JP2002517750A - 多層構造における層の特性を測定するための装置及び方法 - Google Patents

多層構造における層の特性を測定するための装置及び方法

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JP2002517750A JP2000553787A JP2000553787A JP2002517750A JP 2002517750 A JP2002517750 A JP 2002517750A JP 2000553787 A JP2000553787 A JP 2000553787A JP 2000553787 A JP2000553787 A JP 2000553787A JP 2002517750 A JP2002517750 A JP 2002517750A
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ボーデン、ピーター・ジー
リー、ジーピング
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ボクサー・クロス・インコーポレイテッド
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1717—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with a modulation of one or more physical properties of the sample during the optical investigation, e.g. electro-reflectance

Abstract

(57)【要約】 層の特性（例えば、シート抵抗または熱伝導率）を以下の方法、即ち（１）加熱ビームを導電性層の或る領域に集束させ、（２）発生した熱の少なくとも大部分（好ましくは全て）が拡散により加熱された領域から出ることを確実にするに十分なだけ低く選択された所定に周波数で、加熱ビームのパワーを変調し、（３）（ａ）加熱された領域によって反射され、かつ（ｂ）加熱ビームの変調と同相で変調された別のビームのパワーを測定する方法により測定する。所定の量（例えば１０％）より大きく測定値が変化したときは、測定値が正常値に戻るように加工プロセスパラメータを変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） １．（発明の分野） 本発明は、一般に多層構造における層の特性の測定に関するものであり、より
具体的には、導電性層（例えば導電ライン）の領域の反射率の測定、及び様々な
特性、例えばその層のシート抵抗、及びその導電性層の下に位置する誘電体層の
熱伝導率を決定するための反射率の測定値の利用に関するものである。
【０００２】 ２．（関連技術の説明） サブμｍ（即ち１μｍ未満）の寸法を有する金属ラインは、従来より、集積回
路ダイに形成されたデバイス群を相互接続するために用いられている。そのよう
な金属ラインは、一般的に、金属（例えばアルミニウム又は銅）の薄膜の一部と
して形成される。金属薄膜は、通常半導体ウエハ上のブランケット層として形成
され、その後「パターン形成」として知られるプロセスにおいて（例えばエッチ
ングにより）除去されて、１又は複数の金属ラインが形成される。従来において
は、金属薄膜の抵抗率が（試験ウエハ上で）測定され、その測定値と（別のテス
トウエハ上の）薄膜の厚みの測定値、及び（製品ウエハ上の）ライン幅の測定値
とを結び付けて、その金属薄膜が、集積回路ダイにおいて要求される、金属ライ
ンの形成に使用するための十分に低いオーミック損失を有しているか否かを決定
している。
【０００３】 金属薄膜の抵抗率を測定するための様々な方法が存在する。そのような方法の
なかに、一般的に「プロービング法（probing）」及び「渦電流法（eddy curren
t）」として知られている２つの方法がある。プロービング法では、２個又は４
個のプローブを、（例えば試験ウエハ上の）パターン形成されていない金属薄膜
に物理的に接触させ、薄膜の抵抗率を直接測定する。例えば、Dieter K. Schrod
erによるSemiconductor Material and Device Characterization, John Wiley &
Sons, Inc, New York, 1990におけるThe Four-Point Probe, Section 1.2, pag
es 2-20を参照されたい。渦電流法では、測定装置を金属薄膜に容量的又は誘導
的に、即ち金属薄膜に接触させることなくカップリングする。例えば、Schroder
（上で引用）におけるEddy Current, Section 1.4.1, pages 27-30を参照された
い。
【０００４】 上述の方法は何れも、一般的な金属ラインの幅（例えば＜０．５μｍ）よりも
数桁大きい数値であり得る幅（例えば０．５ｍｍ）を有する金属化領域を必要と
する。幅が１０００倍大きい金属化領域を必要とすることから、その測定は、一
般的には試験ウエハ上においてパターン形成の前に行われる。更に、上述の両方
法は、金属薄膜の抵抗率のみを測定するものであり、金属薄膜のエッチング後形
成された（例えば製品ウエハにおける）ラインの抵抗の測定には用いることがで
きない。
【０００５】 Smith等に付与された米国特許第5,228,776号（以下、Smithと略記する。）に
は、温度波によって生じた（公報第３列、第４２行）光学的反射率の変化を測定
して（公報第４列、第５〜６行）、導電率、及び抵抗・・の変化をモニタリング
する（公報第４列、第５３〜５４行）。詳述すると、Smithでは、「サンプル表
面上の高度に局部的なスポットにおいてサンプルを周期的に励起させ・・ポンプ
ビームがサンプルを周期的に加熱し、サンプルが被照射スポットから伝播する温
度波を生成し・・、これらの波を誘導する変化をモニタリングすることによりサ
ンプル表面の又はその下の形状を調べることができる（公報第１列、第２５〜４
０行）」ことが必要である。また、Smithには、「サンプルの光学的反射率がモ
ニタリングされる場合、ポンプ及びプローブがサンプル上で位置が一致するよう
に配置されるのが望ましい（公報第１列、第６０〜６４行）」と記載されている
。そのような一致ビームを用いる時、Smithは「欠陥バイアに関連する表面が、
多くの場合光学的に平坦でない・・（公報第３列、第６〜１３行）」ことによっ
て生ずる問題点について言及している。更に、この従来技術には、「例えば金属
のような半導体以外の材料を評価する場合には、・・温度波パターンの解析が必
要である」とも記載されている（米国特許第4,854,710号公報第７列、第４１〜
４４行参照）。
【０００６】 （発明の概要） 本発明の原理によれば、装置が、導電性層の領域（「被加熱領域」とも称する
。）上に電磁放射のビーム（「加熱ビーム」とも称する。）を集束させ、この時
そのビームによって生成される熱が、主として拡散、即ち正常状態条件の下での
熱伝導により被加熱領域から出てゆき、米国特許第5,228,776号に記載のような
温度波は生成されなくなる。
【０００７】 詳述すると、この装置（「測定装置」とも称する。）によって実現される方法
は、（１）加熱ビームをその領域に集束させる過程と、（２）発生した熱の少な
くとも大部分（好ましくは全部）が拡散により被加熱領域から出て行くことを確
実にするに十分なだけ低い所定の周波数で前記加熱ビームのパワーを変調する過
程と、（３）（ａ）被加熱領域によって反射され、かつ（ｂ）加熱ビームの変調
と同相で変調された別のビーム（「プローブビーム」とも称する）の一部のパワ
ー（「反射されたパワー」とも称する）を測定する過程とを有する。
【０００８】 或る実施態様では、上述の過程（１）〜（３）が、（導電性層のパターニング
によって形成された）ライン上の複数の領域のそれぞれにおいて、基板の形成に
おける様々な工程の間に前記測定装置により反復され、反射されたパワーの測定
値の変化は、導電性ラインの（単位長さ辺りの）抵抗率の対応する変化を示すこ
とになる。別の実施態様では、導電性層がラインにパターン形成されず、代わり
に測定装置が、パターン形成されていない導電性層上の１個又は複数の領域につ
いて上述の過程を実施し、シート抵抗を測定する。
【０００９】 所定の量（例えば１０％）より大きい量だけ測定値が変化した時には、前記測
定装置の或る実施態様は、次のウエハ（又は次のウエハのバッチ）においてその
測定値が正常に戻るように、「フィードバック」ループにおいて加工工程の１つ
（例えばメタリゼーション工程）を制御するプロセスパラメータを変更する。基
板に接触することなく（即ち非接触方式で）加工プロセスの際に工程（１）〜（
３）を実施することにより、試験基板上で金属薄膜の抵抗率をオフライン測定す
る場合と比較して、加工プロセスにおける歩留まりが高くなる。また、ここに説
明した工程（１）〜（３）を実施することによって、例えばパターン形成されて
いない基板（例えば試験基板）を用いる場合には測定できない特定の製品基板の
パターン形成の有効性が示される。
【００１０】 上述のように、測定装置は、発生した熱の少なくとも大部分（即ち５０％超）
が温度波ではなく拡散によって被加熱領域から出ることを確実にするに十分なだ
け低く選択された周波数（例えば１０００Ｈｚ）で加熱ビームのパワーを変調す
る。前記測定装置は、例えばロックイン増幅器を用いることにより同様に上記の
周波数で変調される反射されたパワーを検出する。更に、前記装置は、測定の前
に、（ａ）シリコンウエハ若しくは（ｂ）プローブビームの波長に合わせた狭帯
域フィルタ、又は好ましくはその両方を用いることにより、同様に反射された加
熱ビームの一部をフィルタリングして、従来技術においては必要であった四分の
一波長板を不要としている。
【００１１】 或る実施態様では、測定装置が、加熱ビーム及びプローブビームそれぞれを発
生する光源（例えばレーザ）を有する。加えて、前記測定装置は、被加熱領域に
よって反射されたプローブビームの一部の経路に配置された光電性素子（例えば
フォトダイオード）も備えている。この光電性素子は照射される領域によって反
射されたプローブビームの一部の強度を表す電気信号（例えば電圧レベル）を発
生する。この強度は、加熱によって生じた反射を表す。従って、強度の測定値は
、被加熱領域におけるピーク温度の測定値である。この実施態様では、測定装置
が、前記電気信号を受け取るべく前記光電性素子に接続され、かつそのような測
定値の１個又は複数から前記被加熱領域における材料の特性の数値を決定するべ
くプログラムされたコンピュータも備えている。
【００１２】 ここに説明するように、被加熱領域から発生した熱の大部分を放散させるため
に拡散を利用することは、本発明の重要な側面であり、これによって上述のよう
な温度波が不要になる。ここに説明する拡散による熱伝達によって、導電性ライ
ンが、被加熱領域の中央に定常状態温度（「ピーク温度」と称する）を有するこ
とになり、かつ前記ピーク温度が前記加熱ビームの変調と同相で変化することに
なる。導電性ラインの反射率が前記ピーク温度に比例して変化するので、反射率
も前記加熱ビームの変調と同相で変化する。
【００１３】 第１の実施態様では、測定装置が、プローブビームパワーが一定の場合におけ
る、反射されたパワーの変化の対応する加熱ビームのパワーの変化に対する割合
（「定常状態比率」とも称する。）を計算し、その比率を導電性ラインの抵抗の
測定値として使用する。詳述すると、定常状態比率に所定の定数を乗ずることに
より、被加熱領域における導電性ラインの単位長さ当たりの抵抗が求められる。
従って、前記装置は、その定常状態比率の変化を、被加熱領域の間の導電性ライ
ンの抵抗の変化の測定値として使用する。
【００１４】 以下に示すように、ここに説明する導電性ラインを加熱することによって得ら
れる反射率は、加熱ビームのパワーに比例して増加する。加熱ビームのパワーに
対して反射をプロットすると直線が得られる。この直線の傾きが定常状態比率で
ある。この傾きは概ね、多数の既知の係数と導電性ラインの単位長さ当たりの抵
抗との積である。従って、定常状態比率は単位長さ当たりの抵抗の測定値となる
。
【００１５】 第２の実施態様では、測定装置が、反射されたパワーの加熱ビームのパワーに
対する割合（「定常状態比率」とも称する。）を計算し、その比率を導電性ライ
ンの単位長さ当たりの抵抗の測定値として用いる。この第２の実施態様では、直
線を求めるために必要となる少なくとも２回の測定を行う必要がなく、また加熱
ビームのパワーがゼロの時に反射されたパワーがゼロである（即ち、上述の直線
が原点を通る）という事実に基づいている。或る実施態様では、定常状態比率を
計算せず、代わりに加熱ビームの存在下と、不存在下での反射されるパワーの差
の測定値を、例えば単位パワーを有する加熱ビームを用いる時に、ラインの抵抗
の測定値として直接用いるということに注意されたい。
【００１６】 基板の加工の際（例えばパターン形成の直後）に、（上述のような）定常状態
比率を決定すると、それはウエハの様々な領域にわたる導電性ラインの抵抗の変
化を正確に表示するものとなる。詳述すると、定常状態比率をモニタリングする
ことにより、例えば、共に目視による検査法では検出され得ない空隙による、又
は粒界において分離された不純物による導電性ラインの抵抗の上昇を特定するこ
とができる。更に、定常状態比率を導電性ラインの抵抗の測定値として用いるこ
とにより、抵抗率の変化のみならず、導電性ラインの厚み及び幅のばらつきも検
出することができる。
【００１７】 また、ここに説明するような反射率の測定値の差によって、導電性ラインの材
料以外の材料の特性の変化を特定することができる。例えば、導電性ラインとそ
の下層をなす絶縁性層との間の接着状態が変化すると、それに対応して導電性ラ
インから下層をなす層への別の放散が変化し、これは反射率の測定値の変化とし
て検出される。更に、そのような反射率の測定値の差は、例えば層の多孔度又は
密度の変化を原因とする下層をなす層の熱伝導率の変化をも表す。詳述すると、
（加熱ビームの平均パワーが一定であると仮定した場合）絶縁性層の熱伝導率が
低くなるほど導電性ラインの温度が高くなる。
【００１８】 そのような熱伝導率の変化は、それに対応する下層をなす材料の誘電率の変化
をも表す。また、誘電率の変化は、導電性ラインと１個又は複数の隣接する導電
体又は接地平面との間の静電容量の変化も表し得る。この静電容量の変化は、集
積回路における信号の転送速度の変化を表す。
【００１９】 導電性層又は導電性ラインを支持する基板は、以下の基板、即ち集積回路ダイ
を形成するべく加工されるシリコンウエハ、液晶ディスプレイを形成するべく加
工されるガラス板、又はプリント回路基板を形成するべく加工される樹脂（例え
ばＢＴ）コアの何れかであり得ることに注意されたい。
【００２０】 （詳細な説明） プロセシングユニット１０（図１Ａ）は、本発明に従って動作し、基板１０４
をプロセシングしてパターン形成された基板１０４を形成し、パターン形成され
た基板１０５における１又は複数の導電性ラインの抵抗を測定し、かつ必要なら
ばリアルタイムでそのプロセシングを調節することにより集積回路（ＩＣと略記
される。）ダイを形成することができる。詳述すると、ユニット１０は、導電性
材料（例えば金属）の層１０４を基板上に形成する金属形成装置１１１と、それ
によって形成された金属化ウエハ１０４を更に加工して薄膜をエッチングし、基
板１０５上に１又は複数の導電性ラインを形成する金属エッチング装置１２を備
えている。ユニット１０は、パターン形成された基板１０５上の１又は複数の導
電性ライン（例えば図１Ｂのライン１１１）、又はパターン形成されていない基
板１０３上の１又は２以上の領域、又はその両方（即ち同一の基板のパターン形
成の前後）に抵抗を測定する抵抗測定装置１３も備えている。
【００２１】 抵抗の測定値が、基板１０３又は１０４の仕様から外れている場合には、抵抗
測定装置１３が加工パラメータを調節し得る。装置１３の或る実施態様は、測定
値に応じて、金属エッチング装置１２に接続されたライン１４若しくは金属形成
装置１１に接続されたライン１５、又はその両方の上のアクティブ信号を駆動す
る、光学的にプログラミングされたコンピュータ１３Ｃを備える。加工パラメー
タの変化は、プログラミングされたコンピュータ１３Ｃのソフトウェアによって
自動的に決定されるか、或いは人間のオペレータが入力することができる。
【００２２】 或る実施態様では、パターン形成されていない基板１０３が、その上に形成さ
れた導電性層の特性の測定のために、抵抗測定装置１３に移送される。そのよう
な特性の例としては、図８Ａ、図８Ｂ、及び図９を参照して後述する導電率及び
厚み等が挙げられる。このような中間の測定値は、このような装置を用いない場
合の導電性層の形成とパターンのエッチングとの間の長い遅延時間（数時間又は
数日）と比較して、より短時間で金属形成装置１１の動作の制御にフィードバッ
クされる。
【００２３】 抵抗測定装置１３は、パターン形成されていない基板１０４又はパターン形成
された基板１０５（図１Ｂ）の加工工程の間に、２つの位置を合わせた電磁放射
のビーム１０１及び１０２（例えばレーザービーム）を用いることにより電気抵
抗の測定値を決定する。第１のビーム（「加熱ビーム」とも称する）１０１は、
所定の周波数で変調されるパワー（「加熱パワー」とも称する）を有する。第２
のビーム（「プローブビーム」とも称する）１０２は、連続的で、第１のビーム
１０１よりもパワーが弱い。第１のビーム１０１は、基板１０４又は１０５上の
領域１１１Ｒに入射してそれを温度Ｔまで加熱し、第２のビーム１０２は、温度
Ｔは第１のビーム１０１の変調と同相で変調されることから、第１のビーム１０
１の変調と同相で領域１１１Ｒによって反射される。
【００２４】 第１のビーム１０１を変調する所定の周波数は、第１のビーム１０１によって
生成される熱の大部分（即ち５０％超）が被加熱領域１１１Ｒから拡散によって
（例えば基板１０５上のライン１１１の長さＬに沿って）流れることを確実にす
るに十分なだけ低い周波数に選択される。或る実施態様では、前記所定の周波数
が、領域１１１Ｒにおいて第１のビーム１０１によって生成された別の実質的に
全部（例えば９０％以上）が拡散によって隣接する領域１１１Ｓ及び１１１Ｔに
伝達されるように選択される。そのような拡散による熱の伝達によって、後述す
る拡散方程式の解（２０）を用いて特定の方法２００（図２）において導電率と
熱伝導率とを関係付けることが可能となる。従って、前記所定の周波数は、温度
波の効果が認められるようになる周波数である最大周波数より低く選択される。
この最大周波数は、方程式（１１）を参照して後に説明するように被加熱領域１
１１Ｒの寸法（例えば長さＬ）と逆の関係がある。或る実施態様では、長さＬが
概ね１００μｍであり、前記最大周波数は、銅のラインの場合には１４３０Ｈｚ
、アルミニウムのラインの場合には１０８０Ｈｚである。
【００２５】 以下の説明は、特に導電性ライン１１１に関連付けられているが、（図８Ａ、
図８Ｂ、及び図９を参照して）後述するように、同様の解析を、導電性層の一部
に対しても適用可能であることに注意されたい。更に、以下の説明は、（例えば
ウエハ１０３、１０４、又は１０５のような）シリコンウエハに関連付けてなさ
れているが、この説明は、導電性層を支持する他の任意の種類の基板にも同様に
当てはめることができ、そのような他の基板の例としては、ガラス板及び樹脂コ
ア等が挙げられる。便宜上、ウエハ及び基板については同一の参照符号が用いら
れる。
【００２６】 領域１１１Ｒからの熱の拡散により、導電性ライン１１１における温度分布１
５０（図１Ｃ）が生じ、（ピーク温度ＴPを有する）最高温度点Ｃは、以下の仮
定の下では領域１１１Ｒの中心に位置している。或る例では、導電性ライン１１
１が導電性ライン１１１の熱伝導率Ｋmより概ね２桁小さい熱伝導率Ｋiを有する
ウエハ１０５の誘電体層１１２（図１Ｂ）上に支持されている。そのような大き
い熱伝導率の差は、後述する式（２０）の関係においては不要であることに注意
されたい。但し、式（２０）は、誘電体層１１２の熱伝導率Ｋiがライン１１１
の熱伝導率Ｋmより小さい場合にのみ成り立つ。
【００２７】 最高温度ＴP（図１Ｃ）は、導電性ライン１１１の断面積Ｗｈm及び熱伝導率Ｋ m の関数である。ここでＷはライン１１１の幅であり、ｈmはライン１１１の高さ
である。（式（１）に示すように）導電率と熱伝導率との間の関係がある時、最
高温度ＴPは、（後に詳述するように）導電性ライン１１１の単位長さ当たりの
電気抵抗を表す。
【００２８】 温度分布１５０は、所定の周波数でのサイクルの間の任意の時間において、長
さＬにわたって実質的に同一の「ベル」形状（図１Ｂ）を有する。従って、温度
Ｔは、サイクルの間に空間に波を形成することなく（直流（ＤＣ）と同様に）変
調される。温度Ｔは、測定値の精度を高めるため、詳述すると、領域１１１Ｒに
よって反射されたプローブビーム１０２の一部の同期検出を利用することによっ
て信号／雑音比（式（２１）を参照して後述する）を向上させるために変調され
る。更に、前記所定の周波数は、加工プロセスが要求する最小のスループットに
よってのみ限定される任意の低い周波数であり得る。
【００２９】 或る実施態様では、ライン１１１の電気抵抗の測定値が、方法２００（図２）
の工程２０１〜２０６を実施することによって決定される。詳述すると、工程２
０２において、加熱ビーム１０１が領域１１１Ｒ（図１Ｂ）に集束される。工程
２０１（図２）においては、加熱ビーム１０１のパワーが、所定の周波数で変調
される。工程２０１及び２０２は逆の順番で、即ち初めに工程２０２を実施し、
次に工程２０１を実施することも可能であることに注意されたい。
【００３０】 次に、領域１１１Ｒによって反射された後のプローブビーム１０２のパワー（
「反射パワー」とも称する。）が工程２０３において測定される。その後、工程
２０４において、加熱ビーム１０１（図１Ｂ）のパワーが、変更、即ち１ｍＷか
ら５ｍＷに上げられる。次に、工程２０５（図２）において、加熱ビーム１０１
のパワーの変化に応じた反射パワーの変化が決定される。その後、工程２０６に
おいて、反射パワーの変化の加熱ビーム１０１のパワーの変化に対する比率が計
算される。この比率は、領域１１１Ｒにおける導電性ライン１１１の単位長さ当
たりの電気抵抗の測定値を表す。ここに説明した動作の間に、領域１１１Ｒに入
射されるプローブビーム１０２のパワー（「プローブパワー」とも称する。）は
、この実施例においては一定であることに注意されたい。この比率を、（工程２
０７において）所定の限界値と比較して、ライン１１１が仕様の範囲内に収まっ
ているか否かを調べ、そうである場合には（別のウエハを処理するため）工程２
０１に戻る。
【００３１】 前記比率（「定常状態比率」とも称する。）に所定の定数を乗ずると、加熱領
域１１１Ｒにおける導電性ライン１１１の単位長さ当たりの抵抗が求められる。
後に詳述するように、その定数の値は、例えば被加熱領域１１１Ｒにおける導電
性ライン１１１の絶対反射率Ｒ0、自由空間の誘電率ε0、プローブビーム１０２
の反射された部分の変調周波数をνL、ボルツマン定数ｋB、電荷ｑ、周囲温度Ｔ 0 、温度に対する抵抗率の変化率、及びプローブビーム１０２のパワー、及び導
電性ラインの下に位置する絶縁性層の厚みｈi及び熱伝導率Ｋi等の様々な因子に
よって決定される（式（２０）参照）。定常状態比率にそのような定数を乗ずる
と（ρe／Ｗｈm）が求められる。ここでρeは抵抗率、Ｗは導電性ライン１１１
の幅、ｈmは導電性ライン１１１の厚みである。
【００３２】 或る実施形態では、加熱ビーム１０１が別の領域（例えば領域１１１Ｔ）に集
束され（工程２１０）、かつ測定が反復され（工程２０３）、２つの測定値が比
較される。幅Ｗ又は高さｈmが小さくなっていると定常状態比率が増加するが、
これはその比較によって検出することができる。同様に、抵抗率が増加すると定
常状態比率も増加し、これも上記の比較によって検出される。更に、導電性ライ
ン１１１と、そのの下層をなす誘電体層１１２との接着状態の問題（例えば空隙
又は層間剥離を原因とするもの）によっても定常状態比率の増加が生ずるが、こ
れも比較によって検出される。
【００３３】 或る実施形態では、加熱ビーム１０１を導電性ライン１１１上に三角形の領域
を画定する３つの異なる領域のそれぞれに集束させ（工程２０１参照）、その後
上述の測定（或る領域当たり１回の測定又は２回以上の測定）が反復される。数
値を比較する代わりに、定常状態比率を距離の関数としてグラフにプロットする
ことによって定常状態比率の変化を検出することができる。
【００３４】 従って、定常状態比率の変化が生じた場合（例えば所定の限界値を超えた場合
）、加工プロセスが変更され、かつ導電性ライン１１１が仕様の範囲内にないこ
とが表示される。この表示に応じて、オペレータ又は適切にプログラムされたコ
ンピュータが、ライン１１１の加工を調節する加工パラメータを変更し（図２に
おける工程２０８参照）、これにより次のウエハにおける導電性ラインを仕様の
範囲内に戻すべくプロセスを変更する。例えば、オペレータが、ウエハ１０３上
に形成された金属層の抵抗率を劣化させる金属形成装置１１（図１Ａ）における
汚染源を特定し、その汚染源に関連するパラメータを変更する。
【００３５】 上述の定常状態比率は（例えば領域１１１Ｒにおける）１個のスポットで測定
され、（反射パワーの値の）測定を、例えば米国特許第5,228,776号に記載のよ
うな（互いに位置をずらされた）２つの位置が必要となる方法によって測定され
る場合より、よりコンパクトな領域（例えば長さ１μｍの領域）において行うこ
とが可能である。今述べた例では、ライン１１１に入射するビーム１０１のパワ
ーのみがラインを加熱することから、ライン１１１の幅Ｗ（図１Ｂ）は、（ライ
ンの幅Ｗよりも大きい最小サイズを有し得る）ビーム１０１の直径より小さいも
のであり得る。ここで説明するような拡散条件の下で加熱されるライン１１１に
おける（ビーム１０１の直径に等しい長さの）領域１１１Ｒの温度は、被加熱領
域１１１Ｒの周囲のライン１１１の延長された長さＬ（一般的には数十μｍ）の
熱特性の関数である。
【００３６】 従来技術（例えば米国特許第5,228,776号）においては、熱は温度波をなして
被加熱領域から伝播し、被加熱領域における温度は、そこから或る距離にある位
置の導電性ラインの物理的特性を直接表す関数ではない。このことは、あらゆる
点における温度波が、出ていく波からの熱と、ラインにおける金属の特性が変化
した１又は複数の領域から反射された波からの熱との和だからである。この和は
、従来技術においては定量するのが困難である。欠陥箇所の反射特性を前もって
知ることが出来ない場合が多いからである。
【００３７】 これに対して、拡散による熱の伝達では、あらゆる点における熱が、その点か
ら一定距離にある不良箇所やバイアの反射特性による影響を、（図４Ｂに関連し
て後述するように）定量可能な形で受ける。また、方法２００によって予測でき
ない結果も得られる。詳述すると、方法２００によって測定される反射パワーの
値は、（従来技術、例えば米国特許第5,228,776号の方法では問題を生ずる）平
坦でない表面の存在による影響を受けない。ここで説明する反射の測定値が、温
度波の通過による表面の周期的なうねりによって生ずる小さな角度の歪みとは無
関係だからである。
【００３８】 或る例では、以下のように装置１３が加熱ビーム１０１を０．００１Ｗ及び０
．００２Ｗで作動させ、これら２つのパワーについて強度の測定値を得る。即ち
、プローブビームは被加熱領域１１１Ｒに対する１．１ｍＷの入射パワーを有し
、かつ（１）反射パワーの変調された成分は０．５５μＷで、従ってΔＲ＝（０
．５５／１．１）×１０-3＝０．５×１０-3となり、また（２）反射パワーの変
調された成分が１．１μＷとなり、従ってΔＲ＝（１．１／１．１）×１０-3＝
１×１０-3となる。従って、傾きは、ΔＲ／ΔＰ＝（１．０−０．５）／（０．
００２−０．００１）×１０-3＝０．５となる。傾きの０．５という値を、（式
（２０）を参照して後述するように）定数と共に用いて、単位長さ当たりの抵抗
を求められる。測定を２回行う代わりに、例えばΔＴが０であるときΔＲが０で
あると仮定して、ΔＲ／ΔＰを（０．５／０．００１）×１０-3＝０．５として
計算することによって、一回の測定（例えば０．００１Ｗの加熱ビームパワーで
の測定）で済ますことができるということに注意されたい。
【００３９】 異なる実施態様では、工程２０４〜２０６を実施する代わりに、パワー加熱ビ
ーム１０１が０である時反射されたパワーの変調された成分が０であるという事
実に基づいて、工程２０３の直後に工程２０９において別の比率を計算する。詳
述すると、加熱ビーム１０１のパワーに対する反射されたパワーの変調された成
分の比率を計算し、工程２０７においてこれを導電性ライン１１１の電気抵抗の
単位長さ当たりの測定値として用いる。更に、その比率を計算する代わりに、加
熱ビーム１０１のパワーが、対応する領域、例えば領域１１１Ｒ〜１１１Ｔの複
数の測定のそれぞれにおいて一定である場合、（工程２０３から直接工程２０７
に進むことにより、或いは工程２０５から直接工程２０７に進むことにより）反
射されたパワーを単位長さ当たりの電気抵抗の測定値として直接用いることも可
能である。
【００４０】 ここに説明する定常状態条件を用いることによって、米国特許第5,228,776号
で必要とされる温度波を生じさせるための高い変調周波数を有するビームを発生
させる必要がなくなる。詳述すると、上述の方法によって、１〜１００ＭＨｚの
範囲の周波数で変調されたビームを生成する必要がなくなり、代わりに必要とな
るのは、数桁小さい周波数、例えば０．０１ＫＨｚ〜１ＫＨｚの範囲の周波数で
変調されたビームであり、このため温度波がなくなる。
【００４１】 方法２００の工程２０１〜２０６は、２つのビーム１０１及び１０２を発生す
る２つのレーザを有する抵抗測定装置１３（図３）を使用することによって実施
することができる。詳述すると、装置１３は、所定の波長の電磁放射線、例えば
赤外線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線、又はマイクロ波やラジオ周波数の放射線のビ
ーム１０１を生成するためのレーザ３０１を有する。好ましい実施態様では、レ
ーザ３０１は、波長８３０ｎｍの電磁放射線を発するＡｌＧａＡｓダイオードレ
ーザである。
【００４２】 レーザ３０１によって生成された電磁放射線は光ファイバ３０２を通してコリ
メータ３２３に送られ、コリメータは加熱ビーム１０１を発する。或る実施態様
では、加熱ビーム１０１が例えば１００ｍＷの最大パワーを有する。装置１３は
、ビーム１０１のサイズを、装置１３に含められた対物レンズ３１５の口径に収
まるように調節するレンズ３０４Ａ及び３０４Ｂも備えている。
【００４３】 装置１３は更に、加熱ビーム１０１のパワーの変化に応じて、領域１１１Ｒ（
図１Ｂ）の反射の変化を測定するために用いられる電磁放射線のビーム１０２を
生成する第２のレーザ３０５を有する。或る実施態様では、レーザ３０５が、波
長１４８０ｎｍの電磁放射線を発するＩｎＧａＡｓダイオードレーザである。レ
ーザ３０５によって生成された電磁放射線は、光ファイバ３０６によって、やは
り装置１３に含められた別のコリメータ３０７に伝送される。コリメータ３０７
は例えば７ｍＷの最大パワーを有するプローブビーム１０２を発する。従って、
プローブビーム１０２のパワーは、加熱ビーム１０１のパワーより１桁小さく、
従って導電性ライン１１１はプローブビーム１０２によって殆ど加熱されること
はない。
【００４４】 装置１３は、プローブビーム１０２のサイズを、（上述の）対物レンズ３１５
の口径に収まるように調節するレンズ３０８Ａ及び３０８Ｂも備えている。また
装置１３は、加熱ビーム１０１とプローブビーム１０２とを結合して、複合ビー
ム３１１を形成する二色性ビームスプリッタ３１０も備える。複合ビーム３１１
は同様に装置１３に含められたビームスプリッタ３１２及び３１４を通過して対
物レンズ３１５に達する。対物レンズ３１５は、例えば日本国横浜のニコン社か
ら入手出来る開口数０．９の１００倍対物レンズであり得る。複合ビーム３１１
の一部は、Montgomeryville, PA, USAのEG&G Judson製の部品番号J16-8SP-RO5m-
HSのような光検出器３１５に向けて偏向される。光検出器３１３は、ウエハ１０
５に対する複合ビーム３１１の位置の整合を検査し、かつビーム１０１及び１０
２の一方又は両方の入射パワーを測定するために用いられる。
【００４５】 ウエハ１０５からの反射光は、対物レンズ３１５及びビームスプリッタ３１２
を通して戻ってくる。ビームスプリッタ３１２は、反射された光の５０％をフィ
ルタ３１９を通して光検出器３２０に送る。フィルタ３１９は、加熱ビーム３０
３の反射された部分を除去すると共に、プローブビーム３０９の反射された部分
を透過させる狭帯域フィルタである。その後、光検出器３２０がプローブビーム
３０９の反射された部分の強度を検出し、電圧信号を増幅器３２４に供給する。
【００４６】 増幅器３２４は電圧信号を電流信号に変換し、その電流信号をロックイン増幅
器３２２に供給する。ロックイン増幅器３２２は、所定の周波数で変調されたプ
ローブビーム１０２の反射された部分のパワーを検出するために用いられる周波
数源としての発振器を備えている。ロックイン増幅器３２２における周波数源は
、ライン３２１Ｍ上の周波数信号をレーザドライバ３２１に供給する。レーザド
ライバ３２１は、ライン３２１Ｍ上のその周波数信号を用いて、ここに説明する
ような拡散による熱の伝達を確実にするように加熱ビーム３０３の振幅を変調す
るために十分なだけ低い所定の周波数でレーザ３０１を駆動する。
【００４７】 また装置１３は、結合されたビーム３１１の１０％を集束レンズ３１７及びカ
メラ３１８に向けて変向するビームスプリッタ３１４も備える。カメラ３１８は
、複合ビーム３１１（図３）をウエハ上の領域１１１Ｒ（図１Ｂ）内に集束させ
るため、ウエハ１０５上のビーム１０１及び１０２（図１Ｂ）を観測するために
用いられる。
【００４８】 上述の方法２００は、導電性ライン１１１の熱伝導率、電気抵抗、及び反射率
の間の（定常状態条件の下での）以下の関係の内の１つ又は複数を用いて、ライ
ン１１１の抵抗の変化を検出するための、非破壊的であるが信頼性の高い方法を
提供するものである。詳述すると、導電性ライン１１１（図４Ａ）の電気抵抗は
、以下のウィーデルマン・フランツ（Wiedermann-Franz）式を用いて決定される
。
【００４９】
【数１】
【００５０】 ここで、ＫｍはＷ／（ｃｍ−℃）を単位とするライン１１１の熱伝導率であり
、σｅは（Ω−ｃｍ）-1を単位とするライン１１１の導電率あり、Ｔはライン１
１１の絶対温度であり、ｑは電荷であり、ｋBはボルツマン定数である。
【００５１】 ライン１１１の電気抵抗率（単位Ω−ｃｍ）は、導電率ρe＝１／σeの逆数で
ある。ライン１１１の電気抵抗は、電気抵抗率ρeにＬ／Ａを乗ずることによっ
て求められる。ここでＡは平方ｃｍを単位とする断面積Ｗｈm（図１Ｂ）であり
、Ｌは単位ｃｍの導電性ライン１１１の長さである。
【００５２】 導電性ライン１１１の電気抵抗率は、以下のハーゲン・ルーベン（Hagen-Rube
ns）の関係式のような、ライン１１１の反射率Ｒ（反射されたパワーの入力され
るパワーに対する比率）との関係を有する。
【００５３】
【数２】
【００５４】 ここで、νLはプローブビーム１０２の反射された部分の周波数（単位１秒当
たりの周期）（ｃ／λに等しい、ここでｃは光速、即ち３×１０10ｃｍ／秒であ
り、λはプローブビーム１０２の波長である。）である。上述の式（２）はアル
ミニウムや銅のような良好な導電体について近赤外線波長（例えば周波数１．５
〜４×１０14Ｈｚに対応する０．７５〜２μｍの範囲の波長）に厳密に当てはま
るものではないが、屈折率の虚数部分は実際の値を大きく超えており（例えば１
桁大きい）、式（２）を導き出すために用いられる近似は概ね有効である。
【００５５】 それゆえ、導電性ライン１１１の反射率Ｒは、式（１）及び（２）によって電
気抵抗率ρe及び熱伝導率Ｋmと直接の関係を有する。従って、加熱ビーム１０１
を使用することにより、既知の熱流Ｑがライン１１１に導入され、従って、プロ
ーブビーム１０２の反射率Ｒを測定することにより決定されるピーク温度ＴPま
でライン１１１が加熱される。次いで、ライン１１１の電気抵抗率ρeが式（２
）から直接導き出される。
【００５６】 或いは、後に説明するように、熱流の式（３）の解から、ライン１１１の単位
長さ当たりの熱伝導率が温度Ｔの関数として求められ、従ってライン１１１の単
位長さ当たりの導電率及びその逆数である単位長さ当たりの電気抵抗が求められ
る。以下に説明する解析では、次のような過程を用いる。ライン１１１における
領域１１１Ｒ（図１Ｂ）の外側の点１１１Ｘ（図４Ａ）の周りの幅Δｘの領域へ
入流する熱流束Ｈout（ｘ）は拡散性であり、それゆえ温度分布１５０（図１Ｃ
）は波状の解（wave-like solution）ではなく静的な解（static solution）を
有する。導電率ライン１１１（図１Ｂ）は、（被加熱領域１１１Ｒの直径と比較
した時）無限大と見なされるＸ軸方向の長さＬを有する導電体である。更に、導
電性ライン１１１は熱伝導率Ｋmを有し、熱伝導率Ｋi及び厚みｈiを有する絶縁
性層１１２の上に設けられている。反射されない加熱ビーム１０１からの光は、
ライン１１１によって完全に吸収され、被加熱領域１１１ＲからＸ軸に沿った正
負両方の方向に流れる熱流束Ｈ（図１Ｂ）を生成する。
【００５７】 初めに、絶縁性層１１２への熱流Ｆ（ｘ）がライン１１１に沿った流れＨ（ｘ
）と比較して小さいと仮定する。この仮定はライン１１１の熱伝導率が層１１２
の熱伝導率より非常に大きい場合に有効である。導電性ライン１１１に沿った任
意の点１１１Ｘ（図１Ｃ）における温度Ｔを、以下のようなライン１１１とその
周囲との間の温度Ｔの差についての一次元熱拡散方程式を解くことによって求め
る。
【００５８】
【数３】
【００５９】 式（３）の第１項は、静的な分布を形成する熱の拡散を表す。第２項は、波状
の解をなす温度の経時変化を表す。Ｋmの単位はＷ／（ｃｍ−℃）である。熱拡
散率κmは、熱伝導率Ｋmとκm＝Ｋm／ρmＣmなる関係を有する。ここでρmはラ
イン１１１の密度（単位はｇｍｓ／ｃｍ3）であり、Ｃmはライン１１１の熱容量
（単位はＪ／ｇｍ−℃）である。
【００６０】 式（３）を変数分離法により解く。ライン１１１の温度Ｔについて時間に依存
する解が次のような形をしていると仮定する。
【００６１】
【数４】
【００６２】 ここで、ωは変調周波数である。（４）を式（３）に代入することにより、以
下のようなｘについての方程式が得られる。
【００６３】
【数５】
【００６４】 この方程式の、無限領域において有限となる解は以下の通りである。
【００６５】
【数６】
【００６６】 （４）と（６）から、位置及び時間の関数である温度が以下のように求められ
る。
【００６７】
【数７】
【００６８】 ここで、ｋは、以下の通りである。但し、Ａは初期条件によって決定される定
数であり、ωは温度波の角周波数である。
【００６９】
【数８】
【００７０】 式（７）は波動解であり、式（８）から周波数ｆ＝ω／２π及び波長λが与え
られる。温度波の波長λが測定の寸法と比較して長い場合には、式（８）のｋが
小さくなる。ｋが十分に小さい場合には、式（５）の第２項（時間依存性を表す
）は、静的な導関数項と比較して無視できる小さい値（例えば１％未満）となる
。ｋが小さいという仮定に基づき、式（５）を次のように単純化する。
【００７１】
【数９】
【００７２】 式（９）は時間依存ではなく、別の拡散による伝達についての定常状態の式で
あり、ｄ（ΔＴ）／ｄｔ＝０の場合（ΔＴの経時的変化が極僅かである場合）、
式（３）と同一になる。
【００７３】 Ｌ（図１Ｂ）が、その上で熱が拡散して測定の基礎となる定常状態の温度分布
を作り出すライン１１１の長さであるとする。定常状態解の条件は、次の式のよ
うに、温度波の波長と比較して長さＬが無視できる程小さくなければならないと
いうことである。
【００７４】
【数１０】
【００７５】 「非常に大きい」を明示するために１０倍（即ち１桁分大きい）という数字を
用いると、変調周波数の式は以下の通りとなる。
【００７６】
【数１１】
【００７７】 以下の表は、様々な材料について適切な定数及び１０００Ｈｚでの温度波の波
長ｉを示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】 上述の値及び長さの測定値Ｌが１０００μｍである場合、定常状態に近づける
には、例えば銅の場合には１４３０Ｈｚ、アルミニウムの場合には１０８０Ｈｚ
の最大周波数より小さい変調周波数が必要である。
【００８０】 最大周波数は、例えばピーク温度Ｔpの１０％まで温度Ｔが減衰する距離との
逆の関係も有する。そのような距離（「減衰距離」とも称する。）が、測定長さ
Ｌより短い場合には、最大周波数は上の最大周波数より高くなり得る。例えば、
減衰距離が２０μｍである場合、最大周波数は銅の場合５９８５Ｈｚ、アルミニ
ウムの場合５５２５Ｈｚとなる。
【００８１】 温度分布１５０（図１Ｃ）は、絶縁層１１２への熱の損失を考慮に入れて、領
域１１１Ｒ（図１Ｂ）についての静的熱方程式を解くことによって決定される。
導電性ライン１１１上の点１１１Ｘ（図４Ａ）の周囲の領域（符号は付されてい
ない）が、長さΔｘ、幅ｗ、及び厚みｘmを有するとする。絶縁性層１１２は厚
みｈi及び熱伝導率Ｋiを有し、かつ上側表面１１２Ｔの温度は導電性ライン１１
１の温度であり、下側表面１１２Ｂの温度は周囲温度であると仮定する。
【００８２】 熱流束Ｈ（ｘ）は、導電性ライン１１１に沿って流れるが、少量の熱Ｆ（ｘ）
は絶縁性層１１２に漏れる。伝達及び放射による損失が無視できる（１％未満）
と仮定すると、エネルギー保存則によりＨ（ｘ）＝Ｆ（ｘ）＋Ｈ（ｘ＋ｄｘ）で
ある。そのような損失は、絶縁体１１２への熱の流れ（特に絶縁体へ流れる損失
と同様に周囲と絶縁体との間の温度差として測定される対流）を原因とする損失
Ｆ（ｘ）に加えられる追加の項として含められ得る。拡散熱流束は、（温度）×
（熱伝導率の導関数）によって与えられる。絶縁性層１１２の厚みｈiの分の領
域わたって、導関数は概ねｄ（ｘ）／ｈiであり、以下のようになる。
【００８３】
【数１２】
【００８４】 ｄｘが０に近付くと、式（１２）は拡散熱流の条件の下で金属における温度分
布についての式に近付く。即ち、以下のようになる。
【００８５】
【数１３】
【００８６】 無限大における周囲温度及び入射光束（１−Ｒ）ＰL／２を境界条件として、
式（１３）を解くと、レーザのパワー及び材料の定数の関数として以下のような
温度分布が得られる（ここでＰLは加熱レーザのパワー、Ｒは金属の反射率であ
り、係数は熱が＋ｘ方向及び−ｘ方向の両方に流れることから２である）。
【００８７】
【数１４】
【００８８】 絶縁体層１１２の熱伝導率は、一般的に導電性ライン１１１の約１％である。
厚みｈiが１μｍで金属層と等しい厚みである絶縁体層１１２の場合、温度は約
１０μｍで１／ｅ降下する。前に仮定した１００μｍのライン長さの条件をこれ
は満足する。例えば、０．２５μｍ×０．５μｍに０．００５Ｗのレーザパワー
が反射率９０％のアルミニウムのラインに照射される場合、温度は３５℃上昇す
る。
【００８９】 曲線５０１〜５０３（図５）は、例示したウエハ１０５におけるライン１１１
（図１Ａ）に反射された様々なパワー（「反射パワー」とも称する。）に対する
温度上昇を示す。図５の例では、ライン１１１が０．２５μｍの幅ｗ、及び０．
５μｍの厚みｈmを有し、かつ厚みｈiが１μｍの二酸化ケイ素で形成された誘電
体層１１２上にアルミニウムで形成されている。以下の解析では、導電性ライン
１１１がその熱伝導率の１％に等しい熱伝導率を有する絶縁体層１１２上に形成
されていると仮定する。
【００９０】 式（１）のウィーデマン・フランツの法則を用いて、ライン１１１における温
度変化ΔＴを金属の抵抗率の関数として表すと以下のようになる。
【００９１】
【数１５】
【００９２】 式（２）のハーゲン・ルーベンスの関係式を用いて、温度変化と反射率との関
係を示すと以下のようになる。
【００９３】
【数１６】
【００９４】 ここで抵抗率のテーラー展開を用いると、以下のようになる。
【００９５】
【数１７】
【００９６】 式（１５）を式（１６）に入れると、抵抗率の温度についての導関数により、
反射率が得られる。式（１６）の以下の項は、加熱レーザの変調によって変化し
ない。
【外５】
【００９７】 また、式（１６）における以下の第３の項は、変調によって変化し、同期検出
を用いて測定することができる。
【外６】
【００９８】 この第３項を用いて反射率の変化を求めると、以下のようになる。
【００９９】
【数１８】
【０１００】 ここで、その波長λについてのプローブビームの周波数はν＝ｃ／λであり、
ここでｃは光速である。
【０１０１】 ブロッホ・グルナイセンの法則（Bloch-Grueneisen law）から、抵抗率の温度
依存性は、以下のようになる。
【０１０２】
【数１９】
【０１０３】 ここでＴθはデバイ温度（アルミニウムの場合には３３３ケルビンで、銅の場
合３９５ケルビン）である。関係式（１９）は、Ｔ／Ｔθ＞０．２５の場合に当
てはまり、ウエハの加工において目的の金属について室温及びそれ以上の温度で
通常有効である。
【０１０４】 式（１９）の導関数をとり、式（１８）に入れると、以下のような、反射率と
単位長さ当たりの抵抗率ρe／Ｗｈmとの関係が求められる。
【０１０５】
【数２０】
【０１０６】 式（２０）は、上述の方法２００の工程２０６の操作を支配する式である。抵
抗を求める測定は以下のように行う。変調周波数でプローブビーム１０２の反射
された部分の強度を測定して測定値を電位として表し、較正のための定数を用い
て反射率に変換する（装置１３が既知の反射率を有するサンプルを用いて較正を
行い、測定された電位を乗じた時に反射率が得られる倍率の係数を求める）。次
に、反射率を加熱ビーム１０１のパワーの関数としてプロットする（図６の直線
６０１参照）。得られた直線６０１の傾き（ΔＲ／ΔＰ）が、以下のような、加
熱ビーム１０１のパワーＰL以外の全てを含む、式（２０）の一部の積の値とな
る。
【外７】
【０１０７】 上述の部分積は、デバイ温度Ｔνにおける単位長さ当たりの抵抗ρe／Ｗｈm以
外の全ての既知のパラメータを含んでいる。従って、単位長さ当たりの抵抗ρe
／Ｗｈmは、傾き（ΔＲ／ΔＰ）（「定常状態比率」とも称し、前に説明したよ
うに求められる。）を以下の定数で除すことによって求められる。
【外８】
【０１０８】 或る例では、図６における直線６０１について、導電性材料がアルミニウムで
あり、ラインの下層をなす誘電体層の厚みが１．０μｍであり、プローブビーム
の波長が１．４８μｍであり、かつ反射率が０．９であると仮定すると、定数は
０．７２３である。従って、プローブビームの入射パワーは１．１ｍＷであり、
反射パワーは１．０ｍＷ（加熱ビームが存在しない場合）であり、従って上述の
式で定数０．７２３を求めるのに用いられる０．９の反射率Ｒが得られる。その
後、装置１３は、図６を参照して上述したように計算される傾き（ΔＲ／ΔＰ）
をその定数で除して、単位長さ当たりの抵抗を求める。従って上述の例では、装
置１３が、０．５である（ΔＲ／ΔＰ）の値を、定数０．７２３で除して、単位
長さ当たりの抵抗（単位Ω／ｃｍ）の値０．３６１を求める。必要な場合、抵抗
率ρeは、既知のライン幅Ｗ及びラインの厚みｈmの値を用いて単位長さ当たりの
抵抗ρe／Ｗｈmから求められる。上に記載した抵抗率ρeはデバイ温度における
抵抗率であり、式（１９）において用いることにより、他のあらゆる温度におけ
る抵抗率を求めることができる。
【０１０９】 式（２０）において、分子にある別の係数（ｈm）-1/2が存在するが、厚みｈm は、（少なくとも概算値として）既知であり、厚みのばらつきは、特に式（２）
がｈmの平方根を必要とすることを考慮すると、比較的小さい影響しか持たない
（例えば厚みが一般的には２％超であることが知られているので１％未満である
）。単位長さ当たりの抵抗はρe／Ｗｈmであることから、測定される電位の変化
は、単位長さ当たりの抵抗の変化に対応する。
【０１１０】 いくつかの金属についての抵抗率と温度に対する変化率は以下の表の通りであ
る。
【０１１１】
【表２】
【０１１２】 幅０．２５μｍ、厚み０．５μｍのアルミニウムラインの場合、反射率０．９
、加熱パワー８３０ｎｍの波長で５ｍＷ、プローブパワー１．４８μｍの波長で
１ｍＷの時、反射されるパワーは２．７μＷである。
【０１１３】 図４Ｂに示すように、被加熱領域１１１Ｒがライン１１１を誘電体層１１２の
下にある別の導電性ライン１１３に接続するバイア１１４に隣接している時、ビ
ーム１０１によって生成される熱は、２つ部分に分かれる。その一方はバイア１
１４を通して流れる。詳述すると、ビーム１０１によって生成されライン１１１
を負のＸ方向に流れる熱Ｑ１は、（１）バイア１１４の位置を超えてライン１１
１に流れる第１部分の熱Ｑ２と、（２）バイア１１４を通して流れる第２部分の
熱Ｑ３とに分かれる。Ｑ１＝Ｑ２＋Ｑ３であることから、Ｑ３の大きさの変化（
例えば部分的に金属で満たされることによって生ずるバイア１１４の欠陥を原因
として生ずる変化）は、被加熱領域１１１Ｒから拡散する熱Ｑ１の大きさに影響
を及ぼす。
【０１１４】 従って、欠陥のあるバイア１１４からの距離Ｖdにおける領域１１１Ｒにおい
て反射されたパワーは、正常な（欠陥のないバイア）からの同じ距離（Ｖd）に
おける対応する反射率の測定値よりも大きい。反射率の測定値が顕著な差を有す
る場合、距離Ｖdが長さＬよりも小さいことに注意されたい。例えば、図５に示
す温度変化について言えば、Ｖdは長さＬが約２０μｍの時５μｍに選択するこ
とができる。熱の流れがバイア１１４とライン１１１とに概ね等しく分かれる（
即ちＱ２＝Ｑ３）と仮定すると、欠陥のあるバイアがあるとき、（距離Ｖｄにお
ける）反射パワーの測定値が、近傍の欠陥のないバイアにおける測定値と比較し
て５０％上昇し得る。
【０１１５】 従って、或る実施態様では、反射パワーの測定を、多数のバイアに隣接した位
置で行い、バイアの大部分の平均測定値より著しく大きい（例えば２５％大きい
）反射パワーの測定値については、それぞれ欠陥バイアを示すフラグを付す。
【０１１６】 そのような測定は、欠陥バイアとなるバイアを形成するプロセスについての問
題を検出するために、（上述したような）バイアに関連する（全部の領域の一部
である）所定の領域の組において一般的な方式で行うこともできる。欠陥のある
バイアが見つからない場合は、ウエハを更に通常の方式で処理する（後にその上
にメタリゼーション層が形成される誘電体層のような追加の層を形成する）。欠
陥バイアが見つかった場合は、ウエハを欠陥のあるものと識別し、別の解析（例
えばプロービング、切断、又は電子顕微鏡によるスキャンによる解析）のために
カセットに置く。
【０１１７】 測定された信号レベル及び信号対雑音比（ＳＮＲ）は以下のように計算される
。式（２０）によってプローブビーム１０２の反射される部分のパワーが加熱ビ
ーム１０１のパワーの関数として求められる。Ａ（単位はＡ／Ｗ）が光検出器３
２０（図３）の変換効率である場合、信号は、以下の式のように電流として生成
される。
【０１１８】
【数２１】
【０１１９】 ここで反射率ΔＲ（ＰL）は式（２０）において与えられ、ＰPはプローブビー
ム１０２のパワーである（ＰLは、温度分布を生成するために用いられる加熱ビ
ーム１０１のパワーである）。
【０１２０】 或る実施態様では、電流Ｉsigによって供給される信号は、トランスインピー
ダンス増幅器３２４（図３）を用いて電位によって表示される信号に変換され、
次に第２の増幅器３２３で増幅される。この第２増幅器は１０〜１０００倍の範
囲にわたって調節可能な定電圧利得を提供する。トランスインピーダンス利得が
Ｔg（単位はＶ／Ａ）で増幅器利得がＧである場合、最終的な信号の電位は以下
のようになる。
【０１２１】
【数２２】
【０１２２】 測定された信号における雑音は、２つの成分、即ちビーム１０１における雑音
と光検出器３２０におけるショットノイズから生じたものであり得る。一般的に
は、ショットノイズはビーム１０１の雑音レベルより大きい。ショットノイズに
よる電流のＲＭＳは、以下の通りである。
【０１２３】
【数２３】
【０１２４】 ここでＢＷはノイズの帯域幅であり、ｑは電荷である。パワーＰP＝１ｍＷの
プローブビーム１０２の場合、ノイズの帯域幅は０．２Ｈｚ、変換効率は０．５
Ａ／Ｗ、ノイズのパワーは１１．３ｐＷ、ノイズ電流は５．７ｐＡである。
【０１２５】 信号対雑音比の式は以下の通りである。
【０１２６】
【数２４】
【０１２７】 反射パワーの値が上述のような場合（アルミニウムについて２．７μＷ）、Ｓ
ＮＲは６．８×１０4である。
【０１２８】 加熱ビーム１０１が変調される所定の周波数ｆは、特定の場合に必要な小さい
ノイズの帯域幅を得るために必要なだけ低くすることができる。しかし、周波数
ｆが低くなると、ロックイン増幅器３２２（図３）が増加した変調のサイクル数
を観測しなければならなくなり、測定にかかる時間が長くなりスループットが低
下する。所定の周波数１００Ｈｚによって、製品ウエハのプロセシングのために
通常要求される経済的なスループットに対応する０．１秒の時間での測定が可能
となり、例えばウエハ１０５（図１Ａ）上の１３箇所の部位の検査のためにウエ
ハ１枚当たり２分の時間で済むことになり得る。これらの条件の下では、１箇所
当たり０．１秒の測定時間は無視することができ、スループット時間の大部分を
、ウエハ１０５の測定装置１３への負荷及び位置決めのために用いることが可能
となる。
【０１２９】 或る実施態様では、（それぞれ加熱ビーム及びプローブビームである）波長８
３０ｎｍ及び１４８０ｎｍの２つの同心のレーザビームが、一連のガラススライ
ド（図示せず）の上に集束される。ガラススライドのそれぞれは、４００〜１６
００Åの範囲の異なる厚みでアルミニウムコーティングされており、幅１インチ
（２．５４ｃｍ）、長さ３インチ（７．６２ｃｍ）である。開口数（ＮＡ）０．
９の対物レンズによって、８３０ｎｍのレーザは直径約１μｍのスポットに集束
される。８３０ｎｍレーザからのビームは１ＫＨｚで変調される。１４８０ｎｍ
の波長のビームの反射された部分は、狭帯域フィルタを通してゲルマニウム検出
器に送られる。次に信号がロックイン増幅器に供給され、８３０ｎｍのレーザの
変調と同期をとって検出される。
【０１３０】 今説明したガラススライドのそれぞれの両端の間の抵抗（単位はΩ・ｍ）も測
定される。図７は、測定された抵抗（Ｘ軸）に対して測定された反射信号（Ｙ軸
）をプロットしたグラフである。直線７１０（「相関直線」とも称する。）は、
プロットした点の相関を取ったものであり、実際の抵抗と測定された反射との間
の関係を示す。直線７１０によって示される相関性は、上述のように抵抗の測定
値を得るために方法２００（図２）を用いるための理論的基礎を示している。
【０１３１】 上述の実施例を様々に変更して実施できることは、レーザを用いて半導体の特
性を測定する分野の専門家には明らかであろう。例えば、別の実施例においては
、ピーク温度Ｔｐを変更するべく加熱ビーム１０１を生成するためにレーザを用
いる代わりに、別の熱源（例えば電子銃）を用いて、ウエハにおける導電性ライ
ンの温度Ｔを変調する。光子の代わりにビーム１０１に電子ビームを用いること
により、ビーム１０１の直径を光子を用いる場合よりも小さくすることができる
。但し、ビーム１０１において電子を用いるためには、測定装置１３が電子源を
含む真空チャンバを備えている必要がある。
【０１３２】 また、別の実施例では、被加熱領域（例えば領域１１１Ｒ）における定常状態
比率を測定する代わりに、被加熱領域１１１Ｒとは異なる領域において測定を行
う。導電性ライン１１１に沿った様々な測定について上述したが、そのような測
定は（例えば直線に沿って）直線的に行う必要はない。代わりに、方法２００（
図２）を用いて、加熱ビーム１０１を３つの異なる領域に順次集束させることに
より（第１の領域について工程２０２を行い、次に第２及び第３の領域について
工程２１０を行うことにより）、或る領域においての測定を行うことができる。
この場合、３つの領域は全体で導電性ライン１１１上の三角形の領域を画定する
ものであり、３つの領域それぞれのおいてプローブビームの反射される部分のパ
ワーを測定する。
【０１３３】 上に説明した方法では、１個の導電性ライン１１１の上で測定を行う必要はな
く、代わりに３つの領域のそれぞれが３つの異なる導電性ライン上にあってもよ
いということに注意されたい。更に、３つの異なる領域が、図８Ａ、図８Ｂ、及
び図９を参照して後述する、ウエハ１０３の平坦な金属化領域（図示せず）の領
域であり得る。また、３つの領域の代わりに、より大きい数（例えば１００個の
領域）を用いてこのような金属化領域の導電率の２次元グラフ（例えば領域が１
０×１０の配列を形成する場合）を生成することもできる。
【０１３４】 更に、別の実施態様では、偏光ビームを領域１１１Ｒ上に集束させ、反射時の
偏光角の回転を干渉によって測定する。
【０１３５】 別の実施態様では、前記方法を用いて、下層をなす誘電体層１１２（図１Ｂ）
の特性を測定する。詳述すると、温度分布（ライン１１１から層１１２の或る点
の距離の関数として温度を示す）は、ライン１１１の特性（例えば厚み、幅、及
び熱伝導率及び導電率）と、誘電体層１１２の特性（例えば厚み及び熱伝導率）
の両方によって支配される。
【０１３６】 従って、或る実施態様では、（通常エッチングされてライン１１１を形成する
）金属薄膜の特性（例えば、抵抗率、厚み、及び熱伝導率）が、従来の方法を用
いて決定され、下層をなす誘電体層１１２の厚み又は熱伝導率のばらつきは、式
（２０）の関係を用いて測定される。或る実施態様では、金属薄膜の特性が４点
プローブを用いることにより決定される。別の実施態様では、次の点を除いて同
一の２枚のウエハが準備される。即ち、第１のウエハは誘電体層１１２において
例えば二酸化ケイ素のような既知の材料を有し、第２のウエハは誘電体層１１２
においてその特性を決定しようとする材料を有する。第１のウエハは、（上述の
反射率の測定を用いて）導電性ライン１１１の特性を測定するために用いられ、
その後測定された特性を用いて誘電体層１１２の特性を決定する。
【０１３７】 別の実施態様では、例えばウエハの全ての領域の上にブランケットを堆積させ
ることにより形成された層のような導電性材料のパターン形成前の層の上で測定
を行う。或る実施態様では、導電性層の全体としての特性が、対応する変数の代
わりに用いられる。更に、導電性層について反射率の変化が、式（２０）に類似
しているが以下のような半径方向の座標に書かれた領域の式の解から決定される
。
【０１３８】
【数２５】
【０１３９】 上記の式で、Δは半径ｒでの温度と周囲温度との差であり、他の変数は前もっ
て決定されている。温度分布は以下の式で与えられる。
【０１４０】
【数２６】
【０１４１】 上記の式で、Ｋ0及びＫ1は修正ベッセル関数であり、他の変数は前もって決定
されている。ラインの温度分布、式（１５）は、ラインの厚みｈm及びラインの
幅Ｗの両方の関数であったことに注意されたい。しかし、式（２６）において、
導電性層の温度分布は、導電性層の厚みｈmのみの関数である。従って、層の材
料の特性、具体的には単位厚み当たりの抵抗ρe／ｈm（シート抵抗と称する）は
、式（１）、（２）、及び（１９）を参照して前に説明したように決定される。
【０１４２】 （加熱ビームの存在時と不存在時の間での）反射率の変化を、導電性層の厚み
に関係付ける曲線（図８Ａの曲線８０１参照）、又は反射率の変化とシート抵抗
とを関係付ける曲線（図８Ｂの曲線８５１参照）を得るため、数値モデルを用い
る。この数値モデルは、導電性ラインのモデルに類似にしており、式（１）、（
２）、及び（１９）の関係式を用いている。図８Ａは、Ｙ軸に反射率の測定値の
変化を１００００倍したものをとり、Ｘ軸に導電性層の厚みをとってプロットし
たグラフである。１．４８μｍの波長で１０ｍＷのレーザを用いて、加熱ビーム
１０１（図１Ｂ）を生成する。図８Ａに示す４本の曲線は、アルミニウム薄膜に
おいて抵抗率の劣化が０％の場合（曲線８０１）、１０％の場合（曲線８０２）
、５０％の場合（曲線８０３）、及び１００％の場合（曲線８０４）である。
【０１４３】 従って、一例を挙げると、抵抗測定装置１３が、加熱ビーム１０１の存在時及
び不存在時における導電性層から反射されたパワーを測定し、４．２×１０-4で
ある差ΔＲを求める。次に、装置１３は、曲線８０１（劣化が０の場合）から、
補完により０．４μｍの厚みを求める。従って、厚みの数値０．４μｍが仕様の
範囲内（例えば０．３８〜０．４２μｍ）に収まっている場合には基板が更に通
常の方式でプロセシングされ、そうでない場合には、基板はその後の解析のため
ユニット１０から取り出される。曲線８０１の代わりに、プロセスで要求される
抵抗率の劣化の程度に応じて他の曲線８０２〜８０４の何れかを用いることがで
きる。厚みｈmが他の方法で求められている場合には、抵抗性の劣化を決定する
ことができる。
【０１４４】 図８Ｂは、Ｘ軸に厚みをとり、Ｙ軸に反射率の変化を１００００倍したものを
とり、抵抗率を厚みで除すことによって求められるシート抵抗を示すグラフであ
る。曲線８５１は、抵抗率（単位はΩ／面積）の劣化が０％のアルミニウム薄膜
の場合である。従って、上述の例では、抵抗測定装置１３が、４．２×１０-4で
あるΔＲの値を用いて、曲線８５１から補完により０．０４５のシー面積抵抗率
を求める。装置１３は、測定された面積抵抗率を、図８Ａを参照して上述したの
と同様の方式で、例えば０．０４〜０．０５の所定の範囲と比較することにより
、仕様の範囲内に収まっているかをチェックする。
【０１４５】 装置１３は定常状態比率を計算する必要はなく、代わりに、１個の反射率の測
定値若しくは２つの反射率の測定値の差を用いて、導電性層（導電性ライン）の
アクセプタビリティを決定することが可能であることに注目されたい。
【０１４６】 （例えば導電性ラインの）表面１０５の平面と平行な方向の寸法に左右される
測定値から、（例えば導電性層のまだパターン形成されていないときの）導電性
層の厚みｈmのみに左右される測定値への移行は、表面１０５の平面における寸
法が、温度上昇が無視できる程度になる拒理を超えているときに生ずる。図９は
、互いに異なる一辺の長さを有する正方形の領域の中心における測定値のグラフ
である。各領域はアルミニウムで形成され、厚みは０．２μｍである。その領域
は、厚み１．０μｍの下層をなす二酸化ケイ素の絶縁体を有する。ｙ軸はｍＶ単
位で反射率の測定値を示し、ｘ軸は領域の一辺の長さを示す。短い一辺の長さ（
例えば２０μｍ未満）を有する有する領域の場合は、測定値は表面の平面の寸法
の関数である。しかし、約２０μｍを超える一辺の長さを有する領域の場合は、
測定される値（「信号」とも称する）は、表面の平面の寸法とは無関係である。
従って、一辺の長さが２０μｍを超える領域についての測定値は、層全体につい
ての測定値の近似値となる。
【０１４７】 更に、或る実施態様では、上述のような誘電体層１１２の熱伝導率の測定を、
ウエハの多数の連続した領域において、例えばウエハを横断する直線的なスキャ
ンにおいて行う。
【０１４８】 従って、上述の実施例に様々な改変を加えた実施形態は、請求の範囲に記載の
本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 導電性層を形成するための金属形成装置及び導電性層のパターン形成のための
金属エッチング装置を備えた、本発明による測定装置の或る実施態様の使用状態
を示すブロック図。
【図１Ｂ】 図１Ａの装置において、加熱ビームが定常状態条件の下で導電性ライン１１１
の領域１１１Ｒ上に集束され、プローブビームが領域１１１Ｒの反射率を測定す
るために用いられている状態を示す図。
【図１Ｃ】 図１Ｂの導電性ラインにおける被加熱領域１１１Ｒ及び隣接する領域１１１Ｓ
及び１１１Ｔの温度を示すグラフ。
【図２】 導電性ライン１１１の抵抗の変化を測定するために図１Ｂの２種類のビームを
用いる方法、及びそれらの測定値を利用した図１Ａの金属形成装置及び金属エッ
チング装置によるウエハの加工の制御を示す流れ図。
【図３】 図２に示す方法を実施する測定装置のブロック図。
【図４Ａ】 熱が、定常状態条件の下で、（図１Ｂ及び図１Ｃの領域１１１Ｔの）部分１１
１Ｘを通して誘電体層１１２へ拡散により伝達される様子を示す図。
【図４Ｂ】 図４Ａに示す型の導電性ライン１１１と別の導電性ライン１１３とを接続する
バイア１１４、及び前記バイアを通してのライン１１１からの熱の伝達を示す断
面図。
【図５】 図１Ｂの領域１１１Ｒを照射する加熱ビームのパワー（曲線５０１〜５０３は
、それぞれ５ｍＷ、２ｍＷ、及び１ｍＷに対応）の関数として導電性ライン１１
１（図４Ａ）の（周囲温度からの）温度上昇（℃）を示すグラフ。
【図６】 導電性ライン１１１（図４Ａ）の反射率の変化（１０００倍してＹ軸に沿って
プロット）の変化を、（幅が０．２５μｍである）導電性ライン１１１の様々な
厚み（直線６０１〜６０３は、それぞれ厚み０．２μｍ、０．５μｍ、及び１．
０μｍに対応）について、図５について説明した加熱ビームのパワーの関数とし
て示すグラフ。
【図７】 全てのライン１１１が同一の反射率を有する（即ち同じ材料で形成されている
）時に、異なる抵抗を有する複数のライン１１１について図３の増幅器により生
成された信号を示すグラフ。
【図８Ａ】 反射率の変化（１００００倍してＹ軸に沿ってプロット）を、アルミニウムブ
ランケット薄膜の厚みの関数として示すグラフ。曲線８０１〜８０４はそれぞれ
、異なるレベルの抵抗率の劣化に対応する。
【図８Ｂ】 抵抗率の劣化がない場合について、反射率の変化（１００００倍してＹ軸に沿
ってプロット）を、アルミニウムブランケット薄膜の面積抵抗率（Ω／面積）の
関数として示すグラフ。
【図９】 シリコン基板上に堆積された厚さ１μｍの二酸化シリコン層上に形成された厚
さ０．２μｍのアルミニウム層の正方形の領域の中心において測定した場合の、
強度の測定値（Ｘ軸に沿ってプロット、単位はｍＶ）を正方形の領域の一辺の長
さの関数として示すグラフ。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月３０日（２０００．６．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【外１】 であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【外２】 の式から決定されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【外３】 の式から決定されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【外４】 の式から決定されることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ Ｆターム(参考） 2G040 AA00 AB09 BA18 BA26 CB03 EA04 EC04 2G051 AA51 AB20 BA05 BA06 BA10 CB01 2G059 AA05 BB16 EE02 EE15 GG01 GG02 GG06 HH01 HH03 HH05 JJ02 JJ11 JJ17 JJ22 KK01 MM01 PP10

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板の一部の特性を決定する方法であって、 所定の周波数で変調された電磁放射の第１ビームを生成する生成過程（２０１
    ）と、 前記基板上の領域に前記第１ビームを集束させる集束過程であって、前記領域
    によって反射されない前記第１ビームの光子のエネルギーは熱に変換され、前記
    所定の周波数が、前記熱の大部分を拡散によって前記領域から伝達させるに十分
    なだけ低い周波数である、該集束過程と、 電磁放射の第２ビームのうち、前記領域によって反射され、かつ前記第１ビー
    ムと同相で変調された一部のパワーを測定する測定過程とを含むことを特徴とす
    る基板の一部の特性を決定する方法。
  2. 【請求項２】 前記所定の周波数が、 前記基板における前記領域を含む導電性ラインの長さと、 導電性ラインの温度が前記領域の温度より１桁小さい値未満の温度となる距離
    との少なくとも１つの逆数に関連する最大周波数より低いことを特徴とする請求
    項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記導電性ラインが約１００μｍの長さを有し、前記最大
    周波数が約１０００Ｈｚであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも１つのプロセスパラメータを用いることによっ
    て集積回路ダイに前記導電性ラインを形成する過程と、 前記第２ビームの前記パワーに応じて前記プロセスパラメータを変更する過程
    とを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記所定の周波数が、 κｍを金属の熱拡散率とし、 Ｌを前記導電性ライン（１１１）の前記長さとすると、 【外１】 より小さいことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記生成過程、前記集束過程、及び前記測定過程の後に、 前記第１ビームのパワーを変更する過程と、 前記変更に応じて前記第２ビームの前記反射された一部のパワーの変化を測定
    する過程とを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記第２ビームの前記一部のパワーにの差の、対応する前
    記第１ビームのパワーの差に対する比率を、プログラムされたコンピュータにお
    いて計算する過程と、 前記プログラムされたコンピュータを用いて、前記比率を所定の定数で除する
    ことによって、前記導電性ラインの単位長さ当たりの抵抗を計算する過程とを更
    に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記定数が、 ｃを真空中での光速とし、 Ｔを前記導電性ラインの厚みとし、 λを前記第１ビームの波長とし、 ε0を自由空間における誘電率とし、 ｑを電荷とし、 ｋBをボルツマン定数とし、 Ｒを前記導電性ラインの絶対反射率とし、 ｈmを領域の厚みとし、 ｈ iをその領域の下の絶縁性材料の厚みとし、 Ｋiを絶縁性材料の熱伝導率とし、 Ｔ0を周囲温度とし、 Ｔθをデバイ温度とすると、 【外２】 の式から決定されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記測定過程が、 前記所定の周波数に同調されたロックイン増幅器を用いる過程を含むことを特
    徴とする請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記測定過程が、 前記導電性ラインによって反射された前記第１ビームの少なくとも一部をフィ
    ルタリングするためにシリコンウエハを用いる過程を含むことを特徴とする請求
    項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記測定過程が、 前記導電性ラインによって反射された前記第１ビームの少なくとも別の一部を
    フィルタリングするために前記第２ビームの波長に同調された狭帯域フィルタを
    用いる過程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記領域によって測定されたパワーと所定の限度値とを
    比較する過程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記領域に隣接する第２の領域に前記第１ビームを集束
    させる過程と、 前記測定過程を反復する過程とを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】 前記領域において測定されたパワーが、前記第２の領域
    において測定されたパワーより所定の限度値だけ大きい場合に、前記ウエハの加
    工において用いられるプロセスパラメータを変更する過程を更に含むことを特徴
    とする請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 第３の領域に前記第１ビームを集束させる過程であって
    、前記領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域が、前記導電性ライン上に三
    角形の領域を画定する、該過程と、 前記測定過程を反復する過程を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の
    方法。
  16. 【請求項１６】 前記第１ビームのパワーを変更する過程と、 前記測定過程を反復する過程とを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載
    の方法。
  17. 【請求項１７】 前記生成過程の間に、前記第１ビームが、前記領域に入
    射する前記第２ビームの第２のパワーより少なくとも１０倍大きい、前記領域に
    入射する第１のパワーを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記パワーが、被変調成分を有することを特徴とし、 前記被変調成分の振幅に関連するパラメータを、定数成分の値で除することに
    よって、絶対反射率によって標準化された反射率の変化の測定値を求める過程を
    更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 少なくとも１つの前記領域の特性の値を決定する過程を
    更に含み、 前記生成過程、集束過程、及び測定過程の後に、 前記第１ビームのパワーを変更する過程と、 前記の変更に応じて前記第２ビームの前記反射された一部のパワーの変化を
    測定する過程と、 前記第２ビームの前記反射された一部のパワーの差の、対応する前記第１ビ
    ームのパワーの差に対する比率を、プログラムされたコンピュータにおいて計算
    する過程と、 前記比率及び前記特性の前記値を用いて、前記比率を所定の定数で除するこ
    とによって前記領域の下層をなす誘電体層の熱伝導率を計算する過程とを含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記領域が、導電性ラインに含められることを特徴とす
    る請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記定数が、 ε0を自由空間における誘電率とし、 ｃを真空中での光速とし、 λを前記第１ビームの波長とし、 ｑを電荷とし、 ｋBをボルツマン定数とし、 Ｒを前記領域の反射率とし、 ｈmを領域の厚みとし、 ｈiをその領域の下の絶縁性材料の厚みとし、 Ｔ0を周囲温度とし、 ｗをラインの幅とし、 ρe（Ｔθ）をデバイ温度における抵抗率とすると、 【外３】 の式から決定されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 ウエハを評価するための装置であって、 光子の第１ビームの第１光源であって、前記第１ビームが、それによって照射
    される領域から熱の大部分が拡散によって伝達することを確実にするに十分なだ
    け低い周波数で変調される第１の強度を有する、該第１光源と、 光子の第２ビームの第２光源であって、前記第２ビームが、それが前記領域に
    入射したときに前記領域において発生する熱の量が無視できる量より大きくなる
    ことを回避するために十分なだけ、前記第１ビームのエネルギーより低いエネル
    ギーを有する、該第２光源と、 前記領域によって反射された後に前記周波数で変調された前記第２ビームの一
    部の経路に配置された光電性素子であって、前記光電性素子が、前記第１ビーム
    の入射によって生ずる前記領域の温度上昇を示す第１の信号を発生する、該光電
    性素子とを有することを特徴とするウエハを評価するための装置。
  23. 【請求項２３】 前記光電性素子に接続され、かつ前記領域によって反射
    された前記第２ビームの前記一部のパワーの差の、対応する前記第１ビームのパ
    ワーの差に対する比率を決定するべくプログラムされたコンピュータを更に有す
    ることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記コンピュータが、前記比率を所定の定数で除するこ
    とによって、前記領域の単位長さ当たりの抵抗を計算するべく更にプログラムさ
    れていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記定数が、 ｃを真空中での光速とし、 Ｔを前記領域の厚みとし、 λを前記第１ビームの波長とし、 ε0を自由空間における誘電率とし、 ｑを電荷とし、 ｋBをボルツマン定数とし、 Ｒを前記領域の絶対反射率とし、 ｈmを領域の厚みとし、 ｈ iをその領域の下の絶縁性薄膜の厚みとし、 Ｋiを絶縁性薄膜の熱伝導率とし、 Ｔ0を周囲温度とし、 Ｔθをデバイ温度とすると、 【外４】 の式から決定されることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記コンピュータが、前記比率及び前記特定の既知の値
    を用いて、前記比率を所定の定数で除することによって前記領域の下層をなす誘
    電体層の熱伝導率を計算するべく更にプログラムされていることを特徴とする請
    求項２３に記載に装置。
  27. 【請求項２７】 前記所定の定数が、反射性の基板上での複数の反射率の
    測定に適合する曲線によって得られる直線の傾きであることを特徴とする請求項
    ２６に記載の装置。
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