KR100833798B1 - Measurement method of gate insulation layer - Google Patents

Measurement method of gate insulation layer Download PDF

Info

Publication number
KR100833798B1
KR100833798B1 KR1020060106721A KR20060106721A KR100833798B1 KR 100833798 B1 KR100833798 B1 KR 100833798B1 KR 1020060106721 A KR1020060106721 A KR 1020060106721A KR 20060106721 A KR20060106721 A KR 20060106721A KR 100833798 B1 KR100833798 B1 KR 100833798B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thickness
gate insulating
layer
insulating film
measuring
Prior art date
Application number
KR1020060106721A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080039055A (en
Inventor
구태경
김창수
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020060106721A priority Critical patent/KR100833798B1/en
Publication of KR20080039055A publication Critical patent/KR20080039055A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100833798B1 publication Critical patent/KR100833798B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00Measuring arrangements characterised by the use of wave or particle radiation
    • G01B15/02Measuring arrangements characterised by the use of wave or particle radiation for measuring thickness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like

Abstract

본 발명은 게이트 절연막의 두께 측정방법을 제공한다. 상기 게이트 절연막의 두께 측정 방법은 게이트 절연막이 형성된 기판을 세정하는 단계, 상기 세정된 기판에 X-선 입사각도에 따른 반사율(X-ray reflectivity; XRR)의 변화를 측정하여 반사율곡선을 측정하는 단계, 상기 게이트 절연막 상에 존재하는 표면 오염층을 고려한 층구조 모델을 적용하여 반사율을 계산하는 단계, 및 상기 반사율곡선과 계산된 반사율로부터 게이트 절연막의 두께를 도출하는 단계를 포함한다.The present invention provides a method for measuring the thickness of a gate insulating film. The thickness measuring method of the gate insulating film may include cleaning a substrate on which the gate insulating film is formed, and measuring a reflectance curve by measuring a change in X-ray reflectivity (XRR) according to an X-ray incident angle to the cleaned substrate. And calculating a reflectance by applying a layer structure model considering a surface contaminant layer on the gate insulating film, and deriving a thickness of the gate insulating film from the reflectance curve and the calculated reflectance.
게이트 절연막, 나노 박막, X-선 반사율 측정, 두께 측정 Gate insulating film, nano thin film, X-ray reflectivity measurement, thickness measurement

Description

게이트 절연막의 두께 측정방법{Measurement method of gate insulation layer} Measurement method of gate insulation layer {Measurement method of gate insulation layer}

도 1a는 X-선의 조사 또는 비조사에 따른 X-선의 반사율 변화를 나타낸 그래프, Figure 1a is a graph showing the change in reflectance of X-rays according to irradiation or non-irradiation of X-rays,

도 1b는 일정 시간 간격으로 측정한 X-선의 반사율 곡선의 변화를 나타낸 그래프, Figure 1b is a graph showing the change in the reflectance curve of the X-rays measured at regular time intervals,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 절연막의 두께 측정방법을 나타낸 다이어그램도, 2 is a diagram illustrating a thickness measuring method of a gate insulating film according to an exemplary embodiment of the present invention;

도 3은 X-선이 전반사에 대한 임계각도 근처로 입사될 때 굴절율이 서로 다른 두 물질의 계면에서의 굴절(refaction)과 반사(reflection)를 나타낸 단면도, 3 is a cross-sectional view showing the reflection and reflection at the interface of two materials having different refractive indices when the X-ray is incident near the critical angle for total reflection;

도 4는 X-선 입사각에 따른 박막의 일반적인 반사율 곡선(typical reflectivity curve)을 나타낸 그래프, 4 is a graph showing a typical reflectivity curve (typical reflectivity curve) of the thin film according to the X-ray incident angle,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표면 오염층을 고려한 층구조 모델을 나타낸 단면도, 5 is a cross-sectional view showing a layer structure model considering the surface contamination layer according to an embodiment of the present invention;

도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 오염층을 고려한 층구조 모델의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프, 6A is a graph illustrating a simulation result of a layer structure model considering a single contaminant layer according to an embodiment of the present invention;

도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 이중 오염층을 고려한 층구조 모델의 시뮬 레이션 결과를 나타낸 그래프, 6b is a graph illustrating a simulation result of a layer structure model considering a double contaminant layer according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 여러 가지 조건에서의 반사율 곡선을 나타낸 그래프, 7 is a graph showing reflectance curves under various conditions according to an embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 오염층의 두께와 실리콘 산화막 두께의 상관관계를 나타낸 그래프이다. 8 is a graph showing the correlation between the thickness of the contamination layer and the silicon oxide film thickness according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 게이트 절연막의 두께 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면 오염층을 고려한 층구조 모델을 적용하고 X-선 반사율 측정법을 이용하는 게이트 절연막의 두께 측정방법에 대한 것이다.The present invention relates to a thickness measuring method of a gate insulating film, and more particularly, to a thickness measuring method of a gate insulating film by applying a layer structure model in consideration of a surface contamination layer and using an X-ray reflectivity measuring method.

반도체 기술의 발달에 따라 최근 나노 수준의 박막 형성 기술이 급속도로 개발되고 있으며, 이에 따른 박막의 측정기술 또한 개발이 요구되고 있다.Recently, with the development of semiconductor technology, nano-level thin film forming technology has been rapidly developed, and thus, a measurement technology for thin film is also required.

X-선을 이용한 대표적인 박막 측정 기술로는 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)가 있다. 상기 XPS에서 얻어지는 스펙트럼은 그 자체만으로는 에너지 준위와 상기 에너지 준위에 따른 원소 분석만을 할 수 있기 때문에, 흔히 가우시안 보정(Gaussian curve fitting)을 함으로써 하나의 성분을 자세하게 분석할 수 있다. 따라서, 한 층의 박막인 경우에 정확한 측정이 가능하며, 두께가 수십 나노미터 수준 또는 두 개 이상의 층을 구비하게 되면 XPS로서는 정확한 평가가 불가능하다고 볼 수 있다. 또한, XPS는 두께를 평가할 때 두께 기준이 필요하므로, 주로 전 자현미경 사진의 결과를 기준으로 이용해서 계산을 하는 방법을 사용한다.Representative thin film measurement technology using X-rays is x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Since the spectrum obtained by the XPS alone can perform only the energy level and elemental analysis according to the energy level, it is often possible to analyze one component in detail by performing Gaussian curve fitting. Therefore, accurate measurement is possible in the case of a thin film of one layer, and when the thickness is several tens of nanometers or two or more layers, it may be considered that accurate evaluation is not possible with XPS. In addition, since XPS requires a thickness standard when evaluating the thickness, the XPS is mainly used for calculation based on the results of the electron micrograph.

상기의 문제점을 해결하기 위해, X-선 반사율(X-ray reflectivity; XRR) 측정법이 개발되고 있다. 상기 X-선 반사율 측정법은 계면간의 X-선의 두께 줄무늬(fringe)로 측정되는 각도와 사용하는 X-선의 에너지에 의하여 두께가 결정된다. 그러므로, 두께 측정을 위한 기준이 필요하지 않으며, 두 층 이상의 구조를 가지는 박막에서도 두께 측정이 가능하다. 또한 반도체 산화막 이외의 절연막, 금속막 등 다른 박막에서도 효과적으로 적용할 수 있고, 측정 두께도 서브 나노미터에서 수백 나노미터인 비교적 넓은 영역을 가지는 장점이 있다.In order to solve the above problem, X-ray reflectivity (XRR) measuring method has been developed. In the X-ray reflectivity measuring method, the thickness is determined by the angle measured by the thickness fringe of the X-rays between the interfaces and the energy of the X-rays used. Therefore, a criterion for measuring thickness is not necessary, and thickness measurement is possible even in a thin film having a structure of two or more layers. In addition, it can be effectively applied to other thin films such as an insulating film, a metal film other than the semiconductor oxide film, there is an advantage that the measurement thickness also has a relatively large area of several hundred nanometers from the sub-nanometer.

그럼에도 불구하고, 측정하고자하는 박막의 공기와의 접촉을 통해 발생한 오염 및 X-선의 조사 중 발생하는 유기 오염은 X-선의 반사율 곡선에 영향을 미치게되어, 이는 박막 두께 측정 결과에 영향을 줄 수 있다.Nevertheless, contamination caused by contact with air of the thin film to be measured and organic contamination generated during X-ray irradiation affects the reflectance curve of the X-ray, which may affect the thin film thickness measurement result. .

도 1a는 X-선의 조사 또는 비조사에 따른 X-선의 반사율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 1b는 일정 시간 간격으로 측정한 X-선 반사율 곡선의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 1A is a graph showing a change in reflectance of X-rays according to X-ray irradiation or non-irradiation, and FIG. 1B is a graph showing a change in X-ray reflectance curves measured at regular time intervals.

도1a를 참조하면, 거울 반사 조건을 디텍터의 각도 2θ=2°, 입사각의 각도 ω=1°로 설정하고 반사율을 측정하였다. 기판을 고정하고 반사율 측정의 최적조건을 설정하고 난 후 초기에는 X-선을 조사하지 않은 상태에서 일정 시간 간격으로 거울반사 조건을 확인하였고 후반에는 X-선을 조사하면서 일정시간 간격으로 거울반사조건을 확인하였다. 그 결과 초기의 X-선을 조사하지 않은 상태에서의 시간에 따른 반사율은 측정한 2시간 동안 거의 일정하고 변화가 없는 것을 알 수 있다. 하 지만 X-선을 계속 조사하는 상태에서는 시간에 따라 반사율이 점점 감소하였음을 알 수 있다. 이것은 X-선의 조사에 의하여 시료 표면의 오염층의 상태가 변화되었음을 보여주는 것이다. 즉 X-선 조사에 의하여 유기된 오염 효과(X-ray induced contamination effect : XIC)를 나타낸 것이라 볼 수 있다.Referring to FIG. 1A, the reflectivity was measured by setting the mirror reflection condition to the angle 2θ of the detector 2 ° and the angle ω = 1 ° of the incident angle. After fixing the substrate and setting the optimum condition for reflectance measurement, the mirror reflection conditions were checked at regular time intervals without X-ray irradiation at the beginning. It was confirmed. As a result, it can be seen that the reflectance with time without the initial X-ray irradiation was almost constant and unchanged for 2 hours. However, it can be seen that the reflectance gradually decreased with time under constant X-ray irradiation. This shows that the state of the contaminant layer on the sample surface was changed by X-ray irradiation. In other words, it can be seen that the X-ray induced contamination effect (XIC) by the irradiation.

도 1b를 참조하면, 측정 1, 2, 3은 시료를 고정하고 최적조건을 설정한 후 세 시간의 간격으로 순차적으로 측정한 결과를 보여준다. 그래프를 보면, 입사각도 2.5° 이상에서 곡선의 꼬리 부분(반사율 곡선이 background 수준으로 떨어지는 영역)이 크게 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 또한, 2.3° 정도에서 나타나는 두께 줄무늬의 위치도 약간 변하는 것을 볼 수 있으며, 곡선의 기울기가 변하였음을 알 수 있다. 도 1a와 마찬가지로 X-선 조사에 의하여 야기된 X-선 유기 오염효과를 보여주는 결과라 할 수 있다.Referring to FIG. 1B, the measurements 1, 2, and 3 show the results of sequentially measuring the sample after fixing the sample and setting the optimum condition at three time intervals. From the graph, it can be seen that the tail of the curve (the area where the reflectance curve falls to the background level) is greatly affected at an incident angle of 2.5 ° or more. In addition, it can be seen that the position of the thickness stripes appearing at about 2.3 ° also slightly changes, and the slope of the curve is changed. Like FIG. 1A, it can be said that the result shows the X-ray organic pollution effect caused by X-ray irradiation.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 게이트 절연막 상에 존재하는 오염층을 고려한 층구조 모델을 적용하고, X-선 반사율 측정법을 사용함으로써 게이트 절연막 두께 측정의 정밀도를 개선시키는 게이트 절연막의 두께 측정방법을 제공하는 데 목적이 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for measuring the thickness of the gate insulating film to improve the accuracy of measuring the thickness of the gate insulating film by applying a layer structure model in consideration of the contaminated layer existing on the gate insulating film, and using the X-ray reflectivity measuring method The purpose is to.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 표면오염을 최소화시킴으로서 X-선 반사율 변화에 기인한 오차를 최소화하여 두께를 측정하는 게이트 절연막의 두께 측정방법을 제공하는 데 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a method for measuring the thickness of a gate insulating film for measuring thickness by minimizing surface contamination by minimizing errors caused by changes in X-ray reflectivity.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 게이트 절연막이 형성된 기판을 세정하는 단계; In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises the steps of cleaning the substrate on which the gate insulating film is formed;

상기 세정된 기판에 X-선 입사각도에 따른 반사율(X-ray reflectivity; XRR)의 변화를 측정하여 반사율곡선을 측정하는 단계; Measuring a reflectance curve by measuring a change in X-ray reflectivity (XRR) according to an X-ray incident angle on the cleaned substrate;

층구조모델을 적용하여 반사율을 계산하는 단계; Calculating a reflectance by applying a layer structure model;

상기 반사율곡선과 계산된 반사율곡선으로부터 게이트 절연막의 두께를 도출하는 단계; Deriving a thickness of a gate insulating film from the reflectance curve and the calculated reflectance curve;

를 포함하는 게이트 절연막의 두께를 측정하는 방법을 제공한다. It provides a method for measuring the thickness of the gate insulating film comprising a.

상기 게이트 절연막은 실리콘 산화막 또는 고유전율을 가진 박막일 수 있으며, 상기 게이트 절연막은 0.5nm 까지의 서브 나노미터에서 60~80nm 까지의 수십 나노미터 두께로 형성된 것일 수 있다. The gate insulating film may be a silicon oxide film or a thin film having a high dielectric constant, and the gate insulating film may be formed to a thickness of several tens of nanometers up to 60 to 80 nm from sub-nanometers up to 0.5 nm.

상기 층구조 모델은 게이트 절연막 상에 표면 오염층이 위치하고, 상기 표면 오염층 내에는 공기 노출로 인한 탄소, 수소, 산소 등과 같은 물질이 포함될 수 있다.In the layer structure model, a surface contamination layer is disposed on the gate insulating layer, and the surface contamination layer may include a material such as carbon, hydrogen, and oxygen due to air exposure.

또한, 상기 기판을 세정하는 것은 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol; IPA)용액을 이용하여 세정하는 것일 수 있으며, 나아가서, 상기 이소프로필 알코올 용액을 이용하여 세정한 후 상기 세정된 기판을 초음파 세척하는 것을 더욱 포함할 수 있다.In addition, the cleaning of the substrate may be performed by using an isopropyl alcohol (IPA) solution, and further, ultrasonic cleaning of the cleaned substrate after cleaning using the isopropyl alcohol solution. It may include.

상기 X-선 반사율(X-ray reflectivity; XRR) 측정법을 이용하여 상기 게이트 절연막의 두께를 측정하는 것은 상기 기판을 진공 또는 고순도 질소, 헬륨 등의 불 활성 기체분위기 내에 위치시키고 측정하는 것일 수 있다.Measuring the thickness of the gate insulating layer using the X-ray reflectivity (XRR) measuring method may be to locate and measure the substrate in an inert gas atmosphere such as vacuum or high purity nitrogen, helium, or the like.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, lengths, thicknesses, and the like of layers and regions may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 게이트 절연막의 두께 측정방법을 나타낸 다이어그램도이다.2 is a diagram illustrating a thickness measuring method of a gate insulating film according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 먼저 게이트 절연막이 형성된 기판을 세정(10)한다. 상기 기판을 세정하는 것은 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol; IPA)용액을 이용하여 세정하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판을 이소프로필 알코올 용액에 넣고 약 3분간 끓임으로써 상기 기판을 세정할 수 있다. Referring to the drawings, first, the substrate on which the gate insulating film is formed is cleaned 10. Cleaning the substrate may be performed by using an isopropyl alcohol (IPA) solution. For example, the substrate may be cleaned by placing the substrate in an isopropyl alcohol solution and boiling for about 3 minutes.

나아가서, 상기 이소프로필 알코올 용액을 이용하여 세정한 후 상기 세정된 기판을 초음파 세척하는 것을 더욱 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 초음파 세척은 5 내지 30분 정도의 시간으로 수행할 수 있으며, 상기 세척 과정을 반복할 수도 있다. 상기의 이소프로필 용액 세정 및 초음파 세척으로 인해 상기 박막 상에 존재하는 오염물들을 최소화할 수 있게 된다.Furthermore, after cleaning using the isopropyl alcohol solution may further comprise ultrasonic cleaning of the cleaned substrate. For example, the ultrasonic cleaning may be performed at a time of about 5 to 30 minutes, and the washing process may be repeated. The isopropyl solution cleaning and ultrasonic cleaning can minimize the contaminants present on the thin film.

상기 게이트 절연막은 실리콘 산화막일 수 있으며, 또한, 상기 게이트 절연막은 서브 나노미터에서 수백 나노미터 두께로 형성된 것일 수 있다.The gate insulating film may be a silicon oxide film, and the gate insulating film may be formed to have a thickness of several hundred nanometers from a sub-nanometer.

다음으로, 상기 세정된 기판을 X-선 반사율(X-ray reflectivity; XRR) 측정법을 이용하여 상기 게이트 절연막의 두께를 측정(20)한다. 상기 X-선 반사율(X-ray reflectivity; XRR) 측정법을 이용하여 상기 게이트 절연막의 두께를 측정하는 것은 상기 기판을 진공, 질소 또는 헬륨 등의 불활성 기체 분위기내에 위치시키고 측정하는 것일 수 있다.Next, the thickness of the gate insulating layer is measured 20 using the X-ray reflectivity (XRR) measurement method of the cleaned substrate. Measuring the thickness of the gate insulating layer using the X-ray reflectivity (XRR) measuring method may be to locate and measure the substrate in an inert gas atmosphere such as vacuum, nitrogen, or helium.

도 3은 X-선이 전반사에 대한 임계각도 근처로 입사될 때 굴절율이 서로 다른 두 물질의 계면에서의 굴절(refaction)과 반사(reflection)를 나타낸 단면도이고, 도 4는 X-선 입사각에 따른 박막의 일반적인 반사율 곡선(typical reflectivity curve)을 나타낸 그래프로써, 상기 X-선 반사율 측정법을 설명한 것이다.3 is a cross-sectional view showing the reflection and reflection at the interface between two materials having different refractive indices when the X-ray is incident near the critical angle for total reflection, and FIG. As a graph showing a typical reflectivity curve of the thin film, the X-ray reflectivity measuring method is described.

먼저 도 3을 참조하면, 기판 상에 하나의 층이 있을 때 입사되는 X-선은 공기와의 계면과 기판과의 계면에서 반사가 일어난다. 두 계면에서 반사된 X-선의 동역학적 회절이론에 의한 (dynamical diffraction theory) 이상적인 반사율은 다음의 식 (1)과 같다.First, referring to FIG. 3, X-rays incident when one layer is present on a substrate are reflected at an interface with air and an interface with the substrate. The ideal reflectance by dynamic diffraction theory of X-rays reflected at two interfaces is given by the following equation (1).

Figure 112006079833910-pat00001
Figure 112006079833910-pat00001

여기서 r 1 , r 2 는 각각 공기층과 박막, 그리고 박막과 기판과의 계면에서 Fresnel 반사계수(reflectivity coefficients)이다. 위 식에서 두 계면에서 반사된 X-선들이 서로 간섭하고, 두께 t 의 영향으로 인해 간섭 줄무늬가 나타남을 알 수 있다. Where r 1 and r 2 are Fresnel reflectance coefficients at the interface between the air layer and the thin film, and the thin film and the substrate, respectively. In the above equation, it can be seen that the X-rays reflected at the two interfaces interfere with each other, and interference fringes appear due to the influence of the thickness t.

간섭무늬의 최대치는

Figure 112006079833910-pat00002
일 때 나타난다. Appears when X-선이 박막과 기판 사이의 계면을 전파할 때 박막의 굴절율이 기판의 그것보다 클 때 즉, When X-rays propagate the interface between the thin film and the substrate, when the refractive index of the thin film is greater than that of the substrate, that is,
Figure 112006079833910-pat00003
일 경우 반사 X-선은 입사 X-선의 위상과 동일하게 된다. In this case, the reflected X-ray becomes the same as the phase of the incident X-ray. 또한, 박막의 굴절율이 기판의 굴절율보다 작을 때, 즉 In addition, when the refractive index of the thin film is less than the refractive index of the substrate, that is,
Figure 112006079833910-pat00004
일 경우에는 반사 X-선의 위상이 변화되고 임사 X-선의 위상에 비해 π/2, 즉 반파장 만큼 앞서게 된다. In this case, the phase of the reflected X-ray is changed, and it is π/2, that is, half a wavelength ahead of the phase of the near-near X-ray. 따라서 간섭 줄무늬의 최대치 Therefore, the maximum of the interference fringes
Figure 112006079833910-pat00005
는 다음의 식 (2) 및 식 (3)과 같다. Is as the following equations (2) and (3). The maximum of the interference pattern The maximum of the interference pattern
Figure 112006079833910-pat00002
Appears when When the X-rays propagate the interface between the thin film and the substrate when the refractive index of the thin film is larger than that of the substrate, Appears when When the X-rays propagate the interface between the thin film and the substrate when the refractive index of the thin film is larger than that of the substrate,
Figure 112006079833910-pat00003
In this case, the reflected X-rays become equal to the phase of the incident X-rays. In this case, the reflected X-rays become equal to the phase of the incident X-rays. Further, when the refractive index of the thin film is smaller than that of the substrate, that is, Further, when the refractive index of the thin film is smaller than that of the substrate, that is,
Figure 112006079833910-pat00004
In one case, the phase of the reflected X-rays is changed and π / 2, or half wavelength, ahead of the phase of the near X-rays. In one case, the phase of the reflected X-rays is changed and π / 2, or half wavelength, ahead of the phase of the near X-rays. The maximum value of the interference fringe The maximum value of the interference fringe
Figure 112006079833910-pat00005
Is equal to the following formulas (2) and (3). Is equal to the following formulas (2) and (3).

Figure 112006079833910-pat00006
Figure 112006079833910-pat00006

Figure 112006079833910-pat00007
Figure 112006079833910-pat00007

그리고, 두께에 의한 간섭 줄무늬의 진폭은 두 물질의 δ항의 크기 차이, 즉 물질 밀도의 차이에 의해 좌우된다. And, the amplitude of the interference fringes by the thickness depends on the size difference of the δ term of the two materials, that is, the difference in material density.

예를 들어, SiO2/Si의 경우에는 δ(SiO2) ~ δ(Si)이고 따라서 두께 간섭 줄무늬의 진폭도 대단히 작게 나타난다고 볼 수 있다. 상기 식 (1)의 Fresnel 반사율은 표면상태가 이상적일(ideal) 경우이므로, 표면이나 계면이 거칠어지면(rough) 반사율은 더 이상 Fresnel 반사율이 적용되지 않고 훨씬 더 줄어든다고 볼 수 있다.For example, in the case of SiO 2 / Si, it can be seen that δ (SiO 2 ) to δ (Si) and thus the amplitude of the thickness interference fringe is very small. Since the Fresnel reflectivity of Equation (1) is ideal when the surface state is ideal, the roughness of the surface or the interface may be considered to be much lower than the Fresnel reflectance.

따라서 일반적인 물질의 표면이나 계면인 경우는 표면의 거칠기(roughness)로 인한 영향을 Debye-Waller factor 형태의

Figure 112006079833910-pat00008
항을 고려해주므로, 일반적인 반사율 곡선은 다음의 식 (4)와 같다. Therefore, in the case of the surface or interface of a general material, the effect of the roughness of the surface is affected by the Debye-Waller factor
Figure 112006079833910-pat00008
Considering the terms, the general reflectance curve is given by the following equation (4).

Figure 112006079833910-pat00009
Figure 112006079833910-pat00009

여기서 σ는 거칠기(roughness)에 대한 가우스 함수의 표준편차를 나타낸다. Where σ represents the standard deviation of the Gaussian function for roughness.

도 4를 참조하면, 상기에서 살펴본 것처럼 전반사가 나타나는 임계각도까지는 전반사로 인하여 반사율이 일정하지만 임계각도를 지나면서 반사율은 급격히 줄어든다. X-선 전반사에 대한 임계각도는 그 물질의 밀도에 의존하게 되므로 물질의 밀도가 클수록 임계각도가 증가하게 된다. 또한 입사각에 따른 반사율 기울기는 물질 표면의 거칠기에 의존하여 변하게 된다. 즉 물질 표면의 거칠기가 크면 클수록 입사각에 따른 반사율은 급격하게 감소하게 된다.Referring to FIG. 4, as described above, the reflectance is constant due to the total reflection up to the critical angle at which total reflection occurs, but the reflectivity rapidly decreases as the critical angle passes. The critical angle for X-ray total reflection depends on the density of the material, so the critical angle increases as the density of the material increases. Also, the reflectance slope according to the incident angle changes depending on the roughness of the material surface. In other words, the greater the roughness of the surface of the material, the sharper the reflectance according to the incident angle.

그림에서 볼 수 있듯이 시료의 표면과 계면에서 반사되는 X-선의 간섭 효과에 의하여 반사율의 변화에 두께 줄무늬가 중첩되어 전체 반사율이 결정된다. 두께에 의한 간섭효과에 의해 나타나는 줄무늬의 간격은 박막의 두께에 반비례하게 되고 그 간격을 측정하여 박막의 두께가 결정된다. 따라서 X-선 반사율 측정법은 박막의 두께, 표면/계면의 거칠기 그리고 물질의 밀도 등을 평가하는 중요한 방법이라 볼 수 있다.As shown in the figure, the total reflectance is determined by overlapping the thickness stripes with the change of reflectance due to the interference effect of X-rays reflected from the surface and interface of the sample. The spacing of stripes caused by the interference effect by thickness is inversely proportional to the thickness of the thin film, and the thickness of the thin film is determined by measuring the spacing. Therefore, X-ray reflectivity is an important method for evaluating the thickness, surface / interface roughness, and density of materials.

다시 도 2를 참조하면, 상기 X-선 반사율 측정 시 진공, 고순도 질소 또는 헬륨 등의 불활성 기체 분위기 아래 기판을 위치시키고, 측정을 수행함으로써 외부 오염물질을 최소화하여 두께 측정치의 오차를 최소화할 수 있다.Referring back to FIG. 2, when measuring the X-ray reflectance, the substrate is placed under an inert gas atmosphere such as vacuum, high purity nitrogen, or helium, and the measurement is performed to minimize external contaminants, thereby minimizing an error in the thickness measurement. .

다음으로, 상기 게이트 절연막 상에 존재하는 표면 오염층을 고려한 층구조 모델을 적용하고, 시뮬레이션(30)한다. 상기 층구조 모델은 게이트 절연막 상에 표면 오염층이 위치하고, 상기 표면 오염층 내에 탄소, 수소, 산소가 포함된 것일 수 있다.Next, a layer structure model considering the surface contaminant layer existing on the gate insulating film is applied and simulated. In the layer structure model, a surface contamination layer may be disposed on a gate insulating layer, and carbon, hydrogen, and oxygen may be included in the surface contamination layer.

예를 들어, 상기 게이트 절연막이 실리콘 산화막인 경우로써, 다음의 (표 1)은 상기 실리콘 산화막이 형성된 기판을 XPS로 분석한 결과를 나타낸 것이다. For example, when the gate insulating film is a silicon oxide film, the following Table 1 shows the result of analyzing the substrate on which the silicon oxide film is formed by XPS.

(표 1) Table 1

Figure 112006079833910-pat00010
Figure 112006079833910-pat00010

일반 공기 중에서 X-선을 조사한 후 결과를 조사 전과 비교해 보면 X-선 유기 오염 효과로 인해 상기 실리콘 산화막의 표면에 산소 및 탄소의 양이 증가한 것을 알 수 있다. 따라서, X-선의 조사 후 상기 실리콘 산화막의 표면에 존재하는 오염층은 탄소 및 산소 등으로 구성되는 탄소를 함유하는 탄화수소 등의 물질이거나 물분자(H2O)임을 알 수 있다. 그러므로, 상기 층구조 모델의 표면 오염층은 탄소, 수소, 산소가 포함된 것일 수 있다.When X-rays are irradiated in normal air and the results are compared with before irradiation, it can be seen that the amount of oxygen and carbon is increased on the surface of the silicon oxide film due to the X-ray organic contamination effect. Therefore, it can be seen that the contamination layer present on the surface of the silicon oxide film after X-ray irradiation is a substance such as a hydrocarbon containing carbon composed of carbon and oxygen, or a water molecule (H 2 O). Therefore, the surface contamination layer of the layered model may include carbon, hydrogen, and oxygen.

다시 도 2를 참조하면, 상기 표면 오염층 층구조 모델과 상기 X-선 반사율 측정치를 시뮬레이션하여, 상기 게이트 절연막의 최종 두께를 도출(40)한다. Referring back to FIG. 2, the surface contamination layer layer structure model and the X-ray reflectance measurements are simulated to derive 40 the final thickness of the gate insulating film.

따라서, X-선 조사에 의해 유기된 오염층이 존재하여도 상기 층구조 모델을 적용하여 상기 게이트 절연막의 두께를 보정할 수 있으므로 보다 정밀한 두께를 측정할 수 있다. 즉, 세정 공정 진공 또는 고순도 불활성 가스 분위기 내의 X-선 조사로 1차적인 오염을 방지하고, 오염효과를 고려한 층구조 모델을 적용하여 두께 측정치를 보정함으로써 종래보다 더욱 개선된 두께 측정치를 구할 수 있다. 층 구조 모델에 대한 시뮬레이션은 산소와 수소 및 탄소로 이루어진 오염층으로 가정하여 PANalytical사의 WinGixa 프로그램을 사용하여 계산하였으며, 상기와 같은 X-선 반사율 계산 프로그램의 알고리즘은 당업자라면 자명하게 알 수 있는 것이므로 더 이상의 설명을 생략한다.[S. K. Sinha, E. B. Sirota, S. Garoff, H.B. Stanley, Phys. Rev. B 38 2297 (1988), L. G. Parratt, Phys. Rev. 95, 359 (1954)] 또한 본 발명에서는 산소와 수소 및 탄소로 이루어진 오염층을 가정하여 계산한 것에서는 산소와 수소 및 탄소의 조성이 변하여도 궁극적으로 오염 층의 영향을 배제한 측정하고자 하는 산화층의 두께에는 의미 있는 차이가 없다.Therefore, even if there is a contaminant layer induced by X-ray irradiation, the thickness of the gate insulating film can be corrected by applying the layer structure model, so that a more precise thickness can be measured. That is, it is possible to obtain a further improved thickness measurement than the conventional one by preventing primary contamination by X-ray irradiation in a cleaning process vacuum or a high-purity inert gas atmosphere, and correcting the thickness measurement by applying a layer structure model considering the contamination effect. . Simulation of the layer structure model was calculated using PANalytical's WinGixa program, assuming a contaminated layer consisting of oxygen, hydrogen, and carbon, and the algorithm of the X-ray reflectivity calculation program as described above will be obvious to those skilled in the art. The above description is omitted. [S. K. Sinha, E. B. Sirota, S. Garoff, H.B. Stanley, Phys. Rev. B 38 2297 (1988), L. G. Parratt, Phys. Rev. 95, 359 (1954)] In the present invention, assuming a contaminant layer composed of oxygen, hydrogen, and carbon, the present invention calculates the oxide layer to be measured to exclude the influence of the contaminated layer even if the composition of oxygen, hydrogen, and carbon changes. There is no significant difference in thickness.

이하, 본 발명에 따른 게이트 절연막의 두께 측정방법을 하기 실험예들을 통해 설명하겠는바, 하기 실험예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the thickness measuring method of the gate insulating film according to the present invention will be described through the following experimental examples, but the following experimental examples are not limited to only examples for describing the present invention.

실험예 Experimental Example 1 One 실험예 Experimental Example 1 One

APMP(Asia-Pacific Metrology Programme:아시아태평양 측정학 협력기구)에서 국제비교시험(RRT)용으로 사용한, 실리콘 산화막이 형성된 실리콘 기판(SiO2/Si) 시료를 사용하였다. 실리콘 산화막(SiO2)의 명목상의 두께는 8 nm이었다. 상기 시료를 이소프로필 알코올 용액으로 세정한 후 초음파 세척을 실시하였다. 그리고, 고순도의 질소 분위기 내에 시료를 위치시킨 후 X-선 반사율 측정법으로 두께를 측정하였다. 다음으로, 단일층의 오염층으로 탄소와 산소 및 수소가 몰비로 1:1:2로 하여 단일 오염층 모델을 적용하여 PANalytical사의 WinGixa 프로그램을 사용하여 실리콘 산화막의 두께를 시뮬레이션 하였다.A silicon substrate (SiO 2 / Si) sample with a silicon oxide film was used, which was used for the International Comparative Test (RRT) by the Asia-Pacific Metrology Programme (APMP). The nominal thickness of the silicon oxide film (SiO 2 ) was 8 nm. The sample was washed with isopropyl alcohol solution followed by ultrasonic cleaning. Then, after placing the sample in a high-purity nitrogen atmosphere, the thickness was measured by X-ray reflectometry. Next, the thickness of the silicon oxide film was simulated using PANalytical's WinGixa program by applying a single contaminant model with carbon, oxygen and hydrogen in a molar ratio of 1: 1: 2.

실험예 Experimental Example 2 2 실험예 Experimental Example 2 2

두 개의 오염층을 가정한 오염층 모델을 적용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 실험하였다. The experiment was conducted in the same manner as in Experiment 1, except that the contaminant model was assumed.

비교예 Comparative example 1 One 비교예 Comparative example 1 One

APMP(Asia-Pacific Metrology Programme:아시아태평양 측정학 협력기구)에서 국제비교시험(RRT)용으로 사용한 SiO 2 /Si 시료를 사용하였다. 실리콘 산화막의 명목상의 두께는 8 nm이었다. 상기 시료를 XPS를 사용하여 두께를 측정하였다. The SiO 2 / Si sample used for the International Comparative Test (RRT) was used by the Asia-Pacific Metrology Programme (APMP). The nominal thickness of the silicon oxide film was 8 nm. The sample was measured for thickness using XPS.

비교예 Comparative example 2 2 비교예 Comparative example 2 2

비교에 1과 동일한 시료를 사용하여 세척과 측정 분위기를 임의의 조건으로 달리하면서, 오염층의 두께가 서로 다르게 형성되도록 유도하였다. 그 후, X-선 반사율 측정법을 이용하여 두께를 측정하였다. The same sample as 1 was used to compare the cleaning and measurement atmospheres under arbitrary conditions, leading to different thicknesses of the contaminant layer. Then, thickness was measured using the X-ray reflectivity measuring method.

결과 1 Result 1

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표면 오염층을 고려한 층구조 모델을 나타낸 단면도로써, 상기 실험예 1 및 실험예 2의 층구조 모델을 나타낸 것이고, 도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 오염층을 고려한 층구조 모델의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 이중 오염층을 고려한 층구조 모델의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프로써, 상기 실험예 1 및 실험예 2의 결과 를 나타낸 것이다. 5 is a cross-sectional view showing a layer structure model considering the surface contamination layer according to an embodiment of the present invention, and shows a layer structure model of Experimental Example 1 and Experimental Example 2, Figure 6a according to an embodiment of the present invention 6B is a graph showing a simulation result of the layered model considering the contaminated layer, FIG. 6B is a graph showing the simulation result of the layered model considering the double contaminated layer according to the embodiment of the present invention. It is shown.

도 5를 참조하면, 오염층을 고려한 층구조 모델로써, 기판 상에 두 개의 실리콘 산화막이 위치하고, 그 상부에 오염층이 위치하도록 한 후 시뮬레이션을 실시하였다. Referring to FIG. 5, as a layer structure model considering a contaminant layer, two silicon oxide layers are positioned on a substrate, and a contaminant layer is positioned above the simulation.

즉, 두개의 실리콘 산화막을 기본으로 한 후 오염층을 탄소, 수소, 산소로 구성된 단일층으로 가정한 경우(실험예 1)와 오염층을 탄소와 물분자의 이중층으로 가정한 경우(실험예 2)로 시뮬레이션을 실시한 것이다. 상기 실험예 1 및 실험예 2의 구체적 피팅(fitting) 수치는 다음의 표 2와 같다.That is, assuming that the contamination layer is a single layer composed of carbon, hydrogen, and oxygen after the two silicon oxide films as a basis (Experimental Example 1), and the contamination layer is assumed to be a double layer of carbon and water molecules (Experimental Example 2). The simulation was carried out with). Specific fitting values of Experimental Example 1 and Experimental Example 2 are shown in Table 2 below.

(표 2)Table 2

Figure 112006079833910-pat00011
Figure 112006079833910-pat00011

도 6a 및 도 6b를 동시에 참조하면, 실리콘 산화막의 두께와 오염층의 구성, 두께 등이 다를지라도, 오염층을 고려한 모델이면 정확한 값에 근사하는 결과를 보여주었고 차이를 거의 확인 할 수 없었다. 결국 현재로서는 오염층의 정확한 구조가 알려져 있기 않기 때문에, 오염층을 정확히 고려하여 그 영향을 배제하는 것은 불가능하다는 것을 보여준다. 즉, 층구조 모델로 피팅된 실리콘 산화막의 두께는 실제의 참값과는 근사한 수치이지만, 실제 실리콘 산화막 상에 형성된 오염층을 고 려하지 않음으로 인해, 다른 값을 가질 것이다. 그러나, 오염층에 관하여 한 가지 모델을 가정하고 오염층의 영향을 줄여 가면, 즉, 궁극적으로 오염층의 두께가 영(zero)이 될 때, 그 경우의 막의 두께는 참값을 가질 것임을 예상할 수 있다.Referring to FIGS. 6A and 6B simultaneously, even if the thickness of the silicon oxide film and the constitution and thickness of the contaminant layer are different, the model considering the contaminant layer showed an approximation to an accurate value and hardly confirmed the difference. As a result, since the exact structure of the contaminant layer is not known at present, it is impossible to accurately consider the contaminant layer and to exclude its effect. That is, the thickness of the silicon oxide film fitted to the layer structure model is a value close to the actual true value, but will have a different value because it does not consider the contamination layer formed on the actual silicon oxide film. However, if one model is assumed with respect to the contaminant layer and the influence of the contaminant layer is reduced, that is, ultimately, when the thickness of the contaminant layer is zero, it can be expected that the thickness of the membrane in that case will have a true value. have.

결과 2Result 2

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 여러 가지 조건에서의 반사율 곡선을 나타낸 그래프로써 상기 비교예 2의 결과를 나타낸 것이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 오염층의 두께와 실리콘 산화막 두께의 상관관계를 나타낸 그래프로써, 층구조 모델의 오염층 두께를 영(zero)으로 근사하는 방법을 나타낸 것이다. 7 is a graph showing reflectance curves under various conditions according to an embodiment of the present invention, and shows the result of Comparative Example 2, and FIG. 8 shows the thickness of the contaminant layer and the silicon oxide film thickness according to the embodiment of the present invention. As a graph showing the correlation, a method of approximating a zero thickness of the contaminant layer of the layer structure model is shown.

상기 실시예 1의 층구조 모델인 두 개의 실리콘 산화막과 탄소, 수소, 산소로 구성되는 하나의 오염층 모델을 사용하고, 상기 비교예 2의 오염층의 두께가 임의의 값으로 각각 형성된 경우의 반사율 곡선, 즉 도 7의 결과에 대하여 시뮬레이션을 행하고 그 결과를 살펴보았다. Reflectance when two silicon oxide films, the layer structure model of Example 1, and one contaminant layer model composed of carbon, hydrogen, and oxygen were used, and the thickness of the contaminant layer of Comparative Example 2 was formed at an arbitrary value, respectively. Simulation was performed on the curve, that is, the result of FIG. 7 and the result was examined.

도 8을 참조하면, 오염층의 두께가 얇아지면서 오염층의 두께에 대한 영향이 거의 직선적으로 줄어들고 따라서 결정된 오염층의 두께도 점점 감소하는 것을 볼 수 있었다. 궁극적으로 오염층의 두께가 영(zero)이 될 때 오염층에 의한 영향이 없어지고, 따라서 참값의 실리콘 산화막의 두께가 될 것임을 예상할 수 있다. 따라서 그래프의 각 점들에 대하여 최소자승법에 의한 linear fitting을 행하여 다음과 같은 식을 구할 수 있었다.Referring to FIG. 8, as the thickness of the contaminant layer became thin, the influence on the thickness of the contaminant layer was reduced almost linearly, and thus the thickness of the contaminated layer was gradually decreased. Ultimately, when the thickness of the contaminant layer becomes zero, the influence of the contaminant layer is eliminated, and thus, it can be expected that the thickness of the silicon oxide film of the true value will be true. Therefore, the following equation was obtained by performing linear fitting on each point of the graph by the least-squares method.

Figure 112006079833910-pat00012
Figure 112006079833910-pat00012

상기 식으로부터 오염층의 두께가 영(zero)이 될 때 실리콘 산화막 두께는 77.5 Å이 된다는 것을 알 수 있었다. 동일한 시료에 대하여 XPS 측정을 통하여 결정된 실리콘 산화막의 두께는 75.9 Å이었음을 고려할 때, 두 값이 서로 잘 일치하는 결과이며 이는 중요한 의미를 갖는다고 볼 수 있다. It can be seen from the above formula that the thickness of the silicon oxide film is 77.5 kPa when the thickness of the fouling layer becomes zero. Considering that the thickness of the silicon oxide film determined by XPS measurement for the same sample was 75.9 Å, the two values are in good agreement with each other, which is important.

참고로, 실리콘 산화막의 박막 두께 측정에 관한 국제비교 결과에 의하면 지금까지는 나노미터 수준의 단일층 실리콘 산화막 두께는 표면 오염에 의한 영향이 거의 없는 XPS 측정의 결과가 신뢰성이 뛰어나다고 알려져 왔고, XPS 결과에 비하여 X-선 반사율(XRR) 측정법은 대략 5-10Å 정도 더 두껍게 결정되는 것으로 인식되었다. For reference, according to the international comparison result of thin film thickness measurement of silicon oxide film, until now, the nanometer thickness of single layer silicon oxide film has been known to be very reliable in XPS measurement with little influence from surface contamination. Compared to X-ray reflectivity (XRR) measurement, it was recognized that it was determined to be about 5-10 Å thicker.

그러나, 본 발명에서는 X-선 반사율 측정의 결과로부터 오염층의 영향을 배제한 산화막의 두께를 결정하였다. 그 결과 XPS 측정 수치와 근사한 값을 얻을 수 있었으며, 이것으로 볼 때 본 발명에 따른 X-선 반사율 측정법에 의해 측정된 결과는 종래의 동일한 측정법과 비교하여 신뢰성이 향상되었음을 알 수 있다.However, in the present invention, the thickness of the oxide film excluding the influence of the contamination layer was determined from the result of the X-ray reflectance measurement. As a result, an approximation to the XPS measurement value was obtained, and from this, it can be seen that the result measured by the X-ray reflectivity measuring method according to the present invention is improved in reliability compared to the same conventional measuring method.

본 발명에 따른 게이트 절연막 두께 측정방법은 표면의 오염이나 X-선 조사에 의해 유기된 오염층이 존재하여도 오염층을 고려한 층구조 모델을 적용하여 상기 게이트 절연막의 두께를 보정할 수 있으므로 보다 정밀한 두께를 측정할 수 있다. 즉, 세정 공정 및 진공 또는 고순도 불활성 가스 분위기 내의 X-선 조사로 1차적인 오염을 방지하고, 오염효과를 고려한 층구조 모델을 적용하여 두께 측정치를 보정함으로써 종래보다 더욱 개선된 두께 측정치를 구할 수 있다.In the method of measuring the thickness of the gate insulating film according to the present invention, even if a contamination layer induced by surface contamination or X-ray irradiation exists, the thickness of the gate insulating film can be corrected by applying a layer structure model considering the contamination layer. The thickness can be measured. In other words, the cleaning process and X-ray irradiation in a vacuum or high purity inert gas atmosphere prevent primary contamination, and the thickness measurement is corrected by applying a layered model considering the contamination effect, thereby obtaining a thickness measurement that is more improved than before. have.

따라서, 두께 측정 결과의 오차를 감소시켜 종래보다 개선된 X-선 반사율 측 정법을 사용함으로써 나노수준의 두께를 보다 정확히 측정할 수 있는 장점이 있다.Therefore, by reducing the error of the thickness measurement results by using the improved X-ray reflectivity measurement method than the conventional has the advantage that can be measured more accurately the nano-level thickness.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (7)

  1. 게이트 절연막이 형성된 기판을 세정하는 단계; Cleaning the substrate on which the gate insulating film is formed;
    상기 세정된 기판에 X-선 입사각도에 따른 반사율(X-ray reflectivity; XRR)의 변화를 측정하여 반사율곡선을 측정하는 단계; Measuring a reflectance curve by measuring a change in X-ray reflectivity (XRR) according to an X-ray incident angle on the cleaned substrate;
    상기 게이트 절연막 상에 탄소, 수소, 및 산소로부터 선택되는 1종 이상의 물질이 포함된 표면 오염층이 위치한 층구조모델을 적용하여 반사율을 계산하는 단계; Calculating a reflectance by applying a layer structure model in which a surface contamination layer including at least one material selected from carbon, hydrogen, and oxygen is disposed on the gate insulating layer;
    상기 반사율곡선과 계산된 반사율곡선으로부터 게이트 절연막의 두께를 도출하는 단계; Deriving a thickness of a gate insulating film from the reflectance curve and the calculated reflectance curve;
    를 포함하는 게이트 절연막의 두께 측정방법. Thickness measurement method of the gate insulating film comprising a.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 게이트 절연막은 실리콘 산화막 또는 고유전율을 가진 박막인 것을 특징으로 하는 게이트 절연막의 두께 측정방법. And the gate insulating film is a silicon oxide film or a thin film having a high dielectric constant.
  3. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 게이트 절연막은 서브 나노미터에서 수십 나노미터 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 게이트 절연막의 두께 측정방법. The gate insulating film is a thickness measurement method of the gate insulating film, characterized in that formed in a few tens of nanometers thick.
  4. 삭제 delete
  5. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 기판을 세정하는 것은 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol; IPA)용액을 이용하여 세정하는 것인 게이트 절연막의 두께 측정방법. The method of measuring the thickness of the gate insulating film is to clean the substrate is cleaned using an isopropyl alcohol (IPA) solution.
  6. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein
    상기 이소프로필 알코올 용액을 이용하여 세정한 후 상기 세정된 기판을 초음파 세척하는 것을 더욱 포함하는 게이트 절연막의 두께 측정방법. And cleaning the substrate after ultrasonic cleaning using the isopropyl alcohol solution.
  7. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 X-선 반사율(X-ray reflectivity; XRR) 측정법을 이용하여 상기 게이트 절연막의 두께를 측정하는 것은 상기 기판을 진공 또는 고순도 질소, 헬륨 등의 불활성 기체분위기 내에 위치시키고 측정하는 것인 게이트 절연막의 두께 측정방법. Measuring the thickness of the gate insulating film using the X-ray reflectivity (XRR) measuring method is to place and measure the substrate in an inert gas atmosphere such as vacuum or high purity nitrogen, helium, or the like. Thickness measurement method.
KR1020060106721A 2006-10-31 2006-10-31 Measurement method of gate insulation layer KR100833798B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060106721A KR100833798B1 (en) 2006-10-31 2006-10-31 Measurement method of gate insulation layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060106721A KR100833798B1 (en) 2006-10-31 2006-10-31 Measurement method of gate insulation layer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080039055A KR20080039055A (en) 2008-05-07
KR100833798B1 true KR100833798B1 (en) 2008-05-30

Family

ID=39647406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060106721A KR100833798B1 (en) 2006-10-31 2006-10-31 Measurement method of gate insulation layer

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100833798B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150004602A (en) 2013-07-03 2015-01-13 삼성전자주식회사 Methods for Measuring Thickness of Object

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100374894B1 (en) * 2000-06-22 2003-03-06 이영춘 Ion beam assisted e-beam evaporator and Ion beam evaporator
KR20040072780A (en) * 2003-02-11 2004-08-19 삼성전자주식회사 Method for measuring a thickness of a thin layer
KR20040077298A (en) * 2003-02-28 2004-09-04 삼성전자주식회사 Method for measuring and controlling concentration of dopant of thin film in semiconductor manufacturing process
KR20060041959A (en) * 2004-03-04 2006-05-12 다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤 Film thickness measuring method and apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100374894B1 (en) * 2000-06-22 2003-03-06 이영춘 Ion beam assisted e-beam evaporator and Ion beam evaporator
KR20040072780A (en) * 2003-02-11 2004-08-19 삼성전자주식회사 Method for measuring a thickness of a thin layer
KR20040077298A (en) * 2003-02-28 2004-09-04 삼성전자주식회사 Method for measuring and controlling concentration of dopant of thin film in semiconductor manufacturing process
KR20060041959A (en) * 2004-03-04 2006-05-12 다이니폰 스크린 세이조우 가부시키가이샤 Film thickness measuring method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080039055A (en) 2008-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
King Oxidation of gold by ultraviolet light and ozone at 25 C
Jellison Jr Optical functions of GaAs, GaP, and Ge determined by two-channel polarization modulation ellipsometry
Tompkins A user's guide to ellipsometry
Wasserman et al. The structure of self-assembled monolayers of alkylsiloxanes on silicon: a comparison of results from ellipsometry and low-angle x-ray reflectivity
Seah et al. Critical review of the current status of thickness measurements for ultrathin SiO2 on Si Part V: Results of a CCQM pilot study
Raymond et al. Multiparameter grating metrology using optical scatterometry
Aspnes et al. Spectroscopic analysis of the interface between Si and its thermally grown oxide
TWI375288B (en) Integrated metrology chamber for transparent substrates
Devine Structural nature of the Si/SiO2 interface through infrared spectroscopy
von Blanckenhagen et al. Application of the Tauc-Lorentz formulation to the interband absorption of optical coating materials
US7049156B2 (en) System and method for in-situ monitor and control of film thickness and trench depth
Hilfiker et al. Survey of methods to characterize thin absorbing films with spectroscopic ellipsometry
US8137872B2 (en) Reflective mask blank for EUV lithography
US9417180B2 (en) Optical measuring methods and system
Ferrari et al. Density, sp 3 fraction, and cross-sectional structure of amorphous carbon films determined by X-ray reflectivity and electron energy-loss spectroscopy
Yasuda et al. Optical-standard surfaces of single-crystal silicon for calibrating ellipsometers and reflectometers
Chabal Infrared spectroscopy of hydrogen on silicon surfaces
Busch et al. Surface layer determination for the Si spheres of the Avogadro project
Jellison Jr et al. Characterization of thin-film amorphous semiconductors using spectroscopic ellipsometry
Alexander et al. Quantification of oxide film thickness at the surface of aluminium using XPS
Langereis et al. In situ spectroscopic ellipsometry as a versatile tool for studying atomic layer deposition
Herzinger et al. InP optical constants between 0.75 and 5.0 eV determined by variable‐angle spectroscopic ellipsometry
Aspnes Studies of surface, thin film and interface properties by automatic spectroscopic ellipsometry
McGahan et al. Techniques for ellipsometric measurement of the thickness and optical constants of thin absorbing films
Chantler et al. Measurement of the x-ray mass attenuation coefficient of copper using 8.85–20 keV synchrotron radiation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120330

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130405

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee