臺灣博碩士論文加值系統

在本論文中，我們對於〞橢圓測量技術〞應用於薄膜測量上的各種誤差問題做了深入
的研究，並且提出兩個新的數值技術，來處理各種誤差問題，經由理論以及實驗，證
實了所提出的數值處理技術有極高的準確度以及解析度，非常適用於各種薄膜的測量
。本技術已成功地用於薄氧化層、氮化矽、氮化之二氧化矽，氧化之氮化矽，以及矽
複晶的測量上。
本文共分兩大部份，第一部分（第二至第四章）討論折射係數（Ｎ－ｉｋ）的實數部
份（Ｎ）介於１‧４０與２‧５０之間的問題，而虛數部份（Ｋ）假設為０。第二部
份（第五章）則討論Ｎ介於２‧５０與３‧８０之間，而Ｋ不為０之問題。
在第一部份，首先討論橢圓測量技術用於測量二氧化矽厚度低於２００Ａ的各種誤差
問題及解決的方法。經由分析，發現當厚度低於２００Ａ時，由計算所得到的折射係
數及厚度受各種參數誤差的影響極大，也因而常常無法得到準確的結果，為了解決誤
差問題，吾人提出一種特殊的數值處理技術，可得到較準確的結果，此技術可被應用
於研究矽晶片雜質濃度對折射係數的影響，實驗發現，濃度高的矽晶片有較低的折射
係數。
接著，由理論上來探討前述所提出的方法中，降低誤差的主要原因。本研究用一般化
的兩層結構的物理模式來模擬材料的結構，這種兩層結構可簡化成單層結構，吾人發
現，新的數值處理技術對單層結構而言，誤差至少可降低２倍以上，而對兩層結構而
言，誤差至少能降低５倍以上，另一方面，為了減低測量中的〞不定誤差〞，我們也
提出了利用〞入射角〞對〞厚度〞的關係圖，將〝不定誤差〞以平均方式去除，同時
，也發現本圖能用來量測隨深度任意改變的折射係數。本技術有很高的準確度及解析
能力，其厚度解能力可高至２０Ａ。
當折射係數大於２‧５０以上時，前面所提出的方法已無法達到降低誤差的要求，例
如當薄膜厚度離橢圓週期（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｉｃ ｐｅｒｉｏｄ）小於±２
００Ａ時，已有明顯的誤差產生，而且也非常容易產生數學運算中的數值發散問題，
在本文的第二部份（第五章）中，我們提出另一種新的降低誤差的數值技術，可解決
上述的問題，本方法比較適用於Ｎ較高（如高於２‧５０）的材料上。
本技術可用時分析折射係數中的實數部分（Ｎ）及虛數部份（Ｋ），其基本原理係利
用〞零層結構〞的物理模式來處理實驗的數據，而由Ｎｓｅ對〝厚度〞的關係圖求Ｎ
及Ｋ。我們以測量矽複晶為例子來介紹本技術，同時也對矽複晶成長溫度及高溫氮氣
回火處理對Ｎ及Ｋ的影響情形，做了初步的研究。

ABSTRACT(IN Chinese)
ABSTRACT(IN English)
CONTENTS
TABLE CAPTIONS
FIGURE CONTENTS
CHAPTER 1. INTRODUCTION
1.1 Review On Ellipsometry
1.2 overiew of the thesis
CHAPTER 2. ELLIPSOMETRY MEASUREMENT ON SIO2 FOR THICKESS UNDER 200A
2.1 Introduction
2.2 Error Sensitivities Of N and T On Ellipsometric Parameters
2.3 The Δ1-Δ2 Phase Nomogram Method
2.4 A Method To Reduce Errors
2.5 The Substrate Index Of Refraction In Terms Of The Doping Concentration
2.6 Discussions and Conclusions
CHAPTER 3. ERROR REDUCTION IN THE ELLIPSOMETRIC MEASUREMENT ON THIN TRANSPARENT FILMS
3.1 Introduction
3.2 Error Reduction On The Double-Layer Model
3.3 Error Reduction On The Single-Layer Model
3.4 Reduction On Random Errors
3.5 Conclusions
CHAPTER 4. ELLIPSOMETRY MEASUREMENTS ON REFRACTIVE INDEX PROFILE OF THIN FILMS
4.1 Introduction
4.2 Description Of The Technique
4.3 Discussion On Errors
4.4 Experimental Results
4.5 Conclusions
CHAPTER 5. ELLIPSOMETRY MEASUREMENT ON THE COMPLEX REFRACTIVE INDEX AND THICKNESS OF POLY-SILICON THIN FILMS
5.1 Introduction
5.2 Error Sensitivities on N And K by Ellipsometric Parameters
5.3 The Proposed Method To Measure N And K
5.4 Errors Analysis on Determination on N1'' K1'' and T1
5.5 Experimental Results
5.6 Conclusions
CHAPTER 6. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS FOR FUTURE RESEARCH
6.1 Conclusions
6.2 Recommendations for Future Research
REFERENCES
APPENDIX
VITA
PUBLICATION LIST