JPH0669303A - シリコンウエーハ表面の酸化膜の膜厚測定方法とその装置 - Google Patents
シリコンウエーハ表面の酸化膜の膜厚測定方法とその装置Info
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- JPH0669303A JPH0669303A JP23776992A JP23776992A JPH0669303A JP H0669303 A JPH0669303 A JP H0669303A JP 23776992 A JP23776992 A JP 23776992A JP 23776992 A JP23776992 A JP 23776992A JP H0669303 A JPH0669303 A JP H0669303A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコンウエーハ表面の酸化膜の膜厚測定
【構成】 フッ酸濃度０．３〜３％、溶存酸素濃度
０．２ ppm以下のフッ酸水溶液を用い、酸素濃度１％以
下の非酸化性雰囲気下で、シリコンウエ−ハ表面の酸化
膜をエッチングし、溶解したシリコン量から上記酸化膜
の膜厚を算出する。 【効果】 シリコンウエーハ表面の酸化膜を簡便に、
かつ精度良く測定することができる。ウエ−ハ表面を部
分的に測定するものではないので、局所的な測定誤差が
なく、数オングストロームの極薄の酸化膜についても精
度よい測定結果が得られる。さらに測定装置も簡略であ
り、従来のような大型の装置を必要としない。
０．２ ppm以下のフッ酸水溶液を用い、酸素濃度１％以
下の非酸化性雰囲気下で、シリコンウエ−ハ表面の酸化
膜をエッチングし、溶解したシリコン量から上記酸化膜
の膜厚を算出する。 【効果】 シリコンウエーハ表面の酸化膜を簡便に、
かつ精度良く測定することができる。ウエ−ハ表面を部
分的に測定するものではないので、局所的な測定誤差が
なく、数オングストロームの極薄の酸化膜についても精
度よい測定結果が得られる。さらに測定装置も簡略であ
り、従来のような大型の装置を必要としない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウエーハ表面
の自然酸化膜あるいはシリコンウエーハを熱処理した際
に生じる熱酸化膜の膜厚を簡易に測定することができる
膜厚測定方法と装置に関し、特に極薄の表面酸化膜につ
いてその膜厚を測定する方法と装置に関する。
の自然酸化膜あるいはシリコンウエーハを熱処理した際
に生じる熱酸化膜の膜厚を簡易に測定することができる
膜厚測定方法と装置に関し、特に極薄の表面酸化膜につ
いてその膜厚を測定する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来技術】単結晶シリコンから形成されたシリコンウ
エーハは、その表面に自然酸化膜が形成されており、膜
厚に応じた適切な表面処理が必要になる。また半導体デ
バイスに用いる熱処理されたシリコンウエーハは、その
酸化膜の膜厚によって電気的特性が大きく異なる。従っ
て、シリコンウエーハの製造工程や表面処理工程あるい
は半導体デバイス製造工程において、ウエーハ表面の酸
化膜の膜厚を正確に測定することが必要である。
エーハは、その表面に自然酸化膜が形成されており、膜
厚に応じた適切な表面処理が必要になる。また半導体デ
バイスに用いる熱処理されたシリコンウエーハは、その
酸化膜の膜厚によって電気的特性が大きく異なる。従っ
て、シリコンウエーハの製造工程や表面処理工程あるい
は半導体デバイス製造工程において、ウエーハ表面の酸
化膜の膜厚を正確に測定することが必要である。
【０００３】シリコンウエーハ表面の酸化膜の膜厚測定
方法としては、従来、光干渉法や偏光解析（エリプソメ
−タ）、光電子分光分析法（ESCA）などが知られてい
る。エリプソメータは、被膜と基材との光の屈折率の差
による光学的干渉を利用した測定方法であり、また光電
子分光分析法は、被膜と基材との元素組成の相違や化学
形態の相違を利用して膜厚を測定する方法である。
方法としては、従来、光干渉法や偏光解析（エリプソメ
−タ）、光電子分光分析法（ESCA）などが知られてい
る。エリプソメータは、被膜と基材との光の屈折率の差
による光学的干渉を利用した測定方法であり、また光電
子分光分析法は、被膜と基材との元素組成の相違や化学
形態の相違を利用して膜厚を測定する方法である。
【０００４】
【従来技術の課題】ところが、従来知られている上記薄
膜測定方法は何れも光学的な測定方法であるため一般に
測定装置が大型であり、操作も難しい。また何れの方法
も膜厚が数nm以下の極薄の被膜については信頼性が低
く、照射された部分の局部的な膜厚しか測定できない。
さらに標準試料が必要であり、測定操作に手間取る問題
がある。また湾曲した面には適用し難い。本発明は、上
記問題を解決した測定方法を提供することを目的とす
る。
膜測定方法は何れも光学的な測定方法であるため一般に
測定装置が大型であり、操作も難しい。また何れの方法
も膜厚が数nm以下の極薄の被膜については信頼性が低
く、照射された部分の局部的な膜厚しか測定できない。
さらに標準試料が必要であり、測定操作に手間取る問題
がある。また湾曲した面には適用し難い。本発明は、上
記問題を解決した測定方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題の解決手段】本発明によれば、フッ酸濃度０．３
〜３％、溶存酸素濃度０．２ ppm以下のフッ酸水溶液を
用い、酸素濃度１％以下の非酸化性雰囲気下で、シリコ
ンウエーハ表面の酸化膜をエッチングし、溶解したシリ
コン量から上記酸化膜の膜厚を算出することを特徴とす
る膜厚測定方法が提供される。
〜３％、溶存酸素濃度０．２ ppm以下のフッ酸水溶液を
用い、酸素濃度１％以下の非酸化性雰囲気下で、シリコ
ンウエーハ表面の酸化膜をエッチングし、溶解したシリ
コン量から上記酸化膜の膜厚を算出することを特徴とす
る膜厚測定方法が提供される。
【０００６】また本発明によれば、シリコンウエーハの
表面全体を囲む治具と、該治具に装着したシリコンウエ
ーハを収納する密閉容器と、該密閉容器内のシリコンウ
エーハ表面にエッチング液のフッ酸水溶液を供給するエ
ッチング液供給管路と、該密閉容器に不活性ガスを供給
する不活性ガス供給管路と、該密閉容器内部のガスを排
出する排気管と、シリコンウエーハ表面のエッチング液
を所定量採取する採取手段の挿入口と、該密閉容器を振
盪する振盪装置とを有し、上記エッチング液供給管路お
よび不活性ガス供給管路には該管路を流れる不活性ガス
をバブリングするフッ酸洗浄部水洗浄部並びに空気洗浄
部とが設けられ、フッ酸エッチング液がフッ酸洗浄した
不活性ガスを充填した供給部から上記密閉容器に導入さ
れることを特徴とする膜厚測定装置が提供される。
表面全体を囲む治具と、該治具に装着したシリコンウエ
ーハを収納する密閉容器と、該密閉容器内のシリコンウ
エーハ表面にエッチング液のフッ酸水溶液を供給するエ
ッチング液供給管路と、該密閉容器に不活性ガスを供給
する不活性ガス供給管路と、該密閉容器内部のガスを排
出する排気管と、シリコンウエーハ表面のエッチング液
を所定量採取する採取手段の挿入口と、該密閉容器を振
盪する振盪装置とを有し、上記エッチング液供給管路お
よび不活性ガス供給管路には該管路を流れる不活性ガス
をバブリングするフッ酸洗浄部水洗浄部並びに空気洗浄
部とが設けられ、フッ酸エッチング液がフッ酸洗浄した
不活性ガスを充填した供給部から上記密閉容器に導入さ
れることを特徴とする膜厚測定装置が提供される。
【０００７】本発明は、シリコンウエーハ表面に存在す
る酸化膜を非酸化性雰囲気下で、フッ酸水溶液を用いて
エッチングする。ここで、シリコン(Si)はフッ酸(HF)に
溶解しないが、酸化膜を形成している二酸化珪素(Si
O2 ) はフッ酸と反応して分解し、ケイフッ化水素酸(H
2 SiF 6 ) を生じてフッ酸水溶液中に溶出するので、表
面酸化膜だけが選択的にエッチングされる。エッチング
方法としては、フッ酸水溶液中にシリコンウエーハを浸
漬し、あるいはウエーハ表面に薄くフッ酸水溶液を溜め
て該表面をエッチングすれば良い。フッ酸以外の酸では
二酸化珪素と反応せず、シリコンウエーハ表面の酸化膜
を分解することができない。フッ酸濃度は０．３〜３％
が好ましい。濃度が０．３％より低いと酸化膜の分解反
応が著しく低下し、濃度が３％を上回ると逆に分解反応
が早すぎていずれも測定操作上不都合である。
る酸化膜を非酸化性雰囲気下で、フッ酸水溶液を用いて
エッチングする。ここで、シリコン(Si)はフッ酸(HF)に
溶解しないが、酸化膜を形成している二酸化珪素(Si
O2 ) はフッ酸と反応して分解し、ケイフッ化水素酸(H
2 SiF 6 ) を生じてフッ酸水溶液中に溶出するので、表
面酸化膜だけが選択的にエッチングされる。エッチング
方法としては、フッ酸水溶液中にシリコンウエーハを浸
漬し、あるいはウエーハ表面に薄くフッ酸水溶液を溜め
て該表面をエッチングすれば良い。フッ酸以外の酸では
二酸化珪素と反応せず、シリコンウエーハ表面の酸化膜
を分解することができない。フッ酸濃度は０．３〜３％
が好ましい。濃度が０．３％より低いと酸化膜の分解反
応が著しく低下し、濃度が３％を上回ると逆に分解反応
が早すぎていずれも測定操作上不都合である。
【０００８】酸化されていないベアーなシリコン表面は
酸素との親和性が強く、空気中あるいは溶存酸素に富む
水溶液中で直ちに酸化され、酸化膜を形成する。従って
エッチングの際に、フッ酸水溶液中の溶存酸素量が多い
と、酸化膜のエッチング後に露出するベアーなシリコン
表面が酸化されるので、フッ酸がウエーハバルクをもエ
ッチングする。フッ酸水溶液中の溶存酸素濃度が0.2ppm
を越えると、この傾向が強くなるので、該酸素濃度は0.
2ppm以下に制御するのが望ましい。溶存酸素濃度の測定
方法としては薄膜被膜電極法などを利用することができ
る。また、エッチング雰囲気中の酸素濃度が１％を越え
ると、エッチング液中に酸素が溶解し、エッチング液中
の溶存酸素濃度が0.2ppmを越えるので、エッチング雰囲
気を不活性ガスとし、雰囲気中の酸素濃度を１％以下に
制御するのが好ましい。なお、従来、シリコンウエーハ
の洗浄用エッチング剤としてフッ酸水溶液が用いられて
いるが、このウエーハ洗浄用フッ酸水溶液は過酸化水素
との混合液であり、溶存酸素濃度が７〜８ppm と高く、
本発明の表面酸化膜厚の測定には上記理由から用いるこ
とができず、従って、そのエッチングは本発明のエッチ
ングと異なる。
酸素との親和性が強く、空気中あるいは溶存酸素に富む
水溶液中で直ちに酸化され、酸化膜を形成する。従って
エッチングの際に、フッ酸水溶液中の溶存酸素量が多い
と、酸化膜のエッチング後に露出するベアーなシリコン
表面が酸化されるので、フッ酸がウエーハバルクをもエ
ッチングする。フッ酸水溶液中の溶存酸素濃度が0.2ppm
を越えると、この傾向が強くなるので、該酸素濃度は0.
2ppm以下に制御するのが望ましい。溶存酸素濃度の測定
方法としては薄膜被膜電極法などを利用することができ
る。また、エッチング雰囲気中の酸素濃度が１％を越え
ると、エッチング液中に酸素が溶解し、エッチング液中
の溶存酸素濃度が0.2ppmを越えるので、エッチング雰囲
気を不活性ガスとし、雰囲気中の酸素濃度を１％以下に
制御するのが好ましい。なお、従来、シリコンウエーハ
の洗浄用エッチング剤としてフッ酸水溶液が用いられて
いるが、このウエーハ洗浄用フッ酸水溶液は過酸化水素
との混合液であり、溶存酸素濃度が７〜８ppm と高く、
本発明の表面酸化膜厚の測定には上記理由から用いるこ
とができず、従って、そのエッチングは本発明のエッチ
ングと異なる。
【０００９】シリコンウエーハ表面のシリカ酸化膜は親
水性であり、ウエーハの表面に該表面が僅かに覆われる
程度、フッ酸水溶液に浸すとウエーハ表面全体にフッ酸
水溶液が拡がる。一方、酸化膜のないべアーなシリコン
表面は疎水性である。エッチングが進み酸化膜が除去さ
れると、ウエーハを傾けて表面のフッ酸水溶液を下側移
動させた場合、あるいはウエーハ表面を覆うフッ酸水溶
液が薄い場合には次第に、表面を薄く覆っているフッ酸
水溶液が弾かれて粒状に分かれる。従って、この現象に
よりエッチングの終了時期を知ることができる。
水性であり、ウエーハの表面に該表面が僅かに覆われる
程度、フッ酸水溶液に浸すとウエーハ表面全体にフッ酸
水溶液が拡がる。一方、酸化膜のないべアーなシリコン
表面は疎水性である。エッチングが進み酸化膜が除去さ
れると、ウエーハを傾けて表面のフッ酸水溶液を下側移
動させた場合、あるいはウエーハ表面を覆うフッ酸水溶
液が薄い場合には次第に、表面を薄く覆っているフッ酸
水溶液が弾かれて粒状に分かれる。従って、この現象に
よりエッチングの終了時期を知ることができる。
【００１０】エッチングによってフッ酸水溶液中に溶出
したＳｉ量を測定し、ウエーハ表面積との関係から除去
した二酸化珪素膜の膜厚を算出することができる。Ｓｉ
量の測定方法としてはＩＰＣ発光分光分析法、吸光光度
法など通常の微量成分の定量法を利用することができ
る。ここで、ウエーハの面積Ｓ、酸化膜の膜厚ｎ、 SiO
2 分子量ａ、Si原子量ｂ、 SiO2 の比重ｃ、分解したＳ
ｉ量Ａのとき、膜厚ｎは次式で表わされる。 ｎ＝Ａａ／Ｓｂｃ SiO2 分子量ａ=60.08、Si原子量ｂ=28.09、 SiO2 の比
重ｃ=2.20 とすると、膜厚ｎは、約 0.972・Ａ／Ｓとな
る。
したＳｉ量を測定し、ウエーハ表面積との関係から除去
した二酸化珪素膜の膜厚を算出することができる。Ｓｉ
量の測定方法としてはＩＰＣ発光分光分析法、吸光光度
法など通常の微量成分の定量法を利用することができ
る。ここで、ウエーハの面積Ｓ、酸化膜の膜厚ｎ、 SiO
2 分子量ａ、Si原子量ｂ、 SiO2 の比重ｃ、分解したＳ
ｉ量Ａのとき、膜厚ｎは次式で表わされる。 ｎ＝Ａａ／Ｓｂｃ SiO2 分子量ａ=60.08、Si原子量ｂ=28.09、 SiO2 の比
重ｃ=2.20 とすると、膜厚ｎは、約 0.972・Ａ／Ｓとな
る。
【００１１】本発明の測定方法によれば、オングストロ
ーム単位の膜厚を測定することができる。Ｓｉ量の検出
手段としＩＰＣ発光分光法を用いると、この定量下限は
２×10-2ppm であり、エッチング液量が50mlの場合の液
中のＳｉ量の定量下限は10-6g である。ウエーハ表面積
は通常10+2cm2 程度であるから、係数を考慮すると膜厚
の測定下限は、約10-8cm(0.1nm) である。自然酸化膜の
膜厚は数nm程度であるので、本発明の測定方法は、自然
酸化膜のような極薄の酸化膜についても膜厚を精度よく
測定できる。
ーム単位の膜厚を測定することができる。Ｓｉ量の検出
手段としＩＰＣ発光分光法を用いると、この定量下限は
２×10-2ppm であり、エッチング液量が50mlの場合の液
中のＳｉ量の定量下限は10-6g である。ウエーハ表面積
は通常10+2cm2 程度であるから、係数を考慮すると膜厚
の測定下限は、約10-8cm(0.1nm) である。自然酸化膜の
膜厚は数nm程度であるので、本発明の測定方法は、自然
酸化膜のような極薄の酸化膜についても膜厚を精度よく
測定できる。
【００１２】次に本発明の実施に用いる測定装置を説明
する。図１は上記測定装置に用いられるシリコンウエー
ハ設置用治具の部分断面斜視図、図２は該治具の下部材
の平面図、図３はエッチング液の供給系を示す概念図で
ある。図１に示すように、治具１０はリング状の上部材
１１と下部材１２とから形成されており、この上部材１
１と下部材１２は上下対称な外形を有し、外周にフラン
ジ部１３、１４が形成されており、このフランジ部１
３、１４に両部材１１、１２を一体に固定するためのボ
ルト孔１５と締め付けボルト１６が設けられている。ま
た下部材１２の内周上縁にはシリコンウエーハ３０の周
縁部が挿入される環状の段差１７が設けられている。さ
らに上部材１１の内周上端および下部材１２の内周下端
には夫々凸条部１８、１９が形成されている。上部材１
１および下部材１２の材質はフッ酸によって腐食され難
いテフロンが好ましい。下部材１２にシリコンウエーハ
３０を嵌合し、その上側に上部材１１を下部材１２と上
下対象に重ね、ボルト１６によって上部材１１と下部材
１２を一体に締付け固定する。シリコンウエーハ３０は
上部材１１と下部材１２によって挟み込まれた状態で保
持され、その周縁部表面が上部材１１によって下部材１
２に押し付けられた状態で固定される。
する。図１は上記測定装置に用いられるシリコンウエー
ハ設置用治具の部分断面斜視図、図２は該治具の下部材
の平面図、図３はエッチング液の供給系を示す概念図で
ある。図１に示すように、治具１０はリング状の上部材
１１と下部材１２とから形成されており、この上部材１
１と下部材１２は上下対称な外形を有し、外周にフラン
ジ部１３、１４が形成されており、このフランジ部１
３、１４に両部材１１、１２を一体に固定するためのボ
ルト孔１５と締め付けボルト１６が設けられている。ま
た下部材１２の内周上縁にはシリコンウエーハ３０の周
縁部が挿入される環状の段差１７が設けられている。さ
らに上部材１１の内周上端および下部材１２の内周下端
には夫々凸条部１８、１９が形成されている。上部材１
１および下部材１２の材質はフッ酸によって腐食され難
いテフロンが好ましい。下部材１２にシリコンウエーハ
３０を嵌合し、その上側に上部材１１を下部材１２と上
下対象に重ね、ボルト１６によって上部材１１と下部材
１２を一体に締付け固定する。シリコンウエーハ３０は
上部材１１と下部材１２によって挟み込まれた状態で保
持され、その周縁部表面が上部材１１によって下部材１
２に押し付けられた状態で固定される。
【００１３】シリコンウエーハ３０を装着した治具１０
は密閉容器２０の底部に水平に設置される。該密閉容器
２０は振盪装置２１に載置されており、該容器２０には
容器内部を非酸化性雰囲気に保つための不活性ガス供給
管路２２、治具１０のシリコンウエーハ表面にエッチン
グ液を供給するための供給管路２３、エッチング終了後
にエッチング液を採取するマイクロピペット２４の挿入
口、容器内部を一定圧に保つ排気管２５が設けられてい
る。マイクロピペット２４を使用しない間は上記挿入口
は密閉されている。エッチング液の供給管路２３にはエ
ッチング液のフッ酸を入れたエッチング液槽２６、酸洗
浄槽２７と洗浄水を入れた水洗浄槽２８および空の空気
洗浄槽２９が設けられている。一方、不活性ガスの供給
管路２２には洗浄水を入れた水洗浄槽３０と空気洗浄槽
３１が設けられている。なお空気洗浄槽２９と３１は兼
用しても良い。
は密閉容器２０の底部に水平に設置される。該密閉容器
２０は振盪装置２１に載置されており、該容器２０には
容器内部を非酸化性雰囲気に保つための不活性ガス供給
管路２２、治具１０のシリコンウエーハ表面にエッチン
グ液を供給するための供給管路２３、エッチング終了後
にエッチング液を採取するマイクロピペット２４の挿入
口、容器内部を一定圧に保つ排気管２５が設けられてい
る。マイクロピペット２４を使用しない間は上記挿入口
は密閉されている。エッチング液の供給管路２３にはエ
ッチング液のフッ酸を入れたエッチング液槽２６、酸洗
浄槽２７と洗浄水を入れた水洗浄槽２８および空の空気
洗浄槽２９が設けられている。一方、不活性ガスの供給
管路２２には洗浄水を入れた水洗浄槽３０と空気洗浄槽
３１が設けられている。なお空気洗浄槽２９と３１は兼
用しても良い。
【００１４】Ａｒなどの不活性ガスは先ず空気洗浄槽３
１に導入され、ガス中に浮遊する塵芥などの微粒子を洗
浄槽３１に捕集して除去した後に水洗浄槽３０の水中に
導かれる。該洗浄水を通過する間に不活性ガス中の水溶
性不純物は溶解除去され、清浄な不活性ガスが容器２０
に供給され、室内が不活性雰囲気に保持される。一方、
同様に洗浄槽２９、２８を経て洗浄された不活性ガスは
酸洗浄槽２７のフッ酸中に導かれ、酸洗浄された後に更
にエッチング液槽２６に導かれる。この不活性ガスによ
りエッチング液槽中のフッ酸に溶存する酸素が追い出さ
れる。エッチング槽２６と酸洗浄槽２７の二段階にフッ
酸中でのバブリングを行うことによりエッチング液槽２
６での蒸発などによる酸濃度の変化が防止される。該エ
ッチング液槽２６の液面上には連通管３２が開口してお
り、該連通管３２には弁３３が設けられている。弁３３
を閉じ不活性ガスをエッチング液槽２６に通じると、エ
ッチング液層２６の上部に不活性ガスが溜まり、内部圧
の上昇によりエッチング液のフッ酸が供給管２３を通じ
て治具１０のシリコンウエーハ表面に供給される。シリ
コンウエーハ３０の周縁は治具１０によって囲まれてお
り、この内側にウエーハ表面を薄く覆ってエッチング液
が溜まる。なお、エッチング温度を制御するには、容器
２０およびエッチング液槽２６、酸洗浄槽２７をを恒温
槽に入れる。
１に導入され、ガス中に浮遊する塵芥などの微粒子を洗
浄槽３１に捕集して除去した後に水洗浄槽３０の水中に
導かれる。該洗浄水を通過する間に不活性ガス中の水溶
性不純物は溶解除去され、清浄な不活性ガスが容器２０
に供給され、室内が不活性雰囲気に保持される。一方、
同様に洗浄槽２９、２８を経て洗浄された不活性ガスは
酸洗浄槽２７のフッ酸中に導かれ、酸洗浄された後に更
にエッチング液槽２６に導かれる。この不活性ガスによ
りエッチング液槽中のフッ酸に溶存する酸素が追い出さ
れる。エッチング槽２６と酸洗浄槽２７の二段階にフッ
酸中でのバブリングを行うことによりエッチング液槽２
６での蒸発などによる酸濃度の変化が防止される。該エ
ッチング液槽２６の液面上には連通管３２が開口してお
り、該連通管３２には弁３３が設けられている。弁３３
を閉じ不活性ガスをエッチング液槽２６に通じると、エ
ッチング液層２６の上部に不活性ガスが溜まり、内部圧
の上昇によりエッチング液のフッ酸が供給管２３を通じ
て治具１０のシリコンウエーハ表面に供給される。シリ
コンウエーハ３０の周縁は治具１０によって囲まれてお
り、この内側にウエーハ表面を薄く覆ってエッチング液
が溜まる。なお、エッチング温度を制御するには、容器
２０およびエッチング液槽２６、酸洗浄槽２７をを恒温
槽に入れる。
【００１５】上記測定装置を用いたエッチング操作を説
明すると、上記治具１０にシリコンウエーハ３０を取付
けて容器２０に収納する。エッチング液槽２６および酸
洗浄槽２７に夫々フッ酸を入れ、不活性ガスを通じてフ
ッ酸中の溶存酸素および容器内部の酸素を追い出す。次
に、弁３３を閉じてエッチング液槽２６のフッ酸をシリ
コンウエーハ表面に一定量供給した後に、容器２０を振
盪し、エッチング液をウエーハ表面に均一に分散させて
エッチングを開始する。エッチングが進行し、ウエーハ
表面の酸化膜が除去され、疎水性の表面が現れた段階で
振盪を止め、マイクロピペットを挿入してエッチング液
を所定量採取する。なお、容器２０にはエッチング液の
採取終了まで不活性ガスを供給し、内部を非酸化性雰囲
気に保つ。採取したエッチング液中に溶存するＳｉ量か
ら膜厚を算出する。
明すると、上記治具１０にシリコンウエーハ３０を取付
けて容器２０に収納する。エッチング液槽２６および酸
洗浄槽２７に夫々フッ酸を入れ、不活性ガスを通じてフ
ッ酸中の溶存酸素および容器内部の酸素を追い出す。次
に、弁３３を閉じてエッチング液槽２６のフッ酸をシリ
コンウエーハ表面に一定量供給した後に、容器２０を振
盪し、エッチング液をウエーハ表面に均一に分散させて
エッチングを開始する。エッチングが進行し、ウエーハ
表面の酸化膜が除去され、疎水性の表面が現れた段階で
振盪を止め、マイクロピペットを挿入してエッチング液
を所定量採取する。なお、容器２０にはエッチング液の
採取終了まで不活性ガスを供給し、内部を非酸化性雰囲
気に保つ。採取したエッチング液中に溶存するＳｉ量か
ら膜厚を算出する。
【００１６】実施例１ 図示する測定装置を用い、フッ酸濃度３％、エッチング
に用いたフッ酸液量50ml、ウエーハの径６inch（表面積
176 cm2 ）、通気時間１hr、容器の回転数約100rpmの条
件で、不活性ガスのＡｒを流量0.3 〜0.4 l/min の割合
でバブリングしてエッチングを行ったところ、エッチン
グ開始後約６分でウエーハ表面の酸化膜が除去された。
このエッチング後のフッ酸水溶液を採取して液中のＳｉ
量を測定したところ0.727ppmであり、従って、フッ酸水
溶液50ml中のSi量は36.4μg であった。このSi量に基づ
く、ウエーハ表面の酸化膜(SiO2 ) の膜厚ｎは、 SiO2
分子量ａ=60.08、Si原子量ｂ=28.09、 SiO2 の比重ｃ=
2.20 とすると、 ｎ＝Ａａ／Ｓｂｃ ie. ｎ＝2.0nm である。
に用いたフッ酸液量50ml、ウエーハの径６inch（表面積
176 cm2 ）、通気時間１hr、容器の回転数約100rpmの条
件で、不活性ガスのＡｒを流量0.3 〜0.4 l/min の割合
でバブリングしてエッチングを行ったところ、エッチン
グ開始後約６分でウエーハ表面の酸化膜が除去された。
このエッチング後のフッ酸水溶液を採取して液中のＳｉ
量を測定したところ0.727ppmであり、従って、フッ酸水
溶液50ml中のSi量は36.4μg であった。このSi量に基づ
く、ウエーハ表面の酸化膜(SiO2 ) の膜厚ｎは、 SiO2
分子量ａ=60.08、Si原子量ｂ=28.09、 SiO2 の比重ｃ=
2.20 とすると、 ｎ＝Ａａ／Ｓｂｃ ie. ｎ＝2.0nm である。
【００１７】実施例２および比較例１ 図示する測定装置を用い、フッ酸濃度３％、エッチング
に用いたフッ酸液量50ml、ウエーハの径６inch、通気時
間１hr、容器の回転数約100rpmの条件で、不活性ガスの
Ａｒを流量0.3 〜0.4 l/min の割合でバブリングしてエ
ッチングを行った場合（実施例２）とＡｒを流さずにエ
ッチングを行った場合（比較例１）のエッチング時間と
エッチング液中のＳｉ量、即ちエッチング深さの関係を
調べた。この結果を図４に示した。図４に示すように、
本発明の測定方法では、エッチング開始後約６分でウエ
ーハ表面の酸化膜が除去され、その後はウエーハ表面が
エッチングされず、従ってウエーハ表面の酸化膜だけが
分解されることが判る。一方、比較例はフッ酸水溶液を
Ａｒガスでバブリングしないため、液中に溶存酸素が残
留する（溶存酸素濃度 0.2ppm 以上）。この場合、本実
施例で確認される酸化膜の膜厚と比較してエッチングさ
れるSi量が大きく、従って膜厚を測定できないことが判
る。
に用いたフッ酸液量50ml、ウエーハの径６inch、通気時
間１hr、容器の回転数約100rpmの条件で、不活性ガスの
Ａｒを流量0.3 〜0.4 l/min の割合でバブリングしてエ
ッチングを行った場合（実施例２）とＡｒを流さずにエ
ッチングを行った場合（比較例１）のエッチング時間と
エッチング液中のＳｉ量、即ちエッチング深さの関係を
調べた。この結果を図４に示した。図４に示すように、
本発明の測定方法では、エッチング開始後約６分でウエ
ーハ表面の酸化膜が除去され、その後はウエーハ表面が
エッチングされず、従ってウエーハ表面の酸化膜だけが
分解されることが判る。一方、比較例はフッ酸水溶液を
Ａｒガスでバブリングしないため、液中に溶存酸素が残
留する（溶存酸素濃度 0.2ppm 以上）。この場合、本実
施例で確認される酸化膜の膜厚と比較してエッチングさ
れるSi量が大きく、従って膜厚を測定できないことが判
る。
【００１８】実施例３ 実施例１と同一の条件でシリコンウエーハ表面の酸化膜
の膜厚を測定した。測定回数と各測定値を表１に示し
た。表１の結果に示すように、本発明の測定方法は測定
誤差が極めて小さく、信頼性の高い測定結果が得られ
る。
の膜厚を測定した。測定回数と各測定値を表１に示し
た。表１の結果に示すように、本発明の測定方法は測定
誤差が極めて小さく、信頼性の高い測定結果が得られ
る。
【００１９】
【表１】 膜厚の測定値（単位：オングストローム） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 測定回数 １ ２ ３ 平均値 S.D C.V(%) 自然酸化膜 24.9 24.8 25.2 25.0 0.21 0.83 熱酸化膜 872 866 869 869 3.0 0.35 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【００２０】実施例４、比較例２ 従来のエリプソメータを用い、６inch径のシリコンウエ
ーハ表面の各部分について酸化膜の膜厚を測定した。こ
の結果を表２に示した。また、同一のシリコンウエーハ
について本発明の方法によって表面酸化膜の膜厚を測定
した。この結果を併せて表２に示した。エリプソメータ
による測定結果は測定箇所によって測定値がかなり相違
する。一方、本発明の方法はウエーハ全体の平均的な厚
さを正確に測定できる。
ーハ表面の各部分について酸化膜の膜厚を測定した。こ
の結果を表２に示した。また、同一のシリコンウエーハ
について本発明の方法によって表面酸化膜の膜厚を測定
した。この結果を併せて表２に示した。エリプソメータ
による測定結果は測定箇所によって測定値がかなり相違
する。一方、本発明の方法はウエーハ全体の平均的な厚
さを正確に測定できる。
【００２１】
【表２】 膜厚の測定値（単位：オングストローム） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 比較例２ 実施例４ 測定箇所 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 膜厚（Ａ） 989 957 930 949 945 967 927 949 980 951 1045 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【００２２】
【発明の効果】本発明の測定方法によれば、シリコンウ
エーハ表面の酸化膜を簡便に、かつ精度良く測定するこ
とができる。また本発明の測定方法は従来の光学的な薄
膜測定方法と異なり、ウエーハ表面を部分的に測定する
ものではないので、局所的な測定誤差がなく、膜厚の平
均値を容易に測定することができ、しかも数オングスト
ロームの極薄の酸化膜についても精度よい測定結果が得
られる。さらに測定装置も簡略であり、従来のような大
型の装置を必要としない。
エーハ表面の酸化膜を簡便に、かつ精度良く測定するこ
とができる。また本発明の測定方法は従来の光学的な薄
膜測定方法と異なり、ウエーハ表面を部分的に測定する
ものではないので、局所的な測定誤差がなく、膜厚の平
均値を容易に測定することができ、しかも数オングスト
ロームの極薄の酸化膜についても精度よい測定結果が得
られる。さらに測定装置も簡略であり、従来のような大
型の装置を必要としない。
【図１】 本発明の測定方法に用いる治具の部分切欠き
斜視図
斜視図
【図２】 上記治具の平面図
【図３】 本発明の測定装置の概略図
【図４】 本発明の実施例２の測定結果を示すグラフ
１０−治具 １１−上部材 １２−下部材路 １３、１４−フランジ １５−ボルト孔 １６−ボルト １７−段差 １８、１９−凸条部 ２０−密閉容器 ２１−振盪装置 ２２−不活性ガス供給管路 ２３−エッチング液供給管路 ２４−マイクロピペット ２５−排気管 ２６−エッチング液槽 ２７−酸洗浄槽 ２８、３０−水洗浄槽 ２９、３１−空気洗浄槽 ３２−連通管 ３３−弁
Claims (2)
- 【請求項１】 フッ酸濃度０．３〜３％、溶存酸素濃度
０．２ ppm以下のフッ酸水溶液を用い、酸素濃度１％以
下の非酸化性雰囲気下で、シリコンウエーハ表面の酸化
膜をエッチングし、溶解したシリコン量から上記酸化膜
の膜厚を算出することを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項２】 シリコンウエーハの表面全体を囲む治具
と、該治具に装着したシリコンウエーハを収納する密閉
容器と、該密閉容器内のシリコンウエーハ表面にエッチ
ング液のフッ酸水溶液を供給するエッチング液供給管路
と、該密閉容器に不活性ガスを供給する不活性ガス供給
管路と、該密閉容器内部のガスを排出する排気管と、シ
リコンウエーハ表面のエッチング液を所定量採取する採
取手段の挿入口と、該密閉容器を振盪する振盪装置とを
有し、上記エッチング液供給管路および不活性ガス供給
管路には該管路を流れる不活性ガスをバブリングするフ
ッ酸洗浄部、水洗浄部並びに空気洗浄部とが設けられ、
フッ酸エッチング液がフッ酸洗浄した不活性ガスを充填
した供給部から上記密閉容器に導入されることを特徴と
する膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23776992A JPH0669303A (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | シリコンウエーハ表面の酸化膜の膜厚測定方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23776992A JPH0669303A (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | シリコンウエーハ表面の酸化膜の膜厚測定方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669303A true JPH0669303A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=17020171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23776992A Withdrawn JPH0669303A (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | シリコンウエーハ表面の酸化膜の膜厚測定方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669303A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0936268A2 (en) * | 1998-01-16 | 1999-08-18 | Kurita Water Industries Ltd. | Cleaning solution for electromaterials and method for using the same |
| WO2002089192A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of wet etching an inorganic antireflection layer |
| US7687455B2 (en) | 2004-04-13 | 2010-03-30 | Immune Targeting Systems Ltd. | Antigen delivery vectors and constructs |
| WO2020105403A1 (ja) * | 2018-11-21 | 2020-05-28 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板処理方法および基板処理装置 |
-
1992
- 1992-08-13 JP JP23776992A patent/JPH0669303A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0936268A2 (en) * | 1998-01-16 | 1999-08-18 | Kurita Water Industries Ltd. | Cleaning solution for electromaterials and method for using the same |
| EP0936268A3 (en) * | 1998-01-16 | 1999-09-15 | Kurita Water Industries Ltd. | Cleaning solution for electromaterials and method for using the same |
| US6346505B1 (en) | 1998-01-16 | 2002-02-12 | Kurita Water Industries, Ltd. | Cleaning solution for electromaterials and method for using same |
| WO2002089192A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of wet etching an inorganic antireflection layer |
| WO2002089193A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of wet etching a silicon and nitrogen containing material |
| US7687455B2 (en) | 2004-04-13 | 2010-03-30 | Immune Targeting Systems Ltd. | Antigen delivery vectors and constructs |
| US8110540B2 (en) | 2004-04-13 | 2012-02-07 | Immune Targeting Systems Ltd. | Antigen delivery vectors and constructs |
| US8129333B2 (en) | 2004-04-13 | 2012-03-06 | Immune Targeting Systems Ltd. | Antigen delivery vectors and constructs |
| US8759281B2 (en) | 2004-04-13 | 2014-06-24 | Immune Targeting Systems Ltd. | Antigen delivery vectors and constructs |
| WO2020105403A1 (ja) * | 2018-11-21 | 2020-05-28 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板処理方法および基板処理装置 |
| JP2020088085A (ja) * | 2018-11-21 | 2020-06-04 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板処理方法および基板処理装置 |
| TWI783187B (zh) * | 2018-11-21 | 2022-11-11 | 日商斯庫林集團股份有限公司 | 基板處理方法及基板處理裝置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |