JP2832272B2 - 結晶欠陥観察装置 - Google Patents
結晶欠陥観察装置Info
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- JP2832272B2 JP2832272B2 JP5326049A JP32604993A JP2832272B2 JP 2832272 B2 JP2832272 B2 JP 2832272B2 JP 5326049 A JP5326049 A JP 5326049A JP 32604993 A JP32604993 A JP 32604993A JP 2832272 B2 JP2832272 B2 JP 2832272B2
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- laser
- laser beam
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスに用いら
れる半導体結晶の内部欠陥を観察する装置に関する。
れる半導体結晶の内部欠陥を観察する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体ウエハ等の内部欠陥を観察
する方法として、レーザ光束をウエハ表面から照射し、
ウエハ内の欠陥から生じる散乱光のみをその照射面側あ
るいはウエハ表面に垂直な劈開面側から受光して欠陥像
を観察する方法が知られている。そして、欠陥の検出感
度等の調整は、もっぱら照射レーザ光の強度を変化させ
ることにより行なっている。
する方法として、レーザ光束をウエハ表面から照射し、
ウエハ内の欠陥から生じる散乱光のみをその照射面側あ
るいはウエハ表面に垂直な劈開面側から受光して欠陥像
を観察する方法が知られている。そして、欠陥の検出感
度等の調整は、もっぱら照射レーザ光の強度を変化させ
ることにより行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術によれば、より微小な欠陥を観察すべく照
射レーザ光の強度を上げると、半導体結晶を破壊してし
まうという問題がある。また、このように照射レーザ光
の強度のみに頼ることは、装置構成や消費電力の面でも
好ましくない。
うな従来技術によれば、より微小な欠陥を観察すべく照
射レーザ光の強度を上げると、半導体結晶を破壊してし
まうという問題がある。また、このように照射レーザ光
の強度のみに頼ることは、装置構成や消費電力の面でも
好ましくない。
【０００４】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、比較的小さなレーザ光強度でも、効率的に
半導体結晶の欠陥を観察できるような装置を提供するこ
とにある。
題点に鑑み、比較的小さなレーザ光強度でも、効率的に
半導体結晶の欠陥を観察できるような装置を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、半導体結晶の平らな表面へ向けてレーザ光
束を照射し、このレーザ光束により前記半導体結晶内の
欠陥から生じる散乱光を受光して前記欠陥の情報を得る
に際し、前記レーザ光の波長は、レーザ光の波長の変化
に対する前記欠陥による散乱強度の変化および前記半導
体結晶におけるレーザ光の吸収係数の変化に基づいて設
定するようにしている。
本発明では、半導体結晶の平らな表面へ向けてレーザ光
束を照射し、このレーザ光束により前記半導体結晶内の
欠陥から生じる散乱光を受光して前記欠陥の情報を得る
に際し、前記レーザ光の波長は、レーザ光の波長の変化
に対する前記欠陥による散乱強度の変化および前記半導
体結晶におけるレーザ光の吸収係数の変化に基づいて設
定するようにしている。
【０００６】
【作用】この構成において、照射レーザ光の波長に対
し、欠陥からの散乱強度および吸収係数は、シリコン結
晶の場合を例にとれば、図１のグラフに示すように変化
する。散乱強度Ｉが図１のように変化するのは、欠陥の
まわりのシリコン結晶の屈折率εに対する欠陥の屈折率
をε＋△ε、欠陥の体積をＶ、照射レーザ光の波長をλ
とすれば、その欠陥による散乱強度Ｉは、Ｉ∝λ-4（△
ε＊Ｖ）2 のように、波長の４乗に反比例するととも
に、△εおよびＶの影響を受けるからである。したがっ
て、半導体ウエハの表面へ向けてレーザ光束を照射し、
劈開面側から９０°散乱を観察するような場合は、散乱
強度が高くかつ吸収係数が小さい方がより微小な欠陥の
観察に適しているため、シリコンウエハの場合は図１か
ら照射レーザ光の波長を９７０〜１０３５ｎｍの範囲内
の波長に設定するのが好ましい。また、シリコンウエハ
の表面からレーザ光束を照射し、その表面から散乱光を
観察するような場合は、シリコンウエハの裏面からの反
射や散乱の影響を抑えるため、吸収係数が比較的大きく
かつ散乱強度が比較的小さい９６０〜１０１０ｎｍの範
囲の波長のレーザ光束を照射するのが好ましい。
し、欠陥からの散乱強度および吸収係数は、シリコン結
晶の場合を例にとれば、図１のグラフに示すように変化
する。散乱強度Ｉが図１のように変化するのは、欠陥の
まわりのシリコン結晶の屈折率εに対する欠陥の屈折率
をε＋△ε、欠陥の体積をＶ、照射レーザ光の波長をλ
とすれば、その欠陥による散乱強度Ｉは、Ｉ∝λ-4（△
ε＊Ｖ）2 のように、波長の４乗に反比例するととも
に、△εおよびＶの影響を受けるからである。したがっ
て、半導体ウエハの表面へ向けてレーザ光束を照射し、
劈開面側から９０°散乱を観察するような場合は、散乱
強度が高くかつ吸収係数が小さい方がより微小な欠陥の
観察に適しているため、シリコンウエハの場合は図１か
ら照射レーザ光の波長を９７０〜１０３５ｎｍの範囲内
の波長に設定するのが好ましい。また、シリコンウエハ
の表面からレーザ光束を照射し、その表面から散乱光を
観察するような場合は、シリコンウエハの裏面からの反
射や散乱の影響を抑えるため、吸収係数が比較的大きく
かつ散乱強度が比較的小さい９６０〜１０１０ｎｍの範
囲の波長のレーザ光束を照射するのが好ましい。
【０００７】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
る。
【０００８】図２は本発明の一実施例に係る結晶欠陥観
察装置を示す模式図である。同図に示すように、この装
置は、シリコンウエハ１の表面３へ向けて収束レーザ光
５を照射するレーザ照射手段７、レーザ光５によりシリ
コンウエハ１ないの欠陥９から生じる散乱光１１を受光
して欠陥９の情報を得る観察手段１３を備える。レーザ
照射手段７は不図示のレーザ装置とそれが発するレーザ
光を集光して表面３へ向け照射させる集光レンズ１５を
有する。観察手段１３は、散乱光１１を受光する顕微鏡
１７とそれによって結像される欠陥像を光電変換して画
像データを得るテレビカメラ１９とを有する。レーザ装
置としては波長が９７０〜１０３５ｎｍの範囲の波長の
レーザ光を発するものを設定し、あるいはそのような波
長のレーザ光を発するように調整し設定されている。
察装置を示す模式図である。同図に示すように、この装
置は、シリコンウエハ１の表面３へ向けて収束レーザ光
５を照射するレーザ照射手段７、レーザ光５によりシリ
コンウエハ１ないの欠陥９から生じる散乱光１１を受光
して欠陥９の情報を得る観察手段１３を備える。レーザ
照射手段７は不図示のレーザ装置とそれが発するレーザ
光を集光して表面３へ向け照射させる集光レンズ１５を
有する。観察手段１３は、散乱光１１を受光する顕微鏡
１７とそれによって結像される欠陥像を光電変換して画
像データを得るテレビカメラ１９とを有する。レーザ装
置としては波長が９７０〜１０３５ｎｍの範囲の波長の
レーザ光を発するものを設定し、あるいはそのような波
長のレーザ光を発するように調整し設定されている。
【０００９】この構成において、集束レーザ光５が表面
３へ向けて照射されると、欠陥９から散乱光が生じ、そ
れが顕微鏡１７を介して観察されるが、レーザ光の波長
が上述のように設定されているため、照射されたレーザ
光はシリコンウエハ内でほど良く減衰するとともに、散
乱強度がそれほど強くないため、裏面２１における反射
や散乱の影響をそれほど受けずに、欠陥９からの散乱光
が明瞭に観察される。図３は本発明の他の実施例に係る
結晶欠陥観察装置を示す模式図である。図２と同一の符
号は同様の構成要素を示す。図３中、２３はシリコンウ
エハ１の劈開面である。この場合、レーザ装置は、９６
０〜１０１０ｎｍの範囲の波長のレーザ光を発するよう
に設定されている。
３へ向けて照射されると、欠陥９から散乱光が生じ、そ
れが顕微鏡１７を介して観察されるが、レーザ光の波長
が上述のように設定されているため、照射されたレーザ
光はシリコンウエハ内でほど良く減衰するとともに、散
乱強度がそれほど強くないため、裏面２１における反射
や散乱の影響をそれほど受けずに、欠陥９からの散乱光
が明瞭に観察される。図３は本発明の他の実施例に係る
結晶欠陥観察装置を示す模式図である。図２と同一の符
号は同様の構成要素を示す。図３中、２３はシリコンウ
エハ１の劈開面である。この場合、レーザ装置は、９６
０〜１０１０ｎｍの範囲の波長のレーザ光を発するよう
に設定されている。
【００１０】この構成において、集束レーザ光５が表面
３へ向けて照射されると、欠陥９で生じる散乱光のうち
９０°方向への散乱光が劈開面２３を介して観察される
が、照射レーザビーム５の波長が上述のように設定され
ているため、シリコンウエハ１内で入射レーザ光束や散
乱光１１がそれほど減衰することなく、かつ欠陥９によ
る散乱強度も大きいため、効率良く、欠陥９の像が観察
され、欠陥９が微小であってもその画像データを得るこ
とができる。
３へ向けて照射されると、欠陥９で生じる散乱光のうち
９０°方向への散乱光が劈開面２３を介して観察される
が、照射レーザビーム５の波長が上述のように設定され
ているため、シリコンウエハ１内で入射レーザ光束や散
乱光１１がそれほど減衰することなく、かつ欠陥９によ
る散乱強度も大きいため、効率良く、欠陥９の像が観察
され、欠陥９が微小であってもその画像データを得るこ
とができる。
【００１１】なお、他の観察形態、例えばウエハの表面
からレーザ光を照射し、裏面から散乱光を観察するよう
な場合においても、図１のようなデータに基づき照射レ
ーザ光の波長を最適化することにより効率的な観察を行
うことができる。
からレーザ光を照射し、裏面から散乱光を観察するよう
な場合においても、図１のようなデータに基づき照射レ
ーザ光の波長を最適化することにより効率的な観察を行
うことができる。
【００１２】また、上述の観察手段は、テレビカメラ等
を用いたものの他、感光材料を用いたもの等であっても
よい。また、照射レーザ光で走査することにより断面画
像を得るようにしても良い。
を用いたものの他、感光材料を用いたもの等であっても
よい。また、照射レーザ光で走査することにより断面画
像を得るようにしても良い。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザ光の波長に対する吸収係数および散乱強度の変化に
基づき照射レーザ光の波長を設定するようにしたため、
極めて効率的に欠陥の散乱光による情報を得ることがで
きる。したがって、半導体結晶を照射レーザ光束により
破壊する危険性なく、より微小な欠陥をも観察すること
ができる。
ーザ光の波長に対する吸収係数および散乱強度の変化に
基づき照射レーザ光の波長を設定するようにしたため、
極めて効率的に欠陥の散乱光による情報を得ることがで
きる。したがって、半導体結晶を照射レーザ光束により
破壊する危険性なく、より微小な欠陥をも観察すること
ができる。
【図１】 シリコン結晶における照射レーザ光の波長に
対する吸収係数および散乱強度の変化を示すグラフであ
る。
対する吸収係数および散乱強度の変化を示すグラフであ
る。
【図２】 本発明の一実施例に係る結晶欠陥観察装置を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図３】 本発明の他の実施例に係る結晶欠陥観察装置
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【符号の説明】 １：シリコンウエハ、３：表面、５：収束レーザ光、
７：レーザ照射手段、９：欠陥、１１：散乱光、１３：
観察手段、１５：集光レンズ、１７：顕微鏡、１９：テ
レビカメラ、２１：裏面、２３：劈開面。
７：レーザ照射手段、９：欠陥、１１：散乱光、１３：
観察手段、１５：集光レンズ、１７：顕微鏡、１９：テ
レビカメラ、２１：裏面、２３：劈開面。
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体結晶へ向けてレーザ光束を照射す
るレーザ照射手段と、該レーザ光によって結晶内部の欠
陥から生じた内部散乱光を受光する受光手段を備えた結
晶欠陥観察装置において、前記レーザ照射手段は、前記
結晶表面に向けて照射したレーザ光による内部散乱光を
前記表面に対してほぼ垂直な他の表面を介して受光する
場合には第１の波長のレーザ光を発生し、該内部散乱光
を前記表面と同一表面を介して受光する場合には前記第
１の波長とは異なる第２の波長のレーザ光を発生するこ
とを特徴とする結晶欠陥観察装置。 - 【請求項２】 前記半導体結晶はシリコン結晶であり、
前記第１の波長は９７０乃至１０３５ｎｍの範囲内のも
のであり、前記第２の波長は９６０乃至１０１０ｎｍの
範囲内のものであることを特徴とする請求項１に記載の
結晶欠陥観察装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326049A JP2832272B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 結晶欠陥観察装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326049A JP2832272B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 結晶欠陥観察装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151697A JPH07151697A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2832272B2 true JP2832272B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=18183542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5326049A Expired - Lifetime JP2832272B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 結晶欠陥観察装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2832272B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0424541A (ja) * | 1990-05-21 | 1992-01-28 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 内部欠陥測定方法および装置 |
| JP2916321B2 (ja) * | 1992-03-19 | 1999-07-05 | 三井金属鉱業株式会社 | 多層半導体基板等における内部欠陥の検出方法 |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP5326049A patent/JP2832272B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07151697A (ja) | 1995-06-16 |
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