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JP2009180640A - Film thickness measurement method - Google Patents

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JP2009180640A JP2008020622A JP2008020622A JP2009180640A JP 2009180640 A JP2009180640 A JP 2009180640A JP 2008020622 A JP2008020622 A JP 2008020622A JP 2008020622 A JP2008020622 A JP 2008020622A JP 2009180640 A JP2009180640 A JP 2009180640A
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Abstract

【課題】高い精度の膜厚管理を行いつつ、製品の歩留まり向上及びコスト削減を図ることを目的とする。
【解決手段】透明な半導体基板上に形成された半導体素子に含まれる金属化合層に向けて照射光を照射して、前記金属化合層からの反射光に応じて前記光透過膜の厚みを測定する。
【選択図】図1
An object of the present invention is to improve product yield and reduce costs while performing highly accurate film thickness management.
Irradiation light is irradiated toward a metal compound layer included in a semiconductor element formed on a transparent semiconductor substrate, and the thickness of the light transmission film is measured according to the reflected light from the metal compound layer. To do.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体装置の製造工程における膜厚測定方法に関するものである。   The present invention relates to a film thickness measuring method in a manufacturing process of a semiconductor device.

半導体素子を製造する工程において、半導体層及び多層配線を基板に対して垂直方向に分離する方法として、中間絶縁層(Inter Layer Dielectric、以下、ILDと称する。)を利用して半導体層と多層配線を分離する方法が知られている。   In a process of manufacturing a semiconductor element, as a method of separating a semiconductor layer and a multilayer wiring in a direction perpendicular to the substrate, an intermediate insulating layer (hereinafter referred to as ILD) is used to make the semiconductor layer and the multilayer wiring. There are known methods for separating the two.

かかるILDは半導体層上に形成されたゲート電極の段差及び配線の段差に起因するカバレージ(すなわち、ゲート電極及び配線の段差表面形状)を滑らかにすることができる。かかる絶縁膜上の高い平坦性を得るために、多層の絶縁膜を形成後にエッチバック処理(すなわち、平坦化工程)を実施している。   Such ILD can smooth the coverage caused by the step of the gate electrode and the step of the wiring formed on the semiconductor layer (that is, the step surface shape of the gate electrode and the wiring). In order to obtain high flatness on the insulating film, an etch back process (that is, a flattening step) is performed after the multilayer insulating film is formed.

エッチバック処理後のILDの絶縁膜厚は、その後に形成されるスルーホール長になるため、平坦化工程における膜厚管理は非常に重要な管理項目となっている。ILDの膜厚管理を行う方法としては、半導体層の不純物原子がドープされた領域(以下、活性領域と称する)の絶縁膜厚を光学的に測定する方法が従来から知られている。   Since the insulating film thickness of the ILD after the etch back process becomes the length of a through hole formed thereafter, the film thickness management in the planarization process is a very important management item. As a method for controlling the film thickness of the ILD, a method of optically measuring the insulating film thickness of a region doped with impurity atoms in a semiconductor layer (hereinafter referred to as an active region) has been conventionally known.

上述した方法では、以下のような問題点が存在していた。例えば、サファイア基板のような光透過型基板上に半導体層を形成した場合においては、サファイア基板自体が透明であり、且つ、半導体層が数100nmほどの厚みしかないことから、測定に用いる照射光が反射せずに光透過型基板及び半導体層を透過してしまう。ここで、サファイア基板における光透過については図5に示されているように、広範囲の波長領域で光を透過することが確認できる。従って、サファイア基板を代表する光透過型基板を使用した半導体装置においては、活性領域上のILD膜厚を光学的な膜厚測定方法による測定は不可能であった。   The method described above has the following problems. For example, in the case where a semiconductor layer is formed on a light transmission type substrate such as a sapphire substrate, the sapphire substrate itself is transparent and the semiconductor layer has a thickness of only about several hundred nm. Will pass through the light transmissive substrate and the semiconductor layer without being reflected. Here, as shown in FIG. 5, the light transmission in the sapphire substrate can be confirmed to transmit light in a wide wavelength range. Therefore, in a semiconductor device using a light transmission type substrate typified by a sapphire substrate, the ILD film thickness on the active region cannot be measured by an optical film thickness measurement method.

かかる問題点を解決する方法として、複数のサファイア基板と複数のシリコン基板とを接着剤等で接続し、サファイア基板及びシリコン基板によって形成された基板を1枚の半導体ウエハとし、かかる半導体ウエハ上に半導体層、ILD層を形成して、シリコン基板上に形成された活性領域上のILD膜厚を測定する方法がある。   As a method for solving such a problem, a plurality of sapphire substrates and a plurality of silicon substrates are connected by an adhesive or the like, and the substrate formed by the sapphire substrate and the silicon substrate is formed as one semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is formed on the semiconductor wafer. There is a method in which a semiconductor layer and an ILD layer are formed and an ILD film thickness on an active region formed on a silicon substrate is measured.

また、光透過型基板における透過光量から膜厚の厚みを相対的に算出する方法が、特許文献1に開示されている。
特開2004−125470号公報
Further, Patent Document 1 discloses a method for relatively calculating the thickness of the film thickness from the amount of light transmitted through the light-transmitting substrate.
JP 2004-125470 A

しかしながら、本来の製品(すなわち、サファイア基板を含む半導体装置)として使用されないシリコン基板を1枚の半導体ウエハ内に複数含んでいることから、本来の製品の歩留まりが低下し、且つ、シリコン基板の加工費用も発生することから、本来の製品自体のコストが上昇するという問題点がある。   However, since a plurality of silicon substrates that are not used as the original product (ie, a semiconductor device including a sapphire substrate) are included in one semiconductor wafer, the yield of the original product is reduced and the processing of the silicon substrate is performed. Since the cost is also incurred, there is a problem that the cost of the original product itself increases.

また、本来の製品はサファイア基板を含む半導体装置であることから、従来の方法では本来の製品としての膜厚管理を行っておらず、本来の製品における高い精度の膜厚管理が困難であるという問題点もある。   In addition, since the original product is a semiconductor device including a sapphire substrate, the conventional method does not perform film thickness management as the original product, and it is difficult to perform film thickness management with high accuracy in the original product. There are also problems.

本発明は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、高い精度の膜厚管理を行いつつ、製品の歩留まり向上及びコスト削減を行うことができる膜厚測定方法を提供する。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and provides a film thickness measuring method capable of improving the yield of products and reducing costs while performing highly accurate film thickness management.

上述した課題を解決するために、透明な半導体基板、前記半導体基板上に形成されて金属化合物層を含む少なくとも1つの半導体素子及び前記半導体素子を覆う光透過膜からなる半導体装置を測定ステージに載置する載置工程と、前記金属化合層に向けて照射光を照射して、前記金属化合層からの反射光に応じて前記光透過膜の厚みを測定する測定工程と、を有することを特徴とする膜厚測定方法が提供される。   In order to solve the above-described problems, a semiconductor device including a transparent semiconductor substrate, at least one semiconductor element including a metal compound layer formed on the semiconductor substrate, and a light transmission film covering the semiconductor element is mounted on a measurement stage. And a measuring step of irradiating irradiation light toward the metal compound layer and measuring the thickness of the light transmission film according to reflected light from the metal compound layer. A film thickness measuring method is provided.

また、前記半導体素子は複数であって、前記測定工程においては、前記半導体素子の異なる2つの金属化合物層の各々からの反射光に応じて測定をなしても良い。   In addition, there may be a plurality of the semiconductor elements, and in the measurement step, measurement may be performed according to reflected light from each of two different metal compound layers of the semiconductor element.

また、前記金属化合物層の厚みが400nm以上あっても良い。更に、前記半導体素子がFETであって、前記金属化合物層がゲート電極であっても良い。   The metal compound layer may have a thickness of 400 nm or more. Furthermore, the semiconductor element may be an FET, and the metal compound layer may be a gate electrode.

透明な半導体基板上に形成された半導体素子に含まれる金属化合層に向けて照射光を照射して、前記金属化合層からの反射光に応じて前記光透過膜の厚みを測定する故、高い精度の膜厚管理を行いつつ、製品の歩留まり向上及びコスト削減を行うことができる。   Irradiation light is irradiated toward the metal compound layer included in the semiconductor element formed on the transparent semiconductor substrate, and the thickness of the light transmission film is measured according to the reflected light from the metal compound layer. It is possible to improve product yield and reduce costs while performing accurate film thickness management.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

先ず、図1を参照しつつ、本発明の実施例としての膜厚測定方法に使用される膜厚測定装置の一例について詳細に説明する。   First, an example of a film thickness measuring apparatus used in a film thickness measuring method as an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

図1に示されているように、膜厚測定装置10は、例えば、制御部11、制御部11からの指令信号に応じて照射光を照射する光源12及び半導体装置20からの反射光を検出する光検出器13を備えている。また、制御部11には、入力部14が接続されており、入力部14から照射光の照射位置を決定するための半導体装置20の構造データ等のデータを入力することができる。例えば、入力部14はキーボードであっても良い。更に、制御部11には、測定された膜厚データ等を表示するための表示部15が接続されている。光源12及び光検出器13の下方には半導体装置20を載置するための測定ステージ16が設けられている。例えば、測定ステージ16は膜厚測定装置10の固定部材(図示せず)等に固定されていても良い。また、測定ステージ16は、照射光の照射位置決定を容易にするために、位置決め機構(図示せず)によって回転、垂直方向への移動及び水平方向の移動が自在であっても良い。   As shown in FIG. 1, the film thickness measuring device 10 detects, for example, a control unit 11, a light source 12 that emits irradiation light according to a command signal from the control unit 11, and reflected light from the semiconductor device 20. A photodetector 13 is provided. In addition, an input unit 14 is connected to the control unit 11, and data such as structure data of the semiconductor device 20 for determining an irradiation position of irradiation light can be input from the input unit 14. For example, the input unit 14 may be a keyboard. Further, the control unit 11 is connected to a display unit 15 for displaying measured film thickness data and the like. A measurement stage 16 for mounting the semiconductor device 20 is provided below the light source 12 and the photodetector 13. For example, the measurement stage 16 may be fixed to a fixing member (not shown) or the like of the film thickness measuring device 10. Further, the measurement stage 16 may be freely rotated, moved in the vertical direction, and moved in the horizontal direction by a positioning mechanism (not shown) in order to easily determine the irradiation position of the irradiation light.

次に、光源12から照射される照射光の照射位置について、図1及び図2を参照しつつ、詳細に説明する。   Next, the irradiation position of the irradiation light emitted from the light source 12 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

図1に示されているように、例えば、半導体装置20は、透明基板であるサファイア基板21とILD22との間に半導体層23が挟まれた構成である。   As shown in FIG. 1, for example, the semiconductor device 20 has a configuration in which a semiconductor layer 23 is sandwiched between a sapphire substrate 21 that is a transparent substrate and an ILD 22.

図2には更に詳細な構造が示されており、約600μmの厚みのサファイア基板上21にシリコン層24、高不純物密度層25a〜25d(以下、いずれかを特定しない場合には、高不純物密度層25と称する)及び低不純物密度層26a〜26d(以下、いずれかを特定しない場合には、低不純物密度層26と称する)によって形成された約100nmの厚みの半導体層23が形成されている。高不純物密度層25a〜25dと高不純物密度層25a〜25dの各々と隣接した低不純物密度層26a〜26dの各々によってソース電極27a、27b(以下、いずれかを特定しない場合には、ソース電極27と称する)又はドレイン電極28a、28b(以下、いずれかを特定しない場合には、ドレイン電極28と称する)が形成されている。具体的には、高不純物密度層25aと低不純物密度層26aとによってソース電極27a、高不純物密度層25bと低不純物密度層26bとによってドレイン電極28a、高不純物密度層25cと低不純物密度層26cとによってソース電極27b、高不純物密度層25dと低不純物密度層26dとによってドレイン電極28bが形成されている。ここで、ソース電極27a及びドレイン電極28aはシリコン層24にホウ素をドープしたp型半導体であり、ソース電極27b及びドレイン電極28bはシリコン層24にリンをドープしたn型半導体である。かかるp型半導体及びn型半導体を1組として、p型半導体及びn型半導体を交互に形成することによって、複数のCMOSが形成されている。なお、高不純物密度層25及び低不純物密度層26を設けることでLDD(Lightly-doped-drain)構造となり、かかるLDD構造を用いることでチャンネル接続部が低濃度となりドレイン近傍での電界の緩和が可能となる。   FIG. 2 shows a more detailed structure. On a sapphire substrate 21 having a thickness of about 600 μm, a silicon layer 24 and high impurity density layers 25a to 25d (hereinafter, if any one is not specified, high impurity density is shown). The semiconductor layer 23 having a thickness of about 100 nm formed by the low-impurity density layers 26a to 26d (hereinafter, referred to as the low-impurity density layer 26 if any one is not specified) is formed. . Each of the high impurity density layers 25a to 25d and the low impurity density layers 26a to 26d adjacent to each of the high impurity density layers 25a to 25d is a source electrode 27a, 27b (hereinafter, if any one is not specified, the source electrode 27 Or drain electrodes 28a and 28b (hereinafter referred to as the drain electrode 28 when one of them is not specified). Specifically, the source electrode 27a is formed by the high impurity density layer 25a and the low impurity density layer 26a, and the drain electrode 28a, the high impurity density layer 25c, and the low impurity density layer 26c are formed by the high impurity density layer 25b and the low impurity density layer 26b. The drain electrode 28b is formed by the source electrode 27b, the high impurity density layer 25d, and the low impurity density layer 26d. Here, the source electrode 27a and the drain electrode 28a are p-type semiconductors in which the silicon layer 24 is doped with boron, and the source electrode 27b and the drain electrode 28b are n-type semiconductors in which the silicon layer 24 is doped with phosphorus. A plurality of CMOSs are formed by forming the p-type semiconductor and the n-type semiconductor as a set and alternately forming the p-type semiconductor and the n-type semiconductor. By providing the high impurity density layer 25 and the low impurity density layer 26, an LDD (Lightly-doped-drain) structure is obtained, and by using such an LDD structure, the channel connection portion becomes low in concentration and the electric field near the drain is reduced. It becomes possible.

ソース電極27とドレイン電極28との間に位置するシリコン層24上には厚みが数nmのゲート酸化膜29が形成されている。ゲート酸化膜29上には、不純物が高濃度でドープされたポリシリコン層30が形成されている。ポリシリコン層30上には、タングステンシリコン層31が形成されている。タングステンシリコン層31上にはシリコン酸化物からなるキャップ層32が形成されている。また、ゲート酸化膜29、ポリシリコン層30、タングステンシリコン層31及びキャップ層32の周りには、シリコン酸化物からなる側壁層33が形成されている。ゲート酸化膜29、ポリシリコン層30、タングステンシリコン層31、キャップ層32及び側壁層33によって金属化合物層であるゲート電極34が形成されている。例えば、ポリシリコン層30、タングステンシリコン層31及びキャップ層32の各々は、約数100nmの厚みであって、ゲート酸化膜29からキャップ層32までの厚み(すなわち、ゲート構造の段差)は約400〜500nmであっても良い。なお、半導体層22と複数のゲート電極34によってFET(電界効果トランジスタ)である複数の半導体素子が形成されている。   On the silicon layer 24 located between the source electrode 27 and the drain electrode 28, a gate oxide film 29 having a thickness of several nm is formed. A polysilicon layer 30 doped with impurities at a high concentration is formed on the gate oxide film 29. A tungsten silicon layer 31 is formed on the polysilicon layer 30. A cap layer 32 made of silicon oxide is formed on the tungsten silicon layer 31. A sidewall layer 33 made of silicon oxide is formed around the gate oxide film 29, the polysilicon layer 30, the tungsten silicon layer 31, and the cap layer 32. A gate electrode 34 that is a metal compound layer is formed by the gate oxide film 29, the polysilicon layer 30, the tungsten silicon layer 31, the cap layer 32, and the sidewall layer 33. For example, each of the polysilicon layer 30, the tungsten silicon layer 31, and the cap layer 32 has a thickness of about several hundred nm, and the thickness from the gate oxide film 29 to the cap layer 32 (that is, the step of the gate structure) is about 400. It may be ˜500 nm. The semiconductor layer 22 and the plurality of gate electrodes 34 form a plurality of semiconductor elements that are FETs (field effect transistors).

半導体層22及びゲート電極34を覆うように約1500nmのILD22が形成されている。例えば、ILD22は、シリコン酸化膜にボロン及びリンを加えた絶縁膜(BPSG:Boron Phosphorus Glass)であっても良い。   An ILD 22 of about 1500 nm is formed so as to cover the semiconductor layer 22 and the gate electrode 34. For example, the ILD 22 may be an insulating film (BPSG: Boron Phosphorus Glass) in which boron and phosphorus are added to a silicon oxide film.

図2に示されているように、照射光はゲート電極34(すなわち、ゲート電極の最上層に位置するキャップ層32)に照射される。ゲート電極34はその構造上からサファイア基板のように透明ではなく、且つ、その厚みが約400〜500nmであるため、照射光を反射することが可能である。ゲート電極34によって反射された反射光は光検出器13によって検出されることとなる。   As shown in FIG. 2, the irradiation light is applied to the gate electrode 34 (that is, the cap layer 32 located on the uppermost layer of the gate electrode). The gate electrode 34 is not transparent like a sapphire substrate because of its structure, and the thickness of the gate electrode 34 is about 400 to 500 nm, so that the irradiation light can be reflected. The reflected light reflected by the gate electrode 34 is detected by the photodetector 13.

なお、図2に示された半導体装置20の構造は、SOS(シリコン・オン・サファイア)利用してSOS基板(すなわち、サファイア基板21及びシリコン層24からなる基板)上に半導体素子であるCOMOを集積した構造となっているが、かかる構造に限定されることはない。例えば、サファイア基板21に変えてクォーツ基板を利用してSOQ(シリコン・オン・クォーツ)基板上にCMOSを集積しても良い。また、CMOSの集積に限られず、PMOS又はNMOSのいずれか一方を集積しても良い。更に、半導体装置20は、PMOS又はNMOS等の半導体素子を1つだけ備えていても良い。   Note that the structure of the semiconductor device 20 shown in FIG. 2 is such that COMO, which is a semiconductor element, is formed on an SOS substrate (ie, a substrate composed of the sapphire substrate 21 and the silicon layer 24) using SOS (silicon on sapphire). Although it has an integrated structure, it is not limited to such a structure. For example, a CMOS may be integrated on an SOQ (silicon on quartz) substrate using a quartz substrate instead of the sapphire substrate 21. Further, the present invention is not limited to CMOS integration, and either PMOS or NMOS may be integrated. Furthermore, the semiconductor device 20 may include only one semiconductor element such as PMOS or NMOS.

照射光の照射位置は、ゲート電極34に限られることがなく、シリコンと金属元素からなる化合物層(すんなわち、シリサイド)を含み、所定の厚み(例えば、400nm以上)がある金属化合物層であっても良い。   The irradiation position of the irradiation light is not limited to the gate electrode 34, and is a metal compound layer including a compound layer (that is, silicide) made of silicon and a metal element and having a predetermined thickness (for example, 400 nm or more). There may be.

次に、図3を参照しつつ、本発明の実施例としての膜厚測定方法の膜厚測定フローを詳細に説明する。   Next, the film thickness measurement flow of the film thickness measurement method as an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

先ず、半導体装置20を測定ステージ16に載置する(ステップS1)。例えば、載置方法としては、ロボットアームの先端に取り付けられた負圧を用いて吸着を行なうチャッカー等を使用して半導体装置20を載置しても良い。また、膜厚測定者が半導体装置20を自らの手で載置しても良い。   First, the semiconductor device 20 is placed on the measurement stage 16 (step S1). For example, as a mounting method, the semiconductor device 20 may be mounted using a chucker that performs suction using a negative pressure attached to the tip of the robot arm. Further, the film thickness measurer may place the semiconductor device 20 with his / her own hand.

次に、半導体装置20内の複数あるゲート電極34中から1つを選択し、かかる選択したゲート電極34に光源12からの照射光が照射されるように、光源12及び半導体装置20の位置決めを行う(ステップS2)。本ステップにおいては、あらかじめ制御部11にゲート電極34の配置データである半導体装置20のパターンデータを入力しておき、かかる配置データと載置された半導体装置20のコントラストデータとを比較することで、選択したゲート電極34の位置を正確に把握して位置決めすることができる。なお、位置決めは、光源12及び測定ステージ16を調整することで行われる。   Next, one of the plurality of gate electrodes 34 in the semiconductor device 20 is selected, and the light source 12 and the semiconductor device 20 are positioned so that the selected gate electrode 34 is irradiated with the irradiation light from the light source 12. Perform (step S2). In this step, pattern data of the semiconductor device 20 that is arrangement data of the gate electrode 34 is input to the control unit 11 in advance, and the arrangement data is compared with contrast data of the mounted semiconductor device 20. The position of the selected gate electrode 34 can be accurately grasped and positioned. The positioning is performed by adjusting the light source 12 and the measurement stage 16.

位置決めした後、光源12から照射光を照射し(ステップS3)、ゲート電極34からの反射光を光検出器13によって検出する(ステップS4)。光検出器13によって検出された反射光に応じてゲート電極34上のILD22の厚みを演算する(ステップS5)。膜厚の演算方法については、反射光の波長によって演算する方法や、照射光と反射光の位相変化によって演算する方法等の周知の演算方法であって、いずれかの演算方法に限定されることはない。なお、ステップS2からステップS5までを含めて測定工程と称する。   After positioning, irradiation light is emitted from the light source 12 (step S3), and the reflected light from the gate electrode 34 is detected by the photodetector 13 (step S4). The thickness of the ILD 22 on the gate electrode 34 is calculated according to the reflected light detected by the photodetector 13 (step S5). The calculation method of the film thickness is a well-known calculation method such as a calculation method based on the wavelength of reflected light or a calculation method based on a phase change between irradiation light and reflected light, and is limited to any one of the calculation methods. There is no. Note that the steps including step S2 to step S5 are referred to as a measurement process.

ステップS2において位置決めを行ったゲート電極34とは異なるゲート電極34を選択し、再度位置決めを行う(ステップS6)。再位置決め後は、ステップS3からステップS5と同様に位置めさせたゲート電極34に照射光を照射して、ゲート電極34からの反射光を検出して再位置決めされたゲート電極34上のILD22の厚みを演算する(ステップS7、S8、S9)。   A gate electrode 34 different from the gate electrode 34 positioned in step S2 is selected, and positioning is performed again (step S6). After the repositioning, irradiation light is irradiated to the gate electrode 34 positioned in the same manner as in steps S3 to S5, and the reflected light from the gate electrode 34 is detected and the ILD 22 on the repositioned gate electrode 34 is detected. The thickness is calculated (steps S7, S8, S9).

次に、2つのゲート電圧34上のILD22の厚みの測定結果を平均することで、ゲート電圧34上のILD22の厚みの平均を演算する(ステップS10)。   Next, the average of the thickness of the ILD 22 on the gate voltage 34 is calculated by averaging the measurement results of the thickness of the ILD 22 on the two gate voltages 34 (step S10).

なお、膜厚測定フローにおいては、2つのゲート電圧34上のILD22の厚みの測定を実施しているが、照射光を照射するゲート電圧34の数を増やすことで(すなわち、測定ポイントの増加)、より正確なILD22の厚みを得ることができる。更に、半導体装置20の広範囲におけるゲート電極34上のILD22の厚みを測定することで、ILD22の平坦度の測定も行うことができる。   In the film thickness measurement flow, the thickness of the ILD 22 on the two gate voltages 34 is measured, but by increasing the number of gate voltages 34 that irradiate irradiation light (that is, increase in measurement points). More accurate ILD 22 thickness can be obtained. Further, by measuring the thickness of the ILD 22 on the gate electrode 34 in a wide range of the semiconductor device 20, the flatness of the ILD 22 can also be measured.

また、試験用のサンプル等を測定する場合には、ゲート電極34を1つしか含まない場合もあるため、そのような場合には、同じゲート電極34において再度位置決めを行い、複数回測定した結果から平均値を演算しても良い。また、ステップS6からステップS10までを省略しても良い。   Further, when measuring a test sample or the like, there may be a case where only one gate electrode 34 is included. In such a case, positioning is performed again on the same gate electrode 34, and the result of measurement a plurality of times. The average value may be calculated from Further, step S6 to step S10 may be omitted.

図4は、ゲート電極34上のILD22の厚みとシリコン基板上における活性領域上のILD22の厚みの相関関係を示すグラフである。グラフの横軸はシリコン基板上における活性領域上のILD22の厚みであり、縦軸はゲート電極34上のILD22の厚みである。図4に示されているように、相関係数は0.84であり、両データの相関は十分にあることが判る。かかる相関によって、シリコン基板上における活性領域上のILD22の厚み測定に変えて、本発明の実施例におけるゲート電極34上のILDの厚み測定によってILD22の膜厚管理を行うことができることが判る。   FIG. 4 is a graph showing the correlation between the thickness of the ILD 22 on the gate electrode 34 and the thickness of the ILD 22 on the active region on the silicon substrate. The horizontal axis of the graph is the thickness of the ILD 22 on the active region on the silicon substrate, and the vertical axis is the thickness of the ILD 22 on the gate electrode 34. As shown in FIG. 4, the correlation coefficient is 0.84, and it can be seen that there is a sufficient correlation between the two data. From this correlation, it can be seen that the thickness control of the ILD 22 can be performed by measuring the thickness of the ILD on the gate electrode 34 in the embodiment of the present invention instead of measuring the thickness of the ILD 22 on the active region on the silicon substrate.

以上のように、本実施例による膜厚測定方法によれば、透明な半導体基板上に形成された半導体素子に含まれる金属化合層に向けて照射光を照射して、前記金属化合層からの反射光に応じて前記光透過膜の厚みを測定する故、高い精度の膜厚管理を行いつつ、製品の歩留まり向上及びコスト削減を行うことが可能となる。   As described above, according to the film thickness measuring method according to the present embodiment, the irradiation light is irradiated toward the metal compound layer included in the semiconductor element formed on the transparent semiconductor substrate, and the metal compound layer is irradiated with the irradiation light. Since the thickness of the light transmission film is measured according to the reflected light, it is possible to improve the product yield and reduce the cost while performing highly accurate film thickness management.

本発明の実施例としての膜厚測定方法を実施するため膜厚測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a film thickness measuring apparatus in order to implement the film thickness measuring method as an Example of this invention. は図1の一点鎖線2によって囲まれた部分の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by an alternate long and short dash line 2 in FIG. 本発明の実施例としての膜厚測定方法のフローを示したフロー図である。It is the flowchart which showed the flow of the film thickness measuring method as an Example of this invention. ゲート電極上のILDの厚みとシリコン基板上における活性領域上のILDの厚みの相関関係を示したグラフである。It is the graph which showed the correlation of the thickness of ILD on a gate electrode, and the thickness of ILD on an active region on a silicon substrate. サファイアの光透過特性を示すグラフである。It is a graph which shows the light transmission characteristic of sapphire.

符号の説明Explanation of symbols

10 膜厚測定装置
11 制御部
12 光源
13 光検出器
16 測定ステージ
20 半導体ウエハ
34 ゲート電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Film thickness measurement apparatus 11 Control part 12 Light source 13 Photo detector 16 Measurement stage 20 Semiconductor wafer 34 Gate electrode

Claims (4)

透明な半導体基板、前記半導体基板上に形成されて金属化合物層を含む少なくとも1つの半導体素子及び前記半導体素子を覆う光透過膜からなる半導体装置を測定ステージに載置する載置工程と、
前記金属化合層に向けて照射光を照射して、前記金属化合層からの反射光に応じて前記光透過膜の厚みを測定する測定工程と、を有することを特徴とする膜厚測定方法。
A mounting step of mounting a semiconductor device comprising a transparent semiconductor substrate, at least one semiconductor element including a metal compound layer formed on the semiconductor substrate, and a light transmission film covering the semiconductor element on a measurement stage;
A film thickness measuring method comprising: a measurement step of irradiating irradiation light toward the metal compound layer and measuring the thickness of the light transmission film in accordance with reflected light from the metal compound layer.
前記半導体素子は複数であって、前記測定工程においては、前記半導体素子の異なる2つの金属化合物層の各々からの反射光に応じて測定をなすことを特徴とする請求項1記載の膜厚測定方法。   2. The film thickness measurement according to claim 1, wherein there are a plurality of the semiconductor elements, and in the measurement step, measurement is performed according to reflected light from each of two different metal compound layers of the semiconductor element. Method. 前記金属化合物層の厚みが400nm以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の膜厚測定方法。   The thickness measurement method according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the metal compound layer is 400 nm or more. 前記半導体素子がFETであって、前記金属化合物層がゲート電極であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載の膜厚測定方法。   The film thickness measuring method according to claim 1, wherein the semiconductor element is an FET, and the metal compound layer is a gate electrode.
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