DE2636999A1 - Verfahren zum beruehrungslosen messen der elektrischen leitfaehigkeit eines plaettchens - Google Patents

Verfahren zum beruehrungslosen messen der elektrischen leitfaehigkeit eines plaettchens

Info

Publication number
DE2636999A1
DE2636999A1 DE19762636999 DE2636999A DE2636999A1 DE 2636999 A1 DE2636999 A1 DE 2636999A1 DE 19762636999 DE19762636999 DE 19762636999 DE 2636999 A DE2636999 A DE 2636999A DE 2636999 A1 DE2636999 A1 DE 2636999A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring frequency
wiesbaden
munich
conductivity
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19762636999
Other languages
English (en)
Other versions
DE2636999C3 (de
DE2636999B2 (de
Inventor
Gabriel Lorimer Miller
David Arthur Hall Robinson
@@ Wiley John Duncan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Electric Co Inc filed Critical Western Electric Co Inc
Publication of DE2636999A1 publication Critical patent/DE2636999A1/de
Publication of DE2636999B2 publication Critical patent/DE2636999B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2636999C3 publication Critical patent/DE2636999C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/023Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance where the material is placed in the field of a coil
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables

Description

BLUMBACH · WESER . BERGEN . KRAMER ZWIRNER . HIRSCH
PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN L O 3 Q " J J
Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237
Western Electric Company, Incorporated Miller 10-2-1 New York, N.Y., USA
Verfahren zum berührungslosen Messen der elektrischen Leitfähigkeit eines Plättchens
Die Erfindung betrifft berührungsloses Messen der elektrischen Leitfähigkeit eines Plättchens, wie einer Halbleiterscheibe oder einer Metalldünnschicht.
Die Möglichkeit, die elektrische Leitfähigkeit dünner flacher Proben (Plättchen) rasch uni genau messen zu können, ist unter vielen Gesichtspunkten der Festkörperbauelementebearbeitung von kritischer Wichtigkeit. Solche Messungen sind wesentlich bei der Klassifizierung von Halbleitersubstratmaterialien vor der Verarbeitung, bei der Überwachung von Dotierungsdiffusionen und der Überwachung von Metalldünnschichtniederschlägen. Die am verbreitetsten angewendete Meßmethode ist die Vierpunkt-
München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch —Wiesbaden: Blumbach ■ Dr.Bergen · Zwirner
709811/0691
sondenmethode. Diese Methode hat jedoch mehrere Grenzen. Beispielsweise ist es schwierig, die Ergebnisse einer solchen Messung, die an Halbleiterproben mit hohem spezifischem Widerstand durchgeführt worden sind, zu interpretieren. Zudem verursacht die Sonde am Berührungspunkt eine örtliche Oberflächenbeschädigung. Die Schädlichkeit einer solchen Oberflächenbeschädigung wirkt sich umso mehr aus, je mehr die Elementengröße mikrominiaturisierter Schaltungen abnimmt.
Es sind verschiedene berührungslose Methoden zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit entwickelt worden, um zu versuchen, die Beschränkungen der Vierpunktsondenmethode zu vermeiden. Diese Methoden umfassen generell die Wechselwirkung des zu messenden Musters mit Hochfrequenzerregungen. Beispielsweise Methoden dieser Art umfassen: Messungen der Mikrowellenübertragung durch eine in einem Hohlleiter angeordnete Halbleiterplatte (H. Jacobs et al, Proceedings of the IRE, 49 (1961) 928); die Reflexion eines HF-Signals an einer mit dem Muster abgeschlossenen Koaxialleitung (C. A. Bryant at al, Reviews of Scientific Instruments, 36 (1965), S. 1614); eine kapazitive Kopplung und eine induktive Kopplung an einen Resonanzkreis (N. Nuyamoto et al, Reviews of Scientific Instruments, 38 (1967) S. 360; J. C. Brice et al, Journal of Scientific Instruments, 38 (1961) S. 307). Solche Verfahren erzeugen typischerweise nichtlineare Ausgangssignale, die eine Eichung über den
709811/0691
Verwendungsbereich erfordern sowie einen Vergleich der Meßsignale mit der Eichkurve. Außerdem haben solche Messungen typischerweise irgendein relativ schlecht definiertes Meßvolumen (beispielsweise etwa halbkugelförmig) benutzt, das recht zufriedenstellend sein kann bei der Messung von Mustern mit gleichförmiger Leitfähigkeit, das jedoch die Komplexität der Analyse der Meßergebnisse für nichtgleichförmige Muster (beispielsweise diffundierte Schichten in Halbleitern) erhöht.
Erfindungsgemäß ist eine berührungslose Methode zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit dünner flacher Muster (Plättchen) , wie Halbleiterscheiben oder Metalldünnschichten, entwickelt worden. Diese Methode erzeugt ein hochlineares Ausgangssignal und mißt die leitenden Ladungsträger gleichmäßig über die Dicke des Materials. Dieser hohe Grad an Linearität kann zusammen mit der Möglichkeit zur Steuerung des Pegels des Ausgangssignals zur Erzeugung der direkten Ablesung der Leitfähigkeit, beispielsweise auf einem Digitalvoltmeter, verwendet werden. Diese Möglichkeit macht das erfindungsgemäße Verfahren besonders attraktiv für eine Fertigungsstraßenüberwachung von Diffusionen und Niederschlägen in bzw. auf Substraten bei der Herstellung elektronischer Bauelemente.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Muster, d. h., die Probe, in das Magnetfeld .des induktiven Elementes eines Re-
7 0 9 8 11/0691
sonanzkreises gebracht und der Treibstrom für den Resonator wird so eingestellt, daß die Schwingungsamplitude wieder auf den Wert eingestellt wird, den sie vor dem Einbringen der Probe hatte. Wenn die Schwingungsfrequenz so gewählt wird, daß der Skineffekt vernachlässigbar ist, und wenn der Resonator das frequenzbestimmende Element der Oszillatorschaltung ist, dann steht die Stromänderung in linearer Beziehung zur Flächenleitfähigkeit der Probe. Bei einer beispielsweisen Vorrichtung, die zur Erläuterung dieses Meßverfahrens aufgebaut worden ist, wird eine Rückkopplung zum automatischen Wiedereinstellen der Schwingungsamplitude verwendet. Diese beispielsweise Vorrichtung war innerhalb etwa 1 % über einen Leitfähigkeitsbereich von 100 zu 1 linear, bei einer Auflösung von etwa einem Teil in 10 . Die Empfindlichkeitsgrenze des
11 2
Instrumentes lag bei etwa 10 Ladungsträgern pro cm .
Die Erfindung ist im Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Grundelemente einer Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens ;
7 0 9 8 1 1 / 0 6 9 1
Fig. 2 ein Schaltbild eines beispielsweisen Netzwerkes, das zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens entwickelt worden ist;
Fig. 3 eine Seitenschnittansicht eines Beispiels einer Induktivität mit einem Muster;
Fig. 4 eine auseinandergezogene Schrägansicht der mechanischen Teile einer beispielsweisen Vorrichtung, die zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens entwikkelt worden ist; und
Fig. 5 eine Kennlinie der Flächenleitfähigkeit (Ordinate) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal (Abszisse) zur Darstellung der Linearität des erfindungsgemäßen Verfahrens .
Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit (oder des spezifischen Widerstandes) breiter dünner Festkörper ist unter vielen Gesichtspunkten der Festkörper-Bauelementeherstellung von hoher Wichtigkeit. Beispielsweise ist es gewöhnlich erforderlich, Halbleitersubstrate vor der Verarbeitung zu klassifizieren, um sicherzustellen, daß die Leitfähigkeit der Substrate entweder unterhalb eines spezifizierten niedrigen Wertes oder innerhalb irgendeines schmalen Leitfähigkeitsbereiches liegt. Während der Verarbeitung ist es gewöhnlich erforderlich, Dif-
709811/0691
fusionsschritte zu überwachen, um festzustellen, wann sich die Leitfähigkeit der diffundierten Scheiben bis zu irgendeiner Leitfähigkeit innerhalb eines schmalen Bereichs, die zur gewünschten Dotierstoffkonzentration und Diffusionstiefe in einer Beziehung steht, erhöht oder abgesenkt hat. Viele Diffusionen läßt man durch mit Öffnungen versehene Maskierungsschichten geschehen. In solchen Fällen kann eine maskenfreie Scheibe für Überwachungszwecke beigegeben werden. Die meisten Herstellungsprozesse für Festkörperbauelemente umfassen den Niederschlag von Metallschichten für die Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen den Bauelementen einer integrierten Schaltung oder zwischen der Schaltung und einer äußeren Schaltungsanordnung. In solchen Fällen muß die Dicke der Schicht über irgendeiner minimalen Dicke liegen, um ausreichend Leitfähigkeit zu erzeugen, darf aber nicht unnötig dick sein, um nicht Edelmetalle, wie Gold und Platin, zu verschwenden. Somit wird die Überwachung der Metallschichtdicken ein wichtiger Schritt beim Herstellungsprozess.
Die am weitesten verbreitete Methode zur Durchführung der erforderlichen Leitfähigkeitsmessungen ist die Vierpunktsondenmethode. Bei Halbleitermaterialien niedriger Leitfähigkeit mit großen Energiebandabständen sind diese Methoden jedoch übermäßig schwierig, da die Kontakte zwischen der zu messenden Scheibe und den kontaktherstellenden Elementen der Vierpunkt-
709811/0691
sonde zur Gleichrichtung neigen. Auch finden irgendwelche Diffusionen durch glasartige Schichten statt, welche die Kontaktierung des darunterliegenden Halbleiters erschweren. Da die Vierpunktsonde direkt das Material berührt, erzeugt sie örtliche Beschädigungen. Der beschädigte Bereich kann für eine Verwendung, insbesondere für Vorrichtungen mit kleinen Elementeabmessungen, ungeeignet werden. Die vorausgehenden Betrachtungen machen die Entwicklung einer berührungsfreien Methode besonders wünschenswert.
Die hier beschriebene berührungslose Methode zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit leitender Plättchen erzeugt ein hochlineares Ausgangssignal. Dies ermöglicht beispielsweise eine Einzelpunkteichung und, bei der Verfügbarkeit einer Signalpegeleinstellung, das direkte Ablesen der Leitfähigkeit von einem Digitalvoltmeter. Die Meßmethode kann man unter Zuhilfenahme der Fig. 1 verstehen. Diese zeigt ein leitendes Plättchen 11, das mit Hilfe eines Ferritkerns 12 magnetisch an eine LC-Resonanzoszillatorschaltung 13 angekoppelt ist. Dieser Parallelresonanzkreis 13 wird von einem HF-Stromgenerator 14 getrieben. Das Arbeiten der Meßmethode beruht auf der Tatsache, daß eine Wirbelstromabsorption im leitenden Plättchen 11 eine Erhöhung der Verluste des Resonanzkreises 13 erzeugt. Es wurde folgendes festgestellt: Wenn der Resonanzkreis 13 die Schwingungsfrequenz bestimmt, so daß sich die Fre-
7 0 9 8 11/0691
quenz beim Beschicken der Schaltung 13 ändert, wenn die Schwingungsfrequenz so gewählt ist, daß der Skineffekt im Plättchen vernachlässigter ist, und wenn der Stromgenerator 14 so eingestellt wird, daß nach dem Einbringen der Probe oder des Musters die Schwingungsamplitude wiederhergestellt wird, dann steht die Änderung des vom Stromgenerator 14 in den Resonanzkreis 13 fließenden Stroms in linearer Beziehung zum Produkt aus der Volumenleitfähigkeit des leitenden Materials und der Dicke des Materials. Dieses Produkt wird manchmal als die Flächenleitfähigkeit des Musters bezeichnet und steht im Verhältnis zu dem Produkt aus der Anzahl Ladungsträger im gemessenen Volumen und der Trägerbeweglichkeit. In demjenigen Frequenzbereich, in welchem der Skineffekt vernachlässigbar ist, kann das Produkt aus Leitfähigkeit und Dicke verallgemeinert werden zum Integral aus der Leitfähigkeit über die Dicke, so daß Daten für nichtgleichförmige Muster leicht analysiert werden können. Die Grundbeziehung, welche den Meßprozeß beherrscht, ist
I = K(E/n2)<? t (1)
In dieser Gleichung ist, wenn man annimmt, daß keine Schaltungsverluste außer jenen im Plättchen auftreten, I der in den Resonator fließende Schwingfrequenzstrom, K eine Konstante, welche die magnetische Kopplung zwischen dem Kern der Induktivität und dem Plättchen umfaßt, E die Schwingfrequenzspannung über dem Resonator, η die Windungszahl der Indukti-
70981 1/0691
vität, σ die spezifische elektrische Leitfähigkeit des Plättchenmaterials und t die Dicke des Plättchens. Wenn andere Schaltungsverluste berücksichtigt werden, können die Resonatorverluste als ein paralleler Verlustwiderstand R^ dargestellt werden. Dieser parallele Verlustwiderstand besteht aus zwei Teilen, nämlich R^, dem Oszillatorschaltungsverlust selbst, und Rg, dem reflektierten Verlust aufgrund der Wirbelströme im Plättchen. Diese lassen sich zusammenfügen als
Rp RT Rg
Der Stromgenerator 14 wird jedoch nach dem Einbringen des Musters so eingestellt, daß die Amplitude der Schwingung (d. h. die Spannung über dem Resonanzkreis 13) auf einem konstanten Wert gehalten wird. Somit gilt
IR = const. (3)
«Ρ
Ist kein Halbleiterplättchen eingesetzt, nimmt I seinen Minimalwert I an, der R^ = Rm entspricht.
Folglich ergeben die Gleichungein 2 und 4
-T5— ist jedoch proportional zur Flächenleitfähigkeit der
KS
Probe und somit ist *
709811/0691
(I-Io)oC6t (6)
Dies ist das zur Bestimmung der Probenleitfähigkeit 6 verwendete Resultat. Bei einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens kann eine "NullN-Steuerung vorgesehen werden, um I beim Nichtvorhandensein irgendeiner Probe auszubalancieren oder auszutarieren, so daß als Ausgangsgröße nur die Stromzunahme erscheint. Außerdem ist eine einfache elektronische Methode vorgesehen, um die Abhängigkeit von der Probendicke t durch Dividieren mit der Dicke zu beseitigen.
Fig. 2 zeigt das Schaltbild einer beispielsweisen Schaltung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entwickelt und aufgebaut worden ist. Soweit nichts anderes angegeben ist, handelt es sich um Widerstände mit 1/4 Watt und ± 5 %. Die Dioden sind vom Typ 1N4154, die NPN-Transistoren sind vom Typ 2N3904, die PNP-Transi stören vom Typ 2N3906, die FET's vom Typ 2N4393 und die Differenzverstärker sind Einheiten mit hoher Verstärkung (~10 .bei Gleichstrom, Eins bei 1 MHz), die zur Verwendung als Operationsverstärker geeignet sind (Typ 741). (BezeichnungtJoint Electronic Device Engineering Council tJEDECÜ). In Fig. 2 umfaßt der mit einer gestrichelten Linie 21 umfaßte Block die Resonanzschwingschaltung 22 und die verschiedenen Transistoren, welche den HF-Stromgenerator bilden. Diese Elemente sind angeordnet zur Bildung eines in seiner Amplitude steuerbaren Marginaloszillators, dessen Schwingungs-
709811/0691
frequenz durch den Schwingkreis 22 "bestimmt ist. Zur Leitfähigkeitsmessung wird das zu messende Muster magnetisch mit der Spule 23 gekoppelt. Eine Beschreibung der Arbeitsweise dieser Art Oszillator kann man finden in Journal of Scientific Instruments, 36 (1959), S. 481. Ein Merkmal des Oszillatoraufbaus gemäß Fig. 2 ist es, daß der auf der geerdeten Seite des Schwingkreises 22 zu Erde fließende Mittelwertsgleichstrom ein genaues Maß der Amplitude des Schwingfrequenztreibstroms ist.
Die SchwingungsampUtude des Schwingkreises 22 wird automatisch eingestellt durch eine Rückkopplung über die Stabilisierungsschaltungsanordnung in Block II, der von einer gestrichelten Linie 24 eingefaßt ist. Der Schwingpegel am Kollektor eines Transistors 37 wird durch einen durch Transistoren 38 und 39 gebildeten temperaturkompensierten Spitzenwertgleichrichter abgefühlt, was zu einer entsprechenden negativen Spannung am Emitter des Transistors 39 führt. Ein Fehlerverstärker 402 tastet dann die Differenz zwischen dem in einem Widerstand fließenden resultierenden Strom und dem in einem Widerstand 401 fließenden Bezugsstrom ab. Den Stabilisierungsbezugswert liefert eine 8-Volt-Zenerdiode 26. Die Schwingkreisschwingamplitude wird dabei über eine Ader 27 abgetastet und die Rückkopplungssteuerung wird über eine Ader 28 vorgenommen. Der durchschnittliche Gleichstrom-Schwingkreisstrom wird auf Ader
70981 1/0691
mit Hilfe eines Verstärkers 30 gemessen. Die Ausgangsschaltungsanordnung umfaßt ein Verstärkungssteuerungspotentiometer 31, einen Bereichsschalter 32 und eine Bereichsüberschreitungsanzeigelampe 33, deren Aufleuchten das Vorhandensein eines Musters anzeigt, dessen Leitfähigkeit oberhalb des Zwei-Dekaden-Bereichs des Instruments liegt. Ein Verstärker 34 und ein Präzisionspotentiometer 35 mit zehn Umdrehungen sind so angeordnet, daß sie vor dem Abnehmen des Leitfähigkeitssignals am Ausgangstor 36 die Teilung durch die Materialdicke durchführen. Die Verstärkung wird so eingestellt, daß das Potentiometer 35 direkt in herkömmlichen Einheiten der Musterdicke abgelesen werden kann. Die mit einem Stern versehenen Komponenten haben Werte, die von der speziellen Wahl einer
Eingangsschwingschaltung L^ C^ abhängen. Die angegebenen Werte gelten für ein Instrument mit einer Anzeige von einem Volt pro S-cm ; für eine Schwingung bei etwa 10 MHz, für die Verwendung eines Spaltes von 0,635 mm zwischen den beiden Hälften der Induktivität 23 und für zu messende spezifische Musterleitfähigkeiten im Bereich von~0,05 bis ~10 S-cm .
Der Aufbau der Induktivität ist in Fig. 3 gezeigt. Um eine enge Kopplung zwischen dem HF-Magnetfeld und dem zu messenden Muster zu erzeugen, wurde für den Induktivitätskernaufbau ein aufgespalteter Ferritbecherkern 41 mit hohem Q mit zwei Windungen in jeder Hälfte gewählt, was zu einer Gesamtinduktivi-
70981 1 /0691
tat von 1 uH führt. Die verwendeten Kerne sind gekennzeichnet durch eine Permeabilität von ~1OO und ein Q von ~1OO bei der Schwingfrequenz von 10 MHz. Die Anzahl der Windungen 42 kann auf 20 oder 200 usw. geändert werden, um eine entsprechende 10 - und 10 -Bereichsskaleneinteilung zu erreichen,
wie es durch die —χ Abhängigkeit der Gleichung 1 angedeutet
η
ist. Wenn C. unverändert bleibt, hilft die damit einhergehende Verringerung der Schwingfrequenz zur Erfüllung des Skineffektkriteriums für die Messung von Mustern 43 mit höherer spezifischer Leitfähigkeit.
Der Induktivitätsaufbau umfaßt außerdem nahtlose Aluminiumbecher 44, die das Störfeld reduzieren und den Meßbereich genau und ausschließlich als die Zone zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen der beiden Kernhälften aufrechterhalten. Eine kapazitive Kopplung mit demMuster 43 wird minimal gehalten durch das Einfügen einer elektrostatischen Abschirmung 45 über den sich gegenüberliegenden Flächen der Kerne 41. Als Abschirmung wurde ein elektrisch leitendes Papier verwendet (das man von der Western Union Corporation unter der Handelsbezeichnung TELEDELTOS-Papier erhalten kann). Die mechanische Konstruktion des Mustermeßkopfes des aufgebauten Instrumentes ist in auseinandergezogener Ansicht in Fig. 4 dargestellt. Die Becherkerne 41, die Windungen 42 und die Aluminiumbecher 44 sind in Polymethylmethacrylat-Haltern 46 untergebracht. Die
70981 1/0691
Halter 46 sind mittels Bolzen an einer Grundplatte so befe- ' stigt, daß Unterlegscheiben 47 eingefügt werden können, um den Spalt zwischen den Kernen einstellen und an verschiedene Dicken des Musters 43 anpassen zu können. Adern 48 von der Induktivität sind abgeschirmt und führen nach unten in ein Gehäuse 49, das die elektronische Schaltungsanordnung enthält und mit dem Schwingschaltungskondensator 50 verbunden ist. Ähnliche Instrumente zur Messung von Halbleiterscheiben mit höherer spezifischer Leitfähigkeit (d. h., im Bereich von 5 S-cm bis 1(K S-cm ) können mit 20 Windungen auf jeder Seite des Becherkerns aufgebaut werden. Die Arbeitsfrequenz solcher Instrumente liegt bei etwa 10 Hz. Für die Messung von Metallschichten bis zu einer Dicke von 5 um erzeugen Becherkerne mit 10 Windungen auf jeder Seite zusammen mit einem Kondensator von 0,01 uF eine Instrumentenschwingung von etwa 10 Hz. Der Widerstand 25 sollte so gewählt werden, daß er eine Gesamtnullanzeige in der Nähe der Mitte des Nullungspotentiometers 403 ergibt (Fig. 2).
Die Linearität der Meßmethode, wie sie beim vorstehend beschriebenen Instrument angewendet wird, und die Eignung der Methode zur Messung von Mehrschichtmustern wurde durch folgendes Experiment gezeigt: Vier Halbleiterscheiben wurden getrennt und dann in verschiedenen Kombinationen übereinander angeordnet gemessen. Die Resultate dieser Messungen sind in
70981 1/0691
Fig. 5 gezeigt. Messungen wie diese haben gezeigt, daß die Instrumentenkennlinie über den gesamten Bereich bis auf etwa 1 % linear ist. Die verschiedenen Pegeleinstellungen wurden verwendet, um ein Signal zu erzeugen, das auf einem Digitalvoltmeter direkt in S-cm angezeigt wird. Die Einheit wurde an einem Punkt geeicht, und zwar mit einem Muster, dessen spezifische Leitfähigkeit in der Nähe des oberen Endes des Leitfähigkeitsbereiches lag. Die Leistungsgrenzen des Instrumentes waren gegeben durch langsame Langzeitdriften im Bereich einiger Millivolt pro Stunde, was wenigen Teilen der 10 Teile des Vollskalenausgangssignals des Systems von etwa 10 Volt entsprach. Die Anzeigen waren stabil und mit dieser Genauigkeit reproduzierbar. Eine anschließende Analyse der Schaltung zeigte, daß es möglich ist, diese Driften dadurch zu reduzieren, daß man bei höheren Oszillatortreibpegeln arbeitet und die Verstärkung am Ausgang der Schwingschaltung eliminiert (Verstärker 30).
Obwohl die zuvor beschriebene Schaltung einen von einer hochohmigen Quelle betriebenen Parallelresonanzkreis verwendete, sind äquivalente Verwirklichungen unter Verwendung eines Serienresonanzschwingkreises möglich.
709811 /0691

Claims (9)

  1. BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER
    ZWIRNER · HIRSCH
    9 R Q R Q Q Q PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN £ Q Q U J C? ^
    Postadresse München: Patentconsuit 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsuit 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237
    Western Electric Company, Incorporated Miller 10-2-1
    Patentansprüche
    ./' Verfahren zum berührungslosen Messen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit eines Plättchens, bei dem
    a) ein Resonanzkreis mit einem Kondensator und einer Induktivität mittels einer Quelle elektrischer Energie bei einer Meßfrequenz erregt wird,
    b) ein Plättchen so in das Magnetfeld der Spule gebracht wird, daß das Magnetfeld längs der Dicke des Plättchens im wesentlichen gleichförmig ist, und
    c) ein Ausgangssignal abgeleitet wird, das zur elektrischen Leitfähigkeit des Plättchens in Beziehung steht, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßfrequenz hauptsächlich durch den Resonanzkreis (13; 22) bestimmt wird und daß das Ausgangssignal dadurch abgeleitet wird, daß die Quelle elektrischer Energie (14) so eingestellt wird, daß über der Induktivität (23) derjenige Wert der Meßfre-
    München: Kramer. Dr. Weser ■ Hirsch — Wiesbaden: Blumbach - Dr. Bergen · Zwirner
    7 0 9 8 1 1 / 0 b 9 1
    quenzspannung wiedereingestellt wird, der vor dem Einbringen des Plättchens (43) festgestellt worden ist, und daß die Zunahme des durch die Induktivität fließenden Meßfrequenzstroms gemessen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen des Messens der Zunahme des Meßfrequenzstroms eine elektronische Teilung durch die Dicke des Plattchens durchgeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiterplättchen im Leitfähig-
    —1 —1 keitsbereich von 0,05 S-cm bis 10 S-cm unter Verwendung einer Meßfrequenz von etwa 10 Hertz gemessen werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß Halbleiterplättchen im Leitfähig-
    —1 3 —1 keitsbereich von 5 S-cm bis 10 S-cm unter Verwendung einer Meßfrequenz von etwa 10 Hertz gemessen werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß Metallschichten bis zu einer Dicke von 5 Mikrometern unter Verwendung einer Meßfrequenz von etwa 10 Hertz gemessen werden.
  6. Hi/ku
  7. 7 0 9 8 11/0691
  8. At
  9. Leerseite
DE2636999A 1975-08-21 1976-08-17 Verfahren zum berührungslosen Messen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit eines Plättchens Expired DE2636999C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/606,365 US4000458A (en) 1975-08-21 1975-08-21 Method for the noncontacting measurement of the electrical conductivity of a lamella

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2636999A1 true DE2636999A1 (de) 1977-03-17
DE2636999B2 DE2636999B2 (de) 1978-03-30
DE2636999C3 DE2636999C3 (de) 1982-03-18

Family

ID=24427675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2636999A Expired DE2636999C3 (de) 1975-08-21 1976-08-17 Verfahren zum berührungslosen Messen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit eines Plättchens

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4000458A (de)
JP (1) JPS5319874A (de)
BE (1) BE845220A (de)
CA (1) CA1057823A (de)
DE (1) DE2636999C3 (de)
ES (1) ES450860A1 (de)
FR (1) FR2321702A1 (de)
GB (1) GB1552948A (de)
IT (1) IT1071415B (de)
NL (1) NL168051B (de)
SE (1) SE410901B (de)

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CS202665B1 (cs) * 1975-10-01 1981-01-30 Milos Jurca Zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů
US4142145A (en) * 1977-12-22 1979-02-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method for determining conduction-band edge and electron affinity in semiconductors
US4144488A (en) * 1977-12-22 1979-03-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Investigation of near-surface electronic properties in semiconductors by electron beam scanning
US4353029A (en) * 1978-02-13 1982-10-05 Ade Corporation Self inverting gauging system
EP0007408A1 (de) * 1978-07-14 1980-02-06 International Business Machines Corporation Gerät zur kontaktlosen Widerstandsmessung dünner Schichten
DE2845401C2 (de) * 1978-10-18 1980-10-02 Gao Gesellschaft Fuer Automation Und Organisation Mbh, 8000 Muenchen Bedrucktes Wertpapier mit Echtheitsmerkmalen und Verfahren zur Prüfung seineT Echtheit
US4286215A (en) * 1979-05-18 1981-08-25 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Method and apparatus for the contactless monitoring carrier lifetime in semiconductor materials
US4842147A (en) * 1981-12-04 1989-06-27 Gte Products Corporation Method and apparatus for conductive film detection
US4779739A (en) * 1981-12-04 1988-10-25 Gte Products Corporation Method and apparatus for conductive film detection
US4797614A (en) * 1984-11-02 1989-01-10 Sierracin Corporation Apparatus and method for measuring conductance including a temperature controlled resonant tank circuit with shielding
JPS6228674A (ja) * 1985-07-30 1987-02-06 Shinetsu Eng Kk 半導体ウエ−ハの導電率の非接触測定方法およびその装置
US5015952A (en) * 1988-04-13 1991-05-14 University Of California Apparatus for characterizing conductivity of materials by measuring the effect of induced shielding currents therein
DE3815010A1 (de) * 1988-04-30 1989-11-09 Leybold Ag Schaltungsanordnung fuer den kombinierten einsatz einer induktiven und einer kapazitiven einrichtung fuer die zerstoerungsfreie messung des ohmschen wiederstands duenner schichten
DE3815011A1 (de) * 1988-04-30 1989-11-16 Leybold Ag Einrichtung zum zerstoerungsfreien messen des ohmschen widerstands duenner schichten
DE3815009A1 (de) * 1988-04-30 1989-11-09 Leybold Ag Einrichtung und verfahren zum zerstoerungsfreien messen des ohmschen widerstands duenner schichten nach dem wirbelstrom-prinzip
JPH0389331A (ja) * 1989-09-01 1991-04-15 Asahi Optical Co Ltd カメラのシャッタ装置
US5394084A (en) * 1991-12-23 1995-02-28 The Boeing Company Method and apparatus for reducing errors in eddy-current conductivity measurements due to lift-off by interpolating between a plurality of reference conductivity measurements
DE4231392A1 (de) * 1992-09-19 1994-03-24 Daimler Benz Ag Verfahren zur Bestimmung der elektronischen Eigenschaften von Halbleiterschichtstrukturen
US5552704A (en) * 1993-06-25 1996-09-03 Tencor Instruments Eddy current test method and apparatus for measuring conductance by determining intersection of lift-off and selected curves
US5434505A (en) * 1993-07-30 1995-07-18 Litton Systems, Inc. Method and apparatus for low temperature HEMT-like material testing
US5466614A (en) * 1993-09-20 1995-11-14 At&T Global Information Solutions Company Structure and method for remotely measuring process data
US5528142A (en) * 1995-06-19 1996-06-18 Feickert; Carl A. Resonant eddy analysis- a contactless, inductive method for deriving quantitative information about the conductivity and permeability of a test sample
US6448795B1 (en) * 1999-02-12 2002-09-10 Alexei Ermakov Three coil apparatus for inductive measurements of conductance
US6476604B1 (en) * 1999-04-12 2002-11-05 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method and apparatus for identifying high metal content on a semiconductor surface
US7069101B1 (en) 1999-07-29 2006-06-27 Applied Materials, Inc. Computer integrated manufacturing techniques
US6640151B1 (en) 1999-12-22 2003-10-28 Applied Materials, Inc. Multi-tool control system, method and medium
US6708074B1 (en) 2000-08-11 2004-03-16 Applied Materials, Inc. Generic interface builder
US7188142B2 (en) 2000-11-30 2007-03-06 Applied Materials, Inc. Dynamic subject information generation in message services of distributed object systems in a semiconductor assembly line facility
US6910947B2 (en) 2001-06-19 2005-06-28 Applied Materials, Inc. Control of chemical mechanical polishing pad conditioner directional velocity to improve pad life
US7047099B2 (en) 2001-06-19 2006-05-16 Applied Materials Inc. Integrating tool, module, and fab level control
US7698012B2 (en) 2001-06-19 2010-04-13 Applied Materials, Inc. Dynamic metrology schemes and sampling schemes for advanced process control in semiconductor processing
US7201936B2 (en) 2001-06-19 2007-04-10 Applied Materials, Inc. Method of feedback control of sub-atmospheric chemical vapor deposition processes
US6913938B2 (en) 2001-06-19 2005-07-05 Applied Materials, Inc. Feedback control of plasma-enhanced chemical vapor deposition processes
US7101799B2 (en) 2001-06-19 2006-09-05 Applied Materials, Inc. Feedforward and feedback control for conditioning of chemical mechanical polishing pad
US7160739B2 (en) 2001-06-19 2007-01-09 Applied Materials, Inc. Feedback control of a chemical mechanical polishing device providing manipulation of removal rate profiles
US7337019B2 (en) 2001-07-16 2008-02-26 Applied Materials, Inc. Integration of fault detection with run-to-run control
US6984198B2 (en) 2001-08-14 2006-01-10 Applied Materials, Inc. Experiment management system, method and medium
US7225047B2 (en) 2002-03-19 2007-05-29 Applied Materials, Inc. Method, system and medium for controlling semiconductor wafer processes using critical dimension measurements
US20030199112A1 (en) 2002-03-22 2003-10-23 Applied Materials, Inc. Copper wiring module control
DE10231989B3 (de) * 2002-07-15 2004-04-08 Wurdack, Stefan, Dr. Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen eines Flächenwiderstands von Proben
WO2004013715A1 (en) 2002-08-01 2004-02-12 Applied Materials, Inc. Method, system, and medium for handling misrepresentative metrology data within an advanced process control system
CN1720490B (zh) 2002-11-15 2010-12-08 应用材料有限公司 用于控制具有多变量输入参数的制造工艺的方法和系统
US7333871B2 (en) 2003-01-21 2008-02-19 Applied Materials, Inc. Automated design and execution of experiments with integrated model creation for semiconductor manufacturing tools
US7205228B2 (en) 2003-06-03 2007-04-17 Applied Materials, Inc. Selective metal encapsulation schemes
US7112960B2 (en) * 2003-07-31 2006-09-26 Applied Materials, Inc. Eddy current system for in-situ profile measurement
US7354332B2 (en) 2003-08-04 2008-04-08 Applied Materials, Inc. Technique for process-qualifying a semiconductor manufacturing tool using metrology data
US7005851B2 (en) * 2003-09-30 2006-02-28 General Electric Company Methods and apparatus for inspection utilizing pulsed eddy current
US7356377B2 (en) 2004-01-29 2008-04-08 Applied Materials, Inc. System, method, and medium for monitoring performance of an advanced process control system
US7096085B2 (en) 2004-05-28 2006-08-22 Applied Materials Process control by distinguishing a white noise component of a process variance
US6961626B1 (en) 2004-05-28 2005-11-01 Applied Materials, Inc Dynamic offset and feedback threshold
DE102006056174A1 (de) * 2006-11-27 2008-05-29 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Induktiver Leitfähigkeitssensor
US7898280B2 (en) * 2008-09-08 2011-03-01 Emil Kamieniecki Electrical characterization of semiconductor materials
TWI408759B (zh) * 2008-11-14 2013-09-11 Applied Materials Inc 具有增強邊緣解析度的渦電流感測器
US20110169520A1 (en) * 2010-01-14 2011-07-14 Mks Instruments, Inc. Apparatus for measuring minority carrier lifetime and method for using the same
US20110189856A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 Kun Xu High Sensitivity Real Time Profile Control Eddy Current Monitoring System
TW201201957A (en) * 2010-01-29 2012-01-16 Applied Materials Inc High sensitivity real time profile control eddy current monitoring system
US9023667B2 (en) 2011-04-27 2015-05-05 Applied Materials, Inc. High sensitivity eddy current monitoring system
DE102012207341A1 (de) * 2012-05-03 2013-11-07 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Ultrabreitbandige Messbrücke
US9335151B2 (en) 2012-10-26 2016-05-10 Applied Materials, Inc. Film measurement
US9631919B2 (en) 2013-06-12 2017-04-25 Applied Materials, Inc. Non-contact sheet resistance measurement of barrier and/or seed layers prior to electroplating
US9911664B2 (en) 2014-06-23 2018-03-06 Applied Materials, Inc. Substrate features for inductive monitoring of conductive trench depth
US9754846B2 (en) 2014-06-23 2017-09-05 Applied Materials, Inc. Inductive monitoring of conductive trench depth
TW201822953A (zh) 2016-09-16 2018-07-01 美商應用材料股份有限公司 基於溝槽深度的電磁感應監控進行的過拋光
KR102547156B1 (ko) 2016-10-21 2023-06-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 인-시튜 전자기 유도 모니터링 시스템을 위한 코어 구성
US11004708B2 (en) 2016-10-28 2021-05-11 Applied Materials, Inc. Core configuration with alternating posts for in-situ electromagnetic induction monitoring system
US11231392B2 (en) 2016-12-27 2022-01-25 Industrial Technology Research Institute Detecting device and method thereof
CN114113789B (zh) * 2021-11-25 2023-07-21 天津大学 一种高频下测量金属薄膜电导率的装置及方法
CN114791447B (zh) * 2022-05-05 2024-01-12 杭州汇健科技有限公司 一种多通道气体传感器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2115437A1 (de) * 1971-03-30 1972-10-12 Siemens Ag Verfahren zur berührungslosen Leitfähigkeitsmessung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3234461A (en) * 1960-12-05 1966-02-08 Texas Instruments Inc Resistivity-measuring device including solid inductive sensor
US3152303A (en) * 1962-06-11 1964-10-06 United Aircraft Corp Electrodeless radio frequency conductivity probe for fluids
US3544893A (en) * 1968-08-05 1970-12-01 Anatoly Ivanovich Savin Apparatus for noncontact measurement of semiconductor resistivity including a toroidal inductive coil with a gap
US3646436A (en) * 1969-12-22 1972-02-29 Gte Laboratories Inc Apparatus and method for measuring electrical resistance employing constant output voltage technique
JPS5228388B2 (de) * 1971-12-16 1977-07-26

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2115437A1 (de) * 1971-03-30 1972-10-12 Siemens Ag Verfahren zur berührungslosen Leitfähigkeitsmessung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Oberdorfer, G.: Lehrbuch der Elektro- technik, I. Bd., 5. Aufl., 1948, S. 209-211 *

Also Published As

Publication number Publication date
ES450860A1 (es) 1977-08-16
CA1057823A (en) 1979-07-03
JPS5319874A (en) 1978-02-23
FR2321702B1 (de) 1981-09-18
IT1071415B (it) 1985-04-10
JPS5520550B2 (de) 1980-06-03
NL168051B (nl) 1981-09-16
DE2636999C3 (de) 1982-03-18
SE410901B (sv) 1979-11-12
GB1552948A (en) 1979-09-19
SE7608925L (sv) 1977-02-22
DE2636999B2 (de) 1978-03-30
FR2321702A1 (fr) 1977-03-18
US4000458A (en) 1976-12-28
NL7609128A (nl) 1977-02-23
BE845220A (fr) 1976-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2636999C3 (de) Verfahren zum berührungslosen Messen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit eines Plättchens
DE69738435T2 (de) Magnetischer stromsensor
EP0030041B1 (de) Messwandler zum Messen eines insbesondere von einem Messstrom erzeugten Magnetfeldes
DE60112159T2 (de) Nachweis magnetischer Teilchen
DE1524710A1 (de) Magnetoresistiver Wiedergabekopf
DE2948762A1 (de) Messwandler zum messen eines insbesondere von einem messstrom erzeugten magnetfeldes
DE1598401C3 (de) Gerät zur Anzeige der Konzentration eines Anteils eines Gasgemisches, beruhend auf der Eigenschwingungsänderung eines piezoelektrischen Kristalls
EP0580836B1 (de) Verfahren zur qualitätsbestimmung eines einzelnen supraleitenden filmes und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens
DE2852870A1 (de) Substanzsensitives bauelement zum erfassen der gegenwart und bzw. oder konzentration einer substanz und verfahren zum herstellen eines derartigen bauelements
DE2516620B2 (de) Verfahren zum Herstellen von PIN-Dioden
EP0096190A1 (de) Magnetfeldsensor
DE2344008A1 (de) Messgeraet
DE10133736A1 (de) Anordnung zum Messen der Temperatur einer elektronischen Schaltung
DE3929452A1 (de) Strom-messeinrichtung
DE102007053976B4 (de) NMR-Resonator, ausgebildet als beidseitig leitfähig beschichtete, isolierende Folie, und zugehöriges niederauflösendes NMR-Spektrometer
DE1929608A1 (de) Hochfrequenz-Bandfilter
EP0419725A1 (de) Messplatz für Mikrowellenbauelemente
DE3718111A1 (de) Behruehungsfreier leitfaehigkeitsfuehler
EP0111361A1 (de) Symmetrischer Temperatursensor
DE1673251A1 (de) Schaltungsanordnung zum Wobbeln eines Feldes in Verbindung mit einer Groesse,die sich mit der zweiten oder hoeheren Potenz des Feldes aendert und Anwendung auf Massenspektrometer
DE1214792B (de) Verfahren zur Messung des spezifischen Widerstands einer auf einen Halbleiterkoerper geringen spezifischen Widerstands aufgebrachten Halbleiterschicht sowie Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE2329488A1 (de) Magnetischer fuehler mit einem parametrisch erregten zweiten harmonischen oszillator
DE2542813B1 (de) Verfahren zur messung der dielektrizitaetskonstante eines isolierstoffes
DE2933129A1 (de) Magnetometer
DE2556643C3 (de) Differenz-Durchlauf-Wirbelstromumsetzer

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee