(57)【要約】【課題】結合型渦電流センサによって膜厚を測定する。【解決手段】膜厚測定における測定点の大きさおよびノイズを最小化するための方法が提供される。この方法は、導電膜を伴う第１の表面を向くように、第１の渦電流センサを配置する工程から開始する。この方法は、導電膜を伴う第２の表面を向くように、第２の渦電流センサを配置する工程を備える。第１および第２の渦電流センサは、共通の軸を共有しても良いし、あるいは互いにオフセットされても良い。この方法は、更に、第１の渦電流センサおよび第２の渦電流センサを交互に給電する工程を備える。本発明の一態様では、第１の渦電流センサと第２の渦電流センサとの間の給電の切り替え間に、遅延時間が組み込まれる。方法は、また、第１の渦電流センサからの信号と第２の渦電流センサからの信号との組み合わせに基づいて、膜厚の測定値を計算する工程を備える。装置およびシステムも提供される。【選択図】図５
2007517218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜厚測定における検査スポットの大きさおよびノイズを最小限に抑えるための方法であって、
導電膜を伴う基板の第１の表面を向くように、第１の渦電流センサを配置する工程と、
前記第１の表面と反対側にある、前記導電膜を伴う前記基板の第２の表面を向くように、第２の渦電流センサを配置する工程と、
前記第２の渦電流センサが給電されない間に前記第１の渦電流センサが給電され、前記第２の渦電流センサが給電される間に前記第１の渦電流センサが給電されないように、前記第１の渦電流センサおよび前記第２の渦電流センサを交互に給電する工程と、
前記第１の渦電流センサからの信号と前記第２の渦電流センサからの信号との組み合わせに基づいて、膜厚の測定値を計算する工程と
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記導電膜を伴う前記基板の第２の表面を向くように第２の渦電流センサを配置する前記工程は、前記第１の渦電流センサの軸を、前記第２の渦電流センサの軸からオフセットさせることを含む、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記第１の渦電流センサおよび前記第２の渦電流センサを交互に給電する前記工程は、
ａ）前記第１の渦電流センサに給電する工程と、
ｂ）前記第１の渦電流センサへの給電を停止させる工程と、
ｃ）遅延期間のあいだ待機する工程と、
ｄ）前記第２の渦電流センサに給電する工程と、
ｅ）前記第２の渦電流センサへの給電を停止させる工程と、
ｆ）前記遅延期間のあいだ待機する工程と
を含む、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、更に、
測定される各位置についてａ）〜ｆ）を繰り返す工程を備える方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記導電膜を伴う前記基板の第２の表面を向くように第２の渦電流センサを配置する前記工程は、前記第１の渦電流センサを、前記第２の渦電流センサと同軸に揃える工程を含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
前記第１の渦電流センサおよび前記第２の渦電流センサを交互に給電する前記工程は、前記第１の渦電流センサおよび前記第２の渦電流センサのそれぞれを、非活動状態にある際の誘導負荷としての現れを最小にするように構成する工程を含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記第１の渦電流センサおよび前記第２の渦電流センサのそれぞれを非活動状態にある際の誘導負荷としての現れを最小にするように構成する工程は、前記第１の渦電流センサおよび前記第２の渦電流センサの両方を、開ループに組み込む工程を含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、更に、
前記第１の渦電流センサおよび前記第２の渦電流センサの両方を、単一電源を使用して給電する工程と、
前記第１の渦電流センサおよび前記第２の渦電流センサの両方が各位置で交互に給電されるように、交互の給電を繰り返す工程と
を備える方法。
【請求項９】
ウエハの厚さをマッピングするためのセンサアレイであって、
複数のトップセンサと、
前記複数のトップセンサに対向する複数のボトムセンサであって、前記複数のボトムセンサの各自は、前記複数のトップセンサのうちの対応する一つのトップセンサと同軸であり、更に、その対応する一つのトップセンサが活動状態にあるときに非活動状態にあるように構成される複数のボトムセンサと、
前記複数のトップセンサおよび前記複数のボトムセンサの両方と接続されている電源と、
前記電源による前記複数のトップセンサおよび前記複数のボトムセンサへの給電を交互にするように構成されたコントローラと、
を備えるセンサアレイ。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサアレイであって、
前記複数のトップセンサおよび前記複数のボトムセンサは渦電流センサである、センサアレイ。
【請求項１１】
請求項９に記載のセンサアレイであって、
前記コントローラは、更に、前記センサを非活動状態から活動状態に切り替えるときに遅延時間を組み込むように構成される、センサアレイ。
【請求項１２】
請求項９に記載のセンサアレイであって、
半導体処理ツールのアライナステーションに組み込まれるセンサアレイ。
【請求項１３】
請求項１１に記載のセンサアレイであって、
前記遅延時間は１ミリ秒である、センサアレイ。
【請求項１４】
ウエハを処理するためのシステムであって、
化学機械平坦化（ＣＭＰ）ツールと、
前記ＣＭＰツールの外側に設けられたセンサアレイと、
を備え、
前記ＣＭＰツールは、
ハウジング内に形成され、窓を形成された底面を有するウエハキャリアと、
前記ウエハキャリアの底面に取り付けられ、ＣＭＰ工程のあいだウエハを支えるように構成されたキャリアフィルムと、
前記ウエハに埋め込まれたセンサであって、前記窓の頂面の上方に配され、前記ウエハの近接度および厚さを決定するために前記ウエハ内に渦電流を誘導するように構成されたセンサと、
を含み、
前記センサアレイは、前記ウエハキャリアに埋め込まれた前記センサと接続されてており、第１のセンサと、対応する第２のセンサとを含み、前記第１のセンサおよび前記対応する第２のセンサは、活動状態と非活動状態との間で交互に切り替わるように構成され、前記第１のセンサは、更に、前記第２のセンサが非活動状態にあるときに活動状態にあるように構成され、前記センサアレイは、前記第１のセンサおよび前記対応する第２のセンサから前記ウエハまでの距離に依存しないウエハ厚さ信号を検出するように構成されている、
システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムであって、
前記センサアレイの前記第１のセンサおよび前記対応する第２のセンサは、共通の軸を有する、システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のシステムであって、
前記第１のセンサの軸は、前記センサアレイの前記対応する第２のセンサの軸からオフセットされている、システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムであって、
前記第１のセンサからの信号は、初期の厚さを決定するために、前記対応する第２のセンサからの信号との間で平均化される、システム。
【請求項１８】
請求項１４に記載のシステムであって、更に、
前記第１のセンサおよび前記対応する第２のセンサの両方と接続されている電源と、
前記第１のセンサおよび前記対応する第２のセンサへの給電を交互にするように構成されたコントローラと、
を備えるシステム。
【請求項１９】
請求項１５に記載のシステムであって、
前記コントローラは、前記埋め込まれたセンサおよび前記センサアレイと接続されており、前記埋め込まれたセンサおよび前記センサアレイのいずれかによって供給される信号によって前記ウエハの厚さを決定するように構成され、ＣＭＰを経る前のウエハおよびＣＭＰを経た後のウエハの両方の厚さ分布をＣＭＰコントローラに提供することができる、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、半導体の製造に関する。本発明は、より具体的には、ウエハ処理におけるプロセス制御のためのインライン計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造には、根底となる基板の各層に形成および除去の処理を施す複数の工程が含まれる。要素のサイズの小ささ、表面の平面性に関する要件の厳しさ、そしてスループットの向上に対する不断の追求をあわせて考慮すると、正確な厚さを実現された時点で、すなわちプロセス工程の終点が得られた時点で処理を停止させることが切に望まれる。
【０００３】
変位、近接度、および膜厚の測定には、渦電流センサが使用される。これらのセンサは、測定対象に近接するプローブコイルのゆらぎ電磁場による対象内への電流の誘導に依存する。ゆらぎ電磁場は、コイルに交流電流を流した結果として形成される。ゆらぎ電磁場は渦電流を誘導し、その誘導された渦電流は最初の電磁場を乱すので、結果としてコイルのインダクタンスを変動させる。
【０００４】
図１は、渦電流センサの作動原理を示した簡単な説明図である。導体１０２に近接するコイル１００には、交流電流が流れる。コイルの電磁場は、導体１０２内に渦電流を誘導する。すると、渦電流の量および位相は、コイルにかかる負荷に作用する。したがって、コイルのインピーダンスは、近接する導体によって誘導される渦電流の影響を受ける。この影響は、導体１０２の近接度および厚さを検出する目的で測定される。コイル１００に対する渦電流１０４の作用は、距離１０６によって影響される。したがって、もし導体１００２が移動する場合は、コイル１００に対する渦電流の作用をモニタリングするセンサから得られる信号も変化する。
【０００５】
膜厚の測定に渦電流センサを使用する試みは、限られた成果しかあげられていない。渦電流センサによって得られる信号は、膜の厚さと、基板からセンサまでの距離との両方に敏感であるので、解かなければならない未知量が二つ存在する。図２は、化学機械平坦化プロセス（ＣＭＰ）中にウエハの厚さを測定するための渦電流センサを有するウエハキャリアの説明図である。ウエハキャリア１０８は、渦電流センサ１１０を有する。ＣＭＰ工程の最中に、キャリア１０８のキャリアフィルム１１２によって支えられたウエハ１１４は、平坦化のためにパッド１１６に押し付けられる。パッド１１６は、ステンレス製バッキング１１８によって支えられる。
【０００６】
図２に示された構成の欠点の一つは、キャリアフィルムの有する変動性を原因とする。キャリアフィルムは、±３ミルの変動性を有する。したがって、キャリアフィルムは、ウエハとセンサとの間の距離に大きなばらつきを持ち込む。また、キャリアフィルムに下向きに加えられる力の相違も、キャリアフィルムの圧縮に伴って、更なるばらつきを持ち込む恐れがある。したがって、センサによる厚さ測定に影響を及ぼす距離に作用する全ての変数を較正することは、非常に困難である。この構成のもう一つの欠点は、測定される導電性材料とは別の導電性材料の存在に起因するもので、概して第三体効果と称される。導電層の厚さがいわゆる表皮深さに満たない場合は、コイルからの電磁場は完全には吸収されず、その一部は図２のパッド１１６のステンレス鋼製バッキング１１８を通り抜ける。これは、ステンレス鋼製ベルト内に更なる渦電流を誘導することによって、渦電流センサからの総信号に寄与する。更に、パッドは、時間の経過とともに摩耗または腐食を生じ、ステンレス製バッキングと渦電流センサとの間の距離にばらつきを持ち込む。これは、渦電流センサの総信号への寄与に影響を及ぼす。したがって、複数のウエハを続けて処理する場合は、摩耗因子を考慮に入れる必要がある。このように、厚さ測定に持ち込まれる変動性は、誤差の量を許容不能な高レベルにし、且つ予測不能にする。
【０００７】
以上からわかるように、厳密な終点を決定して、所望の厚さを高精度で実現するためには、作業環境に内在する変動性を排除または相殺することが必要とされている。
【発明の開示】
【０００８】
大まかに言うと、本発明は、処理工程中に導入される未知量に起因する変動性を排除または相殺することができるように、理想の環境下、すなわち非作業環境下でウエハの厚さを決定して、その決定された厚さを提供することによって、これらのニーズを満たすものである。
【０００９】
本発明の一実施形態にしたがって、膜厚測定におけるノイズを最小化するための方法が提供される。この方法は、導電膜を伴う第１の表面を向くように、第１の渦電流センサを配置する工程から開始する。この方法は、導電膜を伴う第２の表面を向くように、その導電膜の別の側に第２の渦電流センサを配置する工程を備える。第１および第２の渦電流センサは、共通の軸を共有しても良いし、あるいは互いにオフセットされても良い。方法は、更に、第１の渦電流センサおよび第２の渦電流センサが一度に一つずつ給電されるように、第１の渦電流センサおよび第２の渦電流センサを交互に給電する工程を備える。本発明の一態様では、第１の渦電流センサと第２の渦電流センサと間の給電の切り替え間に、遅延時間が組み込まれる。この方法は、また、第１の渦電流センサからの信号と第２の渦電流センサからの信号との組み合わせに基づいて、膜厚の測定値を計算する工程を備える。
【００１０】
別の一実施形態において、ウエハの厚さをマッピングするためのセンサアレイが提供される。このセンサアレイは、複数のトップセンサと、複数のトップセンサに対向する複数のボトムセンサとを備える。複数のボトムセンサの各自は、複数のトップセンサのうちの対応する一つのトップセンサと同軸である。複数のボトムセンサは、更に、複数のトップセンサのうちの対応する一つのトップセンサが活動状態にあるときに非活動状態にあるように構成される。また、複数のトップセンサおよび複数のボトムセンサの両方と接続されている電源も、設けられている。また、電源による複数のボトムセンサおよび複数のトップセンサへの給電を交互にするように構成されたコントローラも、設けられている。
【００１１】
本発明の更に別の一実施形態にしたがって、ウエハを処理するためのシステムが提供される。システムは、化学機械平坦化（ＣＭＰ）ツールを備える。ＣＭＰツールは、ハウジング内に形成されたウエハキャリアを備える。ウエハキャリアは、窓を形成された底面を有する。ウエハキャリアの底面には、キャリアフィルムが取り付けられる。キャリアフィルムは、ＣＭＰ工程を通してウエハを支えるように構成される。ウエハには、センサが埋め込まれる。センサは、窓の頂面の上方に配される。センサは、ウエハの近接度および厚さを決定するために、ウエハ内に渦電流を誘導するように構成される。ＣＭＰツールの外側には、センサアレイが設けられる。センサアレイは、ウエハキャリアに埋め込まれたセンサと接続されている。センサアレイは、第１のセンサと、それに対応する第２のセンサとを有する。第１のセンサおよび対応する第２のセンサは、活動状態と非活動状態との間で交互に切り替わるように構成される。第１のセンサは、更に、第２のセンサが非活動状態にあるときに活動状態にあるように構成される。センサアレイは、第１のセンサおよび対応する第２のセンサからウエハまでの距離に依存しないウエハ厚さ信号を検出するように構成される。
【００１２】
上述された発明の概要および以下の詳細な説明は、説明を目的とした代表的なものであり、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。
【００１３】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の代表的な実施形態を図示したものであり、発明の説明と併せて本発明の原理を説明する働きをする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付の図面を参照にしつつ、発明のいくつかの実施形態が詳細に説明される。図１および図２については、「発明の背景」において説明済みである。
【００１５】
渦電流センサ（ＥＣＳ）は、移動するウエハの金属膜の厚さを測定することを可能にする。ＥＣＳは、標準的な装填用ロボット速度で移動するウエハに対して十分に高速に応答可能であることが知られている。したがって、処理のスループットに影響を及ぼすことなく「素早く」厚さ測定を実施することが可能である。更に、ウエハの移動は、クラスタを構成する限られた数のセンサによって厚さ分布を作成するために、うまく活用することもできる。例えば、ウエハアライナは、回転方向および直線半径方向の移動を可能にする。したがって、ウエハを一般の自動ウエハ取り扱い方式で扱いつつ、センサクラスタによってウエハの厚さ分布を得ることが可能である。一実施形態では、各ウエハの厚さ分布に応じて下流プロセスのレシピを最適化することができるように、ウエハごとに厚さ分布を作成することが可能である。
【００１６】
下記の図面は、先ず、非処理条件下で、すなわち非妨害条件下でウエハの厚さを決定する、到着（入ってくる）ウエハ用のセンサまたはセンサクラスタの構成を提供する。決定された厚さは、次いで、格納することができる、あるいは、その代わりにまたはそれと同時に、金属薄膜を扱う下流の製造プロセスに伝えることができる。つまり、到着ウエハの厚さは、下流製造プロセス用の類似の厚さ測定装置に提供することができる。下流製造プロセスに関連付けられたこのセンサは、次いで、処理条件によってもたらされる未知数または変数が問題とならないようにするために、到着ウエハの厚さによって較正することができる。なお、センサクラスタとは、新しい計量特性を定める目的で二つまたは三つのセンサが組み合わされたものを意味する。一実施形態において、これらのセンサは、距離に対する感度を排除する目的で組み合わされ、クラスタ化されている。本明細書では、これらのセンサ構成によって収集されたデータのサンプル結果も提供される。本明細書で言うセンサアレイとは、ウエハをより広範囲に網羅する、すなわちマッピングする目的で組み合わされた二つまたはそれ以上のセンサクラスタを含むものである。また、ウエハの同側面に設けられた三つのセンサをセンサアレイと見なすことも可能である。
【００１７】
クラスタ化されたセンサを既存のステーションに統合する場合は、下流の処理工程に備えてウエハの厚さをマッピングおよび格納することが可能である。また、また、処理チャンバからウエハを取り出す際に、その処理済みウエハの厚さを読み取って、その処理工程の結果に関するフィードバックを提供することもできる。したがって、フィードバックに基づいて、処理工程のレシピを調整することが可能である。処理結果を後続の処理工程のために用いることも、もちろん可能である。
【００１８】
図３は、到着ウエハの厚さを測定するための結合型センサを、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。トップセンサ１３０およびボトムセンサ１３２は、ウエハ１３８の厚さを示す信号を提供するように構成される。一実施形態において、センサ１３０，１３２は、渦電流センサである。ウエハ１３８は、基板１４２と金属層１４０とを含む。トップセンサの軸１３４は、ボトムセンサ１３２の軸１３６からオフセットされている。当業者ならば理解できるように、いずれも渦電流センサであるトップセンサ１３０とボトムセンサ１３２とを互いにオフセットさせた場合は、センサ１３０，１３２によって形成される電磁場が互いに干渉し合う、すなわち抑制し合うことはないと考えられる。周波数が同一で、尚かつ軸１３４と軸１３６とが揃っている場合は、特定の状況下で信号の抑制が生じうるが、この場合は、後ほど詳述されるように、信号の抑制を回避するための調整を行うことができる。コントローラ１４４は、センサ１３２，１３４と連通している。一実施形態において、コントローラ１４４は、センサ１３２，１３４からの信号を受信してウエハ１３８の厚さを決定するように構成される。なお、コントローラ１４４は、ウエハの厚さを示す信号を得るために、センサ１３０，１３２からの信号を平均化する。更に、トップセンサ１３０およびボトムセンサ１３２を用意することによって、トップセンサとウエハ１３８の上面との間の距離１４６の変化、またはボトムセンサとウエハ１３８の底面との間の距離１４８の変化が打ち消される。両センサが静止した状態にあるとき、いずれかの距離の変化は、読み取られたデータの平均化によって打ち消すことができる。したがって、信号は、厚さおよび近接度の関数ではなく厚さの関数になる。別の一実施形態において、コントローラ１４４は、計算された厚さを下流のツールに伝えるので、その下流プロセスは、印加される下向きの力の圧力およびベルト速度などのプロセス設定値を、到着ウエハの厚さに基づいて最適化することができる。
【００１９】
図４は、図３のように構成された結合型の渦電流センサの信号を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。グラフ１５０は、時間を横軸として、渦電流センサの出力をボルト単位でプロットしたものである。線１５２は、ウエハの下方に設けられた、例えば図３のボトムセンサ１３２などのセンサからの信号を表している。線１５４は、ウエハの上方に設けられた、例えば図３のトップセンサ１３０などのセンサからの信号を表している。実線１５６は、線１５２，１５４の平均を表している。当業者ならば理解できるように、線１５６は、ほぼ一定の信号を提供する。すなわち、トップセンサからの信号とボトムセンサからの信号とを組み合わせれば、センサ距離に依存する信号特性を排除することができる。例えば、図３のウエハ１３８がトップセンサ１３０に近づくにつれて、信号は増大する。トップセンサに近づくウエハのこの動きは、区域１５８によって裏付けられる。したがって、トップセンサからの信号強度は、区域１５８の線１５２によって示されるように、動きに応じて増大する。ウエハは、同時に、ボトムセンサからは遠ざかる。したがって、ボトムセンサからの信号強度は、区域１５８の線１５４によって示されるように、トップセンサからの信号強度の増大と同様に減少する。その結果、トップセンサからの信号強度とボトムセンサからの信号強度との平均は、一定に維持される。信号強度は、センサから対象物体までの距離に対して直線関係を有するので、第１の固定センサに近づく対象物体の動きによって生じる信号強度の変化は、第２の固定センサから遠ざかる対象物体の動きによって生じる反対向きの強度の変化によって相殺される。すなわち、距離に対する信号強度の感度は排除される。
【００２０】
したがって、例えばＣＭＰツールのウエハキャリアに埋め込まれたセンサなど、作業環境下で動作するセンサに、センサまたはセンサクラスタを組み合わせてクラスタ化することによって、作業環境下で動作するセンサは、除去速度および処理終点に関する情報をより高精度に提供可能であるように較正することができる。すなわち、到着ウエハの厚さまたはその膜の厚さを高精度に測定することができるので、処理環境下で生じる不正確さを、較正設定を通じて補うことができる。更に、センサクラスタは、連続プロセス制御（run-to-run process control）として用いることができる。すなわち、ウエハは、第１のセンサまたはセンサクラスタによってマッピングされた厚さ分布を有し、この厚さ分布は、ＣＭＰプロセスなどのプロセスをカスタマイズして、正確な量の膜厚を除去可能にするために、プロセスツールのコントローラにダウンロードされる。
【００２１】
図５は、到着ウエハの厚さまたはその膜の厚さを測定するための結合型センサの別の一構成を、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。ここで、トップセンサ１３０およびボトムセンサ１３２は、同一の縦軸１６０を共有している。トップセンサとボトムセンサとの間に生じるあらゆる信号干渉または信号抑制を排除するためには、センサごとに異なる周波数を用いることができる。また、両センサの位相をずらせるように、位相シフト機能を設けることもできる。すなわち、一方のセンサによって信号波形を１８０度ひっくり返すことによって、信号の抑制を排除する。上述されたように、変数としての距離が排除されているので、信号強度は厚さの関数である。Ｓを信号強度、ｋを感度係数、そしてＴＨＫを厚さとすると、Ｓ＝ｋ（ＴＨＫ）の関係式で表される。一実施形態において、この数式の信号強度および感度係数が既知である場合は、較正曲線を通じて厚さを決定することができる。決定された厚さは、例えば図８および図９を参照にして説明されるＣＭＰツールなど、半導体製造プロセスにおいて金属薄膜を取り扱っている下流プロセスのツールに供給することができる。また、図１３〜１６Ｂを参照にしてより詳しく説明される、切り替え型の給電方式も採用可能である。したがって、センサ１３０，１３２の両方を、単一電源１４５によって給電することが可能である。このような単一電源は、もちろん、図３のようにセンサがオフセットされている場合の切り替え型給電方式としても使用可能である。
【００２２】
図６Ａは、到着ウエハの厚さを測定するための結合型センサの更に別の一構成を、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。この実施形態において、センサクラスタは、ウエハ１３８の厚さをトップセンサ１３０の軸１６２に沿って決定するように構成される。ボトムセンサ１３２ａ，１３２ｂは、各自から軸１６２までの距離が一致するように配置される。したがって、センサ１３２ａ，１３２ｂからの信号を平均化すれば、信号、ひいては厚さが軸１６２に沿って決定される。ボトムセンサ１３２ａ，１３２ｂは、トップセンサ１３０の軸からオフセットされているので、トップセンサとボトムセンサとの間に生じる信号の干渉または抑制は、ここでは問題にならない。区域１６４，１６６，１６８，１７０，１７２は、トップセンサ１３０とボトムセンサ１３２ａ，１３２ｂとの間に形成された空間を通過するウエハ１３８の動きを示している。これらの区域の意味に関しては、図６Ｂを参照にして後ほど詳述される。
【００２３】
図６Ｂは、膜厚を検出するための、グラフの横に示された構成を有する渦電流センサクラスタを使用する際の平均信号の安定度を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。この構成において、渦電流センサクラスタは、トップセンサ１３０と、二つのボトムセンサ１３２ａ，１３２ｂとを有する。ウエハ１３８は、トップセンサ１３０とボトムセンサ１３２ａ，１３２ｂとの間を移動する。グラフ１７１は、ミリ秒単位の時間を横軸として、ＥＣＳ読み取り値をボルト単位でプロットしたものである。線１６９が、センサ１３２ａからの読み取り値を表している一方で、線１７３は、センサ１３２ｂからの読み取り値を表している。線１７５は、トップセンサ１３０からの読み取り値を表している。一実施形態では、センサ１３２ａ，１３２ｂからの信号が平均化される。平均化の結果は、次いで、センサ１３０からの信号との間で平均化される。最終的に得られた平均化信号は、線１７７によって表される。グラフ１７１は、センサクラスタを通過するウエハ１３８の各位置を示している。例えば、ウエハ１３８がセンサクラスタに入るときは、グラフ上の区域１６４によって示されている。なお、ＥＣＳ読み取り値が１１ボルトの時点では、ウエハはまだ測定されていないので、これは、厚さ０に対応する開始点を表している。信号は、ウエハの縁部がセンサクラスタを通過するとともに安定化する。次いで、ウエハは、区域１６６に示されるように、この中間移動経路に沿って移動を続ける。図からわかるように、線１７７によって表される平均読み取り値は、比較的一定に維持される。
【００２４】
ウエハは、次いで、０．０２０インチだけ上方に移動される。すると、トップセンサ１３０からの信号強度、すなわち被測定信号と厚さ０に対応する基準信号との差が強くなる一方で、ボトムセンサ１３２ａ，１３２ｂからの信号強度は弱くなる。しかしながら、線１７７によって表される平均は、依然として比較的一定に維持される。ウエハは、次いで、中間移動経路より０．０２０インチだけ下方に移動される。すると、トップセンサ１３０からの信号強度が弱くなる一方で、ボトムセンサ１３２ａ，１３２ｂからの信号強度は強くなる。前述のように、トップセンサ信号とボトムセンサ信号との平均は、比較的一定に維持される。したがって、トップセンサ信号とボトムセンサ信号との平均は、ウエハの移動によって生じる変動性、ひいてはウエハの反りに起因する信号のばらつきをも打ち消すので、センサクラスタは、前述のように、ウエハからセンサまでの距離に関係なく安定した信号を供給することができる。ウエハ１３８は、次いで、区域１７２に示されるように、センサクラスタから出される。区域１７２では、センサによってウエハの縁部の退出が観測されるとともに信号が変化する。なお、図６Ａの区域１６４〜１７２は、図６Ｂについて説明されたものと同様の移動パターンを表している。図６Ａの移動のグラフも、図６Ｂと同様に、ほぼ一定の平均信号を得られると考えられる。当業者ならば理解できるように、これらのセンサは、例えば一つのボトムセンサと一つのトップセンサ、一つのボトムセンサと二つのボトムセンサ、またはウエハの動きを相殺して安定した読み取り値を維持するのに適した任意の他の構成をとることが可能である。
【００２５】
図７Ａは、下流のＣＭＰプロセス用の厚さセンサに結合された到着ウエハ用の厚さセンサを、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。ここで、到着ウエハ用の厚さセンサ１３０ａは、ウエハ１３８の厚さ、および／またはウエハ１３８の基板１４２上の薄膜１４０の厚さを決定する。決定された厚さを示す信号は、コントローラ１４４に伝えられる。すると、コントローラ１４４は、その信号を、ＣＭＰプロセス用のウエハキャリア１７４に埋め込まれたセンサ１３０ｂに伝える。一実施形態において、これらのセンサ１３０ａ，１３０ｂは、渦電流センサである。別の一実施形態において、これらのセンサ１３０ａ，１３０ｂは、赤外線センサである。到着ウエハ１３８の厚さをセンサ１３０ｂに供給することによって、センサとウエハとの間の距離に対する感度をほぼ排除する較正を実施することができる。センサ１３０ｂとウエハ１３８との間の距離の変動性は、作業環境下でのキャリアフィルム１７６の圧縮によって引き起こされる、あるいは単に、キャリアフィルムに内在する±３ミリメートル程度に及ぶばらつきに起因する。また、研磨パッド１７８の頂部とステンレス製バッキング１８０との間の距離も、センサ１３０ｂの信号に影響を及ぼす。重ねて述べるが、到着ウエハ１３８の厚さを示す信号は、研磨パッド１７８の頂部とステンレス製バッキング１８０との間の距離に影響を及ぼす研磨パッドの公差および腐食によって生じる変動性をほぼ排除可能であるように、センサ１３０ｂを較正するために使用することができる。
【００２６】
図７Ｂは、下流のＣＭＰプロセス用の厚さセンサに結合された到着ウエハ用の厚さセンサの別の一実施形態を、簡単に示した説明図である。図７Ｂにおいて、トップセンサ１３０ａとボトムセンサ１３２ａ，１３２ｂとからなるセンサクラスタは、コントローラ１４４と接続されている。ここでは、到着ウエハ１３８の厚さまたはそのウエハ上の薄膜１４０の厚さを決定するために、例えば図６Ａおよび図６Ｂに示されたセンサクラスタなどの適切なセンサクラスタが用意される。当業者ならば理解できるように、図３〜５を参照にしたセンサクラスタも、やはり、ウエハ１３８の厚さ決定に使用することができる適切なセンサクラスタである。一実施形態において、コントローラ１４４は、ウエハ１３８の厚さを表す厚さ信号をウエハを通るトップセンサ１３０ａの軸に沿って決定するために、ボトムセンサ１３２ａ，１３２ｂからの信号を平均化する。平均化されたボトムセンサからの信号は、次いで、ウエハ１３８または薄膜１４０の厚さを決定するために、トップセンサ１３０ａからの信号との間で平均化される。この厚さは、次いで、埋め込みセンサ１３０ｂに伝えられる。図７Ａを参照にして上述されたように、ここでは、センサ１３０ｂとウエハ１３８との間の距離に対する感度、および研磨パッド１７８の頂部とステンレス製バッキング１８０との間の距離に対する感度をほぼ排除するように、センサ１３０ｂに対して自動較正を実施することが可能である。すなわち、パッドの摩耗に起因する、またはＣＭＰにおけるキャリア−プレート間の機械的変位に伴うその他の機械的ぶれに起因する、センサの近接度のばらつきに応じてＥＣＳ読み取り値を調整するように、リアルタイムで自動較正を実施することが可能である。
【００２７】
図７Ｂのセンサ１３０ｂは、スペーサ１７５の上方に設けられる。スペーサ１７５は、ウエハキャリア１７４の底面に揃えられている。スペーサ１７５は、非導電性の任意の適切な材料で構成される。一実施形態において、スペーサ１７５は、ポリマである。別の一実施形態において、スペーサ１７５は、約１ミリメートル（ｍｍ）から約１．５ｍｍまでの範囲の厚さである。なお、スペーサ１７５は、ウエハまたはウエハ上の膜の厚さおよび近接度を示す信号を送受信するための窓を、センサ１３０ｂに提供するものである。
【００２８】
図７Ａおよび図７Ｂの実施形態は、ＣＭＰプロセスに先だって用いられるセンサまたはセンサクラスタを例示したものであるが、センサまたはセンサクラスタは、連続プロセス制御を向上するように構成された情報を提供するために、ポストＣＭＰプロセスの位置に設けることも可能である。到着ウエハの厚さは、到着ウエハのあらゆる膜厚を補償するために、プロセスツールステーションに具体的なレシピをダウンロードすることを可能にする。それに対して、ポストＣＭＰの厚さは、ポストＣＭＰにおいて厚さの均一性を測定した際に見いだされた、任意のばらつきを補正することを可能にする。つまり、ポストＣＭＰにおいて厚さの均一性を測定した結果は、センサ１３０ｂによる更なる較正設定の微調整および正確な終点の獲得を可能にするために、センサ１３０ｂへのフィードバックとして提供される。一実施形態において、コントローラ１４４は、ポストＣＭＰのセンサクラスタからセンサ１３０ｂへのフィードバックを提供する。別の一実施形態において、渦電流センサは、例えばＳＵＮＸ株式会社によるＧＰ−Ａシリーズのアナログ式変位センサなど、市販の渦電流センサである。別の一実施形態では、図７Ａおよび図７Ｂのウエハキャリア内に、複数のセンサを配することができる。これら複数のセンサは、ウエハの近接度および金属膜の厚さの両方を検出する目的で、組み合わせることが可能である。ウエハキャリア内には、例えば、ウエハとＥＣＳセンサとの間の距離を決定する目的で、容量センサを設けることが可能である。この容量センサはＥＣＳセンサにリンクされるので、上記の距離をＥＣＳセンサに提供することが可能である。
【００２９】
図８Ａおよび図８Ｂは、膜厚用の渦電流センサからの信号と、標準的な比抵抗膜厚測定装置からの信号との間の相関関係を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。図８Ａの線１９０は、代表的な抵抗センサ方式による信号を表している。線１９２は、第三の金属物体の存在下における渦電流センサからの信号を、ウエハの中心からの距離が異なる各点について表したものである。ここで、第三の金属物体は、例えば、ＣＭＰツールに含まれる、研磨パッドもしくは研磨ベルトのステンレス製バッキング、ウエハキャリア、または空気軸受けプラテンなどである。線１９４ａは、第三の金属物体の非存在下における渦電流センサからの信号を表している。したがって、渦電流センサは、標準的な四点抵抗測定方式による信号に密接に相関する。また、三角点１９６で示されるように、偏差の割合は、±５％以内である。各三角点は、その上方に位置するそれぞれの線上の点と点との間の差異に対応している。
【００３０】
図８Ｂは、同様に、代表的な抵抗センサ方式による信号に相関する渦電流センサの測定値を示している。ここで、線１９０ｂは、代表的な抵抗センサ方式による信号を表しており、線１９４ｂは、第三の金属物体の非存在下における渦電流センサからの信号を表している。なお、図８Ａで測定されたウエハは、図８Ｂで測定されたウエハとは異なるウエハである。この場合も、ＥＣＳ信号１９４ｂは、ＲＳ７５信号に密接に相関する。つまり、これらの信号間の偏差の割合は、三角点１９６で示されるように、概して±５％以内である。当業者ならば察知できるように、これらの線の終点は、膜の縁部、すなわちウエハの縁部に対応しており、重要だと見なされない。
【００３１】
図９は、銅膜の厚さを測定するための渦電流センサのための較正曲線を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。線１９８は、第三の金属物体の非存在下における銅膜の厚さと、それに関連したＥＣＳ電圧読み取り値とを表している。線２００は、第三の金属物体の存在下における銅膜の厚さと、それに関連したＥＣＳ電圧読み取り値とを表している。当業者ならば理解できるように、較正曲線は、図３，５，６Ａ，６Ｂ，７Ａ，７Ｂを参照にして上述されたセンサに使用することができる。また、銅は、例示を目的としたものであって、限定を意図したものではないので、較正曲線は、任意の導電膜層に対して作成可能である。
【００３２】
図１０は、基板上の銅薄膜のＣＭＰ工程の最中おける二つの渦電流センサの出力信号を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。線２１０は、ＣＭＰ工程を経ているウエハの前縁のＥＣＳ信号を、時間を横軸として表したものである。線２１２は、ＣＭＰ工程を経ているウエハの後縁のＥＣＳ信号を、時間を横軸として表したものである。なお、線２１４と線２１６との間の区域では、ウエハのトポグラフィが除去され、線２１６以降の区域では、ウエハから銅の被覆が除去される。２１２−１は、ウエハの前縁の終点、すなわちウエハの前縁から銅の被覆が除去された時点を表している。２１２−２は、ウエハの後縁の終点を表している。当業者ならば理解できるように、ウエハキャリアに埋め込まれたＥＣＳによって集められる情報は、除去速度を決定するための継続的データを提供する。また、前縁と後縁との間での除去速度の変化も観測される。センサは、ウエハキャリアに埋め込まれているので、測定対象であるウエハの厚さ、またはそのウエハ上の膜の厚さに関する継続的なリアルタイムデータを提供する。つまり、研磨ベルトまたは研磨パッドの一回転ごとにスナップショットを撮影して不連続な測定を行うセンサのための窓が存在しないのである。ここで説明される実施形態は、測定および膜厚のモニタリングを継続的に可能にする。
【００３３】
図１１Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、研磨ベルトの温度を測定する赤外線（ＩＲ）センサの信号を、時間を横軸としてプロットしたグラフである。当業者ならば察知できるように、シリコン基板は、赤外線信号を透過させるので、赤外線信号は、研磨表面の表面によって平坦化されているウエハの薄膜の温度を検出することができる。図１１Ａのグラフの線は、オペレータの指示にしたがって、例えばベルトの前中央および後ろ中央などベルトの各位置において赤外線信号をモニタリングした結果を表している。
【００３４】
図１１Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ温度に関する赤外線信号を、時間を横軸としてプロットしたグラフである。ここで、ウエハ温度は、ＣＭＰ工程の最中における温度変化を測定する目的でモニタリングされている。図１１Ａおよび図１１Ｂの各実施形態において、線２１８，２２０は、それぞれ、グラフの応答線を関連プロセスの終点で二分する線である。つまり、ベルト温度およびウエハ温度は、曲線の変曲点である終点で減少に転じる。一実施形態において、ウエハ温度およびベルト温度は、処理の最中にそれぞれ約２０度および約１０度の変化を生じる。
【００３５】
図１２は、ＣＭＰプロセスの３０秒ごとの時系列Ｔ１〜Ｔ９であり、ウエハキャリア内の渦電流センサによって測定された銅膜の除去を示している。各時系列Ｔ１〜Ｔ９は、ボルトを単位としたＥＣＳ信号をｙ軸に、秒を単位とした時間間隔をｘ軸に示したものである。時系列Ｔ１が、プロセスの開始を示している一方で、時系列Ｔ２は、銅膜の除去の開始を示している。すなわち、時系列Ｔ２では、４７９Åの材料が除去される。時系列Ｔ３〜Ｔ８は、およそ３０秒の時間、およびその間に除去される関連材料の量を示している。時系列Ｔ９は、終点条件の発生を示している。
【００３６】
図１３は、軸を揃えたまたはオフセットされた二つのセンサに使用される切り替え方式の動作周期を、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。ここで、第１のセンサに使用される動作周期２５０は、第２のセンサに使用される動作周期２５２と互い違いの関係にある。すなわち、動作周期２５０は、動作周期２５２が「オン」状態にあるときは「オフ」状態にあり、逆もまた然りである。したがって、この交互給電方式を使用すれば、測定対象の基板を通して生じるセンサ間のクロスカップリングが排除される。なお、交互給電方式は、切り替え方式と称することも可能である。後述される図１４Ａ〜１６Ｂに示されるように、図１３の切り替え方式によって生じるノイズは、両センサを同時に給電する場合に生じるノイズを大幅に下回る。なお、第１および第２のセンサは、図３，６Ａ，７Ｂに示されるように、互いにオフセットされていて良い。すなわち、第１のセンサの軸は、第２のセンサの軸からオフセットされていて良い。あるいは、第１および第２のセンサは、図５に示されるように、この構成下で同軸であっても良い。
【００３７】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、非切り替え給電方式で生じるノイズと切り替え給電方式で生じるノイズとの差を、本発明の一実施形態にしたがって示した代表的なグラフである。図１４Ａは、非切り替え給電方式の場合の電圧読み取り値を示している。図１４Ｂは、切り替え給電方式の場合の電圧読み取り値を示している。図からわかるように、図１４Ａの場合に生じるノイズのレベルは、図１４Ｂの場合に生じるノイズのレベルを大幅に上回る。前述のように、このノイズレベルの減少は、第１のセンサと第２のセンサとを同時に給電する場合にウエハを通して生じるこれらのセンサ間のカップリングを排除した結果である。したがって、各センセを交互に給電すれば、より少ない干渉で、より正確な読み取り値を得られる。なお、本明細書で説明される実施形態では、センサの給電に単一電源を使用することによって、複数電源の有する異なるノイズ特性に起因して生じる誤差の排除を可能にしている。
【００３８】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、非切り替え給電方式で発生するノイズを示した代表的なグラフである。図１５Ａの区域２５４は、図１５Ｂに拡大表示されている。ここで、線２５６は、上側のセンサからの信号を表しており、線２５８は、下側のセンサからの電圧信号を表している。図１５Ｂにおいて、区域２５４の拡大線２５６によって示されるように、電圧読み取り値は、概して７．７ボルトと７．９ボルトとの間で変動する。図１６Ａおよび図１６Ｂは、センサに切り替え給電方式を使用した場合について、図１５Ａおよび図１５Ｂと同様の読み取り値を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。ここで、線２６０は、下側のセンサの電圧読み取り値を表しており、線２６２は、上側のセンサの電圧読み取り値を表している。図１６Ａに示されるように、電圧読み取り値は、図１５Ａに示された対応の信号と比べて比較的平坦である。図１６Ｂに示された拡大区域２６４は、線２６０の相対的平坦性を更に良く示している。ここで、下側のセンサによる電圧読み取り値は、図１５Ｂに示された７．７ボルトと７．９ボルトとの間の変動とは対照的に、７．７５ボルトと７．８ボルトとの間の範囲内で極めて安定した状態で維持される。
【００３９】
図１７は、同軸構成下において縁部の除外性が改善される様子を、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。ウエハ２８０は、点線２８２，２８４で示された二つの同心円を有する。オフセット構成において、渦電流センサによる厚さ測定は、線２８４で定められた範囲内に限られる。しかしながら、同軸構成では、その範囲を、線２８２で定められた範囲まで拡大することが可能である。したがって、ここでは、より多量のウエハ２８０が測定される。例えば、渦電流センサのプローブの直径がおよそ１８ミリメートルである場合は、測定可能な範囲を、およそ９ミリメートルだけ更に拡大可能である。同様に、プローブの直径がおよそ１２ミリメートルである場合は、測定範囲を、少なくともおよそ６ミリメートルだけ更に拡大可能である。
【００４０】
図１８は、膜厚測定における検査点の大きさおよびノイズを最小化するための方法の工程を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。方法は、導電膜を伴う第１の表面を向くように第１の渦電流センサを配置する工程２７０より開始する。方法は、次いで、導電膜を伴う第２の表面を向くように第２の渦電流センサを配置する工程２７２に進む。ここで、第２の渦電流センサおよび第１の渦電流センサは、図３および図５を参照にして上述されたように、一枚の半導体基板が有する相対する二面のそれぞれに向けられる。なお、第１の渦電流センサおよび第２の渦電流センサは、図示されるように、互いに同軸であっても良いし、あるいは互いにオフセットされていても良い。渦電流センサが同軸である場合は、オフセット構成の場合と比べて、検査スポットの大きさが小さくなる。例えば、オフセット構成での検査スポットの大きさは、図３を参照にして説明されたように、両渦電流センサのプローブ直径の合計と同程度の大きさである。これに対して、同軸構成での検査スポットの大きさは、図５を参照にして説明されたように、渦電流センサの一直径ぶんに低減される。更に、渦電流センサは、例えば化学機械平坦化処理ツールなどの処理ツール内に配置されても良いし、あるいはアライナステーション内に関連付けられたマッピング機能の一部として配置されても良い。
【００４１】
図１８の方法は、次いで、第１の渦電流センサおよび第２の渦電流センサを交互に給電する工程２７４に進む。すなわち、第１の渦電流センサに対する給電が「オン」であるあいだ、第２の渦電流センサに対する給電は「オフ」である。したがって、一度に一方の渦電流センサのみが給電されるので、基板を通して生じるこれら渦電流センサ間のクロスカップリングは排除される。一実施形態では、交互給電方式に遅延時間を含ませることができる。つまり、第１の渦電流センサが「オン」にされ、次いで「オフ」にされた後、第２の渦電流センサが「オン」になるまでのあいだに、遅延期間が生じる。この遅延期間は、本発明の一実施形態では１ミリ秒であるが、任意の適切な遅延期間が使用可能である。方法は、次いで、第１の渦電流センサからの信号と第２の渦電流センサからの信号との組み合わせに基づいて膜厚の測定値を計算する工程２７６に進む。交互給電方式の採用によってノイズが最小化されるので、算出される膜厚は、より高い正確さおよび精度を有する。
【００４２】
本発明の一実施形態において、第１の渦電流センサおよび第２の渦電流センサは同軸であるので、対向する各渦電流センサは、対応する各渦電流センサに対して最小の誘導負荷として現れるように構成される。当業者ならば察知できるように、これは、渦電流センサを開ループシステムに組み込むことによって実現可能である。また、ここに説明される実施形態は、交互給電方式の採用によって、第１の渦電流センサおよび第２の渦電流センサの両方を単一電源で給電することができる。したがって、例えば複数電源の有する異なるノイズ特性など、複数電源によって渦電流センサを給電する際に導入される誤差が排除される。また、同軸構成下で交互給電方式を採用すれば、オフセット構成の場合に生じる縁部の除外性を排除することができる。つまり、センサヘッドがウエハの縁部に近づくにつれて、プローブは、ウエハの外周の外に露出された部分とウエハの外周内に露出された部分とを有するようになる。この露出は、結果として縁部の除外を生じる。したがって、ウエハの縁部は測定されない。この縁部領域は、渦電流センサの直径程度の大きさである。したがって、同軸構成では、オフセット構成をとる渦電流センサと比べて縁部の除外性が最小限に抑えられる。すなわち、縁部の除外領域は、センサの半径程度に低減される。
【００４３】
要約すると、本発明は、センサのクラスタ化を通じて、例えばＣＭＰプロセスなどの半導体製造プロセスの終点を決定することを可能にしている。センサクラスタの使用は、先ず非プロセス条件下でウエハ上の膜の厚さを決定することによって、終点およびそれに関連した除去速度または成長速度の決定を可能にする。一実施形態において、測定される膜の厚さは、約０〜２ミクロンである。決定された厚さは、センサを較正するために、プロセス工程用の第２のセンサに提供される。したがって、厚さ測定に誤差を持ち込む、処理条件に起因する変数は、ほぼ排除される。なお、以上の実施形態は、ＣＭＰプロセスの観点から説明されているが、センサクラスタアレイの使用は、ＣＭＰプロセスに限定されず、例えばエッチングプロセスまたは成膜プロセスなど、基板上で層もしくは膜の除去または成長を実施する任意の半導体プロセスで使用することができる。また、ノイズを最小限に抑える目的で、切り替え給電方式が採用される。切り替え給電方式は、対向する複数のセンサを同時に給電する場合に基板を通して生じるこれらセンサ間のカップリングを排除する。これらのセンサが同軸構成をとるとき、切り替え給電方式は、開ループシステムの採用を通じて実現される、誘導負荷としての対向センサの現れの最小化とともに、縁部の除外性の程度を低減させる。
【００４４】
本明細書では、いくつかの代表的な実施形態に基づいて本発明の説明を行っている。当業者ならば、本発明の詳細および実施を考慮することによって、その他の実施形態に想到することが可能である。上述された実施形態および好ましい特徴は、例示的なものと見なされ、本発明は、添付の特許請求の範囲に定められるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】渦電流センサの作動原理を示した簡単な説明図である。
【図２】化学機械平坦化プロセス（ＣＭＰ）中にウエハの厚さを測定するための渦電流センサを有するウエハキャリアの説明図である。
【図３】到着ウエハの厚さを測定するための結合型センサを、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。
【図４】図３のように構成された結合型の渦電流センサの信号を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図５】到着ウエハまたはその膜の厚さを測定するための結合型センサの別の一構成を、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図６Ａ】到着ウエハの厚さを測定するための結合型センサの更に別の一構成を、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。
【図６Ｂ】膜厚を検出するための、グラフの横に示された構成を有する渦電流センサクラスタを使用する際の平均信号の安定度を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図７Ａ】下流のＣＭＰプロセス用の厚さセンサに結合された到着ウエハ用の厚さセンサを、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。
【図７Ｂ】下流のＣＭＰプロセス用の厚さセンサに結合された到着ウエハ用の厚さセンサの別の一実施形態を、簡単に示した説明図である。
【図８Ａ】膜厚用の渦電流センサからの信号と、標準的な比抵抗膜厚測定装置からの信号との間の相関関係を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図８Ｂ】膜厚用の渦電流センサからの信号と、標準的な比抵抗膜厚測定装置からの信号との間の相関関係を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図９】銅膜の厚さを測定するための渦電流センサのための較正曲線を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図１０】基板上の銅薄膜のＣＭＰ工程の最中における二つの渦電流センサの出力信号を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、研磨ベルトの温度を測定する赤外線（ＩＲ）センサの信号を、時間を横軸としてプロットしたグラフである。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ温度に関する赤外線信号を、時間を横軸としてプロットしたグラフである。
【図１２】ＣＭＰプロセスの３０秒ごとの時系列Ｔ１〜Ｔ９であり、ウエハキャリア内の渦電流センサによって測定された銅膜の除去を示している。
【図１３】軸を揃えたまたはオフセットされた二つのセンサに使用される切り替え方式の動作周期を、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。
【図１４Ａ】非切り替え給電方式で生じるノイズと切り替え給電方式で生じるノイズとの差を、本発明の一実施形態にしたがって示した代表的なグラフである。
【図１４Ｂ】非切り替え給電方式で生じるノイズと切り替え給電方式で生じるノイズとの差を、本発明の一実施形態にしたがって示した代表的なグラフである。
【図１５】非切り替え給電方式で発生するノイズを示した代表的なグラフである。
【図１６】センサに切り替え給電方式を使用した場合について、図１５Ａおよび図１５Ｂと同様の読み取り値を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図１７】同軸構成において縁部の除外性が改善される様子を、本発明の一実施形態にしたがって簡単に示した説明図である。
【図１８】膜厚測定における検査点の大きさおよびノイズを最小化するための方法の工程を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１００…コイル
１０２…導体
１０４…渦電流
１０８…ウエハキャリア
１１０…渦電流センサ
１１２…キャリアフィルム
１１４…ウエハ
１１６…パッド
１１８…ステンレス製バッキング
１３０…トップセンサ
１３０ａ…到着ウエハ用の厚さセンサ
１３０ｂ…ＣＭＰプロセス用の厚さセンサ
１３２…ボトムセンサ
１３２ａ，１３２ｂ…ボトムセンサ
１３８…ウエハ
１４０…金属膜
１４２…基板
１４４…コントローラ
１７４…ウエハキャリア
１７６…キャリアフィルム
１７８…研磨パッド
１８０…ステンレス製バッキング
２８０…ウエハ
２８２，２８４…同心円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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