附有薄膜的晶片的膜厚分布測(cè)定方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)是一種附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法，其計(jì)算在基板的表面上具有薄膜的附有薄膜的晶片的前述薄膜的膜厚分布，其特征在于，通過(guò)向前述附有薄膜的晶片表面的部分區(qū)域上照射單波長(zhǎng)λ的光，并檢測(cè)前述區(qū)域的反射光，測(cè)定將前述區(qū)域分割為多個(gè)的每個(gè)像素的反射光強(qiáng)度，從而求得前述區(qū)域內(nèi)的反射光強(qiáng)度分布，并根據(jù)該反射光強(qiáng)度分布，計(jì)算前述區(qū)域內(nèi)的薄膜的膜厚分布。由此，提供一種附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法，其能以低成本簡(jiǎn)便地且以充分的空間分辨率，對(duì)整個(gè)晶片進(jìn)行影響元件的微薄膜（SOI層）膜厚分布的測(cè)定。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法，其是計(jì)算制作半導(dǎo)體元件所使用的附有薄膜的晶片的膜厚分布，尤其涉及一種計(jì)算絕緣襯底上的娃(SiIicon-On-Insulator,SOI)層膜厚分布的評(píng)價(jià)方法。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，伴隨著設(shè)計(jì)規(guī)則的細(xì)微化，用于制作SOI元件、尤其是用于制作全耗盡SOKFully Depleted S0I，F(xiàn)D_S0I)元件的SOI晶片的SOI層膜厚分布，開(kāi)始影響到元件制造工序，甚至影響到晶體管特性。在集成電路中，使構(gòu)成電路的晶體管的特性均勻，較為重要。現(xiàn)有的膜厚測(cè)定方法，當(dāng)計(jì)算在基板的表面上具有薄膜的附有薄膜的晶片上的薄膜的膜厚分布時(shí)，一般是利用橢圓偏振光譜法(spectroscopic ellipsometry)、反射光譜法，測(cè)定每個(gè)點(diǎn)的膜厚，但是，市售的膜厚分布測(cè)定裝置，還不能夠以I μ m左右的分辨率，對(duì)大范圍的面進(jìn)行膜厚分布測(cè)定。在利用橢圓偏振光譜法、反射光譜法的點(diǎn)測(cè)定中，通過(guò)對(duì)每個(gè)測(cè)定點(diǎn)，獲取某波長(zhǎng)范圍(通常為可見(jiàn)光區(qū))的光譜，針對(duì)該光譜與模型膜結(jié)構(gòu)匹配，來(lái)求得各測(cè)定點(diǎn)的膜厚。因此，如果以I μ m左右的分辨率進(jìn)行測(cè)定，由于測(cè)定點(diǎn)數(shù)量過(guò)度增加，因此，從計(jì)算量及時(shí)間的限制來(lái)看，無(wú)法實(shí)際測(cè)定。并且，由于為了進(jìn)行光譜測(cè)定，寬波長(zhǎng)范圍的波長(zhǎng)區(qū)域必不可少，因此，提高空間分辨率來(lái)進(jìn)行多點(diǎn)膜厚測(cè)定，在實(shí)際上是不可能的。因此，作為可以利用這些方法一并測(cè)定整個(gè)晶片的裝置，當(dāng)前只存在空間分辨率為幾百微米左右的裝置。這樣一來(lái)，需要一種附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法，所述評(píng)價(jià)方法能以高精度、低成本且簡(jiǎn)便地，對(duì)整個(gè)晶片進(jìn)行薄膜尤其是SOI層的膜厚分布的測(cè)定。而且，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了一種技術(shù)，其是向SOI上照射白光，按照各波長(zhǎng)將反射光分光，并根據(jù)波長(zhǎng)的干擾信息來(lái)計(jì)算SOI層膜厚；在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，記載有以下事項(xiàng)向不足I μ m的SOI層上照射488nm的激光，檢測(cè)它的正反射光，并根據(jù)與照射光的干擾條紋，檢查面內(nèi)的膜厚偏差。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2002-343842號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平08-264605號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)是鑒于上述問(wèn)題而完成的，提供一種附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法，所述評(píng)價(jià)方法能以高精度、低成本且簡(jiǎn)便地，對(duì)整個(gè)晶片進(jìn)行影響元件的微薄膜(S0I層)膜厚分布的測(cè)定。為了解決上述課題，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法，計(jì)算在基板的表面上具有薄膜的附有薄膜的晶片的前述薄膜的膜厚分布，所述附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法的特征在于通過(guò)向前述附有薄膜的晶片表面的部分區(qū)域上照射單波長(zhǎng)λ的光，并檢測(cè)前述區(qū)域的反射光，測(cè)定將前述區(qū)域分割為多個(gè)的每個(gè)像素的反射光強(qiáng)度，從而求得前述區(qū)域內(nèi)的反射光強(qiáng)度分布，并根據(jù)該反射光強(qiáng)度分布，計(jì)算前述區(qū)域內(nèi)的薄膜的膜厚分布。這樣一來(lái)，通過(guò)使用評(píng)價(jià)方法，由于將照射光的波長(zhǎng)限定為單一波長(zhǎng)，因此，計(jì)算量較少即可進(jìn)行，能以低成本、簡(jiǎn)便地且以充分的空間分辨率，對(duì)整個(gè)晶片進(jìn)行薄膜的膜厚分布的測(cè)定，其中，該評(píng)價(jià)方法是通過(guò)選擇適宜的單波長(zhǎng)λ的光，向附有薄膜的晶片表面的部分區(qū)域照射該單波長(zhǎng)λ的光，并檢測(cè)該區(qū)域的反射光，測(cè)定將該區(qū)域分割為多個(gè)的每個(gè)像素的反射光強(qiáng)度，從而求得所述區(qū)域內(nèi)的反射光強(qiáng)度分布，并根據(jù)該反射光強(qiáng)度分布，計(jì)算所述區(qū)域內(nèi)的薄膜的膜厚分布。并且此時(shí)，當(dāng)選擇前述波長(zhǎng)λ時(shí)，作為前述波長(zhǎng)λ，優(yōu)選為，根據(jù)前述附有薄膜的晶片的薄膜的膜厚設(shè)定值計(jì)算的照射光的反射率(R)為O. 2以上，并且，相對(duì)于前述薄膜膜厚的反射率變動(dòng)率(Λ R/R)的絕對(duì)值為O. 02/nm以上。 利用本專(zhuān)利技術(shù)的附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法，通過(guò)選擇反射率相對(duì)于薄膜的膜厚設(shè)定值的變動(dòng)較大的波長(zhǎng)，來(lái)作為照射光的波長(zhǎng)λ，可以進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。然后，如果根據(jù)附有薄膜的晶片的薄膜的膜厚設(shè)定值計(jì)算的照射光的反射率(R)為O. 2以上，那么反射光強(qiáng)度充分，可以進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。并且，如果相對(duì)于薄膜膜厚的反射率變動(dòng)率的絕對(duì)值為O. 02/nm以上，那么相對(duì)于薄膜的膜厚變動(dòng)，靈敏度充分，可以進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。并且，此時(shí)，優(yōu)選為，當(dāng)選擇前述波長(zhǎng)λ時(shí)，使前述反射率變動(dòng)率(Λ R/R)的絕對(duì)值為O. 05/nm以上。這樣一來(lái)，如果選擇反射率變動(dòng)率的絕對(duì)值為O. 05/nm以上的波長(zhǎng)，那么相對(duì)于膜厚變動(dòng)，靈敏度較高，可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。并且，此時(shí)，優(yōu)選為，前述波長(zhǎng)λ是選自可見(jiàn)光波長(zhǎng)的單一的波長(zhǎng)。本專(zhuān)利技術(shù)的附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法，由于可以使用普通的光學(xué)顯微鏡裝置，并且，可以使用選自可見(jiàn)光波長(zhǎng)的單一的波長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行，因此，成本較低。并且，此時(shí)，優(yōu)選為，使前述像素一邊的尺寸，為前述波長(zhǎng)λ的1/2以上且為100 μ m以下。這樣一來(lái)，如果像素一邊的尺寸為波長(zhǎng)λ的1/2以上且為100 μ m以下，那么就無(wú)需擔(dān)心焦點(diǎn)不容易會(huì)聚，可以更準(zhǔn)確地計(jì)算附有薄膜的晶片的薄膜的膜厚分布。并且，此時(shí)，可以使前述區(qū)域與元件制造工序的光刻曝光位置保持一致。在本專(zhuān)利技術(shù)的附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法中，可以通過(guò)調(diào)整所使用的顯微鏡的倍率或視野范圍，來(lái)使照射光的區(qū)域與元件制造工序的光刻曝光位置保持一致。并且，此時(shí)，可以通過(guò)在多處進(jìn)行所述區(qū)域內(nèi)的薄膜的膜厚分布的計(jì)算，來(lái)求得前述整個(gè)附有薄膜的晶片的膜厚分布。這樣一來(lái)，通過(guò)在多處進(jìn)行部分區(qū)域內(nèi)的薄膜的膜厚分布的計(jì)算，可以進(jìn)行整個(gè)晶片的評(píng)價(jià)。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法，即使在這種整個(gè)晶片的評(píng)價(jià)中，由于將波長(zhǎng)限定為一波長(zhǎng)，因此，能以較少的計(jì)算量、較低的成本來(lái)進(jìn)行附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)。并且，此時(shí)，可以使用一種在前述基板與前述薄膜之間、或在前述薄膜上，形成有第二薄膜的附有薄膜的晶片，來(lái)作為前述評(píng)價(jià)的附有薄膜的晶片。這樣一來(lái)，在本專(zhuān)利技術(shù)中，可以使用一種在基板與薄膜之間、或在薄膜上，形成有第二薄膜即具有2層薄膜的附有薄膜的晶片，來(lái)作為評(píng)價(jià)的附有薄膜的晶片。并且，此時(shí)，可以使前述基板及前述薄膜為單晶硅，形成于前述基板與前述薄膜之間的所述第二薄膜為氧化硅膜。這樣一來(lái)，可以使用SOI晶片，作為評(píng)價(jià)的附有薄膜的晶片，其中，基板及薄膜為單晶娃，第二薄膜為氧化娃膜。通過(guò)根據(jù)SOI層膜厚與氧化埋層(buried oxide layer,BOX)(氧化硅膜層)厚的組合來(lái)選擇適宜的波長(zhǎng)λ，能以I μ m以下的分辨率來(lái)定量地評(píng)價(jià)SOI層膜厚的膜厚分布、均勻性。(專(zhuān)利技術(shù)的效果) 如上所述，根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，可以提供一種薄膜的膜厚分布測(cè)定、膜厚均勻性評(píng)價(jià)方法，所述方法能以低成本簡(jiǎn)便地且以充分的空間分辨率，對(duì)整個(gè)晶片進(jìn)行影響元件的微薄膜的膜厚分布的測(cè)定。并且，通過(guò)選擇反射率相對(duì)于薄膜的膜厚設(shè)定值的變動(dòng)較大的波長(zhǎng)，可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。尤其是，當(dāng)進(jìn)行SOI晶片的評(píng)價(jià)時(shí)，通過(guò)根據(jù)SOI層膜厚與BOX層(氧化硅膜層)厚的組合來(lái)選擇適宜的波長(zhǎng)，能以I μ m以下的分辨率來(lái)定量地評(píng)價(jià)SOI層膜厚的膜厚分布、均勻性。附圖說(shuō)明圖I是表示當(dāng)SOI晶片的BOX層厚固定(145nm)時(shí)，反射率相對(duì)于3個(gè)代表性波長(zhǎng)的SOI層膜厚的變動(dòng)的圖。圖2是可以用于本專(zhuān)利技術(shù)的附有薄膜的晶片的評(píng)價(jià)方法的普通的光學(xué)顯微鏡裝置的概要圖。圖3是實(shí)施方式I至實(shí)施方式6中的反射率R的波長(zhǎng)相關(guān)性的計(jì)算結(jié)果。圖4是實(shí)施方式I至實(shí)施方式6中的反射率的差Λ R的波長(zhǎng)相關(guān)性的計(jì)算結(jié)果。圖5是實(shí)施方式I本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：桑原登，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：信越半導(dǎo)體股份有限公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：