JP2008046040A - Sample evaluating method and apparatus - Google Patents

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JP2008046040A JP2006223315A JP2006223315A JP2008046040A JP 2008046040 A JP2008046040 A JP 2008046040A JP 2006223315 A JP2006223315 A JP 2006223315A JP 2006223315 A JP2006223315 A JP 2006223315A JP 2008046040 A JP2008046040 A JP 2008046040A
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三沢  俊司
Tomoko Soubun
倫子 艸分
Saburo Shimizu
三郎 清水
Toshiharu Kurauchi
倉内  利春
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sample evaluating method and a sample evaluating apparatus capable of more correctly evaluating quality without destroying a sample, such as a thin film used as a measurement object. <P>SOLUTION: In this sample evaluation method, the sample S held in a sample holding part 2 is moved at a fixed speed along one way within its plane by a moving part 4 while electron beams E are irradiated onto the moving sample S by an electron beam generator 5, cathode luminescence CL generated from the sample S is detected by a CL spectrum detector 6, and the sample S is evaluated based on the detection result of the cathode luminescence CL. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料の評価方法及び評価装置に関し、更に詳しくは、オプティカルデバイス用または高周波デバイス用の窒化ガリウム(GaN)薄膜等の化合物半導体薄膜、あるいはプラズマディスプレイ(PDP)用の絶縁保護膜である酸化マグネシウム(MgO)薄膜等の金属酸化物薄膜等の試料の面内特性を非破壊にて評価することが可能な試料の評価方法及び評価装置に関するものである。   The present invention relates to a sample evaluation method and evaluation apparatus, and more particularly, a compound semiconductor thin film such as a gallium nitride (GaN) thin film for an optical device or a high-frequency device, or an insulating protective film for a plasma display (PDP). The present invention relates to a sample evaluation method and an evaluation apparatus capable of non-destructively evaluating in-plane characteristics of a sample such as a metal oxide thin film such as a magnesium oxide (MgO) thin film.

従来、オプティカルデバイス用または高周波デバイス用の半導体薄膜としては、III−V族化合物半導体である窒化ガリウム(GaN)薄膜が知られている。
このGaN薄膜は、有機金属化学気相堆積法(MO−CVD法)やクロライド法等の化学的蒸着法、あるいは分子線エピタキシー法(MBE法)や反応性蒸着法等の物理的蒸着法により成膜される。このGaN薄膜の特性評価は、電気的特性を測定して評価するのが一般的であり、電気的特性としては、通常、キャリヤー濃度と電子移動度が用いられ、これらキャリヤー濃度及び電子移動度の測定結果により膜の品質を評価するのが一般的である。
GaN薄膜の電気的特性を評価する場合、例えば、4インチウェーハの大きさに対応した特性分布を測定するためには、測定点を75点確保する必要がある。そこで、この4インチウェーハから10mm角の評価用試料を75点切り出して測定する方法が採られる。
Conventionally, a gallium nitride (GaN) thin film which is a III-V compound semiconductor is known as a semiconductor thin film for an optical device or a high-frequency device.
This GaN thin film is formed by chemical vapor deposition such as metal organic chemical vapor deposition (MO-CVD) or chloride, or physical vapor deposition such as molecular beam epitaxy (MBE) or reactive vapor deposition. Be filmed. In general, the GaN thin film is characterized by measuring electrical characteristics, and carrier characteristics and electron mobility are usually used as the electrical characteristics. Generally, the quality of the film is evaluated based on the measurement result.
When evaluating the electrical characteristics of the GaN thin film, for example, in order to measure the characteristic distribution corresponding to the size of a 4-inch wafer, it is necessary to secure 75 measurement points. Therefore, a method is used in which 75 samples of 10 mm square evaluation samples are cut out from the 4-inch wafer and measured.

また、GaN薄膜の結晶性を評価する方法としては、この薄膜に電子線を照射し、この薄膜から発生するカソードルミネッセンス(CL)を検出し、この検出結果に基づき結晶性を評価する方法が提案されている(特許文献1)。このGaNのバンドギャップエネルギー(Eg)は3.4eVであり、カソードルミネッセンス(CL)の場合、膜の結晶性が波長360nm付近に現れる波形の形状に影響を及ぼす。例えば、膜の結晶性が良好な場合には、鋭くかつ強いピークが観察され、膜の結晶性が良くない場合には、ブロードかつ弱いピークが観察される。また、この薄膜に不純物が含まれている場合、550nm付近にピークが出現するために、このピークの有無により、GaN薄膜の結晶性の良否を判定することができる。
さらに、GaN薄膜の品質管理の方法として、膜中の不純物を二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass Spectroscopy:SIMS)により評価する方法も提案されている。
As a method for evaluating the crystallinity of a GaN thin film, a method is proposed in which the thin film is irradiated with an electron beam, cathode luminescence (CL) generated from the thin film is detected, and the crystallinity is evaluated based on the detection result. (Patent Document 1). The band gap energy (Eg) of GaN is 3.4 eV, and in the case of cathodoluminescence (CL), the crystallinity of the film affects the waveform shape appearing near the wavelength of 360 nm. For example, when the film crystallinity is good, a sharp and strong peak is observed, and when the film crystallinity is not good, a broad and weak peak is observed. In addition, when the thin film contains impurities, a peak appears in the vicinity of 550 nm. Therefore, the crystallinity of the GaN thin film can be determined based on the presence or absence of the peak.
Furthermore, as a method for quality control of the GaN thin film, a method for evaluating impurities in the film by secondary ion mass spectrometry (SIMS) has been proposed.

一方、プラズマディスプレイ(PDP)用の絶縁保護膜としては、酸化マグネシウム(MgO)薄膜が広く知られており、このMgO薄膜の成膜法としては、蒸着法、スパッタリング法、粉末塗布法等が知られており、現在では、一般的に、蒸着法が主流となっている。
このMgO薄膜の膜質特性は、プラズマディスプレイ(PDP)の放電開始電圧やパネル寿命に非常に大きな影響を与える。この膜質特性は、成膜条件や膜中の不純物濃度により異なるために、成膜条件や膜中の不純物濃度がその後のPDPの特性や寿命等に非常に大きな影響を与えることになる。そこで、実パネルとする前の段階で、このMgO薄膜がPDP用絶縁保護膜として適するか否かを判断する必要があるが、現在では、成膜条件の経験値から膜の結晶構造や屈折率等を類推し、適否を判断するのが一般的である。
On the other hand, a magnesium oxide (MgO) thin film is widely known as an insulating protective film for a plasma display (PDP), and deposition methods such as a vapor deposition method, a sputtering method, and a powder coating method are known as methods for forming this MgO thin film. At present, the vapor deposition method is generally the mainstream.
The film quality characteristic of the MgO thin film has a very large influence on the discharge start voltage of the plasma display (PDP) and the panel life. Since the film quality characteristics vary depending on the film forming conditions and the impurity concentration in the film, the film forming conditions and the impurity concentration in the film have a great influence on the characteristics and life of the subsequent PDP. Therefore, it is necessary to determine whether or not this MgO thin film is suitable as an insulating protective film for PDP at the stage before the actual panel is formed. It is common to judge the suitability by analogy.

また、光学半導体結晶では、この結晶から発生するカソードルミネッセンス(CL)を測定し、この測定結果に基づき種々の特性評価を行うことが行われており、MgO薄膜についても、その成膜条件による膜質の変化を、カソードルミネッセンス(CL)を用いて評価する試みが提案されている(特許文献2)。
特開2001−83087号公報 特開2005−353455号公報
Further, in the optical semiconductor crystal, cathodoluminescence (CL) generated from this crystal is measured, and various characteristics are evaluated based on the measurement result. There has been proposed an attempt to evaluate the change of the above using cathodoluminescence (CL) (Patent Document 2).
JP 2001-83087 A JP 2005-353455 A

ところで、上述した従来のGaN薄膜の評価方法では、次のような問題点があった。
(1)電気的特性による評価方法では、評価の対象となるウェーハから一定の大きさの評価用試料を複数個切り出すために破壊的な測定となる。したがって、非破壊にて測定することができない。
(2)カソードルミネッセンス(CL)による評価方法では、非破壊にて測定することはできるものの、電子線の照射により試料が加熱されるので、カソードルミネッセンス(CL)の測定結果に電子線による加熱効果も含まれることとなり、薄膜自体の正確な評価を行うことができない。
(3)二次イオン質量分析法(SIMS)による評価方法では、GaN薄膜中の不純物濃度が極めて低い場合、評価が難しい。特に、最近の成膜法によるGaN薄膜中の不純物濃度は、検出限界に近いために、この方法では評価が困難である。
By the way, the conventional GaN thin film evaluation method described above has the following problems.
(1) The evaluation method based on electrical characteristics is a destructive measurement because a plurality of evaluation samples of a certain size are cut out from a wafer to be evaluated. Therefore, it cannot be measured nondestructively.
(2) In the evaluation method using cathodoluminescence (CL), although it can be measured nondestructively, the sample is heated by irradiation with an electron beam, so that the heating effect of the electron beam is added to the measurement result of cathodoluminescence (CL). Therefore, accurate evaluation of the thin film itself cannot be performed.
(3) In the evaluation method by secondary ion mass spectrometry (SIMS), evaluation is difficult when the impurity concentration in the GaN thin film is extremely low. In particular, since the impurity concentration in the GaN thin film by the recent film forming method is close to the detection limit, this method is difficult to evaluate.

一方、上述した従来のMgO薄膜の評価方法では、次のような問題点があった。
(1)成膜条件の経験値から判断する評価方法では、成膜条件の経験値から膜の結晶構造や屈折率等を類推して適否を判断しているために、実際に得られたMgO薄膜の膜質が成膜条件の経験値から類推されたMgO薄膜の膜質と異なる場合も多く、実際には、MgO薄膜の正確な膜質はパネル化してみないと分からない。
(2)カソードルミネッセンス(CL)を用いて評価する方法では、MgO薄膜が有する結晶構造及び幾何学的構造のために、カソードルミネッセンス(CL)を測定しただけでは、膜質を評価するのに必要な測定結果を得ることができない。
このように、プラズマディスプレイ(PDP)のパネル特性を左右するMgO薄膜については、より高機能性のMgO薄膜を開発する際に、パネル化後の特性の指針を与える様なMgO薄膜の膜特性の評価方法が求められていた。
On the other hand, the conventional MgO thin film evaluation method described above has the following problems.
(1) In the evaluation method for judging from the empirical value of the film formation condition, the suitability is judged by analogy with the crystal structure and refractive index of the film from the empirical value of the film formation condition. In many cases, the film quality of the thin film is different from the film quality of the MgO thin film inferred from empirical values of the film forming conditions, and in fact, the exact film quality of the MgO thin film cannot be understood unless it is made into a panel.
(2) In the evaluation method using cathodoluminescence (CL), it is necessary to evaluate the film quality only by measuring cathodoluminescence (CL) because of the crystal structure and geometric structure of the MgO thin film. The measurement result cannot be obtained.
As described above, regarding the MgO thin film that influences the panel characteristics of the plasma display (PDP), when developing a highly functional MgO thin film, the film characteristic of the MgO thin film that gives a guideline for the characteristics after panel formation There was a need for an evaluation method.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、測定対象となる薄膜等の試料を破壊すること無く、品質をより正確に評価することが可能な試料の評価方法及び評価装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a sample evaluation method and evaluation capable of more accurately evaluating quality without destroying a sample such as a thin film to be measured. An object is to provide an apparatus.

本発明者等は、カソードルミネッセンス(CL)を用いて試料の特性を評価する際に、この試料をその面内の一方向に沿って一定の速度にて移動し、この移動しつつある試料から発生するカソードルミネッセンスを検出することとすれば、試料に照射される単位時間当たりの電子線のエネルギー量が抑制され、よって、試料を非破壊的に評価することが可能であり、この試料の特性の面内分布が容易に得られ、しかも、この試料の特性と、この試料を所望のデバイスに適用した場合のデバイス特性との間に相関があれば、この試料の特性によりデバイス特性の指針を与えることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。   When evaluating the characteristics of a sample using cathodoluminescence (CL), the present inventors moved the sample at a constant speed along one direction in the plane, and from the moving sample. If the generated cathodoluminescence is detected, the energy amount of the electron beam per unit time irradiated on the sample is suppressed, so that the sample can be evaluated nondestructively. If there is a correlation between the characteristics of this sample and the device characteristics when this sample is applied to the desired device, a guideline for device characteristics can be obtained according to the characteristics of this sample. The inventors have found that it is possible to provide the present invention and have completed the present invention.

すなわち、本発明の試料の評価方法は、試料をその面内の一方向に沿って一定の速度にて移動するとともに、この移動しつつある試料に電子線を照射して該試料から発生するカソードルミネッセンスを検出し、このカソードルミネッセンスの検出結果に基づき前記試料を評価することを特徴とする。   That is, in the sample evaluation method of the present invention, the sample is moved at a constant speed along one direction in the plane, and the cathode generated from the sample by irradiating the moving sample with an electron beam. Luminescence is detected, and the sample is evaluated based on the detection result of the cathodoluminescence.

この試料の評価方法では、電子線のスポットが試料上をその面内の一方向に沿って一定の速度にて移動することにより、この電子線が試料上の特定の一点に集中して照射することがなくなり、よって、試料に照射される単位時間当たりの電子線のエネルギー量が抑制され、この電子線のエネルギーによる試料へのダメージが小さくなる。これにより、試料を非破壊的に評価することが可能になる。
また、移動しつつある試料に電子線を照射して該試料から発生するカソードルミネッセンスを検出することにより、この試料の特性の面内分布が容易に得られる。
また、この試料の特性と、この試料を所望のデバイスに適用した場合のデバイス特性との間に相関があれば、この試料の特性に基づきデバイス特性への指針を与えることが可能になる。
In this sample evaluation method, the electron beam spot moves on the sample along one direction in the plane at a constant speed, so that the electron beam irradiates at a specific point on the sample. Accordingly, the amount of energy of the electron beam per unit time irradiated on the sample is suppressed, and damage to the sample due to the energy of the electron beam is reduced. This makes it possible to evaluate the sample nondestructively.
Further, by irradiating the moving sample with an electron beam and detecting cathodoluminescence generated from the sample, an in-plane distribution of the characteristics of the sample can be easily obtained.
Further, if there is a correlation between the characteristics of this sample and the device characteristics when this sample is applied to a desired device, it is possible to give a guide to the device characteristics based on the characteristics of this sample.

前記試料は、III−V族化合物またはII−VI族化合物からなる試料であることが好ましい。
前記試料は、金属酸化物からなる試料であることが好ましい。
前記速度は、0.5mm/分以上かつ5mm/分以下であることが好ましい。
前記速度を0.5mm/分以上かつ5mm/分以下とすることにより、電子線のエネルギーによる試料へのダメージが極めて小さくなる。
The sample is preferably a sample made of a III-V group compound or a II-VI group compound.
The sample is preferably a sample made of a metal oxide.
The speed is preferably 0.5 mm / min or more and 5 mm / min or less.
By setting the speed to 0.5 mm / min or more and 5 mm / min or less, damage to the sample due to the energy of the electron beam becomes extremely small.

本発明の試料の評価装置は、真空容器と、この真空容器内に設けられ試料を保持する試料保持手段と、この試料保持手段を所定の方向へ一定の速度で移動する移動手段と、前記試料保持手段に保持される試料に電子線を照射する電子線発生手段と、前記試料から発生するカソードルミネッセンスを検出する検出手段とを備えてなることを特徴とする。   The sample evaluation apparatus of the present invention includes a vacuum container, a sample holding means provided in the vacuum container for holding the sample, a moving means for moving the sample holding means in a predetermined direction at a constant speed, and the sample An electron beam generating means for irradiating the sample held by the holding means with an electron beam, and a detecting means for detecting cathodoluminescence generated from the sample are provided.

この試料の評価装置では、移動手段により試料を保持する試料保持手段を所定の方向へ一定の速度で移動し、電子線発生手段により試料保持手段に保持される試料に電子線を照射し、検出手段により試料から発生するカソードルミネッセンスを検出する。
これにより、電子線のスポットが試料上をその面内の一方向に沿って一定の速度にて移動することとなり、よって、試料に照射される単位時間当たりの電子線のエネルギー量が抑制され、試料に電子線のエネルギーによるダメージを与えることなく、試料を非破壊的かつ容易に評価することが可能になる。
また、移動しつつある試料に電子線を照射して該試料から発生するカソードルミネッセンスを検出することにより、この試料の特性の面内分布を容易に測定する。
In this sample evaluation apparatus, the sample holding means for holding the sample by the moving means is moved at a constant speed in a predetermined direction, and the electron beam generating means irradiates the sample with the electron beam and detects it Cathodoluminescence generated from the sample is detected by means.
As a result, the electron beam spot moves on the sample along one direction in the plane at a constant speed, and thus the energy amount of the electron beam per unit time irradiated on the sample is suppressed, The sample can be evaluated nondestructively and easily without damaging the sample due to the energy of the electron beam.
Further, by irradiating the moving sample with an electron beam and detecting cathodoluminescence generated from the sample, the in-plane distribution of the characteristics of the sample is easily measured.

前記試料保持手段は、保持する前記試料を加熱する加熱手段を備えてなることを特徴とする。
この試料の評価装置では、試料保持手段に試料を加熱する加熱手段を備えたことにより、試料を所望の温度範囲内に加熱することが可能になる。
The sample holding means includes heating means for heating the sample to be held.
In this sample evaluation apparatus, the sample holding means is provided with a heating means for heating the sample, whereby the sample can be heated within a desired temperature range.

本発明の試料の評価方法によれば、試料をその面内の一方向に沿って一定の速度にて移動するとともに、この移動しつつある試料に電子線を照射して該試料から発生するカソードルミネッセンスを検出し、このカソードルミネッセンスの検出結果に基づき前記試料を評価するので、試料を非破壊的に評価することができ、この試料の特性の面内分布を容易に得ることができる。したがって、より高品質の試料を得ることができる。
また、この試料の膜特性と、この試料を所望のデバイスに適用した場合のデバイス特性との間の相関を取ることで、この試料の特性によりデバイス特性に指針を与えることができる。
According to the sample evaluation method of the present invention, the sample is moved at a constant speed along one direction in the plane, and the cathode generated from the sample by irradiating the moving sample with an electron beam. Since the luminescence is detected and the sample is evaluated based on the detection result of the cathodoluminescence, the sample can be evaluated nondestructively, and the in-plane distribution of the characteristics of the sample can be easily obtained. Therefore, a higher quality sample can be obtained.
In addition, by obtaining a correlation between the film characteristics of the sample and the device characteristics when the sample is applied to a desired device, a guideline can be given to the device characteristics by the characteristics of the sample.

本発明の試料の評価装置によれば、試料を保持する試料保持手段を所定の方向へ一定の速度で移動する移動手段と、前記試料保持手段に保持される試料に電子線を照射する電子線発生手段と、前記試料から発生するカソードルミネッセンスを検出する検出手段とを備えたので、試料に電子線によるダメージを与えることなく、試料を非破壊的かつ容易に評価することができる。
また、移動しつつある試料に電子線を照射して該試料から発生するカソードルミネッセンスを検出するので、この試料の特性の面内分布を容易に測定することができる。
According to the sample evaluation apparatus of the present invention, the moving means for moving the sample holding means for holding the sample in a predetermined direction at a constant speed, and the electron beam for irradiating the sample held by the sample holding means with an electron beam Since the generating means and the detecting means for detecting the cathodoluminescence generated from the sample are provided, the sample can be evaluated nondestructively and easily without damaging the sample with an electron beam.
Further, since the cathode luminescence generated from the sample is detected by irradiating the moving sample with the electron beam, the in-plane distribution of the characteristics of the sample can be easily measured.

前記試料保持手段に、保持する前記試料を加熱する加熱手段を備えることにより、試料を所望の温度範囲内に加熱することができる。   By providing the sample holding means with heating means for heating the sample to be held, the sample can be heated within a desired temperature range.

本発明の試料の評価方法及び評価装置を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode for carrying out the sample evaluation method and evaluation apparatus of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

図1は、本実施形態の試料の評価装置を示す模式図であり、図において、1は真空チャンバー(真空容器)、2は真空チャンバー1内に設けられて試料Sを保持する試料保持部(試料保持手段)、3は試料保持部2に内蔵されたヒータ(加熱手段)、4は試料保持部2を移動させる移動部(移動手段)、5は試料保持部2に保持される試料Sに電子線Eを照射して励起する電子線発生源(電子線発生手段)、6は試料Sから発生するカソードルミネッセンス(CL)を検出するカソードルミネッセンス(CL)分光検出器(検出手段)、7は真空封止窓を兼ねる石英製カソードルミネッセンス(CL)集光レンズ、8は試料S表面にレーザ光等を照射するための予備窓、9はターボ分子ポンプ排気系である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a sample evaluation apparatus according to the present embodiment. In the figure, 1 is a vacuum chamber (vacuum container), 2 is a sample holding unit (inside the vacuum chamber 1) for holding a sample S ( (Sample holding means) 3 is a heater (heating means) built in the sample holding section 2, 4 is a moving section (moving means) for moving the sample holding section 2, and 5 is a sample S held by the sample holding section 2. An electron beam generation source (electron beam generation means) that is excited by irradiation with an electron beam E, 6 is a cathode luminescence (CL) spectroscopic detector (detection means) that detects cathode luminescence (CL) generated from the sample S, and 7 is A quartz cathodoluminescence (CL) condenser lens also serving as a vacuum sealing window, 8 is a spare window for irradiating the surface of the sample S with laser light, and 9 is a turbo molecular pump exhaust system.

ヒータ3は、試料保持部2に保持された試料Sを所定の温度、例えば、室温(25℃)以上かつ400℃以下の温度範囲に加熱するもので、例えば、タングステン(W)線、タンタル(Ta)線等が好適に用いられる。
移動部4は、試料保持部2を試料Sの面内の一方向に沿って(図1中矢印方向)一定の速度で移動させるもので、この速度としては、0.5mm/分以上かつ5mm/分以下が好ましく、より好ましくは1mm/分以上かつ2mm/分以下である。
The heater 3 heats the sample S held in the sample holding unit 2 to a predetermined temperature, for example, a room temperature (25 ° C.) or higher and a temperature range of 400 ° C. or lower. For example, a tungsten (W) wire, tantalum ( Ta) wire or the like is preferably used.
The moving unit 4 moves the sample holding unit 2 along a direction in the plane of the sample S (in the direction of the arrow in FIG. 1) at a constant speed, and this speed is 0.5 mm / min or more and 5 mm. / Min or less, more preferably 1 mm / min or more and 2 mm / min or less.

ここで、試料S、すなわち試料保持部2の移動速度を0.5mm/分以上かつ5mm/分以下と限定した理由は、速度が0.5mm/分より遅いと、試料に照射される単位時間当たりの電子線のエネルギー量が多くなり過ぎて試料にダメージを与えてしまい、破壊に至る虞があるからである。一方、速度が5mm/分より速いと、試料から発生するカソードルミネッセンス(CL)が不安定なものになり、このカソードルミネッセンス(CL)の測定結果が試料の特性を正確に反映しなくなってしまうからである。
また、5mm/分以下という速度範囲は、移動部4を構成する機構部品を高精度で制御するのに望ましい範囲であり、速度が5mm/分を越えると、機構部品の制御精度が低下し、試料保持部2の移動速度が極めて不安定になる。
Here, the reason why the moving speed of the sample S, that is, the sample holder 2 is limited to 0.5 mm / min or more and 5 mm / min or less is that when the speed is slower than 0.5 mm / min, the unit time irradiated on the sample This is because the amount of energy of the hit electron beam increases so much that the sample is damaged and may be destroyed. On the other hand, when the speed is faster than 5 mm / min, the cathodoluminescence (CL) generated from the sample becomes unstable, and the measurement result of the cathodoluminescence (CL) does not accurately reflect the characteristics of the sample. It is.
Further, the speed range of 5 mm / min or less is a desirable range for controlling the mechanical parts constituting the moving unit 4 with high accuracy. If the speed exceeds 5 mm / min, the control accuracy of the mechanical parts is reduced, The moving speed of the sample holder 2 becomes extremely unstable.

電子線発生源5は、1×10−3より小さい変動幅を持つ安定度があればよく、ホットフィラメント、サーマルフィールドエミッタ等が好適に用いられる。
この電子線発生源5から発生される電子線Eのエネルギーは10keV、電子線量は80nA以下であり、そのビーム径は、100μm以上かつ200μm以下が好ましく、より好ましくは140μm以上かつ160μm以下である。
ここで、電子線Eのビーム径を100μm以上かつ200μm以下と限定した理由は、ビーム径が100μm未満であると、試料に電子線照射によるダメージが生じ易くなるからであり、一方、ビーム径が200μmを越えると、集光の焦点位置外となるからである。
The electron beam generation source 5 only needs to have a stability having a fluctuation range smaller than 1 × 10 −3 , and a hot filament, a thermal field emitter, or the like is preferably used.
The energy of the electron beam E generated from the electron beam generation source 5 is 10 keV, the electron dose is 80 nA or less, and the beam diameter is preferably 100 μm or more and 200 μm or less, more preferably 140 μm or more and 160 μm or less.
Here, the reason why the beam diameter of the electron beam E is limited to 100 μm or more and 200 μm or less is that if the beam diameter is less than 100 μm, the sample is likely to be damaged by electron beam irradiation. This is because if it exceeds 200 μm, it is out of the focal position of light collection.

ターボ分子ポンプ排気系9は、真空チャンバー1内を所定の真空度、例えば10−3〜10−4Paの範囲内で安定させることができるものであればよく、補助真空ポンプに油回転ポンプまたはドライポンプを用いたものが用いられる。
CL分光検出器6は、波長範囲が200nm以上かつ900nm以下のカソードルミネッセンス(CL)を検出するものである。
CL集光レンズ7は、カソードルミネッセンス(CL)をCL分光検出器6に集光させるもので、このCL集光レンズ7の替わりに放物面の凹面鏡を用いてもよい。
The turbo molecular pump exhaust system 9 only needs to be able to stabilize the inside of the vacuum chamber 1 within a predetermined degree of vacuum, for example, within a range of 10 −3 to 10 −4 Pa. A dry pump is used.
The CL spectroscopic detector 6 detects cathodoluminescence (CL) having a wavelength range of 200 nm or more and 900 nm or less.
The CL condensing lens 7 condenses cathodoluminescence (CL) on the CL spectroscopic detector 6, and a parabolic concave mirror may be used instead of the CL condensing lens 7.

次に、本実施形態の試料の評価方法について説明する。
まず、試料保持部2に試料Sを固定し、この試料保持部2を真空チャンバー1内の所定位置に固定し、真空チャンバー1内を気密にする。次いで、ターボ分子ポンプ排気系9を駆動させて真空チャンバー1内を所定の真空度、例えば10−3〜10−4Paの範囲内の真空度とする。
試料Sとしては、GaN等のIII−V族化合物、ZnS等のII−VI族化合物、MgO等の金属酸化物、等からなる試料、特に薄膜が好ましい。
次いで、移動部4を駆動させて試料保持部2を試料Sの面内の一方向に沿って0.5mm/分以上かつ5mm/分以下の範囲内の一定の速度で移動させると同時に、電子線発生源5により試料Sに電子線Eを照射する。
Next, the sample evaluation method of this embodiment will be described.
First, the sample S is fixed to the sample holding unit 2, the sample holding unit 2 is fixed at a predetermined position in the vacuum chamber 1, and the inside of the vacuum chamber 1 is made airtight. Next, the turbo molecular pump exhaust system 9 is driven to set the inside of the vacuum chamber 1 to a predetermined degree of vacuum, for example, a degree of vacuum within a range of 10 −3 to 10 −4 Pa.
As the sample S, a sample made of a III-V group compound such as GaN, a II-VI group compound such as ZnS, a metal oxide such as MgO, and the like, particularly a thin film is preferable.
Next, the moving unit 4 is driven to move the sample holding unit 2 along a direction in the surface of the sample S at a constant speed within a range of 0.5 mm / min to 5 mm / min. The sample S is irradiated with an electron beam E from the line source 5.

ここでは、電子線Eのエネルギーを10keV、電子線量を8nA、ビーム径を100μm以上かつ200μm以下、より好ましくは140μm以上かつ160μm以下に調整する。
この試料Sがその面内の一方向に沿って一定の速度で移動する間に、電子線Eの照射により励起され、この励起によりカソードルミネッセンスCLが発光し、放射される。
このようにして放射されたカソードルミネッセンスCLは、石英製CL集光レンズ7にて集光され、CL分光検出器6にて検出される。
Here, the energy of the electron beam E is adjusted to 10 keV, the electron dose is 8 nA, and the beam diameter is adjusted to 100 μm to 200 μm, more preferably 140 μm to 160 μm.
While the sample S moves at a constant speed along one direction in the plane, the sample S is excited by irradiation with the electron beam E, and the cathodoluminescence CL is emitted and emitted by the excitation.
The cathodoluminescence CL emitted in this way is collected by the quartz CL condenser lens 7 and detected by the CL spectroscopic detector 6.

このCL分光検出器6にて検出されたCL分光特性を、標準試料から検出されたCL分光特性と比較することにより、試料Sの特性を評価することができる。
このCL分光特性により、試料Sの結晶性、微小不純物等の膜特性を評価することができる。
また、予め、試料SのCL分光特性と電気的特性との相関を調べておき、この試料SのCL分光特性を上記の相関と比較することにより、試料Sのデバイス化後あるいはパネル化後の特性を推定することができる。
また、試料Sの所定の領域内にジグザグ状に電子線Eを照射することにより、試料Sの所定の領域内におけるCL分光特性の面内分布を得ることができ、試料Sの面内の特性分布を知ることができる。
The characteristics of the sample S can be evaluated by comparing the CL spectral characteristics detected by the CL spectral detector 6 with the CL spectral characteristics detected from the standard sample.
Based on the CL spectral characteristics, the film characteristics such as the crystallinity and minute impurities of the sample S can be evaluated.
In addition, the correlation between the CL spectral characteristics and the electrical characteristics of the sample S is examined in advance, and the CL spectral characteristics of the sample S are compared with the above correlation, so that the sample S can be converted into a device or a panel. Characteristics can be estimated.
In addition, by irradiating the predetermined region of the sample S with the electron beam E in a zigzag manner, the in-plane distribution of the CL spectral characteristics in the predetermined region of the sample S can be obtained. You can know the distribution.

本実施形態の試料の評価方法によれば、試料Sをその面内の一方向に沿って一定の速度にて移動しつつ試料Sに電子線Eを照射し、この試料Sから発生するカソードルミネッセンスCLを検出し、このカソードルミネッセンスCLの検出結果に基づき試料Sの特性を評価するので、試料Sの結晶性、微小不純物等の膜特性、あるいは電気的特性を、破壊することなく評価することができる。
また、この試料Sの特性により、この試料SをPDPや光学素子等の所望のデバイスに適用した場合のデバイス特性を正確に推定することができ、この試料Sの特性に基づきデバイス特性に指針を与えることができる。
According to the sample evaluation method of the present embodiment, the sample S is irradiated with the electron beam E while moving the sample S at a constant speed along one direction in the surface thereof, and the cathode luminescence generated from the sample S. Since CL is detected and the characteristics of the sample S are evaluated based on the detection result of the cathodoluminescence CL, it is possible to evaluate the crystallinity of the sample S, film characteristics such as minute impurities, or electrical characteristics without destruction. it can.
Also, the characteristics of the sample S can accurately estimate the device characteristics when the sample S is applied to a desired device such as a PDP or an optical element, and the device characteristics can be guided based on the characteristics of the sample S. Can be given.

本実施形態の試料の評価装置によれば、試料Sを保持する試料保持部2と、試料保持部2を移動させる移動部4と、試料Sに電子線Eを照射して励起する電子線発生源5と、試料Sから発生するカソードルミネッセンスCLを検出するCL分光検出器6とを備えたので、試料Sに電子線Eによるダメージを与えることなく、試料Sを非破壊的かつ容易に評価することができる。
また、この試料Sの特性の面内分布をも容易に測定することができる。
また、試料保持部2にヒータ3を内蔵することで、試料Sの表面温度を精度良く制御することができる。
According to the sample evaluation apparatus of the present embodiment, the sample holding unit 2 that holds the sample S, the moving unit 4 that moves the sample holding unit 2, and the electron beam generation that excites the sample S by irradiating it with the electron beam E. Since the source 5 and the CL spectroscopic detector 6 for detecting the cathodoluminescence CL generated from the sample S are provided, the sample S can be evaluated nondestructively and easily without damaging the sample S with the electron beam E. be able to.
In addition, the in-plane distribution of the characteristics of the sample S can be easily measured.
In addition, by incorporating the heater 3 in the sample holder 2, the surface temperature of the sample S can be controlled with high accuracy.

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
「実施例1」
まず、試料Sとして、MOCVD法により3種類のGaN薄膜(GaN−A、GaN−B、GaN−C)をサファイア基板上に成膜し、これらGaN−A、GaN−B、GaN−C各々の移動度(cm/V・s)の温度依存性を調べた。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.
"Example 1"
First, as a sample S, three types of GaN thin films (GaN-A, GaN-B, GaN-C) are formed on a sapphire substrate by MOCVD, and each of these GaN-A, GaN-B, and GaN-C is formed. The temperature dependence of mobility (cm 2 / V · s) was examined.

図2は、GaN−Aにおける移動度(cm/V・s)の温度依存性を示す図であり、図3は、GaN−B及びGaN−C各々における移動度(cm/V・s)の温度依存性を示す図である。これらの図では、温度範囲は室温(300K)から77Kまでとしてある。
図3中、「●」及び「□」はGaN−Bを、「○」、「△」及び「×」はGaN−Cをそれぞれ示している。
図2及び図3によれば、室温(300K)における移動度は、GaN−A>>GaN−B>GaN−Cの順で優れていることが分かる。この傾向は、低温になればなるほど顕著になっていることが分かる。
Figure 2 is a diagram showing temperature dependence of mobility in GaN-A (cm 2 / V · s), 3, mobility in GaN-B and GaN-C respectively (cm 2 / V · s It is a figure which shows the temperature dependence of (). In these figures, the temperature range is from room temperature (300K) to 77K.
In FIG. 3, “●” and “□” indicate GaN-B, and “◯”, “Δ”, and “×” indicate GaN-C, respectively.
2 and 3, it can be seen that the mobility at room temperature (300K) is excellent in the order of GaN-A >>GaN-B> GaN-C. It can be seen that this tendency becomes more prominent as the temperature becomes lower.

次いで、3種類のGaN薄膜(GaN−A、GaN−B、GaN−C)各々の微量不純物を二次イオン質量分析法(SIMS)により測定した。
ここでは、微量不純物として、水素(H)、炭素(C)、酸素(O)及びガリウム(Ga)の4元素を選んだ。
図4はGaN−Aの微量不純物のSIMS強度を示す図、図5はGaN−Bの微量不純物のSIMS強度を示す図、図6はGaN−Cの微量不純物のSIMS強度を示す図である。
これらGaN−A、GaN−B、GaN−C各々の試料では、炭素(C)の強度に若干の相違があるのみで不純物に差異は認められないことが分かる。
Next, trace impurities of each of the three types of GaN thin films (GaN-A, GaN-B, GaN-C) were measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS).
Here, four elements of hydrogen (H), carbon (C), oxygen (O), and gallium (Ga) were selected as trace impurities.
4 is a diagram showing the SIMS intensity of a trace impurity of GaN-A, FIG. 5 is a diagram showing the SIMS intensity of the trace impurity of GaN-B, and FIG. 6 is a chart showing the SIMS intensity of the trace impurity of GaN-C.
It can be seen that these GaN-A, GaN-B, and GaN-C samples have only a slight difference in the strength of carbon (C) and no difference in impurities.

次いで、3種類のGaN薄膜(GaN−A、GaN−B、GaN−C)各々を一定の速度で移動しつつ電子線Eを照射したときの、GaN−A、GaN−B及びGaN−C各々のカソードルミネッセンス(CL)強度を測定した。
ここでは、真空チャンバー1の真空度を5.0×10−4Pa、GaN薄膜の移動速度を1.0mm/分、GaN薄膜の表面温度を30℃、電子線Eのエネルギーを10keV、電子線量を20nA、ビーム径を150μmとした。
Next, each of the three types of GaN thin films (GaN-A, GaN-B, GaN-C) is irradiated with the electron beam E while moving at a constant speed, and each of GaN-A, GaN-B, and GaN-C. The cathodoluminescence (CL) intensity was measured.
Here, the vacuum degree of the vacuum chamber 1 is 5.0 × 10 −4 Pa, the moving speed of the GaN thin film is 1.0 mm / min, the surface temperature of the GaN thin film is 30 ° C., the energy of the electron beam E is 10 keV, and the electron dose. Was 20 nA, and the beam diameter was 150 μm.

図7は、GaN−A、GaN−B、GaN−C各々のCL強度を示す図であり、360nm付近のバンド端の発光強度は、GaN−Aが最も強く、GaN−B及びGaN−C各々のバンド端の発光強度は、移動度(cm/V・s)に対応して低下していることが分かる。なお、720nm付近の発光は、CL分光検出器6にグレーティングを用いていることから生じる発光であり、360nmの発光の干渉によるピークである。 FIG. 7 is a diagram showing the CL intensity of each of GaN-A, GaN-B, and GaN-C. The emission intensity at the band edge near 360 nm is strongest for GaN-A, and each of GaN-B and GaN-C. It can be seen that the emission intensity at the band edge of the lowering corresponds to the mobility (cm 2 / V · s). Note that light emission near 720 nm is light emission caused by using a grating in the CL spectroscopic detector 6 and is a peak due to interference of light emission at 360 nm.

次いで、比較のために、3種類のGaN薄膜(GaN−A、GaN−B、GaN−C)各々の位置を固定した状態で電子線Eを30分照射したときの、GaN−A、GaN−B及びGaN−C各々のカソードルミネッセンス(CL)強度を測定した。
図8は、GaN−A、GaN−B、GaN−C各々のCL強度を示す図であり、360nm付近のバンド端の発光強度は、GaN−Aは変化していないが、GaN−B及びGaN−C各々のバンド端の発光強度は、1.0mm/分の移動速度にて移動した場合と比べて逆転していることが分かる。
Next, for comparison, GaN-A, GaN- when the electron beam E is irradiated for 30 minutes with each of the three types of GaN thin films (GaN-A, GaN-B, GaN-C) fixed in position. The cathodoluminescence (CL) intensity of each of B and GaN-C was measured.
FIG. 8 is a diagram showing the CL intensities of GaN-A, GaN-B, and GaN-C. The emission intensity at the band edge near 360 nm is not changed in GaN-A, but GaN-B and GaN. It can be seen that the emission intensity at each band edge of -C is reversed as compared with the case of moving at a moving speed of 1.0 mm / min.

また、新たに550nm付近にピークを有する発光が現れるが、これらの発光は炭素(C)等の不純物によるもので、図4〜図6のSIMSによる炭素(C)強度とは異なる挙動を示している。
この図7及び図8に示すように、電子線Eの照射時間を制御することにより、GaN薄膜の膜特性である結晶性、不純物、電子線照射によるダメージ等を容易に評価することができる。
In addition, light emission having a peak near 550 nm appears. These light emission is caused by impurities such as carbon (C), and shows behavior different from the carbon (C) intensity by SIMS in FIGS. Yes.
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, by controlling the irradiation time of the electron beam E, crystallinity, impurities, damage caused by electron beam irradiation, etc., which are film characteristics of the GaN thin film, can be easily evaluated.

次いで、3種類のGaN薄膜(GaN−A、GaN−B、GaN−C)各々の位置を固定した状態で電子線Eを照射したときの、GaN−A、GaN−B及びGaN−C各々のバンド端の発光ピーク強度と電子線照射時間との関係を調べた。
図9は、GaN−A、GaN−B、GaN−C各々の電子線照射時間に対するバンド端のCL強度を示す図であり、電子線照射時間を変化させることによりバンド端のCL強度が変化することが分かる。よって、電子線照射時間を厳密に制御することにより、GaN薄膜から発生するバンド端のCL強度を正確に測定することができ、この測定結果によりGaN薄膜の結晶性、不純物、ダメージ等の膜質の評価を行うことができる。
Next, each of GaN-A, GaN-B, and GaN-C when irradiated with the electron beam E with the positions of the three types of GaN thin films (GaN-A, GaN-B, GaN-C) fixed. The relationship between the emission peak intensity at the band edge and the electron beam irradiation time was investigated.
FIG. 9 is a diagram showing the CL intensity at the band edge with respect to the electron beam irradiation time of each of GaN-A, GaN-B, and GaN-C, and the CL intensity at the band edge changes by changing the electron beam irradiation time. I understand that. Therefore, by strictly controlling the electron beam irradiation time, the CL intensity of the band edge generated from the GaN thin film can be accurately measured, and this measurement result shows the film quality of the GaN thin film such as crystallinity, impurities, damage, etc. Evaluation can be made.

「実施例2」
まず、試料Sとして、蒸着法により2種類のMgO薄膜(MgO−A、MgO−B)をサファイア基板上に成膜し、これらMgO−A、MgO−B各々におけるカソードルミネッセンス(CL)スペクトルを測定した。
ここでは、不純物濃度が数10ppm以下の高純度のMgO蒸発母材を用いて成膜したものをMgO−A、不純物濃度が0.5重量%のMgO蒸発母材を用いて成膜したものをMgO−Bとした。
また、真空チャンバー1の真空度を5.0×10−4Pa、MgO薄膜の移動速度を1.0mm/分、MgO薄膜の温度を30℃、電子線Eのエネルギーを10keV、電子線量を80nA、ビーム径を150μmとした。
"Example 2"
First, as a sample S, two kinds of MgO thin films (MgO-A, MgO-B) are formed on a sapphire substrate by vapor deposition, and the cathodoluminescence (CL) spectrum in each of these MgO-A and MgO-B is measured. did.
Here, a film formed using a high-purity MgO evaporation base material having an impurity concentration of several tens of ppm or less is formed using MgO-A and an MgO evaporation base material having an impurity concentration of 0.5% by weight. It was set as MgO-B.
Moreover, the vacuum degree of the vacuum chamber 1 is 5.0 × 10 −4 Pa, the moving speed of the MgO thin film is 1.0 mm / min, the temperature of the MgO thin film is 30 ° C., the energy of the electron beam E is 10 keV, and the electron dose is 80 nA. The beam diameter was 150 μm.

図10は、MgO−A及びMgO−Bにおけるカソードルミネッセンス(CL)スペクトルを示す図である。
MgO薄膜では、膜中の酸素欠陥が膜特性に大きく影響することが知られており、この酸素欠陥量がCLスペクトルに反映することにより、380nm、450nm及び700nm付近に主ピークを有するCLスペクトルとして観察される。図10では、380nm付近のピークが酸素欠陥に電子が1つ注入されたF+センター(発光中心)による発光であり、450nm付近のピークが酸素欠陥に電子が2つ注入されたFセンター(発光中心)による発光であり、700nm付近のピークが金属不純物による発光である。この金属不純物による発光は、サファイア基板における金属不純物によるルビー発光と類似している。
FIG. 10 is a diagram showing cathodoluminescence (CL) spectra in MgO-A and MgO-B.
In the MgO thin film, it is known that oxygen defects in the film greatly affect the film characteristics, and the amount of oxygen defects is reflected in the CL spectrum, so that a CL spectrum having main peaks in the vicinity of 380 nm, 450 nm and 700 nm is obtained. Observed. In FIG. 10, the peak near 380 nm is the emission from the F + center (emission center) in which one electron is injected into the oxygen defect, and the peak near 450 nm is the F center (emission center) in which two electrons are injected into the oxygen defect. ), And the peak near 700 nm is light emission due to metal impurities. The light emission by this metal impurity is similar to the ruby light emission by the metal impurity in the sapphire substrate.

MgO薄膜のCLスペクトルでは、380nmと450nm付近の発光強度がPDPの発光特性と関連性があり、380nm及び450nmにおける発光強度が強いほど、PDPの輝度及び解像度が向上する。
図10では、MgO−Aの380nm及び450nmにおける発光強度が、MgO−Bに比べて強く、MgO−Aは酸素欠陥型のMgO薄膜であることが分かる。また、このCLスペクトルでは、700nm付近のピークが弱く、金属不純物の量が極めて少ないことが分かる。
よって、このMgO−AをPDPに適用した場合、膜質に優れた絶縁保護膜となることが分かる。
In the CL spectrum of the MgO thin film, the emission intensity in the vicinity of 380 nm and 450 nm is related to the emission characteristic of the PDP, and the luminance and resolution of the PDP improve as the emission intensity at 380 nm and 450 nm increases.
FIG. 10 shows that the emission intensity of MgO-A at 380 nm and 450 nm is stronger than that of MgO-B, and MgO-A is an oxygen defect type MgO thin film. Further, in this CL spectrum, it can be seen that the peak around 700 nm is weak and the amount of metal impurities is extremely small.
Therefore, it can be seen that when this MgO-A is applied to a PDP, an insulating protective film with excellent film quality is obtained.

図11は、MgO−Aにおける真空導入後の経過時間に対するカソードルミネッセンス(CL)ピーク強度を示す図である。
この図によれば、真空導入後10時間経過すれば、CLピーク強度が安定することが分かる。したがって、10時間経過した後にCL強度を測定すれば、安定したCL特性が得られることが分かる。
FIG. 11 is a diagram showing the cathodoluminescence (CL) peak intensity with respect to the elapsed time after vacuum introduction in MgO-A.
According to this figure, it can be seen that the CL peak intensity becomes stable after 10 hours from the introduction of the vacuum. Therefore, it can be seen that stable CL characteristics can be obtained by measuring the CL intensity after 10 hours.

次いで、上記のMgO−AをPDPに適用した場合の特性について調べた。
図12は上記のMgO−AをPDPに適用した場合のCLスペクトルを示す図である。
このMgO−AをPDPに適用した場合においても、上記のMgO−AのCLスペクトルと同様のCLスペクトルを示しており、膜質に優れた絶縁保護膜となっていることが分かる。
Next, the characteristics when the above MgO-A was applied to PDP were examined.
FIG. 12 is a diagram showing a CL spectrum when the above MgO-A is applied to a PDP.
Even when this MgO-A is applied to a PDP, it shows a CL spectrum similar to the CL spectrum of the above MgO-A, indicating that the insulating protective film has excellent film quality.

次いで、酸素欠陥型MgOと酸素無欠陥型MgOとの特性の違いをCLスペクトルを用いて調べた。
図13はMgO単結晶基板におけるCLスペクトルを示す図である。ここでは、酸素欠陥型(O/Mg=0.992)のMgO単結晶基板を用いた。
このMgO単結晶基板は、F+センターやFセンターによる発光が金属不純物による発光と比べて弱く、上記のMgO−Aと比べて酸素欠陥量が少ないことが分かる。
Next, the difference in characteristics between oxygen-deficient MgO and oxygen-free MgO was examined using CL spectra.
FIG. 13 is a diagram showing a CL spectrum in an MgO single crystal substrate. Here, an oxygen defect type (O / Mg = 0.922) MgO single crystal substrate was used.
This MgO single crystal substrate shows that the light emission from the F + center and the F center is weaker than the light emission from the metal impurity, and the amount of oxygen defects is smaller than that of the MgO-A.

図14は上記の酸素欠陥型(O/Mg=0.992)のMgO単結晶基板を1050℃にて2時間焼成した後におけるCLスペクトルを示す図である。
このMgO単結晶基板は、F+センター、Fセンター等の酸素欠陥に起因する発光中心からの発光が消失しており、酸素無欠陥型(O/Mg=1.000)のMgO単結晶基板になっていることが分かる。
FIG. 14 is a diagram showing a CL spectrum after baking the oxygen defect type (O / Mg = 0.922) MgO single crystal substrate at 1050 ° C. for 2 hours.
This MgO single crystal substrate has disappeared from the emission center caused by oxygen defects such as F + center and F center, and becomes an oxygen-free defect type (O / Mg = 1.000) MgO single crystal substrate. I understand that

図15は上記のMgO−AをPDPに適用した後におけるF+センターからのCL強度に対する書き込み速度を、図16はFセンターからのCL強度に対する書き込み速度を、それぞれ示す図である。
これらの図によれば、CL強度と書き込み速度との間に強い相関があることが分かる。したがって、CL強度を測定すれば、PDPに適用した場合の書き込み速度を推定することができる。
FIG. 15 shows the writing speed with respect to the CL intensity from the F + center after the above MgO-A is applied to the PDP, and FIG. 16 shows the writing speed with respect to the CL intensity from the F center.
From these figures, it can be seen that there is a strong correlation between the CL intensity and the writing speed. Therefore, if the CL intensity is measured, the writing speed when applied to the PDP can be estimated.

このように、MgO薄膜のCLスペクトルを測定することにより、発光中心がF+センター、Fセンター、金属不純物のいずれかであるかを判断することができ、この発光中心に対応するCLスペクトルにより、MgO薄膜をPDPに適用した場合の膜特性を容易に知ることができることが分かった。その結果、MgO薄膜のCLスペクトルを測定すれば、PDPに適用する以前にMgO薄膜の膜質を容易に評価できることが分かった。   As described above, by measuring the CL spectrum of the MgO thin film, it is possible to determine whether the emission center is any one of F + center, F center, and metal impurity. From the CL spectrum corresponding to the emission center, MgO It was found that film characteristics when a thin film is applied to a PDP can be easily known. As a result, it was found that if the CL spectrum of the MgO thin film was measured, the film quality of the MgO thin film could be easily evaluated before applying to the PDP.

本発明の一実施形態の試料の評価装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the evaluation apparatus of the sample of one Embodiment of this invention. GaN−Aにおける移動度(cm/V・s)の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the mobility (cm < 2 > / V * s) in GaN-A. GaN−B及びGaN−C各々における移動度(cm/V・s)の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the mobility (cm < 2 > / V * s) in each of GaN-B and GaN-C. GaN−Aの微量不純物のSIMS強度を示す図である。It is a figure which shows the SIMS intensity | strength of the trace impurity of GaN-A. GaN−Bの微量不純物のSIMS強度を示す図である。It is a figure which shows the SIMS intensity | strength of the trace impurity of GaN-B. GaN−Cの微量不純物のSIMS強度を示す図である。It is a figure which shows the SIMS intensity | strength of the trace impurity of GaN-C. GaN薄膜のCL強度を示す図である。It is a figure which shows CL intensity | strength of a GaN thin film. GaN薄膜のCL強度を示す図である。It is a figure which shows CL intensity | strength of a GaN thin film. GaN薄膜の電子線照射時間に対するバンド端のCL強度を示す図である。It is a figure which shows CL intensity | strength of the band edge with respect to the electron beam irradiation time of a GaN thin film. MgO薄膜におけるCLスペクトルを示す図である。It is a figure which shows CL spectrum in a MgO thin film. MgO−Aにおける真空導入後の経過時間に対するCLピーク強度を示す図である。It is a figure which shows CL peak intensity with respect to the elapsed time after the vacuum introduction in MgO-A. MgO−AをPDPに適用した後におけるCLスペクトルを示す図である。It is a figure which shows CL spectrum after applying MgO-A to PDP. MgO単結晶基板におけるCLスペクトルを示す図である。It is a figure which shows CL spectrum in a MgO single crystal substrate. MgO単結晶基板を1050℃にて2時間焼成した後のCLスペクトルを示す図である。It is a figure which shows CL spectrum after baking a MgO single-crystal board | substrate at 1050 degreeC for 2 hours. MgO−AをPDPに適用した後のF+センターからのCL強度に対する書き込み速度を示す図である。It is a figure which shows the writing speed with respect to CL intensity | strength from F + center after applying MgO-A to PDP. MgO−AをPDPに適用した後のFセンターからのCL強度に対する書き込み速度を示す図である。It is a figure which shows the writing speed with respect to CL intensity | strength from F center after applying MgO-A to PDP.

符号の説明Explanation of symbols

1 真空チャンバー
2 試料保持部
3 ヒータ
4 移動部
5 電子線発生源
6 CL分光検出器
7 石英製CL集光レンズ
8 予備窓
9 ターボ分子ポンプ排気系
S 試料
E 電子線
CL カソードルミネッセンス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Sample holding part 3 Heater 4 Moving part 5 Electron beam generation source 6 CL spectroscopic detector 7 Quartz CL condensing lens 8 Preliminary window 9 Turbo molecular pump exhaust system S Sample E Electron beam CL Cathode luminescence

Claims (6)

試料をその面内の一方向に沿って一定の速度にて移動するとともに、この移動しつつある試料に電子線を照射して該試料から発生するカソードルミネッセンスを検出し、このカソードルミネッセンスの検出結果に基づき前記試料を評価することを特徴とする試料の評価方法。   The sample is moved at a constant speed along one direction in the plane, and the cathode luminescence generated from the sample is detected by irradiating the moving sample with an electron beam. The detection result of the cathode luminescence A method for evaluating a sample, wherein the sample is evaluated based on the method. 前記試料は、III−V族化合物またはII−VI族化合物からなる試料であることを特徴とする請求項1記載の試料の評価方法。   The sample evaluation method according to claim 1, wherein the sample is a sample made of a group III-V compound or a group II-VI compound. 前記試料は、金属酸化物からなる試料であることを特徴とする請求項1記載の試料の評価方法。   The sample evaluation method according to claim 1, wherein the sample is a sample made of a metal oxide. 前記速度は、0.5mm/分以上かつ5mm/分以下であることを特徴とする請求項1、2または3記載の試料の評価方法。   The sample evaluation method according to claim 1, 2, or 3, wherein the speed is 0.5 mm / min or more and 5 mm / min or less. 真空容器と、この真空容器内に設けられ試料を保持する試料保持手段と、この試料保持手段を所定の方向へ一定の速度で移動する移動手段と、前記試料保持手段に保持される試料に電子線を照射する電子線発生手段と、前記試料から発生するカソードルミネッセンスを検出する検出手段とを備えてなることを特徴とする試料の評価装置。   A vacuum container; a sample holding means for holding a sample provided in the vacuum container; a moving means for moving the sample holding means in a predetermined direction at a constant speed; and an electron in the sample held in the sample holding means. An apparatus for evaluating a sample, comprising: electron beam generating means for irradiating a beam; and detecting means for detecting cathodoluminescence generated from the sample. 前記試料保持手段は、前記試料を加熱する加熱手段を備えてなることを特徴とする請求項5記載の試料の評価装置。   6. The sample evaluation apparatus according to claim 5, wherein the sample holding means includes a heating means for heating the sample.
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