CN111727495A - 浓度测定方法及浓度测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种测量杂质浓度的浓度测定方法，其具备如下步骤：朝向作为测定对象物的DUT(10)，照射测量光及以包含既定频率的调制信号进行强度调制所得的刺激光；检测来自DUT(10)的反射光或透过光的强度并输出检测信号；及检测相对于调制信号的检测信号的相位延迟，求出相位延迟成为特定值的频率，并基于该频率推定测定对象物的杂质浓度。

Description

浓度测定方法及浓度测定装置
技术领域
本发明关于一种测量测定对象物的杂质浓度的浓度测定方法及浓度测定装置。
背景技术
以往，已知有用以进行太阳能电池等测定对象物的特性评价的装置(例如参照下述专利文献1)。该装置包含将脉冲状的泵浦光照射至测定对象物的泵浦光源、将探测光连续照射至测定对象物的探测光源、实时地检测照射至测定对象物的探测光的光检测器、及处理自光检测器输出的信号的信号处理部。根据此种构成，可通过测量载流子量的时间变化，而测定载流子的产生消失状况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-157780号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在如上所述的现有的装置中，可测量载流子量的时间变化，但难以将杂质浓度未知的测定对象物作为对象测量准确的杂质浓度。
实施方式的课题在于提供一种可精度良好地对测定对象物中的杂质浓度进行测定的浓度测定方法及浓度测定装置。
[解决问题的技术手段]
本发明的一形态为测量测定对象物的杂质浓度的浓度测定方法，其具备：照射步骤，其朝向测定对象物，照射测量光、及以包含既定频率的调制信号进行强度调制所得的刺激光；输出步骤，其检测来自测定对象物的反射光或透过光的强度并输出检测信号；及推定步骤，其对检测信号相对于调制信号的相位延迟进行检测，求出相位延迟成为特定值的频率，并基于该频率推定测定对象物的杂质浓度。
或者，本发明的另一形态为测量测定对象物的杂质浓度的浓度测定装置，其具备：第1光源，其产生测量光；第2光源，其产生刺激光；调制部，其以包含既定频率的调制信号对刺激光进行强度调制；光检测器，其检测来自测定对象物的反射光或透过光的强度并输出检测信号；光学系统，其将测量光及经强度调制的刺激光朝向测定对象物导引，并将来自测定对象物的反射光或透过光朝向光检测器导引；及解析部，其对检测信号相对于调制信号的相位延迟进行检测，求出相位延迟成为特定值的频率，并基于该频率推定测定对象物的杂质浓度。
根据上述任一形态，将测量光及以包含既定频率的调制信号进行强度调制所得的刺激光照射至测定对象物，检测来自测定对象物的反射光或透过光的强度，并基于其结果被输出的检测信号，推定测定对象物的杂质浓度。此时，基于检测信号相对于调制信号的相位延迟，推定相位延迟成为特定值的频率，并基于该频率推定杂质浓度，故而即便在杂质浓度未知的情形时，也可精度良好地测定对应于载流子生命期的杂质浓度。
[发明的效果]
根据实施方式，可精度良好地测定测定对象物中的杂质浓度。
附图说明
图1为实施方式的浓度测定装置1的概略构成图。
图2为表示图1的控制器37的功能构成的方块图。
图3为自相对于测量光及刺激光的光轴垂直的方向观察DUT10中的测量光及刺激光的照射状态所得的图。
图4为自相对于测量光及刺激光的光轴垂直的方向观察DUT10中的测量光及刺激光的照射状态所得的图。
图5为表示通过浓度测定装置1产生的刺激光及检测信号的时间变化的波形的图。
图6为表示由预先存储于图1的控制器37的数据表示的频率与相位延迟的对应关系的一例的图表。
具体实施方式
以下，参照随附图式，对本发明的实施方式详细地进行说明。再者，在说明中，对于相同要素或具有相同功能的要素，使用相同符号，并省略重复的说明。
图1为实施方式的浓度测定装置1的概略构成图。图1所示的浓度测定装置1是用以通过以半导体器件等即测定对象物的被检查器件(DUT：Device Under Test)10为对象进行光测量而测定DUT10中的杂质等的浓度的装置。作为浓度测定装置1的测定对象，可列举裸晶圆、以一定的掺杂密度外延生长而成的基板、形成有阱或扩散区域等的晶圆基板、形成有晶体管等电路元件的半导体基板等。
该浓度测定装置1由供配置DUT10的载台3、朝向DUT10照射及导引光并且导引来自DUT10的反射光的光照射/导光系统(光学系统)5、以及控制光照射/导光系统5并且检测及处理来自DUT10的反射光的控制系统7构成。载台3为将DUT10以与光照射/导光系统5相对的方式支承的支承部。载台3也可具备能够使DUT10相对于光照射/导光系统5相对地移动的移动机构。再者，在图1中，以单点划线表示光的行进路径，以实线的箭头表示控制用信号的传输路径、以及检测信号及处理数据的传输路径。
光照射/导光系统5包含光源(第1光源)9a、光源(第2光源)9b、准直器11a、11b、分光镜13、偏光分束镜15、1/4波长板17、检流计镜19、光瞳投影透镜21、物镜23、光学滤光片25、及准直器27。
光源9a产生适于检测与DUT10中的浓度相对应地变化的光学特性的波长及强度的光作为测量光(探测光)并将其出射。光源9b产生包含在DUT10中一部分被吸收的波长成分的光作为刺激光(泵浦光)并将其出射。具体而言，光源9b以产生刺激光的方式设定，该刺激光包含对应于较作为构成DUT10的基板的材料的半导体的带隙能量高的能量的波长。进而，该光源9b构成为可基于来自外部的电信号产生经强度调制的刺激光。再者，光源9a、光源9b例如可为半导体激光等相干光源，也可为SLD(Super Luminescent Diode，超辐射发光二极管)等非相干光源。
准直器11a、11b分别对自光源9a、9b出射的光进行准直，分光镜13将经准直的测量光及刺激光合成于同轴上并朝向偏光分束镜15输出。偏光分束镜15使经合成的测量光及刺激光中的直线偏振光成分透过，1/4波长板17变更透过偏光分束镜15的测量光及刺激光的偏光状态，将测量光及刺激光的偏光状态设定为圆偏振光。检流计镜19扫描成为圆偏振光的测量光及刺激光并将其输出，光瞳投影透镜21将自检流计镜19输出的测量光及刺激光的光瞳自检流计镜19中继至物镜23的光瞳。物镜23将测量光及刺激光聚光于DUT10上。通过此种构成，可使经合成的测量光及刺激光扫描并照射至DUT10上的所期望的位置。另外，也可构成为能够通过使载台3移动而将无法由检流计镜19覆盖的范围作为对象扫描测量光及刺激光。
另外，在上述构成的光照射/导光系统5中，可将来自DUT10的反射光与测量光及刺激光同轴地导引至1/4波长板17，从而可通过1/4波长板17将反射光的偏光状态自圆偏振光变更为直线偏振光。进而，成为直线偏振光的反射光通过偏光分束镜15朝向光学滤光片25及准直器27反射。光学滤光片25构成为仅使反射光中的与测量光相同的波长成分朝向准直器27透过，阻挡反射光中的与刺激光相同的波长成分。准直器27对反射光进行准直，并将该反射光经由光纤等朝向控制系统7输出。
控制系统7包含光检测器29、放大器31、调制信号源(调制部)33、网络分析器35(解析部)、控制器(解析部)37、及激光扫描控制器39。
光检测器29为PD(Photodiode，光电二极管)、APD(Avalanche Photodiode，雪崩光电二极管)、光电倍增管等光检测元件，接收由光照射/导光系统5导引的反射光，并检测该反射光的强度输出检测信号。放大器31将自光检测器29输出的检测信号放大并输出至网络分析器35。调制信号源33产生由控制器37设定的波形的电信号(调制信号)，并基于该电信号以使刺激光强度调制的方式控制光源9b。具体而言，调制信号源33产生已设定的重复频率(既定频率)的矩形波的电信号，并基于该电信号控制光源9b。另外，调制信号源33也具有重复产生多个重复频率的矩形波的电信号的功能。
网络分析器35基于自放大器31输出的检测信号及由调制信号源33设定的重复频率，提取及检测对应于重复频率的波长成分的检测信号。具体而言，网络分析器35提取与重复频率为相同频率的检测信号、及其谐波的频率的检测信号。进而，网络分析器35以由调制信号源33产生的电信号为基准，检测各频率的检测信号相对于经强度调制的刺激光的相位延迟。继而，网络分析器35将所提取的检测信号的各频率的信息与以该检测信号为对象进行检测所得的相位延迟的信息建立对应关系，并输入至控制器37。此时，网络分析器35也能够以由控制器37重复设定的多个重复频率的电信号为对象，重复提取检测信号，并以该检测信号为对象检测相位延迟。例如，也可将重复频率自基本频率变更为1/10倍、10倍、…等而检测相位延迟。此处，网络分析器35可变更为频谱分析器，也可变更为锁相放大器，还可变更为将数字转化器与FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)分析器组合所得的构成。
控制器37为统括地对控制系统7的动作进行控制的装置，物理上为包含作为处理器的CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、作为记录媒体的RAM(Random AccessMemory，随机存取内存)及ROM(Read Only Memory，只读存储器)、通信模块、以及显示器、鼠标、键盘等输入输出器件的计算机等控制装置。在图2中，示出控制器37的功能构成。如图2所示，控制器37包含调制控制部41、移动控制部43、扫描控制部45、浓度推定部47、及输出部49作为功能性的构成要素而构成。
控制器37的调制控制部41设定用以使刺激光强度调制的电信号的波形。具体而言，调制控制部41以成为特定的重复频率的矩形波的方式设定电信号的波形。该「特定的重复频率」可为根据所假定的DUT10中的杂质等的浓度预先存储于控制器37内的值的频率，也可为经由输入输出器件自外部输入的值的频率。另外，调制控制部41也可将重复频率自预先记录或输入的基本频率重复变更为多个频率，而能够以变更所得的重复频率设定电信号。
移动控制部43及扫描控制部45以在DUT10上扫描测量光及刺激光的方式，分别控制载台3及检流计镜19。此时，移动控制部43以一面进行以DUT10的各部位为对象的下述浓度推定处理一面扫描测量光及刺激光的方式进行控制。
浓度推定部47执行浓度推定处理，该浓度推定处理基于自网络分析器35输出的检测信号的各频率的每一者的相位延迟的信息，将DUT10的各部位作为对象推定杂质等的浓度(浓度推定处理的详细情况将于下文进行叙述)。输出部49将由浓度推定部47所推定出的DUT10的各部位的每一者的浓度的值绘制于图像上产生表示杂质等的浓度的分布的输出图像，并输出至该输出图像的输入输出器件。
对于由上述构成的浓度测定装置1测量的现象进行说明。图3及图4为自相对于测量光及刺激光的光轴垂直的方向观察DUT10中的测量光及刺激光的照射状态所得的图。
通过光照射/导光系统5，对于DUT10，一面将包含对应于较带隙能量高的能量的波长的刺激光强度调制一面照射该刺激光，与此同时以一定的强度照射另一波长的测量光。此时，通过刺激光在DUT10内产生载流子，该载流子在刺激光的强度变弱的时点以依存于DUT10内的杂质浓度及缺陷浓度的速度通过再结合而消失。
再者，DUT10内的折射率及透过率因DUT10的基板内部的载流子密度受到影响。因该影响，测量光在基板的表面或基板的背面反射时，依存于刺激光的调制状态被调制。测量光的调制的状态根据载流子的再结合速度变化。即，再结合在基板内的浓度较高的区域成为高速，在浓度较低的区域成为低速。其结果，在通过测量光的反射产生的反射光中，在再结合为高速的情形时振幅变大，另一方面，在再结合为低速的情形时振幅变小，与此同时，相位相对于刺激光延迟。
在图3中，示出以对DUT10的基板的光照射/导光系统5侧的表面照射测量光及刺激光的合成光L1的方式进行设定的情形。在此情形时，刺激光于基板的表面附近大量地产生电子-空穴对。在DUT10为半导体基板的情形时具有某种程度的杂质浓度，故而根据该杂质浓度，多数载流子(在n型基板的情形时为电子，在p型基板的情形时为空穴)具有一定量，也存在少数载流子(于n型基板的情形时为空穴，在p型基板的情形时为电子)。若在此状态下刺激光入射，则载流子过剩地存在于入射区域故而基板的折射率变化。已知若将大气中的折射率设为“1”，将基板的折射率设为n，则大气与基板之间的反射率R以下述式：
R＝((n-1)/(n+1))2
表示。伴随着因载流子的产生及消失而折射率n变化，反射率R也变化，从而反射光被调制。
另一方面，在图4中，示出以使测量光及刺激光的合成光L1透过DUT10的基板的相对于光照射/导光系统5为相反侧的背面而照射的方式进行设定的情形。在此情形时，不仅受到图3的情形时的反射面中的载流子的影响，也受到光路中的载流子的影响。具体而言，因光路中的载流子，不仅产生折射率的变化的效果，还产生光的衰减的效果，故而反射光受到两者的影响。过剩的少数载流子以与多数载流子的密度、即基板的杂质浓度和过剩的少数载流子的密度的积成正比的速度消失(更严密而言，过剩的少数载流子以与相对于过剩量和多数载流子的积的差分成正比的速度减少)。其结果，在刺激光减少时，折射率以与基板的杂质浓度成正比的速度复原。但是，该折射率的变化相较于基板的折射率本身的大小相当小。
若观察图3或图4所示的情形时的反射光，则反射光的强度大致对应于折射率的变化而变化，反射光的变化相对于刺激光的变化的时间常数与基板的杂质浓度成反比。
在图5中，在(a)部，示出由浓度测定装置1照射的刺激光的时间变化的波形，在(b)～(d)部，示出对于(a)部所示的波形的刺激光由浓度测定装置1检测出的检测信号的时间变化的波形。在相较于反射光的变化的时间常数，刺激光的重复的周期T0相当大(重复频率较低)的情形时，如(b)部所示，在检测信号中观测出的相位延迟的灵敏度变低。在反射光的变化的时间常数为刺激光的重复的周期T0的一半左右(时间常数相对较大而相位延迟为90度左右)的情形时，如(c)部所示，在检测信号中相位延迟表现为振幅的变化。在检测信号中相位延迟最显著表现为振幅的变化的是如(d)部所示反射光的变化的时间常数为刺激光的重复的周期T0的1/4左右(相位延迟为45度)的情形。
本实施方式中，通过确定出根据DUT10内的杂质等的浓度产生特定的相位延迟的检测信号的频率推定该浓度。此处，在矩形波中不仅包含重复频率的成分也包含其谐波的频率成分，故而可有效率地推定浓度。进而，即便在DUT10内的浓度不明确的情形时，也可通过重复变更重复频率对检测信号进行检测而推定该浓度。
以下，对浓度测定装置1中的包含浓度推定处理的浓度测定顺序的详细情况进行说明。
首先，将DUT10载置于载台3上。再者，在DUT10为裸晶圆、磊晶生长而成的基板、形成有阱或扩散区域等的晶圆基板等的情形时，以可自基板的表面侧照射测量光及刺激光的方式载置，在DUT10为形成有电路元件的半导体基板的情形时，以可自基板的背面侧照射测量光及刺激光的方式载置。在自背面侧照射的情形时，也可视需要进行背面的研磨，而使用固体浸没透镜(Solid Immersion Lens)。
其后，自光照射/导光系统5朝向DUT10照射测量光及刺激光。此时，以测量光与刺激光的光轴及焦点深度变得相同的方式预先设定，光照射/导光系统5被设为色像差充分小的光学系统。此时，将DUT10的表面或背面以相对于测量光及刺激光的光轴垂直的方式进行角度调整，且以测量光及刺激光的焦点也对准DUT10的测量面的方式进行设定。
进而，通过控制器37的控制，以由矩形波进行强度调制的方式控制刺激光。该矩形波的重复频率系根据所假定的杂质浓度预先设定，若杂质浓度为1015/cm3数量级，则设定为1kHz左右。对于其他值的杂质浓度，与所假定的浓度成正比地设定重复频率。
继而，在控制系统7的光检测器29中，检测来自DUT10的测量面的反射光而产生检测信号，通过放大器31将该检测信号放大。然后，通过控制系统7的网络分析器35，自检测信号提取重复频率的成分及其谐波的成分。此时，以避开0Hz的大地噪声的方式设定频带宽度。
此外，在控制系统7的网络分析器35中，以所提取的多个频率的检测信号的波形为对象，检测相对于刺激光的调制信号的相位延迟。进而，自网络分析器35对控制器37输出将所提取的检测信号的各频率的信息与以该检测信号为对象检测出的相位延迟的信息建立对应关系所得的对应数据。
上述多个频率的检测信号的相位延迟的检测及与此相关的对应数据的输出也能够以重复设定的多个重复频率为对象重复进行。由此，即便在杂质等的浓度不明确的情形时，也可推定浓度。另外，上述多个频率的检测信号的相位延迟的检测及与此相关的对应数据的输出通过控制器37的控制，一面扫描DUT10上的测定点一面重复进行。
其后，通过控制器37，使用与DUT10上的多个测定点相关的对应资料，推定多个测定点的杂质等的浓度(浓度推定处理)。即，推定相位延迟成为特定值的频率，并基于该频率推定DUT10上的测定点的杂质等的浓度。此时，在无法推定成为特定的相位延迟的频率的情形时，也可进一步变更重复频率而重复反射光的检测处理。
更详细而言，基于多个频率的检测信号的相位延迟的值，推定相位延迟成为45度的频率。该频率称为截止频率，此时的时间常数τ成为对应于该频率的周期的1/(2π)倍。该时间常数τ相当于DUT10的内部的载流子生命期。一般而言，若将B设为比例常数，将p0设为多数载流子浓度(＝杂质浓度)，将n0设为少数载流子浓度，将Δn设为过剩载流子浓度，则载流子的生命期τ以下述式：
τ＝1/{B(n0+p0+Δn)}～1/(B·p0)
表示。利用该性质，控制器37根据相位延迟成为45度的频率计算载流子生命期τ，并通过对上述式进行倒算而根据载流子生命期τ计算杂质浓度(＝p0)作为推定值。
此处，在基于多个频率的检测信号的相位延迟的值，推定相位延迟成为45度的频率时，并非必须提取相位延迟与45度一致的检测信号，也可基于所产生的对应数据并通过曲线拟合等分析计算求出成为45度的相位延迟的频率。在此情形时，通过在控制器37预先存储表示频率与相位延迟的对应关系的数据，并将该数据拟合至预先存储有检测信号的频率与相位延迟的实测值的组合的对应关系，而推定相位延迟成为45度的频率。在图6中，示出由预先存储于控制器37的数据表示的频率与相位延迟的对应关系的一例(横轴的频率系以截止频率为单位的频率)。
最后，通过控制器37，将对于多个测定点推定的浓度的值绘制于图像上而产生表示DUT10上的浓度分布的输出图像的数据。继而，基于该数据将输出图像输出至输入输出器件。通过该输出图像，可非接触地且以高动态范围观察DUT10上的微细的浓度分布。例如，可容易地观察杂质浓度的不均。此外，也可同时测量DUT10上的散热特性的不均。
根据以上所说明的浓度测定装置1及使用该浓度测定装置的浓度测定方法，将测量光及通过包含既定频率的调制信号进行强度调制所得的刺激光同时照射至DUT10，检测来自DUT10的反射光的强度，并基于其结果被输出的检测信号推定DUT10的杂质浓度。此时，基于检测信号相对于调制信号的相位延迟，推定相位延迟成为特定值的频率，并基于该频率推定杂质浓度，故而即便在杂质浓度未知的情形时，也可精度良好地测定对应于载流子生命期的杂质浓度。
另外，在本实施方式中，检测多个既定频率下的多个相位延迟，并基于多个既定频率的每一者的多个相位延迟，推定相位延迟成为特定值的频率。在此情形时，即便在杂质浓度未知的情形时，也可设定产生与此对应的特定值的相位延迟的刺激光的频率。其结果，即便在杂质浓度未知的情形时，也可精度良好地测定杂质浓度。
另外，在本实施方式中，推定检测信号的相位延迟成为45度的频率。由此，可基于截止频率，精度进一步良好地测定杂质浓度。
进而，在本实施方式中，照射通过多个既定频率的每一者的调制信号进行强度调制所得的刺激光，而对应于每个刺激光产生检测信号。由此，即便在杂质浓度于较大范围内变化的情形时，也可设定产生与此对应的特定值的相位延迟的刺激光的频率。其结果，即便在杂质浓度于较大范围内变化的情形时，也可精度良好地测定杂质浓度。
另外，在本实施方式中，使用通过矩形波进行强度调制所得的刺激光。通过此种构成，可容易地获取多个频率的检测信号的相位延迟。其结果，可有效率地设定产生对应于杂质浓度的特定值的相位延迟的刺激光的频率，故而即便在杂质浓度未知的情形时，也可有效率地测定杂质浓度。
进而，在本实施方式中，使用具有较构成DUT10的半导体的带隙能量高的能量的刺激光。通过此种构成，可在DUT10中有效率地产生载流子，从而可精度更良好地测定杂质浓度。
以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，也可于不变更各技术方案所记载的主旨的范围内变化，或应用于其他物。
作为上述实施方式中的作为测定对象物的DUT10，可选择于LSI(Large ScaleIntegration，大规模集成电路)等半导体装置的制造过程中使杂质扩散的半导体基板。在将此种半导体基板作为对象执行浓度测定时，作为DUT10的测定对象部位的测定点预先在控制器37中设定，以扫描该测定点的方式控制光照射/导光系统5。此外，在控制器37，预先经由输入输出器件输入有所推定的杂质浓度的信息。继而，控制器37将对于测定点推定的杂质浓度的数值与预先输入的杂质浓度的信息进行比较，并将该比较结果(例如判定是否于特定误差的范围内一致的结果)输出至输入输出器件。在此种构成中，可判断于半导体装置的制造过程中是否适当地产生扩散区域。
上述实施方式的光照射/导光系统5构成为可朝向控制系统7导引来自DUT10的反射光，也可构成为可朝向控制系统7导引通过测量光透过DUT10而产生的透过光。在此情形时，基于通过在控制系统7中检测透过光而产生的检测信号推定浓度。
上述实施方式的光照射/导光系统5也可具备光纤耦合器，或具备多个纤芯的光纤代替分光镜13，作为用以将测量光与刺激光合成的要素。
在上述实施方式的光照射/导光系统5中，也可将偏光分束镜15配置于分光镜13与光源9a之间。在此情形时，分光镜13具有光学滤光片25的作用。
在上述实施方式的光照射/导光系统5中，构成为于测量光与刺激光之间使光轴及焦点一致，但只要DUT10的测定点的刺激光的光点包含测量光的光点则焦点也可并非一致。另外，在使用多个纤芯的光纤的情形等时，也可在测量光与刺激光之间将光轴设定为偏移。
另外，在上述实施方式中，只要光检测器29构成为仅对测量光具有灵敏度，则也可省略光学滤光片25。
另外，在上述实施方式中，使用通过矩形波进行强度调制所得的刺激光进行测量，也可使用通过正弦波等其他波形的信号进行强度调制所得的对应于多个频率的每一者的多个刺激光。
在上述实施方式中，优选为，在推定步骤中，检测多个既定频率下的多个相位延迟，并基于多个既定频率的每一者的多个相位延迟，求出相位延迟成为特定值的频率。在上述另一形态中，优选为，解析部检测多个既定频率下的多个相位延迟，并基于多个既定频率的每一者的多个相位延迟，求出相位延迟成为特定值的频率。在此情形时，即便在杂质浓度未知的情形时，也可设定产生与此对应的特定值的相位延迟的刺激光的频率。其结果，即便在杂质浓度未知的情形时，也可精度良好地测定杂质浓度。
另外，也优选为，在照射步骤中，照射通过作为矩形波的调制信号进行强度调制所得的刺激光。也优选为，调制部通过作为矩形波的调制信号对刺激光进行强度调制。根据该构成，可有效率地设定产生对应于杂质浓度的特定值的相位延迟的刺激光的频率。其结果，即便在杂质浓度未知的情形时，也可有效率地测定杂质浓度。
进而，也优选为，在照射步骤中，照射通过多个上述既定频率的每一者的上述调制信号进行强度调制所得的上述刺激光，且在输出步骤中，对应于每个刺激光而输出检测信号。也优选为，调制部通过多个上述既定频率的每一者的上述调制信号对上述刺激光进行强度调制，且光检测器对应于每个刺激光输出检测信号。在此情形时，即便在杂质浓度于较大范围内变化的情形时，也可设定产生与此对应的特定值的相位延迟的刺激光的频率。其结果，即便在杂质浓度在较大范围内变化的情形时，也可精度良好地测定杂质浓度。
另外，也优选为，推定检测信号的相位延迟成为45度的频率。在此情形时，可通过确定出截止频率，精度进一步良好地测定杂质浓度。
进而，另外，也优选为，在照射步骤中，照射具有较构成测定对象物的半导体的带隙能量高的能量的刺激光。也优选为，第2光源产生具有较构成测定对象物的半导体的带隙能量高的能量的刺激光。根据该构成，可通过刺激光的照射在测定对象物中有效率地产生载流子，从而可精度更良好地测定杂质浓度。
另外，在上述实施方式中，也优选为，进而具备将预先输入的杂质浓度的信息与在推定步骤中推定的杂质浓度进行比较的比较步骤。也优选为，解析部将预先输入的杂质浓度的信息与所推定出的杂质浓度进行比较。若采用该构成，则可判定测定对象物中的杂质浓度是否为所需浓度，从而例如可实现制造制程中的监测。
进而，优选也为，在推定步骤中，绘制所推定出的杂质浓度而产生表示杂质浓度的分布的图像数据。也优选为，解析部绘制所推定出的杂质浓度而产生表示杂质浓度的分布的图像数据。在此情形时，可容易地测量测定对象物中的杂质浓度的分布，从而可容易地解析半导体基板等测定对象物。
[产业上的可利用性]
实施方式中，将测量测定对象物的杂质浓度的浓度测定方法及浓度测定装置作为使用用途而可精度良好地对测定对象物中的杂质浓度进行测定。
【符号说明】
1浓度测定装置
5光照射/导光系统(光学系统)
7控制系统
9a光源(第1光源)
9b光源(第2光源)
29光检测器
33调制信号源(调制部)
35网络分析器(解析部)
37控制器(解析部)。

Claims (16)

1.一种浓度测定方法，其特征在于，
是测量测定对象物的杂质浓度的浓度测定方法，其具备：
照射步骤，朝向所述测定对象物，照射测量光、及以包含既定频率的调制信号进行强度调制所得的刺激光；
输出步骤，检测来自所述测定对象物的反射光或透过光的强度并输出检测信号；及
推定步骤，检测相对于所述调制信号的所述检测信号的相位延迟，求出所述相位延迟成为特定值的频率，并基于该频率推定所述测定对象物的杂质浓度。
2.如权利要求1所述的浓度测定方法，其中，
在所述推定步骤中，检测多个所述既定频率下的多个所述相位延迟，并基于所述多个既定频率的每一者的所述多个相位延迟，求出所述相位延迟成为特定值的频率。
3.如权利要求1或2所述的浓度测定方法，其中，
在所述照射步骤中，照射通过作为矩形波的所述调制信号进行强度调制所得的所述刺激光。
4.如权利要求2所述的浓度测定方法，其中，
在所述照射步骤中，照射通过多个所述既定频率的每一者的所述调制信号进行强度调制所得的所述刺激光，且
在所述输出步骤中，对应于每个所述刺激光输出所述检测信号。
5.如权利要求1至4中任一项所述的浓度测定方法，其中，
所述特定值为45度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的浓度测定方法，其中，
在所述照射步骤中，照射具有较构成所述测定对象物的半导体的带隙能量高的能量的刺激光。
7.如权利要求1至6中任一项所述的浓度测定方法，其中，
进一步具备将预先输入的杂质浓度的信息与在所述推定步骤中所推定出的所述杂质浓度进行比较的比较步骤。
8.如权利要求1至7中任一项所述的浓度测定方法，其中，
在所述推定步骤中，绘制所推定出的所述杂质浓度而产生表示杂质浓度的分布的图像数据。
9.一种浓度测定装置，其中，
是测量测定对象物的杂质浓度的浓度测定装置，其具备：
第1光源，其产生测量光；
第2光源，其产生刺激光；
调制部，其以包含既定频率的调制信号对所述刺激光进行强度调制；
光检测器，其检测来自所述测定对象物的反射光或透过光的强度并输出检测信号；
光学系统，其将所述测量光及经强度调制的所述刺激光朝向所述测定对象物导引，并将来自所述测定对象物的反射光或透过光朝向所述光检测器导引；及
解析部，其检测相对于所述调制信号的所述检测信号的相位延迟，求出所述相位延迟成为特定值的频率，并基于该频率推定所述测定对象物的杂质浓度。
10.如权利要求9所述的浓度测定装置，其中，
所述解析部检测多个所述既定频率下的多个所述相位延迟，并基于所述多个既定频率的每一者的所述多个相位延迟，求出所述相位延迟成为特定值的频率。
11.如权利要求9或10所述的浓度测定装置，其中，
所述调制部以作为矩形波的所述调制信号对所述刺激光进行强度调制。
12.如权利要求10所述的浓度测定装置，其中，
所述调制部以多个所述既定频率的每一者的所述调制信号对所述刺激光进行强度调制，
所述光检测器对应于每个所述刺激光输出所述检测信号。
13.如权利要求9至12中任一项所述的浓度测定装置，其中，
所述特定值为45度。
14.如权利要求9至13中任一项所述的浓度测定装置，其中，
所述第2光源产生具有较构成所述测定对象物的半导体的带隙能量高的能量的刺激光。
15.如权利要求9至14中任一项所述的浓度测定装置，其中，
所述解析部将预先输入的杂质浓度的信息与所推定出的所述杂质浓度进行比较。
16.如权利要求9至15中任一项所述的浓度测定装置，其中，
所述解析部绘制所推定出的所述杂质浓度而产生表示杂质浓度的分布的图像数据。
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