JPH0712524A - 膜厚測定装置 - Google Patents
膜厚測定装置Info
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- JPH0712524A JPH0712524A JP17748093A JP17748093A JPH0712524A JP H0712524 A JPH0712524 A JP H0712524A JP 17748093 A JP17748093 A JP 17748093A JP 17748093 A JP17748093 A JP 17748093A JP H0712524 A JPH0712524 A JP H0712524A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板上に形成された酸化シリコン膜
の膜厚を正確に測定する。 【構成】 シリコン基板２上に形成された酸化シリコン
膜の膜厚測定を光を用いて行う膜厚測定装置において、
酸化シリコン膜の膜厚測定を行った後、処理室１内にＨ
Ｃｌガスを導入し、このＨＣｌガス雰囲気中での加熱に
より酸化シリコン膜を除去してから同様の膜厚測定を行
い、その結果を用いて膜厚測定値の０点校正を行う。
の膜厚を正確に測定する。 【構成】 シリコン基板２上に形成された酸化シリコン
膜の膜厚測定を光を用いて行う膜厚測定装置において、
酸化シリコン膜の膜厚測定を行った後、処理室１内にＨ
Ｃｌガスを導入し、このＨＣｌガス雰囲気中での加熱に
より酸化シリコン膜を除去してから同様の膜厚測定を行
い、その結果を用いて膜厚測定値の０点校正を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は膜厚測定装置に関し、
特に、シリコン基板上に形成された酸化シリコン膜の膜
厚の測定に適用して好適なものである。
特に、シリコン基板上に形成された酸化シリコン膜の膜
厚の測定に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板上の薄膜の膜厚を測定する
方法としては、測定対象物を破壊することなく測定が可
能な、非接触測定法が一般的に用いられている。
方法としては、測定対象物を破壊することなく測定が可
能な、非接触測定法が一般的に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光を用いた膜厚測定装置（例えば、エリプソメータ）に
おいては、膜厚の０点校正が不可能であるため、膜厚が
例えば５ｎｍ以下の特に薄い薄膜では正確な膜厚測定を
行うことは困難であった。また、シリコン基板による反
射光の強度や位相の測定によって薄膜の膜厚を測定する
場合、これらの強度や位相はシリコンの屈折率や吸収
率、シリコン基板上の薄膜の膜厚などにより変化する
が、これらの屈折率や吸収率はシリコン中の欠陥密度や
不純物濃度により異なる。実際には、これらのシリコン
の光学定数は深さ方向で変化することもあり、これらす
べてのパラメータを同時に決定するのは不可能である。
これに関し、単結晶シリコンの光学定数を仮定して膜厚
を測定する方法があるが、この方法では多様な下地シリ
コンの状態に対応することができない。
光を用いた膜厚測定装置（例えば、エリプソメータ）に
おいては、膜厚の０点校正が不可能であるため、膜厚が
例えば５ｎｍ以下の特に薄い薄膜では正確な膜厚測定を
行うことは困難であった。また、シリコン基板による反
射光の強度や位相の測定によって薄膜の膜厚を測定する
場合、これらの強度や位相はシリコンの屈折率や吸収
率、シリコン基板上の薄膜の膜厚などにより変化する
が、これらの屈折率や吸収率はシリコン中の欠陥密度や
不純物濃度により異なる。実際には、これらのシリコン
の光学定数は深さ方向で変化することもあり、これらす
べてのパラメータを同時に決定するのは不可能である。
これに関し、単結晶シリコンの光学定数を仮定して膜厚
を測定する方法があるが、この方法では多様な下地シリ
コンの状態に対応することができない。
【０００４】また、シリコン基板上に薄膜が存在しない
と仮定した標準サンプルについての測定結果と薄膜の膜
厚測定結果とを比較してその差を膜厚とする方法もよく
用いられるが、実際には標準サンプルのシリコン基板上
には大気放置により酸化シリコン膜が形成されてしまう
ので、この方法によってもやはり正確な膜厚測定はでき
ない。従って、この発明の目的は、シリコン基板上に形
成された酸化シリコン膜の膜厚を、下地シリコン基板の
状態に依存せずに、正確に測定することができる膜厚測
定装置を提供することにある。
と仮定した標準サンプルについての測定結果と薄膜の膜
厚測定結果とを比較してその差を膜厚とする方法もよく
用いられるが、実際には標準サンプルのシリコン基板上
には大気放置により酸化シリコン膜が形成されてしまう
ので、この方法によってもやはり正確な膜厚測定はでき
ない。従って、この発明の目的は、シリコン基板上に形
成された酸化シリコン膜の膜厚を、下地シリコン基板の
状態に依存せずに、正確に測定することができる膜厚測
定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、シリコン基板（２）上に形成された酸
化シリコン膜（２ａ）の膜厚を光（Ｌ）を用いて測定す
る膜厚測定装置において、酸化シリコン膜（２ａ）を除
去するための手段を有することを特徴とするものであ
る。
に、この発明は、シリコン基板（２）上に形成された酸
化シリコン膜（２ａ）の膜厚を光（Ｌ）を用いて測定す
る膜厚測定装置において、酸化シリコン膜（２ａ）を除
去するための手段を有することを特徴とするものであ
る。
【０００６】この発明による膜厚測定装置の好適な一実
施形態においては、酸化シリコン膜（２ａ）を除去する
ための手段は処理室（１）へのガス導入手段とシリコン
基板（２）の加熱手段とを有し、処理室（１）内にガス
導入手段により塩化水素（ＨＣｌ）ガスを導入した状態
で加熱手段によりシリコン基板（１）を加熱することに
より酸化シリコン膜（２ａ）を除去する。また、好適に
は、酸化シリコン膜（２ａ）を除去した後には、処理室
（１）から塩化水素ガスを排気し、その後処理室（１）
内に不活性ガス、例えば窒素（Ｎ2 ）ガスを導入する。
施形態においては、酸化シリコン膜（２ａ）を除去する
ための手段は処理室（１）へのガス導入手段とシリコン
基板（２）の加熱手段とを有し、処理室（１）内にガス
導入手段により塩化水素（ＨＣｌ）ガスを導入した状態
で加熱手段によりシリコン基板（１）を加熱することに
より酸化シリコン膜（２ａ）を除去する。また、好適に
は、酸化シリコン膜（２ａ）を除去した後には、処理室
（１）から塩化水素ガスを排気し、その後処理室（１）
内に不活性ガス、例えば窒素（Ｎ2 ）ガスを導入する。
【０００７】
【作用】上述のように構成された、この発明による膜厚
測定装置によれば、シリコン基板（２）上に形成された
酸化シリコン膜（２ａ）の膜厚測定を光（Ｌ）を用いて
行った後、酸化シリコン膜（２ａ）を完全に除去してか
ら同様の膜厚測定を行い、その結果を用いて膜厚測定値
の０点校正を行うことができるので、シリコン基板
（２）が非晶質、多結晶あるいは単結晶であるかにかか
わらず、また不純物濃度等に依存せずに、正確な膜厚測
定値を得ることができる。
測定装置によれば、シリコン基板（２）上に形成された
酸化シリコン膜（２ａ）の膜厚測定を光（Ｌ）を用いて
行った後、酸化シリコン膜（２ａ）を完全に除去してか
ら同様の膜厚測定を行い、その結果を用いて膜厚測定値
の０点校正を行うことができるので、シリコン基板
（２）が非晶質、多結晶あるいは単結晶であるかにかか
わらず、また不純物濃度等に依存せずに、正確な膜厚測
定値を得ることができる。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。図１はこの発明の一実施例による
膜厚測定装置を示す。この実施例による膜厚測定装置に
おいては、膜厚測定方法にエリプソメトリー法（楕円偏
光法）を用いる。
照しながら説明する。図１はこの発明の一実施例による
膜厚測定装置を示す。この実施例による膜厚測定装置に
おいては、膜厚測定方法にエリプソメトリー法（楕円偏
光法）を用いる。
【０００９】図１において、符号１は石英製の処理室を
示す。処理室１の内部に、測定対象物としてのシリコン
基板２が置かれる。処理室１はガス導入口３および排気
口４を備えている。また、この処理室１はステージ５の
上に置かれている。ステージ５はステージ駆動部６によ
って駆動されるようになっている。ステージ５の内面は
反射率を上げるためＡｕ（金）等でコーティングされて
いる。さらに、処理室１とステージ５との間には、シリ
コン基板２を加熱するための赤外線ランプ７が設置され
ている。また、処理室１の上面には、顕微鏡８およびラ
ンプハウス９が配置可能になっている。
示す。処理室１の内部に、測定対象物としてのシリコン
基板２が置かれる。処理室１はガス導入口３および排気
口４を備えている。また、この処理室１はステージ５の
上に置かれている。ステージ５はステージ駆動部６によ
って駆動されるようになっている。ステージ５の内面は
反射率を上げるためＡｕ（金）等でコーティングされて
いる。さらに、処理室１とステージ５との間には、シリ
コン基板２を加熱するための赤外線ランプ７が設置され
ている。また、処理室１の上面には、顕微鏡８およびラ
ンプハウス９が配置可能になっている。
【００１０】ガス導入口３には、Ｎ2 ガスボンベ１０お
よびＨＣｌガスボンベ１１が、それぞれ減圧弁１２およ
び流量制御弁１３を介して接続されている。排気口４に
は流量調整弁１４を介して真空ポンプ１５が接続されて
いて、処理室１の排気が可能になっている。処理室１の
圧力は、圧力計１６とフィードバック回路１７とによっ
て流量調整弁１４を制御することにより調整可能になっ
ている。膜厚測定は、通常のエリプソメータと同様に、
光の入射側に配置されたレーザ光源１８および偏光板１
９と計測側に配置された、偏光板駆動系２０により回転
可能な偏光板２１および光検出器２２とにより行われ
る。
よびＨＣｌガスボンベ１１が、それぞれ減圧弁１２およ
び流量制御弁１３を介して接続されている。排気口４に
は流量調整弁１４を介して真空ポンプ１５が接続されて
いて、処理室１の排気が可能になっている。処理室１の
圧力は、圧力計１６とフィードバック回路１７とによっ
て流量調整弁１４を制御することにより調整可能になっ
ている。膜厚測定は、通常のエリプソメータと同様に、
光の入射側に配置されたレーザ光源１８および偏光板１
９と計測側に配置された、偏光板駆動系２０により回転
可能な偏光板２１および光検出器２２とにより行われ
る。
【００１１】次に、上述のように構成された膜厚測定装
置を用いてシリコン基板２上の酸化シリコン膜の膜厚を
測定する方法について説明する。まず、シリコン基板２
を処理室１に設けられた窓（図示せず）から内部に移し
た後、この窓を蓋（図示せず）により閉ざす。図２Ａに
示すように、この段階では、シリコン基板２上には酸化
シリコン膜２ａが形成されている。
置を用いてシリコン基板２上の酸化シリコン膜の膜厚を
測定する方法について説明する。まず、シリコン基板２
を処理室１に設けられた窓（図示せず）から内部に移し
た後、この窓を蓋（図示せず）により閉ざす。図２Ａに
示すように、この段階では、シリコン基板２上には酸化
シリコン膜２ａが形成されている。
【００１２】次に、顕微鏡８を、処理室１の上部の、光
Ｌがシリコン基板２に照射される地点の真上に設置す
る。次に、膜厚測定を行う位置に光Ｌが照射されるよう
に、顕微鏡８により観察しながら、ステージ駆動部６に
よってステージ５を移動させる。その後、レーザ光源１
８から偏光板１９を通して特定の偏光をもつ光Ｌを取り
出して処理室１内のシリコン基板２の所望の位置に入射
させ、その反射光の偏光状態を、偏光板駆動系２０によ
って偏光板２１を回転させつつ光検出器２２で強度を測
定することにより解析し、その結果を膜厚に換算する。
Ｌがシリコン基板２に照射される地点の真上に設置す
る。次に、膜厚測定を行う位置に光Ｌが照射されるよう
に、顕微鏡８により観察しながら、ステージ駆動部６に
よってステージ５を移動させる。その後、レーザ光源１
８から偏光板１９を通して特定の偏光をもつ光Ｌを取り
出して処理室１内のシリコン基板２の所望の位置に入射
させ、その反射光の偏光状態を、偏光板駆動系２０によ
って偏光板２１を回転させつつ光検出器２２で強度を測
定することにより解析し、その結果を膜厚に換算する。
【００１３】この換算時に下地のシリコン基板２の屈折
率および吸収率が必要となるが、これらを得るために、
上述の膜厚測定を行ったシリコン基板２そのもの、もし
くは屈折率および吸収率が同一と考えられる別のシリコ
ン基板２上の酸化シリコン膜２ａを除去する。
率および吸収率が必要となるが、これらを得るために、
上述の膜厚測定を行ったシリコン基板２そのもの、もし
くは屈折率および吸収率が同一と考えられる別のシリコ
ン基板２上の酸化シリコン膜２ａを除去する。
【００１４】このためには、まず、処理室１に蓋をし
て、処理室１上にランプハウス９を設置する。その後、
減圧弁１２および流量制御弁１３を制御することによ
り、ＨＣｌガスボンベ１１からガス導入口３を通じて処
理室１内にＨＣｌガスを導入し、その状態で処理室１の
上下の加熱用ランプ７を点灯してシリコン基板２を加熱
する。このＨＣｌガス雰囲気中での加熱により、シリコ
ン基板２上の酸化シリコン膜２ａは除去され、図２Ｂに
示すように、下地のシリコン基板２の表面が露出する。
次に、処理室１内のＨＣｌガスを真空ポンプ１５を用い
て排気口４から排気しつつ、Ｎ2 ガスボンベ１０から、
ガス導入口３より処理室１内にＮ2 ガスを導入し、この
処理室１内を酸化シリコンが形成されない雰囲気にす
る。
て、処理室１上にランプハウス９を設置する。その後、
減圧弁１２および流量制御弁１３を制御することによ
り、ＨＣｌガスボンベ１１からガス導入口３を通じて処
理室１内にＨＣｌガスを導入し、その状態で処理室１の
上下の加熱用ランプ７を点灯してシリコン基板２を加熱
する。このＨＣｌガス雰囲気中での加熱により、シリコ
ン基板２上の酸化シリコン膜２ａは除去され、図２Ｂに
示すように、下地のシリコン基板２の表面が露出する。
次に、処理室１内のＨＣｌガスを真空ポンプ１５を用い
て排気口４から排気しつつ、Ｎ2 ガスボンベ１０から、
ガス導入口３より処理室１内にＮ2 ガスを導入し、この
処理室１内を酸化シリコンが形成されない雰囲気にす
る。
【００１５】その後、ランプハウス９を取り除き、代わ
りに顕微鏡８を処理室１の真上に配置して、膜厚測定時
と同様の手順でシリコン基板２による反射光の偏光状態
を解析する。この結果を用いて、膜厚０のときの偏光状
態が得られ、下地のシリコン基板２の屈折率および吸収
率が求められる。そして、この結果を用いて上述の酸化
シリコン膜２ａの膜厚測定値を校正することにより、下
地シリコン基板２の結晶性によらず、酸化シリコン膜２
ａの膜厚を正確に測定することが可能になる。
りに顕微鏡８を処理室１の真上に配置して、膜厚測定時
と同様の手順でシリコン基板２による反射光の偏光状態
を解析する。この結果を用いて、膜厚０のときの偏光状
態が得られ、下地のシリコン基板２の屈折率および吸収
率が求められる。そして、この結果を用いて上述の酸化
シリコン膜２ａの膜厚測定値を校正することにより、下
地シリコン基板２の結晶性によらず、酸化シリコン膜２
ａの膜厚を正確に測定することが可能になる。
【００１６】以上のように、この実施例によれば、シリ
コン基板２上の酸化シリコン膜２ａの膜厚を測定した
後、処理室１内におけるＨＣｌガス雰囲気中での加熱に
より酸化シリコン膜２ａを完全に除去してから同様な測
定を行い、この測定結果を用いて酸化シリコン膜２ａの
膜厚測定値の０点校正を行っているので、酸化シリコン
膜２ａの膜厚を、下地シリコン基板２の状態に依存せず
に、正確に測定することができる。
コン基板２上の酸化シリコン膜２ａの膜厚を測定した
後、処理室１内におけるＨＣｌガス雰囲気中での加熱に
より酸化シリコン膜２ａを完全に除去してから同様な測
定を行い、この測定結果を用いて酸化シリコン膜２ａの
膜厚測定値の０点校正を行っているので、酸化シリコン
膜２ａの膜厚を、下地シリコン基板２の状態に依存せず
に、正確に測定することができる。
【００１７】以上、この発明の一実施例について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施例に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施例に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
【００１８】例えば、上述の実施例においては、エリプ
ソメトリー法により膜厚測定を行っているが、膜厚測定
方法としては、白色光を試料に入射させ反射光を波長分
光する方法や、入射Ｘ線の波長を変えて試料から放出さ
れる電子を検出する方法（ＸＰＳ）等を用いてもよい。
また、酸化シリコン膜の除去用のガスとしては、フッ化
水素（ＨＦ）ガスを用いてもよい。この場合、処理室１
はサファイア等の耐ＨＦ性をもつ材料により形成するこ
とが要求されるが、加熱ランプ７は不要となる。
ソメトリー法により膜厚測定を行っているが、膜厚測定
方法としては、白色光を試料に入射させ反射光を波長分
光する方法や、入射Ｘ線の波長を変えて試料から放出さ
れる電子を検出する方法（ＸＰＳ）等を用いてもよい。
また、酸化シリコン膜の除去用のガスとしては、フッ化
水素（ＨＦ）ガスを用いてもよい。この場合、処理室１
はサファイア等の耐ＨＦ性をもつ材料により形成するこ
とが要求されるが、加熱ランプ７は不要となる。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、この発明による膜厚
測定装置によれば、酸化シリコン膜を除去するための手
段を有しているので、膜厚測定値の０点校正を行うこと
ができ、従ってシリコン基板上に形成された酸化シリコ
ン膜の膜厚を、下地シリコン基板の状態に依存せずに、
正確に測定することができる。
測定装置によれば、酸化シリコン膜を除去するための手
段を有しているので、膜厚測定値の０点校正を行うこと
ができ、従ってシリコン基板上に形成された酸化シリコ
ン膜の膜厚を、下地シリコン基板の状態に依存せずに、
正確に測定することができる。
【図１】この発明の一実施例による膜厚測定装置の構成
を示す略線図である。
を示す略線図である。
【図２】測定対象物としてのシリコン基板の構造を示す
断面図である。
断面図である。
１ 処理室 ２ シリコン基板 ２ａ 酸化シリコン膜 ７ 加熱用ランプ １０ Ｎ2 ガスボンベ １１ ＨＣｌガスボンベ １４ 真空ポンプ １８ レーザ光源 １９、２１ 偏光板 ２２ 光検出器
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコン基板上に形成された酸化シリコ
ン膜の膜厚を光を用いて測定する膜厚測定装置におい
て、 上記酸化シリコン膜を除去するための手段を有すること
を特徴とする膜厚測定装置。 - 【請求項２】 上記酸化シリコン膜を除去するための上
記手段は処理室へのガス導入手段と上記シリコン基板の
加熱手段とを有し、上記処理室内に上記ガス導入手段に
より塩化水素ガスを導入した状態で上記加熱手段により
上記シリコン基板を加熱することにより上記酸化シリコ
ン膜を除去するようにしたことを特徴とする請求項１記
載の膜厚測定装置。 - 【請求項３】 上記酸化シリコン膜を除去した後、上記
処理室から上記塩化水素ガスを排気し、その後上記処理
室内に不活性ガスを導入するようにしたことを特徴とす
る請求項２記載の膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17748093A JPH0712524A (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17748093A JPH0712524A (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 膜厚測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0712524A true JPH0712524A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=16031653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17748093A Pending JPH0712524A (ja) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | 膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712524A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002267419A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-18 | Horiba Ltd | 膜厚測定装置 |
| JP2007071839A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Ishizuka Glass Co Ltd | 薄膜評価用基準基板及び薄膜評価方法 |
| CN109655005A (zh) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 株式会社斯库林集团 | 膜厚测量装置、基板检查装置、膜厚测量方法以及基板检查方法 |
-
1993
- 1993-06-24 JP JP17748093A patent/JPH0712524A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002267419A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-18 | Horiba Ltd | 膜厚測定装置 |
| JP2007071839A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Ishizuka Glass Co Ltd | 薄膜評価用基準基板及び薄膜評価方法 |
| CN109655005A (zh) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 株式会社斯库林集团 | 膜厚测量装置、基板检查装置、膜厚测量方法以及基板检查方法 |
| CN109655005B (zh) * | 2017-10-11 | 2021-02-26 | 株式会社斯库林集团 | 膜厚测量装置、基板检查装置、膜厚测量方法以及基板检查方法 |
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