JPS63155628A - 結晶欠陥の測定方法 - Google Patents
結晶欠陥の測定方法Info
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- JPS63155628A JPS63155628A JP30207186A JP30207186A JPS63155628A JP S63155628 A JPS63155628 A JP S63155628A JP 30207186 A JP30207186 A JP 30207186A JP 30207186 A JP30207186 A JP 30207186A JP S63155628 A JPS63155628 A JP S63155628A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、結晶基板中に存在する欠陥の測定方法に関す
るものである。
るものである。
従来の技術
超ＬＳＩを形成する半導体基板、例えばＳｉ単結晶は良
好な結晶性が要求されている。しかしながらＳｉ単結晶
の加工による結晶欠陥、あるいは超ＬＳＩを形成するプ
ロセスにおいて、イオン注入、ドライエツチング、スパ
ッタリングなどイオンや電子の衝撃によって欠陥が形成
され、熱処理によっても回復しないものが存在し、形成
した超ＬＳＩの素子特性に悪い影響を与えている。そこ
で、この欠陥を測定して、Ｓｉ単結晶基板を評価するこ
とが必要である。この欠陥を測定する従来方法として、
サーマル・ウェーブ法がある。
好な結晶性が要求されている。しかしながらＳｉ単結晶
の加工による結晶欠陥、あるいは超ＬＳＩを形成するプ
ロセスにおいて、イオン注入、ドライエツチング、スパ
ッタリングなどイオンや電子の衝撃によって欠陥が形成
され、熱処理によっても回復しないものが存在し、形成
した超ＬＳＩの素子特性に悪い影響を与えている。そこ
で、この欠陥を測定して、Ｓｉ単結晶基板を評価するこ
とが必要である。この欠陥を測定する従来方法として、
サーマル・ウェーブ法がある。
サーマル・ウェーブ法は第２図に概要図を示すように、
アルゴンレーザー（ポンプレーザー）１１からのレーザ
ー光を変調手段１２でＩＭＨｚに変調して、ビーム拡大
器１３．レンズ系１４を通して、ウェハ１０の表面にｌ
ｕｍ程度のスポットに絞り照射し、このレーザーの光エ
ネルギーの吸収により発生した熱波およびプラズマ波を
、検出用のＨｅ−Ｎｅレーザー１５から放射されるレー
ザー光がウェハ表面に照射されて反射されたときの反射
波を、ビーム拡大器１６．スプリッタ１７および検出器
１８で検出し、その反射波により、欠陥量を測定する方
法である。
アルゴンレーザー（ポンプレーザー）１１からのレーザ
ー光を変調手段１２でＩＭＨｚに変調して、ビーム拡大
器１３．レンズ系１４を通して、ウェハ１０の表面にｌ
ｕｍ程度のスポットに絞り照射し、このレーザーの光エ
ネルギーの吸収により発生した熱波およびプラズマ波を
、検出用のＨｅ−Ｎｅレーザー１５から放射されるレー
ザー光がウェハ表面に照射されて反射されたときの反射
波を、ビーム拡大器１６．スプリッタ１７および検出器
１８で検出し、その反射波により、欠陥量を測定する方
法である。
なお、第２図中、符号１９，２０．２１の構体は、ダイ
クロイックミラー、１／４波長プレート、フィルタであ
る。この方法では、Ｓｉの反射率への熱波およびプラズ
マ波の効果は、ウェハ表面部分の不規則あるいは欠陥の
存在に対し、非常に敏感な変調反射信号として現れ、高
い検出精度を有している。例えば、イオン注入により発
生する欠陥では従来検出が困難であった、注入量１０１
０〜１０１２個／ ｃｒ＆で発生する欠陥を検出するこ
とができ、広（使用されている。
クロイックミラー、１／４波長プレート、フィルタであ
る。この方法では、Ｓｉの反射率への熱波およびプラズ
マ波の効果は、ウェハ表面部分の不規則あるいは欠陥の
存在に対し、非常に敏感な変調反射信号として現れ、高
い検出精度を有している。例えば、イオン注入により発
生する欠陥では従来検出が困難であった、注入量１０１
０〜１０１２個／ ｃｒ＆で発生する欠陥を検出するこ
とができ、広（使用されている。
発明が解決しようとする問題点
サーマル・ウェーブ法でＳｉ基板中の欠陥を測定する場
合、ポンプレーザーからの放射光にＩＭＨｚの変調を加
えたとき、Ｓｉ基板の表面から約３ｒｉｍの深さの所ま
で熱波およびプラズマ波が発生する。したがって、３μ
ｍ程度までの欠陥を測定している。しかしながら近年の
超ＬＳＩでは１μｍ以下の浅い領域に素子を形成するこ
と、およびＳｉ基板にイオン注入法などでｐ−ｎ接合を
形成した場合、接合層の近傍で発生する電流のリークが
重要な素子特性の要因となっており、深さ方向の欠陥の
分布の解析が必要である。しかるに、この方法では表面
から３ｕｍ程度の深い範囲の積算値しか求めることがで
きない。また、測定する深さを浅くするためには、ポン
プレーザー、例えばアルゴンレーザーのビーム変調周波
数を高くしなければならない。０．３＋Ｉｍ程度の深さ
を測定するためには１０ Ｍ Ｈｚの周波数を必要とす
る。しかし、出力５Ｗ程度の高パワーのレーザーに高い
周波数で安定した変調を加えることは非常に困難である
。また連続的に変調周波数を変化させることはさらに困
難である。
合、ポンプレーザーからの放射光にＩＭＨｚの変調を加
えたとき、Ｓｉ基板の表面から約３ｒｉｍの深さの所ま
で熱波およびプラズマ波が発生する。したがって、３μ
ｍ程度までの欠陥を測定している。しかしながら近年の
超ＬＳＩでは１μｍ以下の浅い領域に素子を形成するこ
と、およびＳｉ基板にイオン注入法などでｐ−ｎ接合を
形成した場合、接合層の近傍で発生する電流のリークが
重要な素子特性の要因となっており、深さ方向の欠陥の
分布の解析が必要である。しかるに、この方法では表面
から３ｕｍ程度の深い範囲の積算値しか求めることがで
きない。また、測定する深さを浅くするためには、ポン
プレーザー、例えばアルゴンレーザーのビーム変調周波
数を高くしなければならない。０．３＋Ｉｍ程度の深さ
を測定するためには１０ Ｍ Ｈｚの周波数を必要とす
る。しかし、出力５Ｗ程度の高パワーのレーザーに高い
周波数で安定した変調を加えることは非常に困難である
。また連続的に変調周波数を変化させることはさらに困
難である。
本発明はポンプレーザーの変調周波数を変えることなく
Ｓｉ基板の深さ方向の欠陥分布を測定する方法を提供す
るものである。
Ｓｉ基板の深さ方向の欠陥分布を測定する方法を提供す
るものである。
問題点を解決するための手段
本発明の結晶欠陥の測定方法は、レーザービームを変調
して半導体基板に照射し、光エネルギーの吸収により発
生した熱波およびプラズマ波を他のプローブレーザ−ビ
ームで検出し、半導体基板の欠陥を検出する方法におい
て、半導体基板を表面から深さ方向に少しづつ除去して
、その除去前の欠陥量と除去後の欠陥量との差より、Ｓ
ｉ基板層の欠陥量を算出する方法をくり返し、深さ方向
の欠陥分布を求めるものである。このとき、Ｓｉ基板の
除去は陽極酸化法を用いれば、５ｎｍ〜１１００ｎ程度
と薄くすることができ、かつ制御性も良いことから、精
度を高く極薄な層にわたって欠陥数を測定できる。
して半導体基板に照射し、光エネルギーの吸収により発
生した熱波およびプラズマ波を他のプローブレーザ−ビ
ームで検出し、半導体基板の欠陥を検出する方法におい
て、半導体基板を表面から深さ方向に少しづつ除去して
、その除去前の欠陥量と除去後の欠陥量との差より、Ｓ
ｉ基板層の欠陥量を算出する方法をくり返し、深さ方向
の欠陥分布を求めるものである。このとき、Ｓｉ基板の
除去は陽極酸化法を用いれば、５ｎｍ〜１１００ｎ程度
と薄くすることができ、かつ制御性も良いことから、精
度を高く極薄な層にわたって欠陥数を測定できる。
作用
本発明の方法によれば、ポンプレーザーの変調周波数を
高めることなく、深さ方向の欠陥分布を測定することが
できる。また表面層近傍の浅い層の欠陥密度を知ること
ができる。
高めることなく、深さ方向の欠陥分布を測定することが
できる。また表面層近傍の浅い層の欠陥密度を知ること
ができる。
実施例
本発明の一例としてＳｉ基板にＢ＋イオンを５０Ｋｅｖ
の加速エネルギーでＩ Ｘ １０”／ｃｎ？の注大量の
イオン注入を行った層の欠陥分布の測定について示す。
の加速エネルギーでＩ Ｘ １０”／ｃｎ？の注大量の
イオン注入を行った層の欠陥分布の測定について示す。
このイオン注入では注入イオンの深さは、平均投影飛程
が０．１６μｍで深さは約０．３μｍ程度となる。この
注入により発生する注入欠陥は０．３μｍより浅い層に
形成される。
が０．１６μｍで深さは約０．３μｍ程度となる。この
注入により発生する注入欠陥は０．３μｍより浅い層に
形成される。
本発明の応用例を第１図ａ −ｃの工程順断面図により
説明する。最初に、第１図ａのように、注入後のＳｉ基
板１の表面の注入欠陥量をサーマル・ウェーブ法により
測定しその値をＮｏとする。
説明する。最初に、第１図ａのように、注入後のＳｉ基
板１の表面の注入欠陥量をサーマル・ウェーブ法により
測定しその値をＮｏとする。
次に、第１図すのように、Ｓｉ基板１の表面を０．０１
μｍ程度除去する。Ｓｉ基板を除去する方法は例えば、
Ｎ−メチルアセト・アミドに硝酸カリウムを混合した溶
液にＳｉ基板１の表面を接触させ、Ｓｉ基板の裏面と溶
液の間に一定の電流を流し、Ｓｉ基板の表面に酸化膜を
形成する陽極酸化法によって行う。陽極酸化によって２
０ｎｍの酸化膜３を形成し、この酸化膜３を弗酸で除去
すると約１０ｎｍのＳｉ層を除去することができる。か
つ酸化膜の厚さは陽極酸化で加える電流の電極の電圧で
正確に制御できる。Ｓｉ基板を除去する方法としては陽
極酸化法の他に、Ｓｉのプラズマエッチ、ＲＩＥ、スパ
ッタエッチ、Ｓｉのケミカルエッチ等があるが、なるべ
（ダメッヂを発生しなく、エツチング層の厚さの制御性
の良い方法が望ましい。
μｍ程度除去する。Ｓｉ基板を除去する方法は例えば、
Ｎ−メチルアセト・アミドに硝酸カリウムを混合した溶
液にＳｉ基板１の表面を接触させ、Ｓｉ基板の裏面と溶
液の間に一定の電流を流し、Ｓｉ基板の表面に酸化膜を
形成する陽極酸化法によって行う。陽極酸化によって２
０ｎｍの酸化膜３を形成し、この酸化膜３を弗酸で除去
すると約１０ｎｍのＳｉ層を除去することができる。か
つ酸化膜の厚さは陽極酸化で加える電流の電極の電圧で
正確に制御できる。Ｓｉ基板を除去する方法としては陽
極酸化法の他に、Ｓｉのプラズマエッチ、ＲＩＥ、スパ
ッタエッチ、Ｓｉのケミカルエッチ等があるが、なるべ
（ダメッヂを発生しなく、エツチング層の厚さの制御性
の良い方法が望ましい。
次に、第１図Ｃのように、再度Ｓｉ基板１の表面を除去
後サーマル・ウェーブ法により欠陥量を測定し、その値
Ｎ１を求める。このＳｉ基板表面の除去した厚さをΔｅ
１とすれば、Δｅ１の厚みの中に含まれる欠陥量は（Ｎ
ｏ −Ｎ ＋ ）として求まる。また、欠陥密度は（
Ｎｏ Ｎ＋）／Δｅ１で求まる。次に、さらにＳｉ基
板をΔｅ２だけ除去し、除去後サーマル・ウェーブ法の
測定値をＮ２とし、このような過程をくり返し行なうと
、ｉ番目の除去層の欠陥密度は（Ｎ；−＋−ＮＩ）／Δ
ｅ１として求められる。
後サーマル・ウェーブ法により欠陥量を測定し、その値
Ｎ１を求める。このＳｉ基板表面の除去した厚さをΔｅ
１とすれば、Δｅ１の厚みの中に含まれる欠陥量は（Ｎ
ｏ −Ｎ ＋ ）として求まる。また、欠陥密度は（
Ｎｏ Ｎ＋）／Δｅ１で求まる。次に、さらにＳｉ基
板をΔｅ２だけ除去し、除去後サーマル・ウェーブ法の
測定値をＮ２とし、このような過程をくり返し行なうと
、ｉ番目の除去層の欠陥密度は（Ｎ；−＋−ＮＩ）／Δ
ｅ１として求められる。
ΔＣ，−ΔＱ２−・・・ΔＬ−０，ＯＩＩＪｍとすれば
３１回の測定で０．３ｕｍの深さまで測定できる。この
場合Ｓｉ基板の除去厚さΔｅは必ずしも一定でな（でも
良い。またＳｉ基板の除去を一定の速度で連続的に行な
い、一定の間隔で測定を行なう方法でもよい。
３１回の測定で０．３ｕｍの深さまで測定できる。この
場合Ｓｉ基板の除去厚さΔｅは必ずしも一定でな（でも
良い。またＳｉ基板の除去を一定の速度で連続的に行な
い、一定の間隔で測定を行なう方法でもよい。
発明の効果
本発明によりサーマル・ウェーブ法のポンプレーザーの
変調周波数を変えることなく、浅いＳｉ基板層の欠陥お
よび深さ方向の欠陥分布が容易に測定できる。
変調周波数を変えることなく、浅いＳｉ基板層の欠陥お
よび深さ方向の欠陥分布が容易に測定できる。
第１図は本発明の方法によりＳｉ基板中の欠陥要因であ
る。 １・・・・・・Ｓｉ基板、２・・・・・・結晶欠陥、３
・・・・・・陽極酸化膜。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名／−３ん基
板 第２図
る。 １・・・・・・Ｓｉ基板、２・・・・・・結晶欠陥、３
・・・・・・陽極酸化膜。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか１名／−３ん基
板 第２図
Claims (2)
- （１）第１のレーザービームを変調して結晶基板に照射
し、光エネルギーの吸収により発生した熱波およびプラ
ズマ波を第２のレーザービームで検出し、結晶基板の欠
陥を検出する過程を、結晶基板を表面から深さ方向に微
少量づつ除去しながらくり返して行うことを特徴とする
結晶欠陥の測定方法。 - （２）結晶基板を表面から深さ方向に微少量づつ除去す
る手段が陽極酸化過程とこの過程で形成された酸化層の
除去とでなる特許請求の範囲第（１）項に記載の結晶欠
陥の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30207186A JPH06103713B2 (ja) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | 結晶欠陥の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30207186A JPH06103713B2 (ja) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | 結晶欠陥の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63155628A true JPS63155628A (ja) | 1988-06-28 |
| JPH06103713B2 JPH06103713B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=17904564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30207186A Expired - Lifetime JPH06103713B2 (ja) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | 結晶欠陥の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103713B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04299550A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-10-22 | Toshiba Corp | 半導体基板評価方法及び装置 |
| US7145658B2 (en) | 2003-04-03 | 2006-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus and method for evaluating semiconductor material |
| JP2014179395A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 欠陥検出方法 |
-
1986
- 1986-12-18 JP JP30207186A patent/JPH06103713B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04299550A (ja) * | 1991-03-27 | 1992-10-22 | Toshiba Corp | 半導体基板評価方法及び装置 |
| US7145658B2 (en) | 2003-04-03 | 2006-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus and method for evaluating semiconductor material |
| JP2014179395A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 欠陥検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06103713B2 (ja) | 1994-12-14 |
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