JP5712778B2 - Soiウェーハのsoi層の膜厚測定方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献3には、蛍光X線膜厚分析装置の説明として、一次X線を下地基板(標準試料基板)上の薄膜に照射し、薄膜及び下地基板から発生する蛍光X線を検出し、薄膜の組成や膜厚を知ることができることが記載されている。
また、一般的なSOI層の膜厚測定法である分光エリプソ法や反射分光法では、前述の通り、光の波長である数百nm程度の空間分解能が限界であるという問題がある。
また、電子線は波長が短く回折による影響が小さく集光性が良いため、極めて微小な領域に照射することができ、これによって高い空間分解能でSOI層の膜厚を測定することができる。
さらに、電子線によって、SOI層の直下に形成された絶縁層中の特定元素を励起し、特性X線を発生させることによってSOI層の膜厚を測定するので、簡単且つ効率的に測定を行うことができる。
EDXとは、電子線照射により発生する特性X線を検出し、エネルギーで分光することによって、元素分析や組成分析を行う手法である。
式(1):Io = A・exp(−D/L) (Aは定数)
尚、特性X線強度比を用いる場合、上記式(1)においては、特性X線強度Io=特性X線強度比Iとなる。
本発明の測定方法において用いられる電子ビームを構成する電子は、光子とは異なり電荷を有するため、他の物質との相互作用が大きい。
このため、このように膜厚が薄いSOI層であっても、電子ビームがSOI層を透過する際に確実に減衰され、絶縁層の特定元素に到達し、到達した電子ビームの強度に応じた強度を有する特性X線を発生させるため、正確にSOI層の膜厚を測定することができる。
まず、イオン注入剥離法で作製された、シリコン単結晶からなるベースウェーハと、該ベースウェーハ上に形成されたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜上に形成されたSOI層からなるSOIウェーハであって、SOI層膜厚の変動に起因する欠陥を有するものを用意した。
式(2):I = 0.66exp(−0.0077D)
分光エリプソメトリを用いた膜厚測定装置(KLA−Tencor社製ASET−F5x)を使用し、膜厚変動を伴う欠陥を有するSOIウェーハの、実施例において測定した3点を含む領域についてSOI層の膜厚測定を行った。この結果、70nmの測定結果が得られた。
ただし、この測定にはビーム径約30μmの測定光を使用しているため、測定値は直径約30μmの領域の平均膜厚を示しているにすぎず、これ以上の微小領域の膜厚測定を行うことはできなかった。
特許文献3に記載されている蛍光X線膜厚分析装置を使用したこと以外は実施例と同様に、膜厚変動を伴う欠陥を有するSOIウェーハの、実施例において測定した3点を含む領域についてSOI層の膜厚測定を行った。この結果、照射したX線がSOI層でほとんど減衰されず、正確な測定結果を得ることができなかった。
また、測定結果を得ることができていたとしても、この測定にはビーム径約10μmのX線を使用しているため、測定値は直径約10μmの領域の平均膜厚を示しているにすぎず、これ以上の微小領域の膜厚測定を行うことはできなかったものと予測される。
また、SOI層の膜厚の変動に起因する欠陥等を有するSOIウェーハを用意し測定を行う方法以外にも、膜厚が既知であるSOIウェーハを数種類用意し測定を行っても良い。また、絶縁層中にボロンや窒素等が多量に含まれている場合には、これらを特定元素としても良い。
Claims (4)
- 少なくとも、絶縁層と、該絶縁層上に形成されたシリコン単結晶からなるSOI層とを有するSOIウェーハにおける、前記SOI層の膜厚測定方法であって、
前記SOI層の表面に電子線を照射し、前記SOI層で減衰されて透過した前記電子線によって、前記絶縁層中の特定元素が励起されることによって発生する特性X線を、前記SOI層の、前記電子線を照射した表面側から検出し、前記検出された特性X線の強度に基づいて前記SOI層の膜厚を算出する方法であり、この場合、予め、前記SOI層表面の自然酸化膜を取り除いておく、又は、予め、測定対象の前記SOIウェーハと同一の処理を施した鏡面研磨ウェーハの表面の自然酸化膜からの特定元素の特性X線を測定しておき、前記SOI層の膜厚の測定誤差を引き算して取り除き、前記絶縁層をシリコン酸化膜とし、前記SOIウェーハを、シリコン単結晶からなるベースウェーハと、該ベースウェーハ上に形成された前記シリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜上に形成された前記SOI層からなるものとし、前記特定元素を、酸素原子とすることを特徴とするSOIウェーハのSOI層の膜厚測定方法。 - 前記SOI層の膜厚を、200nm以下とすることを特徴とする請求項1に記載のSOIウェーハのSOI層の膜厚測定方法。
- 前記SOI層の表面に照射する電子線のビーム径を、400nm以下とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のSOIウェーハのSOI層の膜厚測定方法。
- 前記SOI層の膜厚測定を走査型電子顕微鏡によって行い、前記照射する電子線を、前記走査型電子顕微鏡の電子ビームとすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のSOIウェーハのSOI層の膜厚測定方法。
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