JP2890588B2 - 膜厚の測定方法 - Google Patents
膜厚の測定方法Info
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- JP2890588B2 JP2890588B2 JP1049090A JP1049090A JP2890588B2 JP 2890588 B2 JP2890588 B2 JP 2890588B2 JP 1049090 A JP1049090 A JP 1049090A JP 1049090 A JP1049090 A JP 1049090A JP 2890588 B2 JP2890588 B2 JP 2890588B2
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- measuring
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石英基板上に形成した薄膜の膜厚を測定す
る方法に関し、特に半導体装置の製造プロセスにおける
品質管理等に好適な膜厚の測定方法に関する。
る方法に関し、特に半導体装置の製造プロセスにおける
品質管理等に好適な膜厚の測定方法に関する。
本発明は、石英基板上に形成した薄膜の膜厚を入射し
た光の反射光によって測定する方法において、その石英
基板の裏面に乱反射面を形成することにより、精度の高
い測定を低コストで行うものである。
た光の反射光によって測定する方法において、その石英
基板の裏面に乱反射面を形成することにより、精度の高
い測定を低コストで行うものである。
従来より、膜厚の測定方法として、エリプソメトリー
（偏光解析法）により膜厚を測定する方法が知られてお
り、このエリプソメトリーでは、薄膜に対して或る角度
で光を入射し、その反射光の位相差Δと振幅比φを測定
する。そして、この測定された位相差Δと振幅比φによ
り薄膜の膜厚が得られる。
（偏光解析法）により膜厚を測定する方法が知られてお
り、このエリプソメトリーでは、薄膜に対して或る角度
で光を入射し、その反射光の位相差Δと振幅比φを測定
する。そして、この測定された位相差Δと振幅比φによ
り薄膜の膜厚が得られる。
ところで、半導体装置の製造プロセスでは、高抵抗体
やゲート電極等にポリシリコン層が多く用いられてお
り、その再現性を向上させるためには、形成するポリシ
リコン層の膜厚をさらに細かい精度で把握しておくこと
が必要である。
やゲート電極等にポリシリコン層が多く用いられてお
り、その再現性を向上させるためには、形成するポリシ
リコン層の膜厚をさらに細かい精度で把握しておくこと
が必要である。
しかしながら、半導体装置の製造に一般的に用いられ
ている単結晶シリコン基板は、ポリシリコン層とその光
学定数が近い。例えば単結晶シリコンは、屈折率が3.85
8程度であるのに対し、ポリシリコンは、その屈折率が
4.0程度の値となっており、その差は大きいものとは言
えない。従って、直接単結晶シリコン基板上にポリシリ
コン層を形成し、その界面からの反射光を測定すること
は困難である。
ている単結晶シリコン基板は、ポリシリコン層とその光
学定数が近い。例えば単結晶シリコンは、屈折率が3.85
8程度であるのに対し、ポリシリコンは、その屈折率が
4.0程度の値となっており、その差は大きいものとは言
えない。従って、直接単結晶シリコン基板上にポリシリ
コン層を形成し、その界面からの反射光を測定すること
は困難である。
そこで、ポリシリコン層の膜厚を測定するために、第
２図に示すように、単結晶シリコン基板11上にシリコン
酸化膜12を形成し、そのシリコン酸化膜12上に膜厚を測
定すべきポリシリコン層13を形成することが行われてい
る。
２図に示すように、単結晶シリコン基板11上にシリコン
酸化膜12を形成し、そのシリコン酸化膜12上に膜厚を測
定すべきポリシリコン層13を形成することが行われてい
る。
ところが、単結晶シリコン基板11上にシリコン酸化膜
12を形成し、そのシリコン酸化膜12上にポリシリコン層
13を形成する測定方法では、精度高くシリコン酸化膜12
を形成することが重要となり、そのシリコン酸化膜12の
膜厚や膜質等がばらついた時には、測定の精度が劣化す
ることになる。また、単結晶シリコン基板11上にシリコ
ン酸化膜12を形成することで、それだけ作業工程が増加
することになり、その費用が増大する。
12を形成し、そのシリコン酸化膜12上にポリシリコン層
13を形成する測定方法では、精度高くシリコン酸化膜12
を形成することが重要となり、そのシリコン酸化膜12の
膜厚や膜質等がばらついた時には、測定の精度が劣化す
ることになる。また、単結晶シリコン基板11上にシリコ
ン酸化膜12を形成することで、それだけ作業工程が増加
することになり、その費用が増大する。
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、精度の
良い膜厚の測定を低コストで実現するような膜厚の測定
方法の提供を目的とする。
良い膜厚の測定を低コストで実現するような膜厚の測定
方法の提供を目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の膜厚の測定方
法は、石英基板上に形成され該石英基板と屈折率が異な
る薄膜の膜厚を、その薄膜に対して光を入射させ、その
入射光の反射光を用いて測定する方法において、上記石
英基板の裏面に乱反射面を形成することを特徴とする。
法は、石英基板上に形成され該石英基板と屈折率が異な
る薄膜の膜厚を、その薄膜に対して光を入射させ、その
入射光の反射光を用いて測定する方法において、上記石
英基板の裏面に乱反射面を形成することを特徴とする。
上記石英基板と屈折率が異なる薄膜としては、例えば
ポリシリコン層やアモルファスシリコン層等が挙げられ
る。また、乱反射面の形成は、例えばラッピング処理等
によって行われ、サンドブラスト等を使用して上記裏面
を荒らすことによって行われる。実験結果からは、400
番〜700番程度のものが最も良好な結果となっている。
ポリシリコン層やアモルファスシリコン層等が挙げられ
る。また、乱反射面の形成は、例えばラッピング処理等
によって行われ、サンドブラスト等を使用して上記裏面
を荒らすことによって行われる。実験結果からは、400
番〜700番程度のものが最も良好な結果となっている。
測定されるべき薄膜を単結晶シリコン基板上に形成す
るのではなく、該薄膜と屈折率の異なる石英基板上に形
成することで、反射光が有効に得られることになる。と
ころが、石英基板は透明であるために、石英基板と例え
ばエリプソメータステージの間の界面での反射光によっ
て、位相差Δや振幅比φ等のデータが悪影響を受ける。
そこで、石英基板の裏面に乱反射面を形成することで、
石英基板の裏面での反射が抑えられ、精度の高い測定が
可能となる。
るのではなく、該薄膜と屈折率の異なる石英基板上に形
成することで、反射光が有効に得られることになる。と
ころが、石英基板は透明であるために、石英基板と例え
ばエリプソメータステージの間の界面での反射光によっ
て、位相差Δや振幅比φ等のデータが悪影響を受ける。
そこで、石英基板の裏面に乱反射面を形成することで、
石英基板の裏面での反射が抑えられ、精度の高い測定が
可能となる。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。
る。
本実施例は、第１図に示すような石英基板１を用いて
ポリシリコン層の膜厚をエリプソメトリーにより測定す
る方法である。
ポリシリコン層の膜厚をエリプソメトリーにより測定す
る方法である。
まず、その石英基板１について説明すると、その表面
４は極めて精度高く平坦な面とされており、その裏面３
はラッピングされており、サンドブラフト加工されて粗
い面とされている。このように裏面３に粗い面からなる
乱反射面が形成された石英基板１を用いる。なお、この
石英基板１の厚みは400〜500μｍ程度である。
４は極めて精度高く平坦な面とされており、その裏面３
はラッピングされており、サンドブラフト加工されて粗
い面とされている。このように裏面３に粗い面からなる
乱反射面が形成された石英基板１を用いる。なお、この
石英基板１の厚みは400〜500μｍ程度である。
次に、膜厚を測定すべき薄膜として、ポリシリコン層
２を裏面３に乱反射面が形成された石英基板１の表面４
上に形成する。このポリシリコン層２は、例えばCVD装
置等により減圧CVD法を用いて形成される。
２を裏面３に乱反射面が形成された石英基板１の表面４
上に形成する。このポリシリコン層２は、例えばCVD装
置等により減圧CVD法を用いて形成される。
続いて、ポリシリコン層２を表面４に形成した石英基
板１をエリプソメータにセットする。すなわち、石英基
板１の乱反射面が形成された裏面３側をエリプソメータ
ステージ５の表面に合わせるように、当該石英基板１を
エリプソメータにセットすれば良い。
板１をエリプソメータにセットする。すなわち、石英基
板１の乱反射面が形成された裏面３側をエリプソメータ
ステージ５の表面に合わせるように、当該石英基板１を
エリプソメータにセットすれば良い。
この石英基板１のセット後、第１図に示すように、所
定の角度例えば70度の入射角で、波長6328Åのビームを
照射する。光が入射した時では、まず、ポリシリコン層
２と石英基板１の界面で光が反射し、その反射光を測定
して、位相差Δと振幅比φを得ることで膜厚が測定され
る。ポリシリコン層２はその屈折率が4.0−0.2iであ
り、一方石英基板１はその屈折率が1.457−0.0iである
ため、両者の屈折率が大幅に異なる。このため分解能を
大きくすることができる。
定の角度例えば70度の入射角で、波長6328Åのビームを
照射する。光が入射した時では、まず、ポリシリコン層
２と石英基板１の界面で光が反射し、その反射光を測定
して、位相差Δと振幅比φを得ることで膜厚が測定され
る。ポリシリコン層２はその屈折率が4.0−0.2iであ
り、一方石英基板１はその屈折率が1.457−0.0iである
ため、両者の屈折率が大幅に異なる。このため分解能を
大きくすることができる。
このように分解能の大きな反射光が得られる一方で、
同時に入射した光の一部は、石英基板１を透過して行
く。石英基板１は殆ど吸収がないために、石英基板１の
裏面３に到達する。ここで、本実施例の石英基板１では
裏面３が乱反射面とされているため、到達した光はそこ
で乱反射する。その結果、ポリシリコン層２と石英基板
１の界面からの反射光の光路に、石英基板１の裏面３か
らの反射光が進入する割合は大幅に減少し、精度の高い
測定が実現されることになる。
同時に入射した光の一部は、石英基板１を透過して行
く。石英基板１は殆ど吸収がないために、石英基板１の
裏面３に到達する。ここで、本実施例の石英基板１では
裏面３が乱反射面とされているため、到達した光はそこ
で乱反射する。その結果、ポリシリコン層２と石英基板
１の界面からの反射光の光路に、石英基板１の裏面３か
らの反射光が進入する割合は大幅に減少し、精度の高い
測定が実現されることになる。
以上のように、本実施例の膜厚の測定方法では、石英
基板１の裏面に形成した乱反射面によって余分な光が乱
反射することになり、石英基板１上に形成したポリシリ
コン層２の膜厚がエリプソメトリーにより精度高く測定
されることになる。しかも、その石英基板１の裏面３へ
の乱反射面の形成は、単にラッピング処理するだけで良
いため、低コスト化を図ることができ、サンドブラスト
加工する場合では、同時に多数の加工が可能であるか
ら、さらに低コスト化が可能である。
基板１の裏面に形成した乱反射面によって余分な光が乱
反射することになり、石英基板１上に形成したポリシリ
コン層２の膜厚がエリプソメトリーにより精度高く測定
されることになる。しかも、その石英基板１の裏面３へ
の乱反射面の形成は、単にラッピング処理するだけで良
いため、低コスト化を図ることができ、サンドブラスト
加工する場合では、同時に多数の加工が可能であるか
ら、さらに低コスト化が可能である。
なお、本実施例では、石英基板１上にポリシリコン層
２を形成したが、アモルファスシリコン等の薄膜でも同
様に膜厚を測定できる。
２を形成したが、アモルファスシリコン等の薄膜でも同
様に膜厚を測定できる。
本発明の膜厚の測定方法は、石英基板の裏面に乱反射
面を形成するために、その裏面での反射を抑えて精度の
高い膜厚の測定が可能である。また、石英基板の裏面に
乱反射面を形成することは、他の材料膜を形成する等の
工程に比較して、作業工程も簡単となり、大量な基板の
加工を低コストで実現できる。従って、半導体装置の製
造プロセスにおける品質管理の費用を抑えるのに好適と
される。
面を形成するために、その裏面での反射を抑えて精度の
高い膜厚の測定が可能である。また、石英基板の裏面に
乱反射面を形成することは、他の材料膜を形成する等の
工程に比較して、作業工程も簡単となり、大量な基板の
加工を低コストで実現できる。従って、半導体装置の製
造プロセスにおける品質管理の費用を抑えるのに好適と
される。
第１図は本発明の膜厚の測定方法を説明するための石英
基板等の断面図、第２図は従来の膜厚の測定方法を示す
シリコン基板等の断面図である。 １……石英基板 ２……ポリシリコン層 ３……裏面 ４……表面 ５……エリプソメータステージ
基板等の断面図、第２図は従来の膜厚の測定方法を示す
シリコン基板等の断面図である。 １……石英基板 ２……ポリシリコン層 ３……裏面 ４……表面 ５……エリプソメータステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/66 G01B 11/06
Claims (1)
- 【請求項１】石英基板上に形成され該石英基板と屈折率
が異なる薄膜の膜厚を、その薄膜に対して光を入射さ
せ、その入射光の反射光を用いて測定する方法におい
て、 上記石英基板の裏面に乱反射面を形成することを特徴と
する膜厚の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1049090A JP2890588B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 膜厚の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1049090A JP2890588B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 膜厚の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215957A JPH03215957A (ja) | 1991-09-20 |
| JP2890588B2 true JP2890588B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=11751622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1049090A Expired - Fee Related JP2890588B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 膜厚の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890588B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3790628B2 (ja) * | 1998-08-20 | 2006-06-28 | 大塚電子株式会社 | 膜厚及び光学定数の測定方法及び装置 |
| JP2005085817A (ja) * | 2003-09-04 | 2005-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜半導体装置およびその製造方法 |
| JP4939304B2 (ja) * | 2007-05-24 | 2012-05-23 | 東レエンジニアリング株式会社 | 透明膜の膜厚測定方法およびその装置 |
-
1990
- 1990-01-22 JP JP1049090A patent/JP2890588B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 宇佐美晶 著「１００例にみる半導体評価技術」（昭６３−５−１）工業調査会 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03215957A (ja) | 1991-09-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |