特表 2023-533901 堆積厚さのその場観測

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-07

(54)【発明の名称】堆積厚さのその場観測

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20230731BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20230731BHJP

【ＦＩ】

G01B7/00 101F

C23C16/52

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022568425

(86)(22)【出願日】2021-08-10

(85)【翻訳文提出日】2023-01-13

(86)【国際出願番号】 US2021045300

(87)【国際公開番号】W WO2022046400

(87)【国際公開日】2022-03-03

(31)【優先権主張番号】63/069,960

(32)【優先日】2020-08-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】ポールソン，チャールズ アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】テーレン，ディーン マイケル

【テーマコード（参考）】

2F063

4K030

【Ｆターム（参考）】

2F063AA16

2F063BA30

2F063DA01

2F063DA05

2F063GA08

4K030BA18

4K030BA38

4K030BA41

4K030HA11

4K030KA05

4K030KA39

(57)【要約】

堆積処理により堆積されている被膜の厚さをその場測定する方法は、堆積チャンバ内で堆積を開始することで堆積チャンバ内に配備された短針の外面上に第１被膜が形成されるようにするにあたり、探針は少なくとも１つのコイルから成るコイル集成体を備えており、探針が堆積チャンバ内に配備された基板から或る距離だけ離隔している状態で堆積を開始する工程と、コイル集成体を第１交流電流で励振して第１の経時変化する磁場を生成するにあたり、第１の経時変化する磁場が第１被膜に渦電流を発生させる状態でコイル集成体を励振する工程と、測定基準をコイル集成体のインダクタンスまたは抵抗に相関的に判定するにあたり、測定基準の値が第１被膜の第１厚さに相関的であるとともに第１被膜の渦電流によって生じた渦電流磁場に少なくとも部分的に起因しているような状態で測定基準を判定する工程と、第１被膜の第１厚さを基板の表面上に堆積されている第２被膜の第２厚さと相互に関連付ける工程とを含んでいる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

或る堆積処理法で堆積されている被膜の厚さをその場測定する方法は、
堆積チャンバ内で堆積を開始することで堆積チャンバ内に配備された短針の外面上に第１被膜が形成されるようにするにあたり、探針は少なくとも１つのコイルから成るコイル集成体を備えており、探針が堆積チャンバ内に配備された基板から或る距離だけ離隔している状態で堆積を開始する工程と、
コイル集成体を第１交流電流で励振して第１の経時変化する磁場を生成するにあたり、第１の経時変化する磁場が第１被膜に渦電流を発生させる状態でコイル集成体を励振する工程と、
測定基準をコイル集成体のインダクタンスまたは抵抗に相関的に判定するにあたり、測定基準の値が第１被膜の第１厚さに相関的であるとともに第１被膜の渦電流によって生じた渦電流磁場に少なくとも部分的に起因しているような状態で測定基準を判定する工程と、
第１被膜の第１厚さを基板の表面上に堆積されている第２被膜の第２厚さと相互に関連付ける工程とを含んでいる。

【請求項2】

被膜の厚さを測定するための電気探針は、
軸線の周りに第１方向に第１巻回数で巻かれている第１コイルと、
該軸線の周りに第２方向に第２巻回数で巻かれている第２コイルとを備えており、第１コイルが第２コイルから離隔されていることで両コイル間に空隙を画定し、第１方向が第２方向と反対であることで、第１コイルを通って流れる第１交流電流によって生成される第１の経時変化する磁場が第２コイルを通って流れる第２交流電流によって生成される第２の経時変化する磁場を該空隙においては減少させるよう図っており、
電気探針は、第１コイルと第２コイルとの間の空隙に配置されている第３コイルを更に備えており、電気探針の外面に堆積された被膜は動作中に測定基準を第３コイルと第１コイルの間および第３コイルと第２コイルの間の相互インダクタンスに相関的に測定可能に変動させる。

【請求項3】

堆積厚さをその場測定できるようにする堆積システムは、
基板を受容するように寸法設定されているうえに基板の表面に被膜を付与するための化学気相物質を受け取る入口が設けられている堆積チャンバと、
化学気相成長チャンバ内に配備されている電気探針であって、その外面が化学気相物質によって被膜されるように構成されており、少なくとも１つのコイルから成るコイル集成体を備えているとともに基板から或る距離だけ離隔された状態にある電気探針と、
コイル集成体に交流信号を供給することで第１の経時変化する磁場を生成し、電気探針の表面の被膜に渦電流を発生させるよう構成された信号発生器とを備えている。

【請求項4】

電気探針は第１コイルおよび第２コイルを備えている、請求項３に記載の堆積システム。

【請求項5】

第１コイルおよび第２コイルは軸線の周りに巻かれ、第１コイルを第２コイルから離隔することで両コイル間に空隙を画定し、第１コイルと第２コイルの間の該空隙に第３コイルが配置されており、電気探針の外面に堆積された被膜は測定基準を第３コイルと第１コイルの間および第３コイルと第２コイルの間の相互インダクタンスに相関的に測定可能に変動させる、請求項４に記載の堆積システム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願との相互参照】

【0001】

本願は、合衆国法典第３５編第１１９条（米国特許法）に基づき、２０２０年８月２５日出願の米国特許仮出願第６３／０６９９６０号の優先権を主張するものであるが、斯かる仮出願はここで参照することによりその全体が本願の一部を構成しているものとする。

【技術分野】

【0002】

本願は、広義には、堆積厚さをその場観測することに関するものであり、より具体的には、押出成形用の金型などの基板の上の耐摩耗性被膜の厚さを、基板を堆積チャンバに配置したままの状態で判定する、堆積厚さをその場観測するシステムに関連している。

【背景技術】

【0003】

耐摩耗性被膜は各種の製造過程で利用されることがあるが、その目的は、例えば、セラミックハニカム体製造過程における押出成形用の金型などのようなツールの寿命を延ばすことである。そのような被膜を付与するための各種の加工処理法、例えば、化学気相成長法などは、ツールやそれ以外の基板の上に堆積した被膜材の厚さの測定の実行を阻む高温と過酷な諸環境を要件とすることがある。

【発明の概要】

【0004】

以下で説明する各実施例と特徴は全て、技術的に可能であればどのような態様で組み合わされても構わない。

【0005】

一局面によれば、或る堆積処理法で堆積されている被膜の厚さをその場測定する方法は、堆積チャンバ内で堆積を開始することで堆積チャンバ内に配備された短針の外面上に第１被膜が形成されるようにするにあたり、探針は少なくとも１つのコイルから成るコイル集成体を備えており、探針が堆積チャンバ内に配備された基板から或る距離だけ離隔している状態で堆積を開始する工程と、コイル集成体を第１交流電流で励振して第１の経時変化する磁場を生成するにあたり、第１の経時変化する磁場が第１被膜に渦電流を発生させる状態でコイル集成体を励振する工程と、測定基準をコイル集成体のインダクタンスまたは抵抗に相関的に判定するにあたり、測定基準の値が第１被膜の第１厚さに相関的であるとともに第１被膜の渦電流によって生じた渦電流磁場に少なくとも部分的に起因しているような状態で測定基準を判定する工程と、第１被膜の第１厚さを基板の表面上に堆積されている第２被膜の第２厚さと相互に関連付ける工程とを含んでいる。

【0006】

一例では、測定基準はコイル集成体のインピーダンスまたはトランスインピーダンスである。

【0007】

一例では、測定基準は、共鳴ピークが生じる際の周波数である。

【0008】

一例では、測量基準は、複数の周波数におけるコイル集成体のインピーダンスの曲線またはトランスインピーダンスの曲線に適合する多項式の係数である。

【0009】

一例では、探針は本体およびキャップから成る収容体を備えており、探針の外面は収容体の外面でもあり、コイル集成体は収容体内に配置されている。

【0010】

一例では、少なくとも１つのコイルは、少なくとも１つのコンデンサに動作可能に接続されていることで共振回路を形成している。

【0011】

一例では、上記距離は、上記少なくとも１つのコイルの半径の少なくとも３倍である。

【0012】

一例では、ねじを切った心棒の周囲に上記少なくとも１つのコイルを巻き付けることで、少なくとも１つのコイルが軸線方向に拘束されるように図っている。

【0013】

一例では、コイル集成体は、第１コイルおよび第２コイルを備えている。

【0014】

一例では、第１コイルおよび第２コイルは軸線の周りに巻かれており、第１コイルを第２コイルから離隔させることで両コイル間に空隙を画定し、第３コイルは第１コイルと第２コイルとの間の該空隙に配置されている。

【0015】

一例では、上記方法は、第２コイルを第２交流電流で励振するにあたり、第２交流電流が第１交流電流とは反対の向きに流れることで、第１コイルと第２コイルの間の上記空隙における第１の経時変化する磁場を少なくとも軽減する第２の経時変化する磁場を生じるように第２コイルを励振する工程を更に含んでおり、その場合、第１交流電流は第１コイルを励振する。

【0016】

一例では、第１コイルは軸線の周りに第１方向に巻かれ、第２コイルは軸線の周りに第２方向に巻かれている。

【0017】

一例では、第１コイルと第２コイルが同じ導線から形成されていることで、第１交流電流と第２交流電流が同じになるように図っている。

【0018】

もう１つ別の局面によれば、被膜の厚さを測定するための電気探針は、軸線の周りに第１方向に第１巻回数で巻かれている第１コイルと、該軸線の周りに第２方向に第２巻回数で巻かれている第２コイルとを備えており、第１コイルが第２コイルから離隔されていることで両コイル間に空隙を画定し、第１方向が第２方向と反対であることで、第１コイルを通って流れる第１交流電流によって生成される第１の経時変化する磁場が第２コイルを通って流れる第２交流電流によって生成される第２の経時変化する磁場を該空隙においては減少させるよう図っており、電気探針は、第１コイルと第２コイルとの間の空隙に配置されている第３コイルを更に備えており、電気探針の外面に堆積された被膜は動作中に測定基準を第３コイルと第１コイルの間および第３コイルと第２コイルの間の相互インダクタンスに相関的に測定可能に変動させる。

【0019】

一例では、第１コイルと第２コイルは同じワイヤによって形成されていることで、第１交流電流と第２交流電流が同じになるように図っている。

【0020】

一例では、第１巻回数は第２巻回数と同じである。

【0021】

一例では、第１コイル、第２コイル、および、第３コイルのうちの少なくとも１つは少なくとも１つのコンデンサに動作可能に接続されていることで共振回路を形成している。

【0022】

一例では、第１コイル、第２コイル、および、第３コイルは、本体およびキャップから成る収容体に収容されている。

【0023】

一例では、キャップは本体に着脱自在である。

【0024】

一例では、ねじを切った心棒の周りに第１コイル、第２コイル、および、第３コイルを巻き付けることで、第１コイル、第２コイル、および、第３コイルが軸線方向に拘束されるように図っている。

【0025】

更にもう１つ別の局面に従って、堆積厚さをその場測定できるようにする堆積システムは、基板を受容するように寸法設定されているうえに基板の表面に被膜を付与するための化学気相物質を受け取る入口が設けられている堆積チャンバと、化学気相成長チャンバ内に配備されている電気探針であって、その外面が化学気相物質によって被膜されるように構成されており、少なくとも１つのコイルから成るコイル集成体を備えているとともに基板から或る距離だけ離隔された状態にある電気探針と、コイル集成体に交流信号を供給することで第１の経時変化する磁場を生成し、電気探針の表面の被膜に渦電流を発生させるよう構成された信号発生器とを備えている。

【0026】

一例では、電気探針は収容体を備えており、その外面は収容体の外面でもあり、コイル集成体は収容体内に配置されている。

【0027】

一例では、収容体は本体およびキャップから成る。

【0028】

一例では、上記少なくとも１つのコイルは少なくとも１つのコンデンサに動作可能に接続されていることで共振回路を形成している。

【0029】

一例では、上記距離は上記少なくとも１つのコイルの半径の少なくとも３倍である。

【0030】

一例では、ねじを切った心棒の周りに上記少なくとも１つのコイルを巻くことで、少なくとも１つのコイルが軸線方向に拘束されるよう図っている。

【0031】

一例では、上記電気探針は第１コイルおよび第２コイルを備えている。

【0032】

一例では、第１コイルおよび第２コイルは軸線の周りに巻かれ、第１コイルを第２コイルから離隔することで両コイル間に空隙を画定し、第１コイルと第２コイルの間の該空隙に第３コイルが配置されており、電気探針の外面に堆積された被膜は測定基準を第３コイルと第１コイルの間および第３コイルと第２コイルの間の相互インダクタンスに相関的に測定可能に変動させる。

【0033】

一例では、第１コイルは軸線の周りに第１方向に巻かれており、第２コイルは軸線の周りに第２方向に巻かれている。

【0034】

一例では、第１コイルと第２コイルを同じ導線から形成することで、第１交流電流と第２の交流電流が同じになるように図っている。

【0035】

１つ以上の実施形態の詳細を添付の図面および後段以降の説明に明示している。上記以外の各種の特徴、目的、および、利点は、詳細な説明および図面、ならびに、特許請求の範囲から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1A】一実施例による、基板上の被膜厚さをその場測定するための堆積チャンバおよび探針の概略図。

【図1B】一実施例による、探針の表面上に堆積された被膜および基板の表面上に堆積された被膜の拡大断面図。

【図2】一実施例による、基板上の被膜厚さをその場測定するための具体例の探針の断面図。

【図3A】一実施例による、基板上の被膜厚さをその場測定するためのコイル集成体の側面図。

【図3B】一実施例による、基板上の被膜厚さをその場測定するためのコイル集成体の側面図。

【図3C】一実施例による、基板上の被膜厚さをその場測定するためのコイル集成体の側面図。

【図4】一実施例による、探針の茎状部の断面図。

【図5】一実施例による、経時的なインピーダンス曲線のグラフ。

【図6】一実施例による、堆積処理の過程に亘って得られた複数の共振曲線を重ね合わせたグラフ。

【図7】一実施例による、整合回路網を示す。

【図8】一実施例による、堆積処理の過程に亘って得られた複数のインピーダンス曲線を重ね合わせたグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0037】

各種のセラミックハニカム体、例えば、触媒コンバータ、微粒子フィルタ、または、その両方で使用されるもの等は、セラミック成形バッチ混合物に金型を通過させて押し出すことによって製造することができる。セラミック成形バッチ混合物中の原材料次第では、押出成形処理は非常に研磨性が高くなる可能性があり、その場合、金型を耐摩耗性被膜で被覆するのが有益となることがある。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、または、これら以外の窒化物類などの被膜材や各種の耐摩耗性材料と化学気相蒸着法（ＣＶＤ）とを併用して被膜を付与することで、金型を摩耗から保護し、押出成形処理持続中ずっと寸法精度を維持し、更に、金型の寿命を延ばすことができる。被膜は金型を摩耗から保護するのに加えて、セラミック成形バッチ材料を押出成形する際に通過させる金型のスロット幅を微調整する (すなわち、狭くする) 役割も果たす。スロット幅は非常に厳密な厚さに調整されているため、付与される被膜の厚さは通例はわずか５０μｍ未満であることからも、被膜の厚さは堆積処理持続中に入念に観測しなければならない。

【0038】

しかしながら、例えば、被膜中の高温と過酷な諸条件のせいで、堆積処理持続中に被膜の厚さを測定するのは実行できそうにない。厚さを測定する代わりに、おおよその堆積速度に基づいたおおよその厚さに事前に関連付けしておいた設定時間に亘って被膜を付与するとよい。ひとたび金型を堆積チャンバから取り出してしまい、例えば、室温まで冷却することができてしまえば、被膜の厚さは光学的に測定することができる。

【0039】

図１Ａは、堆積チャンバ１００を、その内部に配置された基板１０４上の被膜の厚さをその場で測定するための探針１０２と一緒に例示した概略図である。図１の実施例においては、堆積チャンバ１００は化学気相成長チャンバであり、そのため、化学気相物質を受け取るための入口１０６と堆積処理中に蒸気を排出するための出口１０８が設けられている。探針１０２は化学気相成長法に特に好適であるが、探針１０２はそれ以外の各種の被膜法、例えば、被膜処理持続中に被膜の厚さの測定の実行を阻む高温と過酷な諸環境を要件とするような被膜処理法と併用することができる。上記以外のそのような堆積法には、例えば、スパッタリングや蒸着などが挙げられる。さらに、一例では、基板１０４は、例えば、ハニカム体素材などのようなセラミック体素材を押出成形するための押出成形用金型であるが、代替の実施例では、基板１０４は堆積された被膜を溜めるのであればどのような基板であってもよく、例えば、ツールや被加工物片などであっても構わない。

【0040】

探針１０２は、少なくとも一部がチャンバ１００内に配置されていることで堆積処理持続中に被膜も溜めるように構成されている。探針１０２それ自体に直に堆積された被膜の厚さは基板１０４上に堆積された被膜の厚さに相関性があり、そのため、基板１０４上に堆積された被膜の厚さを測定する代用に役立てることができる。このようにして、基板１０４上の被膜の厚さのその場での測定は、探針１０２上の被膜の厚さを測定することによって判定が実施される。

【0041】

図１Ｂは、探針１０２の表面上の被膜および基板１０４の表面上の被膜（探針１０２の表面および基板１０４の表面を比較する目的で互いに密接して図示されている）の概略拡大図である。図示のように、堆積処理持続中に、探針１０２は厚さＴ_１の被膜Ｃ_１を溜め、基板１０４は厚さＴ_２の被膜Ｃ_２を溜めている。探針１０２も堆積チャンバ１００内に配置されているため、厚さＴ_１は厚さＴ_２に相関的であり、従って、堆積処理持続中に厚さＴ_１を観測することにより、Ｔ_２を効果的に観測することができる。例えば、厚さＴ_１は或る倍率で乗算したり、或る定数を加算したりすることにより、もしくは、線形関数または非線形関数により、厚さＴ_２に関係付けることができるが、上記数理的諸手順は、例えば、堆積チャンバ１００や基板１０４や探針１０２の特定の幾何学的形状に基づいて、堆積チャンバ１００の内側における基板１０４および探針１０２の位置設定に基づいて、被膜材の種類や温度や流速などの堆積パラメータに基づいて、または、これらの各種組合せに基づいて実験的にまたは数理モデル化によって決定することができる。

【0042】

実施形態によっては、探針１０２は電気反応性探針であって、少なくとも１つの誘導性素子、少なくとも１つの容量性素子、または、それら両素子の各種組合せが設けられているものもある。被膜Ｃ_１が探針１０２の表面上に堆積されると、探針１０２を通って流れる交流電流に反応して、被膜Ｃ_１によって磁場または電場が生じた結果として少なくとも１つの容量性素子のリアクタンス、少なくとも１つの誘導素子のリアクタンス、または、それら両素子の各種組合せのリアクタンスが変動する。リアクタンスの変化は、探針の表面に堆積された被膜の厚さの変化に相関的となり、従って、探針１０２のリアクタンス変動を観測することにより、基板１０４上に堆積された被膜の厚さを堆積処理持続中に概算することができる。以下により詳細に説明してゆくが、探針１０２のリアクタンスまたは抵抗に相関的な多様な測定基準に従って、基板被膜厚さを判定することができる。これらの測定基準は、多様な実施例に応じて、インピーダンスであったりトランスインピーダンスであったり、共振ピークが生じる際の周波数であったり、或いは、或る範囲の周波数に亘って探針１０２のインピーダンス曲線またはトランスインピーダンス曲線に適合する多項式の少なくとも１つの係数であったりするが、但し、上記以外の各種の測定基準を採用することができる場合もあると考えられる。本件開示においては、探針のリアクタンスまたは探針の抵抗に相関性がある測定基準とは、リアクタンスと共に再現可能に（したがって予測可能に）変化するものであり、尚且つ、そこから被膜の厚さを推定できるものである。

【0043】

信号発生器１１０は探針１０２を通る交流電流を供給することができるが、この交流が被膜に磁場または電場を誘導し、これが今度は探針１０２のリアクタンスを変化させる。交流電流を探針１０２に送達するのに好適であればどのような信号発生器を使用してもよい。更に、探針１０２のリアクタンスまたは抵抗に相関的な測定基準を判定する材料となり得る１つ以上のパラメータを測定するのに好適であれば、どのような測定装置１１２を使用してもよい。一例では、ベクトル電子回路網解析器１１４により、信号発生器１１０と測定装置１１２を一緒に供与するようにしてもよい。しかしながら、当業者なら本件開示を再検討すると同時に、信号発生器を実現する無数の方法があるとともに測定基準を判定する材料となる各種パラメータを測定するのにも無数の方法があることを理解すると思われる。例えば、信号発生器１１０はそれに代わるものとして局所発振器によって実現することもできる。同様に、測定装置１１２は、インピーダンスブリッジ回路またはロックイン増幅器として実現されてもよい。

【0044】

図示のように、探針１０２は、例えば、気密型フィードスルーなどのような電流導入端子１１６により、堆積チャンバ１００に挿入することができる。電流導入端子１１６は、それにより探針１０２を堆積チャンバ１００内に挿入できるようにする一方で、堆積チャンバ１００に生じた真空を維持する。一例では、電流導入端子１１６はクラインフランシュ（ＫＦ）規格フランジであるが、例えば、気密を維持する等の目的で、コンフラット（ＣＦ）規格フランジを採用してもよいし、或いは、堆積チャンバ１００の内部に存在する温度に耐えることができるのであれば、どのようなＯ字型リングを採用しても構わない。

【0045】

図１Ａに示すように、探針１０２を基板１０４から離して配備することで、探針１０２と基板１０４との間に距離ｄが存在するように図っている。基板１０４から離して探針１０２を配置することが有用となる理由は、基板１０４上の堆積の摂動を低減するせいである。例えば、堆積処理過程が化学気相成長によって達成される場合、堆積チャンバ１００内の被堆積表面積が付加されると、基板１０４から化学気相物質を「奪う」恐れがあり、堆積チャンバ１００内の化学気相物質の濃度を低下させるとともに堆積速度を低減してしまう。何かもう１つ別の物体、例えば、探針１０２を基板１０４の近くに配置することで境界流効果を生じるか、そうでなければ、基板１０４付近の流れパターンを妨げ、遮断し、変え、または、途絶させるなどする恐れがあり、従って、基板１０４上の多様な部位の成膜を妨げ、遮断し、変え、または、途絶させてしまう。探針１０２を基板１０４から離して配置することで上記のような摂動が減少し、従って、基板１０４付近の化学気相物質の化学物質濃度を維持するのに役立つとともに、基板１０４の全面に亘って一貫した堆積速度を維持するのに役立つ。一例では、距離ｄは探針１０２の半径ｒ（探針１０２が円筒形ではない実施例では、半径ではなく探針の幅）の少なくとも３倍である。

【0046】

化学気相物質の流れの摂動を更に減少させるために、探針１０２の具体例の断面図として図２に示されているが、探針１０２は気相物質の流れに平行に配向された長軸線Ａがあるような形状にすることができる。更に、探針１０２の半径ｒ（または、探針１０２が円筒形でない実施例ではその幅）を最小化することで、結果として化学気相物質の流れへの影響を最小限に抑える幾何学的形状のプロファイルが得られる。

【0047】

図２は、探針１０２の一実施例の断面図を示している。この実施例では、探針１０２は、中にコイル集成体２０２が配備された収容体２００を特徴的に配した誘導性探針である。代替の実施例では、コイル集成体２０２ではなく容量性集成体を、または、コイル集成体２０２に付加した容量性集成体を収容体の内部に配備するようにしてもよい。堆積処理持続中は、収容体２００の外面２０４とは、堆積処理中に被膜されている探針１０２の表面のことである。収容体２００は、本体２０６と、コイル集成体２０２に被せて本体２０６に着脱自在に取り付けられているキャップ２０８から構成されているとよい。キャップ２０８を着脱自在に取りつける構成により、次回の被膜付与までの転換時間を迅速化することができるようになる。例えば、堆積処理の後、キャップ２０８を迅速に取外してから、二択で、洗浄（例えば、エッチング浴、物理的な力、または、それら以外の剥離処理を採用して被膜Ｃ_１を除去）して収容体２００に取付けし直すか、または、さっきとは異なるキャップ２０８（例えば、新しいもの、または、事前に洗浄しておいたもの）を収容体２００に取付けるとよい。一例ではキャップ２０８はネジを切った接続部に本体２０６を取付けることができるが、これに代わる多様な実施例においては、堆積処理の全過程に亘り維持することができるのであれば、どのような機械的接続を採用してもよい。

【0048】

探針１０２の収容体２００、キャップ２０８、および、それ以外の誘導素子や容量性素子を除く各構成部は、堆積チャンバ１００の高温環境で良好に機能するという理由から、熱膨張係数の低いセラミックまたはそれ以外の材料で形成するとよい。

【0049】

不変の幾何学的なコイル形状を維持するのが有益となり得る理由は、試験期間中も幾多の試験ごとにも精度を保てるからであり、例えば、堆積処理持続中に高温が採用される事情では特に有益となる。図２に示すように、コイル集成体２０２のコイル（単数または複数）は、ねじを切った心棒２１０の周りに巻かれるが、少なくとも１回転巻いたコイルが個々のねじ筋に収まり、従って、堆積処理持続中にコイル集成体２０２が軸線方向に動く（すなわち、長軸線Ａに沿って動く）ことが無いようにしている。堆積チャンバ１００は９００℃にも達することがあるため、熱膨張の結果として多重巻きしたコイル集成体２０２が横滑りする傾向が生じる。ねじを切った心棒２１０はこのような軸線方向の横滑りをなくし、なくさない迄も低減し、従って、コイル集成体２０２の個々の巻きと巻きの間の距離を保つ。更に、収容体２００（例えば、キャップ２０８）がコイル集成体２０２の上にしっかりと取り付けられていることで、コイル集成体２０２の半径方向の膨張をなくす、または、減少させることができる。これに代わる実施例では、熱膨張によりコイルが横滑りしないようにする目的で、コイル集成体２０２をポッティング材（例えば、熱硬化性可塑材やエポキシ樹脂など）でポッティングしてあってもよい。

【0050】

図３Ａないし図３Ｃは、コイル集成体２０２の幾つかの代替例の位相幾何学的なコイル形状を示している。図３Ａないし図３Ｃの位相幾何学的形状は、該形状の各々が容易に観察できるように、収容体２００およびねじを切った心棒２１０から取り外された状態で図示されている。最初に図３Ａに着目すると、第１コイル３０２から成る具体例の単一コイルの位相幾何学的形状が示されている。この実施例では、第１コイル３０２を通って流れる交流電流が経時変化する磁場を生じるが、この磁場は外面２０４上に形成されている被膜Ｃ_１に渦電流を生じる。すると今度はこの渦電流が、第１コイル３０２の自己インダクタンスを変動させる反対向きの磁場を生じる。渦電流の大きさと渦電流が生成する磁場の大きさは、少なくとも部分的には、外面２０４上に形成されている被膜の厚さに基づいて判定されることになり、従って、被膜Ｃ_１の厚さＴ_１は、第１コイル３０２の自己インダクタンスまたは抵抗に関係付けられた測定基準（例えば、インピーダンスなど）の変化を判定することにより観測することができる。

【0051】

図３Ｂは、２つのコイル、すなわち、第１コイル３０２’および第２コイル３０４を特徴的に配した代替例を示している。交流電流が第１コイル３０２'および第２コイル３０４のうち一方を通って流れているとき、結果として生じた経時変化する磁場はコイル３０２’であれコイル３０４であれ、他方のコイルにかかる電圧を生じる。従って、例えば、交流電流が第１コイル３０２’を通って流れているとした場合、結果として生じた経時変化する磁場により第２コイル３０４にかかる電圧が生じ、これが第２コイル３０４を通る電流を誘導して第２の経時変化する磁場を生じることとなる。第１の経時変化する磁場または第２の経時変化する磁場のいずれかから最終的に生じる被膜Ｃ_１の渦電流は、コイル３０２’およびコイル３０４それぞれの自己インダクタンスを個別的に変化させ、コイル３０２’とコイル３０４の間の相互インダクタンスを変化させるが、その原因は、渦電流由来の磁場が、そのような磁場が生じなければ第１コイル３０２’または第２コイル３０４を磁気結合することになったかもしれない経時変化する磁場を奪い去るから、すなわち、そのような経時変化する磁場に付加されるからである。従って、被膜Ｃ_１の厚さＴ_１は、コイル３０２’およびコイル３０４それぞれの自己インダクタンスまたは抵抗に個別に関係付けられる測定基準（例えば、インピーダンス）またはコイル３０２’とコイル３０４の間の相互インダクタンスに関係付けられる測定基準（例えば、トランスインピーダンス）を監視することにより観測することができる。

【0052】

図３Ｂの実施例においては、第１コイル３０２’および第２コイル３０４はその双方が同じ長軸線Ａに沿って配置された状態で示されているが、但し、これに代わる実施例では、第１コイル３０２’および第２コイル３０４は別々の軸線に沿って配置されていてもよい。例えば、或る代替の実施例では、第１コイル３０２’および第２コイル３０４は互いに平行な軸線に沿って配置されているとよい。

【0053】

図３Ｃは、コイル集成体２０２の位相幾何学的形状のもう１つ別の実施例において、第３コイル３０６が配置されている空隙Ｇを設けている幾ばくかの距離だけ第１コイル３０２”と第２コイル３０４’とが離れているのを描いている。この実施例に示されてるように、第１コイル３０２”および第２コイル３０４’を同じ導線から形成することで、同じ電流がそれぞれを通って流れるよう図っている。この実施形態の各コイルは、空隙に互いに向きが反対である磁場を生成する目的で、互いに反対の向きに巻いてある。互いに向きが反対の磁場は、第１コイル３０２”および第２コイル３０４’によって空隙Ｇの内部に生じた経時変化する各磁場の影響を低減し、従って、別個の導線で形成された第３コイル３０６に及ぼす影響を低減し、それにより、第３コイル３０６と第１コイル３０２”の間および第３コイル３０６と第２コイル３０４’の間の相互インダクタンスを相殺（または低減）することになる。被膜が全く存在しないときには相互インダクタンスが第３コイル３０６で相殺されてしまうせいで、第３コイル３０６の自己インダクタンスまたは抵抗に相関的な各測定基準 (例えば、インピーダンス) に加わる僅少の変化でさえ容易に検出することができ、或いは、第３コイル３０６と第１コイル３０２”の間および第３コイル３０６と第２コイル３０４’の間の相互インダクタンスに相関的な各測定基準（例えば、トランスインピーダンス）が原因である僅少の変化でさえ容易に検出できる。

【0054】

図３Ｃの位相幾何学的形状は、第３コイル３０６の相互インダクタンスを相殺または低減する方法の一実施例にすぎない。これに代わる実施例では、共通の導線から形成されているが互いに逆向きに巻いたコイルを使用するのではなく、第１コイル３０２”と第２コイル３０４’を別々の導線から形成するとともに同じ方向に巻きはするが、反対向きに流れる電流を受け取るようにしてもよい（すなわち、第１コイル３０２”を流れる交流電流は第２コイル２１２’を流れる交流電流と位相が約１８０°ずれている）。電流の位相が互いから約１８０°（±１０°）ずれてはいるが大きさは互いに等しいと仮定すると、図３Ｃの実施例と同様に、第３コイル３０６の経時変化する磁場の影響は減少する。これらに代わる多様な実施例では、第１コイル３０２”と第２コイル３０４’を通る電流は、位相が互いから約１８０°以外の何らかの値だけずれているようにしてもよいし、同じ大きさの電流を受け取る必要がないようにしてもよいし、または、その両方を成立させても構わない。更に、もう１つ別の実施例では、第１コイル３０２”と第２コイル３０４’を個別の導線で形成して互いに反対向きに巻くことで、各々を流れる大きさも位相も同じ電流により、第３コイル３０６の相互インダクタンスを上記と同様に相殺または減少させるようにするとよい。

【0055】

探針１０２を信号発生器１１０および測定装置１１２に接続する各導線の幾何学的形状は、不変の形状に保たれているとよい。一実施例を図４に示しているが、同図は図１Ａの線Ｂ－Ｂに沿って破断した探針１０２の断面を描いている。図示のとおり、第１導線４００、第２導線４０２、第３導線４０４、および、第４導線４０６は、第１コイル３０２および第２コイル３０４（例えば、図３Ｂや図３Ｃの幾何学的形状で配置されている）のリード線から形成されているが、探針１０２の茎状部２１２の長軸線Ａに平行に延びている多数のチャネル４０８内にそれぞれ配置されてる。第１導線４００は第１コイル３０２の入力リード線を、第２導線４０２は該コイルの出力リード線を構成している一方で、第３導線４０４は第２コイル３０４の入力リード線を、第４導線４０６は該コイルの出力リード線を構成している。図４に例示した態様で配置されている場合、バックグラウンドの伝送結合はかなり低減するが、その理由は、第１コイル３０２または第２コイル３０４に交流電流を伝送することにより生じる各磁場は、その同じ電流が対向位置の導線を帰還することによりに効果的に相殺されるからである。従って、第１導線４００によって第１コイル３０２に入力された交流電流によって生じた経時変化する磁場は全て、その同じ電流が第２導線４０２を帰還することにより生じた経時変化する磁場によって、第３導線４０４および第４導線４０６において効果的に相殺される。同様に、第３導線４０４に入力された交流電流によって生じた経時変化する磁場は、その同じ交流電流が第４導線４０６を帰還することにより、第１導線４００および第２導線４０４において効果的に相殺される。こうした相殺作用は、各導線が各チャネル４０８に通されて保持されているという不変の幾何学的形状により維持されている。更に、相殺されずにいるバックグラウンドの伝送結合効果が探針１０２に及ぼす影響を低減または最小限にするのに十分となる距離に亘って上記のような相殺作用の効果が維持されるような長さを探針１０２の茎状部２１２が備えているような構成にするとよい。従って、一例では、茎状部２１２の長さは少なくとも０．５メートルであるが、但し、上記のような相殺作用を可能にし、或いは、向上させるような上記以外の多様な長さも、本件開示の範囲に入る。

【0056】

前述のように、堆積チャンバ内の温度は９００℃にも達することがある。そのため、長尺の茎状部２１２の（少なくとも０．５メートルを超える）長さは、高温の堆積チャンバ１００内の温度勾配を管理するのにも更に役立つ。

【0057】

ここで、探針１０２のリアクタンスまたは抵抗に相関的な測定基準の判定に着目する。上述のように、本件開示のために、探針のリアクタンス（例えば、自己インダクタンスまたは相互インダクタンスなどのインダクタンス、もしくは、静電容量）または探針の抵抗に相関的な測定基準とは、リアクタンスまたは抵抗に付随して予測可能に変動する測定基準であって尚且つそれを判断材料にして被膜の厚さを推測できる、あらゆる測定基準のことである。リアクタンスは、容量性リアクタンス (容量性探針の場合)、誘導性リアクタンス (誘導性探針の場合)、または、容量性リアクタンスと誘導性リアクタンスの何らかの組み合わせ（例えば、ＬＣ回路など）であってもよい。

【0058】

どのような個数の測定基準を採用してもよいが、被膜Ｃ_１の厚さＴ_１に信頼に足る判定を下すように３種の測定基準を提示した。すなわち、（１）経時的なインピーダンスまたはトランスインピーダンスの変化、（２）共振ピークが生じる際の周波数、および、（３）周波数に対する探針のインピーダンスまたはトランスインピーダンスの曲率、である。

【0059】

まず、インピーダンスまたはトランスインピーダンスの変化、もしくは、時間の変化に着目する。図５に示すように、コイルのインピーダンスの変化または２つのコイル間のトランスインピーダンスの変化は、被膜の厚さに相関的である。このような変化は、堆積処理持続中の約８０分の時間に対する１本のコイルのインピーダンスをグラフに作図した図５で見て取れる。この時間枠の持続中は、被膜の厚さの変化に応じて、インピーダンスは約１３２Ωから約１３７Ωまで変動する。

【0060】

次の測定基準に着目するが、探針１０２は幾ばくかの共振を示すようになり、探針１０２上の被膜の厚さ次第で変動する特定の周波数で共振ピークを示す。この点を理解するために、探針１０２を大雑把に具現化する際の模型となったＬＣ回路の共振角周波数を

【0061】

と表したが、そうすると、共振ピークが生じる際の周波数は探針１０２のリアクタンス（インダクタンスまたは静電容量のいずれか）に付随して変化することになる。従って、被膜の厚さが増大してゆくのに伴って探針１０２のリアクタンスを変動させてゆくと、共振ピークは互いに関連し合う態様で推移する。

【0062】

より具体的に言うと、被膜Ｃ_１の厚さＴ_１が経時的に増大するにつれて、共振ピークが生じる際の周波数ｆ_Ｐが大きくなってゆくことになる。この一実施例として、図６が描いているのは、堆積処理過程全体を通して別個の時間に得られた３種を重ね合わせた共振曲線群である。すなわち、時間ｔ＝０における第１曲線は、堆積が始まる前の或る時間において共振ピークが周波数約９．４ＭＨｚで生じる共振曲線を表しており、時間ｔ＝１における第２曲線は、堆積開始後のどこかの時点 (約２０分後) において共振ピークが周波数約９．５ＭＨｚで生じる共振曲線を表しており、時間ｔ＝２に得られる第３曲線は、堆積処理過程の終了に向かう時間（第２共振曲線から約２０分後）において共振ピークが周波数約９．６ＭＨｚで生じる共振曲線を表している。図示のように、第３共振曲線の共振ピーク周波数は第１共振曲線や第２共振曲線の共振ピーク周波数よりも高く、その理由は、探針１０２上に堆積された被膜の厚さの変化により共振ピークが推移したからである。従って、共振ピークが生じる際の周波数は、被膜Ｃ_１の厚さに相関的な態様で時間経過とともに推移する。実験では、共振周波数は毎分約５１ｎｍの成膜速度に対して毎分約３０ｋＨｚ変化する傾向にある。

【0063】

共振ピークが生じる際の周波数は、一例では、共振ピークが生じると予測される或る範囲の周波数に亘って探針１０２を励振したうえで共振ピークが測定された際の周波数を記録することにより判定することができる。この周波数掃引を堆積処理の過程に亘って多数回反復実施することで、経時的な被膜Ｃ_１の厚さの変化を追跡することができる。これに代わる例として、単一周波数の交流電流で探針１０２を励振するようにしてもよい。例えば、探針１０２が励振される際の周波数が共振曲線を逸脱していない限りは、その結果として生じるインピーダンス変化を測定したうえで共振曲線範囲内のそのような変化の相対位置に関連付けを行うことができる。被膜Ｃ_１の厚さが増大しても共振曲線の幅は大幅には変動しないままであるせいで、測定されているインピーダンス変化は共振曲線範囲内におけるその変化の相対位置に容易に関連付けを行うことができ、従って、被膜Ｃ_１の対応する厚さに相関性を求めることができる。

【0064】

いずれの場合も、早見表を使用して、共振ピークが生じる際の周波数ｆ_Ｐを被膜 Ｃ_１の厚さＴ_１に関連付けるとよい。代替例では、ピークよりはむしろ、共振曲線の別な要素（例えば、３デシベル（ｄＢ）ポイント）の厚さＴ_１に対する相関性を求めるようにしてもよい。周波数掃引の代わりに単一周波数を使用する実施例では、共振曲線範囲内の或る位置を表している測定結果のインピーダンスを早見表への入力パラメータとして利用することで、厚さＴ_１を直接判定するようにしても構わない。

【0065】

一般に、レンツの法則を踏襲すれば、周波数が高くなるほど経時変化する磁場はより高い起電力を生み出す。従って、周波数が増大してゆくにつれて、より多くの電流が被膜に誘導された結果、探針１０２のリアクタンスの変化が大きくなり、より高い周波数値に対するほど感度がより良好となることとなる。しかし、表皮深さδ(すなわち、経時変化する磁場の被膜Ｃ_１の内奥への侵入深度) は

【0066】

で表わされ、この場合μは透磁率を表しており、従って、周波数が高くなってゆくにつれて経時変化する磁場の侵入は減退する。経時変化する磁場が被膜の深さ全体に侵入し損なった場合は、被膜厚さが変化しても探針１０２のリアクタンスが引き続き変化するのを誘導することはない。ゆえに、周波数が高くなることで感度が高まるほど、同じ周波数における表皮深さが減退することに抗して平衡を保つことが必要となる。実験では、好適な周波数の範囲は１００ｋＨｚから１ＧＨｚの間であると分かっているが、約１０ＭＨｚの周波数が十分な表皮深さを維持しながら最良感度を達成すると分かっている。上記の各値は具体例として提示されているにすぎず、周波数範囲は、探針１０２の特定の幾何学的形状、被膜材料、それ以外の動作パラメータ、または、これらの各種組合せに応じて選択するとよい。

【0067】

望ましい周波数（すなわち、十分な表皮深さを維持する周波数、例えば、丁度１０ＭＨｚまたは約１０ＭＨｚ）付近で共振ピークが生じるのを確実にする目的で、例えば、図７の回路概略図に示した整合回路網６００などのような整合回路網を利用するとよい。整合回路網６００には素子Ｃ１、素子Ｃ２、および、素子Ｃ３から形成されているＬＣ回路が設けられており、各素子は測定装置１０２を使って見て取れる総リアクタンスを変動させることにより探針の共振ピークを約１０ＭＨｚに効果的に推移させる。整合回路網６００はＴ型整合回路網であるが、共振ピークを所望の値に変動させるのに好適であれば、どのような整合回路を使用してもよい。更に、整合回路網は図３Ｂに関連して既に説明したコイル集成体の第１コイル３０２’に取り付けられている状態で図示されているが、整合回路網は好適に取り付けられるのであればコイル集成体のどのコイルに取り付けられていても構わないものと解釈するべきである。例えば、図３Ｃのコイル集成体の実施例では、整合回路網は動作可能に接続されているのであれば、第１コイル３０２”、第２コイル３０４’、および、第３コイル３０６のうちのどれに接続されてもよい。（この実施例では、第１コイル３０２”に接続するのも第２コイル３０４’に接続するのも電気的には等価であり、というのも、両コイルとも同じ導線から形成されているからである。）
更に別の実施例においては、厚さＴ_１は、探針１０２と被膜Ｃ_１との間の磁気結合が始まる際の周波数を含んでいる１組の周波数と対照して測定されたインピーダンスまたはトランスインピーダンスを表している曲線の形状から判定することができる。低周波数（直流電流を含む）では、探針１０２を通る電流は、探針１０２と被膜Ｃ_１との間に測定可能な結合を引き起こすには不十分となる。このような周波数でも増大すると結合が始まるが、その理由は、経時変化する磁場が被膜Ｃ_１に達したうえに透過するからである。更に、励振周波数が変化すると周波数と対照して測定されたインピーダンスまたはトランスインピーダンスが変化することになるが、その理由は、（先に説明したようなレンツの法則に従えば)生成される起電力がより大きくなったせいで結合が増大するからである。周波数と対照してグラフに作図したインピーダンスは、厚さを判定する材料にすることのできる曲線を形成する。この曲線の形状は、結合が始まる際の周波数を含んでいる周波数帯域に亘って測定されたものであるが、厚さが増すにつれて変化することになる。従って、堆積処理の過程に亘って、多数回の周波数掃引により周波数対インピーダンスの曲線が得られるが、各曲線の形状は或る種のリアクタンスに独特の測定基準であり、従って、探針１０２上に堆積した被膜の厚さである。

【0068】

図８は、複数のインピーダンス曲線を重ね合わせたグラフを描いたものである（図８は、より広い周波数範囲を示していることを除いて、図６と同じである）。図示のとおり、第１曲線は、堆積処理前の時間ｔ＝０における探針１０２のインピーダンス曲線を表しており、第２曲線は、堆積処理持続中の第１時点である時間ｔ＝１における探針１０２のインピーダンス曲線を表しており、第３曲線は、堆積処理持続中の第２時点である時間ｔ＝２における探針１０２のインピーダンス曲線を表している。

【0069】

曲線の形状は、その曲線に最も近似した線を表している多項式の一組の係数として表される。例えば、多項式回帰の各係数を利用することで曲線を描写することができるが、但し、多項式をデータセットに適合させるのに好適であれば、どのような方法を採用してもよい。一例では、各係数を早見表に保存したうえで参照することで、所与の一組の多項式係数について、被膜Ｃ_１のその時点の厚さを測定時点に判定することができる。

【0070】

先に述べたとおり、図８の曲線はインピーダンスまたはトランスインピーダンスをグラフに作図したものである。インピーダンス測定では、探針１０２の或る１つの特定の素子または特定の一組の素子を通る電流の反対を測定する。例えば、インピーダンス測定では、探針１０２の誘導性素子または容量性素子のインピーダンスを測定するとよい。これと対照的に、トランスインピーダンス測定では、或る１つのポートにおける、もう１つ別のポートに導入された電流に起因する電圧を測定する。これは、相互インダクタンスまたは相互静電容量の変化を測定する場合に特に有用となる。例えば、図３Ｂおよび図３Ｃに示された短針１０２の各実施例では、第１コイル３０２と第２コイル３０４の間または第１コイル３０２と第３コイル３０６の間の相互インダクタンスは、第１コイル３０２と第２コイル３０４の間または第１コイル３０２と第３コイル３０６の間のトランスインピーダンスにより測定することができる。このインピーダンスまたはトランスインピーダンスは、好適であればどのような方法で測定しても構わない。例えば、図１の電子回路網解析器を使用した場合、探針１０２のＳパラメータ群を測定してからＺパラメータ群に変換することができる。この実施例では、コイルとコイルの間のトランスインピーダンスはＺ１２またはＺ２１と表すことになる。しかし、これは一実施例として提示されているにすぎず、インピーダンスまたはトランスインピーダンスを測定する方法は何通り採用されても構わない。

【0071】

上述のように、探針１０２上の被膜Ｃ_１の厚さＴ_１は、倍率や何らかの加算定数などの周知の関数によって、基板１０４上の被膜Ｃ_２の厚さＴ_２に関係付けされることになる。従って、既に判定済みの厚さＴ_１を既知の関数によって厚さＴ_２に変換することにより、厚さＴ_２を判定することができる。これは、数学的演算によって、または、厚さＴ_１の厚さＴ_２に対する相関性を求める早見表によって達成することができる。これに代わる例では、早見表を利用してリアクタンス（例えば、共振曲線が生じる際の周波数や、インピーダンス曲線の各係数など）または抵抗に相関的に測定基準の関連付けを行えるようにする程度まで早見表に厚さＴ_１と厚さＴ_２の間の関係性を取り入れることで、入力パラメータが厚さＴ_２に直接関連付けされるよう図っている。

【0072】

幾つかの発明の実施例を本明細書中で説明および例証してきたが、本明細書に記載されている機能を実施し、その効果や各利点の１つ以上を獲得し、または、その両方を果たすための多様な上記以外の手段、各種構造、または、そのような手段や構造の各種組合せに当業者は容易に思い至るだろうし、そのような変形例、修正例、または、その両方の各種組合せの各々は、本明細書に記載の発明の実施例の範囲に入ると考えられる。より広義に、本明細書に記載された全てのパラメータ、寸法、材料、構成などは例となるよう意図されたものであること、また、実際のパラメータ、寸法、材料、構成、または、これらの各種組合せは本発明の１つまたは複数の教示内容を採用する目的となる特定の１つまたは多数の応用例次第で決まることを、当業者は容易に理解するだろう。型どおりの実験を利用するだけで、当業者は本明細書に記載の特定の発明の実施例の均等物を数多く認識するだろうし、確かめることもできるだろう。よって、前述の各実施例は単なる具体例として提示されているにすぎないこと、また、発明の各実施例は、明細書に具体的に記載されている以外の態様や請求の範囲に明示されている以外の態様であっても、添付の特許請求の範囲の各請求項とその均等物の範囲内で実施することができることを理解するべきである。本件開示の発明の各実施例は、本明細書に記載の個々の特徴、個々のシステム、個々の物品、個々の材料、個々の方法、または、これらの各種組合せの各々を目的としている。加えて、そのような各種特徴、各種システム、各種物品、各種材料、各種方法、または、これらの各種組合せのうち２つ以上からなる何らかの組合せは、そのような各種特徴、各種システム、各種物品、各種材料、各種方法、または、これらの各種組合せが相互に矛盾しない限り、本件開示の発明の範囲内に入る。

【0073】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0074】

実施形態１
或る堆積処理法で堆積されている被膜の厚さをその場測定する方法は、
堆積チャンバ内で堆積を開始することで堆積チャンバ内に配備された短針の外面上に第１被膜が形成されるようにするにあたり、探針は少なくとも１つのコイルから成るコイル集成体を備えており、探針が堆積チャンバ内に配備された基板から或る距離だけ離隔している状態で堆積を開始する工程と、
コイル集成体を第１交流電流で励振して第１の経時変化する磁場を生成するにあたり、第１の経時変化する磁場が第１被膜に渦電流を発生させる状態でコイル集成体を励振する工程と、
測定基準をコイル集成体のインダクタンスまたは抵抗に相関的に判定するにあたり、測定基準の値が第１被膜の第１厚さに相関的であるとともに第１被膜の渦電流によって生じた渦電流磁場に少なくとも部分的に起因しているような状態で測定基準を判定する工程と、
第１被膜の第１厚さを基板の表面上に堆積されている第２被膜の第２厚さと相互に関連付ける工程とを含んでいる。

【0075】

実施形態２
測定基準はコイル集成体のインピーダンスまたはトランスインピーダンスである、実施形態１の方法。

【0076】

実施形態３
測定基準は、共鳴ピークが生じる際の周波数である、実施形態１または実施形態２の方法。

【0077】

実施形態４
測量基準は、複数の周波数におけるコイル集成体のインピーダンスの曲線またはトランスインピーダンスの曲線に適合する多項式の係数である、実施形態１から実施形態３のうちいずれか１つの方法。

【0078】

実施形態５
探針は本体およびキャップから成る収容体を備えており、探針の外面は収容体の外面でもあり、コイル集成体は収容体内に配置されている、実施形態１から実施形態４のうちいずれか１つの方法。

【0079】

実施形態６
少なくとも１つのコイルは、少なくとも１つのコンデンサに動作可能に接続されていることで共振回路を形成している、実施形態４の方法。

【0080】

実施形態７
前記距離は、前記少なくとも１つのコイルの半径の少なくとも３倍である、実施形態１から実施形態６のうちいずれか１つの方法。

【0081】

実施形態８
ねじを切った心棒の周囲に前記少なくとも１つのコイルを巻き付けることで、少なくとも１つのコイルが軸線方向に拘束されるように図っている、実施形態１から実施形態７のうちいずれか１つの方法。

【0082】

実施形態９
コイル集成体は、第１コイルおよび第２コイルを備えている、実施形態１から実施形態８のうちいずれか１つの方法。

【0083】

実施形態１０
第１コイルおよび第２コイルは軸線の周りに巻かれており、第１コイルを第２コイルから離隔させることで両コイル間に空隙を画定し、第３コイルは第１コイルと第２コイルとの間の該空隙に配置されている、実施形態９の方法。

【0084】

実施形態１１
第２コイルを第２交流電流で励振するにあたり、第２交流電流が第１交流電流とは反対の向きに流れることで、第１コイルと第２コイルの間の前記空隙における第１の経時変化する磁場を少なくとも軽減する第２の経時変化する磁場を生じるように第２コイルを励振する工程を更に含んでおり、その場合、第１交流電流は第１コイルを励振する、実施形態１０の方法。

【0085】

実施形態１２
第１コイルは軸線の周りに第１方向に巻かれ、第２コイルは軸線の周りに第２方向に巻かれている、実施形態１１の方法。

【0086】

実施形態１３
第１コイルと第２コイルが同じ導線から形成されていることで、第１交流電流と第２交流電流が同じになるように図っている、実施形態１２の方法。

【0087】

実施形態１４
被膜の厚さを測定するための電気探針は、
軸線の周りに第１方向に第１巻回数で巻かれている第１コイルと、
該軸線の周りに第２方向に第２巻回数で巻かれている第２コイルとを備えており、第１コイルが第２コイルから離隔されていることで両コイル間に空隙を画定し、第１方向が第２方向と反対であることで、第１コイルを通って流れる第１交流電流によって生成される第１の経時変化する磁場が第２コイルを通って流れる第２交流電流によって生成される第２の経時変化する磁場を該空隙においては減少させるよう図っており、
電気探針は、第１コイルと第２コイルとの間の空隙に配置されている第３コイルを更に備えており、電気探針の外面に堆積された被膜は動作中に測定基準を第３コイルと第１コイルの間および第３コイルと第２コイルの間の相互インダクタンスに相関的に測定可能に変動させる。

【0088】

実施形態１５
第１コイルと第２コイルは同じワイヤによって形成されていることで、第１交流電流と第２交流電流が同じになるように図っている、実施形態１４の電気探針。

【0089】

実施形態１６
第１巻回数は第２巻回数と同じである、実施形態１４または実施形態１５のいずれか１つの電気探針。

【0090】

実施形態１７
第１コイル、第２コイル、および、第３コイルのうちの少なくとも１つは少なくとも１つのコンデンサに動作可能に接続されていることで共振回路を形成している、実施形態１４から実施形態１６のいずれか１つの電気探針。

【0091】

実施形態１８
第１コイル、第２コイル、および、第３コイルは、本体およびキャップから成る収容体に収容されている、実施形態１４から実施形態１７のいずれか１つの電気探針。

【0092】

実施形態１９
キャップは本体に着脱自在である、実施形態１８の電気探針。

【0093】

実施形態２０
ねじを切った心棒の周りに第１コイル、第２コイル、および、第３コイルを巻き付けることで、第１コイル、第２コイル、および、第３コイルが軸線方向に拘束されるように図っている、実施形態１４から実施形態１９のうちいずれか１つの電気探針。

【0094】

実施形態２１
堆積厚さをその場測定できるようにする堆積システムは、
基板を受容するように寸法設定されているうえに基板の表面に被膜を付与するための化学気相物質を受け取る入口が設けられている堆積チャンバと、
化学気相成長チャンバ内に配備されている電気探針であって、その外面が化学気相物質によって被膜されるように構成されており、少なくとも１つのコイルから成るコイル集成体を備えているとともに基板から或る距離だけ離隔された状態にある電気探針と、
コイル集成体に交流信号を供給することで第１の経時変化する磁場を生成し、電気探針の表面の被膜に渦電流を発生させるよう構成された信号発生器とを備えている。

【0095】

実施形態２２
電気探針は本体およびキャップからなる収容体を備えており、その外面は収容体の外面でもあり、コイル集成体は収容体内に配置されている、実施形態２１の堆積システム。

【0096】

実施形態２３
前記少なくとも１つのコイルは堆積チャンバの外部に起点があって堆積チャンバ内に入り込ませた導線によって形成されており、導線は長さが少なくとも０．５メートルである、実施形態２１および実施形態２２のうちいずれか１つの堆積システム。

【0097】

実施形態２４
コイル集成体の少なくとも１つのコイルは少なくとも１つのコンデンサに動作可能に接続されていることで共振回路を形成している、実施形態２１から実施形態２３のうちいずれか１つの堆積システム。

【0098】

実施形態２５
前記距離は前記少なくとも１つのコイルの半径の少なくとも３倍である、実施形態２１から実施形態２４のうちいずれか１つの堆積システム。

【0099】

実施形態２６
ねじを切った心棒の周りに前記少なくとも１つのコイルを巻くことで、少なくとも１つのコイルが軸線方向に拘束されるよう図っている、実施形態２１から実施形態２５のうちいずれか１つの堆積システム。

【0100】

実施形態２７
前記電気探針は第１コイルおよび第２コイルを備えている、実施形態２１から実施形態２６のうちいずれか１つの堆積システム。

【0101】

実施形態２８
第１コイルおよび第２コイルは軸線の周りに巻かれ、第１コイルを第２コイルから離隔することで両コイル間に空隙を画定し、第１コイルと第２コイルの間の該空隙に第３コイルが配置されており、電気探針の外面に堆積された被膜は測定基準を第３コイルと第１コイルの間および第３コイルと第２コイルの間の相互インダクタンスに相関的に測定可能に変動させる、実施形態２７の堆積システム。

【0102】

実施形態２９
第１コイルは軸線の周りに第１方向に巻かれており、第２コイルは軸線の周りに第２方向に巻かれている、実施形態２８の堆積システム。

【0103】

実施形態３０
第１コイルと第２コイルを同じ導線から形成することで、第１交流電流と第２の交流電流が同じになるように図っている、実施形態２９の堆積システム。

【符号の説明】

【0104】

１００ 堆積チャンバ
１０２ 電気探針
１０４ 基板
１０６ 入口
１０８ 出口
１１０ 信号発生器
１１２ 測定装置
１１４ ベクトル電子回路網解析器
１１６ 電流導入端子

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】