일반기술

비파괴 방식의 도핑 프로파일 측정장치 및 그에 적용되는 주파수 변조 방식의 알에프 커패시턴스 센서

본 발명은 정전용량 감지방식으로서 주파수 변조(FREQUENCY MODULATION) 방식의 알에프(RF) 커패시턴스 센서를 사용하여 측정샘플을 자르지 않고 비파괴로 측정 샘플 내의 정전용량 변화량(DC/DV)을 직접 측정하고, 이 값을 정확한 물리적인 모델링을 통해 계산된 정전용량 변화량(DC/DV)과 비교하여 1차원뿐만 아니라 2차원 및 3차원 도핑 프로파일을 정량적으로 추출할 수 있는 비파괴 방식의 도핑 프로파일 측정장치(NANO-C-V) 및 그에 적용되는 주파수 변조 방식의 알에프 커패시턴스 센서에 관한 것으로서, 상기 측정 장치는, 측정하고자 하는 웨이퍼의 표면에 위치되는 나노 탐침과, 상기 탐침과 웨이퍼 사이에 인가된 바이어스 전압에 따라 달라지는 정전용량을 측정하는 커패시턴스 센서와, 상기 커패시턴스 센서에서 출력되는 미세한 전압신호를 측정하는 LIA와, 상기 LIA에서 출력되는 신호와 NANO-C-V 모델링을 통해 계산된 값과 비교하여 도핑 프로파일을 정량적으로 추출하는 컴퓨터 콘솔로 이루어진다. 이때, 상기 커패시턴스 센서는 1.7GHZ 대역의 발진 주파수를 공급하기 위한 VCO 공급 선로, 마이크로 스트립 공진기, 정전용량 변화를 검출하기 위한 선로로 구성되며, 이들 선로에서의 정전용량 변화를 주파수로 바꾸고 다시 이를 전압으로 검출하기 위해 RF 믹서와 주파수 복조용 PLL 회로를 추가하여 검출회로를 구성한다.본 발명의 비파괴 방식의 도핑 프로파일 측정장치 및 그에 적용되는 주파수 변조 방식의 알에프 커패시턴스 센서는 1차원, 2차원 도핑 프로파일의 측정 뿐 만 아니라 3차원 도핑 프로파일도 예측 가능하도록 특수 테스트 구조가 아닌 실제 3차원 구조에 직접 적용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 웨이퍼에서 직접 정전용량의 변화량(dC/dV)을 측정하고, 정확한 물리적인 모델링을 통해 계산된 정전용량의 변화량(dC/dV)의 값과 비교하여 다차원 도핑 프로파일을 정량적으로 추출할 수 있는 효과가 있다. 또한, 동작 주파수와 감지특성을 변형하여 새롭게 설계한 1.7GHz 대역의 동작주파수를 가지는 커패시턴스 센서를 사용하여 보다 정확하고 재현성 있는 도핑 프로파일을 측정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 정전용량 감지방식으로서 주파수 변조 방식을 적용하여 정전용량 감지능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.