JP3130708B2 - 試料の欠陥評価方法 - Google Patents
試料の欠陥評価方法Info
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は試料の欠陥評価方法に係
り，詳しくは試料に周期的に強度変調した励起光を照射
し，これにより生じる試料表面の熱膨張振動を測定して
試料の欠陥等を評価する試料の欠陥評価方法に関するも
のである。
り，詳しくは試料に周期的に強度変調した励起光を照射
し，これにより生じる試料表面の熱膨張振動を測定して
試料の欠陥等を評価する試料の欠陥評価方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】試料に周期的に強度変調した励起光を照
射すると，試料はこの光の吸収により発熱し，これによ
り熱膨張する。照射光は周期的に強度変調しているた
め，発熱による試料の温度変化は周期的となり，試料は
熱膨張振動をおこす。これらの熱応答を計測することに
より試料を評価する手法は光音響法ないしは光熱変位法
として知られている（特願平２−７０９６７号等）。図
８は，上記光熱変位法による従来の試料の欠陥評価装置
Ａ０の一例における概略構成を示す模式図である。図８
に示す如く，従来の試料の欠陥評価装置Ａ０による評価
方法では，試料４に光熱変位をあたえる励起レーザとし
て半導体レーザ１を用いる。そして，半導体レーザ１へ
の注入電流の変化により，出射光を周波数Ｆで強度変調
する。この出射光をダイクロイックミラー２で反射さ
せ，レンズ３で集光し，試料４に照射する。この照射部
における試料４の光熱変位をレーザ光干渉計で計測す
る。レーザ光干渉計用レーザとしては，Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ５を用い，この出射光を光周波数シフタ（音響光学変
調器）６により周波数差がＦB なるビーム１，ビーム２
を生成する。ビーム１は，偏光ビームスプリッタ７，１
／４波長板８，ダイクロイックミラー２を透過し，レン
ズ３で集光し，試料４に入射する。ビーム１の試料４か
らの反射光は，再度１／４波長板８を通過することによ
り，偏光面が９０度変化するため偏光ビームスプリッタ
７で今度は反射する。同様に，ビーム２は偏光ビームス
プリッタ７を透過する。これらのレーザ光は直交してい
るため偏光板９を透過させることにより，これらのビー
ムを干渉させ，この干渉光を光電変換器１０で受光す
る。光電変換器１０からの出力Ｖをフィルタ１１を通
し，干渉光におけるビート波信号Ｅ1 を取り出す。信号
Ｅ1 は次式で与えられる。 Ｅ1 ＝Ａｃｏｓ（２πＦB ｔ＋Ｐ（ｔ）＋φ（ｔ）） …（１） ここで，Ａは試料４や干渉光学系等に依存する値，Ｐ
（ｔ）は試料４の光熱変位によるビーム１の位相変化，
φ（ｔ）はＰ（ｔ）が零（光熱変位無し）のときのビー
ム１，ビーム２間の光路長差による位相差である。試料
４の光熱変位の振幅Ｌ，位相をｑとすると位相差Ｐ
（ｔ）は次式で表わされる。 Ｐ（ｔ）＝（４π／λ）・Ｌｓｉｎ（２πＦｔ＋ｑ） …（２） 次に，信号Ｅ1 の値を零レベル（しきい値）と比較し，
信号Ｅ1 が零レベル以上ならばＥ1 ＝Ｖ，信号Ｅ1 が零
レベル以下ならばＥ1 ＝−Ｖとなるようにコンパレータ
１２で波形変換を行う。この波形変換後の信号Ｅ2 は次
式で表わされる。 Ｅ2 ＝（４Ｖ／π）・ｃｏｓ（２πＦB ｔ＋Ｐ（ｔ）＋φ（ｔ））＋（高周波 成分） …（３） 信号Ｅ2 は上記値Ａを含まないため位相項におけるＰ
（ｔ）を，位相検出回路１３で検出することにより，試
料４の正確な光熱変位を検出することができた。
射すると，試料はこの光の吸収により発熱し，これによ
り熱膨張する。照射光は周期的に強度変調しているた
め，発熱による試料の温度変化は周期的となり，試料は
熱膨張振動をおこす。これらの熱応答を計測することに
より試料を評価する手法は光音響法ないしは光熱変位法
として知られている（特願平２−７０９６７号等）。図
８は，上記光熱変位法による従来の試料の欠陥評価装置
Ａ０の一例における概略構成を示す模式図である。図８
に示す如く，従来の試料の欠陥評価装置Ａ０による評価
方法では，試料４に光熱変位をあたえる励起レーザとし
て半導体レーザ１を用いる。そして，半導体レーザ１へ
の注入電流の変化により，出射光を周波数Ｆで強度変調
する。この出射光をダイクロイックミラー２で反射さ
せ，レンズ３で集光し，試料４に照射する。この照射部
における試料４の光熱変位をレーザ光干渉計で計測す
る。レーザ光干渉計用レーザとしては，Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ５を用い，この出射光を光周波数シフタ（音響光学変
調器）６により周波数差がＦB なるビーム１，ビーム２
を生成する。ビーム１は，偏光ビームスプリッタ７，１
／４波長板８，ダイクロイックミラー２を透過し，レン
ズ３で集光し，試料４に入射する。ビーム１の試料４か
らの反射光は，再度１／４波長板８を通過することによ
り，偏光面が９０度変化するため偏光ビームスプリッタ
７で今度は反射する。同様に，ビーム２は偏光ビームス
プリッタ７を透過する。これらのレーザ光は直交してい
るため偏光板９を透過させることにより，これらのビー
ムを干渉させ，この干渉光を光電変換器１０で受光す
る。光電変換器１０からの出力Ｖをフィルタ１１を通
し，干渉光におけるビート波信号Ｅ1 を取り出す。信号
Ｅ1 は次式で与えられる。 Ｅ1 ＝Ａｃｏｓ（２πＦB ｔ＋Ｐ（ｔ）＋φ（ｔ）） …（１） ここで，Ａは試料４や干渉光学系等に依存する値，Ｐ
（ｔ）は試料４の光熱変位によるビーム１の位相変化，
φ（ｔ）はＰ（ｔ）が零（光熱変位無し）のときのビー
ム１，ビーム２間の光路長差による位相差である。試料
４の光熱変位の振幅Ｌ，位相をｑとすると位相差Ｐ
（ｔ）は次式で表わされる。 Ｐ（ｔ）＝（４π／λ）・Ｌｓｉｎ（２πＦｔ＋ｑ） …（２） 次に，信号Ｅ1 の値を零レベル（しきい値）と比較し，
信号Ｅ1 が零レベル以上ならばＥ1 ＝Ｖ，信号Ｅ1 が零
レベル以下ならばＥ1 ＝−Ｖとなるようにコンパレータ
１２で波形変換を行う。この波形変換後の信号Ｅ2 は次
式で表わされる。 Ｅ2 ＝（４Ｖ／π）・ｃｏｓ（２πＦB ｔ＋Ｐ（ｔ）＋φ（ｔ））＋（高周波 成分） …（３） 信号Ｅ2 は上記値Ａを含まないため位相項におけるＰ
（ｔ）を，位相検出回路１３で検出することにより，試
料４の正確な光熱変位を検出することができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の試料の欠陥
評価装置Ａ０による評価方法では，試料４の正確な光熱
変位を検出することができるものの，この検出値のみか
らでは試料４の欠陥の程度等の絶対値が得られない。こ
のため，相対評価しかできなかった。本発明は試料の欠
陥評価方法を改良し，試料の欠陥等について絶対評価を
行い得る試料の欠陥評価方法を提供することを目的とす
る。
評価装置Ａ０による評価方法では，試料４の正確な光熱
変位を検出することができるものの，この検出値のみか
らでは試料４の欠陥の程度等の絶対値が得られない。こ
のため，相対評価しかできなかった。本発明は試料の欠
陥評価方法を改良し，試料の欠陥等について絶対評価を
行い得る試料の欠陥評価方法を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は，試料に励起光を照射し，該励起光の照
射による上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測定す
る試料の欠陥評価方法において，欠陥の程度が既知であ
る基準試料の複数の温度条件下での光熱変位を測定し，
上記基準試料の欠陥の程度と上記測定された光熱変位と
の対応関係を予め記憶し，欠陥の程度が未知である被測
定試料の光熱変位及びその時の温度条件を測定し，上記
測定された被測定試料の光熱変位と上記基準試料の対応
関係とを比較することにより該被測定試料の欠陥の程度
を測定してなることを特徴とする試料の欠陥評価方法で
ある。更には，上記被測定試料の測定時の温度条件を複
数とし，該温度条件を上記基準試料の測定時の複数の温
度条件と一致させてなる試料の欠陥評価方法である。第
２の発明は，半導体試料に励起光を照射し，該励起光の
照射による上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測定
する半導体試料のイオン注入により生じる結晶欠陥評価
方法において，上記結晶欠陥を生じるイオン注入量が既
知である基準試料の複数の温度条件下での光熱変位を測
定し，上記基準試料のイオン注入量と上記測定された光
熱変位との対応関係を予め記憶し，イオン注入量が未知
である被測定試料の光熱変位及びその時の温度条件を測
定し，上記測定された被測定試料の光熱変位と上記基準
試料の対応関係とを比較することにより該被測定試料の
イオン注入量を測定してなることを特徴とする半導体試
料の結晶欠陥評価方法である。更には，上記被測定試料
の測定時の温度条件を複数とし，該温度条件を上記基準
試料の測定時の複数の温度条件と一致させてなる半導体
試料の結晶欠陥評価方法である。
に第１の発明は，試料に励起光を照射し，該励起光の照
射による上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測定す
る試料の欠陥評価方法において，欠陥の程度が既知であ
る基準試料の複数の温度条件下での光熱変位を測定し，
上記基準試料の欠陥の程度と上記測定された光熱変位と
の対応関係を予め記憶し，欠陥の程度が未知である被測
定試料の光熱変位及びその時の温度条件を測定し，上記
測定された被測定試料の光熱変位と上記基準試料の対応
関係とを比較することにより該被測定試料の欠陥の程度
を測定してなることを特徴とする試料の欠陥評価方法で
ある。更には，上記被測定試料の測定時の温度条件を複
数とし，該温度条件を上記基準試料の測定時の複数の温
度条件と一致させてなる試料の欠陥評価方法である。第
２の発明は，半導体試料に励起光を照射し，該励起光の
照射による上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測定
する半導体試料のイオン注入により生じる結晶欠陥評価
方法において，上記結晶欠陥を生じるイオン注入量が既
知である基準試料の複数の温度条件下での光熱変位を測
定し，上記基準試料のイオン注入量と上記測定された光
熱変位との対応関係を予め記憶し，イオン注入量が未知
である被測定試料の光熱変位及びその時の温度条件を測
定し，上記測定された被測定試料の光熱変位と上記基準
試料の対応関係とを比較することにより該被測定試料の
イオン注入量を測定してなることを特徴とする半導体試
料の結晶欠陥評価方法である。更には，上記被測定試料
の測定時の温度条件を複数とし，該温度条件を上記基準
試料の測定時の複数の温度条件と一致させてなる半導体
試料の結晶欠陥評価方法である。
【０００５】
【作用】第１の発明によれば，試料の欠陥を評価するに
際し，欠陥の程度が既知である基準試料の光熱変位が複
数の温度条件下で測定され，上記基準試料の欠陥の程度
と上記測定された光熱変位との対応関係が予め記憶され
る。次に，欠陥の程度が未知である被測定試料の光熱変
位及びその時の温度条件が測定される。そして，上記測
定された被測定試料の光熱変位と上記基準試料の対応関
係とを比較することにより該被測定試料の欠陥の程度が
測定される。このように光熱変位の観測時の温度条件を
考慮することにより試料の欠陥の程度についてその絶対
値を精度よく求めることができる。更に，上記被測定試
料の測定時の温度条件を複数とし，該温度条件を上記基
準試料の測定時の複数の温度条件と一致させれば，試料
の欠陥の程度についてその絶対値を一層精度よく求める
ことができる。第２の発明によれば，半導体試料の結晶
欠陥を生じるイオン注入量を評価するに際し，上記結晶
欠陥を生じるイオン量が既知である基準試料の光熱変位
が複数の温度条件下で測定され，上記基準試料のイオン
注入量と，上記測定された光熱変位との対応が予め記憶
される。次に，イオン注入量が未知である被測定試料の
光熱変位及びその時の過度条件が測定される。そして，
上記測定された被測定試料の光熱変位と上記基準試料の
対応関係とを比較することにより被測定試料のイオン注
入量が測定される。このように，光熱変位の観測時の温
度条件を考慮することにより，半導体試料のイオン注入
量の絶対値を精度よく求めることができる。更に，上記
被測定試料の測定時の温度条件を複数とし，該温度条件
を上記基準試料の測定時の複数の温度条件と一致させれ
ば，半導体試料のイオン注入量の絶対値を一層精度よく
求めることができる。その結果，試料の欠陥等の絶対評
価を精度よく行い得る試料の欠陥評価方法を得ることが
できる。
際し，欠陥の程度が既知である基準試料の光熱変位が複
数の温度条件下で測定され，上記基準試料の欠陥の程度
と上記測定された光熱変位との対応関係が予め記憶され
る。次に，欠陥の程度が未知である被測定試料の光熱変
位及びその時の温度条件が測定される。そして，上記測
定された被測定試料の光熱変位と上記基準試料の対応関
係とを比較することにより該被測定試料の欠陥の程度が
測定される。このように光熱変位の観測時の温度条件を
考慮することにより試料の欠陥の程度についてその絶対
値を精度よく求めることができる。更に，上記被測定試
料の測定時の温度条件を複数とし，該温度条件を上記基
準試料の測定時の複数の温度条件と一致させれば，試料
の欠陥の程度についてその絶対値を一層精度よく求める
ことができる。第２の発明によれば，半導体試料の結晶
欠陥を生じるイオン注入量を評価するに際し，上記結晶
欠陥を生じるイオン量が既知である基準試料の光熱変位
が複数の温度条件下で測定され，上記基準試料のイオン
注入量と，上記測定された光熱変位との対応が予め記憶
される。次に，イオン注入量が未知である被測定試料の
光熱変位及びその時の過度条件が測定される。そして，
上記測定された被測定試料の光熱変位と上記基準試料の
対応関係とを比較することにより被測定試料のイオン注
入量が測定される。このように，光熱変位の観測時の温
度条件を考慮することにより，半導体試料のイオン注入
量の絶対値を精度よく求めることができる。更に，上記
被測定試料の測定時の温度条件を複数とし，該温度条件
を上記基準試料の測定時の複数の温度条件と一致させれ
ば，半導体試料のイオン注入量の絶対値を一層精度よく
求めることができる。その結果，試料の欠陥等の絶対評
価を精度よく行い得る試料の欠陥評価方法を得ることが
できる。
【０００６】
【実施例】以下，添付図面を参照して本発明（第１，第
２の発明）を具体化した実施例につき説明し，本発明の
理解に供する。尚，以下の実施例は本発明を具体化した
一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のも
のではない。ここに，図１は第１，第２の発明の基本と
なる発明の具体例に係る試料の欠陥評価装置Ａ１の概略
構成を示す模式図，図２は光熱変位と結晶欠陥密度との
対応関係を示す図，図３は光熱変位とイオン注入量との
対応関係を示す図，図４は試料温度と光熱変位との関係
を示す図，図５は第１，第２の発明の一実施例に係る試
料の欠陥評価装置Ａ２の概略構成を示す模式図，図６は
光熱変位とイオン注入量との対応関係を示す図，図７は
光熱変位の温度勾配とイオン注入量との関係を示す図で
ある。尚，前記図８に示した従来の試料の欠陥評価装置
Ａ０の一例における概略構成を示す模式図と共通する要
素には同一符号を使用する。図１に示す如く，第１，第
２の発明の基本となる発明の具体例に係る試料の欠陥評
価装置Ａ１は，半導体レーザ１，ダイクロイックミラー
２及びレンズ３からなる励起光照射系と，Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザ５，光周波数シフタ６，偏光ビームスプリッタ７，
１／４波長板８，偏光板９，光電変換器１０，フィルタ
１１，コンパレータ１２及び位相検出回路１３からなる
光干渉系とを備えた従来装置Ａ０に新たに計算機１４及
びメモリ１５を加えたものである。この装置Ａ１に適用
される試料の欠陥評価方法（第１，第２の発明）では，
励起光照射系により試料４（Ｋ１，Ｋ２，Ｕ１，Ｕ２）
に励起レーザ（励起光）を照射し，この励起レーザの照
射による試料４の光熱変位を光干渉系により光干渉法を
用いて測定する点で従来例と同様である。第１の発明の
基本となる発明が特徴とするところは，試料４の欠陥を
評価するに際し欠陥の程度ＤＫ１が既知である基準試料
Ｋ１の光熱変位ＰＫ１を測定し，基準試料Ｋ１の欠陥の
程度ＤＫ１と測定された光熱変位ＰＫ１との対応関係Ｘ
１をメモリ１５に予め記憶し，欠陥の程度が未知である
被測定試料Ｕ１の光熱変位ＰＵ１を測定し，測定された
光熱変位ＰＵ１とメモリ１５に記憶された基準試料Ｋ１
の対応関係Ｘ１とを計算機１４により比較することによ
り被測定試料Ｕ１の欠陥の程度ＤＵ１を測定する点であ
る。
２の発明）を具体化した実施例につき説明し，本発明の
理解に供する。尚，以下の実施例は本発明を具体化した
一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のも
のではない。ここに，図１は第１，第２の発明の基本と
なる発明の具体例に係る試料の欠陥評価装置Ａ１の概略
構成を示す模式図，図２は光熱変位と結晶欠陥密度との
対応関係を示す図，図３は光熱変位とイオン注入量との
対応関係を示す図，図４は試料温度と光熱変位との関係
を示す図，図５は第１，第２の発明の一実施例に係る試
料の欠陥評価装置Ａ２の概略構成を示す模式図，図６は
光熱変位とイオン注入量との対応関係を示す図，図７は
光熱変位の温度勾配とイオン注入量との関係を示す図で
ある。尚，前記図８に示した従来の試料の欠陥評価装置
Ａ０の一例における概略構成を示す模式図と共通する要
素には同一符号を使用する。図１に示す如く，第１，第
２の発明の基本となる発明の具体例に係る試料の欠陥評
価装置Ａ１は，半導体レーザ１，ダイクロイックミラー
２及びレンズ３からなる励起光照射系と，Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザ５，光周波数シフタ６，偏光ビームスプリッタ７，
１／４波長板８，偏光板９，光電変換器１０，フィルタ
１１，コンパレータ１２及び位相検出回路１３からなる
光干渉系とを備えた従来装置Ａ０に新たに計算機１４及
びメモリ１５を加えたものである。この装置Ａ１に適用
される試料の欠陥評価方法（第１，第２の発明）では，
励起光照射系により試料４（Ｋ１，Ｋ２，Ｕ１，Ｕ２）
に励起レーザ（励起光）を照射し，この励起レーザの照
射による試料４の光熱変位を光干渉系により光干渉法を
用いて測定する点で従来例と同様である。第１の発明の
基本となる発明が特徴とするところは，試料４の欠陥を
評価するに際し欠陥の程度ＤＫ１が既知である基準試料
Ｋ１の光熱変位ＰＫ１を測定し，基準試料Ｋ１の欠陥の
程度ＤＫ１と測定された光熱変位ＰＫ１との対応関係Ｘ
１をメモリ１５に予め記憶し，欠陥の程度が未知である
被測定試料Ｕ１の光熱変位ＰＵ１を測定し，測定された
光熱変位ＰＵ１とメモリ１５に記憶された基準試料Ｋ１
の対応関係Ｘ１とを計算機１４により比較することによ
り被測定試料Ｕ１の欠陥の程度ＤＵ１を測定する点であ
る。
【０００７】この第１の発明の基本となる発明は，光熱
変位の大きさが各試料４（Ｋ１，Ｕ１）のそれぞれの熱
伝導率に依存し，更にこの熱伝導率は半導体結晶の結晶
性に強く依存するという点に着目してなされたものであ
る。即ち，結晶欠陥が増加するにつれ，熱伝導率は減少
するため励起光による試料の発熱は増大し，光熱変位は
大きくなるという様に，結晶欠陥密度と光熱変位の大き
さには一対一の対応関係が存在する。従って，光熱変位
の観測により結晶欠陥密度の絶対値の測定ができるので
ある。
変位の大きさが各試料４（Ｋ１，Ｕ１）のそれぞれの熱
伝導率に依存し，更にこの熱伝導率は半導体結晶の結晶
性に強く依存するという点に着目してなされたものであ
る。即ち，結晶欠陥が増加するにつれ，熱伝導率は減少
するため励起光による試料の発熱は増大し，光熱変位は
大きくなるという様に，結晶欠陥密度と光熱変位の大き
さには一対一の対応関係が存在する。従って，光熱変位
の観測により結晶欠陥密度の絶対値の測定ができるので
ある。
【０００８】以下，この第１の発明の基本となる発明に
よってシリコン結晶からなる試料の欠陥評価を行った場
合を例にとって説明する。図２は，シリコン結晶にＡＳ
イオンを注入した基準試料において，結晶欠陥密度（欠
陥の程度に相当）と光熱変位の大きさとの対応関係を示
す特性曲線である。この対応関係はメモリ１５に記憶し
ておく。未知の試料について測定された光熱変位は計算
機１４によりこの対応関係から結晶欠陥密度に換算さ
れ，この未知の試料の結晶欠陥密度の絶対値が出力され
る。このように光熱変位の観測により試料の欠陥の程度
についてその絶対値を得ることができる。引き続いて，
第２の発明の基本となる発明について説明する。この第
２の発明の基本となる発明が特徴とするところは，半導
体試料の結晶欠陥を生じるイオン注入量を評価するに際
し，結晶欠陥を生じるイオンＩＫ２が既知である基準試
料Ｋ２の光熱変位ＰＫ２を測定し，基準試料Ｋ２のイオ
ン注入量ＩＫ２と，測定された光熱変位ＰＫ２との対応
関係Ｘ２をメモリ１５に予め記憶し，イオン注入量が未
知である被測定試料Ｕ２の光熱変位ＰＵ２を測定し，測
定された光熱変位ＰＵ２とメモリ１５に記憶された基準
試料Ｋ２の対応関係Ｘ２とを計算機１４により比較する
ことにより被測定試料Ｕ２のイオン注入量ＩＵ２を測定
する点である。この第２の発明の基本となる発明はイオ
ン注入においてはイオン注入量の増加とともにイオン注
入による結晶欠陥が増加するという点に着目してなされ
たものである。従って，光熱変位の観測によりイオン注
入量の絶対値の計測ができるのである。
よってシリコン結晶からなる試料の欠陥評価を行った場
合を例にとって説明する。図２は，シリコン結晶にＡＳ
イオンを注入した基準試料において，結晶欠陥密度（欠
陥の程度に相当）と光熱変位の大きさとの対応関係を示
す特性曲線である。この対応関係はメモリ１５に記憶し
ておく。未知の試料について測定された光熱変位は計算
機１４によりこの対応関係から結晶欠陥密度に換算さ
れ，この未知の試料の結晶欠陥密度の絶対値が出力され
る。このように光熱変位の観測により試料の欠陥の程度
についてその絶対値を得ることができる。引き続いて，
第２の発明の基本となる発明について説明する。この第
２の発明の基本となる発明が特徴とするところは，半導
体試料の結晶欠陥を生じるイオン注入量を評価するに際
し，結晶欠陥を生じるイオンＩＫ２が既知である基準試
料Ｋ２の光熱変位ＰＫ２を測定し，基準試料Ｋ２のイオ
ン注入量ＩＫ２と，測定された光熱変位ＰＫ２との対応
関係Ｘ２をメモリ１５に予め記憶し，イオン注入量が未
知である被測定試料Ｕ２の光熱変位ＰＵ２を測定し，測
定された光熱変位ＰＵ２とメモリ１５に記憶された基準
試料Ｋ２の対応関係Ｘ２とを計算機１４により比較する
ことにより被測定試料Ｕ２のイオン注入量ＩＵ２を測定
する点である。この第２の発明の基本となる発明はイオ
ン注入においてはイオン注入量の増加とともにイオン注
入による結晶欠陥が増加するという点に着目してなされ
たものである。従って，光熱変位の観測によりイオン注
入量の絶対値の計測ができるのである。
【０００９】以下，この第２の発明の基本となる発明に
よってシリコン結晶にＢイオンを注入した試料の欠陥評
価を行った場合を例にとって概略説明する。図３は，シ
リコン結晶にＢイオンを注入した試料において，イオン
注入量と光熱変位との対応関係を示す特性曲線である。
図よりイオン注入量の増加とともにイオン注入による結
晶欠陥が増加するため光熱変位は増加することが分か
る。この対応関係をメモリ１５に記憶しておく。未知量
をイオン注入した試料について測定された光熱変位は，
計算機１４によりこの対応関係からイオン注入量に換算
され，このイオン注入量の絶対値が出力される。このよ
うに光熱変位の観測により半導体試料のイオン注入量に
ついて，その絶対値を得ることができる。ところで，光
熱変位量は一般に熱膨張率と熱伝導率との比に比例する
ことが知られている（例えばＳ．ＳＵＭＩＥ ｅｔ．ａ
ｌ：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３１（１９９
２）３５７５参照）。熱膨張率と熱伝導率はいずれも表
１に示すような温度依存性があることから，結局光熱変
位量は温度が上昇すると増加する傾向にある。
よってシリコン結晶にＢイオンを注入した試料の欠陥評
価を行った場合を例にとって概略説明する。図３は，シ
リコン結晶にＢイオンを注入した試料において，イオン
注入量と光熱変位との対応関係を示す特性曲線である。
図よりイオン注入量の増加とともにイオン注入による結
晶欠陥が増加するため光熱変位は増加することが分か
る。この対応関係をメモリ１５に記憶しておく。未知量
をイオン注入した試料について測定された光熱変位は，
計算機１４によりこの対応関係からイオン注入量に換算
され，このイオン注入量の絶対値が出力される。このよ
うに光熱変位の観測により半導体試料のイオン注入量に
ついて，その絶対値を得ることができる。ところで，光
熱変位量は一般に熱膨張率と熱伝導率との比に比例する
ことが知られている（例えばＳ．ＳＵＭＩＥ ｅｔ．ａ
ｌ：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３１（１９９
２）３５７５参照）。熱膨張率と熱伝導率はいずれも表
１に示すような温度依存性があることから，結局光熱変
位量は温度が上昇すると増加する傾向にある。
【表１】 また，イオンが注入されて半導体試料表面の結晶性が変
化すると，熱膨張率や熱伝導率の温度依存性も変化す
る。つまり，光熱変位量の温度特性はイオン注入量によ
っても変化することになる。図４は様々なイオン注入を
行った半導体試料について，試料温度と光熱変位量との
関係を示したものである。図より光熱変位量の温度勾配
などが試料によって異なっていることがわかる。よって
この特性を利用すると，試料の結晶性ならびにイオン注
入量の絶対値を単一温度で測定した場合より高精度で求
めることが可能である。以下に述べる第１，第２の発明
はこの点に着目してなされたものである。
化すると，熱膨張率や熱伝導率の温度依存性も変化す
る。つまり，光熱変位量の温度特性はイオン注入量によ
っても変化することになる。図４は様々なイオン注入を
行った半導体試料について，試料温度と光熱変位量との
関係を示したものである。図より光熱変位量の温度勾配
などが試料によって異なっていることがわかる。よって
この特性を利用すると，試料の結晶性ならびにイオン注
入量の絶対値を単一温度で測定した場合より高精度で求
めることが可能である。以下に述べる第１，第２の発明
はこの点に着目してなされたものである。
【００１０】図５に示す如く，第１，第２の発明の一実
施例に係る試料の欠陥評価装置Ａ２は，半導体レーザ
１，ダイクロイックミラー２及びレンズ３からなる励起
光照射系と，Ｈｅ−Ｎｅレーザ５，光周波数シフタ６，
偏光ビームスプリッタ７，１／４波長板８，偏光板９，
光電変換器１０，フィルタ１１，コンパレータ１２及び
位相検出回路１３からなる光干渉系とを備えた従来装置
Ａ０に新たに計算機１４，メモリ１５，ヒータなどの試
料温度変化手段１６及び試料温度測定器１７を加えたも
のである。この装置Ａ２に適用される試料の欠陥方法
（第１，第２の発明）では，励起光照射系により試料４
（Ｋ１，Ｋ２，Ｕ１，Ｕ２）に励起レーザ（励起光）を
照射し，この励起レーザの照射による試料４の光熱変位
を光干渉系により光干渉法を用いて測定する点で従来例
と同様である。第１の発明が特徴とするところは，試料
４の欠陥を評価するに際し，欠陥の程度ＤＫ１が既知で
ある基準試料Ｋ１の光熱変位ＰＫ１を複数の温度条件下
で測定し，基準試料Ｋ１の欠陥の程度ＤＫ１と測定され
た光熱変位ＰＫ１との対応関係Ｘ１をモメリ１５に予め
記憶し，欠陥の程度が未知である被測定試料Ｕ１の光熱
変位ＰＵ１及びその時の温度条件を測定し，測定された
光熱変位ＰＵ１とメモリ１５に記憶された基準試料Ｋ１
の対応関係Ｘ１とを計算機１４により比較することによ
り被測定試料Ｕ１の欠陥の程度ＤＵ１を測定する点であ
る。上述したように，光熱変位量は温度が上昇すると増
加する傾向があるため，光熱変位の観測時の温度条件を
考慮することにより試料の欠陥の程度について，その絶
対値を精度よく求めることができる。複数の温度条件は
試料温度変化手段１６及び試料温度測定器１７を用いて
任意に設定可能であるが，試料の結晶欠陥がアニールさ
れない範囲とする必要がある。また，第２の発明が特徴
とするところは，半導体試料の結晶欠陥を生じるイオン
注入量を評価するに際し，結晶欠陥を生じるイオンＩＫ
２が既知である基準試料Ｋ２の光熱変位ＰＫ２を複数の
温度条件下で測定し，基準試料Ｋ２のイオン注入量ＩＫ
２と，測定された光熱変位ＰＫ２との対応関係Ｘ２をメ
モリ１５に予め記憶し，イオン注入量が未知である被測
定試料Ｕ２の光熱変位ＰＵ２及びその時の温度条件を測
定し，測定された光熱変位ＰＵ２とメモリ１５に記憶さ
れた基準試料Ｋ２の対応関係Ｘ２とを計算機１４により
比較することにより被測定試料Ｕ２のイオン注入量ＩＵ
２を測定する点で従来例と異なる。
施例に係る試料の欠陥評価装置Ａ２は，半導体レーザ
１，ダイクロイックミラー２及びレンズ３からなる励起
光照射系と，Ｈｅ−Ｎｅレーザ５，光周波数シフタ６，
偏光ビームスプリッタ７，１／４波長板８，偏光板９，
光電変換器１０，フィルタ１１，コンパレータ１２及び
位相検出回路１３からなる光干渉系とを備えた従来装置
Ａ０に新たに計算機１４，メモリ１５，ヒータなどの試
料温度変化手段１６及び試料温度測定器１７を加えたも
のである。この装置Ａ２に適用される試料の欠陥方法
（第１，第２の発明）では，励起光照射系により試料４
（Ｋ１，Ｋ２，Ｕ１，Ｕ２）に励起レーザ（励起光）を
照射し，この励起レーザの照射による試料４の光熱変位
を光干渉系により光干渉法を用いて測定する点で従来例
と同様である。第１の発明が特徴とするところは，試料
４の欠陥を評価するに際し，欠陥の程度ＤＫ１が既知で
ある基準試料Ｋ１の光熱変位ＰＫ１を複数の温度条件下
で測定し，基準試料Ｋ１の欠陥の程度ＤＫ１と測定され
た光熱変位ＰＫ１との対応関係Ｘ１をモメリ１５に予め
記憶し，欠陥の程度が未知である被測定試料Ｕ１の光熱
変位ＰＵ１及びその時の温度条件を測定し，測定された
光熱変位ＰＵ１とメモリ１５に記憶された基準試料Ｋ１
の対応関係Ｘ１とを計算機１４により比較することによ
り被測定試料Ｕ１の欠陥の程度ＤＵ１を測定する点であ
る。上述したように，光熱変位量は温度が上昇すると増
加する傾向があるため，光熱変位の観測時の温度条件を
考慮することにより試料の欠陥の程度について，その絶
対値を精度よく求めることができる。複数の温度条件は
試料温度変化手段１６及び試料温度測定器１７を用いて
任意に設定可能であるが，試料の結晶欠陥がアニールさ
れない範囲とする必要がある。また，第２の発明が特徴
とするところは，半導体試料の結晶欠陥を生じるイオン
注入量を評価するに際し，結晶欠陥を生じるイオンＩＫ
２が既知である基準試料Ｋ２の光熱変位ＰＫ２を複数の
温度条件下で測定し，基準試料Ｋ２のイオン注入量ＩＫ
２と，測定された光熱変位ＰＫ２との対応関係Ｘ２をメ
モリ１５に予め記憶し，イオン注入量が未知である被測
定試料Ｕ２の光熱変位ＰＵ２及びその時の温度条件を測
定し，測定された光熱変位ＰＵ２とメモリ１５に記憶さ
れた基準試料Ｋ２の対応関係Ｘ２とを計算機１４により
比較することにより被測定試料Ｕ２のイオン注入量ＩＵ
２を測定する点で従来例と異なる。
【００１１】この場合も，上記第１の発明と同様，光熱
変位の観測時の温度条件を考慮することにより半導体試
料のイオン注入量の絶対値を精度よく求めることができ
る。更に，第１，第２の発明共，被測定試料ＰＵ１（Ｐ
Ｕ２）の測定時の温度条件を複数とし，これらの温度条
件を基準試料Ｋ１（Ｋ２）の測定時の複数の温度条件と
一致させてもよい。以下，第２の発明によって複数の温
度条件下での被測定試料の光熱変位測定を行い，イオン
注入量の絶対値を求める場合を例にとってより具体的に
説明する。図６に示したように試料温度変化手段１６及
び試料温度測定器１７を用いて設定された異なる複数の
温度条件Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｍ下にてイオン注入量の既
知な基準試料Ｋ２（Ｋ２１，Ｋ２２，…，Ｋ２ｎ）の光
熱変位ＰＫ２を測定する。基準試料Ｋ２は１種類とし
て，温度条件だけを変えて光熱変位ＰＫ２を測定しても
よい。ただし，ここでも，イオン注入された結晶欠陥が
アニールされないような低い温度範囲に温度条件Ｔ１，
Ｔ２…，Ｔｍを設定する必要はある。測定された光熱変
位ＰＫ２は以下の様に表すことができる。 温度Ｔ１：ＰＫ２１（Ｔ１），ＰＫ２２（Ｔ１），…，ＰＫ２ｎ（Ｔ１） 温度Ｔ２：ＰＫ２１（Ｔ２），ＰＫ２２（Ｔ２），…，ＰＫ２ｎ（Ｔ２） ・ ・ 温度Ｔｍ：ＰＫ２１（Ｔｍ），ＰＫ２２（Ｔｍ），…，ＰＫ２ｎ（Ｔｍ） それぞれの温度で，基準試料のイオン注入量ＩＫ２（Ｉ
Ｋ２１，ＩＫ２２，…，ＩＫ２ｎ）と上記光熱変位の対
応関係Ｘ２（Ｘ２１，Ｘ２２，…，Ｘ２ｍ）を求め，メ
モリ１５に記憶する。
変位の観測時の温度条件を考慮することにより半導体試
料のイオン注入量の絶対値を精度よく求めることができ
る。更に，第１，第２の発明共，被測定試料ＰＵ１（Ｐ
Ｕ２）の測定時の温度条件を複数とし，これらの温度条
件を基準試料Ｋ１（Ｋ２）の測定時の複数の温度条件と
一致させてもよい。以下，第２の発明によって複数の温
度条件下での被測定試料の光熱変位測定を行い，イオン
注入量の絶対値を求める場合を例にとってより具体的に
説明する。図６に示したように試料温度変化手段１６及
び試料温度測定器１７を用いて設定された異なる複数の
温度条件Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｍ下にてイオン注入量の既
知な基準試料Ｋ２（Ｋ２１，Ｋ２２，…，Ｋ２ｎ）の光
熱変位ＰＫ２を測定する。基準試料Ｋ２は１種類とし
て，温度条件だけを変えて光熱変位ＰＫ２を測定しても
よい。ただし，ここでも，イオン注入された結晶欠陥が
アニールされないような低い温度範囲に温度条件Ｔ１，
Ｔ２…，Ｔｍを設定する必要はある。測定された光熱変
位ＰＫ２は以下の様に表すことができる。 温度Ｔ１：ＰＫ２１（Ｔ１），ＰＫ２２（Ｔ１），…，ＰＫ２ｎ（Ｔ１） 温度Ｔ２：ＰＫ２１（Ｔ２），ＰＫ２２（Ｔ２），…，ＰＫ２ｎ（Ｔ２） ・ ・ 温度Ｔｍ：ＰＫ２１（Ｔｍ），ＰＫ２２（Ｔｍ），…，ＰＫ２ｎ（Ｔｍ） それぞれの温度で，基準試料のイオン注入量ＩＫ２（Ｉ
Ｋ２１，ＩＫ２２，…，ＩＫ２ｎ）と上記光熱変位の対
応関係Ｘ２（Ｘ２１，Ｘ２２，…，Ｘ２ｍ）を求め，メ
モリ１５に記憶する。
【００１２】次に，イオン注入量の未知な被測定試料Ｕ
２を異なる複数の温度条件下にて計測する。測定された
光熱変位ＰＵ２は以下の様に表すことができる。 測定された光熱変位ＰＵ２（ＰＵ２（Ｔ１），ＰＵ２
（Ｔ２），…，ＰＵ２（Ｔｍ））からそれぞれ対応関係
Ｘ２（Ｘ２１，Ｘ２２，…，Ｘ２ｍ）を用いてイオン注
入量ＩＵ２（ＩＵ２（Ｔ１），ＩＵ２（Ｔ２），…，Ｉ
Ｕ２（Ｔｍ））を算出することができる。求める被測定
試料のイオン注入量は単純にイオン注入量ＩＵ２（ＩＵ
２（Ｔ１），ＩＵ２（Ｔ２），…，ＩＵ２（Ｔｍ））を
算術平均することにより得ても良いし，他の演算処理に
よって算出してもよい。また，図４のようにイオン注入
量によって光熱変位の温度勾配が変化することを利用し
て，その傾きをイオン注入量の検出パラメータとするこ
ともできる（図７参照）。このように被測定試料の測定
時の温度条件を複数とし，これらの温度条件を基準試料
の測定時の複数の温度条件と一致させることにより半導
体試料のイオン注入量の絶対値を一層精度よく求めるこ
とができる。また，第１の発明によって複数の温度条件
下での被測定試料の光熱変位測定を行い，試料の欠陥の
絶対値を求める場合も，上記第２の発明と同様にして試
料の欠陥の絶対値を一層精度よく求めることができる。
以上のように本発明（第１，第２の発明）によれば，試
料の欠陥等の絶対評価を精度よく行い得る試料の欠陥評
価方法を得ることができる。
２を異なる複数の温度条件下にて計測する。測定された
光熱変位ＰＵ２は以下の様に表すことができる。 測定された光熱変位ＰＵ２（ＰＵ２（Ｔ１），ＰＵ２
（Ｔ２），…，ＰＵ２（Ｔｍ））からそれぞれ対応関係
Ｘ２（Ｘ２１，Ｘ２２，…，Ｘ２ｍ）を用いてイオン注
入量ＩＵ２（ＩＵ２（Ｔ１），ＩＵ２（Ｔ２），…，Ｉ
Ｕ２（Ｔｍ））を算出することができる。求める被測定
試料のイオン注入量は単純にイオン注入量ＩＵ２（ＩＵ
２（Ｔ１），ＩＵ２（Ｔ２），…，ＩＵ２（Ｔｍ））を
算術平均することにより得ても良いし，他の演算処理に
よって算出してもよい。また，図４のようにイオン注入
量によって光熱変位の温度勾配が変化することを利用し
て，その傾きをイオン注入量の検出パラメータとするこ
ともできる（図７参照）。このように被測定試料の測定
時の温度条件を複数とし，これらの温度条件を基準試料
の測定時の複数の温度条件と一致させることにより半導
体試料のイオン注入量の絶対値を一層精度よく求めるこ
とができる。また，第１の発明によって複数の温度条件
下での被測定試料の光熱変位測定を行い，試料の欠陥の
絶対値を求める場合も，上記第２の発明と同様にして試
料の欠陥の絶対値を一層精度よく求めることができる。
以上のように本発明（第１，第２の発明）によれば，試
料の欠陥等の絶対評価を精度よく行い得る試料の欠陥評
価方法を得ることができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明は上記したように構成されている
ため，光熱変位の観測により試料の欠陥の程度，または
半導体試料のイオン注入量についてその絶対値の測定が
でき，しかも，光熱変位観測時の温度条件を考慮するこ
とにより試料の欠陥の程度，または半導体試料のイオン
注入量についてその絶対値を精度よく求めることができ
る。更に，基準試料及び被測定試料の測定時の温度条件
をそれぞれ複数とし，両温度条件を一致させれば，試料
の欠陥の程度，または半導体試料のイオン注入量につい
てその絶対値を一層精度よく求めることができる。その
結果，試料の欠陥等の絶対評価を精度よく行い得る試料
の欠陥評価方法を得ることができる。
ため，光熱変位の観測により試料の欠陥の程度，または
半導体試料のイオン注入量についてその絶対値の測定が
でき，しかも，光熱変位観測時の温度条件を考慮するこ
とにより試料の欠陥の程度，または半導体試料のイオン
注入量についてその絶対値を精度よく求めることができ
る。更に，基準試料及び被測定試料の測定時の温度条件
をそれぞれ複数とし，両温度条件を一致させれば，試料
の欠陥の程度，または半導体試料のイオン注入量につい
てその絶対値を一層精度よく求めることができる。その
結果，試料の欠陥等の絶対評価を精度よく行い得る試料
の欠陥評価方法を得ることができる。
【図１】 第１，第２発明の基本となる発明の具体例に
係る試料の欠陥評価装置Ａ１の概略構成を示す模式図。
係る試料の欠陥評価装置Ａ１の概略構成を示す模式図。
【図２】 光熱変位と結晶欠陥密度との対応関係を示す
図。
図。
【図３】 光熱変位とイオン注入量との対応関係を示す
図。
図。
【図４】 試料温度と光熱変位との関係を示す図。
【図５】 第１，第２の発明の一実施例に係る試料の欠
陥評価装置Ａ２の概略構成を示す模式図。
陥評価装置Ａ２の概略構成を示す模式図。
【図６】 光熱変位とイオン注入量との対応関係を示す
図。
図。
【図７】 光熱変位の温度勾配とイオン注入量との関係
を示す図。
を示す図。
【図８】 従来の試料の欠陥評価装置Ａ０の一例におけ
る概略構成を示す模式図。
る概略構成を示す模式図。
Ａ１，Ａ２…試料の欠陥評価装置 １４…計算機 １５…メモリ １６…試料温度変化手段 １７…試料温度測定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 勉 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (56)参考文献 高松弘行、外４名、”レーザ干渉プロ ーブによる光熱変位計測システム”、神 戸製鋼技報、1991年、第41巻、第４号、 ｐ．127−130 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 25/00 - 25/72 G01N 29/00 501 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 試料に励起光を照射し，該励起光の照射
による上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測定する
試料の欠陥評価方法において， 欠陥の程度が既知である基準試料の複数の温度条件下で
の光熱変位を測定し，上記基準試料の欠陥の程度と上記
測定された光熱変位との対応関係を予め記憶し， 欠陥の程度が未知である被測定試料の光熱変位及びその
時の温度条件を測定し， 上記測定された被測定試料の光熱変位と上記基準試料の
対応関係とを比較することにより該被測定試料の欠陥の
程度を測定してなることを特徴とする試料の欠陥評価方
法。 - 【請求項２】 上記被測定試料の測定時の温度条件を複
数とし，該温度条件を上記基準試料の測定時の複数の温
度条件と一致させてなる請求項１記載の試料の欠陥評価
方法。 - 【請求項３】 半導体試料に励起光を照射し，該励起光
の照射による上記試料の光熱変位を光干渉法を用いて測
定する半導体試料のイオン注入により生じる結晶欠陥評
価方法において， 上記結晶欠陥を生じるイオン注入量が既知である基準試
料の複数の温度条件下での光熱変位を測定し， 上記基準試料のイオン注入量と上記測定された光熱変位
との対応関係を予め記憶し， イオン注入量が未知である被測定試料の光熱変位及びそ
の時の温度条件を測定し， 上記測定された被測定試料の光熱変位と上記基準試料の
対応関係とを比較することにより該被測定試料のイオン
注入量を測定してなることを特徴とする半導体試料の結
晶欠陥評価方法。 - 【請求項４】 上記被測定試料の測定時の温度条件を複
数とし，該温度条件を上記基準試料の測定時の複数の温
度条件と一致させてなる請求項３記載の半導体試料の結
晶欠陥評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05209251A JP3130708B2 (ja) | 1993-01-13 | 1993-08-24 | 試料の欠陥評価方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-4147 | 1993-01-13 | ||
| JP414793 | 1993-01-13 | ||
| JP05209251A JP3130708B2 (ja) | 1993-01-13 | 1993-08-24 | 試料の欠陥評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265496A JPH06265496A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3130708B2 true JP3130708B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=26337872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05209251A Expired - Fee Related JP3130708B2 (ja) | 1993-01-13 | 1993-08-24 | 試料の欠陥評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3130708B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980050105A (ko) * | 1996-12-20 | 1998-09-15 | 독토르 호르스트 아담스 | 공작물의 비파괴 검사방법 및 장치 |
| JP4119385B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2008-07-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 光熱変換測定装置 |
| CN103688160B (zh) * | 2011-07-13 | 2015-09-30 | 浜松光子学株式会社 | 发热点检测方法及发热点检测装置 |
| JP5743855B2 (ja) * | 2011-11-07 | 2015-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 発熱点検出方法及び発熱点検出装置 |
| CN104849305A (zh) * | 2015-06-12 | 2015-08-19 | 合肥市徽腾网络科技有限公司 | 一种化纤长丝热收缩率的测试装置及其测试方法 |
| CN120339701B (zh) * | 2025-04-07 | 2026-03-27 | 弘润半导体(苏州)有限公司 | 一种半导体封装中的表面贴装检测系统 |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP05209251A patent/JP3130708B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 高松弘行、外４名、"レーザ干渉プローブによる光熱変位計測システム"、神戸製鋼技報、１９９１年、第４１巻、第４号、ｐ．１２７−１３０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06265496A (ja) | 1994-09-22 |
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