(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成するシリサイド膜の組成を分析するために、予めサファイア基板上に所定条件でシリサイド膜を形成した後、蛍光Ｘ線分析法により上記シリサイド膜の組成を分析することを特徴とする膜組成分析方法。
【請求項２】
上記サファイア基板の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の膜組成分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体基板上にシリサイド膜を形成する際、その組成を正確に分析するための方法及びそのために用いるサファイア基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置において、ＭＯＳデバイスの高集積化に伴い、動作スピードを上げるためにゲート電極や配線の材料として抵抗値の低いタングステンシリサイド（Ｗ−Ｓｉ）膜が用いられている。このタングステンシリサイド膜はタングステンとシリコンの合金であり、スパッタ法やＣＶＤ法によって形成されるが、成膜条件によってタングステンとシリコンの組成比が変化し、この組成比によって抵抗値が変わるため、成膜後の組成を正確に分析しておく必要がある。
【０００３】
そこで、予め最終製品とはならないシリコン基板上に所定の条件でスパッタ法またはＣＶＤ法にてタングステンシリサイド膜を形成した後、この膜の組成を分析することによって、上記成膜条件下でのタングステンシリサイド膜の組成を検知しておくことが行われている。
【０００４】
具体的な組成の分析方法としては、シリコン基板上でのタングステンシリサイド膜の厚みと電気抵抗値を測定する事により、その組成を推定していた。また、他の分析方法として、シリコン基板上のタングステンシリサイド膜を蛍光Ｘ線分析法にて組成分析する方法もあった。
【０００５】
また、上記タングステンシリサイド膜の代わりにＭｏ−Ｓｉ，Ｃｒ−Ｓｉ等のシリサイド膜も用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記電気抵抗値の測定による推定では、測定に時間がかかるためインラインで測定できず、また測定精度も悪いと言う欠点があった。
【０００７】
また、蛍光Ｘ線分析法によるものでは、シリコン基板の影響でバックグラウンドにシリコンのピークが強く検出され、測定精度が悪いという欠点があった。例えば、シリコン基板上にタングステンシリサイド膜を形成し、蛍光Ｘ線分析で分光結晶としてＥＤＤＴを用いた場合、タングステンＭαのピークは１０５．０゜、シリコンＫαは１０８．１°と近い位置に検出され、しかもバックグラウンドのシリコンのピークが強く検出されてしまうため、上記二つのピークが重なってしまい、正確な分析ができなかった。
【０００８】
なお、上記タングステンシリサイド膜以外に用いられるＭｏ−Ｓｉ，Ｃｒ−Ｓｉ等のシリサイド膜についても同様の理由で正確な分析ができないという問題点があった。
【０００９】
また、いずれの分析方法においてもシリコン基板上にタングステンシリサイド膜を形成して分析を行っているが、分析後のシリコン基板は再利用することができず、さらにシリコン基板は耐熱性に劣るために、熱変形を起こしやすいと言う問題点もあった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記に鑑みて、本発明では、タングステンシリサイド膜の組成分析において、サファイア基板上にスパッタ法やＣＶＤ法等でタングステンシリサイド等のシリサイド膜を形成した後、蛍光Ｘ線分析法でその組成を分析するようにしたものである。
【００１１】
さらに、本発明では、上記サファイア基板の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明の分析方法によれば、蛍光Ｘ線分析で分光結晶としてＥＤＤＴを用いた場合、タングステンＭαのピークが１０５．０°にあり、シリコンＫαのピークが１０８．１°であることは変わらないが、バックグラウンドを成すサファイアのアルミニウムのピークが１４２．４８°にあるため、タングステンＭαとシリコンＫα二つのピークを明確に分離して測定でき、タングステンシリサイド膜の正確な組成分析ができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を示す。
【００１４】
図１に示すように、本発明の膜組成分析用サファイア基板１は、単結晶サファイアからなる板状体であり、中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０１μｍ以下の極めて滑らかな表面１ａを有している。
【００１５】
このサファイア基板１を用いてタングステンシリサイド膜の組成分析を行う場合は、表面１ａ上に所定条件のスパッタ法またはＣＶＤ法によりタングステンシリサイド膜２を形成する。
【００１６】
次にこのタングステンシリサイド膜２の組成を蛍光Ｘ線分析法により測定する。タングステンシリサイド膜２に対して斜め方向から角度を変化させながらＸ線３を照射し、反射Ｘ線４とは別に生じる蛍光Ｘ線５を検出器６で検出する。この時、Ｘ線３を照射した部分の組成に応じて、所定の角度で蛍光Ｘ線５が生じることから、蛍光Ｘ線５の検出ピークを調べることによって、タングステンシリサイド膜２中の成分を分析することができるのである。
【００１７】
この時、サファイア基板１はＡｌ２  Ｏ３  の単結晶体であることから、蛍光Ｘ線分析を行うとアルミニウムのピークが検出されることになるが、アルミニウムの検出ピークとタングステン、シリコンの検出ピークは大きく離れているため、タングステンシリサイド膜２中のタングステン及びシリコンのピークを明確に分析できるのである。
【００１８】
また、上記サファイア基板１の表面１ａは、中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０１μｍ以下の極めて滑らかな面としてあるため、高精度にタングステンシリサイド膜２の組成分析を行うことができる。さらに、サファイア基板１の形状は自由であるが、分析装置等との関係から通常のシリコン基板の形状と一致させることが好ましく、直径４〜８インチの円形で一部にオリエンテーションフラットを有する形状とし、厚みは０．５〜０．７ｍｍの範囲内としてある。
【００１９】
また、単結晶サファイアには代表的な面方位としてＣ面、Ａ面、Ｒ面の３つの面方位があり、上記表面１ａはＲ面としてあるが、その他のどの面方位となっていても良い。
【００２０】
このサファイア基板１の製造方法は、ＥＦＧ法（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｍｅｔｈｏｄ）等によりルツボ中のアルミナ融液から種子結晶を用いて板状のサファイアを引き上げ、所定形状に切断し、表面を研磨して中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０１μｍ以下とすれば良い。
【００２１】
また、表１に特性を示すように、サファイアは硬度、抗折強度、ヤング率等の機械的物性が高いため、変形しにくく傷や欠け等が生じにくい。また、融点が２０５３℃と高いことから耐熱性に優れており熱変形しにくく、熱伝導率も高いため放熱性に優れる。さらに、サファイアは耐食性が高いため、組成分析を行った後はエッチングによってタングステンシリサイド膜２を除去すれば、サファイア基板１は何度でも再利用することができる。
【００２２】
【表１】
0003559315.tif 000002
【００２３】
ここで、実際に直径６インチ、厚み０．６２５ｍｍのサファイア基板１を用いて、ＣＶＤ法により膜厚０．２μｍのタングステンシリサイド膜２を形成した。これに対し、分光結晶としてＥＤＤＴを用いた蛍光Ｘ線分析を行った結果のチャート図を図２に示す。
【００２４】
図２より明らかに、サファイア基板１のアルミニウムＫαのピークが１４２．４８°と離れた位置にあるため、タングステンシリサイド膜２中のタングステンＭαのピーク（１０５．０°）とシリコンＫαのピーク（１０８．１°）を明確に分離することができ、両者の組成比を明確に測定できることがわかる。
【００２５】
なお、以上の実施例ではタングステンシリサイド膜の組成分析について述べたが、本発明はその他のシリサイド膜の組成分析についても適用することができる。例えば、Ｍｇ−Ｓｉ，Ｃａ−Ｓｉ，Ｔｉ−Ｓｉ，Ｖ−Ｓｉ，Ｃｒ−Ｓｉ，Ｍｎ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｓｉ，Ｎｉ−Ｓｉ，Ｚｒ−Ｓｉ，Ｎｂ−Ｓｉ，Ｍｏ−Ｓｉ，Ｒｕ−Ｓｉ，Ｒｈ−Ｓｉ，Ｐｄ−Ｓｉ，Ｈｆ−Ｓｉ，Ｔａ−Ｓｉ，Ｒｅ−Ｓｉ，Ｏｓ−Ｓｉ，Ｉｒ−Ｓｉ，Ｐｔ−Ｓｉ等のシリサイド膜の分析についても本発明を適用すれば、シリコン成分を明確に検出することができ、正確な組成分析を行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、サファイア基板に中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０１μｍ以下の極めて滑らかな表面を形成し、この面に膜を形成してその組成を分析するようにしたことによって、サファイア基板は耐熱性が高いため熱変形がなく、耐薬品性が高いため分析後の膜を除去すれば繰り返し何度でも使うことができ、極めて効率的である。
【００２７】
また、半導体基板上に形成するシリサイド膜の組成を分析するために、予めサファイア基板上に同条件でシリサイド膜を形成した後、蛍光Ｘ線分析法によりこのシリサイド膜の組成を分析することによって、シリコンのピークを明確に検出することができ、高精度にシリサイド膜の組成分析を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜組成分析用サファイア基板を用いた膜組成分析方法を説明するための図である。
【図２】本発明の膜組成分析方法による、蛍光Ｘ線分析のチャート図である。
【符号の説明】
１：サファイア基板
２：タングステンシリサイド膜
３：Ｘ線
４：反射Ｘ線
５：蛍光Ｘ線
６：検出器
【図１】
0003559315.tif 000003
【図２】
0003559315.tif 000004