JPH1114543A - Method and system for evaluating concentration of oxygen in semiconductor silicon crystal - Google Patents

Method and system for evaluating concentration of oxygen in semiconductor silicon crystal

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JPH1114543A
JPH1114543A JP18456097A JP18456097A JPH1114543A JP H1114543 A JPH1114543 A JP H1114543A JP 18456097 A JP18456097 A JP 18456097A JP 18456097 A JP18456097 A JP 18456097A JP H1114543 A JPH1114543 A JP H1114543A
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semiconductor silicon
silicon crystal
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate the concentration of oxygen in a semiconductor silicon crystal by irradiating the crystal with a light containing an arbitrary wave number within a specified range and then determining the real part of a dielectric function from the amplitude ratio and the phase difference between the reflected light and the irradiating light. SOLUTION: An irradiating light 3 from a light source 11 containing an arbitrary wave number of 2000<-1> cm or less is polarized through a polarizer 4 and directed toward a semiconductor silicon crystal 1 by turning the polarization axis through a photoelastic modulator 5. The reflected light 6 is passed through an analyzer 7 and a monochromator 8 and detected by a detector 9. The phase difference and the amplitude ratio are then detected directly by means of an infrared spectroellipsometer and inputted to a personal computer 10 where they are analyzed to determine a dielectric function. The reflected light 6 is polarized differently from the irradiating light 3 and the rotary analyzer 7 compares the polarized state with that of the irradiating light 3 before the phase difference and the amplitude ratio are calculated. The dielectric function has the real and imaginary parts of permittivity and the oxygen concentration of the semiconductor silicon crystal 1 is evaluated based on the real part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体結晶の評価方
法に関し、特に、半導体ウェーハ中の酸素濃度に関する
評価に好適な評価方法及び装置であって、より詳細には
赤外光の透過が少ない領域(実質的には透過しない領
域)のP型またはN型の半導体シリコン結晶中の酸素濃
度評価を行う方法及び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 a method for evaluating a semiconductor crystal, and more particularly, to an evaluation method and apparatus suitable for evaluating the oxygen concentration in a semiconductor wafer, and more particularly, to an area where infrared light transmission is small. The present invention relates to a method and an apparatus for evaluating the oxygen concentration in a P-type or N-type semiconductor silicon crystal (a region that does not substantially transmit).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体シリコン結晶中の酸素濃度
の評価方法としては、フーリエ変換型の赤外分光器(F
T−IR)を用いた光吸収法が広く用いられている。こ
の方法は、ウェーハに赤外光を透過させることにより、
シリコン結晶中の格子間酸素による吸収量を測定するも
ので、その吸収量から結晶中の酸素濃度を定量するとい
う原理に基づくものである。この光吸収量は、シリコン
結晶中の格子間酸素濃度に非常に敏感なため、高感度・
高信頼性の評価が可能である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for evaluating the oxygen concentration in a semiconductor silicon crystal, a Fourier transform type infrared spectrometer (F
A light absorption method using T-IR) is widely used. This method transmits infrared light to the wafer,
It measures the amount of absorption by interstitial oxygen in the silicon crystal, and is based on the principle of quantifying the oxygen concentration in the crystal from the amount of absorption. This light absorption is very sensitive to the interstitial oxygen concentration in the silicon crystal.
High reliability evaluation is possible.

【0003】しかしながら、試料が用いた赤外光をある
程度透過しなければ評価自体不可能であり、例えばエピ
タキシャルウェーハの基板として用いられるような、高
濃度にドープされた低抵抗率(例えば20mΩ・cm以
下、特には10mΩ・cm以下)のシリコン結晶の場
合、試料中に大量に含まれる自由電子に光が吸収され、
全く光を通さないためこのような結晶に対しては光吸収
法は全く適用できない。
However, if the sample does not transmit the infrared light used to some extent, the evaluation itself is impossible. For example, a highly doped low resistivity (for example, 20 mΩ · cm) used as a substrate of an epitaxial wafer. In the case of a silicon crystal of 10 mΩ · cm or less), light is absorbed by a large amount of free electrons contained in the sample,
Since no light is transmitted at all, the light absorption method cannot be applied to such a crystal at all.

【0004】従来、上述したような低抵抗率のシリコン
結晶中の酸素濃度評価法としては、 荷電粒子放射化分析法(CPAA法)、融解ガス分
析法(GFA法)、二次イオン質量分析法(SIMS
法)、が知られている。このうちCPAA法は、試料に
加速荷電粒子を照射することで、結晶中酸素を放射化
し、その後試料から発せられる放射線量から元の試料中
に含まれていた酸素量を定量するという原理に基づくも
のである。しかしながら、加速荷電粒子を発生させるた
めのサイクロトロンが必要であるし、放射線分析である
など、工業的インライン評価には向いておらず、特別な
研究機関のみで使われている。
Conventionally, the above-mentioned methods for evaluating the oxygen concentration in a silicon crystal having a low resistivity include charged particle activation analysis (CPAA), melting gas analysis (GFA), and secondary ion mass spectrometry. (SIMS
Law), is known. The CPAA method is based on the principle that the sample is irradiated with accelerated charged particles to activate oxygen in the crystal, and then the amount of oxygen contained in the original sample is determined from the amount of radiation emitted from the sample. Things. However, a cyclotron for generating accelerated charged particles is required, and it is not suitable for industrial inline evaluation such as radiation analysis, and is used only by special research institutions.

【0005】GFA法は、高温で試料を融解すること
で、試料中に含まれる酸素をCO、CO2 としてガス化
し、そのガスを化学的に分析して元の試料中に含まれて
いた酸素濃度を定量するという原理に基づくものであ
る。GFA法は、装置が比較的安価であり、測定にあま
り熟練を要せず短時間で評価が行なえる利点があるが、
試料の融解が必要であることから完全な破壊法である。
すなわち、一度評価した試料を何らかの理由で再評価し
ようとしても、その試料は融解されており評価不可能で
ある。また、製品そのものを評価することは不可能であ
り、評価のためだけに用いる試料を製品以外に用意しな
くてはならない。これは品質保証上問題であるととも
に、生産者の立場でいうとコスト的に大変なロスとな
る。
The GFA method melts a sample at a high temperature to gasify oxygen contained in the sample as CO or CO 2 , and chemically analyzes the gas to analyze the oxygen contained in the original sample. It is based on the principle of quantifying the concentration. The GFA method has an advantage that the apparatus is relatively inexpensive and the evaluation can be performed in a short time without requiring much skill in the measurement.
It is a complete destruction method because the sample must be melted.
That is, even if the sample once evaluated is re-evaluated for some reason, the sample is melted and cannot be evaluated. In addition, it is impossible to evaluate the product itself, and a sample used only for the evaluation must be prepared other than the product. This is a problem in terms of quality assurance, and from the producer's point of view, is a great loss in terms of cost.

【0006】また、ガスの化学分析における感度の問題
で、試料中に含まれる酸素の絶対量を多くするため、一
般的に2mmから10mm角の大きな試料が必要であ
る。しかしながら、大きな試料を用いても逆にCOへの
反応効率が悪くなる等、装置的な問題により再現性があ
まり良好でない。さらに、試料サイズを大きくすること
は測定の空間分解能を悪くすることを意味し、試料中の
酸素濃度分布を細かく調べようとしても、せいぜい数m
mのオーダーでしか評価できないという欠点もある。
Also, due to the problem of sensitivity in the chemical analysis of gas, a large sample of generally 2 mm to 10 mm square is required to increase the absolute amount of oxygen contained in the sample. However, even if a large sample is used, the reproducibility is not very good due to equipment problems such as a decrease in the reaction efficiency to CO. Furthermore, enlarging the sample size means deteriorating the spatial resolution of the measurement, and even when trying to examine the oxygen concentration distribution in the sample in detail, at most several m
There is also a disadvantage that evaluation can be performed only on the order of m.

【0007】一方、SIMS法は高真空下でイオンビー
ムを試料表面に照射し、試料からスパッタされて生成す
る二次イオンを質量分析装置を用いて測定するものであ
る。SIMS法は質量分析法であるので、照射するイオ
ンの選択によってどんな元素でも分析可能であり、検出
感度が高く、測定領域が狭いために空間分解能が高いと
いう利点があるものの、高価な装置を必要とし、かつ装
置の真空度等のコンディションを良好に保たねばなら
ず、1試料の測定に時間を要するといった欠点がある。
また、この方法も破壊法であり、製品とは別に検査用の
試料が必要であるというGFA法と同様の欠点もある。
On the other hand, in the SIMS method, an ion beam is irradiated to a sample surface under a high vacuum, and secondary ions generated by sputtering from the sample are measured using a mass spectrometer. Since SIMS is a mass spectrometry, any element can be analyzed by selecting the ions to be irradiated, and it has the advantages of high detection sensitivity and high spatial resolution due to the small measurement area, but requires expensive equipment. In addition, there is a disadvantage that the condition such as the degree of vacuum of the apparatus must be kept good, and it takes time to measure one sample.
This method is also a destructive method, and has the same drawback as the GFA method in that a test sample is required separately from a product.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来法の欠点を解決するためになされたものであり、低
抵抗率(例えば20mΩ・cm以下、特には10mΩ・
cm以下)の半導体シリコン結晶中の酸素濃度を、非破
壊かつ低コストで、高感度に再現性良く評価する方法お
よび装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such disadvantages of the conventional method, and has a low resistivity (for example, 20 mΩ · cm or less, particularly 10 mΩ · cm).
cm or less) is provided.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】従来、半導体シリコン結
晶中の格子間酸素による波数1107cm-1付近の赤外
光の吸収は、透過法でも反射法でも観察されることが知
られていた。しかしながら、これは抵抗率が数Ω・cm
以上の結晶で、自由電子による赤外光吸収の影響が少な
い半導体結晶についてのみ観察されるものであった。す
なわち、本発明において特に対象とする高濃度にドーパ
ント(例えばボロンやアンチモン)を添加した低抵抗率
(例えば数mΩ・cmから数十mΩ・cm)半導体シリ
コン結晶の場合、透過法では上記格子間酸素による光吸
収のスペクトルは観察することはできない。
Heretofore, it has been known that the absorption of infrared light having a wavenumber of about 1107 cm -1 by interstitial oxygen in a semiconductor silicon crystal is observed by both the transmission method and the reflection method. However, this has a resistivity of several ohm-cm
Among the above crystals, only those semiconductor crystals which are less affected by infrared light absorption by free electrons are observed. That is, in the case of a semiconductor silicon crystal having a low resistivity (for example, several mΩ · cm to several tens of mΩ · cm) to which a dopant (for example, boron or antimony) is added at a high concentration which is particularly targeted in the present invention, the above-mentioned interstitial is used in the transmission method The spectrum of light absorption by oxygen cannot be observed.

【0010】そこで、本発明者等は吸収スペクトルでは
ない他の物性定数に結晶中の酸素濃度の情報が現れない
かと考え、これにつき鋭意研究の結果、赤外光領域の誘
電関数と結晶中酸素濃度の間に相関があることを初めて
見いだし、本発明を完成するに至ったものである。
Therefore, the present inventors considered whether information on the oxygen concentration in the crystal may appear in other physical constants other than the absorption spectrum, and as a result of intensive research, the dielectric function in the infrared light region and the oxygen in the crystal were examined. It has been found for the first time that there is a correlation between the concentrations, and the present invention has been completed.

【0011】すなわち、上記課題を解決するための本発
明の請求項1に記載した発明は、半導体シリコン結晶
に、2000cm-1以下の任意の波数を含む光を照射
し、その反射光の上記照射光に対する振幅比ψ及び位相
差Δから前記任意の波数における誘電関数実数部をもと
め、この値から前記半導体シリコン結晶中に含まれる酸
素濃度の評価を行なうことを特徴とする酸素濃度評価方
法である。
That is, according to the first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem, the semiconductor silicon crystal is irradiated with light having an arbitrary wave number of 2000 cm -1 or less, and the reflected light is irradiated on the semiconductor silicon crystal. An oxygen concentration evaluation method comprising: obtaining a real part of a dielectric function at the arbitrary wave number from an amplitude ratio ψ to light and a phase difference Δ; and evaluating an oxygen concentration contained in the semiconductor silicon crystal from the value. .

【0012】このような方法を用いて評価を行うことに
より、例えば評価対象の半導体シリコン結晶が低抵抗率
であり透過法では評価できない場合でも、従来法では行
い得えなかった非破壊かつ低コストで、高感度に再現性
良く半導体結晶中の酸素濃度に関する評価を行うことが
可能となった。
By performing the evaluation using such a method, for example, even if the semiconductor silicon crystal to be evaluated has a low resistivity and cannot be evaluated by the transmission method, the non-destructive and low-cost method cannot be performed by the conventional method. Thus, it became possible to evaluate the oxygen concentration in the semiconductor crystal with high sensitivity and good reproducibility.

【0013】本発明の請求項2に記載した発明は、請求
項1に記載した酸素濃度の評価方法であって、酸素濃度
が既知で異なる複数の半導体シリコン結晶に、2000
cm-1以下の任意の波数を含む光を照射し、その反射光
の上記照射光に対する振幅比ψおよび位相差Δから各酸
素濃度における前記任意の波数の誘電関数実数部をもと
めることにより、予めその波数における酸素濃度と誘電
関数実数部との相関を求めておくことを特徴とする酸素
濃度評価方法である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the method for evaluating an oxygen concentration according to the first aspect, wherein a plurality of semiconductor silicon crystals having known and different oxygen concentrations are provided with 2000 times.
irradiating light containing an arbitrary wave number of cm -1 or less, and obtaining the dielectric function real part of the arbitrary wave number at each oxygen concentration from the amplitude ratio ψ and the phase difference Δ of the reflected light to the irradiation light, This is an oxygen concentration evaluation method characterized by determining a correlation between the oxygen concentration at the wave number and the real part of the dielectric function.

【0014】このように、予め赤外領域における反射光
の任意の波数における誘電関数実数部と半導体結晶中の
酸素濃度との相関(検量線や相関式)を作っておくこと
により、酸素濃度が未知の半導体シリコン結晶について
具体的な酸素濃度を測定することが可能となる。すなわ
ち、酸素濃度が未知の半導体シリコン結晶に、予め相関
を得た波数を含む光を照射してその波数における誘電関
数実数部をもとめ、この誘電関数実数部の値を上記相関
に当てはめることにより、試料の酸素濃度を測定するこ
とができるのである。
As described above, the correlation (calibration curve or correlation equation) between the real part of the dielectric function at an arbitrary wave number of the reflected light in the infrared region and the oxygen concentration in the semiconductor crystal is made in advance, so that the oxygen concentration can be reduced. It is possible to measure a specific oxygen concentration of an unknown semiconductor silicon crystal. In other words, by irradiating a semiconductor silicon crystal whose oxygen concentration is unknown to light containing a wave number obtained in advance to obtain the real part of the dielectric function at the wave number, and applying the value of the real part of the dielectric function to the correlation, The oxygen concentration of the sample can be measured.

【0015】本発明の請求項3に記載した発明は、請求
項1または請求項2に記載した酸素濃度評価方法であっ
て、評価対象である半導体シリコン結晶の抵抗率が、1
Ω・cm以下であることを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the oxygen concentration evaluation method according to the first or second aspect, wherein the semiconductor silicon crystal to be evaluated has a resistivity of 1%.
Ω · cm or less.

【0016】このような抵抗率が1Ω・cm以下である
半導体シリコン結晶は、赤外光がほとんど試料を透過し
ないことから、従来法である透過法では格子間酸素によ
る赤外光の吸収のスペクトルを観察することはできず、
酸素濃度を評価することが不可能である。したがって、
本発明はこの範囲の半導体シリコン結晶の酸素濃度評価
に用いた場合に特に有効である。
In such a semiconductor silicon crystal having a resistivity of 1 Ω · cm or less, since infrared light hardly passes through the sample, the absorption spectrum of infrared light by interstitial oxygen is determined by the conventional transmission method. Cannot be observed,
It is not possible to evaluate the oxygen concentration. Therefore,
The present invention is particularly effective when used for evaluating the oxygen concentration of semiconductor silicon crystals in this range.

【0017】また、本発明の請求項4に記載した発明
は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の酸
素濃度評価方法であって、酸素濃度評価に用いられる任
意の波数が、1000cm-1以下であることを特徴とす
るものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the oxygen concentration evaluation method according to any one of the first to third aspects, wherein an arbitrary wave number used for the oxygen concentration evaluation is determined. , 1000 cm −1 or less.

【0018】このように、酸素濃度評価に用いる任意の
波数を1000cm-1以下とすることにより、その波数
における誘電関数実数部の変化が酸素濃度の変化に対し
て大きいため、より正確に酸素濃度の評価を行うことが
可能となる。
By setting the arbitrary wave number used for oxygen concentration evaluation to 1000 cm -1 or less as described above, the change in the real part of the dielectric function at that wave number is large with respect to the change in oxygen concentration. Can be evaluated.

【0019】本発明の請求項5に記載した発明は、請求
項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の酸素濃度評
価方法であって、赤外分光エリプソメーターを用いて前
記反射光の上記照射光に対する振幅比ψ及び位相差Δを
測定し、前記任意の波数における誘電関数実数部をもと
めることを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the oxygen concentration evaluation method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the reflected light is measured using an infrared spectroscopic ellipsometer. The amplitude ratio に 対 す る and the phase difference Δ with respect to the irradiation light are measured, and the real part of the dielectric function at the arbitrary wave number is obtained.

【0020】このように、本発明の方法は、赤外光領域
の誘電関数をこのような赤外分光エリプソメーターを用
いて行うことにより、非接触・非破壊測定を行なうこと
ができる。そして、非接触・非破壊測定であることか
ら、あらかじめ赤外光領域の任意の波数の誘電関数と半
導体結晶中の酸素濃度との関係を調べ、検量線や相関式
を作成しておけば、これを用いて製品ウェーハそのもの
の評価を行なうことが可能である。また、くり返し測定
や面内分布の測定も可能となり、結晶品質を正確に確認
することができる。
As described above, according to the method of the present invention, the non-contact / non-destructive measurement can be performed by performing the dielectric function in the infrared light region using such an infrared spectroscopic ellipsometer. Then, since it is a non-contact and non-destructive measurement, if the relationship between the dielectric function of an arbitrary wave number in the infrared light region and the oxygen concentration in the semiconductor crystal is examined in advance, and a calibration curve or a correlation equation is created, Using this, it is possible to evaluate the product wafer itself. In addition, repeated measurement and in-plane distribution measurement can be performed, and crystal quality can be accurately confirmed.

【0021】本発明の請求項6に記載した発明は、請求
項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の酸素濃度評
価方法であって、半導体シリコン結晶表面にメカノケミ
カル研磨または化学エッチングの処理を施した後に評価
することを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the method for evaluating oxygen concentration according to any one of the first to fifth aspects, wherein the surface of the semiconductor silicon crystal is subjected to mechanochemical polishing or chemical etching. It is characterized in that evaluation is performed after processing is performed.

【0022】このように、試料表面をメカノケミカル研
磨または化学エッチング処理を施すことにより、乱反射
等の表面状態の影響を取り除くことができ、測定精度を
向上させることができる。
As described above, by subjecting the sample surface to mechanochemical polishing or chemical etching, the influence of the surface state such as irregular reflection can be eliminated, and the measurement accuracy can be improved.

【0023】本発明の請求項7に記載した発明は、半導
体シリコン結晶に、2000cm-1以下の任意の波数を
含む光を照射する照射手段と、前記半導体シリコン結晶
からの反射光を検出し、検出された該反射光から振幅比
ψ及び位相差Δを測定する測定手段と、測定された振幅
比ψ及び位相差Δから該半導体中に含まれる酸素濃度に
関する評価を行なう評価手段とを具備する半導体シリコ
ン結晶の酸素濃度評価装置である。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an irradiation means for irradiating a semiconductor silicon crystal with light having an arbitrary wave number of 2000 cm -1 or less, and detecting reflected light from the semiconductor silicon crystal; Measuring means for measuring the amplitude ratio 位相 and phase difference Δ from the detected reflected light, and evaluation means for evaluating the concentration of oxygen contained in the semiconductor from the measured amplitude ratio ψ and phase difference Δ This is an apparatus for evaluating oxygen concentration of semiconductor silicon crystals.

【0024】このような装置により、上記請求項1ない
し請求項6に記載の方法を実施することが可能となり、
例えば評価対象の半導体シリコン結晶が低抵抗率であり
透過法では評価できない場合でも、従来法では行い得え
なかった非破壊かつ低コストで、高感度に再現性良く半
導体結晶中の酸素濃度に関する評価を行うことを可能と
する。
With such an apparatus, it is possible to carry out the method according to claims 1 to 6,
For example, even if the semiconductor silicon crystal to be evaluated has a low resistivity and cannot be evaluated by the transmission method, evaluation of the oxygen concentration in the semiconductor crystal with high sensitivity and reproducibility, which is not possible with the conventional method, is nondestructive, low cost, and is not possible. Can be performed.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の酸素濃度評価方法
を、実施形態の一例を示す図面を参照しながら詳細に説
明する。図1は、本発明に係る赤外光領域の誘電関数を
測定する装置の例として、赤外分光エリプソメーターを
示す概略図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an oxygen concentration evaluation method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing an embodiment. FIG. 1 is a schematic diagram showing an infrared spectroscopic ellipsometer as an example of an apparatus for measuring a dielectric function in an infrared light region according to the present invention.

【0026】この装置において、被評価試料である半導
体シリコン結晶1及び測定装置本体2は、室温付近の一
定温度に制御されて配置されていることが好ましい。こ
れは環境温度の影響を除去し、測定精度を上げるためで
ある。
In this apparatus, the semiconductor silicon crystal 1 to be evaluated and the measuring apparatus main body 2 are preferably arranged so as to be controlled at a constant temperature near room temperature. This is to remove the influence of the environmental temperature and increase the measurement accuracy.

【0027】この例においては、まず2000-1cm以
下の任意の波数を含む光(照射光)3を、試料である半
導体シリコン結晶1に照射する。この照射光3は、光源
11から発せられた光を偏光子4で偏光し、かつフォト
エラスティックモジュレータ5で偏光軸回転されて半導
体シリコン結晶1に照射される。
In this example, first, light (irradiation light) 3 containing an arbitrary wave number of 2000 -1 cm or less is irradiated to the semiconductor silicon crystal 1 as a sample. The irradiation light 3 irradiates the semiconductor silicon crystal 1 after the light emitted from the light source 11 is polarized by the polarizer 4, and the polarization axis is rotated by the photoelastic modulator 5.

【0028】上記半導体シリコン結晶1は、高濃度でド
ーパントされた比較的低抵抗率のものである方が、本発
明の酸素濃度評価方法の対象としては好適である。具体
的には、抵抗率が1Ω・cm以下、特には0.1Ω・c
m以下の抵抗率のものである。このような低抵抗率の半
導体シリコン結晶は、従来の透過法による測定が不可能
であり、本発明の方法の優位性が高いためである。
It is preferable that the semiconductor silicon crystal 1 has a relatively low resistivity doped with a high concentration as a target of the oxygen concentration evaluation method of the present invention. Specifically, the resistivity is 1 Ω · cm or less, particularly 0.1 Ω · c
m or less. This is because such a low-resistivity semiconductor silicon crystal cannot be measured by a conventional transmission method, and the method of the present invention is highly advantageous.

【0029】また、測定に用いる半導体シリコン結晶1
は、その表面にメカノケミカル研磨もしくは、化学エッ
チングの処理を施したものであることが好ましい。この
ような処理を行うことにより、表面における光の散乱等
の表面状態による影響を取り除くことができるからであ
る。さらに、複数個の試料の評価を行う場合、それぞれ
の試料の表面処理は一定にしておくことが好ましい。
The semiconductor silicon crystal 1 used for measurement
Is preferably one whose surface has been subjected to mechanochemical polishing or chemical etching treatment. By performing such a treatment, the influence of the surface state such as light scattering on the surface can be removed. Further, when evaluating a plurality of samples, it is preferable to keep the surface treatment of each sample constant.

【0030】なお、本発明においてサンプル表面に存在
する自然酸化膜の影響はほとんどないと考えられる。こ
れは自然酸化膜の膜厚が光の侵入深さに比べ、無視でき
るほど薄いためである。したがって、この酸化膜を測定
前にフッ酸洗浄等で除去することは必ずしも必要ではな
いが、除去すればより正確な測定が可能である。
In the present invention, it is considered that the natural oxide film existing on the sample surface has almost no influence. This is because the thickness of the natural oxide film is so small as to be negligible compared to the penetration depth of light. Therefore, it is not always necessary to remove the oxide film by hydrofluoric acid cleaning or the like before measurement, but if it is removed, more accurate measurement can be performed.

【0031】照射光3は、2000ー1cm以下の任意の
波数を含む光であれば特に限定されるものではなく、例
えば、白色光を用いてもよいし、また任意の波数を10
00cm-1とする場合は、1000cm-1以下の赤外光
を照射してもよい。
The illumination light 3 is not particularly limited as long as light having any wave number below 2000 over 1 cm, for example, may be used white light, also arbitrary wavenumber 10
If a 00cm -1 may be irradiated with 1000 cm -1 following infrared light.

【0032】この例においては、次に、半導体シリコン
結晶1に照射された照射光3が、反射光6として検光子
7とモノクロメータ8を通して検出器9で検出される。
この赤外分光エリプソメーターで直接検出される光学定
数は、位相差Δと振幅反射率比(振幅比)ψである。こ
れらの値をパーソナルコンピュター10を用いて解析す
ることにより誘電関数が求められる。
In this example, next, the irradiation light 3 applied to the semiconductor silicon crystal 1 is detected as reflected light 6 by the detector 9 through the analyzer 7 and the monochromator 8.
Optical constants directly detected by the infrared spectroscopic ellipsometer are a phase difference Δ and an amplitude reflectance ratio (amplitude ratio) ψ. The dielectric function is obtained by analyzing these values using the personal computer 10.

【0033】一般に試料表面で光が反射すると照射光と
は異なった偏光状態になるが、その反射光の偏光状態を
回転検光子でモニターして、照射光と比較することによ
って位相差Δと振幅反射率比(振幅比)ψを計算する。
バルクの場合は、Δとψから厳密に屈折率nと消衰係数
k(あるいは誘電率の実部ε1、虚部ε2)が計算され
る。例えば、本発明で用いられる誘電関数は、媒質の厚
みが無限大の場合(裏面の反射がない場合)、以下の式
(1)〜(3)により求められる。 ε(複素誘電率)=[n×(複素屈折率)]2 ・・・ (1) ε(複素誘電率)=ε1+iε2 ・・・ (2) n×(複素屈折率)=n+ik ・・・ (3)
In general, when light is reflected on the sample surface, the polarization state is different from that of the irradiation light. The polarization state of the reflected light is monitored by a rotating analyzer and compared with the irradiation light to obtain the phase difference Δ and the amplitude. Calculate the reflectance ratio (amplitude ratio) ψ.
In the case of a bulk, the refractive index n and the extinction coefficient k (or the real part ε1 and the imaginary part ε2 of the dielectric constant) are strictly calculated from Δ and ψ. For example, the dielectric function used in the present invention is obtained by the following equations (1) to (3) when the thickness of the medium is infinite (when there is no reflection on the back surface). ε (complex permittivity) = [n × (complex refractive index)] 2 (1) ε (complex permittivity) = ε1 + iε2 (2) nx (complex refractive index) = n + ik (2) 3)

【0034】本発明で用いられる誘電関数(複素誘電率
とも呼ばれる)は、この誘電率の実部(実数部)ε1、
虚部(虚数部)ε2を示している。誘電関数にはこのよ
うに実数部及び虚数部が存在し、どちらも酸素濃度と相
関がある。したがって、いずれを用いることも可能であ
るが、虚数部は抵抗率依存性を多く受ける傾向があるこ
とから、実数部を用いるほうが好ましい。
The dielectric function (also called complex permittivity) used in the present invention is the real part (real part) ε1,
The imaginary part (imaginary part) ε2 is shown. Thus, the dielectric function has a real part and an imaginary part, both of which are correlated with the oxygen concentration. Therefore, any of them can be used, but since the imaginary part tends to be highly dependent on resistivity, it is preferable to use the real part.

【0035】この例にもあるように、本発明において
は、2000ー1cm以下の任意の波数において、上述し
たように反射光の照射光に対する位相差Δと振幅比ψを
求め、これらから誘電関数実数部をもとめることにより
半導体シリコン結晶の酸素濃度を評価する。ここで、酸
素濃度の評価とは、例えば複数個の半導体シリコン結晶
の相対的な酸素濃度の評価、半導体シリコン結晶の具体
的な酸素濃度の測定等を含む概念である。
[0035] As also in this embodiment, in the present invention, in any wavenumbers below 2000 over 1 cm, obtains a phase difference Δ and the amplitude ratio ψ with respect to the irradiation light of the reflected light as described above, the dielectric from these The oxygen concentration of the semiconductor silicon crystal is evaluated by obtaining the real part of the function. Here, the evaluation of the oxygen concentration is a concept including, for example, the evaluation of the relative oxygen concentration of a plurality of semiconductor silicon crystals, the measurement of the specific oxygen concentration of the semiconductor silicon crystal, and the like.

【0036】本発明において、半導体シリコン結晶の具
体的な酸素濃度を測定するためには、単に誘電関数実数
部を求めるだけでは足りず、予め誘電関数実数部と酸素
濃度との相関をとり、その相関に基づいて決定する必要
がある。このような相関は、酸素濃度が既知で異なる複
数の半導体シリコン結晶に、2000cm-1以下の任意
の波数を含む光を照射し、その反射光の上記照射光に対
する振幅比ψおよび位相差Δから各酸素濃度における前
記任意の波数の誘電関数実数部をもとめることにより得
ることができる。
In the present invention, in order to measure the specific oxygen concentration of the semiconductor silicon crystal, it is not sufficient to simply determine the real part of the dielectric function, and the correlation between the real part of the dielectric function and the oxygen concentration is determined in advance. It must be determined based on the correlation. Such a correlation is obtained by irradiating a plurality of semiconductor silicon crystals having different known oxygen concentrations with light having an arbitrary wave number of 2000 cm -1 or less, and calculating an amplitude ratio ψ and a phase difference Δ of the reflected light with respect to the irradiation light. It can be obtained by obtaining the real part of the dielectric function of the arbitrary wave number at each oxygen concentration.

【0037】ここで、複数とは、任意の波数における誘
電関数実数部と酸素濃度との相関が得られる程度の数で
あり、通常3〜7水準程度である。また、用いる半導体
シリコン結晶は、GFA法等により予め酸素濃度が測定
された酸素濃度既知のものが用いられる。また、ここで
いう相関をとるとは、これに限定されるものではない
が、例えば検量線の作成、相関式の決定等を意味するも
のである。
Here, the term "plurality" is such a number that a correlation between the real part of the dielectric function and the oxygen concentration at an arbitrary wave number can be obtained, and is usually about 3 to 7 levels. Further, as the semiconductor silicon crystal to be used, one having a known oxygen concentration whose oxygen concentration is measured in advance by the GFA method or the like is used. The term “correlation” used herein means, but is not limited to, for example, creation of a calibration curve, determination of a correlation equation, and the like.

【0038】通常は、数水準の既知の酸素濃度を含む試
料を測定し、誘電関数実数部の赤外領域におけるスペク
トルを測定する。次いで、このスペクトルの中の任意の
波数で、酸素濃度と誘電関数実数部との相関を求める。
Usually, a sample containing several levels of known oxygen concentration is measured, and the spectrum in the infrared region of the real part of the dielectric function is measured. Next, the correlation between the oxygen concentration and the real part of the dielectric function is obtained at an arbitrary wave number in this spectrum.

【0039】ここで、精度よく酸素濃度を測定するため
には、抵抗率毎に相関をもとめる(例えば、検量線の作
成する)ことが望ましい。これは、抵抗率が照射光の侵
入深さに影響すること(数Ω・cm以上の抵抗率を有す
る半導体結晶では照射した光の侵入深さが大きく、サン
プルの厚さにもよるが裏面の影響をも受けてしまうこと
がある)、すなわち抵抗率の違いから侵入深さの違いを
生じ、誘電関数の強度が異なることなどの理由によるも
ので、抵抗率が誘電関数実数部と酸素濃度との相関に影
響を及ぼすためである。
Here, in order to accurately measure the oxygen concentration, it is desirable to obtain a correlation for each resistivity (for example, to prepare a calibration curve). This is because the resistivity affects the penetration depth of the irradiation light (in a semiconductor crystal having a resistivity of several Ω · cm or more, the penetration depth of the irradiation light is large, and depending on the thickness of the sample, it depends on the thickness of the sample. May be affected), that is, the difference in the penetration depth is caused by the difference in the resistivity, and the strength of the dielectric function is different. For example, the resistivity is different from the real part of the dielectric function and the oxygen concentration. Is to affect the correlation.

【0040】したがって、より正確に酸素濃度を求めた
い場合、抵抗率を細かく分け、その抵抗率毎に誘電関数
と酸素濃度との相関を予めもとめておき、測定したい試
料の抵抗率に近い相関を用い、酸素濃度を測定すること
が好ましい。また、赤外光がサンプル内部まで侵入しや
すい5Ω・cm以上の誘電関数と酸素濃度の相関、赤外
光が侵入しない1Ω・cm以下の誘電関数と酸素濃度の
相関をそれぞれ確認しておくこと等も重要である。
Therefore, when it is desired to obtain the oxygen concentration more accurately, the resistivity is finely divided, and the correlation between the dielectric function and the oxygen concentration is determined in advance for each resistivity, and the correlation close to the resistivity of the sample to be measured is obtained. It is preferable to measure the oxygen concentration. In addition, confirm the correlation between the dielectric function of 5 Ω · cm or more and the oxygen concentration, at which infrared light easily penetrates into the sample, and the correlation between the dielectric function of 1 Ω · cm or less, at which infrared light does not penetrate, and the oxygen concentration. Etc. are also important.

【0041】本発明で用いられる任意の波数とは、その
波数における誘電関数実数部が求められ、酸素濃度が評
価される波数であって、2000cm-1以下の範囲で適
宜選択されるものである。2000cm-1以下であれば
特に限定されるものではないが、この任意の波数が選択
される範囲としては、1000cm-1以下の範囲が好ま
しい。これは、後述する実施例でもわかるように、その
波数における誘電関数実数部の変化が酸素濃度の変化に
対して大きいため、より正確に酸素濃度の評価を行うこ
とが可能となるからである。この場合、2000cm-1
をこえる波数であると、酸素濃度の変化に対する誘電関
数の違いが出ないので、評価することができない。
The arbitrary wave number used in the present invention is a wave number at which the real part of the dielectric function at the wave number is obtained and the oxygen concentration is evaluated, and is appropriately selected in the range of 2000 cm -1 or less. . There is no particular limitation as long as it is 2000 cm -1 or less, but the range where this arbitrary wave number is selected is preferably 1000 cm -1 or less. This is because the change in the real part of the dielectric function at the wave number is large with respect to the change in the oxygen concentration, so that the oxygen concentration can be more accurately evaluated, as will be understood from the examples described later. In this case, 2000 cm -1
If the wave number is more than, the difference in the dielectric function with respect to the change in the oxygen concentration does not appear, so that the evaluation cannot be performed.

【0042】次に、本発明の酸素濃度評価装置について
説明する。本発明の装置は、半導体シリコン結晶に、2
000cm-1以下の任意の波数を含む光を照射する照射
手段と、前記半導体シリコン結晶からの反射光を検出
し、検出された該反射光から振幅比ψ及び位相差Δを測
定する測定手段と、測定された振幅比ψ及び位相差Δか
ら該半導体中に含まれる酸素濃度に関する評価を行なう
評価手段とを具備する半導体シリコン結晶の酸素濃度評
価装置である。
Next, the oxygen concentration evaluation apparatus of the present invention will be described. The device of the present invention is capable of adding 2
Irradiating means for irradiating light containing an arbitrary wave number of 000 cm -1 or less, and measuring means for detecting reflected light from the semiconductor silicon crystal and measuring an amplitude ratio ψ and a phase difference Δ from the detected reflected light. And an evaluation means for evaluating the concentration of oxygen contained in the semiconductor from the measured amplitude ratio ψ and phase difference Δ.

【0043】本発明に用いられる照射手段は、2000
cm-1以下の任意の波数を含む光を照射することができ
る光源であればいかなるものであってもよい。また、測
定手段としては、赤外分光エリプソメーターを挙げるこ
とができるが、上述したようにこれに限定されるもので
はない。評価手段としては、通常用いられるパーソナル
コンピューターを挙げることができる。
The irradiation means used in the present invention is 2000
Any light source can be used as long as it can emit light having an arbitrary wave number of cm -1 or less. In addition, examples of the measuring unit include an infrared spectroscopic ellipsometer, but are not limited thereto as described above. Examples of the evaluation means include a personal computer that is usually used.

【0044】例えば、図1でいえば、照射手段は、光源
11、偏光子4およびフォトエラスティックモジュレー
タ5であり、測定手段は、検光子7、モノクロメータ8
および検出器9が該当する。そして、評価手段はパーソ
ナルコンピューター10である。その他、半導体シリコ
ン結晶、任意の波数等上述した酸素濃度評価方法と同一
の事項に関する説明は、評価方法と同様であることから
ここでの説明は省略する。
For example, referring to FIG. 1, the irradiating means is a light source 11, a polarizer 4, and a photoelastic modulator 5, and the measuring means is an analyzer 7, a monochromator 8.
And the detector 9. The evaluation means is the personal computer 10. In addition, description of the same items as the above-described oxygen concentration evaluation method, such as a semiconductor silicon crystal and an arbitrary wave number, is the same as the above-described evaluation method, and thus the description thereof is omitted.

【0045】[0045]

【実施例】次に、本発明の実施例を下記に示すが、本発
明はこれらに限定されるものではない。 (実施例)まず、図1に示したような構成を有する装
置、例えば本実施例ではJOBIN YVON社製のIRELまたはSE
NTECH 社製のSE950-FIR の赤外分光エリプソメーターを
用い、酸素濃度が11.0, 13.0, 15.0, 17.0, 19.0ppma
(JEIDA スケール、以下本実施例では酸素濃度の単位は
すべてこの単位を用いる)で、ボロン濃度が約5×10
18原子/cm3 (抵抗率で約0.01〜0.02Ω・cm)のチ
ョクラルスキー法で製造したシリコン結晶及び酸素をほ
とんど含まないエピタキシャル成長法で製造した同じく
ボロンを約5×1018原子/cm3 含むシリコン結晶に
おける誘電関数(実数部)の赤外光領域におけるスペク
トルを測定した。その結果を図2に示す。
Next, examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples. (Embodiment) First, an apparatus having a configuration as shown in FIG. 1, for example, in this embodiment, IRL or SE manufactured by JOBIN YVON
Using NTECH SE950-FIR infrared spectroscopic ellipsometer, oxygen concentration is 11.0, 13.0, 15.0, 17.0, 19.0ppma
(JEIDA scale; hereinafter, all units of the oxygen concentration are used in this embodiment).
Silicon atoms manufactured by the Czochralski method of 18 atoms / cm 3 (resistivity of about 0.01 to 0.02 Ω · cm) and boron manufactured by the epitaxial growth method containing almost no oxygen are about 5 × 10 18 atoms / cm 3. The spectrum in the infrared region of the dielectric function (real part) of the silicon crystal was measured. The result is shown in FIG.

【0046】この誘電関数スペクトルをみると赤外光波
数領域全体に渡って、酸素濃度が低いほど誘電関数実数
部の強度も低くなっており、酸素濃度とこの誘電関数実
数部の強度との間には極めて強い相関があることがわか
る。
Looking at the dielectric function spectrum, the intensity of the real part of the dielectric function is lower as the oxygen concentration is lower over the entire infrared light wave number region, and the difference between the oxygen concentration and the intensity of the real part of the dielectric function is smaller. Has a very strong correlation.

【0047】例えば、波数1000-1cmにおける誘電
関数実数部を見ると、酸素が多く含有しているほど誘電
関数実数部の強度が強い。そこでこの強度の違いにより
酸素濃度を評価することが可能であり、具体的にこの波
数における誘電関数実数部を縦軸に酸素濃度を横軸に取
ったものが図3である。なお、酸素濃度は同一結晶より
5試料用意し従来法であるGFA法により測定したもの
の平均値である。
For example, looking at the real part of the dielectric function at a wave number of 1000 -1 cm, the strength of the real part of the dielectric function increases as the oxygen content increases. Therefore, it is possible to evaluate the oxygen concentration based on the difference in the intensity. Specifically, FIG. 3 shows the real part of the dielectric function at this wave number on the vertical axis and the oxygen concentration on the horizontal axis. The oxygen concentration is an average value of five samples prepared from the same crystal and measured by the conventional GFA method.

【0048】本実施例では、任意の波数として1000
cm-1を選択し、この波数での誘電関数実数部と酸素濃
度との相関を確認しているが、図2に示す波数領域中の
いずれの波数(例えば、800cm-1、900cm
-1等)を任意の波数として選択しても相関が確認できる
ことは明らかであり、また低波数側の方が誘電関数実数
部の強度の違いに対する酸素濃度の違いが明確である。
In this embodiment, an arbitrary wave number of 1000
cm -1 was selected, and the correlation between the real part of the dielectric function and the oxygen concentration at this wave number was confirmed. However, any wave number (for example, 800 cm -1 , 900 cm
It is clear that the correlation can be confirmed even if -1 ) is selected as an arbitrary wave number, and the difference in oxygen concentration with respect to the difference in the intensity of the real part of the dielectric function is clearer on the lower wave number side.

【0049】このような方法により誘電関数実数部と酸
素濃度との相関図(検量線)を作成することにより、以
後任意の試料中の酸素濃度を非接触・非破壊で測定する
ことができる。すなわち、測定しようとする低抵抗の半
導体シリコン単結晶に任意の波数の光を照射し誘電関数
実数部を求めれば、前記検量線から酸素濃度を求めるこ
とができる。
By preparing a correlation diagram (calibration curve) between the real part of the dielectric function and the oxygen concentration by such a method, the oxygen concentration in any sample can be measured in a non-contact and non-destructive manner thereafter. That is, if a low-resistance semiconductor silicon single crystal to be measured is irradiated with light having an arbitrary wave number and the real part of the dielectric function is obtained, the oxygen concentration can be obtained from the calibration curve.

【0050】そこで、酸素濃度未知のシリコンウェーハ
(抵抗率0.015Ω・cm)3枚に1000cm-1
波数を含む光を照射し、酸素濃度を評価した。これらの
ものの1000cm-1における誘電関数実数部は、それ
ぞれ10.7、10.8、10.9であった。したがっ
て、図3より酸素濃度は、それぞれ11.0ppma、
15.5ppma、19.0ppmaに定量することが
できた。
Thus, three silicon wafers (resistivity 0.015 Ω · cm) of unknown oxygen concentration were irradiated with light having a wave number of 1000 cm −1 to evaluate the oxygen concentration. The real parts of the dielectric function at 1000 cm -1 of these were 10.7, 10.8, and 10.9, respectively. Therefore, from FIG. 3, the oxygen concentration is 11.0 ppma,
It could be quantified to 15.5 ppma and 19.0 ppma.

【0051】本発明が完成される以前において、高濃度
にボロン等をドープした半導体シリコン結晶では、この
ような赤外領域での誘電関数スペクトルを取った例はな
く、まして、誘電関数の実数部と酸素濃度に相関がある
ことについては全くわかっていなかった。本発明は、こ
の赤外領域の誘電関数を利用し、酸素濃度を求めること
を初めて確認した点に特徴がある。
Prior to the completion of the present invention, there has been no example of taking a dielectric function spectrum in the infrared region of a semiconductor silicon crystal doped with boron or the like at a high concentration. And the oxygen concentration were not known at all. The present invention is characterized in that it has been confirmed for the first time to obtain an oxygen concentration using the dielectric function in the infrared region.

【0052】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention. Within the technical scope of

【0053】例えば、上記実施形態では、誘電関数を測
定する装置の例として赤外分光エリプソメータを挙げた
が、原理からもわかるように、赤外領域の誘電関数を精
度よく測れる装置であれば特に限定されるものではな
い。
For example, in the above embodiment, an infrared spectroscopic ellipsometer is given as an example of a device for measuring a dielectric function. However, as can be seen from the principle, any device capable of measuring a dielectric function in the infrared region with high accuracy can be used. It is not limited.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明は、半導体シリコン結晶に、20
00cm-1以下の任意の波数を含む光を照射し、その反
射光の上記照射光に対する振幅比ψ及び位相差Δから前
記任意の波数における誘電関数実数部をもとめ、この値
から前記半導体シリコン結晶中に含まれる酸素濃度に関
する評価を行なうことを特徴とするものであるので、評
価対象の半導体シリコン結晶が低抵抗率であり透過法で
は評価できない場合でも、従来法では行い得えなかった
非破壊かつ低コストで、高感度に再現性良く半導体結晶
中の酸素濃度に関する評価を行うことが可能となった。
According to the present invention, a semiconductor silicon crystal has 20
Irradiate light containing an arbitrary wave number of not more than 00 cm −1, obtain a dielectric function real part at the arbitrary wave number from an amplitude ratio ψ and a phase difference Δ of the reflected light to the irradiation light, and obtain the semiconductor silicon crystal from this value. It is characterized by the evaluation of the oxygen concentration contained therein, so even if the semiconductor silicon crystal to be evaluated has a low resistivity and cannot be evaluated by the transmission method, the non-destructive method cannot be performed by the conventional method. In addition, it became possible to evaluate the oxygen concentration in the semiconductor crystal with high sensitivity and high reproducibility at low cost.

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

【図1】本発明の方法を実施するための装置の一態様を
示す概要図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of an apparatus for performing the method of the present invention.

【図2】本発明に係る赤外光波長領域における誘電関数
実数部のスペクトルを示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a spectrum of a real part of a dielectric function in an infrared light wavelength region according to the present invention.

【図3】本発明に係る波数1000cm-1における誘電
関数実数部とGFA法により測定された既知の酸素濃度
との相関を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a correlation between a real part of a dielectric function at a wave number of 1000 cm −1 and a known oxygen concentration measured by the GFA method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1‥‥半導体シリコン結晶、 2‥‥測定装置本
体、3‥‥照射光、 4‥‥偏光子、
5‥‥フォトエラスティックモジュレータ、6‥‥反射
光、 7‥‥検光子、8‥‥モノクロ
メータ、 9‥‥検出器、10‥‥パーソナル
コンピューター、11‥‥光源。
1 ‥‥ Semiconductor silicon crystal, 2 ‥‥ Measuring device body, 3 ‥‥ Irradiation light, 4 ‥‥ Polarizer,
5 ‥‥ photo elastic modulator, 6 ‥‥ reflected light, 7 ‥‥ analyzer, 8 ‥‥ monochromator, 9 ‥‥ detector, 10 ‥‥ personal computer, 11 ‥‥ light source.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体シリコン結晶に、2000cm-1
以下の任意の波数を含む光を照射し、その反射光の前記
照射光に対する振幅比ψ及び位相差Δから前記任意の波
数における誘電関数実数部をもとめ、この値から前記半
導体シリコン結晶中に含まれる酸素濃度の評価を行なう
ことを特徴とする半導体シリコン結晶の酸素濃度評価方
法。
1. A semiconductor silicon crystal having a thickness of 2000 cm -1
Irradiate light containing any of the following wave numbers, determine the real part of the dielectric function at the arbitrary wave number from the amplitude ratio ψ and the phase difference Δ of the reflected light with respect to the irradiation light, and from this value included in the semiconductor silicon crystal. A method for evaluating the oxygen concentration of a semiconductor silicon crystal, comprising: evaluating the oxygen concentration of a semiconductor silicon crystal.
【請求項2】 酸素濃度が既知で異なる複数の半導体シ
リコン結晶に、2000cm-1以下の任意の波数を含む
光を照射し、その反射光の前記照射光に対する振幅比ψ
および位相差Δから各酸素濃度における前記任意の波数
の誘電関数実数部をもとめることにより、予めその波数
における酸素濃度と誘電関数実数部との相関を求めてお
くことを特徴とする請求項1記載の酸素濃度評価方法。
2. A method for irradiating a plurality of semiconductor silicon crystals having known oxygen concentrations different from each other with light having an arbitrary wave number of 2000 cm -1 or less, and an amplitude ratio of reflected light to the irradiated light.
2. The correlation between the oxygen concentration at the given wave number and the real part of the dielectric function at the given wave number is determined in advance by obtaining the dielectric function real part of the arbitrary wave number at each oxygen concentration from the phase difference Δ. Oxygen concentration evaluation method.
【請求項3】 前記半導体シリコン結晶の抵抗率が、1
Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1または請
求項2に記載の酸素濃度評価方法。
3. The semiconductor silicon crystal having a resistivity of 1
The oxygen concentration evaluation method according to claim 1, wherein the oxygen concentration is Ω · cm or less.
【請求項4】 前記任意の波数が、1000cm-1以下
であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいず
れか1項に記載の酸素濃度評価方法。
4. The oxygen concentration evaluation method according to claim 1, wherein the arbitrary wave number is 1000 cm −1 or less.
【請求項5】 赤外分光エリプソメーターを用いて前記
反射光の前記照射光に対する振幅比ψ及び位相差Δを測
定し、前記任意の波数における誘電関数実数部をもとめ
ることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか
1項に記載の酸素濃度評価方法。
5. The real part of the dielectric function at the arbitrary wave number is obtained by measuring an amplitude ratio ψ and a phase difference Δ of the reflected light to the irradiation light using an infrared spectroscopic ellipsometer. The oxygen concentration evaluation method according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 半導体シリコン結晶表面にメカノケミカ
ル研磨または化学エッチングの処理を施した後に評価す
ることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか
1項に記載の酸素濃度評価方法。
6. The oxygen concentration evaluation method according to claim 1, wherein the evaluation is performed after the surface of the semiconductor silicon crystal is subjected to a mechanochemical polishing or chemical etching treatment.
【請求項7】 半導体シリコン結晶に、2000cm-1
以下の任意の波数を含む光を照射する照射手段と、前記
半導体シリコン結晶からの反射光を検出し、検出された
該反射光から振幅比ψ及び位相差Δを測定する測定手段
と、測定された振幅比ψ及び位相差Δから該半導体中に
含まれる酸素濃度に関する評価を行なう評価手段とを具
備することを特徴とする半導体シリコン結晶の酸素濃度
評価装置。
7. A semiconductor silicon crystal having a thickness of 2000 cm -1
Irradiating means for irradiating light having any of the following wave numbers; measuring means for detecting reflected light from the semiconductor silicon crystal and measuring an amplitude ratio ψ and a phase difference Δ from the detected reflected light; An evaluation means for evaluating the concentration of oxygen contained in the semiconductor from the amplitude ratio ψ and the phase difference Δ.
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