膜厚分布测定方法技术

本发明专利技术是一种膜厚分布测定方法，该方法执行如下工序：算出量变曲线P1，该量变曲线P1表示测定对象的带薄膜晶片对于可见光波长以上波长区域的光的反射率的波长相关性；算出量变曲线P21，该量变曲线P21表示具有仅比测定对象的带薄膜晶片的第二薄膜的设定膜厚T2薄或厚t[nm]的第二薄膜的带薄膜晶片对于可见光以上波长区域的光的反射率的波长相关性；求出P1、P21之差即量变曲线P31成为零时的波长λ1；选择包括所求出的波长λ1的波段作为利用反射光谱法的膜厚分布测定所使用的光的波段；以及，向测定对象的带薄膜晶片的表面照射光，仅将来自该带薄膜晶片的表面的反射光中的所选择的波段的反射光作为测定对象，并利用反射光谱法而测定第一薄膜的膜厚分布。由此，使用反射光谱法能够以高密度、高精度、且以较短时间测定带两层薄膜晶片的膜厚分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，其利用反射光谱法来测定半导体器件所使用的带两层薄膜晶片的膜厚分布。
技术介绍
近年来，伴随着设计规则的微细化，开始使用绝缘体上硅(Silicon-On-1nsulator, SOI)晶片，该SOI晶片用于全耗尽绝缘体上娃(Fully DepletedSOI, FD-S0I)器件、鳍式场效晶体管(Fin Field Effect Transistor, FinFET)器件、以及娃纳米线晶体管(Silicon Nanowire Transistor)等SOI器件,且具有要求特别高的膜厚均勻性的超薄薄膜的SOI层。在这些器件中，SOI膜厚和埋入式氧化膜(Buried Oxide Film,BOX膜)厚的均匀性在决定晶体管的特性方面，成为重要的指标。算出在基片的表面具有薄膜这种带薄膜晶片的薄膜的膜厚分布的现有膜厚测定方法，通常是利用椭圆偏振光谱法、反射光谱法来测定每个点的膜厚，而能够以高处理能力(Through-put)且以高精度对晶片整个面进行膜厚分布测定的膜厚分布测定装置尚未市场销售。在利用椭圆偏振光谱法、反射光谱法的点测定中，在每个测定点获取某波长范围(通常为可见光区)的光谱，并针对该光谱与模型膜构造拟合(fitting)，而求出各测定点的膜厚。因此，若要以高处理能力且以高精度对晶片整个面进行测定，则测定点个数过度增力口，因此，受计算量和时间的限制，而现实中不可能进行测定。而且，为了进行光谱测定，宽波长范围的波长区域必不可少，因此，提高空间分辨率而进行多点膜厚测定，实际上是不可能的。这样，以高密度、高精度、且以较短时间进行SOI晶片等的带薄膜晶片的膜厚分布的测定，成为了问题。再有，在专利文献I中，记载有一种方法，该方法利用反射光谱法并使用紫外光波长区的两个波长的光，同时测定SOI层和BOX层这两个层。在专利文献2中，公开有一种技术，该技术是向SOI照射白色光，并将反射光按照各波长分光，且根据各波长的干涉信息算出SOI层膜厚。在专利文献3中，记载有一种方法，该方法其目的在于以更高的精度来测定在基片上形成有多个层的被测定物的膜厚，该方法主要使用一种在红外光带具有波长成分的光源，并反复计算各波长的理论反射率(光谱)，通过拟合而决定测定对象的膜厚。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平7-55435号公报专利文献2:日本特开2002-343842号公报专利文献3:日本特开2010-2327号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术是鉴于如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种，该方法使用反射光谱法能够以高密度、高精度、且以较短时间测定带薄膜晶片的膜厚分布。用于解决问题的方案为了达到上述目的，根据本专利技术，提供一种，该方法利用反射光谱法而测定带薄膜晶片的第一薄膜的膜厚分布，该带薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于该第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述其特征在于，包括:通过模拟算出量变曲线(Profile)Pl的工序，该量变曲线Pl表示上述测定对象的带薄膜晶片对于可见光波长以上波长区域的光的反射率的波长相关性；通过模拟算出量变曲线P21的工序，该量变曲线P21表示具有仅比上述测定对象的带薄膜晶片的上述第二薄膜的设定膜厚T2薄或厚t[nm]的第二薄膜的带薄膜晶片对于可见光以上波长区域的光的反射率的波长相关性；算出上述所算出的双方量变曲线PU P21之差即量变曲线P31(=P21 - Pl)，并求出该所算出的差值即量变曲线P31成为零时的波长λ I的工序；选择包括上述所求出的波长λ I的波段作为利用上述反射光谱法的膜厚分布测定所使用的光的波段的工序；以及，向上述测定对象的带薄膜晶片的表面照射光，仅将来自该带薄膜晶片的表面的反射光中的上述所选择的波段的反射光作为测定对象，或者向上述测定对象的带薄膜晶片的表面照射上述所选择的波段的光，将来自该带薄膜晶片的表面的全部反射光作为测定对象，并利用反射光谱法而测定上述第一薄膜的膜厚分布的工序。若为这种，则能够使用反射率对于第二薄膜的膜厚变动并不变动的波段的光并利用反射光谱法进行测定，能够以高密度、高精度、且以较短时间测定第一薄膜的膜厚分布。此时，在选择包括上述所求出的波长λ I的波段的工序中，最好从波长λ1±50[ηηι]的范围内选择上述波段。这样一来，能够更可靠地选择反射率对于第二薄膜的膜厚变动并不变动的波段，并能够可靠地以高精度测定第一薄膜的膜厚分布。而且，根据本专利技术，提供一种，该方法利用反射光谱法而测定带薄膜晶片的第二薄膜的膜厚分布，该带薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于该第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述其特征在于，包括:通过模拟算出量变曲线Pi的工序，该量变曲线Pi表示上述测定对象的带薄膜晶片对于可见光波长以上波长区域的光的反射率的波长相关性；通过模拟算出量变曲线Ρ22的工序，该量变曲线Ρ22表示具有仅比上述测定对象的带薄膜晶片的上述第一薄膜的设定膜厚Tl薄或厚t[nm]的第一薄膜的带薄膜晶片对于可见光以上波长区域的光的反射率的波长相关性；算出上述所算出的双方量变曲线P1、P22之差即量变曲线P32( = P22 一 Pl)，并求出该所算出的差值即量变曲线P32成为零时的波长λ 2的工序；选择包括上述所求出的波长λ 2的波段作为利用上述反射光谱法的膜厚分布测定所使用的光的波段的工序；以及，向上述测定对象的带薄膜晶片的表面照射光，仅将来自该带薄膜晶片的表面的反射光中的上述所选择的波段的反射光作为测定对象，或者向上述测定对象的带薄膜晶片的表面照射上述所选择的波段的光，将来自该带薄膜晶片的表面的全部反射光作为测定对象，并利用反射光谱法而测定上述第二薄膜的膜厚分布的工序。若为这种，则能够使用反射率对于第一薄膜的膜厚变动并不变动的波段的光并利用反射光谱法进行测定，能够以高密度、高精度、且以较短时间测定第二薄膜的膜厚分布。此时，在选择包括上述所求出的波长λ 2的波段的工序中，最好从波长λ2±50[ηηι]的范围内选择上述波段。这样一来，能够更可靠地选择反射率对于第一薄膜的膜厚变动并不变动的波段，并能够可靠地以高精度测定第二薄膜的膜厚分布。而且，根据本专利技术，提供一种，该方法利用反射光谱法而测定带薄膜晶片的第一薄膜和第二薄膜的膜厚分布，该带薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于该第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述其特征在于，包括:通过模拟算出量变曲线Pl的工序，该量变曲线Pi表示上述测定对象的带薄膜晶片对于可见光波长以上波长区域的光的反射率的波长相关性；通过模拟算出量变曲线Ρ21的工序，该量变曲线Ρ21表示具有仅比上述测定对象的带薄膜晶片的上述第二薄膜的设定膜厚Τ2薄或厚t[nm]的第二薄膜的带薄膜晶片对于可见光以上波长区域的光的反射率的波长相关性；算出上述所算出的双方量变曲线P1、P21之差即量变曲线P31( = P21 — P1)，并求出该所算出的差值即量变曲线P31成为零时的波长λ I的工序；通过模拟算出量变曲线Ρ22的工序，该量变曲线Ρ22表示具有仅比上述测定对象的带薄膜晶片的上述第一薄膜的设定膜厚Tl薄或厚t[nm]的第一薄膜的带薄膜晶片对于可见光以上波长区域的光的反射率的波长相关性；算出上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜厚分布测定方法，利用反射光谱法而测定带薄膜晶片的第一薄膜的膜厚分布，该带薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于该第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布测定方法其特征在于，包括：通过模拟算出量变曲线P1的工序，该量变曲线P1表示上述测定对象的带薄膜晶片对于可见光波长以上波长区域的光的反射率的波长相关性；通过模拟算出量变曲线P21的工序，该量变曲线P21表示具有仅比上述测定对象的带薄膜晶片的上述第二薄膜的设定膜厚T2薄或厚t[nm]的第二薄膜的带薄膜晶片对于可见光以上波长区域的光的反射率的波长相关性；算出上述所算出的双方量变曲线P1、P21之差即量变曲线P31(＝P21－P1)，并求出所算出的差值即量变曲线P31成为零时的波长λ1的工序；选择包括上述所求出的波长λ1的波段作为利用上述反射光谱法的膜厚分布测定所使用的光的波段的工序；以及，向上述测定对象的带薄膜晶片的表面照射光，仅将来自该带薄膜晶片的表面的反射光中的上述所选择的波段的反射光作为测定对象，或者向上述测定对象的带薄膜晶片的表面照射上述所选择的波段的光，将来自该带薄膜晶片的表面的全部反射光作为测定对象，并利用反射光谱法而测定上述第一薄膜的膜厚分布的工序。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.28 JP 2011-2873971.一种膜厚分布测定方法，利用反射光谱法而测定带薄膜晶片的第一薄膜的膜厚分布，该带薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于该第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布测定方法其特征在于，包括: 通过模拟算出量变曲线Pi的工序，该量变曲线Pi表示上述测定对象的带薄膜晶片对于可见光波长以上波长区域的光的反射率的波长相关性； 通过模拟算出量变曲线P21的工序，该量变曲线P21表示具有仅比上述测定对象的带薄膜晶片的上述第二薄膜的设定膜厚T2薄或厚t[nm]的第二薄膜的带薄膜晶片对于可见光以上波长区域的光的反射率的波长相关性； 算出上述所算出的双方量变曲线P1、P21之差即量变曲线P31( = P21 一 Pl)，并求出所算出的差值即量变曲线P31成为零时的波长λ I的工序； 选择包括上述所求出的波长λ I的波段作为利用上述反射光谱法的膜厚分布测定所使用的光的波段的工序；以及， 向上述测定对象的带薄膜晶片的表面照射光，仅将来自该带薄膜晶片的表面的反射光中的上述所选择的波段的反射光作为测定对象，或者向上述测定对象的带薄膜晶片的表面照射上述所选择的波段的光，将来自该带薄膜晶片的表面的全部反射光作为测定对象，并利用反射光谱法而测定上述第一薄膜的膜厚分布的工序。2.根据权利要求1所述的膜厚分布测定方法，其特征在于， 在选择包括上 述所求出的波长λ I的波段的工序中，从波长λ l±50[nm]的范围内选择上述波段。3.一种膜厚分布测定方法，利用反射光谱法而测定带薄膜晶片的第二薄膜的膜厚分布，该带薄膜晶片具有形成于基片的表面上的第一薄膜、以及形成于该第一薄膜的表面上的第二薄膜，上述膜厚分布测定方法其特征在于，包括: 通过模拟算出量变曲线Pi的工序，该量变曲线Pi表示上述测定对象的带薄膜晶片对于可见光波长以上波长区域的光的反射率的波长相关性； 通过模拟算出量变曲线P22的工序，该量变曲线P22表示具有仅比上述测定对象的带薄膜晶片的上述第一薄膜的设定膜厚Tl薄或厚t[nm]的第一薄膜的带薄膜晶片对于可见光以上波长区域的光的反射率的波长相关性； 算出上述所算出的双方量变曲线P1、P22之差即量变曲线P32( = P22 一 Pl)，并求出该所算出的差值即量变曲线P32成为零时的波长λ 2的工序； 选择包括上述所求出的波长λ2的波段作为利用上述反射光谱法的膜厚分布测定所使用的光的波段的工序；以及， 向上述测定对象的带薄膜晶片的表面照射光，仅将来自该带薄膜晶片的表面的反射光中的上述所选择的波段的反射光作为测定对象，或者向上述测定对象的带薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑原登，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP