JP2000266529A - 膜厚測定方法および膜厚測定装置ならびに成膜装置 - Google Patents
膜厚測定方法および膜厚測定装置ならびに成膜装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン半導体プロセスに使用される膜厚測
定装置において極薄シリコン酸化膜等の膜厚を簡便かつ
正確に測定する。 【解決手段】 モノクロＸ線発生装置２０と、真空中に
保持され表面に膜１５が形成された基板３と、基板３と
グランドに接続されモノクロＸ線発生装置２０のモノク
ロＸ線により励起された電子量を測定する電流計４とを
備えた。これによりモノクロＸ線が基板３に照射される
と基板３上の原子から光電子が真空準位に励起され、放
出し、基板表面は電気的に正に帯電することで、グラン
ドから電子が基板表面に流れ込み、定常状態となる。こ
の定常状態で測定したサンプル電流量は小さい値まで正
確に測定できるとともに真空中に放射した光電子量と比
例し、光電子は基板表面近傍にある膜１５の原子密度と
その組成に相関がある。そのため、サンプル電流量を測
定することで基板３上の膜厚を正確に測定できる。
定装置において極薄シリコン酸化膜等の膜厚を簡便かつ
正確に測定する。 【解決手段】 モノクロＸ線発生装置２０と、真空中に
保持され表面に膜１５が形成された基板３と、基板３と
グランドに接続されモノクロＸ線発生装置２０のモノク
ロＸ線により励起された電子量を測定する電流計４とを
備えた。これによりモノクロＸ線が基板３に照射される
と基板３上の原子から光電子が真空準位に励起され、放
出し、基板表面は電気的に正に帯電することで、グラン
ドから電子が基板表面に流れ込み、定常状態となる。こ
の定常状態で測定したサンプル電流量は小さい値まで正
確に測定できるとともに真空中に放射した光電子量と比
例し、光電子は基板表面近傍にある膜１５の原子密度と
その組成に相関がある。そのため、サンプル電流量を測
定することで基板３上の膜厚を正確に測定できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、試料の膜厚を測
定する方法に関し、特にＸ線励起光電子による表面から
の電子放射量を電流計で測定することにより膜厚を決定
する膜厚測定方法および膜厚測定装置ならびに成膜装置
に関するものである。
定する方法に関し、特にＸ線励起光電子による表面から
の電子放射量を電流計で測定することにより膜厚を決定
する膜厚測定方法および膜厚測定装置ならびに成膜装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体関連においては、各種蒸着
物や表面保護膜、数原子層のシリコン酸化膜を正確に測
定する膜厚測定方法が要求されている。従来、このよう
な分野の技術としては、次のような記載の文献がある。
応用物理学会誌５７（１２）１９８８川畑州一「偏光解
析法と極薄膜の測定における問題点」Ｐ．２８−３６。
たとえば、非破壊の測定方法として、エリプソメトリー
法（特開平６―３４１８１３）があげられる。光が試料
表面で反射される際の偏光状態の変化を測定し、試料表
面の光学定数の屈折率を固定する事により膜厚を測定す
る方法である。エリプソメトリー法では、表面膜を感度
よく検出できるが、膜厚が薄くなればなるほど、等屈折
率曲線が密集し、その光学定数を精度よく決定して膜厚
を測定する事が困難となってくる。また、分光エリプソ
メトリー法とし、反射光の楕円偏光状態が物質により異
なる事を利用し、各層の膜厚をフィッティングさせる事
により、膜厚を算出する。また、赤外線吸収法のＦＴ−
ＩＲのＲＡＳ法（特開平５―６３０５３）を用い、１２
５０ｃｍ-1の吸収ピークを観察しそのピーク高さからシ
リコン酸化膜の膜厚を算出する方法がある。また、Ｘ線
光電子分光法（特開平９―１４９４７）により、表面層
の強度と基板層の強度比から、表面層の膜厚を求める方
法がある。また、破壊測定法としては、断面電子顕微鏡
写真（断面ＴＥＭ）による直接観察がある。
物や表面保護膜、数原子層のシリコン酸化膜を正確に測
定する膜厚測定方法が要求されている。従来、このよう
な分野の技術としては、次のような記載の文献がある。
応用物理学会誌５７（１２）１９８８川畑州一「偏光解
析法と極薄膜の測定における問題点」Ｐ．２８−３６。
たとえば、非破壊の測定方法として、エリプソメトリー
法（特開平６―３４１８１３）があげられる。光が試料
表面で反射される際の偏光状態の変化を測定し、試料表
面の光学定数の屈折率を固定する事により膜厚を測定す
る方法である。エリプソメトリー法では、表面膜を感度
よく検出できるが、膜厚が薄くなればなるほど、等屈折
率曲線が密集し、その光学定数を精度よく決定して膜厚
を測定する事が困難となってくる。また、分光エリプソ
メトリー法とし、反射光の楕円偏光状態が物質により異
なる事を利用し、各層の膜厚をフィッティングさせる事
により、膜厚を算出する。また、赤外線吸収法のＦＴ−
ＩＲのＲＡＳ法（特開平５―６３０５３）を用い、１２
５０ｃｍ-1の吸収ピークを観察しそのピーク高さからシ
リコン酸化膜の膜厚を算出する方法がある。また、Ｘ線
光電子分光法（特開平９―１４９４７）により、表面層
の強度と基板層の強度比から、表面層の膜厚を求める方
法がある。また、破壊測定法としては、断面電子顕微鏡
写真（断面ＴＥＭ）による直接観察がある。
【０００３】以下図面を参照しながら、上記した従来の
膜厚測定の一例について説明する。
膜厚測定の一例について説明する。
【０００４】従来、膜厚測定法は特開平９―１４９４６
号に記載されたものが知られている。
号に記載されたものが知られている。
【０００５】図７は従来のＸ線回折を利用した膜厚測定
法の概略図を示すものである。図７において、５は基
板、６は表皮膜、７はＸ線照射装置、８はＸ線強度検出
器、９は回折Ｘ線である。Ｘ線照射装置７は基板５の上
方に配置され、Ｘ線強度検出器８は皮膜６上に照射され
たＸ線が回折して生じた基板５からの回折Ｘ線９のみを
検出する角度に固定されている。以上のように構成され
たＸ線膜厚測定装置について、以下その動作について説
明する。
法の概略図を示すものである。図７において、５は基
板、６は表皮膜、７はＸ線照射装置、８はＸ線強度検出
器、９は回折Ｘ線である。Ｘ線照射装置７は基板５の上
方に配置され、Ｘ線強度検出器８は皮膜６上に照射され
たＸ線が回折して生じた基板５からの回折Ｘ線９のみを
検出する角度に固定されている。以上のように構成され
たＸ線膜厚測定装置について、以下その動作について説
明する。
【０００６】まず、基板５上に形成された皮膜６の膜厚
を測定するに際し、皮膜６上にＸ線照射装置７から照射
されたＸ線が回折して生じた回折Ｘ線９の強度を測定す
るＸ線強度検出器８を、基板５からの回折Ｘ線９のみを
検出する位置に固定し、照射されるＸ線の入射角度を０
度から変化させて、Ｘ線強度検出器８により、Ｘ線の入
射角度に対応する基板５からの回折Ｘ線９の強度を測定
し、Ｘ線の入射角度に対応する基板５からの回折Ｘ線９
の強度の関係図を作成し、測定された回折Ｘ線９の強度
のゼロ値から増加傾向に変化する立ち上がり点を生じさ
せるＸ線の入射角度の値を入射深さに換算して皮膜の膜
厚を求める。
を測定するに際し、皮膜６上にＸ線照射装置７から照射
されたＸ線が回折して生じた回折Ｘ線９の強度を測定す
るＸ線強度検出器８を、基板５からの回折Ｘ線９のみを
検出する位置に固定し、照射されるＸ線の入射角度を０
度から変化させて、Ｘ線強度検出器８により、Ｘ線の入
射角度に対応する基板５からの回折Ｘ線９の強度を測定
し、Ｘ線の入射角度に対応する基板５からの回折Ｘ線９
の強度の関係図を作成し、測定された回折Ｘ線９の強度
のゼロ値から増加傾向に変化する立ち上がり点を生じさ
せるＸ線の入射角度の値を入射深さに換算して皮膜の膜
厚を求める。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、いかに列挙する課題がある。
うな構成では、いかに列挙する課題がある。
【０００８】(a) エリプソメトリー法：２ｎｍ以下の膜
厚に関しては、膜厚を厚めに検出してしまい、ただし物
理膜厚からのずれが大きくなる。また、膜厚を検出する
ために計算が非常に複雑である。
厚に関しては、膜厚を厚めに検出してしまい、ただし物
理膜厚からのずれが大きくなる。また、膜厚を検出する
ために計算が非常に複雑である。
【０００９】(b) 赤外線吸収法のＦＴ−ＩＲのＲＡＳ
法：入射赤外光の光学屈折用機器や、その反射や透過光
の光学屈折用機器が必要であり、赤外線が透過する装置
窓やガス雰囲気等の吸収の影響が重なり、精度よく測定
するのが困難となる。また、大きな測定面積が必要であ
る。
法：入射赤外光の光学屈折用機器や、その反射や透過光
の光学屈折用機器が必要であり、赤外線が透過する装置
窓やガス雰囲気等の吸収の影響が重なり、精度よく測定
するのが困難となる。また、大きな測定面積が必要であ
る。
【００１０】(c) Ｘ線光電子分光法：静電半円球型の大
きな分光器が必要であり、光電子のエネルギー分布スペ
クトルのピーク分離作業と、それらの値から計算する必
要がある。
きな分光器が必要であり、光電子のエネルギー分布スペ
クトルのピーク分離作業と、それらの値から計算する必
要がある。
【００１１】(d) 断面電子顕微鏡写真（断面ＴＥＭ）に
よる直接観察：試料作成に時間と熟練を要する。例え
ば、断面ＴＥＭ試料をつくるためにミリング作業が必要
であり、数時間を必要し、一度に多量のサンプルを作成
するのも困難である。また、破壊測定のために、成膜中
や、工程途中に使用することは、不可能である。
よる直接観察：試料作成に時間と熟練を要する。例え
ば、断面ＴＥＭ試料をつくるためにミリング作業が必要
であり、数時間を必要し、一度に多量のサンプルを作成
するのも困難である。また、破壊測定のために、成膜中
や、工程途中に使用することは、不可能である。
【００１２】(e) Ｘ線回折を利用した膜厚測定法：皮膜
厚はマイクロメーター程度の膜厚では有効であるが、数
ｎｍの膜厚を正確に測定できない。
厚はマイクロメーター程度の膜厚では有効であるが、数
ｎｍの膜厚を正確に測定できない。
【００１３】したがって、この発明の目的は、上記問題
点に鑑み、２ｎｍ以下の極薄酸化膜の膜厚を簡便にかつ
正確に測定することができる膜厚測定方法および膜厚測
定装置ならびに成膜装置を提供することである。
点に鑑み、２ｎｍ以下の極薄酸化膜の膜厚を簡便にかつ
正確に測定することができる膜厚測定方法および膜厚測
定装置ならびに成膜装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めにこの発明の請求項１記載の膜厚測定方法は、基板を
グランドと接続した状態で真空中に保持し、基板にモノ
クロＸ線を照射した時にグランドから供給される電流値
により、基板上の膜厚を測定することを特徴とする。
めにこの発明の請求項１記載の膜厚測定方法は、基板を
グランドと接続した状態で真空中に保持し、基板にモノ
クロＸ線を照射した時にグランドから供給される電流値
により、基板上の膜厚を測定することを特徴とする。
【００１５】上記構成の膜厚測定方法によれば、モノク
ロＸ線が基板に照射されると基板上の原子から光電子が
真空準位に励起され、放出し、基板表面は電気的に正に
帯電することで、グランドから電子が基板表面に流れ込
み、定常状態となる。この定常状態で測定したサンプル
電流量は、非常に小さい値（ｐＡ）まで正確に測定する
事ができるとともに真空中に放射した光電子量と比例
し、光電子は基板表面近傍にある膜の原子密度とその組
成に相関がある。そのため、サンプル電流量を測定する
ことでこの電流量に比例する基板上の膜厚を正確に測定
できる。
ロＸ線が基板に照射されると基板上の原子から光電子が
真空準位に励起され、放出し、基板表面は電気的に正に
帯電することで、グランドから電子が基板表面に流れ込
み、定常状態となる。この定常状態で測定したサンプル
電流量は、非常に小さい値（ｐＡ）まで正確に測定する
事ができるとともに真空中に放射した光電子量と比例
し、光電子は基板表面近傍にある膜の原子密度とその組
成に相関がある。そのため、サンプル電流量を測定する
ことでこの電流量に比例する基板上の膜厚を正確に測定
できる。
【００１６】請求項２記載の膜厚測定方法は、基板をグ
ランドと接続した状態で真空中に保持し、基板にモノク
ロＸ線を照射した時にグランドから供給されるサンプル
電流を測定し、基板および基板上の膜の原子密度、Ｘ線
照射に対する感度係数により計算されるサンプル電流の
膜厚依存性曲線により膜厚を決定することを特徴とす
る。
ランドと接続した状態で真空中に保持し、基板にモノク
ロＸ線を照射した時にグランドから供給されるサンプル
電流を測定し、基板および基板上の膜の原子密度、Ｘ線
照射に対する感度係数により計算されるサンプル電流の
膜厚依存性曲線により膜厚を決定することを特徴とす
る。
【００１７】このように、基板をグランドと接続した状
態で真空中に保持し、基板にモノクロＸ線を照射した時
にグランドから供給されるサンプル電流を測定し、基板
および基板上の膜の原子密度、Ｘ線照射に対する感度係
数により計算されるサンプル電流の膜厚依存性曲線によ
り膜厚を決定するので、事前に測定した膜厚に膜厚依存
性曲線を当てはめることにより、成膜中での膜厚増加
や、エッチング時の膜厚を補正曲線無しに膜厚を決定で
きる。
態で真空中に保持し、基板にモノクロＸ線を照射した時
にグランドから供給されるサンプル電流を測定し、基板
および基板上の膜の原子密度、Ｘ線照射に対する感度係
数により計算されるサンプル電流の膜厚依存性曲線によ
り膜厚を決定するので、事前に測定した膜厚に膜厚依存
性曲線を当てはめることにより、成膜中での膜厚増加
や、エッチング時の膜厚を補正曲線無しに膜厚を決定で
きる。
【００１８】請求項３記載の膜厚測定装置は、モノクロ
Ｘ線発生装置と、真空中に保持され表面に膜が形成され
た基板と、基板とグランドに接続されモノクロＸ線発生
装置のモノクロＸ線により励起された電子量を測定する
電流計とを備えた。
Ｘ線発生装置と、真空中に保持され表面に膜が形成され
た基板と、基板とグランドに接続されモノクロＸ線発生
装置のモノクロＸ線により励起された電子量を測定する
電流計とを備えた。
【００１９】このように、モノクロＸ線発生装置と、真
空中に保持され表面に膜が形成された基板と、基板とグ
ランドに接続されモノクロＸ線発生装置のモノクロＸ線
により励起された電子量を測定する電流計とを備えてい
るので、モノクロＸ線が基板に照射されると基板上の原
子から光電子が真空準位に励起され、放出し、基板表面
は電気的に正に帯電する。基板とグランド間に電流計が
接続されているのでグランドから電子が基板表面に流れ
込み、電気的に中和し、定常状態となる。この定常状態
での、グランドからのサンプル電流量を測定し、電流値
は非常に小さい値（ｐＡ）まで正確に測定する事ができ
るため、この電流量に比例する基板上の膜も正確に測定
できる。このため、非常に簡便に、極薄膜厚を正確に測
定することができる。
空中に保持され表面に膜が形成された基板と、基板とグ
ランドに接続されモノクロＸ線発生装置のモノクロＸ線
により励起された電子量を測定する電流計とを備えてい
るので、モノクロＸ線が基板に照射されると基板上の原
子から光電子が真空準位に励起され、放出し、基板表面
は電気的に正に帯電する。基板とグランド間に電流計が
接続されているのでグランドから電子が基板表面に流れ
込み、電気的に中和し、定常状態となる。この定常状態
での、グランドからのサンプル電流量を測定し、電流値
は非常に小さい値（ｐＡ）まで正確に測定する事ができ
るため、この電流量に比例する基板上の膜も正確に測定
できる。このため、非常に簡便に、極薄膜厚を正確に測
定することができる。
【００２０】請求項４記載の膜厚測定装置は、請求項３
において、基板をその面方向に移動させる機構を備え
た。このように、基板をその面方向に移動させる機構を
備えているので、基板面内の電流分布が面内の膜厚分布
を示し、全ての位置において膜厚測定が可能になる。
において、基板をその面方向に移動させる機構を備え
た。このように、基板をその面方向に移動させる機構を
備えているので、基板面内の電流分布が面内の膜厚分布
を示し、全ての位置において膜厚測定が可能になる。
【００２１】請求項５記載の膜厚測定装置は、コンベン
ショナルＸ線源と、真空中に保持され表面に膜が形成さ
れた基板と、コンベンショナルＸ線源と基板間に位置す
る電極と、基板とグランドに接続されコンベンショナル
Ｘ線源により励起された電子量を測定する電流計とを備
え、電極に電圧を印加することによりコンベンショナル
Ｘ線源から放出される電子を遮断することを特徴とす
る。
ショナルＸ線源と、真空中に保持され表面に膜が形成さ
れた基板と、コンベンショナルＸ線源と基板間に位置す
る電極と、基板とグランドに接続されコンベンショナル
Ｘ線源により励起された電子量を測定する電流計とを備
え、電極に電圧を印加することによりコンベンショナル
Ｘ線源から放出される電子を遮断することを特徴とす
る。
【００２２】このように、コンベンショナルＸ線源と、
真空中に保持され表面に膜が形成された基板と、コンベ
ンショナルＸ線源と基板間に位置する電極と、基板とグ
ランドに接続されコンベンショナルＸ線源により励起さ
れた電子量を測定する電流計とを備えているので、コン
ベンショナルＸ線が基板に照射されると基板上の原子か
ら光電子が真空準位に励起され、放出し、基板表面は電
気的に正に帯電する。このとき、コンベンショナルＸ線
源と基板間に位置する電極に電圧を印加して電界を生じ
させることによりコンベンショナルＸ線源から放出され
る電子を遮断するので、Ｘ線強度が向上する。そして、
基板とグランド間に電流計が接続されているのでグラン
ドから電子が基板表面に流れ込み、電気的に中和し、定
常状態となる。この定常状態での、グランドからのサン
プル電流量を測定し、電流値は非常に小さい値（ｐＡ）
まで正確に測定する事ができるため、この電流量に比例
する基板上の膜も正確に測定できる。また、コンベンシ
ョナルＸ線源から放出される電子を遮断するので、Ｘ線
強度を向上させたことによるサンプル電流増加が可能と
なりさらに膜厚を正確に測定できる。
真空中に保持され表面に膜が形成された基板と、コンベ
ンショナルＸ線源と基板間に位置する電極と、基板とグ
ランドに接続されコンベンショナルＸ線源により励起さ
れた電子量を測定する電流計とを備えているので、コン
ベンショナルＸ線が基板に照射されると基板上の原子か
ら光電子が真空準位に励起され、放出し、基板表面は電
気的に正に帯電する。このとき、コンベンショナルＸ線
源と基板間に位置する電極に電圧を印加して電界を生じ
させることによりコンベンショナルＸ線源から放出され
る電子を遮断するので、Ｘ線強度が向上する。そして、
基板とグランド間に電流計が接続されているのでグラン
ドから電子が基板表面に流れ込み、電気的に中和し、定
常状態となる。この定常状態での、グランドからのサン
プル電流量を測定し、電流値は非常に小さい値（ｐＡ）
まで正確に測定する事ができるため、この電流量に比例
する基板上の膜も正確に測定できる。また、コンベンシ
ョナルＸ線源から放出される電子を遮断するので、Ｘ線
強度を向上させたことによるサンプル電流増加が可能と
なりさらに膜厚を正確に測定できる。
【００２３】請求項６記載の成膜装置は、モノクロＸ線
発生装置と、真空中に保持された基板と、基板とグラン
ドに接続されモノクロＸ線発生装置により励起された電
子量を測定する電流計と、基板に対しガスを導入し基板
表面に膜を生成する曝露ノズルと、基板の温度制御を行
う基板加熱装置とを備えた。
発生装置と、真空中に保持された基板と、基板とグラン
ドに接続されモノクロＸ線発生装置により励起された電
子量を測定する電流計と、基板に対しガスを導入し基板
表面に膜を生成する曝露ノズルと、基板の温度制御を行
う基板加熱装置とを備えた。
【００２４】このように、モノクロＸ線発生装置と、真
空中に保持された基板と、基板とグランドに接続されモ
ノクロＸ線発生装置により励起された電子量を測定する
電流計と、基板に対しガスを導入し基板表面に膜を生成
する曝露ノズルと、基板の温度制御を行う基板加熱装置
とを備えているので、請求項３と同様に基板表面の膜厚
を正確に測定しながら、成膜ができる。
空中に保持された基板と、基板とグランドに接続されモ
ノクロＸ線発生装置により励起された電子量を測定する
電流計と、基板に対しガスを導入し基板表面に膜を生成
する曝露ノズルと、基板の温度制御を行う基板加熱装置
とを備えているので、請求項３と同様に基板表面の膜厚
を正確に測定しながら、成膜ができる。
【００２５】請求項７記載の成膜装置は、請求項６にお
いて、基板をその面方向に移動させる機構を備えた。こ
のように、基板をその面方向に移動させる機構を備えて
いるので、基板面内の電流分布が面内の膜厚分布を示
し、全ての位置において膜厚測定が可能になる。このた
め、代表的な一点のみならず、成膜中の面内の膜厚分布
を測定することができる。
いて、基板をその面方向に移動させる機構を備えた。こ
のように、基板をその面方向に移動させる機構を備えて
いるので、基板面内の電流分布が面内の膜厚分布を示
し、全ての位置において膜厚測定が可能になる。このた
め、代表的な一点のみならず、成膜中の面内の膜厚分布
を測定することができる。
【００２６】請求項８記載の成膜装置は、コンベンショ
ナルＸ線源と、真空中に保持された基板と、コンベンシ
ョナルＸ線源と基板間に位置する電極と、基板とグラン
ドに接続されコンベンショナルＸ線源により励起された
電子量を測定する電流計と、基板に対しガスを導入し基
板表面に膜を生成する曝露ノズルと、基板の温度制御を
行う基板加熱装置とを備え、電極に電圧を印加すること
によりコンベンショナルＸ線源から放出される電子を遮
断することを特徴とする。
ナルＸ線源と、真空中に保持された基板と、コンベンシ
ョナルＸ線源と基板間に位置する電極と、基板とグラン
ドに接続されコンベンショナルＸ線源により励起された
電子量を測定する電流計と、基板に対しガスを導入し基
板表面に膜を生成する曝露ノズルと、基板の温度制御を
行う基板加熱装置とを備え、電極に電圧を印加すること
によりコンベンショナルＸ線源から放出される電子を遮
断することを特徴とする。
【００２７】このように、コンベンショナルＸ線源と、
真空中に保持された基板と、コンベンショナルＸ線源と
基板間に位置する電極と、基板とグランドに接続されコ
ンベンショナルＸ線源により励起された電子量を測定す
る電流計と、基板に対しガスを導入し基板表面に膜を生
成する曝露ノズルと、基板の温度制御を行う基板加熱装
置とを備え、電極に電圧を印加することによりコンベン
ショナルＸ線源から放出される電子を遮断するので、請
求項５と同様にＸ線強度を向上させたことによるサンプ
ル電流増加が可能となりさらに膜厚を正確に測定しなが
ら成膜ができる。
真空中に保持された基板と、コンベンショナルＸ線源と
基板間に位置する電極と、基板とグランドに接続されコ
ンベンショナルＸ線源により励起された電子量を測定す
る電流計と、基板に対しガスを導入し基板表面に膜を生
成する曝露ノズルと、基板の温度制御を行う基板加熱装
置とを備え、電極に電圧を印加することによりコンベン
ショナルＸ線源から放出される電子を遮断するので、請
求項５と同様にＸ線強度を向上させたことによるサンプ
ル電流増加が可能となりさらに膜厚を正確に測定しなが
ら成膜ができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１および図２に基づいて説明する。
１および図２に基づいて説明する。
【００２９】図１はこの発明の第１の実施の形態におけ
る膜厚測定装置の概念図である。図１において、Ａｌタ
ーゲット１と石英結晶２はあわせてモノクロＸ線発生装
置２０であり、シリコン酸化膜１５が載ったシリコン基
板３とグランド間には電流計４が接続されており、シリ
コン基板３はグランドに電気的に繋がっている。Ａｌタ
ーゲット１と石英結晶２とシリコン基板３は真空中に保
持されている。また、電流計４は、モノクロＸ線発生装
置２０のモノクロＸ線により励起された電子量を測定す
る。
る膜厚測定装置の概念図である。図１において、Ａｌタ
ーゲット１と石英結晶２はあわせてモノクロＸ線発生装
置２０であり、シリコン酸化膜１５が載ったシリコン基
板３とグランド間には電流計４が接続されており、シリ
コン基板３はグランドに電気的に繋がっている。Ａｌタ
ーゲット１と石英結晶２とシリコン基板３は真空中に保
持されている。また、電流計４は、モノクロＸ線発生装
置２０のモノクロＸ線により励起された電子量を測定す
る。
【００３０】以上のように構成された膜厚測定装置につ
いて、以下、その動作を説明する。高い電界１４ｋＶで
加速された熱電子がＡｌターゲット１にあたり、Ｘ線
（Ｋα線）が発生し、石英結晶２によりＢｒａｇｇ反射
条件で回折され、モノクロＸ線がシリコン基板３上に集
光され、基板３に照射される。シリコン酸化膜１５が載
ったシリコン基板３上のシリコン原子と酸素原子から光
電子が真空準位に励起され、放出し、基板表面は電気的
に正に帯電する。シリコン基板３はグランドと十分に電
気的に導通が有り、グランドから電子が基板表面に流れ
込み、電気的に中和し、定常状態となる。測定するシリ
コン酸化膜厚は非常に薄く（２ｎｍ以下）、基板から電
子供給により中和される。この定常状態での、グランド
からのサンプル電流量を測定する。この電流量は、モノ
クロＸ線により励起され、真空中に放射した光電子量と
比例し、光電子は基板表面近傍の原子密度とその組成に
相関がある。電流値は、非常に小さい値（ｐＡ）まで正
確に測定する事ができるため、この電流量に比例する酸
化膜厚も正確に測定できる。
いて、以下、その動作を説明する。高い電界１４ｋＶで
加速された熱電子がＡｌターゲット１にあたり、Ｘ線
（Ｋα線）が発生し、石英結晶２によりＢｒａｇｇ反射
条件で回折され、モノクロＸ線がシリコン基板３上に集
光され、基板３に照射される。シリコン酸化膜１５が載
ったシリコン基板３上のシリコン原子と酸素原子から光
電子が真空準位に励起され、放出し、基板表面は電気的
に正に帯電する。シリコン基板３はグランドと十分に電
気的に導通が有り、グランドから電子が基板表面に流れ
込み、電気的に中和し、定常状態となる。測定するシリ
コン酸化膜厚は非常に薄く（２ｎｍ以下）、基板から電
子供給により中和される。この定常状態での、グランド
からのサンプル電流量を測定する。この電流量は、モノ
クロＸ線により励起され、真空中に放射した光電子量と
比例し、光電子は基板表面近傍の原子密度とその組成に
相関がある。電流値は、非常に小さい値（ｐＡ）まで正
確に測定する事ができるため、この電流量に比例する酸
化膜厚も正確に測定できる。
【００３１】図２（ａ）は第１の実施の形態の膜厚測定
装置においてシリコン酸化膜厚とサンプル電流量相関
図、（ｂ）はサンプル電流量を測定する説明図を示す。
図２に示すように、２ｎｍ以下の領域において、非常に
良い直線特性を示し、サンプル電流量を測定する事で、
２ｎｍから０ｎｍまで、正確に酸化膜厚を算出する事が
できることをわれわれの実験により初めて示した。この
ように、酸化膜厚に対するサンプル電流特性を測定し、
その直線相関特性を求めるより、未知の膜厚をその直線
相関特性と比較する事により決定できる。
装置においてシリコン酸化膜厚とサンプル電流量相関
図、（ｂ）はサンプル電流量を測定する説明図を示す。
図２に示すように、２ｎｍ以下の領域において、非常に
良い直線特性を示し、サンプル電流量を測定する事で、
２ｎｍから０ｎｍまで、正確に酸化膜厚を算出する事が
できることをわれわれの実験により初めて示した。この
ように、酸化膜厚に対するサンプル電流特性を測定し、
その直線相関特性を求めるより、未知の膜厚をその直線
相関特性と比較する事により決定できる。
【００３２】以上のようにこの実施の形態のよれば、Ａ
ｌターゲット１と石英結晶２からなるモノクロＸ線発生
装置２０と、シリコン酸化膜１５が載ったシリコン基板
３と、その基板とグランド間の電流計４を設けることに
より、非常に簡便に、極薄酸化膜厚を正確に測定するこ
とができる。
ｌターゲット１と石英結晶２からなるモノクロＸ線発生
装置２０と、シリコン酸化膜１５が載ったシリコン基板
３と、その基板とグランド間の電流計４を設けることに
より、非常に簡便に、極薄酸化膜厚を正確に測定するこ
とができる。
【００３３】この発明の第２の実施の形態を図３に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００３４】図３はこの発明の第２の実施の形態を示す
成膜装置の概念図である。この成膜装置は、図３に示す
ように、第１の実施の形態の膜厚測定装置の設備に、曝
露ノズル１０と赤外線加熱装置１１をシリコン基板３上
に設置したものである。曝露ノズル１０は、シリコン基
板３に対しガスを導入し基板表面にシリコン酸化膜１５
を生成する。赤外線加熱装置１１は、シリコン基板３の
温度制御を行うことができる。
成膜装置の概念図である。この成膜装置は、図３に示す
ように、第１の実施の形態の膜厚測定装置の設備に、曝
露ノズル１０と赤外線加熱装置１１をシリコン基板３上
に設置したものである。曝露ノズル１０は、シリコン基
板３に対しガスを導入し基板表面にシリコン酸化膜１５
を生成する。赤外線加熱装置１１は、シリコン基板３の
温度制御を行うことができる。
【００３５】以上のように構成された成膜装置につい
て、以下その動作を説明する。酸素曝露ノズル１０か
ら、所望の酸素分圧で曝露を行いながら、赤外線加熱装
置１１より赤外線をシリコン基板３に照射する事で、室
温から１１００℃まで温度制御をしながら、清浄化シリ
コン表面に酸化膜１５を生成する。これと同時に、モノ
クロＸ線をシリコン基板３に照射し、そのときのサンプ
ル電流量を測定する事により、成膜中に極薄膜厚を膜厚
を正確に測定しながら、成膜ができる。
て、以下その動作を説明する。酸素曝露ノズル１０か
ら、所望の酸素分圧で曝露を行いながら、赤外線加熱装
置１１より赤外線をシリコン基板３に照射する事で、室
温から１１００℃まで温度制御をしながら、清浄化シリ
コン表面に酸化膜１５を生成する。これと同時に、モノ
クロＸ線をシリコン基板３に照射し、そのときのサンプ
ル電流量を測定する事により、成膜中に極薄膜厚を膜厚
を正確に測定しながら、成膜ができる。
【００３６】また、事前に酸化膜を形成した試料に対し
Ｆ系ガスを曝露ノズル１０から導入する事により、シリ
コン酸化膜のエッチングを行うエッチング方法に適用で
きる。この場合、エッチング時の残存酸化膜厚の測定を
正確にしながら、膜厚制御をすることができる。
Ｆ系ガスを曝露ノズル１０から導入する事により、シリ
コン酸化膜のエッチングを行うエッチング方法に適用で
きる。この場合、エッチング時の残存酸化膜厚の測定を
正確にしながら、膜厚制御をすることができる。
【００３７】以上のように、第１の実施の形態の膜厚測
定装置の設備に、曝露ノズル１０と赤外線加熱装置１１
をシリコン基板上に設置することにより、膜厚を正確に
制御しながら成膜やエッチングをすることができる。
定装置の設備に、曝露ノズル１０と赤外線加熱装置１１
をシリコン基板上に設置することにより、膜厚を正確に
制御しながら成膜やエッチングをすることができる。
【００３８】この発明の第３の実施の形態を図４に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００３９】図４はこの発明の第３の実施の形態を示す
膜厚測定装置および成膜装置の概念図である。この膜厚
測定装置および成膜装置は、図４に示すように、第２の
実施の形態にさらに加える事に、シリコン基板３に接続
したＸＹ移動機構１２を備えたものであり、基板の移動
に伴い、グランドへの電気導通は十分取れる機構となっ
ている。
膜厚測定装置および成膜装置の概念図である。この膜厚
測定装置および成膜装置は、図４に示すように、第２の
実施の形態にさらに加える事に、シリコン基板３に接続
したＸＹ移動機構１２を備えたものであり、基板の移動
に伴い、グランドへの電気導通は十分取れる機構となっ
ている。
【００４０】以上のように構成された膜厚測定装置およ
び成膜装置について、以下その動作を説明する。第２の
実施の形態で示した成膜中に、ＸＹ移動機構１２を用
い、モノクロＸ線の焦点に異なる基板位置を移動させ、
それに伴うサンプル電流量を計測する。この基板面内の
電流分布が面内の膜厚分布を示し、原理的には、すべて
位置において膜厚測定が可能である。
び成膜装置について、以下その動作を説明する。第２の
実施の形態で示した成膜中に、ＸＹ移動機構１２を用
い、モノクロＸ線の焦点に異なる基板位置を移動させ、
それに伴うサンプル電流量を計測する。この基板面内の
電流分布が面内の膜厚分布を示し、原理的には、すべて
位置において膜厚測定が可能である。
【００４１】以上のように、基板をその面方向に移動さ
せるＸＹ移動機構１２を設けることにより、代表的な一
点のみならず、成膜中の面内の膜厚分布を測定すること
ができる。また、膜厚測定装置として構成する場合、曝
露ノズル１０と赤外線加熱装置１１はなくてもよい。
せるＸＹ移動機構１２を設けることにより、代表的な一
点のみならず、成膜中の面内の膜厚分布を測定すること
ができる。また、膜厚測定装置として構成する場合、曝
露ノズル１０と赤外線加熱装置１１はなくてもよい。
【００４２】この発明の第４の実施の形態を説明する。
【００４３】この膜厚測定方法に用いる装置構成として
は、第２の実施の形態と同様である。以下その動作を説
明する。基板を測定装置導入前に、他の測定方法、例え
ば断面ＴＥＭによるＳｉ原子間距離を基準とした酸化膜
厚の測定方法により膜厚を測定する。基板をグランドと
接続した状態で真空中に保持し、装置挿入後、第１の実
施の形態で示した方法により、基板にモノクロＸ線を照
射した時にグランドから供給されるサンプル電流を測定
する。サンプル電流値は、基板の原子密度、膜の原子密
度、各構成元素比率、Ｘ線照射に対する感度係数により
理論計算される。これに基づいてサンプル電流の膜厚依
存性曲線（理論曲線）を作成しておく。さらに、事前に
測った膜厚に理論曲線を当てはめる事により、成膜装置
中での膜厚増加や、エッチング時の膜厚を、補正曲線無
しに、膜厚を決定できる。
は、第２の実施の形態と同様である。以下その動作を説
明する。基板を測定装置導入前に、他の測定方法、例え
ば断面ＴＥＭによるＳｉ原子間距離を基準とした酸化膜
厚の測定方法により膜厚を測定する。基板をグランドと
接続した状態で真空中に保持し、装置挿入後、第１の実
施の形態で示した方法により、基板にモノクロＸ線を照
射した時にグランドから供給されるサンプル電流を測定
する。サンプル電流値は、基板の原子密度、膜の原子密
度、各構成元素比率、Ｘ線照射に対する感度係数により
理論計算される。これに基づいてサンプル電流の膜厚依
存性曲線（理論曲線）を作成しておく。さらに、事前に
測った膜厚に理論曲線を当てはめる事により、成膜装置
中での膜厚増加や、エッチング時の膜厚を、補正曲線無
しに、膜厚を決定できる。
【００４４】理論曲線の導出を以下に示す。基板からの
光電子量Ｉｍは Ｉｍ＝αｍＮｍλｍ exp[ -(d/λo/sin θ)] …式１ で示される。それぞれ、αｍは基板の光電子発生率係
数、Ｎｍは基板の原子密度、λｍは基板での非弾性散乱
長さ、d は膜厚、λo は膜中での非弾性散乱長さ、θは
脱出角度である。膜からの光電子量Ｉo は Ｉo ＝αo Ｎo λo [1-exp[ -(d/λo/sin θ)]] …式２ で示される。それぞれ、αo は膜の光電子発生率係数、
Ｎo は膜の原子密度、である。そして、基板と膜からの
光電子量Ｉ、つまり、サンプル電流は Ｉ＝Ｉｍ＋Ｉo …式３ で表される。一例として、Ｎo=2 、Ｎｍ=1（その他は、
αｍ= αo=１、λｍ= λo 、θ=90 °）の条件でのサン
プル電流の傾向は、計算でき、図５に示したようにな
る。
光電子量Ｉｍは Ｉｍ＝αｍＮｍλｍ exp[ -(d/λo/sin θ)] …式１ で示される。それぞれ、αｍは基板の光電子発生率係
数、Ｎｍは基板の原子密度、λｍは基板での非弾性散乱
長さ、d は膜厚、λo は膜中での非弾性散乱長さ、θは
脱出角度である。膜からの光電子量Ｉo は Ｉo ＝αo Ｎo λo [1-exp[ -(d/λo/sin θ)]] …式２ で示される。それぞれ、αo は膜の光電子発生率係数、
Ｎo は膜の原子密度、である。そして、基板と膜からの
光電子量Ｉ、つまり、サンプル電流は Ｉ＝Ｉｍ＋Ｉo …式３ で表される。一例として、Ｎo=2 、Ｎｍ=1（その他は、
αｍ= αo=１、λｍ= λo 、θ=90 °）の条件でのサン
プル電流の傾向は、計算でき、図５に示したようにな
る。
【００４５】以上のように、事前の膜厚測定と理論曲線
を設けることにより、成膜中のサンプル電流から、多数
測定から得られた補正曲線無しに直接、酸化膜厚を簡便
に算出できる。
を設けることにより、成膜中のサンプル電流から、多数
測定から得られた補正曲線無しに直接、酸化膜厚を簡便
に算出できる。
【００４６】この発明の第５の実施の形態を図６に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００４７】図６はこの発明の第５の実施の形態を示す
膜厚測定装置および成膜装置の概念図である。図６に示
すように、この膜厚測定装置および成膜装置は、図４と
比較してモノクロＸ線源に代えてコンベンショナルＸ線
源２１が設けてあり、１３はそのＡｌターゲット、１４
は電極である。電極１４はＡｌターゲット１３とシリコ
ン基板３の間に位置する。この実施の形態では電極１４
に電圧を印加することによりコンベンショナルＸ線源２
１から放出される電子を遮断する。これ以外は図４の構
成と同様で同じ部材に同一符号を付す。
膜厚測定装置および成膜装置の概念図である。図６に示
すように、この膜厚測定装置および成膜装置は、図４と
比較してモノクロＸ線源に代えてコンベンショナルＸ線
源２１が設けてあり、１３はそのＡｌターゲット、１４
は電極である。電極１４はＡｌターゲット１３とシリコ
ン基板３の間に位置する。この実施の形態では電極１４
に電圧を印加することによりコンベンショナルＸ線源２
１から放出される電子を遮断する。これ以外は図４の構
成と同様で同じ部材に同一符号を付す。
【００４８】以上のように構成された膜厚測定および成
膜測定の装置について、以下その動作を説明する。Ｘ線
発生装置としてコンベンショナルＸ線を、Ａｌターゲッ
ト１３より発生させ、モノクロ化はしない。このとき、
Ｘ線強度はモノクロ化した場合に比べ、増加する。コン
ベンショナルＸ線発生装置２１からは、Ｘ線以外に電子
が放出される。被測定物の膜厚とは関係しないバックグ
ラウンドサイズやノイズとして関与するこの電子を電極
１４に印加した電圧により生じた負電界により、基板に
到達するのを完全に防ぐことができる。
膜測定の装置について、以下その動作を説明する。Ｘ線
発生装置としてコンベンショナルＸ線を、Ａｌターゲッ
ト１３より発生させ、モノクロ化はしない。このとき、
Ｘ線強度はモノクロ化した場合に比べ、増加する。コン
ベンショナルＸ線発生装置２１からは、Ｘ線以外に電子
が放出される。被測定物の膜厚とは関係しないバックグ
ラウンドサイズやノイズとして関与するこの電子を電極
１４に印加した電圧により生じた負電界により、基板に
到達するのを完全に防ぐことができる。
【００４９】以上のように、Ａｌターゲット１３と基板
３間に電極１４を設け、この電極１４に電圧を印可する
ことにより、Ｘ線強度を向上させたことによるサンプル
電流増加が可能となりさらに膜厚を正確に測定する事が
できる。また、膜厚測定装置として構成する場合、曝露
ノズル１０と赤外線加熱装置１１はなくてもよい。
３間に電極１４を設け、この電極１４に電圧を印可する
ことにより、Ｘ線強度を向上させたことによるサンプル
電流増加が可能となりさらに膜厚を正確に測定する事が
できる。また、膜厚測定装置として構成する場合、曝露
ノズル１０と赤外線加熱装置１１はなくてもよい。
【００５０】なお、第１〜５の実施の形態において、試
料はシリコン酸化膜が載ったシリコン基板で構成した例
で説明したが、その他の元素の膜及び基板においても同
様に実施可能である。
料はシリコン酸化膜が載ったシリコン基板で構成した例
で説明したが、その他の元素の膜及び基板においても同
様に実施可能である。
【００５１】
【発明の効果】この発明の請求項１記載の膜厚測定方法
によれば、基板をグランドと接続した状態で真空中に保
持し、基板にモノクロＸ線を照射した時にグランドから
供給される電流値により、基板上の膜厚を測定するの
で、非常に簡便に、極薄膜を正確に測定することができ
る。すなわち、モノクロＸ線が基板に照射されると基板
上の原子から光電子が真空準位に励起され、放出し、基
板表面は電気的に正に帯電することで、グランドから電
子が基板表面に流れ込み、定常状態となる。この定常状
態で測定したサンプル電流量は、非常に小さい値（ｐ
Ａ）まで正確に測定する事ができるとともに真空中に放
射した光電子量と比例し、光電子は基板表面近傍にある
膜の原子密度とその組成に相関がある。そのため、サン
プル電流量を測定することでこの電流量に比例する基板
上の膜厚を正確に測定できる。
によれば、基板をグランドと接続した状態で真空中に保
持し、基板にモノクロＸ線を照射した時にグランドから
供給される電流値により、基板上の膜厚を測定するの
で、非常に簡便に、極薄膜を正確に測定することができ
る。すなわち、モノクロＸ線が基板に照射されると基板
上の原子から光電子が真空準位に励起され、放出し、基
板表面は電気的に正に帯電することで、グランドから電
子が基板表面に流れ込み、定常状態となる。この定常状
態で測定したサンプル電流量は、非常に小さい値（ｐ
Ａ）まで正確に測定する事ができるとともに真空中に放
射した光電子量と比例し、光電子は基板表面近傍にある
膜の原子密度とその組成に相関がある。そのため、サン
プル電流量を測定することでこの電流量に比例する基板
上の膜厚を正確に測定できる。
【００５２】この発明の請求項２記載の膜厚測定方法に
よれば、基板をグランドと接続した状態で真空中に保持
し、基板にモノクロＸ線を照射した時にグランドから供
給されるサンプル電流を測定し、基板および基板上の膜
の原子密度、Ｘ線照射に対する感度係数により計算され
るサンプル電流の膜厚依存性曲線により膜厚を決定する
ので、事前に測定した膜厚に膜厚依存性曲線を当てはめ
ることにより、成膜中での膜厚増加や、エッチング時の
膜厚を補正曲線無しに膜厚を決定できる。
よれば、基板をグランドと接続した状態で真空中に保持
し、基板にモノクロＸ線を照射した時にグランドから供
給されるサンプル電流を測定し、基板および基板上の膜
の原子密度、Ｘ線照射に対する感度係数により計算され
るサンプル電流の膜厚依存性曲線により膜厚を決定する
ので、事前に測定した膜厚に膜厚依存性曲線を当てはめ
ることにより、成膜中での膜厚増加や、エッチング時の
膜厚を補正曲線無しに膜厚を決定できる。
【００５３】この発明の請求項３記載の膜厚測定装置に
よれば、モノクロＸ線発生装置と、真空中に保持され表
面に膜が形成された基板と、基板とグランドに接続され
モノクロＸ線発生装置のモノクロＸ線により励起された
電子量を測定する電流計とを備えているので、請求項１
と同様に非常に簡便に、極薄膜厚を正確に測定すること
ができる。
よれば、モノクロＸ線発生装置と、真空中に保持され表
面に膜が形成された基板と、基板とグランドに接続され
モノクロＸ線発生装置のモノクロＸ線により励起された
電子量を測定する電流計とを備えているので、請求項１
と同様に非常に簡便に、極薄膜厚を正確に測定すること
ができる。
【００５４】請求項４では、請求項３において基板をそ
の面方向に移動させる機構を備えているので、基板面内
の電流分布が面内の膜厚分布を示し、全ての位置におい
て膜厚測定が可能になる。
の面方向に移動させる機構を備えているので、基板面内
の電流分布が面内の膜厚分布を示し、全ての位置におい
て膜厚測定が可能になる。
【００５５】この発明の請求項５記載の膜厚測定装置に
よれば、コンベンショナルＸ線源と、真空中に保持され
表面に膜が形成された基板と、基板とグランドに接続さ
れコンベンショナルＸ線源により励起された電子量を測
定する電流計とを備えているので、請求項１と同様にサ
ンプル電流量を測定することでこの電流量に比例する基
板上の膜厚を正確に測定できる。この場合、電極に電圧
を印加して電界を生じさせることによりコンベンショナ
ルＸ線源から放出される電子を遮断するので、Ｘ線強度
を向上させたことによるサンプル電流増加が可能となり
さらに膜厚を正確に測定できる。
よれば、コンベンショナルＸ線源と、真空中に保持され
表面に膜が形成された基板と、基板とグランドに接続さ
れコンベンショナルＸ線源により励起された電子量を測
定する電流計とを備えているので、請求項１と同様にサ
ンプル電流量を測定することでこの電流量に比例する基
板上の膜厚を正確に測定できる。この場合、電極に電圧
を印加して電界を生じさせることによりコンベンショナ
ルＸ線源から放出される電子を遮断するので、Ｘ線強度
を向上させたことによるサンプル電流増加が可能となり
さらに膜厚を正確に測定できる。
【００５６】この発明の請求項６記載の成膜装置によれ
ば、モノクロＸ線発生装置と、真空中に保持された基板
と、基板とグランドに接続されモノクロＸ線発生装置に
より励起された電子量を測定する電流計と、基板に対し
ガスを導入し基板表面に膜を生成する曝露ノズルと、基
板の温度制御を行う基板加熱装置とを備えているので、
請求項３と同様に基板表面の膜厚を正確に測定しなが
ら、成膜ができる。
ば、モノクロＸ線発生装置と、真空中に保持された基板
と、基板とグランドに接続されモノクロＸ線発生装置に
より励起された電子量を測定する電流計と、基板に対し
ガスを導入し基板表面に膜を生成する曝露ノズルと、基
板の温度制御を行う基板加熱装置とを備えているので、
請求項３と同様に基板表面の膜厚を正確に測定しなが
ら、成膜ができる。
【００５７】請求項７では、請求項６において基板をそ
の面方向に移動させる機構を備えているので、基板面内
の電流分布が面内の膜厚分布を示し、全ての位置におい
て膜厚測定が可能になる。このため、代表的な一点のみ
ならず、成膜中の面内の膜厚分布を測定することができ
る。
の面方向に移動させる機構を備えているので、基板面内
の電流分布が面内の膜厚分布を示し、全ての位置におい
て膜厚測定が可能になる。このため、代表的な一点のみ
ならず、成膜中の面内の膜厚分布を測定することができ
る。
【００５８】この発明の請求項８記載の成膜装置によれ
ば、コンベンショナルＸ線源と、真空中に保持された基
板と、コンベンショナルＸ線源と基板間に位置する電極
と、基板とグランドに接続されコンベンショナルＸ線源
により励起された電子量を測定する電流計と、基板に対
しガスを導入し基板表面に膜を生成する曝露ノズルと、
基板の温度制御を行う基板加熱装置とを備え、電極に電
圧を印加することによりコンベンショナルＸ線源から放
出される電子を遮断するので、請求項５と同様にＸ線強
度を向上させたことによるサンプル電流増加が可能とな
りさらに膜厚を正確に測定しながら成膜ができる。
ば、コンベンショナルＸ線源と、真空中に保持された基
板と、コンベンショナルＸ線源と基板間に位置する電極
と、基板とグランドに接続されコンベンショナルＸ線源
により励起された電子量を測定する電流計と、基板に対
しガスを導入し基板表面に膜を生成する曝露ノズルと、
基板の温度制御を行う基板加熱装置とを備え、電極に電
圧を印加することによりコンベンショナルＸ線源から放
出される電子を遮断するので、請求項５と同様にＸ線強
度を向上させたことによるサンプル電流増加が可能とな
りさらに膜厚を正確に測定しながら成膜ができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態における膜厚測定
装置の概念図である。
装置の概念図である。
【図２】（ａ）は第１の実施の形態の膜厚測定装置にお
いてシリコン酸化膜厚とサンプル電流量相関図、（ｂ）
はサンプル電流量を測定する説明図である。
いてシリコン酸化膜厚とサンプル電流量相関図、（ｂ）
はサンプル電流量を測定する説明図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態を示す成膜装置の
概念図である。
概念図である。
【図４】この発明の第３の実施の形態を示す膜厚測定装
置および成膜装置の概念図である。
置および成膜装置の概念図である。
【図５】この発明の第４の実施の形態においてサンプル
電流計算値と膜厚の関係を示す理論曲線である。
電流計算値と膜厚の関係を示す理論曲線である。
【図６】この発明の第５の実施の形態を示す膜厚測定装
置および成膜装置の概念図である。
置および成膜装置の概念図である。
【図７】従来の膜厚測定装置の概念図である。
１ Ａｌターゲット ２ 石英結晶 ３ シリコン基板 ４ 電流計 ５ 基板 ６ 皮膜 ７ Ｘ線照射装置 ８ Ｘ線強度検出器 ９ 回折Ｘ線 １０ 曝露ノズル １１ 赤外線加熱装置 １２ ＸＹ移動機構 １３ Ａｌターゲット １４ 電極 １５ シリコン酸化膜 ２０ モノクロＸ線源 ２１ コンベンショナルＸ線源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F067 AA27 BB17 FF06 HH04 JJ05 KK09 LL00 PP12 4M106 AA13 BA20 CA48 DH03 DH16 DH19 DH34 DH60 DJ04
Claims (8)
- 【請求項１】 基板をグランドと接続した状態で真空中
に保持し、前記基板にモノクロＸ線を照射した時にグラ
ンドから供給される電流値により、前記基板上の膜厚を
測定することを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項２】 基板をグランドと接続した状態で真空中
に保持し、前記基板にモノクロＸ線を照射した時にグラ
ンドから供給されるサンプル電流を測定し、基板および
基板上の膜の原子密度、Ｘ線照射に対する感度係数によ
り計算される前記サンプル電流の膜厚依存性曲線により
膜厚を決定することを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項３】 モノクロＸ線発生装置と、真空中に保持
され表面に膜が形成された基板と、基板とグランドに接
続され前記モノクロＸ線発生装置のモノクロＸ線により
励起された電子量を測定する電流計とを備えた膜厚測定
装置。 - 【請求項４】 基板をその面方向に移動させる機構を備
えた請求項３記載の膜厚測定装置。 - 【請求項５】 コンベンショナルＸ線源と、真空中に保
持され表面に膜が形成された基板と、前記コンベンショ
ナルＸ線源と前記基板間に位置する電極と、前記基板と
グランドに接続され前記コンベンショナルＸ線源により
励起された電子量を測定する電流計とを備え、前記電極
に電圧を印加することにより前記コンベンショナルＸ線
源から放出される電子を遮断することを特徴とする膜厚
測定装置。 - 【請求項６】 モノクロＸ線発生装置と、真空中に保持
された基板と、基板とグランドに接続され前記モノクロ
Ｘ線発生装置により励起された電子量を測定する電流計
と、前記基板に対しガスを導入し前記基板表面に膜を生
成する曝露ノズルと、前記基板の温度制御を行う基板加
熱装置とを備えた成膜装置。 - 【請求項７】 基板をその面方向に移動させる機構を備
えた請求項６記載の成膜装置。 - 【請求項８】 コンベンショナルＸ線源と、真空中に保
持された基板と、前記コンベンショナルＸ線源と前記基
板間に位置する電極と、前記基板とグランドに接続され
前記コンベンショナルＸ線源により励起された電子量を
測定する電流計と、前記基板に対しガスを導入し前記基
板表面に膜を生成する曝露ノズルと、前記基板の温度制
御を行う基板加熱装置とを備え、前記電極に電圧を印加
することにより前記コンベンショナルＸ線源から放出さ
れる電子を遮断することを特徴とする成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11074748A JP2000266529A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 膜厚測定方法および膜厚測定装置ならびに成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11074748A JP2000266529A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 膜厚測定方法および膜厚測定装置ならびに成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266529A true JP2000266529A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13556200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11074748A Pending JP2000266529A (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 膜厚測定方法および膜厚測定装置ならびに成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000266529A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3322266B1 (ja) | 2001-09-27 | 2002-09-09 | 松下電器産業株式会社 | マイナス粒子発生装置 |
| JP3322267B1 (ja) | 2001-09-27 | 2002-09-09 | 松下電器産業株式会社 | マイナス粒子発生装置 |
| JP3322265B1 (ja) | 2001-09-14 | 2002-09-09 | 松下電器産業株式会社 | マイナス粒子発生装置 |
| JP2005326189A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 光電子測定装置および光電子測定方法 |
| CN111965110A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-20 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种紧凑式多功能真空实验系统 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP11074748A patent/JP2000266529A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3322265B1 (ja) | 2001-09-14 | 2002-09-09 | 松下電器産業株式会社 | マイナス粒子発生装置 |
| JP3322266B1 (ja) | 2001-09-27 | 2002-09-09 | 松下電器産業株式会社 | マイナス粒子発生装置 |
| JP3322267B1 (ja) | 2001-09-27 | 2002-09-09 | 松下電器産業株式会社 | マイナス粒子発生装置 |
| JP2005326189A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 光電子測定装置および光電子測定方法 |
| CN111965110A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-20 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种紧凑式多功能真空实验系统 |
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