JPH0964136A - 半導体ウェーハの欠陥測定方法及び同装置 - Google Patents
半導体ウェーハの欠陥測定方法及び同装置Info
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- JPH0964136A JPH0964136A JP21763495A JP21763495A JPH0964136A JP H0964136 A JPH0964136 A JP H0964136A JP 21763495 A JP21763495 A JP 21763495A JP 21763495 A JP21763495 A JP 21763495A JP H0964136 A JPH0964136 A JP H0964136A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体ウェーハの表層部における欠陥実際の
大きさを反映した散乱光強度の分布を正確に測定するこ
とができる。 【解決手段】 ウェーハＷの欠陥からの散乱光Ｌ2 に基
づきその欠陥分布を測定する場合には、光源２及び光学
系３でＳｉ吸収波長の光Ｌ1 をウェーハＷに照射し、そ
の照射光Ｌ1 が基の散乱光Ｌ2 を発生させる。そして、
この散乱光Ｌ2 を検出器４及び光学系５により受光す
る。このような操作をウェーハＷ全域に渡って行い、そ
の走査結果を計算機６により欠陥表示情報として加工す
る。このとき、Ｓｉによる光の吸収の影響を取除く補正
を行うこととなる。 【効果】 ウェーハ表層部の欠陥の実際の大きさを反映
した散乱光強度分布を正確に測定することができる。
大きさを反映した散乱光強度の分布を正確に測定するこ
とができる。 【解決手段】 ウェーハＷの欠陥からの散乱光Ｌ2 に基
づきその欠陥分布を測定する場合には、光源２及び光学
系３でＳｉ吸収波長の光Ｌ1 をウェーハＷに照射し、そ
の照射光Ｌ1 が基の散乱光Ｌ2 を発生させる。そして、
この散乱光Ｌ2 を検出器４及び光学系５により受光す
る。このような操作をウェーハＷ全域に渡って行い、そ
の走査結果を計算機６により欠陥表示情報として加工す
る。このとき、Ｓｉによる光の吸収の影響を取除く補正
を行うこととなる。 【効果】 ウェーハ表層部の欠陥の実際の大きさを反映
した散乱光強度分布を正確に測定することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハの欠
陥評価、特に半導体ウェーハの素子を作り込む表層部分
の欠陥評価に使用すると好適な半導体ウェーハの欠陥測
定方法及び同装置に関するものである。
陥評価、特に半導体ウェーハの素子を作り込む表層部分
の欠陥評価に使用すると好適な半導体ウェーハの欠陥測
定方法及び同装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】Ｓｉ（シリコン）ウェ
ーハは１０18ｃｍ-3オーダの酸素を含み、酸素は引上げ
中あるいはデバイスプロセス中の熱処理により析出を起
こして微小酸素析出物を形成する。この微小酸素析出物
はプロセス中に導入される金属のゲッタリング（ＩＧ(i
ntrinsic gettering) を行うため、素子活性層を除くＳ
ｉバルク中に１０7 〜１０9 ｃｍ-3程度の密度で存在す
ることが必要である。従来、バルク中の微小酸素析出物
密度の評価はＳｉウェーハをへき開後、Ｓｅｃｃｏエッ
チング等の選択エッチングにより顕在化させることによ
り行ってきた。
ーハは１０18ｃｍ-3オーダの酸素を含み、酸素は引上げ
中あるいはデバイスプロセス中の熱処理により析出を起
こして微小酸素析出物を形成する。この微小酸素析出物
はプロセス中に導入される金属のゲッタリング（ＩＧ(i
ntrinsic gettering) を行うため、素子活性層を除くＳ
ｉバルク中に１０7 〜１０9 ｃｍ-3程度の密度で存在す
ることが必要である。従来、バルク中の微小酸素析出物
密度の評価はＳｉウェーハをへき開後、Ｓｅｃｃｏエッ
チング等の選択エッチングにより顕在化させることによ
り行ってきた。
【０００３】また、近年、析出物によるその散乱光をへ
き開面から取り出すことにより、微小酸素析出物の評価
を行う赤外トモグラフも使用されるようになってきてい
る。
き開面から取り出すことにより、微小酸素析出物の評価
を行う赤外トモグラフも使用されるようになってきてい
る。
【０００４】微小酸素析出物がバルク中にのみある場合
は有用であるが、欠陥が素子活性層であるウェーハ表層
に存在すると、素子中に転位を引き起こしたり、あるい
はメカニズムはまだ明らかではないが、接合特性に悪影
響を及ぼす等、非常に有害であるため、ウェーハ表層部
の測定を行う手法も要望されている。
は有用であるが、欠陥が素子活性層であるウェーハ表層
に存在すると、素子中に転位を引き起こしたり、あるい
はメカニズムはまだ明らかではないが、接合特性に悪影
響を及ぼす等、非常に有害であるため、ウェーハ表層部
の測定を行う手法も要望されている。
【０００５】しかし、選択エッチングを使用した方法や
赤外トモグラフのように簡便な方法でウェーハ表層部の
測定を行える手法は今だ開発されていない現状にある。
赤外トモグラフのように簡便な方法でウェーハ表層部の
測定を行える手法は今だ開発されていない現状にある。
【０００６】なお、最近開発された半導体ウェーハ表層
の評価装置である可視光トモグラフはウェーハのへき開
を要せず、ウェーハの表層部のみに限定して測定を行う
ことができる。この可視光トモグラフはＳｉのバンドギ
ャップよりも大きいエネルギのレーザ光（波長：６８０
ｎｍ）をウェーハ表面に斜めから入射し、表面に存在す
る微小酸素析出物からの散乱光を検出する装置である。
この可視光トモグラフでは、用いるレーザ光のエネルギ
がＳｉのバンドギャップよりも大きいので、入射したレ
ーザ光はＳｉによる吸収を受け、表層のみしか入らない
という性質を利用しているものである。
の評価装置である可視光トモグラフはウェーハのへき開
を要せず、ウェーハの表層部のみに限定して測定を行う
ことができる。この可視光トモグラフはＳｉのバンドギ
ャップよりも大きいエネルギのレーザ光（波長：６８０
ｎｍ）をウェーハ表面に斜めから入射し、表面に存在す
る微小酸素析出物からの散乱光を検出する装置である。
この可視光トモグラフでは、用いるレーザ光のエネルギ
がＳｉのバンドギャップよりも大きいので、入射したレ
ーザ光はＳｉによる吸収を受け、表層のみしか入らない
という性質を利用しているものである。
【０００７】しかしながら、この可視光トモグラフで
は、入射光が半導体中で吸収を受けるため、光強度は半
導体中を進んだ距離とともに指数関数的に減衰し、仮に
同じ大きさの欠陥でも、半導体ウェーハの表面からの距
離によって検出器で測定される散乱光強度が異なるよう
になり、上記半導体ウェーハ表層の欠陥評価装置で求め
られる散乱光強度分布は実際の欠陥の大きさを反映した
分布と相違してしまうという問題を生じている。
は、入射光が半導体中で吸収を受けるため、光強度は半
導体中を進んだ距離とともに指数関数的に減衰し、仮に
同じ大きさの欠陥でも、半導体ウェーハの表面からの距
離によって検出器で測定される散乱光強度が異なるよう
になり、上記半導体ウェーハ表層の欠陥評価装置で求め
られる散乱光強度分布は実際の欠陥の大きさを反映した
分布と相違してしまうという問題を生じている。
【０００８】本発明の目的は半導体ウェーハの表層部に
おける欠陥の欠陥の大きさを反映した散乱光強度分布を
正確に測定することができるようにした半導体ウェーハ
の欠陥測定方法及び同装置を提供することにある。
おける欠陥の欠陥の大きさを反映した散乱光強度分布を
正確に測定することができるようにした半導体ウェーハ
の欠陥測定方法及び同装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体中で吸
収を受ける波長の光を用いた半導体ウェーハ表層の欠陥
測定装置（可視光トモグラフ）で求められた散乱光強度
分布から、光吸収の影響を除いた実分布を、光の侵入長
程度の範囲での欠陥の分布の一様性を仮定して、統計的
に求めるものである。
収を受ける波長の光を用いた半導体ウェーハ表層の欠陥
測定装置（可視光トモグラフ）で求められた散乱光強度
分布から、光吸収の影響を除いた実分布を、光の侵入長
程度の範囲での欠陥の分布の一様性を仮定して、統計的
に求めるものである。
【００１０】すなわち、本発明の半導体ウェーハの欠陥
測定方法は、半導体ウェーハの欠陥からの散乱光に基づ
いて該半導体ウェーハ内の欠陥分布を測定するにあた
り、ウェーハ材料により吸収される光を前記半導体ウェ
ーハに照射し、ウェーハ内の欠陥から発生した散乱光を
捕える走査システムにより前記半導体ウェーハの必要域
を走査する段階と、その結果を前記半導体ウェーハ内の
欠陥表示情報として加工する段階と、該欠陥表示情報か
ら前記半導体ウェーハの材料による光の吸収の影響を取
除く補正を行う段階とを備えていることを特徴としてい
る。
測定方法は、半導体ウェーハの欠陥からの散乱光に基づ
いて該半導体ウェーハ内の欠陥分布を測定するにあた
り、ウェーハ材料により吸収される光を前記半導体ウェ
ーハに照射し、ウェーハ内の欠陥から発生した散乱光を
捕える走査システムにより前記半導体ウェーハの必要域
を走査する段階と、その結果を前記半導体ウェーハ内の
欠陥表示情報として加工する段階と、該欠陥表示情報か
ら前記半導体ウェーハの材料による光の吸収の影響を取
除く補正を行う段階とを備えていることを特徴としてい
る。
【００１１】また、本発明の半導体ウェーハの欠陥測定
装置は、半導体ウェーハの欠陥からの散乱光に基づいて
該半導体ウェーハ内の欠陥分布を測定するものにおい
て、ウェーハ材料により吸収される光を前記半導体ウェ
ーハに照射し、ウェーハ内の欠陥から発生した散乱光を
捕える走査システムと、該走査システムが前記半導体ウ
ェーハの必要域を走査するように制御する走査制御手段
と、前記走査システムによる走査結果を前記半導体ウェ
ーハ内の欠陥表示情報として加工する走査情報加工手段
と、該欠陥表示情報から前記半導体ウェーハの材料によ
る光の吸収の影響を取除く補正を行う欠陥表示情報補正
手段とを備えていることを特徴とする。
装置は、半導体ウェーハの欠陥からの散乱光に基づいて
該半導体ウェーハ内の欠陥分布を測定するものにおい
て、ウェーハ材料により吸収される光を前記半導体ウェ
ーハに照射し、ウェーハ内の欠陥から発生した散乱光を
捕える走査システムと、該走査システムが前記半導体ウ
ェーハの必要域を走査するように制御する走査制御手段
と、前記走査システムによる走査結果を前記半導体ウェ
ーハ内の欠陥表示情報として加工する走査情報加工手段
と、該欠陥表示情報から前記半導体ウェーハの材料によ
る光の吸収の影響を取除く補正を行う欠陥表示情報補正
手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】走査情報加工手段は、走査情報を各種散乱
光強度をそれぞれ異なる欠陥の大きさとして捕らえた各
種大きさの欠陥密度情報を示す第１の欠陥密度情報とし
て生成する欠陥密度情報生成手段を備える構成とするこ
とができる。
光強度をそれぞれ異なる欠陥の大きさとして捕らえた各
種大きさの欠陥密度情報を示す第１の欠陥密度情報とし
て生成する欠陥密度情報生成手段を備える構成とするこ
とができる。
【００１３】欠陥表示情報補正手段は、第１の欠陥密度
情報から半導体ウェーハの材料による光の吸収の影響を
取除く補正を行った第２の欠陥密度情報を生成する欠陥
密度情報生成手段を備えている。
情報から半導体ウェーハの材料による光の吸収の影響を
取除く補正を行った第２の欠陥密度情報を生成する欠陥
密度情報生成手段を備えている。
【００１４】欠陥密度情報補正手段は、照射光の半導体
ウェーハへの侵入長をλ、散乱光強度をＩ、第１の欠陥
密度をＦ（Ｉ）、第２の欠陥密度をｆ（Ｉ）としたと
き、 ｆ（Ｉ）＝（−２／λ）ｄ｛Ｉ・Ｆ（Ｉ）｝／ｄＩ で表わされる微分方程式に従った補正処理を行うように
構成することができるものである。
ウェーハへの侵入長をλ、散乱光強度をＩ、第１の欠陥
密度をＦ（Ｉ）、第２の欠陥密度をｆ（Ｉ）としたと
き、 ｆ（Ｉ）＝（−２／λ）ｄ｛Ｉ・Ｆ（Ｉ）｝／ｄＩ で表わされる微分方程式に従った補正処理を行うように
構成することができるものである。
【００１５】欠陥密度情報補正手段は、照射光の半導体
ウェーハへの侵入長をλ、散乱光強度をＩとしたとき、
該散乱光強度の自然対数をＪ、第１の欠陥密度をＧ
（Ｊ）、第２の欠陥密度をｇ（Ｊ）としたとき、 ｇ（Ｊ）＝（−２／λ）ｄ｛Ｇ（Ｊ）｝／ｄＪ で表わされる式に従った補正処理を行うことを特徴とす
る。
ウェーハへの侵入長をλ、散乱光強度をＩとしたとき、
該散乱光強度の自然対数をＪ、第１の欠陥密度をＧ
（Ｊ）、第２の欠陥密度をｇ（Ｊ）としたとき、 ｇ（Ｊ）＝（−２／λ）ｄ｛Ｇ（Ｊ）｝／ｄＪ で表わされる式に従った補正処理を行うことを特徴とす
る。
【００１６】欠陥表示情報補正手段は、欠陥表示情報か
ら半導体ウェーハの材料による光の吸収の影響を取除く
補正を行った欠陥密度情報を生成する欠陥密度情報生成
手段を備える方が望ましい。
ら半導体ウェーハの材料による光の吸収の影響を取除く
補正を行った欠陥密度情報を生成する欠陥密度情報生成
手段を備える方が望ましい。
【００１７】欠陥密度情報補正手段は、照射光の半導体
ウェーハへの侵入長をλ、散乱光強度をＩとしたとき、
該散乱光強度の自然対数をＪ、走査情報を各種散乱光強
度をそれぞれ異なる欠陥の大きさとして捕らえた各種大
きさの欠陥密度をＧ（Ｊ）、この欠陥密度情報から半導
体ウェーハの材料による光の吸収の影響を取除く補正を
行った欠陥密度をｇ（Ｊ）としたとき、 ｇ（Ｊ）＝（−２／λ）ｄ｛Ｇ（Ｊ）｝／ｄＪ で表わされる式に従った補正処理を行う構成とすること
ができる。
ウェーハへの侵入長をλ、散乱光強度をＩとしたとき、
該散乱光強度の自然対数をＪ、走査情報を各種散乱光強
度をそれぞれ異なる欠陥の大きさとして捕らえた各種大
きさの欠陥密度をＧ（Ｊ）、この欠陥密度情報から半導
体ウェーハの材料による光の吸収の影響を取除く補正を
行った欠陥密度をｇ（Ｊ）としたとき、 ｇ（Ｊ）＝（−２／λ）ｄ｛Ｇ（Ｊ）｝／ｄＪ で表わされる式に従った補正処理を行う構成とすること
ができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について図面
を参照しつつ説明する。図１〜図４は本発明において使
用する半導体ウェーハの評価装置の構造を示すものであ
る。図１において、試料台１はＸＹテーブル及び真空チ
ャックを備え、ウェーハＷはこのＸＹテーブル上に載置
されるとともに、真空チャックにより位置固定されてい
る。光源２は赤色レーザ光を発生するものであり、その
光路の途中には光学系３が配置され、上記赤色レーザ光
は、この光学系によってウェーハＷに所定の入射角とな
るように斜め方向から照射される。すると、レーザ光は
ウェーハＷ内部へほぼ垂直に侵入する。検出器４の先端
には光学系５が設けられ、ウェーハＷ中の欠陥からの散
乱光は光学系５によって受光され、その受光レベルに比
例した電気信号が検出器４により出力される。光源２及
び検出器４は位置固定されており、試料台１のＸＹテー
ブルの送りによりそれら光源２及び検出器４がウェーハ
Ｗ全面を走査するようになっている。計算機６は、この
ような操作のため、光源２の発光制御、検出器４からの
出力取込み、ＸＹテーブルの移送制御などを行う。７は
計算機６をユーザＩ／Ｆとして機能させるためのディス
プレイであり、測定結果を例えば以下に説明されるよう
な形で出力させることができるものである。
を参照しつつ説明する。図１〜図４は本発明において使
用する半導体ウェーハの評価装置の構造を示すものであ
る。図１において、試料台１はＸＹテーブル及び真空チ
ャックを備え、ウェーハＷはこのＸＹテーブル上に載置
されるとともに、真空チャックにより位置固定されてい
る。光源２は赤色レーザ光を発生するものであり、その
光路の途中には光学系３が配置され、上記赤色レーザ光
は、この光学系によってウェーハＷに所定の入射角とな
るように斜め方向から照射される。すると、レーザ光は
ウェーハＷ内部へほぼ垂直に侵入する。検出器４の先端
には光学系５が設けられ、ウェーハＷ中の欠陥からの散
乱光は光学系５によって受光され、その受光レベルに比
例した電気信号が検出器４により出力される。光源２及
び検出器４は位置固定されており、試料台１のＸＹテー
ブルの送りによりそれら光源２及び検出器４がウェーハ
Ｗ全面を走査するようになっている。計算機６は、この
ような操作のため、光源２の発光制御、検出器４からの
出力取込み、ＸＹテーブルの移送制御などを行う。７は
計算機６をユーザＩ／Ｆとして機能させるためのディス
プレイであり、測定結果を例えば以下に説明されるよう
な形で出力させることができるものである。
【００１９】このような装置において、ウェーハＷの欠
陥からの散乱光Ｌ2 に基づきその欠陥分布を測定する場
合には、光源２及び光学系３によりＳｉにより吸収され
る波長の光Ｌ1 をウェーハＷに照射し、その照射光Ｌ1
が基の散乱光Ｌ2 を発生させる。そして、この散乱光Ｌ
2 を検出器４及び光学系５により受光する。このような
操作をウェーハＷの必要な領域に渡って行い、その走査
結果を計算機６により欠陥表示情報として加工する。
陥からの散乱光Ｌ2 に基づきその欠陥分布を測定する場
合には、光源２及び光学系３によりＳｉにより吸収され
る波長の光Ｌ1 をウェーハＷに照射し、その照射光Ｌ1
が基の散乱光Ｌ2 を発生させる。そして、この散乱光Ｌ
2 を検出器４及び光学系５により受光する。このような
操作をウェーハＷの必要な領域に渡って行い、その走査
結果を計算機６により欠陥表示情報として加工する。
【００２０】図２は、直径１５０ｍｍのＣｚＳｉウェー
ハの表面を、上記従来型の６８０ｎｍの（Ｓｉによる吸
収を受ける）赤色レーザ光を使用した評価装置により走
査し、表面近傍の欠陥を測定した結果、つまりウェーハ
Ｗに存在する欠陥からの散乱光強度分布である。波長６
８０ｎｍの赤色レーザ光のＳｉ中における侵入長は約５
μｍであるので、同図に示す結果はウェーハＷ表面から
約５μｍの表層に存在する欠陥のものとなり、散乱光強
度の弱い微小な欠陥ほど多く存在するという様子を示し
ている。なお、この図に示す結果はＳｉ中での光の吸収
の影響により、吸収がないときの本来の散乱光強度分布
とは異なっている。
ハの表面を、上記従来型の６８０ｎｍの（Ｓｉによる吸
収を受ける）赤色レーザ光を使用した評価装置により走
査し、表面近傍の欠陥を測定した結果、つまりウェーハ
Ｗに存在する欠陥からの散乱光強度分布である。波長６
８０ｎｍの赤色レーザ光のＳｉ中における侵入長は約５
μｍであるので、同図に示す結果はウェーハＷ表面から
約５μｍの表層に存在する欠陥のものとなり、散乱光強
度の弱い微小な欠陥ほど多く存在するという様子を示し
ている。なお、この図に示す結果はＳｉ中での光の吸収
の影響により、吸収がないときの本来の散乱光強度分布
とは異なっている。
【００２１】そこで、かかる欠陥表示情報からＳｉによ
る光の吸収の影響を取除く補正を行うこととなる。この
場合、光の吸収の影響を考慮して散乱光強度分布の変換
を行うことを考える。すなわち、半導体中で吸収を受け
る波長の光を用いて求められた半導体ウェーハ表層に存
在する欠陥による散乱光の強度分布をＦ（Ｉ）とし、同
サンプルを仮に吸収を受けない波長の光を用いたとして
求められる散乱光強度分布をｆ（Ｉ）とし、もし半導体
中で吸収を受ける光の半導体中での侵入長程度の範囲で
欠陥の分布に偏りがないと仮定した場合、両者の間に
は、 ｆ（Ｉ）＝（−２／λ）・ｄ（Ｉ・Ｆ（Ｉ））／ｄＩ （１） の関係がある。ここで、Ｉは散乱光強度、λは評価に用
いた光の半導体に対する侵入長である。
る光の吸収の影響を取除く補正を行うこととなる。この
場合、光の吸収の影響を考慮して散乱光強度分布の変換
を行うことを考える。すなわち、半導体中で吸収を受け
る波長の光を用いて求められた半導体ウェーハ表層に存
在する欠陥による散乱光の強度分布をＦ（Ｉ）とし、同
サンプルを仮に吸収を受けない波長の光を用いたとして
求められる散乱光強度分布をｆ（Ｉ）とし、もし半導体
中で吸収を受ける光の半導体中での侵入長程度の範囲で
欠陥の分布に偏りがないと仮定した場合、両者の間に
は、 ｆ（Ｉ）＝（−２／λ）・ｄ（Ｉ・Ｆ（Ｉ））／ｄＩ （１） の関係がある。ここで、Ｉは散乱光強度、λは評価に用
いた光の半導体に対する侵入長である。
【００２２】以下、式（１）の証明を与える。
【００２３】物理的な前提として、半導体ウェーハの表
面からλ程度の範囲で、仮に光の吸収が無いとしたとき
の欠陥による散乱光強度分布が、どこでもｆ（Ｉ）で与
えられているとする。
面からλ程度の範囲で、仮に光の吸収が無いとしたとき
の欠陥による散乱光強度分布が、どこでもｆ（Ｉ）で与
えられているとする。
【００２４】入射光は半導体中で屈折してウェーハ表面
に対して、ほぼ垂直に進行するとしてウェーハ表面から
の距離をｘとする。ウェーハ表面からｘの距離による散
乱光強度分布を、侵入長λの光を用いて測定したものを
ｈ（Ｉ，ｘ）とする。
に対して、ほぼ垂直に進行するとしてウェーハ表面から
の距離をｘとする。ウェーハ表面からｘの距離による散
乱光強度分布を、侵入長λの光を用いて測定したものを
ｈ（Ｉ，ｘ）とする。
【００２５】光強度は半導体中を進むに従い指数関数的
に減衰し、ｘの距離を進むと、ｅｘｐ（−ｘ／λ）倍に
強度が減少する。従って、ウェーハ表面からのｘの距離
にある欠陥からの散乱光を侵入長λの光を用いて観測す
ると、入射光がウェーハ表面から欠陥に達するまでの距
離ｘと、欠陥から発せられた散乱光がウェーハ表面に達
するまでの距離ｘの合わせて２ｘに相当する吸収を受け
る。したがって、侵入長λの光を用いて見かけ上、散乱
光強度がＩに見えていた欠陥は、吸収の影響を除くと、
本来Ｉｅｘｐ（２ｘ／λ）の散乱光強度であるはずであ
る。ウェーハ表面からｘの深さで見かけ上、散乱光強度
がＩ〜Ｉ＋ΔＩである欠陥の密度ρ1 は、 ρ1 ＝ｈ（Ｉ，ｘ）・ΔＩ …（２） である。これらの欠陥は、吸収の影響を除くと、Ｉ・ｅ
ｘｐ（２ｘ／λ）〜（Ｉ＋ΔＩ）・ｅｘｐ（２ｘ／λ）
の散乱光強度であるので、これらの欠陥の密度ρ1 をｆ
を用いて表わすと、 ρ1 ＝ｆ（Ｉ・ｅｘｐ（２ｘ／λ））・ ｛（Ｉ＋ΔＩ）・ｅｘｐ（２ｘ／λ）−Ｉ・ｅｘｐ（２ｘ／λ）｝ …（３） （２）式と（３）式は等しいので、これにより、 ｈ（Ｉ，ｘ）＝ｆ（Ｉ・ｅｘｐ（２ｘ／λ））・ｅｘｐ（２ｘ／λ） …（４） ｈ（Ｉ，ｘ）をウェーハ表面からウェーハ内部まですべ
て足し合わせたものがＦ（Ｉ）であるから、
に減衰し、ｘの距離を進むと、ｅｘｐ（−ｘ／λ）倍に
強度が減少する。従って、ウェーハ表面からのｘの距離
にある欠陥からの散乱光を侵入長λの光を用いて観測す
ると、入射光がウェーハ表面から欠陥に達するまでの距
離ｘと、欠陥から発せられた散乱光がウェーハ表面に達
するまでの距離ｘの合わせて２ｘに相当する吸収を受け
る。したがって、侵入長λの光を用いて見かけ上、散乱
光強度がＩに見えていた欠陥は、吸収の影響を除くと、
本来Ｉｅｘｐ（２ｘ／λ）の散乱光強度であるはずであ
る。ウェーハ表面からｘの深さで見かけ上、散乱光強度
がＩ〜Ｉ＋ΔＩである欠陥の密度ρ1 は、 ρ1 ＝ｈ（Ｉ，ｘ）・ΔＩ …（２） である。これらの欠陥は、吸収の影響を除くと、Ｉ・ｅ
ｘｐ（２ｘ／λ）〜（Ｉ＋ΔＩ）・ｅｘｐ（２ｘ／λ）
の散乱光強度であるので、これらの欠陥の密度ρ1 をｆ
を用いて表わすと、 ρ1 ＝ｆ（Ｉ・ｅｘｐ（２ｘ／λ））・ ｛（Ｉ＋ΔＩ）・ｅｘｐ（２ｘ／λ）−Ｉ・ｅｘｐ（２ｘ／λ）｝ …（３） （２）式と（３）式は等しいので、これにより、 ｈ（Ｉ，ｘ）＝ｆ（Ｉ・ｅｘｐ（２ｘ／λ））・ｅｘｐ（２ｘ／λ） …（４） ｈ（Ｉ，ｘ）をウェーハ表面からウェーハ内部まですべ
て足し合わせたものがＦ（Ｉ）であるから、
【００２６】
【数１】 この（５）式を両辺Ｉで微分してｆについて解くと
（１）式が得られる（証明終わり）。
（１）式が得られる（証明終わり）。
【００２７】ただし、図２から分かるように、散乱光強
度が強い欠陥ほどその密度は減少し、散乱光強度分布が
疎になってくる。そのため、（１）式に従って分布の変
換を行うことが困難になっている。そこで実用上、散乱
光強度分布は横軸を対数表示で表わしておく。すなわ
ち、 Ｊ＝ｌｎＩ （６） として、Ｊに関して、光吸収がないときの散乱光強度分
布と、吸収があるときの散乱光強度分布をそれぞれｇ
（Ｊ），Ｇ（Ｊ）とすると、 ｇ（Ｊ）＝−（２／λ）・ｄ（Ｇ（Ｊ））／ｄＪ …（７） より散乱光強度分布の変換を行うことにする。
度が強い欠陥ほどその密度は減少し、散乱光強度分布が
疎になってくる。そのため、（１）式に従って分布の変
換を行うことが困難になっている。そこで実用上、散乱
光強度分布は横軸を対数表示で表わしておく。すなわ
ち、 Ｊ＝ｌｎＩ （６） として、Ｊに関して、光吸収がないときの散乱光強度分
布と、吸収があるときの散乱光強度分布をそれぞれｇ
（Ｊ），Ｇ（Ｊ）とすると、 ｇ（Ｊ）＝−（２／λ）・ｄ（Ｇ（Ｊ））／ｄＪ …（７） より散乱光強度分布の変換を行うことにする。
【００２８】以下（７）の証明を与える。
【００２９】散乱光強度がＩ〜Ｉ＋ΔＩである欠陥の密
度ρ2 は ρ2 ＝ｆ（Ｊ）ΔＩ …（８） であるが、Ｊ＝ｌｎＩより、（８）をＪとｇ（Ｊ）を用
いて表わすと、散乱光強度がｌｎＩ〜ｌｎ（Ｉ＋ΔＩ）
の範囲であることにより、 ρ2 ＝ｇ（Ｊ）｛ｌｎ（Ｉ＋ΔＩ）−ｌｎＩ｝ …（９） （８）、（９）より、 ｆ（Ｉ）＝ｇ（Ｊ）・（ｌｎ（Ｉ＋ΔＩ）−ｌｎＩ）／ΔＩ …（１０） ΔＩ→０として、 ｆ（Ｉ）＝（１／Ｉ）・ｇ（Ｊ） …（１１） が得られる。同様にして、 Ｆ（Ｉ）＝（１／Ｉ）・Ｇ（Ｊ） …（１２） となる。また、 ｄ／ｄＩ＝（ｄ／ｄＪ）・（ｄＪ／ｄＩ）＝（１／Ｉ）・（ｄ／ｄＪ） …（１３） であることにより、（１１）、（１２）、（１３）式を
（１）へ代入すると、 （１／Ｉ）・ｇ（Ｊ）＝ （−２／λ）・（１／Ｉ）・ｄ｛Ｉ・（１／Ｉ）・Ｇ（Ｊ）｝／ｄＪ …（１４） これより、（７）式が示される（証明終わり）。
度ρ2 は ρ2 ＝ｆ（Ｊ）ΔＩ …（８） であるが、Ｊ＝ｌｎＩより、（８）をＪとｇ（Ｊ）を用
いて表わすと、散乱光強度がｌｎＩ〜ｌｎ（Ｉ＋ΔＩ）
の範囲であることにより、 ρ2 ＝ｇ（Ｊ）｛ｌｎ（Ｉ＋ΔＩ）−ｌｎＩ｝ …（９） （８）、（９）より、 ｆ（Ｉ）＝ｇ（Ｊ）・（ｌｎ（Ｉ＋ΔＩ）−ｌｎＩ）／ΔＩ …（１０） ΔＩ→０として、 ｆ（Ｉ）＝（１／Ｉ）・ｇ（Ｊ） …（１１） が得られる。同様にして、 Ｆ（Ｉ）＝（１／Ｉ）・Ｇ（Ｊ） …（１２） となる。また、 ｄ／ｄＩ＝（ｄ／ｄＪ）・（ｄＪ／ｄＩ）＝（１／Ｉ）・（ｄ／ｄＪ） …（１３） であることにより、（１１）、（１２）、（１３）式を
（１）へ代入すると、 （１／Ｉ）・ｇ（Ｊ）＝ （−２／λ）・（１／Ｉ）・ｄ｛Ｉ・（１／Ｉ）・Ｇ（Ｊ）｝／ｄＪ …（１４） これより、（７）式が示される（証明終わり）。
【００３０】図２の散乱光強度分布について、横軸を対
数表示にしたものが図３である。次に（７）式に従って
散乱光強度分布の変換を行う本発明による変換方法を計
算機６に組み込み、図３の分布を（７）式に従って変換
したものが図４である。
数表示にしたものが図３である。次に（７）式に従って
散乱光強度分布の変換を行う本発明による変換方法を計
算機６に組み込み、図３の分布を（７）式に従って変換
したものが図４である。
【００３１】図５は上記実施例に用いた半導体ウェーハ
をへき開して、吸収のない赤外光を用いてウェーハ中の
欠陥による散乱光の強度分布であり、両者を比較すると
類似していることが明らかである。図５に示される評価
に用いた半導体はＣｚウェーハであるので、欠陥の分布
はウェーハ表面から内部までほぼ均等と考えられるが、
図４と図５にはよい一致が見られる。したがって本発明
によりウェーハ表層に存在する欠陥の実際の大きさを反
映した散乱光強度分布を非破壊で求めることができるこ
ととなるのである。
をへき開して、吸収のない赤外光を用いてウェーハ中の
欠陥による散乱光の強度分布であり、両者を比較すると
類似していることが明らかである。図５に示される評価
に用いた半導体はＣｚウェーハであるので、欠陥の分布
はウェーハ表面から内部までほぼ均等と考えられるが、
図４と図５にはよい一致が見られる。したがって本発明
によりウェーハ表層に存在する欠陥の実際の大きさを反
映した散乱光強度分布を非破壊で求めることができるこ
ととなるのである。
【００３２】以上のように従来は半導体による吸収が起
こる波長の光を用いた半導体ウェーハ表層の欠陥評価の
際に、欠陥のウェーハ表面からの距離によって、見かけ
上、散乱光強度が変化するため、実際の欠陥の大きさを
反映した散乱光強度分布を求めることができなかった。
これに対し、本発明の方法によれば、入射光の吸収の影
響が取り除かれ、ウェーハ表層に存在する欠陥の実際の
大きさを反映した散乱光の強度分布を求めることが可能
になった。
こる波長の光を用いた半導体ウェーハ表層の欠陥評価の
際に、欠陥のウェーハ表面からの距離によって、見かけ
上、散乱光強度が変化するため、実際の欠陥の大きさを
反映した散乱光強度分布を求めることができなかった。
これに対し、本発明の方法によれば、入射光の吸収の影
響が取り除かれ、ウェーハ表層に存在する欠陥の実際の
大きさを反映した散乱光の強度分布を求めることが可能
になった。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ウ
ェーハ材料により吸収される光を用いたへき開を要しな
い方法によりウェーハを走査し、その結果からウェーハ
の材料による光の吸収の影響を取除く補正を行うことに
より欠陥の分布を求めるようにしたので、半導体ウェー
ハの表層部における欠陥の分布を正確に測定することが
できるようになる。
ェーハ材料により吸収される光を用いたへき開を要しな
い方法によりウェーハを走査し、その結果からウェーハ
の材料による光の吸収の影響を取除く補正を行うことに
より欠陥の分布を求めるようにしたので、半導体ウェー
ハの表層部における欠陥の分布を正確に測定することが
できるようになる。
【図１】本発明において使用するウェーハの欠陥測定装
置の構造を示す概略システム説明図。
置の構造を示す概略システム説明図。
【図２】図１に示す装置を使用しＳｉが吸収する波長の
光により測定した結果を横軸リニアスケールで示すグラ
フ。
光により測定した結果を横軸リニアスケールで示すグラ
フ。
【図３】図２に示す結果を横軸対数スケールで示すグラ
フ。
フ。
【図４】図３に示す結果からＳｉによる光の吸収の影響
を取除く補正を行ったものを示すグラフ。
を取除く補正を行ったものを示すグラフ。
【図５】同ウェーハをへき開して、吸収のない赤外光を
用いて測定した結果を横軸対数スケールで示すグラフ。
用いて測定した結果を横軸対数スケールで示すグラフ。
Ｗ Ｓｉウェーハ １ 試料台 ２ 光源 ３ 照射光学系 ４ 検出器 ５ 受光光学系 ６ 計算機 ７ ディスプレイ
Claims (8)
- 【請求項１】半導体ウェーハの欠陥からの散乱光に基づ
いて該半導体ウェーハ内の欠陥分布を測定する半導体ウ
ェーハの欠陥測定方法において、 ウェーハ材料により吸収される光を前記半導体ウェーハ
に照射し、該半導体ウェーハ内の欠陥から発生した散乱
光を捕える走査システムにより前記半導体ウェーハの必
要域を走査する段階と、 その結果を前記半導体ウェーハ内の欠陥表示情報として
加工する段階と、 該欠陥表示情報から前記半導体ウェーハの材料による光
の吸収の影響を取除く補正を行う段階とを備えている半
導体ウェーハの欠陥測定方法。 - 【請求項２】半導体ウェーハの欠陥からの散乱光に基づ
いて該半導体ウェーハ内の欠陥分布を測定する半導体ウ
ェーハの欠陥測定装置において、 ウェーハ材料により吸収される光を前記半導体ウェーハ
に照射し、その照射光が基の前記散乱光を発生させる走
査システムと、 該走査システムが前記半導体ウェーハの必要域を走査す
るように制御する走査制御手段と、 前記走査システムによる走査結果を前記半導体ウェーハ
内の欠陥表示情報として加工する走査情報加工手段と、 該欠陥表示情報から前記半導体ウェーハの材料による光
の吸収の影響を取除く補正を行う欠陥表示情報補正手段
とを備えている半導体ウェーハの欠陥測定装置。 - 【請求項３】走査情報加工手段は、 走査情報を各種散乱光強度をそれぞれ異なる欠陥の大き
さとして捕らえた各種大きさの欠陥密度情報を示す第１
の欠陥密度情報として生成する欠陥密度情報生成手段を
備えている請求項２記載の半導体ウェーハの欠陥測定装
置。 - 【請求項４】欠陥表示情報補正手段は、 第１の欠陥密度情報から半導体ウェーハの材料による光
の吸収の影響を取除く補正を行った第２の欠陥密度情報
を生成する欠陥密度情報生成手段を備えている請求項３
記載の半導体ウェーハの欠陥測定装置。 - 【請求項５】欠陥密度情報補正手段は、 照射光の半導体ウェーハへの侵入長をλ、散乱光強度を
Ｉ、第１の欠陥密度をＦ（Ｉ）、第２の欠陥密度をｆ
（Ｉ）としたとき、 ｆ（Ｉ）＝（−２／λ）ｄ｛Ｉ・Ｆ（Ｉ）｝／ｄＩ で表わされる式に従った補正処理を行うことを特徴とす
る請求項４記載の半導体ウェーハの欠陥測定装置。 - 【請求項６】欠陥密度情報補正手段は、 照射光の半導体ウェーハへの侵入長をλ、散乱光強度を
Ｉとしたとき、該散乱光強度の自然対数をＪ、第１の欠
陥密度をＧ（Ｊ）、第２の欠陥密度をｇ（Ｊ）としたと
き、 ｇ（Ｊ）＝（−２／λ）ｄ｛Ｇ（Ｊ）｝／ｄＪ で表わされる式に従った補正処理を行うことを特徴とす
る請求項４、５のうちいずれか１項記載の半導体ウェー
ハの欠陥測定装置。 - 【請求項７】欠陥表示情報補正手段は、 欠陥表示情報から半導体ウェーハの材料による光の吸収
の影響を取除く補正を行った欠陥密度情報を生成する欠
陥密度情報生成手段を備えている請求項２記載の半導体
ウェーハの欠陥測定装置。 - 【請求項８】欠陥密度情報補正手段は、 照射光の半導体ウェーハへの侵入長をλ、散乱光強度を
Ｉとしたとき、該散乱光強度の自然対数をＪ、走査情報
を各種散乱光強度をそれぞれ異なる欠陥の大きさとして
捕らえた各種大きさの欠陥密度をＧ（Ｊ）、この欠陥密
度情報から半導体ウェーハの材料による光の吸収の影響
を取除く補正を行った欠陥密度をｇ（Ｊ）としたとき、 ｇ（Ｊ）＝（−２／λ）ｄ｛Ｇ（Ｊ）｝／ｄＩ で表わされる式に従った補正処理を行うことを特徴とす
る請求項７記載の半導体ウェーハの欠陥測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21763495A JP3730289B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 半導体ウェーハの欠陥測定方法及び同装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21763495A JP3730289B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 半導体ウェーハの欠陥測定方法及び同装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0964136A true JPH0964136A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3730289B2 JP3730289B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=16707347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21763495A Expired - Fee Related JP3730289B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 半導体ウェーハの欠陥測定方法及び同装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3730289B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6734960B1 (en) | 1999-06-09 | 2004-05-11 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Wafer defect measuring method and apparatus |
| KR20040048543A (ko) * | 2002-12-03 | 2004-06-10 | 삼성전자주식회사 | 반도체 제조에서의 결점 분석 방법 |
| WO2006082932A1 (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-10 | Raytex Corporation | 欠陥粒子測定装置および欠陥粒子測定方法 |
| US7384803B2 (en) | 2003-09-04 | 2008-06-10 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing nitride semiconductor device including SiC substrate and apparatus for manufacturing nitride semiconductor device |
| US7433033B2 (en) | 2006-05-05 | 2008-10-07 | Asml Netherlands B.V. | Inspection method and apparatus using same |
| JP2009218306A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 炭化珪素半導体ウエハ中の転位検出方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP2013153180A (ja) * | 2013-03-06 | 2013-08-08 | Fuji Electric Co Ltd | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
-
1995
- 1995-08-25 JP JP21763495A patent/JP3730289B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6734960B1 (en) | 1999-06-09 | 2004-05-11 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | Wafer defect measuring method and apparatus |
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| US7384803B2 (en) | 2003-09-04 | 2008-06-10 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing nitride semiconductor device including SiC substrate and apparatus for manufacturing nitride semiconductor device |
| US8330950B2 (en) | 2003-09-04 | 2012-12-11 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing nitride semiconductor device including SiC substrate and apparatus for manufacturing nitride semiconductor device |
| WO2006082932A1 (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-10 | Raytex Corporation | 欠陥粒子測定装置および欠陥粒子測定方法 |
| KR100926019B1 (ko) * | 2005-02-03 | 2009-11-11 | 가부시키가이샤 레이텍스 | 결함 입자 측정 장치 및 결함 입자 측정 방법 |
| US7633617B2 (en) | 2005-02-03 | 2009-12-15 | Raytex Corporation | Defective particle measuring apparatus and defective particle measuring method |
| US7433033B2 (en) | 2006-05-05 | 2008-10-07 | Asml Netherlands B.V. | Inspection method and apparatus using same |
| JP2009218306A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 炭化珪素半導体ウエハ中の転位検出方法および炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP2013153180A (ja) * | 2013-03-06 | 2013-08-08 | Fuji Electric Co Ltd | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3730289B2 (ja) | 2005-12-21 |
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