エッチング量測定装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板あるいはシリコン薄膜の薬液によるエッチング量測定装置に関し、薬液によりエッチングされた成分濃度からエッチング量を測定するエッチング量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、薬液によるシリコン基板や表面の薄膜のエッチング量の評価は、エッチング工程の前後における薄膜の膜厚の変化を膜厚測定装置により測定して行なわれていた。
【０００３】図６は従来の膜厚測定装置の一例を示す図である。この膜厚測定装置としては、例えば、図６に示すようなエリプソメータが使用されていた。このエリプソメータで、シリコン基板２９の薄膜２８の厚さを測定するには、レーザ投光装置２４からのレーザ光を偏光子２５で直線偏光させ薄膜２８に入光し、薄膜２８から反射する楕円偏光を回転する検光子２６を通し光検出器２７で光強度を測定する。そして、検光子２６の回転角度と光検出器２７の光強度との関係から、位相差と方位角を求め、位相差と方位角の関係をもとに薄膜２８の厚さを求める。
【０００４】しかしながら、エリプソメータは、膜厚測定範囲が１００オングストローム以上に限定され、その測定精度も±１０オングストロームと低い。このため、膜厚変化が小さいエッチングの場合、エッチング量を測定することは困難である。また、シリコン基板自体のエッチング量は測定できないという問題がある。かかる膜厚測定装置以外に、光干渉を利用した膜厚測定装置があるが、いずれも上述した膜厚測定装置と同様の問題があった。
【０００５】このような光を利用した物理分析による膜厚の測定によるエッチング量の測定方法以外に、薬液へ溶解した薄膜の成分濃度からエッチング量を算出する化学分析による方法がある。例えば、特開昭６３一２２６９３２号公報に開示されているように、薬液中に溶解した被エッチング材（ＧａＡｓ）の濃度変化を発光分析によりモニタリングし、被エッチング材の濃度によりエッチングの終了時刻を決定している。また、特開平５一３４６４０２号公報では、薬液（ＨＦ）中のシリコン濃度をモニタリングして新しい薬液を補充し薬液のエッチングレートを一定に保つことが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した化学分析を利用した方法は、もともとは薬液の管理を目的としたもので、溶解成分の検出下限が高いことが問題であった。例えば、特開平５一３４６４０２号公報に開示されているように、薬液中のシリコン濃度の検出限界は０．１ｐｐｍと記載されている。このため、シリコン基板あるいはシリコンを含有する薄膜のエッチング量が小さい場合は、薬液に溶解するシリコン濃度も低くなり測定が困難となる。
【０００７】また、薬液に過酸化水素水が含まれている場合は、発色が阻害され正確な測定ができず、この方法では、過酸化水素水が含まない薬液に限定されるという欠点がある。加えて、この過酸化水素水は発泡性の薬液であり、気泡の発生がポンプ送液や吸光度測定に支障をきたすという問題がある。
【０００８】従って、本発明の目的は、シリコン基板あるいはシリコンを含有する薄膜のエッチング量を低いエッチング量でも測定できる広い範囲で高感度に測定できるエッチング量測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体製造工程における薬液処理によるシリコン基板あるいは基板表面上に形成されるシリコンを含む薄膜のエッチング量を測定するエッチング量測定装置において、前記シリコン基板表面あるいは前記シリコン薄膜表面に薬液に接触し得るように前記シリコン基板を保持し前記薬液を溜めるウェパ保持具とこのウェハ保持具を加熱する加熱手段を備える処理部と、前記シリコン基板あるいは前記薄膜の該表面と接触し溶解されるシリコンを含む薬液を採取するサンプリング手段と、溶解された前記シリコンと反応し発色させる薬剤を供給する供給手段と、前記サンプリング手段から送液される前記薬液と前記供給手段から供給される前記薬剤とを混合して反応させる反応槽と、反応後に発色した前記薬液の前記発色の吸光度を測定する吸光度計と、前記薬液の吸光度から前記エッチング量を演算する制御部とを備えるエッチング量測定装置である。
【００１０】また、前記処理部から前記反応槽に供給される該薬液に含有する気体成分を除去する脱気装置を備えるが望ましい。さらに、前記薬液に過酸化水素が含まれかつ前記サンプリング手段の該薬液の送液管の一部の内壁が白金であるとともに該送液管の一部を加熱する第１のヒータを備えるか、あるいは、前記反応槽の内壁が白金であるとともに該反応槽内の該薬液を加熱する第２のヒータを備えることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１２】図１は本発明の一実施の形態におけるエッチング量測定装置の構成を示す図である。本発明のエッチング量測定装置は、処理液中のシリコンを定量する方法であるモリブデンブルー法（ＪＩＳ一Ｋ０５５５「超純水シリカの定量方法」１９９０）に着目しなされたものである。このモリブデンブルー法は、シリコンとモリブデン酸アンモニウムとの反応により形成されるヘテロポリ化合物をＬ−アスコルビン酸で還元してその青色吸光度からシリコン濃度を定量する方法である。
【００１３】このシリコン濃度の定量法を適用したエッチング量測定装置は、図１に示すように、シリコン基板２９もしくはシリコン基板２９上の薄膜２８の表面に接触させる過酸化水素水を含む薬液３の一定量を溜るとともにシリコン基板２９を保持する保持具２とシリコン基板２９を加熱するヒータ９とで構成される処理部１と、ポンプ１６に吸上げられる保持具２内の薬液３中の気体成分を除去する脱気モジュール８と、ポンプ１６から抽出された薬液３とポンプ１５により供給される硫酸溶液１２とポンプ１４により供給されるモリブデン酸アンモニウム溶液１１とポンプ１３により供給されるＬ−アスコルビン酸溶液とを入れ混合し反応させる反応槽４と、反応槽４内の反応で発色しポンプ１７で抽出される薬液３の吸光度を測定する吸光度計５と、硫酸溶液１２の供給により一定に維持される反応槽４の液中のＰＨを測定するＰＨ計７と、ポンプ１３〜１７およびヒータ９の電流を制御するとともに吸光度計５の信号値を入力し演算しシリコン基板あるいは薄膜２８の表面のエッチング量を求める制御部６とを備えている。
【００１４】なお、反応槽４に送られた薬液３のｐＨ値はＰＨ計７で測定され、得られたｐＨ値は制御部６へ送られる。そして、制御部６の指令により、硫酸溶液１２がポンプ１５で反応槽４へ送液され、薬液３は低いｐＨの一定値に維持される。次に、モリブデン酸アンモニウム溶液１１がポンプ１４で送液された後、硫酸溶液１２およびＬ−アスコルビン酸溶液１０がポンプ１５および１３で供給される。
【００１５】このように各液により反応槽４内の青色に変色された薬液３は、ポンプ１７により抽出され透明な石英管を通過し吸光度計５により薬液３の光吸収度が測定され、吸収度を信号として出力する。制御部６は吸収度信号を入力し既知の吸収係数と吸収度とを薬液中のシリコン濃度を求め、シリコン基板２９の薄膜２８のエッチング量を計算する。
【００１６】次に、このエッチング量測定装置の動作を説明する。まず、保持具２でシリコン基板２９を挟み固定し、表面の薄膜２８が蓋の開口に露呈するようにシリコン基板２９を保持する。次に、密閉された保持具２の閉鎖空間にアンモニアに過酸化水素を含む薬液３の一定量を注入する。そして、ヒータ９で加熱されたシリコン基板２９の薄膜２８と接触する薬液３から発生する気泡は、脱気モジュール８で送液管外に排気される。所定時間経過後、気泡の発生が無くなると、送液管内が減圧されポンプ１６によりシリコンが溶融された薬液３は反応槽４に送られる。薬液３のｐＨ値が硫酸溶液１２の供給で低い一定値に維持された後、適当な間隔をおき、ポンプ１３〜１５により適量のモリブデン酸アンモニウム溶液１１、硫酸溶液１２およびＬ−アスコルビン酸溶液１０が反応槽４に供給され薬液３と混合される。
【００１７】反応槽４に供給された薬液は、槽内で反応しこの反応により青色を発生する。この青色に変色した薬液をポンプ１７で抽出し吸光度計５で光の吸収度を測定する。測定された吸光度信号を制御部６に入力し演算し、上述したように、制御部６のマイクロコンピュータでシリコンのエッチング量を試算する。
【００１８】図２は図１のエッチング量測定装置の変形例を示す図である。このエッチング量測定装置は、図２に示すように、発色を阻害する過酸化水素水を除去するために、保持具２の薬液３を蓄える密閉空間と反応槽４との送液管経路途中に白金チューブ１８とヒータ９ａを設けたことである。また、この白金チューブ１８は白金単体で製作しても良いが、コストを安価にするために送液管の内壁に白金をコーティングすることが望ましい。それ以外は、前述の実施の形態におけるエッチング量測定装置と構成が同じである。
【００１９】この白金チューブ１８は触媒として作用し、白金チューブ１８内を通過する薬液がヒータ９ａで加熱され分解が促進され、送液管を通過する薬液中の過酸化水素水が除去される。また、除去された過酸化水素水は脱気モジュール８で排気されるが、排気をより効果的に行なうためには、白金チューブ１８に脱気モジュール８とは別に脱気用のポンプを設け、より排気を良くすることが望ましい。また、ヒータ９ａは白金チューブ１８の周囲を囲むように配設され、効率良く送液される薬液を加熱し過酸化水素水の除去を促進させている。
【００２０】図３は図２のエッチング量測定装置でシリコン基板の薄膜をエッチング量を示すグラフである。図２R>２のエッチング量測定装置の利点を確認するのに、酸化膜つきのシリコンウェハとアンモニアと過酸化水素水の混合液を使用した。そして、過酸化水素を分解した場合と過酸化水素を分解しない場合とそれぞれ試みた。
【００２１】その結果、図３に示すように、過酸化水素を分解した場合は、酸化膜のエッチング量はシリコンウェハの浸漬時間に比例して増加した。一方、過酸化水素を分解しない場合は、酸化膜のエッチグ量は過酸化水素による発色妨害のため低い値を示し、また、気泡のためばらつきが大きくなった。このことから、白金チューブにより過酸化水素を分解することで再現性の良いデータが得られることが分った。
【００２２】図４は図２のエッチング量測定装置でアンモニアと過酸化水素の混合溶液による酸化膜のエッチング量のグラフである。図２のエッチング量測定装置による酸化膜のエッチング量は、図４に示すように、浸漬時間の短い測定領域（低エッチング量）でも浸漬時間に対して良い直線性を示した。一方、従来法（エリプソメータによる）では、エッチング量が浸漬時間の短い測定領域（低エッチング量）で低下する傾向が見られた。このことは、本発明の実施の形態によるエッチング量測定装置は、従来法で測定できない低いエッチング量でも高精度に測定できることが分った。また、本装置による酸化膜のエッチング量の検出下限値は１オングストロームで測定精度が±２％であることも判明した。
【００２３】図５は図１のエッチング量測定装置の他の変形例を示す図である。このエッチング量測定装置は、図５に示すように、反応槽４の内壁を白金でコーティングし白金壁２０にし、この白金壁２０を加熱するために反応槽４の周囲にヒータ１９を設けたことである。それ以外は図１に示したエッチング量測定装置と同じである。反応槽４の内壁を白金壁２０にすることにより、処理部１から送液される薬液３に含まれる過酸化水素が、加熱され白金壁２０により分解される。前述したと同様に薬液３の青色発色を吸光度計５で光の吸収度を測定する。測定された吸光度信号を制御部６に入力し演算し、制御部６のマイクロコンピュータでシリコンのエッチング量を試算する。このエッチング量測定装置では、前述の白金チューブに比べ薬液と白金の接触が多くより過酸化水素の分解が促進するという利点がある。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、シリコンあるいはシリコン薄膜シリコンと接触し溶解を促進し得る加熱手段をもちかつ小量の薬液を蓄える容器を具備する処理部と、この処理部で溶解されたシリコンを供給される薬剤と反応させ青色発色させる反応糟と、反応糟から抽出される薬液の吸光度により高感度にシリコン濃度を測定する吸光度計と、吸光度計からのシリコン濃度から演算しシリコン薄膜からエッチングされる量を求める演算部を具備する制御部を設けることによって、低量のエッチングでも高感度にエッチング量を測定できるので、シリコンあるいはシリコン薄膜のエッチングにおいて、エッチング厚さを精密に制御できるという効果がある。
【００２５】また、処理部から反応槽への薬液の送液の障害となる気泡を除去する手段を設けることによって、薬液の送液が円滑になり測定が安定して測定できるという効果がある。さらに、発色の妨害となる過酸化水素を分解させる手段を設けることにより、より測定精度を上げることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるエッチング量測定装置の構成を示す図である。
【図２】図１のエッチング量測定装置の変形例を示す図である。
【図３】図２のエッチング量測定装置でシリコン基板の薄膜をエッチング量を示すグラフである。
【図４】図２のエッチング量測定装置でアンモニアと過酸化水素の混合溶液による酸化膜のエッチング量のグラフである。
【図５】図１のエッチング量測定装置の他の変形例を示す図である。
【図６】従来の膜厚測定装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 処理部
２ 保持具
３ 薬液
４ 反応槽
５ 吸光度計
６ 制御部
７ ＰＨ計
８ 脱気モジュール
９．９ａ，１９ ヒータ
１０ Ｌ−アスコルビン酸溶液
１１ モリブデン酸アンモニウム溶液
１２ 硫酸溶液
１３，１４，１５，１６，１７ ポンプ
１８ 白金チューブ
２０ 白金壁
２４ レーザ投光装置
２５ 偏光子
２６ 検光子
２７ 光検出器
２８ 薄膜
２９ シリコン基板
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板あるいはシリコン薄膜の薬液によるエッチング量測定装置に関し、薬液によりエッチングされた成分濃度からエッチング量を測定するエッチング量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、薬液によるシリコン基板や表面の薄膜のエッチング量の評価は、エッチング工程の前後における薄膜の膜厚の変化を膜厚測定装置により測定して行なわれていた。
【０００３】図６は従来の膜厚測定装置の一例を示す図である。この膜厚測定装置としては、例えば、図６に示すようなエリプソメータが使用されていた。このエリプソメータで、シリコン基板２９の薄膜２８の厚さを測定するには、レーザ投光装置２４からのレーザ光を偏光子２５で直線偏光させ薄膜２８に入光し、薄膜２８から反射する楕円偏光を回転する検光子２６を通し光検出器２７で光強度を測定する。そして、検光子２６の回転角度と光検出器２７の光強度との関係から、位相差と方位角を求め、位相差と方位角の関係をもとに薄膜２８の厚さを求める。
【０００４】しかしながら、エリプソメータは、膜厚測定範囲が１００オングストローム以上に限定され、その測定精度も±１０オングストロームと低い。このため、膜厚変化が小さいエッチングの場合、エッチング量を測定することは困難である。また、シリコン基板自体のエッチング量は測定できないという問題がある。かかる膜厚測定装置以外に、光干渉を利用した膜厚測定装置があるが、いずれも上述した膜厚測定装置と同様の問題があった。
【０００５】このような光を利用した物理分析による膜厚の測定によるエッチング量の測定方法以外に、薬液へ溶解した薄膜の成分濃度からエッチング量を算出する化学分析による方法がある。例えば、特開昭６３一２２６９３２号公報に開示されているように、薬液中に溶解した被エッチング材（ＧａＡｓ）の濃度変化を発光分析によりモニタリングし、被エッチング材の濃度によりエッチングの終了時刻を決定している。また、特開平５一３４６４０２号公報では、薬液（ＨＦ）中のシリコン濃度をモニタリングして新しい薬液を補充し薬液のエッチングレートを一定に保つことが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した化学分析を利用した方法は、もともとは薬液の管理を目的としたもので、溶解成分の検出下限が高いことが問題であった。例えば、特開平５一３４６４０２号公報に開示されているように、薬液中のシリコン濃度の検出限界は０．１ｐｐｍと記載されている。このため、シリコン基板あるいはシリコンを含有する薄膜のエッチング量が小さい場合は、薬液に溶解するシリコン濃度も低くなり測定が困難となる。
【０００７】また、薬液に過酸化水素水が含まれている場合は、発色が阻害され正確な測定ができず、この方法では、過酸化水素水が含まない薬液に限定されるという欠点がある。加えて、この過酸化水素水は発泡性の薬液であり、気泡の発生がポンプ送液や吸光度測定に支障をきたすという問題がある。
【０００８】従って、本発明の目的は、シリコン基板あるいはシリコンを含有する薄膜のエッチング量を低いエッチング量でも測定できる広い範囲で高感度に測定できるエッチング量測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体製造工程における薬液処理によるシリコン基板あるいは基板表面上に形成されるシリコンを含む薄膜のエッチング量を測定するエッチング量測定装置において、前記シリコン基板表面あるいは前記シリコン薄膜表面に薬液に接触し得るように前記シリコン基板を保持し前記薬液を溜めるウェパ保持具とこのウェハ保持具を加熱する加熱手段を備える処理部と、前記シリコン基板あるいは前記薄膜の該表面と接触し溶解されるシリコンを含む薬液を採取するサンプリング手段と、溶解された前記シリコンと反応し発色させる薬剤を供給する供給手段と、前記サンプリング手段から送液される前記薬液と前記供給手段から供給される前記薬剤とを混合して反応させる反応槽と、反応後に発色した前記薬液の前記発色の吸光度を測定する吸光度計と、前記薬液の吸光度から前記エッチング量を演算する制御部とを備えるエッチング量測定装置である。
【００１０】また、前記処理部から前記反応槽に供給される該薬液に含有する気体成分を除去する脱気装置を備えるが望ましい。さらに、前記薬液に過酸化水素が含まれかつ前記サンプリング手段の該薬液の送液管の一部の内壁が白金であるとともに該送液管の一部を加熱する第１のヒータを備えるか、あるいは、前記反応槽の内壁が白金であるとともに該反応槽内の該薬液を加熱する第２のヒータを備えることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１２】図１は本発明の一実施の形態におけるエッチング量測定装置の構成を示す図である。本発明のエッチング量測定装置は、処理液中のシリコンを定量する方法であるモリブデンブルー法（ＪＩＳ一Ｋ０５５５「超純水シリカの定量方法」１９９０）に着目しなされたものである。このモリブデンブルー法は、シリコンとモリブデン酸アンモニウムとの反応により形成されるヘテロポリ化合物をＬ−アスコルビン酸で還元してその青色吸光度からシリコン濃度を定量する方法である。
【００１３】このシリコン濃度の定量法を適用したエッチング量測定装置は、図１に示すように、シリコン基板２９もしくはシリコン基板２９上の薄膜２８の表面に接触させる過酸化水素水を含む薬液３の一定量を溜るとともにシリコン基板２９を保持する保持具２とシリコン基板２９を加熱するヒータ９とで構成される処理部１と、ポンプ１６に吸上げられる保持具２内の薬液３中の気体成分を除去する脱気モジュール８と、ポンプ１６から抽出された薬液３とポンプ１５により供給される硫酸溶液１２とポンプ１４により供給されるモリブデン酸アンモニウム溶液１１とポンプ１３により供給されるＬ−アスコルビン酸溶液とを入れ混合し反応させる反応槽４と、反応槽４内の反応で発色しポンプ１７で抽出される薬液３の吸光度を測定する吸光度計５と、硫酸溶液１２の供給により一定に維持される反応槽４の液中のＰＨを測定するＰＨ計７と、ポンプ１３〜１７およびヒータ９の電流を制御するとともに吸光度計５の信号値を入力し演算しシリコン基板あるいは薄膜２８の表面のエッチング量を求める制御部６とを備えている。
【００１４】なお、反応槽４に送られた薬液３のｐＨ値はＰＨ計７で測定され、得られたｐＨ値は制御部６へ送られる。そして、制御部６の指令により、硫酸溶液１２がポンプ１５で反応槽４へ送液され、薬液３は低いｐＨの一定値に維持される。次に、モリブデン酸アンモニウム溶液１１がポンプ１４で送液された後、硫酸溶液１２およびＬ−アスコルビン酸溶液１０がポンプ１５および１３で供給される。
【００１５】このように各液により反応槽４内の青色に変色された薬液３は、ポンプ１７により抽出され透明な石英管を通過し吸光度計５により薬液３の光吸収度が測定され、吸収度を信号として出力する。制御部６は吸収度信号を入力し既知の吸収係数と吸収度とを薬液中のシリコン濃度を求め、シリコン基板２９の薄膜２８のエッチング量を計算する。
【００１６】次に、このエッチング量測定装置の動作を説明する。まず、保持具２でシリコン基板２９を挟み固定し、表面の薄膜２８が蓋の開口に露呈するようにシリコン基板２９を保持する。次に、密閉された保持具２の閉鎖空間にアンモニアに過酸化水素を含む薬液３の一定量を注入する。そして、ヒータ９で加熱されたシリコン基板２９の薄膜２８と接触する薬液３から発生する気泡は、脱気モジュール８で送液管外に排気される。所定時間経過後、気泡の発生が無くなると、送液管内が減圧されポンプ１６によりシリコンが溶融された薬液３は反応槽４に送られる。薬液３のｐＨ値が硫酸溶液１２の供給で低い一定値に維持された後、適当な間隔をおき、ポンプ１３〜１５により適量のモリブデン酸アンモニウム溶液１１、硫酸溶液１２およびＬ−アスコルビン酸溶液１０が反応槽４に供給され薬液３と混合される。
【００１７】反応槽４に供給された薬液は、槽内で反応しこの反応により青色を発生する。この青色に変色した薬液をポンプ１７で抽出し吸光度計５で光の吸収度を測定する。測定された吸光度信号を制御部６に入力し演算し、上述したように、制御部６のマイクロコンピュータでシリコンのエッチング量を試算する。
【００１８】図２は図１のエッチング量測定装置の変形例を示す図である。このエッチング量測定装置は、図２に示すように、発色を阻害する過酸化水素水を除去するために、保持具２の薬液３を蓄える密閉空間と反応槽４との送液管経路途中に白金チューブ１８とヒータ９ａを設けたことである。また、この白金チューブ１８は白金単体で製作しても良いが、コストを安価にするために送液管の内壁に白金をコーティングすることが望ましい。それ以外は、前述の実施の形態におけるエッチング量測定装置と構成が同じである。
【００１９】この白金チューブ１８は触媒として作用し、白金チューブ１８内を通過する薬液がヒータ９ａで加熱され分解が促進され、送液管を通過する薬液中の過酸化水素水が除去される。また、除去された過酸化水素水は脱気モジュール８で排気されるが、排気をより効果的に行なうためには、白金チューブ１８に脱気モジュール８とは別に脱気用のポンプを設け、より排気を良くすることが望ましい。また、ヒータ９ａは白金チューブ１８の周囲を囲むように配設され、効率良く送液される薬液を加熱し過酸化水素水の除去を促進させている。
【００２０】図３は図２のエッチング量測定装置でシリコン基板の薄膜をエッチング量を示すグラフである。図２R>２のエッチング量測定装置の利点を確認するのに、酸化膜つきのシリコンウェハとアンモニアと過酸化水素水の混合液を使用した。そして、過酸化水素を分解した場合と過酸化水素を分解しない場合とそれぞれ試みた。
【００２１】その結果、図３に示すように、過酸化水素を分解した場合は、酸化膜のエッチング量はシリコンウェハの浸漬時間に比例して増加した。一方、過酸化水素を分解しない場合は、酸化膜のエッチグ量は過酸化水素による発色妨害のため低い値を示し、また、気泡のためばらつきが大きくなった。このことから、白金チューブにより過酸化水素を分解することで再現性の良いデータが得られることが分った。
【００２２】図４は図２のエッチング量測定装置でアンモニアと過酸化水素の混合溶液による酸化膜のエッチング量のグラフである。図２のエッチング量測定装置による酸化膜のエッチング量は、図４に示すように、浸漬時間の短い測定領域（低エッチング量）でも浸漬時間に対して良い直線性を示した。一方、従来法（エリプソメータによる）では、エッチング量が浸漬時間の短い測定領域（低エッチング量）で低下する傾向が見られた。このことは、本発明の実施の形態によるエッチング量測定装置は、従来法で測定できない低いエッチング量でも高精度に測定できることが分った。また、本装置による酸化膜のエッチング量の検出下限値は１オングストロームで測定精度が±２％であることも判明した。
【００２３】図５は図１のエッチング量測定装置の他の変形例を示す図である。このエッチング量測定装置は、図５に示すように、反応槽４の内壁を白金でコーティングし白金壁２０にし、この白金壁２０を加熱するために反応槽４の周囲にヒータ１９を設けたことである。それ以外は図１に示したエッチング量測定装置と同じである。反応槽４の内壁を白金壁２０にすることにより、処理部１から送液される薬液３に含まれる過酸化水素が、加熱され白金壁２０により分解される。前述したと同様に薬液３の青色発色を吸光度計５で光の吸収度を測定する。測定された吸光度信号を制御部６に入力し演算し、制御部６のマイクロコンピュータでシリコンのエッチング量を試算する。このエッチング量測定装置では、前述の白金チューブに比べ薬液と白金の接触が多くより過酸化水素の分解が促進するという利点がある。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、シリコンあるいはシリコン薄膜シリコンと接触し溶解を促進し得る加熱手段をもちかつ小量の薬液を蓄える容器を具備する処理部と、この処理部で溶解されたシリコンを供給される薬剤と反応させ青色発色させる反応糟と、反応糟から抽出される薬液の吸光度により高感度にシリコン濃度を測定する吸光度計と、吸光度計からのシリコン濃度から演算しシリコン薄膜からエッチングされる量を求める演算部を具備する制御部を設けることによって、低量のエッチングでも高感度にエッチング量を測定できるので、シリコンあるいはシリコン薄膜のエッチングにおいて、エッチング厚さを精密に制御できるという効果がある。
【００２５】また、処理部から反応槽への薬液の送液の障害となる気泡を除去する手段を設けることによって、薬液の送液が円滑になり測定が安定して測定できるという効果がある。さらに、発色の妨害となる過酸化水素を分解させる手段を設けることにより、より測定精度を上げることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるエッチング量測定装置の構成を示す図である。
【図２】図１のエッチング量測定装置の変形例を示す図である。
【図３】図２のエッチング量測定装置でシリコン基板の薄膜をエッチング量を示すグラフである。
【図４】図２のエッチング量測定装置でアンモニアと過酸化水素の混合溶液による酸化膜のエッチング量のグラフである。
【図５】図１のエッチング量測定装置の他の変形例を示す図である。
【図６】従来の膜厚測定装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 処理部
２ 保持具
３ 薬液
４ 反応槽
５ 吸光度計
６ 制御部
７ ＰＨ計
８ 脱気モジュール
９．９ａ，１９ ヒータ
１０ Ｌ−アスコルビン酸溶液
１１ モリブデン酸アンモニウム溶液
１２ 硫酸溶液
１３，１４，１５，１６，１７ ポンプ
１８ 白金チューブ
２０ 白金壁
２４ レーザ投光装置
２５ 偏光子
２６ 検光子
２７ 光検出器
２８ 薄膜
２９ シリコン基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】 半導体製造工程における薬液処理によるシリコン基板あるいは基板表面上に形成されるシリコンを含む薄膜のエッチング量を測定するエッチング量測定装置において、前記シリコン基板表面あるいは前記シリコン薄膜表面に薬液に接触し得るように前記シリコン基板を保持し前記薬液を溜めるウェパ保持具とこのウェハ保持具を加熱する加熱手段を備える処理部と、前記シリコン基板あるいは前記薄膜の該表面と接触し溶解されるシリコンを含む薬液を採取するサンプリング手段と、溶解された前記シリコンと反応し発色させる薬剤を供給する供給手段と、前記サンプリング手段から送液される前記薬液と前記供給手段から供給される前記薬剤とを混合して反応させる反応槽と、反応後に発色した前記薬液の前記発色の吸光度を測定する吸光度計と、前記薬液の吸光度から前記エッチング量を演算する制御部とを備えることを特徴とするエッチング量測定装置。
【請求項２】 前記処理部から前記反応槽に供給される該薬液に含有する気体成分を除去する脱気装置を備えることを特徴とする請求項１記載のエッチング量測定装置。
【請求項３】 前記薬液に過酸化水素が含まれかつ前記サンプリング手段の該薬液の送液管の一部の内壁が白金であるとともに該送液管の一部を加熱する第１のヒータを備えることを特徴とする請求項１および２記載のエッチング量測定装置。
【請求項４】 前記反応槽の内壁が白金であるとともに該反応槽内の請求項３記載の該薬液を加熱する第２のヒータを備えることを特徴とする請求項１および２記載のエッチング量測定装置。
【請求項１】 半導体製造工程における薬液処理によるシリコン基板あるいは基板表面上に形成されるシリコンを含む薄膜のエッチング量を測定するエッチング量測定装置において、前記シリコン基板表面あるいは前記シリコン薄膜表面に薬液に接触し得るように前記シリコン基板を保持し前記薬液を溜めるウェパ保持具とこのウェハ保持具を加熱する加熱手段を備える処理部と、前記シリコン基板あるいは前記薄膜の該表面と接触し溶解されるシリコンを含む薬液を採取するサンプリング手段と、溶解された前記シリコンと反応し発色させる薬剤を供給する供給手段と、前記サンプリング手段から送液される前記薬液と前記供給手段から供給される前記薬剤とを混合して反応させる反応槽と、反応後に発色した前記薬液の前記発色の吸光度を測定する吸光度計と、前記薬液の吸光度から前記エッチング量を演算する制御部とを備えることを特徴とするエッチング量測定装置。
【請求項２】 前記処理部から前記反応槽に供給される該薬液に含有する気体成分を除去する脱気装置を備えることを特徴とする請求項１記載のエッチング量測定装置。
【請求項３】 前記薬液に過酸化水素が含まれかつ前記サンプリング手段の該薬液の送液管の一部の内壁が白金であるとともに該送液管の一部を加熱する第１のヒータを備えることを特徴とする請求項１および２記載のエッチング量測定装置。
【請求項４】 前記反応槽の内壁が白金であるとともに該反応槽内の請求項３記載の該薬液を加熱する第２のヒータを備えることを特徴とする請求項１および２記載のエッチング量測定装置。
【図６】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
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【特許番号】第２８９１２２６号
【登録日】平成１１年（１９９９）２月２６日
【発行日】平成１１年（１９９９）５月１７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−４４１２９
【出願日】平成９年（１９９７）２月２７日
【公開番号】特開平１０−２３９２４１
【公開日】平成１０年（１９９８）９月１１日
【審査請求日】平成９年（１９９７）２月２７日
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【参考文献】
【文献】特開 平５−３４６４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−２２６９３２（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１１年（１９９９）２月２６日
【発行日】平成１１年（１９９９）５月１７日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）２月２７日
【公開番号】特開平１０−２３９２４１
【公開日】平成１０年（１９９８）９月１１日
【審査請求日】平成９年（１９９７）２月２７日
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【参考文献】
【文献】特開 平５−３４６４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−２２６９３２（ＪＰ，Ａ）
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