JP3283852B2 - Evaluation device for semiconductor wafer characteristics - Google Patents
Evaluation device for semiconductor wafer characteristicsInfo
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Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for evaluating characteristics of a semiconductor wafer, and more particularly, to a non-contact, non-destructive measurement of a surface recombination velocity and a bulk lifetime of each surface or one side of a semiconductor wafer. It relates to an evaluation device.
【0002】[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。2. Description of the Related Art With the miniaturization of circuit patterns such as ULSI, high quality single crystals are required for silicon wafers serving as substrates thereof. In particular, there is a strong demand for reduction of defects in heavy crystals and heavy metal contamination contained in silicon wafers.
【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。On the other hand, there is a strong demand for the enhancement of the surface and surface layer of a wafer constituting a key structure of a semiconductor device, for example, a MOS gate oxide film and an interface between the MOS gate oxide film and the substrate. Furthermore, not only silicon oxide (SiO 2 ) but also new materials such as silicon nitride (SiN), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) have been tried for the gate dielectric. I have. In addition, there is an issue of evaluating the interface between a semiconductor having an SOI structure and an insulator, which will be a future semiconductor device. The surface and interface crystal qualities due to these new materials and new structures require particularly high quality characteristics. Furthermore, a new problem due to the adoption of a new manufacturing process required for producing each of the above-mentioned materials is considered, and the evaluation of the interface between the surface layer and the substrate is becoming more and more important together with the process evaluation.
【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。The bulk lifetime evaluates the crystallinity of the substrate of the semiconductor wafer, and the surface recombination rate evaluates the surface or interface state. Therefore, it has become an essential condition for semiconductor evaluation to clearly separate and evaluate the bulk lifetime and the surface recombination velocity.
【0005】[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JIS H 0604及びAS
TM F 28規格で、半導体ウェーハの測定ではAST
M F 1535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。JIS H 0604及びASTM F 28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τb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τaである。Conventionally, lifetime evaluation methods have been widely used for evaluating crystals because of their extremely high sensitivity to defects, metal contamination, surface characteristics, and damage. JIS H 0604 and AS
According to TM F28 standard, AST is used for semiconductor wafer measurement.
Each measurement method is standardized in the MF 1535 standard. Some devices are commercially available as lifetime measuring devices. The measurement method according to JIS H 0604 and ASTM F28 standard is not a method of measuring the shape of a semiconductor wafer as it is, but a method of cutting and using a material in a square rod shape according to the standard. The measurement result is not the bulk lifetime τ b but the apparent lifetime τ a including the surface recombination velocity.
【0006】また、ASTM F 1535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。[0006] The ASTM F 1535 standard is a measurement in a wafer shape as it is, but is not a measurement in which the surface recombination velocity and the bulk lifetime are clearly separated. In order to measure the bulk lifetime, it is necessary to perform thermal oxidation on the surface of the wafer depending on the surface state and measure the surface recombination speed sufficiently low. Alternatively, it is specified that the measurement is performed by immersing a semiconductor wafer in a chemical passivation solution such as an iodine alcohol solution.
【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。On the other hand, even with a similar measuring device on the market, it is not possible to separately measure the surface recombination velocity and the bulk lifetime as described above. Therefore, when measuring the bulk lifetime, the same surface passivation as described above must be performed. Performing thermal oxidation requires at least several hours and man-hours in the manufacturing process, which can also introduce new contamination from process equipment.
【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。In addition, the semiconductor wafer immersed in the solution cannot be reused or resold, in addition to its man-hour and time. This results in an economic loss in the case of expensive large-diameter wafers in the future, and also poses a problem in terms of effective use of resources.
【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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the bulk lifetime and the surface recombination speed on each side or one side of a wafer without performing any processing on the wafer. An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer characteristic evaluation apparatus which enables non-contact, non-destructive and separate measurement.
【0010】[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に同一波長又は
異なる波長の励起光を照射するか、又は前記半導体ウェ
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
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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor wafer characteristic evaluation apparatus for irradiating a semiconductor wafer with excitation energy, measuring the lifetime of generated carriers, and evaluating the quality of the semiconductor wafer. The above object , the same wavelength on both sides of the semiconductor wafer or
Irradiation with excitation light of a different wavelength or the semiconductor wafer
Excitation light of different wavelength is sequentially irradiated on the same part on one side of the wafer
An excitation light source, an antenna for emitting an electromagnetic wave to measure the impedance of the semiconductor wafer, an electromagnetic wave oscillator for supplying an electromagnetic wave to the antenna via a circulator and an impedance adjusting unit, and a signal from the antenna for the circulator. And a signal processing circuit for separately measuring the surface recombination speed and bulk lifetime of the semiconductor wafer.
【0011】また、前記半導体ウェーハの表裏を反転さ
せる表裏反転機構を設け、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。Further, the semiconductor wafer is turned upside down.
Providing a front and back reversing mechanism to irradiate the excitation light on one side of the semiconductor wafer for measurement, and then inverting the semiconductor wafer and irradiating the same portion on the opposite side for measurement, the above object is more effective. Is achieved. Furthermore, the frequency of the electromagnetic wave oscillator is variable, and a bias light source is provided, or when a bias light source is provided, the excitation light source and the bias light source may be formed as an integral structure. A structure having a size sufficiently smaller than the wavelength, an LC resonance circuit in which a capacitor is connected to an open end of a circular or arbitrary-shaped conductor loop, a tap provided on the conductor loop, and power supply from the tap. Thereby, the above object is achieved more effectively.
【0012】更にまた、前記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、測定回路が測定可
能な範囲内に抑え込むことで、上記目的はより効果的に
達成され、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。[0012] Furthermore , a steady state without irradiating the excitation light.
The conductivity of the semiconductor wafer is estimated by measuring the impedance of the state, and the intensity of the excitation light irradiated at the time of measurement is controlled according to the conductivity.
The above purpose can be more effectively achieved by keeping the
This can be achieved more effectively by mapping and displaying the measured surface recombination velocity and bulk lifetime distribution of each surface of the semiconductor wafer individually on a display device.
【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。On the other hand, an excitation light source for irradiating excitation light to both front and back surfaces or one surface of a semiconductor wafer, a first antenna for emitting electromagnetic waves to one surface of the semiconductor wafer, and an electromagnetic wave oscillator for supplying electromagnetic waves to the first antenna And a second antenna for measuring the impedance of the semiconductor wafer, and a signal from the second antenna is input via an impedance adjustment unit, and a surface recombination speed and a bulk lifetime of the semiconductor wafer are determined. The above object is also achieved by providing a signal processing circuit for separate measurement.
【0014】[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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a semiconductor wafer is irradiated with excitation light (for example, laser light) under different excitation conditions to excite excess carriers under different excitation conditions in the semiconductor wafer, Irradiate electromagnetic waves,
A change in conductivity due to excess carriers is detected as a change in impedance of the semiconductor wafer. Utilizing the difference due to the excitation condition of the detected signal waveform, the surface of the semiconductor wafer,
Alternatively, when the same or different material is attached to the surface or when the surface is treated, the surface recombination rate and the bulk lifetime of the interface are separately measured.
【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。The measurement principle used in the evaluation apparatus of the present invention is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-54338. That is, one surface and / or the other surface of the semiconductor wafer is irradiated with a light beam or an electron beam, and at least two types of excess carriers that are instantaneously excited by the irradiation of the light beam or the electron beam due to a difference in carrier excitation conditions. A method for separately measuring a surface recombination speed of one surface of a semiconductor wafer, a surface recombination speed of the other surface, and a bulk lifetime by detecting a change in conductivity of a semiconductor wafer based on different spatial distributions. It is. No apparatus for implementing such a measuring method has yet emerged, and the excitation light source, optical system and components used in this measuring method, including their dimensions and prices, can be economically accepted in the market even if manufactured. It was difficult.
【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。On the other hand, as semiconductor IC technology advances and IC circuit patterns become finer, the demand for high quality wafers increases, and the need for semiconductor wafers having high quality crystal surfaces, interface states, and bulk characteristics is increasing. I'm growing. As a result, the necessity of accurately measuring the bulk crystal state, surface state, and interface state between the bulk and the surface layer of a semiconductor wafer increases, and there is a strong market demand for an evaluation device capable of clearly separating and measuring these. became. The present invention can answer such a request.
【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。Hereinafter, an evaluation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【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τb及び
表裏各面の各再結合速度SO,SWの測定の流れを示す図
である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an evaluation apparatus according to the present invention, and FIGS. 2A to 2D show a procedure for processing a measurement signal. FIG. 2A shows a state where the semiconductor wafer 1 is irradiated with excitation light such as laser light.
(b) the measurement signal of the surface, FIG. (c) shows the back surface of the measurement signal, respectively, and FIG. (d) of the bulk lifetime tau b and the recombination rate S O of the front and back surfaces, the S W It is a figure showing the flow of measurement.
【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。As shown in FIGS. 1 and 2 (a), the front and back surfaces of the semiconductor wafer 1 having a thickness W are formed on the excitation light sources 2a-1 and 2a.
with the center wavelength λ sequentially momentarily illuminated in the first excitation light from a-2, the irradiation time, the intensity is controlled by each of the excitation light sources 2a-1 and 2a-2 source drive circuit 3a-1 and 3a-2 It is supposed to be. The semiconductor wafer 1 is held by a wafer holding mechanism 6, and the position of the wafer holding mechanism 6 is controlled by a driving mechanism 7. Position control is performed by XY of rectangular coordinate drive or r-θ of polar coordinate drive, and bias light sources 5-1 and 5-2 are further provided on both front and back surfaces of the semiconductor wafer 1 to irradiate bias light. It has become. An antenna 4 provided in the vicinity of the semiconductor wafer 1 is provided with a circulator 9 and an impedance adjuster 8 by an electromagnetic wave oscillator 10.
An electromagnetic wave is supplied via the antenna 4, and the electromagnetic wave is radiated from the antenna 4 to the semiconductor wafer 1. Excess carriers are excited in the semiconductor wafer 1 irradiated with the excitation light, whereby the conductivity of the semiconductor wafer 1 changes. A change in the electrical conductivity in the semiconductor wafer 1 is detected by the antenna 4 as a change in the wafer impedance, is route-controlled by the circulator 9 via the impedance adjusting unit 8, and is detected by the detector 11. The detected signal is amplified by an amplifier 12, converted to a digital signal by an A / D converter 13, and sent to a CPU 14. The impedance adjusting unit 8 adjusts the impedance including the antenna 4 and the semiconductor wafer 1 so as to conform to the measurement conditions. Means can be used.
【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。An excitation light source 2a-
If instantaneously excited at the center wavelength lambda 1 of pump light from 1, the temporal variation of the detection signal after turning off the excitation light 2
It becomes like the solid line of (b). Next, the same measurement is performed by irradiating the back surface of the semiconductor wafer 1 with excitation light having the same center wavelength λ1 from the excitation light source 2a-2. The temporal change of the detected signal in this case is as shown by the solid line in FIG.
【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、Swは裏面の表面再結合速度を、τb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)、σw(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)、
σw1(0)とする。上記測定信号σ0(0)、σw(0)及び交点
σ01(0)、σw1(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、Swを求める。表面再結合速度S0
及びSw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τaと、先に求めた表面
再結合速度S0、Swとから図2(d)で示すような手順で
バルクライフタイムτbを求める。バルクライフタイム
τb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、Sw及
びバルクライフタイムτbが求められる。Next, a method of processing a measurement signal will be described. In FIG. 2 (a), S 0 is the surface recombination velocity of the surface of the semiconductor wafer 1, S w is the back surface of the surface recombination velocity, tau b represents the bulk lifetime respectively, and FIG. 2 (b) as well as
The vertical axis in (c) is a logarithmic scale. Since a signal tail portion after a sufficient time elapses approaches an exponential function, it can be approximated by a straight line on semilogarithmic coordinates. The time when the excitation light is turned off is set to time zero, and the measurement signals on the front and back surfaces at this time are set to σ 0 (0) and σ w (0), respectively. In addition, the approximate straight line is extended, and the intersection with the time zero axis is set to σ 01 (0),
Let σ w1 (0). From the measurement signals σ 0 (0) and σ w (0) and the intersection points σ 01 (0) and σ w1 (0), the surface recombination speeds S 0 and S w of the front and back surfaces of the semiconductor wafer 1 are obtained. Surface recombination speed S 0
And calculation formula for obtaining the S w, for example JP 57-543
The formula described in No. 38 is applied. Next, the bulk lifetime in the procedure as shown in FIG. 2 (a) and the slope tau a approximate straight line in (b), FIG from the previous to the surface recombination velocity S 0 obtained, S w 2 (d) Find τ b . The formula for calculating the bulk lifetime τ b is described in, for example,
Apply the formula described in the item. As described above, the surface recombination speeds S 0 , Sw and the bulk lifetime τ b of the front and back surfaces of the semiconductor wafer 1 are obtained.
【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。By irradiating the background light during the measurement with the bias light sources 5-1 and 5-2 in FIG. 1, the influence of the trap in the semiconductor wafer 1 on the measurement can be avoided. The drive mechanism 7 moves the wafer holding mechanism 6 (semiconductor wafer 1) to the rectangular coordinate X.
The measurement points are sequentially moved by moving along −Y or the polar coordinates r−θ coordinates, so that the distribution measurement at an arbitrary point in the semiconductor wafer 1 or in the wafer plane is possible.
【0023】次に、本発明による測定例を順次説明す
る。Next, measurement examples according to the present invention will be sequentially described.
【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。A CZ silicon single crystal, n-type, (100) plane, a mirror-finished wafer having a resistivity of 10 Ω to 20 Ω was used, and the back surface of the wafer was sealed with a polysilicon film. The measurement was performed after forming a silicon oxide layer on the mirror-surface wafer by thermal oxidation. The measured waveforms were as shown in FIG. 3A for the front side irradiation, and as shown in FIG. 3B for the back side irradiation. The measurement results are shown in the column of “Polysilicon back surface seal” in Table 1.
【0025】[0025]
【表1】 表面再結合速度Soは“40”と非常に小さいが、裏面の
再結合速度Sw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。[Table 1] The recombination speed S o of the front surface is very low at “40”, but the recombination speed S w of the back surface is very high at “4027”. The high recombination rate is considered to be due to the presence of a large number of recombination centers at the interface between silicon and polysilicon and the grain boundaries of polysilicon. Thus, the recombination rate at the interface between silicon and polysilicon can be measured for the first time with the advent of the device of the present invention.
【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τb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τb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。In another embodiment, the same processing was performed on the mirror-finished wafer exactly as described above, but the measurement was performed on a wafer having no backside polysilicon seal alone. The results are shown in the column "No polysilicon backside seal" in Table 1. Looking at the bulk lifetime τ b , 580μs compared to 1059μs for the polysilicon backside seal wafer
And small. The reason that the bulk lifetime τ b is small is that it is measured small due to contamination introduced during the oxidation process. On the other hand, 1059 μs of the polysilicon backside seal wafer is an appropriate value in light of the value of the original cut out ingot. Therefore, the polysilicon back seal wafer suffered the same contamination, but recovered to near the original value due to the gettering effect of the polysilicon back seal. According to this embodiment, since the bulk lifetime can be separated and evaluated, the gettering effect of polysilicon can be clarified, and it can be seen that the apparatus of the present invention is effective for process evaluation.
【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。Next, a description will be given of an example of an evaluation apparatus for performing measurement using a difference in conductivity change due to a difference in excitation conditions.
【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。In the embodiment shown in FIG. 4 corresponding to FIG.
The center wavelengths of the excitation light sources 2a and 2b for irradiating the front and back surfaces of the semiconductor wafer 1 are different wavelengths of λ 1 and λ 2 (≠ λ 1 ). That is, the surface of the semiconductor wafer 1 is
is illuminated by the central wavelength lambda 1 of the excitation light from a, the back surface of the semiconductor wafer 1 is the central wavelength lambda 2 from the excitation light source 2b
Irradiation by the excitation light. The excitation light sources 2a and 2b are controlled and driven by light source driving circuits 3a and 3b, respectively.
【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。The embodiment shown in FIG. 5 irradiates the surface of the semiconductor wafer 1 with excitation light having different center wavelengths λ 1 and λ 2 (≠ λ 1 ). The embodiment shown in FIG. The rear surface of the semiconductor wafer 1 is irradiated with excitation light having different center wavelengths λ 1 and λ 2 (≠ λ 1 ).
【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。In the embodiment shown in FIG. 7, one surface of the semiconductor wafer 1 is irradiated by one excitation light source 2a having a center wavelength λ 1 . The front and back reversing mechanism 16 reverses the front and back of the semiconductor wafer 1 so as to excite both surfaces at the same location. The same measurement as described above can be performed by each of the above devices. The same measurement can be performed by inverting the front and back of the semiconductor wafer 1 by the above mechanism and irradiating excitation light having different center wavelengths λ 1 and λ 2 (≠ λ 1 ) as shown in FIGS. Is possible.
【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。The impedance adjusting section 8 of the device of the present invention comprises:
This is a part for adjusting the impedance including the antenna 4 and the semiconductor wafer 1 so as to conform to the measurement conditions. However, the same operation can be realized by changing the oscillation frequency of the electromagnetic wave oscillator 10. FIG. 8 shows an example in which the frequency of the electromagnetic wave oscillator 10 is replaced with a variable frequency oscillator 17 capable of changing the frequency. FIG.
An example in which the circulator 9 and the antenna 4 are connected by a transmission line 18 is shown.
【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。Various forms can be applied to the antenna 4 for irradiating the semiconductor wafer with electromagnetic waves and detecting the impedance. In the apparatus of the present invention, the impedance measuring device is provided around the portion of the wafer excited by the excitation light. The sensitivity is higher when the electromagnetic waves are concentrated. For this reason, an antenna that can concentrate electromagnetic waves in a small area is desirable.
【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。FIG. 10 shows a configuration example of an antenna suitable for the present invention.
Shown in Forming an antenna conductor 4a of a conductor loop (in this example, 1/10 or less) of a size sufficiently smaller than the wavelength of the electromagnetic wave,
The capacitor 20 is connected to the open end of the conductor loop. An LC resonance circuit is formed by the inductance of the antenna conductor 4a and the capacitance of the capacitor 20, and tuning is performed near the oscillation frequency. The capacitor 20 may be of a variable type and may be adjustable. Power is supplied by providing a tap 19 on the antenna conductor 4a, and by adjusting the position of the tap 19, the impedance of the antenna including the semiconductor wafer 1 can be adjusted. With an antenna with such a configuration,
Even though the loop is sufficiently smaller than the wavelength of the electromagnetic wave, the electromagnetic wave can be concentrated, and high-sensitivity impedance measurement can be performed.
【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。Although FIG. 10 shows an example of a circular loop, the loop may have an arbitrary shape such as a square or a pentagon. In addition, a waveguide, a strip line, a coaxial cable, or the like can be used instead of the antenna.
【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。In the embodiment of FIG. 1, when the steady-state impedance is measured without irradiating the excitation light from the excitation light sources 2a-1 and 2a-2, a steady signal proportional to the conductivity of the semiconductor wafer 1 is obtained. Can be On the other hand, the amplitude of the signal due to the change in conductivity upon irradiation with the excitation light, that is, the signal shown in FIGS. 2B and 2C changes depending on the conductivity of the semiconductor wafer 1. Therefore, when the measurement is performed with the intensity of the excitation light kept constant, the amplitude becomes excessive depending on the conductivity of the semiconductor wafer 1 and the detector 11 or the amplifier 12 is saturated, or the amplitude becomes too small. Sufficient detection sensitivity may not be obtained. For this reason, if the steady-state signal is measured immediately before the irradiation measurement by the excitation light, the conductivity of the semiconductor wafer is estimated in advance, and the intensity of the excitation light is controlled according to the estimated value, the amplitude of the change is input. The measurement can be suppressed within an appropriate measurement range by the measurement circuit, that is, the detector 11 and the amplifier 12, and accurate measurement can be performed.
【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。In each of the above embodiments, the radiation of the electromagnetic wave to the semiconductor wafer and the detection of the impedance of the semiconductor wafer are performed by one antenna.
As shown in (1), an antenna 4-1 for radiating electromagnetic waves to the semiconductor wafer 1 and an antenna 4-2 for detecting the impedance of the semiconductor wafer 1 may be separately provided. In the case of the present embodiment, the antenna 4-1 is connected to the circulator 9 and the impedance adjuster 8 by the electromagnetic wave oscillator 10.
-1 is supplied through the circulator 9
Does not need to control the direction of the signal, and has the function of preventing the reflected wave from returning to the electromagnetic wave oscillator 10. Therefore, it is only necessary to have the function of an isolator. Further, the signal from the antenna 4-2 whose impedance has been detected is input to the detector 11 via the impedance adjusting unit 8-2, and subjected to signal processing in the same manner as in the above-described embodiment.
【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。Although an incandescent lamp having a wide wavelength spectrum may be used as the bias light source 5, the heat generated by the evaluation device cannot be ignored. Instead of incandescent lamps, use semiconductor light emitting devices with an appropriate wavelength spectrum,
Further, FIG. 1 shows an example of a light source device (20) in which the device is simplified and maintenance is facilitated by being integrally formed with the excitation light source 2.
It is shown in FIG. That is, the excitation light source 2 for irradiating the excitation light is disposed at the center of the disk 21, and a plurality of bias light sources 5 are provided around the excitation light source 2. When an evaluation device is configured using the light source device 20 having such a structure, the evaluation device is as shown in FIG.
Excitation light and bias light are emitted from the light source device 20 to the front and back surfaces of the semiconductor wafer 1. Therefore, the device is simplified.
【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。FIG. 14 shows the surface recombination speed (FIG. 14 (a)), the bulk lifetime (FIG. 14 (b)), and the back surface recombination speed (FIG. 14 (c)) of the semiconductor wafer separated and measured by the apparatus of the present invention. ) Shows an example of mapping display (or printing) of each of the surface distributions. By comparing and examining these distributions, it is possible to easily identify the contamination source, the degree of damage, and the detection of processing strain.
【0039】[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。As described above, according to the present invention, it is possible to accurately and clearly separate and evaluate the quality of a semiconductor wafer, which is required to have higher quality in the future, especially the interface and bulk life time near the surface, which are important. Therefore, it is possible to evaluate the vicinity of the surface, the interface, and the bulk, which could not be evaluated until now, and it is possible to perform the evaluation without performing any surface treatment. By rapid evaluation of the manufactured semiconductor wafer, the quality of the subsequent manufacturing process can be determined and improved, which greatly contributes to the improvement of the quality of the semiconductor wafer.
【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。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of an evaluation device according to the present invention.
【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。FIG. 2 is a diagram schematically showing a signal processing procedure according to the present invention.
【図3】測定信号の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a measurement signal.
【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。FIG. 4 is a partial configuration diagram showing another embodiment of the evaluation device according to the present invention.
【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。FIG. 5 is a partial configuration diagram showing still another embodiment of the evaluation device according to the present invention.
【図6】図5に示す装置の変形例を示す一部構成図であ
る。FIG. 6 is a partial configuration diagram showing a modified example of the device shown in FIG.
【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。FIG. 7 is a partial configuration diagram showing still another embodiment of the evaluation device according to the present invention.
【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。FIG. 8 is a partial configuration diagram showing still another embodiment of the evaluation device according to the present invention.
【図9】インピーダンス調節部の変形例を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram illustrating a modified example of the impedance adjustment unit.
【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。FIG. 10 is a diagram showing a structural example of an antenna used in the present invention.
【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。FIG. 11 is a configuration diagram showing still another embodiment of the evaluation device according to the present invention.
【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。FIG. 12 is a diagram showing an example of a light source device applicable to the present invention.
【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。13 is a configuration diagram showing an example of an evaluation device using the light source device of FIG.
【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。FIG. 14 is a diagram showing a surface distribution of a front and back surface recombination speed and a bulk lifetime according to the present invention.
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 13 A/D変換器 14 CPU 15 プリンタ 16 表裏反転機構 17 可変周波数発振器 18 伝送路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor wafer 2 Excitation light source 3 Light source drive circuit 4 Antenna 5 Bias light source 6 Wafer holding mechanism 7 Drive mechanism 8 Impedance adjustment part 9 Circulator 10 Electromagnetic wave oscillator 11 Detector 12 Amplifier 13 A / D converter 14 CPU 15 Printer 16 Front / back inversion mechanism 17 Variable frequency oscillator 18 Transmission line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−338547(JP,A) 特開 平8−335617(JP,A) 特開 昭55−67149(JP,A) 特開 平6−85023(JP,A) 特開 昭57−17142(JP,A) 特開 平10−125752(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-338547 (JP, A) JP-A-8-335617 (JP, A) JP-A-55-67149 (JP, A) JP-A-6-38549 85023 (JP, A) JP-A-57-17142 (JP, A) JP-A-10-125755 (JP, A)
Claims (10)
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、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ことを特徴
とする半導体ウェーハ特性の評価装置。A semiconductor wafer characteristic evaluation apparatus for irradiating a semiconductor wafer with excitation energy and measuring the lifetime of generated carriers to evaluate the quality of the semiconductor wafer. An excitation light source for irradiating light, an antenna for emitting an electromagnetic wave to measure the impedance of the semiconductor wafer, an electromagnetic wave oscillator for supplying an electromagnetic wave to the antenna via a circulator and an impedance adjusting unit, and a signal from the antenna A signal processing circuit that separates and inputs the semiconductor wafer by the circulator, and separates and measures the surface recombination speed and bulk lifetime of the semiconductor wafer, and irradiates one surface of the semiconductor wafer with excitation light.
After measuring, turn the semiconductor wafer over and reverse
An apparatus for evaluating characteristics of a semiconductor wafer, wherein the measurement is performed by irradiating the same portion of the surface .
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に記載の半
導体ウェーハ特性の評価装置。2. An antenna according to claim 1, wherein said antenna has a wavelength
Conductors of circular or arbitrary shape with sufficiently small dimensions
Form LC resonance circuit with capacitor connected to open end of loop
A tap on the conductor loop, and
2. The half according to claim 1, wherein the power is supplied from a tip.
Evaluation equipment for conductor wafer characteristics .
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、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表裏反
転機構によって反転させて反対面の同一個所を同じ中心
波長の励起光を照射して測定するようにしたことを特徴
とする半導体ウェーハ特性の評価装置。 3. The semiconductor wafer is irradiated with excitation energy.
And measure the lifetime of the generated carrier.
Evaluation of semiconductor wafer characteristics to evaluate conductor wafer quality
In the valuation apparatus, the front and back surfaces of the semiconductor wafer or a piece
An excitation light source for irradiating a surface with excitation light, and the semiconductor wafer
A first antenna that emits an electromagnetic wave on one side of the first antenna;
An electromagnetic wave oscillator for supplying an electromagnetic wave to an antenna of the
A second method for measuring the impedance of the conductor wafer
An antenna and a signal from the second antenna
Input via the dance control unit, the table of the semiconductor wafer
Signal for separating and measuring surface recombination speed and bulk lifetime
And a processing circuit for exciting one side of the semiconductor wafer.
After measuring by irradiating light, the semiconductor wafer is turned upside down.
Reversed by the rotation mechanism, the same part on the opposite surface is the same center
It is characterized by irradiating with excitation light of wavelength
Evaluation device for semiconductor wafer characteristics.
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3に記載の半導体ウェーハ特性の評価装置。 4. The method according to claim 1, wherein said first and second antennas use
Circular or optional, with dimensions sufficiently smaller than the wavelength of the electromagnetic wave
LC with a capacitor connected to the open end of the conductor loop
Form a resonant circuit and tap on the conductor loop
And the power is supplied from the tap.
Item 4. An apparatus for evaluating semiconductor wafer characteristics according to Item 3.
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3に記載の半導体ウェーハ特性の評価装置。 5. The electromagnetic wave oscillator and the first antenna
A circulator or isolator is inserted between
An apparatus for evaluating semiconductor wafer characteristics according to claim 3.
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に記載の半導体ウェーハ特
性の評価装置。 6. The circuit according to claim 1, wherein said signal processing circuit is said circulator.
A detector for detecting these signals, and a signal detected by the detector.
An A / D converter for digitizing a signal;
A CPU that processes and calculates digital signals from the converter
6. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein
Sex evaluation device.
求項1乃至5に記載の半導体ウェーハ特性の評価装置。 7. A system which can vary the frequency of the electromagnetic wave oscillator.
An apparatus for evaluating characteristics of a semiconductor wafer according to claim 1.
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に記載の半導体ウェーハ特性の評価装置。 8. The method according to claim 8, wherein the semiconductor wafer is provided on both front and back surfaces or one surface.
10. A bias light source for irradiating a bias light.
An apparatus for evaluating semiconductor wafer characteristics according to any one of Items 1 to 5.
造にした請求項8に記載の半導体ウェーハ特性の評価装
置。 9. The pump light source and the bias light source are integrally formed.
9. The apparatus for evaluating semiconductor wafer characteristics according to claim 8, wherein
Place.
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に記載の半導体ウェーハ特性の評価装
置。 10. The surface of each surface of a measured semiconductor wafer.
The surface velocity distribution and the bulk lifetime
It is designed to be displayed separately on the display device
An apparatus for evaluating semiconductor wafer characteristics according to claim 1.
Place.
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