JPH10275838A - 基板測定ツール用の永久取付け基準サンプル - Google Patents
基板測定ツール用の永久取付け基準サンプルInfo
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- JPH10275838A JPH10275838A JP10032975A JP3297598A JPH10275838A JP H10275838 A JPH10275838 A JP H10275838A JP 10032975 A JP10032975 A JP 10032975A JP 3297598 A JP3297598 A JP 3297598A JP H10275838 A JPH10275838 A JP H10275838A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P74/00—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices
- H10P74/27—Structural arrangements therefor
- H10P74/277—Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e.g. circuits in tested chips or circuits in testing wafers
-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
- H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
- H10P72/74—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10P74/20—Testing or measuring during manufacture or treatment of wafers, substrates or devices characterised by the properties tested or measured, e.g. structural or electrical properties
- H10P74/203—Structural properties, e.g. testing or measuring thicknesses, line widths, warpage, bond strengths or physical defects
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基準サンプルを移動させることなく基準サン
プルを測定する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 オペレータは、保持チャンバも含む処理
ツールの処理チャンバ内に未処理ウェーハのカセットを
配置する。ウェーハが処理されるのと同時に、測定ツー
ルに結合された保持チャンバが、保持チャンバのステー
ジに取り付けられた基準サンプルを測定する。得られた
基準特性値は、測定ツールのコンピュータシステムに記
憶される。ウェーハ上に膜が成長／形成された後、処理
済ウェーハは一枚ずつ保持チャンバに移されて測定され
る。ウェーハが保持チャンバのステージに配置され、測
定ツールを使用して処理済ウェーハに関する特性値が得
られる。測定ツールのコンピュータシステムは、基準特
性値をウェーハの特性値と比較して差分値を取得する。
この差分値は、処理済ウェーハ上の膜の特性を求めるた
めに利用される。
プルを測定する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 オペレータは、保持チャンバも含む処理
ツールの処理チャンバ内に未処理ウェーハのカセットを
配置する。ウェーハが処理されるのと同時に、測定ツー
ルに結合された保持チャンバが、保持チャンバのステー
ジに取り付けられた基準サンプルを測定する。得られた
基準特性値は、測定ツールのコンピュータシステムに記
憶される。ウェーハ上に膜が成長／形成された後、処理
済ウェーハは一枚ずつ保持チャンバに移されて測定され
る。ウェーハが保持チャンバのステージに配置され、測
定ツールを使用して処理済ウェーハに関する特性値が得
られる。測定ツールのコンピュータシステムは、基準特
性値をウェーハの特性値と比較して差分値を取得する。
この差分値は、処理済ウェーハ上の膜の特性を求めるた
めに利用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として半導体
製造に関し、特に、基準サンプルのスペクトラムの収集
中にその基準サンプルに便利にアクセスすることができ
るようにステージに取り付けられた基準サンプルに関す
る。
製造に関し、特に、基準サンプルのスペクトラムの収集
中にその基準サンプルに便利にアクセスすることができ
るようにステージに取り付けられた基準サンプルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造中は、膜（例え
ば、エピタキシ層や酸化物層）がウェーハ表面上に形成
される。ウェーハに膜が形成された後、例えば膜厚のよ
うな膜特性が測定され、所望の膜厚が得られたかどうか
が判定される。膜厚を求める従来の方法のフローチャー
トが図１および図２に示されている。この方法は図１に
示されるステップ１０１から開始し、ここでオペレータ
が未処理のウェーハのカセットを処理ツール内に配置す
る。処理ツールは、通常、数個のチャンバを有してお
り、各チャンバは異なった機能を発揮する。例えば、一
つの処理チャンバ内でウェーハ上に膜が形成された後、
ある場合には、このウェーハを処理ツールから取り出す
前に保持チャンバ(holding chamber)あるいは冷却チャ
ンバ(cooling chamber)内でウェーハを冷却する。ステ
ップ１０３では、所定の目標厚さを有する膜が、処理ツ
ールの処理チャンバ内でウェーハ上に成長／形成され
る。ステップ１０５では、オペレータが、処理済ウェー
ハのカセットを処理ツールから取り出し、この処理済ウ
ェーハのカセットを膜厚測定ツールに運ぶ。ウェーハ上
に形成された膜の膜厚を測定する前に、オペレータはウ
ェーハを処理ツールから取り出し、この後、別個の測定
ツールで処理済ウェーハを測定するので、これはオフラ
イン処理である。
ば、エピタキシ層や酸化物層）がウェーハ表面上に形成
される。ウェーハに膜が形成された後、例えば膜厚のよ
うな膜特性が測定され、所望の膜厚が得られたかどうか
が判定される。膜厚を求める従来の方法のフローチャー
トが図１および図２に示されている。この方法は図１に
示されるステップ１０１から開始し、ここでオペレータ
が未処理のウェーハのカセットを処理ツール内に配置す
る。処理ツールは、通常、数個のチャンバを有してお
り、各チャンバは異なった機能を発揮する。例えば、一
つの処理チャンバ内でウェーハ上に膜が形成された後、
ある場合には、このウェーハを処理ツールから取り出す
前に保持チャンバ(holding chamber)あるいは冷却チャ
ンバ(cooling chamber)内でウェーハを冷却する。ステ
ップ１０３では、所定の目標厚さを有する膜が、処理ツ
ールの処理チャンバ内でウェーハ上に成長／形成され
る。ステップ１０５では、オペレータが、処理済ウェー
ハのカセットを処理ツールから取り出し、この処理済ウ
ェーハのカセットを膜厚測定ツールに運ぶ。ウェーハ上
に形成された膜の膜厚を測定する前に、オペレータはウ
ェーハを処理ツールから取り出し、この後、別個の測定
ツールで処理済ウェーハを測定するので、これはオフラ
イン処理である。
【０００３】しかしながら、オペレータは、処理済ウェ
ーハのスペクトラムを測定する前に、ステップ１０７に
おいて基準サンプルを膜厚測定ツール内に配置して基準
スペクトラムを取得することが多い。オペレータは、基
準サンプルに関する基準スペクトラムを取得したら、ス
テップ１０９で基準サンプルを膜厚測定ツールから取り
出す。ステップ１１１では、オペレータは、処理済ウェ
ーハの一つ（例えば、第１の処理済ウェーハ）を膜厚測
定ツール内に配置して、その（例えば、第１の）処理済
ウェーハに関するスペクトラムを取得する。膜厚測定ツ
ールは、通常、処理済ウェーハに照射された後にその処
理済ウェーハで反射される赤外線を用いて、この特定の
ウェーハに関するスペクトラムを収集する。ステップ１
１３では、すでに基準サンプルのスペクトラムを記憶さ
せてあるコンピュータシステムが、基準サンプルのスペ
クトラムを、その（例えば、第１の）処理済ウェーハの
スペクトラムと比較する。図２のステップ１１５では、
基準サンプルのスペクトラムと第１処理済ウェーハのス
ペクトラムとの比較により、第１の差分値(differentia
l value)が得られる。この差分値は、その（例えば、第
１の）処理済ウェーハ上の膜の厚さを求めるのに役立
つ。
ーハのスペクトラムを測定する前に、ステップ１０７に
おいて基準サンプルを膜厚測定ツール内に配置して基準
スペクトラムを取得することが多い。オペレータは、基
準サンプルに関する基準スペクトラムを取得したら、ス
テップ１０９で基準サンプルを膜厚測定ツールから取り
出す。ステップ１１１では、オペレータは、処理済ウェ
ーハの一つ（例えば、第１の処理済ウェーハ）を膜厚測
定ツール内に配置して、その（例えば、第１の）処理済
ウェーハに関するスペクトラムを取得する。膜厚測定ツ
ールは、通常、処理済ウェーハに照射された後にその処
理済ウェーハで反射される赤外線を用いて、この特定の
ウェーハに関するスペクトラムを収集する。ステップ１
１３では、すでに基準サンプルのスペクトラムを記憶さ
せてあるコンピュータシステムが、基準サンプルのスペ
クトラムを、その（例えば、第１の）処理済ウェーハの
スペクトラムと比較する。図２のステップ１１５では、
基準サンプルのスペクトラムと第１処理済ウェーハのス
ペクトラムとの比較により、第１の差分値(differentia
l value)が得られる。この差分値は、その（例えば、第
１の）処理済ウェーハ上の膜の厚さを求めるのに役立
つ。
【０００４】ステップ１１７では、オペレータは、その
測定された（第１の）処理済ウェーハを膜厚測定ツール
から取り出す。オペレータは、判断分岐１１９におい
て、処理済ウェーハの測定が完了したかどうかを判断し
なければならない。答が“ｙｅｓ”であれば、このプロ
セスは終了する。一方、答が“ｎｏ”であれば、次のス
テップは判断分岐１２１である。ここでは、オペレータ
は、基準サンプルを再測定して基準スペクトラムを更に
収集するかどうかを判断しなければならない。オペレー
タが基準サンプルの再測定を決めると、プロセスはステ
ップ１０７に戻り、そこで、オペレータは、再度、基準
サンプルを膜厚測定ツール内に配置する。プロセスは、
再度、ステップ１０７からステップ１１７までを反復す
るが、「第１の処理済ウェーハ」の代わりに「第２の処
理済ウェーハ」を用いる。ステップ１０７からステップ
１１７までが、測定される処理済ウェーハの各々に対し
て反復される。特定の処理済ウェーハに関するスペクト
ラムと基準スペクトラムとは、その特定の処理済ウェー
ハ上の膜の厚さを求めるのに必要である。
測定された（第１の）処理済ウェーハを膜厚測定ツール
から取り出す。オペレータは、判断分岐１１９におい
て、処理済ウェーハの測定が完了したかどうかを判断し
なければならない。答が“ｙｅｓ”であれば、このプロ
セスは終了する。一方、答が“ｎｏ”であれば、次のス
テップは判断分岐１２１である。ここでは、オペレータ
は、基準サンプルを再測定して基準スペクトラムを更に
収集するかどうかを判断しなければならない。オペレー
タが基準サンプルの再測定を決めると、プロセスはステ
ップ１０７に戻り、そこで、オペレータは、再度、基準
サンプルを膜厚測定ツール内に配置する。プロセスは、
再度、ステップ１０７からステップ１１７までを反復す
るが、「第１の処理済ウェーハ」の代わりに「第２の処
理済ウェーハ」を用いる。ステップ１０７からステップ
１１７までが、測定される処理済ウェーハの各々に対し
て反復される。特定の処理済ウェーハに関するスペクト
ラムと基準スペクトラムとは、その特定の処理済ウェー
ハ上の膜の厚さを求めるのに必要である。
【０００５】オペレータが基準サンプルの再測定を行わ
ないと決めた場合は、判断分岐１２３において、オペレ
ータは、別の処理済ウェーハを測定すべきかどうかを再
度判断する。答が“ｎｏ”であれば、処理は終了する。
しかし、答が“ｙｅｓ”であれば、プロセスはステップ
１１１に戻る。再び、ステップ１１３、１１５および１
１７では、「（第１の）処理済ウェーハ」の代わりに
「（第２の）処理済ウェーハ」が用いられる。オペレー
タは、基準サンプルのスペクトラムを収集する前に、毎
回、基準サンプルを膜測定ツール内に配置しなければな
らず、またその後、処理済ウェーハの測定の前に、毎
回、基準サンプルを取り出さなければならない。このよ
うに、オペレータは、膜厚測定プロセスの間、基準サン
プルを何度も取り扱わなければならない。
ないと決めた場合は、判断分岐１２３において、オペレ
ータは、別の処理済ウェーハを測定すべきかどうかを再
度判断する。答が“ｎｏ”であれば、処理は終了する。
しかし、答が“ｙｅｓ”であれば、プロセスはステップ
１１１に戻る。再び、ステップ１１３、１１５および１
１７では、「（第１の）処理済ウェーハ」の代わりに
「（第２の）処理済ウェーハ」が用いられる。オペレー
タは、基準サンプルのスペクトラムを収集する前に、毎
回、基準サンプルを膜測定ツール内に配置しなければな
らず、またその後、処理済ウェーハの測定の前に、毎
回、基準サンプルを取り出さなければならない。このよ
うに、オペレータは、膜厚測定プロセスの間、基準サン
プルを何度も取り扱わなければならない。
【０００６】図１および図２に示されるフローチャート
と同様のプロセスは、別の膜特性、例えば膜抵抗率（fi
lm resistivity）、を測定するために用いることも可能
である。膜厚測定ツールの代わりに、オペレータは膜抵
抗率測定ツールを用いる。しかしながら、膜抵抗率を測
定するプロセスも同じ欠点を有している。
と同様のプロセスは、別の膜特性、例えば膜抵抗率（fi
lm resistivity）、を測定するために用いることも可能
である。膜厚測定ツールの代わりに、オペレータは膜抵
抗率測定ツールを用いる。しかしながら、膜抵抗率を測
定するプロセスも同じ欠点を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、基準サン
プルを測定する従来技術の方法は、様々な欠点を有して
いる。まず第１に、測定ツール内に基準サンプルを配置
することで処理済ウェーハとの交換が必要になることか
ら、スループットが減少することである。第２に、オペ
レータによる基準サンプルおよびウェーハの取扱いが増
え、これが誤操作あるいは異物混入(contamination err
or)の発生率の増加につながることである。これは、基
準サンプルおよびウェーハが測定ツール内に配置される
たびに、また、それらが測定ツールから取り出されるた
びに、オペレータがその基準サンプルおよびウェーハを
扱わなければならないからである。第３に、基準スペク
トラムを収集するときに基準サンプルを動かさなければ
ならず、その都度、処理ツールあるいはコンピュータシ
ステムに影響が出ることから、スループットが減少する
ことである。
プルを測定する従来技術の方法は、様々な欠点を有して
いる。まず第１に、測定ツール内に基準サンプルを配置
することで処理済ウェーハとの交換が必要になることか
ら、スループットが減少することである。第２に、オペ
レータによる基準サンプルおよびウェーハの取扱いが増
え、これが誤操作あるいは異物混入(contamination err
or)の発生率の増加につながることである。これは、基
準サンプルおよびウェーハが測定ツール内に配置される
たびに、また、それらが測定ツールから取り出されるた
びに、オペレータがその基準サンプルおよびウェーハを
扱わなければならないからである。第３に、基準スペク
トラムを収集するときに基準サンプルを動かさなければ
ならず、その都度、処理ツールあるいはコンピュータシ
ステムに影響が出ることから、スループットが減少する
ことである。
【０００８】このため、基準サンプルを測定するたびに
測定ツール内のステージに対して基準サンプルを動かす
ことなく基準特性を測定する方法が要望されている。
測定ツール内のステージに対して基準サンプルを動かす
ことなく基準特性を測定する方法が要望されている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、測定ツールの
内部に配置された基準サンプルを簡単に測定する方法お
よび装置を記述するものである。ある態様では、測定ツ
ールの内部に配置されたステージに基準サンプルを取り
付けることができるので、オペレータは、基準スペクト
ラムを収集する前に基準サンプルを測定ツールに搬送す
る必要がない。したがって、ある態様では、測定ツール
が基板を測定していないときはいつでも、基準サンプル
を測定のために利用することができる。
内部に配置された基準サンプルを簡単に測定する方法お
よび装置を記述するものである。ある態様では、測定ツ
ールの内部に配置されたステージに基準サンプルを取り
付けることができるので、オペレータは、基準スペクト
ラムを収集する前に基準サンプルを測定ツールに搬送す
る必要がない。したがって、ある態様では、測定ツール
が基板を測定していないときはいつでも、基準サンプル
を測定のために利用することができる。
【００１０】本発明は、より大きな処理ツールまたはク
ラスタツールの一部である保持チャンバまたは評価チャ
ンバの内部に基準サンプルが配置されるインライン処理
として実施することができる。ある態様では、この保持
チャンバまたは評価チャンバは、膜厚測定ツールまたは
膜抵抗率測定ツールを含んでいてもよい。さらに、本発
明は、クラスタツールの一部としてプロセスチャンバに
結合されていないスタンドアローン測定ツールの内部に
基準サンプルが配置されるオフラインプロセスの一部と
して利用することもできる。言い換えると、オペレータ
は、処理済の基板またはウェーハを測定するために、処
理済の基板またはウェーハを測定ツールに運ばなければ
ならない。
ラスタツールの一部である保持チャンバまたは評価チャ
ンバの内部に基準サンプルが配置されるインライン処理
として実施することができる。ある態様では、この保持
チャンバまたは評価チャンバは、膜厚測定ツールまたは
膜抵抗率測定ツールを含んでいてもよい。さらに、本発
明は、クラスタツールの一部としてプロセスチャンバに
結合されていないスタンドアローン測定ツールの内部に
基準サンプルが配置されるオフラインプロセスの一部と
して利用することもできる。言い換えると、オペレータ
は、処理済の基板またはウェーハを測定するために、処
理済の基板またはウェーハを測定ツールに運ばなければ
ならない。
【００１１】インライン態様によれば、基準サンプル
は、処理ツールの一部である保持チャンバのステージに
永久的に取り付けられる。永久的に取り付けるという表
現は、必要なときに基準サンプルを保持チャンバから取
り出すことができないことを意味するのではなく、基準
特性（例えば、基準サンプルの抵抗率）を収集する前
に、毎回、基準サンプルを保持チャンバ内に再搬入しな
くてもよいことを示している。
は、処理ツールの一部である保持チャンバのステージに
永久的に取り付けられる。永久的に取り付けるという表
現は、必要なときに基準サンプルを保持チャンバから取
り出すことができないことを意味するのではなく、基準
特性（例えば、基準サンプルの抵抗率）を収集する前
に、毎回、基準サンプルを保持チャンバ内に再搬入しな
くてもよいことを示している。
【００１２】ある態様では、基板処理ツールは、処理チ
ャンバと、処理チャンバに結合された保持チャンバと、
保持チャンバに結合された測定ツールと、を備えてい
る。オペレータは、複数の基板（例えば、ウェーハ）の
カセットを、各基板上に膜が成長／形成できるように処
理チャンバ内に配置する。保持チャンバが空の間に、測
定ツールは、保持チャンバ内部のステージに取り付けら
れた基準サンプルを測定し、基準特性（例えば、スペク
トラム）を収集する。基板上に膜が形成された後、基板
は自動的に保持チャンバに搬送される。この後、測定ツ
ールを用いて基板の特性が測定される。一つの態様にお
いて測定ツールに結合されているコンピュータシステム
は、基準サンプルの特性値を基板の特性値と比較して差
分値を取得する。この差分値は、基板上に形成された膜
の特性、例えば膜厚、を求めるために利用される。
ャンバと、処理チャンバに結合された保持チャンバと、
保持チャンバに結合された測定ツールと、を備えてい
る。オペレータは、複数の基板（例えば、ウェーハ）の
カセットを、各基板上に膜が成長／形成できるように処
理チャンバ内に配置する。保持チャンバが空の間に、測
定ツールは、保持チャンバ内部のステージに取り付けら
れた基準サンプルを測定し、基準特性（例えば、スペク
トラム）を収集する。基板上に膜が形成された後、基板
は自動的に保持チャンバに搬送される。この後、測定ツ
ールを用いて基板の特性が測定される。一つの態様にお
いて測定ツールに結合されているコンピュータシステム
は、基準サンプルの特性値を基板の特性値と比較して差
分値を取得する。この差分値は、基板上に形成された膜
の特性、例えば膜厚、を求めるために利用される。
【００１３】永久的に取り付けられた基準サンプルの一
つの利点は、保持チャンバ内で基板が測定されていない
ときはいつでも、容易にかつ便利に基準サンプルを測定
できることである。これにより、時間の経過による機器
のドリフトを基準スペクトラムによって補正できるよう
になり、測定された特性が膜厚であるときには、基板の
膜厚を測定する際のばらつき（inconsistency）を回避
するのにも役立つ。この一般原理は、測定される特性が
膜抵抗率である場合にも当てはまる。さらにまた、永久
的に取り付けられた基準サンプルは、スループットに悪
影響を与えない。なぜなら、基準サンプルは製造カセッ
トスロットを占有せず、従って、基板を排除することも
ないからである。さらに、オペレータは各基準サンプル
測定の前後に基準サンプルを動かす必要がないので、基
板ハンドリングハードウェアまたはコンピュータシステ
ムに悪影響を与えることがない。
つの利点は、保持チャンバ内で基板が測定されていない
ときはいつでも、容易にかつ便利に基準サンプルを測定
できることである。これにより、時間の経過による機器
のドリフトを基準スペクトラムによって補正できるよう
になり、測定された特性が膜厚であるときには、基板の
膜厚を測定する際のばらつき（inconsistency）を回避
するのにも役立つ。この一般原理は、測定される特性が
膜抵抗率である場合にも当てはまる。さらにまた、永久
的に取り付けられた基準サンプルは、スループットに悪
影響を与えない。なぜなら、基準サンプルは製造カセッ
トスロットを占有せず、従って、基板を排除することも
ないからである。さらに、オペレータは各基準サンプル
測定の前後に基準サンプルを動かす必要がないので、基
板ハンドリングハードウェアまたはコンピュータシステ
ムに悪影響を与えることがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を例示として添付の図面に
示す。但し、本発明を図示の形態に限定するものではな
い。これらの図面において、同様の参照番号は同様の構
成要素を示している。さらに述べると、図面に示される
いくつかの要素は、一定の比率で描かれずに、明瞭にす
るために大きく描かれている場合もある。
示す。但し、本発明を図示の形態に限定するものではな
い。これらの図面において、同様の参照番号は同様の構
成要素を示している。さらに述べると、図面に示される
いくつかの要素は、一定の比率で描かれずに、明瞭にす
るために大きく描かれている場合もある。
【００１５】永久的に取り付けられた基準サンプルを便
利に測定して基準スペクトラムを収集する方法および装
置を説明する。以下の記述では、本発明をより良く理解
するために、多くの特定の詳細な説明がなされる。しか
しながら、当業者であれば、これらの特定の詳細な説明
によることなく本発明を実施できることは明らかであ
る。さらにまた、本発明を不必要に曖昧なものとしない
ように、いくつかの例においては、周知の半導体製造装
置および半導体製造プロセスに関して詳細には説明しな
かった。
利に測定して基準スペクトラムを収集する方法および装
置を説明する。以下の記述では、本発明をより良く理解
するために、多くの特定の詳細な説明がなされる。しか
しながら、当業者であれば、これらの特定の詳細な説明
によることなく本発明を実施できることは明らかであ
る。さらにまた、本発明を不必要に曖昧なものとしない
ように、いくつかの例においては、周知の半導体製造装
置および半導体製造プロセスに関して詳細には説明しな
かった。
【００１６】本発明によれば、オペレータが、基準スペ
クトラムまたは基準サンプルの抵抗率を測定および収集
するのに先立って基準サンプルをステージに搬送する必
要がなくなるように、基準サンプルを容易に利用できる
ようになる。また本発明は、基準サンプルのその他の特
性を測定および収集するために使用することもできる。
本発明は、従来技術より優れた幾つかの利点を提供す
る。まず第１に、基準サンプルは、ともすればウェーハ
にふさがれてしまう製造カセットスロット(production
cassette slot)を占有しない。したがって、基準サンプ
ルに起因するウェーハスループットへの悪影響がない。
第２に、測定前または測定後に基準サンプルを取り出す
必要がないので、ウェーハハンドリングハードウェアま
たはコンピュータへの悪影響がない。さらに、本発明に
よれば、処理済基板またはウェーハを測定する前にスル
ープットに影響を及ぼすことなく基準サンプルを容易に
かつ便利に測定することができる。したがって、例え
ば、膜厚の結果のばらつきが回避されるように基準スペ
クトラムを容易に更新することが可能である。最後に、
基準サンプルを測定ツールの一部とすることができるの
で、コンピュータソフトウェアは、オペレータに基準サ
ンプルの測定を明確に要求することなく自動的に基準サ
ンプルを測定することができる。
クトラムまたは基準サンプルの抵抗率を測定および収集
するのに先立って基準サンプルをステージに搬送する必
要がなくなるように、基準サンプルを容易に利用できる
ようになる。また本発明は、基準サンプルのその他の特
性を測定および収集するために使用することもできる。
本発明は、従来技術より優れた幾つかの利点を提供す
る。まず第１に、基準サンプルは、ともすればウェーハ
にふさがれてしまう製造カセットスロット(production
cassette slot)を占有しない。したがって、基準サンプ
ルに起因するウェーハスループットへの悪影響がない。
第２に、測定前または測定後に基準サンプルを取り出す
必要がないので、ウェーハハンドリングハードウェアま
たはコンピュータへの悪影響がない。さらに、本発明に
よれば、処理済基板またはウェーハを測定する前にスル
ープットに影響を及ぼすことなく基準サンプルを容易に
かつ便利に測定することができる。したがって、例え
ば、膜厚の結果のばらつきが回避されるように基準スペ
クトラムを容易に更新することが可能である。最後に、
基準サンプルを測定ツールの一部とすることができるの
で、コンピュータソフトウェアは、オペレータに基準サ
ンプルの測定を明確に要求することなく自動的に基準サ
ンプルを測定することができる。
【００１７】本発明を用いて膜厚を測定する好適なイン
ラインプロセスの一実施形態が図３のフローチャートに
示されている。ステップ２００において、オペレータ
は、未処理ウェーハのカセットを処理ツールの処理チャ
ンバ内に配置する。ある実施例では、処理ツールは、カ
リフォルニア州９５０５１、サンタ・クララのAppliedM
aterials社製Epi Centuraである。このウェーハが処理
されている間に、ステップ２０２では、測定ツールに結
合された保持チャンバが（膜厚測定ツールを用いて）基
準サンプルのスペクトラムを（例えば、光学的に）測定
する。この基準サンプルは、保持チャンバ内のステージ
に取り付けられており、従来技術のようにカセット内の
製造スロットを占有することはない。ある実施例では、
基準サンプルは、処理済ウェーハと同じ膜厚を有してい
ないシリコン片または任意の反射面とすることができ
る。これは、ウェーハの膜厚を求めるために基準サンプ
ルのスペクトラムを処理済ウェーハのスペクトラムと区
別する必要があるからである。ステップ２０４では、基
準サンプルのスペクトラムが、測定ツールのコンピュー
タシステムに記憶される。ある実施例では、膜厚測定ツ
ールは、コネティカット州０６１０８、イースト・ハー
トフォードのOn-Line Technologies社製フーリエ変換赤
外線（ＦＴＩＲ）膜厚モニタである。
ラインプロセスの一実施形態が図３のフローチャートに
示されている。ステップ２００において、オペレータ
は、未処理ウェーハのカセットを処理ツールの処理チャ
ンバ内に配置する。ある実施例では、処理ツールは、カ
リフォルニア州９５０５１、サンタ・クララのAppliedM
aterials社製Epi Centuraである。このウェーハが処理
されている間に、ステップ２０２では、測定ツールに結
合された保持チャンバが（膜厚測定ツールを用いて）基
準サンプルのスペクトラムを（例えば、光学的に）測定
する。この基準サンプルは、保持チャンバ内のステージ
に取り付けられており、従来技術のようにカセット内の
製造スロットを占有することはない。ある実施例では、
基準サンプルは、処理済ウェーハと同じ膜厚を有してい
ないシリコン片または任意の反射面とすることができ
る。これは、ウェーハの膜厚を求めるために基準サンプ
ルのスペクトラムを処理済ウェーハのスペクトラムと区
別する必要があるからである。ステップ２０４では、基
準サンプルのスペクトラムが、測定ツールのコンピュー
タシステムに記憶される。ある実施例では、膜厚測定ツ
ールは、コネティカット州０６１０８、イースト・ハー
トフォードのOn-Line Technologies社製フーリエ変換赤
外線（ＦＴＩＲ）膜厚モニタである。
【００１８】ウェーハ上に膜が成長／形成された後、こ
の処理済ウェーハは、ステップ２０６において、処理チ
ャンバから保持チャンバ内に一枚ずつ自動的に移動させ
ることができる。形成される膜は、エピタキシ、アンド
ープトポリシリコン、ドープトキャップトポリシリコン
(capped polysilicon)、アンドープトキャップトポリシ
リコン、およびシリコンゼラニウム(silicon geranium)
からなる好適な群から選択することができる。ここにあ
げられた使用可能な膜は例示であり、これらに限定され
るわけではない。ステップ２０８では、第１のウェーハ
が保持チャンバ内のステージ上に配置され、測定ツール
を用いてこの第１ウェーハに関するスペクトラムが取得
される。第１ウェーハに関するスペクトラムを収集する
ときには、測定ツールは、基準サンプルを測定しない。
別の実施形態では、測定ツールは、第１のウェーハおよ
び基準サンプルを異なるステージ上で同時に測定しても
よい。ステップ２１０では、測定ツールのコンピュータ
システムは、この分野で周知のアルゴリズムを用いて基
準サンプルのスペクトラムを第１ウェーハのスペクトラ
ムと比較し、第１の差分値を取得する。使用するアルゴ
リズムは、使用される基準サンプルの種類など、種々の
要因に応じて変えることができる。また、２つのスペク
トラムを比較するために処理ツールのコンピュータシス
テムも使用できることは明らかである。ステップ２１２
では、第１の処理済ウェーハ上に形成された膜の厚さを
求めるために、この第１の差分値が利用される。
の処理済ウェーハは、ステップ２０６において、処理チ
ャンバから保持チャンバ内に一枚ずつ自動的に移動させ
ることができる。形成される膜は、エピタキシ、アンド
ープトポリシリコン、ドープトキャップトポリシリコン
(capped polysilicon)、アンドープトキャップトポリシ
リコン、およびシリコンゼラニウム(silicon geranium)
からなる好適な群から選択することができる。ここにあ
げられた使用可能な膜は例示であり、これらに限定され
るわけではない。ステップ２０８では、第１のウェーハ
が保持チャンバ内のステージ上に配置され、測定ツール
を用いてこの第１ウェーハに関するスペクトラムが取得
される。第１ウェーハに関するスペクトラムを収集する
ときには、測定ツールは、基準サンプルを測定しない。
別の実施形態では、測定ツールは、第１のウェーハおよ
び基準サンプルを異なるステージ上で同時に測定しても
よい。ステップ２１０では、測定ツールのコンピュータ
システムは、この分野で周知のアルゴリズムを用いて基
準サンプルのスペクトラムを第１ウェーハのスペクトラ
ムと比較し、第１の差分値を取得する。使用するアルゴ
リズムは、使用される基準サンプルの種類など、種々の
要因に応じて変えることができる。また、２つのスペク
トラムを比較するために処理ツールのコンピュータシス
テムも使用できることは明らかである。ステップ２１２
では、第１の処理済ウェーハ上に形成された膜の厚さを
求めるために、この第１の差分値が利用される。
【００１９】測定ツールは、第１の処理済ウェーハが測
定ツールから取り出された後に基準サンプルを自動的に
再測定して別の基準スペクトラムを収集するようにプロ
グラムされていてもよい。あるいは、測定ツールは、予
め選択された時間間隔が経過した後に（例えば、４時間
ごとに）基準サンプルを定期的に再測定するようにプロ
グラムすることもできる。さらに、ある実施例では、第
１のウェーハを取り出した後、第２の処理済ウェーハを
測定し、測定ツール内に配置することができる。基準ス
ペクトラムが再測定されると、コンピュータシステム
は、第２ウェーハ上に形成された膜厚を求める際、この
更新された基準スペクトラムを用いて第２ウェーハのス
ペクトラムとの比較を行う。新たな基準スペクトラムを
収集しない場合には、コンピュータシステムは、第２ウ
ェーハ上に形成された膜厚を測定するために、第２ウェ
ーハのスペクトラムを元の基準スペクトラムと比較す
る。このように、オペレータは、カセットからの処理済
ウェーハの各々を最終的に測定するように測定ツールを
プログラムすることができる。
定ツールから取り出された後に基準サンプルを自動的に
再測定して別の基準スペクトラムを収集するようにプロ
グラムされていてもよい。あるいは、測定ツールは、予
め選択された時間間隔が経過した後に（例えば、４時間
ごとに）基準サンプルを定期的に再測定するようにプロ
グラムすることもできる。さらに、ある実施例では、第
１のウェーハを取り出した後、第２の処理済ウェーハを
測定し、測定ツール内に配置することができる。基準ス
ペクトラムが再測定されると、コンピュータシステム
は、第２ウェーハ上に形成された膜厚を求める際、この
更新された基準スペクトラムを用いて第２ウェーハのス
ペクトラムとの比較を行う。新たな基準スペクトラムを
収集しない場合には、コンピュータシステムは、第２ウ
ェーハ上に形成された膜厚を測定するために、第２ウェ
ーハのスペクトラムを元の基準スペクトラムと比較す
る。このように、オペレータは、カセットからの処理済
ウェーハの各々を最終的に測定するように測定ツールを
プログラムすることができる。
【００２０】基準スペクトラムの測定は、環境変数、例
えば測定ツールが配置された実験室の温度や湿度、によ
って影響される。したがって、オペレータは、別の処理
済ウェーハを測定する前に基準サンプルを再測定するこ
とを選択してもよい。なぜなら、ウェーハの膜厚を正確
に測定するためには、ウェーハに対する測定条件が基準
サンプルに対する測定条件と同様である必要があるから
である。ウェーハ上に形成される膜が薄いほど（例え
ば、１ミクロン未満）、基準サンプルのスペクトラムを
再測定する必要性は大きい。例えば、ウェーハ上に形成
される膜が１ミクロン未満の場合、測定ツール用のソフ
トウェアは、処理済ウェーハの各測定の合間に基準サン
プルを自動的に測定するように設定することができる。
本発明は、ウェーハ上の膜厚を測定することに限定され
るものではなく、その他の基板上に形成された膜にも適
用することができる。さらに、本発明は、容量−電圧法
による膜抵抗率など、別の特性を測定する異なった測定
ツールとともに使用することも可能である。また、本発
明は、処理ツールの個々の処理チャンバ内で厚さの異な
る膜が形成されるような処理ツールの一部として使用す
ることも可能である。
えば測定ツールが配置された実験室の温度や湿度、によ
って影響される。したがって、オペレータは、別の処理
済ウェーハを測定する前に基準サンプルを再測定するこ
とを選択してもよい。なぜなら、ウェーハの膜厚を正確
に測定するためには、ウェーハに対する測定条件が基準
サンプルに対する測定条件と同様である必要があるから
である。ウェーハ上に形成される膜が薄いほど（例え
ば、１ミクロン未満）、基準サンプルのスペクトラムを
再測定する必要性は大きい。例えば、ウェーハ上に形成
される膜が１ミクロン未満の場合、測定ツール用のソフ
トウェアは、処理済ウェーハの各測定の合間に基準サン
プルを自動的に測定するように設定することができる。
本発明は、ウェーハ上の膜厚を測定することに限定され
るものではなく、その他の基板上に形成された膜にも適
用することができる。さらに、本発明は、容量−電圧法
による膜抵抗率など、別の特性を測定する異なった測定
ツールとともに使用することも可能である。また、本発
明は、処理ツールの個々の処理チャンバ内で厚さの異な
る膜が形成されるような処理ツールの一部として使用す
ることも可能である。
【００２１】図４は、本発明を用いて膜厚を測定する好
適なオフライン実施形態のフローチャートを示してい
る。ステップ３００において、膜厚測定ツールは、この
膜厚測定ツールの内部にすでに配置されている基準サン
プルのスペクトラムを測定する。基準サンプルは、処理
済ウェーハと同じ膜厚を有していないシリコン片または
任意の反射面とすることができる。好適な実施形態で
は、基準サンプルのための小さな凹部が測定ツールのス
テージに形成されるようにステージを切削してもよい。
ステップ３０１では、基準サンプルのスペクトラムが測
定ツールのコンピュータシステムに記憶される。この
後、オペレータは、処理済ウェーハを測定ツールに移し
てステージ上に配置する。処理済ウェーハがステージに
載せられると、ある実施例では、測定ツールは基準サン
プルを測定しない。ステップ３０３において、測定ツー
ルは、（例えば、第１の）処理済ウェーハのスペクトラ
ムを測定する。ステップ３０５では、測定ツールのコン
ピュータシステムが、この分野で周知のアルゴリズムを
使用して基準サンプルのスペクトラムを（例えば、第１
の）処理済ウェーハのスペクトラムと比較し、（例え
ば、第１の）差分値を取得する。ステップ３０６では、
処理中に（第１の）ウェーハ上に成長／形成された膜の
厚さを求めるために、この（第１の）差分値が利用され
る。ここで、第１の処理済ウェーハの膜厚を測定するプ
ロセスが終了する。
適なオフライン実施形態のフローチャートを示してい
る。ステップ３００において、膜厚測定ツールは、この
膜厚測定ツールの内部にすでに配置されている基準サン
プルのスペクトラムを測定する。基準サンプルは、処理
済ウェーハと同じ膜厚を有していないシリコン片または
任意の反射面とすることができる。好適な実施形態で
は、基準サンプルのための小さな凹部が測定ツールのス
テージに形成されるようにステージを切削してもよい。
ステップ３０１では、基準サンプルのスペクトラムが測
定ツールのコンピュータシステムに記憶される。この
後、オペレータは、処理済ウェーハを測定ツールに移し
てステージ上に配置する。処理済ウェーハがステージに
載せられると、ある実施例では、測定ツールは基準サン
プルを測定しない。ステップ３０３において、測定ツー
ルは、（例えば、第１の）処理済ウェーハのスペクトラ
ムを測定する。ステップ３０５では、測定ツールのコン
ピュータシステムが、この分野で周知のアルゴリズムを
使用して基準サンプルのスペクトラムを（例えば、第１
の）処理済ウェーハのスペクトラムと比較し、（例え
ば、第１の）差分値を取得する。ステップ３０６では、
処理中に（第１の）ウェーハ上に成長／形成された膜の
厚さを求めるために、この（第１の）差分値が利用され
る。ここで、第１の処理済ウェーハの膜厚を測定するプ
ロセスが終了する。
【００２２】第２のウェーハを測定する場合は、第１の
処理済ウェーハを測定ツールのステージから取り去る。
この後、第２のウェーハが測定ツールのステージ上に配
置される。測定ツールは、第２の処理済ウェーハのスペ
クトラムを測定する。測定ツールのコンピュータシステ
ムは、基準サンプルのスペクトラムを第２の処理済ウェ
ーハのスペクトラムと比較して第２の差分値を取得す
る。この第２の差分値は、第２のウェーハ上に成長また
は形成された膜の厚さを求めるために利用される。コン
ピュータシステムは、基準サンプルを自動的に測定し
て、測定ツール内でのウェーハ測定の合間に、あるいは
所定の時間間隔の後に定期的に、更新された基準スペク
トラムを取得するように設定されていてもよい。更新基
準スペクトラムが第２ウェーハを測定する前に収集され
る場合、コンピュータシステムは、第２の差分値を取得
するために、更新基準スペクトラムを第２ウェーハスペ
クトラムと比較する。同様のフローチャートは、本発明
による膜抵抗率などの別の特性の測定にも適用できる。
処理済ウェーハを測定ツールのステージから取り去る。
この後、第２のウェーハが測定ツールのステージ上に配
置される。測定ツールは、第２の処理済ウェーハのスペ
クトラムを測定する。測定ツールのコンピュータシステ
ムは、基準サンプルのスペクトラムを第２の処理済ウェ
ーハのスペクトラムと比較して第２の差分値を取得す
る。この第２の差分値は、第２のウェーハ上に成長また
は形成された膜の厚さを求めるために利用される。コン
ピュータシステムは、基準サンプルを自動的に測定し
て、測定ツール内でのウェーハ測定の合間に、あるいは
所定の時間間隔の後に定期的に、更新された基準スペク
トラムを取得するように設定されていてもよい。更新基
準スペクトラムが第２ウェーハを測定する前に収集され
る場合、コンピュータシステムは、第２の差分値を取得
するために、更新基準スペクトラムを第２ウェーハスペ
クトラムと比較する。同様のフローチャートは、本発明
による膜抵抗率などの別の特性の測定にも適用できる。
【００２３】膜厚を測定する本発明の一形態が図５に示
されている。保持チャンバ４００は、基板またはクラス
タ処理ツール、例えば、いずれもカリフォルニア州９５
０５１、サンタ・クララのApplied Materials社製であ
るEpi CenturaまたはPolycideCentura、の一部である冷
却チャンバとすることができる。これらは、いずれもイ
ンライン計測(in-line metrology)の例である。対照的
に、オフライン計測(off-line metrology)では、保持チ
ャンバ４００は、Epi Centuraなどのクラスタツールの
一部ではない独立型（スタンドアローン）の膜厚測定ツ
ールである。基準サンプル４０３は、保持チャンバ４０
０の内部に配置されたステージ４０１の一部であるチャ
ック４０５の凹部に載置される。光源４０７は、赤外線
などの光信号を供給し、この光信号はチャンバ４００の
壁を通過して基準サンプル４０３に到る。この後、基準
サンプル４０３に照射された光信号４１３は反射され、
反射光信号４１５が検出器４０９に向かう。検出器４０
９は、コンピュータシステム４１１に結合されている。
基準サンプルは、ステージ４０１にあまりに深く設置す
ることはできない。なぜなら、正確な測定のためには、
光源４０７と基準サンプル４０３との間の距離４１３
は、図６の光源４０７とウェーハ５０２との間の距離５
０４に近いものでなければならないからである。コンピ
ュータシステム４１１は、基準スペクトラムと測定され
る各処理済ウェーハからのスペクトラムとを記憶するた
めの記憶装置を含んでいる。さらに、コンピュータシス
テム４１１は、基準サンプルのスペクトラムを各基板ま
たはウェーハのスペクトラムと比較するアルゴリズムを
備えたプロセッサを含んでいる。
されている。保持チャンバ４００は、基板またはクラス
タ処理ツール、例えば、いずれもカリフォルニア州９５
０５１、サンタ・クララのApplied Materials社製であ
るEpi CenturaまたはPolycideCentura、の一部である冷
却チャンバとすることができる。これらは、いずれもイ
ンライン計測(in-line metrology)の例である。対照的
に、オフライン計測(off-line metrology)では、保持チ
ャンバ４００は、Epi Centuraなどのクラスタツールの
一部ではない独立型（スタンドアローン）の膜厚測定ツ
ールである。基準サンプル４０３は、保持チャンバ４０
０の内部に配置されたステージ４０１の一部であるチャ
ック４０５の凹部に載置される。光源４０７は、赤外線
などの光信号を供給し、この光信号はチャンバ４００の
壁を通過して基準サンプル４０３に到る。この後、基準
サンプル４０３に照射された光信号４１３は反射され、
反射光信号４１５が検出器４０９に向かう。検出器４０
９は、コンピュータシステム４１１に結合されている。
基準サンプルは、ステージ４０１にあまりに深く設置す
ることはできない。なぜなら、正確な測定のためには、
光源４０７と基準サンプル４０３との間の距離４１３
は、図６の光源４０７とウェーハ５０２との間の距離５
０４に近いものでなければならないからである。コンピ
ュータシステム４１１は、基準スペクトラムと測定され
る各処理済ウェーハからのスペクトラムとを記憶するた
めの記憶装置を含んでいる。さらに、コンピュータシス
テム４１１は、基準サンプルのスペクトラムを各基板ま
たはウェーハのスペクトラムと比較するアルゴリズムを
備えたプロセッサを含んでいる。
【００２４】図５において、光源および検出器は保持チ
ャンバの外側に図示されているが、光源４０７および検
出器４０９は、保持チャンバ４００の内部に配置されて
いてもよい。さらに、光源４０７および検出器４０９
は、図５に示されるような固定された位置にいる必要は
ない。さらにまた、コンピュータシステム４１１は、保
持チャンバ４００を含む測定ツールの一部であってもよ
いし、Epi Centuraなどのより大きなクラスタツールま
たは処理ツールの一部であってもよい。
ャンバの外側に図示されているが、光源４０７および検
出器４０９は、保持チャンバ４００の内部に配置されて
いてもよい。さらに、光源４０７および検出器４０９
は、図５に示されるような固定された位置にいる必要は
ない。さらにまた、コンピュータシステム４１１は、保
持チャンバ４００を含む測定ツールの一部であってもよ
いし、Epi Centuraなどのより大きなクラスタツールま
たは処理ツールの一部であってもよい。
【００２５】本発明の別の形態が図６に示されている。
ウェーハ５０２は、ウェーハの裏面がチャック４０５に
埋設された基準サンプル４０３に接触することがないよ
うに、ピン５００の上に載置されている。ウェーハが保
持チャンバ４００内にある場合、光源４０７が光信号５
０４をウェーハ５０２上に投射し、この後、この光信号
が反射され、反射光信号５０６が検出器４０９に向か
う。この検出器は、コンピュータシステム４１１に結合
されている。コンピュータシステム４１１は、オフライ
ン計測の一部として保持チャンバ４００の一部であって
もよく、あるいはインライン計測用の保持チャンバ４０
０を含んだより大きなウェーハ処理ツールの一部として
保持チャンバ４００の一部であってもよい。保持チャン
バ４００がスタンドアローン測定ツールの一部である場
合、コンピュータシステム４１１は、測定ツールの一部
である。しかし、保持チャンバ４００がより大きな処理
ツールの一部である場合には、コンピュータシステム４
１１は、その大型処理ツールの一部であってもよいし、
あるいは測定ツールの一部であってもよい。検出器４０
９は、ウェーハ５０２から受光した反射光信号５０６か
ら得られるスペクトラムを収集する。この後、コンピュ
ータシステム４１１は、差分値を得るために、そのプロ
セッサにロードされたアルゴリズムを用いて基準サンプ
ル４０３のスペクトラムをウェーハ５０２のスペクトラ
ムと比較する。このアルゴリズムは、例えば、基準サン
プルのスペクトラムとウェーハのスペクトラムとを比較
して差分値を取得する比率（ratio）であってもよい。
この差分値は、ウェーハ５０２上に形成される膜の厚さ
を求めるために利用される。
ウェーハ５０２は、ウェーハの裏面がチャック４０５に
埋設された基準サンプル４０３に接触することがないよ
うに、ピン５００の上に載置されている。ウェーハが保
持チャンバ４００内にある場合、光源４０７が光信号５
０４をウェーハ５０２上に投射し、この後、この光信号
が反射され、反射光信号５０６が検出器４０９に向か
う。この検出器は、コンピュータシステム４１１に結合
されている。コンピュータシステム４１１は、オフライ
ン計測の一部として保持チャンバ４００の一部であって
もよく、あるいはインライン計測用の保持チャンバ４０
０を含んだより大きなウェーハ処理ツールの一部として
保持チャンバ４００の一部であってもよい。保持チャン
バ４００がスタンドアローン測定ツールの一部である場
合、コンピュータシステム４１１は、測定ツールの一部
である。しかし、保持チャンバ４００がより大きな処理
ツールの一部である場合には、コンピュータシステム４
１１は、その大型処理ツールの一部であってもよいし、
あるいは測定ツールの一部であってもよい。検出器４０
９は、ウェーハ５０２から受光した反射光信号５０６か
ら得られるスペクトラムを収集する。この後、コンピュ
ータシステム４１１は、差分値を得るために、そのプロ
セッサにロードされたアルゴリズムを用いて基準サンプ
ル４０３のスペクトラムをウェーハ５０２のスペクトラ
ムと比較する。このアルゴリズムは、例えば、基準サン
プルのスペクトラムとウェーハのスペクトラムとを比較
して差分値を取得する比率（ratio）であってもよい。
この差分値は、ウェーハ５０２上に形成される膜の厚さ
を求めるために利用される。
【００２６】膜抵抗率を測定するために使用することの
可能な本発明の一形態が図７に示されている。インライ
ン計測装置においては、保持チャンバ４００は、インラ
イン計測において基板またはクラスタ処理ツールの一部
である冷却チャンバの一部であってもよい。あるいは、
保持チャンバ４００は、Epi Centuraのようなより大き
なクラスタツールの一部ではないスタンドアローン膜抵
抗率測定ツールであってもよい。図５および図６に同様
に示されるように、基準サンプル４０３は、保持チャン
バ４００の内部に配置されたステージ４０１の一部であ
るチャック４０５の凹部に載置されている。ある実施例
では、基準サンプル４０３は、処理済ウェーハと同じ特
性を有していないシリコン片または任意の反射面とする
ことができる。ウェーハおよび基準サンプル４０３を破
壊することのない膜抵抗率測定ツール６００が、基準サ
ンプル４０３の抵抗率を測定するために使用される。こ
の膜抵抗率測定ツール６００は、基準サンプル４０３の
抵抗率を測定するのに、例えばこの分野で周知の容量−
電圧法を使用することができる。膜抵抗率測定ツール６
００は、コンピュータシステム４１１に結合されていて
もよい。このコンピュータシステム４１１は、基準サン
プル４０３の抵抗率と測定される処理済ウェーハから得
られる抵抗率とを記憶する記憶装置を含んでいる。さら
に、コンピュータシステム４１１は、基準サンプルの抵
抗率を基板またはウェーハの抵抗率と比較するためのア
ルゴリズムを実行するプロセッサを含んでいる。比較の
目的は、ウェーハまたは基板の抵抗率を求めることであ
る。
可能な本発明の一形態が図７に示されている。インライ
ン計測装置においては、保持チャンバ４００は、インラ
イン計測において基板またはクラスタ処理ツールの一部
である冷却チャンバの一部であってもよい。あるいは、
保持チャンバ４００は、Epi Centuraのようなより大き
なクラスタツールの一部ではないスタンドアローン膜抵
抗率測定ツールであってもよい。図５および図６に同様
に示されるように、基準サンプル４０３は、保持チャン
バ４００の内部に配置されたステージ４０１の一部であ
るチャック４０５の凹部に載置されている。ある実施例
では、基準サンプル４０３は、処理済ウェーハと同じ特
性を有していないシリコン片または任意の反射面とする
ことができる。ウェーハおよび基準サンプル４０３を破
壊することのない膜抵抗率測定ツール６００が、基準サ
ンプル４０３の抵抗率を測定するために使用される。こ
の膜抵抗率測定ツール６００は、基準サンプル４０３の
抵抗率を測定するのに、例えばこの分野で周知の容量−
電圧法を使用することができる。膜抵抗率測定ツール６
００は、コンピュータシステム４１１に結合されていて
もよい。このコンピュータシステム４１１は、基準サン
プル４０３の抵抗率と測定される処理済ウェーハから得
られる抵抗率とを記憶する記憶装置を含んでいる。さら
に、コンピュータシステム４１１は、基準サンプルの抵
抗率を基板またはウェーハの抵抗率と比較するためのア
ルゴリズムを実行するプロセッサを含んでいる。比較の
目的は、ウェーハまたは基板の抵抗率を求めることであ
る。
【００２７】図７および図８では、膜抵抗率測定ツール
６００が保持チャンバ４００の内側に図示されている
が、膜抵抗率測定ツール６００は、保持チャンバ４００
の外側に配置されていてもよい。さらにまた、図７およ
び図８では、膜抵抗率測定ツール６００が測定中に基準
サンプル４０３またはウェーハ５０２に接触しないよう
に図示されているが、別の実施形態では、測定中に基準
サンプル４０３またはウェーハ５０２に接触するように
してもよい。さらに、ウェーハの抵抗率および基準サン
プルの抵抗率の正確な測定と比較を得るためには、基準
サンプル４０３の配置が、測定されるべきウェーハまた
は基板の配置に近いものであることが好ましい。
６００が保持チャンバ４００の内側に図示されている
が、膜抵抗率測定ツール６００は、保持チャンバ４００
の外側に配置されていてもよい。さらにまた、図７およ
び図８では、膜抵抗率測定ツール６００が測定中に基準
サンプル４０３またはウェーハ５０２に接触しないよう
に図示されているが、別の実施形態では、測定中に基準
サンプル４０３またはウェーハ５０２に接触するように
してもよい。さらに、ウェーハの抵抗率および基準サン
プルの抵抗率の正確な測定と比較を得るためには、基準
サンプル４０３の配置が、測定されるべきウェーハまた
は基板の配置に近いものであることが好ましい。
【００２８】図８は、ピン５００上に載置されているウ
ェーハ５０２を測定する膜抵抗率測定ツール６００を図
示している点を除いて図７と同様の図である。ウェーハ
または基板５０２がピン５００の上に載置されているの
で、ウェーハ５０２の裏面が基準サンプル４０３に接触
することはなく、これにより、発生の可能性があるコン
タミネーション（汚染）が防止される。図７のコンピュ
ータシステムは、図８に示されるコンピュータシステム
４１１と同様のものである。さらに、図７および図８
は、図５および図６に対応するものである。唯一の違い
は、図５および図６で測定される膜特性が膜厚であるの
に対し、図７および図８で測定される膜特性が膜抵抗率
であることである。いずれの場合にも、永久的に取り付
けられた基準サンプルが同様の利点を提供する。例え
ば、この基準サンプルは、ともすればウェーハによって
占有されてしまう製造カセットスロットを占有しない。
さらに、基準サンプルまたはウェーハの測定前または測
定後に基準サンプルを取り去る必要がないので、ウェー
ハハンドリングハードウェアまたはコンピュータへの悪
影響がない。このように、本発明によれば、スループッ
トに悪影響を及ぼすことなく、処理済ウェーハまたは基
板を測定する前に、測定すべき特性に関係なく、基準サ
ンプルを容易にかつ便利に測定することができる。
ェーハ５０２を測定する膜抵抗率測定ツール６００を図
示している点を除いて図７と同様の図である。ウェーハ
または基板５０２がピン５００の上に載置されているの
で、ウェーハ５０２の裏面が基準サンプル４０３に接触
することはなく、これにより、発生の可能性があるコン
タミネーション（汚染）が防止される。図７のコンピュ
ータシステムは、図８に示されるコンピュータシステム
４１１と同様のものである。さらに、図７および図８
は、図５および図６に対応するものである。唯一の違い
は、図５および図６で測定される膜特性が膜厚であるの
に対し、図７および図８で測定される膜特性が膜抵抗率
であることである。いずれの場合にも、永久的に取り付
けられた基準サンプルが同様の利点を提供する。例え
ば、この基準サンプルは、ともすればウェーハによって
占有されてしまう製造カセットスロットを占有しない。
さらに、基準サンプルまたはウェーハの測定前または測
定後に基準サンプルを取り去る必要がないので、ウェー
ハハンドリングハードウェアまたはコンピュータへの悪
影響がない。このように、本発明によれば、スループッ
トに悪影響を及ぼすことなく、処理済ウェーハまたは基
板を測定する前に、測定すべき特性に関係なく、基準サ
ンプルを容易にかつ便利に測定することができる。
【００２９】上記の記載において、多くの具体的な詳細
や具体例は、例示のために提供されたものであり、本発
明を限定するものではない。したがって、本発明は、膜
厚や膜抵抗率などの膜特性を測定することに限定される
わけではない。これらの具体的な詳細によることなく本
発明を実施できることは、当業者にとって明らかであ
る。さらにまた、いくつかの例においては、本発明を不
必要に曖昧なものとしないように、周知の半導体装置や
半導体プロセスに関して詳細には説明しなかった。この
ように、本発明の方法および装置は、特許請求の範囲に
よって定められる。
や具体例は、例示のために提供されたものであり、本発
明を限定するものではない。したがって、本発明は、膜
厚や膜抵抗率などの膜特性を測定することに限定される
わけではない。これらの具体的な詳細によることなく本
発明を実施できることは、当業者にとって明らかであ
る。さらにまた、いくつかの例においては、本発明を不
必要に曖昧なものとしないように、周知の半導体装置や
半導体プロセスに関して詳細には説明しなかった。この
ように、本発明の方法および装置は、特許請求の範囲に
よって定められる。
【図１】基板上の膜厚を測定する従来技術の方法を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図２】図１のフローチャートの続きである。
【図３】本発明の好適なインライン実施形態を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図４】本発明の好適なオフライン実施形態を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】本発明を用いて膜厚を測定する一形態を示す図
である。
である。
【図６】本発明を用いて膜厚を測定する別の形態を示す
図である。
図である。
【図７】膜抵抗率を測定する一形態を示す図である。
【図８】膜抵抗率を測定する別の形態を示す図である。
４００…保持チャンバ、４０１…ステージ、４０３…基
準サンプル、４０５…チャック、４０７…光源、４０９
…検出器、４１１…コンピュータシステム、４１３…光
信号、４１５…反射光信号、５００…ピン、５０２…ウ
ェーハ、５０４…光信号、５０６…反射光信号、６００
…膜抵抗率測定ツール。
準サンプル、４０５…チャック、４０７…光源、４０９
…検出器、４１１…コンピュータシステム、４１３…光
信号、４１５…反射光信号、５００…ピン、５０２…ウ
ェーハ、５０４…光信号、５０６…反射光信号、６００
…膜抵抗率測定ツール。
フロントページの続き (72)発明者 デイヴィッド ケー． カールソン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， ダンディー ドライヴ 2308 (72)発明者 ポール ビー． コミタ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， メンロ パーク， ハーモサ ウェイ 350
Claims (32)
- 【請求項１】 基板上に膜を形成する処理チャンバと、 前記処理チャンバに結合され、前記膜が前記基板上に形
成された後に前記基板を保持する保持チャンバと、 前記保持チャンバに結合され、前記基板が前記保持チャ
ンバ内にある間に、前記基板上に形成された前記膜の特
性を測定する測定ツールと、 前記保持チャンバに結合され、前記測定ツールによって
測定することの可能な基準サンプルと、を備える基板処
理ツール。 - 【請求項２】 前記測定ツールは、前記基板上に膜が形
成された後、前記基準サンプルおよび前記基板を測定し
て前記基準サンプルおよび前記基板に関する特性値を取
得することができる、請求項１記載の基板処理ツール。 - 【請求項３】 前記測定ツールは、前記基準サンプルの
特性値を前記基板の特性値と比較して前記基板上の前記
膜の特性を求めることができるコンピュータシステムを
含んでいる、請求項２記載の基板処理ツール。 - 【請求項４】 前記基準サンプルは前記保持チャンバの
ステージに結合されたシリコン片であり、前記基板はウ
ェーハである、請求項１記載の基板処理ツール。 - 【請求項５】 前記測定ツールは、赤外線源と、この赤
外線源に結合された検出器と、を含んでおり、前記検出
器は、前記赤外線源からの赤外線が対象物の表面で反射
された結果得られるスペクトラムを測定する、請求項１
記載の基板処理ツール。 - 【請求項６】 前記基板が前記保持チャンバ内にないと
き、前記対象物は前記基準サンプルである、請求項５記
載の基板処理ツール。 - 【請求項７】 前記基板が前記保持チャンバ内にあると
き、前記対象物は前記基板である、請求項５記載の基板
処理ツール。 - 【請求項８】 前記測定ツールは、前記基準サンプルお
よび前記基板の膜抵抗率特性を測定する、請求項１記載
の基板処理ツール。 - 【請求項９】 前記膜の前記特性は、膜抵抗率および膜
厚からなる群から選択されたものである、請求項１記載
の基板処理ツール。 - 【請求項１０】 基板上に膜を形成する基板処理ツール
と、 前記基板処理ツールに結合され、前記基板上に形成され
た膜の特性を測定する測定ツールと、を備える基板処理
システムであって、 前記測定ツールは、前記基板が前記測定ツール内にない
ときに測定されて基準特性値を与える基準サンプルと、
前記基板を測定することによって得られる基板特性値
と、を有している、基板処理システム。 - 【請求項１１】 前記基準サンプルは、前記測定ツール
のステージに取り付けられている、請求項１０記載の基
板処理システム。 - 【請求項１２】 前記測定ツールに結合されたコンピュ
ータシステムであって、前記基準特性値および前記基板
特性値を記憶する記憶装置と、前記基準特性値を前記基
板特性値と比較して前記基板上の膜の前記特性を求める
プロセッサと、を備えるコンピュータシステムを更に備
える請求項１０記載の基板処理システム。 - 【請求項１３】 前記基準特性値は基準スペクトラムで
あり、前記基板特性値は基板スペクトラムであり、前記
膜特性は膜厚である、請求項１２記載の基板処理システ
ム。 - 【請求項１４】 前記基準特性値は基準抵抗率を表し、
前記基板特性値は基板抵抗率を表しており、前記膜特性
は膜抵抗率である、請求項１２記載の基板処理システ
ム。 - 【請求項１５】 前記膜は、エピタキシ、アンドープト
ポリシリコン、ドープトキャップトポリシリコン、アン
ドープトキャップトポリシリコン、およびシリコンゼラ
ニウムからなる群から選択されたものである、請求項１
０記載の基板処理システム。 - 【請求項１６】 基準スペクトラムおよび基板スペクト
ラムを記憶する記憶装置と、前記基準スペクトラムを前
記基板スペクトラムと比較するプロセッサと、を含んだ
コンピュータシステムと、 評価チャンバの内部に配置された基準サンプルと、 前記コンピュータシステムおよび前記基準サンプルに結
合された光源であって、基板が前記評価チャンバ内にな
いときに前記基準サンプルに光信号を供給するが、前記
基板が前記評価チャンバ内にあるときには前記基板に光
信号を供給する光源と、 前記コンピュータシステムに結合された検出器であっ
て、前記光信号が前記基準サンプルによって反射される
ときは前記基準スペクトラムを収集して前記コンピュー
タシステムに提供し、前記光信号が前記基板によって反
射されるときは前記基板スペクトラムを収集して前記コ
ンピュータシステムに提供する検出器と、を備える膜厚
測定ツール。 - 【請求項１７】 光源と、 前記光源に結合され、光源からの光の反射光を検出する
検出器と、 基準サンプルが内部に配置され、前記光源および前記検
出器の下方に配置されたチャックであって、前記基準サ
ンプルの上方に配置される基板をこの基板が前記基準サ
ンプルに接触しないように支持することができるチャッ
クと、 前記光源および前記検出器に結合されたコンピュータシ
ステムであって、基準スペクトラムを記憶して複数の基
板スペクトラムと比較することができるコンピュータシ
ステムと、を備える膜厚測定ツールであって、 前記基準サンプルは、基板がチャックに配置されていな
いときに前記光源からの光を前記検出器に反射し、 前記基板は、前記光源からの光を前記検出器に反射する
ことができ、 前記基板スペクトラムの各々は、特定の基板に関する膜
厚を測定するために、この特定の基板に対応している、
膜厚測定ツール。 - 【請求項１８】 基準サンプルが内部に配置された測定
ツールを用いて、基板上に形成された膜の膜特性を測定
するコンピュータ実行方法であって、 前記測定ツールを用いて前記基準サンプルを測定し、基
準特性値を取得するステップと、 前記基準特性値を保存するステップと、 前記測定ツールを用いて第１の基板を測定し、第１の基
板特性値を取得するステップと、 前記基準特性値を前記第１基板特性値と比較して第１の
差分値を取得するステップと、 前記第１の差分値を用いて、前記第１の基板上に形成さ
れた膜の前記膜特性を求めるステップと、を備えるコン
ピュータ実行方法。 - 【請求項１９】 前記基準サンプルを再測定して、更新
された基準特性値を取得するステップと、 前記更新基準特性値を保存するステップと、 第２の基板を測定して第２の基板特性値を取得するステ
ップと、 前記更新基準特性値を前記第２基板特性値と比較して第
２の差分値を取得するステップと、 前記第２の差分値を用いて、前記第２基板上に形成され
た膜の前記膜特性を求めるステップと、をさらに備える
請求項１８記載のコンピュータ実行方法。 - 【請求項２０】 前記膜特性は膜厚である、請求項１９
記載のコンピュータ実行方法。 - 【請求項２１】 前記膜特性は膜抵抗率である、請求項
１９記載のコンピュータ実行方法。 - 【請求項２２】 前記基準特性値を前記第１基板特性値
と比較する前記ステップは、アルゴリズムを用いて前記
基準特性値と前記第１基板特性値との差を比較するステ
ップを含んでいる、請求項１８記載のコンピュータ実行
方法。 - 【請求項２３】 前記更新基準特性値を前記第２基板特
性値と比較する前記ステップは、アルゴリズムを使用す
るステップを含んでいる、請求項１９記載のコンピュー
タ実行方法。 - 【請求項２４】 第２の基板を測定して第２の基板特性
値を取得するステップと、 前記基準特性値を前記第２基板特性値と比較して第２の
差分値を取得するステップと、 前記第２差分値を用いて、前記第２基板上に形成された
膜の前記膜特性を求めるステップと、をさらに備える請
求項１８記載のコンピュータ実行方法。 - 【請求項２５】 基板上に形成された膜の膜特性を測定
するコンピュータ実行方法であって、 第１の基板上に膜を形成するステップと、 保持チャンバ内に配置された基準サンプルを測定するス
テップと、 基準サンプル特性値を収集するステップと、 前記第１基板を測定して第１の基板特性値を取得するス
テップと、 アルゴリズムを利用して前記基準サンプル特性値を前記
第１基板特性値と比較するステップと、 前記基準サンプル特性値を前記第１基板特性値と比較す
る前記ステップから第１の差分値を取得するステップ
と、を備えるコンピュータ実行方法。 - 【請求項２６】 前記第１差分値を用いて、前記第１基
板の前記膜特性の導出を支援するステップをさらに備え
る請求項２５記載のコンピュータ実行方法。 - 【請求項２７】 前記膜特性は膜厚である、請求項２６
記載のコンピュータ実行方法。 - 【請求項２８】 前記膜特性は膜抵抗率である、請求項
２６記載のコンピュータ実行方法。 - 【請求項２９】 前記基準サンプルを所定の時間間隔で
再測定するステップをさらに備える請求項２５記載のコ
ンピュータ実行方法。 - 【請求項３０】 前記基板を測定した後に前記基準サン
プルを再測定するステップをさらに備える請求項２５記
載のコンピュータ実行方法。 - 【請求項３１】 基板を支持することができる凹部を有
するステージと、 前記ステージの前記凹部に取り付けられた基板と、を備
える装置。 - 【請求項３２】 基準サンプルの特性を測定する手段
と、 凹部を有するステージと、 前記ステージの前記凹部に配置された基準サンプルと、
を備える測定ツール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/800,863 US5924058A (en) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | Permanently mounted reference sample for a substrate measurement tool |
| US08/800863 | 1997-02-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275838A true JPH10275838A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=25179573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10032975A Ceased JPH10275838A (ja) | 1997-02-14 | 1998-02-16 | 基板測定ツール用の永久取付け基準サンプル |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5924058A (ja) |
| EP (1) | EP0859406A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10275838A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007013047A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 反射光強度比測定装置、光エネルギー吸収比率の測定装置および熱処理装置 |
| KR101011051B1 (ko) | 2007-04-02 | 2011-01-25 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 스펙트럼들의 라이브러리를 생성하기 위한 방법과 장치 및높은 수율 측정 시스템 |
| KR20180067764A (ko) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 주식회사 원익아이피에스 | 기판 처리 장치 |
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| US7264698B2 (en) | 1999-04-13 | 2007-09-04 | Semitool, Inc. | Apparatus and methods for electrochemical processing of microelectronic workpieces |
| US7438788B2 (en) | 1999-04-13 | 2008-10-21 | Semitool, Inc. | Apparatus and methods for electrochemical processing of microelectronic workpieces |
| TW527444B (en) | 1999-04-13 | 2003-04-11 | Semitool Inc | System for electrochemically processing a workpiece |
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- 1997-02-14 US US08/800,863 patent/US5924058A/en not_active Expired - Lifetime
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1998
- 1998-01-29 EP EP98300633A patent/EP0859406A3/en not_active Withdrawn
- 1998-02-16 JP JP10032975A patent/JPH10275838A/ja not_active Ceased
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|---|---|
| US5924058A (en) | 1999-07-13 |
| EP0859406A2 (en) | 1998-08-19 |
| EP0859406A3 (en) | 1999-06-02 |
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