CN104412061A - 膜厚测定装置 - Google Patents

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CN104412061A CN201380035851.3A CN201380035851A CN104412061A CN 104412061 A CN104412061 A CN 104412061A CN 201380035851 A CN201380035851 A CN 201380035851A CN 104412061 A CN104412061 A CN 104412061A
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方志教和
坂上英和
原田德实
山胁千明
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Abstract

基板Al检测单元(33a)从测定头(23)对成膜前的基板(11)照射原始X射线，利用测定头(23)检测由该基板(11)产生的荧光X射线，检测该基板(11)所含的铝成分。Al膜校正单元(33b)在基板(11)上形成了Al膜时，基于基板Al检测单元(33a)的检测结果校正利用测定头(23)从Al膜检测出的荧光X射线的强度，求出Al膜的厚度。

Description

膜厚测定装置
技术领域
本发明涉及测定基板上的膜厚的膜厚测定装置。
背景技术
以往，作为膜厚测定装置，有日本特开平3－94444号公报(专利文献1)所记载的装置。在该膜厚测定装置中，对基板上的膜照射原始X射线，检测由该膜产生的荧光X射线，由该荧光X射线的强度求出膜厚。
但是，如图8所示，在基板101上层叠有包含铝的Al膜102，该基板101是例如Al2O3的玻璃基板，在含铝成分的情况下，当对Al膜102照射原始X射线150时，除了检测出由Al膜102的Al产生的荧光X射线152之外，还检测出由基板101的Al产生的荧光X射线151。
这样，因为上述基板101所含的铝成分的影响，有不能准确地求出上述Al膜102的厚度的问题。特别是基板101所含的铝成分，有时按各基板101而变动，不能统一地校正。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3－94444号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的课题在于提供能排除产品基板的基板所含的Al的影响、能准确地求出Al膜的厚度的膜厚测定装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，本发明的膜厚测定装置具备：
基座；
基板工作台，其设于上述基座，并且载置成膜后的产品基板；
龙门架，其以相对于上述基板工作台向第1方向延伸，并且相对于上述基板工作台能向第2方向移动的方式安装于上述基座；
滑动件，其能向上述第1方向移动地安装于上述龙门架；
测定头，其固定于上述滑动件，并且对载置于上述基板工作台的上述产品基板的膜照射原始X射线，检测由该膜产生的荧光X射线；以及
解析单元，其由利用上述测定头检测出的上述荧光X射线的强度求出上述膜的厚度，
上述解析单元具有：
基板Al检测单元，其从上述测定头对上述产品基板的成膜前的基板照射原始X射线，利用上述测定头检测由该基板产生的荧光X射线，检测该基板所含的铝成分；以及
Al膜校正单元，在上述产品基板的上述膜中有包含铝的Al膜时，基于上述基板Al检测单元的检测结果，对利用上述测定头从上述Al膜检测出的荧光X射线的强度进行校正，求出上述Al膜的厚度。
在此，上述产品基板具有基板和形成于该基板上的一层以上的膜。
根据本发明的膜厚测定装置，上述基板Al检测单元从上述测定头对上述产品基板的成膜前的基板照射原始X射线，利用上述测定头检测由该基板产生的荧光X射线，检测该基板所含的铝成分。上述Al膜校正单元在上述产品基板的上述膜中有包含铝的Al膜时，基于上述基板Al检测单元的检测结果校正利用上述测定头从上述Al膜检测出的荧光X射线的强度，求出上述Al膜的厚度。
由此，在由利用上述测定头所检测的Al膜的荧光X射线的强度求出Al膜的厚度时，能排除产品基板的基板所含的Al的影响，能准确地求出Al膜的厚度。
另外，在一实施方式的膜厚测定装置中，上述基板Al检测单元对全部上述产品基板都检测成膜前的上述基板的铝成分。
根据该实施方式的膜厚测定装置，上述基板Al检测单元对全部上述产品基板都检测成膜前的上述基板的铝成分。由此，能对全部产品基板进一步精度高地求出Al膜的厚度。
另外，在一实施方式的膜厚测定装置中，上述基板Al检测单元对全部上述产品基板按每批检测成膜前的上述基板的铝成分。
根据该实施方式的膜厚测定装置，上述基板Al检测单元对全部上述产品基板按每批检测成膜前的上述基板的铝成分。由此，会基于全部产品基板的每批的成膜前的基板的铝成分求出Al膜的厚度，能迅速且精度高地求出Al膜的厚度。
另外，在一实施方式的膜厚测定装置中，上述基板Al检测单元对全部上述产品基板中的至少一个产品基板检测成膜前的上述基板的铝成分。
根据该实施方式的膜厚测定装置，上述基板Al检测单元对全部上述产品基板中的至少一个产品基板检测成膜前的上述基板的铝成分。由此，会基于至少一个产品基板的成膜前的基板的铝成分求出Al膜的厚度，能迅速求出Al膜的厚度。
另外，在一实施方式的膜厚测定装置中，
在上述基板Al检测单元检测上述基板的铝成分时，
上述测定头所测定的上述基板的测定位置与设于上述基板工作台的空间区域重叠。
根据该实施方式的膜厚测定装置，上述测定头所测定的上述基板的测定位置与设于上述基板工作台的空间区域重叠。由此，在从测定头对基板照射原始X射线而从基板检测荧光X射线时，即使大量原始X射线透射过基板，该透射的原始X射线也会通过基板工作台的空间区域。
因此，能避免透射过该基板的原始X射线照射基板工作台，能防止测定头检测出由构成该基板工作台的物质产生的荧光X射线。因此，能精度高地检测基板的铝成分。
另外，在一实施方式的膜厚测定装置中，设于上述基板工作台的空间区域是用于吸入空气或者吹出空气的空气孔。
根据该实施方式的膜厚测定装置，设于上述基板工作台的空间区域是空气孔。由此，在利用测定头测定基板时，从空气孔吸入空气，能使基板紧贴基板工作台。因此，能在使基板的测定位置的高度稳定的状态下测定基板的测定位置。
发明效果
根据本发明的膜厚测定装置，因为具有上述基板Al检测单元和上述Al膜校正单元，所以能排除产品基板的基板所含的Al的影响，能准确地求出Al膜的厚度。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的膜厚测定装置的俯视图。
图2是从图1的箭头U方向观看的膜厚测定装置的侧视图。
图3是说明位移传感器的动作的说明图。
图4是说明测定头的动作的说明图。
图5是说明利用原始X射线的照射而产生荧光X射线的状态的说明图。
图6A是示出钛膜和钼膜中的X射线强度和膜厚的关系的表。
图6B是绘制图6A的数据的坐标图。
图7是说明利用测定头测定产品基板的成膜前的基板的状态的说明图。
图8是说明以往的膜厚测定的说明图。
具体实施方式
以下利用图示的实施方式详细地说明本发明。
图1是示出本发明的一实施方式的膜厚测定装置的俯视图。图2是从图1的箭头U方向观看的侧视图。如图1和图2所示，该膜厚测定装置具有基座1、基板工作台2、校正工作台3、龙门架4、滑动件5、多个测定设备21、22、23、以及控制单元30。
上述基板工作台2设于上述基座1，包括分割为多个的工作台。在基板工作台2上载置成膜后的产品基板10。
上述基板工作台2设有多个空气孔2a，从该空气孔2a吸入空气，由此能使产品基板10紧贴基板工作台2，另一方面，从空气孔2a吹出空气，由此使产品基板10从基板工作台2浮起。
上述产品基板10例如是用于液晶显示器的液晶TFT。该产品基板10具有基板和形成于该基板上的一层以上的膜。上述膜例如利用溅射法、蒸镀法、电镀法在上述基板上成膜。上述基板例如是玻璃基板，上述膜例如是铝、钛、钨、钼等的金属膜。
上述校正工作台3设于上述基座1，与上述基板工作台2分开设置。该校正工作台3设有多个凹部3a，在该凹部3a嵌入各种校正试样60、70，使用该校正试样60、70进行上述测定设备21、22、23的校正。
上述龙门架4相对于上述基板工作台2和上述校正工作台3在第1方向延伸。龙门架4以相对于基板工作台2和校正工作台3能向第2方向移动的方式安装于基座1。所谓第1方向是指箭头A方向，所谓第2方向是指箭头B方向。第1方向和第2方向相互正交。
即，上述基座1设有向第2方向(箭头B方向)延伸的2个轨部6、6。这2个轨部6、6以夹着基板工作台2和校正工作台3的方式配置。上述龙门架4架设于这2个轨部6、6，能沿着该轨部6、6向第2方向移动。
上述滑动件5能向第1方向(箭头A方向)移动地安装于上述龙门架4。在该滑动件5上固定有作为上述测定设备的照相机21、位移传感器22以及测定头23。
并且，上述测定设备21、22、23能利用龙门架4的可动范围Z1覆盖基板工作台2和校正工作台3的第2方向(箭头B方向)的全部范围。另外，上述测定设备21、22、23能利用滑动件5的可动范围Z2覆盖基板工作台2和校正工作台3的第1方向(箭头A方向)的全部范围。
上述控制单元30具有基板位置校正单元31、头位置调整单元32、解析单元33以及测定设备校正单元34。
上述照相机21对载置于基板工作台2的产品基板10的对准标记进行检测。该对准标记是能由照相机21判断的标记，例如设于产品基板10的四角。
上述基板位置校正单元31基于上述照相机21的检测结果对载置于基板工作台2的产品基板10的平面方向(第1、第2方向)的位置信息进行校正。具体地说，在上述基座1上以按压产品基板10的周围的各边的方式设有多个夹子7。在利用夹子7将产品基板10固定于规定的位置后，用照相机21检测对准标记，基于该检测结果，利用基板位置校正单元31校正产品基板10的位置信息。
如图3所示，上述位移传感器22测定与载置于基板工作台2的产品基板10的高度方向的距离。位移传感器22利用例如红外线等光线测定与产品基板10的预定的测定点P的距离。
上述头位置调整单元32基于上述位移传感器22的测定值调整测定头23的高度方向的位置，以使得载置于基板工作台的产品基板10与测定头23之间的距离成为预定的设定值。具体地说，产品基板10的测定点P与测定头23的受光发光部23a之间的高度方向的距离被调整为2mm±30μm。
另外，上述头位置调整单元32在调整测定头23的高度方向的位置后，将测定头23移动到测定头23能测定产品基板10的测定点P的位置。
如图4所示，上述测定头23具有X射线照射部231和荧光X射线检测部232。
上述X射线照射部231从受光发光部23a向产品基板10的测定点P照射原始X射线51。原始X射线51例如是铑、钼、钨等。于是如图5所示，产品基板10的基板11上的膜12由于原始X射线51的照射而产生荧光X射线52。
上述荧光X射线检测部232从受光发光部23a检测出由上述膜12产生的上述荧光X射线52。荧光X射线检测部232例如是硅漂移检测器。
上述解析单元33由利用上述测定头23检测出的上述荧光X射线52的强度求出上述膜12的厚度。具体地说，解析单元33具有前置放大器331和多道分析器(以下称为MCA)332。
上述前置放大器331将从荧光X射线检测部232输出的电信号放大。上述MCA332对由前置放大器331放大的电信号进行解析。在MCA332中，筛选从荧光X射线检测部232输出的能量，测量脉冲，由此求出构成膜12的元素的X射线强度。并且，基于该X射线强度，由已知的数据求出膜12的厚度。此外，因为使用MCA332，所以能检测出混入膜12的异物、杂质。
例如，在上述膜12是钛膜或者钼膜的情况下，X射线强度和膜厚的关系为图6A和图6B所示的关系。
此外，在上述中说明了单层膜(图5)的厚度测定，但是也能测定多层膜的厚度。在该情况下，利用测定头23检测由各膜产生的荧光X射线，利用解析单元33求出构成各膜的各元素的X射线强度，基于该X射线强度求出各膜的厚度。而且，由该各元素的X射线强度也能求出各元素的组分比。
再如图1所示，上述解析单元33具有基板Al检测单元33a和Al膜校正单元33b。
上述基板Al检测单元33a从测定头23对产品基板10的成膜前的基板11照射原始X射线，利用测定头23检测从该基板11产生的荧光X射线，检测出该基板11所含的铝成分。
上述Al膜校正单元33b在产品基板10的膜12中有包含铝的Al膜时，基于上述基板Al检测单元33a的检测结果校正利用测定头23从Al膜检测出的荧光X射线的强度，求出Al膜的厚度。
具体地说，如图7所示，在上述产品基板10的成膜前的基板11是例如Al2O3的玻璃基板、包含铝成分的情况下，将基板11载置于基板工作台2。并且，在利用位移传感器22调整测定头23的高度后，利用测定头23测定基板11的测定位置L的荧光X射线。基板Al检测单元33a基于该测定值检测基板11的铝成分。
然后，在上述基板11上形成了Al膜的情况下，如图3所示，利用测定头23测定产品基板10的测定点P的荧光X射线，而Al膜校正单元33b基于基板Al检测单元33a的检测结果校正该荧光X射线的强度，求出Al膜的厚度。
由此，在由利用上述测定头23检测出的Al膜的荧光X射线的强度求出Al膜的厚度时，能排除产品基板10的基板11所含的Al的影响，能准确地求出Al膜的厚度。
利用上述测定头23所测定的上述基板11的测定位置L在俯视时与设于上述基板工作台2的空气孔2a重叠。由此，在从测定头23对基板11照射原始X射线而从基板11检测出荧光X射线时，即使大量的原始X射线透射过基板11，该透射的原始X射线也能通过基板工作台2的空间区域。
因此，能避免透射过该基板11的原始X射线照射基板工作台2，能防止测定头23检测出由构成该基板工作台2的物质产生的荧光X射线。因此，能精度高地检测基板11的铝成分。
另外，在利用上述测定头23测定基板11时，从空气孔2a吸入空气，能使基板11紧贴基板工作台2。因此，能在使基板11的测定位置L的高度稳定的状态下测定基板11的测定位置L。
优选上述测定位置L(参照图7)和上述测定点P(参照图3)在俯视时重叠，能进一步准确地求出Al膜的厚度。此外，测定位置L和测定点P也可以不重叠。
上述基板Al检测单元33a可以对全部产品基板10都检测成膜前的基板11的铝成分。由此，能对全部产品基板10进一步精度高地求出Al膜的厚度。
或者，上述基板Al检测单元33a可以对全部产品基板10按每批检测成膜前的基板11的铝成分。由此，基于全部产品基板10的每批的成膜前的基板11的铝成分求出Al膜的厚度，由此能迅速且精度高地求出Al膜的厚度。
或者，上述基板Al检测单元33a可以对全部产品基板10中的至少一个产品基板10检测成膜前的基板11的铝成分。由此，基于至少一个产品基板10的成膜前的基板11的铝成分求出Al膜的厚度，能迅速求出Al膜的厚度。
如图1所示，上述测定设备校正单元34将上述测定设备21、22、23移动到校正工作台3，进行测定设备21、22、23的校正。测定设备21、22、23的校正以规定间隔进行。所谓该规定间隔例如是每天进行1次校正这样的规定时间间隔，或者是在测定规定片数的产品基板10的膜厚后进行校正这样的规定处理数量间隔。
在上述校正工作台3上设置第1校正试样60和第2校正试样70。第1校正试样60例如是用于调整测定头23的荧光X射线检测部232的增益的试样。第2校正试样70例如是用于各测定设备21、22、23的偏移量的试样。
接着说明上述构成的膜厚测定装置的动作。
如图1所示，首先，上述产品基板10从膜厚测定装置的右方(箭头R方向)被搬运到基板工作台2上。被搬运到基板工作台2上的产品基板10利用夹子7固定于规定的位置。然后，用照相机21检测出对准标记，基于该检测结果，利用基板位置校正单元31校正产品基板10的位置信息。
然后，在上述产品基板10的多个测定点中的第1测定点处，利用位移传感器22测定第1测定点与位移传感器22之间的高度方向的距离。并且，上述头位置调整单元32基于该测定值调整测定头23的高度方向的位置，以使得第1测定点与测定头23之间的距离成为设定值。
然后，上述测定头23利用头位置调整单元32移动到第1测定点的正上方，对产品基板10的膜照射原始X射线，检测由该膜产生的荧光X射线。并且，上述解析单元33由该检测出的荧光X射线的强度求出膜的厚度。
然后，对上述产品基板10的其它测定点也同样地在调整测定头23的高度后利用测定头23测定其它测定点的膜厚。
这样，测定上述产品基板10的全部测定点的膜厚，基于该测定结果判断产品基板10是不是不合格品。
在此，在上述基板11含铝成分而该基板11上层叠有Al膜的情况下，基板Al检测单元33a从测定头23对成膜前的基板11照射原始X射线，利用测定头23检测由该基板11产生的荧光X射线，检测该基板11所含的铝成分。并且，Al膜校正单元33b基于基板Al检测单元的检测结果校正利用测定头23从形成Al膜后的基板11检测出的荧光X射线的强度，求出Al膜的厚度。
然后，上述测定设备校正单元34以规定间隔将上述测定设备21、22、23移动到校正工作台3，进行测定设备21、22、23的校正。
此外，本发明不限于上述的实施方式。例如，也可以在产品基板10上层叠多个膜，在该情况下，至少一个膜可以为Al膜。
另外，利用测定头23所测定的基板11的测定位置L也可以不与基板工作台2的空气孔2a重叠，而与设于基板工作台2的空间区域重叠。
另外，也可以省略照相机21、位移传感器22而仅设置测定头23。另外，也可以省略校正工作台3而仅设置基板工作台2。
另外，作为龙门架4的延伸方向的第1方向和作为龙门架4的移动方向的第2方向也可以不相互正交地交叉。
另外，照相机21、位移传感器22以及测定头23的数量不限于一个，也可以是多个。
另外，也可以用本发明的膜厚测定装置测定大型、小型的产品基板的膜厚，另外，除了液晶TFT以外，也可以测定有机EL等半导体基板的膜厚。
附图标记说明
1  基座
2  基板工作台
2a 空气孔
3  校正工作台
4  龙门架
5  滑动件
6  轨部
7  夹子
10 产品基板
11 基板
12 膜
21 照相机
22 位移传感器
23 测定头
30 控制单元
31 基板位置校正单元
32 头位置调整单元
33 解析单元
33a 基板Al检测单元
33b Al膜校正单元
34 测定设备校正单元
60 第1校正试样
70 第2校正试样
A  第1方向
B  第2方向

Claims (6)

1.一种膜厚测定装置，其特征在于，具备：
基座(1)；
基板工作台(2)，其设于上述基座(1)，并且载置成膜后的产品基板(10)；
龙门架(4)，其以相对于上述基板工作台(2)向第1方向(A)延伸，并且相对于上述基板工作台(2)能向第2方向(B)移动的方式安装于上述基座(1)；
滑动件(5)，其能向上述第1方向(A)移动地安装于上述龙门架(4)；
测定头(23)，其固定于上述滑动件(5)，并且对载置于上述基板工作台(2)的上述产品基板(10)的膜(12)照射原始X射线，检测由该膜(12)产生的荧光X射线；以及
解析单元(33)，其由利用上述测定头(23)检测出的上述荧光X射线的强度求出上述膜(12)的厚度，
上述解析单元(33)具有：
基板Al检测单元(33a)，其从上述测定头(23)对上述产品基板(10)的成膜前的基板(11)照射原始X射线，利用上述测定头(23)检测由该基板(11)产生的荧光X射线，检测该基板(11)所含的铝成分；以及
Al膜校正单元(33b)，在上述产品基板(10)的上述膜(12)中有包含铝的Al膜时，基于上述基板Al检测单元(33a)的检测结果，对利用上述测定头(23)从上述Al膜检测出的荧光X射线的强度进行校正，求出上述Al膜的厚度。
2.根据权利要求1所述的膜厚测定装置，其特征在于，
上述基板Al检测单元(33a)对全部上述产品基板(10)都检测成膜前的上述基板(11)的铝成分。
3.根据权利要求1所述的膜厚测定装置，其特征在于，
上述基板Al检测单元(33a)对全部上述产品基板(10)按每批检测成膜前的上述基板(11)的铝成分。
4.根据权利要求1所述的膜厚测定装置，其特征在于，
上述基板Al检测单元(33a)对全部上述产品基板(10)中的至少一个产品基板(10)检测成膜前的上述基板(11)的铝成分。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的膜厚测定装置，其特征在于，
在上述基板Al检测单元(33a)检测上述基板(11)的铝成分时，
上述测定头(23)所测定的上述基板(11)的测定位置与设于上述基板工作台(2)的空间区域重叠。
6.根据权利要求5所述的膜厚测定装置，其特征在于，
设于上述基板工作台(2)的空间区域是用于吸入空气或者吹出空气的空气孔(2a)。
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