TWI721093B - 用於判定金屬膜厚度之方法與系統以及非暫時性電腦可讀儲存媒體 - Google Patents

用於判定金屬膜厚度之方法與系統以及非暫時性電腦可讀儲存媒體 Download PDF

Info

Publication number
TWI721093B
TWI721093B TW106103691A TW106103691A TWI721093B TW I721093 B TWI721093 B TW I721093B TW 106103691 A TW106103691 A TW 106103691A TW 106103691 A TW106103691 A TW 106103691A TW I721093 B TWI721093 B TW I721093B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
resistivity
film
wafer
probe
thickness
Prior art date
Application number
TW106103691A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201800716A (zh
Inventor
劉相華
渥特 強森
崔健力
俞露
朱南昌
鄭如俐
李黃麟
劉黎明
Original Assignee
美商克萊譚克公司
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 美商克萊譚克公司 filed Critical 美商克萊譚克公司
Publication of TW201800716A publication Critical patent/TW201800716A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI721093B publication Critical patent/TWI721093B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2831—Testing of materials or semi-finished products, e.g. semiconductor wafers or substrates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)

Abstract

可使用金屬膜之薄片電阻、電阻率及電阻率溫度係數來判定金屬膜厚度。可減少或消除由電阻率導致之膜厚度量測中的變動。一探頭可用於該金屬膜之一些量測。該探頭可包含在薄片電阻量測期間使用之一溫度感測器。加熱一卡盤上之一晶圓(諸如使用該卡盤或該探頭)來進行該等量測。

Description

用於判定金屬膜厚度之方法與系統以及非暫時性電腦可讀儲存媒體
本發明係關於判定金屬膜厚度。
半導體製造產業之演進對良率管理及特定言之對度量衡及檢測系統提出更高要求。臨界尺寸縮小而晶圓大小增大。經濟學驅動產業減少用於達成高良率高價值生產之時間。因此，最小化自偵測一良率問題至解決其之總時間判定半導體製造商之投資回報。
在一半導體製造設施(fab)中，可藉由一薄片電阻(Rs)量測工具監測金屬膜品質。藉由根據公式Rs=ρ/THK之Rs值表示膜電阻率(ρ)及厚度(THK)資訊兩者。然而，程序工程師針對一些情況仍需要膜厚度及/或電阻率之單獨值。舉例而言，在化學機械平坦化(CMP)步驟期間，需要膜厚度以進行CMP速率估計。當銅膜經拋光至一不同厚度時，其電阻率將歸因於一表面散射效應而變化。若使用一恆定電阻率值計算膜厚度，則所計算厚度將偏離實際值，其導致CMP速率之一不精確估計。除厚度效應之外，銅電化學鍍覆(ECP)條件(像生長溫度或鍍覆速率)之晶粒大小變動亦可改變電阻率，其使自Rs值之直接厚度估計變得更難。
金屬自退火係有Rs量測難度之另一實例。一金屬膜中之晶粒趨向於在 金屬膜沈積於一基板上之後生長，此隨時間流逝減小其電阻率。此隨時間之逐漸Rs趨勢增加程序控制中之不確定性。
通常自Rs及膜厚度計算電阻率。已在一半導體製造設施(fab)中使用數種技術直接量測金屬膜厚度。此等技術包含TEM/SEM、XRD/XRF、剖析器工具、光譜橢圓光度法(SE)工具及光學-聲學技術。
對於TEM/SEM，一晶圓需要分解成小片。接著，在受測試片之邊緣處可獲得一剖面影像。TEM/SEM設備可為昂貴的且樣本製備時間長。此外，此種量測無法用作一常規製造設施度量衡方法，此係因為其緩慢且具破壞性。
對於XRD/XRF，金屬膜厚度可由散射強度、干涉條紋、條紋間距及散射強度、輪廓模擬及其他方法判定。全部方法基於模型化及擬合。假設、簡化及參考標準用於此等方法，此係因為x射線信號與一膜及/或基板之材料性質(諸如組合物、晶體結構、紋理、張力/應力、缺陷及/或表面氧化物/粗糙度)相關。此限制XRD量測應用。XRD/XRF方法亦具有低處理能力，其在一製造設施中可能不足。數個昂貴XRD/XRF工具可能對於一單一位點上之信號收集而言必需。
對於一剖析器工具，藉由移除生長在一晶圓上之一膜之部分而獲得膜厚度，其在膜覆蓋及未覆蓋區域之邊緣處形成一階狀部。一金剛石微針橫跨邊緣掃描且量測高度值。將膜厚度報告為在由一膜覆蓋之一區域與未由膜覆蓋之一區域之間之一高度差。需要像微影及蝕刻之額外程序以提供兩個區域，其增加時間及費用。此外，剖析器可僅能夠偵測大於1nm之高度差。
SE用於具有包含n、k及膜厚度之參數之光學模型化之介電膜厚度特性 化。然而，對於一金屬膜而言，歸因於此等金屬膜之高導電率，光(甚至在紅外線範圍)之穿透深度係小的。因此，膜厚度可量測範圍受限且與金屬導電率關聯。通常最大膜厚度係數個奈米。在一例項中，最大膜厚度<2nm。此等限制使SE不適於一製造設施中之許多量測。
一光學-聲學方法可報告金屬膜厚度。舉例而言，一飛秒雷射可達成下至奈米級之一精細空間解析度。雷射脈衝頻率範圍可自0.1THz至1THz。當飛秒雷射入射於晶圓表面上之金屬膜上時，表面經加熱且產生傳播朝向晶圓之一彈性波。當波傳播穿過金屬膜與晶圓之間之一介面時，波反射且返回至晶圓表面，其導致晶圓表面處之一變形。另一探測雷射監測隨時間之表面變形(反射比信號)。藉由擬合時間解析反射比信號而獲得膜厚度。自擬合曲線判定兩個反射比峰值之間之時間間隔。可自聲速計算膜厚度。金屬內部之聲速設定為來自一參考或校準之一常數。光學-聲學技術具有使其在一製造設施中不適當之缺點。第一，與其他方法相比，光學-聲學技術具有一差的典型穩定性(1西格瑪：0.5%)。第二，存在來自假設恆定聲速之一誤差源。聲速與材料性質(例如，密度、體積彈性模量及泊松比)相關。此等性質可隨不同程序條件變化。舉例而言，金屬晶粒大小將改變模量。有時在量測Co厚度時可出現5%誤差，其對於製造設施程序控制而言不可接受。第三，膜厚度可僅精確至自40A至8μm。
因此，需要量測膜厚度之經改良方法及系統。
在一第一實施例中，提供一種方法。該方法包括在一控制器處接收一晶圓上之一膜之一薄片電阻及一電阻率溫度係數。使用控制器，使用膜之一電阻率與膜之電阻率溫度係數之間之一關聯，基於膜之電阻率溫度係數 判定膜之電阻率。使用控制器，運用方程式THK=(1/Rs)(γ/TCR)判定膜之一厚度，其中THK係一厚度，Rs係薄片電阻，γ係電阻率，且TCR係電阻率溫度係數。膜之電阻率與膜之電阻率溫度係數之間之關聯可為線性或非線性。厚度除以平均自由路徑可大於10。
在一第二實施例中，提供一種非暫時性電腦可讀儲存媒體。非暫時性電腦可讀儲存器包括用於在一或多個運算裝置上實行以下步驟之一或多個程式。接收一晶圓上之一膜之一薄片電阻及一電阻率溫度係數。使用膜之一電阻率與膜之電阻率溫度係數之間之一關聯，基於膜之電阻率溫度係數判定膜之電阻率。運用方程式THK=(1/Rs)(γ/TCR)判定膜之一厚度，其中THK係一厚度，Rs係薄片電阻，γ係電阻率，且TCR係電阻率溫度係數。膜之電阻率與膜之電阻率溫度係數之間之關聯可為線性或非線性。厚度除以平均自由路徑可大於10。
在一第三實施例中，提供一種系統。該系統包括一探頭，其包含：複數個止動墊；至少四個探針，其經組態以量測一晶圓之薄片電阻；及一溫度感測器，其安置在探頭上。溫度感測器經組態以在一薄片電阻量測期間量測一晶圓表面之一溫度。
系統可進一步包括經組態以固持晶圓之一卡盤及經組態以加熱該卡盤之一加熱元件。
系統可進一步包括連接至探頭之一致動器。該致動器經組態以使探頭相對於晶圓移動。
探頭可包含安置在該探頭上之一熱源。該熱源可為一閃光燈或一雷射。系統可進一步包括經組態以固持晶圓之一卡盤。該卡盤可包含經組態以冷卻該卡盤之一表面之至少部分之一冷卻元件。
在一例項中，探頭包含至少十二個探針。探針係塗佈有一金屬之一材料之晶鬚。舉例而言，材料可為矽、氧化矽或其一組合。探針各自隔開小於1μm至1mm。
可將溫度感測器安置在止動墊之一者上。溫度感測器可經組態以在一薄片電阻量測期間接觸一晶圓表面。
系統可進一步包括與探頭電子通信之一控制器。控制器可包含一處理器及與該處理器電子通信之一電子資料儲存單元。控制器可經組態以：自探頭接收一晶圓上之一膜之一薄片電阻及一電阻率溫度係數；使用膜之一電阻率與膜之電阻率溫度係數之間之一關聯，基於膜之電阻率溫度係數判定膜之電阻率；及運用方程式THK=(1/Rs)(γ/TCR)判定膜之一厚度，其中THK係一厚度，Rs係薄片電阻，γ係電阻率，且TCR係電阻率溫度係數。
100:方法
101:接收針對一晶圓上之一膜之Rs及TCR
102:判定膜之電阻率
103:判定膜之厚度
200:膜厚度量測裝置
201:晶圓
202:卡盤
203:加熱元件
204:探頭
205:溫度感測器
206:四點探針
300:膜厚度量測裝置
301:晶圓
302:卡盤
303:冷卻裝置
304:探頭
305:溫度感測器
306:四點探針
307:熱源
400:膜厚度量測裝置
401:晶圓
402:卡盤
404:探頭
405:溫度感測器
406:探針
500:膜厚度量測系統/缺陷再檢測系統
501:晶圓
502:卡盤
503:致動器
504:探頭
505:控制器
506:處理器
507:電子資料儲存單元
508:通信埠
為了更充分理解本發明之性質及目標，應參考結合隨附圖式獲取之以下詳細描述，其中：圖1係藉由繪製σ/σ0(TCR/TCR0)相對於THK/MFP展示依Mayadas及Shatzkes之模型對σ及TCR之膜厚度效應之一圖表；圖2係藉由繪製σ與TCR之間之一關聯展示依Mayadas及Shatzkes之模型對σ及TCR之膜厚度效應之一圖表；圖3係藉由繪製σ/σ0(TCR/TCR0)相對於晶粒大小/MFP展示依Fuchs及Sondheimer之模型對σ及TCR之晶粒大小效應之一圖表；圖4係藉由繪製σ與TCR之間之關聯展示依Fuchs及Sondheimer之模型對σ及TCR之晶粒大小效應之一圖表；圖5係展示針對一金屬膜之TCR與σ之間之一整體關聯之一圖表； 圖6係展示誤差百分比相對於晶粒大小/MFP相對於膜厚度/MFP之一3D圖表；圖7係展示誤差百分比相對於厚度/MFP之一圖表；圖8係展示針對例示性拋光且電鍍膜之電阻率相對於厚度之一圖表；圖9係展示針對處於各種厚度之例示性膜之電阻率相對於時間之一圖表；圖10係展示針對例示性拋光且電鍍膜之TCR相對於厚度之一圖表；圖11係展示針對一例示性銅膜之TCR%相對於電阻率之一圖表；圖12係展示針對其中移除離群點之一例示性銅膜之TCR%相對於電阻率之一圖表；圖13係根據本發明之一方法之一實施例之一流程圖；圖14係一膜厚度量測裝置之一第一實施例之一方塊圖；圖15係一膜厚度量測裝置之一第二實施例之一方塊圖；圖16係一膜厚度量測裝置之一第三實施例之一方塊圖；圖17係根據本發明之一膜厚度量測系統之一實施例之一方塊圖；及圖18係比較自TCR及Rs值計算之厚度與在一P11剖析器上量測之厚度之一圖表。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2016年2月4日申請且指定為美國申請案第62/291,092號之臨時專利申請案之優先權，該案之揭示內容據此以引用的方式併入。
儘管將按照特定實施例描述所主張之標的，然包含不提供本文中陳述之全部優點及特徵之實施例之其他實施例亦在本發明之範疇內。可作出各 種結構、邏輯、程序步驟及電子變化而不背離本發明之範疇。相應地，僅藉由參考隨附發明申請專利範圍界定本發明之範疇。
揭示金屬膜厚度之量測。一電氣量測方法可將厚度及電阻率與Rs量測分離。與先前技術相比，本文中揭示之實施例更快、更低成本，且不需要特殊樣本製備。可判定電阻率及膜厚度值，其可用於半導體產業中之程序控制。本文中揭示之技術及系統足夠快速以在一製造設施中操作。可減少或消除由電阻率導致之膜厚度量測中之變動。
膜厚度及晶粒大小係可影響金屬膜電阻率之兩個因素。舉例而言，此展示在Fuchs及Sondheimer之模型中。可基於電阻率或導電率，以及取決於厚度之電阻率溫度係數(TCR)以使用模型預測厚度。導電率係電阻率之倒數。
一起繪製厚度及導電率(σ)或TCR且σ與TCR之間之一關聯展示於圖1及圖2中。如圖1中所見，針對TCR及σ之值k與體積值(bulk value)之比率隨k處之平均自由路徑(MFP)上之厚度增大。k係膜厚度除以MFP。
在圖2中，σ及TCR根據膜厚度變動同時變化。對於較厚膜區域(例如，膜厚度/MFP>10)，σ/σ0幾乎線性取決於TCR/TCR0。各種資料點表示膜厚度效應。
可計算對電阻率及TCR之晶粒大小效應。舉例而言，Mayadas及Shatzkes之模型實現晶粒大小效應之計算。在圖3及圖4中繪製使用Mayadas及Shatzkes之模型之結果。
類似於厚度效應，對於晶粒大小效應，σ/σ0亦線性取決於TCR/TCR0。σ0及TCR0分別係塊狀金屬導電率及塊狀金屬TCR。若膜厚度及晶粒大小被視為用於判定金屬膜電阻率之主要效應，則圖5中展示TCR與σ之間之一整 體關聯。對於厚膜區域，觀察到TCR對σ之一線性相依性。此外，對於厚金屬，關聯曲線係線性的。
導電率與TCR之間之一線性關聯導致以下方程式，其中厚度係THK，γ係電阻率，且ρ係膜電阻率，且σ係導電率。
Figure 106103691-A0305-02-0010-1
如圖6及圖7中所見，可判定不同膜厚度及晶粒大小下之線性假設之一百分比誤差。對於THK/MFP>10，百分比誤差足夠小以被忽略。對於THK/MFP>10，線性關聯足夠好以用TCR校準導電率。對於較薄膜，可能需要一較高階關聯。亦可使用非線性關聯。
因此，若量測金屬膜之一TCR值，則可基於一校準曲線來獲得金屬膜之電阻率/導電率。若已知Rs值，則可自Rs方程式厚度(1/(Rs．σ))導出膜厚度。此技術可應用於各種厚度之金屬膜。
圖13中可見判定膜厚度之一方法之一流程圖。在方法100中，諸如在一控制器處，接收101針對一晶圓上之一膜之Rs及TCR。舉例而言，可使用一四點探針來獲得此等Rs及TCR值。可使用其他技術來計算Rs及TCR，諸如用來計算Rs之電感性量測系統。諸如使用控制器，基於膜之TCR來判定102膜之一電阻率。膜之電阻率與膜之TCR之間之一關聯可用來判定電阻率。
諸如使用控制器，運用以下方程式來判定103膜之一厚度。
Figure 106103691-A0305-02-0010-2
在上述方程式中，THK係一厚度，Rs係薄片電阻，γ係電阻率，且TCR係電阻率溫度係數。
在一實例中，判定一銅膜之一厚度。銅膜之電阻率隨晶粒大小及膜厚度而變化。CMP將減小膜厚度，從而驅動晶粒大小脫離與厚度之均衡。參見圖8及圖9中之關係。
運用一四點探針及阿爾法步驟工具來量測不同厚度及製備方法之銅膜。如圖8中展示般記錄薄片電阻及厚度值。對於此實例，電阻率受厚度及晶粒大小效應兩者之影響。如圖10中展示般量測TCR值。
如圖11中展示，將此等資料繪製在電阻率及TCR空間中。預示三個離群點，其可能來自量測誤差。
當移除此等離群點時，如圖12中所見，獲得一線性關聯。運用此關聯，可基於Rs、γ及TCR值來判定膜厚度。一非線性關聯亦係可行。
圖18比較自Rs及TCR值量測之厚度與在一P11剖析器上量測之厚度。
可使用一度量衡工具來量測Rs及TCR兩者。使用本文中揭示之技術，可判定厚度及電阻率。本文中揭示之技術可能可應用於全部金屬。因此，可量測銅、鋁、鎢、金、鎳、鈦或鋅之厚度及電阻率。
圖14係一膜厚度量測裝置200之一第一實施例之一方塊圖。圖解說明探頭204之一前剖面圖及對應仰視圖。可使用圖14之膜厚度量測裝置200來達成對一整個晶圓201之TCR量測。系統包含具有加熱元件203之一卡盤202，加熱元件203可將整個卡盤202加熱至所要溫度。雖然繪示在卡盤202中，但加熱元件203可在卡盤202外部或被安置於卡盤202之外表面上。在一例項中，加熱元件203可將卡盤之部分加熱至不同溫度值，且運用可位於探頭204之止動墊中的一或多個溫度感測器205來記錄Rs。溫度感測器205經定位在四點探頭204中且可在Rs量測期間觸碰晶圓201之一表面。可同時加熱及量測。
雖然揭示為在Rs量測期間觸碰晶圓201之表面，但溫度感測器205亦可不接觸晶圓201之表面以進行一量測，諸如藉由使用紅外線感測器作為溫度感測器205。
在TCR量測期間，卡盤202經加熱至且在如一配方中定義之不同溫度(T1)下保持穩定。當溫度穩定時，探頭204將向下接近且觸碰晶圓201之表面，從而運用四點探針206來進行一Rs量測(RS1)，且運用溫度感測器205來記錄晶圓溫度(T1’)。在量測全部位點之後，將卡盤202加熱至另一溫度(T2)且記錄Rs2及T2’。最後，針對每一位點記錄nX Rs(Rs1、Rs2......Rsn)及晶圓溫度(T1’、T2’......Tn’)值。因此，可在晶圓201上之每一位點處獲得TCR值。可在(舉例而言)49至121個位點之間進行量測，儘管可在1,000個以上位點處進行量測。
在一例項中，運用加熱元件203加熱整個卡盤202。
在其另一例項中，卡盤202包含在該卡盤202周圍之位置(該卡盤202內部及/或外部)處的多個加熱元件203。一或多個加熱元件203經啟動以加熱晶圓201之部分。
圖15係一膜厚度量測裝置300之一第一實施例之一方塊圖。圖解說明探頭304之一前剖面圖及對應仰視圖。在此實施例中，探頭包含加熱晶圓301之一區域之一局部化熱源307。熱源307可為(舉例而言)一閃光燈或雷射。閃光燈或雷射可具有一功率或使用經組態以加熱晶圓301之一波長。熱源307可與中心兩個探針306位置重合、包圍，或以其他方式近接中心兩個探針306。用冷卻裝置303主動使卡盤302冷卻以散熱，且減少可能影響晶圓301上之鄰近位點的潛在熱積聚。雖然繪示在卡盤302中，但冷卻裝置303可在卡盤302外部或在卡盤302之外表面上。雖然繪示一個冷卻裝置303， 但可使用一個以上冷卻裝置303。使用溫度感測器305及四點探針306來進行晶圓301之量測。
圖16係一膜厚度量測裝置400之一第三實施例之一方塊圖。探頭404包含多個探針406。雖然繪示四個探針406，但可包含四個以上探針406。舉例而言，探頭404可包含十個或十二個探針406。
各探針406可為塗佈有一金屬之材料之一晶鬚。舉例而言，材料可為矽、氧化矽或其一組合。晶鬚可具有自0.5μm至0.75μm之一厚度。
探針406可彼此隔開達小於1μm至1mm，包含至0.1μm及其間之範圍之全部值。使用探針406及溫度感測器405進行卡盤402上之晶圓401之量測。
圖17係一膜厚度量測系統500之一實施例之一方塊圖。一控制器505與一探頭504電子通信。探頭504可為圖14至圖16或其他設計中圖解說明之探頭之一者。
系統500包含經組態以固持一晶圓501或其他工件之一卡盤502。卡盤502及/或探頭504可經組態以在一個、兩個或三個軸上移動或旋轉。舉例而言，一致動器503可用來使探頭504在三個軸上移動或旋轉。可加熱或冷卻卡盤502。
如本文中所使用，術語「晶圓」通常係指由一半導體或非半導體材料形成之基板。此一半導體或非半導體材料之實例包含(但不限於)單晶矽、氮化鎵、砷化鎵、磷化銦、藍寶石及玻璃。通常可在半導體製造設施中發現及/或處理此等基板。
一晶圓可包含形成於一基板上之一或多個層。舉例而言，此等層可包含(但不限於)一光阻劑、一介電材料、一導電材料及一半導電材料。此項 技術中已知許多不同類型之此等層，且如本文中使用之術語晶圓意欲涵蓋包含全部類型之此等層之一晶圓。
形成於一晶圓上之一或多個層可被圖案化或未被圖案化。舉例而言，一晶圓可包含複數個晶粒，各晶粒具有可重複圖案化特徵或週期性結構。材料之此等層之形成及處理可最終導致完成裝置。舉例而言，一Cu金屬膜可包含在晶圓上。許多不同類型之裝置可形成於一晶圓上，且如本文中使用之術語晶圓意欲涵蓋在其上製造此項技術中已知之任何類型之裝置之一晶圓。
系統500之部分可與控制器505通信。舉例而言，控制器505可與探頭504或系統500之其他組件通信。控制器505可包含：一處理器506；一電子資料儲存單元507，其與處理器506電子通信；及一通信埠508，其與處理器506及電子資料儲存單元507電子通信。應瞭解，可實務上藉由硬體、軟體及韌體之任何組合來實施控制器505。再者，其如本文中描述之功能可係由一個單元執行，或分配在不同組件中，可繼而藉由硬體、軟體及韌體之任何組合來實施各功能。用於控制器505實施本文中描述之各種方法及功能的程式碼或指令可被儲存在控制器可讀儲存媒體(諸如電子資料儲存單元507中、控制器505內、控制器505外部或其組合之一記憶體)中。
控制器505可以任何適合方式(例如，經由一或多個傳輸媒體，該一或多個傳輸媒體可包含「有線」及/或「無線」傳輸媒體)耦合至系統500之組件，使得控制器505可接收由缺陷再檢測系統500產生之輸出，諸如來自探頭504之輸出。控制器505可經組態以使用輸出來執行若干功能。例如，控制器505可經組態以使用輸出來判定晶圓501上之一膜的厚度。在另一實例中，控制器505可經組態以在不對輸出執行動作的情況下，將輸出發送至一 電子資料儲存單元507或另一儲存媒體。控制器505可如本文中描述般經進一步組態，諸如以執行圖13之實施例。控制器505亦可經組態以出於取樣、成像、檢測或度量衡目的而將指令發送至一再檢測、檢測或度量衡工具。
本文中描述之控制器505、(若干)其他系統或(若干)其他子系統可採取各種形式，包含一個人電腦系統、影像電腦、主機電腦系統、工作站、網路設備、網際網絡設備或其他裝置。一般而言，術語「控制器」可經廣泛定義以涵蓋具有實行來自一記憶體媒體之指令之一或多個處理器的任何裝置。(若干)子系統或(若干)系統亦可包含此項技術中已知之任何適合處理器(諸如一平行處理器)。另外，(若干)子系統或(若干)系統可包含具有高速度處理及軟體之一平台(作為一獨立工具或一網路工具)。
若系統包含一個以上子系統，則不同子系統可經彼此耦合，使得可在子系統之間發送影像、資料、資訊、指令等。舉例而言，一個子系統可藉由可包含此項技術中已知之任何適合有線及/或無線傳輸媒體的任何適合傳輸媒體來耦合至(若干)額外子系統。兩個或兩個以上此等子系統亦可藉由一共用電腦可讀儲存媒體(未展示)而有效耦合。
實施諸如本文中描述之方法的程式指令可被儲存在電腦可讀媒體上，諸如在電子資料儲存單元507或其他儲存媒體中。電腦可讀媒體可為一儲存媒體，諸如一磁碟或光碟、一磁帶或此項技術中已知之任何其他適合非暫時性電腦可讀媒體。
可以各種方式(包含基於程序之技術、基於組件之技術及/或物件導向技術等)之任一者來實施程式指令。舉例而言，可視需要使用ActiveX控制項、C++物件、JavaBeans、微軟基礎類別(「MFC」)、SSE(串流SIMD延伸)或其他技術或方法論來實施程式指令。
可根據本文中描述之任何實施例組態控制器505。舉例而言，控制器505可經程式化以執行圖13之一些或全部步驟。
一額外實施例係關於一種儲存程式指令之非暫時性電腦可讀媒體，該等程式指令可在一控制器上實行以執行用於判定一金屬膜之一厚度之一電腦實施方法，如本文中揭示。特定言之，如圖17中展示，電子資料儲存單元507或其他儲存媒體可含有包含可在控制器505上實行之程式指令的非暫時性電腦可讀媒體。電腦實施方法可包含本文中描述之(若干)任何方法的(若干)任何步驟。
在一例項中，一非暫時性電腦可讀儲存媒體包括用於在一或多個運算裝置上實行以下步驟的一或多個程式。諸如在一控制器處接收一晶圓上之一膜之一薄片電阻及一電阻率溫度係數。使用膜之一電阻率與膜之電阻率溫度係數之間之一關聯，基於膜之電阻率溫度係數來判定膜之電阻率。可運用以下方程式來判定膜之一厚度。
Figure 106103691-A0305-02-0016-3
在上述方程式中，THK係一厚度，Rs係薄片電阻，γ係電阻率，且TCR係電阻率溫度係數。
雖然揭示為判定膜厚度之一系統的部分，但本文中描述之控制器505可經組態以與其他系統一起使用。在另一實施例中，本文中描述之控制器505可經組態以與一度量衡系統一起使用。因此，如本文中揭示之實施例描述用於分類的一些組態，其等可係以若干方式針對具有或多或少適於不同應用之不同成像能力的系統而定製。
可如本文中進一步描述般執行方法之各步驟。方法亦可包含可由本文中描述之控制器及/或(若干)電腦子系統或(若干)系統執行之(若干)任何其 他步驟。步驟可由一或多個電腦系統執行，可根據本文中描述之任何實施例組態該一或多個電腦系統。另外，上文描述之方法可由本文中描述之任何系統實施例執行。
儘管已關於一或多個特定實施例描述本發明，然將理解，可實現本發明之其他實施例而不背離本發明之範疇。因此，認為僅藉由隨附發明申請專利範圍及其合理解釋限制本發明。
200:膜厚度量測裝置
201:晶圓
202:卡盤
203:加熱元件
204:探頭
205:溫度感測器
206:四點探針

Claims (22)

  1. 一種用於判定金屬膜厚度之方法，該方法包括：使用至少十二個探針來量測在一晶圓上之一膜之薄片電阻，其中該等探針係塗佈有一金屬之一材料之晶鬚，其中該等探針各自隔開1mm或更小之一距離，且其中該材料係矽、氧化矽，或其一組合；在一控制器處，接收該晶圓上之該膜之該薄片電阻及一電阻率溫度係數；使用該控制器，使用該膜之一電阻率與該膜之該電阻率溫度係數之間之一關聯，基於該膜之該電阻率溫度係數來判定該膜之該電阻率；及使用該控制器，運用下列方程式來判定該膜之一厚度
    Figure 106103691-A0305-02-0019-4
     其中THK係一厚度，Rs係薄片電阻，TCR係電阻率溫度係數，且γ係關於TCR與電阻率之間的一關聯曲線之一線性部分之一斜率的一關聯因數。
  2. 如請求項1之方法，其中該膜之該電阻率與該膜之該電阻率溫度係數之間之該關聯係線性的。
  3. 如請求項1之方法，其中該膜之該電阻率與該膜之該電阻率溫度係數之間之該關聯係非線性的。
  4. 如請求項1之方法，其中該厚度除以一平均自由路徑大於10。
  5. 一種非暫時性電腦可讀儲存媒體，其包括用於在一或多個運算裝置上實行以下步驟之一或多個程式：接收一晶圓上之一膜之一薄片電阻及一電阻率溫度係數，其中藉由十二個探針來量測該薄片電阻，其中該等探針係塗佈有一金屬之一材料之晶鬚，其中該等探針各自隔開1mm或更小之一距離，且其中該材料係矽、氧化矽，或其一組合；使用該膜之一電阻率與該膜之該電阻率溫度係數之間之一關聯，基於該膜之該電阻率溫度係數來判定該膜之該電阻率；及運用下列方程式來判定該膜之一厚度
    Figure 106103691-A0305-02-0020-5
     其中THK係一厚度，Rs係薄片電阻，TCR係電阻率溫度係數，且γ係關於TCR與電阻率之間的一關聯曲線之一線性部分之一斜率的一關聯因數。
  6. 如請求項5之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該膜之該電阻率與該膜之該電阻率溫度係數之間之該關聯係線性的。
  7. 如請求項5之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該膜之該電阻率與該膜之該電阻率溫度係數之間之該關聯係非線性的。
  8. 如請求項5之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該厚度除以一平均自由路徑大於10。
  9. 一種用於判定金屬膜厚度之系統，該系統包括： 一探頭，其包含：複數個止動墊；至少十二個探針，其經組態以量測一晶圓之薄片電阻，其中該等探針係塗佈有一金屬之一材料之晶鬚，其中該等探針各自隔開1mm或更小之一距離，且其中該材料係矽、氧化矽，或其一組合；及一溫度感測器，其經安置於該探頭上，其中該溫度感測器經組態以在一薄片電阻量測期間量測一晶圓表面之一溫度；及一控制器，其與該探頭電通信，其中該控制器包含一處理器及與該處理器電通信之一電子資料儲存單元，且其中該控制器經組態以：自該探頭接收該晶圓上之一膜之一薄片電阻及一電阻率溫度係數；使用該膜之一電阻率與該膜之該電阻率溫度係數之間之一關聯，基於該膜之該電阻率溫度係數來判定該膜之該電阻率；及運用下列方程式來判定該膜之一厚度
    Figure 106103691-A0305-02-0021-6
     其中THK係一厚度，Rs係薄片電阻，TCR係電阻率溫度係數，且γ係關於TCR與電阻率之間的一關聯曲線之一線性部分之一斜率的一關聯因數。
  10. 如請求項9之系統，進一步包括經組態以固持該晶圓之一卡盤及經組態以加熱該卡盤之一加熱元件。
  11. 如請求項9之系統，進一步包括經連接至該探頭之一致動器，其中該致動器經組態以使該探頭相對於該晶圓移動。
  12. 如請求項9之系統，其中該探頭進一步包含經安置於該探頭上之一熱源。
  13. 如請求項12之系統，其中該熱源係一閃光燈或一雷射。
  14. 如請求項12之系統，進一步包括經組態以固持該晶圓之一卡盤，其中該卡盤包含經組態以冷卻該卡盤之一表面之至少部分之一冷卻元件。
  15. 如請求項9之系統，其中將該溫度感測器安置在該等止動墊之一者上，且其中該溫度感測器經組態以在該薄片電阻量測期間接觸該晶圓表面。
  16. 如請求項9之系統，該其中該距離小於1μm。
  17. 一種用於判定金屬膜厚度之系統，該系統包括：一探頭，其包含：複數個止動墊；至少四個探針，其經組態以量測一晶圓之薄片電阻，其中該等探針係塗佈有一金屬之一材料之晶鬚，其中該等探針各自隔開小於1μm至1mm，且其中該材料係矽、氧化矽，或其一組合；及一熱源，其經安置於該探頭上，其中該熱源係一閃光燈或一雷射，且其中該熱源經組態以加熱該晶圓之一區域；一溫度感測器，其經安置於該探頭上，其中該溫度感測器經組態以 在一薄片電阻量測期間量測一晶圓表面之一溫度；及一控制器，其與該探頭及該溫度感測器電通信，其中該控制器自該探頭接收該晶圓之該薄片電阻及該晶圓之該溫度。
  18. 如請求項17之系統，進一步包括經組態以固持該晶圓之一卡盤及經組態以加熱該卡盤之一加熱元件。
  19. 如請求項17之系統，進一步包括經連接至該探頭之一致動器，其中該致動器經組態以使該探頭相對於該晶圓移動。
  20. 如請求項17之系統，進一步包括經組態以固持該晶圓之一卡盤，其中該卡盤包含經組態以冷卻該卡盤之一表面之至少部分之一冷卻元件。
  21. 如請求項17之系統，其中該探頭包含該等探針之至少十二個。
  22. 如請求項17之系統，其中該溫度感測器經安置於該等止動墊之一者，且其中該溫度感測器經組態以在該薄片電阻量測期間接觸該晶圓表面。
TW106103691A 2016-02-04 2017-02-03 用於判定金屬膜厚度之方法與系統以及非暫時性電腦可讀儲存媒體 TWI721093B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662291092P 2016-02-04 2016-02-04
US62/291,092 2016-02-04
US15/421,695 2017-02-01
US15/421,695 US10598477B2 (en) 2016-02-04 2017-02-01 Dynamic determination of metal film thickness from sheet resistance and TCR value

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201800716A TW201800716A (zh) 2018-01-01
TWI721093B true TWI721093B (zh) 2021-03-11

Family

ID=59498196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106103691A TWI721093B (zh) 2016-02-04 2017-02-03 用於判定金屬膜厚度之方法與系統以及非暫時性電腦可讀儲存媒體

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10598477B2 (zh)
CN (1) CN109073580B (zh)
TW (1) TWI721093B (zh)
WO (1) WO2017136582A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110095490A (zh) * 2019-04-17 2019-08-06 北京工业大学 一种检测四针状氧化锌晶须电导特性的器件及方法
CN115682905A (zh) * 2022-12-16 2023-02-03 广州粤芯半导体技术有限公司 薄膜厚度确定方法、装置和计算机设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7005306B1 (en) * 2003-07-11 2006-02-28 Nanometrics Incorporated Accurate thickness measurement of thin conductive film
TW200842318A (en) * 2007-04-24 2008-11-01 Nanya Technology Corp Method for measuring thin film thickness
US8502639B1 (en) * 2007-10-19 2013-08-06 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Nanocomposite semiconducting material with reduced resistivity
TW201534432A (zh) * 2014-03-12 2015-09-16 Ebara Corp 膜厚測定值之補正方法、膜厚補正器、及渦電流檢測器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4443278A (en) 1981-05-26 1984-04-17 International Business Machines Corporation Inspection of multilayer ceramic circuit modules by electrical inspection of green specimens
US4703252A (en) * 1985-02-22 1987-10-27 Prometrix Corporation Apparatus and methods for resistivity testing
DE69127379T2 (de) * 1990-01-11 1998-03-19 Canon Kk Mikrosonde, Herstellungsverfahren zur Herstellung derselben und Informations-Eingabe- und/oder Ausgabe-Gerät welches dieselbe verwendet
US5184398A (en) * 1991-08-30 1993-02-09 Texas Instruments Incorporated In-situ real-time sheet resistance measurement method
JP2917674B2 (ja) * 1992-06-03 1999-07-12 松下電器産業株式会社 走査トンネル顕微鏡用探針およびその製造方法
US5260668A (en) 1992-06-11 1993-11-09 Prometrix Corporation Semiconductor surface resistivity probe with semiconductor temperature control
JP3099754B2 (ja) * 1996-10-23 2000-10-16 日本電気株式会社 プローブカードの製造方法
CN1328634A (zh) * 1998-05-13 2001-12-26 结晶及技术有限公司 具有晶须探针的悬臂和制造该悬臂的方法
US6049220A (en) * 1998-06-10 2000-04-11 Boxer Cross Incorporated Apparatus and method for evaluating a wafer of semiconductor material
US20060199354A1 (en) * 2002-03-27 2006-09-07 Bo Gu Method and system for high-speed precise laser trimming and electrical device produced thereby
US6807503B2 (en) 2002-11-04 2004-10-19 Brion Technologies, Inc. Method and apparatus for monitoring integrated circuit fabrication
US20080230357A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-25 Lehigh University Gold-metal oxide thin films for wear-resistant microelectromechanical systems ("mems")
US9193595B2 (en) * 2011-06-21 2015-11-24 Drexel University Compositions comprising free-standing two-dimensional nanocrystals
CN102998342B (zh) * 2012-11-26 2014-12-10 中国人民解放军国防科学技术大学 银膜电阻型原子氧传感器、原子氧检测仪及其应用方法
US20150204490A1 (en) 2014-01-18 2015-07-23 Nthdegree Technologies Worldwide Inc. Printed led layer with diffusing dielectric and conductor layers
US10302677B2 (en) 2015-04-29 2019-05-28 Kla-Tencor Corporation Multiple pin probes with support for performing parallel measurements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7005306B1 (en) * 2003-07-11 2006-02-28 Nanometrics Incorporated Accurate thickness measurement of thin conductive film
TW200842318A (en) * 2007-04-24 2008-11-01 Nanya Technology Corp Method for measuring thin film thickness
US8502639B1 (en) * 2007-10-19 2013-08-06 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Nanocomposite semiconducting material with reduced resistivity
TW201534432A (zh) * 2014-03-12 2015-09-16 Ebara Corp 膜厚測定值之補正方法、膜厚補正器、及渦電流檢測器

Also Published As

Publication number Publication date
US10598477B2 (en) 2020-03-24
CN109073580B (zh) 2022-01-14
TW201800716A (zh) 2018-01-01
US20170227347A1 (en) 2017-08-10
WO2017136582A1 (en) 2017-08-10
CN109073580A (zh) 2018-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW588154B (en) System and method of broad band optical end point detection for film change indication
KR101906647B1 (ko) 고처리량 박막 특성화 및 결함 검출
JP5365581B2 (ja) 薄膜付ウェーハの評価方法
TWI721093B (zh) 用於判定金屬膜厚度之方法與系統以及非暫時性電腦可讀儲存媒體
JP2006292756A (ja) 蛍光ｘ線を用いたディッシングおよびティルティングの検出
CN109540007B (zh) 超厚薄膜的测量方法和测量装置
TWI821543B (zh) 用於半導體製造中採用之結構及材料之光學特性化之系統及方法
TW202014666A (zh) 透明膜之表面高度判定
TW201704729A (zh) 多重振盪器及光學散佈之連續科第-勞侖茲模型
JP2006519476A (ja) 基板に集積した埋込み配線およびバイアのストレス解析および監視
JP5239346B2 (ja) ラマン分光を用いた応力評価方法及び半導体装置の製造方法
US10663279B2 (en) Dynamic determination of metal film thickness from sheet resistance and TCR value
US6510395B2 (en) Method of detecting residue on a polished wafer
US10508900B2 (en) Three-dimensional scatterometry for measuring dielectric thickness
US7362448B1 (en) Characterizing residue on a sample
TWI386618B (zh) 用於特性化微電子工件層之厚度及表面起伏的系統和方法
TWI475202B (zh) 檢測微區域應力之方法與系統
JP4071541B2 (ja) 金属膜加工残り検査方法および金属膜加工残り検査装置
JP2005337927A (ja) 膜厚計測方法および膜厚計測装置
JP3922172B2 (ja) 電子部品の放熱性検査方法及びその装置
CN116880134A (zh) 用于ocd计量的方法
JP2016114506A (ja) 薄膜付ウェーハの評価方法
KR102547728B1 (ko) 열전도도 측정 장치 및 이의 측정 방법
Chen et al. Laser Speckle Photometry for Stress Measuring at Industrial Components
JP2004144587A (ja) 薄膜デバイスの膜厚検査方法及びそれを用いた薄膜デバイスの製造方法