实测案例——超薄（<5 nm）二氧化硅（SiO）薄膜的厚度测量

目标：测量硅晶圆上热生长的二氧化硅（SiO?）薄膜的厚度。

手段与方法：样品为在4英寸硅晶圆（SSP，优质级）上热生长的二氧化硅（SiO?）薄膜。硅片先用piranha溶液清洗，然后在Tempress洁净室炉中进行干法氧化。使用单波长椭偏仪测得的SiO?薄膜厚度为4.6 nm。随后进行了两步氢氟酸（HF）腐蚀处理，并分别使用单波长椭偏仪和FR-Basic UV/VIS系统对SiO?薄膜的厚度进行了测量。

FR-Basic UV/VIS系统配备有氘灯-卤素光源、一台在200–850 nm光谱范围内工作的光谱仪（具有3648像素的CCD），以及一根芯径为200 μm的反射探头。

结果：使用 FR-Basic UV/VIS 进行厚度测量时，所用参考样品是一片刚清洗掉原生氧化层的 4 英寸硅晶圆，所有测量均使用同一参考样品。用于 SiO? 厚度测量的折射率值取自 FR-Monitor 数据库中的标准数值。

镜面反射率拟合分析在 230–800 nm 光谱范围内进行。下图展示了初始 SiO? 薄膜（a）以及每一步氢氟酸腐蚀后所得薄膜（b 和 c）的拟合结果。表格中将 FR-Basic UV/VIS 的厚度测量结果与单波长椭偏仪的测量结果进行了对比。

结论：使用 FR-Basic 工具对热生长的 SiO? 薄膜厚度进行了准确测量，并通过独立的椭偏仪测量结果得到了验证。