JPH08181177A - パターンシフトの測定方法 - Google Patents
パターンシフトの測定方法Info
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- JPH08181177A JPH08181177A JP33489094A JP33489094A JPH08181177A JP H08181177 A JPH08181177 A JP H08181177A JP 33489094 A JP33489094 A JP 33489094A JP 33489094 A JP33489094 A JP 33489094A JP H08181177 A JPH08181177 A JP H08181177A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製品自体のパターンシフトを既存の装置を用
いて、精度良く且つ短時間に測定する。 【構成】 エピタキシャル層４２の表面上で段差パター
ン４６を直角に横切るようにして拡がり抵抗値を測定す
る工程と、前記拡がり抵抗値のプロファイルから埋込み
拡散層４４の少なくとも一端の位置を特定する工程と、
段差位置測定手段により前記段差４６を測定する工程
と、前記段差４６のプロファイルから前記段差４６の位
置を特定する工程とによって特定された、前記段差４６
の位置と前記埋込み拡散層４４の位置とのズレからパタ
ーンシフトの値を求める。段差位置測定手段は、例え
ば、水平方向の幅を測定する機能を有する微分干渉顕微
鏡、パターン寸法の測定装置、触針式段差測定装置、ま
たは原子間力顕微鏡のような非接触式光学測定装置であ
る。
いて、精度良く且つ短時間に測定する。 【構成】 エピタキシャル層４２の表面上で段差パター
ン４６を直角に横切るようにして拡がり抵抗値を測定す
る工程と、前記拡がり抵抗値のプロファイルから埋込み
拡散層４４の少なくとも一端の位置を特定する工程と、
段差位置測定手段により前記段差４６を測定する工程
と、前記段差４６のプロファイルから前記段差４６の位
置を特定する工程とによって特定された、前記段差４６
の位置と前記埋込み拡散層４４の位置とのズレからパタ
ーンシフトの値を求める。段差位置測定手段は、例え
ば、水平方向の幅を測定する機能を有する微分干渉顕微
鏡、パターン寸法の測定装置、触針式段差測定装置、ま
たは原子間力顕微鏡のような非接触式光学測定装置であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上にエピタ
キシャル層を成長させた後の評価方法に関する。特に、
埋込み層となる拡散層（以下「埋込み拡散層」と言
う。）を形成した半導体基板上にエピタキシャル層を成
長させる際に生じる、埋込み拡散層のパターンと該埋込
み拡散層に対応してエピタキシャル層上に形成される段
差とのズレの測定方法、いわゆるパターンシフトの測定
方法に関するものである。
キシャル層を成長させた後の評価方法に関する。特に、
埋込み層となる拡散層（以下「埋込み拡散層」と言
う。）を形成した半導体基板上にエピタキシャル層を成
長させる際に生じる、埋込み拡散層のパターンと該埋込
み拡散層に対応してエピタキシャル層上に形成される段
差とのズレの測定方法、いわゆるパターンシフトの測定
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製造工程においては、半導
体基板上に所定パターンを焼き付けるいわゆるホトリソ
グラフィー工程が複数回行われる。例えば、半導体基板
に選択的に形成された拡散層の上にさらにエピタキシャ
ル層を成長させて該拡散層を埋込み拡散層と成し、さら
に新たなパターンを形成するために、エピタキシャル層
の表面でマスクパターンとの位置合わせ（以下「マスク
合わせ」と言う。）をして露光・焼き付けを行う。
体基板上に所定パターンを焼き付けるいわゆるホトリソ
グラフィー工程が複数回行われる。例えば、半導体基板
に選択的に形成された拡散層の上にさらにエピタキシャ
ル層を成長させて該拡散層を埋込み拡散層と成し、さら
に新たなパターンを形成するために、エピタキシャル層
の表面でマスクパターンとの位置合わせ（以下「マスク
合わせ」と言う。）をして露光・焼き付けを行う。
【０００３】埋込み拡散層とのマスク合わせは、実際に
は、埋込み拡散層に対応してエピタキシャル層上に形成
される段差パターン（以下、「段差パターン」とい
う。）とマスクパターンとを位置合わせすることにより
行なわれている。しかし、図５に示すように、エピタキ
シャル層１３上に形成される段差パターン１４は、半導
体基板１１に選択的に形成された埋込み拡散層１２の直
上に必ずしも形成されず、エピタキシャル層１３の成長
に伴って埋込み拡散層１２の直上から幅ｓだけ水平方向
に移動した位置に形成される。この現象をパターンのズ
レまたはパターンシフトと呼ぶ。そして通常、パターン
シフトは、パターンシフトの幅ｓをエピタキシャル層の
厚さｔで割った値ｓ／ｔで表現され、これをパターンシ
フト比と呼んでいる。
は、埋込み拡散層に対応してエピタキシャル層上に形成
される段差パターン（以下、「段差パターン」とい
う。）とマスクパターンとを位置合わせすることにより
行なわれている。しかし、図５に示すように、エピタキ
シャル層１３上に形成される段差パターン１４は、半導
体基板１１に選択的に形成された埋込み拡散層１２の直
上に必ずしも形成されず、エピタキシャル層１３の成長
に伴って埋込み拡散層１２の直上から幅ｓだけ水平方向
に移動した位置に形成される。この現象をパターンのズ
レまたはパターンシフトと呼ぶ。そして通常、パターン
シフトは、パターンシフトの幅ｓをエピタキシャル層の
厚さｔで割った値ｓ／ｔで表現され、これをパターンシ
フト比と呼んでいる。
【０００４】図５に示すように、エピタキシャル層１３
上に形成された段差パターン１４が、埋込み拡散層１２
の位置に対して幅ｓだけパターンシフトして形成されて
いる際に、段差パターン１４を基準にしてマスク合わせ
を行うと、前記パターンシフトのためにマスクの合わせ
誤差が生じ、素子分離不良等の特性不良を引き起こす場
合がある。よって、エピタキシャル層１３上に形成され
た段差パターン１４を基準にしてマスク合わせをするに
は、パターンシフトの幅ｓを厳密に管理しておく必要が
ある。そして、マスク合わせを行う際には、このパター
ンシフトの幅ｓをオフセット量として予め考慮に入れて
位置合わせを行う必要がある。
上に形成された段差パターン１４が、埋込み拡散層１２
の位置に対して幅ｓだけパターンシフトして形成されて
いる際に、段差パターン１４を基準にしてマスク合わせ
を行うと、前記パターンシフトのためにマスクの合わせ
誤差が生じ、素子分離不良等の特性不良を引き起こす場
合がある。よって、エピタキシャル層１３上に形成され
た段差パターン１４を基準にしてマスク合わせをするに
は、パターンシフトの幅ｓを厳密に管理しておく必要が
ある。そして、マスク合わせを行う際には、このパター
ンシフトの幅ｓをオフセット量として予め考慮に入れて
位置合わせを行う必要がある。
【０００５】パターンシフト比を測定する従来の方法と
して、例えばアングルポリッシュ法がある。これは、図
６（ａ）に示すように、半導体基板１１に埋込み拡散層
１２を形成し、その上にエピタキシャル層１３を成長さ
せたサンプルの測定部分をチップ１０に切り出し、１１
°程度に角度研磨後にステインエッチングをし、チップ
１０の上面方向から写真を撮り（図６（ｂ））、埋込み
拡散層１２の左右の境界部に対してエピタキシャル層上
に形成された段差パターン１４の左右の境界部がパター
ンシフトした幅（ｓ1 、ｓ2 ）を写真上で求め、ｓ1 と
ｓ2 の平均値（ｓ1 ＋ｓ2 ）／２をパターンシフト幅ｓ
とし、このパターンシフト幅ｓ及びエピタキシャル層厚
さｔからパターンシフト比を求める。この場合、パター
ンシフト比は以下の式により求められる。
して、例えばアングルポリッシュ法がある。これは、図
６（ａ）に示すように、半導体基板１１に埋込み拡散層
１２を形成し、その上にエピタキシャル層１３を成長さ
せたサンプルの測定部分をチップ１０に切り出し、１１
°程度に角度研磨後にステインエッチングをし、チップ
１０の上面方向から写真を撮り（図６（ｂ））、埋込み
拡散層１２の左右の境界部に対してエピタキシャル層上
に形成された段差パターン１４の左右の境界部がパター
ンシフトした幅（ｓ1 、ｓ2 ）を写真上で求め、ｓ1 と
ｓ2 の平均値（ｓ1 ＋ｓ2 ）／２をパターンシフト幅ｓ
とし、このパターンシフト幅ｓ及びエピタキシャル層厚
さｔからパターンシフト比を求める。この場合、パター
ンシフト比は以下の式により求められる。
【０００６】しかし上述したアングルポリッシュ法で
は、チップ１０の切り出しから角度研磨しさらにステイ
ンエッチングをする一連の作業に長時間を必要とし、ま
た、パターンシフトの幅ｓを写真上で測定する作業は熟
練を要するため、パターンシフトを専門的に測定する熟
練工の養成が必要であった。
は、チップ１０の切り出しから角度研磨しさらにステイ
ンエッチングをする一連の作業に長時間を必要とし、ま
た、パターンシフトの幅ｓを写真上で測定する作業は熟
練を要するため、パターンシフトを専門的に測定する熟
練工の養成が必要であった。
【０００７】一方、短時間で測定精度良く簡単にパター
ンシフトを測定することを目的として、図７に示すよう
な方法も提案されている（特開平４−２０６９３９
号）。すなわち、半導体基板２０の主表面側に例えば埋
込み拡散層２１を選択的に形成し（図７（ａ））、埋込
み拡散工程で形成された酸化膜を剥離した後、半導体基
板２０上に厚さ６００ｎｍ程度の新たな酸化膜を形成す
る。そして、ホトリソグラフィー及びエッチングによ
り、埋込み拡散層２１のパターンと交差するように酸化
膜パターン２２を選択的に形成する（図７（ｂ））。す
ると、埋込み拡散層２１と酸化膜パターン２２との交差
点２１ａには、埋込み拡散層２１に対応する段差を持つ
酸化膜パターンが形成される。埋込み拡散層２１と酸化
膜パターン２２が形成された半導体基板２０を洗浄後、
半導体基板２０の主表面上にエピタキシャル層２３を成
長させる（図７（ｃ））。すると、エピタキシャル層２
３は酸化膜パターン２２上には成長しないので、交差点
２１ａの位置とエピタキシャル層２３上に形成された段
差パターン２４の位置とを同時に測定することができ
る。交差点２１ａを基準にしてエピタキシャル層２３上
に形成された段差パターン２４のズレ幅をパターン寸法
の測定装置で測定することにより、パターンシフトの幅
が求められる。
ンシフトを測定することを目的として、図７に示すよう
な方法も提案されている（特開平４−２０６９３９
号）。すなわち、半導体基板２０の主表面側に例えば埋
込み拡散層２１を選択的に形成し（図７（ａ））、埋込
み拡散工程で形成された酸化膜を剥離した後、半導体基
板２０上に厚さ６００ｎｍ程度の新たな酸化膜を形成す
る。そして、ホトリソグラフィー及びエッチングによ
り、埋込み拡散層２１のパターンと交差するように酸化
膜パターン２２を選択的に形成する（図７（ｂ））。す
ると、埋込み拡散層２１と酸化膜パターン２２との交差
点２１ａには、埋込み拡散層２１に対応する段差を持つ
酸化膜パターンが形成される。埋込み拡散層２１と酸化
膜パターン２２が形成された半導体基板２０を洗浄後、
半導体基板２０の主表面上にエピタキシャル層２３を成
長させる（図７（ｃ））。すると、エピタキシャル層２
３は酸化膜パターン２２上には成長しないので、交差点
２１ａの位置とエピタキシャル層２３上に形成された段
差パターン２４の位置とを同時に測定することができ
る。交差点２１ａを基準にしてエピタキシャル層２３上
に形成された段差パターン２４のズレ幅をパターン寸法
の測定装置で測定することにより、パターンシフトの幅
が求められる。
【０００８】しかし、この方法は短時間で精度良く測定
できるのでエピタキシャル層成長装置の管理には適して
いるものの、埋込み拡散層２１と酸化膜パターン２２が
形成された半導体基板２０をモニターとして用いること
が必要であり、製品自体のパターンシフトが測定できな
いという問題があった。
できるのでエピタキシャル層成長装置の管理には適して
いるものの、埋込み拡散層２１と酸化膜パターン２２が
形成された半導体基板２０をモニターとして用いること
が必要であり、製品自体のパターンシフトが測定できな
いという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、モニ
ターではなく、製品自体のパターンシフトを既存の装置
を用いて、精度良く且つ短時間に測定することができる
方法を提供することを目的とする。
ターではなく、製品自体のパターンシフトを既存の装置
を用いて、精度良く且つ短時間に測定することができる
方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のパター
ンシフトの測定方法は、半導体基板に選択的に形成した
埋込み層となる拡散層（以下「埋込み拡散層」と言
う。）上にエピタキシャル層を成長させた後に、前記埋
込み拡散層の直上から該埋込み拡散層に対応してエピタ
キシャル層上に形成される段差までの水平方向の幅（以
下「パターンシフト」と言う。）を測定する方法におい
て、エピタキシャル層の表面上で段差パターンを横切る
ようにして拡がり抵抗値を測定する工程と、前記拡がり
抵抗値のプロファイルから埋込み拡散層の少なくとも一
端の位置を特定する工程と、段差位置測定手段により前
記段差を測定する工程と、前記段差のプロファイルから
前記段差の位置を特定する工程と、前記段差の位置と前
記埋込み拡散層の位置とのズレからパターンシフトの値
を求める工程とからなることを特徴とする。
ンシフトの測定方法は、半導体基板に選択的に形成した
埋込み層となる拡散層（以下「埋込み拡散層」と言
う。）上にエピタキシャル層を成長させた後に、前記埋
込み拡散層の直上から該埋込み拡散層に対応してエピタ
キシャル層上に形成される段差までの水平方向の幅（以
下「パターンシフト」と言う。）を測定する方法におい
て、エピタキシャル層の表面上で段差パターンを横切る
ようにして拡がり抵抗値を測定する工程と、前記拡がり
抵抗値のプロファイルから埋込み拡散層の少なくとも一
端の位置を特定する工程と、段差位置測定手段により前
記段差を測定する工程と、前記段差のプロファイルから
前記段差の位置を特定する工程と、前記段差の位置と前
記埋込み拡散層の位置とのズレからパターンシフトの値
を求める工程とからなることを特徴とする。
【００１１】前記拡がり抵抗値を測定する工程は、前記
段差パターンをほぼ直角に横切ることが好ましい。前記
段差の位置は、拡がり抵抗値の測定開始地点を基準にし
て特定することができる。また、前記埋込み拡散層の位
置を、前記段差のパターンを基準にして特定してもよ
い。前記段差位置測定手段は、例えば、水平方向の幅を
測定する機能を有する微分干渉顕微鏡、パターン寸法の
測定装置、触針式段差測定装置、または原子間力顕微鏡
のような非接触式光学測定装置である。
段差パターンをほぼ直角に横切ることが好ましい。前記
段差の位置は、拡がり抵抗値の測定開始地点を基準にし
て特定することができる。また、前記埋込み拡散層の位
置を、前記段差のパターンを基準にして特定してもよ
い。前記段差位置測定手段は、例えば、水平方向の幅を
測定する機能を有する微分干渉顕微鏡、パターン寸法の
測定装置、触針式段差測定装置、または原子間力顕微鏡
のような非接触式光学測定装置である。
【００１２】
【作用】拡がり抵抗測定法（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｒｅ
ｓｉｓｔａｎｃｅ測定法、以下「ＳＲ測定法」と言
う。）は、金属探針をシリコンのような半導体結晶に点
接触させて金属探針と半導体結晶との間の抵抗を測定す
る方法であり、点接触の針先から流れだした電流Ｉが半
導体結晶内で放射状に拡がるときに生じる電圧降下がＩ
・ＲSのとき、このＲSを拡がり抵抗（ＳＲ）と呼ぶ。Ｓ
Ｒ測定法として、１点法、２点法および３点法がある
が、２点法によるＳＲ測定装置が商業的に最も普及して
いる。
ｓｉｓｔａｎｃｅ測定法、以下「ＳＲ測定法」と言
う。）は、金属探針をシリコンのような半導体結晶に点
接触させて金属探針と半導体結晶との間の抵抗を測定す
る方法であり、点接触の針先から流れだした電流Ｉが半
導体結晶内で放射状に拡がるときに生じる電圧降下がＩ
・ＲSのとき、このＲSを拡がり抵抗（ＳＲ）と呼ぶ。Ｓ
Ｒ測定法として、１点法、２点法および３点法がある
が、２点法によるＳＲ測定装置が商業的に最も普及して
いる。
【００１３】ＳＲは容易に不純物濃度に換算できるの
で、ＳＲ測定法は、エピタキシャル層または拡散層の不
純物濃度プロファイルの測定などに用いられている。２
点法によるＳＲ測定を行うには、通常図８に示すよう
に、半導体結晶基板からチップ状に切り出したサンプル
３０を所望の角度を有する治具３９に貼りつけて角度研
磨し、該角度研磨面３４に金属探針３５及び３６を点接
触させ、両探針間に定電圧を印加して両端間に流れる電
流値を求める。そして、ＳＲ値ＲSを、ＲS＝Ｖ／Ｉより
求める。
で、ＳＲ測定法は、エピタキシャル層または拡散層の不
純物濃度プロファイルの測定などに用いられている。２
点法によるＳＲ測定を行うには、通常図８に示すよう
に、半導体結晶基板からチップ状に切り出したサンプル
３０を所望の角度を有する治具３９に貼りつけて角度研
磨し、該角度研磨面３４に金属探針３５及び３６を点接
触させ、両探針間に定電圧を印加して両端間に流れる電
流値を求める。そして、ＳＲ値ＲSを、ＲS＝Ｖ／Ｉより
求める。
【００１４】探針３５及び３６をサンプル３０の主表面
と角度研磨面３４との境界線３８に位置合わせ後、角度
研磨面３４上を相対移動させながらＳＲ測定すると、そ
の移動領域におけるＳＲプロファイルを得ることができ
る。
と角度研磨面３４との境界線３８に位置合わせ後、角度
研磨面３４上を相対移動させながらＳＲ測定すると、そ
の移動領域におけるＳＲプロファイルを得ることができ
る。
【００１５】ＳＲ測定は、探針３５及び３６が点接触す
るサンプルの表面に露出した不純物だけでなく、探針３
５または３６から流れ出した電流がサンプル中で放射状
に拡がる範囲に存在する不純物についても検知すること
ができる。例えば、探針３５及び３６が測定表面に点接
触する際の接触半径が３〜４μｍであるときは、測定表
面から約１０μｍの深さに存在する不純物まで検知でき
る。検知可能な深さは、探針３５及び３６への加重量を
調節して接触半径を変えることにより、多少変化させる
ことができる。
るサンプルの表面に露出した不純物だけでなく、探針３
５または３６から流れ出した電流がサンプル中で放射状
に拡がる範囲に存在する不純物についても検知すること
ができる。例えば、探針３５及び３６が測定表面に点接
触する際の接触半径が３〜４μｍであるときは、測定表
面から約１０μｍの深さに存在する不純物まで検知でき
る。検知可能な深さは、探針３５及び３６への加重量を
調節して接触半径を変えることにより、多少変化させる
ことができる。
【００１６】本発明は、上記したＳＲ測定法をパターン
シフト測定に応用したものである。図１に示すように、
半導体基板４１に選択的に形成した埋込み拡散層４３，
４４上にエピタキシャル層４２を成長させたサンプル４
０について、エピタキシャル層４２の表面上で段差４６
のパターンを、例えば直角に横切るようにしてＳＲ測定
すると、図２（ｃ）に示すように、探針３５及び３６が
埋込み拡散層４４の上部にくるとＳＲ値が変化する。
シフト測定に応用したものである。図１に示すように、
半導体基板４１に選択的に形成した埋込み拡散層４３，
４４上にエピタキシャル層４２を成長させたサンプル４
０について、エピタキシャル層４２の表面上で段差４６
のパターンを、例えば直角に横切るようにしてＳＲ測定
すると、図２（ｃ）に示すように、探針３５及び３６が
埋込み拡散層４４の上部にくるとＳＲ値が変化する。
【００１７】さらに詳しくは、段差４６のパターンを探
針３５及び３６が直角に横切る時、探針３５及び３６は
埋込み拡散層４４の直上よりやや手前からその不純物濃
度を検知し始めるので、ＳＲ値は埋込み拡散層４４のや
や手前で変化し始め（Ａ領域）、埋込み拡散層４４の直
上部では略一定の値を示し（Ｂ領域）、埋込み拡散層４
４上を通過直後に再び変化し始める（Ｃ領域）。また、
埋込み拡散層４４の抵抗は通常、半導体基板４１の抵抗
値よりも低いので、Ｂ領域のＳＲ値は拡散が施されてい
ない部分のＳＲ値よりも低くなる。
針３５及び３６が直角に横切る時、探針３５及び３６は
埋込み拡散層４４の直上よりやや手前からその不純物濃
度を検知し始めるので、ＳＲ値は埋込み拡散層４４のや
や手前で変化し始め（Ａ領域）、埋込み拡散層４４の直
上部では略一定の値を示し（Ｂ領域）、埋込み拡散層４
４上を通過直後に再び変化し始める（Ｃ領域）。また、
埋込み拡散層４４の抵抗は通常、半導体基板４１の抵抗
値よりも低いので、Ｂ領域のＳＲ値は拡散が施されてい
ない部分のＳＲ値よりも低くなる。
【００１８】つまり、エピタキシャル層４２の表面上を
ＳＲ測定することにより、サンプル４０中に埋め込まれ
た埋込み拡散層４４の位置を特定することができる。し
たがって、ＳＲ測定により特定された埋込み拡散層４４
の位置を、適当な段差位置測定手段を用いて検知される
エピタキシャル層４２上の段差４６の位置と比較するこ
とにより、それらの位置のズレ、すなわち、パターンシ
フトの値を求めることができる。
ＳＲ測定することにより、サンプル４０中に埋め込まれ
た埋込み拡散層４４の位置を特定することができる。し
たがって、ＳＲ測定により特定された埋込み拡散層４４
の位置を、適当な段差位置測定手段を用いて検知される
エピタキシャル層４２上の段差４６の位置と比較するこ
とにより、それらの位置のズレ、すなわち、パターンシ
フトの値を求めることができる。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図１ないし図
４を参照して詳細に説明する。
４を参照して詳細に説明する。
【００２０】〔第１の実施例〕図１および図２は、本発
明に係る第１の実施例について示す。パターンシフト測
定用のサンプル４０として図１に示すように、主表面の
結晶方位が（１１１）で不純物濃度が１．５×１０15at
oms/cm3 のｐ型半導体基板４１に、パターンの幅が８μ
ｍで不純物濃度が５×１０18atoms/cm3 のｎ型埋込み拡
散層４３，４４を１３μｍ間隔に形成し、その上に厚さ
８μｍで不純物濃度が３×１０15atoms/cm3 のｎ型エピ
タキシャル層４２を成長させたものを用いた。
明に係る第１の実施例について示す。パターンシフト測
定用のサンプル４０として図１に示すように、主表面の
結晶方位が（１１１）で不純物濃度が１．５×１０15at
oms/cm3 のｐ型半導体基板４１に、パターンの幅が８μ
ｍで不純物濃度が５×１０18atoms/cm3 のｎ型埋込み拡
散層４３，４４を１３μｍ間隔に形成し、その上に厚さ
８μｍで不純物濃度が３×１０15atoms/cm3 のｎ型エピ
タキシャル層４２を成長させたものを用いた。
【００２１】まず、サンプル４０の裏面を減圧吸着させ
て、２点法によるＳＲ測定装置のステージに水平に固定
する。次に、サンプル４０を載置したステージを回動し
て、ＳＲ測定の方向が測定しようとする段差４６のパタ
ーンに対して直角になるように調節する。そして、測定
しようとする段差４６の一つ手前にある段差４５の直線
パターンをＳＲ測定開始地点の基準線５１とし、ステー
ジを移動して探針３５及び３６が基準線５１の直上から
測定を開始するようにする。
て、２点法によるＳＲ測定装置のステージに水平に固定
する。次に、サンプル４０を載置したステージを回動し
て、ＳＲ測定の方向が測定しようとする段差４６のパタ
ーンに対して直角になるように調節する。そして、測定
しようとする段差４６の一つ手前にある段差４５の直線
パターンをＳＲ測定開始地点の基準線５１とし、ステー
ジを移動して探針３５及び３６が基準線５１の直上から
測定を開始するようにする。
【００２２】探針３５及び３６は、オスミウム・タング
ステンの合金製であり、１００μｍの間隔が設けられ、
１０ｇの荷重を掛けて同一場所で上下する。探針３５及
び３６を上下する一方で、サンプル４０を載置したステ
ージを０．２５μｍずつ移動すると、探針３５及び３６
は、図１に示すように、基準線５１から出発してエピタ
キシャル層４２の表面上を０．２５μｍ間隔でＳＲ測定
しながら段差４６を直角に横切り、測定開始前に設定し
た測定距離（本実施例では３０μｍ）だけ移動する。
ステンの合金製であり、１００μｍの間隔が設けられ、
１０ｇの荷重を掛けて同一場所で上下する。探針３５及
び３６を上下する一方で、サンプル４０を載置したステ
ージを０．２５μｍずつ移動すると、探針３５及び３６
は、図１に示すように、基準線５１から出発してエピタ
キシャル層４２の表面上を０．２５μｍ間隔でＳＲ測定
しながら段差４６を直角に横切り、測定開始前に設定し
た測定距離（本実施例では３０μｍ）だけ移動する。
【００２３】上記の測定の結果得られるＳＲのプロファ
イルを図２（ｃ）に示し、埋込み拡散層との位置関係が
わかるようにサンプル４０の断面図を図２（ｂ）に示し
た。図２（ｃ）に示されるように、埋込み拡散層４４の
直上部では、拡散が施されていない部分よりもＳＲ値が
低く、また、ほぼ一定の値を示す。
イルを図２（ｃ）に示し、埋込み拡散層との位置関係が
わかるようにサンプル４０の断面図を図２（ｂ）に示し
た。図２（ｃ）に示されるように、埋込み拡散層４４の
直上部では、拡散が施されていない部分よりもＳＲ値が
低く、また、ほぼ一定の値を示す。
【００２４】埋込み拡散層４４の位置を特定するため
に、図２（ｃ）に示されたＳＲプロファイルにおいて、
ＳＲ測定開始地点の基準線５１を基準とし、拡散が施さ
れていない部分よりもＳＲ値が低くて略一定の値を示す
領域（Ｂ領域）の左端までの長さをＸ1 、Ｂ領域の右端
までの長さをＸ2 とすると、本実施例では、Ｘ1 ＝５．
７５μｍ、Ｘ2 ＝１３．５μｍであった。
に、図２（ｃ）に示されたＳＲプロファイルにおいて、
ＳＲ測定開始地点の基準線５１を基準とし、拡散が施さ
れていない部分よりもＳＲ値が低くて略一定の値を示す
領域（Ｂ領域）の左端までの長さをＸ1 、Ｂ領域の右端
までの長さをＸ2 とすると、本実施例では、Ｘ1 ＝５．
７５μｍ、Ｘ2 ＝１３．５μｍであった。
【００２５】次に、埋込み拡散層４４に対応してエピタ
キシャル層４２上に形成される段差４６の位置を、微分
干渉顕微鏡を用いて特定する。前記微分干渉顕微鏡は、
水平方向の幅を少なくともミクロン単位で測定できるも
のが好ましい。本実施例で用いた微分干渉顕微鏡は、サ
ンプル４０を載置するステージがＸ軸方向またはＹ軸方
向に移動する幅を０．１μｍのオーダで測定できるデジ
タル式の移動幅測定手段を有するとともに、水平方向の
移動幅を測定する際の基準として、十字マークを有する
対物ミクロメータが接眼レンズ側に設けられているもの
である。
キシャル層４２上に形成される段差４６の位置を、微分
干渉顕微鏡を用いて特定する。前記微分干渉顕微鏡は、
水平方向の幅を少なくともミクロン単位で測定できるも
のが好ましい。本実施例で用いた微分干渉顕微鏡は、サ
ンプル４０を載置するステージがＸ軸方向またはＹ軸方
向に移動する幅を０．１μｍのオーダで測定できるデジ
タル式の移動幅測定手段を有するとともに、水平方向の
移動幅を測定する際の基準として、十字マークを有する
対物ミクロメータが接眼レンズ側に設けられているもの
である。
【００２６】図２（ａ）に示すように、上記微分干渉顕
微鏡を用いて、ＳＲの測定開始地点の基準線５１から測
定しようとする段差４６までの長さを測定する。まず、
サンプル４０を載置したステージを水平方向に移動し
て、ＳＲの測定開始地点の基準線５１と十字マークを一
致させる。この時、Ｘ軸方向の移動幅測定手段のデジタ
ル値をリセットする。
微鏡を用いて、ＳＲの測定開始地点の基準線５１から測
定しようとする段差４６までの長さを測定する。まず、
サンプル４０を載置したステージを水平方向に移動し
て、ＳＲの測定開始地点の基準線５１と十字マークを一
致させる。この時、Ｘ軸方向の移動幅測定手段のデジタ
ル値をリセットする。
【００２７】次に、サンプル４０を載置したステージを
Ｘ軸方向に移動して、段差４６の左側の直線パターン４
９までの長さＬ1 を測定すると、Ｌ1 ＝１３．２μｍで
あった。引き続き、サンプル４０を載置したステージを
Ｘ軸方向にさらに移動して、段差４６の右側の直線パタ
ーン５０までの長さＬ2 を測定すると、Ｌ2 ＝２１．４
μｍであった。
Ｘ軸方向に移動して、段差４６の左側の直線パターン４
９までの長さＬ1 を測定すると、Ｌ1 ＝１３．２μｍで
あった。引き続き、サンプル４０を載置したステージを
Ｘ軸方向にさらに移動して、段差４６の右側の直線パタ
ーン５０までの長さＬ2 を測定すると、Ｌ2 ＝２１．４
μｍであった。
【００２８】ＳＲ測定の結果得られたＸ1 ，Ｘ2 と微分
干渉顕微鏡を用いて測定して得られたＬ1 ，Ｌ2 は、Ｓ
Ｒの測定開始地点の基準線５１を共通の基準として有す
るので、以下に示す式を用いると本実施例で測定したサ
ンプル４０のパターンシフト及びパターンシフト比を求
めることができ、その結果、パターンシフト＝７．７μ
ｍ、パターンシフト比＝０．９６であった。
干渉顕微鏡を用いて測定して得られたＬ1 ，Ｌ2 は、Ｓ
Ｒの測定開始地点の基準線５１を共通の基準として有す
るので、以下に示す式を用いると本実施例で測定したサ
ンプル４０のパターンシフト及びパターンシフト比を求
めることができ、その結果、パターンシフト＝７．７μ
ｍ、パターンシフト比＝０．９６であった。
【００２９】〔第２の実施例〕図３に示すように、第１
の実施例と同じサンプル４０を第１の実施例と同様にし
てＳＲ測定装置のステージに載置する。そして、パター
ンシフトの大きさを求めようとする段差４６の直線パタ
ーン４８をＳＲ測定の開始地点として、１０ｇの荷重を
掛けた探針３５及び３６を同一場所で上下させながら、
サンプル４０を載置したステージを０．２５μｍずつ移
動する。すると、探針３５及び３６は、段差４６の直線
パターン４８から出発して０．２５μｍ間隔で段差４６
を直角に横切り、測定開始前に設定した測定距離だけ移
動する。
の実施例と同じサンプル４０を第１の実施例と同様にし
てＳＲ測定装置のステージに載置する。そして、パター
ンシフトの大きさを求めようとする段差４６の直線パタ
ーン４８をＳＲ測定の開始地点として、１０ｇの荷重を
掛けた探針３５及び３６を同一場所で上下させながら、
サンプル４０を載置したステージを０．２５μｍずつ移
動する。すると、探針３５及び３６は、段差４６の直線
パターン４８から出発して０．２５μｍ間隔で段差４６
を直角に横切り、測定開始前に設定した測定距離だけ移
動する。
【００３０】上記の測定の結果、図３（ｃ）に示される
ように埋込み拡散層４４の左端が欠けたＳＲのプロファ
イルが得られた。埋込み拡散層との位置関係がわかるよ
うにサンプル４０の断面図を図３（ｂ）に示した。図３
（ｃ）に示されるような埋込み拡散層４４の片方の端が
欠けたＳＲのプロファイルを用いる場合、ＳＲ測定の開
始地点である段差４６の直線パターン４８からＳＲプロ
ファイルのＢ領域の右端までの長さＸ2 を求めることに
より、埋込み拡散層４４の右端の位置を段差４６の直線
パターン４８を基準にして特定することができる。
ように埋込み拡散層４４の左端が欠けたＳＲのプロファ
イルが得られた。埋込み拡散層との位置関係がわかるよ
うにサンプル４０の断面図を図３（ｂ）に示した。図３
（ｃ）に示されるような埋込み拡散層４４の片方の端が
欠けたＳＲのプロファイルを用いる場合、ＳＲ測定の開
始地点である段差４６の直線パターン４８からＳＲプロ
ファイルのＢ領域の右端までの長さＸ2 を求めることに
より、埋込み拡散層４４の右端の位置を段差４６の直線
パターン４８を基準にして特定することができる。
【００３１】次に、埋込み拡散層４４に対応してエピタ
キシャル層４２上に形成される段差４６の位置を、第１
の実施例と同様にして微分干渉顕微鏡を用いて特定す
る。図３（ａ）に示すように、第１の実施例と同じ微分
干渉顕微鏡を用いて、段差４６の直線パターン４８から
段差４６の右側の直線パターン５０までの長さＬ2を測
定することにより、段差４６の直線パターン４８を基準
にして段差４６の位置を特定する。
キシャル層４２上に形成される段差４６の位置を、第１
の実施例と同様にして微分干渉顕微鏡を用いて特定す
る。図３（ａ）に示すように、第１の実施例と同じ微分
干渉顕微鏡を用いて、段差４６の直線パターン４８から
段差４６の右側の直線パターン５０までの長さＬ2を測
定することにより、段差４６の直線パターン４８を基準
にして段差４６の位置を特定する。
【００３２】ＳＲ測定の結果得られたＸ2 と微分干渉顕
微鏡を用いて測定して得られたＬ2は、段差４６の直線
パターン４８を共通の基準として有するので、以下に示
す式を用いて本実施例で測定したサンプル４０のパター
ンシフト及びパターンシフト比を求めることができる。
微鏡を用いて測定して得られたＬ2は、段差４６の直線
パターン４８を共通の基準として有するので、以下に示
す式を用いて本実施例で測定したサンプル４０のパター
ンシフト及びパターンシフト比を求めることができる。
【００３３】本実施例では、ＳＲ測定装置の探針３５及
び３６が段差４６の左端に位置する直線パターン４８か
ら出発したが、前もってパターンシフトの大きさと方向
を予想し、予想される段差４６のズレ幅だけ（例えば８
μｍ）手前からＳＲ測定を開始してもよい。そうするこ
とにより、埋込み拡散層４４の全体をＳＲ測定すること
ができる。一方、段差４６の位置を特定する際には、Ｓ
Ｒ測定時に予め手前に移動した分の幅だけ（例えば８μ
ｍ）、段差４６の直線パターン４８から段差４６の右側
の直線パターン５０までの長さに加算すればよい。ま
た、本実施例の測定を行うことにより片側のパターンシ
フト幅が得られるので、その値を参考にしてＳＲ測定の
開始地点を決定し、同一サンプルを再測定してもよい。
び３６が段差４６の左端に位置する直線パターン４８か
ら出発したが、前もってパターンシフトの大きさと方向
を予想し、予想される段差４６のズレ幅だけ（例えば８
μｍ）手前からＳＲ測定を開始してもよい。そうするこ
とにより、埋込み拡散層４４の全体をＳＲ測定すること
ができる。一方、段差４６の位置を特定する際には、Ｓ
Ｒ測定時に予め手前に移動した分の幅だけ（例えば８μ
ｍ）、段差４６の直線パターン４８から段差４６の右側
の直線パターン５０までの長さに加算すればよい。ま
た、本実施例の測定を行うことにより片側のパターンシ
フト幅が得られるので、その値を参考にしてＳＲ測定の
開始地点を決定し、同一サンプルを再測定してもよい。
【００３４】〔第３の実施例〕図４に示すように、第１
の実施例でＳＲ測定したサンプル４０について、埋込み
拡散層４４に対応してエピタキシャル層４２上に形成さ
れる段差４６の位置をパターン寸法の測定装置で特定す
る。パターン寸法の測定装置を用いると、Ｘ軸方向の寸
法を０．０１μｍのオーダで測定することができる。
の実施例でＳＲ測定したサンプル４０について、埋込み
拡散層４４に対応してエピタキシャル層４２上に形成さ
れる段差４６の位置をパターン寸法の測定装置で特定す
る。パターン寸法の測定装置を用いると、Ｘ軸方向の寸
法を０．０１μｍのオーダで測定することができる。
【００３５】まず、前記パターン寸法の測定装置のステ
ージに、段差パターンがＸ軸に対して垂直になるように
サンプル４０を載置すると、図４（ｂ）に示すようなサ
ンプル４０の断面形状がモニター上に表示されるので、
ＳＲの測定開始地点の基準線５１上と段差４６の左側の
直線パターン４９上にパターン寸法測定用のマークを合
わせ、その間の長さＬ1 を読み取る。
ージに、段差パターンがＸ軸に対して垂直になるように
サンプル４０を載置すると、図４（ｂ）に示すようなサ
ンプル４０の断面形状がモニター上に表示されるので、
ＳＲの測定開始地点の基準線５１上と段差４６の左側の
直線パターン４９上にパターン寸法測定用のマークを合
わせ、その間の長さＬ1 を読み取る。
【００３６】次に、パターン寸法測定用のマークをＳＲ
の測定開始地点の基準線５１上と段差４６の右側の直線
パターン５０上に合わせ、その間の長さＬ2 を読み取
る。そして、第１の実施例と同様にして、ＳＲ測定の結
果得られたＸ1 ，Ｘ2 とパターン寸法の測定装置を用い
て測定して得られたＬ1 ，Ｌ2 から、パターンシフト及
びパターンシフト比を求める。
の測定開始地点の基準線５１上と段差４６の右側の直線
パターン５０上に合わせ、その間の長さＬ2 を読み取
る。そして、第１の実施例と同様にして、ＳＲ測定の結
果得られたＸ1 ，Ｘ2 とパターン寸法の測定装置を用い
て測定して得られたＬ1 ，Ｌ2 から、パターンシフト及
びパターンシフト比を求める。
【００３７】上記したパターン寸法の測定装置の代わり
に、触針式段差測定装置や例えば原子間力顕微鏡（Ａｔ
ｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ。以下、
ＡＦＭという。）のような非接触式光学測定装置を用い
ることもできる。縦方向の分解能は、触針式段差測定装
置の場合でナノメータのオーダ、ＡＦＭの場合で原子オ
ーダまである。しかし両者ともに、縦方向の分解能が高
いほど横方向の移動距離が短くなる傾向があるので、少
なくとも１０μｍ程度の水平方向の幅を０．１μｍのオ
ーダで測定することができるものを使用することが好ま
しい。
に、触針式段差測定装置や例えば原子間力顕微鏡（Ａｔ
ｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ。以下、
ＡＦＭという。）のような非接触式光学測定装置を用い
ることもできる。縦方向の分解能は、触針式段差測定装
置の場合でナノメータのオーダ、ＡＦＭの場合で原子オ
ーダまである。しかし両者ともに、縦方向の分解能が高
いほど横方向の移動距離が短くなる傾向があるので、少
なくとも１０μｍ程度の水平方向の幅を０．１μｍのオ
ーダで測定することができるものを使用することが好ま
しい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明に記載の測定
方法を使用することにより、製品自体のパターンシフト
を既存の装置を用いて、精度良く且つ短時間に測定する
ことができる。また、サンプルは、ＳＲ測定の際に探針
が基板表面に接触するので製品として扱うことはできな
いが、測定部分をチップ状に切り出す必要がないので、
結晶性評価など他の評価のサンプルとして使用すること
もできる。
方法を使用することにより、製品自体のパターンシフト
を既存の装置を用いて、精度良く且つ短時間に測定する
ことができる。また、サンプルは、ＳＲ測定の際に探針
が基板表面に接触するので製品として扱うことはできな
いが、測定部分をチップ状に切り出す必要がないので、
結晶性評価など他の評価のサンプルとして使用すること
もできる。
【図１】本発明において、ＳＲ測定により埋込み拡散層
の位置を検出する方法を示す説明図である。
の位置を検出する方法を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施例において、ＳＲ測定装置と微
分干渉顕微鏡により埋込み拡散層の位置と段差の位置と
を特定する方法を示す説明図である。
分干渉顕微鏡により埋込み拡散層の位置と段差の位置と
を特定する方法を示す説明図である。
【図３】本発明の他の実施例において、ＳＲ測定装置と
微分干渉顕微鏡により埋込み拡散層の位置と段差の位置
とを特定する方法を示す説明図である。
微分干渉顕微鏡により埋込み拡散層の位置と段差の位置
とを特定する方法を示す説明図である。
【図４】本発明のさらに別の実施例において、ＳＲ測定
装置と段差位置測定手段により埋込み拡散層の位置と段
差の位置とを特定する方法を示す説明図である。
装置と段差位置測定手段により埋込み拡散層の位置と段
差の位置とを特定する方法を示す説明図である。
【図５】パターンシフトについて説明する説明図であ
る。
る。
【図６】従来のパターンシフトの測定方法を説明する説
明図である。
明図である。
【図７】従来の他のパターンシフトの測定方法を説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図８】ＳＲの測定方法を説明する説明図である。
３５，３６ ＳＲ測定装置の探針 ４０ サンプル ４１ 半導体基板 ４２ エピタキシャル層 ４３，４４ 埋込み拡散層 ４５，４６ 段差 ４７ 探針跡 ４８，４９，５０，５１ 段差の直線パターン
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体基板に選択的に形成した埋込み層
となる拡散層（以下「埋込み拡散層」と言う。）上にエ
ピタキシャル層を成長させた後に、前記埋込み拡散層の
直上から該埋込み拡散層に対応してエピタキシャル層上
に形成される段差までの水平方向の幅（以下「パターン
シフト」と言う。）を測定する方法において、エピタキ
シャル層の表面上で段差パターンを横切るようにして拡
がり抵抗値を測定する工程と、前記拡がり抵抗値のプロ
ファイルから埋込み拡散層の少なくとも一端の位置を特
定する工程と、段差位置測定手段により前記段差を測定
する工程と、前記段差のプロファイルから前記段差の位
置を特定する工程と、前記段差の位置と前記埋込み拡散
層の位置とのズレからパターンシフトの値を求める工程
とからなるパターンシフトの測定方法。 - 【請求項２】 前記拡がり抵抗値を測定する工程は、前
記段差パターンをほぼ直角に横切ることを特徴とする請
求項１記載のパターンシフトの測定方法。 - 【請求項３】 前記段差の位置は、拡がり抵抗値の測定
開始地点を基準にして特定されることを特徴とする請求
項１記載のパターンシフトの測定方法。 - 【請求項４】 前記埋込み拡散層の位置は、前記段差の
パターンを基準にして特定されることを特徴とする請求
項１記載のパターンシフトの測定方法。 - 【請求項５】 前記段差位置測定手段は、水平方向の幅
を測定する機能を有する微分干渉顕微鏡であることを特
徴とする請求項１記載のパターンシフトの測定方法。 - 【請求項６】 前記段差位置測定手段は、パターン寸法
の測定装置であることを特徴とする請求項１記載のパタ
ーンシフトの測定方法。 - 【請求項７】 前記段差位置測定手段は、触針式段差測
定装置であることを特徴とする請求項１記載のパターン
シフトの測定方法。 - 【請求項８】 前記段差位置測定手段は、非接触式光学
測定装置であることを特徴とする請求項１記載のパター
ンシフトの測定方法。 - 【請求項９】 前記非接触式光学測定装置は、原子間力
顕微鏡であることを特徴とする請求項８記載のパターン
シフトの測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33489094A JPH08181177A (ja) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | パターンシフトの測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33489094A JPH08181177A (ja) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | パターンシフトの測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181177A true JPH08181177A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18282377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33489094A Pending JPH08181177A (ja) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | パターンシフトの測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08181177A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007073633A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体素子の形成方法、半導体素子の濃度評価方法、および半導体素子の濃度評価装置 |
| CN107204283A (zh) * | 2016-03-18 | 2017-09-26 | 万国半导体股份有限公司 | 一种监控外延层几何形状发生漂移的方法 |
-
1994
- 1994-12-20 JP JP33489094A patent/JPH08181177A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007073633A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体素子の形成方法、半導体素子の濃度評価方法、および半導体素子の濃度評価装置 |
| CN107204283A (zh) * | 2016-03-18 | 2017-09-26 | 万国半导体股份有限公司 | 一种监控外延层几何形状发生漂移的方法 |
| CN107204283B (zh) * | 2016-03-18 | 2020-02-21 | 万国半导体股份有限公司 | 一种监控外延层几何形状发生漂移的方法 |
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