JP2002343842A

JP2002343842A - 半導体層の膜厚測定方法及び半導体基板の製造方法

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Publication number: JP2002343842A
Application number: JP2001215657A
Authority: JP
Inventors: Makoto Okawa; 大川　　誠
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2002-11-29
Anticipated expiration: 2021-07-16
Also published as: US6645045B2; JP3946470B2; US20020173084A1

Abstract

(57)【要約】【課題】干渉情報を取得するタイムラグや光の干渉が
弱まる節を考慮して正確に膜厚計測が行えるようにす
る。【解決手段】活性層６ａと支持基板６ｂとによって酸
化膜６ｃを挟み込んで構成されたＳＯＩ基板６に対し、
活性層６ａの膜厚を測定する膜厚測定方法において、ま
ず、酸化膜６ｂの両面での反射光により、干渉が弱めら
れた「節」となる波長を除くように解析波長領域を設定
する。そして、活性層６ａに対して光を照射したことに
よる反射光を回折格子４ａにて各波長別に分光したの
ち、分光された各波長別の光の干渉情報をＣＣＤアレイ
４ｂにて一括して取得する。その後、解析波長領域にお
ける干渉情報を用いて、活性層６ａの膜厚を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化膜を２枚のシ
リコン基板で挟み込んだようなＳＯＩ基板における活性
層（半導体層）の膜厚計測方法及びＳＯＩ基板のような
半導体基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウェハは、スライス処理後、ラ
ップ処理、エッチング処理を経たのち、ポリッシュ工程
が施され、ミラー研磨される。この研磨は、具体的に
は、複数の回転研磨ブロックに複数枚のウェハをワック
ス等で貼り付けたのち、研磨布を接着した回転研磨定盤
を接着した回転研磨定盤の表面にウェハを押し付けるこ
とで行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年では、シリコンウ
ェハの平坦度、平行度に対する要求が厳しくなり、この
要求を満たすために、シリコンウェハの厚さの制御を正
確に行うことが必要とされている。特に、ＳＯＩ基板を
２枚のシリコン基板の貼り合せによって形成する場合、
所定厚さの活性層を得るために、研磨時の膜厚制御が重
要となる。

【０００４】しかしながら、従来のＳＯＩ基板の研磨に
おいては、研削・粗研磨の各工程を所定時間行ったの
ち、ＳＯＩ基板を研磨装置から取り出してから活性層の
膜厚測定を行い、さらに、活性層が所望膜厚となるまで
調整研磨及び膜厚測定を繰り返し行っていた。すなわ
ち、過度の研磨を行った場合に、そのＳＯＩ基板が使用
不能になることから、調整研磨や膜厚測定を繰り返し行
わなければならず、その都度、研磨装置から取り出して
膜厚測定を行わなければならなかった。このため、ＳＯ
Ｉ基板の研磨に対する作業工程数の増大、作業時間の増
大といった問題が生じていた。

【０００５】これに対し、研磨中に膜厚測定が行え、モ
ニタリングする技術が種々検討されている。そして、そ
の最も有望な方法として、光の干渉を利用した膜厚測定
方法が挙げられる（特開平８−２１６０１６号公報参
照）。

【０００６】しかしながら、本発明者らが調査、検討を
重ねた結果、光の干渉を利用した膜厚測定においても、
各波長毎の干渉情報を取得する間にタイムラグが発生す
ることから、その間に膜厚が変化してしまい、正確な膜
厚計測が行えなくなるという問題が発生することが判明
した。

【０００７】また、酸化膜を２枚のシリコン基板で挟み
込んだＳＯＩ基板の構成においては、酸化膜が同じ光学
特性を有する材料で挟まれていることから、酸化膜の両
面での反射光によって干渉による光がキャンセルされて
しまい、酸化膜厚に応じて光の干渉（光の反射率）が弱
まる「節」の部分が発生する。このため、この「節」の
付近における波長域で測定が困難になるという問題が発
生することが判明した。

【０００８】例えば、活性層の厚さを５μｍとし、酸化
膜の膜厚を１μｍと２μｍとした場合において膜厚シミ
ュレーションを行った場合の波長と反射率との関係を図
２３（ａ）、（ｂ）に示す。図２３（ａ）に示されるよ
うに、光の干渉波形は、波長が８３０ｎｍとなる付近に
おいて極大値となるが、その波長の付近に「節」がある
と、図２３（ｂ）に示すようにその位置が極小値とな
る。また、ピークとならなかったりする場合もあれば、
極大値となる場合もある。このように、本来のピークと
なるべき位置で、正確なピークが取れなくなると、正確
な膜厚測定が行えなくなる。

【０００９】本発明は上記点に鑑みて、干渉情報を取得
するタイムラグを考慮して正確に膜厚計測が行えるよう
にすることを目的とする。また、光の干渉が弱まる節を
考慮して正確に膜厚計測が行えるようにすることを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、半導体層で構成された
活性層（６ａ）と支持基板（６ｂ）とによって酸化膜
（６ｃ）を挟み込んで構成されたＳＯＩ基板（６）に対
して光を照射し、ＳＯＩ基板からの反射光に基づいて活
性層の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、酸化膜の
両面での反射光により、光の干渉が弱められた波長を除
くように解析波長領域を設定する工程と、活性層に対し
て光を照射したことによる反射光を各波長別に分光する
工程と、該分光された各波長別の光の干渉情報を一括し
て取得する工程と、解析波長領域における干渉情報を用
いて、活性層の膜厚を算出する工程とを有していること
を特徴としている。

【００１１】このように、タイムラグが無いように干渉
情報を一括して取得すると共に、光の干渉が弱められた
波長、つまり「節」を除くように解析波長領域を設定し
ているため、正確な波数やピーク値に基づいて活性層の
膜厚測定を行うことが可能となる。このため、正確に活
性層の膜厚測定を行うことができる。

【００１２】例えば、請求項２に示すように、解析波長
領域を設定する工程では、酸化膜の屈折率をｎｏｘ、膜
厚をｄｏｘとし、ｍを任意の正数であるとすると、上記
数１を満たす範囲を解析波長領域を示すλとして設定す
る。

【００１３】請求項３に記載の発明においては、活性層
の膜厚を算出する工程では、干渉情報から波長と反射強
度との関係を求めると共に、この関係を示した波形の極
大値もしくは極小値となる波長を求め、該極大値もしく
は極小値となる波長から活性層の膜厚を算出することを
特徴としている。このように、極大値もしくは極小値と
なる波長から活性層の膜厚を算出することが可能であ
る。

【００１４】この場合、請求項４に示すように、極大値
もしくは極小値となる波長のうち、極小値となる波長か
ら活性層の膜厚を算出するようにすれば、ノイズの影響
を受け難く、ピーク値となる波長の検出をより正確に行
うことができる。

【００１５】請求項５に記載の発明では、活性層の膜厚
を算出する工程では、任意の極大値もしくは極小値にお
ける波長をλ₁、λ₂、波長λでの膜の屈折率をｎ
（λ）、両波長間の周波数もしくは波数をＸ、単層膜構
造と２層膜構造における極大値もしくは極小値となる波
長での位相シフト量をｓ１、ｓ２とすると、活性層の膜
厚ｄを、上記数２にて算出することを特徴としている。

【００１６】このような算出式によって活性層の膜厚を
算出することで、活性層と酸化膜との膜厚の関係によっ
て発生し得る測定膜厚の誤差を補正することができ、よ
り高精度な膜厚測定を可能にできる。

【００１７】なお、請求項６に示すように、位相シフト
量ｓ１、ｓ２は、酸化膜の膜厚と該酸化膜内を通過する
光の波長とから求められる酸化膜の位相値に基づいて求
められる。

【００１８】請求項７に記載の発明においては、解析波
長領域を設定する工程では、解析波長領域として、活性
層での光の透過率が所定値以上となる波長を設定するこ
とを特徴としている。例えば、請求項８に示すように、
活性層での光の透過率が１０％以上となる波長を解析波
長領域として設定する。このようにすれば、光の干渉が
明確に確認できる領域で解析波長領域を設定することが
できる。

【００１９】請求項９に記載の発明においては、反射光
を分光する工程および干渉情報を一括して取得する工程
では、反射光を分光する回折格子（４ａ）と該回折格子
によって分光された光の各波長別の干渉情報を一括して
取得するＣＣＤアレイ（４ｂ）とを備えた分光器（４）
を用いることを特徴としている。このような構成によ
り、反射光の分光と干渉情報の一括取得を行うことが可
能である。

【００２０】なお、ＣＣＤアレイを用いる場合、請求項
１０に示すように、解析波長領域として、１０００ｎｍ
以下の波長を設定するのが好ましい。すなわち、１００
０ｎｍ以上の波長であると、ＣＣＤアレイの感度低下か
ら波長と反射強度との関係を正確に求められなくなる可
能性がある。このため、本請求項のようにすることで、
正確にピーク値となる波長を求めることができる。

【００２１】請求項１１に記載の発明では、半導体層で
構成された活性層（６ａ）と支持基板（６ｂ）とによっ
て酸化膜（６ｃ）を挟み込んで構成されたＳＯＩ基板
（６）に対し、活性層を研磨する研磨工程と、研磨中に
おける活性層の膜厚を測定する膜厚測定工程と、膜厚測
定工程によって活性層が所望の膜厚になったことが検出
されると、研磨を終了させる工程とを有してなる半導体
基板の製造方法において、膜厚測定工程では、請求項１
乃至１０のいずれか１つに記載の半導体層の膜厚測定方
法により活性層の膜厚の測定を行うことを特徴としてい
る。

【００２２】このように、研磨により活性層の膜厚調整
を行うようなＳＯＩ基板に対して、請求項１乃至１０の
いずれか１つに記載の半導体層の膜厚測定方法を用いる
ことで、研磨装置からＳＯＩ基板を取り出さなくても正
確に活性層の膜厚測定を行うことができる。

【００２３】このような膜厚測定は、請求項１２に示す
ように、研磨工程を行っているとき、例えば、請求項１
３に示すように、ＳＯＩ基板を回転させたままの状態で
行われても良い。

【００２４】請求項１５に記載の発明は、第１の層（６
ａ）及び該第１の層とは屈折率が異なる第２の層（６
ｃ）とを有する基板（６）における第１の層の膜厚を測
定する膜厚測定方法に関して、請求項５に記載の発明を
適用したものである。このように、屈折率が異なる２層
膜構造について、請求項５に記載の発明を適用すること
ができ、高精度な膜厚測定を行なうことができる。

【００２５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本発明の第１実
施形態における半導体層の膜厚測定方法について説明す
る。図１に、本実施形態における膜厚測定方法を実現す
る膜厚測定装置の概略構成を示す。以下、図１に基づい
て膜厚測定装置の構成についての説明を行う。

【００２７】図１に示すように、膜厚測定装置には、光
源１、光ファイバー２、計測ヘッド３、分光器４および
解析装置５が備えられている。光源１には、例えば白色
光を発生するタングステンハロゲンランプが用いられて
いる。この光源１としては、タングステンハロゲンラン
プが発生する白色光の一部をフィルター等で分光した光
を用いても良く、白熱球やキセノンランプ等を用いるこ
とも可能である。光ファイバー２は、例えば複数本のフ
ァイバーからなる光の伝達を行うものであり、光源１か
らの光を計測ヘッドに伝達する役割と、計測ヘッド３か
らの光を分光器４に伝達する役割とを果たしている。

【００２８】計測ヘッド３は、光ファイバー２から伝達
された光をＳＯＩ基板６の活性層６ａの表面に向けて照
射する役割を果たすと共にＳＯＩ基板６からの反射光を
受け取る役割を果たす。そして、このように計測ヘッド
３から受け取られたＳＯＩ基板６からの反射光が光ファ
イバー２を通じて分光器４に送られるようになってい
る。

【００２９】分光器４は、送られてきた光を成分別に分
光するものであり、この分光器４によって光の干渉情報
が一括して受け取れるようになっている。図２に分光器
４の具体的構成の一例を示す。この図に示されるよう
に、分光器４には回折格子４ａとＣＣＤアレイ４ｂとが
備えられており、光ファイバー２を介して送られてきた
ＳＯＩ基板６からの反射光を検出光とすると、回折格子
４ａによって検出光を各波長別に分光し、この分光した
各波長別の光を干渉情報としてＣＣＤアレイ４ｂにて一
括して受け入れるような構成となっている。このため、
各波長別の光の干渉情報をタイムラグなしで取得するこ
とができる。なお、本実施形態においては、これらの構
成のうちのＣＣＤアレイ４ｂが光の干渉情報を一括して
受け取る手段に相当する。

【００３０】解析装置５は、分光器４によって分光され
た光、具体的にはＣＣＤアレイ４ｂに取り込まれた干渉
情報に基づいて、ＳＯＩ基板６の表面における活性層６
ａの膜厚解析を行うと共に、この膜厚解析結果に応じた
出力を発生させる。この出力により、例えば、表示装置
による膜厚解析結果のモニタリングが行われたり、膜厚
解析結果に基づく更なる膜厚調整や活性層６ａの研磨の
停止点の検出が行われる。

【００３１】続いて、図１に示す膜厚測定装置を用いた
膜厚測定のフローチャートを図３に示し、この図に基づ
いて膜厚測定の詳細についての説明を行う。まず、解析
波長領域を設定する（ステップＳ１０１）。この解析波
長領域とは、ＣＣＤアレイ４ｂで受け取られた干渉情報
のうち、膜厚測定の解析に用いる波長領域ということを
意味している。この解析波長領域の設定方法についての
詳細は後述する。

【００３２】次に、光源１を発光させ、光ファイバー２
および測定ヘッド３を介してＳＯＩ基板６における活性
層６ａの表面に光を照射したのち（ステップＳ１０
２）、測定ヘッド３及び光ファイバー２を介してＳＯＩ
基板６からの反射光を分光器４に送り、分光器４で各波
長別の干渉情報を受け取る（ステップＳ１０３）。これ
により、タイムラグを発生させることなく、各波長別の
干渉情報が取得される。そして、解析装置５において、
各波長別の干渉情報から反射光の波形、すなわち波長と
反射強度との関係を求める。この関係を図示すると、波
長に対して反射強度が周期的に変化する。このため、こ
の波長と反射強度との関係に基づいて、反射光の波形に
おけるピーク値（極大値および極小値）と上記で設定し
た解析波長領域における波数を求める（ステップＳ１０
４）。この後、求めたピーク値と波数に基づいて解析装
置５により膜厚算出を行い（ステップＳ１０５）、さら
にこの膜厚解析結果に応じた出力を行う（ステップＳ１
０６）。

【００３３】ここで、膜厚解析の方法と解析波長領域の
設定方法について説明する。まず、膜厚解析方法につい
て、図４に示す参考図を用いて説明する。

【００３４】図４は、ＳＯＩ基板６に対して光を照射し
た際における入射光と反射光との関係を図示したもので
ある。この図に示されるように、ＳＯＩ基板６の構成が
光活性層６ａと支持基板６ｂとの間に酸化膜６ｃを挟み
込んだものであるため、光を照射すると活性層６ａと酸
化膜６ｃとの界面や酸化膜６ｃと支持基板６ｂとの界面
で反射が起こり、これらの反射光が互いに干渉する。こ
の光の干渉は、活性層６ａの膜厚ｄと屈折率ｎと波長λ
とによって変化する。

【００３５】そして、外気の屈折率をｎｏ、酸化膜６ｃ
の膜厚をｄｏｘ、屈折率をｎｏｘ、支持基板６ｂの屈折
率をｎｓとすると、反射率のピーク値が次式となること
から、各膜６ａ〜６ｃの屈折率ｎ、ｎｏｘ、ｎｓの関係
に応じて反射率のピーク値を示す式のいずれの式が極大
値と極小値を示しているかが分かる。ただし、次式にお
いてｍは自然数とする。

【００３６】

【数４】２・ｎ・ｄ＝ｍ・λ，２・ｎ・ｄ＝（ｍ−１／２）・λ すなわち、ｎｏ＞ｎの時にｎ＞ｎｓであれば数４の第２
式が極大値、第１式が極小値となり、ｎ＜ｎｓであれば
数４の第１式が極大値、第２式が極小値となる。また、
ｎｏ＜ｎの時にｎ＞ｎｓであれば数４の第１式が極大
値、第２式が極小値となり、ｎ＜ｎｓであれば数４の第
２式が極大値、第１式が極小値となる。

【００３７】そして、反射率のピーク値となる位置と上
述したステップＳ１０４における反射光の波形がピーク
値となる位置とが一致するため、上記数４の第１、第２
式の関係から活性層６ａの膜厚ｄが次式のように求めら
れる。

【００３８】

【数５】ｄ＝λ₁λ₂／（λ₂・ｎ（λ₁）−λ₁・ｎ
（λ₂））・Ｘ／２ただし、λ₁、λ₂は任意のピーク値における波長、ｎ
（λ）は波長λでの膜の屈折率、Ｘは両波長間の周波数
（波数）を示している。なお、ここでいうピーク値にお
ける波長とは、極大値、極小値いずれのピーク値におけ
る波長であっても良い。つまり、極大値同士、極小値同
士、または極大値と極小値との組み合わせにおける波長
いずれを用いても良い。ただし、極大値と極小値との組
み合わせにおける波長を用いる場合、Ｘが自然数ではな
く自然数に対して±０．５を加算した値となる。

【００３９】参考として、図５に、活性層６ａの厚みを
１４μｍ、酸化膜６ｃの厚みを１．３μｍとした場合に
おける波長と反射強度との関係を調べた結果を示す。こ
の図に示されるように、波長が最も低い位置におけるピ
ーク値での波長をλ₁とすると、そこからＸ＝６とした
場合におけるピーク値での波長がλ₂となる。

【００４０】続いて、解析波長領域についての説明を行
う。解析波長領域の設定では、上述した「節」を除去し
た波長領域を解析に用いる波長として設定する。まず、
解析波長領域の設定方法に先立ち、「節」が発生する原
理および「節」が膜厚測定にどのように影響するかにつ
いて説明する。

【００４１】図６に光の干渉現象を模式的に示し、この
図に基づいて「節」の発生原理について説明する。ま
ず、活性層６ａ、酸化膜６ｃ、支持基板６ｂをそれぞれ
媒質Ｉ、II、IIIと見立て、これら各媒質における屈折
率をｎ₁、ｎ₂、ｎ₃とし、入射光の振幅を１とすると、
反射光の振幅（振幅反射率）ｒ₁と透過光の振幅（振幅
反射率）ｔ₁は、フレネルの法則から次式となる。

【００４２】

【数６】

【００４３】また、媒質II、IIIの界面での振幅反射率
ｒ₂および振幅透過率ｔ₂も同様に次式のように示され
る。

【００４４】

【数７】

【００４５】そして、媒質IIの上下の界面で多重反射す
るため、媒質Ｉへ出てくる光の振幅反射率ｒ、エネルギ
ー反射率Ｒは次式のように示される。

【００４６】

【数８】

【００４７】

【数９】

【００４８】ただし、δ＝４πｎ₂ｄ／λである。そし
て、媒質Ｉを活性層６ａ（Ｓｉ）、媒質IIを酸化膜６ｃ
（ＳｉＯ₂）、媒質IIIを支持基板６ｂ（Ｓｉ）とした場
合、つまり媒質Ｉ、II、IIIの各材質をＳｉ、ＳｉＯ₂、
Ｓｉとした場合で考えると、ｎ₁＝ｎ₃であるため、数１
０が求められ、この数１０と上記数８とにより、数１１
が求められる。

【００４９】

【数１０】

【００５０】

【数１１】

【００５１】そして、ｃｏｓδは−１〜１の間で変化す
るため、ｃｏｓδ＝１となるとき、Ｒは極小値０をと
る。すなわち、酸化膜６ｃの界面での反射が実質的に起
こらなくなる。従って、４πｎ₂ｄ／λ＝２ｈπ（ｈは
自然数）の条件を満たす時に「節」が現われる。このた
め、この「節」を避けるように、解析波長領域の設定を
行う。図７を用いて、この解析波長領域の設定方法を説
明する。

【００５２】図７は、活性層６ａの厚みが１４μｍ、酸
化膜６ｃの厚みが１．３μｍである場合における波長と
反射強度との関係を調べた結果である。この図におい
て、波長が９５７ｎｍとなる付近で「節」が発生してお
り、本来、この波長付近に発生するべき極大値、極小値
が鮮明に現われなくなっている。

【００５３】従って、もし、計測範囲にこの「節」の部
分が含まれると、ピーク値の検出が困難になって正しい
膜厚測定が行えなくなる。また、極大値と極小値の検出
を確実に行うためには、±１０％程度以上の変化量があ
ることが望ましく、図７の計測結果を用いて言えば
「節」の中心波長から±５ｎｍ程度を除いた範囲の波長
を解析波長領域として使用するのが好ましい。そして、
活性層６ａの厚さに起因する振幅量（反射率の変化量）
の波長依存性は、波長と酸化膜６ｃの厚さによって変化
するため、図７の計測結果で示される「節」の波長±５
ｎｍを一般的に表現すると、次式で示される。

【００５４】

【数１２】

【００５５】なお、本実施形態のようにＳＯＩ基板６を
用いる場合には、屈折率ｎｏｘや膜厚ｄｏｘが予め分か
っていることから、これらの値を予め入力しておくこと
によって、数１２から「節」を求めることができる。図
７の解析結果においては、数１２における酸化膜６ｃの
屈折率ｎｏｘが１．４５、膜厚ｄｏｘが１．３２μｍ、
自然数ｍが４となる。従って、解析波長領域として好ま
しい範囲は、次式のように示される。

【００５６】

【数１３】

【００５７】参考として、活性層６ａの膜厚を９μｍ、
酸化膜６ｃの膜厚を３．５４μｍとした場合における解
析結果を図８に示す。この図に示されるように、「節」
の中心波長から離れると急激に振幅が大きくなってい
る。この場合、±１０％程度以上の変化量を見込むと、
「節」から約±２ｎｍほど外側の波長を解析波長領域と
するのが好ましいと言える。このように、酸化膜６ｃの
膜厚が厚くなるほど、解析波長領域から除去するべき範
囲が狭くなり、上記数１３で示される範囲が妥当である
ことが分かる。

【００５８】次に、以上説明した方法により、ＣＣＤア
レイ４ｂでの露光時間１０ｍ秒、計測波長間隔０．３ｎ
ｍ、分光器４の分光分解能（半値幅）１ｎｍとし、ＳＯ
Ｉ基板６の活性層６ａの厚さ３μｍ、酸化膜６ｃの厚さ
１．１μｍとした試料を用いて膜厚測定を行った。

【００５９】このような試料の場合、上記数１３から求
められる解析波長領域が６４７〜８０２ｎｍ、もしくは
８１０〜１０６８ｎｍとなる。上記試料を用いた場合に
おける反射光の波長と反射強度との関係を図示すると、
解析波長領域との関係が図９、図１０のように示され
る。ただし、ここでは図９が極小値同士を膜厚測定用の
ピーク値として用いた場合、図１０が極大値同士を膜厚
測定用ピーク値として用いた場合として示してある。

【００６０】これらの図から分かるように、「節」を避
けるようにして解析波長領域が設定されているため、こ
の領域内においては波数や極大値および極小値となるピ
ーク値を正確に測定することができる。このため、正確
な波数やピーク値に基づいて正確に活性層６ａの膜厚測
定を行うことが可能となる。具体的には、図中右上に示
されるように、活性層６ａの膜厚測定結果は図９の場合
では膜厚ｄ＝３．１７μｍ、図１０の場合では膜厚ｄ＝
３．２０μｍとなり、共に正確な膜厚測定が行えている
ことが分かる。

【００６１】このように、本実施形態においては、各波
長別の光の干渉情報を一括して取得できるようにすると
共に、「節」を避けるように解析波長領域を設定してい
るため、正確な波数やピーク値に基づいて活性層６ａの
膜厚測定を行うことが可能となる。このため、正確に活
性層６ａの膜厚測定を行うことができる。

【００６２】なお、ここでは、膜厚測定に用いるピーク
値として、極小値同士を用いた場合（図９）と極大値同
士を用いた場合（図１０）として示してあるが、極大値
と極小値との組み合わせの場合、図１１のようになる。
この図からも分かるように、極大値と極小値との組み合
わせであっても、正確に波数やピーク値を求めることが
でき、正確に活性層６ａを求めることが可能となる。こ
の場合の膜厚測定結果は、膜厚ｄ＝３．１８μｍとな
り、この場合にも正確な膜厚測定が行えていることが分
かる。

【００６３】このように、膜厚測定に用いるピーク値
は、極大値、極小値いずれであっても構わないが、極大
値よりも極小値の方の波形がシャープになりやすいた
め、好ましくは極小値を用いた方が良い。このことは、
極大値又は極小値となる位置を正確に検出する際に関連
してくる。すなわち、活性層６ａの膜厚が薄くなってく
ると、極大値付近での反射率の波長による変化が緩やか
になるため、ノイズの影響を受けてピーク値となる波長
の検出が難しくなる。これに対しては、データ処理時に
平均化を行うことで理想線を推定する等の対処が考えら
れるが、処理が複雑になるため好ましくない。その反
面、極小値付近での反射率の波長による変化は急激であ
るため、ノイズの影響を受け難く、ピーク値となる波長
の検出をより正確に行うことができる。このため、膜厚
測定に用いるピーク値としては極小値を用いると良い。

【００６４】また、参考として、活性層６ａおよび酸化
膜６ｃの膜厚を適宜変化させて活性層６ａの膜厚測定を
行った場合における反射光の波長と反射強度との関係を
図１２〜図１４に示す。

【００６５】図１２は、活性層６ａの膜厚を２５μｍと
厚めに設定し、酸化膜６ｃの膜厚を１．１μｍとした場
合を示している。このような場合においても、解析波長
領域を設定することで、正確に波数やピーク値を求める
ことができ、正確に活性層６ａを求めることが可能とな
る。ただし、このように活性層６ａを厚めに設定した場
合、８００ｎｍよりも短波長となる領域では活性層６ａ
での光の吸収によりピーク値が現われなくなる。このた
め、光の吸収を考慮して解析波長領域を設定する必要が
ある。例えば、図１３は、図１２よりもさらに活性層６
ａを厚く（４５μｍ）した場合を示したものであるが、
この図からも活性層６ａによる光の吸収が厚みに応じて
大きくなることが分かる。

【００６６】図１５に、活性層６ａ、つまりＳｉによる
光の吸収係数αに対する波長の依存性を示す。この図に
示されるように、波長が大きくなるほど吸収係数αが小
さくなり、光の透過性が良くなる。そして、活性層６ａ
での透過率と図１２、図１３の各結果とから、光の干渉
と透過率の関係を調べたところ、透過率が１０％になる
と光の干渉が明確に確認できることが分かった。図１６
に、透過率が１０％となる活性層６ａの厚みと波長との
関係を示す。この図の斜線領域において光の干渉が明確
に確認でき、膜厚測定が可能となる。すなわち、活性層
６ａの厚さを２５μｍとした場合（つまり図１２）で
は、波長が８２０ｎｍ付近から光の干渉が明確に認めら
れ、活性層６ａの厚さを４５μｍとした場合（つまり図
１３）では、波長が８８０ｎｍ付近から光の干渉が明確
に認められていることから、図１に示す結果と一致す
る。このため、活性層６ａでの光の透過率が１０％以上
となるように解析波長領域を設定することで、正確に光
の干渉を得ることができ、正確な膜厚測定を行うことが
可能となる。

【００６７】一方、図１４は、活性層６ａを１４μｍ、
酸化膜６ｃを１．３μｍとした場合を示している。この
場合においても、図中に示されるように「節」が明確に
現われているが、この「節」を避けるように解析波長領
域が設定されるため、正確に波数やピーク値を求めるこ
とができ、正確に活性層６ａを求めることが可能とな
る。

【００６８】また、上記方法を用いた場合における計測
データ等と標準計測器を用いた膜厚測定データとを比較
したところ、図１７のように表された。ただし、計測デ
ータを得た時の計測条件を、ＣＣＤアレイ４ｂでの露光
時間６ｍ秒、計測ヘッド３からＳＯＩ基板６までの計測
距離２０ｍｍとし、極大値の波長を検出することで計測
データを得ている。そして、酸化膜６ｃの厚さが１．１
μｍの時には８５０〜９６０ｎｍ（ただし活性層６ａの
厚さが４６μｍの場合のみ９２０〜１０００ｎｍ）、
１．３μｍの時には８２０〜９２０ｎｍ、３．５μｍの
時には８６０〜９２０ｎｍの解析波長領域を設定してい
る。また、標準計測器には、活性層６ａの膜厚が７μｍ
以下の場合にはナノメトリクス社のナノスペックを用
い、膜厚が７μｍ以上の場合にはＦＴ−ＩＲを用いてい
る。

【００６９】この計測データから分かるように、各計測
データが実線で示される標準計測器の膜厚測定データと
ほとんど一致しており、非常に良い相関が得られている
ことが分かる。

【００７０】また、上記方法を用い、ＳＯＩ基板６を回
転させた場合の計測も行った。この結果を図１８に示
す。この計測では、計測条件を、ＣＣＤアレイ４ｂでの
露光時間１０ｍ秒、解析波長領域が８５０〜９６０ｎ
ｍ、ＳＯＩ基板６の回転速度が７５回転／分となるよう
に設定している。そして、活性層６ａの厚さが９．３μ
ｍ、酸化膜９ｃの厚さが１．１μｍ、径が６インチを成
すＳＯＩ基板６を用い、ＳＯＩ基板６の最外周から測定
間隔を１０ｍｍとして、測定時間間隔１秒毎に測定を行
っている。なお、図中破線は、ＦＴ−ＩＲ装置を用い
て、ＳＯＩ基板６が静止した状態において４箇所で活性
層６の膜厚を計測したときの最大値と最小値を示してい
る。

【００７１】この結果からも分かるように、ＳＯＩ基板
６を回転させた場合においても、標準計測器として使用
されるＦＴ−ＩＲ装置での計測結果と一致し、正確に活
性層６ａの膜厚測定を行うことができると言える。

【００７２】さらに、上記方法を用い、ＳＯＩ基板６
（活性層６ａ）の表面に水を介在させた場合についての
計測も行った。この結果を図１９に示す。この計測で
は、水の厚さを１ｍｍ、活性層６ａの厚さを１４μｍ、
酸化膜６ｃの厚さを１．３μｍとしている。このように
水が介在している場合においても「節」を避けるように
解析波形領域を選択することで、正確に波数やピーク値
を求めることができ、正確に活性層６ａを求めることが
可能となる。

【００７３】なお、上記した解析波長領域の設定におい
ては、解析波長領域の上限について説明していないが、
反射光の干渉情報を一括して受け取る手段として用いる
ものに依存して解析波長領域の上限を設定することもで
きる。例えば、ここでの説明に用いたように、反射光の
干渉情報を一括して受け取る手段としてＣＣＤアレイ４
ｂを用いる場合、波長と反射強度との実測波形が図２０
（ａ）のようになり、波長が長い領域において、図２０
（ｂ）で示される理論波形と相違する。これは、ＣＣＤ
アレイ４ｂの感度不足のために生じており、ＣＣＤアレ
イ４ｂを用いた場合には、波長が約１０００ｎｍとなる
付近から感度不足が発生する。このため、ＣＣＤアレイ
４ｂを用いる場合には、解析波長領域の上限を約１００
０ｎｍに設定するのが好ましい。

【００７４】（第２実施形態）本発明の第２実施形態を
説明する。本実施形態は、図１に示した膜厚測定装置を
用いて、研磨装置によるＳＯＩ基板６の研磨中に活性層
６ａの膜厚測定を行うものである。図２１に、本実施形
態における膜厚測定の様子を表した模式図を示す。

【００７５】図２１に示す研磨装置は、ＣＭＰ（Chemic
al mechanical polish）装置である。この研磨装置
は、研磨パッド１１と、研磨パッド１１が貼られている
定盤１２と、ＳＯＩ基板６を取り付けるヘッド１３と、
砥粒を含むスラリ１４ａを滴下するスラリ供給部１４と
を備えている。

【００７６】そして、ＳＯＩ基板６のうち平坦化する表
面（つまり活性層６ａ側）が研磨パッド１１側に位置す
るようにＳＯＩ基板６をヘッド１３に固定したのち、ス
ラリ供給部１４からスラリ１４ａを供給しつつ、ヘッド
１３によってＳＯＩ基板６を定盤１２に押圧させた状態
で定盤１２及びヘッド１３を回転させることで、研磨パ
ッド１１によってＳＯＩ基板６の表面を平坦化できるよ
うになっている。

【００７７】このように構成された研磨装置において、
定盤１２及び研磨パッド１２に窓部１２ａが設けられて
おり、この窓部１２ａを通じて膜厚測定が行われるよう
になっている。なお、膜厚測定に用いる膜厚測定装置
は、図１と同様の構成であるため、ここでは説明を省略
する。

【００７８】このような研磨中における膜厚測定は図２
２に示すフローチャートに従って行われる。すなわち、
まず、解析波長領域の設定、ＳＯＩ基板６への光の照
射、分光器４による反射光信号測定、ピーク位置および
波数の検出、膜厚算出、膜厚出力（ステップＳ２０１〜
２０６）を行う。これら各処理は、図３におけるステッ
プＳ１０１〜Ｓ１０６と同様に行う。続いて、測定膜厚
が所望の設定膜厚以下であるか否かを判定する（ステッ
プＳ２０７）。これにより、活性層６ａが所望の膜厚と
なったか否かが判定される。そして、ここでの処理が否
定判定されれば今までの処理を繰り返し行い、肯定判定
されれば解析装置５から研磨終了を示す終点信号が出力
され（ステップＳ２０８）、この信号を受けて研磨装置
での研磨が停止される。

【００７９】このように、研磨装置での研磨工程中にも
活性層６ａの膜厚測定を行うことができ、より正確に活
性層６ａを所望の膜厚にすることができる。

【００８０】なお、ここでは定盤１２に窓部１２ａを設
けることによって研磨中における膜厚測定を行っている
が、定盤１２に窓部１２を設けなくても、ＳＯＩ基板６
の一部が定盤１２の外周端よりも外側にはみ出るように
し、そのはみ出た部分に対して光を照射することで活性
層６ａの膜厚測定を行うようにしてもよい。また、この
ようにＳＯＩ基板６の一部を定盤１２の外周端からはみ
出させる際には、研磨を行ったままの状態としてもよい
し、一旦、研磨を停止させた状態としてもよい。

【００８１】（第３実施形態）本実施形態では、第１実
施形態で示した活性層６ａの膜厚のズレ量の補正を行な
う場合について説明する。

【００８２】上記各実施形態において、ＳＯＩ基板６は
２層構造の膜構造を持つため、活性層６ａの直下にある
酸化膜６ｃの影響を受け、ピーク値となる波長での位相
が単層膜の時に対して若干シフトすることになる。この
ため、計測膜厚値にズレ、具体的には実際の膜厚よりも
厚く検出されるという誤差が生じ、より高精度な膜厚測
定が要求される場合には、膜厚計測値の誤差が許容でき
なく場合が生じる。この問題に対し、多くの測定実測値
から対応表を作成し、補正を行なうという方法も可能で
あるが、汎用性に乏しく、また計測原理に基づいていな
いため、補正精度のバラツキが大きくなるという問題が
発生することが予測される。特に、活性層６ａが薄いほ
ど、また酸化膜６ｃの膜厚が厚いほど、その影響が大き
くなり、膜厚の計測誤差が大きくなるという問題が発生
する。

【００８３】このため、本実施形態では、数１４に示す
式を用いて、ピーク値となる波長での位相のシフト量ｓ
に起因した活性層６ａの膜厚のズレ量の補正を行なう。
この数１４で示される補正用の算出式は、第１実施形態
で示した数５におけるＸから各ピーク値となる波長での
位相シフト量ｓ分を補正したものである。

【００８４】

【数１４】

【００８５】以下、この活性層６ａの膜厚のズレ量の補
正に用いる位相シフト量ｓについて説明するが、それに
先立ち、このズレ量の補正の概念に関して分光法の原理
を基に説明する。ただし、分光法の原理のうち第１実施
形態と同様の部分については、第１実施形態を参照す
る。

【００８６】まず、第１実施形態で示した図６におい
て、媒質IIが単層膜構造である場合を想定し、図中に示
した光の干渉現象に基づいて、媒質IIから媒質Iへ出て
くる光のエネルギー反射率Ｒを求める。すると、エネル
ギー反射率Ｒは、上述した数９のように表され、この式
は数１５のように変換される。

【００８７】

【数１５】

【００８８】そして、δ＝４πｎ₂ｄ／λであり、ｃｏ
ｓδが−１〜１の間で変化することから、ｃｏｓδ＝±
１となるときにエネルギー反射率Ｒが極大値もしくは極
小値をとる。すなわち、４πｎ₂ｄ／λ＝２ｍπ、及び
４πｎ₂ｄ／λ＝（２ｍ−１）π（ｍは自然数）の条件
を満たす時に、極大値もしくは極小値をとる。従って、
２ｎｄ＝ｍλ、２ｎｄ＝（ｍ−１／２）λの２式が導き
出され、いずれの式が極大値、極小値になるかは、各媒
質I、II、IIIの屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３の大小関係、つ
まりこれらの大小関係に基づき上記数６、数７から求ま
るｒ１、ｒ２によって決まる。

【００８９】次に、図２４に、２層膜構造の場合におけ
る光の干渉現象の模式図を示し、２層構造の場合におけ
る多重反射について考える。図２４に示されるように、
媒質I〜媒質IVを想定し、これら各媒質I〜IVの屈折率を
ｎ１〜ｎ４、媒質IIの膜厚をｄ１、媒質IIIの膜厚をｄ
２、入射光の振幅を１、反射光の振幅をｒ１〜ｒ３、透
過光の振幅をｔ１〜ｔ３とすると、単層膜構造の場合と
同様の方法により、エネルギー反射率Ｒが数１６のよう
に求まる。ただし、数１６中におけるｒ’２は数１７で
示されるものであり、媒質III及び媒質IVでの反射光の
振幅の合成反射率に相当するものである。また、δ１＝
４πｎ₂ｄ１／λ、δ２＝４πｎ₃ｄ２／λである。

【００９０】

【数１６】

【００９１】

【数１７】

【００９２】従って、数１６は、単層膜構造の下側の界
面での反射率を媒質IIIの上下界面での合成反射率ｒ’
２で置き換えたもので表され、ｃｏｓδ１が−１〜１で
変化する間にｒ’２が一定ならば、単層膜モデルと等価
になる。しかしながら、実際には、δ１だけでなくδ２
も同時に変化するため、ｒ’２も変化し、極大値もしく
は極小値をとるときのδ１の値にズレが発生する。数１
７から明らかなように、ｒ’２はδ２に依存するため、
δ１のズレ量はδ２に依存する。

【００９３】つまり、波長λの変化に対するδ２の変化
量がδ１の変化量に比べて十分小さい時には、数１５を
単層膜の式に置き換えても実質上問題ないが、δ２とδ
１との変化量の差が小さくなると、単層膜での近似では
精度良く媒質IIの膜厚ｄ１を求めることができなくな
る。なお、ここでいうδ２とδ１との変化量の差が小さ
くなるときとは、具体的にはδ１／δ２＝ｎ２ｄ１／ｎ
３ｄ２の値が小さくなるとき、すなわち、媒質IIの膜厚
が比較的薄いとき又は媒質IIIの膜厚が比較的厚いとき
を示している。

【００９４】以上の原理に基づけば、δ２とδ１との変
化量の差が小さくなるときには、活性層６ａの膜厚ｄを
精度良く検出することができず、膜厚ｄのズレ量分を補
正する必要がある。

【００９５】従って、上述した数５で示した活性層６ａ
の膜厚ｄからδ１のズレ量分を補正するにあたり、δ２
のズレ量を求めることでδ１のズレ量を推定することが
必要となる。そして、δ１がピーク値となる波長での位
相のシフト量ｓと、ｒ’２が周期関数であるｃｏｓδ２
に依存することから、δ２／２π、すなわちδ２の影響
が酸化膜６ｃの厚さと波長から求まる酸化膜６ｃの位相
値（＝２ｎｄｏｘ／λ）の小数部で代表できることか
ら、これらの関係を予め求めておくことにより、位相値
の小数部分をパラメータとして位相シフト量ｓを一義的
に求めることが可能である。

【００９６】すなわち、位相値の小数部分とシフト量ｓ
との関係をシミュレーションによって求めると、図２５
に示される結果が得られることから、この関係図に基づ
いて位相値の小数部分に対応する位相シフトｓを求める
ことができる。

【００９７】このように、位相シフト量ｓを考慮して、
活性層６ａの膜厚のズレ量分を補正することで、より高
精度に活性層６ａの膜厚を検出することが可能となる。
参考として、図２６に、本実施形態に示した補正を行な
った場合と行なっていない場合とについて、計測誤差を
調べた実測結果を示す。なお、この実験では酸化膜６ｃ
の膜厚を３．５７μｍとしている。この図からも明らか
なように、本実施形態で示した補正を行なうことによ
り、より高精度に活性層６ａの膜厚を検出することが可
能になるといえる。

【００９８】（他の実施形態）上記各実施形態においけ
る膜厚解析の原理として、必ずしも第１実施形態で示し
た方法を使用しなければならないわけではなく、他の膜
厚解析の原理を使用してもよい。例えば、以下の方法を
使用してもよい。この方法を上記図４を用いて説明す
る。

【００９９】図４に示すように、ＳＯＩ基板６に光を照
射すると、活性層６ａと酸化膜６ｃとの界面や酸化膜６
ｃと支持基板６ｂとの界面で反射が起こり、これらの反
射光が互いに干渉する。この光の干渉は、活性層６ａの
膜厚ｄと屈折率ｎと波長λとによって変化する。

【０１００】そして、波長がλ１からλ２まで変化した
とき、反射光は互いに強め合ったり弱め合ったりを繰り
返し、位相がψ［ｒａｄ］変化したとすると、活性層６
ａの厚さｄは干渉の関係から次式で表される。

【０１０１】

【数１８】

【０１０２】このψがちょうど２πの整数倍になると
き、上記第１実施形態で説明した膜厚解析方法における
数５の式となる。上記第１実施形態で説明した膜厚解析
方法ではψが整数倍変化する波長λ₁、λ₂を求めたが、
λ₁、λ₂を任意に設定し、λ₁からλ₂の間の干渉光強度
の波長変化（波形）から膜厚ｄを算出することも可能で
ある。例えば、周波数解析を行うことにより、膜厚ｄを
求める方法が採用できる。

【０１０３】具体的には、波長を横軸とした干渉信号
は、中心周波数に微妙な周波数変調がかかった波形とな
る。このため、数１８のψ／２πは（λ₁−λ₂）を基本
周期とする中心周波数ｆと置き換えることができ、数１
９のように示すことができる。ただし、次式においてｆ
は（λ₁−λ₂）を基本周期（ｆ＝１）としている。

【０１０４】

【数１９】

【０１０５】従って、この式からフーリエ変換を行うこ
とで周波数ｆを算出し、この周波数ｆに基づいて膜厚ｄ
を算出することが可能となる。

【０１０６】さらに、上記第１実施形態では、解析波長
領域の設定方法として、予め分かっている数値（屈折率
ｎｏｘや膜厚ｄｏｘ）を予め解析装置５に入力してお
き、この数値を用いて「節」を求めるようにしているが
以下のようにしてもよい。

【０１０７】すなわち、分光器４からの干渉情報から得
られる波長と反射強度との関係の波形から極大値を自動
検出し、極大値を結ぶ曲線の極大値付近を中心とした波
長領域を解析波長領域として設定するようにしてもよ
い。

【０１０８】また、上記各実施形態では、光の干渉情報
を一括して取得する手段としてＣＣＤアレイ４ｂを用い
ているが、この他の手段、例えばフォトダイオードアレ
イを用いても良い。

【０１０９】なお、上記各実施形態において、ＣＣＤア
レイ等の一括して干渉情報を得る手段を用いないで、
「節」だけを除去するようにしても、「節」を除去する
ことによる効果を十分に得ることができる。

【０１１０】また、上記第３実施形態では、ＳＯＩ基板
６における活性層６ａの膜厚測定を行なう場合について
説明したが、第３実施形態に示す補正を屈折率の異なる
２層膜構造の膜厚測定に用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における膜厚測定方法を
実現する膜厚測定装置の概略構成を示す図である。

【図２】分光器４の具体的構成の一例を示す図である。

【図３】図１に示す膜厚測定装置を用いた膜厚測定のフ
ローチャートである。

【図４】膜厚解析方法を説明するための参考図である。

【図５】波長と反射強度との関係を示す波形図である。

【図６】光の干渉現象を模式的に示した図である。

【図７】波長と反射強度との関係を示す波形図である。

【図８】波長と反射強度との関係を示す波形図である。

【図９】波長と反射強度との関係を示す波形図である。

【図１０】波長と反射強度との関係を示す波形図であ
る。

【図１１】波長と反射強度との関係を示す波形図であ
る。

【図１２】波長と反射強度との関係を示す波形図であ
る。

【図１３】波長と反射強度との関係を示す波形図であ
る。

【図１４】波長と反射強度との関係を示す波形図であ
る。

【図１５】Ｓｉの吸収係数の波長依存性を示す図であ
る。

【図１６】透過率が１０％となる活性層６ａの厚さを示
した波長と活性層６ａの膜厚との関係を示した図であ
る。

【図１７】標準計測器の計測値と第１実施形態の計測値
との相関関係を示す図である。

【図１８】ＳＯＩ基板６を回転させた場合の計測結果を
示した図である。

【図１９】水を介在させた場合における波長と反射強度
との関係を示す波形図である。

【図２０】（ａ）は、波長１０００ｎｍまで実測したと
きの波長と反射強度との関係を示す波形図であり、
（ｂ）は、理論値における波長と反射強度との関係を示
す図である。

【図２１】本発明の第２実施形態における膜厚測定装置
の概略構成を示した図である。

【図２２】図２１に示す膜厚測定装置を用いた膜厚測定
のフローチャートである。

【図２３】「節」の影響を説明するための図である。

【図２４】２層膜構造の場合における光の干渉現象の模
式図である。

【図２５】位相値の小数部分とシフト量ｓとの関係をシ
ミュレーションによって求めた図である。

【図２６】本発明の第３実施形態における補正を行なっ
た場合と行なっていない場合とについて、計測誤差を調
べた実測結果を示す図である。

【符号の説明】

１…光源、２…光ファイバ、３…計測ヘッド、４…分光
器、５…解析装置、６…ＳＯＩ基板、６ａ…活性層、６
ｂ…支持基板、６ｃ…酸化膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体層で構成された活性層（６ａ）と
支持基板（６ｂ）とによって酸化膜（６ｃ）を挟み込ん
で構成されたＳＯＩ基板（６）に対して光を照射し、前
記ＳＯＩ基板からの反射光に基づいて前記活性層の膜厚
を測定する膜厚測定方法であって、前記酸化膜の両面での反射光により、光の干渉が弱めら
れた波長を除くように解析波長領域を設定する工程と、前記活性層に対して光を照射したことによる反射光を各
波長別に分光する工程と、前記分光された各波長別の光の干渉情報を一括して取得
する工程と、前記解析波長領域における前記干渉情報を用いて、前記
活性層の膜厚を算出する工程とを有していることを特徴
とする半導体層の膜厚測定方法。
【請求項２】前記解析波長領域を設定する工程では、前記酸化膜の屈折率をｎｏｘ、膜厚をｄｏｘとし、ｍを
任意の正数であるとすると、前記解析波長領域を示すλ
として、【数１】を満たす範囲に設定することを特徴とする請求項１に記
載の半導体層の膜厚測定方法。
【請求項３】前記活性層の膜厚を算出する工程では、
前記干渉情報から波長と反射強度との関係を求めると共
に、この関係を示した波形の極大値もしくは極小値とな
る波長を求め、該極大値もしくは極小値となる波長から
前記活性層の膜厚を算出することを特徴とする請求項１
又は２に記載の半導体層の膜厚測定方法。
【請求項４】前記活性層の膜厚を算出する工程では、
前記極大値もしくは前記極小値となる波長のうち、前記
極小値となる波長から前記活性層の膜厚を算出すること
を特徴とする請求項３に記載の半導体層の膜厚測定方
法。
【請求項５】前記活性層の膜厚を算出する工程では、
任意の極大値もしくは極小値における波長をλ₁、λ₂、
波長λでの膜の屈折率をｎ（λ）、両波長間の周波数も
しくは波数をＸ、単層膜構造と２層膜構造における前記
極大値もしくは前記極小値となる波長での位相シフト量
をｓ１、ｓ２とすると、前記活性層の膜厚ｄを、【数２】にて算出することを特徴とする請求項３又は４に記載の
半導体層の膜厚測定方法。
【請求項６】前記位相シフト量ｓ１、ｓ２を、前記酸
化膜の膜厚と該酸化膜内を通過する光の波長とから求め
られる該酸化膜の位相値に基づいて求めることを特徴と
する請求項５に記載の半導体層の膜厚測定方法。
【請求項７】前記解析波長領域を設定する工程では、
前記解析波長領域として、前記活性層での光の透過率が
所定値以上となる波長を設定することを特徴とする請求
項１乃至６のいずれか１つに記載の半導体層の膜厚測定
方法。
【請求項８】前記解析波長領域を設定する工程では、
前記解析波長領域として、前記活性層での光の透過率が
１０％以上となる波長を設定することを特徴とする請求
項７に記載の半導体層の膜厚測定方法。
【請求項９】前記反射光を分光する工程および前記干
渉情報を一括して取得する工程では、前記反射光を分光
する回折格子（４ａ）と該回折格子によって分光された
光の各波長別の干渉情報を一括して取得するＣＣＤアレ
イ（４ｂ）とを備えた分光器（４）を用いることを特徴
とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の半導体層
の膜厚測定方法。
【請求項１０】前記解析波長領域を設定する工程で
は、前記解析波長領域として、１０００ｎｍ以下の波長
を設定することを特徴とする請求項９に記載の半導体層
の計測方法。
【請求項１１】半導体層で構成された活性層（６ａ）
と支持基板（６ｂ）とによって酸化膜（６ｃ）を挟み込
んで構成されたＳＯＩ基板（６）に対し、前記活性層を
研磨する研磨工程と、前記研磨中における前記活性層の膜厚を測定する膜厚測
定工程と、前記膜厚測定工程によって前記活性層が所望の膜厚にな
ったことが検出されると、前記研磨を終了させる工程と
を有してなる半導体基板の製造方法において、前記膜厚測定工程では、請求項１乃至１０に記載の半導
体層の膜厚測定方法により前記活性層の膜厚の測定を行
うことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項１２】前記研磨工程を行っているときに前記
膜厚測定工程を行うことを特徴とする請求項１１に記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】前記研磨工程では、前記ＳＯＩ基板を
回転させることで前記活性層の研磨を行っており、前記
ＳＯＩ基板を回転させたままの状態で前記膜厚測定工程
を行うことを特徴とする請求項１２に記載の半導体基板
の製造方法。
【請求項１４】半導体層で構成された活性層（６ａ）
と支持基板（６ｂ）とによって酸化膜（６ｃ）を挟み込
んで構成されたＳＯＩ基板（６）に対して光を照射し、
前記ＳＯＩ基板からの反射光に基づいて前記活性層の膜
厚を測定する膜厚測定方法であって、前記酸化膜の両面での反射光により、光の干渉が弱めら
れた波長を除くように解析波長領域を設定する工程と、前記活性層に対して光を照射したことによる反射光を各
波長別に分光する工程と、前記分光された各波長別の光の干渉情報を取得する工程
と、前記解析波長領域における前記干渉情報を用いて、前記
活性層の膜厚を算出する工程とを有していることを特徴
とする半導体層の膜厚測定方法。
【請求項１５】第１の層（６ａ）及び該第１の層とは
屈折率が異なる第２の層（６ｃ）とを有する基板（６）
に対して光を照射し、前記基板からの反射光に基づいて
前記第１の層の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、前記第１の層に対して光を照射したことによる反射光を
各波長別に分光する工程と、前記分光された各波長別の光の干渉情報を取得し、この
取得した干渉情報を用いて、前記第１の層の膜厚を算出
する工程とを有していることを有し、前記第１の層の膜厚を算出する工程では、任意の極大値
もしくは極小値における波長をλ₁、λ₂、波長λでの膜
の屈折率をｎ（λ）、両波長間の周波数もしくは波数を
Ｘ、単層膜構造と２層膜構造における前記極大値もしく
は前記極小値となる波長での位相シフト量をｓ１、ｓ２
とすると、前記第１の層の膜厚ｄを、【数３】にて算出することを特徴とする半導体層の膜厚測定方
法。
【請求項１６】前記位相シフト量ｓ１、ｓ２を、前記
第２の層の膜厚と該第２の層内を通過する光の波長とか
ら求められる該第２の層の位相値に基づいて求めること
を特徴とする請求項１５に記載の半導体層の膜厚測定方
法。