JP2001165970A - シート抵抗測定器および電子部品製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続運転時の、渦電流式でのシート抵抗の測
定結果を安定化する。 【解決手段】 磁界を発生するコイル２ａを有し、基板
上の薄膜に上記磁界による渦電流を形成するためのセン
サヘッド２を、基板の片面に対し磁界の磁力線を照射で
きるように設ける。上記渦電流による磁界の変化量に基
づいて、薄膜のシート抵抗を検出するための制御装置を
設ける。コイル２ａと共振状態を形成するコンデンサお
よび電圧検出用抵抗器を設ける。コイル２ａの温度を制
御する溝部２ｄ、主通気口２ｅ、副通気口２ｆ、側部通
気口２ｇをケース２ｂに設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング法
や蒸着法などの薄膜形成法により形成された、金属や合
金の薄膜における電気抵抗値を非接触にて測定するシー
ト抵抗測定器およびそれを用いた電子部品製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スパッタリング法や蒸着法などの
薄膜形成法により形成された、金属や合金の薄膜におけ
る電気抵抗値を測定するシート抵抗測定方法としては、
４探針法が知られている。

【０００３】この４探針法の原理は、図２３に示すよう
に、基板５０上に形成された金属膜５１に対し、４本の
針状の電極である各探針５２、５３、５４、５５を、そ
れらの先端が上記金属膜５１の表面に対して互いに離間
して直線上に並んでそれぞれ接触するように設置し、続
いて、外側の各探針５２、５５間に電流Ｉを流したとき
に、内側の各探針５３、５４間に生じる電位差Ｖを測定
し、その金属膜５１の抵抗値Ｒ（Ｖ／Ｉ）を算出し、次
に、算出した抵抗値Ｒと金属膜５１の厚さ（ｔ）、およ
び金属膜５１の形状・寸法、各探針５２、５３、５４、
５５の位置によって決められる無次元の数値である補正
係数（Ｆ）を乗じて抵抗率（ρ）を算出する方法であ
る。

【０００４】しかしながら、上記の４探針法では、針状
の各探針５２、５３、５４、５５を金属膜５１に押圧し
て接触させるため、上記金属膜５１に傷を付けたり、上
記金属膜５１からの塵埃が発生したりという問題を生じ
ており、また、各探針５２、５３、５４、５５も磨耗す
るため、上記各探針５２、５３、５４、５５を定期的に
交換する作業を要するという問題も生じている。

【０００５】さらに、上記の４探針法は、接触させるた
め振動がある状態では測定が不可能であるという問題を
有しており、その上、測定時に専用吸着ステージを設け
る等の設置スペース上の制約があるという問題や、設置
スペースにおいて制限がある場合、既存の製造工程への
設置およびインライン化が困難といった問題も有してい
る。

【０００６】そこで、上記の各問題を回避するために、
４探針法に代えて、半導体材料の抵抗率の測定を、上述
した探針などを接触させる測定方法ではなく、非接触で
測定する方法が知られている。

【０００７】上記方法は、高周波電力が印加されたコイ
ルからの磁界の中に、ガラス基板もしくはウエハなど半
導体用基板上の金属薄膜を設置し、上記磁界と金属薄膜
とを電磁誘導結合させて、上記金属薄膜内に渦電流を発
生させ、発生した渦電流はジュール熱となって消費され
ることから、高周波電力の半導体用基板の金属薄膜内で
の吸収と、上記金属薄膜の導電率とが正の相関を有する
ことを利用して、非接触で金属薄膜の導電率（抵抗率の
逆数）を算出する両側式渦電流法である。

【０００８】４探針法と比較して、両側式渦電流法の特
色は、ＩＣや液晶パネルといった半導体製品の最終加工
処理工程においても、金属薄膜や半導体用基板に対し汚
染や力を加えることを回避して、非接触にて上記金属薄
膜の抵抗率を算出して評価できる点である。

【０００９】このような両側式渦電流法の具体例は以下
の通りである。まず、例えば図２４に示すように、１〜
４ｍｍのギャップ６１を有するように対峙させた２個の
各対向面である両側部６２ａを備えた、略コの字状のフ
ェライトコア６２のコイル６２ｂに高周波電力を印加す
る。

【００１０】続いて、上記ギャップ６１にウエハ６３を
挿入すると、上記ウエハ６３の金属薄膜内に高周波誘導
結合により渦電流が発生し、発生した渦電流はジュール
熱となって消費されるため、高周波電力のウエハ６３の
金属薄膜内での吸収が生じる。この吸収と、ウエハ６３
における金属薄膜の導電率とが互いに正の相関を有する
ので、上記吸収の割合から上記ウエハ６３における金属
薄膜の抵抗率を非接触にて測定するのが両側式渦電流法
である。

【００１１】近年、半導体製造工程の品質制御のため
に、このような両側式渦電流法を用いた小型のシート抵
抗モニタ用の抵抗測定器が開発されてきた。例えば特開
平６−６９３１０号公報には、抵抗測定器をローダ部の
搬送ロボット移動方向に並列に設け、搬送中に抵抗率を
上記抵抗測定器により測定するウエハ測定システムが開
示されている。上記抵抗測定器については、非接触で抵
抗率を測定する両側式渦電流法を用いるとの記載はない
が、添付図面から判断すると、４探針法などの接触式の
抵抗測定器または両側式渦電流法が用いられているもの
と思料される。

【００１２】この測定システムでは、抵抗率を測定する
ためにロボットを一時停止、もしくは抵抗測定器内にウ
エハを挿入する、または、搬送する動作フローを設け、
搬送途中で抵抗率を測定するようになっている。

【００１３】ところが、上記従来では、抵抗測定器を、
既存の半導体製造工程に導入するには、上記抵抗測定器
は、感度不足であり、取付けスペースの確保が困難とな
る少なくとも１軸以上の移動手段が必要等の問題があ
り、既存の半導体製造工程への導入が困難であるという
問題点を生じている。

【００１４】また、上記のようなシート抵抗測定器とし
て、特開平５−２１３８２号公報には、スパッタリング
法による金属薄膜に対して非接触状態で、上記金属薄膜
に渦電流を発生させ、発生した渦電流に伴う磁力線を検
出してシート抵抗を算出する渦電流検出型のものを用い
る方法が開示されている。

【００１５】上記公報は、スパッタリング装置のゲート
バルブを介してロードロック室を設け、かつ、ロードロ
ック室内部に基板を搬送するための搬送機を設けると共
に、基板上に成膜される、スパッタリング法による金属
薄膜のシート抵抗を制御するシステムを上記スパッタリ
ング装置に設けたものを開示している。

【００１６】しかしながら、上記公報では、成膜後の基
板の温度が高く、コイルの膨張、シート抵抗値の温度依
存性等の影響により、渦電流式の上記測定器は温度の影
響を大きく受けるため、得られたシート抵抗値に大きな
バラツキが発生するという問題を生じている。また、抵
抗測定器をロードロック室内へ設置することは、上記抵
抗測定器のメンテナンス性も悪く、作業性の効率が悪い
という問題も生じている。これら各問題から、成膜した
金属薄膜のシート抵抗値を測定して、次の成膜にフィー
ドバックすることは困難であると考えられた。

【００１７】そこで、上記の各問題を回避するために、
上記シート抵抗測定器として、非接触式で薄型の片側渦
電流式のものが考えられた。上記片側渦電流式のシート
抵抗測定器とは、導電性を有する薄膜等の試験体に磁界
を印加して渦電流を上記試験体に発生させ、その渦電流
による磁界の変化を測定し、試験体の材質、膜質をシー
ト抵抗値として検出するものである。

【００１８】その原理は以下に示す通りである。まず、
図２５に示すように、交流発生器７３からの交流電流を
印加したコイル７１をコイル７２に近づけると、電磁誘
導現象によりコイル７２に電圧が発生し、そのコイル７
２を含む回路、つまり電流計７４および負荷抵抗７５に
交流の電流が流れることが知られている。

【００１９】これと同様に、コイル７２に代えて、図２
６に示すように、導電性の試験体としての金属薄膜７６
に対し、交流電流を印加したコイル７１を近づけると、
金属薄膜７６には渦電流７７が発生する。渦電流７７の
大きさは、対象となる金属薄膜７６までの距離や、金属
薄膜７６の材質や大きさによって決まり、この渦電流７
７の大きさに反比例してコイル７１のインピーダンス
（直流回路の抵抗に相当する）が変化し、各種測定や判
別を行うことができる。

【００２０】片側渦電流式のシート抵抗測定器として
は、このインピーダンスの変化から渦電流による損失分
を検出し、その損失分をシート抵抗値に換算すること
で、シート抵抗値を測定できるようになっている。上記
シート抵抗測定器では、具体的には、例えば、常時出力
されているセンサヘッドに何も近づいていない状態、つ
まり無限遠状態のピーク電圧Ｖ₀ と、対象の金属薄膜が
所定の距離に近づいてきた時の電圧Ｖ₁ との差ΔＶから
渦電流損失分を検出している。

【００２１】しかし、片側渦電流式のシート抵抗測定器
は、片側からのみ磁力を放出するため、磁界を収束させ
ることができず、薄膜の金属薄膜のシート抵抗を検出す
るには、強力な磁力を発生させる必要がある。このた
め、高い数百ｋＨｚ以上の駆動周波数の高周波電力を用
いたり、コイル７１の巻線を増加させて、コイル７１か
ら放出する磁力を増加させることが試みられた。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記シ
ート抵抗測定器では、コイル７１に用いられる銅は、抵
抗温度係数が０．００３９（図２７参照）と温度特性が
非常に悪いため、検出電圧の長期的再現性が得られず、
高周波電力を印加すれば印加するほど、長期間にわたっ
て安定した検出信号（検出電圧）を得ることが困難とな
るという問題を生じている。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、抵抗率測定の
ために、装置・搬送ロボット等を止める必要もなく、既
存の半導体製造工程のフローのままで、変更することな
く抵抗率を測定することを可能とする、非接触式の高精
度渦電流式のシート抵抗測定器およびそのシート抵抗測
定器を用いた電子部品製造方法を提供することを目的と
している。

【００２４】本発明のシート抵抗測定器は、以上の課題
を解決するために、基板上に形成された薄膜のシート抵
抗を測定するシート抵抗測定器において、磁界を発生す
るコイルを有し、上記薄膜に上記磁界による渦電流を形
成するためのセンサヘッドが、基板の片面に対し磁界の
磁力線を照射できるように設けられ、上記渦電流による
磁界の変化量に基づいて、薄膜のシート抵抗を検出する
ためのシート抵抗検出手段が設けられ、コイルと共振状
態を形成するコンデンサおよび電圧検出用抵抗器が設け
られ、上記コイルの温度を制御する温度制御手段が設け
られていることを特徴としている。

【００２５】上記の構成によれば、センサヘッドを基板
の片面に対して所定の位置、つまり基板の片面にコイル
からの磁界が横切るように設置し、コイルからの磁界の
磁力線が薄膜を通るので、上記薄膜に磁力線による渦電
流が発生する。また、コイルと共振状態を形成するコン
デンサを設けたことにより、強力な磁界を発生させるこ
とができる。

【００２６】これにより、上記構成では、上記渦電流は
ジュール熱となって消費されるので、その渦電流損失分
に応じてコイルのインピーダンスが変化し、上記インピ
ーダンスの変化量に基づいて電圧検出用抵抗器に電圧差
が発生することから、その電圧差に基づいてシート抵抗
検出手段は薄膜のシート抵抗を検出することが可能とな
る。

【００２７】また、上記構成では、センサヘッドが、基
板の片面に対し磁界の磁力線を照射できるように設けら
れているので、従来の両側式渦電流法と比べて、両側式
渦電流法のように、コの字状のコアの互いに対面した各
先端面の間のギャップ内に基板を挟むという不自由さを
回避できて、上記センサヘッドによる測定範囲の自由度
が高くできるから、例えば、電子部品製造の薄膜形成工
程や、その薄膜形成工程後の工程に対しインラインにて
容易に組み込むことができる。

【００２８】さらに、上記構成では、センサヘッドから
シート抵抗検出手段への渦電流による磁界の変化量に基
づく信号を出力する際に、上記信号を伝達する、例えば
ケーブルが用いられるが、そのケーブルの浮遊容量Ｃ
と、上記浮遊容量Ｃを考慮して設けられているコンデン
サにより、感度の再現性を確保でき、安定したシート抵
抗測定器の製作が可能になる。

【００２９】その上、上記構成では、コイルの温度を制
御する温度制御手段を設けたので、例えば、上記コイル
の温度を一定に維持するように温度制御手段によって制
御することにより、上記コイルにおける、検出電圧に関
する温度変動による電圧ドリフトを抑制できて、運転
時、特に連続運転時において、シート抵抗の検出結果を
安定に得ることができる。

【００３０】上記シート抵抗測定器では、センサヘッド
から出力される信号を増幅してシート抵抗検出手段に出
力するための増幅回路が、センサヘッドの設置位置を考
慮して設けられていることが望ましい。

【００３１】上記シート抵抗測定器においては、センサ
ヘッドに入力される入力信号、およびセンサヘッドから
出力される信号を増幅してシート抵抗検出手段に出力す
るための増幅回路が、センサヘッドの設置位置を考慮し
て設けられていることが好ましい。

【００３２】上記構成によれば、例えば、上記構成を厚
み８ｍｍのロボットハンドに組み込む際に、上記ロボッ
トハンドには、基板検知センサ等のアンプボックスが付
属されているが、シート抵抗検出手段の設置場所に制約
があり、よって、センサヘッドとシート抵抗検出手段と
の間に距離が必要となる。

【００３３】また、ロボットハンドの動作によりセンサ
ヘッドとシート抵抗検出手段とを結ぶケーブルが動くた
びに生じるケーブルの容量変化や、外部からのノイズを
受けるために、安定した測定ができないとき、上記増幅
回路を用いることで、上記増幅回路を、前述のロボット
ハンドの付属のアンプボックス内に設置可能となり、増
幅回路から出力された信号は外部からの悪影響を軽減さ
れるので、安定した検出が可能となる。

【００３４】上記シート抵抗測定器では、前記増幅回路
に、前記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器が設けられ
ていてもよい。上記構成では、コンデンサおよび電圧検
出用抵抗器を増幅回路に設けたことにより、上記コンデ
ンサおよび電圧検出用抵抗器をセンサヘッドと一体的に
設けることができて、上記センサヘッドの交換毎の上記
コンデンサおよび電圧検出用抵抗器を調整する手間を軽
減できて、さらに安定したシート抵抗測定器を製作でき
る。

【００３５】上記シート抵抗測定器においては、前記増
幅回路は、センサヘッドに近接して設けられていること
が好ましい。上記構成によれば、増幅回路を、センサヘ
ッドに近接して設けたことにより、シート抵抗の検出時
における外部からのノイズの悪影響をさらに軽減でき
る。

【００３６】上記シート抵抗測定器では、センサヘッド
内に、前記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器が設けら
れていてもよい。上記構成によれば、感度を変更するた
びに、コンデンサを取り替える必要があり、また、ケー
ブルの浮遊容量の変動により感度調整が悪影響を受ける
ことがあるが、上記構成により、ケーブルの捻じれや外
部からのノイズの影響を抑制して、シート抵抗測定器の
安定した製作を達成することができて、感度調整、作業
性の向上、およびセンサヘッドの製作性を向上できる。

【００３７】上記シート抵抗測定器においては、前記コ
ンデンサおよび電圧検出用抵抗器は、それぞれ、温度上
昇に対する容量値および抵抗値の変化が抑制されたもの
であることが望ましい。

【００３８】上記構成によれば、温度特性のよいコンデ
ンサおよび電圧検出用抵抗器を用いることにより、連続
使用中における、コイルとの共振状態における電圧ドリ
フトを低減することができる。コンデンサは、温度特性
が−３０℃〜＋８５℃の範囲にて、０〜７０ｐｐｍ／℃
のものが好ましく、電圧検出用抵抗器は、−５５℃〜＋
８５℃の範囲にて０±２．５ｐｐｍ／℃のものが好まし
い。

【００３９】上記シート抵抗測定器では、渦電流損失分
の検出電圧からシート抵抗を、４探針法によるシート抵
抗値との曲線近似に基づく相関により算出する算出手段
が設けられていることが望ましい。

【００４０】従来では、４探針法によるシート抵抗値と
の相関が正の相関を有しているが、直線性を示す範囲の
みで感度調整していたため、対象測定抵抗値の範囲が制
約されており、また、各薄膜の材質により換算式を代え
るように管理していたが、薄膜の材質が変わるたびに構
成サンプル管理、換算式の増加のため、作業性が劣化し
ていた。例えば、液晶工程のゲートＴａ膜の相関データ
のように、３〜３．５Ω／□付近では直線性を示すが、
６Ω／□を超えると同じ測定データでも、上記直線性か
ら外れ、検出精度も±１９％と劣化していた。

【００４１】しかしながら、上記構成によれば、渦電流
損失分の電圧と、４探針法によるシート抵抗値との相関
を、曲線近似、例えば対数近似して算出する算出手段を
有することにより、６Ω／□を超える抵抗値の範囲で
も、検出精度も例えば±８％で約４倍の検出範囲を有し
て検出範囲も広域化できて、薄膜の材質の変化への対応
度を向上できる。

【００４２】上記シート抵抗測定器においては、前記セ
ンサヘッドは、コイルを収納する本体を備え、上記本体
に通気口を、前述の温度制御手段として有していること
が好ましい。上記構成によれば、通気口を設けたことに
より、連続使用時に数百ｋＨｚ以上の高周波電力が印加
されるコイルの温度上昇を抑制できるので、温度上昇に
伴う、センサヘッドからの信号の電圧ドリフトを軽減で
きて、シート抵抗の検出を安定化できる。

【００４３】また、上記構成は、特に液晶、半導体工程
内のクリーンルーム内では一定の温度管理（２５±１
℃）を行うためにＨＥＰＡ（温度が一定な気流を一定量
流す温度管理装置）等の温度制御手段による一定気流下
に、センサヘッドを設置することで、より一層の効果
（測定結果の安定性）を発揮できる。

【００４４】上記シート抵抗測定器では、前記薄膜と、
センサヘッドとの距離を調節する調節手段が設けられて
いることが望ましい。上記構成によれば、薄膜のシート
抵抗を検出するには、センサヘッドと薄膜との距離（測
定高さ）に、感度が最も良好となる最適値が存在するの
で、上記調整手段を設けたことにより、薄膜の材質が変
更された場合でも、感度調整、つまり感度の最適化を容
易にできる。

【００４５】本発明の電子部品製造方法は、前記の課題
を解決するために、薄膜形成装置にて基板上に薄膜を形
成する薄膜形成工程を含む電子部品製造方法において、
上記のシート抵抗測定器を用いて上記薄膜のシート抵抗
値を検出し、検出したシート抵抗値に基づいて上記薄膜
形成工程を制御することを特徴としている。

【００４６】上記方法によれば、上記シート抵抗測定器
により、常時、基板上の薄膜のシート抵抗を検出できる
ので、形成された薄膜のシート抵抗の異常に対し迅速に
薄膜形成工程を制御できて、ゲートＴａ膜等の薄膜を有
する電子部品製造の歩留りを改善できる。

【００４７】上記電子部品製造方法では、上記のシート
抵抗測定器を薄膜形成装置内、例えば、薄膜形成の各工
程のフローおけるロードロック室以降の位置に設置して
もよい。上記方法によれば、上記のシート抵抗測定器を
薄膜形成装置内に設置したことにより、形成された薄膜
のシート抵抗を、その形成直後に迅速に検出できるの
で、形成された薄膜のシート抵抗の異常に対し迅速に薄
膜形成工程を制御でき、電子部品製造の歩留りを改善で
きる。

【００４８】上記電子部品製造方法においては、上記の
シート抵抗測定器を薄膜形成工程後の各製造工程内つま
りインラインに設置してもよい。上記方法によれば、例
えば、薄膜形成工程から出された直後の基板の温度は、
例えば、８０℃程度と高く、その温度がシート抵抗の検
出に悪影響を及ぼすことがあるが、上記のシート抵抗測
定器を薄膜形成工程後のインラインに設置したことによ
り、上記悪影響を回避できて、薄膜のシート抵抗の検出
の迅速化をある程度確保しながら、上記シート抵抗の検
出を確実化できる。

【００４９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
ないし図２２に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００５０】上記シート抵抗測定器は、図２に示すよう
に、ゲート用Ｔａ薄膜等の薄膜１ａが表面に形成された
基板である半導体ウエハ１の上記薄膜１ａに対向配置さ
れた、高周波電力による磁界を発生するためのコイル２
ａを有するセンサヘッド２を有している。上記コイル２
ａは、コアレス式の円筒状のものである。また、上記セ
ンサヘッド２に高周波電力を供給すると共に上記センサ
ヘッド２からの検出信号を直流電圧に変換して出力する
アンプ（シート抵抗検出手段）５とを備えている。

【００５１】上記センサヘッド２は、有底かつ蓋部を有
する円筒状のケース２ｂを有している。上記ケース２ｂ
は、非磁性体からなっている。上記蓋部は、非磁性体か
らなる円形板状のものであり、ケース２ｂに対し着脱自
在になっている。上記非磁性体としては、塩化ビニル樹
脂、ＭＣナイロン、セラミックなどが挙げられる。ＭＣ
ナイロンを用いた場合には、ＭＣナイロンが光透過性を
有するので、内部を容易に観察できる。

【００５２】よって、上記センサヘッド２は、磁界（図
中矢印）２ｃを半導体ウエハ１に向かって、つまり磁界
２ｃの各磁力線の中心線が、薄膜１ａに対して直交する
ように発生させ、この磁界２ｃにより上記半導体ウエハ
１の薄膜１ａ内に渦電流を発生させるようになってい
る。このようなセンサヘッド２は、半導体ウエハ１の一
方の面にのみ、つまり片面に対向するように設けられて
いる。このとき、半導体用ウエハ１の薄膜形成面は、セ
ンサヘッド２への対向面であってもよいし、また、背向
面であってもよい。

【００５３】上記センサヘッド２に近接して、増幅回路
基板３が、アンプ５からの高周波電力を増幅して、セン
サヘッド２に入力すると共に、コイル２ａからの検出電
圧を増幅してアンプ５に出力するように設けられてい
る。よって、上記渦電流の発生に基づくコイル２ａでの
磁界変化量がアンプ５に増幅回路３を介して入力される
ようになっており、磁界を発生するセンサヘッド２と、
上記センサヘッド２に対して半導体ウエハ１が所定の距
離で配置されたとき、上記センサヘッド２により発生し
た磁界の変化量を渦電流損を示す検出電圧に置き換え
て、アンプ５により検出される。

【００５４】次に、シート抵抗測定器の電気回路の概略
は図３に示すとおりである。まず、センサヘッド２にお
いては、コイル２ａのインダクタンスＬと、コイル２ａ
の電気抵抗ｒとが直列に接続され、かつ、上記インダク
タンスＬと電気抵抗ｒとに対し並列にコイル２ａの浮遊
容量Ｃ₀ が接続されている。アンプ５とコイル２ａとを
接続するケーブル４１では、アンプ５およびセンサヘッ
ド２に対して並列にケーブル浮遊容量Ｃが接続されてい
ることになる。アンプ５では、交流駆動電圧発生部５ａ
と検流計５ｂと検出用負荷（電圧検出用抵抗器）Ｒ₁ と
感度調整用のコンデンサＣ₁ とが互いに直列に接続され
ている。

【００５５】上記感度調整用のコンデンサＣ₁ は、高周
波電力の周波数、コイル２ａの浮遊容量Ｃ₀ やケーブル
浮遊容量Ｃを考慮して、常時、コイル２ａを共振状態に
維持できるように設定されている。このようにコイル２
ａが共振状態となっているので、センサヘッド２を半導
体ウエハ１の一方の面にのみ対向するように設けても、
コイル２ａから強力な磁界を半導体用ウエハ１に対し発
生させることが可能となる。

【００５６】このようにセンサヘッド２が、半導体ウエ
ハ１の一方の面にのみ対向するように設けられているこ
とで、上記半導体ウエハ１が製造ライン上に配置された
状態で、上面あるいは下面の何れか一方側から上記基板
である半導体ウエハ１上に形成された薄膜１ａのシート
抵抗を測定することができる。

【００５７】つまり、製造ライン上（インライン）で半
導体ウエハ１上の薄膜１ａのシート抵抗を測定すること
ができるので、従来のように、シート抵抗を測定するた
めに製造ラインから基板を抜き取る手間を省ける。した
がって、センサヘッド２を既存の製造工程や製造装置に
組み込むことができ、容易にインライン化を図ることが
できる。

【００５８】しかも、センサヘッド２と半導体ウエハ１
とは、半導体ウエハ１上の薄膜１ａのシート抵抗を測定
するときには、それぞれ所定の距離を開けて配置された
状態となっているので、センサヘッド２は半導体ウエハ
１上の薄膜１ａに対し非接触にて、上記薄膜１ａのシー
ト抵抗を測定することができる。

【００５９】したがって、センサヘッド２が半導体ウエ
ハ１あるいは半導体ウエハ１上の薄膜１ａを損傷させる
ことを確実に防止しながら、半導体ウエハ１上の薄膜１
ａのシート抵抗を測定することができる。

【００６０】また、半導体ウエハ１が大きなガラス基板
で構成されたものであっても、インラインで薄膜１ａの
シート抵抗を測定することができるので、半導体ウエハ
１を抜き取って搬送する場合に生じるような破損や作業
効率の低下を防止することができる。このような効果
は、６８０×８８０ｍｍ² などの大型基板になるほど、
１枚当たりのコストが大きくなるので、より有効なもの
となる。

【００６１】さらに、このようなシート抵抗測定器を用
いることにより、既存の製造ラインを使用して半導体ウ
エハ１を製造することができるので、シート抵抗を測定
するために新たな製造ラインを設計し直す手間を省け
る。

【００６２】そして、シート抵抗測定器では、図１
（ａ）および図１（ｂ）に示すように、コイル２ａの温
度を制御つまり温度上昇を抑制する温度制御手段とし
て、溝部２ｄ、主通気口２ｅ、一対の副通気口２ｆ、一
対の側部通気口２ｇがそれぞれ設けられている。溝部２
ｄは、ケース２ｂの底部の表面に十字状に、その中心が
ケース２ｂの中心軸と同軸となるように形成されてい
る。

【００６３】主通気口２ｅは、円筒状であり、ケース２
ｂの中心軸と同軸状にケース２ｂの外部と連通するよう
に形成されている。副通気口２ｆは、円筒状であり、ケ
ース２ｂの中心軸と平行に、かつ、主通気口２ｅを挟ん
で対向する位置となる溝部２ｄの先端部に、ケース２ｂ
の外部と連通するようにそれぞれ形成されている。

【００６４】側部通気口２ｇは、円筒状であり、ケース
２ｂの側壁部に、各副通気口２ｆにそれぞれ近接した位
置に、側部通気口２ｇの中心軸がケース２ｂの中心軸に
対し直交する方向に、ケース２ｂの外部と連通するよう
に一対形成されている。コイル２ａのコイル線の接続用
穴２ｈが、溝部２ｄにおける、各副通気口２ｆが形成さ
れた位置と異なる、他の先端部に穿設されている。な
お、上記各通気口の形状については、上記に限定される
ものではなく、他の形状、例えば角筒状であってもよ
い。

【００６５】このようなケース２ｂでは、図１（ｂ）に
示すように、各側部通気口２ｇから、温度が一定の空気
といった気体の冷却用冷媒を流入し、コイル２ａの周囲
を通過して、溝部２ｄを通り、主通気口２ｅ、一対の副
通気口２ｆから外部に流出するようになっている。これ
により、上記構成では、冷却用冷媒の通過によりコイル
２ａの温度を一定に維持できる。

【００６６】ところで、ケース２ｂを密閉型に設定する
と、図４に示すように、数百ｋＨｚ以上の高周波電力を
コイル２ａに印加するため、ケース２ｂ内部の温度が上
昇し電圧ドリフトを生じていた。

【００６７】しかしながら、本発明では、コイル２ａの
温度を制御する温度制御手段としての各溝部２ｄ、主通
気口２ｅ、一対の副通気口２ｆ、および各側部通気口２
ｇを設けたので、例えば、上記コイル２ａの温度を一定
に維持するように主通気口２ｅ等によって制御すること
により、上記コイル２ａにおける、検出電圧に関する温
度変動による電圧ドリフトを、図５に示すように、抑制
できて、運転時、特に連続運転時において、シート抵抗
の検出結果を安定に得ることができる。

【００６８】以下に、上記シート抵抗測定器についてさ
らに詳細に述べる。まず、図２に示すように、前記アン
プ５は、センサヘッド２からの検出信号をオペアンプに
より１対１の増幅信号とし、この増幅信号を検出結果と
しての直流電圧実効値に換算し、この換算された直流電
圧値をＡ／Ｄ変換器７に出力するようになっている。

【００６９】上記Ａ／Ｄ変換器７は、アンプ５からの電
圧値（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、このデ
ジタル信号（Ａ／Ｄ変換値）を、マイクロコンピュータ
等の制御装置８に出力するようになっている。上記制御
装置８は、Ａ／Ｄ変換器７からのデジタル信号に基づい
て半導体ウエハ１表面に形成されている薄膜１ａのシー
ト抵抗値を算出すると共に、このシート抵抗値をメモリ
に保存するようになっている。

【００７０】上記制御装置８は、算出したシート抵抗値
が予め設定した範囲になければ、現在検査中の半導体ウ
エハ１表面の薄膜１ａのシート抵抗値を異常であると判
断し、このシート抵抗値異常の信号をＣＩＭ工程管理シ
ステム（図示せず）に出力すると共に、半導体ウエハ１
表面に薄膜１ａを形成する薄膜形成装置（図示せず）に
出力するようになっている。

【００７１】上記ＣＩＭ工程管理システムは、半導体ウ
エハ１の製造工程のみならず半導体装置全ての製造管理
を行うシステムであるので、半導体ウエハ１の薄膜１ａ
のシート抵抗が異常である場合には、シート抵抗の異常
な半導体ウエハ１の製造を回避するように、必要に応じ
て半導体装置の必要な箇所の製造ラインを停止させるな
どの処置を行うようになっている。

【００７２】また、薄膜形成装置は、半導体ウエハ１を
構成する基材としてのガラス基板上にスパッタリング法
や蒸着法などにより薄膜１ａを形成する装置である。し
たがって、半導体ウエハ１の薄膜１ａのシート抵抗が異
常である場合には、早速に薄膜１ａの形成動作を停止さ
せるようになっている。

【００７３】以上のように、制御装置８は、半導体ウエ
ハ１の薄膜１ａのシート抵抗値に異常が見られる場合に
は、上述のようにＣＩＭ工程管理システムおよび薄膜形
成装置に対して迅速に警告信号を送信するようになって
いるので、薄膜１ａが不良である半導体ウエハ１の製造
数を必要最小限にとどめることが可能となる。

【００７４】また、制御装置８は、半導体ウエハ１表面
に形成された薄膜１ａのシート抵抗値を表示するため
の、液晶表示装置などのモニタ８ａが設けられている。
これにより、制御装置８のモニタ８ａをモニタリングす
るだけで、監視者は半導体ウエハ１の薄膜１ａのシート
抵抗の異常を見いだすことができる。

【００７５】したがって、監視者は、制御装置８のモニ
タ８ａによりシート抵抗の異常を発見した場合には、半
導体ウエハ１の薄膜１ａのシート抵抗が正常になるよう
に、迅速にＣＩＭ工程管理システムおよび薄膜形成装置
を操作することで、薄膜１ａが不良である半導体ウエハ
１の製造数をさらに軽減することが可能となる。

【００７６】また、制御装置８に設けられたモニタ８ａ
には、後述するコイル温度の変化や他の薄膜１ａに関す
る種々の情報が表示される。これにより、監視者は、制
御装置８のモニタ８ａを見ながら種々の設定を行いなが
ら、半導体ウエハ１の薄膜１ａの膜質を管理することが
できる。

【００７７】次に、上記のシート抵抗測定器の構造につ
いてさらに説明すると、まず、前記の増幅回路基板３
は、センサヘッド２の底面側に、ケース２ｂの底面と互
いに平行となるように離間し、かつ、増幅回路基板３の
背面側を上記底面に面して取り付けられている。上記増
幅回路基板３は、コイル２ａへの高周波電力を増幅す
る、後述する入力側増幅回路、およびコイル２ａのイン
ピーダンスを検出した検出信号を増幅して出力する、後
述する出力側増幅回路とを有するものである。また、セ
ンサヘッド２と増幅回路基板３とを離間して、互いに平
行となるように支持すると共に電気的に互いに接続する
連結部３ａが、四隅部にてそれぞれ形成されている。

【００７８】また、アンプ５は、上記コイル２ａに接続
された高周波発振回路（図示せず）と、上記高周波発振
回路からの変調波から必要な信号波（電圧値）を分離す
る検波回路（図示せず）とを有している。上記高周波発
振回路では、コイル２ａに出力した高周波電力と上記コ
イル２ａから戻った高周波電力とが薄膜１ａ上で発生し
た渦電流の発生により変化することになる。

【００７９】この渦電流の大きさは、シート抵抗値の測
定の対象となる薄膜１ａとセンサヘッド２との距離、セ
ンサヘッド２の大きさ、薄膜１ａの材質や厚さによって
決定されるので、この渦電流の大きさに相関して検出さ
れる高周波電力の検出値が変化する。

【００８０】上記の高周波電力の変化は、高周波発振回
路から変調波として検波回路に入力され、上記検波回路
にて上記変調波から信号波が分離される。この信号波は
電圧値に変換され、Ａ／Ｄ変換器７に入力される。

【００８１】ところで、半導体ウエハ１の製造ラインに
おいて、例えば薄膜１ａのシート抵抗値が所定の範囲を
越えた場合には、上記薄膜１ａが形成された半導体ウエ
ハ１を取り除く必要がある。この場合には、通常、ロボ
ットハンドなどを用いて製造ラインから該当する半導体
ウエハ１を取り除いている。

【００８２】しかしながら、シート抵抗値が不良である
と判定された半導体ウエハ１を製造ラインから迅速に取
り除くには、該当する半導体ウエハ１とロボットハンド
との距離をできるだけ近づける必要がある。

【００８３】本発明のシート抵抗測定器では、センサヘ
ッド２の高さを、例えば８ｍｍ以下に設定できるので、
ロボットハンドにセンサヘッド２を取り付けてシート抵
抗の検出および測定を行うことができる。

【００８４】次に、電子部品製造各工程における、イン
ラインに設置されたロボットハンドに対し、センサヘッ
ド２を埋め込んで用いる、インライン化シート抵抗測定
器の場合について説明する。

【００８５】まず、上記インライン化シート抵抗測定器
は、前述したように薄型化を図ったセンサヘッド２を、
図６に示すように、複数有しており、ロボットハンド３
１の半導体ウエハ１を保持するための、先端部である長
方形板状のハンド部３１ａに埋め込まれている。

【００８６】上記ハンド部３１ａには、空気の吸引等に
より、上方の表面に半導体ウエハ１を吸着保持するため
の吸着パッド３２が、ハンド部３１ａの先端部側と基端
部側とに、一対ずつ例えば４個設けられている。なお、
吸着パッド３２の個数は特に限定されるものではない。

【００８７】また、半導体ウエハ１がハンド部３１ａに
より吸着保持されるとき、上記吸着パッド３２近傍で
は、半導体ウエハ１とハンド部３１ａとの距離が上記半
導体ウエハ１の反りなどの変形に影響されない。したが
って、センサヘッド２は、ハンド部３１ａ上の吸着パッ
ド３２に近接して設けるのが好ましい。また、このよう
なロボットハンド３１では、半導体用ウエハ１の検知用
のセンサ（図示せず）が各吸着パッド３２にそれぞれ設
けられており、そのセンサ用のアンプボックス３１ｂが
ハンド部３１ａの基端側に設置されている。

【００８８】前記のコイル２ａのコイル外形サイズを外
径３０ｍｍ×内径２６ｍｍ×厚さ５ｍｍ、インダクタン
ス１．５ｍＨとしている。これにより、本実施の形態の
センサヘッド２は、ケース２ｂの蓋部の厚みなどを考慮
して厚み（高さ）約７ｍｍに設計されたことになる。し
たがって、上記のように形成されたセンサヘッド２は、
厚み８ｍｍのロボットハンド３１に埋め込むことが可能
となる。また、各センサヘッド２に対する各増幅回路基
板３については、アンプボックス３１ｂに設けることが
できる。

【００８９】次に、上記センサヘッド２におけるシート
抵抗値の検出特性は、例えば９種類の各試料（材質や、
厚さを代えたもの）である薄膜１ａを４探針シート抵抗
測定法で測定して得られたシート抵抗値と、同じ９種類
の薄膜１ａをセンサヘッド２により測定して得られた出
力電圧とに基づいて作成されたシート抵抗値校正直線に
て示すことができる。ここで、出力電圧をＹ、シート抵
抗値をＸとすると、上記シート抵抗値校正直線は、例え
ばＹ＝１．２１２６Ｘ＋４．０１０３で表される。

【００９０】したがって、センサヘッド２を含む本実施
の形態に係る渦電流式シート抵抗測定器により得られた
出力電圧Ｙを上記のシート抵抗値校正直線に入力すれ
ば、シート抵抗値Ｘを求めることができる。

【００９１】また、本実施の形態に係る渦電流式のシー
ト抵抗測定器では、上記のシート抵抗値校正直線の傾き
から、市販の距離センサである渦電流式シート抵抗測定
器の約３倍の検出感度となっていることが分かる。つま
り、同様に測定した、市販の距離センサである渦電流式
シート抵抗測定器が示すシート抵抗値校正直線の傾きは
０．４８３５であるのに対して、本実施の形態に係るシ
ート抵抗測定器のシート抵抗値校正直線の傾きが１．２
１２６であった。したがって、本実施の形態に係るセン
サヘッド２を用いれば、ＡｌやＴａなどの低抵抗薄膜１
ａよりも抵抗の高い薄膜についても、そのシート抵抗値
を検出することが可能となる。

【００９２】以上のことから、上記のセンサヘッド２
は、市販品を用いたセンサヘッド２に比べて、検出感度
を低下させることなく薄型化が図られており、この結
果、センサヘッド２をロボットハンド３１に埋め込んで
使用することが可能となる。

【００９３】これにより、製造ラインを搬送されている
半導体ウエハ１に対して形成された薄膜１ａのシート抵
抗値が異常であるか否かの判定をロボットハンド３１上
で行うようになるので、シート抵抗値が異常であると判
定された半導体ウエハ１をロボットハンド３１により迅
速に取り除くことができる。

【００９４】したがって、製造ラインの半導体ウエハ１
が最終的に到達する領域である最終段にシート抵抗値が
異常である半導体ウエハ１を搬送することが防止され、
正常なシート抵抗値の半導体ウエハ１のみを搬送するこ
とができ、この結果、半導体ウエハ１の良否の判別をシ
ート抵抗値の検出場所以外で行う必要を省けて、作業効
率の向上を図ることができる。

【００９５】なお、上記では、長方形板状のロボットハ
ンド３１にセンサヘッド２を設けた例を挙げたが、上記
に限定されるものではなく、例えば図７に示すように、
略Ｕの字状のハンド部３１ａ上に、複数のセンサヘッド
２を設けてもよい。

【００９６】以下に、コアレス方式のコイル２ａを用い
た利点について説明する。まず、コアにも渦電流が発生
することによる温度上昇を回避できるので、コイル２ａ
から出力電圧の温度特性が改善され、出力電圧のドリフ
トが抑制されるから、シート抵抗値を安定して検出する
ことができる。したがって、温度変化に伴うシート抵抗
値の校正作業を回避できるので、シート抵抗値の検出に
係る作業効率の低下を防止することができる。

【００９７】また、上記のように、センサヘッド２をコ
アレス式とすることで、フェライトコアの厚みなどの影
響を受けにくくなり、より薄いセンサヘッド２を設計す
ることが可能となる。

【００９８】また、コイル２ａを巻回するだけでセンサ
ヘッド２を構成することができるので、既存の製造ライ
ンの形状などに合わせて自由に設計することができる。
しかも、フェライトコアを使用しないことから、センサ
ヘッド２の製造にかかる費用を大幅に低減できる。

【００９９】ところで、上記コイル２ａは、単線の銅線
を巻回した構造となっているので、印加する高周波電力
が高周波域になるほどコイル２ａの交流抵抗が増加し、
銅線の周囲にだけ電流が流れる現象いわゆる表皮効果が
発生する。このため、単線の銅線を巻回したコイル２ａ
を用いたセンサヘッド２では、感度の向上に限界があ
る。

【０１００】そこで、単線の銅線の代わりに、より細い
銅線を複数本捩じり合わせたより線（以下、リッツ線と
称する）を用いることが考えられる。この場合、高周波
域では、リッツ線の各々の銅線では表皮効果が生じるも
のの、各銅線が捩じり合わされているので、リッツ線に
おいて電流は効率よく流れる。つまり、リッツ線を用い
たコイル２ａでは、高周波域における交流抵抗を低減さ
せ、高周波域における表皮効果を低減させることによ
り、コイル２ａの感度を向上させることが可能となる。

【０１０１】上記の構成において、コアレス式のセンサ
ヘッド２において、リッツ線を巻回してコイル２ａとし
た場合、高周波域にて安定してシート抵抗を測定するこ
とができるので、シート抵抗値の検出感度の向上を図る
ことができる。これにより、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)
などのような高抵抗の薄膜のシート抵抗を測定すること
が可能となる。

【０１０２】なお、本実施の形態では、コイル２ａに用
いられる共振回路として直列共振回路について説明した
が、これに限定されるものではなく、感度調整用のコン
デンサＣ₁ がコイルに平行に接続された並列共振回路を
用いてもよい。

【０１０３】上記のシート抵抗測定器においては、セン
サヘッド２とアンプ５とは銅線などからなるケーブル４
１で電気的に接続されている。また、センサヘッド２と
アンプ５とを接続するケーブル４１の浮遊容量が常時共
振状態のコンデンサ容量に加わることになる。

【０１０４】このため、センサヘッド２とアンプ５との
距離が長い場合、センサヘッド２とアンプ５とを接続す
るケーブル４１も長くなり、上記ケーブル４１の浮遊容
量も増加する。この結果、常時共振状態におけるコンデ
ンサ容量も大きくなり、シート抵抗値の検出感度が低下
するという問題が生じる。

【０１０５】また、センサヘッド２を条件設定したコン
デンサの値で設計しても、ケーブル４１の浮遊容量の影
響を受けることから、ケーブル４１の長さにより感度が
変わったりして同じ感度のセンサヘッド２を繰り返し製
造することができないという問題が生じる。

【０１０６】そこで、本実施の形態では、図２、図８
（ａ）および図８（ｂ）に示すように、増幅回路基板３
をセンサヘッド２に近接して設けたことにより、ケーブ
ル４１の浮遊容量の影響を低減し、シート抵抗値の検出
感度が低下しないようなセンサヘッド２の製作を安価に
安定してできるようになっている。

【０１０７】このような増幅回路基板３について、以下
に詳しく説明する。まず、増幅回路基板３は、上記セン
サヘッド２に対し、所定の間隔にて離間して平行となる
ように取り付けられている。上記増幅回路基板３および
センサヘッド２を支持して、上下方向（Ｚ軸方向）に移
動させるＺ軸ステージ（調整手段）４２が設けられてい
る。このようなＺ軸ステージ４２により、センサヘッド
２は、半導体ウエハ１に対して所定の距離ｌを隔てて配
置されるようなっている。

【０１０８】上記増幅回路基板３は、図９に示すよう
に、センサヘッド２の信号の入力側に接続されたユニテ
ィゲイン回路である入力増幅部３ｂと、上記センサヘッ
ド２の信号の出力側に接続されたユニティゲイン回路で
ある出力増幅部３ｃとを有している。

【０１０９】上記入力増幅部３ｂは、高周波電源などを
含むアンプ５にケーブル４１により電気的に接続されて
おり、駆動部としての交流駆動電圧発生部５ａから、上
記ケーブル４１を介して供給される高周波電力をオペア
ンプにより増幅して、センサヘッド２のコイル２ａに印
加するようになっている。

【０１１０】一方、上記出力増幅部３ｃは、出力側にア
ンプ５の検流計５ｂとしての電圧信号検出部に接続され
ており、センサヘッド２からの出力電圧をオペアンプに
より増幅して上記アンプ５に供給するようになってい
る。上記の増幅回路基板３はセンサヘッド２に対して、
必要最小限の長さのケーブル４１で電気的に接続されて
いる。

【０１１１】このような増幅回路基板３では、検出精度
の不足および安定性不足、ＩＴＯ等の高抵抗の薄膜の抵
抗測定の、２４時間の安定検出が困難といった問題点を
回避できる。上記ユニティゲイン回路である各入力増幅
部３ｂおよび出力増幅部３ｃには、規格値として、例え
ば、１００Ｖ／μｓのスルー・レート、ゲイン１で安定
動作の１６ＭＨｚ帯域幅、０．０１％に対して３５０ｍ
ｓのセトリング時間（１００ｐＦと５００Ωの並列負荷
を駆動したとき）という性能を備えた高精度の１６ＭＨ
ｚ対応ＯＰアンプを用い、より一層の安定性を確保する
ため、例えば図１０に示すような、実装基板をアートワ
ーク（実装配置）し、例えば、抵抗値バラツキ０．１
％、電解コンデンサ：２２μＦ（５０Ｖ）、感度調整用
のコンデンサＣ₁ ：５１ｐＦ（±６０ｐｐｍ）、ピッチ
５ｍｍにて実装して作製した。

【０１１２】以上のように、センサヘッド２に近接して
増幅回路基板３が設けられることで、ケーブル４１の浮
遊容量に影響されずに、上記センサヘッド２で薄膜のシ
ート抵抗値を安定して検出することができる。

【０１１３】また、センサヘッド２は、ケーブル４１の
浮遊容量に影響されないので、上記ケーブル４１の長さ
の制限を軽減できる。これにより、センサヘッド２と上
記センサヘッド２に高周波電力を印加するためのアンプ
５との距離の設定に関する自由度を高めることができる
ので、シート抵抗測定器の自由度、モニタの設置場所の
自由度が増し、既存の製造ラインに対して容易にシート
抵抗測定器を設置するインライン化が可能となる。

【０１１４】上記のように、センサヘッド２をＺ軸ステ
ージ４２に固定した場合、増幅回路基板３はセンサヘッ
ド２の下面側などの取付可能な部分に取り付け可能とな
っている。また、前述したように、センサヘッド２をロ
ボットハンド３１（図６参照）に組み込む場合には、増
幅回路基板３をロボットハンド３１のハンド部３１ａ上
に配置するのが好ましい。しかしながら、この場合にお
いても、ロボットハンド３１のハンド部３１ａの裏面に
増幅回路基板３を設けてもよく、その取付位置について
は特に限定されるものではない。

【０１１５】また、上記では、検出用負荷Ｒ₁ と感度調
整用のコンデンサＣ₁ とが、アンプ５に設置された例を
挙げたが、それに限定されるものではなく、例えば図１
１および図１２に示すように、センサヘッド２に設置し
てもよい。図１２に示したセンサヘッド２では、ケーブ
ル４１は、３線であり、信号電圧出力用、駆動電圧入力
用、アースされるＧＮＤ用である。

【０１１６】ところで、シート抵抗測定器の感度を変更
するため、感度調整用のコンデンサＣ₁ びコンデンサを
取り替える必要があり、また、ケーブルの浮遊容量の変
動により感度調整が悪影響を受けることがある。

【０１１７】しかしながら、上記構成により、ケーブル
４１の捻じれや外部からのノイズの影響を抑制して、シ
ート抵抗測定器の安定した製作を達成することができ
て、感度調整、作業性の向上、およびセンサヘッド２の
製作性を向上できる。

【０１１８】前記の制御装置８において、算出手段とし
て、渦電流損失分の検出電圧からシート抵抗を、４探針
法によるシート抵抗値との曲線近似に基づく相関により
算出できるようになっている。

【０１１９】従来では、４探針法によるシート抵抗値と
の相関が正の相関を有しており、その直線性を示す範囲
のみで感度調整していたため、対象測定抵抗値の範囲が
制約されており、また、各薄膜１ａの材質により換算式
を代えるように管理していたが、薄膜１ａの材質が変わ
るたびに構成サンプル管理、換算式の増加のため、作業
性が劣化していた。例えば図１３に示すように、、液晶
工程のゲートＴａ膜の相関データのように、３〜３．５
Ω／□付近では直線性を示すが、６Ω／□を超える範囲
では、同じ測定データでも、上記直線性から外れ、検出
精度も±１９％と劣化していた。

【０１２０】しかしながら、図１４に示すように、渦電
流損失分の電圧と、４探針法によるシート抵抗値との相
関を、曲線近似、例えば対数近似して算出する算出手段
としての上記の制御装置８を有することにより、６Ω／
□を超える抵抗値の範囲でも、検出精度も例えば±８％
で約４倍の検出範囲を有して検出範囲も広域化できて、
薄膜１ａの材質の変化への対応度を向上できる。

【０１２１】また、シート抵抗測定器では、多種の薄膜
１ａに対応するために、測定対象に応じた感度調整が必
要となる。薄膜１ａに渦電流を発生させるには、測定対
象に対して近いほど印加磁界が大きくなり、感度も向上
すると考えられる。

【０１２２】しかしながら、例えば、液晶パネルの製造
工程におけるゲートＴａ単膜を薄膜１ａとして半導体用
ウエハ１上に形成する場合、図１５に示すように、セン
サヘッド２と薄膜１ａとの距離である測定高さが１ｍｍ
のとき、４探針法との相関が悪く、測定高さを徐々に大
きくして１．８ｍｍに設定すると、４探針法との相関が
図１６に示すように、良くなった。このことから、ゲー
トＴａ単膜の測定の場合には、測定高さが２ｍｍが感度
良好となる。

【０１２３】したがって、センサヘッド２をＺ軸方向に
移動させる前述したＺ軸ステージ４２を測定高さの調整
手段として設けたことにより、測定高さを変更すること
で、４探針法との相関が良好な最適な条件を設定でき
て、薄膜１ａの材質や厚さが変更された場合でも、容易
に感度調整できる。

【０１２４】なお、上記では、温度制御手段として主通
気口２ｅ等を設けた例を挙げたが、さらに、図１７に示
すように、特に液晶、半導体工程内のクリーンルーム内
にて一定の温度管理（２５±１℃）を行うためのＨＥＰ
Ａ（温度が一定な気流を一定量流す温度管理装置）４４
を温度制御手段として設け、そのＨＥＰＡ４４による一
定気流下に、センサヘッド２を設置することで、より一
層の効果（測定結果の安定性）を発揮するようにしてよ
い。その上、上記ＨＥＰＡ４４を用いたことにより、さ
らに、薄膜１ａ上やセンサヘッド２上への塵埃の付着を
防止できて、より安定したシート抵抗の測定が可能とな
る。

【０１２５】このようなシート抵抗測定器を電子部品製
造方法の各工程に設置することにより、薄膜１ａを有す
る半導体用ウエハ１の製造において、上記半導体用ウエ
ハ１の突発的な不良の発生が長期化することを低減でき
て、安定した電子部品の製造を可能とする。例えば図１
８に示すように、３６０×４６５ｍｍ² の液晶基板とし
ての半導体用ウエハ１の中央部１ヵ所における、薄膜１
ａとしてのゲートＴａ単膜のシート抵抗をモニタした際
のデータでは、シート抵抗値が２〜５Ω／□が許容でき
る範囲（ＯＫの範囲）であり、安定したシート抵抗が測
定できていることを示している。

【０１２６】一方、例えば図１９に示すように、突発不
良が発生したデータでは、このシート抵抗の測定によ
り、薄膜１ａとしてのゲートＴａ単膜のシート抵抗の異
常を検出し、この検出以降の成膜条件を、シート抵抗が
正常となるように変更することにより、液晶基板の歩留
りの改善に大きく貢献したことを示している。参考に、
１ロット（液晶基板２０枚）当たり約５０万円がゲート
Ｔａ単膜までのコストである。

【０１２７】ところで、上記シート抵抗測定器を、枚葉
式のスパッタリング装置などは、ゲートロック室から搬
出された半導体用ウエハ１は、基板温度が８０℃と高
く、シート抵抗の測定に悪影響を及ぼすため、シート抵
抗のインラインモニタが困難になる。

【０１２８】ここで、例えば図２０に示すように、成膜
工程の次工程のフォトラインでの搬送ステージ下の載置
台１０に、本発明のシート抵抗測定器を設置することに
より、インラインでのシート抵抗のモニタを可能とし、
シート抵抗の異常が判明した際に、即座に、ＣＩＭ工程
管理システム（図示せず）に対し、エラー信号を出力す
ると共に、図２１に示すフローチャートに示す工程フロ
ー管理にて安定して電子部品を製造することを可能とす
る。

【０１２９】このような載置台１０には、半導体用ウエ
ハ１を支持する各基板支えピン１０ａが複数立設され、
また、基板検知センサ１０ｂが上面に設置され、かつ、
基板検知センサ１０ｂを制御するマイクロコンピュータ
等の制御部１０ｃが内蔵されている。この制御部１０ｃ
からの検出結果は、制御装置８に出力されるようになっ
ている。

【０１３０】以下に、上記フローチャートによる電子部
品製造方法について説明する。まず、製造ラインにワー
ク（測定対象物である半導体ウエハ１、つまり基板）が
ないときの出力電圧Ｖ₀ を測定する（ステップ１、以
下、ステップをＳと略す）。次に、ワークありのときの
出力電圧Ｖ₁ を測定する（Ｓ２）。ここでは、製造ライ
ン上にて順次搬送されている各半導体ウエハ１に対して
１枚毎にシート抵抗値をそれぞれ測定するものとする。
つまり、１ロット毎に初期化が行われることになる。

【０１３１】続いて、Ｖ₀ とＶ₁ との差（ΔＶ）を求め
る（Ｓ３）。次いで、ΔＶに基づいてシート抵抗換算を
行う（Ｓ４）。そして、Ｓ４で得られたシート抵抗を制
御装置８のモニタにより表示し（Ｓ５）、保存する。次
に、そのシート抵抗の結果をＣＩＭ工程管理システムに
出力する。

【０１３２】続いて、所定ロット数の半導体ウエハ１の
シート抵抗換算が行われたか否かが制御部１０ｃまたは
制御装置８により判断される（Ｓ６）。ここでは、例え
ば、１ロットを２０枚の半導体ウエハとする。Ｓ６にお
いて、所定ロット数のシート抵抗換算が行われていない
と判断されれば、Ｓ２に移行し、残りの半導体ウエハ１
のシート抵抗を求める。

【０１３３】一方、Ｓ６において、所定ロット数のシー
ト抵抗換算が行われたと判断されれば、製造ライン上の
半導体ウエハ１のシート抵抗検出を終了するか否かが判
断される（Ｓ７）。Ｓ７において、シート抵抗検出を終
了しないと判断されれば、Ｓ１に移行し、新たなロット
の半導体ウエハ１のシート抵抗測定を行う。一方、Ｓ７
において、シート抵抗検出を終了すると判断されれば、
処理を終了する。

【０１３４】以上の処理によれば、測定直後の出力電圧
と約２４時間後の出力電圧との差（ΔＶ）は０．０２７
Ｖとなり、変動率は０．８９％となり、時間経過に伴う
電圧ドリフトによる影響を受けずにほぼ一定の出力電圧
となった。

【０１３５】その上、上述のように、共振回路に含まれ
る感度調整用のコンデンサＣ₁ と抵抗Ｒ₁ を、温度特性
が超精密となる素材で構成することにより、上記共振回
路における電圧ドリフトを低減できることが分かった。

【０１３６】なお、上記の処理方法では、１ロット毎に
初期化する方法を採用しているが、これに限定されるも
のではなく、例えば所定時間毎に初期化する方法も有用
である。この場合、所定時間経過し、初期化するときに
ワークが存在していれば、初期化を行わずに、次の所定
時間経過後に初期化するようになっている。

【０１３７】以上のように、本願発明のシート抵抗測定
器を電子部品製造方法に用いることにより、電子部品製
造方法である、半導体ウエハ１の製造に係る作業効率を
大幅に向上させることができる。また、半導体ウエハ１
が不良、すなわち半導体ウエハ１上に形成された薄膜１
ａが不良であると判定された場合には、修正といった対
応制御が迅速に可能となる。

【０１３８】これにより、上記方法では、半導体ウエハ
１の歩留り向上、およびスループットの向上を図ること
ができる。また、薄膜形成の突発的な異常、経時的変化
を制御装置８のモニタ８ａにより監視者はモニタリング
することができるので、製造ラインにおける半導体ウエ
ハ１の状態を容易に把握することができる。

【０１３９】したがって、上記方法では、半導体ウエハ
１上に形成された薄膜１ａに対して疵・破損を防止しな
がら、シート抵抗を測定することが可能となり、Ｔａな
どの低抵抗膜からＩＴＯなどの高抵抗膜の膜質管理を容
易にインラインで行うことができ、この結果、一部の半
導体ウエハ１を抜き取って検査する抜き取り検査から全
数検査が可能となる。

【０１４０】よって、上記方法においては、半導体ウエ
ハ１における高精度なインライン検査システムを確立で
き、製造ライン上で発生する半導体ウエハ１の不良に対
する迅速な対応が可能になる。この結果、特性が安定し
た膜質の薄膜１ａを半導体ウエハに形成することができ
る。

【０１４１】なお、上記では、温度制御手段として、溝
部２ｄ、主通気口２ｅ、一対の副通気口２ｆ、一対の側
部通気口２ｇをそれぞれ設けた例を挙げたが、それに限
定されるものではなく、例えば図２２に示すように、各
側部通気口２ｇを省いてもよい。

【０１４２】また、上記では、コイル２ａには、コアレ
ス式のものを用いた例を挙げたが、例えば、フェライト
コア等の円柱状のコアをコイル２ａ内に挿入したもので
もよい。

【０１４３】

【発明の効果】本発明のシート抵抗測定器は、以上のよ
うに、磁界を発生するコイルを有し、基板上の薄膜に上
記磁界による渦電流を形成するためのセンサヘッドが、
基板の片面に対し磁界の磁力線を照射できるように設け
られ、上記渦電流による磁界の変化量に基づいて、薄膜
のシート抵抗を検出するためのシート抵抗検出手段が、
コイルと共振状態を形成するコンデンサおよび電圧検出
用抵抗器を有して設けられ、上記コイルの温度を制御す
る温度制御手段が設けられている構成である。

【０１４４】それゆえ、上記構成は、コイルの温度を制
御する温度制御手段を設けたので、例えば、上記コイル
の温度を一定に維持するように温度制御手段によって制
御することにより、上記コイルにおける、検出電圧に関
する温度変動による電圧ドリフトを抑制できて、運転
時、特に連続運転時において、シート抵抗の検出結果を
安定に得ることができるという効果を奏する。

【０１４５】本発明の電子部品製造方法は、以上のよう
に、薄膜形成装置にて基板上に薄膜を形成する薄膜形成
工程を含む電子部品製造方法において、上記のシート抵
抗測定器を用いて上記薄膜のシート抵抗値を検出し、検
出したシート抵抗値に基づいて上記薄膜形成工程を制御
する方法である。

【０１４６】それゆえ、上記方法は、上記シート抵抗測
定器により、常時、基板上の薄膜のシート抵抗を検出で
きるので、形成された薄膜のシート抵抗の異常に対し迅
速に薄膜形成工程を制御できて、ゲートＴａ膜等の薄膜
を有する電子部品製造の歩留りを改善できるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート抵抗測定器におけるセンサヘッ
ドの説明図であり、（ａ）は、上記センサヘッドのケー
スおよびそのケースに収納されるコイルの組立斜視図で
あり、（ｂ）は、上記ケースに形成された主通気口、各
副通気口、各側部通気口および溝部を示す斜視図であ
る。

【図２】上記シート抵抗測定器の概略構成図である。

【図３】上記シート抵抗測定器の概略回路図である。

【図４】上記シート抵抗測定器において、ケースが密閉
型の場合の温度変化を示すグラフである。

【図５】上記シート抵抗測定器において、ケースに主通
気口等を形成した場合の温度変化を示すグラフである。

【図６】上記シート抵抗測定器をロボットハンドに設け
た場合を示す、概略斜視図である。

【図７】上記シート抵抗測定器を他のロボットハンドに
設けた場合を示す、概略斜視図である。

【図８】上記シート抵抗測定器をＺ軸ステージに設置し
た場合の説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視
図である。

【図９】上記シート抵抗測定器における、増幅回路基板
の回路図である。

【図１０】上記増幅回路基板の各部品の配置図である。

【図１１】上記シート抵抗測定器の他の例を示す概略回
路図である。

【図１２】上記シート抵抗測定器の概略斜視図である。

【図１３】上記シート抵抗測定器において、４探針法に
よるシート抵抗値と、検出電圧との相関を直線相関によ
り示したグラフである。

【図１４】上記シート抵抗測定器において、４探針法に
よるシート抵抗値と、検出電圧との相関を曲線相関によ
り示したグラフである。

【図１５】上記シート抵抗測定器において、測定高さが
１ｍｍのときの、各測定データを示すグラフである。

【図１６】上記シート抵抗測定器において、測定高さが
１．８ｍｍのときの、各測定データを示すグラフであ
る。

【図１７】上記シート抵抗測定器を、ＨＥＰＴ内に用い
た例を示す概略斜視図である。

【図１８】上記シート抵抗測定器において、正常成膜ロ
ットデータを示すグラフである。

【図１９】上記シート抵抗測定器において、突発不良の
発生から、正常成膜に迅速に復帰した成膜ロットデータ
を示すグラフである。

【図２０】上記シート抵抗測定器を、成膜工程の次工程
のフォトラインでの搬送ステージ下に設置した場合の概
略構成図である。

【図２１】上記シート抵抗測定器を用いた電子部品製造
方法における、シート抵抗の測定工程を示すフローチャ
ートである。

【図２２】上記シート抵抗測定器における、ケースの他
の形状を示す説明であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底
面図、（ｃ）は断面図である。

【図２３】従来の４探針法によるシート抵抗の測定方法
を示す、概略斜視図である。

【図２４】従来の両側式渦電流法によるシート抵抗の測
定方法を示す概略構成図である。

【図２５】渦電流法によるシート抵抗の測定原理を示す
説明図である。

【図２６】渦電流法によるシート抵抗の測定原理を示す
説明図である。

【図２７】上記シート抵抗の測定に用いられるコイルの
抵抗温度係数を示す表である。

【符号の説明】

１ 半導体用ウエハ（基板） １ａ 薄膜 ２ センサヘッド ２ｂ ケース（本体） ２ｃ 磁界 ２ｄ 溝部（温度制御手段） ２ｅ 主通気口（温度制御手段） ２ｆ 副通気口（温度制御手段） ２ｇ 側部通気口（温度制御手段） ３ 増幅回路基板

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に形成された薄膜のシート抵抗を測
   定するシート抵抗測定器において、 磁界を発生するコイルを有し、上記薄膜に上記磁界によ
   る渦電流を形成するためのセンサヘッドが、基板の片面
   に対し磁界の磁力線を照射できるように設けられ、 上記渦電流による磁界の変化量に基づいて、薄膜のシー
   ト抵抗を検出するためのシート抵抗検出手段が設けら
   れ、 コイルと共振状態を形成するコンデンサおよび電圧検出
   用抵抗器が設けられ、 上記コイルの温度を制御する温度制御手段が設けられて
   いることを特徴とするシート抵抗測定器。
2. 【請求項２】センサヘッドから出力される信号を増幅し
   てシート抵抗検出手段に出力するための増幅回路が、セ
   ンサヘッドの設置位置を考慮して設けられていることを
   特徴とする請求項１記載のシート抵抗測定器。
3. 【請求項３】センサヘッドに入力される入力信号、およ
   びセンサヘッドから出力される信号を増幅してシート抵
   抗検出手段に出力するための増幅回路が、センサヘッド
   の設置位置を考慮して設けられていることを特徴とする
   請求項１記載のシート抵抗測定器。
4. 【請求項４】前記増幅回路は、センサヘッドに近接して
   設けられていることを特徴とする請求項２または３記載
   のシート抵抗測定器。
5. 【請求項５】前記増幅回路に、前記コンデンサおよび電
   圧検出用抵抗器が設けられていることを特徴とする請求
   項２ないし４の何れか一項に記載のシート抵抗測定器。
6. 【請求項６】センサヘッド内に、前記コンデンサおよび
   電圧検出用抵抗器が設けられていることを特徴とする請
   求項１ないし４の何れか一項に記載のシート抵抗測定
   器。
7. 【請求項７】前記コンデンサおよび電圧検出用抵抗器
   は、それぞれ、温度変動に対する容量値および抵抗値の
   変化が抑制されたものであることを特徴とする請求項１
   ないし６の何れか一項に記載のシート抵抗測定器。
8. 【請求項８】渦電流損失分の検出電圧からシート抵抗
   を、４探針法によるシート抵抗値との曲線近似に基づく
   相関により算出する算出手段が設けられていることを特
   徴とする請求項１ないし７の何れか一項に記載のシート
   抵抗測定器。
9. 【請求項９】前記センサヘッドは、コイルを収納する本
   体を備え、 上記本体に通気口が前記温度制御手段として設けられて
   いることを特徴とする請求項１ないし８の何れか一項に
   記載のシート抵抗測定器。
10. 【請求項１０】前記薄膜と、センサヘッドとの距離を調
    節する調節手段が設けられていることを特徴とする請求
    項１ないし９の何れか一項に記載のシート抵抗測定器。
11. 【請求項１１】薄膜形成装置にて基板上に薄膜を形成す
    る薄膜形成工程を含む電子部品製造方法において、 請求項１ないし１０の何れか一項に記載のシート抵抗測
    定器を用いて上記薄膜のシート抵抗値を検出し、 検出したシート抵抗値に基づいて上記薄膜形成工程を制
    御することを特徴とする電子部品製造方法。
12. 【請求項１２】前記シート抵抗測定器を薄膜形成装置内
    に設置することを特徴とする請求項１１記載の電子部品
    製造方法。
13. 【請求項１３】前記シート抵抗測定器を、薄膜形成工程
    後の各製造工程内に設置することを特徴とする請求項１
    １記載の電子部品製造方法。