JP4192410B2

JP4192410B2 - 酸化膜厚測定方法

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Publication number: JP4192410B2
Application number: JP2000205533A
Authority: JP
Inventors: 篤小邑; 久登加藤; 浩大槻
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2020-07-06
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成する酸化膜の膜厚の評価方法に関するもので、例えば、トランジスタのゲート酸化膜の膜厚評価に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩにおけるＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜は集積度の向上、高速化のニーズから１００Å以下まで薄膜化が進んでいる。このため、ゲート酸化膜を高精度に測定することが求められており、測定誤差を少なくするという観点からゲート酸化膜の膜厚の測定精度を高めることが試みられてきた。
【０００３】
その代表例として、光学機器にてゲート酸化膜に光を照射し、屈折率や吸収係数を求めることによって、ゲート酸化膜の膜厚を検出するという偏光解析法を用いたエリプソや、光干渉法を用いたナノスペックがある（参考文献；電気学会通信教育会著「電気学会大学講座電子材料工学」ｐ．２２８〜ｐ．２３１、金原榮・藤原英夫著「応用物理学選書３．薄膜」ｐ．２００〜ｐ．２０３）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光学機器を使用してゲート酸化膜の膜厚を測定したところ、この光学機器の測定誤差とは言えないほど大きなバラツキが発生した。
【０００５】
このような場合、ゲート酸化膜の膜厚測定が正確に行えず、ゲート酸化膜の管理、評価などを行うのを困難にさせる。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、絶縁膜の膜厚測定が正確に行えるようにし、絶縁膜の管理、評価などが容易に行えるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記したゲート酸化膜の測定結果で発生した膜厚バラツキについて明確化すべく、さらなる実験及び検討を行った。
【０００８】
その結果、半導体基板の上に酸化膜を形成してから放置しておくと、光学機器によって測定される見かけ上の酸化膜厚が増加するということを発見した。
【０００９】
この見かけ上の酸化膜厚の変化と酸化膜を形成した後の放置時間との関係を図３に示す。このように、本実験では、見かけ上の酸化膜厚は酸化膜を形成した後の放置時間に応じて変化しており、放置時間が長くなるほど見かけ上の酸化膜厚が大きくなるような結果となっている。
【００１０】
そこで、このような実験結果が得られた原因を明確にすべく、光学機器による酸化膜の膜厚測定方法について検討を行った。
【００１１】
上述したように、光学機器による酸化膜の膜厚測定は、酸化膜に光を照射し、屈折率や吸収係数を求めること等によって行っている。つまり、酸化膜に入射された光の変化に基づいて酸化膜の膜厚を測定している。従って、酸化膜上に付着物があったりしても屈折率等が微妙に変化し、あたかも酸化膜の膜厚が増加したように測定される可能性がある。
【００１２】
このため、見かけ上膜厚が増加した酸化膜の表面を洗浄液に浸し、もう一度酸化膜の膜厚測定を行ってみた。その結果、測定された酸化膜の膜厚は、酸化膜形成直後に計った酸化膜の膜厚に戻っていた。このことから、酸化膜形成後に放置していた場合、酸化膜上に付着物（例えば、空気中の水分や炭素）があったために見かけ上の酸化膜厚が増加していたのであるといえる。
【００１３】
また、酸化膜の表面を洗浄した後、改めて酸化膜を放置し、放置時間に対する酸化膜厚の変化を調べたところ、上記した酸化膜形成後における実験結果と同様の結果が得られた。このことからも、酸化膜を放置しておくと、空気中の水分や炭素が酸化膜上に付着して、見かけ上の酸化膜厚が増加しているといえる。
【００１４】
そこで、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板上に酸化膜を形成したのち、該酸化膜形成後から酸化膜厚測定までの間の放置時間を管理し、該放置時間に基づいて酸化膜の膜厚測定を行い、測定された酸化膜厚を放置時間に基づいて補正し、実際の酸化膜厚を求めることを特徴としている。
【００１５】
このように、酸化膜形成後からの放置時間を管理して、酸化膜厚を測定するようにすれば、正確な酸化膜厚を測定することができる。
【００１６】
そして、測定された酸化膜厚を放置時間に基づいて補正し、実際の酸化膜厚を求めることができる。
【００１７】
具体的には、請求項２に示すように、酸化膜が形成されてから酸化膜厚を測定するまでの間の放置時間をｔ、測定された酸化膜厚をｙ、酸化膜の周辺の雰囲気に基づいて規定される定数をａ、実際の酸化膜厚をｂとし、上記数１にて測定された酸化膜厚ｙを補正して、実際の酸化膜厚ｂを求めることができる。
【００１８】
また、請求項３に示すように、酸化膜の形成誤差による酸化膜厚のバラツキをＳ、放置時間に応じて発生する酸化膜変動バラツキをＴ、要求される酸化膜厚の幅をＵとしたとき、酸化膜変動バラツキＴが、上記数２を満たすような放置時間以内に酸化膜厚測定を行えば、測定された見かけ上の酸化膜厚が実際の酸化膜厚と非常に近いものとして測定することができる。
【００１９】
さらに、請求項４に示すように、酸化膜の膜厚を測定する直前に酸化膜の表面を洗浄するようにすれば、酸化膜の表面の付着物を除去することができるため、正確な酸化膜厚を測定することができる。
【００２０】
また、酸化膜表面の洗浄は、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液もしくは塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄によって行うことができる。
【００２１】
なお、請求項５乃至請求項８に示すように、酸化膜の表面を洗浄したあとにおいても、請求項１乃至請求項３に示す発明と同様に、放置時間の管理等を適用可能である。
【００２２】
請求項９に記載の発明においては、酸化膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、酸化膜を形成した後、該酸化膜の膜厚を請求項１乃至９のいずれか１つに記載の酸化膜厚測定方法を用いて計測し、該酸化膜厚が所望の範囲内であれば、後工程に移行させることを特徴としている。
【００２３】
このように、酸化膜を形成したのち、請求項１乃至８に記載の酸化膜厚測定方法を用いて酸化膜厚を計測し、酸化膜厚が所望の範囲内であれば後工程に移行させる。そして、範囲外であれば製品を製造ラインより取り除くようにすれば、半導体装置の製造途中で不良品の判別が高精度で行えるようになり、工程改善へのフィードバックが早期に行え、歩留りの安定化が図れる。また、不良品の市場流出防止が工程内の初期で可能となる。
【００２４】
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。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態では、本発明の一実施形態である酸化膜の膜厚測定方法をＭＯＳトランジスタの製造工程に適用する場合を説明する。具体的には、ＭＯＳトランジスタを含む製品の製造ラインにおいて、酸化膜を形成した際に酸化膜厚を測定し、その酸化膜厚が所望の範囲内に入っていれば製造ラインの後工程に移行させ、範囲外であれば製造ラインから製品を除くという製品不良チェックに適用する場合を説明する。
【００２６】
図１及び図２にＭＯＳトランジスタの製造工程を示す。以下、この図１及び２に基づいてＭＯＳトランジスタの製造方法について説明すると共に、このＭＯＳトランジスタの製造工程中における酸化膜の膜厚測定方法を説明する。
【００２７】
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１を用意し、シリコン基板１の表面に熱酸化膜２を形成する。そして、フォトリソグラフィ工程及びイオン注入工程を行い、Ｎ型ウェル領域３及びＰ型ウェル領域４をそれぞれ形成する。例えば、Ｎ型ウェル領域３を形成する際には、リンを１×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ^-2でイオン注入し、Ｐ型ウェル領域を形成する際には、ボロンを３．４×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ^-2でイオン注入するようにしている。
【００２８】
次に、ドライブインと呼ばれる高温の熱処理を１１７０℃で行ったあと、図１（ｂ）に示すように、減圧ＣＶＤ法により窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄）５をシリコン基板１の上面にデポジションする。その後、フォトエッチングにより窒化膜５をパターニングする。
【００２９】
続いて、フォトリソグラフィ工程によりレジストをパターニングし、チャネルストッパー６を形成する領域にボロンを、例えば７×１０¹³ａｔｏｍｓ／ｃｍ^-2でイオン注入する。そして、Ｎ₂雰囲気でのアニールを施し、チャネルストッパー６が形成される。
【００３０】
そして、図１（ｃ）に示すように、熱酸化によって、Ｎ型ウェル領域とＰ型ウェル領域との境界部にＬＯＣＯＳ酸化膜７を形成して、素子分離を行う。この後、窒化膜５と共にＬＯＣＯＳ酸化膜７以外の酸化膜領域を除去し、図２（ａ）に示すように、熱酸化によって新たにゲート酸化膜８を形成する。このゲート酸化膜８について、本発明の一実施形態である酸化膜の膜厚測定方法を適用する。
【００３１】
具体的には、ゲート酸化膜８に光を照射し、屈折率や吸収係数を求めることによって、ゲート酸化膜８の膜厚を検出するという偏光解析法を用いたエリプソメータを使用してゲート酸化膜８の膜厚を測定する。この時、ゲート酸化膜８を形成した後、所定時間経過するまでの間にゲート酸化膜厚を測定する。
【００３２】
上述したように、ゲート酸化膜８を形成後に放置しておくと、放置時間に応じて測定される見かけ上のゲート酸化膜厚が増加するため、正確なゲート酸化膜厚を測定することができない。従って、このようにゲート酸化膜厚を測定する時間を管理し、ゲート酸化膜８を形成後、所定時間内に膜厚測定を行うことで見かけ上のゲート酸化膜厚が増加する前に正確なゲート酸化膜厚を測定することができる。
【００３３】
このゲート酸化膜厚を測定する所定時間を短くすればするほど、より正確なゲート酸化膜厚を得られるが、以下のようにして決定してもよい。
【００３４】
例えば、工程を管理する幅（規格）に対して許容できる膜厚バラツキを計算により求めるようにしてもよい。
【００３５】
具体的には、工程内のバラツキを求める場合によく用いられる２乗和の計算式によって求めることができる。
【００３６】
【数５】
（Ｓ²＋Ｔ²）^1/2≦Ｕ
ただし、Ｓはゲート酸化膜厚のバラツキを示し、Ｔは放置時間に対するゲート酸化膜厚の変動バラツキを示し、Ｕは工程管理の幅（規格の幅）を示している。なお、バラツキは３σで計算する。
【００３７】
この数５を満たすバラツキの幅を求めたのち、実験結果に基づいてバラツキの幅となる放置時間を見出せば上記所定時間が設定される。なお、後述する第２実施形態で示す近似式に基づいてバラツキの幅を求めてもよい。
【００３８】
このようにして、ゲート酸化膜厚を測定した後、ゲート酸化膜厚が所望の範囲内であれば後工程に移行し、範囲外であれば製品を製造ラインから取り除く。
【００３９】
そして、適合する製品については、図２（ａ）に示すように、ゲート酸化膜８上にゲート電極９をパターニングする。続いて、図２（ｂ）に示すように、ゲート電極９の両側にソース１０、ドレイン１１を形成したのち、ゲート電極９上を含むシリコン基板１の上面にＣＶＤ酸化膜１２を形成し、リフロー処理後、ＣＶＤ酸化膜１２にコンタクトホール１２ａを形成する。その後、コンタクトホール１２ａ内を含むＣＶＤ酸化膜の上に電気配線をパターニングし、図示しない保護膜で覆ってＭＯＳトランジスタが形成される。
【００４０】
このように、ゲート酸化膜８の膜厚測定をゲート酸化膜８の形成後早期に行うように測定時間管理することにより、正確なゲート酸化膜厚を測定することができる。
【００４１】
そして、測定したゲート酸化膜８の膜厚が所望の範囲内であれば後工程に移行させ、範囲外であれば製品を製造ラインより取り除くようにすれば、半導体装置の製造途中で不良品の判別が高精度で行えるようになり、工程改善へのフィードバックが早期に行え、歩留りの安定化が図れる。また、不良品の市場流出防止が工程内の初期で可能となる。
【００４２】
（第２実施形態）
本実施形態では、測定される見かけ上の酸化膜厚を補正し、正確な酸化膜厚を測定する。なお、本実施形態の酸化膜厚測定方法の適用対象は第１実施形態のＭＯＳトランジスタと同様であり、測定された酸化膜厚に基づいて製品不良チェックするということも同様であるため、酸化膜厚の補正についてのみ説明する。
【００４３】
上述したように、ゲート酸化膜８の形成後に放置しておいた場合、放置時間と見かけ上のゲート酸化膜厚とは図３に示す関係となる。
【００４４】
この酸化膜厚の見かけ上の増加量を近似式で示すと、数６のように表される。
【００４５】
【数６】
ｙ＝ａ・ｌｎ（ｔ）＋ｂ
ただし、ｔ≧１とし、ｙの単位はÅである。
【００４６】
ここで、ａ及びｂは定数である。また、ｔはゲート酸化膜８を形成してから膜厚測定までに放置された時間である。ａはクリーンルーム等のウェハ周辺の雰囲気（温度、湿度）により決まり、実測値では約０．５〜１．５であった。また、ｂはゲート酸化膜８の形成直後（ｔ＝１ｍｉｎのとき）の酸化膜厚である。
【００４７】
なお、この近似式でｔ＝１ｍｉｎ以下にできないのは、放置時間がほとんどないとしたときをｔ＝０ｍｉｎとすると数６による酸化膜厚の測定結果が０Åとなり、ゲート酸化膜８が存在しないことになってしまうからである。ただし、実際には酸化膜８の形成後、酸化膜形成用の装置からウェハを取り出して酸化膜厚を測定することになるため、ある程度の時間（１ｍｉｎ以上）が経過しており、上記近似式を適用することに不都合はない。
【００４８】
このように、ゲート酸化膜８の見かけ上の増加量が数６で近似されるため、ゲート酸化膜８を形成した後の放置時間に応じてゲート酸化膜８の見かけ上の増加量を算出することができる。
【００４９】
このため、測定された見かけ上のゲート酸化膜厚から算出された見かけ上の増加量を減算すれば、ゲート酸化膜厚が補正され、実際のゲート酸化膜厚を求めることができる。このように、ゲート酸化膜８を形成したのちの放置時間を管理（記憶）し、近似式を用いて見かけ上のゲート酸化膜厚を補正することにより、正確なゲート酸化膜厚を検出することができる。
【００５０】
参考として、上記数６を適用して実際のゲート酸化膜のバラツキを定量化した結果を図４に示す。この図は、ゲート酸化膜８の形成後の放置時間が異なる多数のサンプル（サンプルＡ〜Ｊ）のゲート酸化膜厚をエリプソメータで測定し、その測定結果を上記数６を用いて補正した結果を示したものである。この図において、点線部分は測定された見かけ上のゲート酸化膜厚を示しており、実線部分が近似式による補正後のゲート酸化膜厚を示している。また、各サンプルの符号の上に記載されているのが各サンプルの放置時間を示している。
【００５１】
この図に示されるように、エリプソメータによる測定値では、ゲート酸化膜厚に大きなバラツキが生じているが、補正後の結果ではゲート酸化膜厚のバラツキが非常に小さくなっている。
【００５２】
これは、上記近似式によって補正しない場合には、実際のゲート酸化膜厚が所望の範囲内にあるにもかかわらず、測定されるゲート酸化膜厚にバラツキが生じるため、ゲート酸化膜厚が所望の範囲外であると判断を誤る場合があったことを示している。
【００５３】
このように、上記数６を用いて測定されたゲート酸化膜厚を補正することにより、ゲート酸化膜厚が所望の範囲内にあるにもかかわらず、所望の範囲外であると誤判断してしまうことを防止することができる。
【００５４】
なお、本実施形態のように近似式を用いて補正したゲート酸化膜厚の信頼性について、製品製造後に容量（ゲート電極とシリコン基板との間としての容量）から求めたゲート酸化膜厚と比較した結果を図５に示す。また、参考としてエリプソメータによる測定値、すなわち近似式による補正前のゲート酸化膜厚も図中に示す。
【００５５】
この図に示されるように、近似式により補正したゲート酸化膜厚は容量から求めたゲート酸化膜厚とほとんど対応しており、非常に相関が取れた関係となっている。一方、る補正前のゲート酸化膜厚は容量から求めたゲート酸化膜厚と対応がとれていない。
【００５６】
このように、近似式による補正によって信頼性の高いゲート酸化膜厚が求められる。そして、本実施形態のようにゲート酸化膜厚測定を行うことにより、半導体装置の製造途中で不良品の判別が高精度で行えるようになり、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
（第３実施形態）
上述したように、ゲート酸化膜８の表面の付着物によって測定される見かけ上のゲート酸化膜厚にバラツキが生じている。このため、本実施形態では、ゲート酸化膜８の表面の付着物を除去することにより、ゲート酸化膜厚を正確に図れるようにする。
【００５８】
なお、本実施形態の酸化膜厚測定方法の適用対象は第１実施形態のＭＯＳトランジスタと同様であり、測定された酸化膜厚に基づいて製品不良チェックするということも同様であるため、ゲート酸化膜８の表面の付着物の除去についてのみ説明する。
【００５９】
まず、第１実施形態と同様の工程を施して、シリコン基板１にゲート酸化膜８を形成する。そして、ゲート酸化膜厚を測定する直前に洗浄液によってゲート酸化膜８の表面の付着物を除去する。
【００６０】
具体的には、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄液内にウェハを浸すことによって、付着物を除去する。その後、エリプソメータにてゲート酸化膜厚を測定する。これにより、付着物による影響を受けずにゲート酸化膜厚を測定することができるため、正確なゲート酸化膜厚を測定することができる。
【００６１】
参考として、図６（ａ）に、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄による付着物の除去を行う前後におけるゲート酸化膜厚の測定結果を示す。この図は、ゲート酸化膜８を形成してから放置時間を４９ｍｉｎとしてゲート酸化膜厚を測定したのち、さらに放置時間を１６０６７ｍｉｎとして再度ゲート酸化膜厚を測定し、その後、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄をして５０ｍｉｎ後にみたたびゲート酸化膜厚を測定した結果を示している。
【００６２】
この図に示されるように、ゲート酸化膜形成後、あまり放置していない場合（放置時間４９ｍｉｎ）に対して、長く放置していると、測定される見かけ上のゲート酸化膜厚が増加しているのが分かる。これに対して、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄を施すと、再びゲート酸化膜８の形成後あまり放置していない場合と同等のゲート酸化膜厚に戻っている。
【００６３】
この測定結果からも、ゲート酸化膜厚を測定する直前にゲート酸化膜８の表面の付着物を洗浄によって除去することにより、正確なゲート酸化膜厚を検出することができる。
【００６４】
また、この洗浄工程の後に、ウェハを放置してゲート酸化膜厚を測定したところ、測定される見かけ上のゲート酸化膜厚は洗浄前に増加していたときと同様の関係（放置時間に対する増加量の関係）を持って増加していた。
【００６５】
このことからも、見かけ上のゲート酸化膜厚の増加のメカニズムは、空気中に含まれている物質が付着することによって屈折率等が微妙に変化するためであると言える。
【００６６】
このように、ゲート酸化膜８の表面の付着物を除去することにより、付着物による影響を受けずに正確にゲート酸化膜厚を測定することができる。また、本実施形態においては、洗浄前においてウェハをどれだけの時間放置していたか分からない場合であっても、洗浄後からの放置時間管理によって正確なゲート酸化膜厚を測定することが可能であるという効果が得られる。
【００６７】
そして、このように、本実施形態によるゲート酸化膜厚測定を行うことにより、半導体装置の製造途中で不良品の判別が高精度で行えるようになり、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
なお、上述したように、洗浄後においてもウェハを放置しておくと見かけ上のゲート酸化膜厚は増加していくため、洗浄後は第１実施形態と同様に所定時間内にゲート酸化膜厚を測定する必要がある。
【００６９】
本実施形態では、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄によって付着物を除去したが、この他の洗浄液、例えば塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液を用いてもよい。
【００７０】
図６（ｂ）に、塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄による付着物の除去を行う前後におけるゲート酸化膜厚の測定結果を示す。この図は、図６（ａ）と同様の時間、ウェハを放置したのち、塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄を施し、ゲート酸化膜厚を測定した結果を示している。
【００７１】
この図から分かるように、洗浄液として塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液を用いた場合においても硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄を行った場合と同様の結果が得られた。
【００７２】
この結果及び硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄による結果から検討すると、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液、塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄によって付着物が洗浄されていることから、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液中に含まれる硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）や塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液に含まれる塩酸（ＨＣｌ）に溶解もしくは反応する空気中の水分や炭素がゲート絶縁膜の表面に付着していると考えられる。
【００７３】
従って、空気中の水分や炭素が除去できるような洗浄液であればどのようなものを用いてもよいといえる。
【００７４】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、熱ＣＶＤ法によるウェット酸化によってゲート酸化膜８を形成した場合を示したが、他の方法（例えばドライ酸化）によってゲート酸化膜８を形成した場合についても上記実施形態と同様に放置時間の管理、近似式による補正、洗浄液による付着物の除去などを行った。その結果、上記各実施形態と同様の効果が得られた。このことからも、ゲート酸化膜の形成方法によらず、本発明を適用することができるといえる。
【００７５】
なお、第２実施形態では、見かけ上のゲート酸化膜厚の増加量を数６によって近似したが、他の数式（例えば対数による近似式）によって近似することも可能である。
【００７６】
また、上記各実施形態では、酸化膜厚が９０〜１１０Åである場合を例に挙げて説明したが、１００Å以下の薄い酸化膜を評価、工程管理する場合に特に効果的である。薄い酸化膜の場合、放置時間による見かけ上の膜厚変動によるバラツキ分が測定値内を占める割合が特に大きく、真の膜厚を精密に測定するには、本発明の膜厚管理が有効である。もちろん、１００Åを超える厚い酸化膜を評価する場合にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のゲート酸化膜の測定方法を適用するＭＯＳトランジスタの製造工程を示す図である。
【図２】図１に続くＭＯＳトランジスタの製造工程を示す図である。
【図３】ゲート酸化膜形成後の放置時間と見かけ上のゲート酸化膜厚の増加量との関係を示す図である。
【図４】第２実施形態における近似式を用いて測定されたゲート酸化膜厚を補正した結果を示す図である。
【図５】近似式を用いて測定されたゲート酸化膜厚と容量に基づいて算出したゲート酸化膜厚との関係を示す図である。
【図６】（ａ）は硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄を施した際のゲート酸化膜厚の変化を測定した結果を示す図であり、（ｂ）は塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）混合液の洗浄を施した際のゲート酸化膜厚の変化を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
１…シリコン基板、２…酸化膜、３…Ｎ型ウェル領域、４…Ｐ型ウェル領域、
５…シリコン窒化膜、６…チャネルストッパー、７…ＬＯＣＯＳ酸化膜、
８…ゲート酸化膜、９…ゲート電極、１０…ソース、１１…ドレイン、
１２…ＣＶＤ酸化膜、１２ａ…コンタクトホール、１３…電気配線。

Claims

基板（１）上に酸化膜（８）を形成したのち、該酸化膜に光を照射することによって該光の変化に基づいて前記酸化膜の膜厚を測定する酸化膜厚測定方法において、
前記基板上に前記酸化膜を形成したのち、該酸化膜形成後から前記酸化膜厚測定までの間の放置時間を管理し、該放置時間に基づいて酸化膜の膜厚測定を行い、
前記測定された酸化膜厚を前記放置時間に基づいて補正し、実際の酸化膜厚を求めることを特徴とする酸化膜厚測定方法。
基板（１）上に酸化膜（８）を形成したのち、該酸化膜に光を照射することによって該光の変化に基づいて前記酸化膜の膜厚を測定する酸化膜厚測定方法において、
前記酸化膜が形成されてから酸化膜厚を測定するまでの間の放置時間をｔ、測定された酸化膜厚をｙ、酸化膜の周辺の雰囲気に基づいて規定される定数をａ、実際の酸化膜厚をｂとすると、
（数１）
ｙ＝ａ・ｌｎ（ｔ）+ｂ
を用いて、前記測定された酸化膜厚ｙを補正して、前記実際の酸化膜厚ｂを求めることを特徴とする酸化膜厚測定方法。
前記酸化膜の形成誤差による酸化膜厚のバラツキをＳ、前記放置時間に応じて発生する酸化膜変動バラツキをＴ、要求される酸化膜厚の幅をＵとしたとき、前記酸化膜変動バラツキＴが、
（数２）
（Ｓ²＋Ｔ²）^1/2≦Ｕ
を満たすよう前記放置時間以内に前記酸化膜厚測定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の酸化膜厚測定方法。
基板（１）上に酸化膜（８）を形成したのち、該酸化膜に光を照射することによって該光の変化に基づいて前記酸化膜の膜厚を測定する酸化膜厚測定方法において、
前記酸化膜の膜厚を測定する前に前記酸化膜の表面を洗浄し、
前記酸化膜表面の洗浄は、硫酸（Ｈ ₂ ＳＯ ₄ ）と過酸化水素（Ｈ ₂ Ｏ ₂ ）混合液もしくは塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ ₂ Ｏ ₂ ）混合液の洗浄によって行うことを特徴とする酸化膜厚測定方法。
前記酸化膜表面の洗浄を行ったのち、該洗浄後から前記酸化膜厚測定までの間の放置時間を管理し、該放置時間に基づいて酸化膜の膜厚測定を行うことを特徴とする請求項４に記載の酸化膜厚測定方法。
前記測定された酸化膜厚を前記放置時間に基づいて補正し、実際の酸化膜厚を求めることを特徴とする請求項５に記載の酸化膜厚測定方法。
前記酸化膜が形成されてから酸化膜厚を測定するまでの間の放置時間をｔ、測定された酸化膜厚をｙ、酸化膜の周辺の雰囲気に基づいて規定される定数をａ、実際の酸化膜厚をｂとすると、
（数３）
ｙ＝ａ・ｌｎ（ｔ）+ｂ
を用いて、前記測定された酸化膜厚ｙを補正して、前記実際の酸化膜厚ｂを求めることを特徴とする請求項５に記載の酸化膜厚測定方法。
前記酸化膜の形成誤差による酸化膜厚のバラツキをＳ、前記放置時間に応じて発生する酸化膜変動バラツキをＴ、要求される酸化膜厚の幅をＵとしたとき、前記酸化膜変動バラツキＴが、
（数４）
（Ｓ²＋Ｔ²）^1/2≦Ｕ
を満たすよう前記放置時間以内に前記酸化膜厚測定を行うことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１つに記載の酸化膜厚測定方法。
酸化膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、
酸化膜を形成した後、該酸化膜の膜厚を請求項１乃至８のいずれか１つに記載の酸化膜厚測定方法を用いて計測し、該酸化膜厚が所望の範囲内であれば、後工程に移行させることを特徴とする半導体装置の製造方法。