JP2007043019A - Semiconductor evaluation apparatus and semiconductor processor - Google Patents

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晴子 圷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the semiconductor evaluation apparatus that can evaluate substrates with a high sensitivity. <P>SOLUTION: The apparatus includes a probe laser Pb that radiates a first probe light moving towards a semiconductor substrate. A first half mirror Mh2 gets a second probe light forming a part of the first probe light from the first probe light. An optical power meter and detector D loads both a first reflection probe light due to the reflection of the first probe light by the semiconductor substrate, and a second reflection probe light due to the reflection of the second probe light by the first reference sample having an internal state for reference, into the same optical axis. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体評価装置および半導体処理装置に関し、例えば、半導体装置製造の際の不純物導入工程、アニール工程時の評価に関する。   The present invention relates to a semiconductor evaluation apparatus and a semiconductor processing apparatus. For example, the present invention relates to an impurity introduction process and an evaluation during an annealing process in manufacturing a semiconductor device.

半導体ウェハ上に集積回路を形成する一連の製造工程には、通常、電荷を帯びた原子あるいは分子を半導体ウェハに打ち込むイオン注入工程が含まれる。イオン注入に伴い、注入イオンと半導体ウェハ中の結晶格子とが衝突し、半導体ウェハ内に格子間原子や原子空孔などの点欠陥が発生する。この現象を利用して、注入されたイオンのドーズ量を測定する方法が知られている。   A series of manufacturing processes for forming an integrated circuit on a semiconductor wafer usually includes an ion implantation process for implanting charged atoms or molecules into the semiconductor wafer. Along with the ion implantation, the implanted ions collide with the crystal lattice in the semiconductor wafer, and point defects such as interstitial atoms and atomic vacancies are generated in the semiconductor wafer. A method for measuring the dose of implanted ions using this phenomenon is known.

この測定方法の1つとして、サーマルウェーブ法などの光を使った方法が使われている。サーマルウェーブ法は、半導体ウェハに光を照射して、半導体ウェハによって反射された光を分析することにより、半導体ウェハの状態を評価する。反射光は半導体内の微妙な構造も反映をしているために、半導体内に形成された欠陥などを検出することが可能である。この評価の際に、精度を向上させるために、入射光に強度変調をかけて、外乱による信号光の変化を取り除くなどの方法が採られる。また、入射光をハーフミラーで取り出して、光源の変調に対して補正を行っている。   As one of the measuring methods, a method using light such as a thermal wave method is used. The thermal wave method evaluates the state of the semiconductor wafer by irradiating the semiconductor wafer with light and analyzing the light reflected by the semiconductor wafer. Since the reflected light also reflects a delicate structure in the semiconductor, it is possible to detect defects and the like formed in the semiconductor. At the time of this evaluation, in order to improve accuracy, a method such as applying intensity modulation to the incident light and removing the change in the signal light due to the disturbance is adopted. In addition, incident light is extracted by a half mirror to correct the modulation of the light source.

しかしながら、現状では、反射光から得られる信号が非常に微少であるために、イオン注入の角度等の微妙な状態を評価することが難しい。   However, at present, since the signal obtained from the reflected light is very small, it is difficult to evaluate a delicate state such as an ion implantation angle.

予め、サーマルウェーブ法で試料の光熱変位(Pa値)と、欠陥密度および総周辺長とを測定して、両者の関係を求めておき、評価すべき試料のPa値と比較することにより、評価試料の欠陥密度および総周辺長を求める技術が知られている(例えば特許文献1)。   Evaluation was made by measuring the photothermal displacement (Pa value) of the sample in advance by the thermal wave method, the defect density and the total peripheral length, determining the relationship between them, and comparing it with the Pa value of the sample to be evaluated. A technique for obtaining the defect density and total peripheral length of a sample is known (for example, Patent Document 1).

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特許第3,290,352号公報
Prior art document information related to the invention of this application includes the following.
Japanese Patent No. 3,290,352

本発明は、高い感度で基板を評価可能な半導体評価装置および半導体処理装置を提供しようとするものである。   The present invention intends to provide a semiconductor evaluation apparatus and a semiconductor processing apparatus capable of evaluating a substrate with high sensitivity.

本発明の第1の視点による半導体評価装置は、半導体基板に向かって進行する第1プローブ光を照射するプローブレーザと、前記第1プローブ光の一部の第2プローブ光を前記第1プローブ光から取り出す第1ハーフミラーと、前記第1プローブ光が前記半導体基板により反射されることにより得られる第1反射プローブ光と、前記第2プローブ光が参照用の内部状態を有する第1参照サンプルにより反射されることにより得られる第2反射プローブ光と、を同じ光軸上で取り込む光測定器と、を具備することを特徴とする。   A semiconductor evaluation apparatus according to a first aspect of the present invention includes a probe laser that irradiates a first probe light that travels toward a semiconductor substrate, and a second probe light that is a part of the first probe light. A first half mirror to be taken out from a first reference probe light obtained by reflecting the first probe light by the semiconductor substrate, and a first reference sample in which the second probe light has a reference internal state. A light measuring instrument that captures the second reflected probe light obtained by being reflected on the same optical axis.

本発明の第2の視点による半導体処理装置は、半導体基板に向かって進行する第1プローブ光を照射するプローブレーザと、前記第1プローブ光の一部の第2プローブ光を前記第1プローブ光から取り出す第1ハーフミラーと、前記第1プローブ光が前記半導体基板により反射されることにより得られる第1反射プローブ光と、前記第2プローブ光が参照用の内部状態を有する第1参照サンプルにより反射されることにより得られる第2反射プローブ光と、を同じ光軸上で取り込む光測定器と、前記半導体基板にイオンビームを照射するイオン照射部と、を具備することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor processing apparatus comprising: a probe laser that irradiates a first probe light that travels toward a semiconductor substrate; and a second probe light that is a part of the first probe light. A first half mirror to be taken out from a first reference probe light obtained by reflecting the first probe light by the semiconductor substrate, and a first reference sample in which the second probe light has a reference internal state. A light measuring instrument that takes in the second reflection probe light obtained by being reflected on the same optical axis, and an ion irradiation unit that irradiates the semiconductor substrate with an ion beam.

本発明の第3の視点による半導体評価装置は、半導体処理装置内に配置された半導体基板を評価する半導体評価装置であって、前記半導体基板に向かって進行する第1プローブ光を照射するプローブレーザと、前記第1プローブ光の一部の第2プローブ光を前記第1プローブ光から取り出す第1ハーフミラーと、前記第1プローブ光を透過することにより前記第1プローブ光を前記半導体評価装置の外部へと送出する光出力部と、前記第1プローブ光が前記半導体基板に反射されることにより得られる第1反射プローブ光を透過することにより前記第1反射プローブ光を前記半導体評価装置内に取り込む光入力部と、前記第1反射プローブ光と、前記第2プローブ光が参照用の内部状態を有する第1参照サンプルにより反射されることにより得られる第2反射プローブ光と、を同じ光軸上で取り込む光測定器と、を具備することを特徴とする。   A semiconductor evaluation apparatus according to a third aspect of the present invention is a semiconductor evaluation apparatus that evaluates a semiconductor substrate disposed in a semiconductor processing apparatus, and that emits a first probe light that travels toward the semiconductor substrate. And a first half mirror that extracts a part of the first probe light from the first probe light, and the first probe light is transmitted through the first probe light by the semiconductor evaluation device. An optical output unit that transmits the light to the outside, and the first reflected probe light obtained by reflecting the first probe light on the semiconductor substrate is transmitted into the semiconductor evaluation apparatus. The light input unit to be captured, the first reflected probe light, and the second probe light are reflected by a first reference sample having an internal state for reference. Characterized by comprising a second reflected probe light is, a light meter to take the same optical axis, a.

本発明によれば、高い感度で基板を評価可能な半導体評価装置および半導体処理装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor evaluation apparatus and semiconductor processing apparatus which can evaluate a board | substrate with high sensitivity can be provided.

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図1に示すように、半導体評価装置は、第1ポンプレーザPm1、第2ポンプレーザPm2、プロープレーザPb、ハーフミラー(反射部材)Mh1乃至Mh6、ミラー(反射部材)M1、フィルタF1乃至F3、光測定器D等を有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a main part of the semiconductor evaluation apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor evaluation apparatus includes a first pump laser Pm1, a second pump laser Pm2, a probe laser Pb, half mirrors (reflection members) Mh1 to Mh6, mirrors (reflection members) M1, filters F1 to F3, It has a light measuring device D and the like.

シリコンからなる基板Sが、本実施形態に係る半導体評価装置が評価を行う対象である。参照サンプルRに対しては、所定の条件下でイオン注入が予め行われており、所望の不純物濃度、濃度プロファイルを有する不純物領域が形成されている。   The substrate S made of silicon is a target to be evaluated by the semiconductor evaluation apparatus according to the present embodiment. The reference sample R is previously ion-implanted under predetermined conditions, and an impurity region having a desired impurity concentration and concentration profile is formed.

第1ポンプレーザPm1は、基板Sの上方に設けられ、第1ポンプ光Lm1を生成する。第1ポンプ光Lm1は、例えば波長が830nmのレーザ光であり、基板Sに向かって照射される。また、第1ポンプ光Lm1は、時間によらずに一定の直流成分に、一定の周期で時間的に変化する変調成分が重畳された特性を有する。第1ポンプ光Lm1は、基板S内に過剰キャリアを生成する機能を有する。   The first pump laser Pm1 is provided above the substrate S and generates the first pump light Lm1. The first pump light Lm1 is, for example, laser light having a wavelength of 830 nm, and is irradiated toward the substrate S. The first pump light Lm1 has a characteristic in which a modulation component that changes with time in a constant cycle is superimposed on a constant DC component regardless of time. The first pump light Lm1 has a function of generating excess carriers in the substrate S.

第2ポンプレーザPm2は、参照サンプルRの上方に設けられ、第2ポンプ光Lm2を生成する。第2ポンプ光Lm2は、参照サンプルRに向かって照射され、後述のように、評価方法に応じて、第1ポンプ光Lm1と同じまたは異なる特性を有する。第2ポンプ光Lm2は、参照サンプルR内に過剰キャリアを生成する機能を有する。   The second pump laser Pm2 is provided above the reference sample R and generates the second pump light Lm2. The second pump light Lm2 is irradiated toward the reference sample R, and has the same or different characteristics as the first pump light Lm1 depending on the evaluation method, as will be described later. The second pump light Lm2 has a function of generating excess carriers in the reference sample R.

プローブレーザPbは、基板Sの上方に設けられ、第1ポンプ光Lm1に向かってプローブ光Lbを生成する。プローブ光は、時間的によらずに一定の強度を有し、例えば、波長が980nmのレーザ光である。   The probe laser Pb is provided above the substrate S and generates the probe light Lb toward the first pump light Lm1. The probe light has a constant intensity regardless of time, and is, for example, a laser light having a wavelength of 980 nm.

ハーフミラーMh1は、第1ポンプ光Lm1とプローブ光Lbとが交わる位置に設けられる。ハーフミラーMh1は、第1ポンプ光Lm1を透過させるとともに、プローブ光Lbを反射させて、第1ポンプ光の光軸上へと誘導する。   The half mirror Mh1 is provided at a position where the first pump light Lm1 and the probe light Lb intersect. The half mirror Mh1 transmits the first pump light Lm1 and reflects the probe light Lb to guide it onto the optical axis of the first pump light.

ハーフミラーMh2は、第1ポンプ光Lm1の光軸上に設けられる。ハーフミラーMh2は、第1ポンプ光Lm1およびプローブ光Lbの各一部を透過させるとともに、残りの一部を反射する。ハーフミラーMh2により反射された第1ポンプ光Lm1およびプローブ光Lbは、第2ポンプ光Lm2の光軸へと向かう。   The half mirror Mh2 is provided on the optical axis of the first pump light Lm1. The half mirror Mh2 transmits each part of the first pump light Lm1 and the probe light Lb and reflects the remaining part. The first pump light Lm1 and the probe light Lb reflected by the half mirror Mh2 travel toward the optical axis of the second pump light Lm2.

第1ポンプ光Lm1の光軸上の、ハーフミラーMh2と基板Sとの間には、ハーフミラーMh3が設けられる。ハーフミラーMh3は、ハーフミラーMh2を透過した第1ポンプ光Lm1およびプローブ光Lbを透過させる。ハーフミラーMh3を透過した第1ポンプ光Lm1およびプローブ光Lbは、基板Sによって反射される。基板Sによって反射された第1ポンプ光Lm1、および基板によって反射されたプローブ光(以下、第1反射プローブ光Lbr1と称する)は、ハーフミラーMh3により反射される。   A half mirror Mh3 is provided between the half mirror Mh2 and the substrate S on the optical axis of the first pump light Lm1. The half mirror Mh3 transmits the first pump light Lm1 and the probe light Lb that have passed through the half mirror Mh2. The first pump light Lm1 and the probe light Lb transmitted through the half mirror Mh3 are reflected by the substrate S. The first pump light Lm1 reflected by the substrate S and the probe light reflected by the substrate (hereinafter referred to as the first reflected probe light Lbr1) are reflected by the half mirror Mh3.

フィルタF1は、ハーフミラーMh3と対向し、ハーフミラーMh3により反射された第1ポンプ光Lm1および第1反射プローブ光Lbr1の光軸上に設けられる。フィルタF1は、ポンプ光Lm1を吸収し、第1反射プローブ光Lbr1を透過させる。   The filter F1 faces the half mirror Mh3 and is provided on the optical axis of the first pump light Lm1 and the first reflection probe light Lbr1 reflected by the half mirror Mh3. The filter F1 absorbs the pump light Lm1 and transmits the first reflection probe light Lbr1.

ハーフミラーMh4は、ハーフミラーMh3とフィルタF1とを結ぶ線の延長線上に設けられる。フィルタF1を透過した第1反射プローブ光Lbr1は、ハーフミラーMh4を透過する。   The half mirror Mh4 is provided on an extension line connecting the half mirror Mh3 and the filter F1. The first reflected probe light Lbr1 that has passed through the filter F1 passes through the half mirror Mh4.

フィルタF2は、ハーフミラーMh2と第2ポンプ光Lm2の光軸との間に設けられ、ハーフミラーMh2により反射された第1ポンプ光Lm1を吸収し、第1ハーフミラーにより反射されたプローブ光Lbを透過させる。   The filter F2 is provided between the half mirror Mh2 and the optical axis of the second pump light Lm2, absorbs the first pump light Lm1 reflected by the half mirror Mh2, and reflects the probe light Lb reflected by the first half mirror. Permeate.

ハーフミラーMh5は、第2ポンプの光軸上でハーフミラーMh2と面する位置に設けられる。ハーフミラーMh5は、第2ポンプ光Lm2を透過させるとともに、フィルタF2を透過したプローブ光Lbを反射して第2ポンプ光Lm2の光軸上に誘導する。   The half mirror Mh5 is provided at a position facing the half mirror Mh2 on the optical axis of the second pump. The half mirror Mh5 transmits the second pump light Lm2, reflects the probe light Lb transmitted through the filter F2, and guides it on the optical axis of the second pump light Lm2.

第2ポンプ光Lm2の光軸上で、ハーフミラーMh5と参照サンプルRとの間には、ハーフミラーMh6が設けられる。ハーフミラーMh6は、第2ポンプ光Lm2およびプローブ光Lbを透過させる。ハーフミラーMh6を透過した第2ポンプ光Lm2およびプローブ光Lbは、参照サンプルRによって反射される。参照サンプルRによって反射された第2ポンプ光Lm2、および参照サンプルRによって反射されたプローブ光Lb(以下、第2反射プローブ光Lbr2と称する)は、ハーフミラーMh6により反射される。ハーフミラーMh6は、垂直方向(第2ポンプレーザPm2と参照サンプルRとを結ぶ方向)に沿って可動とされている。   A half mirror Mh6 is provided between the half mirror Mh5 and the reference sample R on the optical axis of the second pump light Lm2. The half mirror Mh6 transmits the second pump light Lm2 and the probe light Lb. The second pump light Lm2 and the probe light Lb transmitted through the half mirror Mh6 are reflected by the reference sample R. The second pump light Lm2 reflected by the reference sample R and the probe light Lb reflected by the reference sample R (hereinafter referred to as second reflection probe light Lbr2) are reflected by the half mirror Mh6. The half mirror Mh6 is movable along the vertical direction (the direction connecting the second pump laser Pm2 and the reference sample R).

フィルタF3は、ハーフミラーMh6と対向する位置に設けられ、ハーフミラーMh6により反射された第2ポンプ光Lm2を吸収し、ハーフミラーMh6により反射された第2反射プローブ光Lbr2を透過させる。   The filter F3 is provided at a position facing the half mirror Mh6, absorbs the second pump light Lm2 reflected by the half mirror Mh6, and transmits the second reflected probe light Lbr2 reflected by the half mirror Mh6.

ミラーM1は、ハーフミラーMh6とフィルタF3とを結ぶ線の延長線上で、ハーフミラーMh6と対向する位置に設けられる。ミラーM1は、フィルタF3を透過した第2反射プローブ光Lbr2を反射する。ミラーM1は、垂直方向(第1ポンプレーザLm1と基板Sとを結ぶ方向)に沿って可動とされている。   The mirror M1 is provided at a position facing the half mirror Mh6 on the extended line connecting the half mirror Mh6 and the filter F3. The mirror M1 reflects the second reflection probe light Lbr2 that has passed through the filter F3. The mirror M1 is movable along the vertical direction (the direction connecting the first pump laser Lm1 and the substrate S).

ハーフミラーMh3は、ミラーM1により反射された第2反射プローブ光Lbr2を反射して、フィルタF1を透過した第1反射プローブ光Lbr1の光軸上に誘導する。   The half mirror Mh3 reflects the second reflected probe light Lbr2 reflected by the mirror M1 and guides it on the optical axis of the first reflected probe light Lbr1 transmitted through the filter F1.

第1反射プローブ光Lbr1および第2反射プローブ光Lbr2の合成光は、光測定器Dに入射する。光測定器Dは、例えば、フォトディテクターのような、光の強度をアナログ的に検出する装置により実現される。光測定器Dは、入射した光を電気信号Sgに変換して出力する。電気信号Sgは、必要に応じて計算機Cに供給され、計算機Cは、電気信号Sgを用いて所定の処理を行う。   The combined light of the first reflection probe light Lbr1 and the second reflection probe light Lbr2 enters the optical measuring device D. The light measuring device D is realized by a device that detects the intensity of light in an analog manner, such as a photodetector. The optical measuring device D converts the incident light into an electric signal Sg and outputs it. The electrical signal Sg is supplied to the computer C as necessary, and the computer C performs a predetermined process using the electrical signal Sg.

第1ポンプ光Lm1の光子エネルギーをシリコンのバンドギャップエネルギーより大きくしておくことにより、基板Sに吸収される第1ポンプ光Lm1は、基板S中に1対の電子および正孔からなる過剰キャリア(以下、光キャリアと呼ぶ)を励起する。   By making the photon energy of the first pump light Lm1 larger than the band gap energy of silicon, the first pump light Lm1 absorbed by the substrate S is an excess carrier consisting of a pair of electrons and holes in the substrate S. (Hereinafter referred to as an optical carrier) is excited.

光キャリアが消滅するまでの時間(ライフタイム)は、基板Sの結晶性に依存する。例えばイオン注入によって結晶構造が損傷を受けたり改質している領域では結晶性が悪い。よって、結晶性が悪い領域では、ライフタイムは比較的短く、過剰キャリアがすぐに再結合するために荷電子の量は少ない。そして、不純物が多く注入されていれば、結晶性もそれに連れて悪くなるので、不純物濃度と荷電子の量とは相互に関係を有する。同様の理由により、不純物濃度プロファイルと荷電子の量の分布も相互に関係を有する。   The time until the photocarrier disappears (lifetime) depends on the crystallinity of the substrate S. For example, the crystallinity is poor in a region where the crystal structure is damaged or modified by ion implantation. Therefore, in a region where crystallinity is poor, the lifetime is relatively short, and the amount of valence electrons is small because excess carriers immediately recombine. If a large amount of impurities are implanted, the crystallinity also deteriorates accordingly, and the impurity concentration and the amount of valence electrons are related to each other. For the same reason, the impurity concentration profile and the distribution of the amount of valence electrons are also related to each other.

また、イオン注入後にアニール処理が行われた領域では、イオン注入よって変化した結晶構造が回復する。結晶性が良い領域では、ライフタイムは比較的長く、過剰キャリアの密度は高い。すなわち、荷電子の量は多い。   In the region where the annealing process is performed after the ion implantation, the crystal structure changed by the ion implantation is recovered. In a region where the crystallinity is good, the lifetime is relatively long and the density of excess carriers is high. That is, the amount of charged electrons is large.

ある物質の反射率は、この物質内の荷電子の量に応じて変化する。よって、ある物質にポンプ光を照射して、このときの物質に照射されたプローブ光の反射光の強度を評価することにより、物質内の荷電子の量、すなわち、結晶性を評価できる。そして、各結晶状態と不純物の状態とを予め関係付けておくことにより、結晶性を評価することによって不純物の濃度、プロファイル、アニール後の基板の状態を評価できる。   The reflectivity of a material varies with the amount of valence electrons in the material. Therefore, by irradiating a certain substance with pump light and evaluating the intensity of the reflected light of the probe light irradiated to the substance at this time, the amount of valence electrons in the substance, that is, the crystallinity can be evaluated. Then, by associating each crystal state with the impurity state in advance, it is possible to evaluate the impurity concentration, profile, and substrate state after annealing by evaluating crystallinity.

しかしながら、このようにして観測された反射光の強度の変化は非常に小さい。そこで、過剰キャリアを生成するためのポンプ光の強度の時間的に一定な直流成分に時間的に変化する交流成分を加える。すると、過剰キャリアの生成も時間を追って変化する。この結果、反射プローブ光の強度も、ポンプ光の変調周期と同じ周期で変化する。   However, the change in the intensity of the reflected light observed in this way is very small. Therefore, an alternating current component that changes over time is added to a temporally constant direct current component of the intensity of pump light for generating excess carriers. Then, the generation of excess carriers changes with time. As a result, the intensity of the reflected probe light also changes with the same period as the modulation period of the pump light.

第1ポンプ光Lm1は、基板Sに到達し、ここで、光キャリアを励起する。   The first pump light Lm1 reaches the substrate S, where it excites optical carriers.

同様に、第2ポンプ光Lm2も、直流成分に交流成分が重畳されている。第2ポンプ光Lm2は、参照用サンプルに到達し、ここで、光キャリアを励起する。   Similarly, in the second pump light Lm2, an AC component is superimposed on a DC component. The second pump light Lm2 reaches the reference sample, where it excites optical carriers.

プローブレーザが照射するプローブ光Lbは、ハーフミラーMh2により2つへと分岐され、それぞれが、以下に示す相互に異なる光路を取る。すなわち、一方のプローブ光Lbは、ハーフミラーMh3を透過し、基板Sにより反射される。基板Sにより反射されたプローブ光Lbr、すなわち第1反射プローブ光Lbr1は、基板Sの、不純物濃度、不純物濃度プロファイル等(以下、内部状態)の情報を含んでいる。この内部状態の情報は、第1反射プローブ光Lbr1が有する、基板Sの結晶状態に応じた強度によって表現される。そして、第1反射プローブ光Lbr1は、ハーフミラーMh3により反射され、ハーフミラーMh4を透過して光測定器Dに達する。   The probe light Lb irradiated by the probe laser is branched into two by the half mirror Mh2, and each takes different optical paths as shown below. That is, one probe light Lb passes through the half mirror Mh3 and is reflected by the substrate S. The probe light Lbr reflected by the substrate S, that is, the first reflected probe light Lbr1 includes information on the impurity concentration, impurity concentration profile, and the like (hereinafter, internal state) of the substrate S. This internal state information is expressed by the intensity of the first reflective probe light Lbr1 according to the crystal state of the substrate S. Then, the first reflected probe light Lbr1 is reflected by the half mirror Mh3, passes through the half mirror Mh4, and reaches the optical measuring device D.

分岐したうちの他方のプローブ光Lbは、ハーフミラーMh5により反射され、ハーフミラーMh6を透過して、参照サンプルRにより反射される。参照サンプルRにより反射されたプローブ光Lbr、すなわち第2反射プローブ光Lbr2は、参照サンプルRの内部状態の情報を含んでいる。この内部状態の情報は、第2反射プローブ光Lbr2が有する、参照サンプルRの結晶状態に応じた強度によって表現される。そして、第2反射プローブ光Lbr2は、ハーフミラーMh6、ミラーM1、ハーフミラーMh4により順次反射され、第1反射プローブ光Lbr1と同じ光軸上で光測定器Dに入射する。   The other of the branched probe lights Lb is reflected by the half mirror Mh5, passes through the half mirror Mh6, and is reflected by the reference sample R. The probe light Lbr reflected by the reference sample R, that is, the second reflected probe light Lbr2 includes information on the internal state of the reference sample R. The information on the internal state is expressed by the intensity according to the crystal state of the reference sample R that the second reflective probe light Lbr2 has. Then, the second reflected probe light Lbr2 is sequentially reflected by the half mirror Mh6, the mirror M1, and the half mirror Mh4, and enters the optical measuring device D on the same optical axis as the first reflected probe light Lbr1.

上記のように、光測定器Dには、第1反射プローブLbr1光と第2反射プローブ光Lbr2とが同じ光軸上で入射する。ここで、図2(a)、図2(b)に示すように、第1ポンプ光Lm1と第2ポンプ光Lm2との時間に対する変調周波数が同じであるとする。この場合、基板Sの内部状態が参照サンプルRの内部状態と同じであれば、第1反射プローブ光Lbr1と第2反射プローブ光Lbr2とは、同じ強度で、時間に対して同じ周波数を有する。このため、プローブレーザPbから第1反射プローブ光Lbr1として光測定器Dに入射する光の光路(第1反射プローブ光Lbr1の光路)と、プローブレーザPbから第2反射プローブ光Lbr2として光測定器Dに入射する光の光路(第2反射プローブ光Lbr2の光路)と、の差がプローブ光Lbの波長の整数倍のとき、2つの光は強め合う。よって、図2(c)に示すように、光測定器Dに入射する、第1反射プローブ光Lbr1と第2反射プローブ光Lbr2との合成光(以下、測定合成光)は、周波数がプローブ光と同じで、強度の振幅がプローブ光の2倍の光である。   As described above, the first reflection probe Lbr1 light and the second reflection probe light Lbr2 are incident on the optical measuring device D on the same optical axis. Here, as shown in FIGS. 2A and 2B, it is assumed that the modulation frequencies with respect to time of the first pump light Lm1 and the second pump light Lm2 are the same. In this case, if the internal state of the substrate S is the same as the internal state of the reference sample R, the first reflective probe light Lbr1 and the second reflective probe light Lbr2 have the same intensity and the same frequency with respect to time. Therefore, the optical path of the light incident on the optical measuring device D as the first reflected probe light Lbr1 from the probe laser Pb (the optical path of the first reflected probe light Lbr1), and the optical measuring device as the second reflected probe light Lbr2 from the probe laser Pb When the difference between the optical path of light incident on D (the optical path of the second reflected probe light Lbr2) is an integral multiple of the wavelength of the probe light Lb, the two lights strengthen each other. Therefore, as shown in FIG. 2C, the combined light of the first reflected probe light Lbr1 and the second reflected probe light Lbr2 (hereinafter referred to as measured combined light) incident on the optical measuring device D has a frequency of the probe light. The intensity amplitude is twice that of the probe light.

また、第1反射プローブ光Lbr1および第2反射プローブ光Lbr2の光路差がプローブ光Lbの波長の整数倍+1/2のとき、2つの光が光測定器Dに到達した時点での位相がずれるので、2つの光は互いに打ち消しあう。このため、図3に示すように、光測定器Dに入射する測定合成光は、強度がゼロで、周波数もゼロである(消光位である)。このときの光路差を基準光路差と称する。なお、第2反射プローブ光Lbr2の光路は、ハーフミラーMh6およびミラーM1を共に同じ量、垂直移動させることにより、任意に変更できる。   Further, when the optical path difference between the first reflected probe light Lbr1 and the second reflected probe light Lbr2 is an integral multiple +1/2 of the wavelength of the probe light Lb, the phases when the two lights reach the optical measuring device D are shifted. So the two lights cancel each other out. Therefore, as shown in FIG. 3, the measurement combined light incident on the optical measuring device D has zero intensity and zero frequency (extinction level). The optical path difference at this time is referred to as a reference optical path difference. The optical path of the second reflection probe light Lbr2 can be arbitrarily changed by vertically moving the half mirror Mh6 and the mirror M1 by the same amount.

一方、基板Sの内部状態が参照サンプルRの内部状態と異なれば、第2反射プローブ光Lbr2は、第1反射プローブ光Lbr1と強度が異なる。このため、2つの反射プローブ光の光路差が基準光路差であっても、測定合成光は最小ではない。この測定合成光の強度が最小となるように、ハーフミラーMh6およびミラーM1を移動させることにより、2つの反射プローブ光の光路差を変更する。そして、測定合成光の強度が最小の時の光路差(測定光路差)と、基準光路差との差が求められる。図4に示す2つの同じ測定光路差の場合を例に取れば、実線の光路差が最小の強度の時の光路差となる。破線の波形から、実線の波形が得られるように、第1反射プローブ光Lbr1の光路差を調整する。   On the other hand, if the internal state of the substrate S is different from the internal state of the reference sample R, the second reflective probe light Lbr2 has a different intensity from the first reflective probe light Lbr1. For this reason, even if the optical path difference between the two reflected probe lights is the reference optical path difference, the measurement combined light is not minimum. The optical path difference between the two reflected probe lights is changed by moving the half mirror Mh6 and the mirror M1 so that the intensity of the measurement combined light is minimized. Then, the difference between the optical path difference (measurement optical path difference) when the intensity of the measured combined light is minimum and the reference optical path difference is obtained. Taking the case of two identical measurement optical path differences shown in FIG. 4 as an example, the optical path difference when the solid line optical path difference has the minimum intensity is obtained. The optical path difference of the first reflected probe light Lbr1 is adjusted so that a solid line waveform is obtained from the broken line waveform.

光路差の差が観測された場合は、基板Sの内部状態が参照サンプルRの内部状態と異なる、すなわち、基板Sが所望の内部状態を有していないと判定できる。また、この光路差の差は、基板Sの状態に応じて変化する。このため、基準光路差と測定光路差の差を測定することにより、基板Sの内部状態の所望の状態からのずれの程度を知得することができる。   When a difference in optical path difference is observed, it can be determined that the internal state of the substrate S is different from the internal state of the reference sample R, that is, the substrate S does not have a desired internal state. Further, the difference in the optical path difference changes according to the state of the substrate S. Therefore, by measuring the difference between the reference optical path difference and the measurement optical path difference, the degree of deviation of the internal state of the substrate S from the desired state can be obtained.

また、本実施形態では、第1ポンプ光Lm1源と第2ポンプ光Lm2源とが独立して設けられているので、2つのポンプ光の位相を調整することもできる。位相を調整することにより、ポンプ光の位相と同じ位相を有する2つのプローブ光に光路差を生じさせるのと同じ結果を得られる。   In the present embodiment, since the first pump light Lm1 source and the second pump light Lm2 source are provided independently, the phases of the two pump lights can be adjusted. By adjusting the phase, it is possible to obtain the same result as when an optical path difference is generated between two probe lights having the same phase as the pump light.

次に、第1ポンプ光Lm1と第2ポンプ光Lm2との変調周波数が異なる場合について説明する。図5(a)、図5(b)に示すように、第1ポンプ光Lm1と第2ポンプ光Lm2との変調周波数が異なる場合、第1反射プローブ光Lbr1と第2反射プローブ光Lbr2の変調周波数も異なる。このため、図5(c)に示すように、光測定器Dにおいて、時間軸に対してうねりを有する測定合成光が観測される。このうねりを、その強度と時間のグラフによって表現すると、うねりの周波数と位相の情報が得られる。この情報を利用して、基板Sの所望の状態からの違いを検出できる。この場合、第1ポンプ光Lm1および第2ポンプ光Lm2の強度をそれぞれ適切に調整することにより、うねりが発生するようにする。2つのポンプ光の強度が違いすぎると、うねりが観測されないからである。   Next, a case where the modulation frequencies of the first pump light Lm1 and the second pump light Lm2 are different will be described. As shown in FIGS. 5A and 5B, when the modulation frequencies of the first pump light Lm1 and the second pump light Lm2 are different, the modulation of the first reflection probe light Lbr1 and the second reflection probe light Lbr2 is performed. The frequency is also different. For this reason, as shown in FIG. 5 (c), in the optical measuring device D, the measurement combined light having a wave with respect to the time axis is observed. If this undulation is expressed by a graph of its intensity and time, information on the frequency and phase of the undulation can be obtained. Using this information, the difference from the desired state of the substrate S can be detected. In this case, undulation is generated by appropriately adjusting the intensities of the first pump light Lm1 and the second pump light Lm2. This is because no swell is observed if the intensity of the two pump lights is too different.

まず、基板Sとして、所望の状態を有するもの、または参照サンプルRと同じものを用意する。この基板Sを用いた場合の、うねりの周波数と位相の情報を予め準備する。このときの情報を基準情報と称する。   First, as the substrate S, one having a desired state or the same one as the reference sample R is prepared. Information on the frequency and phase of swell when this substrate S is used is prepared in advance. Information at this time is referred to as reference information.

次に、実際に評価すべき基板を用いて、うねりの周波数と位相の情報(評価情報と称する)を求める。そして、評価情報が、基準情報から予め設定された所定の範囲に収まっているか否かが判定される。この範囲に収まっている場合、基板が「良」として判定される。   Next, waviness frequency and phase information (referred to as evaluation information) is obtained using the substrate to be actually evaluated. Then, it is determined whether or not the evaluation information is within a predetermined range set in advance from the reference information. If it is within this range, the substrate is determined as “good”.

本発明の第1実施形態に係る半導体評価装置によれば、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、電気信号に変換されたプローブ光を、ある基準の電気信号と比較する場合より、高い感度で基板Sの内部状態を評価できる。   According to the semiconductor evaluation apparatus according to the first embodiment of the present invention, the interference of the combined light of the first reflection probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflection probe light Lbr2 close to the first reflection probe light Lbr1. Is used to evaluate the substrate S. For this reason, the internal state of the substrate S can be evaluated with higher sensitivity than when the probe light converted into the electric signal is compared with a certain reference electric signal.

(第2実施形態)
第2実施形態では、第2反射プローブ光Lbr2の光路を調整する機構が第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a mechanism for adjusting the optical path of the second reflection probe light Lbr2 is different from that in the first embodiment.

図6は、本発明の第2実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図6に示すように、ハーフミラーMh6とミラーM1との間に、ミラーM2が設けられる。ミラーM2と対向する位置にミラーM3が設けられ、ミラーM3と対向する位置にミラーM4が設けられ、ミラーM4と対向する位置にミラーM5が設けられる。   FIG. 6 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a mirror M2 is provided between the half mirror Mh6 and the mirror M1. A mirror M3 is provided at a position facing the mirror M2, a mirror M4 is provided at a position facing the mirror M3, and a mirror M5 is provided at a position facing the mirror M4.

ミラーM2乃至ミラーM5は、ハーフミラーMh6により反射された第2反射プローブ光Lbr2が、ミラーM2、ミラーM3、ミラーM4、ミラーM5により順次反射されてミラーM1に向かうように配置される。   The mirrors M2 to M5 are arranged so that the second reflected probe light Lbr2 reflected by the half mirror Mh6 is sequentially reflected by the mirror M2, the mirror M3, the mirror M4, and the mirror M5 toward the mirror M1.

ミラーM3およびミラーM4は、ある操作によって、垂直方向において同じ方向、同じ量、一括に移動可能なように構成されている。よって、ミラーM3およびミラーM4を適当な量、上下に動かすことにより、第2反射プローブ光Lbr2の光路を調整できる。   The mirror M3 and the mirror M4 are configured to be movable in the same direction, the same amount, and collectively in a vertical direction by a certain operation. Therefore, the optical path of the second reflection probe light Lbr2 can be adjusted by moving the mirror M3 and the mirror M4 up and down by appropriate amounts.

なお、ミラーM2乃至ミラーM5の位置は図6のものに限定されず、第2反射プローブ光Lbr2の光路を調整できる位置あれば、すなわち第2反射プローブ光Lbr2の光路上に配置されていればよい。   Note that the positions of the mirrors M2 to M5 are not limited to those shown in FIG. 6, and any position that can adjust the optical path of the second reflective probe light Lbr2, that is, the optical path of the second reflective probe light Lbr2 is provided. Good.

ミラーM3およびミラーM4を移動することによって第2反射プローブ光Lbr2の光路を調整する。その他の構成、および基板Sの評価方法は、第1実施形態と同じである。   The optical path of the second reflected probe light Lbr2 is adjusted by moving the mirror M3 and the mirror M4. Other configurations and the evaluation method of the substrate S are the same as those in the first embodiment.

本発明の第2実施形態に係る半導体評価装置によれば、第1実施形態と同じく、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the first reflected probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflected probe light close to the first reflected probe light Lbr1. The substrate S is evaluated using the interference of the combined light with Lbr2. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第2実施形態によれば、同じ方向、同じ量、一括に移動可能なように構成されているミラーM3およびミラーM4によって、第2反射プローブ光Lbr2の光路を調整できる。このため、第2反射プローブ光Lbr2の光路を調整が容易となる。   Further, according to the second embodiment, the optical path of the second reflected probe light Lbr2 can be adjusted by the mirror M3 and the mirror M4 that are configured to be movable in the same direction, the same amount, and collectively. For this reason, it becomes easy to adjust the optical path of the second reflection probe light Lbr2.

(第3実施形態)
第3実施形態では、光学素子を用いることにより、第1反射プローブ光Lbr1の光路が調整される。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the optical path of the first reflection probe light Lbr1 is adjusted by using an optical element.

図7は、本発明の第3実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図7に示すように、ハーフミラーMh6とミラーM1との間に、光学素子ODが設けられている。ハーフミラーMh6により反射された第2反射プローブ光Lbr2は、光学素子ODを通過してミラーM1に到達する。   FIG. 7 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, an optical element OD is provided between the half mirror Mh6 and the mirror M1. The second reflected probe light Lbr2 reflected by the half mirror Mh6 passes through the optical element OD and reaches the mirror M1.

光学素子ODは、この光学素子ODを通過する光の光路を、この光の1波長以上の範囲で任意に調整できる。または、入射光と出射光との位相を調整することによっても、同じ結果を得られる。このような光学素子ODとして、電気光学効果、電気磁気効果、圧電効果によって光学素子を通過する光の屈折率を変化させるもの、または、重ね合わせられた2つ以上の光学結晶の重なり分の厚さを調整することによって光路を変化させるもの等を用いることができる。より具体的には、バビネソレイユ補償板等を用いることができる。   The optical element OD can arbitrarily adjust the optical path of the light passing through the optical element OD within the range of one wavelength or more of the light. Alternatively, the same result can be obtained by adjusting the phase of incident light and outgoing light. As such an optical element OD, an element that changes the refractive index of light passing through the optical element due to an electro-optic effect, an electro-magnetic effect, or a piezoelectric effect, or a thickness corresponding to an overlap of two or more superimposed optical crystals A device that changes the optical path by adjusting the height can be used. More specifically, a Babinet Soleil compensation plate or the like can be used.

なお、光学素子ODの位置は図7のものに限定されず、第2反射プローブ光Lbr2の光路上に配置されていればよい。   Note that the position of the optical element OD is not limited to that shown in FIG. 7, and it is sufficient that the optical element OD is disposed on the optical path of the second reflection probe light Lbr2.

光学素子ODを用いることによって第2反射プローブ光Lbr2の光路を調整する。その他の構成、および基板Sの評価方法は、第1実施形態と同じである。   The optical path of the second reflection probe light Lbr2 is adjusted by using the optical element OD. Other configurations and the evaluation method of the substrate S are the same as those in the first embodiment.

本発明の第3実施形態に係る半導体評価装置によれば、第1実施形態と同じく、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor evaluation apparatus according to the third embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the first reflected probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflected probe light close to the first reflected probe light Lbr1. The substrate S is evaluated using the interference of the combined light with Lbr2. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第3実施形態によれば、光学素子ODを用いて第2反射プローブ光Lbr2の光路を調整する。このため、ミラーを物理的に移動する場合よりも、装置構成および光路の調整が容易になる。   Further, according to the third embodiment, the optical path of the second reflection probe light Lbr2 is adjusted using the optical element OD. For this reason, it is easier to adjust the device configuration and the optical path than when the mirror is physically moved.

(第4実施形態)
第4実施形態では、基板Sに照射するポンプ光と同じものを参照サンプルRに照射する。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, the reference sample R is irradiated with the same pump light with which the substrate S is irradiated.

図8は、本発明の第4実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図8に示すように、第4実施形態に係る半導体評価装置は、第1実施形態(図1)に係る半導体評価装置から、フィルタF2および第2ポンプレーザPm2が除かれ、ハーフミラー5がミラーM6により置き換えられた構成を有する。よって、ハーフミラーMh2により分岐された第1ポンプ光Lm1の一部は、ミラーM6により反射され、ハーフミラーMh6を通過して参照サンプルRに到達する。そして、参照サンプルR、ハーフミラーMh6により反射された後に、フィルタF3により吸収される。   FIG. 8 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, in the semiconductor evaluation apparatus according to the fourth embodiment, the filter F2 and the second pump laser Pm2 are removed from the semiconductor evaluation apparatus according to the first embodiment (FIG. 1), and the half mirror 5 is a mirror. It has a configuration replaced by M6. Therefore, a part of the first pump light Lm1 branched by the half mirror Mh2 is reflected by the mirror M6, passes through the half mirror Mh6, and reaches the reference sample R. Then, after being reflected by the reference sample R and the half mirror Mh6, it is absorbed by the filter F3.

第1ポンプLm1光によって参照サンプルR内で光キャリアが励起される。その他の構成、および基板Sの評価方法は、第1実施形態と同じである。   Optical carriers are excited in the reference sample R by the first pump Lm1 light. Other configurations and the evaluation method of the substrate S are the same as those in the first embodiment.

第4実施形態によれば、第1実施形態と同じく、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the interference of the combined light of the first reflected probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflected probe light Lbr2 close to the first reflected probe light Lbr1 is detected. The substrate S is evaluated. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

なお、第4実施形態では、基板Sと参照サンプルRに同じポンプレーザが照射されるため、第1実施形態の場合と異なり、基板S、参照サンプルRに照射されるポンプ光の強度、変調周波数を、個別に設定することはできない。しかしながら、ポンプレーザが1つで済むため、第1実施形態より装置構成が簡単になるという利点を得られる。   In the fourth embodiment, since the same pump laser is irradiated to the substrate S and the reference sample R, unlike the first embodiment, the intensity of the pump light irradiated to the substrate S and the reference sample R, the modulation frequency. Cannot be set individually. However, since only one pump laser is required, there is an advantage that the apparatus configuration is simpler than that of the first embodiment.

また、第4実施形態を、第2、第3実施形態に組み合わせることも可能である。   Further, the fourth embodiment can be combined with the second and third embodiments.

(第5実施形態)
第5実施形態では、参照サンプルR制御用の光を用いることにより、第2プローブ光に変化を与える。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, the second probe light is changed by using the light for controlling the reference sample R.

図9は、本発明の第5実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図9に示すように、第5実施形態に係る半導体評価装置は、第1実施形態(図1)の構成に加えて、参照サンプルR制御用の光源CLを有する。   FIG. 9 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the semiconductor evaluation apparatus according to the fifth embodiment has a light source CL for controlling the reference sample R in addition to the configuration of the first embodiment (FIG. 1).

制御用光源CLは、光Lcを照射された参照サンプルRの温度を上昇させる光Lcを発する。より具体的には、光源として、例えば可視光線、赤外線等の電磁波を用いることができる。また、制御用光源CLは、参照サンプルRに光Lcを照射可能で且つ第2ポンプ光Lm2およびプローブ光Lbの光軸からずれた位置に配置される。   The control light source CL emits light Lc that increases the temperature of the reference sample R irradiated with the light Lc. More specifically, an electromagnetic wave such as visible light or infrared light can be used as the light source. The control light source CL is arranged at a position where the reference sample R can be irradiated with the light Lc and shifted from the optical axes of the second pump light Lm2 and the probe light Lb.

参照サンプルRに光Lcが照射されることにより、参照サンプルRの不純物の状態が変化する。より具体的には、不純物が拡散することにより不純物拡散領域の形状が変化したり、光キャリアが生成されやすくなる。このため、光測定器Dによって測定される第2反射プローブ光Lbr2が、光を照射されていない場合のものと異なる。よって、基板Sの内部状態が参照サンプルRと同じであったとしても、第1反射プローブ光と第2反射プローブ光との合成光(測定合成光)に干渉パターンが生じる。この干渉パターンを基準状態として用いて、種々の基板Sを用いた場合の干渉パターンと、基準状態の干渉パターンとの違いを観測することにより、基板を評価できる。   By irradiating the reference sample R with the light Lc, the state of impurities in the reference sample R changes. More specifically, the shape of the impurity diffusion region changes due to the diffusion of impurities, and photocarriers are easily generated. For this reason, the second reflection probe light Lbr2 measured by the optical measuring device D is different from that in the case where no light is irradiated. Therefore, even if the internal state of the substrate S is the same as that of the reference sample R, an interference pattern is generated in the combined light (measured combined light) of the first reflective probe light and the second reflective probe light. By using this interference pattern as a reference state, the substrate can be evaluated by observing the difference between the interference pattern when various substrates S are used and the interference pattern in the reference state.

本実施形態の第5実施形態に係る半導体評価装置によれば、参照サンプルRに環境制御用の光が照射される。このような手法によっても、第1実施形態で2つのプローブ光に光路差を与えた場合と同様に、第1反射プローブ光Lbr1と第2反射プローブ光Lbr2との合成光に干渉パターンを発生させることができる。この結果、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor evaluation apparatus according to the fifth embodiment of the present embodiment, the reference sample R is irradiated with light for environmental control. Even in such a method, an interference pattern is generated in the combined light of the first reflected probe light Lbr1 and the second reflected probe light Lbr2, as in the case where the optical path difference is given to the two probe lights in the first embodiment. be able to. As a result, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第5実施形態によれば、環境制御用の光Lcによって、第2反射プローブ光Lbr2の特性を調整する。このため、ミラーを物理的に移動する場合よりも、装置構成および光路の調整が容易になる。   Further, according to the fifth embodiment, the characteristic of the second reflection probe light Lbr2 is adjusted by the environment control light Lc. For this reason, it is easier to adjust the device configuration and the optical path than when the mirror is physically moved.

(第6実施形態)
第6実施形態では、参照サンプルR制御用のヒータを用いることにより、第2プローブ光に変化を与える。
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, the second probe light is changed by using a heater for controlling the reference sample R.

図10は、本発明の第6実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図10に示すように、第6実施形態に係る半導体評価装置は、第1実施形態(図1)の構成に加えて、参照サンプルR制御用のヒータHを有する。   FIG. 10 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the semiconductor evaluation apparatus according to the sixth embodiment has a heater H for controlling the reference sample R in addition to the configuration of the first embodiment (FIG. 1).

ヒータHは、典型例として、参照サンプルRの下方に設けられる。ヒータHは、制御によって所望の熱量を放出可能なように構成されている。ヒータHが参照サンプルRを加熱することにより、第5実施形態の場合と同様に、参照サンプルRの内部状態が変化する。すなわち、不純物が拡散することにより不純物拡散領域の形状が変化したり、光キャリアが生成されやすくなる。   The heater H is provided below the reference sample R as a typical example. The heater H is configured to be able to release a desired amount of heat by control. When the heater H heats the reference sample R, the internal state of the reference sample R changes as in the case of the fifth embodiment. That is, when the impurity diffuses, the shape of the impurity diffusion region is changed and photocarriers are easily generated.

参照サンプルRの状態が変化するため、基板Sの状態が参照サンプルRと同じであったとしても、第1プローブ光と第2プローブ光との合成光に干渉パターンが生じる。この干渉パターンを基準状態として用いて、種々の基板Sを用いた場合の干渉パターンと、基準状態の干渉パターンとの違いを観測することにより、基板Sを評価できる。   Since the state of the reference sample R changes, even if the state of the substrate S is the same as that of the reference sample R, an interference pattern is generated in the combined light of the first probe light and the second probe light. By using this interference pattern as a reference state, the substrate S can be evaluated by observing the difference between the interference pattern when various substrates S are used and the interference pattern in the reference state.

本実施形態の第5実施形態に係る半導体評価装置によれば、参照サンプルRを加熱するヒータHが設けられる。このような手法によっても、第1実施形態で2つのプローブ光に光路差を与えた場合と同様に、第1プローブ光と第2プローブ光との合成光に干渉パターンを発生させることができる。この結果、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor evaluation apparatus according to the fifth embodiment of the present embodiment, the heater H that heats the reference sample R is provided. Also by such a method, an interference pattern can be generated in the combined light of the first probe light and the second probe light, similarly to the case where the optical path difference is given to the two probe lights in the first embodiment. As a result, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第6実施形態によれば、ヒータHによって、第2反射プローブ光Lbr2の特性を調整する。このため、ミラーを物理的に移動する場合よりも、装置構成および光路の調整が容易になる。   Further, according to the sixth embodiment, the characteristic of the second reflected probe light Lbr2 is adjusted by the heater H. For this reason, it is easier to adjust the device configuration and the optical path than when the mirror is physically moved.

(第7実施形態)
第7実施形態では、ホログラフィー素子を用いて、第2反射プローブ光と同じ特徴を有する光が再現される。
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment, light having the same characteristics as the second reflection probe light is reproduced using a holographic element.

図11は、本発明の第7実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図11に示すように、第7実施形態に係る半導体評価装置は、第1実施形態の構成から、参照サンプルR、参照サンプルRに第2ポンプ光およびプローブ光を照射するための構成が省かれている。すなわち、第7実施形態に係る半導体評価装置は、第1ポンプレーザPm1、プローブレーザPb、ハーフミラーMh1、Mh3、Mh4、フィルタF1、ミラーM1を有する。   FIG. 11 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the semiconductor evaluation apparatus according to the seventh embodiment omits the configuration for irradiating the second pump light and the probe light to the reference sample R and the reference sample R from the configuration of the first embodiment. ing. That is, the semiconductor evaluation apparatus according to the seventh embodiment includes a first pump laser Pm1, a probe laser Pb, half mirrors Mh1, Mh3, Mh4, a filter F1, and a mirror M1.

また、この構成に加えて、第1ポンプ光Lm1およびプローブ光Lbの光軸上で且つミラーM1と向き合う位置にハーフミラーMh11が設けられる。ハーフミラーMh11は、第1ポンプ光Lm1およびプローブ光Lbの合成光の一部をミラーM1へと反射する。   In addition to this configuration, a half mirror Mh11 is provided on the optical axis of the first pump light Lm1 and the probe light Lb and at a position facing the mirror M1. The half mirror Mh11 reflects a part of the combined light of the first pump light Lm1 and the probe light Lb to the mirror M1.

ハーフミラーMh11とミラーM1との間には、フィルタF4が設けられる。フィルタF4とミラーM1との間には、ホログラフィー素子が設けられる。フィルタF4は、ハーフミラーMh11により反射された第1ポンプ光Lm1およびプローブ光Lbのうち、プローブ光のみを透過させる。プローブ光Lbは、次いで、ホログラフィー素子HDに入射する。   A filter F4 is provided between the half mirror Mh11 and the mirror M1. A holographic element is provided between the filter F4 and the mirror M1. The filter F4 transmits only the probe light out of the first pump light Lm1 and the probe light Lb reflected by the half mirror Mh11. The probe light Lb then enters the holographic element HD.

ホログラフィー素子HDは、ハーフミラーMh11により反射された光を利用して、第1実施形態の第2反射プローブ光Lbr2と同じ特徴を有する光(参照光)Lhdを作り出す。よって、参照参照光Lhdは、参照サンプルRの内部状態に応じた情報を含んでいる。   The holographic element HD uses the light reflected by the half mirror Mh11 to generate light (reference light) Lhd having the same characteristics as the second reflective probe light Lbr2 of the first embodiment. Therefore, the reference reference light Lhd includes information corresponding to the internal state of the reference sample R.

上記したようなホログラフィー素子HDは、例えば以下の方法により予め作成される。すなわち、まず、第1実施形態と同様に参照サンプルRが準備される。次に、この参照サンプルRに、例えば第1実施形態と同様にしてプローブ光およびポンプ光を照射する。そして、参照サンプルRにより反射されたプローブ光を新規に用意されたホログラフィー素子に入射させる。この状態を、ホログラフィー素子HDに焼き付けることにより、ホログラフィー素子HDは、光を照射された際に参照サンプルRに反射されたプローブ光と同じ光を発する。   The holographic element HD as described above is prepared in advance by the following method, for example. That is, first, the reference sample R is prepared as in the first embodiment. Next, the reference sample R is irradiated with probe light and pump light, for example, in the same manner as in the first embodiment. Then, the probe light reflected by the reference sample R is made incident on a newly prepared holographic element. By burning this state on the holographic element HD, the holographic element HD emits the same light as the probe light reflected by the reference sample R when irradiated with light.

また、ホログラフィー素子HDとして、液晶ディスプレイと、この液晶ディスプレイに電場を印加する印加された電場印加部とから構成されたものを用いることもできる。電場印加部は、液晶ディスプレイに電場を印加することにより、液晶ディスプレイの液晶を、所望の光を再現可能な状態へと変化させる。そして、プローブ光Lbは、制御された液晶ディスプレイを通過した結果、所望の特性を有する参照光Lhdへと変換される。   Further, as the holographic element HD, an element composed of a liquid crystal display and an applied electric field applying unit that applies an electric field to the liquid crystal display can be used. The electric field applying unit applies an electric field to the liquid crystal display, thereby changing the liquid crystal of the liquid crystal display to a state where desired light can be reproduced. The probe light Lb is converted into reference light Lhd having desired characteristics as a result of passing through the controlled liquid crystal display.

ホログラフィー素子HDから発せられた参照光Lhdは、ミラーM1およびハーフミラーMh4により反射された後、光測定器Dに入射する。そして、基板Sが所望の状態の時の第1反射プローブ光Lbr1と参照光Lhdとの合成光とが、例えば第1実施形態と同様に消光位となるようにホログラフィー素子HDが設定される。この状態を基準状態とする。   The reference light Lhd emitted from the holographic element HD is reflected by the mirror M1 and the half mirror Mh4 and then enters the optical measuring device D. Then, the holographic element HD is set so that the combined light of the first reflection probe light Lbr1 and the reference light Lhd when the substrate S is in a desired state has an extinction position, for example, as in the first embodiment. This state is set as a reference state.

そして、光測定器Dにおいて、消光位が観測されるように設定されたホログラフィー素子HDからの参照光Lhdと基板Sとの合成光を観測した状態の、基準状態からのずれを観測することによって、基板Sの内部状態を評価できる。   Then, in the optical measuring device D, by observing the deviation from the reference state in the state in which the combined light of the reference light Lhd from the holographic element HD set so that the extinction position is observed and the substrate S is observed. The internal state of the substrate S can be evaluated.

本発明の第7実施形態に係る半導体評価装置によれば、ホログラフィー素子HDによって再現された参照光Lhdと、第1プローブ光との合成光が観測される。このような手法によっても、第1実施形態で2つのプローブ光に光路差を与えた場合と同様に、第1プローブ光と第2プローブ光との合成光に干渉パターンを発生させることができる。この結果、第1実施形態と同じ効果を得られる。   With the semiconductor evaluation device according to the seventh embodiment of the present invention, the combined light of the reference light Lhd reproduced by the holographic element HD and the first probe light is observed. Also by such a method, an interference pattern can be generated in the combined light of the first probe light and the second probe light, similarly to the case where the optical path difference is given to the two probe lights in the first embodiment. As a result, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第7実施形態によれば、第1実施形態と比べて、第2ポンプレーザPm2、第2ポンプ光Lm2を反射および遮断するための機構等が不要になるので、装置構成が簡略になる。   Further, according to the seventh embodiment, compared to the first embodiment, a mechanism for reflecting and blocking the second pump laser Pm2 and the second pump light Lm2 is not required, so that the apparatus configuration is simplified. .

(第8実施形態)
第8実施形態では、基板Sの全面に一括でプローブレーザが照射される。
(Eighth embodiment)
In the eighth embodiment, the entire surface of the substrate S is collectively irradiated with the probe laser.

図12は、本発明の第8実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図12に示すように、第8実施形態に係る半導体評価装置の第1ポンプレーザPm1は基板Sの全面に亘って一括で照射可能な大きさの照射口を有し、第2ポンプレーザPm2は参照サンプルRの全面に亘って一括で照射可能な大きさの照射口を有する。また、プローブレーザPbは、基板Sおよび参照サンプルRの全面に亘って一括で照射可能な大きさの照射口を有する。そして、このような第1ポンプレーザPm1、第2ポンプレーザPm2、プローブレーザPbから、基板Sおよび参照サンプルRの全面に亘って第1ポンプ光Lm1、第2ポンプ光Lm2、プローブ光Lbが照射される。   FIG. 12 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the first pump laser Pm1 of the semiconductor evaluation apparatus according to the eighth embodiment has an irradiation port of a size that can be irradiated collectively over the entire surface of the substrate S, and the second pump laser Pm2 is The reference sample R has an irradiation port of a size that can be irradiated in a lump over the entire surface. Further, the probe laser Pb has an irradiation port of a size that can be irradiated all over the entire surface of the substrate S and the reference sample R. Then, the first pump light Lm1, the second pump light Lm2, and the probe light Lb are irradiated from the first pump laser Pm1, the second pump laser Pm2, and the probe laser Pb over the entire surface of the substrate S and the reference sample R. Is done.

第8実施形態において、第1反射プローブ光Lbr1は基板Sの全面に亘る内部状態に関する情報を含み、第2反射プローブ光Lbr2は参照サンプルRの全面に亘る内部状態に関する情報を含む。   In the eighth embodiment, the first reflection probe light Lbr1 includes information regarding the internal state over the entire surface of the substrate S, and the second reflection probe light Lbr2 includes information regarding the internal state over the entire surface of the reference sample R.

また、第1反射プローブ光Lbr1および第2反射プローブ光Lbr2は広範囲に亘る波面を有する。このため、光測定器Dは広範囲に亘る第1反射プローブ光Lbr1および第2反射プローブ光Lbr2を一括して捕捉できる必要がある。このような光測定器Dとして、例えばCCD(charge-coupled device)を用いることができる。   Further, the first reflection probe light Lbr1 and the second reflection probe light Lbr2 have a wide wavefront. For this reason, the optical measuring device D needs to be able to collectively collect the first reflection probe light Lbr1 and the second reflection probe light Lbr2 over a wide range. As such an optical measuring device D, for example, a charge-coupled device (CCD) can be used.

なお、光測定器Dの光入射部が大口径を有していない場合は、例えば、ハーフミラーMh3と光測定器Dとの間に、レンズLNを設けることができる。こうすることにより、広い波面を有する第1反射プローブ光Lbr1を、狭い波面を有する光へと変換することができる。レンズLNの位置は例であり、第1反射プローブ光Lbr1が取る、基板Sから光測定器Dに至るまでの光路上に設けられていればよい。   In addition, when the light incident part of the optical measuring device D does not have a large aperture, a lens LN can be provided between the half mirror Mh3 and the optical measuring device D, for example. By doing so, the first reflected probe light Lbr1 having a wide wavefront can be converted into light having a narrow wavefront. The position of the lens LN is an example, and it is only necessary to be provided on the optical path from the substrate S to the optical measuring device D taken by the first reflective probe light Lbr1.

光測定器Dに入射した測定合成光を電気信号による測定信号に変換し、この測定信号を計算機Cによってデコンボリュートすることにより、測定信号の特徴をより明確に抽出することも可能である。   It is also possible to extract the characteristics of the measurement signal more clearly by converting the measurement combined light incident on the optical measuring device D into a measurement signal by an electric signal and deconvoluting the measurement signal by the computer C.

本発明の第8実施形態に係る半導体評価装置によれば、第1実施形態と同様に、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor evaluation apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the first reflection probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflection probe close to the first reflection probe light Lbr1. The substrate S is evaluated using the interference of the combined light with the light Lbr2. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第8実施形態よれば、基板Sの全面に渡る波面を有するプローブ光Lbが用いられる。このため、基板Sの表面の各部の位置における内部情報を短時間で取得できるため、基板Sの評価を短時間で完了することができる。   Further, according to the eighth embodiment, the probe light Lb having a wavefront extending over the entire surface of the substrate S is used. For this reason, since the internal information in the position of each part of the surface of the substrate S can be acquired in a short time, the evaluation of the substrate S can be completed in a short time.

(第9実施形態)
第9実施形態では、複数の参照サンプルRと、各参照サンプルRに対してポンプレーザおよびミラーが設けられる。
(Ninth embodiment)
In the ninth embodiment, a plurality of reference samples R and a pump laser and a mirror are provided for each reference sample R.

図13は、本発明の第9実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図13に示すように、第1実施形態の構成に加えて、複数の参照サンプルR2、R3が並んで設けられている。各参照サンプルR、R2、R3は並んで配置されている。また、各参照サンプルR2、R3の上方には、第3ポンプレーザPm3、第4ポンプレーザPm4がそれぞれ設けられている。第3ポンプレーザPm3、第4ポンプレーザPm4は、第2ポンプレーザPm2と同じ特徴および構成を有し、第3ポンプ光Lm3、第4ポンプ光Lm4をそれぞれ照射する。   FIG. 13 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to the ninth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, in addition to the configuration of the first embodiment, a plurality of reference samples R2 and R3 are provided side by side. Each reference sample R, R2, R3 is arranged side by side. A third pump laser Pm3 and a fourth pump laser Pm4 are provided above the reference samples R2 and R3, respectively. The third pump laser Pm3 and the fourth pump laser Pm4 have the same characteristics and configuration as the second pump laser Pm2, and irradiate the third pump light Lm3 and the fourth pump light Lm4, respectively.

ハーフミラーMh2とハーフミラーMh5とを結ぶ仮想線の延長線上であって、第3ポンプレーザPm3と参照サンプルR2との間、および第4ポンプレーザPm4と参照サンプルR3との間に、ハーフミラーMh7、ハーフミラーMh9がそれぞれ設けられる。   Half mirror Mh7 is an extension of the imaginary line connecting half mirror Mh2 and half mirror Mh5, between third pump laser Pm3 and reference sample R2, and between fourth pump laser Pm4 and reference sample R3. , Half mirrors Mh9 are provided.

また、ミラーM1とハーフミラーMh6とを結ぶ仮想線の延長線上であって、第3ポンプレーザPm3と参照サンプルR2との間、および第4ポンプレーザPm4と参照サンプルR3との間に、ハーフミラーMh8、ハーフミラーMh10がそれぞれ設けられる。   Moreover, it is on the extended line of the virtual line which connects the mirror M1 and the half mirror Mh6, Comprising: Between the 3rd pump laser Pm3 and the reference sample R2, and between the 4th pump laser Pm4 and the reference sample R3, a half mirror Mh8 and half mirror Mh10 are provided.

例えば、参照サンプルR、参照サンプルR2、参照サンプルR3のいずれか1つが、基準状態の反射プローブ光Lbr2を得るために用いられる。そして、選択された参照サンプルR、R2、R3にポンプ光を照射するポンプレーザが選択される。また、同時に、選択された参照サンプルR、R2、R3のみにプローブ光Lbが入射するように、他のハーフミラーは機械的な移動によって退避させられる。すなわち、例えば参照サンプルR3が用いられる場合、ハーフミラーMh5、Mh6、Mh7、Mh8が、プローブ光Lbを遮断しない位置に移動させられる。この結果、プローブ光Lbは、ハーフミラーMh9、参照サンプルR3、ハーフミラーMh10、ミラーM1、ハーフミラーMh4により順次反射されて、光測定器Dに入射する。   For example, any one of the reference sample R, the reference sample R2, and the reference sample R3 is used to obtain the reflected probe light Lbr2 in the standard state. Then, a pump laser that irradiates the selected reference samples R, R2, and R3 with pump light is selected. At the same time, the other half mirrors are retracted by mechanical movement so that the probe light Lb is incident only on the selected reference samples R, R2, and R3. That is, for example, when the reference sample R3 is used, the half mirrors Mh5, Mh6, Mh7, and Mh8 are moved to positions that do not block the probe light Lb. As a result, the probe light Lb is sequentially reflected by the half mirror Mh9, the reference sample R3, the half mirror Mh10, the mirror M1, and the half mirror Mh4, and enters the optical measuring device D.

各参照サンプルR、R2、R3は、相互に異なる内部状態を有している。典型的な例として、2つの参照サンプルが、基板Sの状態が収まるべき範囲の上限と、下限に対応する内部状態をそれぞれ有する。そして、基板Sの内部状態がこれら上限および下限により特定される範囲に収まっているか否かを、基板Sの評価の基準とする。   Each reference sample R, R2, R3 has a different internal state. As a typical example, two reference samples each have an upper limit of the range in which the state of the substrate S should fall and an internal state corresponding to the lower limit. Then, whether or not the internal state of the substrate S is within the range specified by the upper limit and the lower limit is used as a reference for evaluating the substrate S.

本発明の第9実施形態に係る半導体評価装置によれば、第1実施形態と同じく、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor evaluation device of the ninth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the first reflected probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflected probe light close to the first reflected probe light Lbr1. The substrate S is evaluated using the interference of the combined light with Lbr2. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第9実施形態の半導体評価装置は、プローブ光Lbを反射する参照サンプルを、複数の参照サンプルR,R2、R3から選択することができる。よって、参照サンプルR、R2、R3の内部状態に違いを持たせておくことにより、種々の評価方法を実現できる。   Further, the semiconductor evaluation apparatus of the ninth embodiment can select a reference sample that reflects the probe light Lb from a plurality of reference samples R, R2, and R3. Therefore, various evaluation methods can be realized by making the internal states of the reference samples R, R2, and R3 different.

(第10実施形態)
第10実施形態では、複数の参照サンプルR、R2、R3が設けられ、ポンプレーザPm2およびハーフミラーMh5、Mh6は、各参照サンプルRに共通である。
(10th Embodiment)
In the tenth embodiment, a plurality of reference samples R, R2, and R3 are provided, and the pump laser Pm2 and the half mirrors Mh5 and Mh6 are common to each reference sample R.

図14は、本発明の第10実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。図14に示すように、第9実施形態と同様に、複数の参照サンプルR、R2、R3が並んで設けられる。各参照サンプルR、R2、R3は、1つのウェハステージST上に設けられる。ウェハステージSTは、任意に可動であり、自身の位置を適切に変更することによって、基準状態の第2反射プローブ光Lbr2を得るために用いられる任意の1つの参照サンプルR、R2、R3を第2ポンプレーザPm2の下方に位置させる。そして、選択された参照サンプルR、R2、R3によって反射された第2反射プローブ光Lbr2を用いて、基板Sの内部状態が評価される。この評価の方法は、第1実施形態と同じである。また、第9実施形態と同様にして、複数の参照サンプルR、R2、R3を用いて、基板Sの内部状態が、任意の範囲に収まっているか否かを判定することもできる。   FIG. 14 is a diagram schematically showing a main part of the semiconductor evaluation apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14, a plurality of reference samples R, R2, and R3 are provided side by side as in the ninth embodiment. Each reference sample R, R2, R3 is provided on one wafer stage ST. The wafer stage ST is arbitrarily movable, and by appropriately changing its own position, any one reference sample R, R2, R3 used to obtain the second reflected probe light Lbr2 in the reference state is obtained as the first. It is located below the two-pump laser Pm2. Then, the internal state of the substrate S is evaluated using the second reflected probe light Lbr2 reflected by the selected reference samples R, R2, and R3. This evaluation method is the same as in the first embodiment. Similarly to the ninth embodiment, it is also possible to determine whether or not the internal state of the substrate S is within an arbitrary range using a plurality of reference samples R, R2, and R3.

本発明の第10実施形態に係る半導体評価装置によれば、第1実施形態と同様に、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor evaluation apparatus according to the tenth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the first reflection probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflection probe close to the first reflection probe light Lbr1. The substrate S is evaluated using the interference of the combined light with the light Lbr2. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第10実施形態によれば、第9実施形態と同様に、複数の参照サンプルR、R2、R3が用いられる。このため、第9実施形態と同じ効果を得られる。   Further, according to the tenth embodiment, as in the ninth embodiment, a plurality of reference samples R, R2, and R3 are used. For this reason, the same effect as the ninth embodiment can be obtained.

(第11実施形態)
第11実施形態では、プローブ光Lbと、第1反射プローブ光Lbr1との合成光が観察される。
(Eleventh embodiment)
In the eleventh embodiment, the combined light of the probe light Lb and the first reflection probe light Lbr1 is observed.

図15は、本発明の第11実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。第11実施形態に係る半導体評価装置は、図15に示すように、第7実施形態(図13)から、ホログラフィー素子HDが除かれた構成を有する。よって、プローブLb光および第1ポンプ光Lm1の一部は、ハーフミラーMh2により反射され、フィルタF4に入射する。そして、プローブ光Lbのみが、フィルタF4を透過し、ミラーM1、ハーフミラーMh4により反射されて、光測定器Dに入射する。このプローブ光Lbの光路は、ハーフミラーMh11およびミラーM1を共に同じ量、垂直移動させることにより、任意に変更できる。その他の構成は、第1実施形態、第11実施形態と同じである。   FIG. 15 is a diagram schematically showing the main part of the semiconductor evaluation apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 15, the semiconductor evaluation apparatus according to the eleventh embodiment has a configuration in which the holographic element HD is removed from the seventh embodiment (FIG. 13). Accordingly, part of the probe Lb light and the first pump light Lm1 is reflected by the half mirror Mh2 and enters the filter F4. Then, only the probe light Lb passes through the filter F4, is reflected by the mirror M1 and the half mirror Mh4, and enters the optical measuring device D. The optical path of the probe light Lb can be arbitrarily changed by vertically moving the half mirror Mh11 and the mirror M1 by the same amount. Other configurations are the same as those of the first embodiment and the eleventh embodiment.

ハーフミラーMh11により分岐したプローブ光Lbのうち、一方はそのまま光測定器Dに入射する。これに対して、他方のもの、すなわち第1反射プローブ光Lbr1は基板Sによって反射されたため、基板Sの内部状態に応じた特性を有する。よって、プローブ光Lbおよび第1反射プローブ光Lbr1は相互に干渉し、2つの光の特性の違いに応じた光が光測定器Dにおいて観測される。   One of the probe lights Lb branched by the half mirror Mh11 enters the optical measuring device D as it is. On the other hand, since the other, that is, the first reflection probe light Lbr1 is reflected by the substrate S, it has characteristics according to the internal state of the substrate S. Therefore, the probe light Lb and the first reflection probe light Lbr1 interfere with each other, and light corresponding to the difference in the characteristics of the two lights is observed in the optical measuring device D.

第11実施形態に係る半導体評価装置による評価方法は、例えば、以下の方法で行うことができる。まず、予め用意された所望の内部状態を有する基板(参照サンプル)を用意する。参照サンプルを、基板として用いて、ハーフミラーMh11により反射されたプローブ光が光測定器Dまでに取る光路を調整する。この調整は、プローブ光Lbと第1反射プローブ光Lbr1の合成光の強度が光測定器Dにおいて、例えば最小となるように行われる。この際の合成光の状態を基準状態、基準状態のときのプローブ光LBと第1反射プローブ光の光路の光路差を基準光路差と称する。   The evaluation method by the semiconductor evaluation apparatus according to the eleventh embodiment can be performed by the following method, for example. First, a substrate (reference sample) having a desired internal state prepared in advance is prepared. Using the reference sample as a substrate, the optical path taken by the probe light reflected by the half mirror Mh11 to the optical measuring device D is adjusted. This adjustment is performed so that the intensity of the combined light of the probe light Lb and the first reflection probe light Lbr1 is, for example, minimum in the optical measuring device D. The combined light state at this time is referred to as a reference state, and the optical path difference between the probe light LB and the first reflected probe light in the reference state is referred to as a reference optical path difference.

次に、実際に測定したい基板Sを用いて、光測定器Dにおける観測合成光を観測する。この観測合成光が、基準状態の合成光と一致すれば、基板Sの内部状態は所望の状態と一致していると評価される。一方、基準状態と異なっていれば、基板Sは、所望の状態から外れているとして評価される。そして、ハーフミラー11およびM1を調整することにより、測定合成光の強度を最小にする第1反射プローブ光Lbr1の光路を見出す。この時のプローブ光LBと第1反射プローブ光の光路の光路差と基準光路差との差を測定することにより、基板Sの内部状態の所望の状態からのずれの程度を知得することができる。   Next, the observed combined light in the optical measuring device D is observed using the substrate S to be actually measured. If the observed synthesized light matches the synthesized light in the reference state, it is evaluated that the internal state of the substrate S matches the desired state. On the other hand, if it is different from the reference state, the substrate S is evaluated as being out of the desired state. Then, by adjusting the half mirrors 11 and M1, the optical path of the first reflection probe light Lbr1 that minimizes the intensity of the measurement combined light is found. By measuring the difference between the optical path difference between the probe light LB and the first reflected probe light at this time and the reference optical path difference, the degree of deviation of the internal state of the substrate S from the desired state can be obtained. .

本発明の第11実施形態に係る半導体評価装置によれば、第1実施形態と同様に、2つに分岐したプローブ光Lbの一方と、基板Sの内部状態の情報を持った他方との合成光の干渉を観察することにより、基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor evaluation device of the eleventh embodiment of the present invention, as in the first embodiment, one of the probe light Lb branched into two and the other having information on the internal state of the substrate S are combined. The substrate S is evaluated by observing light interference. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

(第12実施形態)
第12実施形態では、第1乃至第11実施形態に係る半導体評価装置と、半導体処理装置とが一体に構成されている。
(Twelfth embodiment)
In the twelfth embodiment, the semiconductor evaluation apparatus according to the first to eleventh embodiments and the semiconductor processing apparatus are integrally configured.

図16は、本発明の第12実施形態に係る半導体処理装置の主要部を概略的に示す図である。第12実施形態に係る半導体処理装置SE12は、図16に示すように、イオン照射部IRを有する。イオン照射部IRは、基板Sに対する注入角度が所定の値とされた軌道を有するイオンビームInを基板Sに向けて照射する。すなわち、イオン照射部IRは、イオンビームを発生し、イオンビームを所定の領域を処理できる大きさまで拡散し、拡散されたイオンビームの中に存在する個々のイオンの軌道を平行にし、平行にされたイオンビームの軌道を処理基板12に向かって変化させる。より具体的には、イオン照射部IRは、例えば、イオンビーム発生部IG、コリメータマグネットCM等を有する。   FIG. 16 is a diagram schematically showing main parts of a semiconductor processing apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 16, the semiconductor processing apparatus SE12 according to the twelfth embodiment includes an ion irradiation unit IR. The ion irradiation unit IR irradiates the substrate S with an ion beam In having a trajectory in which the implantation angle with respect to the substrate S is set to a predetermined value. That is, the ion irradiation unit IR generates an ion beam, diffuses the ion beam to a size capable of processing a predetermined region, and makes the trajectories of individual ions existing in the diffused ion beam parallel and parallel. The trajectory of the ion beam is changed toward the processing substrate 12. More specifically, the ion irradiation unit IR includes, for example, an ion beam generation unit IG, a collimator magnet CM, and the like.

第12実施形態に係る半導体処理装置は、さらに、第1乃至第11実施形態に係る半導体評価装置によって実現される評価方法を行うための要素を有している。すなわち、基板Sの内部状態に関する情報を含む第1反射プローブ光Lbr1と、プローブ光Lbまたは基板Sに望まれる所望の内部状態に関する情報を含む第2反射プローブ光Lbr2とが光測定器Dに入射することが実現されればよい。   The semiconductor processing apparatus according to the twelfth embodiment further includes an element for performing an evaluation method realized by the semiconductor evaluation apparatus according to the first to eleventh embodiments. That is, the first reflection probe light Lbr1 including information regarding the internal state of the substrate S and the second reflection probe light Lbr2 including information regarding the probe light Lb or a desired internal state desired for the substrate S are incident on the optical measuring device D. It only has to be realized.

図16は、第1実施形態を実現するための半導体評価装置を用いた場合を例示している。図16に示すように、プローブ光Lb、第1ポンプ光Lm1、第2ポンプ光Lm2は、基板および参照サンプルRに斜め上方(図では左上)から入射し、反射されて、斜め上方(図では右上)に進行し、光測定器Dに入射する。   FIG. 16 illustrates the case where the semiconductor evaluation apparatus for realizing the first embodiment is used. As shown in FIG. 16, the probe light Lb, the first pump light Lm1, and the second pump light Lm2 are incident on the substrate and the reference sample R obliquely from above (upper left in the figure), reflected, and obliquely upward (in the figure). (Upper right) and enters the optical measuring device D.

より具体的には、以下の構成となっている。第1ポンプレーザPm1と基板Sとの間には、ハーフミラーMh1、ハーフミラーMh2が設けられる。プローブ光源Pbは、ハーフミラーMh1に向かってプローブ光Lbを照射し、プローブ光Lbは、ハーフミラーMh2に反射され、第1ポンプ光Lm1と共に基板Sに向かって進行する。   More specifically, the configuration is as follows. A half mirror Mh1 and a half mirror Mh2 are provided between the first pump laser Pm1 and the substrate S. The probe light source Pb irradiates the probe light Lb toward the half mirror Mh1, and the probe light Lb is reflected by the half mirror Mh2 and travels toward the substrate S together with the first pump light Lm1.

プローブ光Lbと第1ポンプ光Lm1とは基板Sによって反射される。そして、第1反射プローブ光Lbr1と第1ポンプ光Lm1は、フィルタF1に向かって進行する。プローブ光LbのみがフィルタF1を透過し、次いで、ハーフミラーMh4を透過する。   The probe light Lb and the first pump light Lm1 are reflected by the substrate S. Then, the first reflected probe light Lbr1 and the first pump light Lm1 travel toward the filter F1. Only the probe light Lb passes through the filter F1, and then passes through the half mirror Mh4.

プローブ光Lbおよび第1ポンプ光Lm1の一部はハーフミラーMh2によって反射される。ハーフミラーMh2によって反射されたプローブ光Lbおよび第1ポンプ光Lm1はフィルタF2に向かって進行し、プローブ光LbのみがフィルタF2を透過してハーフミラーMh5によって反射される。   A part of the probe light Lb and the first pump light Lm1 is reflected by the half mirror Mh2. The probe light Lb and the first pump light Lm1 reflected by the half mirror Mh2 travel toward the filter F2, and only the probe light Lb passes through the filter F2 and is reflected by the half mirror Mh5.

第2ポンプレーザPm2は、ハーフミラーMh5に向かって第2ポンプ光Lm2を照射する。ハーフミラーMhを透過した第2ポンプ光Lm2と、ハーフミラーMh5によって反射されたプローブ光Lbが参照サンプルRに向かって進行する。   The second pump laser Pm2 irradiates the second pump light Lm2 toward the half mirror Mh5. The second pump light Lm2 transmitted through the half mirror Mh and the probe light Lb reflected by the half mirror Mh5 travel toward the reference sample R.

プローブ光Lbと第2ポンプ光Lm2とは参照サンプルRによって反射される。次に、第2反射プローブ光Lbr2と第2ポンプ光Lm2は、第2実施形態と同様に、順次向き合って配置されたミラーM2、M3、M4、M5により反射され、ミラーM1に向かう。ミラーM3およびミラーM4を移動することによって第2反射プローブ光Lbr2の光路を調整する。   The probe light Lb and the second pump light Lm2 are reflected by the reference sample R. Next, the second reflection probe light Lbr2 and the second pump light Lm2 are reflected by the mirrors M2, M3, M4, and M5 that are sequentially arranged to face the mirror M1, as in the second embodiment. The optical path of the second reflected probe light Lbr2 is adjusted by moving the mirror M3 and the mirror M4.

ミラーM5により反射された第2反射プローブ光Lbr2と第2ポンプ光Lm2は、ミラーM1により反射された後、フィルタF3に向かって進行する。プローブ光LbのみがフィルタF3を透過し、次いで、ハーフミラーMh4に反射される。そして、第1反射プローブ光Lbr1および第2反射プローブ光Lbr2の合成光が光測定器Dに入射する。   The second reflected probe light Lbr2 and the second pump light Lm2 reflected by the mirror M5 travel toward the filter F3 after being reflected by the mirror M1. Only the probe light Lb passes through the filter F3 and is then reflected by the half mirror Mh4. Then, the combined light of the first reflection probe light Lbr1 and the second reflection probe light Lbr2 enters the optical measuring device D.

なお、図16では、半導体評価装置とイオン注入装置とが一体に構成されている例を示している。しかしながら、これに限られず、例えばアニール装置、CMP装置、成膜装置とともに設けることも可能である。   FIG. 16 shows an example in which the semiconductor evaluation apparatus and the ion implantation apparatus are integrally configured. However, the present invention is not limited to this, and for example, it can be provided together with an annealing apparatus, a CMP apparatus, and a film forming apparatus.

さらに、第1実施形態に係る半導体評価装置と同様の構成を設けた例を示しているが、第2乃至第11実施形態に係る半導体評価装置と同様の構成を設けることも可能である。   Furthermore, although the example provided with the same structure as the semiconductor evaluation apparatus according to the first embodiment is shown, it is also possible to provide the same structure as the semiconductor evaluation apparatus according to the second to eleventh embodiments.

本発明の第12実施形態に係る半導体処理装置によれば、第1実施形態と同じく、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor processing apparatus of the twelfth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the first reflected probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflected probe light close to the first reflected probe light Lbr1. The substrate S is evaluated using the interference of the combined light with Lbr2. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第12実施形態に係る半導体処理装置によれば、半導体処理装置と半導体処理装置とが一体に構成されている。このため、基板Sの処理後、基板Sを装置から取り出さずに続けて基板Sの評価を行える。このため、基板Sの処理および評価を効率的に行える。   Moreover, according to the semiconductor processing apparatus which concerns on 12th Embodiment, the semiconductor processing apparatus and the semiconductor processing apparatus are comprised integrally. For this reason, after processing the substrate S, the substrate S can be continuously evaluated without removing the substrate S from the apparatus. For this reason, the process and evaluation of the board | substrate S can be performed efficiently.

(第13実施形態)
第13実施形態では、半導体処理装置内に設けられた基板Sを処理装置の外部から評価する。
(13th Embodiment)
In the thirteenth embodiment, the substrate S provided in the semiconductor processing apparatus is evaluated from the outside of the processing apparatus.

図17は、本発明の第13実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。第13実施形態に係る半導体評価装置SE13は、図17に示すように、第12実施形態からイオン照射部IRおよび基板Sが除かれた構成を有する。   FIG. 17 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, the semiconductor evaluation apparatus SE13 according to the thirteenth embodiment has a configuration in which the ion irradiation unit IR and the substrate S are removed from the twelfth embodiment.

半導体処理装置SP13は、イオン照射部IRを有し、その内部に処理基板(基板)Sが配置される。半導体処理装置SP13は、例えば石英からなる窓W1、W2を有する。   The semiconductor processing apparatus SP13 has an ion irradiation part IR, and a processing substrate (substrate) S is disposed therein. The semiconductor processing apparatus SP13 has windows W1 and W2 made of, for example, quartz.

半導体評価装置SE13は、窓W1、W2とそれぞれ対向し、例えば石英からなる窓W3、W4を有する。半導体評価装置SE13は、第1ポンプ光Lm1とプローブ光Lbの合成光を窓W3、W1を介して基板Sに照射する。基板Sにより反射された、第1ポンプ光Lm1とプローブ光の合成光は、窓W2を介して半導体処理装置SP13の外部へと出て、窓W4を介して半導体評価装置SE13に進入し、半導体評価装置内のフィルタF1に入射する。フィルタF1は、第1反射プローブ光Lbr1のみを透過し、第1反射プローブ光Lbr1は光測定器Dに入射する。   The semiconductor evaluation device SE13 is opposed to the windows W1 and W2, respectively, and has windows W3 and W4 made of, for example, quartz. The semiconductor evaluation device SE13 irradiates the substrate S with the combined light of the first pump light Lm1 and the probe light Lb through the windows W3 and W1. The combined light of the first pump light Lm1 and the probe light reflected by the substrate S goes out of the semiconductor processing apparatus SP13 through the window W2, enters the semiconductor evaluation apparatus SE13 through the window W4, and enters the semiconductor The light enters the filter F1 in the evaluation device. The filter F1 transmits only the first reflected probe light Lbr1, and the first reflected probe light Lbr1 enters the optical measuring device D.

半導体評価装置SE13内では、第1実施形態および第12実施形態と同様に、第2ポンプ光Lm2とプローブ光の合成光が参照サンプルRによって反射され、この合成光のうち、第2反射プローブ光Lbr2が光測定器Dに入射する。この結果、第1実施形態と同じ原理により、第1反射プローブ光Lbr1と第2反射プローブ光Lbr2の合成光の干渉を利用して、基板Sの内部状態を評価できる。   In the semiconductor evaluation apparatus SE13, as in the first and twelfth embodiments, the combined light of the second pump light Lm2 and the probe light is reflected by the reference sample R. Of the combined light, the second reflected probe light is reflected. Lbr2 enters the optical measuring device D. As a result, the internal state of the substrate S can be evaluated using the interference of the combined light of the first reflection probe light Lbr1 and the second reflection probe light Lbr2 based on the same principle as in the first embodiment.

本発明の第13実施形態に係る半導体処理装置によれば、第1実施形態と同じく、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor processing apparatus of the thirteenth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the first reflected probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflected probe light close to the first reflected probe light Lbr1. The substrate S is evaluated using the interference of the combined light with Lbr2. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第13実施形態に係る半導体評価装置によれば、第1ポンプ光Lm1とプローブ光の合成光を半導体処理装置SP13内の基板Sに照射し、基板Sにより反射された第1ポンプ光Lm1とプローブ光の合成光を取り込んで、基板Sの評価を行う。このため基板Sを半導体処理装置SP13から取り出すこと無く、基板Sの評価を行える。よって、効率的に基板Sを評価できると共に、半導体評価装置SE13の構成が簡単になる。   Further, according to the semiconductor evaluation apparatus according to the thirteenth embodiment, the first pump light Lm1 reflected by the substrate S is irradiated with the combined light of the first pump light Lm1 and the probe light on the substrate S in the semiconductor processing apparatus SP13. And the synthesized light of the probe light is taken in and the substrate S is evaluated. Therefore, the substrate S can be evaluated without removing the substrate S from the semiconductor processing apparatus SP13. Therefore, the substrate S can be efficiently evaluated, and the configuration of the semiconductor evaluation apparatus SE13 is simplified.

(第14実施形態)
第14実施形態は、第13実施形態の応用例に係り、半導体評価装置と半導体処理装置との間の光の授受が光ファイバーにより行われる。
(14th Embodiment)
The fourteenth embodiment relates to an application example of the thirteenth embodiment, in which light is exchanged between the semiconductor evaluation apparatus and the semiconductor processing apparatus using an optical fiber.

図18は、本発明の第14実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図である。第14実施形態に係る半導体評価装置は、図18に示すように、第13実施形態に加えて、光ファイバOFを接続するためのコネクタC3、C4を有する。コネクタ(光出力用コネクタ)C4には、半導体評価装置SE14の内部から、第1ポンプ光Lm1とプローブ光Lbとの合成光が入射する。   FIG. 18 is a diagram schematically showing a main part of a semiconductor evaluation apparatus according to a fourteenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 18, the semiconductor evaluation apparatus according to the fourteenth embodiment includes connectors C3 and C4 for connecting the optical fiber OF in addition to the thirteenth embodiment. The combined light of the first pump light Lm1 and the probe light Lb is incident on the connector (light output connector) C4 from the inside of the semiconductor evaluation device SE14.

コネクタ(光入力用コネクタ)C3には、半導体処理装置SP14内の基板Sにより反射された、第1ポンプ光Lm1とプローブ光Lbとの合成光が、半導体評価装置SE14の外部から進入する。半導体評価装置SE14のその他の構成は、第13実施形態と同じである。   The combined light of the first pump light Lm1 and the probe light Lb reflected from the substrate S in the semiconductor processing apparatus SP14 enters the connector (optical input connector) C3 from the outside of the semiconductor evaluation apparatus SE14. Other configurations of the semiconductor evaluation device SE14 are the same as those in the thirteenth embodiment.

第14実施形態に係る半導体評価装置SE14とともに用いられる半導体処理装置SP14は、光ファイバOFを接続するためのコネクタC1、C2を有する。コネクタ(光入力用コネクタ)C1には、半導体処理装置SP14の外部から進入し、基板Sに向かう光が入射する。コネクタ(光出力用コネクタ)C2には、半導体処理装置SP14内の基板Sによって反射された光が入射する。半導体処理装置SP14のその他の構成は、第13実施形態と同じである。   The semiconductor processing apparatus SP14 used together with the semiconductor evaluation apparatus SE14 according to the fourteenth embodiment has connectors C1 and C2 for connecting the optical fiber OF. Light entering from the outside of the semiconductor processing apparatus SP14 and traveling toward the substrate S enters the connector (optical input connector) C1. The light reflected by the substrate S in the semiconductor processing apparatus SP14 enters the connector (light output connector) C2. The other configuration of the semiconductor processing apparatus SP14 is the same as that of the thirteenth embodiment.

光出力用コネクタC4と光入力用コネクタC1とは、光ファイバOFにより相互に接続される。また、光出力用コネクタC2と光入力用コネクタC3とは、光ファイバOFにより相互に接続される。   The optical output connector C4 and the optical input connector C1 are connected to each other by an optical fiber OF. The optical output connector C2 and the optical input connector C3 are connected to each other by an optical fiber OF.

半導体評価装置SE14から照射された第1ポンプ光Lm1とプローブ光Lbとの合成光は、光ファイバOFを介して半導体処理装置SP14内の基板Sに向かって進行し、次いで反射される。反射された第1ポンプ光Lm1とプローブ光Lbとの合成光は、光ファイバOFを介して半導体評価装置SE14内のフィルタF1に入射する。そして、フィルタF1を透過した第1反射プローブ光Lbr1が、光測定器Dに入射する。   The combined light of the first pump light Lm1 and the probe light Lb emitted from the semiconductor evaluation apparatus SE14 travels toward the substrate S in the semiconductor processing apparatus SP14 via the optical fiber OF, and is then reflected. The combined light of the reflected first pump light Lm1 and probe light Lb is incident on the filter F1 in the semiconductor evaluation device SE14 via the optical fiber OF. Then, the first reflected probe light Lbr1 that has passed through the filter F1 enters the optical measuring device D.

半導体評価装置SE14内では、第1実施形態および第12実施形態と同様に、第2反射プローブ光Lbr2が光測定器Dに入射する。この結果、第1実施形態と同じ原理により、第1反射プローブ光Lbr1と第2反射プローブ光Lbr2の合成光の干渉を利用して、基板Sの内部状態を評価できる。   In the semiconductor evaluation device SE14, the second reflected probe light Lbr2 is incident on the optical measuring device D as in the first and twelfth embodiments. As a result, the internal state of the substrate S can be evaluated using the interference of the combined light of the first reflection probe light Lbr1 and the second reflection probe light Lbr2 based on the same principle as in the first embodiment.

本発明の第14実施形態に係る半導体評価装置によれば、第1実施形態と同じく、基板Sによって反射された第1反射プローブ光Lbr1と、第1反射プローブ光Lbr1に近い第2反射プローブ光Lbr2との合成光の干渉を用いて基板Sを評価する。このため、第1実施形態と同じ効果を得られる。   According to the semiconductor evaluation apparatus according to the fourteenth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the first reflected probe light Lbr1 reflected by the substrate S and the second reflected probe light close to the first reflected probe light Lbr1. The substrate S is evaluated using the interference of the combined light with Lbr2. For this reason, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また、第14実施形態に係る半導体評価装置によれば、第13実施形態と同様に、第1ポンプ光Lm1とプローブ光Lbの合成光を半導体処理装置SP14内の基板Sに照射し、基板Sにより反射された第1ポンプ光Lm1とプローブ光Lbの合成光を取り込んで、基板の評価を行う。このため第13実施形態と同じ効果を得られる。   In addition, according to the semiconductor evaluation apparatus according to the fourteenth embodiment, similarly to the thirteenth embodiment, the substrate S in the semiconductor processing apparatus SP14 is irradiated with the combined light of the first pump light Lm1 and the probe light Lb. The substrate is evaluated by taking in the combined light of the first pump light Lm1 and the probe light Lb reflected by. For this reason, the same effect as the thirteenth embodiment can be obtained.

また、第14実施形態によれば、半導体処理装置SP14と半導体評価装置SE14とが、光ファイバOFを介して光を授受できるように構成されている。このため、半導体処理装置SP14と半導体評価装置SE14を、これらの相対的な位置を気にすること無く設置し、光ファイバOFで相互に接続することにより、基板Sの内部状態の評価を行うことができる。   Further, according to the fourteenth embodiment, the semiconductor processing apparatus SP14 and the semiconductor evaluation apparatus SE14 are configured so as to be able to exchange light via the optical fiber OF. For this reason, the semiconductor processing apparatus SP14 and the semiconductor evaluation apparatus SE14 are installed without worrying about their relative positions, and the internal state of the substrate S is evaluated by being connected to each other by the optical fiber OF. Can do.

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。   In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .

本発明の第1実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 反射プローブ光の強度を例示する図。The figure which illustrates the intensity | strength of reflected probe light. 反射プローブ光の強度を例示する図。The figure which illustrates the intensity | strength of reflected probe light. 反射プローブ光の強度を例示する図。The figure which illustrates the intensity | strength of reflected probe light. 反射プローブ光の強度を例示する図。The figure which illustrates the intensity | strength of reflected probe light. 本発明の第2実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14実施形態に係る半導体評価装置の主要部を概略的に示す図。The figure which shows schematically the principal part of the semiconductor evaluation apparatus which concerns on 14th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

S…基板、R…参照サンプル、Pm1…第1ポンプレーザ、Pm2…第2ポンプレーザ、Pb…プロープレーザ、Lm1…第1ポンプ光、Lm2…第2ポンプ光、Lb…プロープ光、Lbr1…第1反射プローブ光Lbr1、Lbr2…第2反射プローブ光Lbr2、Mh1乃至Mh11…ハーフミラー、M1乃至M5…ミラー、F1乃至F4…フィルタ、D…光測定器。 S ... substrate, R ... reference sample, Pm1 ... first pump laser, Pm2 ... second pump laser, Pb ... probe laser, Lm1 ... first pump light, Lm2 ... second pump light, Lb ... probe light, Lbr1 ... first 1 reflection probe light Lbr1, Lbr2 ... second reflection probe light Lbr2, Mh1 to Mh11 ... half mirror, M1 to M5 ... mirror, F1 to F4 ... filter, D ... optical measuring device.

Claims (5)

半導体基板に向かって進行する第1プローブ光を照射するプローブレーザと、
前記第1プローブ光の一部の第2プローブ光を前記第1プローブ光から取り出す第1ハーフミラーと、
前記第1プローブ光が前記半導体基板により反射されることにより得られる第1反射プローブ光と、前記第2プローブ光が参照用の内部状態を有する第1参照サンプルにより反射されることにより得られる第2反射プローブ光と、を同じ光軸上で取り込む光測定器と、
を具備することを特徴とする半導体評価装置。
A probe laser for irradiating the first probe light traveling toward the semiconductor substrate;
A first half mirror that extracts a part of the second probe light from the first probe light;
First reflected probe light obtained by reflecting the first probe light by the semiconductor substrate, and second obtained by reflecting the second probe light by a first reference sample having an internal state for reference. A light measuring instrument that captures two reflection probe lights on the same optical axis;
A semiconductor evaluation apparatus comprising:
前記第2プローブ光を前記第1参照サンプルに向けて反射する第1反射部材と、
前記第2反射プローブ光を反射する第2反射部材と、
前記第2反射部材により反射された前記第2反射プローブ光を反射する第3反射部材と、
前記第1反射プローブ光を透過し、前記第3反射部材により反射された前記第2反射プローブ光を前記第1反射プローブ光の光軸上へと反射する第2ハーフミラーと、
をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の半導体評価装置。
A first reflecting member that reflects the second probe light toward the first reference sample;
A second reflecting member that reflects the second reflecting probe light;
A third reflecting member that reflects the second reflecting probe light reflected by the second reflecting member;
A second half mirror that transmits the first reflected probe light and reflects the second reflected probe light reflected by the third reflecting member onto the optical axis of the first reflected probe light;
The semiconductor evaluation apparatus according to claim 1, further comprising:
前記第1プローブ光と同じ光軸上で前記半導体基板に向かって進行する第1ポンプ光を照射する第1ポンプレーザと、
前記第1反射部材によって反射された前記第2プローブ光と同じ光軸上で前記第1参照サンプルに向かって進行する第2ポンプ光を照射する第2ポンプレーザと、
をさらに具備し、
前記第1ハーフミラーは前記第1ポンプ光を透過し、
前記第1反射部材は前記第2ポンプ光を透過するハーフミラーであって、
前記第2反射部材は前記第2ポンプ光および前記第1反射部材によって反射された前記第2プローブ光を透過するハーフミラーである、
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体評価装置。
A first pump laser that irradiates a first pump light that travels toward the semiconductor substrate on the same optical axis as the first probe light;
A second pump laser that irradiates a second pump light traveling toward the first reference sample on the same optical axis as the second probe light reflected by the first reflecting member;
Further comprising
The first half mirror transmits the first pump light,
The first reflecting member is a half mirror that transmits the second pump light,
The second reflecting member is a half mirror that transmits the second pump light and the second probe light reflected by the first reflecting member.
The semiconductor evaluation apparatus according to claim 2.
半導体基板に向かって進行する第1プローブ光を照射するプローブレーザと、
前記第1プローブ光の一部の第2プローブ光を前記第1プローブ光から取り出す第1ハーフミラーと、
前記第1プローブ光が前記半導体基板により反射されることにより得られる第1反射プローブ光と、前記第2プローブ光が参照用の内部状態を有する第1参照サンプルにより反射されることにより得られる第2反射プローブ光と、を同じ光軸上で取り込む光測定器と、
前記半導体基板にイオンビームを照射するイオン照射部と、
を具備することを特徴とする半導体処理装置。
A probe laser for irradiating the first probe light traveling toward the semiconductor substrate;
A first half mirror that extracts a part of the second probe light from the first probe light;
First reflected probe light obtained by reflecting the first probe light by the semiconductor substrate, and second obtained by reflecting the second probe light by a first reference sample having an internal state for reference. A light measuring instrument that captures two reflection probe lights on the same optical axis;
An ion irradiation unit for irradiating the semiconductor substrate with an ion beam;
A semiconductor processing apparatus comprising:
半導体処理装置内に配置された半導体基板を評価する半導体評価装置であって、
前記半導体基板に向かって進行する第1プローブ光を照射するプローブレーザと、
前記第1プローブ光の一部の第2プローブ光を前記第1プローブ光から取り出す第1ハーフミラーと、
前記第1プローブ光を透過することにより前記第1プローブ光を前記半導体評価装置の外部へと送出する光出力部と、
前記第1プローブ光が前記半導体基板に反射されることにより得られる第1反射プローブ光を透過することにより前記第1反射プローブ光を前記半導体評価装置内に取り込む光入力部と、
前記第1反射プローブ光と、前記第2プローブ光が参照用の内部状態を有する第1参照サンプルにより反射されることにより得られる第2反射プローブ光と、を同じ光軸上で取り込む光測定器と、
を具備することを特徴とする半導体評価装置。
A semiconductor evaluation apparatus for evaluating a semiconductor substrate disposed in a semiconductor processing apparatus,
A probe laser for irradiating a first probe light traveling toward the semiconductor substrate;
A first half mirror that extracts a part of the second probe light from the first probe light;
A light output unit that transmits the first probe light to the outside of the semiconductor evaluation device by transmitting the first probe light;
A light input unit that captures the first reflected probe light into the semiconductor evaluation device by transmitting the first reflected probe light obtained by reflecting the first probe light on the semiconductor substrate;
An optical measuring instrument that captures the first reflected probe light and the second reflected probe light obtained by reflecting the second probe light by a first reference sample having an internal state for reference on the same optical axis. When,
A semiconductor evaluation apparatus comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009058274A (en) * 2007-08-30 2009-03-19 Kobe Steel Ltd Crystallinity evaluation device of silicon semiconductor thin film and crystallinity evaluation method using it
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