JP2975476B2 - 結晶内のフォトルミネッセンス計測方法及び装置 - Google Patents
結晶内のフォトルミネッセンス計測方法及び装置Info
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- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン等の結晶のフ
ォトルミネッセンス計測方法及び装置に関する。
ォトルミネッセンス計測方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】結晶内の欠陥の分布等を測定をする方法
としてフォトルミネッセンス(photoluminescence) 測定
法がある。シリコン(Si)給晶の場合、Ａｒ(488.514nm)
あるいはＨｅ−Ｎｅレーザ(633nm) を用いたフォトルミ
ネッセンス法が知られる。図１は、このようなＡｒまた
はＨｅ−Ｎｅレーザを被検物体３に投射し、発生する蛍
光を顕微鏡下で分光測定する従来技術にかかるフォトル
ミネッセンス測定器を示す。水平方向から投射されたＡ
ｒまたはＨｅ−Ｎｅレーザ光はハーフミラー１によって
９０度方向を変えられ、対物レンズ２によって被検物体
３上に集光する。被検物体３に投射されたレーザ光によ
って励起された発光センターが発する蛍光はハーフミラ
ー１を透過し、分光器４に設けられたピンホールまたは
スリット５に結像レンズ１１を介して結像し、分光器４
内に設けられた回折格子６によって回折した蛍光は受光
素子７に導かれ、その周波数分布に従って素子上に分布
する。制御コンピュータ８は受光素子７の受光像を解析
するとともに、ステージコントローラ９を制御し、被検
物体３を２次元的に動かして発生する蛍光の分布を画像
表示装置上に表示する。
としてフォトルミネッセンス(photoluminescence) 測定
法がある。シリコン(Si)給晶の場合、Ａｒ(488.514nm)
あるいはＨｅ−Ｎｅレーザ(633nm) を用いたフォトルミ
ネッセンス法が知られる。図１は、このようなＡｒまた
はＨｅ−Ｎｅレーザを被検物体３に投射し、発生する蛍
光を顕微鏡下で分光測定する従来技術にかかるフォトル
ミネッセンス測定器を示す。水平方向から投射されたＡ
ｒまたはＨｅ−Ｎｅレーザ光はハーフミラー１によって
９０度方向を変えられ、対物レンズ２によって被検物体
３上に集光する。被検物体３に投射されたレーザ光によ
って励起された発光センターが発する蛍光はハーフミラ
ー１を透過し、分光器４に設けられたピンホールまたは
スリット５に結像レンズ１１を介して結像し、分光器４
内に設けられた回折格子６によって回折した蛍光は受光
素子７に導かれ、その周波数分布に従って素子上に分布
する。制御コンピュータ８は受光素子７の受光像を解析
するとともに、ステージコントローラ９を制御し、被検
物体３を２次元的に動かして発生する蛍光の分布を画像
表示装置上に表示する。
【０００３】フォトルミネッセンス法においては発光粒
子の放射寿命(Life Time) を測定することが重要であ
る。放射寿命の測定は、図２に示すように、投射光とし
てパルスレーザあるいは、パルス光源を用い、受光した
パルス光の減衰状況を評価することによって行なわれる
のが一般的である。また、放射寿命の他の測定方法とし
て、励起エネルギーとして半導体レーザ光を入射し、マ
イクロウェーブによって励起子の減衰を観察する方法も
ある。
子の放射寿命(Life Time) を測定することが重要であ
る。放射寿命の測定は、図２に示すように、投射光とし
てパルスレーザあるいは、パルス光源を用い、受光した
パルス光の減衰状況を評価することによって行なわれる
のが一般的である。また、放射寿命の他の測定方法とし
て、励起エネルギーとして半導体レーザ光を入射し、マ
イクロウェーブによって励起子の減衰を観察する方法も
ある。
【０００４】フォトルミネッセンス法に関する他の先行
技術としては、レーザによって欠陥の散乱像あるいは蛍
光像を得るものとして、特開昭５４−１０９４８８号、
特開昭６２−１１９４４６号各公報等がある。また、Ｙ
ＡＧレーザによってシリコン結晶内の欠陥の散乱像を得
るものとして、特開昭６１−２１３６５１号公報があ
る。また、関連技術としてK. Moriya and T. ogawa, Jp
n.J.Appl.Phys., 22(1983)L207、特開平１−１８２７３
９号公報、特開平２−２０３２５４号公報、特開平１−
３１４９５３号公報、特開昭６１−７６９３９号公報、
特開昭６３−２２１２３４号公報、特開平３−２６９３
４７号公報、特開平３−２９３３６号公報、特開昭５３
−１２０３７０号公報、特開平３−３３６４２号公報が
ある。
技術としては、レーザによって欠陥の散乱像あるいは蛍
光像を得るものとして、特開昭５４−１０９４８８号、
特開昭６２−１１９４４６号各公報等がある。また、Ｙ
ＡＧレーザによってシリコン結晶内の欠陥の散乱像を得
るものとして、特開昭６１−２１３６５１号公報があ
る。また、関連技術としてK. Moriya and T. ogawa, Jp
n.J.Appl.Phys., 22(1983)L207、特開平１−１８２７３
９号公報、特開平２−２０３２５４号公報、特開平１−
３１４９５３号公報、特開昭６１−７６９３９号公報、
特開昭６３−２２１２３４号公報、特開平３−２６９３
４７号公報、特開平３−２９３３６号公報、特開昭５３
−１２０３７０号公報、特開平３−３３６４２号公報が
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来、例
えばシリコンのフォトルミネッセンス計測は、Ａｒ・Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザを被検物体３に照射することによって行
なわれているが、これらのレーザ光源は波長が比較的短
く、結晶内部に十分到達することができないため結晶表
面近傍（約１〜２μ）しか測定でさない。また、結晶の
表面では表面再結合準位(Surface Recombination Cente
r)が生じており、本来の結晶内部構造とは異なる状態と
なっている。従って、表面近傍の測定しかできない従来
技術では正確な結晶内部物性の測定は期待できない。ま
た、シリコン結晶はＩＧ(IntrinsicGettering) 処理等
が施されているから、ウエハの深さ方向に欠陥が分布し
ている。このような深さ方向の欠陥の分布測定は、結晶
を劈開して断面形状を観察しても、やはり断面の影響が
出てしまい、正確な測定はできない。
えばシリコンのフォトルミネッセンス計測は、Ａｒ・Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザを被検物体３に照射することによって行
なわれているが、これらのレーザ光源は波長が比較的短
く、結晶内部に十分到達することができないため結晶表
面近傍（約１〜２μ）しか測定でさない。また、結晶の
表面では表面再結合準位(Surface Recombination Cente
r)が生じており、本来の結晶内部構造とは異なる状態と
なっている。従って、表面近傍の測定しかできない従来
技術では正確な結晶内部物性の測定は期待できない。ま
た、シリコン結晶はＩＧ(IntrinsicGettering) 処理等
が施されているから、ウエハの深さ方向に欠陥が分布し
ている。このような深さ方向の欠陥の分布測定は、結晶
を劈開して断面形状を観察しても、やはり断面の影響が
出てしまい、正確な測定はできない。
【０００６】従って、本願発明の第一の課題は、結晶の
内部まで測定できるフォトルミネッセンス計測方法及び
装置を提供することにある。
内部まで測定できるフォトルミネッセンス計測方法及び
装置を提供することにある。
【０００７】また、前述の如く、発光センターの蛍光寿
命の測定は通常パルスレーザを投射し、蛍光の変化を観
察することによって行なわれるが、パルスレーザを用い
た測定系は複雑で、高価である。また、結晶内部まで到
達するような吸収の少ない励起光によって発生する蛍光
は極めて暗いので、測定可能な強度の蛍光を得ようとす
れば尖頭値（エネルギー強度）の高いパルスレーザを使
用せねばならず、結晶そのものにダメージを与えるおそ
れがある。
命の測定は通常パルスレーザを投射し、蛍光の変化を観
察することによって行なわれるが、パルスレーザを用い
た測定系は複雑で、高価である。また、結晶内部まで到
達するような吸収の少ない励起光によって発生する蛍光
は極めて暗いので、測定可能な強度の蛍光を得ようとす
れば尖頭値（エネルギー強度）の高いパルスレーザを使
用せねばならず、結晶そのものにダメージを与えるおそ
れがある。
【０００８】本願発明の第２の課題は、パルスレーザ源
を使用せずに蛍光の寿命測定を行ない得る装置を提供す
ることにある。
を使用せずに蛍光の寿命測定を行ない得る装置を提供す
ることにある。
【０００９】さらに、従来、図１に示す如く観察用光学
系としては波長分散型の分光器が使用されているが、分
光器は暗く、微弱な蛍光の測定には不向きである。ま
た、光学系としても高価で規模的に大きくなる。
系としては波長分散型の分光器が使用されているが、分
光器は暗く、微弱な蛍光の測定には不向きである。ま
た、光学系としても高価で規模的に大きくなる。
【００１０】本願発明の他の目的は分光器を使用せず、
簡略な光学系で測定可能なフォトルミネッセンス測定器
を提供することにある。
簡略な光学系で測定可能なフォトルミネッセンス測定器
を提供することにある。
【００１１】シリコン結晶から発生する蛍光は微弱であ
り、結晶内部への透過率に優れた、８００〜１５００nm
の吸収係数の小さな領域の波長のレーザでは、その発光
強度は極めて小さい。さらに、上記波長のレーザ光で励
起される蛍光の波長は０．９〜２μであり、投射レーザ
の散乱光の波長と部分的に重複する。
り、結晶内部への透過率に優れた、８００〜１５００nm
の吸収係数の小さな領域の波長のレーザでは、その発光
強度は極めて小さい。さらに、上記波長のレーザ光で励
起される蛍光の波長は０．９〜２μであり、投射レーザ
の散乱光の波長と部分的に重複する。
【００１２】従って、本願発明のさらに他の目的は、微
弱な蛍光を投射レーザ光による散乱光と分離して評価で
きるフォトルミネッセンス装置を提供することにある。
弱な蛍光を投射レーザ光による散乱光と分離して評価で
きるフォトルミネッセンス装置を提供することにある。
【００１３】また、例えばシリコンの場合、発光には９
００nmから１３００nmの間と、１４００nmから１８００
nmの間とに２つの発光のピークか存在するが、これらの
ピークはそれぞれその発光のメカニズムが相違する。こ
れらの発光はそれぞれ相互作用をするから、入射波長を
変化させることで波長依存性を調べることが必要とな
る。同様に、散乱光や蛍光はそれぞれ特有の偏光依存性
を持つから、この偏光依存性を調べることも重要であ
る。従って、本願発明の更に他の目的は、発生する蛍光
の入射光波長依存性、偏光依存性等を簡単な構成で評価
できるフォトルミネッセンス計測方法及び装置を提供す
ることにある。
００nmから１３００nmの間と、１４００nmから１８００
nmの間とに２つの発光のピークか存在するが、これらの
ピークはそれぞれその発光のメカニズムが相違する。こ
れらの発光はそれぞれ相互作用をするから、入射波長を
変化させることで波長依存性を調べることが必要とな
る。同様に、散乱光や蛍光はそれぞれ特有の偏光依存性
を持つから、この偏光依存性を調べることも重要であ
る。従って、本願発明の更に他の目的は、発生する蛍光
の入射光波長依存性、偏光依存性等を簡単な構成で評価
できるフォトルミネッセンス計測方法及び装置を提供す
ることにある。
【００１４】
【課題を解決する手段】よって、本願発明は、被検体結
晶に対して入射面から内部に入射する結晶内透過可能な
波長であって結晶内を透過するとキャリアを励起させる
ことができるレ ーザ光と、該レーザ光を集光レンズによ
り直径３〜２０μに絞って結晶内部に向けて投射する投
射光学系と、前記レーザ光による結晶内の発生光を入射
レーザ光に対して交差した方向から観察する撮像素子
と、該撮像素子内に設けられ、前記発生光のうち、蛍光
のみを透過させ得る帯域透過特性を備えたフィルタと、
該フィルタを透過した蛍光を評価し結晶の内部構造を解
析する処理装置とを備え、該処理装置は結晶内で発生す
る蛍光像の横の広がりを前記入射面からの進入深さごと
に測定し、キャリアの平均移動距離を前記深さの関数と
して評価するフォトルミネッセンス計測装置としたもの
である。また、前記レーザ光源よりのレーザ光は、被検
体結晶に対して斜めの角度で内部に入射することを特徴
とするフォトルミネッセンス計測装置としたものであ
る。また、前記処理装置は、入射したレーザ光によって
発生する散乱光及び蛍光を画像化して散乱強度と蛍光の
強度及び広がりの相関を評価することを特徴とするフォ
トルミネッセンス計測装置としたものである。また、前
記処理装置は前記レーザ光源または被検体結晶を所定位
置に移動させる駆動手段を備え、該駆動手段を適宜移動
させることにより、前記蛍光の蛍光強度あるいは蛍光像
の広がりを二次元的に観測することを特徴とするフォト
ルミネッセンス計測装置としたものである。また、前記
投射レーザ光と同一波長を有する結晶内散乱光の二次元
像と、蛍光の強度及び分布の二次元像との相関を評価す
ることを特徴とするフォトルミネッセンス計測装置とし
たものである。また、前記レーザ光源は所定の波長域内
を任意に連続的に変化させ得る波長可変レーザであり、
該波長を適宜変化させることにより、散乱像、蛍光像の
入射波長依存性を計測することを特徴とするフォトルミ
ネッセンス計測装置としたものである。また、前紀投射
光学系及び／又は受光光学系は偏光手段を具備し、投射
レーザ光及び散乱光あるいは蛍光の偏光方向を変化させ
ることにより、散乱像、蛍光健の偏光依存性を計測する
ことを特徴とするフォトルミネッセンス計測装置とした
ものである。また、前記帯域透過フィルタを傾斜させる
ことにより、投射レーザ光の透過中心波長を変化させ、
散乱像及び蛍光像の波長依存性を計測することを特徴と
するフォトルミネッセンス計測装置としたものである。
また、前記レーザ光源としてパルスレーザを用い、パル
スレーザにより発生した蛍光を経時的に計測することに
より蛍光像の時間依存性を測定することを特徴とするフ
ォトルミネッセンス計測装置としたものである。また、
前記被検体結晶はシリコン結晶であることを特徴とする
フォトルミネッセンス計測装置としたものである。ま
た、検体結晶に対して入射面から内部に入射するか、被
検体結晶に対して斜めの角度で内部に入射する結晶内透
過可能な波長のレーザを集光レンズにより直径３〜２０
μに絞って結晶内を透過させてキャリアを励起させ、前
記レーザ光による結晶内の発生光を入射レーザ光に対し
て交差した方向から撮像素子で観察し、該撮像素子内に
は前記発生光のうち、蛍光のみを透過させる帯域透過特
性を備えたフィルタを設け、該フィルタを透過した蛍光
を評価し結晶の内部構造を解析する処理装置で結晶内で
発生する蛍光像の横の広がりを前記入射面からの進入深
さごとに測定し、キャリアの平均移動距離を前記深さの
関数として評価するフォトルミネッセンス計測方法とし
たものである。また、前記散乱光及び蛍光を画像化して
散乱強度と蛍光の強度及び広がりの相関を評価すること
を特徴とするフォトルミネッセンス計測方法としたもの
である。また、前記投射レーザ光または被検体結晶を適
宜移動することにより蛍光の蛍光強度あるいは蛍光像の
広がりを二次元的に観測することを特徴とするフォトル
ミネッセンス計測方法としたものである。また、前記投
射レーザ光と同一波長を有する結晶内散乱光の二次元像
と、蛍光の強度及び分布の二次元像との相関を評価する
ことを特徴とするフォトルミネッセンス計測方法とした
ものである。また、前記レーザ光は所定の波長域内を任
意に連続的に変化させ得る波長可変レーザであり、該波
長を適宜変化させることにより、散乱像、蛍光像の入射
波長依存性を計測することを特徴とするフォトルミネッ
センス計測方法としたものである。また、前記投射レー
ザ光及び散乱光あるいは蛍光の偏光方向を変化させるこ
とにより、散乱像、蛍光像の偏光依存性を計測すること
を特徴とするフォトルミネッセンス計測方法としたもの
である。また、投射レーザ光の透過中心波長を変化させ
ることにより、散乱像及び蛍光像の波長依存性を計測す
ることを特徴とするフォトルミネッセンス計測方法とし
たものである。また、前記レーザ光としてパルスレーザ
を用い、パルスレーザにより発生した蛍光を経時的に測
定することにより蛍光像の時間依存性を測定することを
特徴とするフォトルミネッセンス計測方法としたもので
ある。また、前記被検体結晶はシリコン結晶であること
を特徴とするフォトルミネッセンス計測方法としたもの
である。
晶に対して入射面から内部に入射する結晶内透過可能な
波長であって結晶内を透過するとキャリアを励起させる
ことができるレ ーザ光と、該レーザ光を集光レンズによ
り直径３〜２０μに絞って結晶内部に向けて投射する投
射光学系と、前記レーザ光による結晶内の発生光を入射
レーザ光に対して交差した方向から観察する撮像素子
と、該撮像素子内に設けられ、前記発生光のうち、蛍光
のみを透過させ得る帯域透過特性を備えたフィルタと、
該フィルタを透過した蛍光を評価し結晶の内部構造を解
析する処理装置とを備え、該処理装置は結晶内で発生す
る蛍光像の横の広がりを前記入射面からの進入深さごと
に測定し、キャリアの平均移動距離を前記深さの関数と
して評価するフォトルミネッセンス計測装置としたもの
である。また、前記レーザ光源よりのレーザ光は、被検
体結晶に対して斜めの角度で内部に入射することを特徴
とするフォトルミネッセンス計測装置としたものであ
る。また、前記処理装置は、入射したレーザ光によって
発生する散乱光及び蛍光を画像化して散乱強度と蛍光の
強度及び広がりの相関を評価することを特徴とするフォ
トルミネッセンス計測装置としたものである。また、前
記処理装置は前記レーザ光源または被検体結晶を所定位
置に移動させる駆動手段を備え、該駆動手段を適宜移動
させることにより、前記蛍光の蛍光強度あるいは蛍光像
の広がりを二次元的に観測することを特徴とするフォト
ルミネッセンス計測装置としたものである。また、前記
投射レーザ光と同一波長を有する結晶内散乱光の二次元
像と、蛍光の強度及び分布の二次元像との相関を評価す
ることを特徴とするフォトルミネッセンス計測装置とし
たものである。また、前記レーザ光源は所定の波長域内
を任意に連続的に変化させ得る波長可変レーザであり、
該波長を適宜変化させることにより、散乱像、蛍光像の
入射波長依存性を計測することを特徴とするフォトルミ
ネッセンス計測装置としたものである。また、前紀投射
光学系及び／又は受光光学系は偏光手段を具備し、投射
レーザ光及び散乱光あるいは蛍光の偏光方向を変化させ
ることにより、散乱像、蛍光健の偏光依存性を計測する
ことを特徴とするフォトルミネッセンス計測装置とした
ものである。また、前記帯域透過フィルタを傾斜させる
ことにより、投射レーザ光の透過中心波長を変化させ、
散乱像及び蛍光像の波長依存性を計測することを特徴と
するフォトルミネッセンス計測装置としたものである。
また、前記レーザ光源としてパルスレーザを用い、パル
スレーザにより発生した蛍光を経時的に計測することに
より蛍光像の時間依存性を測定することを特徴とするフ
ォトルミネッセンス計測装置としたものである。また、
前記被検体結晶はシリコン結晶であることを特徴とする
フォトルミネッセンス計測装置としたものである。ま
た、検体結晶に対して入射面から内部に入射するか、被
検体結晶に対して斜めの角度で内部に入射する結晶内透
過可能な波長のレーザを集光レンズにより直径３〜２０
μに絞って結晶内を透過させてキャリアを励起させ、前
記レーザ光による結晶内の発生光を入射レーザ光に対し
て交差した方向から撮像素子で観察し、該撮像素子内に
は前記発生光のうち、蛍光のみを透過させる帯域透過特
性を備えたフィルタを設け、該フィルタを透過した蛍光
を評価し結晶の内部構造を解析する処理装置で結晶内で
発生する蛍光像の横の広がりを前記入射面からの進入深
さごとに測定し、キャリアの平均移動距離を前記深さの
関数として評価するフォトルミネッセンス計測方法とし
たものである。また、前記散乱光及び蛍光を画像化して
散乱強度と蛍光の強度及び広がりの相関を評価すること
を特徴とするフォトルミネッセンス計測方法としたもの
である。また、前記投射レーザ光または被検体結晶を適
宜移動することにより蛍光の蛍光強度あるいは蛍光像の
広がりを二次元的に観測することを特徴とするフォトル
ミネッセンス計測方法としたものである。また、前記投
射レーザ光と同一波長を有する結晶内散乱光の二次元像
と、蛍光の強度及び分布の二次元像との相関を評価する
ことを特徴とするフォトルミネッセンス計測方法とした
ものである。また、前記レーザ光は所定の波長域内を任
意に連続的に変化させ得る波長可変レーザであり、該波
長を適宜変化させることにより、散乱像、蛍光像の入射
波長依存性を計測することを特徴とするフォトルミネッ
センス計測方法としたものである。また、前記投射レー
ザ光及び散乱光あるいは蛍光の偏光方向を変化させるこ
とにより、散乱像、蛍光像の偏光依存性を計測すること
を特徴とするフォトルミネッセンス計測方法としたもの
である。また、投射レーザ光の透過中心波長を変化させ
ることにより、散乱像及び蛍光像の波長依存性を計測す
ることを特徴とするフォトルミネッセンス計測方法とし
たものである。また、前記レーザ光としてパルスレーザ
を用い、パルスレーザにより発生した蛍光を経時的に測
定することにより蛍光像の時間依存性を測定することを
特徴とするフォトルミネッセンス計測方法としたもので
ある。また、前記被検体結晶はシリコン結晶であること
を特徴とするフォトルミネッセンス計測方法としたもの
である。
【００１５】
【実施例】図３は本願発明の第１実施例で、レーザビー
ムの入射面３ｂに対して９０度交差した方向から観測し
た実施例であり、図４は結晶表面３ａから斜めに観測す
る場合の実施例であり、レーザ光は結晶表面３ａに対し
て入射角６０〜７７度（θ＝１３〜３０度）で入射す
る。図３において、３は被検体結晶、３ａは被検体結晶
３の結晶表面、３ｂはこれと９０度交差した入射面であ
る。被検体結晶はシリコンであるものとして説明する。
波長８００〜１５００nmのレーザ光を集光レンズ２０を
介してシリコン結晶のポリッシュした入射面３ｂから被
検体結晶３に投射するするように構成する。シリコン以
外の被検体結晶３のときは、透過可能の波長は異なる。
集光レンズ２０はレーザ光を直径３〜２０μに絞る。結
晶内で散乱したレーザ光は、対物レンズ２及び結像レン
ズ１１を介して撮像素子２１上に結像する。撮像素子２
１によってピックアップされた画像情報は画像処理装置
２２によって処理され、必要な情報が制御コンピュータ
８に送られる。
ムの入射面３ｂに対して９０度交差した方向から観測し
た実施例であり、図４は結晶表面３ａから斜めに観測す
る場合の実施例であり、レーザ光は結晶表面３ａに対し
て入射角６０〜７７度（θ＝１３〜３０度）で入射す
る。図３において、３は被検体結晶、３ａは被検体結晶
３の結晶表面、３ｂはこれと９０度交差した入射面であ
る。被検体結晶はシリコンであるものとして説明する。
波長８００〜１５００nmのレーザ光を集光レンズ２０を
介してシリコン結晶のポリッシュした入射面３ｂから被
検体結晶３に投射するするように構成する。シリコン以
外の被検体結晶３のときは、透過可能の波長は異なる。
集光レンズ２０はレーザ光を直径３〜２０μに絞る。結
晶内で散乱したレーザ光は、対物レンズ２及び結像レン
ズ１１を介して撮像素子２１上に結像する。撮像素子２
１によってピックアップされた画像情報は画像処理装置
２２によって処理され、必要な情報が制御コンピュータ
８に送られる。
【００１６】２３は、対物レンズ２、結像レンズ１１、
及び撮像素子２１とで横成される受光光学系内に挿入さ
れた透過フィルタである。該フィルタ２３は、シリコン
結晶の被検体結晶３内で投射レーザ光によって励起され
たキャリアが発生する蛍光のみを散乱光から選択、透過
せしめる峡帯域特性を有する。シリコンの場合は、発生
する蛍光の波長は０．９〜２ミクロンであるから、前記
フィルタ２３はこの帯域に対して透過特性を有していれ
ばよい。
及び撮像素子２１とで横成される受光光学系内に挿入さ
れた透過フィルタである。該フィルタ２３は、シリコン
結晶の被検体結晶３内で投射レーザ光によって励起され
たキャリアが発生する蛍光のみを散乱光から選択、透過
せしめる峡帯域特性を有する。シリコンの場合は、発生
する蛍光の波長は０．９〜２ミクロンであるから、前記
フィルタ２３はこの帯域に対して透過特性を有していれ
ばよい。
【００１７】９は投射レーザの投射位置を変えるための
レーザ移動ステージ２４、あるいは被検体を移動させる
ための被検物移動ステージ２６を制御するステージコン
トローラである。蛍光の発光状態を二次元的に観察する
ためにステージコントローラ９がレーザ光源と被検体の
位置を適宜制御し、得られた画像情報から２次元的な撮
像情報を解析する。
レーザ移動ステージ２４、あるいは被検体を移動させる
ための被検物移動ステージ２６を制御するステージコン
トローラである。蛍光の発光状態を二次元的に観察する
ためにステージコントローラ９がレーザ光源と被検体の
位置を適宜制御し、得られた画像情報から２次元的な撮
像情報を解析する。
【００１８】２５は投射レーザ光、あるいは受光された
散乱光を偏光させる、偏光素子である。該偏光素子２５
を適宜光路中に挿入し、回転させて所要の偏光状態を得
ることによって発生する蛍光の偏光依存性を調べること
ができる。偏光素子２５を調整して散乱強度の最も小さ
くなる方位に合わせれば、微弱な蛍光を検出し易くする
ことができる。図３の例では、紙面に平行な偏光方向
（電界方向）のとき、微小析出物（直径＜λ/10 ）から
の散乱強度が小さくなる。なお、散乱光と蛍光では偏光
依存性が異なる。一般に、散乱光は方向依存性が強い
が、蛍光は方向依存性が低い傾向にある。従って、蛍光
を観察するときには散乱光の弱くなる偏光方向に設定
し、散乱光を観察するときには強くなる偏光方向とすれ
ば、適切な測定をすることができる。
散乱光を偏光させる、偏光素子である。該偏光素子２５
を適宜光路中に挿入し、回転させて所要の偏光状態を得
ることによって発生する蛍光の偏光依存性を調べること
ができる。偏光素子２５を調整して散乱強度の最も小さ
くなる方位に合わせれば、微弱な蛍光を検出し易くする
ことができる。図３の例では、紙面に平行な偏光方向
（電界方向）のとき、微小析出物（直径＜λ/10 ）から
の散乱強度が小さくなる。なお、散乱光と蛍光では偏光
依存性が異なる。一般に、散乱光は方向依存性が強い
が、蛍光は方向依存性が低い傾向にある。従って、蛍光
を観察するときには散乱光の弱くなる偏光方向に設定
し、散乱光を観察するときには強くなる偏光方向とすれ
ば、適切な測定をすることができる。
【００１９】一般に帯域透過フィルタ２３の表面には干
渉膜が塗布されており、フィルタ２３を適宜回転させれ
ば、みかけ上干渉膜厚さが変わり、透過中心波長を可変
とすることができる。従って、フィルタ２３面と光軸と
の角度を変化させれば、透過中心波長を変化させること
ができるので、蛍光の発生状態の波長依存性を調べるこ
とができる。対物レンズ２として、無限遠補正したもの
を用いれば、対物レンズ２と結像レンズ１１の間は平行
ビームとなり、干渉フィルタ２３を入れるのに都合がよ
い。また、干渉フィルタ２３を傾けても、像の横ずれは
起こらない。図７は干渉フィルタ２３を光軸に対して傾
けた場合の透過光の中心波長の変化を示す図、図８は中
心波長を変化させた場合のピーク透過率及び半値幅の変
化の様子を示す図である。なお、波長可変レーザを用い
れば、容易に蛍光の波長依存佐を測定できることは当然
である。
渉膜が塗布されており、フィルタ２３を適宜回転させれ
ば、みかけ上干渉膜厚さが変わり、透過中心波長を可変
とすることができる。従って、フィルタ２３面と光軸と
の角度を変化させれば、透過中心波長を変化させること
ができるので、蛍光の発生状態の波長依存性を調べるこ
とができる。対物レンズ２として、無限遠補正したもの
を用いれば、対物レンズ２と結像レンズ１１の間は平行
ビームとなり、干渉フィルタ２３を入れるのに都合がよ
い。また、干渉フィルタ２３を傾けても、像の横ずれは
起こらない。図７は干渉フィルタ２３を光軸に対して傾
けた場合の透過光の中心波長の変化を示す図、図８は中
心波長を変化させた場合のピーク透過率及び半値幅の変
化の様子を示す図である。なお、波長可変レーザを用い
れば、容易に蛍光の波長依存佐を測定できることは当然
である。
【００２０】図４は本願発明の第２実施例である。図３
の実施例は、レーザビームの入射面３ｂに対して９０度
交差した方向から観測した場合であるが、本実施例では
結晶表面３ａから観測する場合の例である。レーザ光は
結晶表面３ａに対して入射角６０〜７７度（θ＝１３〜
３０度）で入射する。入射レーザ光は結晶表面で下方に
屈折し、屈折角（α）１６度程度で結晶内部に進入す
る。入射したレーザ光の一部の成分は結晶表面で反射す
るから、この反射光が撮像素子２１に入らないような方
向（β＝１０〜３５度）から観察する。
の実施例は、レーザビームの入射面３ｂに対して９０度
交差した方向から観測した場合であるが、本実施例では
結晶表面３ａから観測する場合の例である。レーザ光は
結晶表面３ａに対して入射角６０〜７７度（θ＝１３〜
３０度）で入射する。入射レーザ光は結晶表面で下方に
屈折し、屈折角（α）１６度程度で結晶内部に進入す
る。入射したレーザ光の一部の成分は結晶表面で反射す
るから、この反射光が撮像素子２１に入らないような方
向（β＝１０〜３５度）から観察する。
【００２１】図５は被検体結晶３に励起レーザを照射し
た際の、蛍光の発生状態を模式的に示した図である。図
６は発生した蛍光の広がり（Ｌ）及び蛍光の強度（Ｉ）
を、横軸に被検物表面からのレーザ光の進入深さを取っ
て示した図であり、このＬ、Ｉを結晶表面からの深さの
関数として求めることによって、励起キャリアの寿命(L
ife Time) を深さの関数として評価することができる。
ここで、蛍光像の広がり（Ｌ）は蛍光強度が１／ｅにな
る位置等によって計算する。
た際の、蛍光の発生状態を模式的に示した図である。図
６は発生した蛍光の広がり（Ｌ）及び蛍光の強度（Ｉ）
を、横軸に被検物表面からのレーザ光の進入深さを取っ
て示した図であり、このＬ、Ｉを結晶表面からの深さの
関数として求めることによって、励起キャリアの寿命(L
ife Time) を深さの関数として評価することができる。
ここで、蛍光像の広がり（Ｌ）は蛍光強度が１／ｅにな
る位置等によって計算する。
【００２２】一般に、励起されたキャリアの拡散計数
は、アインシュタインの関係式より、次のように表わさ
れる。 Dｎ＝μｅkＢT/e， Dｐ＝μｐkＢT/e kＢはボルツマン定数、Ｔは温度、ｅは電荷、μｅ は電
子の移動度、μｐ は正孔の移動度である。また、少数
キャリアの再結合寿命（τ）は次式で与えられる。 τ−１＝Nr・S・vｔｈ ここに、Ｎｒは再結合中心の密度、Ｓは捕獲断面積、ｖ
ｔｈは少数キャリアの熱速度である。結論として、励起
された少数キャリアが距離Ｒ進むとその存在確率は、 ＥＸＰ（−Ｒ／Ｍ） となる。ここで、キャリアの拡散距離（Ｍ）と再結合寿
命（τ）の間には、 Ｍ＝√（Ｄｎ τ） の関係があるから、蛍光強度分布の広がり（Ｌ）か測定
できればキャリアの拡散距離（Ｍ）が求まる。即ち、蛍
光強度が１／ｅになる位置がＭに相当する。
は、アインシュタインの関係式より、次のように表わさ
れる。 Dｎ＝μｅkＢT/e， Dｐ＝μｐkＢT/e kＢはボルツマン定数、Ｔは温度、ｅは電荷、μｅ は電
子の移動度、μｐ は正孔の移動度である。また、少数
キャリアの再結合寿命（τ）は次式で与えられる。 τ−１＝Nr・S・vｔｈ ここに、Ｎｒは再結合中心の密度、Ｓは捕獲断面積、ｖ
ｔｈは少数キャリアの熱速度である。結論として、励起
された少数キャリアが距離Ｒ進むとその存在確率は、 ＥＸＰ（−Ｒ／Ｍ） となる。ここで、キャリアの拡散距離（Ｍ）と再結合寿
命（τ）の間には、 Ｍ＝√（Ｄｎ τ） の関係があるから、蛍光強度分布の広がり（Ｌ）か測定
できればキャリアの拡散距離（Ｍ）が求まる。即ち、蛍
光強度が１／ｅになる位置がＭに相当する。
【００２３】本願発明によれば連続発光のレーザ光源(C
ontinuous Wave Laser) で励起子の発光寿命を数学的手
法で解析することが可能であることは上述の通りである
が、パルスレーザ光源を用いれば、蛍光像の広がり、キ
ャリアの寿命をより正確に測定することができる。図９
は、このようなパルスレーザを光源とする本願発明の第
３実施例を示す。
ontinuous Wave Laser) で励起子の発光寿命を数学的手
法で解析することが可能であることは上述の通りである
が、パルスレーザ光源を用いれば、蛍光像の広がり、キ
ャリアの寿命をより正確に測定することができる。図９
は、このようなパルスレーザを光源とする本願発明の第
３実施例を示す。
【００２４】パルスレーザ光源３０はパルス発生器３１
の発生するトリガ信号によって発光する。発生した蛍光
の時間依存性の測定はゲート付き画像増幅器３２を用い
て行なう。即ち、パルスレーザの発光後、所定時間
（ｔ）遅れてゲートを短時間開き、ｔを変化させながら
複数回の計測を行なうことにより、蛍光の発生状態を経
時的に観察するものである。
の発生するトリガ信号によって発光する。発生した蛍光
の時間依存性の測定はゲート付き画像増幅器３２を用い
て行なう。即ち、パルスレーザの発光後、所定時間
（ｔ）遅れてゲートを短時間開き、ｔを変化させながら
複数回の計測を行なうことにより、蛍光の発生状態を経
時的に観察するものである。
【００２５】図１０は図９の装置によって一定時間パル
スレーザを投射した場合の励起蛍光像の発生状態を示す
図であり、図１１は蛍光像の広がり（Ｌ）の経時変化を
グラフ化したものである。同図により、再結合寿命
（τ）を正確に計測することができる。
スレーザを投射した場合の励起蛍光像の発生状態を示す
図であり、図１１は蛍光像の広がり（Ｌ）の経時変化を
グラフ化したものである。同図により、再結合寿命
（τ）を正確に計測することができる。
【００２６】図１２乃至図１４は本発明にかかる装置で
シリコン結晶内部を計測した実験結果を示す。
シリコン結晶内部を計測した実験結果を示す。
【００２７】充分に集光した（３μ程度）、波長１．０
６４μ、強度４００mWのＣＷＹＡＧレーザをＳｉ結晶の
ポリッシュした入射面３ｂから入射して蛍光発生センタ
を励起し、発生する散乱光及び蛍光をそれぞれ中心波長
１０６４nm、９５０nm、半値幅２０nmのフィルタを介し
て劈開面から観察した。このとき、レーザ光は表面から
１００μ程度の深さに入射し、内部の発光が表面でトラ
ップされてしまうことを防いだ。
６４μ、強度４００mWのＣＷＹＡＧレーザをＳｉ結晶の
ポリッシュした入射面３ｂから入射して蛍光発生センタ
を励起し、発生する散乱光及び蛍光をそれぞれ中心波長
１０６４nm、９５０nm、半値幅２０nmのフィルタを介し
て劈開面から観察した。このとき、レーザ光は表面から
１００μ程度の深さに入射し、内部の発光が表面でトラ
ップされてしまうことを防いだ。
【００２８】試料には欠陥の多いＩＧ(Intrinsic Gette
ring) 処理を施したウエハと、欠陥のほとんどないＡｓ
−Ｇｒｏｗｎのウエハを用いた。図１２は蛍光像と散乱
像の相関関係を示す。欠陥のないＡｓ−Ｇｒｏｗｎのウ
エハでは、蛍光像の広がりが大きいことがわかる。図１
３は、蛍光像及び散乱光の強度分布を深さの関数として
示す。図１４（ａ）は散乱強度と蛍光強度、図１４
（ｂ）は散乱強度と蛍光像の広がりの関係をグラフ化し
た図である。散乱光の強度と蛍光像の広がり幅には逆相
関関係があることがわかる。このように、本発明によれ
ば、結晶内部の欠陥がキャリアの拡散距離（Ｍ）に与え
る影響を、結晶表面からの深さの関数として定量的に把
握することができる。従って、結晶内部に発生させる欠
陥（ＩＧ処理）の分布をどのようにすれば結晶表面のキ
ャリアの移動に対する影響を低減することができるかを
評価することが可能となる。
ring) 処理を施したウエハと、欠陥のほとんどないＡｓ
−Ｇｒｏｗｎのウエハを用いた。図１２は蛍光像と散乱
像の相関関係を示す。欠陥のないＡｓ−Ｇｒｏｗｎのウ
エハでは、蛍光像の広がりが大きいことがわかる。図１
３は、蛍光像及び散乱光の強度分布を深さの関数として
示す。図１４（ａ）は散乱強度と蛍光強度、図１４
（ｂ）は散乱強度と蛍光像の広がりの関係をグラフ化し
た図である。散乱光の強度と蛍光像の広がり幅には逆相
関関係があることがわかる。このように、本発明によれ
ば、結晶内部の欠陥がキャリアの拡散距離（Ｍ）に与え
る影響を、結晶表面からの深さの関数として定量的に把
握することができる。従って、結晶内部に発生させる欠
陥（ＩＧ処理）の分布をどのようにすれば結晶表面のキ
ャリアの移動に対する影響を低減することができるかを
評価することが可能となる。
【００２９】図１５は蛍光の深さ方向及びそれに直角な
方向の強度分布を計測した結果を示す。図面中に記載し
た丸印は前述した計算によって求めた計算値であり、キ
ャリアの拡散距能（Ｍ）を８５μとしたときのものであ
る。計測値とよく一致していることがわかる。
方向の強度分布を計測した結果を示す。図面中に記載し
た丸印は前述した計算によって求めた計算値であり、キ
ャリアの拡散距能（Ｍ）を８５μとしたときのものであ
る。計測値とよく一致していることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】本願発明は、被検体結晶に対して入射面
から内部に入射する結晶内透過可能な波長であって結晶
内を透過するとキャリアを励起させることができるレー
ザ光と、該レーザ光を集光レンズにより直径３〜２０μ
に絞って結晶内部に向けて投射する投射光学系と、前記
レーザ光による結晶内の発生光を入射レーザ光に対して
交差した方向から観察する撮像素子と、該撮像素子内に
設けられ、前記発生光のうち、蛍光のみを透過させ得る
帯域透過特性を備えたフィルタと、該フィルタを透過し
た蛍光を評価し結晶の内部構造を解析する処理装置とを
備え、該処理装置は結晶内で発生する蛍光像の横の広が
りを前記入射面からの進入深さごとに測定し、キャリア
の平均移動距離を前記深さの関数として評価するフォト
ルミネッセンス計測装置の構成としたから、本願発明
は、レーザによって結晶内部にキャリヤーを励起させ、
その寿命を、蛍光像の広がりより得るので、キャリアの
寿命を正確に評価することができる効果を奏する。ま
た、レーザビームは結晶内に充分な深さで透過するか
ら、結晶表面のリコンビネーションセンターの影響を受
けることなく、本来の結晶内部の発光を計測することが
できる。また、蛍光寿命はキャリアのライフタイムと密
接な関係があり、重要な計測要素であるが、本願発明に
よれば測定された蛍光の分布から数学的手法でライフタ
イムを推定することができる。なお、投射光をパルスレ
ーザとすれば発光強度の衰退時間を直接測定できるか
ら、より正確な測定が可能となる。また、本発明は、検
体結晶に対して入射面から内部に入射するか、被検体結
晶に対して斜めの角度で内部に入射する結晶内透過可能
な波長のレーザを集光レンズにより直径３〜２０μに絞
って結晶内を透過させてキャリアを励起させ、前記レー
ザ光による結晶内の発生光を入射レーザ光に対して交差
した方向から撮像素子で観察し、該撮像素子内には前記
発生光のうち、蛍光のみを透過させる帯域透過特性を備
えたフィルタを設け、該フィルタを透過した蛍光を評価
し結晶の内部構造を解析する処理装置で結晶内で発生す
る蛍光像の横の広がりを前記入射面からの進入深さごと
に測定し、キャリアの平均移動距離を前記深さの関数と
して評価するフォトルミネッセンス計測方法としたか
ら、前記と同様の効果を奏するばかりでなく、簡単な構
成で結晶内のフォトルミネッセンスの発光強度分布を測
定することができる。
から内部に入射する結晶内透過可能な波長であって結晶
内を透過するとキャリアを励起させることができるレー
ザ光と、該レーザ光を集光レンズにより直径３〜２０μ
に絞って結晶内部に向けて投射する投射光学系と、前記
レーザ光による結晶内の発生光を入射レーザ光に対して
交差した方向から観察する撮像素子と、該撮像素子内に
設けられ、前記発生光のうち、蛍光のみを透過させ得る
帯域透過特性を備えたフィルタと、該フィルタを透過し
た蛍光を評価し結晶の内部構造を解析する処理装置とを
備え、該処理装置は結晶内で発生する蛍光像の横の広が
りを前記入射面からの進入深さごとに測定し、キャリア
の平均移動距離を前記深さの関数として評価するフォト
ルミネッセンス計測装置の構成としたから、本願発明
は、レーザによって結晶内部にキャリヤーを励起させ、
その寿命を、蛍光像の広がりより得るので、キャリアの
寿命を正確に評価することができる効果を奏する。ま
た、レーザビームは結晶内に充分な深さで透過するか
ら、結晶表面のリコンビネーションセンターの影響を受
けることなく、本来の結晶内部の発光を計測することが
できる。また、蛍光寿命はキャリアのライフタイムと密
接な関係があり、重要な計測要素であるが、本願発明に
よれば測定された蛍光の分布から数学的手法でライフタ
イムを推定することができる。なお、投射光をパルスレ
ーザとすれば発光強度の衰退時間を直接測定できるか
ら、より正確な測定が可能となる。また、本発明は、検
体結晶に対して入射面から内部に入射するか、被検体結
晶に対して斜めの角度で内部に入射する結晶内透過可能
な波長のレーザを集光レンズにより直径３〜２０μに絞
って結晶内を透過させてキャリアを励起させ、前記レー
ザ光による結晶内の発生光を入射レーザ光に対して交差
した方向から撮像素子で観察し、該撮像素子内には前記
発生光のうち、蛍光のみを透過させる帯域透過特性を備
えたフィルタを設け、該フィルタを透過した蛍光を評価
し結晶の内部構造を解析する処理装置で結晶内で発生す
る蛍光像の横の広がりを前記入射面からの進入深さごと
に測定し、キャリアの平均移動距離を前記深さの関数と
して評価するフォトルミネッセンス計測方法としたか
ら、前記と同様の効果を奏するばかりでなく、簡単な構
成で結晶内のフォトルミネッセンスの発光強度分布を測
定することができる。
【図１】 従来技術にかかる蛍光観察装置の構成図。
【図２】 パルスレーザにより発生した蛍光の発光寿命
を示す説明図。
を示す説明図。
【図３】 本発明の第１実施例構成図。
【図４】 本発明の第２実施例構成図。
【図５】 蛍光の発生状態の模式図。
【図６】 蛍光像の広がりと強度の相関図。
【図７】 フィルタを傾斜させた場合の透過中心波長の
変化図。
変化図。
【図８】 フィルタの回転角に対する中心波長、ピーク
透過率、半値幅の相関図。
透過率、半値幅の相関図。
【図９】 本発明の第３実施例構成図。
【図１０】 発生した蛍光の時間的変化図。
【図１１】 蛍光像の広がりの時間的変化図。
【図１２】 蛍光像と散乱像の相関図。
【図１３】 蛍光像及び散乱像の強度分布図。
【図１４】 散乱光強度と蛍光像の相関図。
【図１５】 蛍光強度の実験による計測値と計算値の関
係図。
係図。
１…ハーフミラー、２…対物レンズ、３…被検体結晶、
３ａ…結晶表面、３ｂ…入射面、８…コンピュータ、９
…ステージコントローラ、１１…結像レンズ、２０…集
光レンズ、２１…撮像素子、２２…画像処理装置、２３
…透過フィルタ、２４…レーザ移動ステージ、２５…偏
光素子、２６…被検物移動ステージ。
３ａ…結晶表面、３ｂ…入射面、８…コンピュータ、９
…ステージコントローラ、１１…結像レンズ、２０…集
光レンズ、２１…撮像素子、２２…画像処理装置、２３
…透過フィルタ、２４…レーザ移動ステージ、２５…偏
光素子、２６…被検物移動ステージ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/63 - 21/64
Claims (19)
- 【請求項１】 被検体結晶に対して入射面から内部に入
射する結晶内透過可能な波長であって結晶内を透過する
とキャリアを励起させることができるレーザ光と、該レ
ーザ光を集光レンズにより直径３〜２０μに絞って結晶
内部に向けて投射する投射光学系と、前記レーザ光によ
る結晶内の発生光を入射レーザ光に対して交差した方向
から観察する撮像素子と、該撮像素子内に設けられ、前
記発生光のうち、蛍光のみを透過させ得る帯域透過特性
を備えたフィルタと、該フィルタを透過した蛍光を評価
し結晶の内部構造を解析する処理装置とを備え、該処理
装置は結晶内で発生する蛍光像の横の広がりを前記入射
面からの進入深さごとに測定し、キャリアの平均移動距
離を前記深さの関数として評価するフォトルミネッセン
ス計測装置。 - 【請求項２】 前記レーザ光源よりのレーザ光は、被検
体結晶に対して斜めの角度で内部に入射することを特徴
とする請求項１項に記載のフォトルミネッセンス計測装
置。 - 【請求項３】 前記処理装置は、入射したレーザ光によ
って発生する散乱光及び蛍光を画像化して散乱強度と蛍
光の強度及び広がりの相関を評価することを特徴とする
請求項１項又は請求項２項に記載のフォトルミネッセン
ス計測装置。 - 【請求項４】 前記処理装置は前記レーザ光源または被
検体結晶を所定位置に移動させる駆動手段を備え、該駆
動手段を適宜移動させることにより、前記蛍光の蛍光強
度あるいは蛍光像の広がりを二次元的に観測することを
特徴とする請求項１項又は請求項２項に記載のフォトル
ミネッセンス計測装置。 - 【請求項５】 前記投射レーザ光と同一波長を有する結
晶内散乱光の二次元像と、蛍光の強度及び分布の二次元
像との相関を評価することを特徴とする請求項４項に記
載のフォトルミネッセンス計測装置。 - 【請求項６】 前記レーザ光源は所定の波長域内を任意
に連続的に変化させ得る波長可変レーザであり、該波長
を適宜変化させることにより、散乱像、蛍光像の入射波
長依存性を計測することを特徴とする請求項１項乃至請
求項５項のい ずれか一項に記載のフォトルミネッセンス
計測装置。 - 【請求項７】 前紀投射光学系及び／又は受光光学系は
偏光手段を具備し、投射レーザ光及び散乱光あるいは蛍
光の偏光方向を変化させることにより、散乱像、蛍光健
の偏光依存性を計測することを特徴とする請求項１項乃
至請求項６項のいずれか一項に記載のフオトルミネッセ
ンス計測装置。 - 【請求項８】 前記帯域透過フィルタを傾斜させること
により、投射レーザ光の透過中心波長を変化させ、散乱
像及び蛍光像の波長依存性を計測することを特徴とする
請求項１項乃至請求項７項のいずれか一項に記載のフォ
トルミネッセンス計測装置。 - 【請求項９】 前記レーザ光源としてパルスレーザを用
い、パルスレーザにより発生した蛍光を経時的に計測す
ることにより蛍光像の時間依存性を測定することを特徴
とする請求項１項乃至請求項７項のいずれか一項に記載
のフォトルミネッセンス計測装置。 - 【請求項１０】 前記被検体結晶はシリコン結晶である
ことを特徴とする請求項１項乃至請求項９項のいずれか
一項に記載のフォトルミネッセンス計測装置。 - 【請求項１１】 検体結晶に対して入射面から内部に入
射するか、被検体結晶に対して斜めの角度で内部に入射
する結晶内透過可能な波長のレーザを集光レンズにより
直径３〜２０μに絞って結晶内を透過させてキャリアを
励起させ、前記レーザ光による結晶内の発生光を入射レ
ーザ光に対して交差した方向から撮像素子で観察し、該
撮像素子内には前記発生光のうち、蛍光のみを透過させ
る帯域透過特性を備えたフィルタを設け、該フィルタを
透過した蛍光を評価し結晶の内部構造を解析する処理装
置で結晶内で発生する蛍光像の横の広がりを前記入射面
からの進入深さごとに測定し、キャリアの平均移動距離
を前記深さの関数として評価するフォトルミネッセンス
計測方法。 - 【請求項１２】 前記散乱光及び蛍光を画像化して散乱
強度と蛍光の強度及び広がりの相関を評価することを特
徴とする請求項１１項に記載のフォトルミネッセンス計
測方法。 - 【請求項１３】 前記投射レーザ光または被検体結晶を
適宜移動することにより蛍光の蛍光強度あるいは蛍光像
の広がりを二次元的に観測することを特徴とする請求項
１１項又は請求項１２項に記載のフォトルミネッセンス
計測方法。 - 【請求項１４】 前記投射レーザ光と同一波長を有する
結晶内散乱光の二次元像と、蛍光の強度及び分布の二次
元像との相関を評価することを特徴とする請求項１１項
乃至請求項１３項のいずれか一項に妃載のフォトルミネ
ッセンス計朝方法。 - 【請求項１５】 前記レーザ光は所定の波長域内を任意
に連続的に変化させ得る波長可変レーザであり、該波長
を適宜変化させることにより、散乱像、蛍光像の入射波
長依存性を計測することを特徴とする請求項１１項乃至
請求項１４項のいずれか一項に記載のフォトルミネッセ
ンス計測方法。 - 【請求項１６】 前記投射レーザ光及び散乱光あるいは
蛍光の偏光方向を変化させることにより、散乱像、蛍光
像の偏光依存性を計測することを特徴とする請求項１１
項乃至請求項１５項のいずれか一項に記載のフォトルミ
ネッセンス計測方法。 - 【請求項１７】 投射レーザ光の透過中心波長を変化さ
せることにより、散乱像及び蛍光像の波長依存性を計測
することを特徴とする請求項１１項乃至請求項１６項の
いずれか一項に記載のフォトルミネッセンス計測方法。 - 【請求項１８】 前記レーザ光としてパルスレーザを用
い、パルスレーザにより発生した蛍光を経時的に測定す
ることにより蛍光像の時間依存性を測定することを特徴
とする請求項１１項乃至請求項１７項のいずれか一項に
記載のフォトルミネッセンス計測方法。 - 【請求項１９】 前記被検体結晶はシリコン結晶である
ことを特徴とする請求項１１項乃至請求項１８項のいず
れか一項に記載のフォトルミネッセンス計測方法。
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