JPH0340946B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば、半導体中の深い準位を測定す
るフオトキヤパシタンス測定等に用いることがで
きる光照射用電極プローブに関する。

従来、例えば半導体中の深い準位を有する空乏
層に光を照射してフオトキヤパシタンスの測定を
行うにあたり、励起光の為の光源を分光器を用い
て単色化し分光器の出口から試料まではレンズ
系、ミラー系を用いて集光していた。この方法に
よると、例えば半導体試料が大きなウエフアーで
ありウエフアー面上の深い準位の面内分布を測定
する場合、半導体にバイアスを印加し空乏層容量
を測定する為に用いるプローブをウエフアー面上
で移動することになり、その都度、励起光をプロ
ーブの先端近傍に照射する必要がある。ウエフア
ー面上の面内分布を測定する為、数多くの測定点
が必要であり、測定の自動化を行う為には、プロ
ーブの自動送り機構と共に励起光の照射位置制御
機構が必要になつてくる。これらの内特に後者の
励起光の照射位置制御機構は、ウエフアー面上の
測定点における励起光の光強度を極力等しくする
等の条件を考えると極めて複雑な構造になるとい
つた欠点を有している。

さらに、通常のフオトキヤパシタンスの測定に
おいては、熱励起の効果を極力抑える為に試料を
低温に保持して、光を照射する。従つて冷却に伴
つて空気中の水分が露結しない為又は断熱を行う
為に真空排気又は乾燥した窒素ガス等の雰囲気に
保つためのチエンバーと冷却装置を用いて測定を
行う。このチエンバー内に、前述のプローブの自
動送り機構と励起光の照射位置制御機構を組み込
むことは空間的にも極めて困難であるという欠点
を有している。

第１図においてチエンバー１の内部に冷却部２
がありその上に試料３がセツトされており、試料
３の面上の測定点上にプローブ４が立てられてい
る。プローブの先端の試料面上の位置は、チエン
バー上部に取り付けられた観察用窓５によつて顕
微鏡等を用いて確認する。従来の励起光の照射
は、例えば分光器６から出た単色光７を集光レン
ズ８、凹面鏡９を用いて試料３の上に照射すると
いう方法によつて行なわれていた。この構成で
は、プローブを移動と光照射位置の移動は独立し
て行なわなければならず極めて煩雑であり、さら
に面内分布の自動測定の為には、プローブの移動
はさることながら、光照射位置をプローブの先端
付近に合わせなければならず、この自動化は極め
て困難であり、凹面鏡の角度等を変えて光照射位
置を変えると光路長が変わり試料面上への光強度
が一定でなくなる等の欠点を有していた。

本発明は、叙上の従来のプローブの自動送り機
構に対して、励起光の照射位置制御機構を極めて
簡単な構成で、位置の制御及び照射光の光強度
を、照射位置にかかわらず一定にできる光照射用
電極プローブを提供することを目的としている。

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。

第２図において光フアイバー２０とプローブ４
は結合されていて、光フアイバーはプローブと共
に移動し、ウエフアー上の測定位置を変えるべく
チエンバーの外からプローブ位置制御部２１によ
りプローブを移動させると、光照射位置もプロー
ブと共に自動的に所定の位置へ連動することがで
き試料面上の光強度も場所によらず一定にするこ
とが可能である。さらにここで用いる光フアイバ
ー１０を集束型光フアイバーとすれば、光フアイ
バーの終端から出た光は試料上へ集光されるか
ら、試料への光照射を局部的に行う必要のある場
合又は、光強度を増す場合特に優れている。

又は、複数の光フアイバーを束ねて光を伝送す
る場合は、第３図に示すように、プローブ全体を
複数の光フアイバーで包む形状にすることもでき
る。第３図においてプローブ４を複数の光フアイ
バー３０で包むことにより照射光３１はプローブ
に対して周囲から照射される為、一方向から光を
照射した場合に生ずるプローブの影による光の照
射されない領域の発生をなくすことができる等の
利点を有している。

さらに、第４図のようにプローブ４を複数の光
フアイバー２０で包む構造の場合、光フアイバー
束の内側、外側にバネ状の押え４０を用い、光フ
アイバー束のある部分を固定し支点とすることに
よつて、外側に圧電素子４１等を用いて電気的に
光フアイバー束を広がりを制御し、光照射スポツ
トの大きさを可変にできる等の利点を有してい
る。又図面では分光器からチエンバー内まで光フ
アイバーを用いたが、チエンバー内のみ光フアイ
バーを用い、窓を通して光を入れることもでき
る。

フオトキヤパシタンスの測定において、励起光
を用いる場合、ある特定の範囲の波長に限定され
た光を照射したり、ある特定の波長のみの光を照
射したり、さらには、種々の深い準位に捕獲され
た電荷を同時に励起させる為に異つた波長の光を
同時に二つ以上照射したりする必要がある。これ
らの目的を可能にする為に、光源と光フアイバー
の間に色ガラスフイルターを入れたり、光フアイ
バー自体ある特定の範囲の波長のみ通過させる特
性を有するものを用いたりすることが必要であ
り、さらに単色光を必要とする場合は分光器を用
いる。分光器は高価であるので場合によつては、
色ガラスフイルター又は光フアイバーの選定で装
置の簡素化、低廉化が可能である。異つた波長の
光を同時に二つ以上照射させる場合は、二通りの
色ガラスフイルター、光フアイバー又は分光器を
用いる必要があり、それによつて得られた異つた
波長の光は、それぞれ一本ずつの光フアイバーで
試料上へ照射してもよいし、それぞれの光を合成
して一本の光フアイバーで伝えてもよい。光源も
一つの光源から得てもよいし、数個又は何種類か
の光源を用いてもよく、測定の目的に合わせて組
み合わせることが可能である。

上記のように光フアイバーを用いることを特徴
として構成された光照射用電極プローブにおいて
は、光フアイバーは励起光の為の光源から試料面
上への光の照射を極めて容易にし、試料面上への
光強度が照射位置にかかわらず一定になるように
作用する為、プローブの位置を自動的に次から次
へ移動させれば、光照射の位置制御ほ自動的に行
なわれるようになる。

本発明は、以上説明したように、例えばフオト
キヤパシタンス測定等において励起光の為の光源
から試料面上への光を照射を光フアイバーを用い
ることによつて、プローブの移動の連動させるこ
とにより、測定の自動化を極めて容易にする効果
がある。

以上本発明について、主にフオトキヤパシタン
ス測定を例にとつて説明したが、本発明はフオト
キヤパシタンス測定に限られるものではない。

以上が、励起光の照射の為に光フアイバーを用
いた光照射用電極プローブの詳細な説明であり、
従来のレンズ、ミラーを用いた光照射方法との比
較においてはるかに優れていることが理解され
る。

本発明による、光照射用電極プローブは、光照
射の為の光学系が極めて簡素化され、高品質化さ
れるのみならず、今後ますます大口径化される半
導体ウエフアー及びその上に形成された各種デバ
イスの特性評価を自動化し、大量のデータ集積を
可能にすることにより、半導体基板結晶の品質及
び各種デバイスの特性向上さらにそれらの歩留り
の向上等に寄与するところは極めて大であり、工
業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のフオトキヤパシタンス測定装
置における光学系を示す概略図、第２図は、本願
発明によるフオトキヤパシタンス測定装置におけ
る光フアイバーを用いた光学系の実施態様の一例
を示した概略図、第３図は、複数の光フアイバー
でプローブを包む形状の概略図、第４図は、複数
の光フアイバーでプローブを包む形状において、
光照射スポツトの大きさを可変にできる構造の断
面の概略図である。 ４……プローブ、６……分光器、１０……光フ
アイバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光源からの光を所要の深い準位を有する半導
   体試料上に照射する装置において前記光源と光学
   的に結合された光フアイバーと、前記試料と電気
   的に接続し、且つ前記フアイバーと機構的に移動
   する電極プローブと、前記電極プローブを移動す
   べく構成された位置制御系とを有することを特徴
   とする光照射用電極プローブ。