JPH05308095A - 半導体ウェーハの導電層を測定する装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】半導体ウェーハの導電層のシート抵抗及び厚さ
を実時間でその場所で測定する為の非侵入形センサ装置
（５０）である。センサ（５０）は複数個のマイクロ波
信号を発生する為のマイクロ波源（７８）を含む。 【構成】エミッタ導波管（５２）がマイクロ波源（７
８）から複数個のマイクロ波信号を受取り、処理室（１
８）内にある半導体ウェーハ（２０）の方向にマイクロ
波信号を放出し、収集導波管（８４）がウェーハ（２
０）からの反射マイクロ波信号を検出する。２重指向性
カップラ（６４）がエミッタ導波管（５２）と連通し
て、マイクロ波信号をエミッタ導波管（５２）との間で
やり取りすると、ウェーハ（２０）、導電層（１０８）
及びデポジッション蒸気の物理的な特性に関係する複数
個の電気信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は全般的に半導体ウェー
ハの導電層の測定、更に具体的に云えば、半導体ウェー
ハ上での半導体装置の導電層の厚さ及びシート抵抗の非
侵入形の実時間の、その場所での測定を行なう方法と装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び課題】集積回路チップの製造業者は半
導体ウェーハの上に層毎に半導体装置を作る。層は、タ
ングステン又はアルミニウム、銅又は金の様な薄い金属
被覆、導電不純物でドープされた薄いポリシリコン被
覆、及び金属シリサイド及び金属窒化物のその他の層と
云う様な導電層の１つ又更に多くの他に、種々の誘電体
層又は絶縁層を持つことがある。通常のチップの製造で
は、シリコンの様な半導体基板の上に順次異なる材料の
種々のパターンにした層を形成する。半導体ウェーハ
が、普通は厚さが１μｍ未満の薄膜（１つ又は複数）と
して、導電金属被覆又はポリシリコン被覆又は金属酸化
物被覆を受ける。プロセス制御及び製造上の許容公差が
この様な逐次的な製造過程に適用される。普通、特定さ
れた目標の許容公差から僅か数％しか越えない偏差によ
っても、半導体チップは不良となって排除されることが
ある。普通、半導体装置の製造業者は、不良の半導体チ
ップだけを廃棄し、この為生産過程に望ましくない無駄
が生じると共に装置の製造コストが高くなる。その為、
製造過程の間、導電層を含む種々の金属層の物理的なパ
ラメータを測定する正確な技術に対する要望がある。こ
う云う物理的な性質としては、導電層の厚さ、シート抵
抗、及び製造過程のある工程の間の基板の温度が含まれ
る。

【０００３】半導体ウェーハの導電層を適用する方法
は、化学反応気相成長（ＣＶＤ）、蒸着及び物理的な蒸
気デポジッション（ＰＶＤ）又はスパッタリングと呼ば
れる方法がある。この様な薄膜デポジッション方法は、
タングステン又はアルミニウムの様な金属をデポジット
する為の化学種目を含むプロセス・ガスを充填した自動
真空処理装置（ＡＶＰ）と呼ばれる様な真空の漏れない
デポジッション室内で行なわれる。単一ウェーハ・デポ
ジッション装置では、一般に、半導体ウェーハは、デポ
ジッション室内の支持ピンの上に面を下又は上向きにし
て載せる。ＣＶＤ方法の間、ランプ又はその他の熱源が
ウェーハ温度を高めて、ウェーハをプロセス蒸気と相互
作用させる。この方法により、所望の導電層が半導体ウ
ェーハにデポジットされる。

【０００４】ＰＶＤ及びＣＶＤ方法の間、並びに必要な
層のパターンを形成するのに用いられるエッチ過程の
間、導電層の物理的な性質を実時間でその場所で知るこ
とが重要である。更に、種々のプロセス・パラメータを
監視することによって、デポジッション過程そのものに
関する重要な情報が得られるし、それを実時間でのプロ
セスの制御に利用することができる。然し、ＣＶＤ方法
でもＰＶＤ方法でも、有効で信頼生のあるプロセス制御
及びプロセスの終点の検出には、導電層の厚さ又はシー
ト抵抗の測定を非侵入形で、実時間でその場所で行なう
ことが必要である。然し、導電層の物理的な性質を直接
的に測定する公知の方法は、ウェーハ上にある導電層と
の何等かの物理的な接触を必要とするのが普通である。
然し、処理装置内にあるウェーハとの物理的な接触は、
デポジッション過程を乱し、装置の製造歩留まりを下げ
るおそれがある。

【０００５】導電層を製造する際の公知のプロセス制御
方法は、ウェーハの温度、デポジッション又はエッチ工
程の持続時間、プロセス・ガスの流量及び圧力の様なプ
ロセス・パラメータの監視と制御を伴うのが普通であ
る。こう云う制御方法は統計的なプロセス制御技術を基
としており、デポジッション又はエッチ工程の間、プロ
セス・パラメータを調節する為に統計的なプロセス・デ
ータを使っている。然し、こう云うプロセス制御技術
は、前に測定された何等かのデポジッション又はエッチ
の動態データに基づいて、デポジッション又はエッチ工
程の間並びにそれが終わったときの導電層の実際の物理
的な性質を間接的に表示するものに過ぎない場合が多
い。

【０００６】従来の試験方法は、処理反応器の外側でだ
け、導電層のデポジッション工程が終わった後に、半導
体の導電層の直接的な測定に使われている。この為、そ
の時点では、製造業者は、導電層がその設計用途に対し
て必要な物理的な仕様を満たしていてもいなくても、半
導体ウェーハを製造室から取出して直接的に測定を行な
う。従って、この様に半導体ウェーハの導電層の物理的
な特性を決定する方法は、実時間でないと共に、その場
所の外で行なわれるものである。従って、この測定方法
は、製造業者にとって実時間のプロセス制御としての価
値が殆どなく、プロセスの後の品質の保証及び統計的な
プロセス制御に使い道があるだけである。

【０００７】この為、半導体ウェーハの導電層の物理的
な性質の測定を実時間でその場所で非侵入形で行なう方
法と装置に対する要望がある。更に、プラズマ・デポジ
ッション又はエッチ工程の間、プラズマの物理的な性質
に関する更に完全な情報を求める技術に対する要望があ
る。こう云うプラズマの物理的な性質の中にはプラズマ
の密度が含まれる。

【０００８】

【課題を解決する為の手段及び作用】従って、この発明
は従来の半導体ウェーハの導電層の測定方法に伴う欠点
並びに制約を実質的になくすか又は少なくする様な、半
導体ウェーハの導電層の測定を実時間でその場所で行な
う装置と方法を提供するものである。この発明の一面
は、化学的な気相成長、スパッタリング又はプラズマ・
エッチ室の中で半導体ウェーハの導電層の測定を非侵入
形で、実時間でその場所で行なう為のセンサである。セ
ンサが低エネルギの高周波電磁マイクロ波源を含み、こ
れが電磁波を発生してエミッタ導波管を介して伝達す
る。エミッタ導波管がその開放端又は小さなマイクロ波
アンテナを介して、デポジッション室内にある半導体装
置の方向にマイクロ波エネルギを放出する。マイクロ波
検出回路及びコンピュータが、半導体ウェーハが反射し
た電磁エネルギを受取り、それを導電層及び半導体ウェ
ーハの物理的な性質に変換する。

【０００９】この発明の別の一面は、デポジッション又
はエッチ室内での半導体ウェーハの導電層の測定を非侵
入形で実時間でその場所で行なうセンサである。電磁波
源が、或る周波数範囲に亘って時間的に走査される複数
個の電磁波を発生する。ウェーハ処理室内にあるエミッ
タ導波管が電磁波源からの複数個の電磁波を受取り、半
導体ウェーハの方向に電磁波を放出する。この半導体ウ
ェーハは、エミッタ導波管と接触しない様に、それから
短い距離の所に配置されていて、電磁波を受取って、そ
の一部分を反射する。受信導波管が半導体ウェーハから
の反射電磁波を検出する。２重指向性カップラがエミッ
タ及び受信導波管と連通して、電磁波をエミッタ及び受
信導波管へ並びにそこから方向決めすると共に、エミッ
タ導波管で入射及び反射マイクロ波エネルギを、そして
受信導波管で収集マイクロ波エネルギを測定する能力を
持たせる。固体検出器がマイクロ波エネルギの測定を行
なう。こう云う電磁信号が、エミッタ導波管が放出した
電磁波エネルギに比例する送信エネルギ信号（入射エネ
ルギからエミッタ導波管内での反射エネルギを差引いた
もの）と、半導体ウェーハが反射して受信導波管が受信
した電磁波エネルギに比例する収集エネルギ信号とで構
成される。収集マイクロ波エネルギ、更に正確に云え
ば、送信エネルギに対する収集エネルギの比が、デポジ
ッション室内にある半導体ウェーハ及びデポジッション
工程の環境の或る物理的な特性に直接的に関係を有す
る。こう云う物理的な特性は、導電層の厚さ、シート抵
抗、基板の温度並びに基板のドーピングを含む。

【００１０】この発明の技術的な利点は、実時間のプロ
セス制御が可能になることである。この方法及び装置は
非侵入形で実時間でその場所で行なうものであるから、
プロセス制御コンピュータがデポジッション工程の間、
連続的な調節を行なうことができる。この調節は、デポ
ジッション室内の蒸気の流量又は圧力を変えること、ウ
ェーハ温度を変えること、又はセンサが測定する設計パ
ラメータを半導体ウェーハが満たしたとき（例えば、終
点の検出）、正しい終点の時点でプロセスを終了させる
ことを含む。この様に進行中にプロセスを調節すること
ができることは、不良の半導体ウェーハの生産をかなり
少なくし、装置の製造歩留まりを高めることができる。

【００１１】この発明の別の技術的な利点は、高速の巡
回フレキシブル・マイクロファクトリの様な将来の用途
に対して実時間のプロセス制御情報が得られることであ
る。この発明に特有と考えられる新規な特徴は特許請求
の範囲に記載してあるが、この発明自体の使い方、及び
その他の利点は、以下図面について実施例を説明する所
から最もよく理解されよう。

【００１２】

【実施例】この発明の好ましい実施例は、図１乃至図４
を参照すれば最もよく理解されよう。種々の図面では、
同様又は対応する部品には同じ参照数字を用いている。
図１はこの発明の好ましい実施例を用いる化学反応気相
成長（ＣＶＤ）半導体処理装置１０の一部分を破断した
略図である。半導体処理装置が真空が漏れない様にした
容器１４を有し、その中に処理室カラー２４が配置され
ていて、この中で処理が行なわれると共に、処理用の熱
エネルギを発生する加熱ランプ１２がある。真空が漏れ
ない容器１４は、ウェーハ加熱エネルギを処理室１８内
へ伝達する為の石英窓１６で構成されている。処理室１
８の中では、半導体ウェーハ２０が、普通は面を下にし
て３つ又は４つの熱容量の小さいピン２２の上に支持さ
れている。処理室１８が処理室カラー２４及び基部支持
体又は対抗電極２６を有する。基部支持体２６が処理室
カラー２４に接続され、熱容量の小さいピン２２を支持
する。ベロー２８が処理室１８を支持していて、隔離ゲ
ート弁３２を通じて、真空ロード・ロック室及び処理室
１８の間でウェーハの取扱い及び移送ができる様に処理
室１８を垂直方向に並進させる様に作用する。更に半導
体処理装置１０が、ロード・ロック室と処理室１８の間
での相互作用の為、並びに半導体ウェーハ２０を挿入す
ると共に取出す為、真空の漏れないケーシングの１４の
一部分として隔離ゲート弁３２を有する。ポンプ機構３
４が真空の漏れない処理室１８に取付けられていて、処
理装置１０を真空にひく。ガス取入管３５がトグル弁３
６及びニードル弁３８又は質量流量制御装置を有してい
て、半導体プロセス・ガスが半導体処理装置１０に入る
ことを可能にしている。並進区画４０が半導体プロセス
・ガスを受入れると共に、ウェーハの取扱いの間、ベロ
ー２８を上げ下げすることに応答して、処理室１８が半
導体処理装置１０内で垂直方向に並進する為の場所にな
る。

【００１３】この発明の好ましい実施例が図１では、半
導体処理装置１０内に非侵入形センサ装置５０として示
されている。エミッタ導波管５２が処理室１８の垂直中
心軸線に沿って基部支持体２６を通抜ける。導波管同軸
アダプタ５４がエミッタ導波管５２を同軸コネクタ５６
に接続する。同軸コネクタ５６が真空の漏れないケーシ
ング１４の下部で並進区画４０を通って真空の同軸通抜
け部５８を通る。同軸ケーブル６０がこの真空の通抜け
部５８から始まり、２重指向性カップラ６４のエミッタ
・ポート６２に接続される。２重指向性カップラ６４
は、入射エネルギ測定用のエミッタ結晶検出ポート６
６、マイクロ波源ポート６８、及び送信導波管アーム５
１にある反射エネルギ測定用の検出器結晶検出ポート７
０を含む。エミッタ結晶検出ポート６６がエミッタ結晶
検出器７２に接続され、これが直流電圧計７４に電気的
に接続されている。直流電圧計７４はプロセス制御コン
ピュータ７６に、入射マイクロ波エネルギを表わす測定
信号を送る。マイクロ波源ポート６８がマイクロ波信号
源７８から１２−１８ ＧＨｚのマイクロ波信号を受取
る。送信導波管部分の反射エネルギ結晶検出ポート７０
は結晶検出器８０に接続され、これが送信導波管アーム
５１の反射マイクロ波エネルギを表わす直流信号を直流
電圧計８２に送る。直流電圧計８２が測定信号をプロセ
ス制御コンピュータ７６に送る。

【００１４】好ましい実施例では、更に非侵入形センサ
装置５０が収集導波管８４を有し、これが処理室１８の
基部支持体２６を通って入り込んで、エミッタ導波管５
２が放出し、半導体ウェーハ２０が反射した信号の少な
くとも一部分を受取る。収集導波管８４が導波管同軸ア
ダプタ８６に接続される。同軸コネクタ８８が導波管同
軸アダプタ８６を真空の通抜け部９０に接続する。同軸
ケーブル９２が同軸−真空−通抜け部９０を６−１８
ＧＨｚ ＧａＡｓ増幅器９４に接続する。ＧａＡｓ増幅
器９４が増幅された信号を収集結晶検出ポート９６を介
して収集結晶検出器９８へ送る。収集結晶検出器９８
が、収集されたマイクロ波エネルギに比例する直流信号
を発生し、この信号を直流電圧計１００に送る。直流電
圧計１００が収集されたマイクロ波エネルギを表わす測
定信号をプロセス制御コンピュータ７６に伝達する。

【００１５】好ましい実施例では、エミッタ導波管５２
は処理室１８内で、半導体ウェーハ２０及び基部支持体
２６に対して略垂直な直線上で、半導体ウェーハ２０の
中心軸線上にある。然し、処理室１８の特定の幾何学的
な形と云う様な要因に応じて、処理室１８内でのこの他
の場所もとり得る。例えば、考えられる形としては、エ
ミッタ導波管５２を半導体ウェーハ２０に対して収集導
波管８４の側と反対側に配置することが考えられる。最
適の形を決定する要因は、センサのハードウェーアの構
成し易さ、信号対雑音比が良いこと、ダイナミック・レ
ンジが大きいこと、応答の感度が良好であること、及び
短期的及び長期的な信号のドリフトが無視し得ることが
含まれる。

【００１６】収集導波管８４は、エミッタ導波管５２の
中心線から３．８ｃｍの距離の所で、基部支持体２６か
ら９０度未満の角度で、半導体ウェーハ２０の中心点の
方向に基部支持体２６を突き抜ける。

【００１７】典形的な処理室内での導電層のデポジッシ
ョン工程の間、半導体ウェーハ２０と基部支持体２６の
間の距離は１０．４ｃｍである。この発明の好ましい実
施例は、エミッタ導波管５２と半導体ウェーハ２０の間
に約３０ｍｍの距離を用いて、マイクロ波の入射及び反
射を最適にすると共に、導電被膜の厚さの測定の感度を
最適にする。距離を３０ｍｍよりずっと短くすると、セ
ンサがプロセスに対して侵入形になる。距離を３０ｍｍ
より大きくすると、検出器の感度及び応答が低下するこ
とがある。然し、導波管の最適位置は、半導体装置の処
理室の形と設計に関係する。

【００１８】然し、エミッタ導波管５２と半導体ウェー
ハ２０の間の距離は、マイクロ波周波数及び入射角の違
いを含むその他の要因に応じて変えることができる。エ
ミッタに対する所望のマイクロ波周波数に応じて、この
発明は考えられる任意のマイクロ波送信器を使うことが
できる。公知のマイクロ波送信器は、１５．０乃至１
８．０又は１２．４乃至１８．０ ＧＨｚの範囲にある
ものを含めて種々の帯域で動作する。こう云う送信器が
この発明の目的にとって十分である。

【００１９】２重指向性カップラ６４として使うのに考
えられる装置としては、ヒューレット・パッカード社の
ＨＰ １１６９２Ｄ形２重指向性カップラとＨＰ ８４
７２Ｂ形結晶検出器とを用いて、上に述べた直流電圧を
発生することが考えられる。好ましい実施例は２重指向
性カップラ６４を用いるが、この発明は２重指向性カッ
プラ６４と同じ作用を果たすことができる１つ又は更に
多くの単指向性カツプラを使うことができる。

【００２０】マイクロ波源７８がエミッタ導波管５２の
放出する周波数を決定する。この発明の好ましい実施例
では、マイクロ波の波長が半導体ウェーハの直径に比べ
て小さく、エミッタ導波管５２が指向性ビームとしてマ
イクロ波エネルギを半導体ウェーハ２０に送ることがで
きる様に、周波数は十分高くすべきである。更に、マイ
クロ波の波長は半導体ウェーハ（これは直径が約１５０
ｍｍ）並びに処理室１８（これは典形的には直径が約１
８０乃至３００ｍｍ）に比べて小さくすべきである。１
０ ＧＨｚの周波数の波長は約３ｃｍであり、これはこ
の目的にとって十分小さい。この発明の好ましい実施例
では、これが周波数の下限を定める。

【００２１】周波数が３０ＧＨｚよりずっと高いと、マ
イクロ波エネルギの大部分の相互作用は、半導体ウェー
ハの表面層とのものになる。この結果、信号対雑音比が
比較的悪くなり、導電層の典形的な厚さ測定の高い方の
厚さ範囲に対する感度が悪くなる。これが好ましい実施
例における周波数の上限を定める。この為、好ましい実
施例では、約１μｍの最大のタングステンの厚さに基づ
いて、マイクロ波周波数は１０−３０ ＧＨｚにすべき
である。然し、この周波数帯は半導体処理装置１０で測
定する半導体ウェーハの特定の物理的なパラメータ又は
導電材料の種類（例えばその比抵抗）に応じて変わり得
る。この発明の好ましい実施例は、マイクロ波源７８と
して、１２ ＧＨｚの一定周波数の砒化ガリウム・マイ
クロ波発振器を使う。マイクロ波源７８として受入れる
ことのできるこの他の考えられる部品は、マサチューセ
ッツ州のローラル・フレケンシー・ソウセズ社のＦＳ−
１２８０又はＦＳ３０８１形を含む。

【００２２】好ましい実施例では、プロセス制御コンピ
ュータ７６が、入射エネルギ、反射エネルギ及び収集エ
ネルギの値、導電被膜の厚さ及び基板の温度の測定値に
対応する測定信号を変換する。プロセス制御コンピュー
タは、収集されたマイクロ波反射率データ（又は更に詳
しく云えば、エミッタ導波管に於ける送信のマイクロ波
エネルギに対する受信エネルギの収集マイクロ波エネル
ギの比）をシート抵抗又は厚さの様な導電層の特性に変
換するルックアップ・テーブルを持っている。プロセス
制御コンピュータ７６は、測定されたマイクロ波反射率
の値を半導体ウェーハの導電層のシート抵抗、厚さ及び
基板温度の値と相関させることによってルックアップ・
テーブルを使うプログラムを含むことができる。こう云
うテーブルは、プラズマ・エッチング工程の間、導電層
のシート抵抗又は厚さを決定する為又はプロセスの終点
の時点を検出する為にも役立つ。例えば、既知の導電層
のエッチングに対するパターン比が、電磁波の反射率の
値とエッチ後に残る導電層の厚さとを対照するルック・
アップ・テーブルの基準となり得る。

【００２３】プロセス制御コンピュータ７６は、デポジ
ッション工程の間に行なわれた実時間のその場所での測
定を利用して、デポジッション工程を制御することもで
きる。例えば、測定又は反射の１組のエネルギとルック
アップ・テーブルの値の差が予定の許容公差を越えれ
ば、プロセス制御コンピュータ７６がプロセス入力を適
当に調節して、導電層の所望のデポジッション特性を有
する半導体ウェーハを作ることができる。こう云う変化
は、この発明の非侵入形で実時間の、その場所でのセン
サ装置５０が可能にするデポジッション工程の実時間制
御に基づいている。

【００２４】図２は処理室１８内でのエミッタ導波管５
２によるマイクロ波の放出と検出を具体的に示してい
る。エミッタ導波管５２がマイクロ波送信器１０２から
マイクロ波エネルギを受取り、ウェーハ表面からの反射
によって、収集導波管１０４にマイクロ波エネルギを送
る。２重指向性カップラ６４がマイクロ波信号をマイク
ロ波送信器１０２に送る。マイクロ波送信器１０２が半
導体ウェーハ２０から或る距離の所で、このウェーハの
方向に、処理室１８内でマイクロ波エネルギを放出す
る。半導体ウェーハ２０が面を下にしてマイクロ波送信
器１０２及びマイクロ波収集器１０４の上方におかれて
おり、典形的には導電層の表面１０６、導電層１０８、
導電層とシリコン基板の界面１１０及びシリコン基板１
１２で構成されている。最後の導電層と半導体基板との
間にこの他のパターンの導電層が存在してもよい。マイ
クロ波収集器１０４が半導体ウェーハ２０の下に示され
ており、マイクロ波収集器１０４が検出したマイクロ波
エネルギ・レベルに比例する信号を２重指向性カップラ
６４に送る。

【００２５】別の実施例のマイクロ波源７８は、１０乃
至３０ ＧＨｚの周波数を発生する周波数走査能力を用
いている。この周波数走査により、センサ装置５０が半
導体ウェーハ２０の導電層並びにデポジッションの環境
に関するより多くの情報を発生する。例えば、周波数走
査により、導電被膜の深さの輪郭、プラズマ・ガス密度
の測定値及びプラズマ・デポジッション又はエッチ工程
を行なう室内でのその他の干渉計形の測定値が得られ
る。周波数を走査することによって、入射マイクロ波信
号は導電層の或る範囲の表皮深さに入り込むことができ
る。こう云う形式の入り込みは、例えば基板の温度又は
ポリシリコン・ドーパント・レベルの様な物理的な性質
を深さに対して判定するのに役立つことがある。更に、
測定が、タングステン又はアルミニウム以外の金属で構
成された導電層、又は広い範囲に及ぶポリシリコン・ド
ーパントの分析の為であれば、最適周波数が異なること
がある。電磁信号の周波数を走査することができること
は、センサ装置５０の融通性を高める。他の実施例のマ
イクロ波源７８は波のチョッピング又は周波数変調をか
けて、エミッタ導波管５２及び収集導波管８４の信号対
雑音比の性能を改善し、こうして導電層の測定の精度及
び再現性を高めることができる。

【００２６】次に非侵入形センサ装置５０の動作につい
て説明すると、マイクロ波源７８がマイクロ波信号を発
生し、その信号をマイクロ波源ポート６８に送る。２重
指向性カップラ６４がマイクロ波信号を受取り、その信
号を感知し、それをエミッタ・ポート６２を介して同軸
ケーブル６０に送る。マイクロ波信号が同軸ケーブル６
０、同軸−真空通抜け部５８及び同軸コネクタ５８を通
って、導波管同軸アダプタ５４に達する。導波管−同軸
アダプタ５４がマイクロ波信号をエミッタ導波管５２に
送る。

【００２７】エミッタ導波管５２がマイクロ波信号をマ
イクロ波送信器１０２（これは導波管の開放端であって
もよいし或いは小さなマイクロ波アンテナであってもよ
い）へ送る。これがマイクロ波エネルギを半導体ウェー
ハ２０に向けて放出する。マイクロ波エネルギが半導体
ウェーハ２０に入射し、それと相互作用する。導電層１
０８及びシリコン基板１１２は或る導電度を持ってい
る。その結果、半導体ウェーハ２０が若干のマイクロ波
を吸収し、若干のマイクロ波の透過を許し、その一部分
を反射する。更に、導電層の表面１０６と導電層と基板
の界面１１０の両方で、導電層１０８及びシリコン基板
１１２を通過する間、移相が起こる。導電層１０８のシ
ート抵抗、シリコン基板１１２の導電度並びに基板の温
度が半導体ウェーハ２０がどれだけの電磁エネルギを反
射するかを決定する。シリコン基板のドーピング・レベ
ル及び半導体ウェーハ２０の温度が、シリコン基板１１
２の導電度を決定する。

【００２８】マイクロ波収集器１０４（これは開放端を
持つ導波管であってよい）が、半導体ウェーハ２０が反
射するマイクロ波エネルギを検出する。導波管−同軸ア
ダプタ５４がマイクロ波収集器１０４からの収集信号を
同軸コネクタ５６、同軸−真空通抜け部５８及び同軸ケ
ーブル６０に通し、２重指向性カップラ６４に戻す。２
重指向性カップラ６４が検出信号をエミッタ・ポート６
２に受取り、その信号を収集結晶検出ポート７０に送
る。収集結晶検出器８０がこの信号を直流信号に変換
し、直流電圧計８２はこれを測定することができ、それ
をプロセス制御コンピュータ７６に対する入力に変換す
ることができる。検出された直流電圧は、一つには、厚
さ、電気的なシート抵抗及び温度を含めて導電層の特性
を決定する。マイクロ波反射率は、受信導波管アームに
於ける収集エネルギをエミッタ・アームに於ける送信エ
ネルギ（送信エネルギ＝入射エネルギ−反射エネルギ）
で割って得られる。

【００２９】２重指向性カップラ６４がマイクロ波源７
８からのマイクロ波信号をエミッタ導波管５２に送ると
同時に、２重指向性カップラ６４はマイクロ波源７８か
らのマイクロ波信号の入射エネルギを取出し、それを測
定する。２重指向性カップラ６４がこの測定信号をエミ
ッタ結晶検出ポート６６を介してエミッタ結晶検出器７
２へ送る。エミッタ結晶検出器７２がこの測定値に応答
して直流電圧を発生する。この値がプロセス制御コンピ
ュータ７６に対する入力となり、この入力はエミッタ導
波管５２内部の入射マイクロ波信号の強さを表わす。

【００３０】マイクロ波反射率に対する導電層の物理的
な性質の影響を決定する為に種々の測定を行なうことが
できる。例えば、１２ ＧＨｚの信号を用いた好ましい
実施例では、プロセス制御コンピュータ７６が、所定の
プロセス温度及び基板のドーピングに対し、既知の導電
層の厚さ又は電気的なシート抵抗の値をマイクロ波反射
率の値に関係づけるルックアップ・テーブルを記憶する
ことができる。こう云うルックアップ・テーブルは、測
定されたマイクロ波反射率のデータに基づいて、導電層
の厚さ、シート抵抗及び基板の温度を抽出するのに役立
つ。次に、所望の導電層の測定値を求める為に非侵入形
センサ装置５０を用いた例を述べる。

【００３１】好ましい実施例では、導電層の厚さの測定
には、１２ ＧＨｚの周波数で２５℃の温度で、処理室
１８内でマイクロ波反射率を最初に測定することが必要
である。この測定は、処理室１８内に半導体ウェーハを
おいた場合とおかない場合に行なう。次に、通常のプロ
セス温度で、処理室１８内で半導体の反射率を１２ＧＨ
ｚで測定する。更にこの方法は、基板の背景のドーピン
グ・レベルを決定する為に、ルックアップ・テーブルの
値と比較する為、室温及びプロセス温度の測定を要す
る。背景の半導体基板のドーピング・レベル及び出発常
態が分かっていて、所定の種類の導電層に対する適当な
ルックアップ・テーブルが参照できるとすると、センサ
出力は導電層の厚さ及びシート抵抗の値に直接的な関係
を有する。こう云う種類の測定は、デポジッション工程
の間又はエッチ工程の間、任意の時に可能である。

【００３２】基板のドーピング及び導電層の厚さが分か
っていれば、半導体ウェーハ２０及び導電層１０８の温
度測定は大体上に述べた手順に従う。然し、違いは、こ
う云う測定は、基板の所定のドーピング・レベル及び導
電層の厚さに対し、反射率の値を温度に変換する為にル
ックアップ・テーブルを使うことができることである。

【００３３】この発明の非侵入形センサ装置５０は、導
電層に対する蒸着及びエッチング工程の終点の判定を下
すのにも使える。導電層のエッチング工程では、製造業
者は、最初に導電層をデポジットし、その後、設計パタ
ーンに従ってこの層の或る部分を除去して、導電層の残
りの部分から導電回路を作ることにより、半導体基板上
のタングステン又はアルミニウム又はドープされたポリ
シリコンの様な導電材料のパターンを作る。マイクロ波
反射率の値を既知の金属のパターン比に関係づけるルッ
クアップ・テーブルを作成することにより、非侵入形セ
ンサ装置５０は、導電層のエッチング過程に対する終点
を示すことができる。然し、この様に非侵入形センサ装
置５０を使うには、導電層のエッチングが半導体ウェー
ハの表面に亘って比較的一様であることが必要である。
これは、非侵入形センサ装置５０が発生する値は、ウェ
ーハのかなりの表面積に亘って平均した反射率の値であ
るからである。

【００３４】部品及びその作用について説明したので、
いくつかの実施例の結果を次に述べる。図３は、１０
ＧＨｚの周波数で、マイクロ波信号を半導体ウェーハ２
０の面に差し向けたときの半導体ウェーハの反射率の値
を導電層の厚さに対して示すグラフである。このグラフ
は、現存の物理的な関係に対する解析に基づくコンピュ
ータ・シュミレーションの結果を示す。このシュミレー
ションでは、半導体ウェーハ２０のドーピングは１０¹⁵
／ｃｍ³ であり、これは２７℃で０．２オーム−ｃｍの
既知の導電度を生ずる。このグラフには４種類の異なる
温度に対する４本の曲線があるが、出発時は２７℃の室
温であり、ＣＶＤタングステン方法に対する典形的な温
度上限である６００℃にまで及ぶ。

【００３５】２７℃の曲線はタングステンが１オングス
トロームの時の約３１％の反射率から始まる。言い換え
れば、タングステン被膜が実効的に存在しないときであ
る。この出発点のマイクロ波反射率が、２００℃までの
温度上昇と共に増加し、４００及び６００℃の温度に対
して更に増加する。この段階では、タングステン被膜が
実効的に存在していないから、シリコンの導電度の変化
により、この変調が全部生ずる。これは次の原理に従っ
て起こる。温度が上昇すると、シリコン基板内の電気キ
ャリアの移動度が減少する。これは格子の散乱が支配的
になり、格子の振動が増加する為である。然し、真正の
シリコン基板キャリア濃度も温度と共に増加し、これが
キャリア密度の増加と移動度の低下の影響の競合にな
る。温度の小さな上昇に対しては、キャリア移動度の低
下が支配的になり、基板の導電度が正味減少する。温度
が高くなると、温度の指数関数であるキャリア濃度がま
さり、導電度を急速に増加させる。これが、４００℃よ
り高い温度に於ける殆ど裸に近いシリコン・ウェーハの
反射率として図３に示す上昇を起こす。

【００３６】更に２７℃曲線を追跡すると、反射率が約
１０オングストロームまではごく緩やかに上昇し、その
後反射率が急に上昇し始める。１０オングストロームと
云う様な極めて小さい厚さでは、これは殆ど原子層２又
は３個に相当するが、図３の全てのコンピュータ・シュ
ミレーションの有効性は疑問である。然し、物理的に考
えれば、始まったばかりのタングステン層はマイクロ波
に対して殆ど影響がなく、シリコン基板が反射率特性の
大部分の影響を引続いて持つことが分かる。シリコンの
導電度の高い場合（即ち、４００及び６００℃曲線）、
この効果は、タングステン被膜の厚さが一層厚くなるま
で持続する。こう云う温度では、タングステン被膜によ
る反射率の変調は、僅か数百オングストロームで始ま
る。成長するタングステン被膜の特性はバルク導体に近
づき、従って大部分の入射マイクロ波を反射する。被膜
が大体１μｍの厚さに達した後、マイクロ波エネルギの
ごく僅かが半導体ウェーハ及び被膜にはいり込み、大体
１０μｍの厚さの時、反射率が１に近づく。全ての異な
る温度曲線はこの点で一緒になり、殆ど良好な導体とし
て作用するタングステンが全てのマイクロ波反射率効果
を左右する。

【００３７】図４はマイクロ波反射率に対する基板温度
及びタングステン被膜の厚さの変化の効果を示す。図４
は、好ましい実施例の３６ｋＷのランプの一杯のエネル
ギの百分率としてのランプ電力に対する収集されたマイ
クロ波エネルギの測定値のグラフである。こう云う測定
値は好ましい実施例の実験形式で記録された。収集され
たマイクロ波エネルギの測定値は、半導体ウェーハ２０
のマイクロ波反射率に直接的な関係を有する。図４のグ
ラフで、ランプ電力は、３６ｋＷのランプ電力の０乃至
３０％の範囲に及ぶ。ランプ電力の３０％の値では、半
導体ウェーハの温度は約６００℃になる。大体１００，
２００，５００，１０００，２０００，４０００，６０
００，８０００，１００００及び１５０００オングスト
ロームのＣＶＤタングステンの導電層の厚さを有する半
導体ウェーハと、裸のシリコン・ウェーハとに対する測
定値が示されている。エミッタ導波管５２が半導体ウェ
ーハ２０から３０ｍｍの距離の所で放出する。然し、図
４に示す様に、導電層はウェーハの温度に強く応答す
る。こう云う実験結果に基づいて、この発明の非侵入形
センサ装置５０は、デポジッション工程の間、半導体ウ
ェーハの温度監視に用途がある。

【００３８】図５及び図６は、一定ランプ電力で基板の
加熱サイクルを行なう間のシリコン基板温度ドリフトの
センサの読みに対する影響を示す。これらの図は、図４
の作成に用いられたのと同じ３６ｋＷのランプ、タング
ステンの導電層の厚さ及び導波管の形を用いている。図
５及び６は、ウェーハ処理工程の間の早い第１の測定時
刻＃１及びそれより後の第２の測定時刻＃２に於ける一
定ランプ電力に対する収集マイクロ波エネルギを示して
いる。図５及び６で図４と同じ厚さを示しているが、２
つのグラフでそうしたのは、情報を示す上での分かり易
さの為である。図５及び６に示す様に、ウェーハ加熱時
間に亘って同様な測定をしたが、２組の測定値の間に殆
ど違いがない。他の測定値からも、観測された変動が大
部分はシリコン基板の僅かな温度ドリフトによるもので
あることが検証された。要約すれば、こう云う測定値
は、この発明のセンサが、マイクロ波反射率の正確で再
現性のある目安となるものであって、それから導電層の
物理的な性質を決定することができることを示してい
る。

【００３９】図７，８及び９は室温で、エミッタ導波管
５２及び収集導波管８４の相対位置に対する収集及び反
射エネルギ測定値の依存性を示している。図７は、エミ
ッタ導波管５２及び収集導波管８４の位置の関数とし
て、収集マイクロ波エネルギの測定値を示す。図７の符
号は、例えば３．４″／７４／４０ｍｍと云う様に斜線
で隔てた１組の数を示している。こう云う数は、デポジ
ッション室内で、半導体ウェーハ２０に一番近いエミッ
タ導波管５２の点が３．４″であり、収集導波管８４が
半導体ウェーハ２０の中心を見る方向が水平となす角が
７４度であり、基部支持体２６から、半導体ウェーハに
一番近い収集導波管８４の末点までの距離が４０ｍｍで
あることを意味する。図７乃至９の横軸の「試験／ウェ
ーハ番号」は、図５及び６について前に述べた特定の半
導体ウェーハの厚さを指す。特に、試験０は空の室で行
なわれた測定値を示す。試験１は１００オングストロー
ムのタングステン層を持つウェーハの結果を示す。試験
２は２００オングストロームの層、試験３は５００オン
グストロームの層と云う様になっており、その順序は図
５及び６で特定した通りである。図７に示す様に、半導
体ウェーハ２０からのマイクロ波反射率に対する感度
は、処理室１８内でのエミッタ導波管５２及び収集導波
管８４の位置に強く依存する。図８は収集エネルギ測定
曲線だけを取出したもので、タングステン被膜の厚さに
対する半導体ウェーハ２０のマイクロ波反射率のかなり
の感度があること、即ち、１．５″／７０／７５ｍｍの
形式に対する曲線を示している。図９は、反射マイクロ
波エネルギの測定値に対して受入れることのできる感度
を持つ形式、即ち３．０″／７４／１０ｍｍに対し、エ
ミッタ導波管アームに於ける反射エネルギの測定値だけ
を取出したものである。導電層のシート抵抗又は厚さも
エミッタ導波管アームに於けるマイクロ波反射率を変調
する。このパラメータを受信導波管に於けるマイクロ波
反射率の測定値と共に使って、導電層の正確な厚さ又は
シート抵抗の値を抽出することができる。これらのグラ
フは、所望のエネルギ・レベルの測定がエミッタ反射エ
ネルギに対するものであるから、受信収集エネルギに対
するものであるかに応じて、デポジッション室内で異な
る導波管の形を使うことが最適であることを示してい
る。

【００４０】この発明を上に述べた特定の実施例につい
て説明したが、この説明はこの発明を制約するものと解
してはならない。ここで説明した実施例の種々の変更並
びにこの発明のこの他の実施例も、以上の説明から、当
業者に容易に考えられよう。従って、特許請求の範囲は
この発明の範囲内に属するこの様な全ての変更を包括す
るものであることを承知されたい。

【００４１】以上の説明に関連して、更に下記の項を開
示する。

【００４２】（１） 製造室にある半導体ウェーハの導
電層を非侵入形で実時間でその場所で測定する装置に於
て、電磁波を発生する電磁信号源と、該電磁信号源及び
デポジッション室と連通していて、前記電磁波を前記室
を介して半導体ウェーハに向けて放出すると共に、前記
半導体ウェーハから反射された電磁波の一部分を検出す
るエミッタ導波管と、該エミッタ導波管と連通していて
複数個の電気信号を発生する少なくとも１つのカップラ
とを有し、前記複数個の電気信号は、前記電磁波のエネ
ルギに比例する放出の１組の電気信号、及び半導体ウェ
ーハが反射した電磁波の一部分のエネルギに比例する反
射の１組の電気信号を含み、前記少なくとも１組のカッ
プラからの複数個の電気信号が半導体ウェーハの導電層
の測定値に直接的な関係を持ち、更に、前記複数個の電
気信号を導電層の測定値に変換する回路を有する装置。

【００４３】（２） （１）項に記載した装置に於て、
半導体ウェーハの導電層の非侵入形の実時間でのその場
所での測定の為の製造室が気相成長室である装置。

【００４４】（３） （１）項に記載した装置に於て、
半導体ウェーハの導電層の非侵入形の実時間のその場所
での測定の為の製造室が導電層のエッチ室である装置。

【００４５】（４） （１）項に記載した装置に於て、
前記少なくとも１つのカップラが、電磁波源、エミッタ
導波管及び測定回路を連通させる２重指向性カップラで
ある装置。

【００４６】（５） （１）項に記載した装置に於て、
電磁波が下側周波数及び上側周波数によって区切られた
周波数範囲を持ち、下側周波数は半導体ウェーハの寸法
に比べて小さい信号波長を発生し、前記上側周波数は電
磁波の相互作用に対する最適の測定感度が導電層内にあ
る様にした装置。

【００４７】（６） （１）項に記載した装置に於て、
エミッタ導波管が、電磁波を送信するマイクロ波送信器
及び電磁波を検出するマイクロ波検出器を有する装置。

【００４８】（７） （１）項に記載した装置に於て、
電磁波の一部分を収集する収集導波管を有する装置。

【００４９】（８） （１）項に記載した装置に於て、
電磁波源が周波数走査ができる低周波数固体周波数源で
構成される装置。

【００５０】（９） （８）項に記載した装置に於て、
前記電磁波源の中にマイクロ波信号チョッパがあって、
信号対雑音比を改善する為に電磁波を電子的にチョッピ
ングする装置。

【００５１】（１０） （１）項に記載した装置に於
て、電磁波の前記一部分の予定の面を測定する複数個の
検出器を有する装置。

【００５２】（１１） （１０）項に記載した装置に於
て、放出及び反射電磁波の関数として、導電層の電磁波
反射率の測定値を計算するプロセス制御コンピュータを
有する装置。

【００５３】（１２） （１１）項に記載した装置に於
て、半導体ウェーハの電磁波反射率の測定値を導電被膜
の物理的な性質の測定値に自動的に変換する為の電子的
に記録された複数個のルックアップ・テーブルがコンピ
ュータの内に設けられている装置。

【００５４】（１３） （１１）項に記載した装置に於
て、エッチ工程の間、電磁波反射率の測定値を導電層の
厚さ及びシート抵抗の測定値に変換する為に導電層のエ
ッチングに関係する複数個のルックアップ・テーブルを
有する装置。

【００５５】（１４） （１１）項に記載した装置に於
て、電磁波反射率の測定値をシリコン基板のドーパント
・レベルに変換する為、シリコン・ドーパント・レベル
に関係する複数個のルックアップ・テーブルを設けた装
置。

【００５６】（１５） （１１）項に記載した装置に於
て、電磁波反射率の測定値を半導体ウェーハの温度の測
定値に変換する為に、半導体ウェーハの温度に関係する
複数個のルックアップ・テーブルを設けた装置。

【００５７】（１６） （１１）項に記載した装置に於
て、デポジッション室がプラズマ蒸気を含有しており、
電磁波反射率の測定値をプラズマ蒸気の電磁波との相互
作用の測定値に変換する為に、プラズマ密度に関係する
複数個のルックアップ・テーブルを設けた装置。

【００５８】（１７） 製造室内にある半導体ウェーハ
の導電層の非侵入形の実時間のその場所での測定を行な
う装置に於て、電磁波を発生すると共に、周波数走査が
可能な小電力固体マイクロ波信号源、及び該電磁波を電
子的にチョッピングするマイクロ波信号チョッパで構成
された電磁波源と、該電磁波源と連通して前記デポジッ
ション室内に設けられていて、前記電磁波を前記室を通
して半導体ウェーハに向けて送信するマイクロ波送信
器、及び前記半導体ウェーハから反射された電磁波の予
定の面を検出する複数個のマイクロ波検出器で構成され
ていて、電磁波は下側周波数及び上側周波数によって区
切られた周波数範囲を持ち、該下側周波数は半導体ウェ
ーハの寸法に比べて小さい信号の波長を発生するもので
あり、前記上側周波数は半導体基板上にある導電層と電
磁波の相互作用に対する最適の測定感度が得られる様に
なっているエミッタ導波管と、前記電磁波源及びエミッ
タ導波管の間を連通させ、複数個の電気信号を発生する
測定回路で構成されていて、該複数個の電気信号は、電
磁波のエネルギに比例する放出の１組の電気信号、及び
反射電磁波の前記一部分のエネルギに比例する反射の１
組の電気信号で構成されており、当該少なくとも１つの
カップラからの複数個の電気信号が半導体ウェーハの導
電層の測定値に直接的な関係を持つ様な２重指向性カッ
プラと、放出及び反射電磁波の関数として導電層の電磁
波反射率の測定値を計算するプロセス制御コンピュータ
と、該コンピュータ内にある電子的に記録された複数個
のルックアップ・テーブルの組とを有する装置。

【００５９】（１８） （１７）項に記載した装置に於
て、電子的に記録された複数個のルックアップ・テーブ
ルが、半導体ウェーハの電磁波反射率の測定値を導電被
膜の物理的な性質の測定値に変換する為の１組のルック
アップ・テーブルを含む装置。

【００６０】（１９） （１７）項に記載した装置に於
て、前記電子的に記録された複数個のルックアップ・テ
ーブルが、反射率の測定値を導電層のエッチングの測定
値に変換する為の１組のルックアップ・テーブルを含む
装置。

【００６１】（２０） （１７）項に記載した装置に於
て、電子的に記録された複数個のルックアップ・テーブ
ルが、反射率の測定値をシリコン基板のドーパント・レ
ベルの測定値に変換する為の１組のルックアップ・テー
ブルを含む装置。

【００６２】（２１） （１７）項に記載した装置に於
て、電子的に記録された複数個のルックアップ・テーブ
ルが、反射率の測定値を半導体ウェーハの温度の測定値
に変換する為の１組のルックアップ・テーブルを含む装
置。

【００６３】（２２） （１７）項に記載した装置に於
て、電子的に記録された複数個のルックアップ・テーブ
ルが、反射率の測定値をプラズマ蒸気の電磁波との相互
作用の測定値に変換する為の１組のルックアップ・テー
ブルを含む装置。

【００６４】（２３） 製造室内にある半導体ウェーハ
の導電層の測定を非侵入形で実時間でその場所で行なう
方法に於て、電磁波を発生し、前記製造室内で前記電磁
波を前記半導体ウェーハに向けて放出し、半導体ウェー
ハがデポジッション室内で反射する電磁波の一部分を検
出し、複数個の電気信号を発生し、該複数個の電気信号
は、前記電磁波に比例する放出の１組の電気信号及び前
記半導体ウェーハが反射した電磁波の前記一部分に比例
する反射の１組の電気信号を含み、該複数個の電気信号
は半導体ウェーハの導電層の測定値に直接的な関係を持
ち、前記複数個の電気信号を半導体ウェーハの導電層の
測定値に変換する工程を含む方法。

【００６５】（２４） （２３）項に記載した方法に於
て、電磁波を電子的にチョッピングする工程を含む方
法。

【００６６】（２５） （２３）項に記載した方法に於
て、複数個の電気信号を発生する工程が、放出の１組の
信号及び反射の１組の信号に比例する直流電圧を発生す
る工程を含む方法。

【００６７】（２６） （２３）項に記載した方法に於
て、半導体ウェーハが導電層をエッチングすることによ
って形成されたパターンぎめ導電層を含み、更に変換す
る工程が、複数個の電気信号をエッチングの終点の検出
測定値に変換する工程を含む方法。

【００６８】（２７） （２３）項に記載した方法に於
て、検出する工程が、相異なるデポジッション・プロセ
ス温度で反射電磁波の前記一部分を検出する工程を含む
方法。

【００６９】（２８） （２３）項に記載した方法に於
て、複数個の信号を半導体基板のドーパント・レベルに
変換する工程を含む方法。

【００７０】（２９） （２３）項に記載した方法に於
て、変換する工程が、複数個の信号を半導体ウェーハの
温度の測定値に変換する工程を含む方法。

【００７１】（３０） 半導体ウェーハの導電層のシー
ト抵抗及び厚さを実時間でその場所で測定する為の非侵
入形センサ装置５０である。センサ５０は複数個のマイ
クロ波信号を発生する為のマイクロ波源７８を含む。エ
ミッタ導波管５２がマイクロ波源７８から複数個のマイ
クロ波信号を受取り、処理室１８内にある半導体ウェー
ハ２０の方向にマイクロ波信号を放出する。収集導波管
８４が半導体ウェーハ２０からの反射マイクロ波信号を
検出する。２重指向性カップラ６４がエミッタ導波管５
２と連通して、マイクロ波信号をエミッタ導波管５２と
の間でやり取りすると共に、半導体ウェーハ２０、導電
層１０８及びデポジッション蒸気の物理的な特性に関係
する複数個の電気信号を発生する。こう云う物理的な特
性の中には、導電層の厚さ、非抵抗、及び基板の温度が
含まれる。別の実施例はプラズマ蒸気密度及びその他の
干渉計パラメータの測定値を発生する。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体ウェーハの導電層の物理的な性質を実時
間でその場所で測定する為の好ましい実施例の非侵入形
センサの一部分を破断して示す略図。

【図２】装置の簡略側面図で、入射電磁波の放出及び反
射電磁波の検出を示す

【図３】半導体ウェーハの導電層の厚さの関数として半
導体ウェーハの反射率の計算値を示すグラフ。

【図４】加熱ランプ電力の関数として測定された収集マ
イクロ波エネルギを示すグラフで、約６００℃までの基
板温度及びＣＶＤタングステン被膜の厚さ（１００乃至
１５０００オングストロームの範囲）の変化に対する装
置の応答を示す図。

【図５】開放ループのランプの加熱によるシリコン基板
の温度ドリフトのセンサの読みに対する効果及びセンサ
の読みの反復性を示す図。

【図６】開放ループのランプの加熱によるシリコン基板
の温度ドリフトのセンサの読みに対する効果及びセンサ
の読みの反復性を示す図。

【図７】基板が室温にある時、エミッタ導波管及び収集
導波管の相対位置に対する収集及び反射エネルギの測定
値の依存性を示すグラフである。

【図８】基板が室温にある時、エミッタ導波管及び収集
導波管の相対位置に対する収集及び反射エネルギの測定
値の依存性を示すグラフである。

【図９】基板が室温にある時、エミッタ導波管及び収集
導波管の相対位置に対する収集及び反射エネルギの測定
値の依存性を示すグラフである。

【符号の説明】

１８ 処理室 ２０ 半導体ウェーハ ５２ エミッタ導波管 ６４ ２重指向性カップラ ７６ プロセス制御コンピュータ ７８ マイクロ波源 ８４ 受信導波管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製造室にある半導体ウェーハの導電層を
   非侵入形で実時間でその場所で測定する装置に於て、電
   磁波を発生する電磁信号源と、該電磁信号源及びデポジ
   ッション室と連通していて、前記電磁波を前記室を介し
   て半導体ウェーハに向けて放出すると共に、前記半導体
   ウェーハから反射された電磁波の一部分を検出するエミ
   ッタ導波管と、該エミッタ導波管と連通していて複数個
   の電気信号を発生する少なくとも１つのカップラとを有
   し、前記複数個の電気信号は、前記電磁波のエネルギに
   比例する放出の１組の電気信号、及び半導体ウェーハが
   反射した電磁波の一部分のエネルギに比例する反射の１
   組の電気信号を含み、前記少なくとも１組のカップラか
   らの複数個の電気信号が半導体ウェーハの導電層の測定
   値に直接的な関係を持ち、更に、前記複数個の電気信号
   を導電層の測定値に変換する回路を有する装置。
2. 【請求項２】 製造室内にある半導体ウェーハの導電層
   の測定を非侵入形で実時間でその場所で行なう方法に於
   て、電磁波を発生し、前記製造室内で前記電磁波を前記
   半導体ウェーハに向けて放出し、半導体ウェーハがデポ
   ジッション室内で反射する電磁波の一部分を検出し、複
   数個の電気信号を発生し、該複数個の電気信号は、前記
   電磁波に比例する放出の１組の電気信号及び前記半導体
   ウェーハが反射した電磁波の前記一部分に比例する反射
   の１組の電気信号を含み、該複数個の電気信号は半導体
   ウェーハの導電層の測定値に直接的な関係を持ち、前記
   複数個の電気信号を半導体ウェーハの導電層の測定値に
   変換する工程を含む方法。