KR101303970B1 - 기판 상의 일 세트의 도전층에 대한 전기 응답을최적화하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

기판 상의 일 세트의 도전층에 대한 전기 응답을최적화하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

타겟 기판 상에 제 1 도전성 재료로 형성된 제 1 도전층의 두께를 결정하는 방법으로서, 상기 타겟 기판은 제 2 도전성 재료로 형성된 제 2 도전층을 더 갖는 상기 방법이 개시된다. 방법은 타겟 기판에 대한 소정의 위치에 제 1 와전류 센서를 위치시키는 단계, 및 제 1 전압 측정치와 제 1 전류 측정치 중 하나 이상을 포함하는 제 1 세트의 전기 응답을 제 1 타겟 기판 온도에서 측정하고, 제 2 온도에서 제 2 세트의 측정치를 측정하고, 제 1 및 제 2 세트의 전기 응답 및 제 1 도전층의 제 1 온도 계수를 이용하여, 제 3 세트의 전기 응답을 계산하는 단계; 및 제 3 세트의 전기 응답으로부터 제 1 두께를 결정하는 단계를 포함하며, 제 3 세트의 전기 응답은 제 1 도전층에 실질적으로 기인하는 응답을 나타낸다.
타겟 기판, 와전류 센서, 전기 응답, 교정 온도

Description

기판 상의 일 세트의 도전층에 대한 전기 응답을 최적화하기 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR OPTIMIZING AN ELECTRICAL RESPONSE TO A SET OF CONDUCTIVE LAYERS ON A SUBSTRATE}
본 발명의 배경기술
본 발명은 일반적으로 기판 제조 기술에 관한 것으로, 더 상세하게는, 기판 상의 일 세트의 도전층에 대한 전기 응답을 최적화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
기판, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, MEMS 디바이스, 또는 플랫 패널 디스플레이 제조에 사용되는 것과 같은 유리 패널의 프로세싱 시에 있어서, 플라즈마가 종종 채용된다. 예를 들어 기판의 프로세싱 (화학 기상 증착, 플라즈마 인핸스드 화학기상 증착, 물리 기상 증착 등) 의 일부로서, 기판은 각각이 집적 회로가 되는 복수의 다이, 즉 직사각형 영역으로 분할된다. 이후, 기판 상에 전기 컴포넌트를 형성하기 위해 재료가 선택적으로 제거 (에칭) 되고 증착되는 일련의 단계에서 기판이 프로세싱된다.
기판 제조에 있어서 금속은 특히 중요한 재료이다. 예를 들어, 듀얼 다마신 (dual damascene) 으로 알려진 제조 방법에 있어서, 유전층은 비아 홀을 충진하는 도전성 플러그에 의해 전기적으로 접속된다. 일반적으로, TaN 또는 TiN 배리어로 보통 선형화된 유전층에 개구부가 형성된 후, 이어서, 2개 세트의 도전성 패턴들 사이의 전기 접촉을 허용하는 다른 도전성 재료 (예를 들어, 알루미늄 (Al), 구리 (Cu), 텅스텐 (W) 등) 로 충진된다. 이는 기판 상의 2 개의 액티브 영역, 예를 들어 소스/드레인 영역 사이의 전기 접촉을 성립한다. 유전층의 표면 상의 초과하는 도전성 재료는 통상적으로 화학적 기계 연마 (CMP) 에 의해 제거된다. 질화 규소 또는 탄화 규소의 블랭킷층 (blanket layer) 은 이후 구리를 캡 (cap) 하도록 증착될 수도 있다.
이어서, 프로세스가 용인가능한 파라미터 내에 있도록 확실시 하기 위해, 기판 상의 특정 포인트에서의 도전층의 전기 필름/층 특성 (예를 들어, 두께, 시트 저항 등) 을 결정하는 것이 종종 중요하다. 측정의 하나의 방법은 와전류 센서의 사용이다. 일반적으로, 와전류는 교류 자기장에 의해 도전성 매체에서 유도되는 전류이다.
일반적으로, 일반적인 솔레노이드 형상으로 감겨진 와이어 (예를 들어, 와전류 센서 내의 와이어) 에 제 1 교류 전류가 인가되면, 제 1 교류 전자기장은 솔레노이드의 직경과 비슷한 거리로 솔레노이드의 끝을 벗어나 확장하여 솔레노이드의 주위 또는 그 내부에 형성된다. 이 제 1 필드에 제 2 도전체 (예를 들어, 기판 상의 도전층) 가 근접하게 되면, 또한 제 2 교류 전류는, 제 1 필드와 상호작용 (예를 들어, 벡터로 제 1 필드에 추가) 하고 프로브 주위의 필드에 섭동을 발생시키는 제 2 필드를 야기하면서 제 2 도전체에서 흐른다. 프로브의 초기 필드에서의 이들 섭동은 프로브의 임피던스 및 주파수 응답을 포함하는 프로브의 전기 특징의 검출가능한 변화를 야기할 수도 있다. 임피던스-전압 컨버터를 이용하여, 임피던스 변화는 추가적인 시그널 프로세싱 및 분석에 대해 전압 변경으로 컨버팅될 수 있다.
와전류 프로브 특징의 이들 검출된 차이로부터 신호를 생성하기 위한 많은 기술이 이용가능하다. 예를 들어, 제 1 기술에 있어서, 프로브/와전류 센서 시스템 (센서 시스템) 의 주파수 의존의 전력 흡수폭이 보고될 수 있다. 이와 같이, 제 2 기술에 있어서, 프로브 임피던스의 현실 및/또는 가상 부분의 크기의 변화가 프로브와 제 2 도전체 사이에서 보고될 수 있다. 패시브 또는 액티브 회로를 이용하여 일반적으로 이들 측정치를 구해서, 신호에 최대한의 변화를 야기하는 제 2 도전체가 있는 경우의 신호 및 제 2 도전체가 없는 경우의 신호에 의해 바운드될 수 있는 전압의 범위를 생성한다. 프로브 신호에 최대한의 변화를 야기하는 제 2 도전체의 정확한 형상, 두께 및 도전성은 일반적으로 프로브 기하학 구조, 여기 주파수 및 측정에 채용되는 방법에 의존하지만, 일반적으로는 가능하면 프로브에 가깝게 위치한 두꺼운 (프로브의 직경의 수배와 같은) 도전성 필름 (층) 이다.
애플리케이션에 따라, 도전성 엘리먼트 또는 자기 엘리먼트는 또한 프로브 필드의 공간적 범위 및 크기를 변경하여 제 2 도전층에 대한 공간 및 전기 민감도를 변경하기 위해 프로브의 설계로 통합될 수 있다. 최적 성능을 위해, 센서 시스템은 모든 다른 효과 및 변수에 대한 센서 시스템의 민감도를 최소화하면서 도전성 필름의 원하는 전기 특성 (예를 들어, 두께, 시트 저항 등) 에 대한 센서 시스템 민감도를 최대화하여야 한다.
일반적으로, 자기장에 대한 센서의 전기 응답 (와전류 섭동), 및 그 정확성은 기판에 대한 센서의 근접성 (기판 근접성 응답) 에 의해 영향을 받는다. 즉, 프로브로부터의 위치가 증가함에 따라 제한된 공간적 범위 및 그 크기의 여기 프로브 필드가 감소하기 때문에, 제 2 도전체가 프로브로부터 더 이동함에 따라 측정되는 제 2 도전체에 의해 야기된 전체 와전류 섭동도 또한 감소한다. 따라서, 와전류 센서는 근접성 및 전기 필름 특성 모두에 민감할 수도 있다. 일반적으로, 보고된 값에서 오차를 이어서 도입할 수도 있는, 근접성에 의해 야기되는 전기 응답 (기판 근접성 응답) 의 일부로부터 전기 필름 특성 세트 (전기 필름 특성 응답) 에 의해 야기되는 전기 응답의 일부를 분리하는 것이 어렵다.
또한, 특정 기판에 대한 전기 필름 특성 세트는 가변적일 수도 있다. 예를 들어, 센서의 전기 응답은 도전성 필름의 저항률에 의해 영향 받을 수도 있다. 즉, 와전류 신호 변동은 주로 필름 저항률에 반비례한다. 전기 저항률 (전기 비저항으로도 알려짐) 은 일반적으로 얼마나 강하게 재료가 전류의 흐름에 대항하는지를 나타낸다. 낮은 저항률은 일반적으로 전자의 이동을 용이하게 허용하는 재료를 나타낸다. 그러나, 저항률도 일반적으로 온도에 의존한다.
이하, 도 1 을 참조하면, 와전류 센서의 간략한 다이어그램을 도시한다. 일반적으로, 센서의 코일 임피던스 (102) 의 변화는 센서 (코일) 와 기판 (106) 사이의 거리 (104) 를 변화시킴으로써 야기된다. 타겟 재료 저항률 및 투과성의 전기 파라미터가 측정된 센서 섭동의 크기를 결정할 수도 있기 때문에, 센서 시스템은 일반적으로 타겟 재료에 대해 교정된다.
소정의 센서의 응답을 개선하기 위한 하나의 해결책은, 센서들 각각이 동일한 근접성으로부터 기판 상의 동일한 포인트를 측정하도록 동시에 시도하는 다수의 센서 (예를 들어, 동시 다중 센서) 의 근접성 오차를 평균하는 것일 수도 있다. 예를 들어, 각각이 서로에 대해 고정되고 알려진 근접성을 가진 2 개의 센서는 이들 사이에 위치한 도전층에 대해 고정 근접성으로 위치할 수도 있다. 공통적인 구현에 있어서, 하나의 센서는 기판 위에 위치하고 다른 하나의 센서는 기판 아래에 위치한다. 각 센서가 근접성에 대해 실질적으로 일치하는 민감도를 가지면, 임의의 일 센서에의 전기 응답은 다른 센서의 전기 응답과 실질적으로 동일하지만 반대일 수도 있다. 이어서, 각 센서로부터의 신호를 함께 평균하면 2 개의 센서 중 어느 하나에 대한 도전층의 위치 (근접성) 에 대해 덜 민감한 결합된 신호를 발생시킬 수도 있으며, 이는 이어서 도전성 필름의 원하는 전기 특성 (예를 들어, 근접성과 보다 무관한) 을 더 잘 보고하는데 이용될 수도 있다.
측정하기 전에 센서 시스템 (센서, 기판 기하학 구조 및 기판 취급, 스테이지 이동 등) 을 주기적으로 교정함으로써, 이론상 근접성 오차는 기판이 센서들 사이의 알려진 위치에 위치하는 경우에 취해지는 한 쌍의 측정치를 평균함으로써 상쇄될 수도 있다. 그러나, 실제로, 측정된 도전층에 따라 와전류 센서를 반복적으로 정확하게 위치시키는 것이 종종 매우 어렵다.
예를 들어, 센서들 사이에 기판을 위치시키는데 이용되는 장비는 너무 넓은 오차 범위를 가질 수도 있어서, 기판 필름 두께의 변화로 인한 센서의 섭동은 상이한 측정 위치 또는 시간에서 근접성을 다르게 해서 측정된 센서 섭동과 비교할 때 실질적으로 유사하다. 마찬가지로, 센서에 대해 기판을 이동하는데 이용되는 메커니즘 (즉, 턴테이블 등) 은 측정된 필름 두께의 차를 초과하는 프로브 신호에서 섭동을 야기하는 진폭으로의 기판 근접성의 변화 또는 기판의 진동을 유도하거나, 또는 센서 시스템에 대한 원하는 정확성을 초과하여 보고된 필름 두께의 불확실성을 도입할 수도 있다. 이어서, 비교적 작은 근접성 변동조차도 기판 제조와 같이, 높은 정확성 측정에 대한 문제를 제시하면서 측정치에 있어 실질적인 오차를 도입할 수도 있다.
또한, 동시 다중 센서에 대한 근접성 오차가 실질적으로 최소화될 수 있더라도, 때에 맞춰 상이한 포인트에서 측정치를 구하는 것 (예를 들어, 순차적인 측정) 이 여전히 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 센서가 종종 센서 스윙 암 (sensor swing arm) 상에 위치하기 때문에, 기판의 표면을 가로질러 센서 스윙 암을 이동하는 경우에 센서 둘 다를 배열하는 것이 불편할 수도 있다. 즉, 2 개의 센서가 턴테이블 상의 기판의 회전에 접하는 벡터에 평행한 선을 형성하도록 센서 스윙 암 상에 위치할 수도 있다. 센서 암이 회전 기판을 가로질러 스윙하기 때문에, 센서 라인과 탄젠트 벡터 사이의 각은 센서 둘 다가 동시에 기판 상의 동일한 포인트 위에 위치할 수 없는 포인트로 증가할 수도 있다. 또한, 센서 스윙 암 구성 그 자체는 서로의 상부 상에 센서를 위치시키는 것을 방지할 수도 있거나, 또는 하나의 센서로부터의 간섭 (예를 들어, 크로스 토크) 은 2 개의 센서의 동시 사용을 방지할 수도 있다.
이하, 도 2 를 참조하면, 센서 암으로 회전시키는 메커니즘에서의 기판의 간 략한 다이어그램을 도시한다. 이 실시예에 있어서, 센서 스윙 암 (204) 이 기판 (202) 의 표면을 가로질러 센서 (206) 를 이동시킬 때, 기판 (202) 은 방향 (208) 으로 회전한다.
전술한 바를 고려하여, 기판 상의 도전층에 대한 전기 응답을 최적화하는 원하는 방법 및 장치가 있다.
본 발명의 개요
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 타겟 기판 상에 제 1 도전성 재료로 형성된 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법에 관한 것으로, 타겟 기판은 제 1 도전성 재료와 상이한 제 2 도전성 재료로 형성된 제 2 도전층을 가진다. 방법은 타겟 기판에 대한 소정의 위치에 제 1 와전류 센서를 위치시키는 단계를 포함하며, 제 1 와전류 센서는 소정의 위치에 위치되는 경우에 타겟 기판에 대해 이격된 관계에 있다. 또한, 방법은 제 1 와전류 센서가 소정의 위치에 위치되는 동안에 제 1 와전류 센서를 이용하여, 제 1 전압 측정치와 제 1 전류 측정치 중 하나 이상을 포함하는 제 1 세트의 전기 응답을 측정하는 단계로서, 제 1 타겟 기판 온도에서 수행되는, 상기 제 1 세트의 전기 응답을 측정하는 단계를 포함한다. 방법은, 제 1 와전류 센서가 소정의 위치에 위치되는 동안에 제 1 와전류 센서를 이용하여, 제 2 전압 측정치와 제 2 전류 측정치 중 하나 이상을 포함하는 제 2 세트의 전기 응답을 측정하는 단계로서, 제 1 타겟 기판 온도와 상이한 제 2 타겟 기판 온도에서 수행되는, 상기 제 2 세트의 전기 응답을 측정하는 단계를 더 포함한다. 또한, 방법은 적어도 제 1 세트의 전기 응답 및 제 2 세트의 전기 응답, 및 제 1 도 전층의 제 1 온도 계수를 이용하여 제 3 세트의 전기 응답을 계산하는 단계; 및 제 3 세트의 전기 응답으로부터 제 1 두께를 결정하는 단계를 포함하며, 제 3 세트의 전기 응답은 제 1 도전층에 실질적으로 기인하는 응답을 나타낸다.
또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 타겟 기판 상에 제 1 도전성 재료로 형성된 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 타겟 기판은 제 1 도전성 재료와 상이한 제 2 도전성 재료로 형성된 제 2 도전층을 더 가진다. 장치는, 타겟 기판에 대한 소정의 위치에 배치되는 와전류 센서를 포함하고, 제 1 와전류 센서가 소정의 위치에 위치하는 경우에 제 1 와전류 센서는 타겟 기판에 대해 이격된 관계에 있다. 또한, 장치는 제 1 와전류 센서가 소정의 위치에 위치하는 동안에 제 1 와전류 센서를 이용하여 측정되는 제 1 세트의 전기 응답을 저장하기 위한 수단을 포함하며, 제 1 세트의 전기 응답은 제 1 타겟 기판 온도에서 측정된다. 장치는 제 1 와전류 센서가 소정의 위치에 위치하는 동안에 제 1 와전류 센서를 이용하여 측정되는 제 2 세트의 전기 응답을 저장하기 위한 수단을 더 포함하며, 제 2 세트의 전기 응답은 제 1 타겟 기판 온도와 상이한 제 2 타겟 기판 온도에서 측정된다. 또한, 장치는 적어도 제 1 세트의 전기 응답 및 제 2 세트의 전기 응답, 및 제 1 도전층의 제 1 온도 계수를 이용하여 제 3 세트의 전기 응답을 계산하기 위한 수단; 및 제 3 세트의 전기 응답으로부터 제 1 두께를 결정하기 위한 수단을 포함하며, 제 3 세트의 전기 응답은 제 1 도전층에 실질적으로 기인하는 응답을 나타낸다.
또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 타겟 기판 상에 제 1 도전성 재료로 형성된 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법에 관한 것으로, 타겟 기판은 제 1 도전성 재료와 상이한 제 2 도전성 재료로 형성된 제 2 도전층을 적어도 더 가진다. 방법은 타겟 기판에 근접하게 배치된 와전류 센서를 이용하여, 2 개의 상이한 타겟 기판 온도에서 2 세트 이상의 전기 응답을 측정하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은 2 세트 이상의 전기 응답으로부터 층-특정 세트의 전기 응답을 계산하는 단계; 및 층-특정 세트의 전기 응답으로부터 두께를 결정하는 단계를 포함하며, 층-특정 세트의 전기 응답은 제 1 도전층에 실질적으로 기인하는 응답을 나타낸다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징은 다음의 도면과 관련하여 본 발명의 상세한 설명에서 더 상세히 설명한다.
도면의 간단한 설명
본 발명은 한정을 위한 것이 아니라 예시적으로 설명한 것이며, 동일한 참조부호는 유사한 엘리먼트를 지칭하는 첨부 도면의 도형에서 설명하였다.
도 1 은 와전류 센서의 간략한 다이어그램을 도시한다.
도 2 는 센서 암을 가진 턴테이블 상의 기판의 간략한 다이어그램을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 상의 도전층의 두께를 결정하기 위한 일 세트의 3 개의 교정 곡선을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 90분에 걸쳐 약 21℃와 약 23℃ 사이에서 순환하는, Cu 를 포함하는 도전성 필름을 갖는 기판의 간략한 다이어그램을 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 90분에 걸쳐 약 21℃와 약 23℃ 사이에서 순환하는, Si 를 포함하는 도전성 필름을 갖는 기판의 간략한 다이어그램을 도시한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, Cu 를 실질적으로 포함하는 도전성 필름의 기판 평균 두께와 온도 계수 α를 비교하는 간략한 다이어그램을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 제 2 도전층을 더 갖는 타겟 기판 상의 제 1 도전층의 두께를 결정하는 방법의 간략한 다이어그램을 도시한다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
본 발명은 첨부 도면에서 설명한 수개의 바람직한 실시형태를 참조하여 상술한다. 다음의 설명에 있어서, 수많은 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 개시된다. 그러나, 당업자에게는, 본 발명이 이들 상세한 설명의 일부 또는 전부 없이도 실시될 수도 있다는 것이 명백하다. 다른 예에 있어서, 공지된 프로세스 단계 및/또는 구조는 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 상세히 설명하지 않았다.
발명자는, 이론에 의해 구속되지 않기를 바라지만, 기판 전기 필름 특성의 변동이 센서 전기 응답을 최적화하기 위해 보상될 수도 있다는 것을 믿는다. 일 실시형태에 있어서, 알려진 온도에서의 기준 기판 샘플의 센서 전기 응답은 알려지지 않은 온도에서의 타겟 기판의 센서 전기 응답을 정정하는데 이용될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 기준 기판의 도전층 재료는 타겟 기판의 도전층 재 료와 실질적으로 유사하다.
일 실시형태에 있어서, 기준 기판 및 타겟 기판은 실질적으로 유사한 측정 프로토콜을 이용하여 측정한다. 예를 들어, 기준 기판 및 타겟 기판 모두는 기준 기판과 타겟 기판 사이의 주요 변수가 온도가 되도록 동일한 와전류 측정 기술을 이용하여 거의 동일하게 근접하여 거의 동일한 측정 사이트 (기하학 구조) 등에서 측정될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 기판이 저항 온도 계수를 달리하는 2 개의 도전성 필름을 가지면, 원하는 필름 두께의 실질적으로 온도-독립적인 값을 도출하기 위해 상이한 온도에서 일 세트의 측정치가 구해질 수도 있다.
방법 및 기술을 포함하는 다양한 실시형태를 후술한다. 또한, 본 발명은 본 기술의 실시형태를 수행하기 위한 컴퓨터-판독가능 명령이 저장된 컴퓨터-판독가능 매체를 포함하는 제조 아티클을 커버할 수도 있다는 것을 명심하여야 한다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하기 위해, 예를 들어, 반도체, 마그네틱, 옵토-마그네틱, 옵티컬, 또는 다른 형태의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 실시형태를 실시하기 위한 장치들을 커버할 수도 있다. 이러한 장치는 본 발명의 실시형태에 속하는 태스크를 수행하는 전용 및/또는 프로그램가능한 회로를 포함할 수도 있다. 이러한 장치의 실시예는 적절히 프로그램된 전용 컴퓨팅 디바이스 및/또는 범용 컴퓨터를 포함하고, 본 발명의 실시형태에 속하는 다양한 태스크에 대해 구성된 전용/프로그램가능 회로와 컴퓨터/컴퓨팅 디바이스의 조합을 포함할 수도 있다. 이러한 장치의 실시예는 여기에 개시된 컴퓨터-구현 기술을 수행하도록 구성된 하나 이상의 집적 회로에서 적절한 전용 및/또는 프로그램가능 회로를 포함할 수도 있다. 또한, 그리고 일반적으로, 컴퓨터를 이용한 임의의 계산의 경우, 메모리 또는 컴퓨터 레지스터의 오퍼랜드가 요구된다.
전술한 바와 같이, 자기장에 대한 센서의 전기 응답 (와전류 섭동), 그리고 그 정확성은 기판에 대한 센서의 근접성 (기판 근접성 응답) 에 영향을 받는다. 즉, 프로브로부터의 위치가 증가하면서 제한된 공간적 범위 및 그 크기의 여기 프로브 필드가 감소하기 때문에, 측정되는 제 2 도전체에 의해 야기된 전체 와전류 섭동도 또한 제 2 도전체가 프로브로부터 더 이동하면서 감소한다. 따라서, 와전류 센서는 근접성 및 전기 필름 특성 모두에 민감할 수도 있다. 일반적으로, 보고된 값에 오차를 계속해서 도입할 수도 있는, 근접성에 의해 야기되는 전기 응답 (기판 근접성 응답) 의 일부로부터 전기 필름 특성의 세트에 의해 야기되는 전기 응답 (전기 필름 특성 응답) 의 일부를 분리하는 것이 어렵다.
또한, 특정 기판에 대한 전기 필름 특성 세트는 그 자체로 가변적일 수도 있다. 예를 들어, 센서의 전기 응답은 도전성 필름의 저항률에 의해 영향받을 수도 있다. 즉, 와전류 신호 변동은 주로 필름 저항률에 반비례한다. 전기 저항률 (전기 비저항으로도 알려짐) 은 일반적으로 재료가 얼마나 강하게 전류의 흐름에 대항하는지를 나타낸다. 낮은 저항률은 일반적으로 전자의 이동을 용이하게 허용하는 재료를 나타낸다. 그러나, 저항률은 또한 일반적으로 온도에 의존한다.
일반적으로, 각 센서 응답 R 은 수개의 중요 변수의 함수
Figure 112007094701675-pct00001
로서 설계될 수 있으며, 여기서, d 는 측정될 필름 두께이고, p 는 근접성이고 S 는 일반적으로 측정된 필름에 의한 특정 와전류 프로브의 필드의 검출된 섭동의 편리한 측정 단위로의 변환에 관한 모든 정보에 대한 응답의 함수 의존성을 의미하는 약칭 기호인 센서 일련번호이고, ρ(T) 는 온도 의존성 저항률이다. 일 실시형태에 있어서, 편리한 측정 단위는 볼트 (V) 이다. 모든 센서가 동일한 센서 일련번호를 가진다고 가정하면, 수학식 1 은
Figure 112007094701675-pct00002
로 더 간략하게 될 수도 있다. 따라서, 기판 상의 도전성 필름의 두께 d 는
Figure 112007094701675-pct00003
과 같이 설계될 수도 있다.
전기 저항률 (전기 비저항으로도 알려짐) 은 일반적으로 재료가 얼마나 강하게 전류의 흐름에 대항하는지를 나타낸다. 낮은 저항률은 일반적으로 전자의 이동을 용이하게 허용하는 재료를 나타낸다. 전기 저항률에 대한 SI 단위는 옴 미터 (ohm meter) 이다. 재료의 전기 저항률은 보통
Figure 112007094701675-pct00004
으로 주어지고, 여기서 ρ는 (옴 미터로 측정된) 전기 저항률, R 은 (옴으로 측정된) 재료의 균일한 표본의 저항이고, l 은 (미터로 측정된) 표본의 길이이며, A 는 (평방 미터로 측정된) 표본의 단면적이다.
전기 저항률은 또한
Figure 112007094701675-pct00005
와 같이 정의될 수 있으며, 여기서 E 는 (미터 당 볼트로 측정된) 전기장의 크기이고, J 는 (평방 미터당 암페어로 측정된) 전류 밀도의 크기이다.
이하, 도 3 을 참조하면, 기판 상의 도전층 (즉, Cu 등) 의 두께를 결정하기 위한 특정 기판 온도 (교정 온도) 에서의 일 세트의 3 개의 교정 곡선이 본 발명의 일 실시형태에 따라 도시된다. 수직축은 옹스트롬 (A) 으로 측정된 두께 (304) 를 나타내며, 수평축은 와전류 센서로 측정된 전압 응답 (V)(302) 을 나타낸다. 이 실시예에 있어서, 높은 응답 전압은 작은 두께와 상관된다. 또한 응답 전압 감소와 같은 목적을 위해, 예를 들어, 필름이 측정되지 않은 시스템에서 획득되는 최대 전압으로 각 프로브 응답 전압을 오프셋함으로써 교정 곡선이 생성될 수도 있다.
간략한 실시예에 있어서, 특정 기판 온도에서, 보고된 와전류 응답 V (전압) 는 합당한 근접성 보상 특성으로
Figure 112007094701675-pct00006
으로 설계될 수도 있으며, 여기서 εp 가 센서 Ⅰ의 실제 측정 시간에서의 pⅠ 로부터의 근접성 변동이면, 센서 Ⅰ과 센서 Ⅱ 사이의 고정 기하학 구조로부터 추론할 때 -εp 는 센서 Ⅱ 로부터의 측정이 동시에 이루어지면/이루어지기만 하면 센서 Ⅱ 의 실제 측정 시간에서의 pⅡ 로부터의 근접성 변동이다. 이 실시예의 목적을 위해, 센서의 일련번호 S 는 모든 센서에 대해 동일한 것으로 추정되며, d 및 p 만이 계산을 위해 고려될 것이다. 또한, 응답이 전압으로 도시되더라도, 전류와 같은 다른 전기 특성도 사용될 수 있다.
센서 둘 다 필름 두께에 대해 공칭 근접성 R(d, pⅠ)=R(d, pⅡ) 에서의 실질적으로 일치하는 응답을 가지는 것으로 가정한다. 실질적으로, 이는 후술하는 바와 같이 기계적으로 또는 센서에 의존하는 상관 함수를 이용하여 합당하게 행해질 수 있다. 또한, 근접성 변동에 대한 두 센서의 응답 감도 (예를 들어, 근접성 전기 응답) 는 또한 동일한 크기를 갖는 것으로 가정한다. 그 후에, pⅠ 에서 평가한 dRⅠ/dp 는 pⅡ 에서 평가한 dRⅡ/dp 와 동일하고, 수학식 6 의 근접성에 의존하는 항은 상쇄되고, 필름 두께와 상관될 수 있는 근접성에 독립적인 측정을 제공한다.
일 실시형태에 있어서, 이는 실질적으로 동일한 유형 (따라서 거의 동일한 성능) 의 일 세트의 센서 쌍을 이용하고 이들 사이의 중도에 기판을 로딩함으로써 달성될 수도 있다. 그 후에, 필름은 두 센서에 대해 동일한 공칭 근접성을 가질 수도 있다. 따라서, 항을 상쇄하여, 간략하게 보고된 측정이
Figure 112007094701675-pct00007
로 나타낼 수 있으며, 이는 작은 근접성 변동에 독립적일 수도 있다. 간략한 실시예에 있어서, 단일 센서에 대해, RⅠ(d,pⅠ)=RⅡ(d,pⅡ)=1.5 V 이고, dRⅠ/dp=2V/mm, εp = 0.1 mm 이면,
Figure 112007094701675-pct00008
이다.
따라서, 이상적인 동시 측정 상황에서 이 방법은 근접성 오차로 약 0% 또는 통상적으로 약 3σ<0.03V 를 낸다. 관련 근접성 항의 상쇄를 확실히 하거나 또는 2 개 이상의 센서를 포함하기 위해 전체적으로 2개의 센서들 사이의 가중 비율의 적절한 변화를 가지고 이들 분석이 수행될 수도 있으나, 기재된 기본적인 특성들은 유지한다.
그러나, 교정 온도에서 기판을 측정하는 것이 실용적이지 않을 수도 있다. 예를 들어, 기판 프로세스는 기판이 실질적으로 교정 온도 이상의 온도로 가열되는 것을 요구할 수도 있다. 그 후에, 일 세트의 측정치를 구하기 위해 기판이 냉각되는 것을 기다리는 것은 실질적으로 생산 스루풋을 감소시킬 수도 있다. 그러나, 온도는 도전성 필름의 기본 저항률에 영향을 미칠 수도 있어서, 측정된 와전류 응답에 영향을 미친다.
이하, 도 4 를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따라, Cu 를 포함하는 도전성 필름을 갖는 기판의 간략한 다이어그램은 200 분에 걸쳐 약 21℃와 약 23℃ 사이에서 순환한다. 수평축 (406) 은 분으로 측정한 시간을 나타내고, 좌측 수직축 (402) 은 도 (℃) 로 측정한 기판 온도를 나타내며, 우측 수직축 (404) 은 와전류 시스템에 의해 보고된 옹스트롬 (Å) 으로 측정된 도전성 필름 두께를 나타낸다. 플롯 (408) 은 약 200 분 간격에 걸쳐 기판 및 필름의 온도 변화를 나타내며, 플롯 (410) 은 와전류 시스템에 의해 측정된 보고된 도전성 필름 두께의 대응하는 변화를 나타낸다. 이 실시예에 있어서, Cu 는 0.0035/degC 의 온도 계수 (α) 를 가진다. 기판 온도 (408) 가 일 방향으로 이동, 증가 또는 감소하면서, (와전류 응답에 의해 측정된) 대응하는 도전성 필름 두께는 반대 방향으로 이동한다. 예를 들어, 약 60 분 (412) 에서, 기판 온도는 약 21.58℃이며, 대응하는 도전성 필름 두께는 약 9536 Å이다. 그러나, 약 68분에서, 기판 온도는 약 22.10℃이며, 대응하는 도전성 필름 두께는 약 21.68Å이다.
이하, 도 5 를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따라, Si 를 포함하는 도전성 필름을 갖는 기판의 간략한 다이어그램은 200 분에 걸쳐 약 21 ℃와 약 23℃ 사 이에서 순환한다. 수평축 (506) 은 분으로 측정된 시간을 나타내고, 좌측 수직축 (502) 은 도 (℃) 로 측정된 기판 온도를 나타내며, 우측 수직축 (504) 은 옹스트롬 (Å) 으로 측정된 도전성 필름 두께를 나타낸다. 플롯 (508) 은 약 200 분 간격에 걸친 기판 온도의 변화를 나타내며, 플롯 (510) 은 측정된 도전성 필름 두께의 대응하는 변화를 나타낸다. 이 실시예에 있어서, Si 는 -0.011/degC 의 온도 계수 (α) 를 가진다. 기판 온도 (508) 가 일 방향으로 이동, 증가 또는 감소하면서, (와전류 응답에 의해 측정된) 대응하는 도전성 필름 두께는 반대 방향으로 이동한다. 예를 들어, 약 60 분 (512) 에서, 기판 온도는 약 21.63℃ 이며, 대응하는 도전성 필름 두께는 약 14.15 Å이다. 그러나, 약 68 분에서, 기판 온도는 약 22.12 ℃이며, 대응하는 도전성 필름 두께는 약 13.1 Å 이다.
그 후, 저항률의 변화가 일부 소정의 온도 범위로서 소정의 재료에 대해 대응하는 온도 변화에 비례하면, 기판 상의 도전층의 저항률의 변화는 온도 범위가
Figure 112007094701675-pct00009
와 같이 설계될 수도 있다는 점에서 변화 온도에 기인하며, 여기서 ρ(Tc) 는 교정 온도에서의 도전성 필름의 옴 미터로 측정된 저항률 (교정 저항률) 이고, τ는 교정 온도로부터 타겟 기판의 온도 편차이며, α는 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이다. α의 통상적인 값은: Cu 에 대해 약 +0.0039 내지 약 0.0068 degC-1 이고, Si에 대해 약 -0.07 내지 약 -0.01 degC-1 이며, 대부분의 예상 재료에 대해 후술할 바와 같이 구해지거나 측정될 수 있다.
이후, 비교적 작은 온도 변화에 대해, 측정된 도전성 필름 두께의 결과적인 변화는 측정된 저항률 ρ(Tm) 에 실질적으로 직접 비례할 수도 있고, 교정 저항률 ρ(Tc) 에 실질적으로 반비례할 수도 있다. 따라서, 수학식 3 은
Figure 112007094701675-pct00010
와 같이 더 간략화할 수도 있으며, 여기서 dm 은 와전류 응답 측정치로부터 유도된 도전성 필름 두께이고, da 는 실제 도전성 필름 두께이고, Tc 는 교정 온도이고, Tm 은 관심 있는 측정된 와전류 응답의 기판 온도 (측정 온도) 이고, f(R(da, p, ρ(Tc)) 는 교정 온도 Tc 에서의 도전성 필름 두께이고, p 는 도전성 필름에 대한 센서 근접성이고, ρ(Tc) 는 교정 온도 Tc 에서의 도전성 필름의 저항률 (교정 저항률) 이고, ρ(Tm) 은 측정 온도 Tm 에서의 도전성 필름의 저항률 (측정된 저항률) 이다.
수학식 9 를 수학식 10 으로 치환하면,
Figure 112007094701675-pct00011
이며, 여기서, f(R(d, p, ρ(Tc)) 또는 f(Rc)는 교정 온도에서의 기판 상의 도전성 필름의 두께이고, τ-Tc 또는 ΔT 는 와전류가 측정된 온도와 교정 온도 사이의 온도차이며, α는 도전성 필름에 대한 온도 계수 (degC-1) 이다. 작은 (αΔT)²곱 (예를 들어,
Figure 112011044301424-pct00012
0.0) 에 대해, 수학식 11은
Figure 112007094701675-pct00013
으로 더 간략하게 될 수 있다.
이후, 온도에 의해 야기되는 작은 와전류 섭동이 검출될 수도 있다. 예를 들어, Cu 로 구성된 도전성 필름에 대해, 합계 중에서 약 0.4 %의 섭동이 측정될 수도 있다. 또한, 이 섭동은 센서 근접성 p와 독립적으로 측정될 수도 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 실질적으로 동일한 유형의 일 세트의 센서 쌍을 이용하여 이들 사이의 도중에 기판을 로딩하는 것과 같은 기술에 의해 근접성 변동이 상쇄될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 알려진 온도에서의 기준 기판의 전기 응답은 알려지지 않은 온도에서의 타겟 기판의 전기 응답을 정정하는데 이용될 수도 있다. 즉, 온도 변화에 대해 실질적으로 동일한 저항률 응답을 가진, 실질적으로 유사하지만 알려지지 않은 온도에서의 기준 기판 및 타겟 기판에 대해, 그리고 알려진 온도에서의 기준 기판에 대한 일 세트의 교정 곡선에 대해, 타겟 기판의 저항률 정정 ρ(Tc)/ρ(Tm) 은 수학식 3 과 수학식 10 을 결합함으로써 다음과 같이 결정될 수도 있으며,
Figure 112007094701675-pct00014
Figure 112007094701675-pct00015
여기서, dc-ref 는 실제 도전성 필름 두께 da 와 보통 동일한, 교정 온도에서의 기준 기판 상의 측정된 도전성 필름 두께이고, dm-ref 는 측정 온도에서의 기준 기판 상의 측정된 도전성 필름 두께이며; ρ(Tc) 는 교정 온도 Tc 에서의 기준 기판의 저항률이고, ρ(Tm) 는 동일한 온도에서의 타겟 기판의 저항률과 실질적으로 유사하기도 한, 측정된 온도 Tm 에서의 기준 기판의 저항률이다.
계속하여, 기준 기판이 타겟 기판과 실질적으로 유사한 와전류 응답을 가지도록 구성된다고 가정하면, 교정 온도와 측정 온도 사이의 기준 도전성 필름 두께의 변화 (자동 보상 인자) 는 타겟 기판의 와전류 응답을 정정하는데 이용될 수도 있다. 따라서, 수학식 14 는
Figure 112007094701675-pct00016
와 같이 재기재될 수도 있으며, 여기서 η는 자동 보상 인자 dc-ref/dm-ref이고, dc-ref 는 교정 온도에서의 기준 기판 상의 측정된 도전성 필름 두께이고, dm-ref 는 측정 온도에서의 기준 기판 상의 측정된 도전성 필름 두께이고, ρ(Tc) 는 교정 온도 Tc 에서의 기준 기판의 저항률이고, ρ(Tm) 은 측정된 온도 Tm 에서의 기준 기판의 저항률이며, 수학식 10 에 도시된 바와 같이 저항률 의존성을 명시적으로 설계하였기 때문에, f(R(d,p)) 는 온도에 독립적인 도전성 필름 두께의 함수이다. η을 치환하면:
Figure 112007094701675-pct00017
이다.
수학식 14 를 수학식 16 으로 치환하면:
Figure 112007094701675-pct00018
이다.
일 실시형태에 있어서, 기준 기판의 dm-ref 는 타겟 기판의 dm-tar 을 측정하기 전에 와전류 센서에 의해 측정될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 기준 기판의 dm-ref 는 타겟 기판의 dm-tar 을 측정한 후에 와전류 센서에 의해 측정될 수도 있거나, 또는 dm-ref 측정 전후의 평균은 기판 상의 다수의 타겟 사이트의 측정 중에 온도 편차에 기인한 오차를 최소화하는데 이용될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 그리고 일반적으로, 측정된 도전성 필름 두께는 도전성 필름 온도와 관련된다. 따라서, 온도가 변하는 환경에서, 적어도 계산을 위해, 기준 기판 도전성 필름 두께 dm-ref 의 우수한 근사치는 dm-tar 의 측정 전에 구한 dm-ref 를 dm-tar 의 측정 후에 구한 dm-ref 으로 평균함으로써 도출될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 기준 기판은 측정될 기판 상의 소정의 포인트에 가까운 하나 이상의 위치에 비례하여 위치하는 알려진 Cu 도전성 필름 두께의 작은 랜딩 패드이다.
일 실시형태에 있어서, 복수의 도전성 필름을 갖는 기판 상의 타겟 도전성 필름 두께가 결정될 수도 있다. 일반적으로, 기판 상의 측정된 와전류 응답은 그 기판 상의 모든 도전성 필름의 집합 응답을 포함한다. 그러나, 각각이 온도에 따라 상이한 저항률 ρ를 갖는 일 세트의 도전성 필름의 경우, 특정 도전성 필름 와전류 응답은 n개의 상이한 온도에서 집합 와전류 응답을 측정함으로써 분리될 수도 있으며, 여기서 n은 기판 상의 도전성 필름의 수이다. 실제로, ΔT 에서 작은 변화에 대한 필름 스택의 작용은 유효 온도 계수 αeff 에 의해 설명될 수 있다. 동일한 자동 보상 인자 접근법이 온도 계수의 수치에 관한 정보에 의존하지 않고, 단지 기준 샘플이 타겟 웨이퍼와 같이 작용하기 때문에 동일한 자동 보상 인자 접근법이 이용될 수도 있다.
이하, 도 6 을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, Cu 를 실질적으로 포함하는 도전성 필름의 기판 평균 두께와 온도 계수 α를 비교한 간략한 다이어그램이다. 수평축 (606) 은 옹스트롬 (Å) 으로 측정된 기판 평균 도전성 필름 두께를 나타낸다. 좌측 수직축 (602) 은 필름 스택이 있는 기판의 유효 온도 계수 (α) 를 나타낸다. 수평선 (610) 은 Cu 에 대해 온도 계수 0.0035 /degC 의 공칭치를 나타낸다. 곡선 (612) 은 필름 스택이 있는 기판에 대한 유효 알파의 변동을 나타낸다. 우측 수직축 (604) 은 옹스트롬 (Å) 으로 측정된 3σ 변동성의 감소를 나타낸다. 즉, 와전류의 개선은 실온에서 2-3℃ 변동의 정정에 의해 야기되는 두께 반복성을 보고한다. 이러한 개선은 포인트 플롯 (608) 으로서 도시된다.
일반적으로, 일정 임계값 위에, 그 타겟 필름으로 인한 와전류 응답이 증가하면서 (예를 들어, 도전성 필름이 두꺼워지면서), 612로 나타낸 도전성 필름의 유효 온도 계수 (α) 는 610 으로 나타낸 도전성 필름의 공칭 온도 계수 (α) 에 도달한다. 따라서, 비교적 적은 수의 기준 샘플만이 측정된 도전성 필름 두께로 와전류 응답을 교정하도록 요구될 수도 있다. 실제 수의 기준 샘플은 타겟 도전성 필름의 두께 범위뿐만 아니라, 원하는 온도 보상의 정밀성에 일반적으로 의존한다. 예를 들어, 614에서, ~4000Å 미만인 구리 필름에 대한 온도 보상은 아주 작을 수도 있고 무시될 수 있으며, ~4000Å 초과의 구리 필름에 대한 상당한 개선은 10,000Å 의 범위의 구리 두께의 단일 기준 샘플에서 획득될 수 있다. 적은 수의 기준 샘플 내의 적절한 정정 계수의 선택은 타겟 필름의 정정되지 않은 제 1 측정치로부터 타겟 필름 두께의 추정치에 기초할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 일반적으로, 기판 상의 측정된 와전류 응답은 그 기판 상의 모든 도전성 필름의 집합 응답을 포함한다. 그러나, 각각이 온도에 따라 상이한 저항률 ρ 를 가진 일 세트의 도전성 필름의 경우, 특정 도전성 필름 와전류 응답은 n개의 상이한 온도에서 집합 와전류 응답을 측정함으로써 분리될 수도 있으며, 여기서 n은 기판 상의 도전성 필름의 수이다. 도전성 필름이 상이한 온도 계수를 가지면, 이러한 정보는 상이한 필름에 의해 야기되는 와전류 측정치의 부분을 구별하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 실질적으로 분리하여, 도전성 필름 중 하나로 돌아가는 와전류 응답을 결정하기 위해, 2 개의 도전성 필름 (즉, Cu, Si 등) 을 갖는 기판은 2 개의 상이한 온도에서 측정될 수도 있다.
계속하여, 임의의 소정의 온도 T 에서, 2 개의 도전성 필름을 갖는 기판은
Figure 112007094701675-pct00019
과 같이 설계될 수도 있으며, dA-CF1 은 기준 기판 상의 제 1 도전성 필름의 실제 두께이고, dA-CF2 는 기준 기판 상의 제 2 도전성 필름의 실제 두께이고, p 는 도전성 필름에 대한 센서 근접성이고, ρCF1(T) 는 온도 T에서의 제 1 도전성 필름의 저항률이고, ρCF2(T) 는 온도 T 에서의 제 2 도전성 필름의 저항률이고, β는 (예를 들어, 이전 도면에서 도시된 Si 기판 상의 온도 작용을 지배하는 매우 두꺼 운 구리와 같은 도전성 필름 3-d 효과를 설명하기 위한) 도전성 필름 두께 의존 비율이며, V 는 볼트로 측정된 와전류 응답이다.
수학식 14 를 수학식 18 로 치환하면,
Figure 112007094701675-pct00020
이며, 여기서 Tm 은 와전류 응답이 측정된 온도이고, Tc 는 교정 온도이고, ρCF1 () 은 제 1 도전성 필름의 저항률이고, ρCF2 () 는 제 2 도전성 필름의 저항률이고, Rc-CF1 은 교정 온도에서의 제 1 도전성 필름의 와전류 응답이고, Rc-CF2 는 교정 온도에서의 제 2 도전성 필름의 와전류 응답이고, β는 도전성 필름 두께 의존 비율이며, V 는 볼트로 측정된 와전류 응답이다. 따라서, 소정의 온도에서의 2 개의 도전성 필름을 갖는 기판의 경우, 일반적으로 2 개의 알려지지 않은 Rc-CF1 과 βRc-CF2 가 있다.
그러나, 2 개의 도전성 필름을 갖는 기판의 집합 와전류 응답이 일반적으로 2 개의 상이한 온도에서 측정되면, 개별 도전성 필름의 와전류 응답이 결정될 수도 있다. 예를 들어, 수학식 19 는
Figure 112007094701675-pct00021
Figure 112007094701675-pct00022
와 같은 2 개의 상이한 온도에서 구해진 2 개의 집합 와전류 측정치에 대해 재기재될 수도 있으며, 여기서 B1 = ρCF1(Tc)/ρCF1(T1), B2 = ρCF1(Tc)/ρCF1(T2), C1 = ρCF2(Tc)/ρCF2(T1), C2 = ρCF2(Tc)/ρCF2(T2) 이다.
당업계에서 일반적으로 이해되는 바와 같이, 수학식 20 및 수학식 21 은 크라메르의 법칙을 이용하여 더 간략하게 할 수 있다.
Figure 112007094701675-pct00023
Figure 112007094701675-pct00024
증명을 위해, 이 수학식은 와전류 응답 측정치들 중 하나가 교정 온도에서 구해지는 경우에 더 간략하게 될 수 있다. 예를 들어, T1 이 교정 온도 (예를 들어, Tc=T1) 이면, 수학식 20 및 수학식 21 은 다음과 같이:
Figure 112007094701675-pct00025
Figure 112007094701675-pct00026
재기재될 수 있으며, 여기서 B2 = ρCF1(Tc)/ρCF1(T2)=(1+αCF1ΔT2)-1 이고, C2 = ρCF2(Tc)/ρCF2(T2)=(1+αCF2ΔT2)-1 이다.
게다가, 당업계에서 일반적으로 이해되는 바와 같이, 수학식 24 및 수학식 25 는 크라메르의 법칙을 이용하여 더 간략하게 될 수 있다.
Figure 112007094701675-pct00027
Figure 112007094701675-pct00028
확장하면, 예를 들어, 수학식 26의 분모는
Figure 112007094701675-pct00029
이다. 수학식 26 을 더 간략하게 하면:
Figure 112007094701675-pct00030
Figure 112007094701675-pct00031
이며, 여기서 Rc-CF1 은 교정 온도에서의 제 1 도전성 필름의 와전류 응답이고, αCF1 은 제 1 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이고, αCF2 는 제 2 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이고, ΔT2 는 교정 온도 Tc 와 측정된 온도 T2 사이의 차이고, V1 은 교정 온도 Tc 에서의 집합 와전류 응답이며, V2 는 측정된 온도 T2에서의 집합 와전류 응답이다. 도전성 필름 1 에만 관계하면, 2 개의 필름의 상대 기여율 (즉, β 등) 에 관한 정보가 필요하지 않다. 온도와 독립적인 와전류 응답 및 기판으로서 Rc-CF1 에서 기초한 수직 상관 함수를 구성하여, CF1 필름 두께와 같은 개선된 와전류 결과를 보고할 수도 있다.
마찬가지로, Rc-CF2 의 와전류 응답은
Figure 112007094701675-pct00032
과 같이 다시 나타낼 수도 있으며, 여기서 Rc-CF2 는 교정 온도에서의 제 2 도전성 필름의 와전류 응답, β는 도전성 필름 두께 의존 비율, αCF1 는 제 1 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1), αCF2 는 제 2 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이고, ΔT2 는 교정 온도 Tc와 측정된 온도 T2 사이의 차이고, V1 은 교정 온도 Tc 에서의 집합 와전류 응답이며, V2 는 측정된 온도 T2 에서의 집합 와전류 응답이다. 두 필름 신호가 필름 두께의 상당한 차이에 걸쳐 바람직하면, 예상 필름 스택에 관해서는 와전류 측정치에 대한 상대 기여율을 측정하도록 웨이퍼를 구성할 수도 있다. 예를 들어, 구리 필름 (CF1= 구리) 이 일정한 범위의 두께에 걸쳐 주로 변하는 경우에, 예상 범위 이상으로 β(dc-CF1) 를 결정하고 수학식 30 에 기초한 상관 결과를 이용하여 수학식 31 을 β(dc-CF1) 로 나눔으로써 다양한 필름 두께에 걸쳐 표준화된 와전류 응답 Rc-CF2 를 결정한다.
이하, 도 7 을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 제 2 도전층을 더 갖는 타겟 기판 상의 제 1 도전층의 두께를 결정하는 간략한 방법을 도시한다. 처음에, 단계 702에서, 제 1 와전류 센서는 타겟 기판에 대한 소정의 위치에 위치한다. 다음으로 단계 704에서, 일 세트의 센서 전기 응답이 제 1 타겟 기판 온도에서 측정된다. 다음으로, 단계 706 에서, 제 2 세트의 전기 응답은 제 1 타겟 기판 온도와 상이한 제 2 타겟 기판 온도에서 측정된다. 다음으로, 단계 708에서, 제 3 세트의 전기 응답이 적어도 제 1 및 제 2 세트의 전기 응답, 및 제 1 도전층의 온도 계수를 이용하여 계산된다. 마지막으로, 단계 710에서, 제 1 두께는 제 3 세트의 전기 응답으로부터 결정된다.
본 발명은 수개의 바람직한 실시형태의 관점에서 설명하였지만, 본 발명의 범위 내에서 변경, 치환 및 균등물이 있다. 또한, 본 발명의 방법을 구현하는 많은 다른 방법이 있다는 것을 알아야 한다. 게다가, 본 발명은 특정 센서 설계, 검출 방법, 여기 주파수, 액티브 또는 패시브 전기 컴포넌트 또는 측정될 감지할 수 있는 신호를 보고하는 센서 벤더 (sensor vendor) 의 방법의 임의의 다른 특성에 제한되지 않는다. 또한, 2 개 이상의 센서가 이용될 수도 있다. 또한, 여기에서 사용된 용어 세트는 세트의 명명된 엘리먼트 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, "X"의 세트는 하나 이상의 "X" 를 지칭한다.
본 발명의 장점은 기판 상의 도전층에 대한 전기 응답을 최적화하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 추가적인 장점은 근접성 정정을 조절하기 위한 비교적 저렴한 장비의 이용, 및 더 많은 기판 측정 스루풋을 포함한다.
개시된 예시적인 실시형태 및 최상의 모드를 가지기 때문에, 다음의 청구항 에 의해 정의된 본 발명의 주제 및 사상 내에서 개시된 실시형태에 대해 변경 및 변동이 이루어질 수도 있다.

Claims (20)

  1. 타겟 기판 상에 제 1 도전성 재료로 형성된 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법으로서, 상기 타겟 기판은 상기 제 1 도전성 재료와는 상이한 제 2 도전성 재료로 형성된 제 2 도전층을 더 가지며,
    상기 타겟 기판에 대한 소정의 위치에 제 1 와전류 센서를 위치시키는 단계로서, 상기 제 1 와전류 센서는 상기 소정의 위치에 위치하는 경우에 상기 타겟 기판에 대해 이격된 관계에 있는, 상기 위치시키는 단계;
    상기 제 1 와전류 센서가 상기 소정의 위치에 위치되는 동안에 상기 제 1 와전류 센서를 이용하여, 제 1 전압 측정치와 제 1 전류 측정치 중 하나 이상을 포함하는 제 1 세트의 전기 응답을 측정하는 단계로서, 상기 제 1 세트의 전기 응답을 측정하는 단계는 제 1 타겟 기판 온도에서 수행되는, 상기 제 1 세트의 전기 응답을 측정하는 단계;
    상기 제 1 와전류 센서가 상기 소정의 위치에 위치되는 동안에 상기 제 1 와전류 센서를 이용하여, 제 2 전압 측정치와 제 2 전류 측정치 중 하나 이상을 포함하는 제 2 세트의 전기 응답을 측정하는 단계로서, 상기 제 2 세트의 전기 응답을 측정하는 단계는 상기 제 1 타겟 기판 온도와는 상이한 제 2 타겟 기판 온도에서 수행되는, 상기 제 2 세트의 전기 응답을 측정하는 단계;
    적어도 상기 제 1 세트의 전기 응답과 상기 제 2 세트의 전기 응답, 및 상기 제 1 도전층의 제 1 온도 계수를 이용하여 제 3 세트의 전기 응답을 계산하는 단계로서, 상기 제 3 세트의 전기 응답은 상기 제 1 도전층에 기인하는 응답을 나타내는, 상기 계산 단계; 및
    상기 제 3 세트의 전기 응답으로부터 상기 제 1 두께를 결정하는 단계를 포함하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타겟 기판은 다 합하여 N 개의 도전층을 가지며,
    여기서 N 은 정수이고, 상기 제 1 도전층의 상기 제 1 두께를 결정하는 단계는 N 개의 상이한 온도에서 N 개 이상의 측정치를 구하는 단계를 수반하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 세트의 전기 응답은
    Figure 112011044301424-pct00033
    에 기초하여 계산되며, Rc-CF1 은 교정 온도에서의 제 1 도전성 필름의 와전류 응답이고, αCF1 은 상기 제 1 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이고, αCF2 는 제 2 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이고, ΔT2 는 교정 온도 Tc 와 측정된 온도 T2 사이의 차이고, V1 은 상기 교정 온도 Tc 에서의 집합 와전류 응답이며, V2 는 상기 측정된 온도 T2 에서의 집합 와전류 응답인, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 두께를 결정하는 단계는, 두께 상관 곡선의 세트를 이용하여 상기 제 1 두께와 상기 제 3 세트의 전기 응답을 상관하는 단계를 포함하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 두께 상관 곡선의 세트는 상기 제 1 도전층에 기인하는 것으로 산출된 복수의 전기 응답과 상기 제 1 도전층의 두께에 관련된 수리 최적화 함수를 이용하여 계산되는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전층은 알루미늄, 구리, 및 텅스텐 중 하나 이상을 포함하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 전기 응답은 상기 제 1 와전류 센서와 상기 타겟 기판 사 이의 근접성 변동에 대해 정정된 일 세트의 전기 응답을 나타내는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  8. 타겟 기판 상에 제 1 도전성 재료로 형성된 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하기 위한 장치로서, 상기 타겟 기판은 상기 제 1 도전성 재료와는 상이한 제 2 도전성 재료로 형성된 제 2 도전층을 더 가지며,
    상기 타겟 기판에 대한 소정의 위치에 배치된 제 1 와전류 센서로서, 상기 제 1 와전류 센서가 상기 소정의 위치에 위치하는 경우에 상기 타겟 기판에 대해 이격된 관계에 있는, 상기 제 1 와전류 센서;
    상기 제 1 와전류 센서가 상기 소정의 위치에 위치하는 동안에 상기 제 1 와전류 센서를 이용하여 측정되는 제 1 세트의 전기 응답을 저장하기 위한 수단으로서, 상기 제 1 세트의 전기 응답은 제 1 타겟 기판 온도에서 측정되는, 상기 제 1 세트의 전기 응답을 저장하기 위한 수단;
    상기 제 1 와전류 센서가 상기 소정의 위치에 위치하는 동안에 상기 제 1 와전류 센서를 이용하여 측정되는 제 2 세트의 전기 응답을 저장하기 위한 수단으로서, 상기 제 2 세트의 전기 응답은 상기 제 1 타겟 기판 온도와는 상이한 제 2 타겟 기판 온도에서 측정되는, 상기 제 2 세트의 전기 응답을 저장하기 위한 수단;
    적어도 상기 제 1 세트의 전기 응답 및 상기 제 2 세트의 전기 응답, 및 상기 제 1 도전층의 제 1 온도 계수를 이용하여 제 3 세트의 전기 응답을 계산하기 위한 수단으로서, 상기 제 3 세트의 전기 응답은 상기 제 1 도전층에 기인하는 응답을 나타내는, 상기 제 3 세트의 전기 응답을 계산하기 위한 수단; 및
    상기 제 3 세트의 전기 응답으로부터 상기 제 1 두께를 결정하기 위한 수단을 포함하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하기 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 타겟 기판은 다 합하여 N 개의 도전층을 가지며,
    여기서 N 은 정수이고, 상기 제 1 도전층의 상기 제 1 두께를 결정하는 것은 N 개의 상이한 온도에서 N 개 이상의 측정치를 구하는 것을 수반하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하기 위한 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 세트의 전기 응답은
    Figure 112011044301424-pct00034
    에 기초하여 계산되며, Rc-CF1 은 교정 온도에서의 제 1 도전성 필름의 와전류 응답이고, αCF1 은 상기 제 1 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이고, αCF2 는 제 2 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이고, ΔT2 는 교정 온도 Tc 와 측정된 온도 T2 사이의 차이고, V1 은 상기 교정 온도 Tc 에서의 집합 와전류 응답이며, V2 는 상기 측정된 온도 T2 에서의 집합 와전류 응답인, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하기 위한 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 두께를 결정하기 위한 수단은 두께 상관 곡선의 세트를 이용하여 상기 제 1 두께와 상기 제 3 세트의 전기 응답을 상관하기 위한 수단을 포함하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하기 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 두께 상관 곡선의 세트는 상기 제 1 도전층에 기인하는 것으로 산출된 복수의 전기 응답과 상기 제 1 도전층의 두께에 관련된 수리 최적화 함수를 이용하여 계산되는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하기 위한 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 도전층은 알루미늄과 구리 중 하나 이상을 포함하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하기 위한 장치.
  14. 타겟 기판 상에 제 1 도전성 재료로 형성된 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법으로서, 상기 타겟 기판은 상기 제 1 도전성 재료와는 상이한 제 2 도전성 재료로 형성된 제 2 도전층을 적어도 더 가지며,
    상기 타겟 기판에 근접하게 배치된 와전류 센서를 이용하여, 2 개의 상이한 타겟 기판 온도에서 2 세트 이상의 전기 응답을 측정하는 단계;
    상기 2 세트 이상의 전기 응답으로부터 층-특정 세트의 전기 응답을 계산하는 단계로서, 상기 층-특정 세트의 전기 응답은 상기 제 1 도전층에 기인하는 응답을 나타내는, 상기 계산 단계; 및
    상기 층-특정 세트의 전기 응답으로부터 상기 제 1 두께를 결정하는 단계를 포함하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 타겟 기판은 다 합하여 N 개의 도전층을 가지며,
    여기서 N 은 정수이고, 상기 제 1 도전층의 상기 제 1 두께를 결정하는 단계는 N 개의 상이한 온도에서 N 개 이상의 측정치를 구하는 단계를 수반하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 층-특정 세트의 전기 응답으로부터 상기 제 1 두께를 결정하는 단계는
    Figure 112011044301424-pct00035
    에 기초하여 계산되며, Rc-CF1 은 교정 온도에서의 제 1 도전성 필름의 와전류 응답이고, αCF1 은 상기 제 1 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이고, αCF2 는 제 2 도전성 필름의 온도 계수 (degC-1) 이고, ΔT2 는 교정 온도 Tc 와 측정된 온도 T2 사이의 차이고, V1 은 상기 교정 온도 Tc 에서의 집합 와전류 응답이며, V2 는 상기 측정된 온도 T2 에서의 집합 와전류 응답인, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 층-특정 세트의 전기 응답으로부터 상기 제 1 두께를 결정하는 단계는 두께 상관 곡선의 세트를 이용하는 것을 포함하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 두께 상관 곡선의 세트는 상기 제 1 도전층에 기인하는 것으로 산출된 복수의 전기 응답과 상기 제 1 도전층의 두께에 관련된 수리 최적화 함수를 이용하여 계산되는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 도전층은 알루미늄과 구리 중 하나 이상을 포함하는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 타겟 기판에 근접하게 배치된 와전류 센서를 이용하여, 2 개의 상이한 타겟 기판 온도에서 2 세트 이상의 전기 응답을 측정하는 단계는, 상기 와전류 센서와 상기 타겟 기판 사이의 근접성 변동에 대해 정정된 일 세트의 전기 응답을 나타내는, 제 1 도전층의 제 1 두께를 결정하는 방법.
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