フーリエ変換赤外分光光度計を用いた反射干渉解析による膜厚測定方法であって、半導体基板上に、該半導体基板と実部の屈折率差がない第1および第2のエピタキシャル層がこの順に積層された測定対象を準備し、前記フーリエ変換赤外分光光度計を用いて、前記測定対象のインターフェログラムと、前記半導体基板のインターフェログラムを計測してリファレンスのインターフェログラムを得るステップと、前記測定対象のインターフェログラムと、前記リファレンスのインターフェログラムに対して、それぞれフーリエ変換を施すことで、測定対象の反射スペクトルおよびリファレンスの反射スペクトルを算出するステップと、前記測定対象の反射スペクトルの強度を、前記リファレンスの反射スペクトルの強度で割ることで、反射干渉パターンを算出するステップと、前記測定対象の構造に基づいた数値計算によって得られた数値計算反射干渉パターンを前記反射干渉パターンにフィッティングするステップと、を備え、前記ステップは、前記反射干渉パターンにおける、フォノン吸収による屈折率の異常分散領域近傍の波数領域に現れる歪みを含んだ干渉波形と、前記数値計算反射干渉パターンの同じ波数領域での干渉波形とがずれないように、前記第1のエピタキシャル層の厚さをフィッティングパラメータとして使用し、前記数値計算反射干渉パターンをフィッティングした際に設定した前記第1のエピタキシャル層の厚みをもって、前記第1のエピタキシャル層の厚みの実測値とする、膜厚測定方法。前記ステップは、前記数値計算反射干渉パターンの算出において、前記第2のエピタキシャル層の表面での赤外光の反射光路と、前記第1のエピタキシャル層と前記半導体基板での赤外光の反射光路との光路差による位相差を表す数式に、前記歪みを含んだ干渉波形の歪み分に相当する位相のずれΔΦを加味した数式を用いる、請求項1記載の膜厚測定方法。前記位相のずれΔΦは、以下の数式1で規定され、前記数式1において、nb:前記第1のエピタキシャル層の実部屈折率、kb:前記第1のエピタキシャル層の消衰係数、db:前記第1のエピタキシャル層の厚み、nepi:前記第2のエピタキシャル層の実部屈折率、nsub:前記半導体基板の実部屈折率、ksub:前記半導体基板の消衰係数、k:前記第1のエピタキシャル層の実部屈折率の効果を調整する係数、λ:入射光束の波長である、請求項2記載の膜厚測定方法。上述した従来の測定方法では、エピ層の屈折率が、計測波数域において一定の値であることを前提としているので、計測に利用可能な波数領域は、屈折率分散の無視できる領域に限定されることとなる。一方で、基板の結晶とエピ層の結晶とで結晶組成が同一の所謂ホモエピタキシャル層ホモエピ層のように、基板とエピ層とで実部の屈折率差がない場合、赤外域に発生する異常分散領域から離れた近赤外光から可視光領域では屈折率差がなくなり干渉波形は計測できず、反射干渉解析法による膜厚測定はより一層困難である。ここで、将来のパワーデバイスとして期待されるSiC炭化珪素層を半導体層として使用するSiCパワーデバイスでは、SiCウエハ上にエピタキシャル成長させたエピ層をドリフト層として使用するので、ホモエピ構造となっている。この場合、基板とエピ層とは結晶組成が同一であり、キャリア濃度の差以外に差異がない。このような膜構造において、反射干渉解析法以外に膜構造を解析できる方法としては、容量-電圧CV特性からキャリア濃度を測定するCV法や、不純物プロファイルを測定するSIMSSecondaryIonmicroprobeMassSpectrometerを用いて不純物の深さプロファイルを測定するSIMS深さプロファイル法がある。しかし、CV法ではドリフト層の厚さが数μm以上あるような場合、膜中や表面の耐圧により逆バイアス印加に限界があるため、ドリフト層と基板との間に形成されるバッファ層まで空乏層が届かず、バッファ層の膜厚を測定できない可能性がある。また、SIMS深さプロファイル法では、エピタキシャル結晶の一部にイオン照射でクレーターを開けて計測する破壊検査であるので、デバイスの製造には支障がある。また、イオン照射でクレーターを開けながら2次イオンを計測するが、計測中のクレーター底部の形状制御は困難であり、厚みの測定精度は大きく制限される。本発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、従来の非破壊、非接触の反射干渉解析法を発展させて、ホモエピ構造の多層膜において、ドリフト層と基板との間に形成されるバッファ層などの、薄い層の膜厚を測定する方法を提供することを目的とする。本発明に係る膜厚測定方法は、フーリエ変換赤外分光光度計を用いた反射干渉解析による膜厚測定方法であって、半導体基板上に、該半導体基板と実部の屈折率差がない第1および第2のエピタキシャル層がこの順に積層された測定対象を準備し、前記フーリエ変換赤外分光光度計を用いて、前記測定対象のインターフェログラムと、前記半導体基板のインターフェログラムを計測してリファレンスのインターフェログラムを得るステップと、前記測定対象のインターフェログラムと、前記リファレンスのインターフェログラムに対して、それぞれフーリエ変換を施すことで、測定対象の反射スペクトルおよびリファレンスの反射スペクトルを算出するステップと、前記測定対象の反射スペクトルの強度を、前記リファレンスの反射スペクトルの強度で割ることで、反射干渉パターンを算出するステップと、前記測定対象の構造に基づいた数値計算によって得られた数値計算反射干渉パターンを前記反射干渉パターンにフィッティングするステップとを備え、前記ステップは、前記反射干渉パターンにおける、フォノン吸収による屈折率の異常分散領域近傍の波数領域に現れる歪みを含んだ干渉波形と、前記数値計算反射干渉パターンの同じ波数領域での干渉波形とがずれないように、前記第1のエピタキシャル層の厚さをフィッティングパラメータとして使用し、前記数値計算反射干渉パターンをフィッティングした際に設定した前記第1のエピタキシャル層の厚みをもって、前記第1のエピタキシャル層の厚みの実測値とする。本発明に係る膜厚測定方法によれば、フォノン吸収による屈折率の異常分散領域近傍での干渉波形と、数値計算反射干渉パターンの同じ波数領域での干渉波形とがずれないように、第1のエピタキシャル層の厚さをフィッティングパラメータとして使用し、数値計算反射干渉パターンをフィッティングした際に設定した第1のエピタキシャル層の厚みをもって、第1のエピタキシャル層の厚みの実測値とするので、ホモエピ構造の多層膜において、膜厚測定が可能となる。実施の形態1<はじめに>実施の形態の説明に先立って、フーリエ変換赤外分光光度計FT-IRを用いた反射干渉解析法による膜厚測定について説明する。図1は、FT-IRの光学系の構成を説明する概略図である。FT-IRの光学系には、図1に示されるマイケルソン干渉計が一般的に用いられる。図1に示すように、マイケルソン干渉計は、光源1、ハーフミラー2、固定ミラー3、可動ミラー4、反射ミラー5および検知器7を有し、サンプル6は、基板6a上に薄膜6bが形成されたものである。FT-IRを用いた膜厚測定の原理について、図1を用いて説明する。図1において、光源1から出た連続光をハーフミラー2で分離し、一方は固定ミラー3に入射させ、他方は可動ミラー4に入射させる。それぞれのミラーで反射した光は、ハーフミラー2に再び戻り、反射ミラー5で反射された後、サンプル6へ向かう。サンプル6で反射した光は反射ミラー5を経て検知器7で強度が計測される。可動ミラー4を図1中の矢印方向に移動させて、検出器7で検出される光強度の可動ミラー4の移動距離依存性を測定する。このようにして得られる膜干渉スペクトルは、インターフェログラムと呼ばれる。可動ミラー4の移動距離は、光学距離に対応しており、インターフェログラムは、光学距離関数の膜干渉スペクトルと言える。このような膜干渉スペクトルを、FT-IRにおいてフーリエ変換することで空間干渉波形Spatialgram:スパーシャルグラムを得る。図2は、スパーシャルグラムについて説明する図である。図2に示されるように、スパーシャルグラムは、横軸が光路差単位省略、縦軸が光強度単位省略であり、メインバースト8、サイドバースト9と呼ばれる複数のピークを有している。サイドバースト9は、メインバースト8を中心として対称な位置に見られる。図3は、サンプルでの光の反射を模式的に示す図である。図3において、サンプル6に入射する光には、光源1から、可動ミラー4、反射ミラー5を経てサンプル6に入射する経路以下経路Aとすると、光源1から、固定ミラー3、反射ミラー5を経てサンプル6に入射する経路以下経路Bとするとがある。図3に示すように、経路Aで入射した光がサンプル6で反射する光10と、経路Bで入射した光がサンプル6で反射する光11とがあり、それぞれ薄膜6bの表面での反射光10a、11aと、薄膜6bと基板6aとの界面での反射光10b、11bとを含んでいる。経路Aの光がサンプルで反射後検知器7に到る光学距離と、経路Bの光がサンプルで反射後検知器7に到る光学距離が一致した場合には、全ての波数の光に対して、位相が一致して光が強め合うため、信号強度が強くなる。この光強度が強くなったピークがメインバースト8である。また、可動ミラーの位置をずらすことにより、上記2つの光学距離に違いが生じると、波数によって強め合うものや打ち消し合うものがあるため、上記2つの光学距離が一致した場合に比べて信号強度が小さくなる。しかし、経路Aの光が薄膜6bの表面での反射を経て検知器7に到る光学距離と、経路Bの光が薄膜6bと基板6aとの界面での反射を経て検知器7に到る光学距離が一致した場合には、全ての波数の光に対して位相が一致し光が強め合うため、信号強度が強くなる。同様に、経路Aの光が薄膜6bと基板6aとの界面での反射を経て検知器7に到る光学距離と、経路Bの光が薄膜6bの表面での反射を経て検知器7に到る光学距離が一致した場合にも、全ての波数の光に対して位相が一致し光が強め合うため、信号強度が強くなる。これらのピークがサイドバースト9である。このように、スパーシャルグラムには、サンプル6の最表面同士および薄膜6aと基板6bの界面同士からの反射した光の干渉によるセンターバースト8と、サンプル6の最表面から反射した光と薄膜6bと基板6aの界面から反射した光の干渉によるサイドバースト9が現れる。これらのサイドバースト9は、センターバースト8を中心として対称の位置に現れる。また、センターバースト8とサイドバースト9の距離が、光が薄膜6bを往復通過する光学距離に対応しているため、この光学距離に薄膜6bの屈折率を乗じることにより膜厚を求めることができる。このように、FT-IRを用いた反射干渉解析法による膜厚測定では、スパーシャルグラムのサイドバーストとセンターバーストとの距離により膜厚を測定するが、先に説明したように、測定対象となる層の屈折率が、計測波数域において一定の値であることを前提としているので、計測に利用可能な波数領域は、屈折率分散の無視できる領域に限定されることとなる。一方、基板とエピ層とで実部の屈折率差がないホモエピ層などでは、赤外域に発生する異常分散領域から離れた近赤外光から可視光領域では屈折率差がなくなり干渉波形は計測できない。このため、従来は、測定対象となる層の屈折率がほぼ一定と考えられる波数領域での屈折率を用いて膜厚を求めていた。しかし、SiCパワーデバイスではドリフト層と基板との間に、キャリア濃度がドリフト層と基板の中間の値を有するバッファ層と呼称される厚さ0.5~1μm500nm~1000nm程度の薄い層が一般的に形成される。この層は、3桁から4桁もキャリア濃度が異なるバッファ層と基板との間でのキャリア濃度の差に起因する結晶歪みを緩和してドリフト層の結晶性を向上させることを目的としている。バッファ層とエピ層であるドリフト層とは、通常連続してエピタキシャル成長によって積層され、このバッファ層の品質はドリフト層の結晶品質に大きく影響する。そのため、バッファ層の厚み、キャリア濃度の定量的管理は、ドリフト層の結晶性制御においても重要な課題である。しかし、従来の反射干渉波形のフーリエ解析法では、0.5μm前後の膜厚を計測するには、5000cm1以上の広範囲な連続波数計測領域における干渉波形が必要であるが、屈折率分散が無視できる1500cm1~4000cm1程度、例えば2500cm1前後の連続波数計測領域しか得られないためバッファ層の計測は不可能であった。そこで、発明者達は、従来の反射干渉解析法を検証し、それを発展させて、ドリフト層と基板との間に形成されるバッファ層などの、薄い層の膜厚を測定する方法を開発した。<反射干渉解析法の検証>以下、図4~図10を用いて、従来の反射干渉解析法の検証について説明する。図4は、膜厚の測定対象となるサンプル20の断面構成を示す図である。図4に示すサンプル20は、一般的なSiCパワーデバイスのエピタキシャル構造を示しており、n型のSiC基板21上にバッファ層22エピ層が形成され、バッファ層22上にドリフト層23エピ層が形成されている。サンプル20は大気24中にあって、照射光束25、ドリフト層23表面での反射光束26、バッファ層22とSiC基板21との界面エピ基板界面での反射光束27、バッファ層22とドリフト層23との界面での反射光束28が示されている。照射光束25の入射角はθiであり、SiC基板21、バッファ層22、ドリフト層23の、厚さ/n型キャリア濃度/実部屈折率/消衰係数は、それぞれ、dsub/Nsub/nsub/ksub、db/Nb/nb/kb、depi/Nepi/nepi/kepiで表し、大気の屈折率はn0で表す。また、SiC基板21のキャリア濃度Nsubは8×1018cm3、バッファ層22のキャリア濃度Nbは1×1018cm3、ドリフト層23のキャリア濃度Nepiは1×1016cm3であり、バッファ層22の厚さdbは0.5μm、ドリフト層23の厚さdepiは12μmとする。図1を用いて説明した光学系を有するFT-IRを用いて、照射光束25に対する反射光束26~28を測定して図5に示されるようなインターフェログラムを得る。なお、FT-IRには、図1に示したマイケルソン干渉計のような光学系の他に、検知器7で計測した光強度のデータを処理するデータ処理装置を備えているが、当該データ処理装置は、パーソナルコンピュータなどで構成され、データ処理は所定のソフトウェアをCPUで実行することで実現される。図5に示すインターフェログラムは、横軸が光路差cm、縦軸が検出器での検出電圧で示される光強度Vを示しており、FT-IRの測定結果そのものを示している。なお、図5に示すインターフェログラムはサンプル20図4の測定結果であるが、これとは別に、リファレンスとして、SiC基板21だけのインターフェログラムも測定する。そして、サンプルのインターフェログラムと、リファレンスのインターフェログラムに対して、それぞれフーリエ変換を施すことで、サンプルの反射スペクトルおよびリファレンスの反射スペクトルを算出する。得られたサンプルの反射スペクトルの強度を、リファレンスの反射スペクトルの強度で割ることで、図6に示す反射干渉パターンを得る。図6に示す反射干渉パターンは、横軸が波数cm1、縦軸が反射率を示しており、波数1000カイザーの近傍で反射率が急増している領域34が観察される。この領域34は、フォノン吸収に基づく屈折率の異常分散による反射領域異常分散領域であり、これよりも高波数側には、キャリア吸収に基づいて屈折率が変化する反射干渉波形35が現れる。このうち、屈折率分散が比較的少ない領域36を選択して背景反射率を補正し、得られた反射干渉波形を逆フーリエ変換することで、図7に示すようなスパーシャルグラムを得る。図7に示されるスパーシャルグラムは、横軸が光路差μm、縦軸が光強度任意単位であり、センターバースト41およびサイドバースト42が現れる。従来の反射干渉解析法では、このセンターバースト41とサイドバースト42との距離Dに測定対象の層の屈折率を乗じることで、測定対象の層の厚さを推定していた。しかし、図4に示したバッファ層22とドリフト層23とでは屈折率差が小さく、また、バッファ層22の厚みが薄いため、バッファ層22とドリフト層23との界面反射は、SiC基板21とバッファ層22との界面反射から分離することが現実的に不可能なため、図7に示されるスパーシャルグラムに見られるように、サイドバースト42は単峰しか現れず、バッファ層22とドリフト層23の厚みの和d=dbdepiとして計測される。発明者達は、図6に示す反射干渉パターンのうち、屈折率の異常分散による反射領域34の近傍の、屈折率分散の比較的大きな領域37に現れる反射干渉波形に着目した。領域37は領域36に比べて波形の変化が大きく、従来では使われない領域であったが、発明者達は、以下の理由でこの領域に着目した。すなわち、SiC基板21上に厚さ0.5μmのバッファ層22だけを形成した場合と、SiC基板21上に厚さ12μmのドリフト層23だけを形成した場合について、図6に示したような反射干渉パターンを数値計算により求めた。この数値計算では、計測光の波長をλとし、光路差による位相差Δθを求める以下の数式1を用いた。この数値計算結果正弦波解析結果を図8に示す。図8では、横軸を波数cm1とし、縦軸を反射率として、厚さ12μmのドリフト層23についての反射干渉パターン51と、厚さ0.5μmのバッファ層22についての反射干渉パターン52とを重ねて示している。図8より、バッファ層22についての反射干渉パターン52は、周期の長い減衰波形となっており、ドリフト層23についての反射干渉パターン51と合成すると、反射干渉パターン51に埋もれてしまうことが判る。特に、波数4000cm1λ=2.5μm~7000cm1λ=1.429μmの近赤外領域では反射干渉パターン52が反射干渉パターン51に与える影響は小さくなってしまうことが判る。そのため、バッファ層22の情報を得るには、波数3000cm1λ=3.333μm~1000cm1λ=10μmの赤外領域に着目すべきとの結論に達した。そこで発明者達は、赤外領域に含まれるバッファ層22の情報を得るため、薄膜測定装置ではなく、より精度の高い分析用のFT-IRを用いて精密な測定を行った。この測定では、図4に示したバッファ層22とドリフト層23とを形成したサンプル20について測定を行った。この測定結果を図9に示す。図9においては、横軸を波数cm1とし、縦軸を反射率として、実測により得られた反射干渉パターン61と、上述した数式1を用いた数値計算によって得られた反射干渉パターン62とを重ねて示している。図9において、波数4000cm1λ=2.5μm~7000cm1λ=1.429μmの近赤外領域では、干渉波形は実測値と計算値とで良い一致を示している。しかし、波数3000cm1より低波数側の赤外領域では、低波数になるほど実測値と計算値とのずれシフト量が大きくなっていることが判る。また、ここに見られるような屈折率の異常分散領域の近傍に現れる干渉波形の歪みは、バッファ層がないドリフト層だけの場合は現れず、またバッファ層の構造に対応して変化することも確認されている。以上を勘案すると、赤外領域にはバッファ層22の情報が含まれているが、上述した数式1を用いた従来の数値計算では、バッファ層22を有する2層エピ構造における干渉波形の再現はできないという結論に達した。そこで、赤外領域の干渉波形の歪みを、バッファ層22の挿入の効果として捉え、バッファ層22の光学的モデルを取り入れた反射干渉波形解析を行った。より具体的には、光の吸収がない場合、すなわち実部の屈折率だけで反射する場合は反射したときの位相は180度ずれるだけであるが、吸収がある場合は位相が回転する。ドリフト層23に入射した光は、吸収のないドリフト層23を通って吸収のあるSiC基板21に入るので、そこでの吸収による位相回転により干渉波形に歪みが発生するものと推定したが、それだけではフィッティングできなかったことから、実際にはそれでは説明できないほどの位相回転が生じているものとの結論に達した。そこで、屈折率の異常分散領域を含む波数3000cm1より低波数側の赤外領域では、波数が短くなればなるほど位相が回転し、厚さが薄いバッファ層22であっても入射した光が出射されるまでに時間がかかり、結果として見かけ上の厚さが厚くなっているものと推測した。この推測に基づいて、干渉波形の歪み分の位相のずれシフト量をΔΦとして表したものが下記の数式2である。上記数式2において、係数kはバッファ層22の屈折率nbの効果を調整するためのファクターであり、この値は1000~10000程度に設定される。図10には、図9に示したサンプル20についての実測の反射干渉パターン61と、上記数式2で表される干渉波形の歪み分の位相のずれΔΦを数式1のθiに加味して得られた位相差Δθを求める下記の数式3を用いて得られた反射干渉パターン72数値計算反射干渉パターンとを重ねて示している。図10において、反射干渉パターン72は、数式2のバッファ層22の厚みdbをフィッティングパラメータとし、反射干渉パターン61に一致するように、厚みdbを変えることでフィッティングさせたものであり、波数1000cm1の赤外領域から波数7000cm1の近赤外領域までの波数領域全般に渡って干渉波形が再現されている。このことから、数式2で表される干渉波形の歪み分の位相のずれΔΦが、2層エピ構造における波数3000cm1より低波数側の赤外領域での位相のずれを良く再現できていると言うことができ、その場合のフィッティングに使用した、バッファ層22の厚みdbが、実際にSiC基板21上に形成されたバッファ層22の厚みであると言うことができる。このように、ホモエピ構造の膜厚測定において、フォノン吸収による屈折率の異常分散領域近傍での反射干渉波形の歪みを解析することで薄膜の情報を引き出すことができ、その膜厚を測定することが可能となった。<膜厚測定方法>以下、図9および図10を参照しつつ、図11に示すフローチャートを用いて本発明に係る膜厚測定方法について説明する。まず、図4に示したようなホモエピ構造のサンプル測定対象を準備し、FT-IRを用いて、サンプルのインターフェログラムと、リファレンスとして基板だけのインターフェログラムを計測するステップS1。次に、サンプルのインターフェログラムと、リファレンスのインターフェログラムに対して、それぞれフーリエ変換を施すことで、サンプルの反射スペクトルおよびリファレンスの反射スペクトルを算出するステップS2。そして、得られたサンプルの反射スペクトルの強度を、リファレンスの反射スペクトルの強度で割ることで、反射干渉パターンを算出するステップS3。そして、得られた反射干渉パターンの近赤外領域でのフリンジ間隔からエピ層全体の膜厚を推定するステップS4。この動作を図9を用いて説明する。すなわち、図9に示す実測により得られた反射干渉パターン61において、近赤外領域でのフリンジ間隔干渉波の波頭間隔をエピ層バッファ層22とドリフト層23全体の膜厚dとする動作である。ここで、1つのフリンジ間隔だけでは不正確であるので、近赤外領域の複数のフリンジについて間隔を算出し、それらの平均値をもって膜厚dとする。次に、実測により得られた反射干渉パターン61図9に対して、数式2で表される干渉波形の歪み分の位相のずれΔΦを加味して得られた位相差Δθを求める数式3を用いて得られた反射干渉パターン72を重ね合わせステップS5、その低波数側でのシフトを解消するように、数式2のバッファ層22の厚みdbをフィッティングパラメータとして、図10に示すように反射干渉パターン61にフィッティングするステップS6。このフィッティングに使用したバッファ層22の厚みdbを実際のバッファ層22の厚みとし、ステップS4で推定したエピ層全体の膜厚dから差し引いたものを、ドリフト層23の厚みdepiとするステップS7。<換算膜厚>先に説明したように、波数3000cm1より低波数側の赤外領域では、波数が短くなればなるほど位相が回転し、厚さが薄いバッファ層22であっても入射した光が出射されるまでに時間がかかり、結果として見かけ上の厚さが厚くなっているものと推測し、干渉波形の歪み分の位相のずれシフト量ΔΦを数式2で表したが、この位相のずれの原因となるバッファ層22の見かけ上の厚さと波数との関係を示したものが図12である。すなわち、干渉波形の歪み分の位相のずれシフト量ΔΦはバッファ層22における光路差とすることができ、波数3000cm1より低波数側の赤外領域では、波数が短くなればなるほど位相が回転し、見かけ上の厚さが厚くなって光路差が大きくなるものと考えられる。そこで、この見かけ上の厚さを実測値のシフト量から波数ごとに算出したものが図12である。図12は、横軸を波数cm1とし、縦軸を換算膜厚μm、すなわち見かけ上の厚さとして表している。図11によれば、例えば波数3000の場合、約0.16μmが見かけ上の厚さとなり、波数2000の場合、約0.32μmが見かけ上の厚さとなる。