JP2001035894A

JP2001035894A - 半導体ウェーハ特性の評価装置

Info

Publication number: JP2001035894A
Application number: JP11207454A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Ogita; 陽一郎荻田; Yuji Haga; 祐司芳賀
Original assignee: HEMMI SLIDE RULE CO Ltd
Current assignee: HEMMI SLIDE RULE CO Ltd
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2001-02-09
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: JP3283852B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウェーハの表面再結合速度とバルクライ
フタイムをウェーハに何らの処理を施すことなく非接
触、非破壊で分離測定できる装置を提供する。【解決手段】半導体ウェーハにレーザなどの励起光を用
い、異なる励起条件でウェーハ内にキャリアを瞬時的に
励起する。励起されたキャリアによるウェーハの導電率
変化をウェーハインピーダンスの変化として捉え、アン
テナの負荷インピーダンスの変化によって検出する。励
起条件による導電率変化の違いを利用し、表面再結合速
度、界面の再結合速度とバルクライフタイムを分離測定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハ特性
の評価装置に関し、更に詳しくは、半導体ウェーハの表
裏各面又は片面の表面再結合速度及びバルクのライフタ
イムを非接触、非破壊で分離測定する評価装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＵＬＳＩ等の回路パターンの微細化に伴
い、その基板となるシリコンウェーハには高品質な単結
晶が必要とされている。特にシリコンウェーハの中身で
あるバルク結晶の欠陥及び重金属汚染の低減が強く求め
られている。

【０００３】一方、半導体デバイスのキー構造を構成す
るウェーハの表面及び表面層、例えばＭＯＳゲート酸化
膜、及びＭＯＳゲート酸化膜と基板との界面の高度化が
強く要求されている。更に、ゲート誘電体には酸化シリ
コン(SiO₂)のみでなく、窒化シリコン(SiN)、酸化タン
タル(Ta₂O₅)、酸化アルミニウム(Al₂O₃)などの新しい材
料による構成も試みられている。また、将来の半導体デ
バイスを担うＳＯＩ構造の半導体と絶縁物の界面評価と
が課題となっている。これら新規材料、新規構造による
表面及び界面の結晶品質には、特に高品質特性が要求さ
れる。更にまた、上記各材料の生成に必要な新規製造プ
ロセスの採用による新たな問題点も考えられ、表面層及
び基板間の界面評価はプロセス評価と相俟って益々重要
性が増している。

【０００４】ところで、バルクライフタイムは半導体ウ
ェーハの基板結晶性を評価し、表面再結合速度は表面又
は界面状態を評価する。従って、バルクライフタイムと
表面再結合速度の２つを明確に分離して評価すること
が、半導体評価の必須条件となって来た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来結晶の評価には欠
陥、金属汚染、表面特性、ダメージに非常に感度が良い
といった理由のために、ライフタイム測定法が広く用い
られ、バルク材の測定ではＪＩＳＨ０６０４及びＡＳ
ＴＭＦ２８規格で、半導体ウェーハの測定ではＡＳＴ
ＭＦ１５３５規格でそれぞれ測定法が規格化されてい
る。また、ライフタイム測定器として市販されている機
器もある。ＪＩＳＨ０６０４及びＡＳＴＭＦ２８規
格による測定法は、半導体ウェーハの形状そのままの測
定ではなく、規格に従って角棒状に材料を切出して使用
する方法である。そして、測定結果はバルクライフタイ
ムτ_bではなく、表面再結合速度を含んだ見かけ上のラ
イフタイムτ_aである。

【０００６】また、ＡＳＴＭＦ１５３５規格はウェー
ハ形状のままの測定ではあるが、表面再結合速度とバル
クライフタイムとを明確に分離しての測定ではない。バ
ルクライフタイムを測定するためには、その表面状態に
よってはウェーハ表面に熱酸化を行い、表面再結合速度
を充分に低くして測定する必要がある。あるいは半導体
ウェーハを、ヨウ素アルコール溶液などの化学的パシベ
ーション溶液に浸して測定することが規定されている。

【０００７】一方、市販の同様の測定器においても、上
述と同様に表面再結合速度とバルクライフタイムの分離
測定はできない。このため、バルクライフタイムを測定
する場合は、上述と同様な表面パシベーションを行わな
ければならない。熱酸化を行うことは、製造工程におい
て少なくとも数時間の時間と工数を必要とし、これを行
うことによりプロセス装置から新たな汚染をもたらす可
能性もある。

【０００８】また、溶液に浸した半導体ウェーハは、そ
の工数、時間もさることながら、再使用あるいは再販売
が不可能になる。このことは、将来の高価な大口径ウエ
ーハでは経済的損失となり、資源の有効利用の面からも
問題となる。

【０００９】本発明は上述のような事情よりなされたも
のであり、本発明の目的は、バルクライフタイムとウェ
ーハ表裏各面又は片面の表面再結合速度を、ウェーハに
何らの加工を施すことなく、非接触、非破壊で分離測定
することを可能にした半導体ウェーハ特性の評価装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェー
ハに励起エネルギーを照射し、発生するキャリアのライ
フタイムを測定して前記半導体ウェーハの品質評価を行
う半導体ウェーハ特性の評価装置に関し、本発明の上記
目的は、前記半導体ウェーハの表裏両面又は片面に励起
光を照射する励起光源と、電磁波を放射して前記半導体
ウェーハのインピーダンスを測定するためのアンテナ
と、サーキュレータ及びインピーダンス調節部を介して
前記アンテナに電磁波を供給する電磁波発振器と、前記
アンテナからの信号を前記サーキュレータによって分離
して入力し、前記半導体ウェーハの表面再結合速度、バ
ルクライフタイムを分離測定する信号処理回路とを設け
ることによって達成される。

【００１１】また、前記半導体ウェーハの表裏両面に照
射する励起光として、同一波長又は異なる波長の励起光
を用い、或は前記半導体ウェーハの片面の同一個所に、
異なる波長の励起光を順次照射して測定することによ
り、或は前記半導体ウェーハの片面に励起光を照射して
測定した後、前記半導体ウェーハを反転させて反対面の
同一個所を照射して測定することにより、上記目的はよ
り効果的に達成される。更に、前記電磁波発振器の周波
数を可変とし、バイアス光源を設けるか、又はバイアス
光源を設ける場合には前記励起光源と前記バイアス光源
を一体構造にしても良く、また、前記アンテナを、使用
する電磁波の波長よりも十分に小さい寸法で、円形又は
任意形状の導体ループの開放端にキャパシタを接続した
ＬＣ共振回路を形成すると共に、前記導体ループ上にタ
ップを設け、前記タップから給電する構造とすることに
よって、上記目的はより効果的に達成される。

【００１２】更にまた、前記励起光の照射を行わずにイ
ンピーダンスを測定することにより前記半導体ウェーハ
の導電率を推定し、測定時に照射する前記励起光の強度
を前記導電率に応じて制御し、或は測定した半導体ウェ
ーハの各面の表面再結合速度とバルクライフタイムの面
分布を、それぞれ個別に表示装置上にマッピング表示す
ることにより、より効果的に達成される。

【００１３】一方、半導体ウェーハの表裏両面又は片面
に励起光を照射する励起光源と、前記半導体ウェーハの
片面に電磁波を放射する第１のアンテナと、前記第１の
アンテナに電磁波を供給する電磁波発振器と、前記半導
体ウエーハのインピーダンスを測定するための第２のア
ンテナと、前記第２のアンテナからの信号をインピーダ
ンス調節部を介して入力し、前記前記半導体ウェーハの
表面再結合速度、バルクライフタイムを分離測定する信
号処理回路とを設けても上記目的は達成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では、半導体ウェーハに異
なる励起条件で励起光(例えばレーザ光)を照射し、半導
体ウェーハ内に異なった励起条件下での過剰キャリアを
励起させると共に、半導体ウェーハに電磁波を照射し、
過剰キャリアによる導電率変化を半導体ウエーハのイン
ピーダンス変化として検出する。検出した信号波形の励
起条件による相違を利用して、半導体ウェーハの表面、
又は表面に同一若しくは異なる材料が付いているとき又
は表面処理が施されているときは界面、の表面再結合速
度及びバルクライフタイムを分離測定するものである。

【００１５】本発明の評価装置に用いる測定原理は、例
えば特開昭５７−５４３３８号に開示されている。即
ち、半導体ウェーハの一方の面及び／又は他方の面に光
線又は電子線を照射し、この光線又は電子線の照射によ
って瞬時的に励起された過剰キャリアのキャリア励起条
件の相違による少なくとも２種類の異なる空間分布に基
づく半導体ウェーハの導電率時間変化を検出することに
より、半導体ウェーハの一方の面の表面再結合速度、他
方の面の表面再結合速度及びバルクライフタイムをそれ
ぞれ分離して測定する方法である。かかる測定方法を実
現する装置は未だ出現しておらず、本測定法で使用する
励起光源、光学系及び使用部品がいずれも寸法、価格を
含めて、製造しても経済的に市場に受け入れられること
は難しかった。

【００１６】一方、半導体ＩＣ技術が進歩し、ＩＣ回路
パターンが微細化するに伴って高品質ウェーハに対する
要求が高度化し、高品質な結晶表面、界面状態、バルク
特性を持った半導体ウェーハに対するニーズが高まって
きた。これに伴い半導体ウェーハのバルク結晶状態、表
面状態、バルクと表面層との界面状態を正確に測定する
必然性が高まり、これらを明確に分離して測定すること
が可能な評価装置に対する市場要求が強くなった。本発
明はかかる要請に答え得るものである。

【００１７】以下に、本発明に係る評価装置を、図面を
参照して説明する。

【００１８】図１は本発明に係る評価装置の一実施例を
示す構成図であり、図２(ａ)〜(ｄ)は測定信号の処理手
順を示している。図２(ａ)は半導体ウェーハ１に対して
レーザ光等の励起光を照射する様子を示しており、同図
(ｂ)は表面の測定信号を、同図(ｃ)は裏面の測定信号を
それぞれ示し、同図(ｄ)はバルクライフタイムτ_b及び
表裏各面の各再結合速度Ｓ_O，Ｓ_Wの測定の流れを示す図
である。

【００１９】図1及び図２(ａ)で示すように、厚さＷの
半導体ウェーハ１の表裏両面は励起光源２ａ−１及び２
ａ−２からの中心波長λ₁の励起光で順次瞬時的に照射
されると共に、励起光源２ａ−１及び２ａ−２はそれぞ
れ光源駆動回路３ａ−１及び３ａ−２で照射時間、強度
が制御されるようになっている。半導体ウェーハ１はウ
ェーハ保持機構６によって保持され、ウェーハ保持機構
６は駆動機構７によって位置制御されるようになってい
る。位置制御は直角座標駆動のＸ−Ｙ又は極座標駆動の
ｒ−θで駆動され、半導体ウェーハ１の表裏両面には更
にバイアス光源５−１及び５−２が配設され、バイアス
光が照射されるようになっている。また、半導体ウェー
ハ１の近傍に設けられたアンテナ４には、電磁波発振器
１０よりサーキュレータ９及びインピーダンス調節部８
を経由して電磁波が供給され、アンテナ４より半導体ウ
ェーハ1に電磁波が放射される。励起光を照射された半
導体ウェーハ１内には過剰キャリアが励起され、これに
よって半導体ウェーハ１の導電率が変化する。半導体ウ
ェーハ１内の導電率の変化はウェーハインピーダンスの
変化としてアンテナ４で検出され、インピーダンス調節
部８を経由してサーキュレータ９によって経路制御さ
れ、検波器１１で検波される。検波された信号は、増幅
器１２で増幅後、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル信号に変
換されてＣＰＵ１４に送られる。インピーダンス調節部
８は、アンテナ４及び半導体ウェーハ１を含めたインピ
ーダンスを測定条件に合致するよう調節するためのもの
で、使用する電磁波に応じてスタブチューナ、可変フィ
ルタ、線路長可変、電子チューナなど種々の手段が使用
可能である。

【００２０】半導体ウェーハ１の表面を励起光源２ａ−
１からの中心波長λ₁の励起光で瞬時的に励起した場
合、励起光をオフした後の検波信号の時間的変化は図２
(ｂ)の実線のようになる。次に、励起光源２ａ−２より
半導体ウェーハ１の裏面に同じ中心波長λ₁の励起光を
照射し、同様な測定を行う。この場合の検波信号の時間
的変化は図２(ｃ)の実線のようになる。

【００２１】次に、測定信号の処理方法を説明する。図
２(ａ)において、Ｓ₀は半導体ウェーハ１の表面の表面
再結合速度を、Ｓ_wは裏面の表面再結合速度を、τ_bはバ
ルクライフタイムをそれぞれ表しており、図２(ｂ)及び
(ｃ)の縦軸はいずれも対数目盛である。充分な時間経過
後の信号テイル部分は指数関数に漸近するため、片対数
座標上では直線で近似できる。励起光をオフした時点を
時間ゼロとし、この時の表裏各面の測定信号をそれぞれ
σ₀(0)、σ_w(0)とする。また、近似直線を延長し、時間
ゼロ軸との交点を表裏各面についてそれぞれσ₀₁(0)、
σ_w1(0)とする。上記測定信号σ₀(0)、σ_w(0)及び交点
σ₀₁(0)、σ_w1(0)から、半導体ウェーハ１の表裏各面の
表面再結合速度Ｓ₀、Ｓ_wを求める。表面再結合速度Ｓ₀
及びＳ_wを求める計算式は、例えば特開昭５７−５４３
３８号に記載された数式を適用する。次に、図２(ａ)及
び(ｂ)における近似直線の傾きτ_aと、先に求めた表面
再結合速度Ｓ₀、Ｓ_wとから図２(ｄ)で示すような手順で
バルクライフタイムτ_bを求める。バルクライフタイム
τ_bを求める計算式は、例えば特開昭５７−５４３３８
号に記載された数式を適用する。以上のようにして、半
導体ウェーハ１の表裏各面の表面再結合速度Ｓ₀、Ｓ_w及
びバルクライフタイムτ_bが求められる。

【００２２】なお、図１におけるバイアス光源５−１及
び５−２により測定中バックグランド光として照射する
ことにより、半導体ウェーハ１内のトラップが測定に及
ぼす影響を避けることができる。また、駆動機構７によ
りウェーハ保持機構６(半導体ウェーハ１)を直角座標Ｘ
−Ｙ又は極座標ｒ−θ座標に沿って移動することにより
測定点を順次移動し、半導体ウェーハ１内の任意の点あ
るいはウェーハ面内の分布測定が可能である。

【００２３】次に、本発明による測定例を順次説明す
る。

【００２４】ＣＺシリコン単結晶、ｎ型、(100)面、抵
抗率10Ω〜20Ωの鏡面ウェーハを用い、ウエーハ裏面に
ポリシリコン膜によるシールを施した。この鏡面ウエー
ハに、熱酸化によって酸化シリコン層を形成した後に測
定した。測定波形は、表面照射については図3(ａ)に示
すようになり、裏面照射については図３(ｂ)に示すよう
になった。また、測定結果は表1の「ポリシリコン裏面
シール」欄に示されている。

【００２５】

【表１】表面再結合速度Ｓ_oは“40”と非常に小さいが、裏面の
再結合速度Ｓ_wは“4027”と非常に大きい。大きい再結
合速度は、シリコンとポリシリコンの界面及びポリシリ
コンの粒界に再結合センタが多数存在するためと考えら
れる。このようにシリコンとポリシリコンの界面の再結
合速度は、本発明装置の出現によって初めて測定可能に
なった。

【００２６】また、別の実施例として、上述と全く同一
の鏡面ウェーハに同一の処理を行うが、裏面ポリシリコ
ンシールのみが無いウェーハについて測定した。その結
果は表１の「ポリシリコン裏面シールなし」欄に示され
ている。バルクライフタイムτ_bについてみると、ポリ
シリコン裏面シールウエーハの1059μｓに比べ580μｓ
と小さい。バルクライフタイムτ_bが小さい原因は、酸
化プロセス中に導入された汚染により小さく測定された
ものである。これに対し、ポリシリコン裏面シールウェ
ーハの1059μｓは、切出された元々のインゴットの値に
照らして妥当な値である。従って、ポリシリコン裏面シ
ールウェーハは同一汚染を蒙ったが、ポリシリコン裏面
シールのゲッタリング効果によって、元の値近辺にまで
回復したものである。本実施例によればバルクライフタ
イムを分離評価できるため、ポリシリコンのゲッタリン
グ効果を明らかにでき、本発明装置がプロセス評価に有
効であることが分かる。

【００２７】次に、励起条件の違いによる導電率変化の
違いを利用して測定する評価装置の例を説明する。

【００２８】図１に対応させて示す図４の実施例では、
半導体ウェーハ１の表裏各面に照射する励起光源２ａ及
び２ｂの中心波長をλ₁及びλ₂(≠λ₁)の異なる波長に
している。即ち、半導体ウェーハ１の表面は励起光源２
ａからの中心波長λ₁の励起光によって照射され、半導
体ウェーハ１の裏面は励起光源２ｂからの中心波長λ₂
の励起光によって照射される。励起光源２ａ及び２ｂは
それぞれ光源駆動回路３ａ及び３ｂによって制御駆動さ
れる。

【００２９】また、図５に示す実施例は、半導体ウェー
ハ１の表面に異なる中心波長λ₁、λ₂(≠λ₁)の励起光
を照射するものであり、図６に示す実施例は、半導体ウ
ェーハ１の裏面に異なる中心波長λ₁、λ₂(≠λ₁)の励
起光を照射するものである。

【００３０】図７の実施例は、中心波長λ₁の１個の励
起光源２ａによって半導体ウェーハ１の一面を照射する
ものであるが、半導体ウェーハ１に対して表裏反転機構
１６を設けている。表裏反転機構１６によって半導体ウ
ェーハ１の表裏を反転し、同一個所の両面を励起するよ
うにしている。上記各装置によっても、前述と同様な測
定が可能である。また、上記機構により半導体ウェーハ
１の表裏を反転し、図５及び図６に示すように、異なる
中心波長λ₁、λ₂(≠λ₁)の励起光を照射することによ
っても、同様な測定が可能である。

【００３１】本発明装置のインピーダンス調節部８は、
アンテナ４と半導体ウェーハ１を含めたインピーダンス
を測定条件に合致するように調節する部分であるが、同
様な作用は電磁波発振器１０の発振周波数を変えること
によっても実現できる。図８は電磁波発振器１０の周波
数を可変可能な可変周波数発振器１７に取り替えた例を
示しており、図９はインピーダンス調節部８を削除し、
伝送路１８でサーキュレータ９及びアンテナ４を接続し
た例を示している。

【００３２】半導体ウェーハに電磁波を照射し、インピ
ーダンスを検知するアンテナ４としては種々の形態が適
用可能であるが、本発明装置では、ウェーハ上の励起光
で励起された部分の周辺にインピーダンス測定用電磁波
を集中する方が感度が高い。このため、小面積で電磁波
を集中できる形態のアンテナが望ましい。

【００３３】本発明に適したアンテナの構成例を図１０
に示す。電磁波の波長よりも十分に小さい寸法の導体ル
ープ(本例では1/10以下)のアンテナ導体４ａを形成し、
導体ループの開放端にキャパシタ２０を接続する。アン
テナ導体４ａのインダクタンスとキャパシタ２０の容量
とでＬＣ共振回路を形成し、発振周波数近傍に同調させ
る。キャパシタ２０は可変形のものを用い、調節可能に
しても良い。給電はアンテナ導体４ａ上にタップ１９を
設けて行い、タップ１９位置を調整することにより半導
体ウェーハ１を含めたアンテナのインピーダンス調整を
可能にしている。このような構成のアンテナによって、
電磁波の波長より十分に小さいループでありながら電磁
波を集中でき、高感度のインピーダンス測定が可能にな
る。

【００３４】なお、図１０では円形ループの例を示して
いるが、ループ形状は四角形、五角形等の任意形状であ
っても良い。また、アンテナに代えて導波管、ストリッ
プ線路、同軸ケーブル等を使用することも可能である。

【００３５】ところで、図１の実施例において、励起光
源２ａ−１及び２ａ−２から励起光を照射せずに定常状
態のインピーダンスを測定すると、半導体ウェーハ１の
導電率に比例した定常信号が得られる。一方、励起光を
照射した際の導電率変化分による信号、即ち図２(ｂ)及
び(ｃ)で示す信号の振幅は半導体ウェーハ１の導電率に
依存して変化する。従って、励起光の強度を一定にした
ままで測定を行うと、半導体ウェーハ１の導電率によっ
ては振幅が過大となり、検波器１１や増幅器１２の飽和
をもたらしたり、或は振幅が過小となって充分な検出感
度が得られないことがある。このため、励起光による照
射測定の直前に定常信号を測定し、半導体ウェーハの導
電率を予め推定し、この推定値に応じて励起光の強度を
制御すれば、変化分の振幅が入力される測定回路、つま
り検波器１１及び増幅器１２による適切な測定範囲内に
抑え込むことができ、正確な測定を行うことができる。

【００３６】上述の各実施例では、半導体ウェーハへの
電磁波の放射と半導体ウェーハのインピーダンスの検知
とを１つのアンテナで行うようになっているが、図１１
に示すように半導体ウェーハ１へ電磁波を放射するため
のアンテナ４−１と、半導体ウェーハ１のインピーダン
スを検知するためのアンテナ４−２とを別々に設けても
良い。本実施例の場合、アンテナ４−１は電磁波発振器
１０からサーキュレータ9及びインピーダンス調節部８
−１を介して電磁波を供給されるが、サーキュレータ9
は信号の方向制御は必要とせず、反射波が電磁波発振器
１０に戻ることを防止する作用をしているので、アイソ
レータの機能を有していれば良い。また、インピーダン
スを検知したアンテナ４−２からの信号はインピーダン
ス調節部８−２を経て検波器１１に入力され、前述実施
例と同様に信号処理される。

【００３７】バイアス光源５として、広い波長スペクト
ルを持つ白熱電灯を用いても良いが、評価装置としてそ
の発熱を無視することができない。白熱電灯に代え、適
切な波長スペクトルを持った半導体発光素子を使用し、
更に励起光源２と一体構造化することにより装置の簡易
化及び保守の容易さを図った光源装置(２０)の例を図１
２に示す。即ち、円盤２１の中心部には励起光を照射す
る励起光源２が配置され、その周囲に複数のバイアス光
源５が周設されている。かかる構造の光源装置２０を用
いて評価装置を構成すると、図１３に示すようになり、
光源装置２０から半導体ウェーハ１の表裏各面に励起光
及びバイアス光が照射される。従って、装置が簡易化さ
れる。

【００３８】図１４は本発明装置によって分離測定され
た半導体ウェーハの表面再結合速度(同図(ａ))、バルク
ライフタイム(同図(ｂ))、裏面再結合速度(同図(ｃ))の
面分布をそれぞれマッピング表示(あるいは印刷)した例
を示す。これらの分布を比較検討することで、汚染源の
特定、ダメージの度合、加工歪の検出などを容易に行う
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、今後一層
高品質が要求される半導体ウェーハの品質、特に重要と
される表面近傍の界面とバルクライフタイムを正確にか
つ明確に分離評価できるため、これまで評価できなかっ
た表面近傍、界面、バルクそれぞれの評価が可能にな
り、しかも表面処理を何ら施さずに評価することが可能
になった。製造された半導体ウェーハの迅速な評価によ
って、引き続く製造プロセスの良否の判定と改善を図る
ことができ、半導体ウェーハの品質向上に寄与するとこ
ろ非常に大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る評価装置の一実施例を示す構成図
である。

【図２】本発明による信号の処理手順を模式的に示す図
である。

【図３】測定信号の例を示す図である。

【図４】本発明に係る評価装置の他の実施例を示す一部
構成図である。

【図５】本発明に係る評価装置の更に他の実施例を示す
一部構成図である。

【図６】図５に示す装置の変形例を示す一部構成図であ
る。

【図７】本発明に係る評価装置の更に他の実施例を示す
一部構成図である。

【図８】本発明に係る評価装置の更に他の実施例を示す
一部構成図である。

【図９】インピーダンス調節部の変形例を示す図であ
る。

【図１０】本発明で使用するアンテナの構造例を示す図
である。

【図１１】本発明に係る評価装置の更に別の実施例を示
す構成図である。

【図１２】本発明に適用可能な光源装置の一例を示す図
である。

【図１３】図１２の光源装置を使用した評価装置の一例
を示す構成図である。

【図１４】本発明による表裏面再結合速度、バルクライ
フタイムの面分布を示す図である。

【符号の説明】

１半導体ウェーハ２励起光源３光源駆動回路４アンテナ５バイアス光源６ウエーハ保持機構７駆動機構８インピーダンス調整部９サーキュレータ１０電磁波発振器１１検波器１２増幅器１３Ａ／Ｄ変換器１４ＣＰＵ１５プリンタ１６表裏反転機構１７可変周波数発振器１８伝送路

フロントページの続きＦターム(参考） 2G059 AA05 BB16 CC20 GG01 MM09 2G060 AA09 AE40 AF06 EB08 HC13 KA16 4M106 AA01 AA10 BA04 BA20 CA05 CA13 CB11 CB13 DH01 DH11 DH31 DJ01 DJ02 DJ03 DJ04 DJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハに励起エネルギーを照射
し、発生するキャリアのライフタイムを測定して前記半
導体ウェーハの品質評価を行う半導体ウェーハ特性の評
価装置において、前記半導体ウェーハの表裏両面又は片
面に励起光を照射する励起光源と、電磁波を放射して前
記半導体ウェーハのインピーダンスを測定するためのア
ンテナと、サーキュレータ及びインピーダンス調節部を
介して前記アンテナに電磁波を供給する電磁波発振器
と、前記アンテナからの信号を前記サーキュレータによ
って分離して入力し、前記半導体ウェーハの表面再結合
速度、バルクライフタイムを分離測定する信号処理回路
とを具備したことを特徴とする半導体ウェーハ特性の評
価装置。
【請求項２】前記半導体ウェーハの表裏両面に照射する
励起光として、同一波長又は異なる波長の励起光を用い
た請求項１に記載の半導体ウェーハ特性の評価装置。
【請求項３】前記半導体ウェーハの片面の同一個所に、
異なる波長の励起光を順次照射して測定するようにした
請求項１に記載の半導体ウェーハ特性の評価装置。
【請求項４】前記半導体ウェーハの片面に励起光を照射
して測定した後、前記半導体ウェーハを反転させて反対
面の同一個所を照射して測定するようにした請求項１に
記載の半導体ウェーハ特性の評価装置。
【請求項５】前記アンテナが、使用する電磁波の波長よ
りも十分に小さい寸法で、円形又は任意形状の導体ルー
プの開放端にキャパシタを接続したＬＣ共振回路を形成
すると共に、前記導体ループ上にタップを設け、前記タ
ップから給電する構造となっている請求項１乃至４に記
載の半導体ウェーハ特性の評価装置。
【請求項６】半導体ウェーハに励起エネルギーを照射
し、発生するキャリアのライフタイムを測定して前記半
導体ウェーハの品質評価を行う半導体ウェーハ特性の評
価装置において、前記半導体ウェーハの表裏両面又は片
面に励起光を照射する励起光源と、前記半導体ウェーハ
の片面に電磁波を放射する第１のアンテナと、前記第１
のアンテナに電磁波を供給する電磁波発振器と、前記半
導体ウエーハのインピーダンスを測定するための第２の
アンテナと、前記第２のアンテナからの信号をインピー
ダンス調節部を介して入力し、前記半導体ウェーハの表
面再結合速度、バルクライフタイムを分離測定する信号
処理回路とを具備したことを特徴とする半導体ウェーハ
特性の評価装置。
【請求項７】前記第１及び第２のアンテナが、使用する
電磁波の波長よりも十分に小さい寸法で、円形又は任意
形状の導体ループの開放端にキャパシタを接続したＬＣ
共振回路を形成すると共に、前記導体ループ上にタップ
を設け、前記タップから給電する構造となっている請求
項６に記載の半導体ウェーハ特性の評価装置。
【請求項８】前記電磁波発振器と前記第１のアンテナと
の間にサーキュレータ又はアイソレータが介挿されてい
る請求項６に記載の半導体ウェーハ特性の評価装置。
【請求項９】前記信号処理回路が前記サーキュレータか
らの信号を検波する検波器と、前記検波器で検波された
信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変
換器からのディジタル信号を処理して演算するＣＰＵと
で成っている請求項１乃至５又は請求項６乃至８に記載
の半導体ウェーハ特性の評価装置。
【請求項１０】前記電磁波発振器の周波数を可変できる
請求項１乃至５又は請求項６乃至８に記載の半導体ウェ
ーハ特性の評価装置。
【請求項１１】前記半導体ウェーハの表裏両面又は片面
にバイアス光を照射するバイアス光源を設けた請求項１
乃至５又は請求項６乃至８に記載の半導体ウェーハ特性
の評価装置。
【請求項１２】前記励起光源と前記バイアス光源を一体
構造にした請求項１１に記載の半導体ウェーハ特性の評
価装置。
【請求項１３】前記励起光の照射を行わずにインピーダ
ンスを測定することにより前記半導体ウェーハの導電率
を推定し、測定時に照射する前記励起光の強度を前記導
電率に応じて制御するようになっている請求項１乃至５
又は請求項６乃至８に記載の半導体ウェーハ特性の評価
装置。
【請求項１４】測定した半導体ウェーハの各面の表面再
結合速度とバルクライフタイムの面分布を、それぞれ個
別に表示装置上にマッピング表示するようになっている
請求項１乃至５又は請求項６乃至８に記載の半導体ウェ
ーハ特性の評価装置。