KR100253867B1 - An impurity concentrator and a method for concentrating impurity, an impurity analyzer and a method for analyzing impurity - Google Patents

An impurity concentrator and a method for concentrating impurity, an impurity analyzer and a method for analyzing impurity Download PDF

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Abstract

본 발명은, 레이저발진기(13)에 의해 소정 강도를 갖는 레이저광으로 반도체결정시료(11)의 소정 위치를 반복적으로 조사함으로써, 반도체결정시료(11)에 포함된 불순물을 농축하기 위한 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 소정물리분석수단에 의해 고감도로 반도체결정시료(11)의 불순물 농축영역에 포함된 불순물을 분석하기 위한 방법을 제공한다. 요구에 따라, 본 발명의 방법은 산화막과 같은 절연막을 형성한 후, 반도체결정시료의 표면상에 레이저광을 조사함으로써, 레이저광에 의해 불순물을 농축한다. 동시에, 본 발명은 이들 농축방법과 분석방법을 이용한 농축장치 및 분석장치를 제공한다.The present invention provides a method for concentrating impurities contained in a semiconductor crystal sample 11 by repeatedly irradiating a predetermined position of the semiconductor crystal sample 11 with a laser beam having a predetermined intensity by the laser oscillator 13. do. The present invention also provides a method for analyzing impurities contained in an impurity concentration region of the semiconductor crystal sample 11 with high sensitivity by predetermined physical analysis means. According to the demand, the method of the present invention forms an insulating film such as an oxide film and then concentrates the impurities by the laser light by irradiating the laser light onto the surface of the semiconductor crystal sample. At the same time, the present invention provides a concentration apparatus and an analysis apparatus using these concentration methods and analysis methods.

Description

불순물 농축장치 및 불순물을 농축하기 위한 방법, 불순물 분석장치 및 불순물을 분석하기 위한 방법Impurity concentrators and methods for concentrating impurities, impurity analyzers and methods for analyzing impurities

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 불순물 농축장치의 구조상의 예를 나타낸 도면,1 is a view showing a structural example of an impurity concentrating device according to a first embodiment of the present invention;

제2도는 본 발명의 제1실시예에 따른 불순물 분석장치의 구조상의 예를 나타낸 도면,2 is a view showing a structural example of an impurity analyzer according to a first embodiment of the present invention;

제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 불순물 농축장치의 구조상의 예를 나타낸 도면,3 is a view showing a structural example of an impurity concentration device according to a second embodiment of the present invention;

제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 또 다른 불순물 농축장치의 구조상의 예를 나타낸 도면,4 is a view showing a structural example of another impurity concentrator according to a second embodiment of the present invention;

제5도는 본 발명의 제2실시예에 따른 불순물 분석장치의 구조상의 예를 나타낸 도면,5 is a view showing a structural example of an impurity analyzer according to a second embodiment of the present invention;

제6도는 본 발명의 제3실시예에 따른 불순물 농축장치의 구조상의 예를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a structural example of an impurity concentration device according to a third embodiment of the present invention.

[발명의목적][Objective of the invention]

[발명이속하는기술분야및그분야의종래기술][Technical Field to which the Invention belongs and Conventional Technology in the Field]

본 발명은 실리콘(Si)결정과 같은 반도체결정에 미량의 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축방법 및 이 농축방법이 이용된 불순물 농축장치와, 농축된 불순물을 분석하기 위한 불순물 분석방법 및 이 분석방법이 이용된 불순물 분석장치에 관한 것이다.The present invention provides an impurity concentration method for concentrating a small amount of impurities in a semiconductor crystal such as a silicon (Si) crystal, an impurity concentration apparatus using the concentration method, an impurity analysis method for analyzing concentrated impurities, and an analysis method. It relates to an impurity analyzer used.

일반적으로, 실리콘결정은 반도체장치를 위한 재료로 널리 이용되고, Fe, Cu, Cr등과 같은 초미량의 불순물 존재는 실리콘결정 상에 형성된 반도체장치의 전기적 특성에 크게 영향을 미친다. 따라서, VLSI장치등의 수행을 개선하기 위해 실리콘결정에 포함된 이들 불순물 농도를 가능한한 낮게할 필요가 있고, 그렇게 하기 위하여 실리콘결정에 포함된 불순물 농도를 정확히 측정할 필요가 있다.In general, silicon crystals are widely used as materials for semiconductor devices, and the presence of extremely small amounts of impurities such as Fe, Cu, Cr, and the like greatly affects the electrical properties of semiconductor devices formed on silicon crystals. Therefore, in order to improve the performance of the VLSI apparatus or the like, it is necessary to make these impurity concentrations contained in the silicon crystal as low as possible, and to do so, it is necessary to accurately measure the impurity concentration contained in the silicon crystal.

이제까지, 산용액이나 산증기로 분석된 시료를 용해하여 그 안에 포함된 불순물을 분리농축한 후, 무화염(flameless)원자흡광분석법이나 유도결합플라즈마질량분석법등에 의해 불순물농도를 측정하는 습식화학분석법과, 2차이온질량분석법(SIMS; Secondary Ion Mass Spectrometry), 전반사형광X선분석법(TRXRF; Total Reflection X-ray Fluorescence spectrometry), 오거전자분광분석법(AES; Auger Electron Spectrometry) 및 입자여기X선분광분석법(PIXE; Particle Induced X-ray Emissin Spectrometry)등과 같은 물리분석법이 반도체결정등에 포함된 불순물을 측정하기 위한 방법으로서 일반적으로 이용되었다. 그러나, 습식화학분석법은 분석되는 분석시료가 다량 필요로 하고 분석시료의 용해나 불순물의 분리농축이 상당이 번잡하기 때문에, 이 방법은 화학처리기술에 숙련이 필요하고 오랜 분석시간이 필요하다. 더욱이, 이 방법은 산용액나산증기를 이용하기 때문에, 환경이나 안전의 관점으로부터 특별한 산(酸) 전용의 드레프트, 가스배기설비 및 산처리설비를 설치할 필요가 있다.Until now, a wet chemical analysis method of dissolving a sample analyzed with an acid solution or an acid vapor, separating and concentrating impurities contained therein, and then measuring impurity concentrations by flameless atomic absorption spectrometry or inductively coupled plasma mass spectrometry; Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS), Total Reflection X-ray Fluorescence Spectrometry (TRXRF), Auger Electron Spectrometry (AES) and Particle Excited X-ray Spectroscopy (AES) Physical analysis such as PIXE (Particle Induced X-ray Emissin Spectrometry) has been commonly used as a method for measuring impurities in semiconductor crystals. However, wet chemical analysis requires a large amount of analyte to be analyzed, and since the dissolution of the analyte and the separation and concentration of impurities are considerably complicated, this method requires skill in chemical treatment technology and requires a long analysis time. Moreover, since this method uses acid solution or acid vapor, it is necessary to install a special acid-specific draft, gas exhaust system, and acid treatment facility from the viewpoint of environment and safety.

한편, 상기 물리분석법은 상술한 바와 같이 화학처리를 할 필요가 없고, 상술한 습식화학분석법과는 본질적으로 다르며, 고체분석시료로부터 불순물농도를 직접 측정할 수 있기 때문에, 습식화학분석법 보다도 신속성에서 우수하다고 말 할 수 있다. 그리고, 물리분석법은 미량의 시료로 분석할 수 있고, 또한 습식화학분석법 보다도 깊은 방향 분해능에 있어서도 더욱 우수하다. 그러나, SIMS법 이외의 상기 물리분석법은 분석감도가 약 10ppm∼10000ppm정도이고, 초미량 불순물의 검출에는 적합하지 않다. 또한, SIMS법에 있어서도 ppb이하의 불순물분석은 불가능하다.On the other hand, the physical analysis method does not need to be chemically treated as described above, and is essentially different from the above-described wet chemical analysis method, and since it is possible to directly measure the impurity concentration from the solid analysis sample, it is superior in the wet chemical analysis method. Can be said. In addition, the physics analysis method can analyze with a trace amount of sample, and is also superior in the deep direction resolution than the wet chemical analysis method. However, the above-described physical analysis methods other than the SIMS method have an analysis sensitivity of about 10 ppm to 10,000 ppm, and are not suitable for the detection of ultra trace impurities. Also in the SIMS method, impurity analysis of ppb or less is impossible.

상술한 바와 같이, 종래 습식화학분석법은 분석시료가 다량 필요로 하고, 화학처리기술의 숙련이 필요로 하다는 문제가 있다. 또한 종래 습식화학분석법은 산 전용의 드레프트, 가스배기설비 및 산처리설비를 설치해야 한다는 문제가 있다.As described above, the conventional wet chemical analysis method has a problem that a large amount of analytical sample is required, and that an expert in chemical treatment technology is required. In addition, the conventional wet chemical analysis has a problem that the draft, gas exhaust and acid treatment equipment dedicated to the acid must be installed.

한편, 종래 물리분석법은 초미량의 불순물을 검출하기 위한 분석감도가 불충분하다는 문제가 있다.On the other hand, the conventional physical analysis method has a problem that the analysis sensitivity for detecting an extremely small amount of impurities is insufficient.

[발명이이루고자하는기술적과제][Technical Challenges to Invent]

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 시료를 화학적으로 용해하지 않고, 반도체결정시료와 같은 고체시료에 포함된 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축방법 및 이 농축방법을 이용한 불순물 농축장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and provides an impurity concentration method for concentrating impurities contained in a solid sample such as a semiconductor crystal sample without chemically dissolving the sample, and an impurity concentration apparatus using the concentration method. The purpose is to do that.

또한, 본 발명은 반도체결정과 같은 고체시료에 포함된 불순물을 신속하고, 간단하며, 정확하게 분석하기 위한 불순물 분석방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an impurity analysis method for quickly, simply and accurately analyzing impurities contained in a solid sample such as a semiconductor crystal.

[발명의구성및작용]Composition and Action of the Invention

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1특징은, 캐리어가스의 공급구 및 배기구가 설치된 밀폐용기와, 밀폐용기의 상부에 설치된 창(광학창), 홀더가 레이저광의 조사동안 이동하지 않도록 밀폐용기 내에 상기 창에 대향하여 설치된 반도체결정시료를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더, 공급된 캐리어가스의 공급량을 제어하기 위한 가스제어수단(gas controller), 창을 통하여 레이저광을 시료상의 소정 위치에 반복하여 조사하기 위한 레이저발진기 등의 조사수단(irradiator) 및, 창을 통하여 시료의 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 관찰수단(관찰장치)을 구비하여 이루어진 불순물 농축장치 및 불순물 농축방법을 제공한다.A first aspect of the present invention for achieving the above object is a sealed container provided with a supply port and an exhaust port of the carrier gas, a window (optical window) provided on the top of the sealed container, the sealed container so that the holder does not move during irradiation of the laser light. A sample holding holder for safely holding and holding a semiconductor crystal sample installed opposite to the window in the inside, a gas controller for controlling the supply amount of the supplied carrier gas, and a laser beam at a predetermined position on the sample through the window. An impurity concentrating device and impurity concentrating method comprising an irradiator such as a laser oscillator for repeatedly irradiating, and an observation means (observing device) for observing a change in the surface state of a sample through a window.

제1특징에 있어서, 조사수단은 파장이 서로다른 복수의 레이저발진기로 이루어지고, 파장이 다른 레이저광으로 상기 시료를 조사한다. 제3도는 복수의 레이저발진기를 이용하는 농축장치를 나타내고, 농축장치는 제3도에 나타낸 바와 같이 2개의 레이저발진기(13a, 13b) 대신에 3개 이상의 레이저발진기를 갖추고 있다.In the first aspect, the irradiating means comprises a plurality of laser oscillators having different wavelengths, and irradiates the sample with laser light having different wavelengths. 3 shows a concentrator using a plurality of laser oscillators, and the concentrator is equipped with three or more laser oscillators instead of two laser oscillators 13a and 13b as shown in FIG.

더욱이, 제1특징에 있어서, 농축장치는 시료에 자계를 인가하기 위한 자계 발생수단(magnetic field generator)을 갖추고 있다. 제6도는 그와 같은 장치의 예를 나타낸다. 제6도의 자계발생수단(25)은 밀폐용기(1)의 상부에 설치되지만, 만약 시료에 포함된 강자성물질(불순물)을 시료의 표면으로 이동하도록 자기력이 발생하는 것이라면, 밀폐용기의 하부와 같은 또 다른 위치에 설치될 것이다.Furthermore, in the first aspect, the concentrator is equipped with a magnetic field generator for applying a magnetic field to the sample. 6 shows an example of such a device. The magnetic field generating means 25 of FIG. 6 is installed on the upper part of the sealed container 1, but if magnetic force is generated to move the ferromagnetic material (impurity) contained in the sample to the surface of the sample, the same as the lower part of the sealed container. It will be installed in another location.

여기에 수소(H2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 산소(O2), 질소(N2)등과 같은 캐리어가스가 이용될 수 있지만, 수소가 이하에 기술한 바와 같이 가장 바람직하다.Carrier gases such as hydrogen (H 2 ), argon (Ar), helium (He), oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ) and the like can be used here, but hydrogen is most preferred as described below. .

본 발명의 제1특징에 따른 불순물 농축방법은, 상술한 불순물 농축장치에 의해 반도체결정에 불순물을 농축하기 위한 방법이다. 그 방법은 캐리어가스를 밀폐용기 내로 소정 유속으로 공급하고 그것은 밀폐용기로부터 배기하면서, 반도체결정의 증발이 개시하는 강도보다도 에너지강도가 약한 레이저광으로 반도체결정시료의 표면의 소정 위치를 반복하여 조사하는 방법이다.The impurity concentration method according to the first aspect of the present invention is a method for concentrating impurities in a semiconductor crystal by the impurity concentration apparatus described above. The method supplies a carrier gas into a sealed vessel at a predetermined flow rate, and exhausts it from the sealed vessel while repeatedly irradiating a predetermined position on the surface of the semiconductor crystal sample with laser light whose energy intensity is weaker than the intensity at which evaporation of the semiconductor crystal starts. It is a way.

본 발명 제1특징의 농축방법은 반도체결정시료의 표면에 레이저광을 반복적으로 조사함으로써, 시료에 포함된 불순물을 접촉하지 않고 국소적으로 농축 할 수 있다. 그 이유는 시료의 표면을 레이저광으로 조사하여 용융한 후, 냉각하여 케터링사이트(gettering site)로 되는 결함을 결정표면의 근방에 발생시켰기 때문이다. 그리고, 그와 같은 레이저광 조사로 인해 발생된 열에 의해 결정 내로 확산하기 쉬워지는 Fe, Cu, Cr등과 같은 불순물이 결함의 근방에 침전되었기 때문이다. 시료는 시료 고정유지홀더에 의해 안전하게 고정유지된다. 그것은 레이저광 조사중 레이저광에 의해 야기된 열쇼크에 의해 시료가 움직이는 것을 방지하기 위한 것이다. 시료의 움직임이 레이저광 조사조건의 변동을 야기하고, 소정 범위에 본질적으로 일치하게 되어있는 농축정도의 불균형을 일으키기 때문이다.According to the concentration method of the first aspect of the present invention, by repeatedly irradiating a laser light on the surface of a semiconductor crystal sample, it can be concentrated locally without contacting impurities contained in the sample. The reason for this is that defects, which are cooled by irradiating the surface of the sample with a laser beam and then cooled to become a gettering site, are generated near the crystal surface. This is because impurities such as Fe, Cu, Cr, etc., which are easily diffused into the crystal due to the heat generated by the laser light irradiation, have precipitated in the vicinity of the defect. The sample is securely held by the sample holding holder. It is for preventing the sample from moving by heat shock caused by the laser light during laser light irradiation. This is because the movement of the sample causes fluctuations in the laser light irradiation conditions and causes an imbalance in the degree of concentration that essentially coincides with the predetermined range.

특히, 복수의 레이저발진기(13a, 13b)를 이용하는 농축방법은, 단파장(제1파장) 레이저발진기(13a)에 의해 발산되고, 반도체결정의 증발이 개시하는 강도보다도 에너지강도가 약한 제1레이저광으로 반도체결정시료 표면의 소정 위치를 반복하여 조사하는 제1공정과; 제1공정후에 제1레이저광 보다도 긴 제2파장을 갖는 레이저발진기(13b)에 의해, 반도체결정의 증발이 개시하는 강도보다도 에너지강도가 약한 제2레이저광으로 반도체결정시료 표면의 소정 위치를 반복하여 조사하는 제2공정으로 이루어진다. 결국, 단파장의 제1레이저광으로 시료의 표면을 반복하여 조사하는 제1공정에 의해, 그리고 장파장의 제2레이저광으로 시료의 표면을 조사하는 제2공정에 의해 결정의 깊은 영역에 포함된 불순물을 물리적으로 접촉하지 않고 국소적으로 농축할 수 있다. 그 이유는 단파장의 제1레이저광으로 시료의 표면을 조사하는 제1공정에 의해 결정의 표면을 용융한 후, 냉각하여 게터링사이트로 되는 결함을 결정중에 발생시키고, 다음에 장파장의 제2레이저광의 조사로 결정에 열을 가하는 제2공정에 의해 결정의 깊은영역에 포함된 Fe, Cu, Cr, Ni, Mn, V, Ti등과 같은 불순물이 윗쪽으로 확산되어 결함의 근방에서 침전되기 때문이다.In particular, the enrichment method using the plurality of laser oscillators 13a and 13b is the first laser light emitted by the short wavelength (first wavelength) laser oscillator 13a and whose energy intensity is weaker than the intensity at which evaporation of the semiconductor crystal starts. A first step of repeatedly irradiating a predetermined position on the surface of the semiconductor crystal sample; After the first step, the laser oscillator 13b having the second wavelength longer than the first laser light repeats the predetermined position on the surface of the semiconductor crystal sample with the second laser light whose energy intensity is weaker than the intensity at which evaporation of the semiconductor crystal starts. And a second step of irradiation. As a result, impurities contained in the deep region of the crystal are obtained by the first step of repeatedly irradiating the surface of the sample with the first laser light of short wavelength and by the second step of irradiating the surface of the sample with the second laser light of long wavelength. Can be concentrated locally without physical contact. The reason is that the surface of the crystal is melted by the first step of irradiating the surface of the sample with the first laser light having a short wavelength, and then cooled to generate defects that become gettering sites during the crystal, and then the second laser having a long wavelength. This is because impurities such as Fe, Cu, Cr, Ni, Mn, V, Ti, etc. contained in the deep region of the crystal are diffused upward and precipitated in the vicinity of the defect by the second step of applying heat to the crystal by irradiation of light.

그리고, 반도체결정의 표면에 캐리어가스의 유량을 도입함으로써 표면이 냉각되기 때문에, 시료의 증발을 억제할 수 있다. 따라서, 이용되는 레이저광의 에너지강도가 비교적 증가되어 금속불순물의 농축효율이 향상된다. 더욱이, 밀폐용기, 결정시료 고정유지홀더등이 캐리어가스에 의해 냉각되기 때문에, 그것으로부터 불순물 오염도 억제할 수 있다.Since the surface is cooled by introducing a flow rate of carrier gas into the surface of the semiconductor crystal, evaporation of the sample can be suppressed. Therefore, the energy intensity of the laser light used is relatively increased to improve the concentration efficiency of the metal impurity. Furthermore, since the sealed container, the crystal sample holding holder and the like are cooled by the carrier gas, impurity contamination can also be suppressed therefrom.

특히, 순수한 수소 또는 수소가스 혼합물등의 캐리어가스와 아르곤 또는 헬륨 등의 삽입가스를 공급하면서 장파장의 레이저광에 의해 시료를 조사하면, 결정의 깊은영역에 Fe, Cu, Cr등과 같은 금속불순물을 열에너지에 의해 확산하기 쉬워져, 결함의 주위로 이동하여 농축된다. 특히, 불순물의 이동은 수소환경에서 증진된다. 그러므로, 상술한 바와 같은 레이저광으로 반도체결정의 표면을 반복적으로 조사함으로써, 표면근방의 결정내에 금속불순물을 접촉하지 않고 조밀하게 농축할 수 있다.In particular, when a sample is irradiated with a long wavelength laser light while supplying a carrier gas such as pure hydrogen or a hydrogen gas mixture and an insertion gas such as argon or helium, metal impurities such as Fe, Cu, Cr, etc. are thermal energy in a deep region of a crystal. It becomes easy to diffuse by and moves around a defect, and is concentrated. In particular, the movement of impurities is enhanced in the hydrogen environment. Therefore, by repeatedly irradiating the surface of the semiconductor crystal with the laser light as described above, it is possible to densely concentrate the metal impurity in the crystal near the surface without contacting it.

또한, 본 발명의 제1특징은 제6도에 나타낸 바와 같이, 밀폐용기(1) 외부 또는 내부에 제공된 자계발생수단(25)에 의해 시료표면에 자계를 인가하면서 레이저광으로 시료표면을 반복적으로 조사함으로써, 결정에 포함된 불순물을 접촉하지 않고 국소적으로 농축할 수 있다. 이것은 자계발생수단(25)에 의해 반도체결정시료에 인가된 자력에 의해, 결정의 표면쪽으로 결정중의 Fe, Ni등과 같은 강자성물질(불순물)을 이동시킴으로써 농축효율을 좀더 크게 개선한다.In addition, as shown in FIG. 6, the first feature of the present invention is to repeatedly apply a sample surface with a laser beam while applying a magnetic field to the sample surface by a magnetic field generating means 25 provided outside or inside the sealed container 1. By irradiating, impurities contained in the crystal can be concentrated locally without contacting. This further improves the concentration efficiency by moving the ferromagnetic material (impurity) such as Fe and Ni in the crystal toward the surface of the crystal by the magnetic force applied to the semiconductor crystal sample by the magnetic field generating means 25.

본 발명의 제1특징의 반도체결정에 불순물을 농축하기 위한 방법은 반도체결정을 화학적으로 용해하지 않고 불순물을 신속하고, 간단하며, 조밀하게 농축하기 위한 방법이지만, 이 경우 레이저광의 조사에 앞서 레이저광이 투과되는 실리콘산화막(SiO2막), 실리콘산화질화막(SiON막), 실리콘질화막(Si3N4막)등의 절연막으로 반도체결정시료의 표면을 미리 도포하는 것이 바람직하다. 낮은 광의 흡수율과 레이저광에 대해 고투과율을 갖는 실리콘산화막, 실리콘산화질화막, 실리콘질화막등의 절연막으로 반도체결정시료의 표면을 미리 도포함으로써, 레이저광으로 반도체결정시료를 선택적으로 효율성 있게 가열할 수 있다. 그러므로, 반도체결정등에 금속불순물의 농축효율을 향상시킬 수 있다. 동시에, 반도체결정의 표면상에 형성된 이들 절연막은 환경이나 설비로부터 반도체결정시료의 2차의 오염을 억제할 뿐만 아니라, 반도체결정중의 불순물의 증발손실을 억제할 수 있다. 실리콘산화막, 실리콘산화질화막, 실리콘질화막은 산소(O2), 암모니아(NH3), 산화질소(NO,N2O) 등에 UV레이저광으로 광여기공정에 의해 이루어지고, 또한 농축공정도 동일 밀폐용기에서 수행될 수 있다. 산화질화막은 UV조사에 의해 NO/삽입가스혼합물 또는 N2O삽입가스혼합물의 산화막을 어닐링(annealing)함으로써 얻어질 수 있다.A method for concentrating an impurity in a semiconductor crystal of the first aspect of the present invention is a method for rapidly, simply and densely concentrating an impurity without chemically dissolving the semiconductor crystal, but in this case, the laser beam is exposed before the laser beam irradiation. It is preferable to apply the surface of the semiconductor crystal sample in advance with an insulating film such as a silicon oxide film (SiO 2 film), a silicon oxynitride film (SiON film), or a silicon nitride film (Si 3 N 4 film) to be transmitted. By applying the surface of the semiconductor crystal sample in advance with an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or a silicon nitride film having low light absorption and high transmittance to laser light, the semiconductor crystal sample can be heated efficiently with laser light. . Therefore, it is possible to improve the concentration efficiency of metal impurities in semiconductor crystals and the like. At the same time, these insulating films formed on the surface of the semiconductor crystal can not only suppress secondary contamination of the semiconductor crystal sample from the environment or equipment, but also suppress evaporation loss of impurities in the semiconductor crystal. The silicon oxide film, silicon oxynitride film, and silicon nitride film are made by photoexcitation process with UV laser light to oxygen (O 2 ), ammonia (NH 3 ), nitrogen oxide (NO, N 2 O), etc. Can be carried out in a container. The oxynitride film can be obtained by annealing the oxide film of the NO / insert gas mixture or the N 2 O insert gas mixture by UV irradiation.

본 발명의 제2특징은 캐리어가스의 공급구 및 배기구가 설치된 밀폐용기와, 밀폐용기의 상부에 설치된 창, 홀더가 레이저광의 조사중 이동하지 않도록 밀폐용기 내에 상기 창에 대향하여 설치된 반도체결정시료를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더, 공급된 캐리어가스의 공급량을 제어하기 위한 가스제어수단, 창을 통하여 레이저광을 시료상의 소정 위치에 반복하여 조사하기 위한 레이저발진기 및, 창을 통하여 시료의 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 관찰수단으로 이루어진 불순물 농축장치와; 레이저광에 의해 농축된 불순물을 분석하기 위한 분석수단을 구비하여 이루어진 불순물 분석장치 및 불순물 분석방법을 제공한다.The second aspect of the present invention is to provide a sealed container provided with a carrier gas supply port and an exhaust port, and a semiconductor crystal sample provided to face the window in a sealed container so as not to move during a laser beam irradiation. Sample holding holder for securely holding and holding, gas control means for controlling the supply amount of the supplied carrier gas, laser oscillator for repeatedly irradiating laser light to a predetermined position on the sample through the window, and surface of the sample through the window An impurity concentrating device comprising an observation means for observing a change of state; Provided are an impurity analysis device and an impurity analysis method provided with analysis means for analyzing impurities concentrated by laser light.

본 발명의 제2특징은 2차이온질량분석법(SIMS), 전반사형광X선분석법(TRXRF), 오거전자분광분석법(AES) 및 입자여기X선분광분석법(PIXE)등과 같은 물리분석수단으로, 불순물 농축장치에 의해 불순물이 농축된 시료를 분석한다. 여기서, 분석을 시작하기에 앞서 결정 증발이 개시하는 에너지값을 갖는 레이저광을 시료표면의 불순물 농축영역 외측 주변에 조사하여 마킹해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 마킹을 위한 레이저광은 불순물 농축장치에 설치된 레이저발진기에 의해 발산된다. 반도체결정 증발이 시작될 수 있는 고에너지강도를 갖는 레이저광을 반도체결정시료 표면의 소정 위치 외측 주변에 조사하여 마킹해 두기 때문에, 불순물 농축영역, 즉 반도체결정시료의 표면상의 분석영역을 보다 쉽게 찾을 수 있어 감도와 정확성을 크게 향상시킬 수 있다.The second aspect of the present invention is a physical analysis means such as secondary ion mass spectrometry (SIMS), total reflection fluorescence X-ray analysis (TRXRF), auger electron spectroscopy (AES), and particle excitation X-ray spectroscopy (PIXE), etc. Analyze the sample with concentrated impurities by the concentrator. Here, before starting the analysis, it is preferable to irradiate and mark a laser beam having an energy value at which crystal evaporation starts, around the outer side of the impurity concentration region on the sample surface. Then, the laser light for marking is emitted by a laser oscillator installed in the impurity concentrator. Since laser light having a high energy intensity at which semiconductor crystal evaporation can start is irradiated and marked around the outside of a predetermined position on the surface of the semiconductor crystal sample, it is easier to find an impurity concentration region, that is, an analysis region on the surface of the semiconductor crystal sample. This greatly improves sensitivity and accuracy.

본 발명의 제2특징에 있어서, 레이저광의 조사가 밀폐용기 내부에서 수행되기 때문에, 대기로부터의 오염을 억제할 수 있고, 고감도로 초미량의 불순물을 검출할 수 있다.In the second aspect of the present invention, since the irradiation of the laser light is performed inside the hermetically sealed container, contamination from the atmosphere can be suppressed, and an extremely small amount of impurities can be detected with high sensitivity.

[실시예]EXAMPLE

이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 있어서, 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다.In this invention, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and detailed description is abbreviate | omitted.

[제1실시예][First Embodiment]

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 불순물 농축장치의 구조예를 나타낸 도면이다. 제1도에 있어서, 불순물 농축장치는 원통형상의 밀폐용기(1)와, 밀폐용기의 상부에 설치된 창(3 : 광학창), 반도체결정등의 시료(11) 표면을 냉각하도록 캐리어가스를 통과하기 위한 밀폐용기(1) 측벽에 설치된 공급구(5a)와 배기구(5b), 밀폐용기(1) 내에 창(3)에 대향하여 저면(7)상에 설치되고, 레이저광의 조사동안 이동하지 않도록 시료(11)를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더(9), 시료(11) 상에 조사되는 레이저광을 발산하기 위한 조사수단으로 제공되는 레이저발진기(13), 레이저광으로 시료(11)를 조사하기 위하여 레이저발진기(13)로부터 발산된 레이저광의 광로 상에 설치된 집광렌즈(15)와 반사거울(17), 밀폐용기(1) 내에 공급되는 캐리어가스의 공급량을 제어하기위한 가스제어수단(19) 및, 창(3)을 통하여 시료(11) 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 TV카메라(21) 및 TV모니터(23)로 이루어진다. 여기서, 시료는 복수회의 레이저광의 조사동안 정확한 위치에 정확하게 고정유지되도록 할 필요가 있다. 이는 시료(11)가 레이저광에 의해 야기된 열쇼크에 의해 움직이면, 본질적으로 일치되도록 요구된 소정 범위의 레이저 조사조건과 소정 범위의 조사각도가 변하기 때문이다.1 is a diagram showing a structural example of an impurity concentrating device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the impurity concentrator is configured to pass a carrier gas to cool the surface of a sample 11 such as a cylindrical hermetic container 1, a window (optical window) provided on top of the hermetic container, a semiconductor crystal, or the like. The supply port 5a and the exhaust port 5b provided on the side wall of the sealed container 1 are installed on the bottom surface 7 opposite the window 3 in the sealed container 1 so as not to move during the irradiation of the laser beam. The sample holding holder (9) for holding and holding (11) safely, the laser oscillator (13) provided as irradiation means for radiating laser light irradiated onto the sample (11), and the sample (11) with laser light. Gas control means 19 for controlling the supply amount of the carrier gas supplied in the condenser lens 15, the reflection mirror 17, and the sealed container 1 installed on the optical path of the laser light emitted from the laser oscillator 13 for irradiation. And, to observe the change of the surface state of the sample 11 through the window (3) It consists of a TV camera 21 and a TV monitor 23 for. Here, it is necessary for the sample to be accurately held at the correct position during the irradiation of the laser light a plurality of times. This is because when the sample 11 is moved by the heat shock caused by the laser light, the laser irradiation conditions in the predetermined range and the irradiation angle in the predetermined range that are essentially required to coincide vary.

목적성분(불순물)의 분석을 직접 또는 간접적으로 방해하지 않고, 레이저광을 효과적으로 통과시키는 것은 어떤 것이든지 광학창(3)을 위한 재료로 이용될 수 있다. 구체적으로, 석영, 사파이어, 파이렉스(pyrex) 유리등이 바람직하다. 또한, 창(3)은 교체할 수 있도록 금속 개스킷(gasket)이나 O-링에 의해 밀폐용기(1)에 세트하도록 한다. 밀폐용기(1)의 재료로서는, 목적 불순물의 분석을 직접 또는 간접적으로 방해하지 않는 것이면 어떤 것이든지 이용할 수 있고, 예컨대 PTFE등의 불소계수지, 석영, 사파이어, 파이렉스 유리, 금속, 금속합금등을 이용할 수 있다.Anything that effectively passes the laser light without directly or indirectly disturbing the analysis of the target component (impurity) can be used as the material for the optical window 3. Specifically, quartz, sapphire, pyrex glass, or the like is preferable. In addition, the window 3 is set in the sealed container 1 by a metal gasket or an O-ring so that it can be replaced. As the material of the airtight container 1, any material can be used as long as it does not directly or indirectly interfere with the analysis of the target impurity. For example, a fluorine resin such as PTFE, quartz, sapphire, Pyrex glass, metal, metal alloy, etc. may be used. Can be.

시료 고정유지홀더(9)의 재료로서는, 목적 불순물의 분석을 직접 또는 간접적으로 방해하지 않는 것이면 어떤 것이든지 이용할 수 있다. PTFE등의 불소계수지, 금속, 금속합금등은 가공성의 관점에서 바람직하다. 또한, 시료 고정유지홀더(9)는 밀폐용기(1)나 시료(11)에 대해 교환 가능한 구조가 바람직하다. 산소, 질소, 아르곤, 헬륨, 수소등은 캐리어가스로 이용될 수 있다. 레이저발진기(13)로서는 레이저에너지값을 선택적으로 변경시킬 수 있고, 반도체결정시료를 증발시키도록 충분한 레이저에너지를 갖는 것이면 어느것이나 이용될 수 있고, 예컨대 Nd-YAG레이저, 루비레이저, 엑시머레이저등이 이용될 수 있다. TV카메라(21)와 TV모니터(23)로서는 레이저광의 조사하에서 결정시료 표면상태의 변화를 관찰하기 위하여 이용될 수 있는 것이면 어떤 유형의 것이라도 이용될 수 있다.As the material of the sample holding holder 9, any material can be used as long as it does not directly or indirectly interfere with the analysis of target impurities. Fluorine resins, such as PTFE, a metal, a metal alloy, etc. are preferable from a viewpoint of workability. In addition, it is preferable that the sample holding holder 9 be replaceable with respect to the sealed container 1 or the sample 11. Oxygen, nitrogen, argon, helium, hydrogen and the like can be used as the carrier gas. As the laser oscillator 13, the laser energy value can be selectively changed, and any one can be used as long as it has sufficient laser energy to evaporate the semiconductor crystal sample. For example, Nd-YAG laser, ruby laser, excimer laser, etc. Can be used. As the TV camera 21 and the TV monitor 23, any type can be used as long as it can be used to observe the change of the crystal sample surface state under the irradiation of laser light.

제1도에 도시하지는 않았지만, 불순물 분석장치는 불순물 농축장치에 인접하여 배치된 물리분석수단과 불순물 농축장치로 이루어진다. 물리분석수단은 2차이온질량분석장치(SIMS), 전반사형광X선분석장치(TRXRF), 오거전자분광분석장치(AES) 및, 입자여기X선분광분석장치(PIXE)등이 있다. 분석수단은 불순물이 불순물 농축장치에 의해 농축된 시료(11)의 불순물을 분석한다.Although not shown in FIG. 1, the impurity analyzer includes a physical analyzer and an impurity concentrator arranged adjacent to the impurity concentrator. Physical analysis means include secondary ion mass spectrometer (SIMS), total reflection fluorescence X-ray analyzer (TRXRF), auger electron spectroscopic analyzer (AES), and particle excitation X-ray spectrometer (PIXE). The analyzing means analyzes the impurities of the sample 11 in which the impurities are concentrated by the impurity concentrator.

제2도에 나타낸 바와 같이, 불순물 분석장치는 게이트밸브(62)를 통하여 SIMS, TRXRF, AES, PIXE등의 분석수단의 분석실(42)과 함께 불순물 농축장치의 밀폐용기(41)를 접속함으로써 이루어질 것이다. 제2도에 나타낸 본 발명의 제1실시예의 불순물 분석장치의 분석실(42)에 있어서, 이온광, X선, 전자광등의 방사선원(51)과 분석검출기(52)가 설치되고, 밀폐용기(41)와 분석실(42)은 게이트밸브(63, 64)를 통하여 터보분자펌프, 크라이오펌프(cryopump), 이온펌프등에 의해 진공될 수 있다. 제2도에 창(3)은 원통형상의 밀폐용기(41)의 상부에 설치하고, 반도체결정과 같은 시료(11)의 표면을 냉각하도록 캐리어가스를 통과하기 위한 공급구(5a)와 배기구(5b)는 밀폐용기(41)의 측벽 상에 설치한다. 그리고, 레이저광 조사동안 움직이지 않도록 시료(11)를 안전하게 고정 유지하기 위한 시료 고정유지홀더(9)는 밀폐용기(41) 내측 창(3)에 대향한 위치 상에 배치한다. 제1도와 마찬가지로 본 발명의 제1실시예의 불순물 분석장치는 시료(11)상에 조사되는 레이저광을 발산하기 위한 레이저발진기(13)와, 레이저광으로 시료(11)를 조사하기 위하여 레이저발진기(13)로부터 발산된 레이저광의 광로 상에 설치된 집광렌즈(15)와 반사거울(17), 밀폐용기(41)의 내부에 공급되는 캐리어가스의 공급량을 제어하기 위한 가스제어수단(19) 및, 창(3)을 통하여 시료(11) 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 TV카메라(21)와 TV모니터(23)가 제공된다.As shown in FIG. 2, the impurity analyzing apparatus is made by connecting the sealed container 41 of the impurity concentrating apparatus together with the analysis chamber 42 of the analyzing means such as SIMS, TRXRF, AES, PIXE, etc. through the gate valve 62. will be. In the analysis chamber 42 of the impurity analyzer of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2, a radiation source 51 and an analytical detector 52 such as ion light, X-ray, and electron light are provided, and the sealed container 41 is provided. ) And the analysis chamber 42 may be vacuumed by a turbo molecular pump, a cryopump, an ion pump, and the like through the gate valves 63 and 64. In FIG. 2, the window 3 is provided on the upper portion of the cylindrical sealed container 41, and the supply port 5a and the exhaust port 5b for passing the carrier gas to cool the surface of the sample 11 such as semiconductor crystals. ) Is installed on the side wall of the hermetic container 41. Then, the sample holding holder 9 for safely holding and holding the sample 11 so as not to move during laser light irradiation is disposed on a position opposite to the inner window 3 of the sealed container 41. Similarly to FIG. 1, the impurity analyzer of the first embodiment of the present invention includes a laser oscillator 13 for emitting a laser beam irradiated onto a sample 11, and a laser oscillator for irradiating the sample 11 with laser light. 13 and gas control means 19 for controlling the supply amount of the carrier gas supplied into the condenser lens 15, the reflection mirror 17, and the sealed container 41 provided on the optical path of the laser light emitted from the light 13; (3) A TV camera 21 and a TV monitor 23 are provided for observing the change of the surface state of the sample 11.

그리고, 시료준비실(43)은 밀폐용기(41) 앞에 설치하고 게이트밸브(61)를 통하여 밀폐용기(41)에 접속하며, 불순물-농축된 시료(11)는 진공전달시스템(44 : 전달로드)에 의해 밀폐용기(41)로부터 분석실(42)로 진공중에서 전달될 수 있다. 전달로드는 전자력 또는 또 다른 기계적 구동시스템에 의해 구동될 것이다. 제2도에 나타낸 바와 같은 구성에 따르면, 공기의 불순물의 오염 또는 불순물-농축된 시료의 표면상에 피흡착질(불순물)을 갖지 않고 초미량의 불순물을 측정할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 진공중에서 시료를 전달하기 위한 시료 수직이동메카니즘은 분석실(42), 밀폐용기(41) 및 준비실(43)에 설치된다. 예컨대, 밀폐용기(41)에 시료 고정유지홀더(9)는 수평이동전달로드(44)로부터 시료를 받을 수 있고 시료 수직이동메카니즘에 의해 수직으로 이동됨으로써 로드(44)에 시료를 전달할 수도 있다. 물론, 동일한 방법으로 수직 이동가능한 시료 고정유지홀더는 분석실(42)과 준비실(43)에 제공된다.Then, the sample preparation chamber 43 is installed in front of the sealed container 41 and connected to the sealed container 41 through the gate valve 61, the impurity-concentrated sample 11 is a vacuum transfer system 44 (transfer rod) It can be transferred from the sealed container 41 to the analysis chamber 42 in vacuum. The transfer rod may be driven by electromagnetic force or another mechanical drive system. According to the configuration as shown in FIG. 2, an extremely small amount of impurities can be measured without contamination of impurities in the air or adsorbate (impurity) on the surface of the impurity-concentrated sample. Although not shown, a sample vertical movement mechanism for transferring the sample in vacuum is provided in the analysis chamber 42, the sealed container 41, and the preparation chamber 43. For example, the sample holding holder 9 in the hermetic container 41 may receive the sample from the horizontal transfer rod 44 and may transfer the sample to the rod 44 by being moved vertically by the sample vertical movement mechanism. Of course, the sample holding holder that is vertically movable in the same manner is provided in the analysis chamber 42 and the preparation chamber 43.

제1도와 제2도에 나타낸 본 발명의 제1실시예의 불순물 농축장치 및 불순물 분석장치에 따르면, 시료에 포함된 불순물을 국소적으로 농축할 수 있고, 레이저광으로 반도체결정과 같은 시료의 표면을 반복적으로 조사함으로써 접촉하지 않고 분석할 수 있다. 그 이유는 시료의 표면을 레이저광 조사에 의해 용융한 후 냉각하여 게터링사이트로 되는 결정결함이 결정표면의 근방에 발생하고, 더욱이 레이저광 조사로 발생된 열에너지에 의해 결정으로 쉽게 확산되는 Fe, Cu, Cr등의 불순물이 결함의 근방에 침전되기 때문이다.According to the impurity concentrator and impurity analyzer of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and FIG. 2, impurities contained in the sample can be concentrated locally, and the surface of the sample such as semiconductor crystals can be By repeatedly examining, the analysis can be performed without contact. The reason for this is that Fe, which melts and then cools the surface of the sample by laser light irradiation and becomes a gettering site, occurs near the crystal surface, and further, Fe, which easily diffuses into the crystal by thermal energy generated by laser light irradiation, This is because impurities such as Cu and Cr precipitate in the vicinity of the defect.

레이저광의 에너지값이 클수록 농축효율이 높아지지만, 시료가 증발될 때 분석을 수행할 수 없기 때문에, 레이저광의 에너지값은 결정이 증발되는 최소 에너지값의 80∼97%인 것이 바람직하다. 그리고, 공급구(5a)와 배기구(5b)를 통하여 밀폐용기(41) 내에 캐리어가스를 공급함으로써, 시료의 표면을 냉각시켜 결정시료의 증발을 억제할 수 있다. 캐리어가스의 유량은 질량유량제어장치, 니들밸브등과 같은 가스유량제어수단(가스제어수단)에 의해 소정의 유량으로 제어한다. 시료표면을 냉각함으로써, 이용되는 레이저의 에너지값이 비교적 높게 설정되어 불순물의 농축효율이 향상될 수 있다. 또한, 밀폐용기(41), 시료 고정유지홀더(9)등도 캐리어가스에 의해 동시에 냉각되고, 그들로부터 발생된 불순물에 의해 오염이 억제될 수 있다. 또한, 본 발명 제1실시예의 불순물 농축장치에 따르면, 레이저광이 밀폐용기(41) 내에 조사되므로, 대기의 오염을 억제할 수 있다.The greater the energy value of the laser light, the higher the concentration efficiency. However, since the analysis cannot be performed when the sample evaporates, the energy value of the laser light is preferably 80 to 97% of the minimum energy value at which the crystal is evaporated. By supplying the carrier gas into the sealed container 41 through the supply port 5a and the exhaust port 5b, the surface of the sample can be cooled to suppress evaporation of the crystal sample. The flow rate of the carrier gas is controlled at a predetermined flow rate by gas flow rate control means (gas control means) such as a mass flow rate control device, a needle valve, or the like. By cooling the sample surface, the energy value of the laser used is set relatively high so that the concentration efficiency of impurities can be improved. In addition, the sealed container 41, the sample holding holder 9 and the like are also simultaneously cooled by the carrier gas, and contamination can be suppressed by impurities generated from them. In addition, according to the impurity concentrating device of the first embodiment of the present invention, since the laser light is irradiated into the sealed container 41, contamination of the air can be suppressed.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 불순물이 제1도에 나타낸 불순물 농축장치에 의해 농축된 시료(11)를 분석함으로써 간편하면서 고감도의 분석이 수행될 수 있다. 불순물은 SIMS, TRXRF, AES, PIXE와 같은 물리분석수단에 의해 분석되고, 그 분석수단은 불순물 농축장치에 가깝게 배치된다. 이 경우에, 시료의 증발이 개시하는 에너지값을 갖는 레이저광을 시료표면의 불순물 농축영역 외측 주변에 조사하여 마킹해 둠으로써, 다음 분석의 개시때 불순물 농축영역의 식별이 용이해진다. 마킹을 위한 레이저광은 불순물 농축장치에 설치된 레이저발진기에 의해 발산된다.In the first embodiment of the present invention, a simple and high sensitivity analysis can be performed by analyzing the sample 11 in which impurities are concentrated by the impurity concentrator shown in FIG. Impurities are analyzed by physical analysis means such as SIMS, TRXRF, AES, PIXE, and the analysis means are arranged close to the impurity concentrator. In this case, laser light having an energy value at which evaporation of the sample starts is irradiated and marked around the outer side of the impurity concentration region on the sample surface, so that the impurity concentration region can be easily identified at the start of the next analysis. Laser light for marking is emitted by a laser oscillator installed in the impurity concentrator.

[실시예1.1] p-형기판의 분석Example 1.1 Analysis of p-type Substrate

붕소도프 실리콘단결정기판(비저항: 6.9Ω㎝, 두께 : 320㎛)에 포함된 금속 불순물은 상기 언급한 불순물 농축장치에 의해 농축하고, 2차이온질량분석장치(SIMS)에 의해 분석했다. SIMS에 의해 불순물 농축범위를 측정할 때, 불순물 농축범위를 식별하기 쉽게하기 위하여 불순물 농축장치에 설치된 레이저에 의해 불순물 농축범위를 미리 마킹해 둔다.Metal impurities contained in the boron-doped silicon single crystal substrate (specific resistance: 6.9? Cm, thickness: 320 mu m) were concentrated by the impurity concentrator mentioned above and analyzed by secondary ion mass spectrometry (SIMS). When measuring the impurity concentration range by SIMS, the impurity concentration range is marked in advance by a laser installed in the impurity concentration apparatus for easy identification of the impurity concentration range.

실리콘단결정기판의 불순물 농축조건, 마킹조건 및, SIMS측정조건은 이하에 기술했다.Impurity concentration conditions, marking conditions, and SIMS measurement conditions of the silicon single crystal substrate are described below.

(1) 불순물 농축조건(1) Impurity Concentration Conditions

레이저발진기 : YAG레이저(파장: 1064nm),Laser oscillator: YAG laser (wavelength: 1064nm),

펄스에너지 : 170mJ, 펄스폭 : 200μ초,Pulse energy: 170mJ, pulse width: 200μs,

펄스반복속도 : 10펄스/초Pulse repetition rate: 10 pulses / sec

펄스조사시간 : 600초,Pulse irradiation time: 600 seconds

광지름 : 100㎛,Light diameter: 100㎛

밀폐용기의 공간체적 : 약 80㎤,Space volume of airtight container: about 80cm3

캐리어가스(Ar) : 2리터/분.Carrier gas (Ar): 2 liters / minute.

(2)마킹조건(2) Marking conditions

레이저발진기 : YAG레이저(파장: 1064nm),Laser oscillator: YAG laser (wavelength: 1064nm),

펄스에너지 : 210mJ, 펄스폭 : 200μ초,Pulse energy: 210mJ, pulse width: 200μs,

펄스반복속도 : 2펄스/초Pulse repetition rate: 2 pulses / sec

펄스조사시간 : 1초,Pulse irradiation time: 1 second

광지름 : 100㎛, 마킹범위 : 1mm × 1mmLight diameter: 100㎛, Marking range: 1mm × 1mm

(3)측정조건(3) Measurement condition

측정장치 : Cameca사 제작 IMS4F, 1차이온광 : O2 +,Measuring device: IMS4F manufactured by Cameca, Primary ion light: O 2 + ,

가속전압 : 12kV, 주사범위 : 500㎛ × 500㎛Acceleration voltage: 12kV, Scanning range: 500㎛ × 500㎛

전류 : 0.5㎂, 2차이온가속전압 : 4.5kV,Current: 0.5㎂, Secondary ion acceleration voltage: 4.5kV,

그외 : 고질량분해능측정.Others: High mass resolution measurement.

상기 언급한 조건하에서 실리콘기판의 상부표면으로부터 깊이 10nm의 내부까지 Cu, Fe, Cr의 이온강도(cps)를 측정한 결과는 표1에 비교예로 나타냈다.The ionic strength (cps) of Cu, Fe, and Cr from the upper surface of the silicon substrate to the inside of 10 nm in depth under the above-mentioned conditions is shown in Table 1 as a comparative example.

[표 1]TABLE 1

[실시예1.2] n-형기판의 분석Example 1.2 Analysis of an n-type Substrate

다음에, 인도프 실리콘단결정기판(비저항 : 1.9Ω㎝, 두께 : 430㎛)에 포함된 금속불순물은 상기 언급한 불순물 농축장치에 의해 농축하고, 2차이온질량분석장치(SIMS)에 의해 분석했다.Next, the metallic impurities contained in the indoped silicon single crystal substrate (specific resistance: 1.9? Cm, thickness: 430 µm) were concentrated by the impurity concentrator mentioned above and analyzed by secondary ion mass spectrometry (SIMS). .

실리콘단결정기판의 불순물 농축조건, SIMS측정조건 및 분석결과는 이하에 기술했다.Impurity concentration conditions, SIMS measurement conditions, and analysis results of the silicon single crystal substrate are described below.

(1) 불순물 농축조건(1) Impurity Concentration Conditions

레이저발진기 : YAG레이저(파장: 1064nm),Laser oscillator: YAG laser (wavelength: 1064nm),

펄스에너지 : 180mJ, 펄스폭 : 200μ초,Pulse energy: 180mJ, pulse width: 200μs,

펄스반복속도 : 10펄스/초Pulse repetition rate: 10 pulses / sec

펄스조사시간 : 600초,Pulse irradiation time: 600 seconds

광지름 : 100㎛,Light diameter: 100㎛

밀폐용기의 공간체적 : 약 80㎤,Space volume of airtight container: about 80cm3

캐리어가스(Ar) : 2리터/분.Carrier gas (Ar): 2 liters / minute.

(2)측정조건(2) Measurement condition

측정장치 : Cameca사 제작 IMS4F, 1차이온광 : O2 +,Measuring device: IMS4F manufactured by Cameca, Primary ion light: O 2 + ,

가속전압 : 12kV, 주사범위 : 500㎛ × 500㎛Acceleration voltage: 12kV, Scanning range: 500㎛ × 500㎛

전류 : 0.5㎂, 2차이온가속전압 : 4.5kV,Current: 0.5㎂, Secondary ion acceleration voltage: 4.5kV,

그외 : 고질량분해능측정.Others: High mass resolution measurement.

상기 언급한 조건하에서 실리콘기판의 표면으로부터 깊이 10nm의 내부까지 Cu, Fe, Cr의 이온강도(cps)를 측정한 결과는 표2에 비교예로 나타냈다.The ionic strength (cps) of Cu, Fe, and Cr was measured from the surface of the silicon substrate to a depth of 10 nm under the above-mentioned conditions.

[표 2]TABLE 2

[제2실시예]Second Embodiment

제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 불순물 농축장치의 구조예를 나타낸 도면이다. 제3도에 있어서, 불순물 농축장치는 원통형상의 밀폐용기(1)와, 밀폐용기(1)의 상부에 설치된 광학창(3), 시료(11)의 표면을 냉각하도록 캐리어가스를 공급하기 위한 밀폐용기(1)의 측벽에 설치된 공급구(5a)와 배기구(5b), 홀더가 레이저광의 조사동안 이동하지 않도록 밀폐용기(1) 내에 창(3)에 대향하여 저면(7)상에 설치된 시료(11)를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더(9), 시료(11) 상에 조사되는 레이저광을 발산하기 위한 조사수단으로 제공되는 레이저발진기(13a, 13b), 레이저광으로 시료(11)를 조사하기 위하여 레이저발진기(13a, 13b)로부터 발산된 레이저광의 광로 상에 설치된 집광렌즈(15)와 반사거울(17), 밀폐용기(1) 내에 공급되는 캐리어가스의 공급량을 제어하기 위한 가스제어수단(19) 및, 창(3)을 통하여 시료(11) 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 TV카메라(21) 및 TV모니터(23)로 이루어진다. 여기서, 시료는 복수회의 레이저광의 조사동안 시료 고정유지홀더(9)에 의해 정확한 위치에 정확하게 유지되도록 할 필요가 있다. 시료 고정유지홀더를 이용하는 이유는 시료가 움직일 경우, 소정 범위의 레이저 조사조건이 변하고 정확한 분석값이 얻어질 수 없거나 분석에러가 커지기 때문이다.3 is a diagram showing a structural example of an impurity concentrating device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the impurity concentrator is a sealed container for supplying a carrier gas so as to cool the surface of the cylindrical sealed container 1, the optical window 3 installed on the sealed container 1, and the surface of the sample 11. Samples provided on the bottom surface 7 in the airtight container 1 opposite to the window 3 in the sealed container 1 so that the supply port 5a, the exhaust port 5b, and the holder, which are provided on the side wall of the container 1, do not move during the irradiation of the laser light ( 11) the sample holding holder 9 for safely holding and holding the sample 11, the laser oscillators 13a and 13b provided as irradiation means for radiating the laser beam irradiated onto the sample 11, and the sample 11 as the laser beam. Gas control for controlling the supply amount of the carrier gas supplied in the condenser lens 15, the reflection mirror 17, and the sealed container 1 installed on the optical path of the laser light emitted from the laser oscillators 13a and 13b to irradiate Observing the change of the surface state of the sample 11 through the means 19 and the window 3 It consists of a TV camera 21 and a TV monitor 23 for. Here, the sample needs to be accurately held at the correct position by the sample holding holder 9 during the irradiation of the laser light a plurality of times. The reason why the sample holding holder is used is that when the sample moves, the laser irradiation condition of a predetermined range changes and an accurate analysis value cannot be obtained or an analysis error becomes large.

목적성분의 분석을 직접 또는 간접적으로 방해하지 않고 레이저광을 효과적으로 통과시키는 것이면 어떤 것이든지 창(3)의 재료로 이용될 수 있다. 구체적으로, 석영, 사파이어, 파이렉스 유리등이 바람직하다. 또한, 창(3)을 교체할 수 있도록 금속 개스킷이나 O-링에 의해 밀폐용기(1)에 세트한다. 밀폐용기(1)의 재료로서는 목적 불순물의 분석을 직접 또는 간접적으로 방해하지 않는 것이면 어떤 것이든지 이용할 수 있고 예컨대 PTFE등의 불소계수지, 석영, 사파이어, 파이렉스 유리등의 내열(耐熱)유리, 금속, 합금등을 이용할 수 있다. 시료 고정유지홀더(9)의 재료로서는 목적 불순물의 분석을 직접 또는 간접적으로 방해하지 않는 것이면 어떤 것이든지 이용할 수 있다. 불소계수지, 금속, 합금등이 가공성의 관점에서 바람직하다. 또한, 시료 고정유지홀더(9)는 밀폐용기(1)나 시료(11)에 대해 교환 가능한 구조가 바람직하다. 산소, 질소, 아르곤, 헬륨, 수소등은 캐리어가스로 이용될 수 있다.Any material can be used as the material of the window 3 as long as it effectively passes the laser light without directly or indirectly disturbing the analysis of the target component. Specifically, quartz, sapphire, pyrex glass, or the like is preferable. Further, the window 3 is set in the sealed container 1 by a metal gasket or an O-ring so that the window 3 can be replaced. As the material of the airtight container 1, any material can be used as long as it does not directly or indirectly interfere with the analysis of the target impurity. For example, heat-resistant glass such as fluorine resin such as PTFE, quartz, sapphire, pyrex glass, metal, Alloys can be used. As the material of the sample holding holder 9, any material can be used as long as it does not directly or indirectly interfere with the analysis of target impurities. A fluorine resin, a metal, an alloy, etc. are preferable from a viewpoint of workability. In addition, it is preferable that the sample holding holder 9 be replaceable with respect to the sealed container 1 or the sample 11. Oxygen, nitrogen, argon, helium, hydrogen and the like can be used as the carrier gas.

레이저발진기(13a, 13b)로서는 에너지값(출력)을 임의로 변경시킬 수 있고, 반도체결정시료를 증발시키도록 충분한 레이저에너지를 갖는 것이면 어느 것이나 이용될 수 있고 예컨대 Nd-YAG레이저, SHG-YAG레이저, 루비레이저, 다이(dye)레이저, 아르곤레이저, 이산화탄소레이저, 엑시머레이저등중에서 단파장 레이저발진기(13a : 제1레이저발진기)와 장파장 레이저발진기(13b : 제2레이저발진기)를 선택하여 이용한다. 구체적으로, 단파장 레이저발진기(13a)로서 532nm의 SHG-YAG레이저와 장파장 레이저발진기(13b)로서 1064nm의 Nd-YAG의 조합이 일예로 이용될 것이다. TV카메라(21)와 TV모니터(23)로서는 레이저광의 조사로 야기된 결정시료 표면상태의 변화를 관찰하기 위하여 이용될 수 있는 것이면 어떤 유형의 것이라도 이용될 수 있다.As the laser oscillators 13a and 13b, the energy value (output) can be arbitrarily changed, and any one can be used as long as it has sufficient laser energy to evaporate the semiconductor crystal sample. For example, Nd-YAG laser, SHG-YAG laser, A short wavelength laser oscillator (13a: first laser oscillator) and a long wavelength laser oscillator (13b: second laser oscillator) are selected from among a ruby laser, a die laser, an argon laser, a carbon dioxide laser, an excimer laser, and the like. Specifically, a combination of a 532 nm SHG-YAG laser as the short wavelength laser oscillator 13a and Nd-YAG of 1064 nm as the long wavelength laser oscillator 13b will be used as an example. As the TV camera 21 and the TV monitor 23, any type can be used as long as it can be used to observe the change of the crystal sample surface state caused by the irradiation of the laser light.

제3도에 도시하지는 않았지만, 불순물 분석장치는 불순물이 불순물 농축장치에 의해 농축되어진 시료(11)의 불순물을 분석하기 위한 SIMS, TRXRF, AES, PIXE등과 같은 물리분석수단과 불순물 농축장치로 이루어지고, 그 분석수단은 불순물 농축장치에 인접하여 배치된다. 그리고, 제2도에 나타낸 바와 같은 방법으로, 불순물 분석장치는 게이트밸브를 통하여 물리분석수단의 분석실과 불순물 농축장치의 밀폐용기를 접속함으로써 이루어질 것이다.Although not shown in FIG. 3, the impurity analyzer comprises impurity concentrators and physical analysis means such as SIMS, TRXRF, AES, PIXE, etc., for analyzing impurities in the sample 11 in which the impurities are concentrated by the impurity concentrator. The analyzing means is arranged adjacent to the impurity concentrator. And, as shown in FIG. 2, the impurity analyzing apparatus will be made by connecting the analysis chamber of the physical analysis means and the sealed container of the impurity concentrating apparatus through the gate valve.

본 발명의 제2실시예에 있어서, 불순물을 농축하기 위한 공정은 제3도에 나타낸 밀폐용기(1)로부터 내부로 캐리어가스를 공급하고 외부로 캐리어가스를 배기하면서 반도체결정시료 표면의 소정 위치가, 단파장 레이저발진기(13a)에 의해 반도체결정의 증발이 개시하는 에너지강도 보다도 약한 에너지강도를 갖는 단파장(제1파장)의 제1레이저광으로 조사되는 제1공정과; 다음에 반도체결정시료 표면의 소정 위치가, 장파장 레이저발진기(13b)에 의해 반도체결정의 증발이 개시하는 에너지강도 보다도 약한 에너지강도를 갖는 장파장(제1파장 보다도 긴 제2파장)의 제2레이저광으로 조사되는 제2공정으로 이루어진다. 단파장 레이저발진기(13a)의 파장은 100∼1100nm 이고, 바람직하게는 150∼600nm이다. 장파장 레이저발진기(13b)의 파장은 500∼15000nm이고, 바람직하게는 500∼11000nm이다. 제3도에 나타낸 불순물 농축장치에 의해 제1공정에서 반도체결정 표면에 단파장의 제1레이저광을 최초에 조사하면 결정의 표면이 용융한 후, 냉각한 경우에 게터링사이트로 되는 결정결함이 결정표면의 근방에 발생한다. 다음에, 제2공정에서 캐리어가스를 흐르게 하면서 장파장의 제2레이저광을 결정표면에 조사하면, 결정중의 깊은영역에 존재하는 Fe, Cu, Cr, Ni, Mn, V, Ti등의 금속불순물이 레이저조사에 의해 발생된 열에 의해 확산되기 쉬워져, 결함 발생영역으로 이동하여 불순물이 농축된다. 따라서, 상술한 바와 같은 제1 및 제2레이저광으로 반도체결정의 표면을 반복적으로 조사함으로써, 표면의 근방에 조밀하게 국소적으로 결정에 금속불순물을 접촉하지 않고 농축할 수 있다. 결함형성 효율과 농축효율을 향상하기 위하여, 제1 및 제2공정에 상당히 많은 시간으로 레이저광 조사를 수행하는 것이 바람직하다. 수차례 레이저광 조사를 행할 경우에, 제1 및 제2공정을 교대로 행해도 좋지만, 마지막 조사는 반드시 제2공정으로 해야만 한다. 레이저광의 에너지강도를 더욱 강하게 하면, 효과도 더욱 높아진다. 그러나, 에너지강도를 너무 높이면 시료가 증발되기 때문에, 레이저광의 에너지강도는 결정시료의 증발이 개시할 수 있는 에너지강도의 80∼97%가 사실상 요구된다.In the second embodiment of the present invention, the process for concentrating impurities is carried out by supplying a carrier gas to the inside from the sealed container 1 shown in FIG. 3 and exhausting the carrier gas to the outside. A first step of irradiating the first laser light of short wavelength (first wavelength) having an energy intensity weaker than the energy intensity at which evaporation of the semiconductor crystal starts by the short wavelength laser oscillator 13a; Next, the second laser light of a long wavelength (second wavelength longer than the first wavelength) having a predetermined position on the surface of the semiconductor crystal sample having an energy intensity weaker than the energy intensity at which evaporation of the semiconductor crystal starts by the long wavelength laser oscillator 13b. It consists of a second process irradiated with. The wavelength of the short wavelength laser oscillator 13a is 100 to 1100 nm, preferably 150 to 600 nm. The wavelength of the long wavelength laser oscillator 13b is 500 to 15000 nm, preferably 500 to 11000 nm. When the first laser light of short wavelength is first irradiated to the surface of the semiconductor crystal in the first step by the impurity concentration apparatus shown in FIG. 3, the crystal defect becomes a gettering site when the surface of the crystal melts and then cools. Occurs near the surface. Subsequently, when the second laser light having a long wavelength is irradiated to the crystal surface while the carrier gas is flowed in the second step, metal impurities such as Fe, Cu, Cr, Ni, Mn, V, Ti, etc. present in the deep region of the crystal are irradiated. The heat generated by the laser irradiation tends to diffuse, and the impurity is concentrated in the defect generating region. Therefore, by repeatedly irradiating the surface of the semiconductor crystal with the first and second laser light as described above, it is possible to concentrate densely and locally without contacting the metal impurity in the vicinity of the surface. In order to improve the defect formation efficiency and the concentration efficiency, it is preferable to perform laser light irradiation for a considerable time in the first and second processes. When irradiating a laser beam several times, you may perform a 1st and 2nd process alternately, but the last irradiation must necessarily be a 2nd process. The stronger the energy intensity of the laser light, the higher the effect. However, since the sample evaporates if the energy intensity is too high, the energy intensity of the laser light is actually required to be 80 to 97% of the energy intensity at which evaporation of the crystal sample can start.

본 발명의 제2실시예에 있어서, 실리콘산화막, 실리콘산화질화막 또는 실리콘질화막을 반도체결정등의 시료(11) 표면상에 미리 형성하는 것이 바람직하다. 실리콘산화막, 실리콘산화질화막 또는 실리콘질화막은 환경으로부터 반도체결정시료 상에 2차오염을 억제할 뿐만 아니라, 반도체결정으로부터 불순물의 증발에 의해 야기된 손실을 억제할 수 있다. 불순물 억제와 2차오염 억제의 관점에 있어서, 막 두께는 가능한한 얇은 것이 바람직하다. 그러나, 두께가 너무 얇으면 반도체결정을 분석하는데 오랜시간이 걸리기 때문에, 두께는 300nm보다도 크지않은 10∼200nm의 범위인 것이 바람직하다. 이들 막은 CVD법, 스퍼터링법, 스핀-온-글래스법, 열산화법, 열산화질화법, 열질화법, 광여기산화법, 광여기산화질화법, 광여기질화법등의 어떠한 방법에 의해 형성될 것이다. 예컨대, 광여기산화법의 경우에, 파장이 266nm의 SHG-YAG레이저가 알맞게 이용될 수 있다. 실리콘산화질화막은 N2O가스 또는 NO가스분위기에서 산화막의 열처리를 행함으로써 형성될 것이다. 실리콘산화막, 실리콘산화질화막 또는 실리콘질화막과 같이 레이저광의 투과율이 높고, 광의 흡수성이 낮은 절연막으로 반도체결정시료의 표면을 미리 도포함으로써 반도체결정시료만이 레이저광에 의해 효과적으로 열처리될 수 있다. 따라서, 반도체결정에 금속불순물의 농축효율을 향상시킬 수 있다.In the second embodiment of the present invention, it is preferable to form a silicon oxide film, a silicon oxynitride film or a silicon nitride film on the surface of the sample 11 such as a semiconductor crystal in advance. The silicon oxide film, silicon oxynitride film or silicon nitride film can not only suppress secondary contamination on the semiconductor crystal sample from the environment, but also suppress the loss caused by evaporation of impurities from the semiconductor crystal. From the viewpoint of impurity suppression and secondary pollution suppression, the film thickness is preferably as thin as possible. However, if the thickness is too thin, it takes a long time to analyze the semiconductor crystal, so the thickness is preferably in the range of 10 to 200 nm, which is not larger than 300 nm. These films will be formed by any method such as CVD, sputtering, spin-on-glass, thermal oxidation, thermal oxynitride, thermal nitriding, photoexcited oxidation, photoexcited oxynitride, photoexcited nitriding, or the like. For example, in the case of the photoexcited oxidation method, a SHG-YAG laser having a wavelength of 266 nm can be suitably used. The silicon oxynitride film will be formed by heat treatment of the oxide film in an N 2 O gas or NO gas atmosphere. Like the silicon oxide film, the silicon oxynitride film, or the silicon nitride film, only the semiconductor crystal sample can be effectively heat treated by the laser light by pre-coating the surface of the semiconductor crystal sample with an insulating film having high transmittance of laser light and low light absorption. Therefore, the concentration efficiency of the metallic impurities in the semiconductor crystal can be improved.

광여기산화법, 광여기산화질화법 또는 광여기질화법에 의해 실리콘산화막, 실리콘산화질화막 또는 실리콘질화막을 형성할 경우에, 이들 막은 밀폐용기(1)중에 O2, N2O, NO, NH3등의 가스를 공급하면서 레이저광을 조사함으로써 형성할 수 있다. 실리콘산화막등과 같은 투과절연막을 형성하고 동일한 밀폐용기에 불순물을 농축하기 위하여 제4도에 나타낸 바와 같이 투명석영관 또는 투명 석영관에 사파이어창이 설치된 반응관(49: 밀폐용기)을 이용하는 것이 바람직하다. 제4도에 반응관(49)은 고주파(RF)유도가열을 행할 수 있도록 수냉유도코일(91: water-colled induction coil)로 감겨져 있다. RF유도가열을 행할 경우에, 시료 고정유지홀더(9)로서 SiC-코팅된 카본 서셉터(suscepter)를 이용한다. 또한, 할로겐램프등을 이용하는 적외선(IR)램프 가열법도 RF유도가열 대신 행해도 좋고, 수냉유도코일(91)또는 IR램프와 같은 기판 가열장치는 광여기공정의 경우에는 불필요하다. 제4도에 있어서, 반응가스 또는 캐리어가스의 유량은 질량유량제어장치와 같은 가스제어수단(71, 72, 73, 74, 75, 76)에 의해 제어된다. 우수한 산화막, 산화질화막 및 질화막을 형성하기 위해서는, 반도체의 표면을 청결하게 하는 것이 바람직하기 때문에, 산화, 산화질화, 질화하기 바로 전에 HCI가스와 H2가스의 혼합가스를 반도체기판의 표면상에 도입하여, 기판 표면의 자연산화막등을 클리닝 및 제거하는 것이 바람직하다. 질화막을 형성하기 위해서는 NH3가스 또는 아르곤-희석된 NH3가스를 흐르게 하여 기판을 700∼1300℃로 가열하거나, 400℃ 이하의 저온에서 UV선(rays)으로 조사한다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 반응관을 이용할 경우에, 보통 레이저광용의 이동가능한 창을 이용할 필요는 없지만, 이동가능한 창 채용으로 클리닝에 있어서 노동력을 더욱 절약하게 된다. 그 이유는, 반응관 전체의 클리닝주파수가 창 클리닝주파수 보다도 일반적으로 적기 때문이다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 석영등의 반응관을 이용함으로써, NH3, HCI등과 같은 반응성이 높은 가스를 쉽게 다룰 수 있기 때문에, 동일한 용기중의 막형성과 불순물 농축이 용이해진다. 그렇지 않으면, 제5도에 나타낸 바와 같이, 게이트밸브(61)를 통하여 불순물 농축장치의 밀폐용기(41)와 성막실(45) 서로가 접속된다. 제5도에 있어서, 반도체결정시료(11)는 성막실(45)중에서 할로겐램프(IR램프)에 의해 가열되고, 질화막은 NH3가스를 공급함으로써 형성될 수 있다. 할로겐램프(82)의 빛은 회전타원체거울등과 같은 반사거울(81)에 의해 반도체결정시료의 표면상에 효율적으로 집광된다. 할로겐램프 이외의 IR램프가 이용된다. 그리고, 산화막은 산소가스를 흐르게 함으로써 형성될 수 있고, 산화질화막은 O2, N2O, NO, NH3분위기에서 형성될 수 있다. 산화질화막은 또한, 850∼1000℃로 N2O가스 또는 NO/삽입가스중에서 산화막을 어닐링함으로써 형성될 수 있다. 두께 약 10nm의 산화질화막은 N2O중에서 30분동안 850℃의 열처리에 의해 형성될 수 있다. 막 형성후, 게이트밸브(61)를 열어 밀폐용기(41)로 반도체결정시료를 전달한 다음 불순물 농축을 수행한다.When a silicon oxide film, a silicon oxynitride film or a silicon nitride film is formed by the photoexcited oxidation method, the photoexcited oxynitride method or the photoexcited nitriding method, these films are formed in the airtight container 1 in the form of O 2 , N 2 O, NO, NH 3 It can form by irradiating a laser beam, supplying gases, such as these. In order to form a permeable insulating film such as a silicon oxide film and the like and to concentrate impurities in the same sealed container, it is preferable to use a reaction tube 49 (closed container) provided with a sapphire window in a transparent quartz tube or a transparent quartz tube as shown in FIG. . In FIG. 4, the reaction tube 49 is wound with a water-colled induction coil 91 so as to perform high frequency (RF) induction heating. In the case of performing RF induction heating, a SiC-coated carbon susceptor is used as the sample holding holder 9. In addition, an infrared (IR) lamp heating method using a halogen lamp or the like may also be performed instead of RF induction heating, and a substrate heating device such as a water-cooled induction coil 91 or an IR lamp is unnecessary in the case of an optical excitation process. In FIG. 4, the flow rate of the reaction gas or the carrier gas is controlled by gas control means 71, 72, 73, 74, 75, 76, such as a mass flow rate control device. In order to form an excellent oxide film, an oxynitride film and a nitride film, it is desirable to clean the surface of the semiconductor. Therefore, a mixed gas of HCI gas and H 2 gas is introduced on the surface of the semiconductor substrate immediately before the oxidation, oxynitride and nitride. Thus, it is preferable to clean and remove the native oxide film or the like on the substrate surface. In order to form a nitride film, the substrate is heated to 700 to 1300 ° C by flowing NH 3 gas or argon-diluted NH 3 gas, or irradiated with UV rays at a low temperature of 400 ° C or lower. As shown in Fig. 4, in the case of using a reaction tube, it is not usually necessary to use a movable window for laser light, but employing the movable window further saves labor in cleaning. This is because the cleaning frequency of the entire reaction tube is generally smaller than the window cleaning frequency. As shown in FIG. 4, by using a reaction tube such as quartz, it is possible to easily handle highly reactive gases such as NH 3 , HCI, etc., thereby facilitating film formation and impurity concentration in the same container. Otherwise, as shown in FIG. 5, the sealed container 41 and the film formation chamber 45 of the impurity concentration apparatus are connected to each other through the gate valve 61. As shown in FIG. In FIG. 5, the semiconductor crystal sample 11 is heated by a halogen lamp (IR lamp) in the film formation chamber 45, and the nitride film can be formed by supplying NH 3 gas. The light of the halogen lamp 82 is efficiently focused on the surface of the semiconductor crystal sample by the reflection mirror 81 such as a spheroidal mirror. IR lamps other than halogen lamps are used. The oxide film may be formed by flowing oxygen gas, and the oxynitride film may be formed in an O 2 , N 2 O, NO, or NH 3 atmosphere. The oxynitride film can also be formed by annealing the oxide film in N 2 O gas or NO / insert gas at 850 to 1000 ° C. An oxynitride film having a thickness of about 10 nm may be formed by heat treatment at 850 ° C. for 30 minutes in N 2 O. After the film is formed, the gate valve 61 is opened to transfer the semiconductor crystal sample to the sealed container 41, and then impurity concentration is performed.

더욱이, 제5도에 나타낸 바와 같이, 불순물 분석장치는 불순물 농축장치의 밀폐용기(41)와 SIMS, TRXRF, AES, PIXE와 같은 분석수단의 분석실(42)을 게이트밸브(62)를 매개로 서로 접속함으로써 구성된다. 제5도에 있어서, 이온광, X선, 전자광등의 방사선원(51)과 분석검출기(52)는 분석실(42)에 설치되고, 밀폐용기(41)와 분석실(42)은 게이트밸브(63, 64)를 통하여 터보분자펌프, 크라이오펌프, 이온펌프등에 의해 진공될 수 있다. 제5도에 있어서, 반도체결정시료(11)는 전달로드(44)에 의해 성막실(45)에서 밀폐용기(41)로 밀폐용기(41)에서 분석실(42)로 진공중에서 전달된다. 창(3)은 제5도에 나타낸 본 발명의 제2실시예의 원통형상의 밀폐용기(41) 상부에 설치하고, 시료의 표면을 냉각하도록 캐리어가스를 통과시키기 위한 공급구(5a)와 배기구(5b)는 밀폐용기(41)의 측벽에 설치하며, 레이저광 조사동안 움직이지 않도록 시료(11)를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더(9)는 밀폐용기(41) 내측 창(3)에 대향하여 배치한다. 밀폐용기(41) 위에 시료(11) 상에 조사되는 레이저광을 발산시키기 위한 레이저발진기(13a, 13b)와, 레이저광으로 시료(11)를 조사하기 위하여 레이저발진기(13a, 13b)로부터 발산된 레이저광의 광로 상에 설치된 집광렌즈(15a, 15b)와 반사거울(17a, 17b)이 배치되어 있다. 그리고, 창(3)을 통하여 시료(11) 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 TV카메라(21)와 TV모니터(23)는 광학시스템으로 광로를 나누기 위하여 배치된다.Furthermore, as shown in FIG. 5, the impurity analyzer is provided with a sealed container 41 of the impurity concentrator and an analysis chamber 42 of analytical means such as SIMS, TRXRF, AES, and PIXE via the gate valve 62. It is comprised by connecting. In FIG. 5, a radiation source 51 and an analytical detector 52 such as ion light, X-ray, and electron light are installed in the analysis chamber 42, and the sealed container 41 and the analysis chamber 42 are gate valves 63, 64 may be vacuumed by a turbo molecular pump, a cryopump, an ion pump, or the like. In FIG. 5, the semiconductor crystal sample 11 is transferred in vacuum from the deposition chamber 45 to the sealed container 41 by the transfer rod 44 in the sealed container 41 to the analysis chamber 42 in vacuum. The window 3 is provided on the upper portion of the cylindrical sealed container 41 of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 5, and the supply port 5a and the exhaust port 5b for passing the carrier gas to cool the surface of the sample. ) Is installed on the side wall of the sealed container 41, and the sample holding holder 9 for holding the sample 11 safely so as not to move during the laser light irradiation is attached to the inner window 3 of the sealed container 41. To face. Laser oscillators 13a and 13b for emitting a laser beam irradiated onto the sample 11 on the sealed container 41 and laser beams emitted from the laser oscillators 13a and 13b for irradiating the sample 11 with laser light. Condensing lenses 15a and 15b and reflecting mirrors 17a and 17b provided on the optical path of the laser beam are arranged. Then, the TV camera 21 and the TV monitor 23 for observing the change of the surface state of the sample 11 through the window 3 are arranged to divide the optical path into the optical system.

제5도에 나타낸 바와 같은 구성에 따르면, 불순물-농축된 시료의 표면상에 대기중의 미량의 불순물이 부착하지 않고, 극히 미량의 불순물을 측정할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 진공중에서 시료를 전달하기 위한 시료 수직이동 메카니즘이 성막실(45), 분석실(42) 및 밀폐용기(41)에 설치된다. 예컨대, 밀폐용기(41)중에 시료 고정유지홀더(9)는 시료 수직이동메카니즘에 의해 수직으로 이동되면서 전달로드(44)로부터 시료를 전달할 수 있다. 마찬가지로, 수직-이동가능한 시료 고정유지홀더가 분석실(42)에 설치되는 것도 물론이다.According to the structure as shown in FIG. 5, very small amount of impurities can be measured without adhering a small amount of impurities in the air on the surface of the impurity-concentrated sample. Although not shown, a sample vertical moving mechanism for transferring the sample in vacuum is installed in the film formation chamber 45, the analysis chamber 42, and the sealed container 41. For example, the sample holding holder 9 in the hermetically sealed container 41 may transfer the sample from the transfer rod 44 while being vertically moved by the sample vertical movement mechanism. Similarly, of course, a vertically movable sample holding holder is installed in the analysis chamber 42.

제3도 내지 제5도에 나타낸 불순물 농축장치 및 불순물 분석장치에 따르면, 반도체결정의 표면이 공급구(5a)와 배기구(5b)를 통하여 밀폐용기(1)중에 캐리어가스를 흐르게함으로써 냉각되기 때문에, 결정시료의 증발을 억제하는 효과가 있다. 따라서, 이용되는 레이저광의 에너지강도를 상대적으로 높일 수 있어 결정 내에 금속불순물의 농축효율을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 밀폐용기(1, 41, 49)와, 결정시료 고정유지부재(9)등도 냉각되기 때문에, 그들로부터 불순물 오염도 억제될 수 있다. 특히, H2또는 H2/삽입가스 혼합의 캐리어가스를 주입함으로써 장파장의 레이저광으로 결정시료를 조사할 경우, 결정 내에 깊은범위에 존재하는 Re, Cu, Cr등과 같은 금속불순물이 열과 H2로 인해, 확산 하기 쉬워져, 불순물이 결함영역으로 이동되어 농축된다.According to the impurity concentrator and the impurity analyzer shown in FIGS. 3 to 5, the surface of the semiconductor crystal is cooled by flowing a carrier gas into the sealed container 1 through the supply port 5a and the exhaust port 5b. This has the effect of suppressing evaporation of the crystal sample. Therefore, the energy intensity of the laser light used can be relatively increased, and the concentration efficiency of the metal impurities in the crystal can be improved. Moreover, since the sealed containers 1, 41, 49, the crystal sample holding member 9, and the like are also cooled, impurity contamination can be suppressed therefrom. In particular, when irradiating a crystal sample with a long-wavelength laser light by injecting a carrier gas of H 2 or H 2 / inserted gas mixture, metal impurities such as Re, Cu, Cr, etc., which exist in a deep range in the crystal, are transferred to heat and H 2 . As a result, it becomes easy to diffuse, and impurities move to the defect region and are concentrated.

그 이유는 이하와 같다. H2는 본질적으로 Ar, N2등 보다 실리콘기판 상에 흡착되기 쉽고, 더욱이 웨이퍼 내부에서 확산계수가 더욱 크기 때문이다. 실리콘웨이퍼 내에 금속불순물의 확산계수는 레이저광의 조사에 있어서, 캐리어가스를 H2로 변경함으로써 더욱 커진다. 그리고, H2는 환원성 가스이기 때문에, 상기 언급한 반응의 결과와 같이 실리콘웨이퍼 내에 결함(대부분 산소에 의해 야기된)의 밀도는 감소되어, Cu, Fe등과 같은 천이금속성분의 확산속도가 증가된다. 그러므로, 반도체결정 표면에 H2또는 H2/삽입가스 혼합물을 공급하면서 레이저광을 반복적으로 조사함으로써 웨이퍼중의 천이금속 불순물이 결함밀도가 커지는 웨이퍼 표면의 근방에 국소적으로 고농도로 농축되는 것으로 생각한다.The reason is as follows. This is because H 2 is inherently more easily adsorbed on a silicon substrate than Ar, N 2 and the like, and further has a larger diffusion coefficient inside the wafer. The diffusion coefficient of the metal impurity in the silicon wafer is further increased by changing the carrier gas to H 2 when the laser light is irradiated. And since H 2 is a reducing gas, the density of defects (mostly caused by oxygen) in the silicon wafer is reduced, as a result of the above-mentioned reaction, and the diffusion rate of transition metal components such as Cu, Fe, etc. is increased. . Therefore, by repeatedly irradiating a laser beam while supplying a H 2 or H 2 / insert gas mixture to the semiconductor crystal surface, it is thought that the transition metal impurities in the wafer are locally concentrated at a high concentration near the wafer surface where the defect density increases. do.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 밀폐용기(1) 내에 레이저광을 조사함으로써 결정중의 금속불순물을 접촉하지 않고 결정 표면의 근방에 국소적으로 고농도로 농축되기 때문에, 환경으로부터 불순물 오염을 억제할 수 있다. 더욱이, 반도체결정의 증발을 개시에 충분한 에너지강도의 레이저광으로 반도체결정시료 표면의 소정 위치 외부영역 주위를 미리 조사하여 마킹해 둠으로써, 불순물 농축영역 즉, 반도체결정시료 표면의 분석영역의 위치결정이 더한층 쉬워진다. 따라서, 분석감도와 정확성을 보다 향상시킬 수 있다. 마킹에 이용되는 레이저광은 제3도 내지 제5에 나타낸 불순물 농축장치나 불순물 분석장치에 설치된 레이저발진기로부터 발산된다. 마킹에 이용되는 레이저광의 파장은 100nm∼15000nm이고, 바람직하게는 500nm∼11000nm이다. 2개의 레이저광만을 제3도 내지 제5도에 나타냈지만, CO2레이저등과 같은 제3레이저발진기가 마킹에 이용하기 위하여 첨가될 것이다. 그리고 불순물이 SIMS, TRXRF, PIXE, AES등에 의해 제3도 및 제4도에 나타낸 불순물 농축장치에 의해 국소적으로 농축되는 반도체결정시료를 측정함으로써, 간편하면서도 고감도의 분석을 수행할 수 있다. 마킹공정은 농축공정의 레이저광 조사(제1공정 또는 제2공정)전후에 수행될 수 있다. 그러나, 농축공정 전에 마킹을 수행하는 것이 더욱 효과적이다.According to the second embodiment of the present invention, by irradiating a laser beam into the sealed container 1, since it is concentrated at a high concentration locally in the vicinity of the crystal surface without contacting metal impurities in the crystal, impurity contamination is suppressed from the environment. can do. Further, by positioning and marking the area around the outside of a predetermined position on the surface of the semiconductor crystal sample with a laser beam of energy intensity sufficient to initiate evaporation of the semiconductor crystal, the concentration of the impurity concentration region, that is, the analysis region on the surface of the semiconductor crystal sample is determined. This becomes easier. Therefore, the analysis sensitivity and accuracy can be further improved. The laser light used for marking is emitted from a laser oscillator provided in the impurity concentrator or impurity analyzer shown in Figs. The wavelength of the laser beam used for marking is 100 nm-15000 nm, Preferably it is 500 nm-11000 nm. Although only two laser lights are shown in FIGS. 3 to 5, a third laser oscillator, such as a CO 2 laser or the like, will be added for use in the marking. By measuring a semiconductor crystal sample in which impurities are locally concentrated by the impurity concentrators shown in FIGS. 3 and 4 by SIMS, TRXRF, PIXE, and AES, a simple and highly sensitive analysis can be performed. The marking process may be performed before or after laser light irradiation (first process or second process) of the concentration process. However, it is more effective to carry out the marking before the concentration process.

[실시예2.1] p-형기판의 분석Example 2.1 Analysis of p-type Substrate

붕소도프 실리콘단결정기판(비저항 : 2.0Ω㎝, 두께 : 330㎛) 에 포함된 금속 불순물은 상기 언급한 불순물 농축장치에 의해 농축하고, 2차이온질량분석장치(SIMS)에 의해 분석한다.Metal impurities contained in the boron-doped silicon single crystal substrate (resistance: 2.0? Cm, thickness: 330 µm) are concentrated by the impurity concentrator mentioned above, and analyzed by secondary ion mass spectrometry (SIMS).

실리콘단결정기판의 불순물 농축조건, SIMS측정조건 및 분석결과는 이하에 기술했다.Impurity concentration conditions, SIMS measurement conditions, and analysis results of the silicon single crystal substrate are described below.

(1)불순물 농축조건(1) Concentration Conditions of Impurities

레이저발진기(13a) : SHG-YAG레이저(파장 : 532nm),Laser oscillator (13a): SHG-YAG laser (wavelength: 532nm),

레이저발진기(13b) : YAG레이저(파장: 1064nm),Laser oscillator (13b): YAG laser (wavelength: 1064 nm),

펄스에너지 : 170mJ, 펄스폭 : 200μ초,Pulse energy: 170mJ, pulse width: 200μs,

펄스반복속도 : 10펄스/초Pulse repetition rate: 10 pulses / sec

펄스조사시간 : 300초,Pulse irradiation time: 300 seconds

광지름 : 100㎛,Light diameter: 100㎛

밀폐용기의 공간체적 : 약 80㎤,Space volume of airtight container: about 80cm3

캐리어가스(Ar) : 2리터/분.Carrier gas (Ar): 2 liters / minute.

(2)측정조건(2) Measurement condition

측정장치 : Cameca사 제작 IMS4F, 1차이온광 : O2 +,Measuring device: IMS4F manufactured by Cameca, Primary ion light: O 2 + ,

가속전압 : 12kV, 주사범위 : 500㎛ × 500㎛Acceleration voltage: 12kV, Scanning range: 500㎛ × 500㎛

전류 : 0.5㎂, 2차이온가속전압 : 4.5kV,Current: 0.5㎂, Secondary ion acceleration voltage: 4.5kV,

그외 : 고질량분해능측정.Others: High mass resolution measurement.

상기 언급한 측정조건하에서 실리콘기판의 상부표면으로부터 깊이 10nm의 내부까지 Cu, Fe, Cr의 이온강도(cps)를 측정한 결과는 표3에 비교예로 나타냈다.The measurement results of the ionic strengths (cps) of Cu, Fe and Cr from the upper surface of the silicon substrate to a depth of 10 nm under the above-mentioned measurement conditions are shown in Table 3 as a comparative example.

[표 3]TABLE 3

[실시예2.2] n-형기판의 분석Example 2.2 Analysis of n-type Substrate

다음에, 인도프 실리콘단결정기판(비저항 : 3.7Ω㎝, 두께 : 420㎛)에 포함된 금속불순물은 상기 언급한 불순물 농축장치에 의해 농축하고, 2차이온질량분석장치(SIMS)에 의해 분석한다.Next, the metal impurity contained in the indoped silicon single crystal substrate (specific resistance: 3.7? Cm, thickness: 420 µm) is concentrated by the impurity concentrator mentioned above and analyzed by secondary ion mass spectrometer (SIMS). .

실리콘단결정기판의 불순물 농축조건, SIMS측정조건 및 분석결과는 이하에 기술했다.Impurity concentration conditions, SIMS measurement conditions, and analysis results of the silicon single crystal substrate are described below.

(1)불순물 농축조건(1) Concentration Conditions of Impurities

레이저발진기(13a) : SHG-YAG레이저(파장 : 532nm),Laser oscillator (13a): SHG-YAG laser (wavelength: 532nm),

레이저발진기(13b) : YAG레이저(파장: 1064nm),Laser oscillator (13b): YAG laser (wavelength: 1064 nm),

펄스에너지 : 170mJ, 펄스폭 : 200μ초,Pulse energy: 170mJ, pulse width: 200μs,

펄스반복속도 : 10펄스/초Pulse repetition rate: 10 pulses / sec

펄스조사시간 : 300초,Pulse irradiation time: 300 seconds

광지름 : 100㎛,Light diameter: 100㎛

밀폐용기의 공간체적 : 약 80㎤,Space volume of airtight container: about 80cm3

캐리어가스(Ar) : 2리터/분.Carrier gas (Ar): 2 liters / minute.

(2)측정조건(2) Measurement condition

측정장치 : Cameca사 제작 IMS4F, 1차이온광 : O2 +,Measuring device: IMS4F manufactured by Cameca, Primary ion light: O 2 + ,

가속전압 : 12kV, 주사범위 : 500㎛ × 500㎛Acceleration voltage: 12kV, Scanning range: 500㎛ × 500㎛

전류 : 0.5㎂, 2차이온가속전압 : 4.5kV,Current: 0.5㎂, Secondary ion acceleration voltage: 4.5kV,

그외 : 고질량분해능측정.Others: High mass resolution measurement.

상기 언급한 측정조건하에서 실리콘기판의 표면으로부터 깊이 10nm의 내부까지 Cu, Fe, Cr의 이온강도(cps)를 측정한 결과는 표4에 비교예로 나타냈다.The ionic strength (cps) of Cu, Fe, and Cr was measured from the surface of the silicon substrate to a depth of 10 nm under the above-mentioned measurement conditions.

[표 4]TABLE 4

[실시예2.3] p-형기판의 분석Example 2.3 Analysis of p-type Substrate

비저항이 2.6Ωcm이고 두께가 350㎛인 붕소도프 실리콘단결정웨이퍼(1변이 10mm인 정방형(square))를 준비하고, 웨이퍼의 표면은 CVD법으로 작성한 SiON막(20nm)으로 도포하며, 도3에 나타낸 불순물 농축장치에 의해 이하의 조건하에서 단파장 레이저광으로 조사한 다음 장파장 레이저광으로 조사했다. 다음에, 불순물의 이온강도는 SIMS에 의해 이하의 조건하에서 측정했다.A boron-doped silicon single crystal wafer having a specific resistance of 2.6 OMEGA cm and a thickness of 350 µm (square of 10 mm on one side) was prepared, and the surface of the wafer was coated with a SiON film (20 nm) made by CVD, and shown in FIG. The impurity concentrator was irradiated with a short wavelength laser light under the following conditions and then with a long wavelength laser light. Next, the ionic strength of the impurities was measured under the following conditions by SIMS.

(1) 불순물 농축조건(1) Impurity Concentration Conditions

제1공정 : SHG-YAG레이저(파장: 355nm) 및 캐리어가스 Ar,1st process: SHG-YAG laser (wavelength: 355nm) and carrier gas Ar,

제2공정 : YAG레이저(파장: 1064nm) 및 캐리어가스 H2,Second process: YAG laser (wavelength: 1064 nm) and carrier gas H 2 ,

조사조건 : 펄스에너지는 170mJ, 펄스폭은 200μ초,Irradiation condition: Pulse energy 170mJ, Pulse width 200μs,

펄스반복속도 : 10펄스/초,Pulse repetition rate: 10 pulses / sec,

펄스조사시간 : 300초,Pulse irradiation time: 300 seconds

광지름 : 100㎛(제1공정 및 제2공정 공통),Light diameter: 100㎛ (common to the first and second process),

밀폐용기의 공간체적: 약 80㎤,Space volume of airtight container: about 80cm3

캐리어가스: 2리터/분.Carrier gas: 2 liters / minute.

제1 및 제2공정의 레이저광의 조사에 앞서, 실리콘웨이퍼의 표면내의 1변이 2mm인 정방형의 4개의 점에 펄스에너지 200mJ의 레이저광(파장 1064nm)을 각 1펄스씩 조사하여 마킹한다.Prior to the irradiation of the laser light of the first and second steps, four pulses of 200 mJ of pulse energy (wavelength 1064 nm) are irradiated and marked at each pulse on four points of a square whose side is 2 mm in the surface of the silicon wafer.

(2)측정조건(2) Measurement condition

분석장치: Cameca Inc.,에서 제조한 모델 NO. IMS4F,Analytical device: Model NO. Manufactured by Cameca Inc., IMS4F,

1차이온광: O2 +,Primary ion light: O 2 + ,

가속전압: 12kV, 주사범위: 500㎛ × 500㎛Acceleration voltage: 12kV, Scanning range: 500㎛ × 500㎛

전류: 0.5㎂, 2차이온가속전압: 4.5kV,Current: 0.5 mA, Secondary ion acceleration voltage: 4.5 kV,

그 외: 고질량분해능측정.Others: high mass resolution measurement.

상기 언급한 측정조건하에서 실리콘웨이퍼의 표면으로부터 깊이 10nm의 내부까지 Cu, Fe, Cr의 이온강도(cps)를 측정한 결과는 표5에 비교예와 참조예로 나타냈다.The ionic strengths (cps) of Cu, Fe and Cr from the surface of the silicon wafer to a depth of 10 nm under the above-mentioned measurement conditions are shown in Table 5 as a comparative example and a reference example.

[표 5]TABLE 5

[실시예2.4] n-형기판의 분석Example 2.4 Analysis of an n-type Substrate

비저항이 3.4Ωcm이고 두께가 390㎛인 인도프 실리콘단결정웨이퍼는 제3도에 나타낸 장치의 시료 고정유지홀더(9) 상에 세트된다. 두께가 11nm의 SiON막은 산소와 암모니아의 혼합가스를 공급하면서 레이저광을 조사하여 실리콘웨이퍼 표면을 산화질화하기 위하여 시료의 표면상에 형성했다.A guided silicon single crystal wafer having a specific resistance of 3.4? Cm and a thickness of 390 [mu] m is set on the sample holding holder 9 of the apparatus shown in FIG. A SiON film having a thickness of 11 nm was formed on the surface of the sample in order to oxynitride the silicon wafer surface by irradiating a laser beam while supplying a mixed gas of oxygen and ammonia.

농축공정은 실시예2.3과 동일한 방법으로 이 실리콘웨이퍼에 적용되고, 얻어진 실리콘웨이퍼에 불순물의 이온강도는 실시예2.3과 동일한 방법으로 측정했다. 실리콘웨이퍼의 표면으로부터 깊이 10nm의 내부까지 Cu, Fe 및 Cr의 이온강도는 표6에 비교예와 참조예로 나타냈다.The concentration step was applied to this silicon wafer in the same manner as in Example 2.3, and the ionic strength of impurities in the obtained silicon wafer was measured in the same manner as in Example 2.3. The ionic strengths of Cu, Fe and Cr from the surface of the silicon wafer to a depth of 10 nm are shown in Table 6 as a comparative example and a reference example.

[표 6]TABLE 6

[실시예2.5] p-형기판의 분석Example 2.5 Analysis of p-type Substrate

비저항이 2.3Ωcm이고 두께가 330㎛인 붕소도프 실리콘단결정 웨이퍼(1변이 10mm인 정방형)를 준비하고, 웨이퍼의 표면은 CVD법으로 작성한 SiO2막(20nm)으로 도포하며, 제3도에 나타낸 불순물 농축장치에 의해 이하의 조건하에서 단파장 레이저광으로 조사한 다음 장파장 레이저광으로 조사했다. 다음에, 불순물의 이온강도는 SIMS에 의해 이하의 조건하에서 측정했다.A boron-doped silicon single crystal wafer having a specific resistance of 2.3 Ωcm and a thickness of 330 µm (square of 10 mm on one side) was prepared, and the surface of the wafer was coated with an SiO 2 film (20 nm) made by CVD, and the impurities shown in FIG. The concentrator was irradiated with a short wavelength laser light under the following conditions and then with a long wavelength laser light. Next, the ionic strength of the impurities was measured under the following conditions by SIMS.

(1) 불순물 농축조건(1) Impurity Concentration Conditions

제1공정 : SHG-YAG레이저(파장: 355nm),1st process: SHG-YAG laser (wavelength: 355nm),

제2공정 : YAG레이저(파장: 1064nm),2nd process: YAG laser (wavelength: 1064nm),

조사조건 : 펄스에너지는 170mJ, 펄스폭은 200μ초,Irradiation condition: Pulse energy 170mJ, Pulse width 200μs,

펄스반복속도 : 10펄스/초,Pulse repetition rate: 10 pulses / sec,

펄스조사시간 : 300초,Pulse irradiation time: 300 seconds

광지름 : 100㎛(제1공정 및 제2공정 공통),Light diameter: 100㎛ (common to the first and second process),

밀폐용기의 공간체적: 약 80㎤,Space volume of airtight container: about 80cm3

캐리어가스: ArCarrier Gas: Ar

캐리어가스 공급속도: 2리터/분.Carrier gas feed rate: 2 liters / minute.

제1 및 제2공정의 레이저광의 조사에 앞서, 실리콘웨이퍼의 표면내의 1변이 2mm인 정방형의 4개의 점을 펄스에너지 200mJ의 레이저광(파장 1064nm)을 각 1펄스씩 조사하여 마킹한다.Prior to the irradiation of the laser light in the first and second steps, four square points each having a side of 2 mm in the surface of the silicon wafer are marked by irradiating laser pulses having a pulse energy of 200 mJ (wavelength of 1064 nm) for each pulse.

(2)측정조건(2) Measurement condition

분석장치: Cameca Inc.,에서 제조한 모델 NO. IMS4F,Analytical device: Model NO. Manufactured by Cameca Inc., IMS4F,

1차이온광: O2 +,Primary ion light: O 2 + ,

가속전압: 12kV, 주사범위: 500㎛ × 500㎛Acceleration voltage: 12kV, Scanning range: 500㎛ × 500㎛

전류: 0.5㎂, 2차이온가속전압: 4.5kV,Current: 0.5 mA, Secondary ion acceleration voltage: 4.5 kV,

그 외: 고질량분해능측정.Others: high mass resolution measurement.

상기 언급한 측정조건하에서 실리콘웨이퍼의 표면으로부터 깊이 10nm의 내부까지 Cu, Fe, Cr의 이온강도(cps)를 측정한 결과는 표7에 비교예와 참조예로 나타냈다.The ionic strengths (cps) of Cu, Fe, and Cr from the surface of the silicon wafer to a depth of 10 nm under the above-mentioned measurement conditions are shown in Table 7 as a comparative example and a reference example.

[표 7]TABLE 7

[실시예2.6] n-형기판의 분석Example 2.6 Analysis of an n-type Substrate

비저항이 3.7Ωcm이고 두께가 420㎛인 인도프 실리콘단결정웨이퍼는 제3도에 나타낸 장치의 시료 고정유지홀더(9)상에 세트되고, 두께가 10nm의 SiO2막은 산화하기 위하여 산소가스를 공급하면서 레이저광으로 실리콘웨이퍼의 표면을 조사함으로써 웨이퍼의 표면상에 형성했다.A guided silicon single crystal wafer having a specific resistance of 3.7 Ωcm and a thickness of 420 µm is set on the sample holding holder 9 of the apparatus shown in FIG. 3, and the SiO 2 film having a thickness of 10 nm is supplied with oxygen gas for oxidation. It formed on the surface of a wafer by irradiating the surface of a silicon wafer with a laser beam.

농축공정은 실시예2.5와 동일한 방법으로 이 실리콘웨이퍼에 적용되고, 얻어진 실리콘웨이퍼의 표면으로부터 10nm의 내부까지 불순물의 금속이온강도는 실시예2.5와 동일한 방법으로 측정한다. 측정결과는 표8에 비교예와 참조예로 나타냈다.The concentration step was applied to this silicon wafer in the same manner as in Example 2.5, and the metal ion strength of the impurities from the surface of the obtained silicon wafer to 10 nm inside was measured in the same manner as in Example 2.5. The measurement results are shown in Table 8 as a comparative example and a reference example.

[표 8]TABLE 8

[제3실시예]Third Embodiment

제6도는 본 발명의 제3실시예에 따른 불순물 농축장치의 구조예를 나타낸 도면이다. 제6도에 있어서, 불순물 농축장치는 원통형상의 밀폐용기(1)와, 밀폐용기(1)의 상부에 설치된 광학창(3), 시료(11)의 표면을 냉각하도록 캐리어가스를 통과시키기 위한 밀폐용기(1)의 측벽에 설치된 공급구(5a)와 배기구(5b), 홀더가 레이저광의 조사동안 움직이지 않도록 밀폐용기(1) 내에 창(3)에 대향하여 저면(7) 상에 설치된 시료(11)를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더(9), 시료(11)에 조사되는 레이저광을 발산하기 위한 레이저발진기(13), 레이저광으로 시료(11)를 조사하기 위하여 레이저발진기(13)로부터 발산된 레이저광의 광로 상에 설치된 집광렌즈(15)와 반사거울(17), 밀폐용기(1)내에 공급되는 캐리어가스의 공급량을 제어하기 위한 가스제어수단(19), 창(3)을 통하여 시료(11) 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 TV카메라(21) 및 TV모니터(23) 및, 시료(11)에 자력을 인가하기 위한 자계발생수단(25)으로 이루어진다. 자계발생수단(25)은 시료의 표면쪽으로 강자성물질을 이동시키기 위해 자력이 발생되도록 배열되고, 제6도에 나타낸 구조에 한정되지 않는다. 예컨대, 밀폐용기의 측벽 또는 하부를 에워싸도록 구성된 자계발생수단은 소정 방향으로 작용하는 자계를 생성하면 된다.6 is a diagram showing an example of the structure of an impurity concentrating device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 6, the impurity concentrator is a sealed container for passing a carrier gas to cool the surface of the cylindrical sealed container 1, the optical window 3 provided above the sealed container 1, and the surface of the sample 11. Samples provided on the bottom surface 7 in the airtight container 1 opposite the window 3 in the airtight container 1 so that the supply port 5a, the exhaust port 5b and the holder do not move during irradiation of the laser light. A sample holding holder 9 for holding and holding 11 securely, a laser oscillator 13 for emitting a laser beam irradiated onto the sample 11, and a laser oscillator 13 for irradiating the sample 11 with laser light. Gas control means (19) and window (3) for controlling the supply amount of the carrier gas supplied into the condenser lens (15), the reflection mirror (17), and the sealed container (1) installed on the optical path of the laser beam emitted from A TV camera 21 and a TV monitor 23 for observing changes in the surface state of the sample 11 through It consists of magnetic field generating means 25 for applying a magnetic force to the sample 11. The magnetic field generating means 25 is arranged such that a magnetic force is generated to move the ferromagnetic material toward the surface of the sample, and is not limited to the structure shown in FIG. For example, the magnetic field generating means configured to surround the side wall or the bottom of the sealed container may generate a magnetic field acting in a predetermined direction.

여기서, H2, Ar, He, O2, N2등은 캐리어가스로 이용될 수 있지만, 필요에 따라 미량의 H2는 Ar, He와 같은 삽입가스에 첨가될 것이다. 불소계수지, 석영, 사파이어, 파이렉스 유리, 금속, 합금등은 목적 불순물의 분석을 직접적 또는 간접적으로 방해하지 않기 때문에, 밀폐용기(1)의 재료로 이용되지만, 재료가 금속이나 금속합금의 경우에 비자성물질인 것이 바람직하다. 광학창(3)은 목적 불순물의 분석을 직접 또는 간접적으로 방해하지 않으면서 레이저광을 효율적으로 전달할 수 있는 석영, 사파이어, 파이렉스 유리등과 같은 투과재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 창(3)이 교체될 수 있도록 금속 개스킷 또는 O-링에 의해 밀폐용기(1)에 세트되는 것이 바람직하다. 시료 고정유지홀더(9)의 재료로서는 목적 불순물의 분석을 직접 또는 간접적으로 방해하지 않는 것이면 어떤 것이든지 이용될 수 있다. 불소계수지, 금속, 합금등은 기계능력의 관점에서 바람직하다. 그리고, 시료 고정유지홀더(9)는 밀폐용기(1)나 시료(11)에 대해 교체할 수 있는 것이 바람직하다.Here, H 2 , Ar, He, O 2 , N 2 and the like can be used as a carrier gas, but a small amount of H 2 will be added to the insert gas, such as Ar, He as needed. Fluorine resins, quartz, sapphire, Pyrex glass, metals, alloys, etc. do not directly or indirectly interfere with the analysis of the target impurities, so they are used as materials for the airtight container (1). It is preferable that it is a sexual substance. The optical window 3 is preferably made of a transmission material such as quartz, sapphire, pyrex glass or the like that can efficiently transmit the laser light without directly or indirectly disturbing the analysis of the target impurity. Then, the window 3 is preferably set in the sealed container 1 by a metal gasket or an O-ring. As the material of the sample holding holder 9, any material can be used as long as it does not directly or indirectly interfere with the analysis of target impurities. Fluorine resins, metals, alloys and the like are preferable from the viewpoint of mechanical capability. In addition, it is preferable that the sample holding holder 9 can be replaced with respect to the sealed container 1 or the sample 11.

레이저발진기(13)는 에너지값을 임의로 변화시킬 수 있으면서 시료를 증발시킬 수 있는 에너지값을 갖는 것이 필요하다는 관점에서 Nd-YAG레이저, 루비레이저등이 바람직하다. TV카메라(21) 및 TV모니터(23)는 레이저광의 조사에 의해 야기된 시료의 표면상태의 변화를 관할하기 위해 이용될 수 있는 것이라면 어떠한 타입이라도 이용될 수 있다.The laser oscillator 13 is preferably an Nd-YAG laser, a ruby laser or the like from the viewpoint that it is necessary to have an energy value capable of evaporating a sample while allowing the energy value to be arbitrarily changed. The TV camera 21 and the TV monitor 23 may be of any type as long as they can be used to control the change of the surface state of the sample caused by the irradiation of the laser light.

시료의 표면에 포함된 Fe, Ni등의 강자성물질을 표면으로 끌어당기기 위해 설치된 자계발생수단(25)은 영구자석과 전자석중 어느 하나가 이용될 수 있다. 오염방지의 관점에 있어서, 자계발생수단(25)은 제6도에 나타낸 바와 같이, 밀폐용기(1) 외부에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 테플론등의 내열성, 내산화성 및 내약품성에 우수한 재료로 도포되어 있는 경우에 있어서는 밀폐용기(1) 내부에 배치된다. 용기(1) 내부에 배치되면, 시료(11)에 아주 가까운 자계발생수단(25)에 놓을 수 있어 자계의 강도를 증가시킬 수 있다.The magnetic field generating means 25 installed to attract ferromagnetic materials such as Fe and Ni contained in the surface of the sample to the surface may be any one of a permanent magnet and an electromagnet. In terms of pollution prevention, the magnetic field generating means 25 is preferably disposed outside the sealed container 1, as shown in FIG. However, when coated with a material excellent in heat resistance, oxidation resistance and chemical resistance, such as Teflon, it is arrange | positioned inside the airtight container 1. When placed inside the container 1, it can be placed in the magnetic field generating means 25 very close to the sample 11 can increase the strength of the magnetic field.

제6도에는 도시되지 않았지만, 불순물 농축장치에 의해 불순물 농축된 시료(11)의 불순물을 분석하기 위한 SIMS, TRXRF, AES, PIXE등의 물리분석수단이 불순물 농축장치에 인접하여 배치되어 불순물 분석장치를 구성한다.Although not shown in FIG. 6, physical analysis means such as SIMS, TRXRF, AES, and PIXE for analyzing impurities in the sample 11 enriched by the impurity concentrator are disposed adjacent to the impurity concentrator so that the impurity analyzer Configure

제6도에 나타낸 구성에 따르면, 레이저광으로 반도체결정등의 시료표면을 반복적으로 조사함으로써, 시료에 포함된 불순물을 접촉하지 않고 국소적으로 농축할 수 있다. 그 이유는 시료 표면에 레이저광을 조사하여 그 표면을 용융한 후, 냉각하여 게터링사이트로 되는 결정결함을 결정표면의 근방에 발생시키기 때문이다. 그리고, 레이저광 조사에 의해 발생된 열에너지가 결정중에 Fe, Cu, Cr등과 같은 불순물의 확산을 증진시키고, 불순물이 결함의 근방에 침전되기 때문이다. 특히, 자계발생수단에 의해 시료(11)의 표면에 자계를 인가하면서 레이저광으로 시료의 표면을 반복적으로 조사함으로써, 결정(11)에 포함된 불순물을 접촉하지 않고 국소적으로 농축할 수 있다. 따라서, Fe, Ni등과 같은 강자성물질은 자력으로 인해 반도체결정시료의 상부표면으로 이동된다. 자계발생수단(25)에 의해 반도체결정시료(11)의 상부표면으로 향하는 자계를 인가함으로써, 농축효율이 크게 향상된다. 레이저광의 에너지값이 커질수록 농축효율도 향상되지만, 시료가 증발되면 분석을 수행할 수 없기 때문에, 레이저광의 에너지값은 결정이 증발하기 시작하는 에너지값의 80∼97%가 바람직하다.According to the configuration shown in FIG. 6, by repeatedly irradiating a sample surface such as a semiconductor crystal with a laser beam, the impurities contained in the sample can be concentrated locally without contact. The reason is that after irradiating a laser beam to the surface of the sample and melting the surface, cooling occurs to generate crystal defects in the vicinity of the crystal surface, which become gettering sites. This is because thermal energy generated by laser light irradiation enhances diffusion of impurities such as Fe, Cu, Cr, etc. in the crystal, and impurities precipitate in the vicinity of the defect. In particular, by repeatedly irradiating the surface of the sample with a laser beam while applying a magnetic field to the surface of the sample 11 by the magnetic field generating means, the impurities contained in the crystal 11 can be locally concentrated without contact. Therefore, ferromagnetic materials such as Fe and Ni are moved to the upper surface of the semiconductor crystal sample due to the magnetic force. By applying the magnetic field directed to the upper surface of the semiconductor crystal sample 11 by the magnetic field generating means 25, the concentration efficiency is greatly improved. As the energy value of the laser light increases, the concentration efficiency also improves. However, since the analysis cannot be performed when the sample evaporates, the energy value of the laser light is preferably 80 to 97% of the energy value at which the crystal starts to evaporate.

본 발명의 제3실시예에 있어서, 제6도에 나타낸 불순물 농축장치에 의해 불순물 농축된 시료(11)를 분석함으로써 간편하면서 고감도의 분석이 수행될 수 있다. 불순물은 SIMS, TRXRF, AES, PIXE등과 같은 물리분석수단에 의해 분석된다. 분석수단은 불순물 농축장치에 인접하여 배치된다. 이 경우에 있어서, 불순물 농축영역은 결정의 증발을 개시할 수 있는 에너지값을 갖는 레이저광으로 시료의 표면의 불순물 농축영역 외측 주변을 조사하여 마킹해 둠으로써, 그후의 분석영역의 식별 및 복구가 용이해진다. 마킹을 위한 레이저광은 불순물 농축장치에 설치된 레이저발진기로부터 발산된다.In the third embodiment of the present invention, a simple and high sensitivity analysis can be performed by analyzing the sample 11 enriched by the impurity concentrator shown in FIG. Impurities are analyzed by physical analysis means such as SIMS, TRXRF, AES, PIXE and the like. The analyzing means is arranged adjacent to the impurity concentrator. In this case, the impurity concentration region is marked by irradiating and marking the outer periphery of the impurity concentration region on the surface of the sample with a laser beam having an energy value capable of initiating evaporation of crystals, thereby further identifying and restoring the subsequent analysis region. It becomes easy. Laser light for marking is emitted from a laser oscillator installed in the impurity concentrator.

[실시예3.1] p-형기판의 분석Example 3.1 Analysis of p-type Substrate

붕소도프 실리콘단결정기판(비저항 : 2.0Ω㎝, 두께 : 330㎛) 에 포함된 금속 불순물은 상기 언급한 불순물 농축장치에 의해 농축하고, 2차이온질량분석장치(SIMS)에 의해 분석했다.The metallic impurities contained in the boron-doped silicon single crystal substrate (specific resistance: 2.0 Ωcm, thickness: 330 µm) were concentrated by the impurity concentrator mentioned above and analyzed by secondary ion mass spectrometry (SIMS).

실리콘단결정기판의 불순물 농축조건과 SIMS의 측정조건은 이하에 기술했다.The impurity concentration conditions of the silicon single crystal substrate and the measurement conditions of the SIMS are described below.

(1)불순물 농축조건(1) Concentration Conditions of Impurities

레이저발진기 : YAG레이저(파장: 1064nm),Laser oscillator: YAG laser (wavelength: 1064nm),

펄스에너지 : 170mJ, 펄스폭 : 200μ초,Pulse energy: 170mJ, pulse width: 200μs,

펄스반복속도 : 10펄스/초Pulse repetition rate: 10 pulses / sec

펄스조사시간 : 600초,Pulse irradiation time: 600 seconds

광지름 : 100㎛,Light diameter: 100㎛

밀폐용기의 공간체적 : 약 80㎤,Space volume of airtight container: about 80cm3

캐리어가스(Ar) : 2리터/분.Carrier gas (Ar): 2 liters / minute.

자계발생수단: 테플론-도포된 영구자석(8k가우스, 세로 20mm × 가로 20mm × 두께 3mm × 중앙에 지름 3mm의 홀).Magnetic field generating means: Teflon-coated permanent magnet (8k gauss, 20mm length × 20mm width × 3mm thickness × 3mm diameter hole in the center).

(2)측정조건(2) Measurement condition

측정장치 : Cameca사 제작 IMS4F, 1차이온광 : O2 +,Measuring device: IMS4F manufactured by Cameca, Primary ion light: O 2 + ,

가속전압 : 12kV, 주사범위 : 500㎛ × 500㎛Acceleration voltage: 12kV, Scanning range: 500㎛ × 500㎛

전류 : 0.5㎂, 2차이온가속전압 : 4.5kV,Current: 0.5㎂, Secondary ion acceleration voltage: 4.5kV,

그외 : 고질량분해능측정.Others: High mass resolution measurement.

상기 언급한 측정조건하에서 실리콘기판의 상부표면으로부터 깊이 10nm의 내부까지 Cu, Fe, Cr의 이온강도(cps)를 측정한 결과는 표9에 비교예로 나타냈다.The measurement results of the ionic strengths (cps) of Cu, Fe, and Cr from the upper surface of the silicon substrate to a depth of 10 nm under the above-mentioned measurement conditions are shown in Table 9 as a comparative example.

[표 9]TABLE 9

[실시예3.2] n-형기판의 분석Example 3.2 Analysis of an n-type Substrate

다음에, 인도프 실리콘단결정기판(비저항 : 3.7Ω㎝, 두께 : 420㎛)에 포함된 금속불순물은 상기 언급한 불순물 농축장치에 의해 농축하고, 2차이온질량분석장치(SIMS)에 의해 분석했다.Next, the metallic impurities contained in the indoped silicon single crystal substrate (specific resistance: 3.7? Cm, thickness: 420 µm) were concentrated by the impurity concentrator mentioned above and analyzed by secondary ion mass spectrometry (SIMS). .

실리콘단결정기판의 불순물 농축조건, SIMS측정조건은 이하에 기술했다.Impurity concentration conditions and SIMS measurement conditions of the silicon single crystal substrate are described below.

(1)불순물 농축조건(1) Concentration Conditions of Impurities

레이저발진기 : YAG레이저(파장: 1064nm),Laser oscillator: YAG laser (wavelength: 1064nm),

펄스에너지 : 180mJ, 펄스폭 : 200μ초,Pulse energy: 180mJ, pulse width: 200μs,

펄스반복속도 : 10펄스/초Pulse repetition rate: 10 pulses / sec

펄스조사시간 : 600초,Pulse irradiation time: 600 seconds

광지름 : 100㎛,Light diameter: 100㎛

밀폐용기의 공간체적 : 약 80㎤,Space volume of airtight container: about 80cm3

캐리어가스(Ar) : 2리터/분.Carrier gas (Ar): 2 liters / minute.

자계발생수단: 테플론-도포된 영구자석(8k가우스, 세로 20mm × 가로 20mm × 두께 3mm × 중앙에 지름 3mm의 홀).Magnetic field generating means: Teflon-coated permanent magnet (8k gauss, 20mm length × 20mm width × 3mm thickness × 3mm diameter hole in the center).

(2)측정조건(2) Measurement condition

측정장치 : Cameca사 제작 IMS4F, 1차이온광 : O2 +,Measuring device: IMS4F manufactured by Cameca, Primary ion light: O 2 + ,

가속전압 : 12kV, 주사범위 : 500㎛ × 500㎛Acceleration voltage: 12kV, Scanning range: 500㎛ × 500㎛

전류 : 0.5㎂, 2차이온가속전압 : 4.5kV,Current: 0.5㎂, Secondary ion acceleration voltage: 4.5kV,

그외 : 고질량분해능측정.Others: High mass resolution measurement.

상기 언급한 조건하에서 실리콘기판의 표면으로부터 깊이 10nm의 내부까지 Cu, Fe, Cr의 이온강도(cps)를 측정한 결과는 표10에 비교예로 나타냈다.The ionic strengths (cps) of Cu, Fe, and Cr were measured from the surface of the silicon substrate to a depth of 10 nm under the above-mentioned conditions.

[표 10]TABLE 10

Claims (23)

(a) 캐리어가스의 공급구 및 배기구가 설치된 밀폐용기와,(a) a sealed container provided with a supply gas exhaust port and an exhaust port; (b) 상기 밀폐용기의 상부에 설치된 창,(b) a window installed on top of the hermetic container, (c) 상기 밀폐용기 내에 상기 창에 대향하여 설치된 단결정시료를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더,(c) a sample holding holder for securely holding and holding a single crystal sample installed opposite the window in the sealed container; (d) 공급되는 상기 캐리어가스량을 제어하기 위한 가스제어수단,(d) gas control means for controlling the amount of carrier gas supplied; (e) 상기 창을 통하여 레이저광으로 상기 시료의 소정 위치를 반복적으로 조사하기 위한 조사수단,(e) irradiation means for repeatedly irradiating a predetermined position of the sample with a laser beam through the window; (f) 상기 창을 통하여 상기 시료의 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 관찰수단 및,(f) observation means for observing a change in the surface state of the sample through the window; (g) 상기 레이저광으로 조사된 시료에 불순물을 분석하기 위한 분석장치를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정의 불순물을 분석하기 위한 불순물 분석장치.(g) an impurity analysis device for analyzing impurities in a single crystal, characterized by comprising an analysis device for analyzing impurities in the sample irradiated with the laser light. (a) 밀폐용기 내에 반도체결정시료를 배치하는 공정과,(a) placing a semiconductor crystal sample in a sealed container; (b) 소정 유속으로 상기 밀폐용기 내에 캐리어가스를 공급하면서 반도체결정의 증발이 개시하는 에너지강도보다 약한 에너지강도와 제1파장을 갖는 제1레이저광으로 반도체결정시료의 표면 상의 소정 위치를 반복적으로 조사하는 제1공정 및,(b) repeatedly supplying a carrier gas into the hermetic container at a predetermined flow rate and repeating a predetermined position on the surface of the semiconductor crystal sample with first laser light having an energy intensity and a first wavelength that are weaker than the energy intensity at which evaporation of the semiconductor crystal starts. The first step of investigation and (c) 소정 유속으로 밀폐용기 내에 캐리어가스를 공급하면서 반도체결정의 증발이 개시하는 에너지강도보다 약한 에너지강도와 상기 제1파장보다 긴 제2파장을 갖는 제2레이저광으로 반도체결정시료의 표면 상의 소정 위치를 반복적으로 조사하는 제2공정의 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 농축하기 위한 방법(c) on the surface of the semiconductor crystal sample with second laser light having an energy intensity weaker than the energy intensity at which evaporation of the semiconductor crystal starts and supplying a carrier gas into the closed vessel at a predetermined flow rate and having a second wavelength longer than the first wavelength. And a second step of repeatedly irradiating the predetermined position. 제2항에 있어서, 상기 제2공정의 상기 캐리어가스는 수소가스 또는 수소와 삽입가스의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 농축하기 위한 방법.3. The method according to claim 2, wherein the carrier gas of the second step is hydrogen gas or a mixture of hydrogen and intercalation gas. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2공정에 앞서, 제1 및 제2레이저광으로 투과하는 절연막으로 반도체결정시료의 표면을 미리 도포하는 공정의 단계를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 농축하기 위한 방법.3. The semiconductor according to claim 2, further comprising a step of applying the surface of the semiconductor crystal sample in advance with an insulating film that transmits through the first and second laser light prior to the first and second steps. Method for concentrating impurities in crystalline sample. 제4항에 있어서, 상기 도포공정은 반도체결정시료 표면의 산화, 산화질화 또는 질화에 의해 수행된 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 농축하기 위한 방법.5. The method according to claim 4, wherein the coating step is performed by oxidizing, oxynitriding or nitriding the surface of the semiconductor crystal sample. 제5항에 있어서, 상기 도포공정은 상기 밀폐용기 내에 산소를 포함하는 혼합가스 또는 산소를 공급하면서 레이저광으로 조사함으로써 반도체결정시료의 표면을 산화하는 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 농축하기 위한 방법.The method of claim 5, wherein the coating step comprises concentrating impurities in the semiconductor crystal sample by oxidizing the surface of the semiconductor crystal sample by irradiating with a laser beam while supplying a mixed gas or oxygen containing oxygen into the hermetic container. Way. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2레이저광은 반도체결정의 증발이 개시하는 80∼97%의 에너지강도를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 농축하기 위한 방법.The method of claim 2, wherein the first and second laser light have an energy intensity of 80 to 97% at which evaporation of the semiconductor crystal starts. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2공정을 교대로 반복하고 제2공정으로 끝내는 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 농축하기 위한 방법.3. The method according to claim 2, wherein the first and second steps are alternately repeated and finished with the second step. (a) 반도체결정이 배치된 밀폐용기 내에 일정한 유속으로 공급된 캐리어가스 분위기에서 제1 및 제2레이저광에 의해 조사된 반도체결정시료 표면의 소정 위치를 제1파장을 갖는 제1레이저광으로 조사한 후, 제1파장보다 긴 제2파장을 갖는 제2레이저광으로 반도체결정시료 표면의 소정 위치를 조사함으로써 반도체결정의 불순물을 농축하는 공정과,(a) Irradiating a predetermined position of the surface of the semiconductor crystal sample irradiated by the first and second laser light with the first laser light having a first wavelength in a carrier gas atmosphere supplied at a constant flow rate in a sealed container in which the semiconductor crystal is disposed. Thereafter, concentrating impurities in the semiconductor crystal by irradiating a predetermined position on the surface of the semiconductor crystal sample with a second laser light having a second wavelength longer than the first wavelength; (b) 상기 불순물이 상기 불순물 농축공정을 통하여 국소적으로 농축된 상기 소정 위치에 반도체결정시료를 2차이온질량분석법, 전반사형광X선분석법, PIXE법 또는 AES법에 의해 측정하는 공정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 분석하기 위한 방법.(b) measuring a semiconductor crystal sample by secondary ion mass spectrometry, total reflection fluorescence X-ray analysis, PIXE method, or AES method at the predetermined position where the impurities are locally concentrated through the impurity concentration step; A method for analyzing impurities in a semiconductor crystal sample, characterized in that made. 제9항에 있어서, 상기 불순물 농축공정은 수소와 삽입가스의 혼합물 또는 수소의 유량으로 상기 제2레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 분석하기 위한 방법.10. The method of claim 9, wherein the impurity concentration step irradiates the second laser light at a mixture of hydrogen and intercalation gas or at a flow rate of hydrogen. 제9항에 있어서, 상기 불순물 농축공정에 앞서, 상기 반도체결정시료의 표면상에 상기 제1 및 제2레이저광으로 투과하는 절연막을 형성하기 위한 막형성공정을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 분석하기 위한 방법.A semiconductor according to claim 9, further comprising a film forming step for forming an insulating film that transmits the first and second laser light on the surface of the semiconductor crystal sample prior to the impurity concentration step. Method for analyzing impurities in crystal samples. 제9항에 있어서, 상기 불순물 농축공정 전후에, 상기 반도체결정의 증발에 필요한 에너지강도보다 더 크거나 동일한 에너지강도를 갖는 레이저광으로 상기 소정 위치 외측 주변을 조사함으로써 상기 반도체결정시료의 표면을 마킹하는 공정을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 분석하기 위한 방법.10. The surface of the semiconductor crystal sample according to claim 9, wherein before and after the impurity concentration step, the outer surface of the semiconductor crystal sample is irradiated with a laser beam having an energy intensity greater than or equal to the energy intensity required for evaporation of the semiconductor crystal. A method for analyzing impurities in a semiconductor crystal sample, characterized by further comprising a step of. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2레이저광은 상기 반도체결정의 증발에 필요한 80∼97%의 에너지강도를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체결정시료의 불순물을 분석하기 위한 방법.10. The method of claim 9, wherein the first and second laser light have an energy intensity of 80 to 97% necessary for evaporation of the semiconductor crystal. (a) 캐리어가스의 공급구 및 배기구가 설치된 밀폐용기와,(a) a sealed container provided with a supply gas exhaust port and an exhaust port; (b) 상기 밀폐용기의 상부에 설치된 창,(b) a window installed on top of the hermetic container, (c) 상기 밀폐용기 내에 상기 창에 대향하여 설치된 단결정시료를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더,(c) a sample holding holder for securely holding and holding a single crystal sample installed opposite the window in the sealed container; (d) 공급되는 상기 캐리어가스량을 제어하기 위한 가스제어수단,(d) gas control means for controlling the amount of carrier gas supplied; (e) 레이저광에 의해 조사된 표면의 근방에 불순물이 침전되도록, 상기 단결정시료의 증발이 개시하는 값보다 약한 에너지강도를 갖는 레이저광으로 상기 창을 통해 상기 시료의 소정 위치를 반복적으로 조사하기 위한 조사수단 및,(e) repeatedly irradiating a predetermined position of the sample through the window with a laser light having an energy intensity weaker than the value at which evaporation of the single crystal sample starts so that impurities precipitate in the vicinity of the surface irradiated by the laser light. Research means for, (f) 상기 창을 통하여 상기 시료의 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 관찰수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정의 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.(f) an impurity concentrating device for concentrating impurities of a single crystal, characterized by comprising observation means for observing a change in the surface state of said sample through said window. 제14항에 있어서, 상기 에너지강도는 상기 단결정시료의 증발이 시작하는 최대 에너지강도의 80%와 90% 사이인 것을 특징으로 하는 단결정의 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.15. The impurity concentrator of claim 14, wherein the energy intensity is between 80% and 90% of the maximum energy intensity at which evaporation of the single crystal sample starts. 제14항에 있어서, 불순물 침전영역의 외주(外周)에 단결정시료의 표면을 조사하기 위한 마커(marker)를 더 구비하여 이루어지고,The method of claim 14, further comprising a marker for irradiating the surface of the single crystal sample on the outer periphery of the impurity precipitation region, 상기 마커는 상기 단결정시료의 증발이 시작하는 에너지강도를 갖는 레이저광을 이용하는 것을 특징으로 하는 단결정의 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.The marker is an impurity concentrating device for concentrating impurities of a single crystal, characterized in that for using the laser light having an energy intensity to start the evaporation of the single crystal sample. 제15항에 있어서, 상기 조사수단에 포함된 레이저발진기에 의해 또다른 레이저광이 발산되는 것을 특징으로 하는 단결정의 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.16. The impurity concentrating device for concentrating impurities of a single crystal according to claim 15, wherein another laser light is emitted by a laser oscillator included in said irradiating means. 제14항에 있어서, 상기 캐리어가스가 상기 단결정시료의 증발을 억제하기 위해 상기 단결정시료의 표면에 공급되는 것을 특징으로 하는 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.15. The impurity concentrator of claim 14, wherein the carrier gas is supplied to a surface of the single crystal sample to suppress evaporation of the single crystal sample. 제14항에 있어서, 상기 시료 고정유지홀더는 상기 레이저광으로부터 상기 단결정시료에 열쇼크의 인가에 의한 상기 단결정시료의 움직임을 방지하는 것을 특징으로 하는 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.15. The impurity concentrating device according to claim 14, wherein said sample holding holder prevents movement of said single crystal sample by application of heat shock to said single crystal sample from said laser light. 제14항에 있어서, 상기 시료 고정유지홀더는 상기 단결정시료를 끼워넣는 홈을 갖춘 것을 특징을 하는 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.15. The impurity concentrating device for concentrating impurities according to claim 14, wherein the sample holding holder has a groove into which the single crystal sample is inserted. 제14항에 있어서, 상기 시료 고정유지홀더는 상기 단결정시료를 안전하게 잡는 플랜지(flange)를 갖춘 것을 특징으로 하는 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.15. The impurity concentrating device for concentrating impurities according to claim 14, wherein the sample holding holder has a flange for safely holding the single crystal sample. (a) 캐리어가스의 공급구 및 배기구가 설치된 밀폐용기와,(a) a sealed container provided with a supply gas exhaust port and an exhaust port; (b) 상기 밀폐용기의 상부에 설치된 창,(b) a window installed on top of the hermetic container, (c) 상기 밀폐용기 내에 상기 창에 대향하여 설치된 단결정시료를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더,(c) a sample holding holder for securely holding and holding a single crystal sample installed opposite the window in the sealed container; (d) 공급되는 상기 캐리어가스량을 제어하기 위한 가스제어수단,(d) gas control means for controlling the amount of carrier gas supplied; (e) 상기 창을 통하여 레이저광으로 상기 시료의 소정 위치를 반복적으로 조사하고, 또 다른 것과 파장이 다른 복수의 레이저발진기로 이루어지며, 파장이 다른 레이저광으로 상기 시료를 조사하기 위한 조사수단 및,(e) irradiating means for irradiating the sample repeatedly with a laser beam through the window, and for irradiating the sample with a laser beam having a wavelength different from that of another, the laser oscillator having a wavelength different from that of another; , (f) 상기 창을 통하여 상기 시료의 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 관찰 수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정의 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.(f) Impurity concentrator for concentrating single crystal impurities, characterized in that it comprises an observation means for observing the change of the surface state of said sample through said window. (a) 캐리어가스의 공급구 및 배기구가 설치된 밀폐용기와,(a) a sealed container provided with a supply gas exhaust port and an exhaust port; (b) 상기 밀폐용기의 상부에 설치된 창,(b) a window installed on top of the hermetic container, (c) 상기 밀폐용기 내에 상기 창에 대향하여 설치된 단결정시료를 안전하게 고정유지하기 위한 시료 고정유지홀더,(c) a sample holding holder for securely holding and holding a single crystal sample installed opposite the window in the sealed container; (d) 공급되는 상기 캐리어가스량을 제어하기 위한 가스제어수단,(d) gas control means for controlling the amount of carrier gas supplied; (e) 상기 창을 통하여 레이저광으로 상기 시료의 소정 위치를 반복적으로 조사하기 위한 조사수단,(e) irradiation means for repeatedly irradiating a predetermined position of the sample with a laser beam through the window; (f) 상기 창을 통하여 상기 시료의 표면상태의 변화를 관찰하기 위한 관찰 수단 및,(f) observation means for observing a change in the surface state of the sample through the window; (g) 상기 샘플에 자계를 인가하기 위한 자계발생수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정의 불순물을 농축하기 위한 불순물 농축장치.(g) Impurity concentrator for concentrating single crystal impurities, characterized in that it comprises a magnetic field generating means for applying a magnetic field to the sample.
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