JPH09246337A - 結晶欠陥検出方法及び結晶欠陥検出装置 - Google Patents
結晶欠陥検出方法及び結晶欠陥検出装置Info
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- JPH09246337A JPH09246337A JP8052809A JP5280996A JPH09246337A JP H09246337 A JPH09246337 A JP H09246337A JP 8052809 A JP8052809 A JP 8052809A JP 5280996 A JP5280996 A JP 5280996A JP H09246337 A JPH09246337 A JP H09246337A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料を損傷せず試料表面までの結晶欠陥の深
さ分布及びその平面的な大きさの分布を得ること。 【解決手段】 ステージ10上にSi基板11を設置し、その
Si基板11表面にバンドギャップ Vg 未満のエネルギーの
第一のレーザー光を斜め上から入射している間に、その
領域に Vg 以上のエネルギーの第二のレーザー光を斜め
上から入射させ、Si基板11からの散乱光を検出する。次
に、第二のレーザー光のエネルギーを高くし自由電子を
増加させ、自由電子による第一のレーザー光の吸収を増
加させる。すると第一のレーザー光が入射する深さがよ
り浅くなり、基板11表面近傍のみの結晶欠陥を検出でき
る。このため、基板11を損傷することなく、散乱光強度
より結晶欠陥の大きさ、そして第二のレーザー光のエネ
ルギー及び強度より結晶欠陥の位置( 深さ) を得ること
ができる。
さ分布及びその平面的な大きさの分布を得ること。 【解決手段】 ステージ10上にSi基板11を設置し、その
Si基板11表面にバンドギャップ Vg 未満のエネルギーの
第一のレーザー光を斜め上から入射している間に、その
領域に Vg 以上のエネルギーの第二のレーザー光を斜め
上から入射させ、Si基板11からの散乱光を検出する。次
に、第二のレーザー光のエネルギーを高くし自由電子を
増加させ、自由電子による第一のレーザー光の吸収を増
加させる。すると第一のレーザー光が入射する深さがよ
り浅くなり、基板11表面近傍のみの結晶欠陥を検出でき
る。このため、基板11を損傷することなく、散乱光強度
より結晶欠陥の大きさ、そして第二のレーザー光のエネ
ルギー及び強度より結晶欠陥の位置( 深さ) を得ること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板におけ
る結晶欠陥の検出方法、及びその検出装置に関する。
る結晶欠陥の検出方法、及びその検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】デバイスの微細化に伴い、半導体基板の
結晶欠陥によるデバイスへの悪影響が無視できなくなっ
ている。このため、結晶欠陥の発生防止を進めると共
に、結晶欠陥の正確な評価が必要とされている。
結晶欠陥によるデバイスへの悪影響が無視できなくなっ
ている。このため、結晶欠陥の発生防止を進めると共
に、結晶欠陥の正確な評価が必要とされている。
【０００３】周知のように、結晶欠陥の基本的評価方法
の一つに、レーザー光散乱トモグラフィーがある。この
うち代表的な二方法を、Si基板の酸素析出物（BMD ：Bu
lk Micro Defect ）の評価を例に、以下に説明する。
の一つに、レーザー光散乱トモグラフィーがある。この
うち代表的な二方法を、Si基板の酸素析出物（BMD ：Bu
lk Micro Defect ）の評価を例に、以下に説明する。
【０００４】( 方法1) 図３のようにレーザー装置32a
から出力した赤外レーザーをフィルター32b にかけた
後、へき開したSi基板31側面に入射させる。Si基板31の
結晶欠陥による散乱光をフィルター34b でノイズをと
る。この散乱光を、入射光に対し、迷光及び散乱像のゆ
がみが少ない角度90°にある検出器34a で検出し、結晶
欠陥の空間分布を測定する。
から出力した赤外レーザーをフィルター32b にかけた
後、へき開したSi基板31側面に入射させる。Si基板31の
結晶欠陥による散乱光をフィルター34b でノイズをと
る。この散乱光を、入射光に対し、迷光及び散乱像のゆ
がみが少ない角度90°にある検出器34a で検出し、結晶
欠陥の空間分布を測定する。
【０００５】( 方法2) 図４のようにレーザー装置42a
から出力した赤色レーザーをフィルター42b にかけた
後、Si基板41に斜め上方から入射させた後、基板41から
の散乱光を、フィルター44b にかけた後、Si基板41表面
に対し垂直方向にある検出器44a で検出し、結晶欠陥の
空間分布を測定する。
から出力した赤色レーザーをフィルター42b にかけた
後、Si基板41に斜め上方から入射させた後、基板41から
の散乱光を、フィルター44b にかけた後、Si基板41表面
に対し垂直方向にある検出器44a で検出し、結晶欠陥の
空間分布を測定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記、二方法における
問題点を以下に述べる。 ( 方法１) この方法を適用するには、試料となる半導
体基板のへき開が必要となる。従って、製造工程中にあ
る半導体基板の結晶欠陥の評価には適さない。又、へき
開による表面における散乱の影響より、半導体基板の表
層における結晶欠陥の評価には適さない。
問題点を以下に述べる。 ( 方法１) この方法を適用するには、試料となる半導
体基板のへき開が必要となる。従って、製造工程中にあ
る半導体基板の結晶欠陥の評価には適さない。又、へき
開による表面における散乱の影響より、半導体基板の表
層における結晶欠陥の評価には適さない。
【０００７】( 方法２) 半導体基板41における入射光
の深さは、入射光の波長により決まるため、BMD の深さ
分布を測定できない。そこで、本発明は、上記問題を解
決し、半導体基板を損傷することなく、半導体基板（特
にその表層）における結晶欠陥の深さ分布を詳細に得、
さらにその深さにおける結晶欠陥の大きさを測定可能に
することを目的とする。
の深さは、入射光の波長により決まるため、BMD の深さ
分布を測定できない。そこで、本発明は、上記問題を解
決し、半導体基板を損傷することなく、半導体基板（特
にその表層）における結晶欠陥の深さ分布を詳細に得、
さらにその深さにおける結晶欠陥の大きさを測定可能に
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の結晶欠陥検出方法では、半導体結晶からな
る試料表面に、前記試料のバンドギャップＶg未満のエ
ネルギーを有する第一のレーザー光を照射すると共に、
前記試料表面に前記バンドギャップＶg以上のエネルギ
ーを有する第二のレーザー光を照射し、この第一及び第
二のレーザー光を受けた前記試料の散乱光を検出するこ
とを特徴とする。
に、本発明の結晶欠陥検出方法では、半導体結晶からな
る試料表面に、前記試料のバンドギャップＶg未満のエ
ネルギーを有する第一のレーザー光を照射すると共に、
前記試料表面に前記バンドギャップＶg以上のエネルギ
ーを有する第二のレーザー光を照射し、この第一及び第
二のレーザー光を受けた前記試料の散乱光を検出するこ
とを特徴とする。
【０００９】仮に、試料表面を基準とし、基板の厚さ方
向をＹ軸とし、第一のレーザー光のみを入射した場合の
侵入深さをＹ0とすると、この場合は表面からＹ0の間の
結晶欠陥が観察できる。上記方法により、試料中のキャ
リアは第二のレーザー光を吸収し励起状態に変わり、励
起されたキャリアは第一のレーザー光を吸収する( 被吸
収量は半導体基板中のキャリア濃度に依存する) 。そし
て、第一のレーザー光は強度が弱まり、基板に侵入する
深さＹ1は、Ｙ1＜Ｙ0となり深さが変化する。
向をＹ軸とし、第一のレーザー光のみを入射した場合の
侵入深さをＹ0とすると、この場合は表面からＹ0の間の
結晶欠陥が観察できる。上記方法により、試料中のキャ
リアは第二のレーザー光を吸収し励起状態に変わり、励
起されたキャリアは第一のレーザー光を吸収する( 被吸
収量は半導体基板中のキャリア濃度に依存する) 。そし
て、第一のレーザー光は強度が弱まり、基板に侵入する
深さＹ1は、Ｙ1＜Ｙ0となり深さが変化する。
【００１０】通常、励起したキャリアの濃度の制御は、
レーザーのエネルギー（波長）及び強度の制御より、高
精度に行なえる。本発明では、励起したキャリアの濃度
を制御することにより、レーザーの侵入深さを可変させ
ることを特徴とする。このとき、励起したキャリアの濃
度と第一のレーザー光の侵入深さとの関係は、あらかじ
め測定しておく。
レーザーのエネルギー（波長）及び強度の制御より、高
精度に行なえる。本発明では、励起したキャリアの濃度
を制御することにより、レーザーの侵入深さを可変させ
ることを特徴とする。このとき、励起したキャリアの濃
度と第一のレーザー光の侵入深さとの関係は、あらかじ
め測定しておく。
【００１１】よって、従来検出できなかった深さにおけ
る、結晶欠陥を測定できる。尚、上記第一及び第二のレ
ーザー光を照射する際に、第二のレーザー光のエネルギ
ー値あるいは強度を変えることにより、第一のレーザー
光が入射する試料表面からの深さを変えることを特徴と
する。
る、結晶欠陥を測定できる。尚、上記第一及び第二のレ
ーザー光を照射する際に、第二のレーザー光のエネルギ
ー値あるいは強度を変えることにより、第一のレーザー
光が入射する試料表面からの深さを変えることを特徴と
する。
【００１２】尚、上記第二のレーザー光のエネルギー
値、強度及び試料の不純物濃度より、検出している結晶
欠陥の試料表面からの深さを算出することを特徴とす
る。すなわち、第二のレーザー光を強くするほど励起キ
ャリアは増加し、このため第一のレーザー光の被吸収量
が増加し、第一のレーザー光の侵入深さが変化し、Ｙ0
から表面近傍まで、Ｙ軸に対してどのように結晶欠陥が
分布しているか測定できる。
値、強度及び試料の不純物濃度より、検出している結晶
欠陥の試料表面からの深さを算出することを特徴とす
る。すなわち、第二のレーザー光を強くするほど励起キ
ャリアは増加し、このため第一のレーザー光の被吸収量
が増加し、第一のレーザー光の侵入深さが変化し、Ｙ0
から表面近傍まで、Ｙ軸に対してどのように結晶欠陥が
分布しているか測定できる。
【００１３】尚、上記第一のレーザー光を照射する際
に、第二のレーザー光を吸収した励起状態のキャリアが
ある領域に、第一のレーザー光を入射させることを特徴
とする。 また、本発明の結晶欠陥検出装置は、半導体
結晶からなる試料を支持するステージと、このステージ
の上方に設けられた、前記試料のバンドギャップＶg未
満のエネルギーを有する第一のレーザー光を照射する第
一のレーザー装置と、前記ステージの上方に設けられ
た、Ｖg以上のエネルギーを有する第二のレーザー光を
照射する第二のレーザー装置と、前記ステージの主表面
の上方に設けられた、試料からの散乱光を検出する検出
器とを有し、前記第一のレーザー光及び前記第二のレー
ザー光を照射し、第一のレーザー光による散乱光を検出
することにより結晶欠陥を検出することを特徴とする。
に、第二のレーザー光を吸収した励起状態のキャリアが
ある領域に、第一のレーザー光を入射させることを特徴
とする。 また、本発明の結晶欠陥検出装置は、半導体
結晶からなる試料を支持するステージと、このステージ
の上方に設けられた、前記試料のバンドギャップＶg未
満のエネルギーを有する第一のレーザー光を照射する第
一のレーザー装置と、前記ステージの上方に設けられ
た、Ｖg以上のエネルギーを有する第二のレーザー光を
照射する第二のレーザー装置と、前記ステージの主表面
の上方に設けられた、試料からの散乱光を検出する検出
器とを有し、前記第一のレーザー光及び前記第二のレー
ザー光を照射し、第一のレーザー光による散乱光を検出
することにより結晶欠陥を検出することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の
結晶欠陥検出装置を説明する。図１は、本実施例の結晶
欠陥検出装置の概略図である。図１に示すように、この
結晶欠陥検出装置は次のように構成されている。
結晶欠陥検出装置を説明する。図１は、本実施例の結晶
欠陥検出装置の概略図である。図１に示すように、この
結晶欠陥検出装置は次のように構成されている。
【００１５】半導体で構成される試料11、例えばSi基板
11を支えるステージ10の一端側の斜め上方には、試料11
のバンドギャップ Vg 未満のエネルギーを有する第一の
レーザー光を出力する第一のレーザー装置13a 、第一の
レーザー装置13a とステージ10との間には、第一のレー
ザー光の強度を変化させるためのフィルター13b が設け
られている。他端側の斜め上方には、 Vg 以上のエネル
ギーを有する第二のレーザー光を出力する第二のレーザ
ー12a 装置、第二のレーザー装置12a とステージ10との
間には、第二のレーザー光の強度を変化させるためのフ
ィルター12b が設けられている。また、試料11表面にお
いて第一のレーザー光が入射する領域に、第二のレーザ
ー光が入射するよう、第一のレーザー装置13a 及び第二
のレーザー装置12a は設けられている。
11を支えるステージ10の一端側の斜め上方には、試料11
のバンドギャップ Vg 未満のエネルギーを有する第一の
レーザー光を出力する第一のレーザー装置13a 、第一の
レーザー装置13a とステージ10との間には、第一のレー
ザー光の強度を変化させるためのフィルター13b が設け
られている。他端側の斜め上方には、 Vg 以上のエネル
ギーを有する第二のレーザー光を出力する第二のレーザ
ー12a 装置、第二のレーザー装置12a とステージ10との
間には、第二のレーザー光の強度を変化させるためのフ
ィルター12b が設けられている。また、試料11表面にお
いて第一のレーザー光が入射する領域に、第二のレーザ
ー光が入射するよう、第一のレーザー装置13a 及び第二
のレーザー装置12a は設けられている。
【００１６】試料11表面に対しほぼ垂直上方には、第二
のレーザー光を受けた試料11から生じる散乱光のノイズ
をとるフィルター14b と、この光を検出する検出器14a
が設けられている。理由は、試料11における検出対象物
( 本実施例では結晶欠陥) の粒径が小さい場合、散乱光
の配向・強度は、試料11表面に対し垂直方向に最も高い
ためである。
のレーザー光を受けた試料11から生じる散乱光のノイズ
をとるフィルター14b と、この光を検出する検出器14a
が設けられている。理由は、試料11における検出対象物
( 本実施例では結晶欠陥) の粒径が小さい場合、散乱光
の配向・強度は、試料11表面に対し垂直方向に最も高い
ためである。
【００１７】尚、各レーザー装置12a,13a には、波長の
制御、及び入射位置を制御するレーザー制御装置12c,13
c が設けられている。実際の測定にあたっては、このレ
ーザー制御装置12c,13c により第一及び第二のレーザー
光の入射角を変化させ、レーザー光同士の干渉を防止
し、且つ検出する散乱光におけるノイズを最も低下させ
る、第一及び第二のレーザー装置11a 、12a の位置関係
を割り出す。
制御、及び入射位置を制御するレーザー制御装置12c,13
c が設けられている。実際の測定にあたっては、このレ
ーザー制御装置12c,13c により第一及び第二のレーザー
光の入射角を変化させ、レーザー光同士の干渉を防止
し、且つ検出する散乱光におけるノイズを最も低下させ
る、第一及び第二のレーザー装置11a 、12a の位置関係
を割り出す。
【００１８】例えば、第一のレーザー光の入射角を試料
11におけるブルスター角にした場合、表面散乱によるノ
イズが低下するため、表面近傍の欠陥の検出に優れてい
ることが知られている。
11におけるブルスター角にした場合、表面散乱によるノ
イズが低下するため、表面近傍の欠陥の検出に優れてい
ることが知られている。
【００１９】そして、その位置に第一及び第二のレーザ
ー装置11a 、12a は固定される。また、ステージ10には
試料11の検出対象位置を変えるためのステージ制御装置
15が設けられている。また、( ステージ10位置等諸条件
の変化に対応する、もしくは単独に位置を変化させるた
め) 、検出器14a にもステージ制御装置15が設けられて
いる。
ー装置11a 、12a は固定される。また、ステージ10には
試料11の検出対象位置を変えるためのステージ制御装置
15が設けられている。また、( ステージ10位置等諸条件
の変化に対応する、もしくは単独に位置を変化させるた
め) 、検出器14a にもステージ制御装置15が設けられて
いる。
【００２０】そして、検出器14a が検出したデーターを
画像処理装置16を通し、散乱像をモニター17で観察し、
また散乱像のサイズ別、強度別の空間分布を定量的に得
ることができ、その結果は、プリンター、又はイメージ
プリンターで出力できる。
画像処理装置16を通し、散乱像をモニター17で観察し、
また散乱像のサイズ別、強度別の空間分布を定量的に得
ることができ、その結果は、プリンター、又はイメージ
プリンターで出力できる。
【００２１】尚、これら一連の動作に関し、レーザー制
御装置12c,13c 、ステージ制御装置15、画像処理装置16
はコンピュータ18で自動制御されている。次に、実際に
測定を行なう場合を、試料11として、CZ法で育成したＢ
( ボロン) をドープしたＰ型、４ΩcmのSi基板を例に説
明する。尚、測定前にSi基板11に1000℃、16時間の熱処
理を行い酸素析出物(BMD) を形成させた。
御装置12c,13c 、ステージ制御装置15、画像処理装置16
はコンピュータ18で自動制御されている。次に、実際に
測定を行なう場合を、試料11として、CZ法で育成したＢ
( ボロン) をドープしたＰ型、４ΩcmのSi基板を例に説
明する。尚、測定前にSi基板11に1000℃、16時間の熱処
理を行い酸素析出物(BMD) を形成させた。
【００２２】又、常温でのSiの Vg は1.1eV （波長＝ h
・c ／1.1eV ＝1.1 μm ）のため、第ニのレーザー光は
赤外レーザー、第一のレーザー光としては1.9 μm 以上
の波長のものを使用した。通常、赤外レーザーの波長は
0.76〜0.83μm 以上1mm 以下と幅があるが、ここでは1.
1 μm 以下のものを使用している。
・c ／1.1eV ＝1.1 μm ）のため、第ニのレーザー光は
赤外レーザー、第一のレーザー光としては1.9 μm 以上
の波長のものを使用した。通常、赤外レーザーの波長は
0.76〜0.83μm 以上1mm 以下と幅があるが、ここでは1.
1 μm 以下のものを使用している。
【００２３】ステージ10上にSi基板11を設置し、そのSi
基板11表面に第一のレーザー光をフィルターに12b にか
け斜め上方から入射させると同時に、同じ領域中に第二
のレーザー光をフィルター13b にかけ斜め上方から入射
させる。
基板11表面に第一のレーザー光をフィルターに12b にか
け斜め上方から入射させると同時に、同じ領域中に第二
のレーザー光をフィルター13b にかけ斜め上方から入射
させる。
【００２４】ここで、Si基板11表面から下面方向にY 軸
をとり、表面をＹ＝０、第二のレーザー光を入射しない
条件で第一のレーザー光が入射した深さをＹ0とおく。
また、Y 軸に垂直な二つの軸を、Ｘ軸、Ｚ軸とおく。ま
た、所定のエネルギー値及び強度( 第一の条件とおく)
の第二のレーザー光を入射した条件で、第一のレーザー
が入射した深さをＹ1とおく。
をとり、表面をＹ＝０、第二のレーザー光を入射しない
条件で第一のレーザー光が入射した深さをＹ0とおく。
また、Y 軸に垂直な二つの軸を、Ｘ軸、Ｚ軸とおく。ま
た、所定のエネルギー値及び強度( 第一の条件とおく)
の第二のレーザー光を入射した条件で、第一のレーザー
が入射した深さをＹ1とおく。
【００２５】半導体の光吸収には、(1) 基礎吸収、(2)I
ntra-band 吸収、(3)Inter-band 吸収、(4) 励起子によ
る吸収、(5) 不純物準位による吸収、(6) 格子振動によ
る吸収、(7) 自由電子による吸収、がある。
ntra-band 吸収、(3)Inter-band 吸収、(4) 励起子によ
る吸収、(5) 不純物準位による吸収、(6) 格子振動によ
る吸収、(7) 自由電子による吸収、がある。
【００２６】第二のレーザー光のエネルギーは Vg より
大きいため、キャリアは第二のレーザー光を吸収し、価
電子帯から伝導帯に励起する。そこに第一のレーザー光
が入射すると、 (2)及び(7) のプロセスが主に生じると
考えられる。
大きいため、キャリアは第二のレーザー光を吸収し、価
電子帯から伝導帯に励起する。そこに第一のレーザー光
が入射すると、 (2)及び(7) のプロセスが主に生じると
考えられる。
【００２７】つまり、第一のレーザー光は、Si基板11中
のBMD と散乱される。第一のレーザー光の入射位置を移
動させながらBMD からの散乱光を検出することにより、
Si基板11中のBMD のX ・Z 空間分布( 平面分布) を測定
することができる。この場合、表面よりＹ1までの間のB
MD を評価することになる。
のBMD と散乱される。第一のレーザー光の入射位置を移
動させながらBMD からの散乱光を検出することにより、
Si基板11中のBMD のX ・Z 空間分布( 平面分布) を測定
することができる。この場合、表面よりＹ1までの間のB
MD を評価することになる。
【００２８】また、第一のレーザー光及び、第二のレー
ザー光の強度を同条件にしたまま、ステージ10の位置を
移動させ、上記した動作を繰り返し、各位置での散乱光
を検出し、BMD のX ・Z 空間分布( 平面分布) をとるこ
とができる。この場合、表面よりＹ1までの間のBMD を
評価することになる。
ザー光の強度を同条件にしたまま、ステージ10の位置を
移動させ、上記した動作を繰り返し、各位置での散乱光
を検出し、BMD のX ・Z 空間分布( 平面分布) をとるこ
とができる。この場合、表面よりＹ1までの間のBMD を
評価することになる。
【００２９】次に、第一のレーザー光のエネルギー値は
変化させず、第二のレーザー光のエネルギー値のみ高く
して( 第二の条件とおく) 、上記した動作を繰り返す。
すると、第二のレーザー光を吸収した励起したキャリ
ア、すなわち自由電子が増加し、更に自由電子は第一の
レーザー光を吸収するため、第一のレーザー光の被吸収
量が増加し、第一のレーザー光はＹ1より浅いＹ2の深さ
までに入射する。この場合は、表面よりＹ2までの位置
のBMD を評価できることになる。
変化させず、第二のレーザー光のエネルギー値のみ高く
して( 第二の条件とおく) 、上記した動作を繰り返す。
すると、第二のレーザー光を吸収した励起したキャリ
ア、すなわち自由電子が増加し、更に自由電子は第一の
レーザー光を吸収するため、第一のレーザー光の被吸収
量が増加し、第一のレーザー光はＹ1より浅いＹ2の深さ
までに入射する。この場合は、表面よりＹ2までの位置
のBMD を評価できることになる。
【００３０】よって、第一の条件と第二の条件の差をと
ることにより、Ｙ1とＹ2の間のBMD のＸ・Ｚ空間分布が
測定できる。そして、第二のレーザー光の強度を徐々に
強くし、同様の動作を繰り返す。こうすることにより、
BMD のＸ・Ｙ・Ｚ空間分布がわかる。
ることにより、Ｙ1とＹ2の間のBMD のＸ・Ｚ空間分布が
測定できる。そして、第二のレーザー光の強度を徐々に
強くし、同様の動作を繰り返す。こうすることにより、
BMD のＸ・Ｙ・Ｚ空間分布がわかる。
【００３１】尚、本発明は、第ニのレーザー光のエネル
ギー値を変えることにより、Si基板11中のキャリア濃度
を変化させ、第一のレーザー光のSi基板11における入射
深さを変化させている。( また、強度を変えることによ
っても、同様の結果が得られる。) つまり、本発明の特徴は、従来の制御方法に比べ、（Si
基板11中のキャリア濃度を入射レーザー光のエネルギー
値、強度で制御できるため）制御性が高く、試料11の表
面散乱の影響は非常に小さく、従来と異なり表面近傍の
結晶欠陥分布を測定できる点にある。
ギー値を変えることにより、Si基板11中のキャリア濃度
を変化させ、第一のレーザー光のSi基板11における入射
深さを変化させている。( また、強度を変えることによ
っても、同様の結果が得られる。) つまり、本発明の特徴は、従来の制御方法に比べ、（Si
基板11中のキャリア濃度を入射レーザー光のエネルギー
値、強度で制御できるため）制御性が高く、試料11の表
面散乱の影響は非常に小さく、従来と異なり表面近傍の
結晶欠陥分布を測定できる点にある。
【００３２】さらに、従来と比較し本発明は安定性が良
く、検出結果の再現性が高い。また、本発明では、測定
されたBMD 分布の深さを決めることができるため、各散
乱率( Ｉ／Ｉ0) を正確に求めることができる。ここ
で、Ｉ0は第一のレーザー光の強度、Ｉは散乱強度を表
す。散乱率はBMD 分布の６乗に比例するためBMD の大き
さを求めることができる。従来の方法では、基板表面の
BMD の散乱率を正確に求めることができなかった為、サ
イズの評価は不可能であった。しかし、本発明を用いる
ことにより基板表面のBMD のサイズも測定できるように
なった。
く、検出結果の再現性が高い。また、本発明では、測定
されたBMD 分布の深さを決めることができるため、各散
乱率( Ｉ／Ｉ0) を正確に求めることができる。ここ
で、Ｉ0は第一のレーザー光の強度、Ｉは散乱強度を表
す。散乱率はBMD 分布の６乗に比例するためBMD の大き
さを求めることができる。従来の方法では、基板表面の
BMD の散乱率を正確に求めることができなかった為、サ
イズの評価は不可能であった。しかし、本発明を用いる
ことにより基板表面のBMD のサイズも測定できるように
なった。
【００３３】尚、観測の仕方は、レーザー散乱像、欠陥
位置画像、散乱強度分布、BMD 密度分布をみる方法があ
る。図２は、本発明による場合、図３に示した赤外レー
ザーを使用した場合において、上述した半導体基板の結
晶欠陥のＹ軸方向における密度分布を示した比較図であ
る。尚、比較において、図４に示した赤色レーザーを使
用した方法は、Si基板11表面近傍のY 軸方向のＢＭＤ分
布をみることができないため、図３に示した赤外レーザ
ーを使用した場合との比較を行なった。
位置画像、散乱強度分布、BMD 密度分布をみる方法があ
る。図２は、本発明による場合、図３に示した赤外レー
ザーを使用した場合において、上述した半導体基板の結
晶欠陥のＹ軸方向における密度分布を示した比較図であ
る。尚、比較において、図４に示した赤色レーザーを使
用した方法は、Si基板11表面近傍のY 軸方向のＢＭＤ分
布をみることができないため、図３に示した赤外レーザ
ーを使用した場合との比較を行なった。
【００３４】20〜100 μm におけるBMD の分布は大体一
致し、さらに、従来検出できなかった表面近傍のBMD ま
で、検出できたことがわかる。従来例において、15μｍ
より表面で、測定されたBMD 密度が本発明の場合と比べ
て大きくなっているのは、表面散乱を測定しているため
である。つまり、従来例の方法では、15μm より表面側
では、表面に近づくほど表面散乱の影響が大きくなり、
表面部分のＢＭＤ密度を正確に測定できなかった。
致し、さらに、従来検出できなかった表面近傍のBMD ま
で、検出できたことがわかる。従来例において、15μｍ
より表面で、測定されたBMD 密度が本発明の場合と比べ
て大きくなっているのは、表面散乱を測定しているため
である。つまり、従来例の方法では、15μm より表面側
では、表面に近づくほど表面散乱の影響が大きくなり、
表面部分のＢＭＤ密度を正確に測定できなかった。
【００３５】従って、本発明は、試料を非破壊で、従来
不可能であった表面近傍での結晶欠陥の深さ分布を得る
事ができる。尚、本発明において、第一及び第二のレー
ザー装置の位置については、第一のレーザー光が入射し
た領域に、第二のレーザー光を入射すると説明したが、
本作用が得られれば特に限定されない。つまり、( 試料
表面において同じ位置に、第一及び第二のレーザー光が
入射していることではなく) 第二のレーザー光を吸収し
励起キャリアが生じている領域に、第一のレーザー光が
入射できることが条件となっている。
不可能であった表面近傍での結晶欠陥の深さ分布を得る
事ができる。尚、本発明において、第一及び第二のレー
ザー装置の位置については、第一のレーザー光が入射し
た領域に、第二のレーザー光を入射すると説明したが、
本作用が得られれば特に限定されない。つまり、( 試料
表面において同じ位置に、第一及び第二のレーザー光が
入射していることではなく) 第二のレーザー光を吸収し
励起キャリアが生じている領域に、第一のレーザー光が
入射できることが条件となっている。
【００３６】尚、本発明は、上記実施例に限定されず、
試料はSiだけでなく、GaAs、GaP 、ZnSeなどの化合物半
導体にも適用できる。その際、第一のレーザ光及び第二
のレーザー光は、各々、試料の有するバンドギャップ未
満のエネルギー値、バンドギャップ以上のエネルギー値
のものを使用する。
試料はSiだけでなく、GaAs、GaP 、ZnSeなどの化合物半
導体にも適用できる。その際、第一のレーザ光及び第二
のレーザー光は、各々、試料の有するバンドギャップ未
満のエネルギー値、バンドギャップ以上のエネルギー値
のものを使用する。
【００３７】また、検出対象の結晶欠陥としてBMD を例
に説明したが、これに限定されない。なぜなら、光は屈
折率の変化する部分で散乱するため、BMD 以外の他の析
出物、転移等の結晶欠陥が検出できるからである。
に説明したが、これに限定されない。なぜなら、光は屈
折率の変化する部分で散乱するため、BMD 以外の他の析
出物、転移等の結晶欠陥が検出できるからである。
【００３８】尚、試料に入射する時の第一のレーザー光
の集束度は、微小結晶欠陥を検出するため、できるだけ
高いことが望ましい。また、第二のレーザー光の集束度
については、上記した条件（(1) 第一のレーザー光を吸
収し励起キャリアが生じている領域に第二のレーザー光
が入射する。(2) 第一及び第二のレーザー光同士の干渉
を防止する。）を満足すれば、特に限定されない。
の集束度は、微小結晶欠陥を検出するため、できるだけ
高いことが望ましい。また、第二のレーザー光の集束度
については、上記した条件（(1) 第一のレーザー光を吸
収し励起キャリアが生じている領域に第二のレーザー光
が入射する。(2) 第一及び第二のレーザー光同士の干渉
を防止する。）を満足すれば、特に限定されない。
【００３９】
【発明の効果】本発明は、上述のように構成されている
ので、半導体基板を損傷することなく、半導体基板が有
する結晶欠陥の深さ分布（特に表面部分の深さ分布）を
詳細に得、さらにその深さにおける結晶欠陥のサイズを
得る事ができる。
ので、半導体基板を損傷することなく、半導体基板が有
する結晶欠陥の深さ分布（特に表面部分の深さ分布）を
詳細に得、さらにその深さにおける結晶欠陥のサイズを
得る事ができる。
【図１】 本発明の結晶欠陥検出装置の概略構成図であ
る。
る。
【図２】 本発明による場合、図３に示した赤外レーザ
ーを使用した場合において、半導体基板の結晶欠陥の深
さ方向における分布を示した比較図である。
ーを使用した場合において、半導体基板の結晶欠陥の深
さ方向における分布を示した比較図である。
【図３】 従来の、試料の側面から赤外レーザーを入射
し結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出装置を示す概略構成
図である。
し結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出装置を示す概略構成
図である。
【図４】 従来の、試料の斜め上方向から赤色レーザを
入射し結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出装置の概略構成
図である。
入射し結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出装置の概略構成
図である。
10 ステージ 11,31,41 試料, 半導体基板,S
i 基板 12a 第一のレーザー装置 12b,13b,14b,32b,34b,42b,44b フィルター 13a 第二のレーザー装置 14a,34a,44a 検出器 12c レーザー制御装置 15 ステージ制御装置 16 画像処理装置 17 モニター 18 コンピュータ 32a,42a レーザー装置
i 基板 12a 第一のレーザー装置 12b,13b,14b,32b,34b,42b,44b フィルター 13a 第二のレーザー装置 14a,34a,44a 検出器 12c レーザー制御装置 15 ステージ制御装置 16 画像処理装置 17 モニター 18 コンピュータ 32a,42a レーザー装置
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体結晶からなる試料表面に、前記試
料のバンドギャップＶg未満のエネルギーを有する第一
のレーザー光を照射すると共に、前記試料表面に前記バ
ンドギャップＶg以上のエネルギーを有する第二のレー
ザー光を照射し、この第一及び第二のレーザー光を受け
た前記試料の散乱光を検出することを特徴とする結晶欠
陥検出方法。 - 【請求項２】 上記第一及び第二のレーザー光を照射す
る際に、第二のレーザー光のエネルギー値あるいは強度
を変えることにより、第一のレーザー光が入射する試料
表面からの深さを変えることを特徴とする請求項１記載
の結晶欠陥検出方法。 - 【請求項３】 上記第二のレーザー光のエネルギー値、
強度及び試料の不純物濃度より、検出している結晶欠陥
の試料表面からの深さを算出することを特徴とする請求
項２記載の結晶検出方法。 - 【請求項４】 上記第一及び第二のレーザー光を照射す
る際に、第二のレーザー光を吸収した励起状態のキャリ
アがある領域に、第一のレーザー光を入射させることを
特徴とする請求項１記載の結晶欠陥検出方法。 - 【請求項５】 半導体結晶からなる試料を支持するステ
ージと、このステージの上方に設けられた、前記試料の
バンドギャップＶg未満のエネルギーを有する第一のレ
ーザー光を照射する第一のレーザー装置と、前記ステー
ジの上方に設けられた、前記Ｖg以上のエネルギーを有
する第二のレーザー光を照射する第二のレーザー装置
と、前記ステージ上の前記試料の主表面の上方に設けら
れた、前記試料からの散乱光を検出する検出器とを有
し、前記第一のレーザー光及び前記第二のレーザー光を
照射し、それらの散乱光を検出することにより結晶欠陥
を検出することを特徴とする結晶欠陥検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05280996A JP3688383B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 結晶欠陥検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05280996A JP3688383B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 結晶欠陥検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246337A true JPH09246337A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3688383B2 JP3688383B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=12925182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05280996A Expired - Fee Related JP3688383B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 結晶欠陥検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3688383B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151560A (ja) * | 2000-11-07 | 2002-05-24 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体ウェーハの内部欠陥測定方法、半導体ウェーハの製造方法及び半導体ウェーハの内部欠陥測定装置 |
| WO2010109285A1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of measuring defect density of single crystal |
| JP2015200610A (ja) * | 2014-04-10 | 2015-11-12 | 株式会社レイテックス | 欠陥測定装置及び欠陥測定方法 |
| CN112782175A (zh) * | 2019-11-11 | 2021-05-11 | 深圳中科飞测科技股份有限公司 | 一种检测设备及检测方法 |
| WO2022158394A1 (ja) * | 2021-01-19 | 2022-07-28 | 学校法人関西学院 | 加工変質層の評価方法及び半導体単結晶基板の製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59149029A (ja) * | 1983-02-16 | 1984-08-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 化合物半導体結晶基板の評価装置 |
| JPH0755702A (ja) * | 1993-08-12 | 1995-03-03 | Hitachi Ltd | 結晶欠陥計測装置及びそれを用いた半導体製造装置 |
| JPH07294422A (ja) * | 1994-04-27 | 1995-11-10 | Mitsubishi Materials Corp | 表面近傍結晶欠陥の検出方法およびその装置 |
| WO1996028721A1 (fr) * | 1995-03-10 | 1996-09-19 | Hitachi, Ltd. | Procede d'inspection, appareil d'inspection et production d'un dispositif semi-conducteur faisant appel a ce procede et a cet appareil |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP05280996A patent/JP3688383B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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| US8831910B2 (en) | 2009-03-24 | 2014-09-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of measuring defect density of single crystal |
| JP2015200610A (ja) * | 2014-04-10 | 2015-11-12 | 株式会社レイテックス | 欠陥測定装置及び欠陥測定方法 |
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| WO2022158394A1 (ja) * | 2021-01-19 | 2022-07-28 | 学校法人関西学院 | 加工変質層の評価方法及び半導体単結晶基板の製造方法 |
| JPWO2022158394A1 (ja) * | 2021-01-19 | 2022-07-28 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3688383B2 (ja) | 2005-08-24 |
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