JPH0997821A - 非接触微小部キャリア密度測定装置 - Google Patents
非接触微小部キャリア密度測定装置Info
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- JPH0997821A JPH0997821A JP7253956A JP25395695A JPH0997821A JP H0997821 A JPH0997821 A JP H0997821A JP 7253956 A JP7253956 A JP 7253956A JP 25395695 A JP25395695 A JP 25395695A JP H0997821 A JPH0997821 A JP H0997821A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェーハの微小部分内におけるキャリア密度
を測定できる装置の提供。 【解決手段】 ウェーハ１に加える磁界を発生する磁界
発生コイル６と、ウェーハ１に前記磁界が加わった状態
で、集束された直線偏光のレーザビームをウェーハ１の
主面に入射光８として照射し、該レーザビームを前記主
面にて反射光１０として反射させ、かつ、該レーザビー
ムを前記主面に透過光９として透過させる照射部と、反
射光８の偏光面の回転角θｒ或いは透過光９の偏光面の
回転角θτを検出する検出部と、検出された偏光面の回
転角を基に、前記主面における前記レーザビームの照射
面積内のキャリア密度を計算する計算部とを有する。
を測定できる装置の提供。 【解決手段】 ウェーハ１に加える磁界を発生する磁界
発生コイル６と、ウェーハ１に前記磁界が加わった状態
で、集束された直線偏光のレーザビームをウェーハ１の
主面に入射光８として照射し、該レーザビームを前記主
面にて反射光１０として反射させ、かつ、該レーザビー
ムを前記主面に透過光９として透過させる照射部と、反
射光８の偏光面の回転角θｒ或いは透過光９の偏光面の
回転角θτを検出する検出部と、検出された偏光面の回
転角を基に、前記主面における前記レーザビームの照射
面積内のキャリア密度を計算する計算部とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハ等被測定
板の任意の微小範囲内のキャリア密度を非接触で測定す
る非接触キャリア密度測定装置に関し、特に、その深さ
も限定して求める非接触キャリア密度測定装置に関す
る。
板の任意の微小範囲内のキャリア密度を非接触で測定す
る非接触キャリア密度測定装置に関し、特に、その深さ
も限定して求める非接触キャリア密度測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、キャリア密度は抵抗率から換算し
て求めた。その抵抗率を非接触で測定する方法としてう
ず電流法が使用されいてる。
て求めた。その抵抗率を非接触で測定する方法としてう
ず電流法が使用されいてる。
【０００３】図７を参照して、うず電流法の原理と動作
を説明する。即ち、ウェーハ１から距離ｄの位置に長さ
Ｌ、半径ａ、巻数ｎの励磁コイル２を設置する。図のよ
うにｄは励磁コイル２のＬ／２までの距離である。この
励磁コイル２は、周波数ｆの高周波電源４によって励磁
され、励磁コイル２から交番磁束が発生し、これがウェ
ーハ１を貫通する。そこでファラディの電磁誘導に従っ
て、その貫通する磁束の時間変化に対応して、これを囲
む円周に沿ったウェーハ１内に起電力が発生する。そこ
で、この円周に沿う起電力に比例し、ウェーハ１の抵抗
率に逆比例するうず電流５が流れる。その値ｉは図に示
すようにコイル中心の延長線がウェーハを横切る点から
の半径ｒに依存する。ｒが増すほどその円内の磁束は増
加し、ｒとともに飽和する。一方、円を一周する抵抗は
ｒと共に直線的に増加する。従って、うず電流はｒに対
し最大値を示す。
を説明する。即ち、ウェーハ１から距離ｄの位置に長さ
Ｌ、半径ａ、巻数ｎの励磁コイル２を設置する。図のよ
うにｄは励磁コイル２のＬ／２までの距離である。この
励磁コイル２は、周波数ｆの高周波電源４によって励磁
され、励磁コイル２から交番磁束が発生し、これがウェ
ーハ１を貫通する。そこでファラディの電磁誘導に従っ
て、その貫通する磁束の時間変化に対応して、これを囲
む円周に沿ったウェーハ１内に起電力が発生する。そこ
で、この円周に沿う起電力に比例し、ウェーハ１の抵抗
率に逆比例するうず電流５が流れる。その値ｉは図に示
すようにコイル中心の延長線がウェーハを横切る点から
の半径ｒに依存する。ｒが増すほどその円内の磁束は増
加し、ｒとともに飽和する。一方、円を一周する抵抗は
ｒと共に直線的に増加する。従って、うず電流はｒに対
し最大値を示す。
【０００４】図８は規格化したその計算結果を示す。但
しｉ0 はつぎの値である。
しｉ0 はつぎの値である。
【０００５】 ｉ0 ＝２ｆＭ／ρｄ2 ，Ｍ＝μ0 πａ2 ｎＩ （１） ここで、ρは抵抗率、Ｉは励磁電流、ｆは励磁周波数、
Ｍは励磁コイル２の磁気モーメントである。
Ｍは励磁コイル２の磁気モーメントである。
【０００６】図７にもどって、このうず電流自身もその
内部に磁界を作る。そこで測定コイル３によってその大
きさを求めるか、あるいは励磁用の高周波電源４からみ
たインピーダンスを測定して抵抗率ρを算出する。
内部に磁界を作る。そこで測定コイル３によってその大
きさを求めるか、あるいは励磁用の高周波電源４からみ
たインピーダンスを測定して抵抗率ρを算出する。
【０００７】この方法は接触式として使用されている四
端子式抵抗率測定装置に比して、非接触で測定できるた
め大変重要視された。しかし、図８からわかるようにｒ
＞３ｄの範囲でρが一様でなければ正確な値は得られな
い。言い替えると３ｄより狭い範囲の測定はできないの
である。通常の装置においてｄは１ｃｍ程度である。い
ま５ｍｍまで短縮したとしてもｒ＝１．５ｃｍ即ち、直
径３ｃｍより小さな部分の測定はできない。したがっ
て、均一なウェーハ素材の測定はできるが、各種のウェ
ーハプロセスの途中で極く限られた局部の測定には適し
ない。一方、ＩＣ技術は高密度微細化が進み、微小部分
のキャリア密度、あるいはこれに代る抵抗率の測定が重
要になった。
端子式抵抗率測定装置に比して、非接触で測定できるた
め大変重要視された。しかし、図８からわかるようにｒ
＞３ｄの範囲でρが一様でなければ正確な値は得られな
い。言い替えると３ｄより狭い範囲の測定はできないの
である。通常の装置においてｄは１ｃｍ程度である。い
ま５ｍｍまで短縮したとしてもｒ＝１．５ｃｍ即ち、直
径３ｃｍより小さな部分の測定はできない。したがっ
て、均一なウェーハ素材の測定はできるが、各種のウェ
ーハプロセスの途中で極く限られた局部の測定には適し
ない。一方、ＩＣ技術は高密度微細化が進み、微小部分
のキャリア密度、あるいはこれに代る抵抗率の測定が重
要になった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
うず電流による非接触抵抗率測定では数ｃｍの広い範囲
が必要であった。しかしウェーハ内の任意点における微
小部分のキャリア密度を非接触で求める測定装置の実現
が強く望まれている。
うず電流による非接触抵抗率測定では数ｃｍの広い範囲
が必要であった。しかしウェーハ内の任意点における微
小部分のキャリア密度を非接触で求める測定装置の実現
が強く望まれている。
【０００９】そこで、従来のうず電流法では不可能であ
ったμｍオーダの微小部分のキャリア密度を非接触で測
定できる装置を提供する事が本発明の第１の課題であ
る。
ったμｍオーダの微小部分のキャリア密度を非接触で測
定できる装置を提供する事が本発明の第１の課題であ
る。
【００１０】さらに、ウェーハ工程で各種の層を形成す
るに当って、その微小部分のある深さまでのキャリア密
度を求める事ができると、その効果は極めて大きい。そ
の深さを限定した測定を可能とする事が本発明の第２の
課題である。
るに当って、その微小部分のある深さまでのキャリア密
度を求める事ができると、その効果は極めて大きい。そ
の深さを限定した測定を可能とする事が本発明の第２の
課題である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、被測定
板に加える磁界を発生する磁界発生手段と、前記被測定
板に前記磁界が加わった状態で、集束された直線偏光の
レーザビームを前記被測定板の主面に入射光として照射
し、該レーザビームを前記主面にて反射光として反射さ
せる照射手段と、前記反射光の偏光面の回転角を検出す
る手段と、検出された偏光面の回転角を基に、前記被測
定板の主面における前記レーザビームの照射面積内のキ
ャリア密度を計算する計算手段とを有することを特徴と
する非接触微小部キャリア密度測定装置が得られる。
板に加える磁界を発生する磁界発生手段と、前記被測定
板に前記磁界が加わった状態で、集束された直線偏光の
レーザビームを前記被測定板の主面に入射光として照射
し、該レーザビームを前記主面にて反射光として反射さ
せる照射手段と、前記反射光の偏光面の回転角を検出す
る手段と、検出された偏光面の回転角を基に、前記被測
定板の主面における前記レーザビームの照射面積内のキ
ャリア密度を計算する計算手段とを有することを特徴と
する非接触微小部キャリア密度測定装置が得られる。
【００１２】更に本発明によれば、被測定板に加える磁
界を発生する磁界発生手段と、前記被測定板に前記磁界
が加わった状態で、集束された直線偏光のレーザビーム
を前記被測定板の主面に入射光として照射し、該レーザ
ビームを前記主面に透過光として透過させる照射手段
と、前記透過光の偏光面の回転角を検出する手段と、検
出された偏光面の回転角を基に、前記被測定板の主面に
おける前記レーザビームの照射面積内のキャリア密度を
計算する計算手段とを有することを特徴とする非接触微
小部キャリア密度測定装置が得られる。
界を発生する磁界発生手段と、前記被測定板に前記磁界
が加わった状態で、集束された直線偏光のレーザビーム
を前記被測定板の主面に入射光として照射し、該レーザ
ビームを前記主面に透過光として透過させる照射手段
と、前記透過光の偏光面の回転角を検出する手段と、検
出された偏光面の回転角を基に、前記被測定板の主面に
おける前記レーザビームの照射面積内のキャリア密度を
計算する計算手段とを有することを特徴とする非接触微
小部キャリア密度測定装置が得られる。
【００１３】また本発明によれば、集束されたレーザビ
ームを被測定板の主面に入射光として照射し、該レーザ
ビームを前記主面にて反射光として反射させると共に透
過光として透過させる照射手段と、前記入射光と前記反
射光の出力差に対する前記透過光の出力比を検出する手
段と、この検出された比を基に、前記主面における前記
レーザビームの照射面積内のキャリア密度を計算する計
算手段とを有することを特徴とする非接触微小部キャリ
ア密度測定装置が得られる。
ームを被測定板の主面に入射光として照射し、該レーザ
ビームを前記主面にて反射光として反射させると共に透
過光として透過させる照射手段と、前記入射光と前記反
射光の出力差に対する前記透過光の出力比を検出する手
段と、この検出された比を基に、前記主面における前記
レーザビームの照射面積内のキャリア密度を計算する計
算手段とを有することを特徴とする非接触微小部キャリ
ア密度測定装置が得られる。
【００１４】更に本発明によれば、主面とこの主面に対
向する対向面とを有する被測定板の前記対向面から所定
距離だけ離れた状態に前記対向面の近傍に配置され、前
記被測定板内の前記対向面から所定の深さまでの所定の
領域に高密度磁束を発生する手段と、前記所定の領域に
前記磁束が加わった状態で、集束された直線偏光のレー
ザビームを前記被測定板の前記主面に入射光として照射
し、該レーザビームを前記主面に透過光として前記所定
の領域に向けて透過させる照射手段と、前記所定の領域
を通った前記透過光の偏光面の回転角を検出する手段
と、検出された偏光面の回転角を基に、前記レーザビー
ムの断面積での前記所定の領域内のキャリア密度を計算
する計算手段とを備えたことを特徴とする非接触微小部
キャリア密度測定装置が得られる。
向する対向面とを有する被測定板の前記対向面から所定
距離だけ離れた状態に前記対向面の近傍に配置され、前
記被測定板内の前記対向面から所定の深さまでの所定の
領域に高密度磁束を発生する手段と、前記所定の領域に
前記磁束が加わった状態で、集束された直線偏光のレー
ザビームを前記被測定板の前記主面に入射光として照射
し、該レーザビームを前記主面に透過光として前記所定
の領域に向けて透過させる照射手段と、前記所定の領域
を通った前記透過光の偏光面の回転角を検出する手段
と、検出された偏光面の回転角を基に、前記レーザビー
ムの断面積での前記所定の領域内のキャリア密度を計算
する計算手段とを備えたことを特徴とする非接触微小部
キャリア密度測定装置が得られる。
【００１５】また本発明によれば、被測定板の主面の近
傍に設けられ、前記被測定板の内部の微小領域に前記主
面に平行な部分をもつ交番磁束を発生する磁界発生手段
と、前記被測定板の前記主面に対向する対向面の近傍に
設けられ、前記交番磁束の前記主面に平行な部分によっ
て発生するうず電流によって生じる交番磁束を検出する
手段と、この検出された交番磁束を基に前記微小領域内
のキャリア密度を測定する手段を備えたことを特徴とす
る非接触微小部キャリア密度測定装置が得られる。
傍に設けられ、前記被測定板の内部の微小領域に前記主
面に平行な部分をもつ交番磁束を発生する磁界発生手段
と、前記被測定板の前記主面に対向する対向面の近傍に
設けられ、前記交番磁束の前記主面に平行な部分によっ
て発生するうず電流によって生じる交番磁束を検出する
手段と、この検出された交番磁束を基に前記微小領域内
のキャリア密度を測定する手段を備えたことを特徴とす
る非接触微小部キャリア密度測定装置が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１７】本発明に係る非接触微小部キャリア密度測
定装置は、細く集束されたレーザビームを使用する。ウ
ェーハ等の被測定板にそのレーザビームと磁界を同時に
印加し、反射およびまたは透過するレーザビームがウェ
ーハの特性に関する情報をもってくる事を利用するので
ある。レーザビームはその波長のオーダーに集束できる
ので、ウェーハのその照射面積内の測定が可能になる。
更に、被測定板の主面の近傍に設けられ、前記被測定板
の内部の微小領域に前記主面に平行な部分をもつ交番磁
束を発生する磁界発生手段と、前記被測定板の前記主面
に対向する対向面の近傍に設けられ、前記交番磁束の前
記主面に平行な部分によって発生するうず電流によって
生じる交番磁束を検出する手段と、この検出された交番
磁束を基に前記微小領域内のキャリア密度を測定する手
段を備えることによって、うず電流を利用しても微小部
のキャリア密度の測定ができる。
定装置は、細く集束されたレーザビームを使用する。ウ
ェーハ等の被測定板にそのレーザビームと磁界を同時に
印加し、反射およびまたは透過するレーザビームがウェ
ーハの特性に関する情報をもってくる事を利用するので
ある。レーザビームはその波長のオーダーに集束できる
ので、ウェーハのその照射面積内の測定が可能になる。
更に、被測定板の主面の近傍に設けられ、前記被測定板
の内部の微小領域に前記主面に平行な部分をもつ交番磁
束を発生する磁界発生手段と、前記被測定板の前記主面
に対向する対向面の近傍に設けられ、前記交番磁束の前
記主面に平行な部分によって発生するうず電流によって
生じる交番磁束を検出する手段と、この検出された交番
磁束を基に前記微小領域内のキャリア密度を測定する手
段を備えることによって、うず電流を利用しても微小部
のキャリア密度の測定ができる。
【００１８】図１を参照して本発明の原理を説明する。
これは上述の第１の課題を達成するためのものである。
被測定板としてのウェーハ１の主面に直線偏光の集束し
たレーザビームを入射光８として照射する。実際は垂直
に当てるが、説明の便宜上斜め入射に画いてある。その
一部はウェーハ１の裏側（対向面側）に透過する。この
とき、磁界発生コイル６によりウェーハ１内に磁界Ｈを
加えておくと、その透過光９の偏光面はファラディ回転
を行なう。その回転角θτはつぎの（２）式のようにな
る。
これは上述の第１の課題を達成するためのものである。
被測定板としてのウェーハ１の主面に直線偏光の集束し
たレーザビームを入射光８として照射する。実際は垂直
に当てるが、説明の便宜上斜め入射に画いてある。その
一部はウェーハ１の裏側（対向面側）に透過する。この
とき、磁界発生コイル６によりウェーハ１内に磁界Ｈを
加えておくと、その透過光９の偏光面はファラディ回転
を行なう。その回転角θτはつぎの（２）式のようにな
る。
【００１９】 θτ＝ＶＨｔ …（２） このｔはウェーハ１の厚さで、Ｖはベルデ定数である。
Ｖの値はウェーハ１の伝導帯にあるキャリア密度に比例
する。そこで、ｔの既知量と磁界発生コイル６によって
設定されたＨの値、および透過光９を公知の偏光解析器
に導いて得られる回転角θτからＶが求められる。そこ
でＶからキャリア密度を算出することができる。Ｈをあ
る周波数の交番磁束とすると、θτは正、負にその周波
数で振れるから測定感度が上がる。レーザビームは波長
のオーダに集束できるのでウェーハ１のμｍオーダの局
部の測定が可能となる。また反射光１０も磁気カー効果
によって偏光面が回転するのでその回転角θｒからも同
様に算出できる。
Ｖの値はウェーハ１の伝導帯にあるキャリア密度に比例
する。そこで、ｔの既知量と磁界発生コイル６によって
設定されたＨの値、および透過光９を公知の偏光解析器
に導いて得られる回転角θτからＶが求められる。そこ
でＶからキャリア密度を算出することができる。Ｈをあ
る周波数の交番磁束とすると、θτは正、負にその周波
数で振れるから測定感度が上がる。レーザビームは波長
のオーダに集束できるのでウェーハ１のμｍオーダの局
部の測定が可能となる。また反射光１０も磁気カー効果
によって偏光面が回転するのでその回転角θｒからも同
様に算出できる。
【００２０】さらに、図２に示すように、アルミニウム
等の非磁性材料からなる反射板１１を用いると、透過光
９（図１）は再び戻りながら透過光１２として透過する
ことになる。この場合の回転角は（２）式に従い、２倍
となって感度が増す。さらにウェーハ１の一方の側に入
出力測定装置をまとめる事ができるので実用的効果が大
きい。
等の非磁性材料からなる反射板１１を用いると、透過光
９（図１）は再び戻りながら透過光１２として透過する
ことになる。この場合の回転角は（２）式に従い、２倍
となって感度が増す。さらにウェーハ１の一方の側に入
出力測定装置をまとめる事ができるので実用的効果が大
きい。
【００２１】図１及び図２において、さらにレーザ波長
をウェーハ１のエネルギギャップ相当値より長いものと
すると、透過光９または１２は透過中に減衰する。入射
光８に対する透過光の出力比からその減衰を求めると、
減衰が１／ｅ（ｅは自然対数の底）となる減衰定数が得
られる。この減衰定数はレーザ波長と抵抗率の積の平方
根に比例するので抵抗率を求め、これからキャリア密度
が得られる。なお反射光１０はウェーハ１表面の凹凸に
強く影響され、これが透過光にも及ぶ。そこで反射光１
０の入射光８に対する出力比も同時に測定し、その補正
をすればよい。
をウェーハ１のエネルギギャップ相当値より長いものと
すると、透過光９または１２は透過中に減衰する。入射
光８に対する透過光の出力比からその減衰を求めると、
減衰が１／ｅ（ｅは自然対数の底）となる減衰定数が得
られる。この減衰定数はレーザ波長と抵抗率の積の平方
根に比例するので抵抗率を求め、これからキャリア密度
が得られる。なお反射光１０はウェーハ１表面の凹凸に
強く影響され、これが透過光にも及ぶ。そこで反射光１
０の入射光８に対する出力比も同時に測定し、その補正
をすればよい。
【００２２】また、入射光８と反射光１０の出力差に対
する透過光１２の出力比を検出し、この検出された比を
基に、キャリア密度を求める。
する透過光１２の出力比を検出し、この検出された比を
基に、キャリア密度を求める。
【００２３】さらに上記したウェーハの限定された厚さ
内のキャリア密度を求める第２の課題に対する本発明の
解決手段を説明する。図３はその原理で、高密度磁気記
録用ヘッド１３によって強力な磁界をウェーハ１の対向
面側の微小範囲（所定の領域）に発生させる。そのた
め、高密度磁気記録用ヘッド１３として、公知のギャッ
プ０．２μｍ程度のリングヘッド、あるいは特に透過率
が高く断面積１（μｍ）2 程度の主磁極をもつ単磁極ヘ
ッド［電子情報通信学会春季大会、ＳＣ−３−３（１９
９４）］を使用する。図３は高密度磁気記録用ヘッド１
３としてリングヘッドを用いた場合で、高周波電源１５
によって高密度磁気記録用ヘッド１３を励磁すると、高
密度磁気記録用ヘッド１３のギャップを通してウェーハ
１内の対向面側の所定の領域に磁束１４を作る。各磁極
の下方で磁束１４の垂直成分は強いが、狭ギャップのた
め余り広がる事がない。そこで集束した直線偏光を入射
光８としてアルミニウムからなる反射板１１に向けて照
射すると、透過→反射→透過を行って戻る透過光１２は
ファラディ回転を受けるが、ウェーハ１内に磁束１４が
浸透するΔｔの範囲に限定される。しかも、そのΔｔは
ヘッドとウェーハ１の間隔Δｄ、および／または高周波
電源１５の周波数によって調節が可能である。
内のキャリア密度を求める第２の課題に対する本発明の
解決手段を説明する。図３はその原理で、高密度磁気記
録用ヘッド１３によって強力な磁界をウェーハ１の対向
面側の微小範囲（所定の領域）に発生させる。そのた
め、高密度磁気記録用ヘッド１３として、公知のギャッ
プ０．２μｍ程度のリングヘッド、あるいは特に透過率
が高く断面積１（μｍ）2 程度の主磁極をもつ単磁極ヘ
ッド［電子情報通信学会春季大会、ＳＣ−３−３（１９
９４）］を使用する。図３は高密度磁気記録用ヘッド１
３としてリングヘッドを用いた場合で、高周波電源１５
によって高密度磁気記録用ヘッド１３を励磁すると、高
密度磁気記録用ヘッド１３のギャップを通してウェーハ
１内の対向面側の所定の領域に磁束１４を作る。各磁極
の下方で磁束１４の垂直成分は強いが、狭ギャップのた
め余り広がる事がない。そこで集束した直線偏光を入射
光８としてアルミニウムからなる反射板１１に向けて照
射すると、透過→反射→透過を行って戻る透過光１２は
ファラディ回転を受けるが、ウェーハ１内に磁束１４が
浸透するΔｔの範囲に限定される。しかも、そのΔｔは
ヘッドとウェーハ１の間隔Δｄ、および／または高周波
電源１５の周波数によって調節が可能である。
【００２４】更に、図３のヘッド１３によって発生する
高密度磁束は、微小な領域にうず電流を生じる。このう
ず電流によってさらに磁界が生じるが、これは印加磁界
と位相差を持つので適当な磁界センサによって求めるこ
とができる。この値からも微小領域のキャリア密度を求
めることができる。
高密度磁束は、微小な領域にうず電流を生じる。このう
ず電流によってさらに磁界が生じるが、これは印加磁界
と位相差を持つので適当な磁界センサによって求めるこ
とができる。この値からも微小領域のキャリア密度を求
めることができる。
【００２５】まとめると、本発明に係る非接触微小部キ
ャリア密度測定装置は、集束した直線偏光のレーザビー
ムを、磁界を印加したウェーハ等の被測定板に照射す
る。そのレーザビームの一部はウェーハ等の被測定板か
ら反射し、他は吸収されながら透過光として透過する。
その何れも磁界に比例して偏光面が回転する。その比例
係数は、ウェーハ等の被測定板のキャリア密度に比例す
る。また、レーザを集束しているが、例えば波長１．３
μｍのレーザを使用すると、その径は１．５μｍ程度に
なる。
ャリア密度測定装置は、集束した直線偏光のレーザビー
ムを、磁界を印加したウェーハ等の被測定板に照射す
る。そのレーザビームの一部はウェーハ等の被測定板か
ら反射し、他は吸収されながら透過光として透過する。
その何れも磁界に比例して偏光面が回転する。その比例
係数は、ウェーハ等の被測定板のキャリア密度に比例す
る。また、レーザを集束しているが、例えば波長１．３
μｍのレーザを使用すると、その径は１．５μｍ程度に
なる。
【００２６】さらに上記の透過光が減衰してその強度が
１／ｅ（ｅは自然対数の底）となる減衰を求めている
が、これは抵抗率の平方根に比例する。
１／ｅ（ｅは自然対数の底）となる減衰を求めている
が、これは抵抗率の平方根に比例する。
【００２７】さらに本発明は、高密度磁気記録用ヘッド
を用い、ウェーハ等の被測定板との微小間隔を高精度に
制御し、高周波電源によって励磁している。そのヘッド
は高透磁率材料に０．２μｍ程度のギャップを設けたも
ので、このギャップに発生する強力な磁界がウェーハ等
の被測定板内の局部に発生する。その磁界の垂直成分は
ウェーハ等被測定板の限られた深さに発生する。
を用い、ウェーハ等の被測定板との微小間隔を高精度に
制御し、高周波電源によって励磁している。そのヘッド
は高透磁率材料に０．２μｍ程度のギャップを設けたも
ので、このギャップに発生する強力な磁界がウェーハ等
の被測定板内の局部に発生する。その磁界の垂直成分は
ウェーハ等被測定板の限られた深さに発生する。
【００２８】図４を参照すると、本発明の第１の実施例
による非接触微小部キャリア密度測定装置は、磁界と直
線偏光レーザビームを同時に加え、レーザビームの照射
面積に相当する部分のキャリア密度を求めるものであ
り、同様の参照符号で示した同様の部分を含む。磁界発
生コイル６は従来の図７の場合や図１及び図２の場合と
同様のもので、高周波電源７によって励磁される。その
発生磁界はウェーハ１を貫通する。レーザ偏光解析ヘッ
ド１６は光磁気ディスク装置で使用されている公知のも
ので、レーザダイオード、ビームスプリッタ、対物レン
ズ、偏光解析器、４分割受光器等を一体化したものであ
る。レーザ偏光解析ヘッド１６のレーザダイオードは、
レーザ駆動電流制御部１７によって駆動電流を制御され
る。その４分割受光器の出力差をフォーカスサーボ制御
装置１８に導く。その指令信号がボイスコイル２３に伝
えられ、レーザ入力ビームである入射光８はウェーハ１
の表面に常に焦点を結ぶ。その反射光１０は磁界発生コ
イル６による磁界のもとで、磁気カー効果を受け回転す
る。その回転角はレーザ偏光解析ヘッド１６内の偏光解
析器を経て、偏光回転角信号発生装置１９により回転角
に比例した回転角信号となって、反射出力信号発生装置
２０が発生する反射光１０に比例した反射出力信号と共
にコンピュータ２１に入る。コンピュータ２１では、磁
界発生コイル６の発生している磁界に比例した磁界信号
入射光８に比例したレーザ入力信号２４（レーザ駆動電
流制御部１７によって発生される）およびウェーハ１の
各種の物理常数（偏光回転角信号発生装置１９及び反射
出力信号発生装置２０の出力）が入力され、キャリア密
度の値を算出する。
による非接触微小部キャリア密度測定装置は、磁界と直
線偏光レーザビームを同時に加え、レーザビームの照射
面積に相当する部分のキャリア密度を求めるものであ
り、同様の参照符号で示した同様の部分を含む。磁界発
生コイル６は従来の図７の場合や図１及び図２の場合と
同様のもので、高周波電源７によって励磁される。その
発生磁界はウェーハ１を貫通する。レーザ偏光解析ヘッ
ド１６は光磁気ディスク装置で使用されている公知のも
ので、レーザダイオード、ビームスプリッタ、対物レン
ズ、偏光解析器、４分割受光器等を一体化したものであ
る。レーザ偏光解析ヘッド１６のレーザダイオードは、
レーザ駆動電流制御部１７によって駆動電流を制御され
る。その４分割受光器の出力差をフォーカスサーボ制御
装置１８に導く。その指令信号がボイスコイル２３に伝
えられ、レーザ入力ビームである入射光８はウェーハ１
の表面に常に焦点を結ぶ。その反射光１０は磁界発生コ
イル６による磁界のもとで、磁気カー効果を受け回転す
る。その回転角はレーザ偏光解析ヘッド１６内の偏光解
析器を経て、偏光回転角信号発生装置１９により回転角
に比例した回転角信号となって、反射出力信号発生装置
２０が発生する反射光１０に比例した反射出力信号と共
にコンピュータ２１に入る。コンピュータ２１では、磁
界発生コイル６の発生している磁界に比例した磁界信号
入射光８に比例したレーザ入力信号２４（レーザ駆動電
流制御部１７によって発生される）およびウェーハ１の
各種の物理常数（偏光回転角信号発生装置１９及び反射
出力信号発生装置２０の出力）が入力され、キャリア密
度の値を算出する。
【００２９】図５を参照すると、本発明の第２の実施例
による非接触微小部キャリア密度測定装置は、磁界発生
コイル６（図４）に替えて高密度磁気記録用ヘッド１３
を用い、高密度磁気記録用ヘッド１３とウェーハ１との
間にはアルミニウム等の非磁性体からなる反射板１１が
設けられている。ピックアップフォーカスサーボ制御装
置１８′によりウェーハ１表面または反射板１１の何れ
にもレーザの焦点を結ぶ事ができる。反射板１１に結ぶ
と、戻り光としての透過光１２はウェーハ１を往復透過
する。高密度磁気記録用ヘッド１３の作るウェーハ１内
の垂直方向磁界とその侵入の深さΔｔの積に比例して透
過光１２の偏光面はファラディ効果による回転をする。
その回転角に比例した回転角信号（偏光回転角信号発生
装置１９の出力）、反射透過出力信号発生装置２０′が
発生する透過光１２に比例した透過出力信号、レーザ入
力信号２４等が図４の場合と同様に、コンピュータ２１
に入力され、キャリア密度が算出される。
による非接触微小部キャリア密度測定装置は、磁界発生
コイル６（図４）に替えて高密度磁気記録用ヘッド１３
を用い、高密度磁気記録用ヘッド１３とウェーハ１との
間にはアルミニウム等の非磁性体からなる反射板１１が
設けられている。ピックアップフォーカスサーボ制御装
置１８′によりウェーハ１表面または反射板１１の何れ
にもレーザの焦点を結ぶ事ができる。反射板１１に結ぶ
と、戻り光としての透過光１２はウェーハ１を往復透過
する。高密度磁気記録用ヘッド１３の作るウェーハ１内
の垂直方向磁界とその侵入の深さΔｔの積に比例して透
過光１２の偏光面はファラディ効果による回転をする。
その回転角に比例した回転角信号（偏光回転角信号発生
装置１９の出力）、反射透過出力信号発生装置２０′が
発生する透過光１２に比例した透過出力信号、レーザ入
力信号２４等が図４の場合と同様に、コンピュータ２１
に入力され、キャリア密度が算出される。
【００３０】図６を参照すると、本発明の本発明の第３
の実施例による非接触微小部キャリア密度測定装置は、
ウェーハ１内部の微小部にウェーハ１の主面と平行な部
分をもつ交番磁束２５を発生させ、これが作るうず電流
２６に基づいて生じる交番磁束２７を起電力に変換し
て、ウェーハ１内部の微小部のキャリア密度を測定する
ものである。高密度磁気記録用ヘッド１３は０．３μｍ
程度のギャップｇをもつ。この高密度磁気記録用ヘッド
１３を高周波電源４によって励磁すると、ウェーハ１内
を通る交番磁束２５が発生する。その磁束のウェーハ１
の前記主面と平行な部分はほぼギャップｇと等しい。そ
の時間的な変化により、うず電流２６が生じるが、これ
は、ウェーハ１内部の微小部のキャリア密度に比例す
る。さらに、このうず電流２６によって、うず電流２６
に比例した交番磁界２７が発生する。そのウェーハ１の
対向面から外に出る磁束を高密度磁気記録用ヘッド２４
´で起電力に変換し、その起電力を電圧計２９で測定す
る。その測定値はウェーハ１の微小部（この長さはギャ
ップｇと等しい）のキャリア密度を示す。
の実施例による非接触微小部キャリア密度測定装置は、
ウェーハ１内部の微小部にウェーハ１の主面と平行な部
分をもつ交番磁束２５を発生させ、これが作るうず電流
２６に基づいて生じる交番磁束２７を起電力に変換し
て、ウェーハ１内部の微小部のキャリア密度を測定する
ものである。高密度磁気記録用ヘッド１３は０．３μｍ
程度のギャップｇをもつ。この高密度磁気記録用ヘッド
１３を高周波電源４によって励磁すると、ウェーハ１内
を通る交番磁束２５が発生する。その磁束のウェーハ１
の前記主面と平行な部分はほぼギャップｇと等しい。そ
の時間的な変化により、うず電流２６が生じるが、これ
は、ウェーハ１内部の微小部のキャリア密度に比例す
る。さらに、このうず電流２６によって、うず電流２６
に比例した交番磁界２７が発生する。そのウェーハ１の
対向面から外に出る磁束を高密度磁気記録用ヘッド２４
´で起電力に変換し、その起電力を電圧計２９で測定す
る。その測定値はウェーハ１の微小部（この長さはギャ
ップｇと等しい）のキャリア密度を示す。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の非接触微小部キャリア密度測定装置によれば、ウェー
ハを貫通する磁界が広く分布していても、レーザスポッ
トの面積に相当する部分の情報が得られる。すなわち、
従来は数ｃｍの範囲の測定であったが、レーザスポット
直径の約１．５μｍという微小部分の値が得られる。
の非接触微小部キャリア密度測定装置によれば、ウェー
ハを貫通する磁界が広く分布していても、レーザスポッ
トの面積に相当する部分の情報が得られる。すなわち、
従来は数ｃｍの範囲の測定であったが、レーザスポット
直径の約１．５μｍという微小部分の値が得られる。
【００３２】さらに、他の磁界発生手段（即ち、高密度
磁気記録ヘッド）を用いた場合は、ウェーハ内の垂直磁
界の侵入の深さが調節される。したがって、広さがレー
ザスポットの断面積で、厚さが上記の垂直磁界侵入の深
さに相当する微小部分の測定が可能である。高密度微細
化の進む集積回路を作るウェーハプロセスにおいて、上
記の測定値は重要で、その技術的効果は極めて大きい。
また、被測定点にレーザビームは常に焦点を結び、その
測定点はＸ−Ｙ走査、ヘリカル走査等を行ってウェーハ
全面の測定もできる。
磁気記録ヘッド）を用いた場合は、ウェーハ内の垂直磁
界の侵入の深さが調節される。したがって、広さがレー
ザスポットの断面積で、厚さが上記の垂直磁界侵入の深
さに相当する微小部分の測定が可能である。高密度微細
化の進む集積回路を作るウェーハプロセスにおいて、上
記の測定値は重要で、その技術的効果は極めて大きい。
また、被測定点にレーザビームは常に焦点を結び、その
測定点はＸ−Ｙ走査、ヘリカル走査等を行ってウェーハ
全面の測定もできる。
【００３３】以上はウェーハについて述べたが、一般の
磁気ディスクのベルディ常数等も同様に求められ、本発
明はウェーハのキャリア密度測定に限定されるものでな
い。
磁気ディスクのベルディ常数等も同様に求められ、本発
明はウェーハのキャリア密度測定に限定されるものでな
い。
【図１】本発明による非接触微小部キャリア密度測定装
置の原理を説明するための図である。
置の原理を説明するための図である。
【図２】本発明による非接触微小部キャリア密度測定装
置で透過光を入射側に戻す原理説明図である。
置で透過光を入射側に戻す原理説明図である。
【図３】本発明による非接触微小部キャリア密度測定装
置で、高密度磁気記録用ヘッドを用いるときの原理を説
明する図である。
置で、高密度磁気記録用ヘッドを用いるときの原理を説
明する図である。
【図４】本発明の第１の実施例による非接触微小部キャ
リア密度測定装置のブロック図である。
リア密度測定装置のブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施例による非接触微小部キャ
リア密度測定装置のブロック図である。
リア密度測定装置のブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施例による非接触微小部キャ
リア密度測定装置のブロック図である。
リア密度測定装置のブロック図である。
【図７】従来のうず電流非接触抵抗率測定装置の原理図
である。
である。
【図８】図１の測定装置におけるうず電流密度の規格化
した広がりを示した図である。
した広がりを示した図である。
１ ウェーハ ２ 励磁コイル ３ 測定コイル ４ 高周波電源 ５ うず電流 ６ 磁界発生コイル ７ 高周波電源 １１ 反射板 １３ 高密度磁気記録用ヘッド １５ 高周波電源 １６ レーザ偏光解析ヘッド １７ レーザ駆動電流制御部 １８ フォーカスサーボ制御装置 ２１ コンピュータ ２３ ボイスコイル ２４´ 高密度磁気記録用ヘッド ２５ 交番磁束 ２６ うず電流 ２７ 交番磁束 ２９ 電圧計
Claims (5)
- 【請求項１】 被測定板に加える磁界を発生する磁界発
生手段と、前記被測定板に前記磁界が加わった状態で、
集束された直線偏光のレーザビームを前記被測定板の主
面に入射光として照射し、該レーザビームを前記主面に
て反射光として反射させる照射手段と、前記反射光の偏
光面の回転角を検出する手段と、検出された偏光面の回
転角を基に、前記被測定板の主面における前記レーザビ
ームの照射面積内のキャリア密度を計算する計算手段と
を有することを特徴とする非接触微小部キャリア密度測
定装置。 - 【請求項２】 被測定板に加える磁界を発生する磁界発
生手段と、前記被測定板に前記磁界が加わった状態で、
集束された直線偏光のレーザビームを前記被測定板の主
面に入射光として照射し、該レーザビームを前記主面に
透過光として透過させる照射手段と、前記透過光の偏光
面の回転角を検出する手段と、検出された偏光面の回転
角を基に、前記被測定板の主面における前記レーザビー
ムの照射面積内のキャリア密度を計算する計算手段とを
有することを特徴とする非接触微小部キャリア密度測定
装置。 - 【請求項３】 集束されたレーザビームを被測定板の主
面に入射光として照射し、該レーザビームを前記主面に
て反射光として反射させると共に透過光として透過させ
る照射手段と、前記入射光と前記反射光の出力差に対す
る前記透過光の出力比を検出する手段と、この検出され
た比を基に、前記主面における前記レーザビームの照射
面積内のキャリア密度を計算する計算手段とを有するこ
とを特徴とする非接触微小部キャリア密度測定装置。 - 【請求項４】 主面とこの主面に対向する対向面とを有
する被測定板の前記対向面から所定距離だけ離れた状態
に前記対向面の近傍に配置され、前記被測定板内の前記
対向面から所定の深さまでの所定の領域に高密度磁束を
発生する手段と、前記所定の領域に前記磁束が加わった
状態で、集束された直線偏光のレーザビームを前記被測
定板の前記主面に入射光として照射し、該レーザビーム
を前記主面に透過光として前記所定の領域に向けて透過
させる照射手段と、前記所定の領域を通った前記透過光
の偏光面の回転角を検出する手段と、検出された偏光面
の回転角を基に、前記レーザビームの断面積での前記所
定の領域内のキャリア密度を計算する計算手段とを備え
たことを特徴とする非接触微小部キャリア密度測定装
置。 - 【請求項５】 被測定板の主面の近傍に設けられ、前記
被測定板の内部の微小領域に前記主面に平行な部分をも
つ交番磁束を発生する磁界発生手段と、前記被測定板の
前記主面に対向する対向面の近傍に設けられ、前記交番
磁束の前記主面に平行な部分によって発生するうず電流
によって生じる交番磁束を検出する手段と、この検出さ
れた交番磁束を基に前記微小領域内のキャリア密度を測
定する手段を備えたことを特徴とする非接触微小部キャ
リア密度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7253956A JPH0997821A (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 非接触微小部キャリア密度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7253956A JPH0997821A (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 非接触微小部キャリア密度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0997821A true JPH0997821A (ja) | 1997-04-08 |
Family
ID=17258308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7253956A Withdrawn JPH0997821A (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 非接触微小部キャリア密度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0997821A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007155967A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電磁波偏波面回転装置 |
-
1995
- 1995-09-29 JP JP7253956A patent/JPH0997821A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007155967A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電磁波偏波面回転装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |