JP2009186367A - 膜厚測定装置、及び膜厚測定方法 - Google Patents
膜厚測定装置、及び膜厚測定方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 ウェーハ102の表面に対向してコイル103を離間配置させ、ウェーハステージ101をX,Y方向及びR、θ方向へ移動させる。インピーダンスアナライザ105によって周波数を掃引させながらコイル103に交流電流を供給すると、コイル103に誘起させた磁場がウェーハ102の導電性膜に作用する。導電性膜の表皮効果に影響するパラメータ(周波数又は角度)を変化させてコイル103に与えることにより、磁場をウェーハ102の膜内へ相対的に貫通させない状態と、膜内へ相対的に貫通させる状態とを形成することができる。導電性膜の表皮効果に影響される状態変化に基づいて誘起される渦電流に対応する諸量の変化から、ウェーハ102の膜厚を精度よく測定することができる。
【選択図】図1
Description
しかし、先にも述べたように、磁場を局所的でも、導体内を貫通させると、導体内で多くの磁場が渦電流となって消費されるため、特に表面の導電性膜の下に存在する配線部分では、印加された磁場により急激に発熱し、場合によっては、エレクトロマイグレーションによって、断線することも考えられる。
先ず、原理図を用いて、本発明に係る膜厚測定装置について説明する。図1は、本発明の膜厚測定装置の構成を示す概念図である。図1に示すように、X,Y方向又はR,θに移動できるウェーハステージ101の表面にウェーハ102が搭載されている。そして、ウェーハ102に対して空間を隔てて対向する位置にコイル103を備えるセンサ104が配置されている。すなわち、ウェーハ102とコイル103が空間を隔てて対向配置されている。さらに、センサ104とインピーダンスアナライザ(又は、ネットワークアナライザ)105が接続され、センサ104から膜厚検出信号が外部に出力されている。
2 プラテン
3 研磨ヘッド
4 回転軸
5 モータ
6 研磨パッド
7 ヘッド本体
8 キャリア
9 リテーナリング
10 リテーナリング押圧手段
11 弾性シート
12 回転軸
13 ドライプレート
14 ピン
15 作動トランス
16 キャリア押圧手段
17 エアーフロートライン
19 エアー吹出し口
20 エアーフィルタ
21 給気ポンプ
22 孔
23 真空ポンプ
24 バキュームライン
25 エアバック
27 リテーナリングホルダ
28 導電性膜
29 エアー室
30 取付部材
31 スナップリング
32 スリップリング
33 研磨完了時点の予測装置
34 高周波インダクタ型センサ
35 発振回路
36 平面状インダクタ
37 集中定数キャパシタ
38 増幅器
39 フィードバック・ネットワーク
40 周波数カウンタ
41 平面状インダクタ
42 特徴的な変化
43 素子部
P 特徴的な変化中に生じる変曲点
W ウェーハ
101 ウェーハステージ
102 ウェーハ
103 コイル
104 センサ
105 インピーダンスアナライザ(ネットワークアナライザ)
Claims (12)
- 基板上に形成された導電性膜の膜厚を測定する膜厚測定方法において、
前記導電性膜の表面にコイルを対向させ、前記コイルに供給する交流電流によって該コイルに誘起させた磁場を該導電性膜に作用させ、該導電性膜の表皮効果に影響するパラメータを変化させて前記コイルに与えることにより、前記磁場を該膜内へ相対的に貫通させない状態と、該磁場を該膜内へ相対的に貫通させる状態とを形成し、
前記表皮効果に影響される状態変化に基づいて誘起される渦電流、及び誘起される渦電流に対応する諸量の変化から、薄膜構成及び膜諸量を測定することを特徴とする膜厚測定方法。 - 上記表皮効果に影響するパラメータは、交流電圧の周波数、対向するコイルの角度、又は対向するコイルと導電性膜の距離、の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載の膜厚測定方法。
- 上記誘起される渦電流に対応する諸量は、上記導電性膜による相互インダクタンス、共振回路の共振周波数、該導電性膜のインピーダンス、該導電性膜に発生する反発磁束量、の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記載の膜厚測定方法。
- 上記膜諸量は、上記導電性膜の膜厚、該導電性膜の導電率分布、又は該導電性膜の透磁率分布、の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1,2,又は3記載の膜厚測定方法。
- 基板上に形成された導電性膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
前記導電性膜の表面にコイルを対向させ、該コイルに交流電圧をかけてそのコイルに誘起させた磁湯を該導電性膜に作用させ、
前記コイルに与える周波数を掃引させて、磁場を該膜内へ相対的に貫通させない状態と、磁場を該膜内へ相対的に貫通させる状態とを形成し、
前記交流電圧の周波数変化に対応して、表皮効果に其づいた前記導体性膜の渦電流の変化部分から薄膜構成及び膜諸量を測定することを特徴とする膜厚測定装置。 - 基板上に形成された導電性膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
前記導電性膜の表面にコイルを対向させ、コイルに交流電圧をかけてそのコイルに誘起させた磁場を該導電性膜に作用させ、
前記コイルに与える表皮効果に影響するパラメータを変化させることにより、磁場を該膜内へ相対的に貫通させない状態から、磁場を該膜内へ相対的に貫通させる状態を形成すると共に、
磁場が該膜内へ相対的に貫通させることにより、渦電流に変化部分を検知した際に、磁場の該膜内への侵入を軽減乃至は無くすと共に、該渦電流の変化部分に基づいて膜構成及び膜諸量を測定することを特徴とする膜厚測定装置。 - 基板上に形成された導電性膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
前記基板上において連続的に導体膜を除去又は堆積させる過程において、
前記導電性膜の表面にコイルを対向させ、交流電流によって前記コイルに誘起させた磁場を対向する該導電性膜に作用させ、該導電性膜の表皮効果に影響するパラメータを変化させて前記コイルに与えることにより、
磁場を該膜内へ相対的に貰通させない状態と、磁場を該膜内へ相対的に貫通させる状態とを形成し、
その状態変化に基づいて誘起される渦電流の変化及び渦電流に対応する諸量の変化から、前記導電性膜の残り膜厚、除去膜厚、及びそれらの変化量、変化速度を測定して膜構成及び膜諸量を測定することを特徴とする膜厚測定装置。 - 予め、実際に測定する導電性膜のサンプル、又は対応するサンプルを用いて、該導電性膜の表皮効果に影響するパラメータを変化させて前記コイルに与えると共に、磁場を該膜内へ相対的に貫通させない状態と、磁場を該膜内へ相対的に貫通させる状態とを形成し、
その表皮効果に影響される誘起される渦電流、乃至は誘起される渦電流に対応する諸量を予め測定して得られたサンプルのリファレンス波形の変化との対比から、実サンプルにおける膜構成及び膜諸量を測定・判別することを特徴とする請求項7に記載の膜厚測定装置。 - 基板上に形成された導電性膜の膜厚を測定する膜厚測定装置において、
導電性膜を有する導電性基板を保持する保持手段と、
前記導電性基板に対して一定の距離を隔てて対向させるコイルと、
前記コイルと並列に接続されたコンデンサと、
前記コイルと前記コンデンサとによって形成される共振回路に信号を与える発信器と、
前記共振回路の共振周波数を求める周波数カウント手段と、
前記コイルに高周波の交流電流を与えて、コイルに誘起させた磁場を対向する前記導電性膜に作用させ、該導電性膜の表皮効果に影響するパラメータを変化させるパラメータ変化手段と、
該膜内へ相対的に磁場を貫通させない状態と、該膜内へ相対的に磁場を貫通させる状態とを形成し、その表皮効果に基づく状態変化によって誘起される渦電流の変化又は誘起される渦電流に対応する諸量の変化を測定する測定手段とを備え、
基板上に形成された膜厚構成及び膜諸量を測定することを特徴とする膜厚測定装置。 - 前記パラメータ変化手段は、
高周波の交流電流の周波数、上記コイルと上記導電性膜の間の距離、又は該導電性膜の面に対するコイルの角度の少なくとも1つを変化させることを特徴とする請求項9に記載の膜厚測定装置。 - 前記膜諸量は、導電性膜の膜厚、導電率分布、又は透磁率分布、の少なくとも1つであることを特徴とする請求項5、6、7、8、9、又は10記載の膜厚測定装置。
- 上記コイルは、2次元の平面インダクで形成されていることを特徴とする請求項5、6、7、8、9、10、又は11記載の膜厚測定装置。
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