JPH03215957A - 膜厚の測定方法 - Google Patents
膜厚の測定方法Info
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 60
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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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。
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
板の薄膜形成面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。
光の反射光によって測定する方法において、その石英基
板の薄膜形成面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。
〔従来の技術］
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。
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．
８ ５ 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。
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．
８ ５ 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ｌｌ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。
図に示すように、単結晶シリコン基板ｌｌ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。
〔発明が解決しようとする課題］
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Ｗ仮１
１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、その費用が増大ずる。
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Ｗ仮１
１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、その費用が増大ずる。
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１・で実現するような膜厚の測定
方法の提供を目的とする。
い膜厚の測定を低コス１・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、その人
躬光の反射光を用いて測定する方法において、上記石英
基板の薄膜形成面の裏面に乱反射面を形成することを特
徴とする。
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、その人
躬光の反射光を用いて測定する方法において、上記石英
基板の薄膜形成面の裏面に乱反射面を形成することを特
徴とする。
」二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１・′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１・′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。
〔作用］
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。
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。
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。
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ｌの厚みは４００〜５００μｍ程度である。
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ｌ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。
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をエリブソメー夕にセットする。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。
１をエリブソメー夕にセットする。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６３２８人のビー
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△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。
の角度例えば７０度の入射角で、波長６３２８人のビー
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△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
時に入躬した光の一部は、石英基板１を透過して行く。
時に入躬した光の一部は、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。
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」二に形成したポリシリ
コン層２の膜厚がエリブ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１・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。
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」二に形成したポリシリ
コン層２の膜厚がエリブ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１・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。
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ｌ・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。
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ｌ・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だめの石英
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
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、 上記石英基板の薄膜形成面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 true JPH03215957A (ja) | 1991-09-20 |
| JP2890588B2 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) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000065536A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Otsuka Denshi Kk | 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 |
| JP2008292296A (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Toray Eng Co Ltd | 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
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000065536A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Otsuka Denshi Kk | 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 |
| JP2008292296A (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Toray Eng Co Ltd | 透明膜の膜厚測定方法およびその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2890588B2 (ja) | 1999-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |