(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フーリエ分光装置を用いて試料を測定することにより試料の測定インターフェログラムを求めるとともに、この測定インターフェログラムに現れるセンターバーストを含むセンターバースト付近の測定インターフェログラムを用いて位相スペクトルの位相インターフェログラムを求め、前記測定インターフェログラムと前記位相インターフェログラムとに基づいて前記測定インターフェログラムに存在する非対称性を位相補正して対称インターフェログラムを求め、求めた対称インターフェログラムのセンターバーストおよびサイドバースト付近に残る非対称性をインターフェログラムの奇関数として取り出し、取り出した奇関数に現れるセンターバーストおよびサイドバースト付近の非対称性のピーク位置に基づいて、試料の厚みを計算することを特徴とするフーリエ分光法を用いた厚み測定方法。
【請求項２】
前記位相インターフェログラムを求めるとき、前記測定インターフェログラムのセンターバースト付近でサイドバーストを含まない領域の測定インターフェログラムを使用することを特徴とする請求項１記載のフーリエ分光法を用いた厚み測定方法。
【請求項３】
前記位相補正する方法として、コンボリューション法を用いることを特徴とする請求項１または２記載のフーリエ分光法を用いた厚み測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばフーリエ変換赤外分光度計（以下、ＦＴ−ＩＲともいう）等のフーリエ分光装置を用いて測定した試料のインターフェログラムに現れるサイドバーストまたはこのインターフェログラムをフーリエ変換して得られる試料のスペクトルに現れるチャネルスペクトルに基づいて、その試料の厚みを測定するフーリエ分光法を用いた厚み測定方法の技術分野に属し、特に、試料の厚みの情報としてのサイドバーストまたはチャネルスペクトルの歪みを少なくするようにしたフーリエ分光法を用いた厚み測定方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばシリコンウェハにおいて薄膜からなるエピタキシャル層が形成されているが、このエピタキシャル層の厚みを測定する場合、従来、フーリエ分光装置であるＦＴ−ＩＲを用いてその厚みを測定している。図２は、このようなＦＴ−ＩＲの一例を模式的に示す図である。
【０００３】
図２に示すように、このＦＴ−ＩＲ１においては、光源２からの赤外線光が、試料３である、例えば図３に示すシリコン基盤３ａ上にエピタキシャル層３ｂがコーティングされたシリコンウェハ３に照射されると、エピタキシャル層３ｂの表面で反射した反射光と、シリコン基盤３ａとエピタキシャル層３ｂとの界面で反射した反射光とが干渉し、この反射光の干渉が干渉計４で測定されて、図４に示すようにインターフェログラム５が得られる。そして、このインターフェログラム５がフーリエ変換（ＦＦＴ）されて、試料３の赤外線スペクトル６が得られる。
【０００４】
ところで、図４に示すように測定インターフェログラム５には、一般にセンターバーストとサイドバーストとが現れる。このサイドバーストは試料３の厚み情報を与えるものであり、具体的には、図４に示すセンターバーストからサイドバーストまでの距離αがシリコンウェハ３におけるエピタキシャル層３ｂの厚みｄに対して一定の関係（比例関係）を有している。
【０００５】
多くの場合、サイドバーストは非常に弱く、測定インターフェログラム５の中から取り出すことが難しいため、従来、このサイドバーストを取り出す方法としてリファレンス試料を用いた方法が採られている。この方法は、例えば、試料３のサンプルインターフェログラムとリファレンスインターフェログラムとの引き算などによってサイドバーストを取り出す方法であり、リファレンス試料が必要である。
【０００６】
また、図示しないがインターフェログラム５をフーリエ変換して得られる試料３の赤外線スペクトル６においても、このサイドバーストに対応した、試料３の厚み情報としてのチャネルスペクトルが現れる。このチャネルスペクトルを用いても、試料３の厚みを測定することができる。しかし、このチャネルスペクトルも非常に弱く、赤外線スペクトル６の中から取り出すことが難しいため、従来、このチャネルスペクトルを取り出す方法としては、前述のサイドバーストの場合と同様にリファレンス試料を用いた方法が採られている。このため、この場合もリファレンス試料が必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サイドバーストあるいはチャネルスペクトルを取り出すために必要なリファレンス試料としては、例えば鏡を使用できるが、この鏡はシリコンウェハ３ａとエピタキシャル層３ｂとの界面の状態を反映していないため、サンプルインターフェログラムとリファレンスインターフェログラムとの引き算で取り出したサイドバーストに歪みを与えたり、あるいは取り出したチャネルスペクトルに歪みを与えてしまうことがある。このため、厚みの測定に誤差が生じてしまい、正確な測定結果が得られなくなる。
【０００８】
このような歪みをできるだけ少なくするために、従来、エピタキシャル層を形成しない他のシリコンウェハをリファレンスとして用いる場合が多くなっている。しかし、この他のシリコンウェハも被測定試料であるサンプルシリコンウェハと条件が異なる状態となっており、前述と同様にリファレンス測定による誤差が測定結果に混入してしまう。リファレンスシリコンウェハとして、サンプルシリコンウェハとまったく同じものを選択すればよいが、サンプルシリコンウェハと同じものを入手できない場合がある。
【０００９】
このように、より正確な測定結果を得るため、リファレンス試料は、測定しようとする試料３の条件を可能な限り反映するものを選択する必要があるが、このようなリファレンス試料を確実に得ることは困難である。しかも、リファレンス試料の測定のための手間と時間がかかるという問題もある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、リファレンス試料を不要にして試料測定のためにかかる手間と時間を低減しながら、しかもより正確な測定結果を得ることのできるフーリエ分光法を用いた厚み測定方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、フーリエ分光装置を用いて試料を測定することにより試料の測定インターフェログラムを求めるとともに、この測定インターフェログラムに現れるセンターバーストを含むセンターバースト付近の測定インターフェログラムを用いて位相スペクトルの位相インターフェログラムを求め、前記測定インターフェログラムと前記位相インターフェログラムとに基づいて前記測定インターフェログラムに存在する非対称性を位相補正して対称インターフェログラムを求め、求めた対称インターフェログラムのセンターバーストおよびサイドバースト付近に残る非対称性をインターフェログラムの奇関数として取り出し、取り出した奇関数に現れるセンターバーストおよびサイドバースト付近の非対称性のピーク位置に基づいて、試料の厚みを計算することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２の発明は、前記位相インターフェログラムを求めるとき、前記測定インターフェログラムのセンターバースト付近でサイドバーストを含まない領域の測定インターフェログラムを使用することを特徴としている。
更に、請求項３の発明は、前記位相補正する方法として、コンボリューション法を用いることを特徴としている
【作用】
このように構成された本発明のフーリエ分光法を用いた厚み測定方法においては、フーリエ分光装置によって試料の測定インターフェログラムが測定されるとともに、この測定インターフェログラムのセンターバーストを含むセンターバースト付近の領域により位相インターフェログラムが求められる。そして、これらの測定インターフェログラムと位相インターフェログラムとに基づいて測定インターフェログラムに存在する非対称性を位相補正することにより、対称インターフェログラムが得られる。
【００１３】
この対称インターフェログラムのセンターバーストおよびサイドバースト付近に大きな非対称性が残るが、この非対称性がインターフェログラムの奇関数として取り出される。取り出された奇関数には、センターバーストおよびサイドバースト付近に非対称性の大きなピークが現れ、このピーク位置に基づいて試料の厚みが計算される。
こうして、リファレンス試料を用いずに、測定サンプルのインターフェログラムのみを用いて試料の厚みが測定されるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明のフーリエ分光法を用いた厚み測定方法の実施の形態の一例を説明する図である。
【００１５】
フーリエ分光法において理想的な干渉計によって得られたインターフェログラムは光路差が０の位置で対称となる。しかし、現実の干渉計には光学的に補償しきれずに残った非線形の波長分散があるため、現実の干渉計によって得られた測定インターフェログラムは非対称となる。
【００１６】
そこで、この例のフーリエ分光法を用いた厚み測定方法では、測定インターフェログラムの非対称性を用いている。すなわち、まず、測定インターフェログラムのこの非対称性を取り除くために、測定インターフェログラムに対して位相補正を行う。この位相補正を行う方法としては、従来、フォーマン（Ｆｏｒｍａｎ）らによって提唱されたコンボリューション（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）法（参照  Ｆｏｒｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．  １９６６，  Ｊ．  Ｏｐｔ．  Ｓｏｃ．  Ａｍ．  ５６，  ５９）がある。
【００１７】
この方法は、測定されたインターフェログラムの中の、センターバースト付近の測定インターフェログラムを使用して、位相スペクトルの位相インターフェログラムを計算する。得られた位相インターフェログラムと測定インターフェログラムとのコンボリューション計算によって、対称インターフェログラムを求める方法である。
【００１８】
しかしながら、このように位相補正によって得られた対称インターフェログラムは一応外見では対称に見えるが、計算で行うため、実際にはわずかに非対称性が残ってしまう。
【００１９】
そこで、この例のフーリエ分光法を用いた厚み測定方法では、このわずかに残った非対称性を利用している。
すなわち、まず、図１（ａ）に示すように測定されたインターフェログラムの中の、センターバースト付近でサイドバーストとを含まない領域を使用して、図１（ｂ）に示すように位相インターフェログラムを計算する。次いで、得られた位相インターフェログラムと測定インターフェログラムとのコンボリューション計算によって、図１（ｃ）に示すように対称インターフェログラムを求める。
【００２０】
このようにして求めた対称インターフェログラムには、前述のようにセンターバーストとサイドバースト付近に非対称性が残るが、このとき、サイドバーストとの位相がセンターバーストとの位相と若干異なるため、この非対称性は大きなものとなる。そして、図１（ｄ）に示すようにこの非対称性のインターフェログラムを奇関数として取り出すと、取り出した奇関数インターフェログラムには、サイドバースト付近に残った非対称性がピークとして大きく現れるようになる。
【００２１】
この奇関数インターフェログラムのセンターバーストのピーク位置からサイドバースト付近に残った非対称性によるピーク位置までの距離βは、前述の従来の図４に示す距離αと同様に、シリコンウェハ３におけるエピタキシャル層３ｂの厚みｄに対して一定の関係（比例関係）がある。したがって、この距離βを求めることにより、エピタキシャル層３ｂの厚みｄが計算される。
【００２２】
このように、この例のフーリエ分光法を用いた厚み測定方法によれば、フーリエ分光装置１の干渉計４によって測定された試料３の測定インターフェログラムとこの測定インターフェログラムのセンターバーストを含むセンターバースト付近の領域により求めた位相インターフェログラムとのコンボリューション計算で、測定インターフェログラムに存在する非対称性を位相補正して対称インターフェログラムを得るとともに、この対称インターフェログラムのセンターバーストおよびサイドバースト付近に残る大きな非対称性をインターフェログラムの奇関数として取り出すことにより、センターバーストおよびサイドバースト付近に非対称性の大きなピークを得、このピーク位置に基づいて厚みを計算するようにしているので、リファレンス試料を用いずに、測定サンプルのインターフェログラムのみを用いて試料３の厚みを測定することができるようになる。
【００２３】
これにより、リファレンス試料が不要になる。また、これに伴い、リファレンス測定で得られる余分な測定データがないので、厚みの測定結果がリファレンス測定による影響を受けることがなく、より正確な測定結果を得ることができるようになる。しかも、リファレンス測定がなくなるので、厚み測定の手間と時間を大幅に省くことができるようになる。そのうえ、リファレンス試料が不要となることで、コストも効果的に低減することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のフーリエ分光法を用いた厚み測定方法によれば、従来のようなリファレンス試料を用いずに、測定サンプルのインターフェログラムのみを用いて試料の厚みを測定するようにしているので、試料の厚み測定にあたって、リファレンス試料を不要にできる。
【００２５】
また、リファレンス試料の不要に伴い、リファレンス測定で得られる余分な測定データがないので、厚みの測定結果として、リファレンス測定による影響を受けない、より正確な測定結果を得ることができるようになる。しかも、リファレンス測定がなくなるので、厚み測定の手間と時間を大幅に省くことができるようになる。そのうえ、リファレンス試料が不要となることで、厚み測定に要するコストも効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフーリエ分光法を用いた厚み測定方法の実施の形態の一例を説明する図である。
【図２】従来のＦＴ−ＩＲの一例を模式的に示す図である。
【図３】図２に示すＦＴ−ＩＲで試料の厚み測定を説明する図である。
【図４】図２に示すＦＴ−ＩＲで測定された試料のインターフェログラムを示す図である。
【符号の説明】
１…フーリエ変換赤外分光度計（ＦＴ−ＩＲ）、２…光源、３…試料（シリコンウェハ）、３ａ…シリコン基盤、３Ｂ…エピタキシャル層３ｂ、４…干渉計、５…インターフェログラム、６…赤外線スペクトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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