JP2001228081A - APPARATUS AND METHOD FOR DISCRIMINATING CRYSTAL STRUCTURE OF Ta THIN FILM - Google Patents

APPARATUS AND METHOD FOR DISCRIMINATING CRYSTAL STRUCTURE OF Ta THIN FILM

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JP2001228081A
JP2001228081A JP2000038672A JP2000038672A JP2001228081A JP 2001228081 A JP2001228081 A JP 2001228081A JP 2000038672 A JP2000038672 A JP 2000038672A JP 2000038672 A JP2000038672 A JP 2000038672A JP 2001228081 A JP2001228081 A JP 2001228081A
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JP
Japan
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thin film
crystal structure
light
film
reflected light
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Japanese (ja)
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Tatsuya Fujita
達也 藤田
Takashi Sato
崇 佐藤
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for measuring whether a Ta thin film having low resistance, is formed at a plurality of arbitrary places in the surface of a substrate for an extremely short time in a non-contact state, without damaging the Ta thin film formed on the substrate. SOLUTION: A light source 11 generating light, an optical fiber 12 for guiding light to a plurality of places on the Ta thin film formed on a substrate 1 to irradiate the Ta thin film and guiding the reflected lights from the Ta thin film, a shading shutter 14 permitting the reflected lights from a plurality of irradiation positions to pass while cutting off other reflected light, a spectral means 15 for diffracting the reflected lights into their intensities for each wavelength and a discrimination means 16, for discriminating whether α-Ta is formed in the Ta thin film on the basis of the intensities of the reflected lights at each wavelength are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置の配
線用電極に用いるTa(タンタル)膜に関し、特にTa
薄膜の結晶構造の判別に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Ta (tantalum) film used for a wiring electrode of a liquid crystal display, and more particularly to a Ta (Ta) film.
It relates to the determination of the crystal structure of a thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄型および低消費電力という特徴を有す
る液晶表示装置が注目を集めている。このような液晶表
示装置に用いられるMIM(Metal-Insulator-Metal,
薄膜ダイオード)素子およびTFT(Thin Film Tran
sistor,薄膜トランジスタ)素子の駆動用配線の電極材
料として、陽極酸化が可能であり、耐薬品性および耐食
性に優れたTa薄膜が広く用いられている。通常のスパ
ッタリング技術を用いて成膜されるTa薄膜は、正方格
子構造のβ−Taと呼ばれる膜として形成され、その比
抵抗は170〜200μΩ・cmと高い。近年の大画
面、高精細化および高開口率への要望が高まっているな
かで、低抵抗化が重要な要素となっているので、β−T
aは好ましくなく低抵抗を有するTa薄膜が要請されて
いる。この要請に対応して、特開平3−293329号
公報、特開平5−48097号公報および特開平5−2
89091号公報に、窒化Ta薄膜上にTa薄膜を積層
する製造過程において、上層のTa薄膜を、α相化して
体心立方構造のα−Taとし、比抵抗20〜30μΩ・
cmとすることによって、低抵抗を有するTa薄膜を得
る技術が開示されている。この技術を用いて成膜された
低抵抗を有するTa薄膜であるα−Taが、配線材料と
して実際に利用されている。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device having characteristics of being thin and having low power consumption has attracted attention. MIM (Metal-Insulator-Metal, MIM) used for such a liquid crystal display device
Thin-film diode) element and TFT (Thin Film Tran)
As an electrode material of a driving wiring of a sistor (thin film transistor) element, a Ta thin film which can be anodized and has excellent chemical resistance and corrosion resistance is widely used. A Ta thin film formed using a normal sputtering technique is formed as a film called β-Ta having a square lattice structure, and its specific resistance is as high as 170 to 200 μΩ · cm. In recent years, demands for large screens, high definition, and high aperture ratio are increasing, and low resistance is an important factor.
a is undesirably required to be a Ta thin film having a low resistance. In response to this request, JP-A-3-293329, JP-A-5-48097 and JP-A-5-2
In the manufacturing process of laminating a Ta thin film on a Ta nitride thin film, Japanese Patent Application Laid-Open No. 89091 discloses a process of laminating an upper Ta thin film into α-phase to form α-Ta having a body-centered cubic structure and a specific resistance of 20 to 30 μΩ ·.
A technique for obtaining a Ta thin film having a low resistance by setting the thickness in cm is disclosed. Α-Ta, which is a Ta thin film having a low resistance formed by using this technique, is actually used as a wiring material.

【0003】α−Taが形成されるためには、微妙な条
件制御が必要で、わずかなスパッタリング条件の変動お
よび何らかの装置の故障などによって、低抵抗を有する
Ta薄膜であるα−Taが形成されない場合がある。し
たがって低抵抗を有するTa薄膜が形成されたことを確
認する必要がある。低抵抗を有するTa薄膜であるα−
Taが形成されたか否かを判断する方法としては、X線
回折によって結晶構造を観察して直接的に、または膜の
比抵抗を測定して間接的に判断する方法がある。生産現
場では簡便のため、膜のシート抵抗を測定してシート抵
抗値と膜厚とから比抵抗を算出し、α−Taが形成され
たか否かを判断している。シート抵抗は4探針法を用い
て測定される。4探針法では金属の測定針を直接膜表面
に接触させる必要がある。
[0003] In order to form α-Ta, delicate control of conditions is required, and α-Ta, which is a Ta thin film having a low resistance, is not formed due to slight fluctuations in sputtering conditions and failure of some apparatus. There are cases. Therefore, it is necessary to confirm that a Ta thin film having a low resistance has been formed. Α- which is a Ta thin film having low resistance
As a method of determining whether or not Ta has been formed, there is a method of directly observing the crystal structure by X-ray diffraction or indirectly determining the specific resistance of the film. At the production site, for simplicity, the sheet resistance of the film is measured, the specific resistance is calculated from the sheet resistance value and the film thickness, and it is determined whether α-Ta has been formed. Sheet resistance is measured using a four-probe method. In the four probe method, it is necessary to directly contact a metal measuring needle with the film surface.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記4探針法では直接
測定針が膜面に接触するので、膜を損傷するという問題
がある。膜の損傷は断線などの製品不良の原因となるの
で、実際の生産現場ではTa薄膜が基板上に形成された
成膜品である製品を全数測定することができず、何枚か
ごとに抜取りでしか測定できないという問題がある。仮
に全数シート抵抗を測定するとしても、測定箇所は製品
品質上膜の損傷が問題にならない極限られた箇所に限定
されるので、基板面内での抵抗分布を確認することはで
きない。
In the four-probe method, since the measuring needle directly contacts the film surface, there is a problem that the film is damaged. Damage to the film causes product defects such as disconnection. At actual production sites, it is not possible to measure 100% of all products that are Ta film formed on a substrate. There is a problem that can only be measured with Even if the total sheet resistance is measured, the measurement location is limited to a very limited location where the damage of the film on the product quality is not a problem, so that the resistance distribution in the substrate plane cannot be confirmed.

【0005】本発明の目的は、基板上に形成されたTa
薄膜を損傷することなく非接触で極短時間に、基板面内
の任意の複数箇所で、低抵抗を有するTa薄膜が形成さ
れたか否かを測定する手段を提供することである。
[0005] An object of the present invention is to provide a Ta-based semiconductor device formed on a substrate.
An object of the present invention is to provide a means for measuring whether or not a Ta thin film having a low resistance has been formed at an arbitrary plurality of locations on a substrate surface in a non-contact and extremely short time without damaging the thin film.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、光を発生する
光源と、光源からの光を、Ta薄膜が基板上に形成され
た成膜品のTa薄膜に向けて照射し、その反射光を導く
光伝送手段と、前記光伝送手段によって導かれた反射光
を受け、Ta薄膜の結晶構造が反射光強度に対応してい
るという特性を利用して、Ta薄膜の結晶構造を解析す
るための解析手段とを含むことを特徴とするTa薄膜結
晶構造判別装置である。
According to the present invention, there is provided a light source for generating light, and a light from the light source is irradiated to a Ta thin film of a film-formed product having a Ta thin film formed on a substrate, and reflected light of the Ta thin film. For analyzing the crystal structure of the Ta thin film by utilizing the characteristic that the crystal structure of the Ta thin film corresponds to the intensity of the reflected light upon receiving the reflected light guided by the optical transmission means. And a analyzing means for the Ta thin film crystal structure.

【0007】本発明に従えば、膜面に非接触のままで測
定可能な反射強度を利用して、Ta薄膜の結晶構造を判
定することによって、膜を損傷することなく、生産現場
において抜取りではなく成膜品についてインラインで全
数検査ができ、製品歩留まりの向上、製品品質の安定管
理に寄与することができる。
According to the present invention, the crystal structure of a Ta thin film is determined by using the reflection intensity that can be measured without contacting the film surface, so that the Ta film can be extracted at a production site without damaging the film. It is possible to perform in-line 100% inspection of film-formed products without any problems, and contribute to improvement of product yield and stable management of product quality.

【0008】また本発明は、前記光伝送手段は、一端部
が前記光源に望み、他端部が成膜品のTa薄膜から間隔
をあけて、異なる照射位置に配置される複数の光照射用
光ファイバと、該光照射用光ファイバに対応して設けら
れ、一端部が前記解析手段に望み、他端部が光照射用光
ファイバの前記他端部に近接してTa薄膜に望む複数の
反射光用光ファイバとから成る光ファイバと、前記光フ
ァイバが受光した複数の照射位置からの反射光のうちか
ら選択された1つの照射位置からの反射光を通過させ、
それ以外を遮断する遮光シャッタとを含むことを特徴と
する。
In the present invention, the light transmitting means may include a plurality of light irradiating devices arranged at different irradiation positions, one end of which is desired by the light source, and the other end of which is spaced from the Ta thin film of the film-formed product. An optical fiber and a plurality of optical fibers provided corresponding to the light irradiation optical fiber, one end of which is desired by the analysis means, and the other end of which is desired by the Ta thin film in proximity to the other end of the light irradiation optical fiber. An optical fiber comprising a reflected light optical fiber, and passing the reflected light from one irradiation position selected from among the reflected lights from the plurality of irradiation positions received by the optical fiber,
And a light-blocking shutter that blocks other portions.

【0009】本発明に従えば、複数箇所からの反射光を
受光する光ファイバを用いることによって、より短時間
で測定できるので、製品良品率および生産効率の向上、
ひいては製品原価の低減に大きく寄与できる。
According to the present invention, the measurement can be performed in a shorter time by using an optical fiber that receives reflected light from a plurality of locations.
As a result, it can greatly contribute to reduction of product cost.

【0010】また本発明は、前記解析手段は、Ta薄膜
から受光した反射光を波長ごとの反射光の強度に分解す
るための分光手段と、前記分光手段によって分解された
波長ごとの反射光の強度に基づいて、Ta薄膜の結晶構
造の種類を判別するための判別手段とを含むことを特徴
とする。
In the present invention, the analyzing means preferably includes a spectroscopic means for decomposing the reflected light received from the Ta thin film into reflected light intensities for each wavelength, and a spectroscopic means for decomposing the reflected light for each wavelength decomposed by the spectroscopic means. Determining means for determining the type of crystal structure of the Ta thin film based on the strength.

【0011】本発明に従えば、波長ごとの反射光の強度
に基づいてTa薄膜の結晶構造を解析することによっ
て、より確実にTa薄膜の結晶構造の判定することがで
き、製品歩留まりの向上、製品品質の安定管理に大きく
寄与することができる。
According to the present invention, by analyzing the crystal structure of the Ta thin film based on the intensity of the reflected light for each wavelength, the crystal structure of the Ta thin film can be determined more reliably, thereby improving the product yield. It can greatly contribute to stable management of product quality.

【0012】また本発明は、前記判別手段は、波長40
0〜700nmの範囲の所定の波長における、α−Ta
が形成されたTa薄膜とそれ以外の結晶構造のTaが形
成されたTa薄膜との反射光の強度の差を利用して、T
a薄膜の結晶構造の種類が、体心立方構造のα−Taで
あるか否かを、判別することを特徴とする。
Also, in the present invention, the discriminating means preferably has a wavelength of 40.
Α-Ta at a predetermined wavelength in the range of 0 to 700 nm
By utilizing the difference in the intensity of the reflected light between the Ta thin film on which Ta is formed and the Ta thin film on which Ta having another crystal structure is formed, T
It is characterized in that it is determined whether or not the type of the crystal structure of the thin film a is a body-centered cubic α-Ta structure.

【0013】本発明に従えば、より確実にα−Ta薄膜
が形成されたか否かを判定することができ、成膜不良の
発生をより容易かつ正確に判断することが可能である。
According to the present invention, it is possible to more reliably determine whether or not an α-Ta thin film has been formed, and it is possible to more easily and accurately determine the occurrence of a film formation defect.

【0014】また本発明は、前記解析手段は、前記判別
手段によって基板上にTa薄膜が形成された成膜品表面
の複数箇所において判別されたTa薄膜の結晶構造の種
類から、前記成膜品表面での結晶構造分布を解析する分
布取得手段を含むことを特徴とする。
In the present invention, the analyzing means may be configured to determine the thickness of the Ta thin film based on the type of the crystal structure of the Ta thin film determined at a plurality of positions on the surface of the Ta thin film formed on the substrate by the determining means. It is characterized by including distribution acquisition means for analyzing the crystal structure distribution on the surface.

【0015】本発明に従えば、基板面内での結晶構造分
布が判断されることによって、基板面内で低抵抗を有す
るα−Taが形成され難い箇所などを容易に判断して、
成膜処理の改善に寄与することができるので、製品良品
率および生産効率の向上、ひいては製品原価の低減に大
きく寄与できる。
According to the present invention, by determining the crystal structure distribution in the substrate plane, it is possible to easily determine, for example, a place where α-Ta having low resistance is difficult to be formed in the substrate plane,
Since it can contribute to the improvement of the film forming process, it can greatly contribute to the improvement of the non-defective product rate and the production efficiency, and further to the reduction of the product cost.

【0016】また本発明は、前記光伝送手段は、Ta薄
膜が基板上に形成された成膜品が作製される成膜装置に
おいて、成膜を終了した基板が取出される出口部分に設
置されることを特徴とする。
Further, according to the present invention, in the film forming apparatus for producing a film-formed product in which a Ta thin film is formed on a substrate, the optical transmission means is provided at an outlet portion from which the substrate after film formation is taken out. It is characterized by that.

【0017】本発明に従えば、成膜された基板における
Ta薄膜の結晶構造を成膜直後に判別することができる
ので、成膜不良の発生を成膜直後に発見することが可能
であり、不良発生による損害を最小限におさえることが
可能である。
According to the present invention, the crystal structure of the Ta thin film on the formed substrate can be determined immediately after the film formation, so that the occurrence of a film formation defect can be found immediately after the film formation. It is possible to minimize the damage caused by the occurrence of defects.

【0018】本発明は、光源からの光を基板上に形成さ
れたTa薄膜に向けて照射して、反射する光を受光する
ステップと、受光した反射光の強度に基づいて、Ta薄
膜の結晶構造を解析するステップとを含むことを特徴と
するTa薄膜結晶構造判別方法である。
The present invention comprises a step of irradiating light from a light source toward a Ta thin film formed on a substrate to receive reflected light, and a method of forming a crystal of the Ta thin film based on the intensity of the received reflected light. Analyzing the structure of the Ta thin film.

【0019】本発明に従えば、Ta薄膜からの反射光の
強度によって該Ta薄膜の結晶構造を解析することによ
って、成膜後の基板を損傷することなく成膜した全基板
についてTa薄膜の結晶構造の判定を実施することが可
能となり、製品歩留まりの向上、製品品質の安定管理に
大きく寄与することができる。
According to the present invention, the crystal structure of the Ta thin film is analyzed based on the intensity of the reflected light from the Ta thin film, whereby the crystal of the Ta thin film is formed on all the substrates formed without damaging the formed substrate. The determination of the structure can be performed, which can greatly contribute to improvement in product yield and stable management of product quality.

【0020】また本発明は、前記解析するステップは、
Ta薄膜から受光した反射光を波長ごとの反射光の強度
に分解するステップと、分解された波長ごとの反射光の
強度に基づいて、Ta薄膜の結晶構造の種類を判別する
ステップとを含むことを特徴とする。
Further, in the present invention, the analyzing step includes:
Decomposing the reflected light received from the Ta thin film into reflected light intensities for each wavelength; and determining the type of crystal structure of the Ta thin film based on the decomposed reflected light intensity for each wavelength. It is characterized by.

【0021】本発明に従えば、波長ごとの反射光の強度
に基づいてTa薄膜の結晶構造を解析することによっ
て、より確実にTa薄膜の結晶構造の判定することがで
き、製品歩留まりの向上、製品品質の安定管理に大きく
寄与することができる。
According to the present invention, by analyzing the crystal structure of the Ta thin film based on the intensity of the reflected light for each wavelength, the crystal structure of the Ta thin film can be determined more reliably, thereby improving the product yield. It can greatly contribute to stable management of product quality.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態であ
るTa薄膜結晶構造判別装置の構成について、図面を用
いて詳細に説明する。本発明のTa薄膜結晶構造判別装
置は、α−Ta、β−Ta、ならびにα相およびβ相が
混在するTa薄膜であるα+β相Taの各Ta薄膜の結
晶構造に応じて、比抵抗および反射率が異なるという特
性を利用する。この特性を利用すれば、基板上にTaN
薄膜およびTa薄膜を順次積層した成膜品について、そ
の表面のTa薄膜の反射強度を調べることによって、各
Ta薄膜の結晶構造を判別することができる。本発明の
Ta薄膜結晶構造判別装置において利用する特性の詳細
については後述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a Ta thin film crystal structure discriminating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The Ta thin film crystal structure discriminating apparatus of the present invention provides a specific resistance and a reflection according to the crystal structure of each Ta thin film of α-Ta, β-Ta, and α + β phase Ta, which is a Ta thin film in which α phase and β phase are mixed. Utilizes the characteristic that the rates are different. By utilizing this characteristic, TaN
The crystal structure of each Ta thin film can be determined by examining the reflection intensity of the Ta thin film on the surface of a film formed by sequentially laminating the thin film and the Ta thin film. Details of the characteristics used in the Ta thin film crystal structure discriminating apparatus of the present invention will be described later.

【0023】図1は、本発明の実施の一形態であるTa
薄膜結晶構造判別装置の概略構成を示す構成図である。
該Ta薄膜結晶構造判別装置は、光源11、光ファイバ
12、遮光シャッタ、分光器15、計算機16、光ファ
イバ17および光ファイバ18を含む。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, Ta.
1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a thin-film crystal structure determination device.
The Ta thin film crystal structure determining apparatus includes a light source 11, an optical fiber 12, a light-shielding shutter, a spectroscope 15, a computer 16, an optical fiber 17, and an optical fiber 18.

【0024】光源11には、可視光域で400nm〜7
00nmの波長を有する光を照射できるハロゲンランプ
などが用いられる。光源11は、後述する計算機16で
の判別に利用する波長を含む、一定の波長領域を有する
光を照射できればよく、可視光を照射できる光源に限る
ものではない。また分光器15などの光学部品にはその
波長域をカバーできる部品が使用される。
The light source 11 has a wavelength of 400 nm to 7 in the visible light range.
A halogen lamp or the like that can emit light having a wavelength of 00 nm is used. The light source 11 is not limited to a light source that can emit visible light, as long as it can emit light having a certain wavelength range including a wavelength used for discrimination by the computer 16 described later. For optical components such as the spectroscope 15, components capable of covering the wavelength range are used.

【0025】光ファイバ12は、光源11からの光を成
膜品5上に導くとともに成膜品5からの反射光を受光す
る。遮光シャッタ14は、成膜品5から光ファイバ12
によって導かれた複数の反射光のうちから選択する1つ
以外の反射光を遮断する。分光器15は、遮光シャッタ
14で遮断されずに通過させられた反射光を波長ごとの
光強度に分解する。計算機16は、分光器15で分解さ
れた波長ごとの光強度を解析して結晶構造の判別を行
う。
The optical fiber 12 guides light from the light source 11 onto the film-formed product 5 and receives reflected light from the film-formed product 5. The light-shielding shutter 14 is provided between the film forming product 5 and the optical fiber 12.
The reflected light other than one selected from the plurality of reflected lights guided by the above is blocked. The spectroscope 15 decomposes the reflected light passed through without being blocked by the light shielding shutter 14 into light intensities for each wavelength. The computer 16 analyzes the light intensity for each wavelength decomposed by the spectroscope 15 to determine the crystal structure.

【0026】図2は、図1に示す光ファイバ12の構成
を詳細に説明するための構成図である。光ファイバ12
は、光源11からの光を成膜品5上に導く光ファイバ端
21と、光源11からの光を成膜品5上の測定点Aに導
いて測定点Aからの反射光を分光器15に導く光ファイ
バ端22と、光源11からの光を成膜品5上の測定点B
に導いて測定点Bからの反射光を分光器15へ導く光フ
ァイバ端23と、測定点Aおよび測定点Bからの反射光
を分光器15へ導く光ファイバ端24とを含む。
FIG. 2 is a configuration diagram for explaining in detail the configuration of the optical fiber 12 shown in FIG. Optical fiber 12
Is an optical fiber end 21 that guides light from the light source 11 onto the film-formed product 5, and guides light from the light source 11 to a measurement point A on the film-formed product 5 and reflects reflected light from the measurement point A into the spectroscope 15. And the light from the light source 11 at the measurement point B on the film-formed product 5
And an optical fiber end 24 for guiding the reflected light from the measurement point B to the spectroscope 15 and an optical fiber end 24 for guiding the reflected light from the measurement points A and B to the spectroscope 15.

【0027】光ファイバ端21は、2つの光ファイバ端
21aおよび21bを含む。光ファイバ端21aおよび
21bは光源11からの光を各々測定点Aおよび測定点
Bに導く。光ファイバ端22は、2つの光ファイバ端2
2aおよび22bを含む。光ファイバ端22aは光源1
1からの光を成膜品5上の測定点Aへ導く光ファイバ端
であって、前述の光ファイバ端21aとともに1本の光
ファイバを構成している。また光ファイバ端22bは成
膜品5上の測定点Aからの反射光を分光器15へ導く。
Optical fiber end 21 includes two optical fiber ends 21a and 21b. The optical fiber ends 21a and 21b guide the light from the light source 11 to the measurement points A and B, respectively. The optical fiber ends 22 are two optical fiber ends 2
2a and 22b. The optical fiber end 22a is the light source 1
This is an optical fiber end that guides light from No. 1 to the measurement point A on the film-formed product 5, and forms one optical fiber together with the above-mentioned optical fiber end 21a. The optical fiber end 22 b guides the reflected light from the measurement point A on the film-formed product 5 to the spectroscope 15.

【0028】光ファイバ端23は、2つの光ファイバ端
23aおよび23bを含む。光ファイバ端23aは光源
11からの光を成膜品5上の測定点Aへ導く光ファイバ
端であって、前述の光ファイバ端21bとともに1本の
光ファイバを構成している。また光ファイバ端23bは
成膜品5上の測定点Bからの反射光を分光器15へ導
く。
Optical fiber end 23 includes two optical fiber ends 23a and 23b. The optical fiber end 23a is an optical fiber end that guides light from the light source 11 to the measurement point A on the film-formed product 5, and constitutes one optical fiber together with the optical fiber end 21b. The optical fiber end 23 b guides the reflected light from the measurement point B on the film-formed product 5 to the spectroscope 15.

【0029】光ファイバ端24は、2つの光ファイバ端
24aおよび24bを含む。光ファイバ端24aは、成
膜品5上の測定点Aからの反射光を分光器15へ導く光
ファイバ端であって、前述の光ファイバ端22bととも
に1本の光ファイバを構成している。また光ファイバ端
24bは成膜品5上の測定点Bからの反射光を分光器1
5へ導くものであり、前述の光ファイバ端23bととも
に1本の光ファイバを構成している。
Optical fiber end 24 includes two optical fiber ends 24a and 24b. The optical fiber end 24a is an optical fiber end that guides the reflected light from the measurement point A on the film-formed product 5 to the spectroscope 15, and forms one optical fiber together with the optical fiber end 22b. Further, the optical fiber end 24b transmits the reflected light from the measurement point B on the film-formed product 5 to the spectroscope 1.
5 and constitutes one optical fiber together with the above-mentioned optical fiber end 23b.

【0030】図3は、図1に示す遮光シャッタ14の概
略構成を説明するための構成図である。遮光シャッタ1
4は、遮光シャッタ14aおよび図示しない遮光シャッ
タ14bから成り、図2に示す光ファイバ端24aまた
は24bの先端と、分光器15との間にそれぞれ設けら
れている。遮光シャッタ14aと遮光シャッタ14bと
は、全く同じ構成であるので、図3には遮光シャッタ1
4aのみを示す。
FIG. 3 is a configuration diagram for explaining a schematic configuration of the light shielding shutter 14 shown in FIG. Light shielding shutter 1
Reference numeral 4 denotes a light-shielding shutter 14a and a light-shielding shutter 14b (not shown), which are provided between the end of the optical fiber end 24a or 24b shown in FIG. Since the light-blocking shutter 14a and the light-blocking shutter 14b have exactly the same configuration, FIG.
Only 4a is shown.

【0031】光ファイバ端24aの先端に設けられた遮
光シャッタ14aは、同軸に内径が変化されて開閉する
ことによって、成膜品5上の測定点Aからの反射光を通
過させ、または遮断して、受光を制限する。また光ファ
イバ端24bの先端に設けられた別の遮光シャッタは、
その開閉によって成膜品5上の測定点Bからの反射光を
通過させ、または遮断して、受光を制限する。遮光シャ
ッタ14aおよび14bのうちの一方の遮光シャッタを
閉じ、他方の遮光シャッタを開くことによって、成膜品
5上の測定点AおよびBからの反射光の一方のみを選択
して分光器15に導くことが可能である。
The light-shielding shutter 14a provided at the tip of the optical fiber end 24a opens or closes with its inner diameter changed coaxially, thereby passing or blocking the reflected light from the measurement point A on the film-formed product 5. To limit light reception. Another light-blocking shutter provided at the tip of the optical fiber end 24b is:
By the opening and closing, the reflected light from the measurement point B on the film-formed product 5 is passed or cut off, and the light reception is restricted. By closing one of the light-shielding shutters 14a and 14b and opening the other light-shielding shutter, only one of the reflected lights from the measurement points A and B on the film-formed product 5 is selected and transmitted to the spectroscope 15. It is possible to guide.

【0032】前述のように、本発明の実施の一形態であ
るTa薄膜結晶構造判別装置において、光ファイバ12
は、測定点を2点有する構成として示したが、測定点は
2点に限るものではなく、1点でも3点以上でもよい。
適当な複数の測定点を有する光ファイバ2とすれば、成
膜品5上で光ファイバ12を動かす回数を少なくして、
効率よく測定することができる。なお前記遮光シャッタ
14の数は、光ファイバ12の測定点に対応して取り付
けられる。
As described above, in the Ta thin film crystal structure discriminating apparatus according to one embodiment of the present invention, the optical fiber 12
Is shown as a configuration having two measurement points, but the number of measurement points is not limited to two, and may be one or three or more.
If the optical fiber 2 has an appropriate plurality of measurement points, the number of times the optical fiber 12 is moved on the film-formed product 5 is reduced,
It can be measured efficiently. The number of the light-shielding shutters 14 is attached corresponding to the measurement points of the optical fiber 12.

【0033】図4は、図1に示す分光器15および計算
機16が実行する結晶構造判別の処理手順を説明するた
めのフローチャート図である。まず分光器15によっ
て、成膜品5から光ファイバ12によって導かれた2つ
の反射光のうちから選択されて、遮光シャッタ14で遮
断されずに通過させられた反射光を波長ごとの光強度
(スペクトル)に分解する(S1)。計算機16は分光
器15から波長ごとのスペクトルデータを取得し(S
2)、スペクトルデータからAl薄膜を対照とした反射
率を算出する。前記判別条件を計算機16に予め入力し
ておき、該判別条件に従って、算出した反射率からTa
薄膜の結晶構造を判別する(S3)。判別した結晶構造
を計算機16の画面上に表示する(S4)。
FIG. 4 is a flow chart for explaining the processing procedure of the crystal structure discrimination executed by the spectroscope 15 and the computer 16 shown in FIG. First, the spectroscope 15 selects one of the two reflected lights guided from the film-formed product 5 by the optical fiber 12 and passes the reflected light that is passed through without being blocked by the light-shielding shutter 14 (light intensity for each wavelength). (S1). The computer 16 acquires spectral data for each wavelength from the spectroscope 15 (S
2) From the spectrum data, calculate the reflectance with the Al thin film as a control. The discriminating condition is input to the computer 16 in advance, and Ta is calculated from the calculated reflectance in accordance with the discriminating condition.
The crystal structure of the thin film is determined (S3). The determined crystal structure is displayed on the screen of the computer 16 (S4).

【0034】図5は、図1に示すTa薄膜結晶構造判別
装置の設置例を示す側面図である。図6は、図5の側面
図に対応する平面図および平面拡大図であり、(a)は
平面図および(b)は(a)に示す一部の平面拡大図で
ある。図5および図6に示すように、図1に示す光ファ
イバ12が内部に設けられたセンサ30が、成膜品5に
対してほぼ垂直な光を照射できるように、スパッタ装置
36のアンロード室34の開閉可能な蓋であるゲートバ
ルブ33の上部に設けられる。基板搬送ロボット31
は、アンロード室34から成膜後の基板を一枚取出し
て、ロボットハンド32上に載せてセンサ30の真下に
成膜品5上の検査すべき任意の部分が位置するように移
動する。ロボットハンド32は支持体35によって、水
平方向に自由に角度を変更できる。これによりセンサ3
0は、成膜品5上の所望する任意の複数測定点につい
て、反射光の強度を測定することができる。測定された
光強度を基に、図1の分光器15および計算機16にお
いて、前述の図4のようにして処理され、低抵抗を有す
るα−Taの結晶構造を有するTa薄膜が形成されたか
否か判別される。
FIG. 5 is a side view showing an example of installation of the Ta thin film crystal structure discriminating apparatus shown in FIG. 6A and 6B are a plan view and an enlarged plan view corresponding to the side view of FIG. 5, wherein FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is an enlarged plan view of a part shown in FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, the unloading of the sputtering apparatus 36 is performed so that the sensor 30 in which the optical fiber 12 shown in FIG. It is provided above a gate valve 33 which is a lid that can open and close the chamber 34. Substrate transfer robot 31
Takes out one substrate after film formation from the unload chamber 34, places it on the robot hand 32, and moves it so that an arbitrary portion to be inspected on the film formation product 5 is located directly below the sensor 30. The angle of the robot hand 32 can be freely changed in the horizontal direction by the support 35. Thereby, the sensor 3
0 indicates that the intensity of the reflected light can be measured for any desired plural measurement points on the film-formed product 5. Based on the measured light intensity, the spectroscope 15 and the computer 16 of FIG. 1 were processed as shown in FIG. 4 to form a Ta thin film having a low-resistance α-Ta crystal structure. Is determined.

【0035】前述のようにして、成膜された基板におけ
るTa薄膜の結晶構造を成膜直後に判別することができ
るので、成膜不良の発生を成膜直後に発見することが可
能であり、不良発生による損害を最小限におさえること
が可能である。
As described above, since the crystal structure of the Ta thin film on the formed substrate can be determined immediately after the film formation, it is possible to discover the occurrence of a film formation failure immediately after the film formation. It is possible to minimize the damage caused by the occurrence of defects.

【0036】また計算機16では、前述のようにして、
成膜品5上の複数測定点において判別されたTa薄膜の
結晶構造を基に、成膜品5面内でのTa薄膜の結晶構造
分布を解析する。解析された結晶構造分布は、計算機1
6の画面上に表示される。前記結晶構造分布によれば、
成膜品面内で低抵抗を有するα−Taが形成され難い箇
所などを判断することができ、成膜時の不備を発見して
改善することも可能である。
In the computer 16, as described above,
The crystal structure distribution of the Ta thin film in the plane of the film-formed product 5 is analyzed based on the crystal structure of the Ta thin film determined at a plurality of measurement points on the film-formed product 5. The analyzed crystal structure distribution is calculated by computer 1
6 is displayed on the screen. According to the crystal structure distribution,
It is possible to determine a portion where α-Ta having a low resistance is difficult to be formed in the surface of a film-formed product, and it is also possible to find and improve defects at the time of film-forming.

【0037】以上のように構成された本発明のTa薄膜
結晶構造判別装置において利用する特性の詳細につい
て、以下に説明する。
The details of the characteristics used in the Ta thin film crystal structure discriminating apparatus of the present invention configured as described above will be described below.

【0038】まずα−Ta、β−Taおよびα+β相T
aの各Ta薄膜を形成して、各Ta薄膜の結晶構造、比
抵抗および反射率を測定し、その相関関係から膜表面の
反射強度を測定することによって、低抵抗を有するTa
薄膜であるα−Ta、高抵抗を有するTa薄膜であるβ
−Taおよびα+β相Taのうちのいずれかを判定する
ことが可能であることを説明する。
First, α-Ta, β-Ta and α + β phase T
a) forming a Ta thin film having a low resistance by measuring the crystal structure, specific resistance and reflectance of each Ta thin film, and measuring the reflection intensity of the film surface from the correlation;
Α-Ta as a thin film, β as a Ta thin film having high resistance
It will be described that it is possible to determine any one of -Ta and α + β phase Ta.

【0039】図7は、基板上にTaN薄膜およびTa薄
膜を順次積層した成膜品の断面構造の例を示す断面図で
ある。第1層としてのTaN薄膜2は、透明ガラス基板
1上にスパッタリング成膜技術を用いて成膜される。ス
パッタリング成膜技術としては、Taターゲットを用い
てAr/N2ガス混合雰囲気中での反応性スパッタリン
グで成膜される。第2層としてのTa薄膜3は、Taタ
ーゲットを用いてArガス雰囲気でのスパッタリングで
成膜される。以上の成膜手法によって、第1層のTaN
薄膜2上に第2層のTa薄膜3が成膜された薄膜4を有
する成膜品5が作製される。
FIG. 7 is a sectional view showing an example of a sectional structure of a film-formed product in which a TaN thin film and a Ta thin film are sequentially laminated on a substrate. The TaN thin film 2 as a first layer is formed on the transparent glass substrate 1 by using a sputtering film forming technique. As a sputtering film forming technique, a film is formed by reactive sputtering in a mixed atmosphere of Ar / N 2 gas using a Ta target. The Ta thin film 3 as the second layer is formed by sputtering in an Ar gas atmosphere using a Ta target. By the above film forming method, the first layer TaN
A film product 5 having a thin film 4 in which a second layer Ta thin film 3 is formed on the thin film 2 is produced.

【0040】作製される成膜品5において、第1層とし
てのTaN薄膜2の成膜時に、Ar/N2流量比、スパ
ッタ中の圧力、加熱温度およびTaN薄膜2の膜厚など
を適当な条件に設定しなければ、TaN薄膜2上につづ
いて成膜する第2層としてのTa薄膜3は、充分α相化
せず、膜中にβ相が混在して低抵抗化が図れない。第2
層成膜時には、第1層成膜時ほど厳密に成膜条件を設定
する必要はないが、Ta薄膜3を充分α相化させるた
め、スパッタ圧力および加熱温度などを最適化する必要
がある。
When the TaN thin film 2 as the first layer is formed in the formed film product 5, the Ar / N 2 flow ratio, the pressure during sputtering, the heating temperature, the thickness of the TaN thin film 2, and the like are appropriately adjusted. If the conditions are not set, the Ta thin film 3 as the second layer to be subsequently formed on the TaN thin film 2 does not sufficiently turn into the α phase, and the β phase is mixed in the film, so that the resistance cannot be reduced. Second
When forming the layer, it is not necessary to set the film forming conditions as strictly as when forming the first layer, but it is necessary to optimize the sputtering pressure, the heating temperature, and the like in order to sufficiently form the Ta thin film 3 into the α phase.

【0041】各々β−Ta、α−Taまたはα+β相T
aから成るTa薄膜3を得るため、前述の成膜手法にお
いて、第1層成膜時のAr/N2流量比を変更すること
によって、各種成膜品5を作製した。具体的には、第1
層成膜時のN2/Ar流量比を0%〜15%の範囲の複
数の異なる流量比に設定した。その他の成膜条件は、各
種成膜品5について同じであり、第1層の成膜条件は、
膜厚500Å、スパッタ時の圧力を約0.4Pa、ター
ゲットへの投入電力を4W/cm2および加熱温度を1
00℃に設定した。第2層の成膜条件は、膜厚2500
Å、スパッタ時の圧力を約0.4Pa、ターゲットへの
投入電力を4W/cm2および加熱温度を100℃に設
定して、Arガスのみ導入した。以上の成膜条件におい
て、特に第1層成膜時のN2/Ar流量比を各々0%、
3%および12%とした成膜条件を、条件1、条件2お
よび条件3とする。
Β-Ta, α-Ta or α + β phase T
In order to obtain a Ta thin film 3 composed of a, various film-forming products 5 were produced by changing the flow ratio of Ar / N 2 during the first layer formation in the above-described film forming method. Specifically, the first
The N 2 / Ar flow ratio at the time of layer formation was set to a plurality of different flow ratios in the range of 0% to 15%. Other film forming conditions are the same for the various film-formed products 5, and the film forming conditions for the first layer are as follows.
The film thickness is 500 °, the pressure during sputtering is about 0.4 Pa, the power applied to the target is 4 W / cm 2, and the heating temperature is 1
It was set to 00 ° C. The conditions for forming the second layer are as follows:
(4) The pressure during sputtering was set to about 0.4 Pa, the power input to the target was set to 4 W / cm 2, the heating temperature was set to 100 ° C., and only Ar gas was introduced. Under the above film forming conditions, the N 2 / Ar flow rate ratio at the time of forming the first layer is 0%,
The film forming conditions of 3% and 12% are referred to as condition 1, condition 2 and condition 3.

【0042】図8は、第1層成膜時のN2/Ar流量比
と第2層のTa薄膜の比抵抗との関係を示す相関図であ
る。
FIG. 8 is a correlation diagram showing the relationship between the flow rate ratio of N 2 / Ar when forming the first layer and the specific resistance of the Ta thin film of the second layer.

【0043】図9は、異なる第1層成膜時のN2/Ar
流量比で形成された薄膜における第2層のTa薄膜のX
線回折(以下、「XRD」と略称する。)結果を示すX
RDスペクトル図である。(a)〜(c)はN2/Ar
ガス流量比が各々0%、3%および12%で形成された
薄膜のXRD結果である。
FIG. 9 shows N 2 / Ar when different first layers are formed.
X of the Ta thin film of the second layer in the thin film formed at the flow ratio
X showing the result of X-ray diffraction (hereinafter abbreviated as “XRD”)
It is an RD spectrum figure. (A) to (c) show N 2 / Ar
It is an XRD result of the thin film formed at gas flow ratios of 0%, 3% and 12%, respectively.

【0044】図8および図9の結果から、条件1で形成
された薄膜において、Ta薄膜の比抵抗は170μΩc
mとなって低抵抗化せず、XRD結果はβ−Taのみの
存在を示している。条件2で形成された薄膜において、
Ta薄膜の比抵抗は100μΩcmで、XRD結果はα
−Taとβ−Taとが混合して存在していることを示し
ている。条件3で形成された薄膜において、Ta薄膜の
比抵抗は約25μΩcmの低抵抗が得られ、XRD結果
はα−Taのみの存在を示している。
From the results of FIGS. 8 and 9, the specific resistance of the Ta thin film was 170 μΩc in the thin film formed under the condition 1.
m, the resistance did not decrease, and the XRD results indicate the presence of only β-Ta. In the thin film formed under the condition 2,
The specific resistance of the Ta thin film is 100 μΩcm, and the XRD result is α
This indicates that -Ta and β-Ta are present as a mixture. In the thin film formed under the condition 3, the Ta thin film has a specific resistance as low as about 25 μΩcm, and the XRD result indicates that only α-Ta exists.

【0045】図10は、条件1〜3で形成された各薄膜
におけるTa薄膜表面への照射光の波長とその反射率と
の関係を示す相関図である。反射率は、反射率測定器に
オリンパス工業社製の顕微分光OSP−SP100を用
い、Al(アルミニウム)薄膜を対照として測定した。
なお反射率は、Al薄膜上での反射光の強度を100%
としたときの、Ta薄膜表面の反射光の強度の割合であ
る。
FIG. 10 is a correlation diagram showing the relationship between the wavelength of light irradiated on the surface of the Ta thin film and the reflectivity of each thin film formed under the conditions 1 to 3. The reflectivity was measured using a microspectroscopic light OSP-SP100 manufactured by Olympus Corporation as a reflectometer, using an Al (aluminum) thin film as a control.
The reflectivity is 100% of the intensity of the reflected light on the Al thin film.
Is the ratio of the intensity of the reflected light on the surface of the Ta thin film.

【0046】図10の結果から、α−Ta(L1)とβ
−Ta(L3)またはα+β相Ta(L2)とは、前記
波長と反射率との相関関係において顕著な差があること
が判る。
From the results shown in FIG. 10, α-Ta (L1) and β
It can be seen that there is a significant difference between -Ta (L3) and α + β phase Ta (L2) in the correlation between the wavelength and the reflectance.

【0047】図11は、図10に示す波長と、α−Ta
とβ−Taまたはα+β相Taとの反射率差との関係を
示す相関図である。図11の結果から、波長550〜6
00nmの範囲の可視光域で、α−Taとβ−Taとの
反射率差(L5)およびα−Taとα+β相Taとの反
射率差(L4)がともに最大となり、これらの反射率差
の差も最大となっている。したがって、前記範囲の波長
での反射率において、最も明確にα−Ta、β−Taお
よびα+β相Taのうちのいずれの結晶構造であるかを
判別することが可能であることが判る。具体的には反射
率が40%以上45%以下であれば充分にα相化したT
a薄膜が得られたと判断し、反射率Rが45%<R<5
5%であればα−Taおよびβ−Taが混在しているα
+β相Taと判断し、さらに反射率が55%以上であれ
ばβ−Taであると判断することが可能であることが判
る。
FIG. 11 shows the relationship between the wavelength shown in FIG.
FIG. 7 is a correlation diagram showing a relationship between the reflectance difference between the phase difference and β-Ta or α + β phase Ta. From the results of FIG.
In the visible light region in the range of 00 nm, the reflectance difference (L5) between α-Ta and β-Ta and the reflectance difference (L4) between α-Ta and α + β phase Ta are both maximum, and these reflectance differences are large. Is also the largest. Therefore, it can be seen that it is possible to most clearly determine which crystal structure of α-Ta, β-Ta, and α + β phase Ta in the reflectance at the wavelengths in the above range. More specifically, if the reflectance is 40% or more and 45% or less, T which is sufficiently α-phased
a It was judged that a thin film was obtained, and the reflectance R was 45% <R <5.
If it is 5%, α in which α-Ta and β-Ta are mixed
It is determined that it is possible to judge that the phase is + -phase Ta, and that if the reflectance is 55% or more, it is β-Ta.

【0048】以上の原理によって、図1に示す計算機1
6において、成膜品におけるTa薄膜の結晶構造を判別
するための条件が設定される。すなわちTa薄膜に入射
される光の反射率は、可視光領域において該Ta薄膜の
結晶構造によって異なり、図10に示すような特性を示
す。
Based on the above principle, the computer 1 shown in FIG.
At 6, conditions for determining the crystal structure of the Ta thin film in the film-formed product are set. That is, the reflectivity of light incident on the Ta thin film differs in the visible light region depending on the crystal structure of the Ta thin film, and exhibits characteristics as shown in FIG.

【0049】すなわち550〜600nmの範囲の波長
での反射率において、最も明確にα−Ta、β−Taお
よびα+β相Taのうちのいずれの結晶構造であるかを
判別可能である。具体的には、反射率Rが45%以下で
あれば充分にα相化したTa薄膜が得られたと判断し、
反射率Rが45%<R<55%であればα−Taおよび
β−Taが混在しているα+β相Taと判断し、反射率
が55%以上であればβ−Taであると判断することが
可能である。そこで波長550nmでの反射率Rを利用
して下記の判別条件を設定した。なお反射率はAl薄膜
を対照とした。 (判別条件) 反射率R 判定結晶構造 R≦45% α−Ta 45%<R<55% α−Ta、β−Ta混在 55%≦R β−Ta
That is, in the reflectance at a wavelength in the range of 550 to 600 nm, it is possible to most clearly determine which crystal structure of α-Ta, β-Ta and α + β phase Ta. Specifically, when the reflectance R is 45% or less, it is determined that a Ta thin film having a sufficient α phase has been obtained.
If the reflectance R is 45% <R <55%, it is determined to be α + β phase Ta in which α-Ta and β-Ta are mixed, and if the reflectance is 55% or more, it is determined to be β-Ta. It is possible. Therefore, the following determination conditions were set using the reflectance R at a wavelength of 550 nm. In addition, the reflectance was set to the Al thin film as a control. (Determination conditions) Reflectivity R Determination crystal structure R ≦ 45% α-Ta 45% <R <55% α-Ta, β-Ta mixed 55% ≦ R β-Ta

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、Ta薄膜からの反射光
の強度によって該Ta薄膜の結晶構造を解析することに
よって、成膜後の基板を損傷することなく成膜した全基
板についてTa薄膜の結晶構造の判定を実施することが
可能となり、製品歩留まりの向上、製品品質の安定管理
に寄与することができる。
According to the present invention, by analyzing the crystal structure of the Ta thin film based on the intensity of the reflected light from the Ta thin film, the Ta thin film can be formed on all the substrates formed without damaging the formed substrate. Can be determined, and it is possible to contribute to improvement of product yield and stable management of product quality.

【0051】本発明によれば、複数箇所からの反射光を
受光する光ファイバを用いることによって、より短時間
で測定できるので、製品良品率および生産効率の向上、
ひいては製品原価の低減に大きく寄与できる。
According to the present invention, the measurement can be performed in a shorter time by using the optical fiber that receives the reflected light from a plurality of places, so that the product non-defective rate and the production efficiency can be improved.
As a result, it can greatly contribute to reduction of product cost.

【0052】本発明によれば、波長ごとの反射光の強度
に基づいてTa薄膜の結晶構造を解析することによっ
て、より確実にTa薄膜の結晶構造の判定することがで
き、製品歩留まりの向上、製品品質の安定管理に大きく
寄与することができる。
According to the present invention, by analyzing the crystal structure of the Ta thin film based on the intensity of the reflected light for each wavelength, the crystal structure of the Ta thin film can be determined more reliably, thereby improving the product yield. It can greatly contribute to stable management of product quality.

【0053】本発明によれば、より確実にα−Ta薄膜
が形成されたか否かを判定することができ、成膜不良の
発生をより容易かつ正確に判断することが可能である。
According to the present invention, it is possible to more reliably determine whether or not an α-Ta thin film has been formed, and it is possible to more easily and accurately determine the occurrence of a film formation defect.

【0054】本発明によれば、基板面内での結晶構造分
布が判断されることによって、基板面内で低抵抗を有す
るα−Taが形成され難い箇所などを容易に判断して、
成膜処理の改善に寄与することができるので、製品良品
率および生産効率の向上、ひいては製品原価の低減に大
きく寄与できる。
According to the present invention, by determining the crystal structure distribution in the substrate plane, it is possible to easily determine, for example, places where α-Ta having low resistance is difficult to be formed in the substrate plane.
Since it can contribute to the improvement of the film forming process, it can greatly contribute to the improvement of the non-defective product rate and the production efficiency, and further to the reduction of the product cost.

【0055】本発明によれば、成膜された基板における
Ta薄膜の結晶構造を成膜直後に判別することができる
ので、成膜不良の発生を成膜直後に発見することが可能
であり、不良発生による損害を最小限におさえることが
可能である。
According to the present invention, the crystal structure of the Ta thin film on the substrate on which the film is formed can be determined immediately after the film formation. It is possible to minimize the damage caused by the occurrence of defects.

【0056】本発明によれば、Ta薄膜からの反射光の
強度によって該Ta薄膜の結晶構造を解析することによ
って、成膜後の基板を損傷することなく成膜した全基板
についてTa薄膜の結晶構造の判定を実施することが可
能となり、製品歩留まりの向上、製品品質の安定管理に
大きく寄与することができる。
According to the present invention, by analyzing the crystal structure of the Ta thin film based on the intensity of the reflected light from the Ta thin film, the crystal structure of the Ta thin film can be obtained for all substrates formed without damaging the formed substrate. The determination of the structure can be performed, which can greatly contribute to improvement in product yield and stable management of product quality.

【0057】本発明によれば、波長ごとの反射光の強度
に基づいてTa薄膜の結晶構造を解析することによっ
て、より確実にTa薄膜の結晶構造の判定することがで
き、製品歩留まりの向上、製品品質の安定管理に大きく
寄与することができる。
According to the present invention, by analyzing the crystal structure of the Ta thin film based on the intensity of the reflected light for each wavelength, it is possible to more reliably determine the crystal structure of the Ta thin film, thereby improving the product yield. It can greatly contribute to stable management of product quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態であるTa薄膜結晶構造
判別装置の概略構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a Ta thin film crystal structure discrimination device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す光ファイバ12の構成を詳細に説明
するための構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram for describing a configuration of an optical fiber 12 shown in FIG. 1 in detail.

【図3】図1に示す遮光シャッタ14の概略構成を説明
するための構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram for explaining a schematic configuration of a light shielding shutter 14 shown in FIG. 1;

【図4】図1に示す分光器15および計算機16が実行
する結晶構造判別の処理手順を説明するためのフローチ
ャート図である。
FIG. 4 is a flowchart for explaining a processing procedure of crystal structure discrimination executed by the spectroscope 15 and the computer 16 shown in FIG.

【図5】図1に示すTa薄膜結晶構造判別装置の設置例
を示す側面図である。
FIG. 5 is a side view showing an installation example of the Ta thin film crystal structure discriminating apparatus shown in FIG.

【図6】図5の側面図に対応する平面図および平面拡大
図であり、(a)は平面図および(b)は(a)に示す
一部の平面拡大図である。
6A and 6B are a plan view and an enlarged plan view corresponding to the side view of FIG. 5, wherein FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a partially enlarged plan view shown in FIG.

【図7】基板上にTaN薄膜およびTa薄膜を順次積層
した成膜品の断面構造の例を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of a film-formed product in which a TaN thin film and a Ta thin film are sequentially laminated on a substrate.

【図8】第1層成膜時のN2/Ar流量比と第2層のT
a薄膜の比抵抗との関係を示す相関図である。
FIG. 8 shows the N 2 / Ar flow rate ratio when forming the first layer and the T of the second layer.
FIG. 4 is a correlation diagram showing a relationship with the specific resistance of a thin film.

【図9】異なる第1層成膜時のN2/Ar流量比で形成
された薄膜における第2層のTa薄膜のX線回折結果を
示すXRDスペクトル図である。
FIG. 9 is an XRD spectrum diagram showing an X-ray diffraction result of a Ta thin film of a second layer in a thin film formed at a different N 2 / Ar flow rate when forming a first layer.

【図10】条件1〜3で形成された各薄膜におけるTa
薄膜表面への照射光の波長とその反射率との関係を示す
相関図である。
FIG. 10 shows Ta in each thin film formed under conditions 1 to 3.
It is a correlation diagram which shows the relationship between the wavelength of the irradiation light to a thin film surface, and its reflectance.

【図11】図10に示す波長と、α−Taとβ−Taま
たはα+β相Taとの反射率差との関係を示す相関図で
ある。
11 is a correlation diagram showing the relationship between the wavelength shown in FIG. 10 and the reflectance difference between α-Ta and β-Ta or α + β phase Ta.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 5 成膜品 11 光源 12,17,18 光ファイバ 14 遮光シャッタ 15 分光器 16 計算機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 5 Film-forming article 11 Light source 12, 17, 18 Optical fiber 14 Light-shielding shutter 15 Spectroscope 16 Computer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を発生する光源と、 光源からの光を、Ta薄膜が基板上に形成された成膜品
のTa薄膜に向けて照射し、その反射光を導く光伝送手
段と、 前記光伝送手段によって導かれた反射光を受け、Ta薄
膜の結晶構造が反射光強度に対応しているという特性を
利用して、Ta薄膜の結晶構造を解析するための解析手
段とを含むことを特徴とするTa薄膜結晶構造判別装
置。
A light source for generating light; a light transmitting means for irradiating light from the light source to a Ta thin film of a film-formed product having a Ta thin film formed on a substrate, and guiding reflected light; And analyzing means for analyzing the crystal structure of the Ta thin film by utilizing the characteristic that the crystal structure of the Ta thin film corresponds to the intensity of the reflected light upon receiving the reflected light guided by the optical transmission means. Characteristic device for determining the crystal structure of a Ta thin film.
【請求項2】 前記光伝送手段は、一端部が前記光源に
望み、他端部が成膜品のTa薄膜から間隔をあけて、異
なる照射位置に配置される複数の光照射用光ファイバ
と、該光照射用光ファイバに対応して設けられ、一端部
が前記解析手段に望み、他端部が光照射用光ファイバの
前記他端部に近接してTa薄膜に望む複数の反射光用光
ファイバとから成る光ファイバと、 前記光ファイバが受光した複数の照射位置からの反射光
のうちから選択された1つの照射位置からの反射光を通
過させ、それ以外を遮断する遮光シャッタとを含むこと
を特徴とする請求項1記載のTa薄膜結晶構造判別装
置。
2. The optical transmission means includes a plurality of optical fibers for light irradiation arranged at different irradiation positions, one end of which is desired by the light source, and the other end of which is spaced from a Ta thin film of a film-formed product. A plurality of reflected light which are provided corresponding to the light irradiating optical fiber, one end of which is desired by the analysis means, and the other end of which is a Ta thin film in close proximity to the other end of the light irradiating optical fiber. An optical fiber comprising an optical fiber, and a light-blocking shutter that transmits reflected light from one of the irradiation positions selected from the plurality of irradiation positions received by the optical fiber and blocks the other light. 2. The Ta thin-film crystal structure discriminating apparatus according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記解析手段は、Ta薄膜から受光した
反射光を波長ごとの反射光の強度に分解するための分光
手段と、 前記分光手段によって分解された波長ごとの反射光の強
度に基づいて、Ta薄膜の結晶構造の種類を判別するた
めの判別手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の
Ta薄膜結晶構造判別装置。
3. The spectroscopic means for decomposing reflected light received from the Ta thin film into the intensity of reflected light for each wavelength, and the analyzing means based on the intensity of reflected light for each wavelength decomposed by the spectroscopic means. 2. The Ta thin film crystal structure discriminating apparatus according to claim 1, further comprising discriminating means for discriminating the type of the crystal structure of the Ta thin film.
【請求項4】 前記判別手段は、波長400〜700n
mの範囲の所定の波長における、α−Taが形成された
Ta薄膜とそれ以外の結晶構造のTaが形成されたTa
薄膜との反射光の強度の差を利用して、Ta薄膜の結晶
構造の種類が、体心立方構造のα−Taであるか否か
を、判別することを特徴とする請求項3に記載のTa薄
膜結晶構造判別装置。
4. The method according to claim 1, wherein the determining means includes a wavelength of 400 to 700 n.
At a predetermined wavelength in the range of m, a Ta thin film on which α-Ta is formed and a Ta film on which Ta of other crystal structure is formed
4. The method according to claim 3, wherein the difference in the intensity of the reflected light from the thin film is used to determine whether the type of crystal structure of the Ta thin film is a body-centered cubic α-Ta. Ta thin film crystal structure discriminating apparatus.
【請求項5】 前記解析手段は、前記判別手段によって
基板上にTa薄膜が形成された成膜品表面の複数箇所に
おいて判別されたTa薄膜の結晶構造の種類から、前記
成膜品表面での結晶構造分布を解析する分布取得手段を
含むことを特徴とする請求項3記載のTa薄膜結晶構造
判別装置。
5. The method according to claim 1, wherein said analyzing means determines a crystal structure of the Ta thin film on the surface of the film on the basis of the type of the crystal structure of the Ta thin film determined at a plurality of locations on the surface of the film on which the Ta thin film is formed on the substrate. 4. The Ta thin film crystal structure discriminating apparatus according to claim 3, further comprising a distribution acquisition unit for analyzing a crystal structure distribution.
【請求項6】 前記光伝送手段は、Ta薄膜が基板上に
形成された成膜品が作製される成膜装置において、成膜
を終了した基板が取出される出口部分に設置されること
を特徴とする請求項1記載のTa薄膜結晶構造判別装
置。
6. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the light transmitting means is provided at an outlet from which the substrate on which the film has been formed is taken out. The apparatus for determining a crystal structure of a Ta thin film according to claim 1, wherein:
【請求項7】 光源からの光を基板上に形成されたTa
薄膜に向けて照射して、反射する光を受光するステップ
と、 受光した反射光の強度に基づいて、Ta薄膜の結晶構造
を解析するステップとを含むことを特徴とするTa薄膜
結晶構造判別方法。
7. Light from a light source is transferred to a Ta formed on a substrate.
A method for determining a crystal structure of a Ta thin film, comprising: irradiating a thin film and receiving reflected light; and analyzing a crystal structure of the Ta thin film based on the intensity of the received reflected light. .
【請求項8】 前記解析するステップは、Ta薄膜から
受光した反射光を波長ごとの反射光の強度に分解するス
テップと、分解された波長ごとの反射光の強度に基づい
て、Ta薄膜の結晶構造の種類を判別するステップとを
含むことを特徴とする請求項9記載のTa薄膜結晶構造
判別方法。
8. The analyzing step includes: decomposing the reflected light received from the Ta thin film into reflected light intensities for each wavelength; and crystallizing the Ta thin film based on the decomposed reflected light intensities for each wavelength. 10. The method for judging the crystal structure of a Ta thin film according to claim 9, comprising a step of judging a type of the structure.
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JP2005257475A (en) * 2004-03-11 2005-09-22 Horiba Ltd Measuring method, analysis method, measuring device, analysis device, ellipsometer, and computer program
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