膜厚分布測(cè)定方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種膜厚分布測(cè)定方法，該方法執(zhí)行如下工序：算出量變曲線P1，該量變曲線P1表示測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片對(duì)于可見光波長以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；算出量變曲線P21，該量變曲線P21表示具有僅比測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的第二薄膜的設(shè)定膜厚T2薄或厚t[nm]的第二薄膜的帶薄膜晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；求出P1、P21之差即量變曲線P31成為零時(shí)的波長λ1；選擇包括所求出的波長λ1的波段作為利用反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段；以及，向測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射光，僅將來自該帶薄膜晶片的表面的反射光中的所選擇的波段的反射光作為測(cè)定對(duì)象，并利用反射光譜法而測(cè)定第一薄膜的膜厚分布。由此，使用反射光譜法能夠以高密度、高精度、且以較短時(shí)間測(cè)定帶兩層薄膜晶片的膜厚分布。
【專利說明】膜厚分布測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種膜厚分布測(cè)定方法，其利用反射光譜法來測(cè)定半導(dǎo)體器件所使用的帶兩層薄膜晶片的膜厚分布。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，伴隨著設(shè)計(jì)規(guī)則的微細(xì)化，開始使用絕緣體上硅(Silicon-On-1nsulator, SOI)晶片，該SOI晶片用于全耗盡絕緣體上娃(Fully DepletedSOI, FD-S0I)器件、鰭式場(chǎng)效晶體管(Fin Field Effect Transistor, FinFET)器件、以及娃納米線晶體管(Silicon Nanowire Transistor)等SOI器件,且具有要求特別高的膜厚均勻性的超薄薄膜的SOI層。在這些器件中，SOI膜厚和埋入式氧化膜(Buried Oxide Film,BOX膜)厚的均勻性在決定晶體管的特性方面，成為重要的指標(biāo)。
[0003]算出在基片的表面具有薄膜這種帶薄膜晶片的薄膜的膜厚分布的現(xiàn)有膜厚測(cè)定方法，通常是利用橢圓偏振光譜法、反射光譜法來測(cè)定每個(gè)點(diǎn)的膜厚，而能夠以高處理能力(Through-put)且以高精度對(duì)晶片整個(gè)面進(jìn)行膜厚分布測(cè)定的膜厚分布測(cè)定裝置尚未市場(chǎng)銷售。
[0004]在利用橢圓偏振光譜法、反射光譜法的點(diǎn)測(cè)定中，在每個(gè)測(cè)定點(diǎn)獲取某波長范圍(通常為可見光區(qū))的光譜，并針對(duì)該光譜與模型膜構(gòu)造擬合(fitting)，而求出各測(cè)定點(diǎn)的膜厚。因此，若要以高處理能力且以高精度對(duì)晶片整個(gè)面進(jìn)行測(cè)定，則測(cè)定點(diǎn)個(gè)數(shù)過度增力口，因此，受計(jì)算量和時(shí)間的限制，而現(xiàn)實(shí)中不可能進(jìn)行測(cè)定。
[0005]而且，為了進(jìn)行光譜測(cè)定，寬波長范圍的波長區(qū)域必不可少，因此，提高空間分辨率而進(jìn)行多點(diǎn)膜厚測(cè)定，實(shí)際上是不可能的。
[0006]這樣，以高密度、高精度、且以較短時(shí)間進(jìn)行SOI晶片等的帶薄膜晶片的膜厚分布的測(cè)定，成為了問題。
[0007]再有，在專利文獻(xiàn)I中，記載有一種方法，該方法利用反射光譜法并使用紫外光波長區(qū)的兩個(gè)波長的光，同時(shí)測(cè)定SOI層和BOX層這兩個(gè)層。
[0008]在專利文獻(xiàn)2中，公開有一種技術(shù)，該技術(shù)是向SOI照射白色光，并將反射光按照各波長分光，且根據(jù)各波長的干涉信息算出SOI層膜厚。
[0009]在專利文獻(xiàn)3中，記載有一種方法，該方法其目的在于以更高的精度來測(cè)定在基片上形成有多個(gè)層的被測(cè)定物的膜厚，該方法主要使用一種在紅外光帶具有波長成分的光源，并反復(fù)計(jì)算各波長的理論反射率(光譜)，通過擬合而決定測(cè)定對(duì)象的膜厚。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-55435號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-343842號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)3:日本特開2010-2327號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明所要解決的問題
[0016]本發(fā)明是鑒于如上所述的問題而完成的，其目的在于提供一種膜厚分布測(cè)定方法，該方法使用反射光譜法能夠以高密度、高精度、且以較短時(shí)間測(cè)定帶薄膜晶片的膜厚分布。
[0017]用于解決問題的方案
[0018]為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種膜厚分布測(cè)定方法，該方法利用反射光譜法而測(cè)定帶薄膜晶片的第一薄膜的膜厚分布，該帶薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于該第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布測(cè)定方法其特征在于，包括:通過模擬算出量變曲線(Profile)Pl的工序，該量變曲線Pl表示上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片對(duì)于可見光波長以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；通過模擬算出量變曲線P21的工序，該量變曲線P21表示具有僅比上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的上述第二薄膜的設(shè)定膜厚T2薄或厚t[nm]的第二薄膜的帶薄膜晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；算出上述所算出的雙方量變曲線PU P21之差即量變曲線P31(=P21 - Pl)，并求出該所算出的差值即量變曲線P31成為零時(shí)的波長λ I的工序；選擇包括上述所求出的波長λ I的波段作為利用上述反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段的工序；以及，向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射光，僅將來自該帶薄膜晶片的表面的反射光中的上述所選擇的波段的反射光作為測(cè)定對(duì)象，或者向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射上述所選擇的波段的光，將來自該帶薄膜晶片的表面的全部反射光作為測(cè)定對(duì)象，并利用反射光譜法而測(cè)定上述第一薄膜的膜厚分布的工序。
[0019]若為這種膜厚分布測(cè)定方法，則能夠使用反射率對(duì)于第二薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段的光并利用反射光譜法進(jìn)行測(cè)定，能夠以高密度、高精度、且以較短時(shí)間測(cè)定第一薄膜的膜厚分布。
[0020]此時(shí)，在選擇包括上述所求出的波長λ I的波段的工序中，最好從波長λ1±50[ηηι]的范圍內(nèi)選擇上述波段。
[0021]這樣一來，能夠更可靠地選擇反射率對(duì)于第二薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段，并能夠可靠地以高精度測(cè)定第一薄膜的膜厚分布。
[0022]而且，根據(jù)本發(fā)明，提供一種膜厚分布測(cè)定方法，該方法利用反射光譜法而測(cè)定帶薄膜晶片的第二薄膜的膜厚分布，該帶薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于該第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布測(cè)定方法其特征在于，包括:通過模擬算出量變曲線Pi的工序，該量變曲線Pi表示上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片對(duì)于可見光波長以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；通過模擬算出量變曲線Ρ22的工序，該量變曲線Ρ22表示具有僅比上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的上述第一薄膜的設(shè)定膜厚Tl薄或厚t[nm]的第一薄膜的帶薄膜晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；算出上述所算出的雙方量變曲線P1、P22之差即量變曲線P32( = P22 一 Pl)，并求出該所算出的差值即量變曲線P32成為零時(shí)的波長λ 2的工序；選擇包括上述所求出的波長λ 2的波段作為利用上述反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段的工序；以及，向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射光，僅將來自該帶薄膜晶片的表面的反射光中的上述所選擇的波段的反射光作為測(cè)定對(duì)象，或者向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射上述所選擇的波段的光，將來自該帶薄膜晶片的表面的全部反射光作為測(cè)定對(duì)象，并利用反射光譜法而測(cè)定上述第二薄膜的膜厚分布的工序。
[0023]若為這種膜厚分布測(cè)定方法，則能夠使用反射率對(duì)于第一薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段的光并利用反射光譜法進(jìn)行測(cè)定，能夠以高密度、高精度、且以較短時(shí)間測(cè)定第二薄膜的膜厚分布。
[0024]此時(shí)，在選擇包括上述所求出的波長λ 2的波段的工序中，最好從波長λ2±50[ηηι]的范圍內(nèi)選擇上述波段。
[0025]這樣一來，能夠更可靠地選擇反射率對(duì)于第一薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段，并能夠可靠地以高精度測(cè)定第二薄膜的膜厚分布。
[0026]而且，根據(jù)本發(fā)明，提供一種膜厚分布測(cè)定方法，該方法利用反射光譜法而測(cè)定帶薄膜晶片的第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布，該帶薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于該第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布測(cè)定方法其特征在于，包括:通過模擬算出量變曲線Pl的工序，該量變曲線Pi表示上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片對(duì)于可見光波長以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；通過模擬算出量變曲線Ρ21的工序，該量變曲線Ρ21表示具有僅比上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的上述第二薄膜的設(shè)定膜厚Τ2薄或厚t[nm]的第二薄膜的帶薄膜晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；算出上述所算出的雙方量變曲線P1、P21之差即量變曲線P31( = P21 — P1)，并求出該所算出的差值即量變曲線P31成為零時(shí)的波長λ I的工序；通過模擬算出量變曲線Ρ22的工序，該量變曲線Ρ22表示具有僅比上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的上述第一薄膜的設(shè)定膜厚Tl薄或厚t[nm]的第一薄膜的帶薄膜晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性；算出上述所算出的雙方量變曲線PU P22之差即量變曲線P32( = P22 一PD，并求出該所算出的差值即量變曲線P32成為零時(shí)的波長λ 2的工序；選擇包括上述所求出的波長λ I和λ 2的波段作為利用上述反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段的工序；以及，向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射光，僅將來自該帶薄膜晶片的表面的反射光中的上述所選擇的波段的反射光作為測(cè)定對(duì)象，或者向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射上述所選擇的波段的光，將來自該帶薄膜晶片的表面的全部反射光作為測(cè)定對(duì)象，并利用反射光譜法而測(cè)定上述第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布的工序。
[0027]若為這種膜厚分布測(cè)定方法，則能夠使用反射率對(duì)于第一薄膜和第二薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段的光并利用反射光譜法進(jìn)行測(cè)定，能夠以高密度、高精度、且以較短時(shí)間測(cè)定第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布。
[0028]此時(shí)，在選擇包括上述所求出的波長λ I和λ 2的波段的工序中，當(dāng)λ I < λ 2時(shí)，最好從波長λ I — 50 [nm]至波長λ 2+50 [nm]的范圍內(nèi)選擇上述波段，當(dāng)λ1> λ2時(shí),最好從波長λ 2 — 50 [nm]至波長λ 1+50 [nm]的范圍內(nèi)選擇上述波段。
[0029]這樣一來，能夠更可靠地選擇反射率對(duì)于薄膜的膜厚變動(dòng)而并不變動(dòng)的波段，并能夠可靠地以高精度測(cè)定第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布。
[0030]而且此時(shí)，能夠使上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片為SOI晶片，并使上述第一薄膜為埋入式氧化膜，且使上述第二薄膜為由單晶硅構(gòu)成的SOI層。
[0031]這樣一來，能夠?qū)⒕哂新袢胧窖趸ぜ癝OI層的SOI晶片用作測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片。通過根據(jù)SOI層膜厚與埋入式氧化膜的膜厚的組合而選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL，就能以高密度、高精度、且以較短時(shí)間測(cè)定SOI晶片的薄膜的膜厚分布。
[0032]發(fā)明效果
[0033]在本發(fā)明中，由于在利用反射光譜法的膜厚分布測(cè)定中，將包括上述差值即量變曲線P31成為零時(shí)的波長λ 1、或差值即量變曲線P32成為零時(shí)的波長λ 2、或它們雙方波長的波段作為測(cè)定對(duì)象的光的波段來選擇而測(cè)定膜厚分布，因此，能夠使用反射率對(duì)于第一薄膜和第二薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段的光并利用反射光譜法進(jìn)行測(cè)定，且能夠以高密度、高精度、且以較短時(shí)間分別單獨(dú)或同時(shí)測(cè)定第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布。由此，能夠提高膜厚的擬合精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是表示本發(fā)明的膜厚分布測(cè)定方法的工序的流程圖。
[0035]圖2是表示在本發(fā)明的膜厚分布測(cè)定方法所能使用的光學(xué)檢測(cè)裝置的概略圖。
[0036]圖3是表示在實(shí)施例1至實(shí)施例3所算出的各量變曲線的圖。
[0037]圖4是表示在SOI晶片所算出的各量變曲線的一例的圖。
[0038]圖5是表示在SOI晶片所算出的各量變曲線的一例的圖。
[0039]圖6是表示在SOI晶片所算出的各量變曲線的一例的圖。
[0040]圖7是表示在SOI晶片所算出的各量變曲線的一例的圖。
[0041]圖8是表示在GeOI晶片所算出的各量變曲線的一例的圖。
[0042]圖9是表示在實(shí)施例3、比較例3中所評(píng)價(jià)的SOI層及埋入式氧化膜的膜厚圖像的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于此。
[0044]過去，在利用反射光譜法來測(cè)定SOI晶片等的帶兩層薄膜晶片的膜厚分布的膜厚分布測(cè)定方法中，以高密度、高精度、且以較短時(shí)間進(jìn)行測(cè)定，成為了課題。
[0045]于是，本發(fā)明人為了解決這種問題而反復(fù)進(jìn)行了專心研討。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使在第一薄膜和第二薄膜有膜厚變動(dòng)，在照射光時(shí)也不會(huì)使該光的反射率變動(dòng)的波長對(duì)于第一薄膜與第二薄膜各自存在，且這種波長隨帶薄膜晶片的各設(shè)定膜厚規(guī)格而不同。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)，若使用以該波長為中心的規(guī)定范圍的波段的光并利用反射光譜法來測(cè)定，則能夠以實(shí)用的高處理能力且以高精度測(cè)定膜厚分布，并能夠提高膜厚的擬合精度，而完成了本發(fā)明。
[0046]圖1是表示本發(fā)明的膜厚分布測(cè)定方法的工序的流程圖。
[0047]本發(fā)明的膜厚分布測(cè)定方法的測(cè)定對(duì)象是帶薄膜晶片，該帶薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于該第一薄膜的表面上的第二薄膜。例如，作為該測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的一例，可舉出SOI晶片，該SOI晶片在硅基片上形成有埋入式氧化膜(BOX膜)，并在該埋入式氧化膜上形成有由單晶硅構(gòu)成的SOI層。這里，以將這種SOI晶片作為帶薄膜晶片的場(chǎng)合為例進(jìn)行說明。
[0048]這里，使制造SOI晶片時(shí)分別設(shè)定的埋入式氧化膜的設(shè)定膜厚為Tl [nm]，SOI層的設(shè)定膜厚為T2[nm]。
[0049]在本發(fā)明的膜厚分布測(cè)定方法中，選擇反射率對(duì)于測(cè)定對(duì)象的SOI晶片的薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段，并將該所選擇的波段的光作為利用反射光譜法來測(cè)定膜厚分布時(shí)的解析對(duì)象。為了選擇該波段，實(shí)施以下所示的工序。首先，說明僅測(cè)定第一薄膜即埋入式氧化膜的膜厚分布的場(chǎng)合。
[0050]首先，通過模擬算出量變曲線(Profile)Pl，該量變曲線Pl表示測(cè)定對(duì)象的SOI晶片對(duì)于可見光波長以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性(參照?qǐng)D1的A)。
[0051]接著，通過模擬算出表示SOI晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性的量變曲線P21，上述SOI晶片具有僅比測(cè)定對(duì)象的SOI晶片的第二薄膜即SOI層的設(shè)定膜厚T2薄或厚t[nm]的SOI層(參照?qǐng)D1的B)。這里，t的值并不特別限定，例如可以為Inm左右。
[0052]圖3㈧是表示量變曲線Pl及量變曲線P21的一例的圖，其中，量變曲線Pl是測(cè)定對(duì)象的SOI晶片的SOI層的設(shè)定膜厚T2為12nm且埋入式氧化膜的設(shè)定膜厚Tl為25nm時(shí)的量變曲線，量變曲線P21是SOI層比該測(cè)定對(duì)象的SOI晶片的SOI層厚Inm即SOI層的設(shè)定膜厚T2為13nm且埋入式氧化膜的設(shè)定膜厚Tl為25nm的SOI晶片的量變曲線。
[0053]如圖3(A)所示，通過變更SOI層的厚度，表示反射率的波長相關(guān)性的量變曲線P1、P21發(fā)生變化。
[0054]接著，算出通過模擬而算出的雙方量變曲線P1、P21之差即量變曲線P31(=P21 - Pl)，并求出該所算出的差值即量變曲線P31成為零時(shí)的波長λ I (參照?qǐng)D1的C)。這里，量變曲線Ρ31是表示Pl與Ρ21間的反射率之差的波長相關(guān)性的量變曲線。
[0055]圖3 (C)示出了圖3(A)所示量變曲線Pl與量變曲線Ρ21的差值即量變曲線Ρ31。如圖3(C)所示，在該情況下的量變曲線Ρ31成為零時(shí)即反射率之差成為零時(shí)的波長λ?為608nm。
[0056]在圖4(C)至圖7(C)中示出了具有不同于圖3(C)的場(chǎng)合的設(shè)定膜厚的SOI層和埋入式氧化膜的SOI晶片的場(chǎng)合的差值即量變曲線P31，而在該情況下，在量變曲線P31成為零時(shí)的波長有多個(gè)的情況下，將在膜厚分布測(cè)定所使用的裝置的檢測(cè)系統(tǒng)所得到的S/N比較大的波長作為所求的波長λ I。一般來講，若為接近500~700nm的波長，則能夠以高靈敏度進(jìn)行測(cè)定。
[0057]接著，選擇包括所求出的波長λ I的波段作為利用反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段(參照?qǐng)D1的D)。
[0058]這里，理想的是，從波長λ l±50nm的范圍內(nèi)選擇波段。這樣一來，能夠更可靠地選擇反射率對(duì)于薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段。
[0059]在圖3(C)所示量變曲線P31的一例中，從波長為608nm±50nm的范圍內(nèi)(558~658nm)選擇包括608nm的波段。
[0060]在本發(fā)明的膜厚分布測(cè)定方法中，無需每次實(shí)施該波段的選擇，可根據(jù)測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的SOI層厚度及埋入式氧化膜厚度的組合并通過上述工序，預(yù)先選擇好適當(dāng)?shù)牟ǘ巍＿@樣，若預(yù)先選擇好波段，則能夠縮短膜厚分布測(cè)定時(shí)間。
[0061]接著，使用這樣選擇的波段并利用反射光譜法如下測(cè)定埋入式氧化膜的膜厚分布(參照?qǐng)D1的E)。
[0062] 向測(cè)定對(duì)象的SOI晶片的表面照射光，并在來自該SOI晶片的表面的反射光中，僅將所選擇的波段的反射光作為測(cè)定對(duì)象而測(cè)定埋入式氧化膜的膜厚分布。此時(shí)，能夠使向SOI晶片的表面照射的光的波段為可見光的較寬的波段。作為僅將反射光中的所選擇的波段的反射光作為測(cè)定對(duì)象的方法，有使用解析軟件的方法。若為該方法，則能夠簡便地實(shí)施且實(shí)用性較高，而無需使用煩雜的測(cè)定方法或裝置。
[0063]或者，向測(cè)定對(duì)象的SOI晶片的表面照射所選擇的波段的光，并將來自該SOI晶片的表面的全部反射光作為測(cè)定對(duì)象而測(cè)定埋入式氧化膜的膜厚分布亦可，作為向SOI晶片的表面照射所選擇的波段的光的方法，能夠使用例如圖2所示的光學(xué)顯微鏡裝置而實(shí)施。
[0064]在圖2所示的光學(xué)顯微鏡裝置2安裝有帶通濾波器4，利用帶通濾波器4能夠?qū)碜怨庠?的光以僅使所選擇的波段的光通過的方式進(jìn)行濾波，并向SOI晶片I的表面照射。這樣一來，能夠進(jìn)一步提高膜厚分布的測(cè)定精度。
[0065]或者，將帶通濾波器4變更為例如聲波濾波器、液晶濾波器、以及波長可調(diào)諧激光器而進(jìn)行照射光的濾波亦可。
[0066]而且，在光源也可設(shè)定波段，還可使用各種激光器(半導(dǎo)體激光器(LD)、氣體激光器、固體激光器、波長可調(diào)諧激光器)、發(fā)光二極管(LED)、以及液晶顯示器(LCD)等。而且，簡易起見還可使用彩色攝影機(jī)的RGB信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)。
[0067]根據(jù)如上所述那樣測(cè)定的反射光強(qiáng)度分布，能夠得到第一薄膜的膜厚分布。
[0068]以下，對(duì)僅測(cè)定第二薄膜即SOI層的膜厚分布的場(chǎng)合進(jìn)行說明。這里，未特別記載的事項(xiàng)基本上與測(cè)定上述埋入式氧化膜的膜厚分布的場(chǎng)合相同。
[0069]在與上述相同地算出量變曲線Pl之后(參照?qǐng)D1的A)，通過模擬算出表示SOI晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性的量變曲線P22，上述SOI晶片具有僅比測(cè)定對(duì)象的SOI晶片的埋入式氧化膜的設(shè)定膜厚Tl薄或厚t[nm]的SOI層(參照?qǐng)D1的B)。
[0070]圖3⑶是表示量變曲線Pl及量變曲線P22的一例的圖，其中，量變曲線Pl是在測(cè)定對(duì)象的SOI晶片的SOI層的設(shè)定膜厚T2為12nm且埋入式氧化膜的設(shè)定膜厚Tl為25nm時(shí)的量變曲線，量變曲線P22是埋入式氧化膜比該測(cè)定對(duì)象的SOI晶片的埋入式氧化膜厚Inm即埋入式氧化膜的設(shè)定膜厚Tl為26nm且SOI層的設(shè)定膜厚T2為12nm的SOI晶片的
量變曲線。
[0071]接著，算出通過模擬所算出的雙方量變曲線P1、P22的差值即量變曲線P32(=P22 - Pl)，并求出該所算出的差值即量變曲線P32成為零時(shí)的波長λ 2 (參照?qǐng)D1的C)。
[0072]圖3 (C)示出了圖3(B)所示的量變曲線Ρ1、Ρ22的差值即量變曲線Ρ32。如圖3(C)所示，在此時(shí)的量變曲線Ρ32成為零時(shí)，即反射率之差成為零時(shí)的波長λ 2為535nm。
[0073]接著，選擇包括求出的波長λ 2的波段作為利用反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段(參照?qǐng)D1的D)。這里，理想的是，從波長λ2±50ηπι的范圍內(nèi)選擇波段。這樣一來，能夠更可靠地選擇反射率對(duì)于薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段。
[0074]在圖3(C)所示量變曲線Ρ32的一例中，從波長為535nm±50nm的范圍內(nèi)(485?585nm)選擇包括535nm的波段。
[0075]接著，使用所選擇的波段并利用反射光譜法測(cè)定SOI層的膜厚分布(參照?qǐng)D1的E)。
[0076]而且，在同時(shí)測(cè)定第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布的情況下，與上述同樣地算出量變曲線P1、P21、P22、P31、以及P32，并求出波長λ 1、入2。[0077]在圖3(A)、圖3⑶所示的例子中，λ I為608nm，λ 2為535nm。
[0078]接著，選擇包括所求出的波長λ I和λ 2的波段作為利用反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段。這里，理想的是，在所求出的波長λ I和λ 2為λ I < λ 2的情況下，在波長為λ 1- 50nm至波長為λ 2+50nm的范圍內(nèi)選擇波段，在λ I > λ 2的情況下，在波長為λ 2 — 50nm至波長為λ l+50nm的范圍內(nèi)選擇波段。這樣一來，能夠更可靠地選擇反射率對(duì)于薄膜的膜厚變動(dòng)并不變動(dòng)的波段。
[0079]在圖3 (C)所示的一例中，λ I > λ 2，從波長為535nm — 50nm至波長為608nm+50nm的范圍內(nèi)(485~658nm)選擇包括535nm及608nm的波段。這里，若選擇例如535nm~608nm的波段，則在該波段的范圍，由于SOI膜厚的膜厚增加和埋入式氧化膜的膜厚增加，使得反射率的變化相反，因此，測(cè)定精度提高。
[0080]其后，使用該所選擇的波段，并利用反射光譜法測(cè)定埋入式氧化膜的膜厚分布。
[0081]若為如上的本發(fā)明的膜厚分布測(cè)定方法，由于向測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片照射光時(shí)，即使第一薄膜和第二薄膜上有膜厚變動(dòng)，也能夠使用反射率不變動(dòng)的波段的光并利用反射光譜法實(shí)施膜厚分布測(cè)定，因此，能夠以高密度、高精度、且以較短時(shí)間測(cè)定第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布。
[0082]在圖4至圖7中示出在其它設(shè)定膜厚規(guī)格的SOI晶片中通過模擬而算出的量變曲線P1、P21、P22、P31、以及P32的一例。在圖8中示出在第一薄膜為埋入式氧化膜且第二薄膜為絕緣體上鍺(Germanium On Insulator,GeOI)層的GeOI晶片中通過模擬而算出的量變曲線？1、？21、？22、？31、以及？32的一例。這些晶片的設(shè)定膜厚規(guī)格示于表1中。
[0083]表1
【權(quán)利要求】
1.一種膜厚分布測(cè)定方法，利用反射光譜法而測(cè)定帶薄膜晶片的第一薄膜的膜厚分布，該帶薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于該第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布測(cè)定方法其特征在于，包括: 通過模擬算出量變曲線Pi的工序，該量變曲線Pi表示上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片對(duì)于可見光波長以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性； 通過模擬算出量變曲線P21的工序，該量變曲線P21表示具有僅比上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的上述第二薄膜的設(shè)定膜厚T2薄或厚t[nm]的第二薄膜的帶薄膜晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性； 算出上述所算出的雙方量變曲線P1、P21之差即量變曲線P31( = P21 一 Pl)，并求出所算出的差值即量變曲線P31成為零時(shí)的波長λ I的工序； 選擇包括上述所求出的波長λ I的波段作為利用上述反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段的工序；以及， 向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射光，僅將來自該帶薄膜晶片的表面的反射光中的上述所選擇的波段的反射光作為測(cè)定對(duì)象，或者向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射上述所選擇的波段的光，將來自該帶薄膜晶片的表面的全部反射光作為測(cè)定對(duì)象，并利用反射光譜法而測(cè)定上述第一薄膜的膜厚分布的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜厚分布測(cè)定方法，其特征在于， 在選擇包括上 述所求出的波長λ I的波段的工序中，從波長λ l±50[nm]的范圍內(nèi)選擇上述波段。
3.一種膜厚分布測(cè)定方法，利用反射光譜法而測(cè)定帶薄膜晶片的第二薄膜的膜厚分布，該帶薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于該第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布測(cè)定方法其特征在于，包括: 通過模擬算出量變曲線Pi的工序，該量變曲線Pi表示上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片對(duì)于可見光波長以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性； 通過模擬算出量變曲線P22的工序，該量變曲線P22表示具有僅比上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的上述第一薄膜的設(shè)定膜厚Tl薄或厚t[nm]的第一薄膜的帶薄膜晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性； 算出上述所算出的雙方量變曲線P1、P22之差即量變曲線P32( = P22 一 Pl)，并求出該所算出的差值即量變曲線P32成為零時(shí)的波長λ 2的工序； 選擇包括上述所求出的波長λ2的波段作為利用上述反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段的工序；以及， 向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射光，僅將來自該帶薄膜晶片的表面的反射光中的上述所選擇的波段的反射光作為測(cè)定對(duì)象，或者向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射上述所選擇的波段的光，將來自該帶薄膜晶片的表面的全部反射光作為測(cè)定對(duì)象，并利用反射光譜法而測(cè)定上述第二薄膜的膜厚分布的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜厚分布測(cè)定方法，其特征在于， 在選擇包括上述所求出的波長λ 2的波段的工序中，從波長λ2±50[ηπι]的范圍內(nèi)選擇上述波段。
5.一種膜厚分布測(cè)定方法，利用反射光譜法而測(cè)定帶薄膜晶片的第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布，該帶薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于該第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布測(cè)定方法其特征在于，包括: 通過模擬算出量變曲線Pi的工序，該量變曲線Pi表示上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片對(duì)于可見光波長以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性； 通過模擬算出量變曲線P21的工序，該量變曲線P21表示具有僅比上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的上述第二薄膜的設(shè)定膜厚T2薄或厚t[nm]的第二薄膜的帶薄膜晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性； 算出上述所算出的雙方量變曲線PU P21之差即量變曲線P31 ( = P21 - Pl)，并求出該所算出的差值即量變曲線P31成為零時(shí)的波長λ I的工序； 通過模擬算出量變曲線Ρ22的工序，該量變曲線Ρ22表示具有僅比上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的上述第一薄膜的設(shè)定膜厚Tl薄或厚t[nm]的第一薄膜的帶薄膜晶片對(duì)于可見光以上波長區(qū)域的光的反射率的波長相關(guān)性； 算出上述所算出的雙方量變曲線P1、P22之差即量變曲線P32( = P22 一 Pl)，并求出該所算出的差值即量變曲線P32成為零時(shí)的波長λ 2的工序； 選擇包括上述所求出的波長λ I和λ 2的波段作為利用上述反射光譜法的膜厚分布測(cè)定所使用的光的波段的工序；以及， 向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射光，僅將來自該帶薄膜晶片的表面的反射光中的上述所選擇的波段的反射光作為測(cè)定對(duì)象，或者向上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片的表面照射上述所選擇的波段的光，將來自該帶薄膜晶片的表面的全部反射光作為測(cè)定對(duì)象，并利用反射光譜法而測(cè)定上述第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膜厚分布測(cè)定方法，其特征在于， 在選擇包括上述所求出的波長λ 1和λ 2的波段的工序中，當(dāng)λ 1 < λ 2時(shí)，從波長λ 1 — 50 [nm]至波長λ 2+50 [nm]的范圍內(nèi)選擇上述波段，當(dāng)λ 1 > λ 2時(shí),從波長λ 2 —50 [nm]至波長λ 1+50 [nm]的范圍內(nèi)選擇上述波段。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的膜厚分布測(cè)定方法，其特征在于， 上述測(cè)定對(duì)象的帶薄膜晶片為SOI晶片，上述第一薄膜為埋入式氧化膜，上述第二薄膜為由單晶硅構(gòu)成的SOI層。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK104011499SQ201280064366
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】桑原登 申請(qǐng)人:信越半導(dǎo)體株式會(huì)社