[发明专利]膜厚分布测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜厚分布测定方法，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。

背景技术

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-Insulator，SOI)晶片，该SOI晶片用于全耗尽绝缘体上硅(Fully Depleted SOI，FD-SOI)器件、鳍式场效晶体管(Fin Field Effect Transistor，FinFET)器件、以及硅纳米线晶体管(Silicon Nanowire Transistor)等SOI器件，且具有要求特别高的膜厚均匀性的超薄薄膜的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加，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1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

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是鉴于如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种膜厚分布测定方法，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，根据本发明，提供一种膜厚分布测定方法，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(Profile)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)，并求出该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。

若为这种膜厚分布测定方法，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λ1的波段的工序中，最好从波长λ1±50[nm]的范围内选择上述波段。