(57)【要約】【課題】連続形成された多層薄膜であれ、単一波長の測定光を用いて簡便にその膜厚を評価することのできる多層薄膜の膜厚評価方法を提供する。【解決手段】単一波長のエリプソメータにより測定される多層薄膜の膜厚評価に際し、予め、多層薄膜を構成する薄膜の膜厚をそれぞれ変化させたときの単層換算膜厚としての「測定値」と、同多層薄膜の電気的特性としての容量値を単層換算膜厚に更に換算した「容量換算値」との関係を把握する。そして、この多層薄膜に要求される「容量換算値」の許容値を満たす膜厚範囲が最も狭い線分Ｌ１と「容量換算値」の許容範囲との交点によって、多層薄膜の「測定値」についての規格値を設定する。そして、この設定した規格値を指標として、単一波長のエリプソメータにて測定される多層薄膜の膜厚を評価する。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続形成された多層薄膜の膜厚を単一波長の測定光を用いて測定、評価する多層薄膜の膜厚評価方法であって、
前記多層薄膜の単層膜相当の膜厚である単層換算膜厚と、前記多層薄膜に要求される電気的特性との関係から、前記測定される膜厚についての規格値を予め設定し、この設定した規格値と前記測定される膜厚との対比に基づいて前記連続形成された多層薄膜の膜厚を評価する
ことを特徴とする多層薄膜の膜厚評価方法。
【請求項２】
前記評価の対象となる多層薄膜の膜厚が、前記多層薄膜を構成する各薄膜の屈折率に基づき換算計算される単層換算膜厚の計算値と前記単層換算膜厚として測定される値とが近似する膜厚の範囲である
請求項１に記載の多層薄膜の膜厚評価方法。
【請求項３】
前記規格値は、前記多層薄膜を構成する薄膜の膜厚をそれぞれ変化させたときの前記単層換算膜厚として測定、補間される値が前記要求される電気的特性の許容値に対して最も厳しくなる膜厚範囲として設定される
請求項１または２に記載の多層薄膜の膜厚評価方法。
【請求項４】
前記多層薄膜は、キャパシタの誘電体膜として、対向配設される電極間に形成されるものであり、この多層薄膜に要求される前記電気的特性として、前記キャパシタとしての容量値、耐圧値、耐圧寿命、容量の温度特性、および容量の電圧特性の少なくとも１つが選定される
請求項１〜３のいずれか一項に記載の多層薄膜の膜厚評価方法。
【請求項５】
前記キャパシタは、ポリシリコンを電極とするポリシリコンキャパシタであり、前記多層薄膜が、酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）、窒化膜（Ｎｉｔｒｉｄｅ）、および酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）が順次積層されたＯＮＯ膜からなる
請求項４に記載の多層薄膜の膜厚評価方法。
【請求項６】
前記多層薄膜の膜厚の評価が、モニタ用の基板に直接連続形成された多層薄膜に対して行われる
請求項１〜５のいずれか一項に記載の多層薄膜の膜厚評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続形成された多層薄膜の膜厚を評価する多層薄膜の膜厚評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体製造プロセスなどにおいては一般に、単一波長の光学的膜厚測定装置（以下、エリプソメータという）を用いて、基板上に形成された薄膜の膜厚を順次測定、評価することで、その工程管理を行っている。
【０００３】
ここで、こうしたエリプソメータを用いた膜厚評価方法としては、例えば特許文献１に記載されている方法が知られている。図８に、この特許文献１に記載されたエリプソメータの概要を示す。
【０００４】
図８に示されるように、この装置は、大きくは基板１０を保持するステージＳＴと、エリプソメータ５０と、処理装置６０とを備えて構成される。
ここで、上記基板１０には、熱酸化法や、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの適宜の方法によって薄膜４０が成膜されている。
【０００５】
また、上記エリプソメータ５０は、上記基板１０の薄膜４０に向けて単一波長の光を出射する出射部５１と、該薄膜４０にて反射された光を受光する受光部５２と、この受光された光に基づいて上記薄膜４０の膜厚を測定する膜厚測定部５３とを備えている。ちなみにこの膜厚測定部５３では、上記出射部５１から出射された光および上記薄膜４０上で反射されて上記受光部５２に受光された光の偏光の変化から薄膜４０の膜厚を測定している。
【０００６】
そして、上記処理装置６０は、エリプソメータ５０の上記膜厚測定部５３による測定結果を取り込んで、該測定結果に基づき上記薄膜４０の実際の膜厚を算出（換算）する例えばコンピュータ等からなる装置である。
【０００７】
エリプソメータを用いた膜厚評価方法では、このようにして測定、算出（換算）された薄膜４０の膜厚に基づき、これが要求される膜厚の規格内にあるか否かが評価される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２９６０１３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、成膜プロセス自体のスループット向上等の観点から、ＣＶＤ等を用いた同一の成膜装置によって複数の薄膜を連続して積層形成する、いわゆる多層薄膜の連続形成が採用されるようになってきている。こうして連続形成される多層薄膜もまた、それら多層薄膜を構成する個々の薄膜の膜厚を評価して、その成膜工程の適否を管理する必要がある。
【００１０】
しかし、上述したような単一波長のエリプソメータでは、上記多層薄膜を構成する個々の薄膜の膜厚を分離してその膜厚を測定することができない。このため、上記多層薄膜の膜厚測定に際しては、それら多層薄膜の各々を分離独立して測定することのできる多波長の光学的膜厚測定装置、いわゆる分光エリプソメータを導入する必要がある。ただし、このような分光エリプソメータは、一般に高価であるため、実情としては、上記連続形成された多層薄膜についても、従来のように単一波長のエリプソメータを用いて、その膜厚を評価し得る方法の開発が望まれている。
【００１１】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、連続形成された多層薄膜であれ、単一波長の測定光を用いて簡便にその膜厚を評価することのできる多層薄膜の膜厚評価方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項１に記載の多層薄膜の膜厚評価方法では、連続形成された多層薄膜の膜厚を単一波長の測定光を用いて測定、評価するにあたり、前記多層薄膜の単層膜相当の膜厚である単層換算膜厚と、前記多層薄膜に要求される電気的特性との関係から、前記測定される膜厚についての規格値を予め設定しておき、この設定した規格値と前記測定される膜厚との対比に基づいて前記連続形成された多層薄膜の膜厚を評価する。
【００１３】
一般に、多層薄膜の膜厚は、最終的に装置化（例えば半導体装置化）された際に、その装置としての電気的特性に何らかの影響を及ぼすようになる。そして、製品としての歩留まりを上げる意味からも、こうした膜厚の評価は、それら薄膜の形成直後に行うことが望ましい。ただし前述のように、このような多層薄膜が連続形成される場合には、それら各薄膜の膜厚について個別に評価を行うことは難しく、結局は、多層薄膜を構成する各薄膜の単層膜相当の膜厚である単層換算膜厚として評価せざるを得なくなる。
【００１４】
この点、上記評価方法によれば、上記多層薄膜の膜厚を単層換算膜厚によって評価するにせよ、それら単層換算膜厚と当該多層薄膜に要求される電気的特性との関係に基づき予め設定した規格値を指標として、上記単一波長の測定光を用いて測定される多層薄膜の膜厚（単層換算膜厚）を評価することとしたため、たとえ単一波長の測定光を用いる場合であっても、上記多層薄膜の膜厚を簡便に評価することができるようになる。
【００１５】
そしてこの場合、特に請求項２に記載のように、該評価の対象とする多層薄膜の膜厚を、当該多層薄膜を構成する各薄膜の屈折率に基づき換算計算される単層換算膜厚の計算値と前記単層換算膜厚として測定される値とが近似する膜厚の範囲とすることで、その膜厚評価精度も自ずと高く維持されるようになる。なお、このような膜厚の範囲では、上記屈折率に基づき換算計算される単層換算膜厚の値と前記単一波長の測定光を用いて測定される値（単層換算膜厚として測定される値）とが結果的にほぼ一致することが発明者らによって確認されている。
【００１６】
また、上記規格値についてはこれを、例えば請求項３に記載のように、前記多層薄膜を構成する薄膜の膜厚をそれぞれ変化させたときの前記単層換算膜厚として測定、補間される値が前記要求される電気的特性の許容値に対して最も厳しくなる膜厚範囲として設定することで、上記電気的特性の許容値に対しても余裕ができ、その結果、上記連続形成される多層薄膜としての、ひいては該多層薄膜を備える装置（製品）としての歩留まりの向上が図られるようにもなる。
【００１７】
なお、評価の対象とする多層薄膜の膜厚が上記請求項２に記載の膜厚の範囲である場合には、上記多層薄膜を構成する薄膜の膜厚をそれぞれ変化させたときの単層換算膜厚として測定、補間される値に代えて、上記多層薄膜を構成する各薄膜の屈折率に基づき換算計算される単層換算膜厚の計算値、およびその補間値を用いることもできる。
【００１８】
また、このような多層薄膜の評価方法は、例えば請求項４に記載のように、半導体装置等に作り込まれるキャパシタの誘電体膜の膜厚評価に有効である。そしてこの場合、上記多層薄膜に要求される電気的特性としては、請求項４にも記載のように、該キャパシタとしての容量値、耐圧値、耐圧寿命、容量の温度特性、および容量の電圧特性の少なくとも１つを選定することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載のように、上記キャパシタが、ポリシリコンを電極とするポリシリコンキャパシタである場合、その誘電体膜としては、酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）、窒化膜（Ｎｉｔｒｉｄｅ）、および酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）が順次積層された多層薄膜、すなわちＯＮＯ膜からなることが多い。上記多層薄膜の膜厚評価方法は、このような多層薄膜に適用して特に有効である。
【００２０】
一方、例えば半導体製造プロセスにあって、上記多層薄膜の連続形成は、実際には数ロット単位の多数の基板（ウェハ）に対して同時に行われることが多い。しかも、それら基板（ウェハ）は、それ以前の工程を通じて、既に何層かの膜材が成膜されていることも多い。そこで実用上は、請求項６に記載のように、こうした多層薄膜の膜厚の評価を、例えば上記多数の基板（ウェハ）間に何枚か挿入されるモニタ用の基板（ウェハ）に直接連続形成された多層薄膜に対して行うようにすることで、その評価精度も好適に維持されるようになる。すなわち、上記既に成膜されている膜材等の影響を回避し、上記連続形成された多層薄膜に対して、いわば純粋に、その膜厚を評価することができるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる多層薄膜の膜厚評価方法の一実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００２２】
この実施の形態にかかる多層薄膜の膜厚評価方法は、基板上に連続積層された多層薄膜の膜厚の良否を単一波長のエリプソメータを用いて評価するものである。また、この実施の形態では、上記多層薄膜として、酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）／窒化膜（Ｎｉｔｒｉｄｅ）／酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）が順次積層されたＯＮＯ膜を想定している。
【００２３】
はじめに、図１を参照して、この実施の形態にて評価の対象となる上記ＯＮＯ膜を誘電体膜として採用したポリシリコンキャパシタの構造について簡単に説明する。
【００２４】
図１は、キャパシタの一部断面構造を模式的に示している。
同図１に示されるように、シリコン（Ｓｉ）基板１には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）２が形成されている。そしてこのシリコン酸化膜２の上面には、ポリシリコン膜３を介して、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、およびシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が順次積層されたＯＮＯ膜４が形成されている。そして、このＯＮＯ膜４の上面にはさらにポリシリコン膜５が形成され、上記ＯＮＯ膜４を介してポリシリコン膜３および５が当該キャパシタの電極として対向する構造となっている。そして、これらポリシリコン膜３および５間に電圧が印加されることにより、誘電体膜である上記ＯＮＯ膜４に電荷が蓄積される。
【００２５】
次に、上記ＯＮＯ膜４の成膜手順について図２〜図５を参照して説明する。
図２は、ＣＶＤを用いた一般的な成膜装置の一部を模式的に示している。
同図２に示されるように、この装置は大きくは、容器２０と、この容器２０内に上記シリコン基板（ウエハ）１を一括保持するための基板支持部材２１とを備えて構成されている。また、上記容器２０には、内部に反応ガスを供給するための供給口２０ａが形成されており、この供給口２０ａには、容器２０内へ反応ガスを供給するための供給ボンベ等が接続されている。また、上記容器２０には他に、処理済みとなった反応ガスを排出するための排出口２０ｂが形成されており、この排出口２０ｂには、図示しない排気ポンプ等が接続されている。
【００２６】
こうした構造を有する成膜装置では、上記供給口２０ａを通じて供給される適宜の反応ガスが容器２０内に順次充填されることにより、該容器２０内に保持されたシリコン基板１に上記ＯＮＯ膜４が連続形成される。ちなみに、この成膜装置では、２５枚のシリコン基板１を１ロットとして、４ロット分、すなわち１００枚のシリコン基板１に同時に上記ＯＮＯ膜４を成膜することが可能となっている。
【００２７】
ここで、上記シリコン基板１には通常、図３に示すように、予めシリコン酸化膜２やポリシリコン膜３が形成されている。そして上記ＯＮＯ膜４を構成する各薄膜は、このポリシリコン膜３の上面に積層形成されることとなる。
【００２８】
一方、図２に示されるように、上記シリコン基板１の間には、ＯＮＯ膜４の膜厚を測定するためのモニタ用の基板（ウエハ）、すなわちモニタ基板１０が、この例では上記ロットの間に５枚挿入されている。このモニタ基板１０は、図４に示すように、その表面に何らの膜も成膜されていないクリーンなシリコン（Ｓｉ）基板からなり、上記反応ガスの供給に伴って、その表面にＯＮＯ膜４が直接積層されるようになっている。すなわち、図５に示されるように、モニタ基板１０の表面には、１層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（１））、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、および２層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（２））の順に薄膜が直接連続形成されることとなる。このように、モニタ基板１０に直接連続形成されたＯＮＯ膜４を評価対象とすることで、その評価精度も高く維持されるようになる。すなわち、上記シリコン基板１に既に成膜されているシリコン酸化膜２やポリシリコン膜３等の影響を回避し、上記ＯＮＯ膜４に対して、いわば純粋に、その膜厚を評価することができるようになる。
【００２９】
ちなみに、この実施の形態では、上記ＯＮＯ膜４を構成する１層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（１））、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、２層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（２））の膜厚がそれぞれ、８ｎｍ、１２ｎｍ、６ｎｍとなるように、温度、圧力等の成膜条件が設定されている。
【００３０】
次に、こうしたモニタ基板１０に成膜されたＯＮＯ膜４を評価対象として、該ＯＮＯ膜４の膜厚を評価する方法について、図６および図７を併せ参照して説明する。
【００３１】
上記ＯＮＯ膜４の膜厚の評価に際しては、先の図８に例示した単一波長のエリプソメータを使用する。ただし、このエリプソメータでは上述したように、多層に形成された薄膜を個々に分離してその膜厚を測定することはできない。
【００３２】
そこで、この実施の形態では、上記ＯＮＯ膜４の単層膜相当の膜厚である単層換算膜厚を利用し、この単層換算膜厚とＯＮＯ膜４に要求される電気的特性との関係に基づき予め設定した規格値を指標として、上記エリプソメータにて測定された膜厚（単層換算膜厚）を評価する。
【００３３】
ここで、図６には、試料１〜７のようにＯＮＯ膜４を構成する各薄膜の膜厚をそれぞれ変化させたときの各種の値を示している。
ちなみに、この図６に示されるように、「試料３」は、先の図５に例示したように、１層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（１））、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、２層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（２））がそれぞれ、８ｎｍ、１２ｎｍ、６ｎｍの膜厚に設定されている。また、「試料１」および「試料２」は、上記シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、２層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（２））の膜厚がそれぞれ１２ｎｍ、６ｎｍに設定され、１層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（１））の膜厚のみがそれぞれ１ｎｍ、４ｎｍと異なる値に設定されている。同様に、「試料４」および「試料５」は、１層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（１））、２層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（２））の膜厚がそれぞれ８ｎｍ、６ｎｍに設定され、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）の膜厚のみがそれぞれ４ｎｍ、８ｎｍと異なる値に設定されている。また、「試料６」および「試料７」も同様に、１層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（１））、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）の膜厚がそれぞれ８ｎｍ、１２ｎｍに設定され、２層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（２））の膜厚のみがそれぞれ０ｎｍ、３ｎｍと異なる値に設定されている。
【００３４】
また、上記単層換算膜厚は、ＯＮＯ膜４を構成する多層薄膜をシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）と仮定し、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）の膜厚を該シリコン窒化膜の屈折率（屈折率ｎ＝１．８５）とシリコン酸化膜の屈折率（屈折率ｎ＝１．４６２）とに基づいて換算計算した例えば次の式によっても求めることができる。
Ｅ  ＝  ｄ１  ＋  ｛ｄ２  ×（１．８５／１．４６２）｝
Ｅ  ：計算値
ｄ１：１層目および２層目のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２（１）、（２））の膜厚の和
ｄ２：シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）の膜厚
そして、この単層換算膜厚として算出した結果を、図６では「計算値」として示している。
【００３５】
また、図６には、上記単一波長のエリプソメータを用いてＯＮＯ膜４の膜厚（単層換算膜厚）を測定したときの値を「測定値」として併せて示している。
同図６に示したこれら「測定値」と「計算値」との関係からも明らかなように、多層薄膜の上記例示したような膜厚、いわば単一波長の測定光の反射光が当該多層薄膜を構成する全ての薄膜の影響を受けるような膜厚の範囲では、これら「測定値」と「計算値」とが結果的にほぼ一致することを発明者らは見い出した。すなわち、たとえ多層薄膜であっても、これら「測定値」と「計算値」とが近似する膜厚の範囲であれば、上記単一波長のエリプソメータによる「測定値」をそのまま単層換算膜厚として利用することができることとなる。
【００３６】
他方、同図６では、ポリシリコンキャパシタの誘電体としての上記ＯＮＯ膜４に要求される電気的特性として容量値を選定した場合に、この容量値を上記単層換算膜厚にさらに換算した値として「容量換算値」を示している。すなわち、この「容量換算値」とは、シリコン基板１上にすべての膜が成膜されたポリシリコンキャパシタ（図１参照）に対して要求される容量値から逆算してこれに必要とされる誘電体膜としての膜厚を算出したものである。ちなみに、この「容量換算値」は、上記「計算値」と同様、上記ＯＮＯ膜４を構成する多層薄膜をシリコン酸化膜と仮定して、例えば次の式によって求めることができる。
ｄ  ＝  ε  ×  Ｓ／Ｃ
ｄ：容量換算膜厚
ε：シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の比誘電率（３．９）×真空の誘電率（８．８５×１０−１４  Ｆ／ｃｍ）
Ｓ：面積
Ｃ：容量
なお、この例においては、上記ポリシリコンキャパシタに要求される容量の「容量換算値」が、「１８ｎｍ  ≦  容量換算値  ≦  ２２ｎｍ」の範囲にあるとする。
【００３７】
図７に、上記エリプソメータによる「測定値」とこの「容量換算値」との関係を示す。
また、同図７において、線分Ｌ１は、先の図６に破線（Ｌ１）で囲んで示した「試料１」〜「試料３」について、それぞれその対応する「測定値」（○）を補間した線分である。また同様に、線分Ｌ２は、図６に破線（Ｌ２）で囲んで示した「試料３」〜「試料５」について、それぞれその対応する「測定値」（△）を補間した線分である。そして、線分Ｌ３は、図６に破線（Ｌ３）で囲んで示した「試料３」、「試料６」、および「試料７」について、それぞれその対応する「測定値」（□）を補間した線分である。
【００３８】
ここで、上記「容量換算値」は、この例では上述した「１８ｎｍ  ≦  容量換算値  ≦  ２２ｎｍ」の範囲（図７に太線で表示）である必要がある。このため、上記線分Ｌ１〜線分Ｌ３の許容しうる値も、この「容量換算値」の範囲内、すなわち同図７に各々破線で区画される範囲内にある必要がある。そして、その中心値、すなわち狙い膜厚は、上記「試料３」の「測定値」に対応する「２９．２ｎｍ」となる。ただし現実的には、全てをこの膜厚に合わせ込むことは困難であり、また上記「容量換算値」にも、その許容可能な幅があるため、ここではこの「測定値」についても、上記線分Ｌ１〜Ｌ３の許容しうる値に基づいて上限膜厚および下限膜厚を規格値としてそれぞれ設定する。
【００３９】
ちなみに、図７に示される線分Ｌ１〜Ｌ３の中で、上記「容量換算値」を満たす膜厚範囲が最も狭い線分Ｌ１に対応して上記破線で区画される範囲を採用すれば、上記「測定値」も、上記容量換算値に対し比較的余裕をもってその要求を満たすことが可能となる。そこでここでは、この線分Ｌ１と上記「容量換算値」の許容範囲との交点によって、ＯＮＯ膜４の「測定値」についての規格値を、「２７．０ｎｍ  ≦  規格値  ≦  ３１．４ｎｍ」の範囲で設定することとする。
【００４０】
そして、この実施の形態では、こうして設定した規格値と上記単一波長のエリプソメータによる測定値との対比に基づいて、上記モニタ基板１０に連続形成されたＯＮＯ膜４の膜厚を評価する。すなわち、この測定値が上記規格値内にあれば、該当するロットのシリコン基板１に連続形成されたＯＮＯ膜４の膜厚を「適」と判定し、上記規格値外にあれば、同ＯＮＯ膜４の膜厚を「否」と判定する。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態の多層薄膜の膜厚評価方法によれば、以下に列記するような効果を得ることができる。
（１）単一波長のエリプソメータにより測定される単層換算膜厚としての「測定値」とその「計算値」とがほぼ一致することに着目し、ＯＮＯ膜４の単層換算膜厚としての測定値と、同ＯＮＯ膜４に要求される電気的特性との関係に基づいて、予め上記測定値に対する規格値を設定した。そして、この設定した規格値を指標として、上記エリプソメータにて測定された膜厚を評価することとした。これにより、上記多層薄膜の膜厚を極めて簡便に評価できるようになる。
【００４２】
（２）また、この実施の形態では、「容量換算値」を満たす膜厚範囲が最も狭い線分Ｌ１と上記電気的特性としての「容量換算値」の許容範囲との交点によって、ＯＮＯ膜４の「測定値」についての規格値を設定した。これにより、ＯＮＯ膜４に要求される「容量換算値」の許容値に対し比較的余裕をもってその要求を満たすことが可能となり、ひいては該ＯＮＯ膜４を備える装置（製品）としての歩留まりの向上が図られるようにもなる。
【００４３】
（３）この実施の形態では、半導体装置等に作り込まれるキャパシタの誘電体膜となるＯＮＯ膜４の膜厚評価に際し、その電気的特性として容量値を選定した。この容量値は、その必要とされる膜厚への換算も容易であり、ひいては上記膜厚評価も容易、且つ的確に行うことができる。
【００４４】
（４）この実施の形態では、モニタ基板１０を利用して、上記ＯＮＯ膜４の膜厚を測定することとしたため、既に成膜されている膜材等の影響を回避し、上記ＯＮＯ膜４の膜厚のみを純粋に評価することができる。
【００４５】
（５）成膜条件（温度、圧力等）の工程内の変動要因による各膜厚の変化が同じ方向（厚くなるか、薄くなるか）である場合に、この実施の形態の評価方法は特に有効である。
【００４６】
なお、この発明にかかる多層薄膜の膜厚評価方法は、上記実施の形態に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【００４７】
・上記実施の形態では、モニタ基板１０に連続形成されたＯＮＯ膜４の膜厚を評価することで、製品となるシリコン基板１に連続形成されたＯＮＯ膜４の膜厚を管理することとした。しかし、単一波長のエリプソメータを利用して測定される測定値の精度がそれら製品となるシリコン基板１に対しても十分に維持される場合には、必ずしもこうしたモニタ基板１０を使用する必要はない。
【００４８】
・また、上記実施の形態では、単一波長のエリプソメータにより測定される単層換算膜厚としての「測定値」およびその補間値を用いて、上記規格値を設定した。しかし、この「測定値」と上記「計算値」とはほぼ近似しているため、上記「測定値」およびその補間値に代えて、上記「計算値」およびその補間値を用いることもできる。
【００４９】
・上記実施の形態では、上記ＯＮＯ膜４の電気的特性として、容量値を選定した場合を例に説明したが、これに代えて、耐圧値、耐圧寿命、容量の温度特性、および容量の電圧特性等も適宜採用することができる。これらの電気的特性に変更した場合でも、それぞれの特性からその必要とされる単層換算膜厚を算出して、上記規格値を求めることは可能である。
【００５０】
・上記実施の形態では、多層薄膜として、ＯＮＯ膜４を例に説明したが、それら多層薄膜の材料は任意である。他に例えば、半導体装置のゲート絶縁膜として用いられる酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）／窒化膜（Ｎｉｔｒｉｄｅ）構造のいわゆるＯＮ膜の膜厚評価にもこの発明を適用することはできる。そしてこの場合には、ＯＮ膜に求められる電気的特性として、容量値を選定することができる。
【００５１】
・上記実施の形態では、膜厚の評価を、単層換算膜厚と上記測定値とが近似する膜厚の範囲において行うこととしたが、評価、管理の対象となる膜厚の精度に対する要求がそれほど高くないものに対しては、このような条件に限られることなく、この発明を適用することはできる。
【００５２】
・上記実施の形態では、膜厚評価の対象となる多層薄膜がシリコン基板等の半導体基板上に連続形成されるとしたが、それら多層薄膜の成膜対象となる基板は、これら半導体基板に限られることなく任意である。他に例えば、ガラス基板等に連続形成された多層薄膜についても、この発明にかかる膜厚評価方法は同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる膜厚評価方法の一実施の形態において評価対象とするポリシリコンキャパシタの一部断面構造を模式的に示す断面図。
【図２】多層薄膜を連続形成する装置についてその一例を模式的示す断面略図。
【図３】管理対象となるシリコン基板の一例を示す断面図。
【図４】同実施の形態での評価に用いるモニタ基板の一例を示す断面図。
【図５】同実施の形態で膜厚評価の対象とするモニタ基板に連続形成されたＯＮＯ膜の一例を示す断面図。
【図６】ＯＮＯ膜の各種試料に対するエリプソメータによる測定値、単層換算膜厚の計算値、および容量換算値（膜厚）の関係を示す図。
【図７】エリプソメータによる測定値と容量換算値との関係を示すグラフ。
【図８】単一波長の測定光を用いるエリプソメータについてその構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１…シリコン基板、２…シリコン酸化膜、３…ポリシリコン膜、４…ＯＮＯ膜、５…ポリシリコン膜、１０…モニタ基板、２０…容器、２１…基板支持部材、２０ａ…供給口、２０ｂ…排出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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