JPH10223715A - 多層エピタキシャルウェーハのエピ膜厚の測定方法 - Google Patents
多層エピタキシャルウェーハのエピ膜厚の測定方法Info
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- JPH10223715A JPH10223715A JP9038472A JP3847297A JPH10223715A JP H10223715 A JPH10223715 A JP H10223715A JP 9038472 A JP9038472 A JP 9038472A JP 3847297 A JP3847297 A JP 3847297A JP H10223715 A JPH10223715 A JP H10223715A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スイッチング素子等のパワーデバイスに用い
られるＩＧＢＴ用の多層エピタキシャルウエハのエピ膜
厚を非破壊的に、且つ、非接触的で精度よく測定する。 【解決手段】 （１）異なる電気的特性を有する少なく
とも２層のエピ膜が形成されてなる多層エピタキシャル
ウエハを少なくとも５００ｃｍ-1以下、特に５００ｃｍ
-1以下の遠赤外領域の赤外線を用いて反射率スペクトル
を測定する遠赤外反射率測定工程、（２）遠赤外反射率
測定工程で得た反射スペクトルを最大エントロピー法で
周波数解析する解析工程、（３）解析工程で得た解析ス
ペクトルに基づき各層のエピ膜厚を求める工程を有する
ことを特徴とする多層エピタキシャルウエハのエピ膜厚
の測定方法。
られるＩＧＢＴ用の多層エピタキシャルウエハのエピ膜
厚を非破壊的に、且つ、非接触的で精度よく測定する。 【解決手段】 （１）異なる電気的特性を有する少なく
とも２層のエピ膜が形成されてなる多層エピタキシャル
ウエハを少なくとも５００ｃｍ-1以下、特に５００ｃｍ
-1以下の遠赤外領域の赤外線を用いて反射率スペクトル
を測定する遠赤外反射率測定工程、（２）遠赤外反射率
測定工程で得た反射スペクトルを最大エントロピー法で
周波数解析する解析工程、（３）解析工程で得た解析ス
ペクトルに基づき各層のエピ膜厚を求める工程を有する
ことを特徴とする多層エピタキシャルウエハのエピ膜厚
の測定方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層エピタキシャ
ルウェーハのエピ膜厚の測定方法に関し、特に、スイッ
チング素子等のパワーデバイスに用いられるＩＧＢＴ(I
nsulated Gate Bipolar Transistor) 用の２層エピタキ
シャルウェーハのエピ膜厚を、非破壊的に、且つ、非接
触的で精度よく測定する多層エピタキシャルウェーハの
エピ膜厚の測定方法に関する。
ルウェーハのエピ膜厚の測定方法に関し、特に、スイッ
チング素子等のパワーデバイスに用いられるＩＧＢＴ(I
nsulated Gate Bipolar Transistor) 用の２層エピタキ
シャルウェーハのエピ膜厚を、非破壊的に、且つ、非接
触的で精度よく測定する多層エピタキシャルウェーハの
エピ膜厚の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＧＢＴ用ウェーハ等電気的特性の異な
るエピタキシャル薄膜（以下、単にエピ膜とする。）を
多層に形成した多層構造のエピタキシャルウェーハ（以
下、単にエピウェーハとする。）は、パワーデバイス用
への適用が高まり注目されている。これら多層構造のエ
ピウェーハから優れた特性のデバイスを得るためには、
そのエピ膜厚も重要な因子とされている。そのため、製
造工程においてエピ膜厚を精密に制御することが要請さ
れている。エピ膜厚を制御するためには、得られるエピ
膜の厚さを先ず測定する必要がある。デバイス特性との
関連性も含め以前からシリコン単結晶基板上にエピタキ
シャル成長させて形成されるエピ膜の厚さの測定が行わ
れていた。しかし、従前の膜厚測定は、一般にエピウェ
ーハの斜め研磨面での広がり抵抗の測定を行うもので破
壊測定である。そのためサンプリングも問題となる等に
より非破壊測定方法が求められていた。
るエピタキシャル薄膜（以下、単にエピ膜とする。）を
多層に形成した多層構造のエピタキシャルウェーハ（以
下、単にエピウェーハとする。）は、パワーデバイス用
への適用が高まり注目されている。これら多層構造のエ
ピウェーハから優れた特性のデバイスを得るためには、
そのエピ膜厚も重要な因子とされている。そのため、製
造工程においてエピ膜厚を精密に制御することが要請さ
れている。エピ膜厚を制御するためには、得られるエピ
膜の厚さを先ず測定する必要がある。デバイス特性との
関連性も含め以前からシリコン単結晶基板上にエピタキ
シャル成長させて形成されるエピ膜の厚さの測定が行わ
れていた。しかし、従前の膜厚測定は、一般にエピウェ
ーハの斜め研磨面での広がり抵抗の測定を行うもので破
壊測定である。そのためサンプリングも問題となる等に
より非破壊測定方法が求められていた。
【０００３】上記したような状況で、近年、非破壊でエ
ピウェーハのエピ膜厚を測定するため、一般にＦＴＩＲ
（フーリエ変換赤外分光装置）を用いた中赤外反射分光
法による膜厚測定が注目され、各種の適用が試みられて
いる。ＦＴＩＲ法による薄膜の膜厚測定は、赤外分光計
を用いてエピウェーハの反射スプクトルを測定し、この
スペクトル上の干渉縞パターンを得て、その干渉縞を解
析することで行うものである。このＦＴＩＲ法による膜
厚測定は、基板上に形成された薄膜が単層である場合に
は干渉縞パターンから比較的簡単な解析で得ることがで
きる。例えば、単層エピウェーハのエピ膜厚は、波数４
０００〜４００ｃｍ-1の中赤外領域の赤外線を試料に照
射し、入射光の、基板とエピ層との界面（以下、エピ層
／基板界面とする。他も同様）での反射とエピウェーハ
表面での反射との干渉縞を測定することでエピ膜厚を得
ることができる。一般に、エピウェーハの基板は１０18
〜１０19ｃｍ-3レベルの高いキヤリア濃度であり、一
方、エピ膜層のキャリア濃度は基板に比して低い。この
ため、入射赤外光が低濃度のエピ膜層を透過した後、エ
ピ層／基板界面で反射し、ウェーハ表面の反射光と干渉
して、反射スペクトル上に干渉縞が観測されることを利
用するものである。即ち、干渉縞は、エピ層／基板界面
の反射光とウェーハ表面の反射光との光路長の差異に起
因するものであり、干渉縞の周期がエピ膜厚に逆比例す
るという関係に基づきエピ膜厚を測定するものである。
ピウェーハのエピ膜厚を測定するため、一般にＦＴＩＲ
（フーリエ変換赤外分光装置）を用いた中赤外反射分光
法による膜厚測定が注目され、各種の適用が試みられて
いる。ＦＴＩＲ法による薄膜の膜厚測定は、赤外分光計
を用いてエピウェーハの反射スプクトルを測定し、この
スペクトル上の干渉縞パターンを得て、その干渉縞を解
析することで行うものである。このＦＴＩＲ法による膜
厚測定は、基板上に形成された薄膜が単層である場合に
は干渉縞パターンから比較的簡単な解析で得ることがで
きる。例えば、単層エピウェーハのエピ膜厚は、波数４
０００〜４００ｃｍ-1の中赤外領域の赤外線を試料に照
射し、入射光の、基板とエピ層との界面（以下、エピ層
／基板界面とする。他も同様）での反射とエピウェーハ
表面での反射との干渉縞を測定することでエピ膜厚を得
ることができる。一般に、エピウェーハの基板は１０18
〜１０19ｃｍ-3レベルの高いキヤリア濃度であり、一
方、エピ膜層のキャリア濃度は基板に比して低い。この
ため、入射赤外光が低濃度のエピ膜層を透過した後、エ
ピ層／基板界面で反射し、ウェーハ表面の反射光と干渉
して、反射スペクトル上に干渉縞が観測されることを利
用するものである。即ち、干渉縞は、エピ層／基板界面
の反射光とウェーハ表面の反射光との光路長の差異に起
因するものであり、干渉縞の周期がエピ膜厚に逆比例す
るという関係に基づきエピ膜厚を測定するものである。
【０００４】一方、多層膜では、エピ層／基板界面以外
に各エピ層間の界面での反射も干渉に寄与するので、得
られる干渉パターンが複雑となり、その干渉パターンか
ら直接的に波形解析して膜厚を得ることは困難である。
そのため、多層構造膜の各膜厚を測定するための手法が
提案されている。例えば、ＧａＡｓ系等の化合物半導体
では、単層エピ膜と同様に多層エピ膜構造の各エピ膜厚
を、近赤外〜中赤外域の反射測定を行い、これをフーリ
エ変換して各層のエピ膜厚を求める方法が提案されてい
る。即ち、ＦＴＩＲ法で可視〜赤外域の波数域の光を多
層膜構造の化合物半導体に照射し、得られる反射スペク
トルから得た膜干渉成分を、逆フーリエ変換して得られ
るいわゆるスペーシャルグラムによる波形解析を基に多
層膜厚を測定する方法（「電子材料」第２８巻（１１
号）、４０〜４４頁（１９８９年）、「光学」第２０
巻、３０５〜３０９頁（１９９１年））である。また、
上記の多層膜厚の測定において、特開平５−３０２８１
６号公報では、光検知器、光透過部材または光源を複数
とすることにより測定できる波数範囲を広くして、膜厚
の測定限界を向上させることが提案されている。また、
特開平７−４９２２号公報では、スペーシャルグラムか
ら得られる膜厚測定値を基に理論的干渉スペクトルの波
形を求めて波形フィッティングさせることにより、精度
よく膜厚を求めることが提案されている。
に各エピ層間の界面での反射も干渉に寄与するので、得
られる干渉パターンが複雑となり、その干渉パターンか
ら直接的に波形解析して膜厚を得ることは困難である。
そのため、多層構造膜の各膜厚を測定するための手法が
提案されている。例えば、ＧａＡｓ系等の化合物半導体
では、単層エピ膜と同様に多層エピ膜構造の各エピ膜厚
を、近赤外〜中赤外域の反射測定を行い、これをフーリ
エ変換して各層のエピ膜厚を求める方法が提案されてい
る。即ち、ＦＴＩＲ法で可視〜赤外域の波数域の光を多
層膜構造の化合物半導体に照射し、得られる反射スペク
トルから得た膜干渉成分を、逆フーリエ変換して得られ
るいわゆるスペーシャルグラムによる波形解析を基に多
層膜厚を測定する方法（「電子材料」第２８巻（１１
号）、４０〜４４頁（１９８９年）、「光学」第２０
巻、３０５〜３０９頁（１９９１年））である。また、
上記の多層膜厚の測定において、特開平５−３０２８１
６号公報では、光検知器、光透過部材または光源を複数
とすることにより測定できる波数範囲を広くして、膜厚
の測定限界を向上させることが提案されている。また、
特開平７−４９２２号公報では、スペーシャルグラムか
ら得られる膜厚測定値を基に理論的干渉スペクトルの波
形を求めて波形フィッティングさせることにより、精度
よく膜厚を求めることが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
中赤外反射分光法では、シリコン単結晶基板上に同様の
電気的特性の異なるシリコン単結晶のエピ膜を少なくと
も２層形成した多層構造のエピウェーハの各層のエピ膜
厚を求めることはできない。従来の中赤外反射法では、
例えば、２層構造のエピウェーハで第１層／基板界面で
の反射とウェーハ表面での反射との干渉縞を測定するこ
とにより、第１層と第２層との総計の厚さは測定でき
る。しかし、一般に、２層エピウェーハでは、例えば、
図１６に本発明の対象の一例であるＩＧＢＴ用ウェーハ
の一般的な２層構造の模式説明図（Ｆ）、典型的な２種
類の２層エピウェーハの模式構造説明図（Ｇ）及び
（Ｈ）、並びに２層エピウェーハ内の赤外線反射の概念
説明図（Ｉ）を示したように、ボロン（Ｂ）やアンチモ
ン（Ｓｂ）を比較的高濃度（比抵抗約２５〜２０ｍΩｃ
ｍ以下）でドープした単結晶シリコン基板上に、電気的
特性の異なる２層としてリン（Ｐ）やボロンを高濃度
（比抵抗約３０〜１００ｍΩｃｍ）にドープした５〜２
５μｍ膜厚の第１層と、低濃度（比抵抗１０Ωｃｍ以
上）にドープした３０〜１３０μｍ膜厚の第２層とが連
続的にエピタキシャル成膜される。この場合、第１層の
キャリア濃度が十分に高くなく、且つ、第１層と第２層
とのキャリア濃度差が十分には大きくないため、第２層
の厚さを測定するために必要な第２層／第１層界面での
反射光とウェーハ表面の反射光との干渉縞や、第１層／
基板界面での反射光と第２層／第１層界面での反射光と
の干渉縞の測定は、一般的には困難である。
中赤外反射分光法では、シリコン単結晶基板上に同様の
電気的特性の異なるシリコン単結晶のエピ膜を少なくと
も２層形成した多層構造のエピウェーハの各層のエピ膜
厚を求めることはできない。従来の中赤外反射法では、
例えば、２層構造のエピウェーハで第１層／基板界面で
の反射とウェーハ表面での反射との干渉縞を測定するこ
とにより、第１層と第２層との総計の厚さは測定でき
る。しかし、一般に、２層エピウェーハでは、例えば、
図１６に本発明の対象の一例であるＩＧＢＴ用ウェーハ
の一般的な２層構造の模式説明図（Ｆ）、典型的な２種
類の２層エピウェーハの模式構造説明図（Ｇ）及び
（Ｈ）、並びに２層エピウェーハ内の赤外線反射の概念
説明図（Ｉ）を示したように、ボロン（Ｂ）やアンチモ
ン（Ｓｂ）を比較的高濃度（比抵抗約２５〜２０ｍΩｃ
ｍ以下）でドープした単結晶シリコン基板上に、電気的
特性の異なる２層としてリン（Ｐ）やボロンを高濃度
（比抵抗約３０〜１００ｍΩｃｍ）にドープした５〜２
５μｍ膜厚の第１層と、低濃度（比抵抗１０Ωｃｍ以
上）にドープした３０〜１３０μｍ膜厚の第２層とが連
続的にエピタキシャル成膜される。この場合、第１層の
キャリア濃度が十分に高くなく、且つ、第１層と第２層
とのキャリア濃度差が十分には大きくないため、第２層
の厚さを測定するために必要な第２層／第１層界面での
反射光とウェーハ表面の反射光との干渉縞や、第１層／
基板界面での反射光と第２層／第１層界面での反射光と
の干渉縞の測定は、一般的には困難である。
【０００６】上記のように多層エピウェーハの各エピ膜
厚を、ＦＴＩＲ法により解析して測定することは困難で
あるが、多層エピ膜層全体の厚さが測定できることか
ら、製造工程では、次のようにエピ膜厚を求めることも
できる。例えば、その一としては、テストサンプルとし
て第１層のみをエピタキシャル成長させ、膜厚をＦＴＩ
Ｒ法によつて測定して第１層の厚さとする。次に、第１
層のみを形成した条件と同一条件で第１層と第２層を連
続してエピタキシャル成長させ、第１層と第２層の総計
厚さをＦＴＩＲ法によつて測定し、その差から第２層エ
ピ膜厚を得る方法である。その二としては、第１層と第
２層の各エピ膜の成長時間を測定し、各エピ層の厚さ
を、第１層と第２層の総計厚さを時間で比例配分して求
める方法である。これらの方法は、製品の第１層と第２
層のエピ膜厚を非破壊的に測定できるが、推定要素が入
ることから好ましくない。
厚を、ＦＴＩＲ法により解析して測定することは困難で
あるが、多層エピ膜層全体の厚さが測定できることか
ら、製造工程では、次のようにエピ膜厚を求めることも
できる。例えば、その一としては、テストサンプルとし
て第１層のみをエピタキシャル成長させ、膜厚をＦＴＩ
Ｒ法によつて測定して第１層の厚さとする。次に、第１
層のみを形成した条件と同一条件で第１層と第２層を連
続してエピタキシャル成長させ、第１層と第２層の総計
厚さをＦＴＩＲ法によつて測定し、その差から第２層エ
ピ膜厚を得る方法である。その二としては、第１層と第
２層の各エピ膜の成長時間を測定し、各エピ層の厚さ
を、第１層と第２層の総計厚さを時間で比例配分して求
める方法である。これらの方法は、製品の第１層と第２
層のエピ膜厚を非破壊的に測定できるが、推定要素が入
ることから好ましくない。
【０００７】本発明は、シリコン単結晶基板上に形成さ
れた少なくとも２層の電気的特性の異なるエピ膜の各膜
厚の測定における上記のような現状に鑑み、非破壊的
で、非接触的に、且つ、推定因子を排して、各エピ膜厚
を効果的に測定する方法の確立を目的する。即ち、本発
明は、特に、前記の図１６（Ｇ）及び（Ｈ）で示したよ
うな構造を有するエピウェーハの膜厚測定に好適に用い
ることができる測定方法を提供するものである。同時
に、それによりパワーデバイス用として注目される多層
構造エピウェーハにおけるデバイス特性に影響するエピ
膜厚の制御を容易にすることを目的とする。発明者ら
は、この目的のため各種薄膜の反射分光法による測定デ
ータや、データの波形解析法等について鋭意検討した。
その結果、赤外分光法の測定において、長波長側でキャ
リアの光反射能がより強くなることを知見した。この知
見に基づき、２層構造エピウェーハについて遠赤外域を
中心とした赤外線反射測定を行い、その結果、得られる
反射スペクトルにおいて、第２層／第１層界面での反射
光とウェーハ表面での反射光との干渉縞や第１層／基板
界面での反射光と第２層／第１層界面での反射光との干
渉縞が測定できることが、更に知見された。従って、得
られる干渉縞を波形解析（周波数解析）することにより
各エピ膜厚を求めることができることから本発明を完成
した。
れた少なくとも２層の電気的特性の異なるエピ膜の各膜
厚の測定における上記のような現状に鑑み、非破壊的
で、非接触的に、且つ、推定因子を排して、各エピ膜厚
を効果的に測定する方法の確立を目的する。即ち、本発
明は、特に、前記の図１６（Ｇ）及び（Ｈ）で示したよ
うな構造を有するエピウェーハの膜厚測定に好適に用い
ることができる測定方法を提供するものである。同時
に、それによりパワーデバイス用として注目される多層
構造エピウェーハにおけるデバイス特性に影響するエピ
膜厚の制御を容易にすることを目的とする。発明者ら
は、この目的のため各種薄膜の反射分光法による測定デ
ータや、データの波形解析法等について鋭意検討した。
その結果、赤外分光法の測定において、長波長側でキャ
リアの光反射能がより強くなることを知見した。この知
見に基づき、２層構造エピウェーハについて遠赤外域を
中心とした赤外線反射測定を行い、その結果、得られる
反射スペクトルにおいて、第２層／第１層界面での反射
光とウェーハ表面での反射光との干渉縞や第１層／基板
界面での反射光と第２層／第１層界面での反射光との干
渉縞が測定できることが、更に知見された。従って、得
られる干渉縞を波形解析（周波数解析）することにより
各エピ膜厚を求めることができることから本発明を完成
した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、（１）
異なる電気的特性を有する少なくとも２層のエピ膜が形
成されてなる多層エピタキシャルウェーハを少なくとも
５００ｃｍ-1以下の遠赤外領域の赤外線を用いて反射率
スペクトルを測定する遠赤外反射率測定工程、（２）遠
赤外反射率測定工程で得た反射スペクトルを最大エント
ロピー法で周波数解析する解析工程、（３）解析工程で
得た解析スペクトルに基づき各層のエピ膜厚を求める工
程を有することを特徴とする多層エピタキシャルウェー
ハのエピ膜厚の測定方法が提供される。
異なる電気的特性を有する少なくとも２層のエピ膜が形
成されてなる多層エピタキシャルウェーハを少なくとも
５００ｃｍ-1以下の遠赤外領域の赤外線を用いて反射率
スペクトルを測定する遠赤外反射率測定工程、（２）遠
赤外反射率測定工程で得た反射スペクトルを最大エント
ロピー法で周波数解析する解析工程、（３）解析工程で
得た解析スペクトルに基づき各層のエピ膜厚を求める工
程を有することを特徴とする多層エピタキシャルウェー
ハのエピ膜厚の測定方法が提供される。
【０００９】上記本発明の多層エピタキシャルウェーハ
のエピ膜厚の測定方法は、ボロンドープされた比抵抗２
５ｍΩｃｍ以下の基板と、リンドープされた比抵抗９０
〜３０ｍΩｃｍで厚さが５〜２５μｍの第１エピタキシ
ャル層、及び、リンドープされた比抵抗１０Ωｃｍ以上
で厚さが４０〜１３０μｍの第２エピタキシャル層とか
ら形成される多層エピタキシャルウェーハの各エピ層厚
の測定に好適に適用できる。また、アンチモンドープさ
れた比抵抗２０ｍΩｃｍ以下の基板と、ボロンドープさ
れた比抵抗１００〜５０ｍΩｃｍで厚さが５〜２５μｍ
の第１エピタキシャル層、及び、ボロンドープされた比
抵抗１０Ωｃｍ以上で厚さが３０〜１００μｍの第２エ
ピタキシャル層とから形成される多層エピタキシャルウ
ェーハの各エピ層厚の測定にも好適に適用できる。
のエピ膜厚の測定方法は、ボロンドープされた比抵抗２
５ｍΩｃｍ以下の基板と、リンドープされた比抵抗９０
〜３０ｍΩｃｍで厚さが５〜２５μｍの第１エピタキシ
ャル層、及び、リンドープされた比抵抗１０Ωｃｍ以上
で厚さが４０〜１３０μｍの第２エピタキシャル層とか
ら形成される多層エピタキシャルウェーハの各エピ層厚
の測定に好適に適用できる。また、アンチモンドープさ
れた比抵抗２０ｍΩｃｍ以下の基板と、ボロンドープさ
れた比抵抗１００〜５０ｍΩｃｍで厚さが５〜２５μｍ
の第１エピタキシャル層、及び、ボロンドープされた比
抵抗１０Ωｃｍ以上で厚さが３０〜１００μｍの第２エ
ピタキシャル層とから形成される多層エピタキシャルウ
ェーハの各エピ層厚の測定にも好適に適用できる。
【００１０】本発明は上記のように構成され、シリコン
単結晶基板上にキャリアをドーピングしたエピタキシャ
ル膜を少なくとも２層有する多層構造に形成したエピタ
キシャルウェーハにおいて、エピ膜厚測定のため、少な
くとも５００ｃｍ-1以下の遠赤外線を用いることから、
従来の中赤外反射測定では分離して得られなかった第２
層／第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光と
の干渉縞や第１層／基板界面での反射光と第２層／第１
層界面での反射光との干渉縞が、従来の中赤外反射法で
も測定可能な第１層／基板界面での反射光とウェーハ表
面での反射光との干渉縞と重ね合わさったスペクトルと
して観測できる。従って、測定した反射スペクトルを波
形解析（周波数解析）することにより、結果的に各エピ
膜厚を求めることができる。更に、本発明は、得られる
反射スペクトルが、干渉縞の重ね合わせ状態となり、従
来のフーリエ解析法（例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier T
ransform: 高速フーリエ変換））では明確でシャープな
解析スペクトルが得られなかったのに対し、最大エント
ロピー法（maximum etnropy method：以下、ＭＥＭと略
す）を適用したことから、反射スペクトル上の、第２層
／第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との
干渉縞と、第１層／基板界面での反射光とウェーハ表面
での反射光との干渉縞、及び第１層／基板界面での反射
光と第２層／第１層界面での反射光との干渉縞に基づく
シャープなピークを有する周波数解析スペクトルを得る
ことができることから、各ピークからそれぞれ第２層、
第２層＋第１層及び第１層の各エピ膜厚を効率的に再現
性よく求めることができる。
単結晶基板上にキャリアをドーピングしたエピタキシャ
ル膜を少なくとも２層有する多層構造に形成したエピタ
キシャルウェーハにおいて、エピ膜厚測定のため、少な
くとも５００ｃｍ-1以下の遠赤外線を用いることから、
従来の中赤外反射測定では分離して得られなかった第２
層／第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光と
の干渉縞や第１層／基板界面での反射光と第２層／第１
層界面での反射光との干渉縞が、従来の中赤外反射法で
も測定可能な第１層／基板界面での反射光とウェーハ表
面での反射光との干渉縞と重ね合わさったスペクトルと
して観測できる。従って、測定した反射スペクトルを波
形解析（周波数解析）することにより、結果的に各エピ
膜厚を求めることができる。更に、本発明は、得られる
反射スペクトルが、干渉縞の重ね合わせ状態となり、従
来のフーリエ解析法（例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier T
ransform: 高速フーリエ変換））では明確でシャープな
解析スペクトルが得られなかったのに対し、最大エント
ロピー法（maximum etnropy method：以下、ＭＥＭと略
す）を適用したことから、反射スペクトル上の、第２層
／第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との
干渉縞と、第１層／基板界面での反射光とウェーハ表面
での反射光との干渉縞、及び第１層／基板界面での反射
光と第２層／第１層界面での反射光との干渉縞に基づく
シャープなピークを有する周波数解析スペクトルを得る
ことができることから、各ピークからそれぞれ第２層、
第２層＋第１層及び第１層の各エピ膜厚を効率的に再現
性よく求めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、エピウェーハのエピ膜
厚の測定に、ＦＴＩＲによる測定を、通常のエピ層厚測
定よりも長波長側の遠赤外領域にシフトさせると共に、
得られる反射スペクトルの解析に上記ＭＥＭ解析を採用
したものである。半導体ウェーハにおける製造工程のエ
ピ膜厚制御のための波形解析にＭＥＭ解析を用いること
は、全く新しいことであり、本発明において発明者らに
より初めてなされたものである。以下に、先ず、発明者
らが、波形解析として最大エントロピー法を適用するに
至ったことについて説明する。本発明のエピウェーハの
赤外反射分光測定において、従来一般的な中赤外域で
は、第１層／基板界面での反射光とウェーハ表面での反
射光との干渉縞が支配的である。一方、遠赤外反射スペ
クトルでは、これに加え、第２層／第１層界面での反射
光とウェーハ表面での反射光との干渉縞や、第１層／基
板界面での反射光と第２層／第１層界面での反射光との
干渉縞が測定されることが見出された。この場合、通
常、第１層エピ膜厚が第２層エピ膜厚よりもかなり小さ
い２層構造のエピウェーハでは、第１層／基板界面での
反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞と第２層／
第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干
渉縞の２種類の干渉縞の反射スペクトル上での周期が近
似し、スペクトルが密集した形状となる。その結果、遠
赤外域において実際に測定される反射スペクトルでは、
これら２種類の周期の近い干渉縞と、更に、第１層／基
板界面での反射光と第２層／第１層界面での反射光との
長周期の干渉縞とが重なり合って観測されることが多
い。
厚の測定に、ＦＴＩＲによる測定を、通常のエピ層厚測
定よりも長波長側の遠赤外領域にシフトさせると共に、
得られる反射スペクトルの解析に上記ＭＥＭ解析を採用
したものである。半導体ウェーハにおける製造工程のエ
ピ膜厚制御のための波形解析にＭＥＭ解析を用いること
は、全く新しいことであり、本発明において発明者らに
より初めてなされたものである。以下に、先ず、発明者
らが、波形解析として最大エントロピー法を適用するに
至ったことについて説明する。本発明のエピウェーハの
赤外反射分光測定において、従来一般的な中赤外域で
は、第１層／基板界面での反射光とウェーハ表面での反
射光との干渉縞が支配的である。一方、遠赤外反射スペ
クトルでは、これに加え、第２層／第１層界面での反射
光とウェーハ表面での反射光との干渉縞や、第１層／基
板界面での反射光と第２層／第１層界面での反射光との
干渉縞が測定されることが見出された。この場合、通
常、第１層エピ膜厚が第２層エピ膜厚よりもかなり小さ
い２層構造のエピウェーハでは、第１層／基板界面での
反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞と第２層／
第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干
渉縞の２種類の干渉縞の反射スペクトル上での周期が近
似し、スペクトルが密集した形状となる。その結果、遠
赤外域において実際に測定される反射スペクトルでは、
これら２種類の周期の近い干渉縞と、更に、第１層／基
板界面での反射光と第２層／第１層界面での反射光との
長周期の干渉縞とが重なり合って観測されることが多
い。
【００１２】発明者らによれば、上記のような反射スペ
クトルを、従来と同様に、一般的なフーリエ変換法であ
るＦＦＴを行っても、明確なスペクトルピークを得るこ
とは難しいことが確認されている。そのため、本発明に
おいては、このＦＦＴの代わりに、従来一般には使用さ
れていない最大エントロピー法解析を試みることにし
た。ＭＥＭ解析は、当初地下探査で提案され、その後、
太陽の活動周期と年気温変動との相関、地震波解析等に
適用され、更に、信号処理分野でも適用され、ＦＴＩＲ
で得られるスペクトルの分解能向上に関しての報告もあ
る（「Applied Optics」第２２巻（２２号）、３５９３
〜３５９８頁（１９８３））。このＭＥＭ解析は、有限
のデータから全体の信号のスペクトルを推定するもので
あり、従来のＦＦＴ等の波形解析に比べて、短いデータ
からもスペクトルの推定が可能であり、且つ、高分解能
の周波数解析スペクトルを推定することができるとされ
ている。発明者らによれば、後記する実施例から明らか
なように、上記の遠赤外領域のＦＴＩＲ測定で得られた
反射スペクトルについて、実際、ＭＥＭ解析を行ったと
ころ、非常に明確でシャープな周波数解析ピークを得ら
れることが確認された。従って、上記した反射スペクト
ルの成分である各干渉縞の周期を求めることができる。
一方、前記の多層構造の化合物半導体のＦＴＩＲ測定で
行われているように、中赤外領域の反射スペクトルをＭ
ＥＭ解析しても、前記で予測したように、第１層／基板
界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に
対応する周波数解析ピークは強く示されるが、第２層／
第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干
渉縞の対応ピークや、第１層／基板界面での反射光と第
２層／第１層界面での反射光との干渉縞の対応ピークが
得られないため、多層エピウェーハの各エピ膜厚を測定
することはできないことも確認された。
クトルを、従来と同様に、一般的なフーリエ変換法であ
るＦＦＴを行っても、明確なスペクトルピークを得るこ
とは難しいことが確認されている。そのため、本発明に
おいては、このＦＦＴの代わりに、従来一般には使用さ
れていない最大エントロピー法解析を試みることにし
た。ＭＥＭ解析は、当初地下探査で提案され、その後、
太陽の活動周期と年気温変動との相関、地震波解析等に
適用され、更に、信号処理分野でも適用され、ＦＴＩＲ
で得られるスペクトルの分解能向上に関しての報告もあ
る（「Applied Optics」第２２巻（２２号）、３５９３
〜３５９８頁（１９８３））。このＭＥＭ解析は、有限
のデータから全体の信号のスペクトルを推定するもので
あり、従来のＦＦＴ等の波形解析に比べて、短いデータ
からもスペクトルの推定が可能であり、且つ、高分解能
の周波数解析スペクトルを推定することができるとされ
ている。発明者らによれば、後記する実施例から明らか
なように、上記の遠赤外領域のＦＴＩＲ測定で得られた
反射スペクトルについて、実際、ＭＥＭ解析を行ったと
ころ、非常に明確でシャープな周波数解析ピークを得ら
れることが確認された。従って、上記した反射スペクト
ルの成分である各干渉縞の周期を求めることができる。
一方、前記の多層構造の化合物半導体のＦＴＩＲ測定で
行われているように、中赤外領域の反射スペクトルをＭ
ＥＭ解析しても、前記で予測したように、第１層／基板
界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に
対応する周波数解析ピークは強く示されるが、第２層／
第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干
渉縞の対応ピークや、第１層／基板界面での反射光と第
２層／第１層界面での反射光との干渉縞の対応ピークが
得られないため、多層エピウェーハの各エピ膜厚を測定
することはできないことも確認された。
【００１３】
【実施例】以下、本発明について実施例に基づき詳細に
説明する。但し、本発明は下記実施例により制限される
ものでない。 実施例１ 従来のエピタキシャル法により、比抵抗１０〜２０ｍΩ
ｃｍのシリコン単結晶基板上に、それぞれ表１に示した
膜厚（Ｔｖｇ）と比抵抗（ρ）を目標として８種類の２
層構造のエピウェーハ（ｎ- ／ｎ+ ／ｐ++構造で、ドー
パント：Ｐ- ／Ｐ+ ／Ｂ++) を作製した。得られた各エ
ピウェーハについて、中赤外及び遠赤外領域での反射ス
ペクトルを測定した。更に、斜め研磨面の広がり抵抗(s
preadingresistance ：以下、ＳＲと略す) 値を測定し
た。
説明する。但し、本発明は下記実施例により制限される
ものでない。 実施例１ 従来のエピタキシャル法により、比抵抗１０〜２０ｍΩ
ｃｍのシリコン単結晶基板上に、それぞれ表１に示した
膜厚（Ｔｖｇ）と比抵抗（ρ）を目標として８種類の２
層構造のエピウェーハ（ｎ- ／ｎ+ ／ｐ++構造で、ドー
パント：Ｐ- ／Ｐ+ ／Ｂ++) を作製した。得られた各エ
ピウェーハについて、中赤外及び遠赤外領域での反射ス
ペクトルを測定した。更に、斜め研磨面の広がり抵抗(s
preadingresistance ：以下、ＳＲと略す) 値を測定し
た。
【００１４】中赤外及び遠赤外領域の反射スペクトルは
波数領域別に測定した。即ち、中赤外（ＭＩＲ）１４０
０〜４００ｃｍ-1領域では、光源ＳｉＣ、ビームスプリ
ッタ−Ｇｅ／ＫＢｒ、検出器ＤＴＧＳ（ＣｓＩ窓板）と
し、遠赤外（ＦＩＲ）域を中心とした６８０〜１０５ｃ
ｍ-1領域では、光源ＳｉＣ、ビームスプリッターＭｙｌ
ａｒ（３．５μｍ厚）、検出器ＤＴＧＳ（ポリエチレン
（ＰＥ）窓板）、ＦＩＲ：１０５〜３０ｃｍ-1領域では
水銀燈、ビームスプリッターＭｙｌａｒ（３．５μｍ
厚）、検出器ＤＴＧＳ（ＰＥ窓板）を、各々用いて測定
した。なお、中赤外領域（ビームスプリッターＧｅ／Ｋ
Ｂｒ）の反射スペクトルと、遠赤外領域 (ビームスプリ
ッターＭｙｌａｒ（３．５μｍ厚さ））の反射スペクト
ルを連続した一続きの赤外反射スペクトルにする場合に
は、６００ｃｍ-1を両者の境界とした。また、ＳＲ測定
では、ウェーハ断面の深さ方向の抵抗プロファイルを求
め、第１層と第２層の厚さの標準とした。
波数領域別に測定した。即ち、中赤外（ＭＩＲ）１４０
０〜４００ｃｍ-1領域では、光源ＳｉＣ、ビームスプリ
ッタ−Ｇｅ／ＫＢｒ、検出器ＤＴＧＳ（ＣｓＩ窓板）と
し、遠赤外（ＦＩＲ）域を中心とした６８０〜１０５ｃ
ｍ-1領域では、光源ＳｉＣ、ビームスプリッターＭｙｌ
ａｒ（３．５μｍ厚）、検出器ＤＴＧＳ（ポリエチレン
（ＰＥ）窓板）、ＦＩＲ：１０５〜３０ｃｍ-1領域では
水銀燈、ビームスプリッターＭｙｌａｒ（３．５μｍ
厚）、検出器ＤＴＧＳ（ＰＥ窓板）を、各々用いて測定
した。なお、中赤外領域（ビームスプリッターＧｅ／Ｋ
Ｂｒ）の反射スペクトルと、遠赤外領域 (ビームスプリ
ッターＭｙｌａｒ（３．５μｍ厚さ））の反射スペクト
ルを連続した一続きの赤外反射スペクトルにする場合に
は、６００ｃｍ-1を両者の境界とした。また、ＳＲ測定
では、ウェーハ断面の深さ方向の抵抗プロファイルを求
め、第１層と第２層の厚さの標準とした。
【００１５】
【表１】
【００１６】（周波数解析）次に、測定した反射スペク
トルの周波数解析を、最大エントロピー（ＭＥＭ）法を
用いて行い、エピ膜厚ｄ（μｍ）は、次式（１）に従っ
て求めた。 ｄ＝１０4 ・ｋ／２ｎ （１） 但し、式（１）において、ｋはＭＥＭ法解析による反射
スペクトルの周波数解析値（ｃｍ）、 ｎは屈折率をそれ
ぞれ示す。この場合、ｎ値として真性半導体シリコンの
赤外域の屈折率である３．４２を用いた。この屈折率は
シリコン中のドーパントの種類や濃度により変化するの
で、より精密にエピ膜厚を測定する場合には、ドーパン
トの種類や濃度に応じた屈折率を用いることが好まし
い。
トルの周波数解析を、最大エントロピー（ＭＥＭ）法を
用いて行い、エピ膜厚ｄ（μｍ）は、次式（１）に従っ
て求めた。 ｄ＝１０4 ・ｋ／２ｎ （１） 但し、式（１）において、ｋはＭＥＭ法解析による反射
スペクトルの周波数解析値（ｃｍ）、 ｎは屈折率をそれ
ぞれ示す。この場合、ｎ値として真性半導体シリコンの
赤外域の屈折率である３．４２を用いた。この屈折率は
シリコン中のドーパントの種類や濃度により変化するの
で、より精密にエピ膜厚を測定する場合には、ドーパン
トの種類や濃度に応じた屈折率を用いることが好まし
い。
【００１７】（サンプル１）まず、上記表１に示したサ
ンプル１の２層構造エピウェーハの中遠赤外反射測定で
得られた測定スペクトル及びそのＭＥＭ法による解析結
果について説明する。図１は、サンプル１の２層構造エ
ピウェーハの中赤外及び遠赤外の反射スペクトルであ
る。図２は、図１のスペクトルをＭＥＭ法で周波数解析
したスペクトルで、（Ａ）は反射スペクトルの中赤外域
（ＭＩＲ）である１４００〜４００ｃｍ-1のＭＥＭ解析
結果を、（Ｂ）は遠赤外域（ＦＩＲ）である６８０〜１
０５ｃｍ-1を中心とした領域のＭＥＭ解析結果を、
（Ｃ）はＦＩＲ＋ＭＩＲ領域（１４００〜１０５ｃ
ｍ-1）のＭＥＭ解析結果を示す。図１の２層エピウェー
ハの赤外領域の反射スペクトルは、基本的に、第１層／
基板界面での反射光とウェーハ表面での反射光とのスペ
クトル上の干渉縞と、第２層／第１層界面での反射光と
ウェーハ表面での反射光との干渉縞との重ね合わせによ
るうなリと、高波数（長波長）側ほどキャリアによる反
射能が低下することに基づく干渉縞の振幅の単調減小傾
向を表す関数との積として説明できる。図２は、この図
１の反射スペクトルをＭＩＲ、ＦＩＲ、ＭＩＲ＋ＦＩＲ
の領域に分けてＭＥＭ解析した結果であり、縦軸はパワ
ースペクトル強度の相対値を、横軸は前記（１）式の反
射スペクトルの周波数解析値（ｃｍ）ｋをそれぞれ表示
する。図２から、（Ａ）の反射スペクトルのＭＩＲ領域
部分のＭＥＭ解析では、第１層／基板界面での反射光と
ウェーハ表面での反射光との干渉縞に基づくと思われる
ピーク（ｋ＝０．０８１６を前記（１）式に代入して得
られる第１層＋第２層の厚さ：１１９．３μｍ）のみが
現れる。（Ｂ）の反射スペクトルのＦＩＲ領域部分のＭ
ＥＭ解析では、第１層／基板界面での反射光とウェーハ
表面での反射光との干渉縞に基づくピーク（ｋ＝０．０
８３１を前記（１）式に代入して得られる第１層＋第２
層の厚さ：１２１．５μｍ）と、第２層／第１層界面で
の反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に基づく
と思われるピーク（ｋ＝０．０７８０と式（１）により
同様にして得られる第２層の厚さ：１１４．０μｍ）が
観測される。更に、（Ｃ）の反射スペクトルのＭＩＲ＋
ＦＩＲ領域部分のＭＥＭ解析では、ＦＩＲ領域部分のＭ
ＥＭ解析結果とほぼ同じ位置に２つのピークが観測され
る。これらから、サンプル１の反射スペクトルの遠赤外
領域部分をＭＥＭ法で周波数解析することにより、従来
の中赤外領域の反射スペクトルからは観測されない第２
層／第１層界面の反射光とウェーハ表面での反射光との
干渉縞に基づく周波数解析ピークが検出できることが明
らかである。
ンプル１の２層構造エピウェーハの中遠赤外反射測定で
得られた測定スペクトル及びそのＭＥＭ法による解析結
果について説明する。図１は、サンプル１の２層構造エ
ピウェーハの中赤外及び遠赤外の反射スペクトルであ
る。図２は、図１のスペクトルをＭＥＭ法で周波数解析
したスペクトルで、（Ａ）は反射スペクトルの中赤外域
（ＭＩＲ）である１４００〜４００ｃｍ-1のＭＥＭ解析
結果を、（Ｂ）は遠赤外域（ＦＩＲ）である６８０〜１
０５ｃｍ-1を中心とした領域のＭＥＭ解析結果を、
（Ｃ）はＦＩＲ＋ＭＩＲ領域（１４００〜１０５ｃ
ｍ-1）のＭＥＭ解析結果を示す。図１の２層エピウェー
ハの赤外領域の反射スペクトルは、基本的に、第１層／
基板界面での反射光とウェーハ表面での反射光とのスペ
クトル上の干渉縞と、第２層／第１層界面での反射光と
ウェーハ表面での反射光との干渉縞との重ね合わせによ
るうなリと、高波数（長波長）側ほどキャリアによる反
射能が低下することに基づく干渉縞の振幅の単調減小傾
向を表す関数との積として説明できる。図２は、この図
１の反射スペクトルをＭＩＲ、ＦＩＲ、ＭＩＲ＋ＦＩＲ
の領域に分けてＭＥＭ解析した結果であり、縦軸はパワ
ースペクトル強度の相対値を、横軸は前記（１）式の反
射スペクトルの周波数解析値（ｃｍ）ｋをそれぞれ表示
する。図２から、（Ａ）の反射スペクトルのＭＩＲ領域
部分のＭＥＭ解析では、第１層／基板界面での反射光と
ウェーハ表面での反射光との干渉縞に基づくと思われる
ピーク（ｋ＝０．０８１６を前記（１）式に代入して得
られる第１層＋第２層の厚さ：１１９．３μｍ）のみが
現れる。（Ｂ）の反射スペクトルのＦＩＲ領域部分のＭ
ＥＭ解析では、第１層／基板界面での反射光とウェーハ
表面での反射光との干渉縞に基づくピーク（ｋ＝０．０
８３１を前記（１）式に代入して得られる第１層＋第２
層の厚さ：１２１．５μｍ）と、第２層／第１層界面で
の反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に基づく
と思われるピーク（ｋ＝０．０７８０と式（１）により
同様にして得られる第２層の厚さ：１１４．０μｍ）が
観測される。更に、（Ｃ）の反射スペクトルのＭＩＲ＋
ＦＩＲ領域部分のＭＥＭ解析では、ＦＩＲ領域部分のＭ
ＥＭ解析結果とほぼ同じ位置に２つのピークが観測され
る。これらから、サンプル１の反射スペクトルの遠赤外
領域部分をＭＥＭ法で周波数解析することにより、従来
の中赤外領域の反射スペクトルからは観測されない第２
層／第１層界面の反射光とウェーハ表面での反射光との
干渉縞に基づく周波数解析ピークが検出できることが明
らかである。
【００１８】図３に、同一のサンプル１について測定し
た深さ方向ＳＲ値のプロフアイルを示した。図３のプロ
ファイルは、第２層／第１層界面近傍の深さ方向プロフ
アイルは完全なステップ関数ではなく、気相エピタキシ
ャル成膜工程においてよく知られるオートドーピング等
による若干の傾きがある。このため、第２層のエピ膜厚
を一義的に決定することは不可能であるが、ＳＲ値が下
がり始める深さと下がりきった深さが、それぞれ１１３
μm(Ｘ点）と１１８μｍ( Ｙ点) であり、このＸ点とＹ
点の間で第２層／第１層界面での反射が生じると考える
ことができる。一方、図３において、第１層／基板界面
であるｐｎ接合（p/n junction）までの深さは１２０μ
ｍと観測でき、更に深いところでＳＲ値が一定になる深
さは１２２μｍ (Ｚ点) である。従って、第１層／基板
界面での反射は、ｐｎ接合（p/njunction）の深さより
も深いＳＲ値が一定となる深さ１２２μｍ (Ｚ点）を、
一応の実効的なものと考えることできる。
た深さ方向ＳＲ値のプロフアイルを示した。図３のプロ
ファイルは、第２層／第１層界面近傍の深さ方向プロフ
アイルは完全なステップ関数ではなく、気相エピタキシ
ャル成膜工程においてよく知られるオートドーピング等
による若干の傾きがある。このため、第２層のエピ膜厚
を一義的に決定することは不可能であるが、ＳＲ値が下
がり始める深さと下がりきった深さが、それぞれ１１３
μm(Ｘ点）と１１８μｍ( Ｙ点) であり、このＸ点とＹ
点の間で第２層／第１層界面での反射が生じると考える
ことができる。一方、図３において、第１層／基板界面
であるｐｎ接合（p/n junction）までの深さは１２０μ
ｍと観測でき、更に深いところでＳＲ値が一定になる深
さは１２２μｍ (Ｚ点) である。従って、第１層／基板
界面での反射は、ｐｎ接合（p/njunction）の深さより
も深いＳＲ値が一定となる深さ１２２μｍ (Ｚ点）を、
一応の実効的なものと考えることできる。
【００１９】上記のようにして測定及び検討した結果、
遠赤外領域を含めた赤外反射測定から求めた第２層と第
１層＋第２層のエピ膜厚と、ＳＲ測定から求めた対応す
るエピ膜厚とを比較すると、２〜３μｍの誤差でほぼ一
致することが分かる。この場合、従来の中赤外領域の反
射スペクトル測定では、第１層＋第２層のエピ膜全体の
厚さのみしか測定できなかったのに対し、本発明の遠赤
外領域の反射スペクトルを得ることで、２層エピ膜厚を
それぞれ測定することができたものである。エピ層のキ
ャリアの反射能はキャリア濃度が高い程、また低波数程
高いことから、サンプル１の第１層（比抵抗ρ＝約３０
ｍΩｃｍ）は、基板（比抵抗ρ＝１０〜２０ｍΩｃｍ）
に比してキャリア濃度が低く、中赤外領域では十分な反
射能がない。一方、高キャリア濃度である基板のみが十
分な反射能を持つと考えられるため、中赤外領域では、
第２層／第１層界面での反射が弱く、第１層／基板界面
での反射が優勢になる。その結果、この波数領域の反射
スペクトルは高波数側ほど干渉縞の振幅が単調に減衰す
るものと考えられる。一方、４００ｃｍ-1以下の遠赤外
領域では、第１層の反射能が高くなり、第２層／第１層
界面での反射も強くなることから、上記した第２層／第
１層界面と第１層／基板界面の２種類の反射光による干
渉縞の重ね合わせに基づくうなりの節（node）が現れて
いると考えられる。なお、ＳＲ測定結果から求めたエピ
厚値は必ずしも精度がよいとは限らないとされているこ
とから、本サンプルのウェーハ上の上記測定域の近接域
からサンプリングした別のサンプルについてもＳＲ測定
を行つた。その結果、同様に観測して第２層のエピ厚が
１１２〜１１７μｍ、 第１層＋第２層の全エピ膜厚は１
２１．６μｍであった。この数値によっても、遠赤外反
射スペクトルのＭＥＭ法解析による結果は、ほぼ１μｍ
の誤差で一致することが分かる。
遠赤外領域を含めた赤外反射測定から求めた第２層と第
１層＋第２層のエピ膜厚と、ＳＲ測定から求めた対応す
るエピ膜厚とを比較すると、２〜３μｍの誤差でほぼ一
致することが分かる。この場合、従来の中赤外領域の反
射スペクトル測定では、第１層＋第２層のエピ膜全体の
厚さのみしか測定できなかったのに対し、本発明の遠赤
外領域の反射スペクトルを得ることで、２層エピ膜厚を
それぞれ測定することができたものである。エピ層のキ
ャリアの反射能はキャリア濃度が高い程、また低波数程
高いことから、サンプル１の第１層（比抵抗ρ＝約３０
ｍΩｃｍ）は、基板（比抵抗ρ＝１０〜２０ｍΩｃｍ）
に比してキャリア濃度が低く、中赤外領域では十分な反
射能がない。一方、高キャリア濃度である基板のみが十
分な反射能を持つと考えられるため、中赤外領域では、
第２層／第１層界面での反射が弱く、第１層／基板界面
での反射が優勢になる。その結果、この波数領域の反射
スペクトルは高波数側ほど干渉縞の振幅が単調に減衰す
るものと考えられる。一方、４００ｃｍ-1以下の遠赤外
領域では、第１層の反射能が高くなり、第２層／第１層
界面での反射も強くなることから、上記した第２層／第
１層界面と第１層／基板界面の２種類の反射光による干
渉縞の重ね合わせに基づくうなりの節（node）が現れて
いると考えられる。なお、ＳＲ測定結果から求めたエピ
厚値は必ずしも精度がよいとは限らないとされているこ
とから、本サンプルのウェーハ上の上記測定域の近接域
からサンプリングした別のサンプルについてもＳＲ測定
を行つた。その結果、同様に観測して第２層のエピ厚が
１１２〜１１７μｍ、 第１層＋第２層の全エピ膜厚は１
２１．６μｍであった。この数値によっても、遠赤外反
射スペクトルのＭＥＭ法解析による結果は、ほぼ１μｍ
の誤差で一致することが分かる。
【００２０】（サンプル２）次に、サンプル２につい
て、図４にＭＩＲ及びＦＩＲ反射スペクトルを、図５に
ＭＥＭ解析スペクトルを、また図６に深さ方向ＳＲプロ
ファイルをそれぞれ示した。サンプル１の場合と同様に
検討したＭＥＭ解析結果とＳＲ測定結果を、表２にまと
めて示した。これらの結果から、ＭＥＭ解析結果とＳＲ
結果とがよく一致し、サンプル１の場合と同様に遠赤外
域の反射スペクトルから、二層エピウェーハの各エピ膜
厚を求められることが分かる。サンプル２でも、ＳＲプ
ロファイルからの結果について再現性を検討したが、表
２に示すように３μｍ程度の誤差でほぼ一致するといえ
るものであつた。なお、表２中、層を示す欄で１＋２は
１層と２層の和を示し、ｐ／ｎはｐｎ接合を意味する。
また、表３においても同様である。
て、図４にＭＩＲ及びＦＩＲ反射スペクトルを、図５に
ＭＥＭ解析スペクトルを、また図６に深さ方向ＳＲプロ
ファイルをそれぞれ示した。サンプル１の場合と同様に
検討したＭＥＭ解析結果とＳＲ測定結果を、表２にまと
めて示した。これらの結果から、ＭＥＭ解析結果とＳＲ
結果とがよく一致し、サンプル１の場合と同様に遠赤外
域の反射スペクトルから、二層エピウェーハの各エピ膜
厚を求められることが分かる。サンプル２でも、ＳＲプ
ロファイルからの結果について再現性を検討したが、表
２に示すように３μｍ程度の誤差でほぼ一致するといえ
るものであつた。なお、表２中、層を示す欄で１＋２は
１層と２層の和を示し、ｐ／ｎはｐｎ接合を意味する。
また、表３においても同様である。
【００２１】（サンプル３）第１層の比抵抗がサンプル
ｌ及び２と比べて高い９０ｍΩｃｍのサンプル３につい
て、図７にＭＩＲ及びＦＩＲ反射スペクトルを、図８及
び図９にＭＥＭ解析スペクトルを、また図１０に深さ方
向ＳＲプロファイルをそれぞれ示した。サンプル１の場
合と同様に検討したＭＥＭ解析結果とＳＲ測定結果を、
表２にまとめて示した。これらの結果から、サンプル３
の場合は、サンプルｌやサンプル２とは異なり、１０５
ｃｍ-1までの遠赤外反射測定を行っても、第２層／第１
層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞
に対応する解析ピークが観測されず、３０ｃｍ-1程度ま
で更に長波長側まで測定波数領域を延長することによ
り、第２層／第１層界面での反射光とウェーハ表面での
反射光との干渉縞に対応する小さな解析ピークが観測さ
れた。反射スペクトルにおいてもサンプル１やサンプル
２の場合には１００ｃｍ-1以上に第１層／基板界面での
反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞と第２層／
第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干
渉縞のうなりの節が現れるのに対し、サンプル３ではこ
のうなりの節は１００ｃｍ-1以下の領域に低波数シフト
していることが分かる。
ｌ及び２と比べて高い９０ｍΩｃｍのサンプル３につい
て、図７にＭＩＲ及びＦＩＲ反射スペクトルを、図８及
び図９にＭＥＭ解析スペクトルを、また図１０に深さ方
向ＳＲプロファイルをそれぞれ示した。サンプル１の場
合と同様に検討したＭＥＭ解析結果とＳＲ測定結果を、
表２にまとめて示した。これらの結果から、サンプル３
の場合は、サンプルｌやサンプル２とは異なり、１０５
ｃｍ-1までの遠赤外反射測定を行っても、第２層／第１
層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞
に対応する解析ピークが観測されず、３０ｃｍ-1程度ま
で更に長波長側まで測定波数領域を延長することによ
り、第２層／第１層界面での反射光とウェーハ表面での
反射光との干渉縞に対応する小さな解析ピークが観測さ
れた。反射スペクトルにおいてもサンプル１やサンプル
２の場合には１００ｃｍ-1以上に第１層／基板界面での
反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞と第２層／
第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干
渉縞のうなりの節が現れるのに対し、サンプル３ではこ
のうなりの節は１００ｃｍ-1以下の領域に低波数シフト
していることが分かる。
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】（サンプル４〜８）更に、表１に示した、
上記の３種類のサンプル以外のサンプル４〜８につい
て、同様にして行った赤外の反射測定による反射スペク
トルのＭＥＭ法解析に基づく２層エピウェーハのエピ膜
厚測定値とＳＲ測定からのエピ膜厚値をサンプル４は表
２に、サンプル５〜８を表３に示した。これらのサンプ
ル１〜８の結果から、第１層の抵抗が３０ｍΩｃｍ程度
の場合には、１０５ｃｍ-1までの遠赤外反射測定によ
り、第１層エピ膜厚及び第１層＋第２層の全エピ膜厚が
非破壊的に、且つ、非接触で求めることができることが
分かる。また、第１層の抵抗が９０〜１００ｍΩｃｍ程
度にまでキャリア濃度が薄くなると、上記の通り１０５
ｃｍ-1までの遠赤外反射測定を行っても、第１層のエピ
膜厚を求めることができないことが分かる。このような
場合、３０ｃｍ-1程度まで更に長波長側まで測定領域を
拡張することにより、第１層の抵抗が９０ｍΩｃｍ程度
であれば、弱小であるがＭＥＭ解析ピークが得られるこ
とから、第１層のエピ膜厚を測定することができる。し
かし、 サンプル４の約１００ｍΩｃｍでは、 例えば、図
１１に反射スペクトルを示したように、３０ｃｍ-1まで
測定しても、上記したようなうなりの明確な節が観測さ
れず、第２層／第１層界面での反射に対応するＭＥＭ解
析ピークが検出されない。これは、第１層のキャリア濃
度が著しく低くなると、第１層の反射能が低下し、より
低波数でないと第２層／第１層界面で十分に反射が起き
ないためであると考えられる。
上記の３種類のサンプル以外のサンプル４〜８につい
て、同様にして行った赤外の反射測定による反射スペク
トルのＭＥＭ法解析に基づく２層エピウェーハのエピ膜
厚測定値とＳＲ測定からのエピ膜厚値をサンプル４は表
２に、サンプル５〜８を表３に示した。これらのサンプ
ル１〜８の結果から、第１層の抵抗が３０ｍΩｃｍ程度
の場合には、１０５ｃｍ-1までの遠赤外反射測定によ
り、第１層エピ膜厚及び第１層＋第２層の全エピ膜厚が
非破壊的に、且つ、非接触で求めることができることが
分かる。また、第１層の抵抗が９０〜１００ｍΩｃｍ程
度にまでキャリア濃度が薄くなると、上記の通り１０５
ｃｍ-1までの遠赤外反射測定を行っても、第１層のエピ
膜厚を求めることができないことが分かる。このような
場合、３０ｃｍ-1程度まで更に長波長側まで測定領域を
拡張することにより、第１層の抵抗が９０ｍΩｃｍ程度
であれば、弱小であるがＭＥＭ解析ピークが得られるこ
とから、第１層のエピ膜厚を測定することができる。し
かし、 サンプル４の約１００ｍΩｃｍでは、 例えば、図
１１に反射スペクトルを示したように、３０ｃｍ-1まで
測定しても、上記したようなうなりの明確な節が観測さ
れず、第２層／第１層界面での反射に対応するＭＥＭ解
析ピークが検出されない。これは、第１層のキャリア濃
度が著しく低くなると、第１層の反射能が低下し、より
低波数でないと第２層／第１層界面で十分に反射が起き
ないためであると考えられる。
【００２５】実施例２ 実施例１と同様にして、従来のエピタキシャル法によ
り、比抵抗１０〜２０ｍΩｃｍのシリコン単結晶基板上
に、それぞれ表４に示した膜厚（Ｔｖｇ）と比抵抗
（ρ）を目標として４種類（サンプル９〜１２）の２層
構造のエピウェーハ（ｎ- ／ｎ+ ／ｐ++構造で、ドーパ
ント：Ｐ- ／Ｐ+ ／Ｂ++) を作製した。これらのウェー
ハは、全て第１層の比抵抗が５０ｍΩｃｍ程度のもので
ある。得られた各エピウェーハについて、４７９〜５０
ｃｍ-1の遠赤外領域での反射スペクトルを、光源Ｓｉ
Ｃ、ビームスプリッターＭｙｌａｒ（６μｍ厚）、検出
器ＤＴＧＳ（ＰＥ窓板）を用いて測定した。図１２〜１
５に、上記４種類のサンプルの２層エピウェーハの遠赤
外反射スペクトル（Ｄ）とそのＭＥＭ解析スペクトル
（Ｅ）を示した。また、測定した反射スペクトルの周波
数解析を、ＭＥＭ法を用いて行い、エピ膜厚ｄ（μｍ）
を前記（１）式に従って求め、それぞれのＭＥＭ解析ス
ペクトル図中及び表４に示した。
り、比抵抗１０〜２０ｍΩｃｍのシリコン単結晶基板上
に、それぞれ表４に示した膜厚（Ｔｖｇ）と比抵抗
（ρ）を目標として４種類（サンプル９〜１２）の２層
構造のエピウェーハ（ｎ- ／ｎ+ ／ｐ++構造で、ドーパ
ント：Ｐ- ／Ｐ+ ／Ｂ++) を作製した。これらのウェー
ハは、全て第１層の比抵抗が５０ｍΩｃｍ程度のもので
ある。得られた各エピウェーハについて、４７９〜５０
ｃｍ-1の遠赤外領域での反射スペクトルを、光源Ｓｉ
Ｃ、ビームスプリッターＭｙｌａｒ（６μｍ厚）、検出
器ＤＴＧＳ（ＰＥ窓板）を用いて測定した。図１２〜１
５に、上記４種類のサンプルの２層エピウェーハの遠赤
外反射スペクトル（Ｄ）とそのＭＥＭ解析スペクトル
（Ｅ）を示した。また、測定した反射スペクトルの周波
数解析を、ＭＥＭ法を用いて行い、エピ膜厚ｄ（μｍ）
を前記（１）式に従って求め、それぞれのＭＥＭ解析ス
ペクトル図中及び表４に示した。
【００２６】表４で、測定値は第１層／基板界面での
反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に対応する
ＭＥＭ解析ピークより（１）式に従って求めた第１層＋
第２層の合計の厚さから、第２層／第１層界面での反射
光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に対応するＭＥ
Ｍピークより（１）式に従って求めた第２層の厚さを引
いて求めた第１層の厚さである。また、測定値は、第
１層／基板界面での反射光と第２層／第１層界面での反
射光との干渉縞に対応するＭＥＭピークより（１）式に
従って求めた第１層の厚さである。この解析結果から明
らかなように、どのサンプルについても第２層／第１層
界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に
対応するＭＥＭ解析と第１層／基板界面での反射光とウ
ェーハ表面での反射光との干渉縞に対応するピークが明
確に観測され、各エピ膜厚を得ることできることが分か
る。更に、サンプル１１を除いて、第１層／基板界面で
の反射光と第２層／第１層界面での反射光との干渉縞に
対応すると思われるＭＥＭ解析ピークが観測され、この
ピークより（１）式に従って第１層の厚さを直接求めた
測定値は、測定値とかなりよく一致する。このこと
から、第１層／基板界面での反射光と第２層／第１層界
面での反射光との干渉縞に対応するＭＥＭ解析ピークか
らも、第１層の厚さを直接求めることができることが分
かる。サンプル１１で、第１層に対応する明確なＭＥＭ
解析ピークがでない理由は、現時点で明らかでない。
反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に対応する
ＭＥＭ解析ピークより（１）式に従って求めた第１層＋
第２層の合計の厚さから、第２層／第１層界面での反射
光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に対応するＭＥ
Ｍピークより（１）式に従って求めた第２層の厚さを引
いて求めた第１層の厚さである。また、測定値は、第
１層／基板界面での反射光と第２層／第１層界面での反
射光との干渉縞に対応するＭＥＭピークより（１）式に
従って求めた第１層の厚さである。この解析結果から明
らかなように、どのサンプルについても第２層／第１層
界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞に
対応するＭＥＭ解析と第１層／基板界面での反射光とウ
ェーハ表面での反射光との干渉縞に対応するピークが明
確に観測され、各エピ膜厚を得ることできることが分か
る。更に、サンプル１１を除いて、第１層／基板界面で
の反射光と第２層／第１層界面での反射光との干渉縞に
対応すると思われるＭＥＭ解析ピークが観測され、この
ピークより（１）式に従って第１層の厚さを直接求めた
測定値は、測定値とかなりよく一致する。このこと
から、第１層／基板界面での反射光と第２層／第１層界
面での反射光との干渉縞に対応するＭＥＭ解析ピークか
らも、第１層の厚さを直接求めることができることが分
かる。サンプル１１で、第１層に対応する明確なＭＥＭ
解析ピークがでない理由は、現時点で明らかでない。
【００２７】
【表４】
【００２８】上記の実施例から明らかなように、通常の
２層構造のエピウェーハであれば、少なくとも５００ｃ
ｍ-1以下の遠赤外領域の反射スペクトルについて、ＭＥ
Ｍ法で解析することににより、第２層／第１層界面での
反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞と、第１層
／基板界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干
渉縞に対応する解析ピークがシャープに明確に得られる
ことから、シリコン単結晶基板上の各エピ膜厚を求める
ことができることが分かる。また、第１層／基板界面で
の反射光と第２層／第１層界面での反射光との干渉縞に
対応するＭＥＭ解析ピークからも、第１層の厚さを直接
求めることができることが分かる。
２層構造のエピウェーハであれば、少なくとも５００ｃ
ｍ-1以下の遠赤外領域の反射スペクトルについて、ＭＥ
Ｍ法で解析することににより、第２層／第１層界面での
反射光とウェーハ表面での反射光との干渉縞と、第１層
／基板界面での反射光とウェーハ表面での反射光との干
渉縞に対応する解析ピークがシャープに明確に得られる
ことから、シリコン単結晶基板上の各エピ膜厚を求める
ことができることが分かる。また、第１層／基板界面で
の反射光と第２層／第１層界面での反射光との干渉縞に
対応するＭＥＭ解析ピークからも、第１層の厚さを直接
求めることができることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、シリコン単結晶基板上にエピ
タキシャル成膜して電気的特性の異なる少なくとも２層
のエピ膜が形成される多層エピタキシャルウェーハにつ
いて、遠赤外領域を中心とする反射スペクトルを測定
し、その反射スペクトルをＭＥＭ法で周波数解析するこ
とにより、それぞれのエピ膜厚さが求められる。従っ
て、デバイス特性への影響が大きいとされる多層エピウ
ェーハの基板上のエピ膜の厚さを、非破壊的に、且つ、
非接触で、効率的に求めることができ、エピウェーハの
製造工程においてエピ膜厚の制御を有効に行うことがで
きる。
タキシャル成膜して電気的特性の異なる少なくとも２層
のエピ膜が形成される多層エピタキシャルウェーハにつ
いて、遠赤外領域を中心とする反射スペクトルを測定
し、その反射スペクトルをＭＥＭ法で周波数解析するこ
とにより、それぞれのエピ膜厚さが求められる。従っ
て、デバイス特性への影響が大きいとされる多層エピウ
ェーハの基板上のエピ膜の厚さを、非破壊的に、且つ、
非接触で、効率的に求めることができ、エピウェーハの
製造工程においてエピ膜厚の制御を有効に行うことがで
きる。
【図１】本発明の実施例のサンプル１の中赤外〜遠赤外
領域の反射スペクトル
領域の反射スペクトル
【図２】図１の反射スペクトルの中赤外領域（Ａ）、遠
赤外領域（Ｂ）及び中赤外〜遠赤外領域（Ｃ）でのＭＥ
Ｍ解析して得た解析スペクトル
赤外領域（Ｂ）及び中赤外〜遠赤外領域（Ｃ）でのＭＥ
Ｍ解析して得た解析スペクトル
【図３】本発明の実施例のサンプル１の深さ方向のＳＲ
値プロファイル
値プロファイル
【図４】本発明の実施例のサンプル２の中赤外〜遠赤外
領域の反射スペクトル
領域の反射スペクトル
【図５】図４の反射スペクトルの中赤外領域（Ａ）、遠
赤外領域（Ｂ）及び中赤外〜遠赤外領域（Ｃ）でのＭＥ
Ｍ解析して得た解析スペクトル
赤外領域（Ｂ）及び中赤外〜遠赤外領域（Ｃ）でのＭＥ
Ｍ解析して得た解析スペクトル
【図６】本発明の実施例のサンプル２の深さ方向のＳＲ
値プロファイル
値プロファイル
【図７】本発明の実施例のサンプル３の中赤外〜遠赤外
領域の反射スペクトル
領域の反射スペクトル
【図８】図７の反射スペクトルの中赤外領域（Ａ）、遠
赤外領域（Ｂ）及び中赤外〜遠赤外領域（Ｃ）でのＭＥ
Ｍ解析して得た解析スペクトル
赤外領域（Ｂ）及び中赤外〜遠赤外領域（Ｃ）でのＭＥ
Ｍ解析して得た解析スペクトル
【図９】図７の反射スペクトルの１４００〜３０ｃｍ-1
の中赤外〜遠赤外領域でのＭＥＭ解析して得た解析スペ
クトル
の中赤外〜遠赤外領域でのＭＥＭ解析して得た解析スペ
クトル
【図１０】本発明の実施例のサンプル３の深さ方向のＳ
Ｒ値プロファイル
Ｒ値プロファイル
【図１１】本発明の実施例のサンプル４の中赤外〜遠赤
外領域の反射スペクトル
外領域の反射スペクトル
【図１２】本発明の実施例のサンプル９の遠赤外領域の
反射スペクトル（Ｄ）及びそのＭＥＭ解析して得た解析
スペクトル（Ｅ）
反射スペクトル（Ｄ）及びそのＭＥＭ解析して得た解析
スペクトル（Ｅ）
【図１３】本発明の実施例のサンプル１０の遠赤外領域
の反射スペクトル（Ｄ）及びそのＭＥＭ解析して得た解
析スペクトル（Ｅ）
の反射スペクトル（Ｄ）及びそのＭＥＭ解析して得た解
析スペクトル（Ｅ）
【図１４】本発明の実施例のサンプル１１の遠赤外領域
の反射スペクトル（Ｄ）及びそのＭＥＭ解析して得た解
析スペクトル（Ｅ）
の反射スペクトル（Ｄ）及びそのＭＥＭ解析して得た解
析スペクトル（Ｅ）
【図１５】本発明の実施例のサンプル１２の遠赤外領域
の反射スペクトル（Ｄ）及びそのＭＥＭ解析して得た解
析スペクトル（Ｅ）
の反射スペクトル（Ｄ）及びそのＭＥＭ解析して得た解
析スペクトル（Ｅ）
【図１６】本発明の対象となるＩＧＢＴウェーハの２層
構造の模式説明図（Ｆ）、一の２層エピウェーハの模式
構造説明図（Ｇ）、他の２層エピウェーハの模式構造説
明図（Ｈ）及び２層エピウェーハ内の赤外線反射の概念
説明図（Ｉ）
構造の模式説明図（Ｆ）、一の２層エピウェーハの模式
構造説明図（Ｇ）、他の２層エピウェーハの模式構造説
明図（Ｈ）及び２層エピウェーハ内の赤外線反射の概念
説明図（Ｉ）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年３月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】本発明は上記のように構成され、シリコン
単結晶基板上にキャリアをドーピングしたエピタキシャ
ル膜を少なくとも２層有する多層構造に形成したエピタ
キシャルウェーハにおいて、エピ膜厚測定のため、少な
くとも５００ｃｍ−１以下の遠赤外線を用いることか
ら、従来の中赤外反射測定では分離して得られなかった
第２層／第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射
光との干渉縞や第１層／基板界面での反射光と第２層／
第１層界面での反射光との干渉縞が、従来の中赤外反射
法でも測定可能な第１層／基板界面での反射光とウェー
ハ表面での反射光との干渉縞と重ね合わさったスペクト
ルとして観測できる。従って、測定した反射スペクトル
を波形解析（周波数解析）することにより、結果的に各
エピ膜厚を求めることができる。更に、本発明は、得ら
れる反射スペクトルが、干渉縞の重ね合わせ状態とな
り、従来のフーリエ解析法（例えば、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ
Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ
変換））では明確でシャープな解析スペクトルが得られ
なかったのに対し、最大エントロピー法（ｍａｘｉｍｕ
ｍ ｅｎｔｒｏｐｙ ｍｅｔｈｏｄ：以下、ＭＥＭと略
す）を適用したことから、反射スペクトル上の、第２層
／第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との
干渉縞と、第１層／基板界面での反射光とウェーハ表面
での反射光との干渉縞、及び第１層／基板界面での反射
光と第２層／第１層界面での反射光との干渉縞に基づく
シャープなピークを有する周波数解析スペクトルを得る
ことができることから、各ピークからそれぞれ第２層、
第２層＋第１層及び第１層の各エピ膜厚を効率的に再現
性よく求めることができる。
単結晶基板上にキャリアをドーピングしたエピタキシャ
ル膜を少なくとも２層有する多層構造に形成したエピタ
キシャルウェーハにおいて、エピ膜厚測定のため、少な
くとも５００ｃｍ−１以下の遠赤外線を用いることか
ら、従来の中赤外反射測定では分離して得られなかった
第２層／第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射
光との干渉縞や第１層／基板界面での反射光と第２層／
第１層界面での反射光との干渉縞が、従来の中赤外反射
法でも測定可能な第１層／基板界面での反射光とウェー
ハ表面での反射光との干渉縞と重ね合わさったスペクト
ルとして観測できる。従って、測定した反射スペクトル
を波形解析（周波数解析）することにより、結果的に各
エピ膜厚を求めることができる。更に、本発明は、得ら
れる反射スペクトルが、干渉縞の重ね合わせ状態とな
り、従来のフーリエ解析法（例えば、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ
Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ
変換））では明確でシャープな解析スペクトルが得られ
なかったのに対し、最大エントロピー法（ｍａｘｉｍｕ
ｍ ｅｎｔｒｏｐｙ ｍｅｔｈｏｄ：以下、ＭＥＭと略
す）を適用したことから、反射スペクトル上の、第２層
／第１層界面での反射光とウェーハ表面での反射光との
干渉縞と、第１層／基板界面での反射光とウェーハ表面
での反射光との干渉縞、及び第１層／基板界面での反射
光と第２層／第１層界面での反射光との干渉縞に基づく
シャープなピークを有する周波数解析スペクトルを得る
ことができることから、各ピークからそれぞれ第２層、
第２層＋第１層及び第１層の各エピ膜厚を効率的に再現
性よく求めることができる。
フロントページの続き (72)発明者 戸島 主税 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 岩田 勝行 山口県徳山市大字徳山字江口開作8231番地 ５ 徳山東芝セラミックス株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 （１）異なる電気的特性を有する少なく
とも２層のエピ膜が形成されてなる多層エピタキシャル
ウェーハを少なくとも５００ｃｍ-1以下の遠赤外領域の
赤外線を用いて反射率スペクトルを測定する遠赤外反射
率測定工程、（２）遠赤外反射率測定工程で得た反射ス
ペクトルを最大エントロピー法で周波数解析する解析工
程、（３）解析工程で得た解析スペクトルに基づき各層
のエピ膜厚を求める工程を有することを特徴とする多層
エピタキシャルウェーハのエピ膜厚の測定方法。 - 【請求項２】 前記多層エピタキシャルウェーハが、ボ
ロンドープされた比抵抗２５ｍΩｃｍ以下の基板と、リ
ンドープされた比抵抗９０〜３０ｍΩｃｍで厚さが５〜
２５μｍの第１エピタキシャル層、及び、リンドープさ
れた比抵抗１０Ωｃｍ以上で厚さが４０〜１３０μｍの
第２エピタキシャル層とから形成される請求項１記載の
多層エピタキシャルウェーハのエピ膜厚の測定方法。 - 【請求項３】 前記多層エピタキシャルウェーハが、ア
ンチモンドープされた比抵抗２０ｍΩｃｍ以下の基板
と、ボロンドープされた比抵抗１００〜５０ｍΩｃｍで
厚さが５〜２５μｍの第１エピタキシャル層、及び、ボ
ロンドープされた比抵抗１０Ωｃｍ以上で厚さが３０〜
１００μｍの第２エピタキシャル層とから形成される請
求項１記載の多層エピタキシャルウェーハのエピ膜厚の
測定方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9038472A JPH10223715A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 多層エピタキシャルウェーハのエピ膜厚の測定方法 |
| CA002228605A CA2228605A1 (en) | 1997-02-06 | 1998-02-04 | Method for measuring epitaxial film thickness of multilayer epitaxial wafer |
| KR1019980003026A KR19980071055A (ko) | 1997-02-06 | 1998-02-04 | 다층 에피텍샬 웨이퍼의 에피막 두께의 측정 방법 |
| TW087101479A TW393576B (en) | 1997-02-06 | 1998-02-05 | Method for measuring epitaxial film thickness of multilayer epitaxial wafer |
| US09/019,049 US6025596A (en) | 1997-02-06 | 1998-02-05 | Method for measuring epitaxial film thickness of multilayer epitaxial wafer |
| EP98102084A EP0857943A3 (en) | 1997-02-06 | 1998-02-06 | Method for measuring epitaxial film thickness of multilayer epitaxial wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9038472A JPH10223715A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 多層エピタキシャルウェーハのエピ膜厚の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223715A true JPH10223715A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12526198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9038472A Pending JPH10223715A (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | 多層エピタキシャルウェーハのエピ膜厚の測定方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6025596A (ja) |
| EP (1) | EP0857943A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10223715A (ja) |
| KR (1) | KR19980071055A (ja) |
| CA (1) | CA2228605A1 (ja) |
| TW (1) | TW393576B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100408961B1 (ko) * | 2000-09-01 | 2003-12-06 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 셀 두께 검출방법, 셀 두께 제어 시스템 및 액정 장치의제조방법 |
| JP2010258063A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Sumco Corp | 半導体基板の評価方法 |
| WO2018043300A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 株式会社デンソー | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| CN120721014A (zh) * | 2025-08-28 | 2025-09-30 | 讯创(天津)电子有限公司 | 应用lmc工艺的碳化硅镀膜厚度测量方法、设备及系统 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3908472B2 (ja) * | 2001-03-13 | 2007-04-25 | 株式会社東芝 | 膜厚測定方法及び段差測定方法 |
| EP1467177A1 (en) * | 2003-04-09 | 2004-10-13 | Mitsubishi Chemical Engineering Corporation | Method and apparatus for measuring thicknesses of layers of multilayer thin film |
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