层叠基板的测定方法、层叠基板及测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种测定方法，所述方法对依次具有基底基板、吸收层及被测层的层叠基板进行测定，被测层具有单一或多层被测单层，所述方法具有下述步骤：通过从被测层所处的这侧照射包含波长短于界限波长的光的入射光、并测定反射光，从而取得界限波长以下的波长中的相互独立的2n(n为被测层中包含的被测单层的层数，为1以上的整数)个以上的反射光关联值的步骤，以及，使用2n个以上的反射光关联值，针对被测层中包含的各被测单层，计算与被测单层有关的值的步骤；作为界限波长，使用将吸收层的消光系数k以波长λ(单位为nm)的函数k(λ)的形式表示时的一次微分dk(λ)/dλ的绝对值成为消光微分界限值以下的波长范围内的最大波长。

Determination of laminated substrates, laminated substrates and measuring devices

The present invention provides a method for the determination method, includes a base substrate, the absorption layer and the substrate layer were stacked to be measured, the measured layer has a single or multi-layer measured monolayer, the method has the following steps: from the incident light, the measured side length of the irradiated layer in Bao Hanbo limit and determination of wavelengths of light reflected light, so as to achieve the limit of the wavelength below the wavelength independent 2n (N was measured single layers containing layer is an integer of 1 or more) reflected light associated more value and the steps, using reflected light above the association the value of 2n, according to the measured layer contained in each tested monolayer, the calculation steps and the measured value of the monolayer; as the limits of wavelength, using absorption extinction coefficient of k layer with wavelength (nm) function K (lambda) when expressed in the form of a The absolute value of the sub differential DK (lambda) /d [lambda] is the maximum wavelength within the wavelength range below the threshold value of the extinction differential.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】层叠基板的测定方法、层叠基板及测定装置
本专利技术涉及层叠基板的测定方法、层叠基板及测定装置。
技术介绍
作为测定在基板上形成的薄膜的组成或厚度的方法，包括X射线衍射法、X射线反射法、PL(光致发光，photoluminescence)法、使用TEM(透射电子显微镜，TransmissionElectronMicroscope)的截面观察法、光谱椭圆偏振法等。作为使用光谱椭圆偏振法测定薄膜的厚度或组成的方法，例如，专利文献1中，为了以良好的精度准确地确定薄膜结构和介电常数的波长依赖性，公开了“使用了光谱椭偏仪的薄膜测量方法”。作为该薄膜测量方法，记载如下：“ΨE,ΔE光谱测定数据化步骤10、20中，针对测量对象的基板表面的薄膜，改变入射光的波长，得到与各波长λi对应的入射光和反射光的偏振光的变化即测定光谱ΨE(λi)和ΔE(λi)。ΨMk,ΔMk建模光谱计算步骤21、22中，使用色散公式，假定前述基板的(N0(n0，k0))、第1层的(d1，N1(n1，k1))、第j层的(dj，Nj(nj，kj))，此外，建立将公称入射角的附近的作为函数的多个模型，由此得到建模光谱ΨMk(λi)和ΔMk(λi)。比较评价步骤23、24中，对前述ΨE,ΔE光谱与前述ΨMk,ΔMk建模光谱进行比较，将达到评价基准的结构确定为测定结果。”。例如，专利文献2中，为了由使用椭偏仪得到的数据计算多晶化合物半导体的组成，公开了“使用了光谱椭偏仪的多晶化合物半导体的组成确定方法”。作为该组成确定方法，记载如下：“光谱测定阶段10中，针对测量对象的前述多晶化合物半导体层，改变入射光的波长，得到与各波长λi对应的入射光和反射光的偏振光的变化即测定光谱。分析阶段20、30中，得到多种模型，逐个模型地，针对化合物半导体的组成比率、混合比、膜厚、色散公式等而进行与前述测定光谱的拟合，确定最优的模型。计算阶段40中，基于前述选择出的最优模型的各结晶化合物半导体的混合比和前述结晶化合物半导体中的关注原子的组成比率，计算多晶化合物半导体的关注原子的浓度。”。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-340528号公报专利文献2：日本特开2003-315257号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题化合物半导体层的组成及厚度例如对由该化合物半导体层形成的异质界面处的二维电子气(2DEG)的浓度有较大影响。因此，从适当地管理将该异质界面作为通道的半导体器件的性能的观点考虑，需要适当地管理化合物半导体层的组成及厚度，作为管理的前提，期望准确且高效地测定化合物半导体层的组成及厚度。考虑到构成生成2DEG的异质界面的那样的化合物半导体层的各层的厚度通常为数十nm，厚度的测定精度需要为nm级，考虑到生产过程中的利用，还期望测定的通量(throughput)高、可进行晶圆面内全部区域的测绘。关于该点，X射线衍射法、X射线反射法及TEM截面观察法的测定的通量低，并且X射线反射法及TEM截面观察法也不适于进行测绘。另外，对于PL而言，即使可对化合物半导体层的组成进行测定，也无法测定厚度。另一方面，对于光谱椭圆偏振法而言，测定的通量高，可进行测绘，有希望用作测定化合物半导体层的组成及厚度的方法。然而，对于作为测定对象的化合物半导体层而言，通常，在其下层层叠有多个层，使用超晶格缓冲层等时，层叠数达到数十层以上的情况也很多，在这种情况下，光谱椭圆偏振法中的分析模型变得复杂，有时拟合中的收敛也变得困难。本专利技术的目的在于提供一种即使在具有复杂的基底层结构的情况下、也能高精度且高通量地对化合物半导体层的组成及厚度加以测绘的技术。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术的第1方式中，提供层叠基板的测定方法，所述层叠基板具有基底基板、被测层、和位于前述基底基板与前述被测层之间的吸收层，前述被测层具有单层的被测单层或层叠多层前述被测单层而成的被测叠层，所述测定方法具有下述步骤：向前述被测层所处的这侧的前述层叠基板的表面，照射包含波长短于界限波长的光的入射光，并测定前述入射光的从前述层叠基板反射的反射光，由此取得前述界限波长以下的波长中的相互独立的2n(其中，n为前述被测层中包含的前述被测单层的层数，为1以上的整数。)个以上的反射光关联值的步骤，以及，使用2n个以上的前述反射光关联值，针对前述被测层中包含的各被测单层，计算与前述被测单层有关的值的步骤；作为前述界限波长，使用将前述吸收层的消光系数k以波长λ(单位为nm)的函数k(λ)的形式表示时的一次微分dk(λ)/dλ的绝对值成为消光微分界限值以下的波长范围内的最大波长。所谓消光微分界限值，是指以显示出消光系数急剧变化处的方式而确定的值。作为消光微分界限值，优选为1×10-3，更优选为5×10-4，进一步优选为1×10-4。在前述取得的步骤中，可以将前述入射光的入射角固定，作为前述反射光关联值，针对2n个以上的波长而取得选自前述反射光的两种偏振光成分和反射率中的1种以上的值。或者，在前述取得的步骤中，可以将前述入射光的入射角固定，作为前述反射光关联值，针对n个以上的波长而取得选自前述反射光的两种偏振光成分和反射率中的2种以上的值。或者，前述被测层中包含的前述被测单层的层数n为2以上的情况下，在前述取得的步骤中，当前述入射光的入射角为n个以上时，可以对前述反射光进行测定，作为前述反射光关联值，针对前述入射角各自取得选自前述反射光的两种偏振光成分和反射率中的2种以上的值。或者，在前述取得的步骤中，当前述入射光的入射角为2n个以上时，可以对前述反射光进行测定，作为前述反射光关联值，针对前述入射角各自取得选自前述反射光的两种偏振光成分和反射率中的1种以上的值。也可以对前述反射光进行分光测定，作为前述反射光关联值，取得选自前述反射光的两种分光偏振光成分和分光反射率中的1种以上的分光值。这种情况下，可以使用直线偏振光作为前述入射光，作为前述反射光的两种分光偏振光成分，取得s偏振光与p偏振光的分光相位差(Δ)及分光反射振幅比角(tanΨ)。在前述计算的步骤中，可以通过基于分析模型的曲线拟合，针对前述被测层中包含的各被测单层，计算前述被测单层的厚度及与前述被测单层有关的值。这种情况下，前述被测层中包含的前述被测单层的层数n为2以上时，前述分析模型中，2个以上的前述被测单层中的1个以上的前述被测单层可采用在特异激发发生波长区域内吸收光的吸收模型。前述分析模型可以是满足Kramers-Kronig关系式的电介质函数模型。前述电介质函数模型可包含参数化半导体模型或Tauc-Lorenz模型。前述被测层中包含的前述被测单层的层数n为2以上时，前述分析模型中，2个以上的前述被测单层中的1个以上的前述被测单层可采用在测定波长区域内使光完全透射的透射模型。前述被测层中包含的各被测单层及前述吸收层可由组成相互不同的半导体或电介质形成。作为半导体，可举出IV族半导体及III-V族化合物半导体。作为IV族半导体，可例举包含选自C、Si、Ge及Sn中的1种以上原子的半导体，例如CaSibGecSnd(0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤d≤1，a+b+c+d＝1)。作为III-V族化合物半导体，可例举包含选自作为第III族原子的B、Al、Ga及In中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
层叠基板的测定方法，所述层叠基板具有基底基板、被测层、和位于所述基底基板与所述被测层之间的吸收层，所述被测层具有单层的被测单层或层叠多层所述被测单层而成的被测叠层，所述测定方法具有下述步骤：向所述被测层所处的这侧的所述层叠基板的表面，照射包含波长短于界限波长的光的入射光，对所述入射光的从所述层叠基板反射的反射光进行测定，由此取得所述界限波长以下的波长中的相互独立的2n(其中，n为所述被测层中包含的所述被测单层的层数，为1以上的整数)个以上的反射光关联值的步骤，和使用2n个以上的所述反射光关联值，针对所述被测层中包含的各被测单层，计算与所述被测单层有关的值的步骤；作为所述界限波长，使用将所述吸收层的消光系数k以波长λ(单位为nm)的函数k(λ)的形式表示时的一次微分dk(λ)/dλ的绝对值成为消光微分界限值以下的波长范围内的最大波长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.29 JP 2015-067788;2015.03.29 JP 2015-067781.层叠基板的测定方法，所述层叠基板具有基底基板、被测层、和位于所述基底基板与所述被测层之间的吸收层，所述被测层具有单层的被测单层或层叠多层所述被测单层而成的被测叠层，所述测定方法具有下述步骤：向所述被测层所处的这侧的所述层叠基板的表面，照射包含波长短于界限波长的光的入射光，对所述入射光的从所述层叠基板反射的反射光进行测定，由此取得所述界限波长以下的波长中的相互独立的2n(其中，n为所述被测层中包含的所述被测单层的层数，为1以上的整数)个以上的反射光关联值的步骤，和使用2n个以上的所述反射光关联值，针对所述被测层中包含的各被测单层，计算与所述被测单层有关的值的步骤；作为所述界限波长，使用将所述吸收层的消光系数k以波长λ(单位为nm)的函数k(λ)的形式表示时的一次微分dk(λ)/dλ的绝对值成为消光微分界限值以下的波长范围内的最大波长。2.如权利要求1所述的测定方法，其中，在所述取得的步骤中，将所述入射光的入射角固定，作为所述反射光关联值，针对2n个以上的波长而取得选自所述反射光的两种偏振光成分和反射率中的1种以上的值。3.如权利要求1所述的测定方法，其中，在所述取得的步骤中，将所述入射光的入射角固定，作为所述反射光关联值，针对n个以上的波长而取得选自所述反射光的两种偏振光成分和反射率中的2种以上的值。4.如权利要求1所述的测定方法，其中，所述被测层中包含的所述被测单层的层数n为2以上，在所述取得的步骤中，所述入射光的入射角为n个以上时，对所述反射光进行测定，作为所述反射光关联值，针对所述入射角各自取得选自所述反射光的两种偏振光成分和反射率中的2种以上的值。5.如权利要求1所述的测定方法，其中，在所述取得的步骤中，所述入射光的入射角为2n个以上时，对所述反射光进行测定，作为所述反射光关联值，针对所述入射角各自取得选自所述反射光的两种偏振光成分和反射率中的1种以上的值。6.如权利要求2～5中任一项所述的测定方法，其中，对所述反射光进行分光测定，作为所述反射光关联值，取得选自所述反射光的两种分光偏振光成分和分光反射率中的1种以上的分光值。7.如权利要求6所述的测定方法，其中，使用直线偏振光作为所述入射光，作为所述反射光的两种分光偏振光成分，取得s偏振光与p偏振光的分光相位差(Δ)及分光反射振幅比角(tanΨ)。8.如权利要求1～7中任一项所述的测定方法，其中，在所述计算的步骤中，通过基于分析模型的曲线拟合，针对所述被测层中包含的各被测单层，计算所述被测单层的厚度及与所述被测单层有关的值。9.如权利要求8所述的测定方法，其中，所述被测层中包含的所述被测单层的层数n为2以上，所述分析模型中，2个以上的所述被测单层中的1个以上的所述被测单层采用在特异激发发生波长区域内吸收光的吸收模型。10.如权利要求8或9所述的测定方法，其中，所述分析模型为满足Kramers-Kronig关系式的电介质函数模型。11.如权利要求10所述的测定方法，其中，所述电介质函数模型包含参数化半导体模型或Tauc-Lorenz模型。12.如权利要求8～11中任一项所述的测定方法，其中，所述被测层中包含的所述被测单层的层数n为2以上，所述分析模型中，2个以上的所述被测单层中的1个以上的所述被测单层采用在测定波长区域内使光完全透射的透射模型。13.如权利要求1～12中任一项所述的测定方法，其中，所述被测层中包含的各被测单层及所述吸收层由组成相互不同的半导体或电介质形成。14.如权利要求13所述的测定方法，其中，所述被测层中包含的所述被测单层的层数n为2以上，所述被测层包含第1被测单层和第2被测单层，所述第2被测单层位于比所述第1被测单层更靠所述吸收层侧的位置，所述第1被测单层由Inx1Alx2Gax3N(x1+x2+x3＝1)形成，所述第2被测单层由Inz1Alz2Gaz3N(z1+z2+z3＝1)形成，所述第2被测单层的带隙大于所述第1被测单层的带隙。15.如权利要求14所述的测定方法，其中，所述第1被测单层由Alx2Gax3N(x2+x3＝1，0＜x2≤0.5)形成，所述第2被测单层由AlN形成。16.如权利要求14或15所述的测定方法，其中，在所述计算的步骤中，通过基于分析模型的曲线拟合，针对所述被测层中包含的各被测单层，计算所述被测单层的厚度及与所述被测单层有关的值，所述第2被测单层采用在特异激发发生波长区域内吸收光的吸收模型作为所述计算步骤中的所述曲线拟合的所述分析模型，所述计算步骤中的所述曲线拟合中，将通过以在与所述第1被测单层相同的条件下制造的单层为对象的预备测定而预先确定的与该单层有关的值作为与所述第1被测单层有关的参数的初始值。17.如权利要求14～16中任一项所述的测定方法，其中，在所述计算的步骤中，通过基于分析模型的曲线拟合，针对所述被测层中包含的各被测单层，计算所述被测单层的厚度及与所述被测单层有关的值，所述第2被测单层采用在特异激发发生波长区域内吸收光的吸收模型作为所述计算步骤中的所述曲线拟合的所述分析模型，所述计算步骤中的所述曲线拟合中，将通过以所述第1被测单层及所述第2被测单层为对象的预备性曲线拟合而得到的所述第1被测单层及所述第2被测单层的厚度作为与所述第1被测单层及所述第2被测单层有关的参数的初始值。18.如权利要求13～17中任一项所述的测定方法，其中，所述被测层中包含的所述被测单层的层数n为2以上，所述被测层包含第1被测单层及第3被测单层，所述第1被测单层位于比所述第3被测单层更靠所述吸收层侧的位置，所述第1被测单层由Inx1Alx2Gax3N(x1+x2+x3＝1)形成，所述第3被测单层由Inq1Alq2Gaq3N(q1+q2+q3＝1)形成，所述第3被测单层的带隙小于所述第1被测单层的带隙。19.如权利要求18所述的测定方法，其中，所述第1被测单层由Alx2Gax3N(x2+x3＝1，0＜x2≤0.5)形成，所述第3被测单层由GaN形成。20.如权利要求19所述的测定方法，其中，所述第3被测单层由p型的GaN形成，所述第3被测单层的厚度大于所述第1被测单层的厚度。21.如权利要求13～17中任一项所述的测定方法，其中，所述被测层中包含的所述被测单层的层数n为2以上，所述被测层包含第1被测单层及第3被测单层，所述第1被测单层位于比所述第3被测单层更靠所述吸收层侧的位置，所述第1被测单层由Inx1Alx2Gax3N(x1+x2+x3＝1)形成，所述第3被测单层由氮化硅形成。22.如权利要求14～21中任一项所述的测定方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本大贵，山本武继，笠原健司，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP