JPH0749305A - シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度測定装置および測定方法 - Google Patents
シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度測定装置および測定方法Info
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- JPH0749305A JPH0749305A JP21104493A JP21104493A JPH0749305A JP H0749305 A JPH0749305 A JP H0749305A JP 21104493 A JP21104493 A JP 21104493A JP 21104493 A JP21104493 A JP 21104493A JP H0749305 A JPH0749305 A JP H0749305A
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Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度の面内
分布を、迅速かつ容易に把握することができる測定装置
および測定方法を提供する。 【構成】 赤外光源１と、９μｍバンドの赤外光に対し
て透過特性を有する赤外線フィルタまたは分光器２と、
９μｍバンドの赤外光を検出する２次元配置の赤外線検
出器３と、検出されたデータを解析する計算機４とによ
って測定装置を構成する。赤外光源１が発する赤外光
を、赤外線フィルタまたは分光器２によりほぼ１１０７
ｃｍ-1の波数の赤外光に単色光化した上、シリコンウェ
ーハ５に入射し、これを透過した赤外光を２次元配置し
た赤外線検出器３で検出して計算機４に入力する。ここ
で、前記透過赤外光の強度と、別途測定した酸素を含ま
ないシリコン単結晶の透過赤外光強度とを比較して、シ
リコンウェーハ５内の格子間型酸素のみの吸光度データ
とし、格子間型酸素の面内分布データとして出力する。
分布を、迅速かつ容易に把握することができる測定装置
および測定方法を提供する。 【構成】 赤外光源１と、９μｍバンドの赤外光に対し
て透過特性を有する赤外線フィルタまたは分光器２と、
９μｍバンドの赤外光を検出する２次元配置の赤外線検
出器３と、検出されたデータを解析する計算機４とによ
って測定装置を構成する。赤外光源１が発する赤外光
を、赤外線フィルタまたは分光器２によりほぼ１１０７
ｃｍ-1の波数の赤外光に単色光化した上、シリコンウェ
ーハ５に入射し、これを透過した赤外光を２次元配置し
た赤外線検出器３で検出して計算機４に入力する。ここ
で、前記透過赤外光の強度と、別途測定した酸素を含ま
ないシリコン単結晶の透過赤外光強度とを比較して、シ
リコンウェーハ５内の格子間型酸素のみの吸光度データ
とし、格子間型酸素の面内分布データとして出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン単結晶中の格
子間型酸素濃度測定装置および測定方法に関する。
子間型酸素濃度測定装置および測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路素子の基板には、チョク
ラルスキー法によって製造したシリコン単結晶が広く用
いられている。前記シリコン単結晶には、高純度のもの
であっても実際には１０18ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度の酸素
がいろいろな形態で結晶中に存在しており、特に格子間
型酸素はデバイス製造時の熱処理によって析出し、デバ
イス特性に顕著な影響を及ぼす。そして、シリコンウェ
ーハ全体に前記格子間型酸素の均一な析出を起こさせる
ことが、デバイス製造の歩留りを向上させる。従って、
シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度の面内分布状態
は、製造したシリコン単結晶に対する重要な評価項目と
なっている。
ラルスキー法によって製造したシリコン単結晶が広く用
いられている。前記シリコン単結晶には、高純度のもの
であっても実際には１０18ａｔｏｍｓ／ｃｃ程度の酸素
がいろいろな形態で結晶中に存在しており、特に格子間
型酸素はデバイス製造時の熱処理によって析出し、デバ
イス特性に顕著な影響を及ぼす。そして、シリコンウェ
ーハ全体に前記格子間型酸素の均一な析出を起こさせる
ことが、デバイス製造の歩留りを向上させる。従って、
シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度の面内分布状態
は、製造したシリコン単結晶に対する重要な評価項目と
なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体単結晶に含まれ
ている不純物濃度の測定に関しては、特開昭５６−９４
２４２による半導体の不純物濃度の測定法、特開昭６１
−２４２４７５による赤外撮像装置などが知られてい
る。しかしながら、通常の赤外分光分析装置は、赤外測
定域（通常、４０００ｃｍ-1〜４００ｃｍ-1の範囲）を
分析する装置であり、前記従来の技術によってシリコン
単結晶中の格子間型酸素濃度の面内分布を測定する場
合、各測定点ごとに分光分析を行わなければならず、面
内測定点のすべてについて測定すると多大の時間と手間
がかかる。本発明は上記従来の問題点に着目してなされ
たもので、シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度の面内
分布を迅速かつ容易に把握することができる測定装置お
よび測定方法を提供することを目的としている。
ている不純物濃度の測定に関しては、特開昭５６−９４
２４２による半導体の不純物濃度の測定法、特開昭６１
−２４２４７５による赤外撮像装置などが知られてい
る。しかしながら、通常の赤外分光分析装置は、赤外測
定域（通常、４０００ｃｍ-1〜４００ｃｍ-1の範囲）を
分析する装置であり、前記従来の技術によってシリコン
単結晶中の格子間型酸素濃度の面内分布を測定する場
合、各測定点ごとに分光分析を行わなければならず、面
内測定点のすべてについて測定すると多大の時間と手間
がかかる。本発明は上記従来の問題点に着目してなされ
たもので、シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度の面内
分布を迅速かつ容易に把握することができる測定装置お
よび測定方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るシリコン単結晶中の格子間型酸素濃度
測定装置は、赤外光の光源と、９μｍバンドの赤外光に
対して透過特性を有する赤外線フィルタまたは分光器
と、９μｍバンドの赤外光を検出する２次元配置の赤外
線検出器と、前記赤外線検出器によって検出したデータ
を解析する計算機とによって構成したことを特徴として
いる。また、本発明に係るシリコン単結晶中の格子間型
酸素濃度測定方法は、赤外光源が発する赤外光を、赤外
線フィルタまたは分光器によりほぼ１１０７ｃｍ-1の波
数の赤外光に単色光化した上、被測定シリコン単結晶に
入射し、前記シリコン単結晶を透過した赤外光を２次元
配置の赤外線検出器で検出して計算機に入力し、前記被
測定シリコン単結晶を透過した赤外光の強度と酸素を含
まないシリコン単結晶の透過赤外光強度とを比較して、
被測定シリコン単結晶中の格子間型酸素のみの吸光度デ
ータを算出し、格子間型酸素の面内分布測定データとし
て出力することとした。
め、本発明に係るシリコン単結晶中の格子間型酸素濃度
測定装置は、赤外光の光源と、９μｍバンドの赤外光に
対して透過特性を有する赤外線フィルタまたは分光器
と、９μｍバンドの赤外光を検出する２次元配置の赤外
線検出器と、前記赤外線検出器によって検出したデータ
を解析する計算機とによって構成したことを特徴として
いる。また、本発明に係るシリコン単結晶中の格子間型
酸素濃度測定方法は、赤外光源が発する赤外光を、赤外
線フィルタまたは分光器によりほぼ１１０７ｃｍ-1の波
数の赤外光に単色光化した上、被測定シリコン単結晶に
入射し、前記シリコン単結晶を透過した赤外光を２次元
配置の赤外線検出器で検出して計算機に入力し、前記被
測定シリコン単結晶を透過した赤外光の強度と酸素を含
まないシリコン単結晶の透過赤外光強度とを比較して、
被測定シリコン単結晶中の格子間型酸素のみの吸光度デ
ータを算出し、格子間型酸素の面内分布測定データとし
て出力することとした。
【０００５】
【作用】シリコン単結晶中の格子間型酸素が吸収する赤
外光は、９μｍバンドであることが知られている。上記
構成によれば、シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度測
定装置を赤外光源と、９μｍバンドの赤外光に対して透
過特性のあるフィルタおよび９μｍバンドの赤外光に対
して受光特性のある赤外線検出器とを用いることにした
ので、従来のように測定点ごとに分光分析を行う必要が
なくなり、測定時間が短縮される。また、前記赤外線検
出器として２次元配置したものを用いることにより、従
来よりも少ない測定回数かつ短時間で格子間型酸素の面
内分布情報を得ることができる。
外光は、９μｍバンドであることが知られている。上記
構成によれば、シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度測
定装置を赤外光源と、９μｍバンドの赤外光に対して透
過特性のあるフィルタおよび９μｍバンドの赤外光に対
して受光特性のある赤外線検出器とを用いることにした
ので、従来のように測定点ごとに分光分析を行う必要が
なくなり、測定時間が短縮される。また、前記赤外線検
出器として２次元配置したものを用いることにより、従
来よりも少ない測定回数かつ短時間で格子間型酸素の面
内分布情報を得ることができる。
【０００６】
【実施例】以下に、本発明に係るシリコン単結晶中の格
子間型酸素濃度測定装置および測定方法の実施例につい
て、図面を参照して説明する。図１は測定装置の構成を
示す説明図である。本測定装置は赤外光源１、赤外線フ
ィルタまたは分光器２、赤外線検出器３、計算機４によ
って構成され、前記赤外線フィルタまたは分光器２と赤
外線検出器３との間に試料（被測定シリコン単結晶たと
えばシリコンウェーハ）５が保持される。前記赤外線検
出器３にはインジウム、アンチモンを使用した２次元配
置素子が用いられているが、９μｍバンドの赤外光に対
して受光特性のあるものならば、他のものでもよい。ま
た、計算機４には格子間型酸素濃度測定装置の制御機構
が含まれている。
子間型酸素濃度測定装置および測定方法の実施例につい
て、図面を参照して説明する。図１は測定装置の構成を
示す説明図である。本測定装置は赤外光源１、赤外線フ
ィルタまたは分光器２、赤外線検出器３、計算機４によ
って構成され、前記赤外線フィルタまたは分光器２と赤
外線検出器３との間に試料（被測定シリコン単結晶たと
えばシリコンウェーハ）５が保持される。前記赤外線検
出器３にはインジウム、アンチモンを使用した２次元配
置素子が用いられているが、９μｍバンドの赤外光に対
して受光特性のあるものならば、他のものでもよい。ま
た、計算機４には格子間型酸素濃度測定装置の制御機構
が含まれている。
【０００７】次に、上記酸素濃度測定装置を用いる酸素
濃度測定方法について説明する。赤外光源１が発した赤
外光は、赤外線フィルタまたは分光器２により、シリコ
ン単結晶中の格子間型酸素の吸収バンドである１１０７
ｃｍ-1の波数の赤外光に単色光化（分光）され、試料５
に入射される。試料５に含まれる格子間型酸素によって
吸収を受けた赤外単色光は、２次元配置した赤外線検出
器３によって測定される。２次元配置検出器による各測
定位置のデータは、計算機４内に蓄えられるか、または
専用の記録媒体に保存され、別に測定してあるバックグ
ラウンド測定データ、この場合はリファレンスとして使
用する高純度のシリコン単結晶たとえばＦＺ法による単
結晶から得られたスペクトルデータを用いてバックグラ
ウンド除去を行い、図２に示すような赤外吸収スペクト
ルとして表示させる。図２はシリコンによる吸収を除い
て格子間型酸素の吸収のみとしたスペクトルの例であ
る。試料５に入射される赤外光はほぼ１１０７ｃｍ-1の
波数の赤外光に単色光化されているので、格子間型酸素
の吸収のピーク情報だけが得られる。これを図３に示す
面内測定データとして出力する。前記吸光度データから
シリコン単結晶中に含まれる格子間型酸素濃度の面内分
布を得る方法は、日本電子工業振興協会などによって示
されている赤外吸光度値からの換算係数を用いて算出す
る。
濃度測定方法について説明する。赤外光源１が発した赤
外光は、赤外線フィルタまたは分光器２により、シリコ
ン単結晶中の格子間型酸素の吸収バンドである１１０７
ｃｍ-1の波数の赤外光に単色光化（分光）され、試料５
に入射される。試料５に含まれる格子間型酸素によって
吸収を受けた赤外単色光は、２次元配置した赤外線検出
器３によって測定される。２次元配置検出器による各測
定位置のデータは、計算機４内に蓄えられるか、または
専用の記録媒体に保存され、別に測定してあるバックグ
ラウンド測定データ、この場合はリファレンスとして使
用する高純度のシリコン単結晶たとえばＦＺ法による単
結晶から得られたスペクトルデータを用いてバックグラ
ウンド除去を行い、図２に示すような赤外吸収スペクト
ルとして表示させる。図２はシリコンによる吸収を除い
て格子間型酸素の吸収のみとしたスペクトルの例であ
る。試料５に入射される赤外光はほぼ１１０７ｃｍ-1の
波数の赤外光に単色光化されているので、格子間型酸素
の吸収のピーク情報だけが得られる。これを図３に示す
面内測定データとして出力する。前記吸光度データから
シリコン単結晶中に含まれる格子間型酸素濃度の面内分
布を得る方法は、日本電子工業振興協会などによって示
されている赤外吸光度値からの換算係数を用いて算出す
る。
【０００８】図３は２次元配置検出器による測定データ
の出力図で、格子間型酸素の析出分布がリング状（図３
のＰ部）で、かつ面内で変化しているシリコンウェーハ
について測定した例である。この出力図では、格子間型
酸素濃度または吸光度値の量が濃淡で示される。測定範
囲は、光学系の設定によって図３全体のような大面積の
ものからＱ部のような小面積のものまで測定することが
できる。図４は、測定範囲が図３全体のものについて任
意の部分たとえばＡ−Ａ線に沿う線分析出力例を示した
もので、横軸は酸素濃度または吸光度である。
の出力図で、格子間型酸素の析出分布がリング状（図３
のＰ部）で、かつ面内で変化しているシリコンウェーハ
について測定した例である。この出力図では、格子間型
酸素濃度または吸光度値の量が濃淡で示される。測定範
囲は、光学系の設定によって図３全体のような大面積の
ものからＱ部のような小面積のものまで測定することが
できる。図４は、測定範囲が図３全体のものについて任
意の部分たとえばＡ−Ａ線に沿う線分析出力例を示した
もので、横軸は酸素濃度または吸光度である。
【０００９】図１における試料５の測定面は、面荒れに
よる赤外光の散乱を避けるために鏡面またはそれに近い
面状態に仕上げておく必要がある。半導体デバイス用の
シリコンウェーハは、表面は鏡面であるが裏面は化研に
よる仕上げ面のものがあり、このような場合は赤外光入
射角度を変えることにより対応することができる。
よる赤外光の散乱を避けるために鏡面またはそれに近い
面状態に仕上げておく必要がある。半導体デバイス用の
シリコンウェーハは、表面は鏡面であるが裏面は化研に
よる仕上げ面のものがあり、このような場合は赤外光入
射角度を変えることにより対応することができる。
【００１０】赤外線フィルタと試料とを逆の位置に置き
換えてもよい。ただし分光器を用いる場合は置き換える
ことができない。また、試料が大きすぎて赤外光を均一
に照射できないときは、赤外光を走査することによって
測定が可能となる。
換えてもよい。ただし分光器を用いる場合は置き換える
ことができない。また、試料が大きすぎて赤外光を均一
に照射できないときは、赤外光を走査することによって
測定が可能となる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
リコン単結晶中の格子間型酸素が吸収する９μｍバンド
の赤外光をシリコン単結晶に入射し、前記赤外光に対し
て受光特性のある赤外線検出器を用いて透過量を検出す
る測定装置および測定方法としたので、下記の効果が得
られる。 （１）格子間型酸素濃度の面内分布測定に当たり、従来
よりも少ない測定回数で面内分布情報を得ることがで
き、測定位置ごとに分光分析を行う必要がないので、測
定時間を大幅に短縮することができる。 （２）本発明による格子間型酸素濃度測定装置および測
定方法は、生産ラインにおける製品チェックにも利用可
能であるが、製品チェックのための待ち時間が著しく短
縮され、スループットが向上する。 また本発明は、使用する赤外線バンドの設定を変更する
ことにより赤外領域に吸収を有する物質全般の分析に適
用することができるので、極めて有利である。
リコン単結晶中の格子間型酸素が吸収する９μｍバンド
の赤外光をシリコン単結晶に入射し、前記赤外光に対し
て受光特性のある赤外線検出器を用いて透過量を検出す
る測定装置および測定方法としたので、下記の効果が得
られる。 （１）格子間型酸素濃度の面内分布測定に当たり、従来
よりも少ない測定回数で面内分布情報を得ることがで
き、測定位置ごとに分光分析を行う必要がないので、測
定時間を大幅に短縮することができる。 （２）本発明による格子間型酸素濃度測定装置および測
定方法は、生産ラインにおける製品チェックにも利用可
能であるが、製品チェックのための待ち時間が著しく短
縮され、スループットが向上する。 また本発明は、使用する赤外線バンドの設定を変更する
ことにより赤外領域に吸収を有する物質全般の分析に適
用することができるので、極めて有利である。
【図１】格子間型酸素濃度測定装置の構成を示す説明図
である。
である。
【図２】シリコンによる吸収を除いて格子間型酸素の吸
収のみとしたスペクトルの例を示す図である。
収のみとしたスペクトルの例を示す図である。
【図３】２次元配置検出器による測定データの出力例を
示す図である。
示す図である。
【図４】測定範囲が図３全体のものについて、図３のＡ
−Ａ線に沿う線分析出力例を示す図である。
−Ａ線に沿う線分析出力例を示す図である。
１ 赤外光源 ２ 赤外線フィルタまたは分光器 ３ 赤外線検出器 ４ 計算機 ５ 試料（シリコンウェーハ）
Claims (2)
- 【請求項１】 赤外光の光源と、９μｍバンドの赤外光
に対して透過特性を有する赤外線フィルタまたは分光器
と、９μｍバンドの赤外光を検出する２次元配置の赤外
線検出器と、前記赤外線検出器によって検出したデータ
を解析する計算機とによって構成したことを特徴とする
シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度測定装置。 - 【請求項２】 赤外光源が発する赤外光を、赤外線フィ
ルタまたは分光器によりほぼ１１０７ｃｍ-1の波数の赤
外光に単色光化した上、被測定シリコン単結晶に入射
し、前記シリコン単結晶を透過した赤外光を２次元配置
の赤外線検出器で検出して計算機に入力し、前記被測定
シリコン単結晶を透過した赤外光の強度と酸素を含まな
いシリコン単結晶の透過赤外光強度とを比較して、被測
定シリコン単結晶中の格子間型酸素のみの吸光度を算出
し、格子間型酸素の面内分布測定データとして出力する
ことを特徴とするシリコン単結晶中の格子間型酸素濃度
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21104493A JPH0749305A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度測定装置および測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21104493A JPH0749305A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度測定装置および測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749305A true JPH0749305A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16599455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21104493A Pending JPH0749305A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | シリコン単結晶中の格子間型酸素濃度測定装置および測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749305A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6384415B1 (en) | 2000-06-20 | 2002-05-07 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method of evaluating quality of silicon wafer and method of reclaiming the water |
| KR100912345B1 (ko) * | 2008-01-07 | 2009-08-14 | 주식회사 실트론 | 단결정 성장 공정 파라미터를 이용한 산소농도 예측방법 및그 프로그램이 기록된 기록매체 |
| WO2020129639A1 (ja) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 | シリコンウェーハの極低酸素濃度測定方法 |
| CN113030000A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-25 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 单晶硅棒间隙氧含量的测量方法及装置 |
| CN113984705A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-28 | 北京科技大学 | 一种测定氮化铝晶格氧含量的方法 |
-
1993
- 1993-08-04 JP JP21104493A patent/JPH0749305A/ja active Pending
Cited By (8)
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