JPS5941533B2 - 酸化膜の評価方法 - Google Patents
酸化膜の評価方法Info
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- JPS5941533B2 JPS5941533B2 JP10387179A JP10387179A JPS5941533B2 JP S5941533 B2 JPS5941533 B2 JP S5941533B2 JP 10387179 A JP10387179 A JP 10387179A JP 10387179 A JP10387179 A JP 10387179A JP S5941533 B2 JPS5941533 B2 JP S5941533B2
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- Japan
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- oxide film
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電子線励起発光によるスペクトル解析をもと
に、立体構造をした半導体素子の各種酸化膜等を評価す
る方法に関するものである。
に、立体構造をした半導体素子の各種酸化膜等を評価す
る方法に関するものである。
従来の酸化膜（例えば５１０、）の評価法の代表例とし
てはＣ−Ｖ（ＣＡＰＡＣＩＴＡＮＣＥ−ＶＯＬＴＡＧＥ
）法が挙げられる。Ｃ−Ｖ法は酸化膜についてのきわめ
て優れた評価方法であるが、その実施には、シリコン基
板上に単一の酸化膜を形成し、その上に金属薄膜をつけ
るなど、いわゆるＭＯＳ（ＭＥＴＡＬ−ＯＸＩＤＥ−Ｓ
ＥＭＩＣＯＮＤＮＣＴＯＲ）構造が必須である。従つて
シリコン上に酸化膜を形成しただけの状態、あるいは多
層の酸化膜が形成された状態（現実の半導体素子構造の
大部分はこの状態である）での評価は不可能であつた。
またＣ−Ｖ法では酸化膜の電子状態あるいは化学状態に
ついての情報はあまり得られない。一方酸化膜の電子状
態、あるいは化学状態についての解析をする方法として
はＥＳＣＡ（ＥＬＥＣＴＲＯＮＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰ
ＹＦＯＲＣＨＥＭＩＣＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳ）法、光吸
収法、あるいはＥＳＲ（ＥＬＥＣＴＲＯＮＳＰＩＮＲＥ
ＳＯＮＡＮＣＥ）法などがあるが、これもＣ−Ｖ法と同
じく、現実の半導体パターンに於ての測定はきわめて難
しい。又ＡＥＳ（ＡＵＧＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＳＰＥＣ
ＴＲＯＳＣＯＰＹ）法は半導体素子のパターンにそつて
酸化膜の分析を行いうるものの、オージエ電子の脱出深
さは表面から数〜数＋Λであり、三次元分析をするため
には表面をスパッタエッチングする必要があり破壊検査
となる。又ＡＥＳ法は本来元素分析法であり、化学状態
あるいは電子状態について必ずしも有効な解析方法とは
言えない。以上従来の酸化膜評価法はいずれも精密化、
多様化する半導体素子構造に即して、その構成酸化膜を
評価するには不十分であつた。この発明は上記従来の欠
点をカバーし、複雑な半導体素子構造のままで酸化膜の
電子状態や化学状態等についての評価を行う方法を提供
するものである。電子線励起発光ならびに分光測定装置
は通常の走査形電子顕微鏡に付加しうるものであり、概
略を第１図に示す。
てはＣ−Ｖ（ＣＡＰＡＣＩＴＡＮＣＥ−ＶＯＬＴＡＧＥ
）法が挙げられる。Ｃ−Ｖ法は酸化膜についてのきわめ
て優れた評価方法であるが、その実施には、シリコン基
板上に単一の酸化膜を形成し、その上に金属薄膜をつけ
るなど、いわゆるＭＯＳ（ＭＥＴＡＬ−ＯＸＩＤＥ−Ｓ
ＥＭＩＣＯＮＤＮＣＴＯＲ）構造が必須である。従つて
シリコン上に酸化膜を形成しただけの状態、あるいは多
層の酸化膜が形成された状態（現実の半導体素子構造の
大部分はこの状態である）での評価は不可能であつた。
またＣ−Ｖ法では酸化膜の電子状態あるいは化学状態に
ついての情報はあまり得られない。一方酸化膜の電子状
態、あるいは化学状態についての解析をする方法として
はＥＳＣＡ（ＥＬＥＣＴＲＯＮＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰ
ＹＦＯＲＣＨＥＭＩＣＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳ）法、光吸
収法、あるいはＥＳＲ（ＥＬＥＣＴＲＯＮＳＰＩＮＲＥ
ＳＯＮＡＮＣＥ）法などがあるが、これもＣ−Ｖ法と同
じく、現実の半導体パターンに於ての測定はきわめて難
しい。又ＡＥＳ（ＡＵＧＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＳＰＥＣ
ＴＲＯＳＣＯＰＹ）法は半導体素子のパターンにそつて
酸化膜の分析を行いうるものの、オージエ電子の脱出深
さは表面から数〜数＋Λであり、三次元分析をするため
には表面をスパッタエッチングする必要があり破壊検査
となる。又ＡＥＳ法は本来元素分析法であり、化学状態
あるいは電子状態について必ずしも有効な解析方法とは
言えない。以上従来の酸化膜評価法はいずれも精密化、
多様化する半導体素子構造に即して、その構成酸化膜を
評価するには不十分であつた。この発明は上記従来の欠
点をカバーし、複雑な半導体素子構造のままで酸化膜の
電子状態や化学状態等についての評価を行う方法を提供
するものである。電子線励起発光ならびに分光測定装置
は通常の走査形電子顕微鏡に付加しうるものであり、概
略を第１図に示す。
まず加熱フィラメント１から発した電子線４はコンデン
サレンズ３及び対物レンズ５などの電子光学系により整
形、走査され、酸化膜試料１を照射する。その結果試料
から励起されたルミネッセンス９を水晶窓１０及びレン
ズ１１を通して集光し、回折分光器１２に導き分光する
。分光された光は光電子増倍管１３で増幅され、オペレ
ーシヨナルアンプ１８でさらに増幅されＣＲＴｌ９上に
輝度変調像としてデイスプレイされるか、あるいは、電
子線のブランキングシステム（パルス発生器１４及びブ
ランキング板２）と同期させたロツクインアンプ１５で
増幅し、Ｘ−Ｙレコーダ］６にスペタトルとして記録す
る。測定例として乾燥酸素雰囲気で作成されたＳｉＯ２
のスペクトルを第２図ａに、ウエツト酸素囲気で作成さ
れたＳｉＯ２のスペクトルを第２図ｂに、又乾燥酸素雰
囲気で作成したＳｉＯ２に炭素をイオン打込した酸化膜
のスペクトルを第２図ｃにそれぞれ示す。
サレンズ３及び対物レンズ５などの電子光学系により整
形、走査され、酸化膜試料１を照射する。その結果試料
から励起されたルミネッセンス９を水晶窓１０及びレン
ズ１１を通して集光し、回折分光器１２に導き分光する
。分光された光は光電子増倍管１３で増幅され、オペレ
ーシヨナルアンプ１８でさらに増幅されＣＲＴｌ９上に
輝度変調像としてデイスプレイされるか、あるいは、電
子線のブランキングシステム（パルス発生器１４及びブ
ランキング板２）と同期させたロツクインアンプ１５で
増幅し、Ｘ−Ｙレコーダ］６にスペタトルとして記録す
る。測定例として乾燥酸素雰囲気で作成されたＳｉＯ２
のスペクトルを第２図ａに、ウエツト酸素囲気で作成さ
れたＳｉＯ２のスペクトルを第２図ｂに、又乾燥酸素雰
囲気で作成したＳｉＯ２に炭素をイオン打込した酸化膜
のスペクトルを第２図ｃにそれぞれ示す。
その結果、２９０ｎｍ及び５６０ｎｍのルミネツセンス
バンドは乾燥酸素雰囲気による酸化膜に、〜４１５ｎｍ
のルミネツセンスバンドは炭素を含む酸化膜に、又〜６
５０ｎｍのルミネツセンスバンドは水素を含む酸化膜に
それぞれ特徴的である事がわかる。従つてこれらのバン
ドに波長をセツトし、ＣＲＴ上に出る各バンドのルミネ
ツセンス像を観察すると、それぞれのバンドを特徴とす
る酸化膜だけが選択的に観察される。しかも電子線の侵
入深さは加速電圧を変える事により、酸化膜の場合、約
０．１〜１０μｍの間で可変であり、又半導体素子に使
用される酸化膜の厚みではこれらルミネツセンスの減衰
は殆ど無視できる事を考え合わせると、深さ方向の各酸
化膜の分布に関する情報が詳しく得られることがわかる
。又〜２９０ｎｍ及び〜５６０ｎｍのバンドは電子線照
射による酸化膜の組成変化に対応したバンドであり、従
つて、これらのバンドによるルミネツセンス像の時間変
化をみれば電子線照射による酸化膜の組成変化に対応し
たマツピングが可能となる。又〜４５０ｎｍ及び〜６５
０ｎｍのバンドなどを利用すれば、酸化膜形成プロセス
の評価も可能である。以上のように、この発明によれば
、半導体素子の構成要素たる各種酸化膜をその立体構成
のままで電子状態、欠陥あるいは不純物などについて評
価できるものである。
バンドは乾燥酸素雰囲気による酸化膜に、〜４１５ｎｍ
のルミネツセンスバンドは炭素を含む酸化膜に、又〜６
５０ｎｍのルミネツセンスバンドは水素を含む酸化膜に
それぞれ特徴的である事がわかる。従つてこれらのバン
ドに波長をセツトし、ＣＲＴ上に出る各バンドのルミネ
ツセンス像を観察すると、それぞれのバンドを特徴とす
る酸化膜だけが選択的に観察される。しかも電子線の侵
入深さは加速電圧を変える事により、酸化膜の場合、約
０．１〜１０μｍの間で可変であり、又半導体素子に使
用される酸化膜の厚みではこれらルミネツセンスの減衰
は殆ど無視できる事を考え合わせると、深さ方向の各酸
化膜の分布に関する情報が詳しく得られることがわかる
。又〜２９０ｎｍ及び〜５６０ｎｍのバンドは電子線照
射による酸化膜の組成変化に対応したバンドであり、従
つて、これらのバンドによるルミネツセンス像の時間変
化をみれば電子線照射による酸化膜の組成変化に対応し
たマツピングが可能となる。又〜４５０ｎｍ及び〜６５
０ｎｍのバンドなどを利用すれば、酸化膜形成プロセス
の評価も可能である。以上のように、この発明によれば
、半導体素子の構成要素たる各種酸化膜をその立体構成
のままで電子状態、欠陥あるいは不純物などについて評
価できるものである。
従つて今までいかなる手法でもできなかつたような、例
えば、ＬＳパタ一におけるＣＶＤ（ＣＨＥＭＩＣＡＬＶ
ＡＰＯＲｌ）ＥＰＯＳｌＴｌＯＮ）膜と熱酸化膜の分離
識別が簡単に行え、半導体素子製造プロセスの開発や評
価、さらには不良解析などがより正確にかつ詳しく行え
る事が期待されるものである。
えば、ＬＳパタ一におけるＣＶＤ（ＣＨＥＭＩＣＡＬＶ
ＡＰＯＲｌ）ＥＰＯＳｌＴｌＯＮ）膜と熱酸化膜の分離
識別が簡単に行え、半導体素子製造プロセスの開発や評
価、さらには不良解析などがより正確にかつ詳しく行え
る事が期待されるものである。
第１図は電子線励起発光強度により酸化膜を評価するた
めにこの発明に於て使用する装置の１例を示す構成図、
第２図は第１図装置により得られた電子線励起発光スペ
クトルの例を示す図である。
めにこの発明に於て使用する装置の１例を示す構成図、
第２図は第１図装置により得られた電子線励起発光スペ
クトルの例を示す図である。
Claims (1)
- １ 半導体基板上の酸化膜試料に電子線を照射してその
酸化膜から励起されるルミネッセンスをスペクトルとし
て検出し、上記酸化膜試料を立体構成のままで電子状態
あるいは化学状態の評価を行なうことを特徴とする酸化
膜の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10387179A JPS5941533B2 (ja) | 1979-08-15 | 1979-08-15 | 酸化膜の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10387179A JPS5941533B2 (ja) | 1979-08-15 | 1979-08-15 | 酸化膜の評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5627640A JPS5627640A (en) | 1981-03-18 |
| JPS5941533B2 true JPS5941533B2 (ja) | 1984-10-08 |
Family
ID=14365492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10387179A Expired JPS5941533B2 (ja) | 1979-08-15 | 1979-08-15 | 酸化膜の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941533B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4800278A (en) * | 1985-06-06 | 1989-01-24 | Nippon Ceramic Co., Ltd. | Pyroelectric infrared sensor |
| DE102009015341A1 (de) * | 2009-03-27 | 2010-10-07 | Carl Zeiss Ag | Verfahren und Vorrichtungen zur optischen Untersuchung von Proben |
| NL2005080C2 (en) * | 2010-07-14 | 2012-01-17 | Univ Delft Tech | Inspection apparatus and replaceable door for a vacuum chamber of such an inspection apparatus. |
| US9939382B2 (en) | 2013-03-28 | 2018-04-10 | Jfe Steel Corporation | Method of checking forsterite, apparatus that evaluates forsterite, and production line that manufactures steel sheet |
| JP5962677B2 (ja) * | 2014-01-09 | 2016-08-03 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板表面の絶縁被膜の密着性の評価方法 |
-
1979
- 1979-08-15 JP JP10387179A patent/JPS5941533B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5627640A (en) | 1981-03-18 |
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