JPH0755702A - Crystal-defect measuring device and semiconductor manufacturing apparatus using the device - Google Patents

Crystal-defect measuring device and semiconductor manufacturing apparatus using the device

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JPH0755702A
JPH0755702A JP20067293A JP20067293A JPH0755702A JP H0755702 A JPH0755702 A JP H0755702A JP 20067293 A JP20067293 A JP 20067293A JP 20067293 A JP20067293 A JP 20067293A JP H0755702 A JPH0755702 A JP H0755702A
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JP
Japan
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crystal
defect
light
sample
measuring device
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Application number
JP20067293A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Takeda
一男 武田
Atsushi Hiraiwa
篤 平岩
Yoshitoshi Ito
嘉敏 伊藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0755702A publication Critical patent/JPH0755702A/en
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Abstract

PURPOSE:To distinguish the crystal defect causing the defect of a semiconductor device from the foreign matter on the surface of a crystal and to measure the depth position and the size of the defect in the crystal in a high sensitivity. CONSTITUTION:Coherent laser light 1 is split into two parts with a prism 50. One light is cast on a crystal sample 3, and the other light undergoes frequency modulation with a vibrating mirror 2. Thus the reference light is obtained. The reflected light from the surface of the sample 3 is removed with a polarization plate 51. The scattered light from a defect and the frequency modulated reference light are made to interfere. Only the frequency component, which is equal to the modulating frequency, is amplified with a lockin amplifier 18. The intensity and the phase of the component are recorded together with the data of the position of the sample 3 for every defect. The height of the sample 3 is changed with a sample moving stage 16, and the similar measurement is performed. The profile of the intensity of the scattered light from each defect in the depth direction is obtained, and the refractive index around the defect is derived.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置が形成され
る結晶の表面または結晶内に存在する結晶欠陥を計測す
る装置に係り、特に、結晶欠陥を結晶表面の異物と区別
して高感度に計測する装置、およびこれを用いた半導体
製造装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring crystal defects existing on or in a crystal on which a semiconductor device is formed, and more particularly, to distinguish crystal defects from foreign substances on the crystal surface with high sensitivity. The present invention relates to a measuring device and a semiconductor manufacturing device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIの高集積化に伴い、信頼性
や収率の低下が大きな問題になってきている。そして、
これらをもたらす主な原因の1つに、Si結晶の微小な
結晶欠陥を挙げることができる。これらの欠陥は、結晶
中への異物の析出、結晶格子の積層欠陥、点欠陥などで
生じ、これらの微小欠陥を観察する方法としては、以下
のような従来技術がある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the high integration of LSIs, a decrease in reliability and yield has become a serious problem. And
One of the main causes of causing these is a minute crystal defect of Si crystal. These defects are caused by precipitation of foreign substances in the crystal, stacking faults of crystal lattices, point defects, and the like. As a method for observing these minute defects, there are the following conventional techniques.

【0003】その第一は、Si結晶の断面方向(試料の
表面と平行な方向)からSi結晶を透過する赤外線を照
射し、Si結晶中微小欠陥からの散乱光を試料の表面方
向から検出する方法である。本方法は赤外線散乱トモグ
ラフィー法と呼ばれ、例えばジャーナル オブ クリス
タル グロース誌、第88巻(1988年)332ペー
ジに詳しい。この技術では、ビームを深さ方向に走査す
ることにより、深さ方向の分解能が得られる。その分解
能は、照射ビーム径によって決まり、照射光の波長程度
(約1μm)が限界となる。
The first is to irradiate infrared rays that pass through the Si crystal from the cross-sectional direction of the Si crystal (direction parallel to the surface of the sample), and detect scattered light from minute defects in the Si crystal from the surface direction of the sample. Is the way. This method is called infrared scattering tomography, and is described in detail, for example, in Journal of Crystal Growth, Vol. 88 (1988), p. In this technique, the resolution in the depth direction can be obtained by scanning the beam in the depth direction. The resolution is determined by the irradiation beam diameter, and the limit is about the wavelength of the irradiation light (about 1 μm).

【0004】次に、表面からの迷光の影響を受けにくい
ので微小な欠陥を検出するのに適した方法として、コン
フォーカル差動ヘテロダイン顕微鏡法があり、アプライ
ドオプティクッス誌、第29巻(1990年)4244
ページに詳しい。この方法は、周波数の異なる2本の光
ビーム(それぞれの周波数をν1とν2とする)を欠陥
の存在位置で交差させることを特徴としており、交差領
域にはν1−ν2のビート周波数で変動する干渉縞が形
成される。これによって、欠陥からの散乱光強度はν1
−ν2の周波数で変動するので、この周波数変動成分の
みを検出すれば、交差領域以外の散乱光の影響を除去し
て観察することが可能になる。また、検出光学系をピン
ホールを介したコンフォーカル光学系とすることによ
り、散乱光の検出領域を交差領域の一部に限定すること
ができ、この方式の分解能はコンフォーカル顕微鏡と同
じで波長程度である。
Next, there is a confocal differential heterodyne microscope method as a method suitable for detecting a minute defect because it is hardly affected by stray light from the surface, and Applied Opticus magazine, Vol. 29 (1990). ) 4244
Details on the page. This method is characterized in that two light beams having different frequencies (each frequency is ν1 and ν2) are crossed at the position where the defect exists, and the crossing region fluctuates with a beat frequency of ν1-ν2. Interference fringes are formed. As a result, the scattered light intensity from the defect is ν1
Since the frequency fluctuates at −ν2, it is possible to remove the influence of scattered light other than the crossing region for observation by detecting only this frequency fluctuation component. Also, by making the detection optical system a confocal optical system via a pinhole, it is possible to limit the detection area of scattered light to a part of the intersection area, and the resolution of this method is the same as that of a confocal microscope. It is a degree.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】LSIにおけるデバイ
スは、表面から0.5μm以内の領域に形成されること
が多い。この領域に欠陥が発生するとデバイス不良が生
じる確率が高いが、これより深い領域に発生しても、デ
バイス不良とは関係ないことが多い。そのため、実用上
は表面領域における欠陥を計測することが重要である。
その際、試料表面に付着した異物と結晶内の欠陥とを区
別することが必要である。これは計測前及び計測中に異
物が試料に付着するのを防止するのは困難であるためで
ある。しかしながら、従来の技術では散乱光をもとに欠
陥もしくは異物を検出するので、上記0.5μm以内の
表面層においてこれらを区別することは出来なかった。
また、製造途中の半導体装置においては種々の構造が形
成されているために、表面に大小さまざまな起伏が存在
し、これらの起伏を欠陥として計測してしまうことも従
来の問題であった。また、半導体装置の製造工程の初期
に形成される欠陥は微小なため、検出することができな
いという問題もあった。
Devices in LSI are often formed in a region within 0.5 μm from the surface. If a defect occurs in this region, a device defect is likely to occur, but even if it occurs in a region deeper than this, it is often unrelated to the device defect. Therefore, it is practically important to measure defects in the surface area.
At that time, it is necessary to distinguish the foreign matter attached to the sample surface from the defect in the crystal. This is because it is difficult to prevent foreign matter from adhering to the sample before and during measurement. However, since the conventional technique detects defects or foreign matters based on scattered light, it is impossible to distinguish them in the surface layer within 0.5 μm.
Further, since various structures are formed in the semiconductor device in the process of manufacturing, there are various undulations on the surface, and it has been a conventional problem that these undulations are measured as defects. There is also a problem that defects formed in the initial stage of the semiconductor device manufacturing process cannot be detected because they are minute.

【0006】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、結晶表面近傍の結晶欠陥を、結晶の表面上
に存在する異物微粒子と区別して検出し、より微小な欠
陥を計測できる結晶欠陥計測装置、およびこれを用いた
半導体製造装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and a crystal capable of detecting a crystal defect in the vicinity of the crystal surface in distinction from foreign particles present on the surface of the crystal and measuring a finer defect An object of the present invention is to provide a defect measuring device and a semiconductor manufacturing device using the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明においては、結晶表面もしくは結晶内に存在
する欠陥の周囲の屈折率を測定して、欠陥の計測を行
う。この欠陥周囲の屈折率から、結晶内の欠陥と結晶表
面に存在する微粒子(ダスト)とを区別する。また、上
記の屈折率の測定は、結晶内に照射光を絞り込み、か
つ、結晶内を走査させて、欠陥からの散乱光の強度分布
を測定して行う。また、上記散乱光の位相を測定して、
結晶内における欠陥の深さ位置を測定する。
In order to achieve this object, in the present invention, the refractive index around the defect existing on the crystal surface or in the crystal is measured to measure the defect. From the refractive index around the defect, the defect in the crystal and the fine particles (dust) existing on the crystal surface are distinguished. The refractive index is measured by narrowing the irradiation light into the crystal and scanning the crystal to measure the intensity distribution of the scattered light from the defect. Also, by measuring the phase of the scattered light,
The depth position of the defect in the crystal is measured.

【0008】具体的な装置としては、直線偏光したコヒ
ーレント光をプリズムにより二分割し、一方を結晶内に
絞り込んで照射し、他方を振動するミラーで周波数変調
させ、かつ、1/4波長板を二度透過させて偏光方向を
90゜回転させる。そして、欠陥からの散乱光のうち、
照射光の偏光方向と直交する偏光成分のみを偏光板を通
して検出し、上記周波数変調した光と干渉させる。そし
て、上記干渉光のビート周波数成分のみを信号として増
幅する。また、上記周波数変調光を二分割して一方を欠
陥からの散乱光と干渉させて検出信号とし、他方を参照
光として検出して上記検出信号から差し引く。
As a concrete apparatus, linearly polarized coherent light is divided into two by a prism, one is narrowed into a crystal for irradiation, the other is frequency-modulated by an oscillating mirror, and a quarter wave plate is used. It is transmitted twice and the polarization direction is rotated 90 °. And of the scattered light from the defect,
Only the polarization component orthogonal to the polarization direction of the irradiation light is detected through the polarizing plate and interferes with the frequency-modulated light. Then, only the beat frequency component of the interference light is amplified as a signal. Further, the frequency-modulated light is divided into two, one of which is interfered with the scattered light from the defect to be a detection signal, and the other is detected as a reference light and subtracted from the detection signal.

【0009】また、結晶が酸化シリコン以外の場合に
は、結晶内に存在する欠陥の屈折率を酸化シリコンと同
じに仮定し、上記欠陥からの散乱光の強度を測定して欠
陥のサイズを導出する。
When the crystal is other than silicon oxide, the refractive index of the defect existing in the crystal is assumed to be the same as that of silicon oxide, and the intensity of scattered light from the defect is measured to derive the size of the defect. To do.

【0010】また、上記の結晶欠陥計測装置を半導体基
板上に種々の元素を物理的あるいは化学的に付加させる
半導体製造装置に組み込み、半導体素子の製造過程にお
いて、半導体ウェハ表面あるいはウェハ結晶内に生じる
結晶欠陥を計測して評価する。
Further, the above-mentioned crystal defect measuring device is incorporated into a semiconductor manufacturing apparatus for physically or chemically adding various elements onto a semiconductor substrate, and is generated on the surface of a semiconductor wafer or within a wafer crystal in the process of manufacturing a semiconductor element. Crystal defects are measured and evaluated.

【0011】[0011]

【作用】まず、本発明に係る結晶欠陥計測装置における
欠陥周囲の屈折率測定手段の原理を、図2、3を用いて
説明する。
First, the principle of the refractive index measuring means around the defect in the crystal defect measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0012】図2(a)に示すように、屈折率nの固体
中に表面から垂直方向に照射光を絞り込んで入射した場
合、そのビームウェストにおける照射強度分布の幅(水
平方向の幅Δx′と垂直方向の幅Δz′)を考える。Δ
x′はほとんど屈折率nには依存しないが、Δz′は屈
折率が大きいほど大きい。すなわち、図2(a)の黒い
部分で示したビームウェストにおける三次元的な照射強
度分布形状は、屈折率が大きくなるにつれて深さ方向に
長くなる。図3(a)は波長が1.06μmの光をNA
=0.6の条件で照射した場合のΔz′とΔx′のサイ
ズを、試料の屈折率に対して計算したグラフである。た
だし、Δz′が垂直方向の照射強度分布の半値幅であ
り、Δx′が水平方向のビームサイズ(1/eに減衰す
る幅)である。このグラフよりΔx′の屈折率依存性は
ほとんど無く、Δz′は屈折率に比例して変化している
のが分かる。図3(b)は波長が1.06μmの光を固
体表面の法線方向に対して種々の立体角で絞り込んだ場
合、即ち種々の開口数(NA)で絞り込んだ場合、固体
中のビームウェストにおける照射強度分布の水平方向と
垂直方向の幅の比が固体の屈折率の関数としてどのよう
に変化するかを計算したグラフである。以上の解析結果
は、欠陥周囲の屈折率計測の基本原理として利用するこ
とが可能である。即ち、結晶中の欠陥からの散乱光強度
を計測しながら結晶試料またはビームを水平方向と垂直
方向に走査することによって、欠陥毎にΔz′とΔx′
を測定し、その比から欠陥周囲の屈折率を決定する。こ
の比と屈折率の関係式は次の様に表される。
As shown in FIG. 2 (a), when the irradiation light is focused into the solid having the refractive index n in the vertical direction from the surface and enters, the width of the irradiation intensity distribution at the beam waist (width Δx 'in the horizontal direction). And the vertical width Δz ′). Δ
Although x ′ hardly depends on the refractive index n, Δz ′ increases as the refractive index increases. That is, the three-dimensional irradiation intensity distribution shape in the beam waist shown by the black portion in FIG. 2A becomes longer in the depth direction as the refractive index increases. FIG. 3 (a) shows the NA of light with a wavelength of 1.06 μm.
2 is a graph in which the sizes of Δz ′ and Δx ′ when irradiated under the condition of = 0.6 are calculated with respect to the refractive index of the sample. Here, Δz ′ is the half-value width of the irradiation intensity distribution in the vertical direction, and Δx ′ is the beam size in the horizontal direction (width that attenuates to 1 / e). From this graph, it can be seen that Δx ′ has almost no dependency on the refractive index, and Δz ′ changes in proportion to the refractive index. FIG. 3B shows a beam waist in a solid when light having a wavelength of 1.06 μm is narrowed down at various solid angles with respect to the normal direction of the solid surface, that is, when narrowed down at various numerical apertures (NA). 6 is a graph showing how the ratio of the horizontal and vertical widths of the irradiation intensity distribution in Fig. 3 changes as a function of the refractive index of a solid. The above analysis results can be used as a basic principle of measuring the refractive index around a defect. That is, by scanning the crystal sample or the beam in the horizontal direction and the vertical direction while measuring the scattered light intensity from the defect in the crystal, Δz ′ and Δx ′ are detected for each defect.
Is measured and the refractive index around the defect is determined from the ratio. The relational expression between this ratio and the refractive index is expressed as follows.

【0013】[0013]

【数1】 [Equation 1]

【0014】ただし、NAは照射レンズの開口数であ
る。数式1は、ヤリフ著“光エレクトロニクスの基礎”
(丸善、1974)の3.2−11式と3.2−18式
とNAの定義式から導出したものである。
However, NA is the numerical aperture of the irradiation lens. Equation 1 is "Basics of Optoelectronics" by Yariff.
(Maruzen, 1974) 3.2-11 formula and 3.2-18 formula, and the definition formula of NA.

【0015】次に、結晶内における欠陥の位置の測定手
段について、図1と図2(b)とを用いて説明する。
Next, the means for measuring the position of the defect in the crystal will be described with reference to FIGS. 1 and 2 (b).

【0016】まず、図1に示したように、試料3中の欠
陥からの散乱光に周波数変調した光をプリズム50で干
渉させて、レンズとピンホール8を用いて光検出器7で
干渉光を検出する。この様子を数式と略図で示したのが
図2(b)である。図2(b)では光を複素振幅表示で
示しており、強度については絶対値の二乗で示してあ
る。試料の表面から深さZの位置に存在する欠陥に周波
数ω0の光を照射する。この照射光の深さ方向の強度分
布をf(Z)とおくと、このf(Z)の半値幅がΔz′
に相当する。欠陥からの散乱光強度|Us|^2は、照
射光強度|U0|^2に欠陥の散乱断面積σ(z)を乗
じたものになり、複素振幅の位相は表面反射光の位相に
比較して、欠陥位置までの往復分4πnz/λだけずれ
る。ただし、Zは欠陥の深さ位置である。この散乱光U
sに照射光と同じ光を周波数ωだけ変調した参照光Ur
を干渉させる。検出光強度|Ud|^2は以下の様にな
る。
First, as shown in FIG. 1, the scattered light from the defect in the sample 3 is caused to interfere with the frequency-modulated light by the prism 50, and the interference light is detected by the photodetector 7 using the lens and the pinhole 8. To detect. FIG. 2B shows this state with mathematical expressions and a schematic diagram. In FIG. 2B, the light is shown in a complex amplitude display, and the intensity is shown as the square of the absolute value. A defect existing at a depth Z from the surface of the sample is irradiated with light of frequency ω 0 . Letting f (Z) be the intensity distribution of this irradiation light in the depth direction, the half-value width of this f (Z) is Δz ′.
Equivalent to. The scattered light intensity | Us | ^ 2 from the defect is the irradiation light intensity | U 0 | ^ 2 multiplied by the scattering cross section σ (z) of the defect, and the phase of the complex amplitude is the phase of the surface reflected light. In comparison, the round trip to the defect position is offset by 4πnz / λ. However, Z is the depth position of the defect. This scattered light U
Reference light Ur obtained by modulating the same light as the irradiation light on s by frequency ω
Interfere with. The detected light intensity | Ud | ^ 2 is as follows.

【0017】[0017]

【数2】 [Equation 2]

【0018】ただし、δ″−δ′は散乱光と参照光との
位相差、I0は照射光強度であり|U0|^2に等しい。
数式2が検出信号の時間変化を示している。したがっ
て、参照光の変調周波数と等しい周波数の信号変化のみ
ロックインアンプ18によって増幅すれば、高感度検出
が可能となる。位相を欠陥ごとに計測し4πnZ/λを
求める。ただし、表面上の微粒子からの散乱光の位相を
ゼロとなるように位相の基準をとる。欠陥周囲の屈折率
は上記計測方法によって定まるので、位相から深さ方向
の位置Zが求まる。ただし、この位相からの位置決定に
は、λ/nの整数倍だけの不確定性がある。この不確定
性を排除する方法として、試料の高さを変えf(z)の
分布形状を利用して不確定性を排除する方法と、異なる
照射波長で同様の位相計測を行う方法とが考えられる。
後者の方法を次に説明する。一般的に二つの照射波長を
それぞれλ、λ′とし、各波長で計測した同じ欠陥につ
いての位相をそれぞれΩ、Ω′としたとき、λ/λ′=
(Ω′+2πm′)/(Ω+2πm)の条件と、m′と
mが整数である条件とでm′とmを求めれば、欠陥の深
さは(Ω+2πm)λ/4πnあるいは(Ω′+2π
m′)λ′/4πnで与えられる。
However, δ ″ −δ ′ is the phase difference between the scattered light and the reference light, and I 0 is the irradiation light intensity, which is equal to | U 0 | ^ 2.
Formula 2 shows the time change of the detection signal. Therefore, if only the signal change of the frequency equal to the modulation frequency of the reference light is amplified by the lock-in amplifier 18, high sensitivity detection becomes possible. The phase is measured for each defect to obtain 4πnZ / λ. However, the phase reference is taken so that the phase of the scattered light from the fine particles on the surface becomes zero. Since the refractive index around the defect is determined by the above measuring method, the position Z in the depth direction can be obtained from the phase. However, the position determination from this phase has an uncertainty of an integral multiple of λ / n. As a method of eliminating this uncertainty, there are considered a method of eliminating the uncertainty by changing the height of the sample and utilizing the distribution shape of f (z), and a method of performing similar phase measurement at different irradiation wavelengths. To be
The latter method will be described below. Generally, when the two irradiation wavelengths are λ and λ ′, and the phases of the same defect measured at each wavelength are Ω and Ω ′, λ / λ ′ =
If m ′ and m are obtained under the condition of (Ω ′ + 2πm ′) / (Ω + 2πm) and the condition that m ′ and m are integers, the defect depth is (Ω + 2πm) λ / 4πn or (Ω ′ + 2π).
m ') given by λ' / 4πn.

【0019】欠陥のサイズは、欠陥自身の屈折率と欠陥
周囲の屈折率と欠陥の散乱光強度とから求めることが出
来る。欠陥自身の屈折率が不明である場合には、暫定的
に以下のようにすると便利である。シリコンウェハ中の
欠陥については、酸化シリコンの屈折率と仮定して粒径
を求める。試料表面上の異物についてはポリスチレン標
準粒子の屈折率と同じと仮定して粒径を求める。シリコ
ンウェハ上に形成された酸化シリコン薄膜中の欠陥につ
いては、大気の屈折率と同じであると仮定して粒径を求
める。
The size of the defect can be obtained from the refractive index of the defect itself, the refractive index around the defect and the scattered light intensity of the defect. When the refractive index of the defect itself is unknown, it is convenient to temporarily do the following. Regarding the defects in the silicon wafer, the grain size is calculated assuming the refractive index of silicon oxide. The particle size of foreign matter on the surface of the sample is calculated on the assumption that it is the same as the refractive index of polystyrene standard particles. Regarding the defects in the silicon oxide thin film formed on the silicon wafer, the particle size is calculated on the assumption that it is the same as the refractive index of the atmosphere.

【0020】次に、欠陥検出の高感度化について述べ
る。
Next, the enhancement of the sensitivity of defect detection will be described.

【0021】結晶表面あるいは結晶内部の欠陥計測にお
いて、検出感度が低下する要因の一つとして、結晶表面
からの反射光がある。この反射光を排除する方法とし
て、物質表面からの反射光の偏光方向が反射によってほ
とんど変化しない事を利用し、照射光の偏光方向と垂直
方向の偏光を検出する方法をとる。図1では、偏光板5
1を設置することにより、照射光の偏光方向と異なる偏
光方向成分の散乱光を検出し、反射光を除去する構成に
している。
Reflection light from the crystal surface is one of the factors that lower the detection sensitivity in measuring defects on the crystal surface or inside the crystal. As a method of eliminating the reflected light, a method of detecting the polarized light in the direction perpendicular to the polarized direction of the irradiation light is used by utilizing the fact that the polarization direction of the reflected light from the material surface hardly changes due to the reflection. In FIG. 1, the polarizing plate 5
1 is installed so that scattered light having a polarization direction component different from the polarization direction of the irradiation light is detected and reflected light is removed.

【0022】検出感度が低下する他の要因として、光強
度の揺らぎがある。一般的に光強度の揺らぎの大きさ
は、光強度の平方根に比例する。本発明では欠陥を検出
するのに、照射光強度に由来する強度揺らぎもノイズに
なる。数式2では|Us|^2+|Ur|^2の変動に
相当する。この場合、散乱光強度|Us|^2に比べて
参照光強度|Ur|^2が圧倒的に大きく、参照光強度
の揺らぎが、全体の強度揺らぎを支配している。この揺
らぎを低減する方法について、以下にその概略を述べ
る。図7に示したように偏光プリズム52を利用して、
偏光した散乱光を一方の検出器7′のみに入射し、参照
光の方は強度が等しく偏光方向が直交する2つの成分に
分け、両方の検出器7、7′に入射する。2つの検出器
で検出した信号同士の差をとることで参照光強度の揺ら
ぎが排除され、照射強度変動の影響が低減される。
Another factor that lowers the detection sensitivity is fluctuation in light intensity. Generally, the magnitude of fluctuation of light intensity is proportional to the square root of light intensity. In the present invention, when a defect is detected, the intensity fluctuation derived from the irradiation light intensity also becomes noise. In Formula 2, this corresponds to a change of | Us | ^ 2 + | Ur | ^ 2. In this case, the reference light intensity | Ur | ^ 2 is overwhelmingly larger than the scattered light intensity | Us | ^ 2, and the fluctuation of the reference light intensity dominates the overall strength fluctuation. A method for reducing this fluctuation will be outlined below. Using the polarizing prism 52 as shown in FIG.
The polarized scattered light is incident only on one of the detectors 7 ', and the reference light is divided into two components of equal intensity and orthogonal polarization directions, and is incident on both detectors 7, 7'. By taking the difference between the signals detected by the two detectors, the fluctuation of the reference light intensity is eliminated and the influence of the irradiation intensity fluctuation is reduced.

【0023】[0023]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1は、本発明に係る結晶欠陥計測装置の
第1実施例の装置構成を示す図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing a device configuration of a first embodiment of a crystal defect measuring device according to the present invention.

【0024】まず、光源として波長1.06μmのN
d:YAGレーザ11を用い、直線偏光させた後、プリ
ズム50で2つに分け、一方は圧電素子41に固定した
ミラー2を1MHzに振動させて周波数変調を行い、ミ
ラー2の前方に置かれた1/4波長板53を通して反射
光の偏光方向を90゜回転させて参照光とする。また、
もう一方の光はプリズム50とNAが0.6の対物レン
ズ5′とにより、結晶である試料3の表面もしくは内部
の欠陥に照射される。この照射領域は試料表面から深さ
数μmまでとする。ここで試料3の表面からの反射光
は、作用の章で述べたように、偏光板51で除去され
る。欠陥からの散乱光は、プリズム50により、照射光
に対して垂直な偏光の参照光と重ねて偏光板51を透過
させ、レンズ5で絞り込み、ピンホール8を通して干渉
させる。そして、光検出器7でその干渉光を検出する。
検出信号は電流電圧変換回路21で電圧信号に変換し、
ロックインアンプ18で圧電素子41のドライバ42か
ら参照信号を取り込み、周波数の1MHz信号成分の信
号強度のみを増幅し、その振幅と位相を制御用コンピュ
ータ20にとりこむ。そのデータは、試料走査コントロ
ーラからの位相情報信号と同時に制御用コンピュータ2
0に取り込み記憶する。以上の計測を試料の一定の高さ
の水平面内で走査して計測し、その後同じ計測を試料の
高さを0.3μmずつ変えて順次行う。
First, as a light source, N having a wavelength of 1.06 μm is used.
After linearly polarized light using the d: YAG laser 11, the prism 50 divides the beam into two parts, one of which vibrates the mirror 2 fixed to the piezoelectric element 41 to 1 MHz for frequency modulation, and is placed in front of the mirror 2. The polarization direction of the reflected light is rotated by 90 ° through the ¼ wavelength plate 53 to be used as the reference light. Also,
The other light is applied to a defect on the surface or inside of the sample 3, which is a crystal, by the prism 50 and the objective lens 5'having an NA of 0.6. This irradiation region is set to a depth of several μm from the sample surface. Here, the reflected light from the surface of the sample 3 is removed by the polarizing plate 51 as described in the section of the operation. The scattered light from the defect is passed through the polarizing plate 51 by the prism 50 so as to overlap with the reference light polarized perpendicularly to the irradiation light, narrowed down by the lens 5, and interfered through the pinhole 8. Then, the photodetector 7 detects the interference light.
The detection signal is converted into a voltage signal by the current-voltage conversion circuit 21,
The lock-in amplifier 18 takes in the reference signal from the driver 42 of the piezoelectric element 41, amplifies only the signal strength of the 1 MHz signal component of the frequency, and takes the amplitude and phase into the control computer 20. The data is the phase information signal from the sample scanning controller and the control computer 2 simultaneously.
It is taken in 0 and memorized. The above measurement is performed by scanning in a horizontal plane of a fixed height of the sample, and then the same measurement is sequentially performed while changing the height of the sample by 0.3 μm.

【0025】次に同一の欠陥について、異なる深さ位置
で計測した散乱光強度の値から深さ方向の光プロファイ
ルを求め半値幅を決定する。そして、横方向の分布の半
値幅との比を求め、数式1から屈折率を欠陥毎に決定す
る。また、各欠陥について、試料の高さを変えて行った
計測による散乱光強度変化と位相から、深さ位置を決定
する。なお、散乱光強度分布の半値幅の測定値の更正
は、試料表面上に付着させたポリスチレン標準粒子を計
測して求めた屈折率が、1.0となるように行う。厚さ
0.5μmの熱酸化膜が形成されたシリコンウェハを試
料として、本実施例により計測した結果を、図4
(a)、(b)、(c)にまとめた。
Next, for the same defect, a half-width is determined by obtaining a light profile in the depth direction from the values of scattered light intensity measured at different depth positions. Then, the ratio of the distribution in the lateral direction to the full width at half maximum is obtained, and the refractive index is determined for each defect from Expression 1. Further, for each defect, the depth position is determined from the change and the phase of scattered light intensity by the measurement performed by changing the height of the sample. The measured value of the half width of the scattered light intensity distribution is calibrated so that the refractive index obtained by measuring the polystyrene standard particles adhered on the sample surface is 1.0. FIG. 4 shows the measurement results of this example using a silicon wafer on which a thermal oxide film having a thickness of 0.5 μm was formed as a sample.
They are summarized in (a), (b) and (c).

【0026】このようにして本実施例においては、試料
表面上の異物と試料内部の欠陥とを区別して計測するこ
とが可能である。また、試料内部の欠陥の深さ分布、お
よび粒径分布を得ることもできる。なお、本発明を試料
表面上の微粒子計測のみに用いても、有効であることは
言うまでもない。試料を清浄に保つために、試料移動用
ステージ16のうち少なくとも試料3に接する部分は、
重金属の不純物の少ない材料、例えば高純度石英で構成
するのが望ましい。
As described above, in this embodiment, it is possible to measure foreign matter on the surface of the sample and defects inside the sample separately. It is also possible to obtain the depth distribution of defects inside the sample and the particle size distribution. Needless to say, the present invention is effective even if it is used only for measuring fine particles on the surface of a sample. In order to keep the sample clean, at least a portion of the sample moving stage 16 in contact with the sample 3 is
It is desirable to use a material containing few heavy metal impurities, for example, high-purity quartz.

【0027】(実施例2)図5に、本発明に係る第2の
実施例の装置構成を示す。
(Embodiment 2) FIG. 5 shows an apparatus configuration of a second embodiment according to the present invention.

【0028】実施例1においてはミラー2を振動させる
ことにより周波数変調を行ったが、本実施例では超音波
変調素子15、15′を使用している。レーザ光源11
の光をハーフミラー9で2つに分け、一方の光は素子1
5′により80MHzで変調して偏光プリズム52′で
反射させ試料に照射する。他方の光は素子15により7
9MHzで変調させ参照光とし、欠陥からの散乱光と干
渉させて光検出器7で検出する。試料表面からの反射光
は、この実施例では偏光板51と偏光プリズム52′に
よって除去する。検出した光信号強度のうち1MHzの
周波数成分のみを、周波数フィルタ40またはロックイ
ンアンプ18を用いて選択的に増幅して、制御用コンピ
ュータ20に取り込む。なお、図5においては、周波数
フィルタ40とロックインアンプ18とを切り換える構
成としているが、これらのうち一方のみを用いてもよ
い。その他の測定方法やデータの処理方法は実施例1と
同様に行う。
In the first embodiment, the frequency modulation is performed by vibrating the mirror 2, but in the present embodiment, the ultrasonic modulators 15 and 15 'are used. Laser light source 11
Light is split into two by the half mirror 9, one of which is the element 1
It is modulated at 80 MHz by 5 ', reflected by the polarizing prism 52', and irradiated on the sample. The other light is emitted by element 15
The reference light is modulated at 9 MHz, interferes with the scattered light from the defect, and is detected by the photodetector 7. The reflected light from the sample surface is removed by the polarizing plate 51 and the polarizing prism 52 'in this embodiment. Of the detected optical signal intensity, only the frequency component of 1 MHz is selectively amplified by the frequency filter 40 or the lock-in amplifier 18 and taken into the control computer 20. Although the frequency filter 40 and the lock-in amplifier 18 are switched in FIG. 5, only one of them may be used. Other measurement methods and data processing methods are the same as in the first embodiment.

【0029】(実施例3)図6に、実施例3の装置構成
を示す。
(Embodiment 3) FIG. 6 shows an apparatus configuration of Embodiment 3.

【0030】本実施例は、実施例1の構成に対して波長
の異なる光源11′(Nd:YLFレーザ、波長131
9nm)を付加したものである。作用でも述べたよう
に、欠陥位置を位相から求めるうえで不確定性が存在す
るが、この不確定性を除去するために、複数の波長で波
長毎に実施例1と同様の強度と位相の計測を行う。位相
から欠陥の深さ位置を求める方法は、作用に述べたとお
りである。試料表面からの反射光は、偏光板51を用い
て除去する。なお、実施例2に対しても、本実施例3の
ように波長の異なる光源11′を付加することは有効で
ある。
In this embodiment, a light source 11 '(Nd: YLF laser, wavelength 131) having a different wavelength from the structure of the first embodiment is used.
9 nm) is added. As described in the action, there is an uncertainty in obtaining the defect position from the phase, but in order to eliminate this uncertainty, the same intensity and phase as those in the first embodiment are used for each wavelength at a plurality of wavelengths. Take measurements. The method of obtaining the depth position of the defect from the phase is as described in the operation. The reflected light from the sample surface is removed using the polarizing plate 51. It is effective to add the light sources 11 'having different wavelengths to the second embodiment as in the third embodiment.

【0031】(実施例4)図7に、実施例4の装置構成
を示す。
(Embodiment 4) FIG. 7 shows an apparatus configuration of Embodiment 4.

【0032】本実施例では、実施例2の構成で信号検出
器を2つにした構成となっている。偏光板51を透過し
て偏光した散乱光を偏光プリズム52で一方の検出器
7′のみに入射し、参照光の方は1/4波長板53によ
り円偏光にすることで、偏光プリズム52によって強度
が等しく偏光方向が直交する2つの成分に分ける。参照
光のそれぞれの偏光成分は検出器7、7′に入射する。
それら2つの検出器の信号同士の差を減算回路27でと
る。これによって、参照光の強度変動の影響を除去する
ことができる。この原理は作用で述べた通りである。試
料表面からの反射光は、偏光板51と偏光プリズム5
2′とによって除去し、欠陥からの散乱光のみを検出す
る。
In this embodiment, the configuration of the second embodiment has two signal detectors. The scattered light that has passed through the polarizing plate 51 and is polarized is made incident on only one of the detectors 7 ′ by the polarizing prism 52, and the reference light is circularly polarized by the ¼ wavelength plate 53. It is divided into two components of equal intensity and orthogonal polarization directions. The respective polarization components of the reference light are incident on the detectors 7 and 7 '.
The subtraction circuit 27 takes the difference between the signals of the two detectors. This makes it possible to remove the influence of the intensity fluctuation of the reference light. This principle is as described in the operation. The light reflected from the sample surface is reflected by the polarizing plate 51 and the polarizing prism 5.
2'and remove only the scattered light from the defect.

【0033】(実施例5)本実施例は、実施例1の欠陥
計測装置を用いて半導体装置の製造における工程管理を
行うものである。
(Fifth Embodiment) In this embodiment, the defect measuring apparatus of the first embodiment is used to perform process control in manufacturing a semiconductor device.

【0034】まず、一連の半導体装置製造工程のうち、
熱酸化およびアニール等の高温熱処理工程等が終了した
後、製造途中の半導体装置もしくは工程評価用の半導体
基板を用いて、その表面もしくは内部に存在する欠陥
を、実施例1の計測装置を用いて計測する。検出された
欠陥の数、もしくは大きさが所定の管理基準を越えた場
合には、上記製造途中の半導体装置を不良品として廃棄
処分にする。これにより、不良品に対してさらに工程を
加えるという無駄を省くことができる。また、半導体装
置の完成を待たずにその不良を検出することが可能にな
り、原因究明および問題点の改善を早期に行うことがで
きる、という利点も有る。上記工程管理の方法はその一
例であり、工程の特質に応じた様々な管理方法を採用す
ることが望ましい。
First, of a series of semiconductor device manufacturing steps,
After the high-temperature heat treatment process such as thermal oxidation and annealing is completed, a semiconductor device in the process of manufacture or a semiconductor substrate for process evaluation is used to detect defects existing on the surface or inside of the semiconductor device by using the measuring device of the first embodiment. measure. When the number or size of detected defects exceeds a predetermined management standard, the semiconductor device in the process of manufacturing is discarded as a defective product. As a result, it is possible to eliminate the waste of adding more steps to defective products. Further, there is also an advantage that the defect can be detected without waiting for the completion of the semiconductor device, and the cause can be investigated and the problem can be improved at an early stage. The above process control method is an example, and it is desirable to employ various control methods according to the characteristics of the process.

【0035】なお、半導体装置製造工程の初期の段階に
おいて、半導体基板内に形成された微小な欠陥を広い範
囲で検出できるのは、実施例1の欠陥計測装置により初
めて可能となったものである。また、実施例1において
は、試料のステージに高純度の石英を用いているので、
製造途中の半導体装置そのものを計測し、計測後にさら
に工程を加えて完成品に仕上げることが可能となった。
これらにより、上記工程管理が実現できるようになっ
た。なお、製造途中の半導体装置を実施例1を用いて計
測するのは、プラズマエッチングやイオン打ち込みのよ
うに汚染が大きな問題とならない工程、もしくは洗浄工
程の前に行うのが望ましい。これは、実施例1が清浄な
試料ステージを有しているとはいえ、機械トラブルや人
為的なミスによる突発的な汚染により、半導体装置の不
良や工程の汚染が生じるのを最小限に留めるためであ
る。
It should be noted that, in the initial stage of the semiconductor device manufacturing process, the minute defect formed in the semiconductor substrate can be detected in a wide range for the first time by the defect measuring apparatus of the first embodiment. . Moreover, in Example 1, since high-purity quartz is used for the stage of the sample,
It has become possible to measure the semiconductor device itself in the process of manufacturing and add more steps after measurement to complete the finished product.
With these, the above process control can be realized. It should be noted that it is desirable to measure the semiconductor device in the process of manufacture using the first embodiment, before the cleaning process or the process in which contamination does not cause a serious problem such as plasma etching or ion implantation. This means that although Example 1 has a clean sample stage, the occurrence of defective semiconductor devices and process contamination due to sudden contamination due to mechanical troubles and human error is minimized. This is because.

【0036】(実施例6)本実施例は、薄膜成長過程で
の膜厚モニタに本技術を応用したものである。
(Embodiment 6) In this embodiment, the present technology is applied to a film thickness monitor in the thin film growth process.

【0037】まず、シリコン基板上へのSiのエピタキ
シャル成長過程における膜厚変化をモニタする装置に応
用した場合の例について、以下に説明する。この場合は
実施例1、2、3、4における装置のいずれを用いても
良い。但し、表面からの反射光を利用するので、偏光板
51は反射光を透過させる様に設定する。表面のZ方向
位置を、反射光の位相変化で常に監視する。従来の測定
方法としては、照射波長を走査させて反射光強度が最も
強くなる波長から膜厚を測定する方法(ナノメトリック
ス社の製品名ナノスペックス)、照射光と反射光の偏光
解析で膜厚を導出するエリプソメトリ法などがある。し
かし、以上の技術は基板と異なる物質の膜厚成長をモニ
タすることを目的としており、基板と同一物質の膜厚成
長をモニタすることは原理的に不可能である。例えば、
シリコン基板上へのシリコンのエピタキシャル成長をモ
ニタすることはできない。本技術を薄膜成長過程のモニ
タとして使用する長所は、膜表面からの反射光の位相変
化で膜厚変化を記録するので、同一物質の膜でも測定可
能で有り、また膜底面からの反射光の位相と膜上面から
の反射光の位相との差で膜厚を正確に評価できることで
ある。また、本技術では、光の位相の測定は正弦波状に
時間的に変化する干渉縞の位相を測定するので、分解能
が高い。この方法では、試料の膜厚の時間的な変化によ
る干渉縞の明暗の変化の時間微分を検知しており、その
積分量が膜厚になる。これに対して、時間変動のない干
渉縞を用いる場合には、膜厚の測定分解能は明暗の山と
谷(微分がゼロの位置)ではゼロであり、その中間で分
解能が最大になる。このため膜厚の測定分解能がゼロか
ら最大値まで変動することになる。これに対して、ビー
ト干渉縞を用いると膜厚が一定でも明暗が時間的に変動
し、その位相を検出することによって、膜厚測定におけ
る分解能を常に最大にすることができる。これが分解能
が高いという理由である。
First, an example of application to a device for monitoring a change in film thickness during the epitaxial growth process of Si on a silicon substrate will be described below. In this case, any of the devices in Examples 1, 2, 3 and 4 may be used. However, since the reflected light from the surface is used, the polarizing plate 51 is set to transmit the reflected light. The Z direction position of the surface is constantly monitored by the phase change of the reflected light. Conventional measurement methods include scanning the irradiation wavelength and measuring the film thickness from the wavelength at which the reflected light intensity is the strongest (Nanometrics' product name Nanospecs), and polarization analysis of the irradiation light and the reflected light. There is an ellipsometry method for deriving the thickness. However, the above technique aims at monitoring the film thickness growth of a substance different from that of the substrate, and it is theoretically impossible to monitor the film thickness growth of the same substance as that of the substrate. For example,
It is not possible to monitor the epitaxial growth of silicon on a silicon substrate. The advantage of using this technology as a monitor of the thin film growth process is that the film thickness change is recorded by the phase change of the reflected light from the film surface, so it is possible to measure even the film of the same substance, and the reflected light from the bottom surface of the film can be measured. That is, the film thickness can be accurately evaluated by the difference between the phase and the phase of the reflected light from the upper surface of the film. Further, in the present technology, since the phase of light is measured as the phase of an interference fringe that changes with time in a sinusoidal shape, the resolution is high. In this method, the time derivative of the change in brightness of the interference fringes due to the temporal change in the film thickness of the sample is detected, and the integrated amount thereof becomes the film thickness. On the other hand, when the interference fringes that do not change with time are used, the measurement resolution of the film thickness is zero in the light and dark peaks and valleys (positions where the derivative is zero), and the resolution becomes maximum in the middle. Therefore, the measurement resolution of the film thickness varies from zero to the maximum value. On the other hand, when the beat interference fringes are used, the light and dark changes temporally even if the film thickness is constant, and by detecting the phase thereof, the resolution in film thickness measurement can always be maximized. This is the reason for the high resolution.

【0038】以上の理由によって、半導体基板等の上に
各種膜を成長させる装置に本測定装置を組み込んで膜厚
モニタとすることは、本測定装置の重要な1つの応用例
である。
For the above reasons, it is an important application example of the present measuring apparatus to incorporate the present measuring apparatus into an apparatus for growing various films on a semiconductor substrate or the like to form a film thickness monitor.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る結晶
欠陥計測装置では、結晶内に存在する欠陥の周囲の屈折
率を測定するので、欠陥を表面上に存在する異物と区別
して計測することができ、かつ、欠陥からの散乱光と結
晶表面からの反射光との位相差の測定から、欠陥の結晶
内における深さ位置を高分解能で計測することができ
る。
As described above, in the crystal defect measuring device according to the present invention, the refractive index around the defect existing in the crystal is measured, and therefore the defect is measured separately from the foreign matter existing on the surface. It is possible to measure the phase difference between the scattered light from the defect and the reflected light from the crystal surface, and the depth position of the defect in the crystal can be measured with high resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る結晶欠陥計測装置の一実施例の装
置構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a device configuration of an embodiment of a crystal defect measuring device according to the present invention.

【図2】(a)試料中における照射光のビームウェスト
のサイズ(Δz′、Δx′)と屈折率nの関係を示した
図、(b)検出信号の位相と欠陥の深さとの関係を示し
た図である。
2A is a diagram showing the relationship between the size (Δz ′, Δx ′) of the beam waist of the irradiation light in the sample and the refractive index n, and (b) the relationship between the phase of the detection signal and the depth of the defect. It is the figure shown.

【図3】(a)NA=0.6の場合におけるΔz′とΔ
x′の屈折率依存性を示したグラフ、(b)(Δz′)
/(Δx′)の屈折率依存性を照射用レンズのNAを変
えて示したグラフである。
FIG. 3 (a) Δz ′ and Δ when NA = 0.6
A graph showing the refractive index dependence of x ′, (b) (Δz ′)
6 is a graph showing the refractive index dependence of / (Δx ′) by changing the NA of the irradiation lens.

【図4】(a)表面上の異物面内分布と粒径分布と深さ
位置分布を示した図、(b)酸化膜中の欠陥面内分布と
粒径分布と深さ位置分布を示した図、(c)結晶内部の
欠陥の面内分布と粒径分布と深さ位置分布を示した図で
ある。
4A is a diagram showing the in-plane distribution of foreign matter on the surface, the grain size distribution and the depth position distribution, and FIG. 4B is a diagram showing the defect in-plane distribution, the grain size distribution and the depth position distribution in the oxide film. FIG. 4C is a diagram showing in-plane distribution of defects inside the crystal, grain size distribution, and depth position distribution.

【図5】実施例2の装置構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a device configuration of a second embodiment.

【図6】実施例3の装置構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a device configuration according to a third embodiment.

【図7】実施例4の装置構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a device configuration according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ光 2…ミラー 3…試料 5…レンズ 5′…対物レンズ 7…光検出器 7′…光検出器 8…ピンホール 8′…ピンホール 9…ハーフミラー 10…ミラー 11…レーザ光源 11′…レーザ光源 15…周波数変調素子 15′…周波数変調素子 16…試料移動用ステ
ージ 18…ロックインアンプ 20…計測制御用コン
ピュータ 21…電流電圧変換器 21′…電流電圧変換
器 25…周波数変調素子ドライバ 26…ステージ移動用コントローラ 31…表示装置 40…周波数フィルタ 41…圧電素子 42…圧電素子ドライ
バ 50…プリズム 51…偏光板 52…偏光プリズム 52′…偏光プリズム 53…1/4波長板
1 ... Laser light 2 ... Mirror 3 ... Sample 5 ... Lens 5 '... Objective lens 7 ... Photodetector 7' ... Photodetector 8 ... Pinhole 8 '... Pinhole 9 ... Half mirror 10 ... Mirror 11 ... Laser light source 11 ′ ... Laser light source 15 ... Frequency modulation element 15 ′ ... Frequency modulation element 16 ... Sample moving stage 18 ... Lock-in amplifier 20 ... Measurement control computer 21 ... Current-voltage converter 21 '... Current-voltage converter 25 ... Frequency modulation element Driver 26 ... Stage moving controller 31 ... Display device 40 ... Frequency filter 41 ... Piezoelectric element 42 ... Piezoelectric element driver 50 ... Prism 51 ... Polarizing plate 52 ... Polarizing prism 52 '... Polarizing prism 53 ... Quarter wave plate

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年12月24日[Submission date] December 24, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図2[Name of item to be corrected] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図2】 [Fig. 2]

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】結晶表面もしくは結晶内に存在する欠陥を
検出する結晶欠陥計測装置において、上記欠陥周囲の屈
折率を測定することを特徴とする結晶欠陥計測装置。
1. A crystal defect measuring device for detecting a defect existing on a crystal surface or in a crystal, wherein a refractive index around the defect is measured.
【請求項2】上記結晶内に存在する欠陥を、該欠陥の周
囲の屈折率を測定することによって、上記結晶表面上に
存在する微粒子と区別して計測することを特徴とする請
求項1に記載の結晶欠陥計測装置。
2. The defect existing in the crystal is measured by measuring the refractive index around the defect to be distinguished from the fine particles existing on the surface of the crystal. Crystal defect measuring device.
【請求項3】上記結晶欠陥の周囲の屈折率を測定する手
段として、上記結晶中に照射光をしぼり込む手段と、上
記結晶試料と上記照射光とを相対的に移動させて絞り込
まれた上記照射光で上記結晶試料を走査する手段とを有
し、上記結晶中に存在する欠陥からの散乱光の強度分布
を測定することを特徴とする請求項1または2に記載の
結晶欠陥計測装置。
3. A means for squeezing the irradiation light into the crystal as a means for measuring the refractive index around the crystal defect, and a means for narrowing the crystal sample by moving the irradiation light relatively. 3. The crystal defect measuring device according to claim 1, further comprising: a means for scanning the crystal sample with irradiation light to measure an intensity distribution of scattered light from defects existing in the crystal.
【請求項4】上記結晶内に存在する欠陥からの散乱光の
位相を測定して、上記欠陥の深さ位置を決定することを
特徴とする結晶欠陥計測装置。
4. A crystal defect measuring device, characterized in that the depth position of the defect is determined by measuring the phase of scattered light from the defect existing in the crystal.
【請求項5】結晶表面もしくは結晶内に存在する欠陥を
検出する結晶欠陥計測装置において、直線偏光したコヒ
ーレント光を発する光源と該光源からの光を上記結晶内
に照射する手段と、上記欠陥からの散乱光の上記照射光
の偏光方向と直交する偏光成分のみを検出する手段と、
上記光源からの光に対して一定の周波数だけ周波数変調
した光と上記欠陥からの散乱光とを干渉させ、該干渉光
を信号として検出する手段と、該検出信号のうち上記干
渉光のビート周波数成分のみを増幅する手段とを有する
ことを特徴とする結晶欠陥計測装置。
5. A crystal defect measuring device for detecting a defect existing on a crystal surface or in a crystal, a light source for emitting linearly polarized coherent light, a means for irradiating light from the light source into the crystal, and Means for detecting only a polarization component orthogonal to the polarization direction of the irradiation light of the scattered light of,
Means for interfering the light from the light source, which is frequency-modulated by a constant frequency, with the scattered light from the defect, and detecting the interference light as a signal; and the beat frequency of the interference light in the detection signal. A crystal defect measuring device comprising means for amplifying only a component.
【請求項6】上記周波数変調した光を分割して該分割光
の一方を信号として検出する手段を有し、上記検出信号
と上記干渉光の検出信号との差をとる手段を設けたこと
を特徴とする請求項5に記載の結晶欠陥計測装置。
6. A means for dividing the frequency-modulated light to detect one of the divided lights as a signal, and providing means for obtaining a difference between the detection signal and the detection signal of the interference light. The crystal defect measuring device according to claim 5.
【請求項7】結晶中の欠陥を検出する結晶欠陥計測装置
において、酸化シリコン以外の結晶中に存在する欠陥の
サイズを、該欠陥が酸化シリコンの屈折率と同じ屈折率
を有するものと仮定して、該欠陥からの散乱光の強度を
測定して導出することを特徴とする結晶欠陥計測装置。
7. A crystal defect measuring device for detecting defects in a crystal, wherein the size of a defect existing in a crystal other than silicon oxide is assumed to have the same refractive index as that of silicon oxide. Then, the crystal defect measuring device is characterized in that the intensity of scattered light from the defect is measured and derived.
【請求項8】半導体基板に元素を物理的あるいは化学的
に付加させる半導体製造装置において、該製造装置に上
記請求項1ないし7に記載のいずれかの結晶欠陥計測装
置を組み込んだことを特徴とする半導体製造装置。
8. A semiconductor manufacturing apparatus for physically or chemically adding an element to a semiconductor substrate, wherein the crystal defect measuring apparatus according to any one of claims 1 to 7 is incorporated in the manufacturing apparatus. Semiconductor manufacturing equipment.
【請求項9】上記請求項1ないし7に記載のいずれかの
結晶欠陥計測装置によって、半導体ウェハ表面上もしく
はウェハ結晶内の結晶欠陥を計測し評価することを特徴
とする半導体製造装置。
9. A semiconductor manufacturing apparatus characterized by measuring and evaluating a crystal defect on the surface of a semiconductor wafer or in a wafer crystal by the crystal defect measuring apparatus according to any one of claims 1 to 7.
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