JPH06103713B2 - 結晶欠陥の測定方法 - Google Patents
結晶欠陥の測定方法Info
- Publication number
- JPH06103713B2 JPH06103713B2 JP30207186A JP30207186A JPH06103713B2 JP H06103713 B2 JPH06103713 B2 JP H06103713B2 JP 30207186 A JP30207186 A JP 30207186A JP 30207186 A JP30207186 A JP 30207186A JP H06103713 B2 JPH06103713 B2 JP H06103713B2
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- Japan
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- defect
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、結晶基板中に存在する欠陥の測定方法に関す
るものである。
るものである。
従来の技術 超LSIを形成する半導体基板、例えばSi単結晶は良好な
結晶性が要求されている。しかしながらSi単結晶の加工
による結晶欠陥、あるいは超LSIを形成するプロセスに
おいて、イオン注入，ドライエッチング，スパッタリン
グなどイオンや電子の衝撃によって欠陥が形成され、熱
処理によっても回復しないものが存在し、形成した超LS
Iの素子特性に悪い影響を与えている。そこで、この欠
陥を測定して、Si単結晶基板を評価することが必要であ
る。この欠陥を測定する従来方法として、サーマル・ウ
ェーブ法がある。
結晶性が要求されている。しかしながらSi単結晶の加工
による結晶欠陥、あるいは超LSIを形成するプロセスに
おいて、イオン注入，ドライエッチング，スパッタリン
グなどイオンや電子の衝撃によって欠陥が形成され、熱
処理によっても回復しないものが存在し、形成した超LS
Iの素子特性に悪い影響を与えている。そこで、この欠
陥を測定して、Si単結晶基板を評価することが必要であ
る。この欠陥を測定する従来方法として、サーマル・ウ
ェーブ法がある。
サーマル・ウェーブ法は第２図に概要図を示すように、
アルゴンレーザー（ポンプレーザー）11からのレーザー
光を変調手段12で1MHzに変調して、ビーム拡大器13,レ
ンズ系14を通して、ウエハ10の表面に１μｍ程度のスポ
ットに絞り照射し、このレーザーの光エネルギーの吸収
により発生した熱波およびプラズマ波を、検出用のHe−
Neレーザー15から放射されるレーザー光がビーム拡大器
16を通ってウエハ表面に照射されて反射されたときの反
射波を、スプリッタ17および検出器18で検出し、その反
射波により、欠陥量を測定する方法である。
アルゴンレーザー（ポンプレーザー）11からのレーザー
光を変調手段12で1MHzに変調して、ビーム拡大器13,レ
ンズ系14を通して、ウエハ10の表面に１μｍ程度のスポ
ットに絞り照射し、このレーザーの光エネルギーの吸収
により発生した熱波およびプラズマ波を、検出用のHe−
Neレーザー15から放射されるレーザー光がビーム拡大器
16を通ってウエハ表面に照射されて反射されたときの反
射波を、スプリッタ17および検出器18で検出し、その反
射波により、欠陥量を測定する方法である。
なお、第２図中、符号19,20,21の構体は、ダイクロイッ
クミラー,1/4波長プレート，フィルタである。この方法
では、Siの反射率への熱波およびプラズマ波の効果は、
ウエハ表面部分の不規則あるいは欠陥の存在に対し、非
常に敏感な変調反射信号として現れ、高い検出精度を有
している。例えば、イオン注入により発生する欠陥では
従来検出が困難であった、注入量1010〜1012個／cm2で
発生する欠陥を検出することができ、広く使用されてい
る。
クミラー,1/4波長プレート，フィルタである。この方法
では、Siの反射率への熱波およびプラズマ波の効果は、
ウエハ表面部分の不規則あるいは欠陥の存在に対し、非
常に敏感な変調反射信号として現れ、高い検出精度を有
している。例えば、イオン注入により発生する欠陥では
従来検出が困難であった、注入量1010〜1012個／cm2で
発生する欠陥を検出することができ、広く使用されてい
る。
発明が解決しようとする問題点 サーマル・ウェーブ法でSi基板中の欠陥を測定する場
合、ポンプレーザーからの放射光に1MHzの変調を加えた
とき、Si基板の表面から約３μｍの深さの所まで熱波お
よびプラズマ波が発生する。したがって、３μｍ程度ま
での欠陥を測定している。しかしながら近年の超LSIで
は１μｍ以下の浅い領域に素子を形成すること、および
Si基板にイオン注入法などでｐ−ｎ接合を形成した場
合、接合層の近傍で発生する電流のリークが重要な素子
特性の要因となっており、深さ方向の欠陥の分布の解析
が必要である。しかるに、この方法では表面から３μｍ
程度の深い範囲の積算値しか求めることができない。ま
た、測定する深さを浅くするためには、ポンプレーザ
ー、例えばアルゴンレーザーのビーム変調周波数を高く
しなければならない。0.3μｍ程度の深さを測定するた
めには100MHzの周波数を必要とする。しかし、出力5mW
程度の高パワーのレーザーに高い周波数で安定した変調
を加えることは非常に困難である。また連続的に変調周
波数を変化させることはさらに困難である。
合、ポンプレーザーからの放射光に1MHzの変調を加えた
とき、Si基板の表面から約３μｍの深さの所まで熱波お
よびプラズマ波が発生する。したがって、３μｍ程度ま
での欠陥を測定している。しかしながら近年の超LSIで
は１μｍ以下の浅い領域に素子を形成すること、および
Si基板にイオン注入法などでｐ−ｎ接合を形成した場
合、接合層の近傍で発生する電流のリークが重要な素子
特性の要因となっており、深さ方向の欠陥の分布の解析
が必要である。しかるに、この方法では表面から３μｍ
程度の深い範囲の積算値しか求めることができない。ま
た、測定する深さを浅くするためには、ポンプレーザ
ー、例えばアルゴンレーザーのビーム変調周波数を高く
しなければならない。0.3μｍ程度の深さを測定するた
めには100MHzの周波数を必要とする。しかし、出力5mW
程度の高パワーのレーザーに高い周波数で安定した変調
を加えることは非常に困難である。また連続的に変調周
波数を変化させることはさらに困難である。
本発明はポンプレーザーの変調周波数を変えることなく
Si基板の深さ方向のく欠陥分布を測定する方法を提供す
るものである。
Si基板の深さ方向のく欠陥分布を測定する方法を提供す
るものである。
問題点を解決するための手段 本発明の結晶欠陥の測定方法は、レーザービームを変調
して半導体基板に照射し、光エネルギーの吸収により発
生した熱波およびプラズマ波を他のプローブレーザービ
ームで検出し、半導体基板の欠陥を検出する方法におい
て、半導体基板を表面から深さ方向に少しづつ除去し
て、その除去前の欠陥量と除去後の欠陥量との差より、
Si基板層の欠陥量を算出する方法をくり返し、深さ方向
の欠陥分布を求めるものである。このとき、Si基板の除
去は陽極酸化法を用いれば、5nm〜100nm程度と薄くする
ことができ、かつ制御性も良いことから、精度を高く極
薄な層にわたって欠陥数を測定できる。
して半導体基板に照射し、光エネルギーの吸収により発
生した熱波およびプラズマ波を他のプローブレーザービ
ームで検出し、半導体基板の欠陥を検出する方法におい
て、半導体基板を表面から深さ方向に少しづつ除去し
て、その除去前の欠陥量と除去後の欠陥量との差より、
Si基板層の欠陥量を算出する方法をくり返し、深さ方向
の欠陥分布を求めるものである。このとき、Si基板の除
去は陽極酸化法を用いれば、5nm〜100nm程度と薄くする
ことができ、かつ制御性も良いことから、精度を高く極
薄な層にわたって欠陥数を測定できる。
作用 本発明の方法によれば、ポンプレーザーの変調周波数を
高めることなく、深さ方向の欠陥分布を測定することが
できる。また表面層近傍の浅い層の欠陥密度を知ること
ができる。
高めることなく、深さ方向の欠陥分布を測定することが
できる。また表面層近傍の浅い層の欠陥密度を知ること
ができる。
実施例 本発明の一例としてSi基板にB+イオンを50Kevの加速エ
ネルギーで１×1013／cm2の注入量のイオン注入を行っ
た層の欠陥分布の測定について示す。このイオン注入条
件では注入イオンの深さは、平均投影飛程が0.16μｍで
深さは約0.3μｍ程度となる。この注入により発生する
注入欠陥は0.3μｍより浅い層に形成される。
ネルギーで１×1013／cm2の注入量のイオン注入を行っ
た層の欠陥分布の測定について示す。このイオン注入条
件では注入イオンの深さは、平均投影飛程が0.16μｍで
深さは約0.3μｍ程度となる。この注入により発生する
注入欠陥は0.3μｍより浅い層に形成される。
本発明の応用例を第１図ａ〜ｃの工程順断面図により説
明する。最初に、第１図ａのように、注入後のSi基板１
の表面の注入欠陥量をサーマル・ウェーブ法により測定
しその値をN0とする。次に、第１図ｂのように、Si基板
１の表面を0.01μｍ程度除去する。Si基板を除去する方
法は例えば、Ｎ−メチルアセド・アミドに硝酸カリウム
を混合した溶液にSi基板１の表面を接触させ、Si基板の
裏面と溶液の間に一定の電流を流し、Si基板の表面に酸
化膜を形成する陽極酸化法によって行う。陽極酸化によ
って20nmの酸化膜３を形成し、この酸化膜３を弗酸で除
去すると約10nmのSi層を除去することができる。かつ酸
化膜の厚さは陽極酸化で加える電流の電極の電圧で正確
に制御できる。Si基板を除去する方法としては陽極酸化
法の他に、Siのプラズマエッチ,RIE,スパッタエッチ,Si
のケミカルエッチ等があるが、なるべくダメッヂを発生
しなく、エンチング層の厚さの制御性の良い方法が望ま
しい。
明する。最初に、第１図ａのように、注入後のSi基板１
の表面の注入欠陥量をサーマル・ウェーブ法により測定
しその値をN0とする。次に、第１図ｂのように、Si基板
１の表面を0.01μｍ程度除去する。Si基板を除去する方
法は例えば、Ｎ−メチルアセド・アミドに硝酸カリウム
を混合した溶液にSi基板１の表面を接触させ、Si基板の
裏面と溶液の間に一定の電流を流し、Si基板の表面に酸
化膜を形成する陽極酸化法によって行う。陽極酸化によ
って20nmの酸化膜３を形成し、この酸化膜３を弗酸で除
去すると約10nmのSi層を除去することができる。かつ酸
化膜の厚さは陽極酸化で加える電流の電極の電圧で正確
に制御できる。Si基板を除去する方法としては陽極酸化
法の他に、Siのプラズマエッチ,RIE,スパッタエッチ,Si
のケミカルエッチ等があるが、なるべくダメッヂを発生
しなく、エンチング層の厚さの制御性の良い方法が望ま
しい。
次に、第１図ｃのように、再度Si基板１の表面を除去後
サーマル・ウェーブ法により欠陥量を測定し、その値N1
を求める。このSi基板表面の除去した厚さをΔl1とすれ
ば、Δl1の厚みの中に含まれる欠陥量は（N0−N1）とし
て求まる。また、欠陥密度は（N0−N1）／Δl1で求ま
る。次に、さらにSi基板をΔl2だけ除去し、除去後サー
マル・ウェーブ法の測定値をN2とし、このような過程を
くり返し行なうと、ｉ番目の除去層の欠陥密度は（Ni-1
−Ni）／Δliとして求められる。Δl1＝Δl2＝…Δli＝
0.01μｍとすれば31回の測定で0.3μｍの深さまで測定
できる。この場合Si基板の除去厚さΔｌは必ずしも一定
でなくても良い。またSi基板の除去を一定の速度で連続
的に行ない、一定の間隔で測定を行なう方法でもよい。
サーマル・ウェーブ法により欠陥量を測定し、その値N1
を求める。このSi基板表面の除去した厚さをΔl1とすれ
ば、Δl1の厚みの中に含まれる欠陥量は（N0−N1）とし
て求まる。また、欠陥密度は（N0−N1）／Δl1で求ま
る。次に、さらにSi基板をΔl2だけ除去し、除去後サー
マル・ウェーブ法の測定値をN2とし、このような過程を
くり返し行なうと、ｉ番目の除去層の欠陥密度は（Ni-1
−Ni）／Δliとして求められる。Δl1＝Δl2＝…Δli＝
0.01μｍとすれば31回の測定で0.3μｍの深さまで測定
できる。この場合Si基板の除去厚さΔｌは必ずしも一定
でなくても良い。またSi基板の除去を一定の速度で連続
的に行ない、一定の間隔で測定を行なう方法でもよい。
発明の効果 本発明によりサーマル・ウエーブ法のポンプレーザーの
変調周波数を変えることなく、浅いSi基板層の欠陥およ
び深さ方向の欠陥分布が容易に測定できる。
変調周波数を変えることなく、浅いSi基板層の欠陥およ
び深さ方向の欠陥分布が容易に測定できる。
第１図は本発明の方法によりSi基板中の欠陥の深さ方向
の分布を測定する手順を説明する工程順断面図、第２図
はサーマル・ウエーブ法の原理を示す概要図である。 １……Si基板、２……結晶欠陥、３……陽極酸化膜。
の分布を測定する手順を説明する工程順断面図、第２図
はサーマル・ウエーブ法の原理を示す概要図である。 １……Si基板、２……結晶欠陥、３……陽極酸化膜。
Claims (2)
- 【請求項１】第１のレーザービームを変調して結晶基板
に照射し、光エネルギーの吸収により発生した熱波およ
びプラズマ波を第２のレーザービームで検出し、結晶基
板の欠陥を検出する過程を、結晶基板を表面から深さ方
向に微少量づつ除去しながらくり返して行うことを特徴
とする結晶欠陥の測定方法。 - 【請求項２】結晶基板を表面から深さ方向に微少量づつ
除去する手段が陽極酸化過程とこの過程で形成された酸
化層の除去とでなる特許請求の範囲第（１）項に記載の
結晶欠陥の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30207186A JPH06103713B2 (ja) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | 結晶欠陥の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30207186A JPH06103713B2 (ja) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | 結晶欠陥の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63155628A JPS63155628A (ja) | 1988-06-28 |
| JPH06103713B2 true JPH06103713B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=17904564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30207186A Expired - Lifetime JPH06103713B2 (ja) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | 結晶欠陥の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103713B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2653566B2 (ja) * | 1991-03-27 | 1997-09-17 | 株式会社東芝 | 半導体基板評価方法及び装置 |
| JP2004311580A (ja) | 2003-04-03 | 2004-11-04 | Toshiba Corp | 半導体評価装置及び半導体評価方法 |
| JP6032072B2 (ja) * | 2013-03-14 | 2016-11-24 | 信越半導体株式会社 | 欠陥検出方法 |
-
1986
- 1986-12-18 JP JP30207186A patent/JPH06103713B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63155628A (ja) | 1988-06-28 |
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