JPS5815943B2 - Annealing processing control device - Google Patents
Annealing processing control deviceInfo
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- JPS5815943B2 JPS5815943B2 JP3590881A JP3590881A JPS5815943B2 JP S5815943 B2 JPS5815943 B2 JP S5815943B2 JP 3590881 A JP3590881 A JP 3590881A JP 3590881 A JP3590881 A JP 3590881A JP S5815943 B2 JPS5815943 B2 JP S5815943B2
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体のアニーリングプロセスにおける制御装
置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a semiconductor annealing process.
近年半導体材料の作成プロモス及びデバイスへの加工プ
ロセスには、様々の新しい方法及び技術が導入されてい
る。In recent years, various new methods and techniques have been introduced in the fabrication process of semiconductor materials and devices.
半導体へのイオン注入法はその一つで、当業者には十分
周和の技術である。Ion implantation into semiconductors is one such technique, and is well known to those skilled in the art.
半導体にイオンを打込むと、イオンが打込まれた領域及
び表面領域の半導体の構造は、著しく乱されることが知
られている。It is known that when ions are implanted into a semiconductor, the structure of the semiconductor in the ion implanted region and the surface region is significantly disturbed.
イオンを注入する前の半導体が単結晶である場合、イオ
ン注入後、半導体の表面領域は無定形又は多結晶になっ
ている。If the semiconductor is single crystal before ion implantation, the surface region of the semiconductor is amorphous or polycrystalline after ion implantation.
また、半導体中に注入された不純物イオンも、単に半導
体中に導入されただけではドナあるいはアクセプタなど
電気的に活性なキャリアとしての動きをしない。Furthermore, impurity ions implanted into a semiconductor do not move as electrically active carriers such as donors or acceptors if they are simply introduced into the semiconductor.
そこで、イオン注入により生じた損傷を回復させ、かつ
注入した不純物を電気的に活性なものとするため、いわ
ゆるアニーリングが行われる。Therefore, in order to recover from the damage caused by ion implantation and to make the implanted impurities electrically active, so-called annealing is performed.
半導体のアニーリングは従来電気炉の中などで熱を加え
ること腎より行われていたが、最近レーザビームを半導
体に照射することにより行ういわゆるレーザアニーリン
グ法が開発された。Semiconductor annealing has traditionally been carried out by applying heat in an electric furnace or the like, but recently a so-called laser annealing method has been developed in which the semiconductor is irradiated with a laser beam.
レーザビーム以外に電子ビームを用いたアニーリング方
法も開発されている。Annealing methods using electron beams in addition to laser beams have also been developed.
一方、安価な太陽電池などの開発に関連し、金属、ガラ
スなど各種基板の上に、シリコンSikはじめとする各
種無定形半導体を形成する研究が盛んに行われている。On the other hand, in connection with the development of inexpensive solar cells, research is being actively conducted on forming various amorphous semiconductors such as silicon SiK on various substrates such as metal and glass.
この場合にも無定形半導体の特性改善や結晶化の目的で
、イオン注入の場合と同様の方法でアニーリングが行わ
れる。In this case as well, annealing is performed in the same manner as in ion implantation for the purpose of improving the characteristics and crystallizing the amorphous semiconductor.
これら半導体のアニーリング工程において、損傷を回復
させかつ注入された不純物を活性化するためには、一定
のエネルギーを半導体材料に与える必要があるが、あま
り過剰のエネルギーを加えすぎると、かえって結晶構造
を乱すばかりでなく、材料又はデバイスの加工プロセス
上も不利である。In these semiconductor annealing processes, it is necessary to apply a certain amount of energy to the semiconductor material in order to recover from damage and activate the implanted impurities, but if too much energy is applied, the crystal structure may be damaged. Not only does this disturb the material, but it is also disadvantageous in terms of the processing of materials or devices.
従ってアニーリングを適切な段階で停止させることが極
めて重要な事項となる。Therefore, it is extremely important to stop annealing at an appropriate stage.
この時、アニーリングと同時に半導体の結晶構造の乱れ
あるいは不純物の活性化の程度換言すればアニーリング
の進行状況をモニタできれば、アニーリングを適切な段
階で停止させることができる。At this time, if the degree of disorder of the crystal structure of the semiconductor or the activation of impurities, in other words the progress of the annealing, can be monitored simultaneously with the annealing, the annealing can be stopped at an appropriate stage.
ところが従来アニーリングの進行状況を知るには、ホー
ル効果を利用してキャリア濃度を測定する等の方法しか
なく、アニーリング処理中に非接触、非破壊で且つ短時
間にその進行状況を杷握することは不可能であった。However, conventionally, the only way to know the progress of annealing is to measure the carrier concentration using the Hall effect, and it is difficult to check the progress of annealing in a non-contact, non-destructive, and short period of time during the annealing process. was impossible.
従ってアニーリングを適切な段階で停止させることので
きる様な制御装置は従来存在し得なかった。Therefore, there has been no conventional control device that can stop annealing at an appropriate stage.
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、半導体に
レーザ光を照射した時発生するラマン散乱光が、半導体
の構造的な乱れや半導体中のキャリア濃度など各種特性
に関する情報を含んでおり、アニーリングの進行の程度
によりラマン散乱光の強度、半値幅などが変化すること
を見出したことに基づいている。The present invention was made in view of this point, and the Raman scattered light generated when a semiconductor is irradiated with laser light contains information regarding various characteristics such as structural disorder of the semiconductor and carrier concentration in the semiconductor. This is based on the discovery that the intensity, half-width, etc. of Raman scattered light change depending on the degree of progress of annealing.
即ち本発明者は第1図に示す様なラマン効果モニタを兼
ね、たレーザアニーリング装置を用い、アニーリング過
程におけるラマンスペクトルの変化を調べた。That is, the inventor used a laser annealing device that also served as a Raman effect monitor as shown in FIG. 1 to investigate changes in the Raman spectrum during the annealing process.
ラマン効果は市販のレーザラマン分光光度計1(日本電
子株式会社製JR8−400T)を使用して測定し、測
定結果はレコーダ2又は陰極線管表示装置3によって表
示される。The Raman effect is measured using a commercially available laser Raman spectrophotometer 1 (JR8-400T manufactured by JEOL Ltd.), and the measurement results are displayed on a recorder 2 or a cathode ray tube display 3.
1個のアルゴンレーザ発振器4を半導体試料5のアニー
リング及びラマン効果測定の両方の目的に使用した。One argon laser oscillator 4 was used for both annealing the semiconductor sample 5 and measuring the Raman effect.
アルゴンレーザの波長は5145Aと488OAに変え
ることができ、最大出力は2W8度で十分である。The wavelength of the argon laser can be changed to 5145A and 488OA, and the maximum output is 2W8 degrees.
レーザのビーム径は50μm以下から数10mmまで変
化させることができる。The beam diameter of the laser can be varied from 50 μm or less to several tens of mm.
第2図はGaAs単結晶の100面にレーザ光を照射し
た場合に得られるラマンスペクトルで、波数約292C
m−1に一つのピークP1が観測される。Figure 2 shows the Raman spectrum obtained when 100 planes of a GaAs single crystal are irradiated with laser light, with a wave number of approximately 292C.
One peak P1 is observed at m-1.
このピークはGaAsのLOフォノンによるものである
ことが知られており、比較的完全性の高いGaAs単結
晶の100面からは、LOフォノンによるもののみがラ
マン光として観測され、その波数はGaAs単結晶に固
有のものである。It is known that this peak is caused by the LO phonon of GaAs, and only the LO phonon is observed as Raman light from the 100 planes of a relatively perfect GaAs single crystal, and its wave number is similar to that of the GaAs single crystal. It is unique to crystals.
第3図は半絶縁性のGaAs単結晶の表面に比較的少い
量具体的にはイオンドーズ量2×1O12/cm2のS
iをイオン注入した試料を第1図の装置でレーザアニー
ルする過程でのラマンスペクトルピークの強度変化を示
す。Figure 3 shows a relatively small amount of S on the surface of a semi-insulating GaAs single crystal, specifically an ion dose of 2×1O12/cm2.
2 shows the intensity change of the Raman spectrum peak during the process of laser annealing a sample into which i was ion-implanted using the apparatus shown in FIG. 1.
イオン注入及び測定を行った面は100面である。The number of surfaces on which ion implantation and measurement were performed was 100.
具体的には4880Aのレーザ光を出力2Wで試料に照
射してレーザアニーリングを行い、それと同時に100
面に特有のLOフォノンによるラマンバンドのピークP
1の波数292cm−1に分光光度計1を固定してピー
ク強度の変化を測定した。Specifically, laser annealing was performed by irradiating the sample with a 4880A laser beam at an output of 2W, and at the same time
Raman band peak P due to LO phonon specific to the surface
Spectrophotometer 1 was fixed at a wave number of 1 and 292 cm-1, and changes in peak intensity were measured.
第4図は同じ試料について上述したレーザアニーリング
装置を用いてアニーリングを行う過程でのLOフォノン
によるラマンバンドのバぐド幅の変化を示す。FIG. 4 shows changes in the band width of the Raman band due to LO phonons during the process of annealing the same sample using the laser annealing apparatus described above.
具体的にはレーザ出力2Wでアニーリングを行いその途
中でピークP1の半値幅の測定を行ったが、測定時はレ
ーザ出力500mWに減少させてアニーリングを実質的
に停止させた状態で波数を掃引し、半値幅を求めた。Specifically, annealing was performed with a laser output of 2 W, and the half-width of peak P1 was measured during the annealing, but during measurement, the laser output was reduced to 500 mW and the annealing was substantially stopped, and the wave number was swept. , the half width was calculated.
第3図及び第4図から、アニーリング開始後約2分まで
のT1の期間はピーク強度が増大すると共に半値幅は減
少し、イオン注入されたGaAsの構造がより単結晶に
近づいていること、すなわちアニーリングが進行してい
ることがわかる。From FIGS. 3 and 4, it can be seen that during the T1 period up to about 2 minutes after the start of annealing, the peak intensity increases and the half-width decreases, and the structure of the ion-implanted GaAs approaches a single crystal. In other words, it can be seen that annealing is progressing.
それ以後約10分までの期間T2はピーク強度、半値幅
とも略一定の値を示し、GaAsの構造が殆んど変化し
ていないことがわかる。After that, during the period T2 up to about 10 minutes, both the peak intensity and the half-width are approximately constant, indicating that the structure of GaAs has hardly changed.
そしてその後の期間T3にはピーク強度は減少し、半値
幅は増大を始めるが、とのT3における変化は過度のア
ニーリングにより結晶構造が破壊され始めたことに起因
していることが確認された。Then, during the subsequent period T3, the peak intensity decreased and the half-width began to increase, but it was confirmed that this change in T3 was due to the crystal structure starting to be destroyed due to excessive annealing.
従って半導体をアニーリングすると共に該半導体に固有
のフォノンによるラマンバンドのピーク強度及び又はラ
マンバンドのバンド幅をモニタし、アニーリング時間に
対してピーク強度又はバンド幅が飽和したこと言い換え
れば略一定になったことを検出すれば、アニーリングが
完了したと判断することができる。Therefore, while annealing the semiconductor, the peak intensity and/or band width of the Raman band due to phonons specific to the semiconductor were monitored, and the peak intensity or band width was saturated with respect to the annealing time.In other words, it became approximately constant. If this is detected, it can be determined that annealing has been completed.
第3図及び第4図の例では2分強被のアニーリングを行
えば十分である。In the examples of FIGS. 3 and 4, annealing for a little over two minutes is sufficient.
上記はイオン注入した試料についての例であるが、その
他の半導体例えば無定形シリコンのアニーリングの場合
でも同様である。Although the above is an example of an ion-implanted sample, the same applies to the annealing of other semiconductors, such as amorphous silicon.
金属基板上に高周波スパッタリング法などにより形成さ
れた無定形シリコン層を上記と同様に第1図の装置でレ
ーザアニーリングし、それに伴うラマンスペクトルの変
化を調べたところ、波数約520〜530cm−1の位
置に現われるシリコンSi固有のフォノンによるラマン
スペクトルピークは第3図及び第4図と殆んど同形のピ
ーク強度変化及びバンド幅変化を示した。An amorphous silicon layer formed on a metal substrate by high-frequency sputtering or the like was laser annealed using the apparatus shown in Figure 1 in the same manner as described above, and the accompanying changes in the Raman spectrum were investigated. The Raman spectrum peak due to phonons specific to silicon appearing at the position showed changes in peak intensity and band width that were almost the same as in FIGS. 3 and 4.
即ちアニーリングが進行するに従いピーク強度は増大す
ると共にバンド幅は減少し、アニーリングが完了すると
略一定値となり、やがてアニーリング過剰になるとピー
ク強度は減少し、バンド幅も増大し始める。That is, as the annealing progresses, the peak intensity increases and the band width decreases, and when the annealing is completed, it becomes a substantially constant value, and eventually when the annealing becomes excessive, the peak intensity decreases and the band width begins to increase.
従って無定形シリコンの場合でも該シリコンに固有のフ
ォノンによるラマンバンドのピーク強度及び又はバンド
幅をモニタし、それらの値が略一定になったことを検出
すれば、アニーリング完了を知ることができる。Therefore, even in the case of amorphous silicon, completion of annealing can be known by monitoring the peak intensity and/or band width of the Raman band due to phonons specific to the silicon and detecting that these values have become approximately constant.
ところで以上の検討により半導体に固有のフォノンによ
るラマンバンドのピーク強度又はバンド幅をモニタし、
それらの値が略一定になったことを検出することにより
アニーリングの完了時点を知ることができることが判明
したが、バンド幅の測定には分光光度計を掃引する必要
があり、これに数分の時間を要するためその都度アニー
リング処理を中断しなければモニタを行うことができな
い。By the way, based on the above study, we can monitor the peak intensity or band width of the Raman band due to phonons specific to semiconductors,
It turns out that it is possible to tell when annealing is complete by detecting when these values become approximately constant, but measuring the bandwidth requires sweeping the spectrophotometer, which takes several minutes. Since it takes time, monitoring cannot be performed unless the annealing process is interrupted each time.
一方ピーク強度の測定は分光光度計を固定して行うこと
ができるが、ラマン散乱光が微弱なためノイズの影響に
よる変動を除くことができず、誤差を含むことは避けら
れない。On the other hand, the peak intensity can be measured with a fixed spectrophotometer, but since the Raman scattered light is weak, fluctuations due to the influence of noise cannot be removed, and errors are inevitably included.
本発明は上記の点を考慮し、簡単な構成で処理を中断す
ることなくアニーリングの完了時点を正確に知り、アニ
ーリング処理を停止することのできる制御装置を提供す
るものである。The present invention takes the above points into consideration and provides a control device with a simple configuration that can accurately know the completion point of annealing and stop the annealing process without interrupting the process.
以下第5図に示す実施例に基つき本発明を詳説する。The present invention will be explained in detail below based on the embodiment shown in FIG.
第5図において11は試料台12上に載置されたイオン
注入済の半導体ウェハである。In FIG. 5, reference numeral 11 denotes an ion-implanted semiconductor wafer placed on a sample stage 12.
該ウェハ11には発振器13から発生するアニーリング
用レーザ光り、が照射される。The wafer 11 is irradiated with annealing laser light generated from an oscillator 13.
14はラマン観測用のレーザ発振器であち、該発振器1
4から発生するレーザ光L2は上記レーザ光L1の照射
点、即ちアニーリング処理を行っている部位の例えば中
心へ照射される。14 is a laser oscillator for Raman observation, and the oscillator 1
The laser beam L2 generated from the laser beam L2 is irradiated to the irradiation point of the laser beam L1, that is, for example, to the center of the area where the annealing process is being performed.
レーザ光L2の照射により発生したラマン光Rは鏡15
.スリット16を介してダブルモノクロメータ17へ入
射し、シフト波数に応じてスペクトルとして展開される
。The Raman light R generated by the irradiation of the laser light L2 is transmitted to the mirror 15.
.. The light enters the double monochromator 17 through the slit 16 and is developed as a spectrum according to the shift wave number.
18はスペクトル展開面に配置された3チヤンネルの微
弱光検出器であり、各チャンネルは光電子増倍管19,
20,21.増幅器22,23゜24及びホトンカウン
タ25,26.27から構成される。18 is a three-channel weak photodetector arranged on the spectrum expansion plane, and each channel has a photomultiplier tube 19,
20, 21. It consists of amplifiers 22, 23, 24 and photon counters 25, 26, 27.
各チャンネルの出力は微分回路28゜29.30及び判
別回路31,32,33から構成される3チヤンネルの
変化停止検出回路34へ送られる。The output of each channel is sent to a three-channel change stop detection circuit 34 comprising a differentiating circuit 28.degree. 29.30 and discrimination circuits 31, 32, and 33.
35は該検出回路34の各チャンネルから判別信号が同
時に発生した時に終了信号を発するAND回路であり、
該終了信号は制御回路36へ送られる。35 is an AND circuit that issues a termination signal when discrimination signals are simultaneously generated from each channel of the detection circuit 34;
The termination signal is sent to control circuit 36.
該償御回路36は終了信号に基づいて前記試料台12を
移動させる移動機構37へ歩進信号を送り、アニーリン
グ処理範囲を隣へ進める。The compensation circuit 36 sends a step signal to the moving mechanism 37 for moving the sample stage 12 based on the end signal, and advances the annealing processing range to the next one.
上述の如き構成において、モノクロメータの出力部には
第2図で示される様なスペクトルが展開されている。In the above configuration, a spectrum as shown in FIG. 2 is developed at the output section of the monochromator.
そして検出器18の3つの検出チャンネルは、ウェハを
構成する半導体に固有のフォノンに対応するラマンバン
ドのバンド幅内に配置されている。The three detection channels of the detector 18 are arranged within the bandwidth of a Raman band corresponding to phonons specific to the semiconductors making up the wafer.
具体的にはアニーリング開始前におけるラマンバンドの
スペクトル波形が第6図におけるAで示されるとして、
ラマンバンドのピーク中心波数位置に増倍管20(チャ
ンネル2)が配置され、Aの半値幅該当位置に増倍管2
0を挾んで対称に増倍管19(チャンネル1)及び増倍
管21(チャンネル3)が配置されている。Specifically, assuming that the spectrum waveform of the Raman band before the start of annealing is shown by A in FIG. 6,
A multiplier tube 20 (channel 2) is placed at the peak center wave number position of the Raman band, and a multiplier tube 20 (channel 2) is placed at the position corresponding to the half-width of A.
A multiplier tube 19 (channel 1) and a multiplier tube 21 (channel 3) are arranged symmetrically with 0 in between.
ここでアニーリング処理を開始すると、第3図及び第4
図からもわかるように、波形は除々にピークが高まって
半値幅が減少して第6図においてA−)B→Cと変化し
、T2の期間に入ってCの状態が維持される。If the annealing process is started here, the results shown in Figs.
As can be seen from the figure, the peak of the waveform gradually increases and the half-width decreases, changing from A-)B to C in FIG. 6, and the state of C is maintained in the period T2.
この時の各チャンネルの出力に着目すると、チャンネル
2はピーク中心位置に置かれているので第3図のT1か
らT2にかけての変化と同じになる。Focusing on the output of each channel at this time, since channel 2 is placed at the peak center position, the change is the same as the change from T1 to T2 in FIG. 3.
チャンネル1,3への入射光は31→b、→c1.B2
→b2→c2と夫々変化するので、その出力は第4図に
示す半値幅の変化にほぼ対応したものが得られる。The incident light to channels 1 and 3 is 31→b,→c1. B2
→ b2 → c2, so that the output approximately corresponds to the change in half width shown in FIG. 4.
この様に半値幅の変化にほぼ対応した信号を、実際にモ
ノクロメータを掃引せずに得ることができること力体発
明の1つの特徴である。One of the features of the invention is that a signal that substantially corresponds to the change in half-width can be obtained without actually sweeping the monochromator.
上述の如くピークの強度変化を示す信号及び半値幅の変
化にほぼ対応した信号が得られれば、この2つの信号が
T1の期間に大きく変化した後T2の期間にはいって変
化が停止し一定の値になったことを検出することにより
、アニーリングの完了を知ることができる。As mentioned above, if a signal indicating a change in peak intensity and a signal that approximately corresponds to a change in half-width are obtained, these two signals change greatly during the T1 period, then enter the T2 period, stop changing, and remain constant. Completion of annealing can be known by detecting that the value has been reached.
本実施例では信号を微分して変化率を求め、この変化率
が零になったことを検出するようにしている。In this embodiment, the rate of change is obtained by differentiating the signal, and it is detected when this rate of change becomes zero.
第1図a、bは各チャンネルの出力を微分した各微分回
路の出力を示し、aが微分回路29(チャンネル2)、
bが微分回路28及び30(チャンネル1及び3)の出
力である。Figure 1 a and b show the output of each differentiating circuit that differentiates the output of each channel, where a is the differentiating circuit 29 (channel 2),
b is the output of the differentiating circuits 28 and 30 (channels 1 and 3).
そして判別回路31.32,33は各微分回路の出力が
零になる(即ち第3図及び第4図におけるT2の期間に
はいり、アニーリングが十分性われた)ことを監視して
おり、零になった時点で第1図c、dに示す様な判別信
号を発生する。The discrimination circuits 31, 32, and 33 monitor whether the output of each differentiating circuit becomes zero (that is, the output has entered the period T2 in FIGS. 3 and 4, and the annealing has been completed sufficiently). At the point in time, a discrimination signal as shown in FIG. 1c and d is generated.
Cが判別回路32(チャンネル2)、dが判別回路31
(チャンネル1)及び判別回路33(チャンネル3)の
判別信号である。C is the discrimination circuit 32 (channel 2), d is the discrimination circuit 31
(channel 1) and the discrimination signal of the discrimination circuit 33 (channel 3).
従ってMの回路35により、3つの判別信号が揃った時
点で第7図eに示す様な終了信号を発生させれば、この
終了信号により現在レーザ光L1が照射されている部位
のアニーリングが終了したことを知ることができる。Therefore, if the M circuit 35 generates a termination signal as shown in FIG. You can know what you did.
そして制御回路36は該終了信号が送られたならば、歩
進信号を発して移動機構へ送り、レーザ光L1の照射位
置を隣へずらし、その場所のアニーリング処理を新たに
開始する。When the end signal is sent, the control circuit 36 issues a step signal and sends it to the moving mechanism, shifts the irradiation position of the laser beam L1 to an adjacent location, and newly starts annealing processing at that location.
尚上記実施例ではGaAs半導体の場合について述べた
が、その他の半導体では第3図及び第4図においてT1
が終了した時点でアニーリング処理を停止したのでは不
十分で、T2が終了しT、が始まった時点で処理を停止
した方が良いものも存在すること力体発明者の経験によ
りわかった。In the above embodiment, the case of a GaAs semiconductor was described, but in the case of other semiconductors, T1
It has been found through the experience of the inventors of this invention that it is not sufficient to stop the annealing process when T2 ends and it is better to stop the annealing process when T begins.
従ってその様な場合も考慮すれば、判別回路31゜32
.33は微分回路28,29,30の出力が予め定めた
値になった時に判別信号を発する様な構造を持てば良い
。Therefore, if such a case is taken into account, the discrimination circuits 31 and 32
.. 33 may have a structure such that it issues a discrimination signal when the outputs of the differentiating circuits 28, 29, and 30 reach predetermined values.
即ちGaAsの様にT1が終了した時点でアニーリング
を停止した方が良い半導体の場合では、上記予め定めた
値として零を選べば良くT3が終了した時点でアニーリ
ングを停止した方が良い他の半導体の場合では上記予め
定めた値として微分回路28,29.30の出力がT2
に入って一旦零になった後、T2が終了して再び変化を
示す様になったことを判別するための適宜きスレツショ
ドレベル値を選ぶようにすれば良い。In other words, in the case of a semiconductor such as GaAs where it is better to stop annealing when T1 ends, for other semiconductors it is better to choose zero as the above predetermined value and to stop annealing when T3 ends. In this case, the output of the differentiating circuits 28, 29, and 30 is T2 as the predetermined value.
It is only necessary to select an appropriate threshold level value for determining that after T2 has ended and a change has started to be shown again after T2 has reached zero.
父上記実施例ではピーク中心波数位置に1チヤンネルと
、それを挾んで対称に2チヤンネヤの計3チャンネルの
検出器を配置したが、対称配置された2チヤンネルのう
ち1チヤンネルを省略してモ差し支えなく、その位置も
ラマンバンドのバンド幅内であれば必ずしもアニーリン
グ前のスペクトルの半値幅該当位置に限らず、他の位置
に配置しても良い。In the above embodiment, a total of 3 channels of detectors were arranged, including one channel at the peak center wave number position and two channels symmetrically sandwiching it, but it is also possible to omit one of the two symmetrically arranged channels. In addition, the position is not necessarily limited to the position corresponding to the half-width of the spectrum before annealing, but may be placed at another position as long as it is within the bandwidth of the Raman band.
更に上記実施例では本発明をレーザアニーリング装置に
応用したが、それに限らすレーザを使用しない他の方式
のアニーリング装置に応用しても良いことは言うまでも
ない。Further, in the above embodiments, the present invention is applied to a laser annealing apparatus, but it goes without saying that the present invention is not limited to this and may be applied to other types of annealing apparatuses that do not use a laser.
以上詳述した如く本発明によれば、半導体に固有のフォ
ノンに対応するラマンバンド幅内の中心波数位置以外の
位置に1つ以上の検出器を配置することにより、モノク
ロメータを掃引することなしに換言すればアニーリング
処理を中断することなしにラマンバンドのバンド幅の変
化に対応した信号を取出すことができ、更に該信号と中
心波数位置に配置された検出器から得られるラマンバン
ドのピーク強度の変化に対応した信号の2つの信号に基
づいてアニーリング完了と判断しているため、2つの信
号にノイズの影響による変動があっても正確にアニーリ
ング完了時点を知ることができる。As detailed above, according to the present invention, by arranging one or more detectors at positions other than the central wavenumber position within the Raman band width corresponding to phonons specific to semiconductors, it is not necessary to sweep the monochromator. In other words, it is possible to extract a signal corresponding to the change in the bandwidth of the Raman band without interrupting the annealing process, and furthermore, it is possible to extract the signal corresponding to the change in the bandwidth of the Raman band without interrupting the annealing process. Since it is determined that annealing is complete based on two signals corresponding to changes in , it is possible to accurately know when annealing is complete even if there are fluctuations in the two signals due to the influence of noise.
従って常に正確なアニーリング処理の制御を行うことが
できる。Therefore, accurate control of the annealing process can be performed at all times.
第1図はラマン効果モニタを兼ねたレーザアニーリング
装置の構成を示す図、第2図ばGaAs単結晶100面
のラマンスペクトルを示す図、第3図、第4図はアニー
リング過程におけるPlの強度、P、の半値幅の変化を
示す図、第5図は本発明の一実施例の構成を示す図、第
6図及び第7図は実施例の動作を説明するための図であ
る。
11:半導体ウェハ、12:試料台、13゜14:レー
ザ発振器、17:ダブルモノクロメータ、18:微弱光
検出器、19,20.21:光電子増倍管、28,29
,30:微分回路、31゜32.33:判別回路、35
:AND回路、36:制御回路、37:移動機構。Figure 1 shows the configuration of a laser annealing device that also serves as a Raman effect monitor, Figure 2 shows the Raman spectrum of 100 planes of GaAs single crystal, and Figures 3 and 4 show the intensity of Pl during the annealing process. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining the operation of the embodiment. 11: Semiconductor wafer, 12: Sample stage, 13° 14: Laser oscillator, 17: Double monochromator, 18: Weak photodetector, 19, 20. 21: Photomultiplier tube, 28, 29
, 30: Differential circuit, 31° 32. 33: Discrimination circuit, 35
: AND circuit, 36: Control circuit, 37: Movement mechanism.
Claims (1)
するためのレーザ光源と、レーザ光照射により生じるラ
マン光が導入される分光器と、該分光器によって展開さ
れたラマンスペクトル中の上記半導体に固有のフォノン
に対応するラマンバンドのピーク中心位置に配置された
第1の光検出器と、該ラマンバンドのバンド幅内のピー
ク中心以外の位置に配置された第2の光検出器と、上記
第1の光検出器の出力の変化の傾きを検出する第1の検
出手段と、上記第2の光検出器の出力の変化の傾きを検
出する第2の検出手段と、該第1の検出手段の出力が所
定値になったことを判別する第1の判別手段と、上記第
2の検出手段の出力が所定値になったことを判別する第
2の判別手段と。 該第1及び第2の判別手段の出力に基づいてアニーリン
グ処理を停止するための終了信号を発生する手段とを備
えたことを特徴とするアニーリング処理制御装置。 2 前記第1及び第2の判別手段は前記第1及び第2の
検出手段の出力が零になった時出力を発生する特許請求
の範囲第1項記載の制御装置。[Claims] 1. A laser light source for irradiating laser light onto a semiconductor undergoing annealing treatment, a spectroscope into which Raman light generated by the laser light irradiation is introduced, and a Raman spectrum developed by the spectrometer. A first photodetector placed at a peak center position of a Raman band corresponding to phonons specific to the semiconductor, and a second photodetector placed at a position other than the peak center within the bandwidth of the Raman band. a first detection means for detecting a slope of change in the output of the first photodetector; a second detection means for detecting a slope of change in the output of the second photodetector; a first determining means for determining that the output of the first detecting means has reached a predetermined value; and a second determining means for determining that the output of the second detecting means has reached a predetermined value. An annealing processing control device comprising: means for generating a termination signal for stopping the annealing processing based on the outputs of the first and second determining means. 2. The control device according to claim 1, wherein the first and second determining means generate an output when the outputs of the first and second detecting means become zero.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3590881A JPS5815943B2 (en) | 1981-03-12 | 1981-03-12 | Annealing processing control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3590881A JPS5815943B2 (en) | 1981-03-12 | 1981-03-12 | Annealing processing control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57149739A JPS57149739A (en) | 1982-09-16 |
| JPS5815943B2 true JPS5815943B2 (en) | 1983-03-28 |
Family
ID=12455122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3590881A Expired JPS5815943B2 (en) | 1981-03-12 | 1981-03-12 | Annealing processing control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5815943B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59149029A (en) * | 1983-02-16 | 1984-08-25 | Agency Of Ind Science & Technol | Evaluating device for compound semiconductor crystal substrate |
| US5155337A (en) * | 1989-12-21 | 1992-10-13 | North Carolina State University | Method and apparatus for controlling rapid thermal processing systems |
-
1981
- 1981-03-12 JP JP3590881A patent/JPS5815943B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57149739A (en) | 1982-09-16 |
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