JPH11511240A

JPH11511240A - 変化した材料の特性測定に対する光技術

Info

Publication number: JPH11511240A
Application number: JP8533597A
Authority: JP
Inventors: ハンフリージェイ．マリス
Original assignee: ブラウンユニバーシティーリサーチファウンデーション
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1999-09-28
Also published as: WO1997008536A1; KR100443856B1; US5706094A

Abstract

(57)【要約】イオン注入特性測定システム(10)は、制御装置(16)によって全て操作されるパルスポンプビーム源(12)と、プローブビーム源(14)とを含む。複数のミラー(18、20)及び(22、24)が、レンズ(26)として示されるフォーカス光学素子にポンプ及びプローブパルス(12a、14a)をそれぞれ向けるために使用される。レンズ(26)は、特性を測定するイオン注入サンプル(30)の表面(30a)にフォーカスパルスビーム(28)を供給する。ビーム遮断器(32)は、ポンプビームの反射された部分(32a)を止めるために使用され、光検出器(34)は、サンプル(30)の表面(30a)から反射するプローブビームの一部と、パルス化プローブビームの反射された部分とを受け取るために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】変化した材料の特性測定に対する光技術発明の分野本発明は、電磁放射を使用してサンプルの特性を測定する方法及び装置に関し、特に、注入された化学種の密度あるいはサンプル内の結晶欠陥の密度などの少なくとも１つの特性を測定するシステムに関する。発明の背景かなりの量の研究が、材料特性の検査及び評価のための非破壊技術の開発を目的としている。特に関心の対象は、注入や内部拡散によって材料の表面近傍の領域にイオンが導入された材料の特性である。半導体産業において、シリコン、ゲルマニウム及びガリウムひ素などの材料が、その電気的あるいは機械的性質を変えるために、不純物のドーピングが頻繁に行われている。これらの不純物は、イオン注入によって、あるいは個体、液体、または気体源からの内部拡散によって導入される。かかる不純物の導入に関係するのは、不純物が導入される方法(例えばエネルギ、フラックス、温度、濃度勾配)に特性が依存している結晶損傷の量である。B、P、Ga、Ge、F、Si、Bll、BF2 、Sb、In、As、水素を含む様々なイオンが、この目的のために一般に使用される。注入の場合には、これらのイオンが、数keVと低いエネルギから、数百keVと高いエネルギまで加速されて、材料の表面に向けられる。材料が入った後に、イオンは、材料の原子との衝突によってエネルギを失う。これらの衝突は、原子の正常な結晶位置からの変位などの材料への損傷をもたらす。十分に高いイオン線量に対しては、材料の一部が結晶ではなくアモルファスになることがある。このように、材料は、生じた損傷(欠陥サイトの生成と称す)の結果、さらに損傷が生じなくてもイオンそのものの導入の結果として、変化する。内部拡散された種に対しては、拡散する原子が格子サイトからサンプル原子を移動させるので、基板などのサンプル中に結晶損傷が生じることがある。損傷の範囲は、サンプル及び拡散する原子のサイズ、拡散ソース(固体、液体、ガス)の性質、ソース中の拡散種の濃度、拡散種を基板に打ち込むために使用される熱プロセスの詳細に依存する。結晶の損傷がないようにすることもできる(例えば、拡散原子がサンプルの格子定数と比較して小さい場合)。かかる場合、拡散原子は、サンプルの中間のサイトを占めるので、サンプルの電気及び光学特性を局所的に変化させることがある。材料変化は、表面層や、深さが低エネルギイオンによる100オングストローム未満から数ミクロン(例えば高いエネルギ・イオンが使用される場合)まで変化する領域に生じる。線量、すなわち、材料の表面の単位面積当たりに導入されるイオンの数は、イオンビーム電流と、イオンビームが材料に向けられる時間とを制御することによって、注入された種毎に広範囲に亘って変化する。内部拡散については、線量は熱サイクルまたはソース濃度を変えることで制御できる。現在、半導体産業では、単位面積（cm² ）当たり10¹⁰イオンと低い注入線量と、単位面積（cm²）当たり10¹⁸イオンと高い注入線量とが、様々な目的に対して使用される。材料損傷及びイオンの導入の両方によって、イオンが導入された表面近傍の材料の電気特性が変化する。結晶構造への損傷のうち、イオン注入後に材料を熱アニールすることによって除去できるものもある。半導体チップの組立てでは、イオン注入や内部拡散が多数のプロセスステージで使用される。大抵は、注入物は、所定領域に制限される、すなわち、注入物はパターン化される。同様に、内部拡散された種は、SiO₂や窒化物などの種が不通過の熱抵抗層で領域をマスキングをすることによって、パターンに加えられる。線量をモニタして、正しい領域が内部拡散によって注入されたりドープされたことを確認することは重要である。これらの領域が非常に小さいことがあるので、測定技術が非常に高い空間分解能を有することが重要である。また、測定中に不意にサンプルを汚染することを回避するために、非接触測定方法の使用が望ましい。多数の様々な技術が、ラザフォードの後方散乱、ラマンの分光学、シート抵抗測定を含むイオン注入材料の評価のために使用され提案されてきた。これらの技術のうちのいくつかは、異質の原子が内部拡散によって導入されるサンプルの特性を測定するために使用される。しかし、イオン注入物の特性を測定するために使用された別の技術は、オプサル（Opsal）らの米国特許第4,854,710号に記載された「半導体の表面及び表面下の特性を評価する方法及び装置」に記載されるように、半導体表面に向けられる変調周波数ωの100%輝度変調レーザビームを使用する。サンプルに吸収される光は、電子・正孔・プラズマを生成し、さらにサンプルの表面近傍に極度に振幅が減衰した温度波を生成する。プラズマ及び温度波の両方は、周波数ωで振動する。これらの強制プラズマ及び熱振動は、変調レーザと同一のスポットに向けられたプローブレーザによって測定されるサンプルの光反射率に小さな振動を生成する。反射プローブビームの強度に生じた周波数ωの小振動成分の振幅及び位相は、ωに強く依存し、半導体のイオン注入及び関連する損傷の存在による影響を受ける。このように、この振動成分の測定は、欠陥またはイオン注入のモニタとして使用できる。この点に関する引用例は、オプサルによる米国特許第5,074,669号の「半導体のイオン注入レベルの評価方法及び装置」である。この技術においては、反射プローブビームの未変調成分、及び周波数ωで変調された成分が、測定され分析される。上記記載の技術のすべてにおいて、ポンプビームの変調周波数は、大抵10 MHz未満である。光音響変位測定(PAD)は、スミエ（S.Sumie）らによる日本応用物理学会誌（Ja p.J.Appl.Phys.）35,3575(1992年)及びスミエらによる日本応用物理学会誌（J． Appl.Phys.）76,5681(1994年)に記載されるように、イオン注入線量に感度を有することを示している。これらの実験では、音響変位は、87kHzの周波数で周期的である。測定は、材料の中で励起された電子及び正孔による光反射率の変化が検知されないように設計されている。上記光学方法の全ては、連続波ポンプビームを周期変調して材料を励起する。変調の周波数は、10MHzより下の範囲に含まれる。しかしながら、変調周波数のこの範囲は、測定システムの感度、及び不純物や損傷の分布をかたどる能力に逆の影響を与え、システムが表面効果に対する感度を有するようになる。材料の熱及び電気特性も、光パルス技術を使用して研究された。短い光パルス (継続時間が100ピコ秒以下)は、半導体誘電体基板上の金属フィルムを加熱するために使用される。時間遅延のプローブパルス(継続時間は100ピコ秒以下)は、金属フィルムの光反射率の変化を測定するために使用され、この変化から、フィルムが熱伝導によって基板を冷却する速度が測定される。この点に関する引用例は、ヤング（Young）ら著の「濃縮物体V(Condensed Matter V)で分散したフォノンの時間スケールがピコ秒のガラスの熱流」、A.C.アンダーソン及びＪ.P.ウルフ編、(スプリンガー、ベルリン、1986年)第４９ページと、ストーナらによる「ダイヤモンドと複数の金属都の間のカピッツァコンダクタンス(Kapitza Conductance)の測定」Phys.R ev.Lett.68,1563(1992年)、及びストーナ及びマリス（Maris）による「50−300K までの温度で固体間に流れるカピッツァコンダクタンス（Kapitza Conductance ）及び熱の測定」Phys.Rev.B48,16373(1993年)である。短い光パルスが、半導体の電子及び正孔を励起するために使用され、励起キャリヤの結果として生じる光反射率の変化は、短いプローブ光パルスによって測定される。この点に関して、引用例は、アストン（Auston）らによる「ゲルマニウムの遷移正孔プラズマのピコ秒楕円偏光解析法(Picosecond Ellipsometry)」Ph ys.Rev.Lett.32,1120(1974年)，アストン（Auston）らによる「半導体のピコ秒分光学」Solid State Electronics21,147(1978年)、エルキ（Elci）らによる「固体プラズマの超高速現象の物理学」Solid State Electronics21,151(1978年) である。この研究は、サンプル特性測定の手段としてよりも、電子及び正孔がどのように緩和し拡散するかについての理解に向けられている。 F.E.ドアニー（Doany）らによる論文「キャリヤの寿命対サファイアのシリコンのイオン注入線量」Appl.Phys.Lett.50(8),23 February 1987(pp.460−462)において、サファイア基板の厚さ０．５μmのシリコンフィルムで行なわれた研究が報告されている。著者は、100MHzの速度で生成された70フェムト秒パルスを使用し、ポンプパルスは1kHzの速度で切られると言われている。また、プローブパルスはポンプパルスから得られた。時間に対する反射率の変化は、光検出器から得られる。この実験では、励起キャリヤは、サファイアの大きなバンドギャップのために基板に入らず、故にシリコン・フィルムに閉じこめられる。従って、電子及び正孔は、シリコン・フィルムの厚さの全体にわたってほぼ一様に分布され、この仮定は、これらの著者によってデータの分析で行われる。励起された自由キャリアの寿命は、Ｏ⁺イオンの注入線量による影響を受け、3×10¹⁴cm^-2のＯ⁺注入線量を上まわるキャリヤの寿命依存性が欠けることが実証された。このアプローチでは、生成された熱が容易に分散できず、サンプルの温度が高くなることに注目することが大切である。共通に割り当てられたJ.T.タウク（Tauc）、H.J.マリス（Maris）、C.トムセン（Thomsen）による米国特許第4,710,030号「ストレス・パルスの光ジェネレータ及び検出器」を参照する。この特許において、サンプルにストレスパルスを光生成するために、短継続時間のポンプビームが使用される。次に、ストレス・パルスを遮るために、プローブビームがサンプルに向けられる。ストレス・パルスによって引き起こされた光学定数の変化は、それがストレス・パルスを遮った後、プローブビームを観察することによって検知される。発明の目的本発明の最初の目的は、電子と正孔を励起する少なくとも1つの短い光パルスの使用と、時間の関数として半導体の光学定数に生じる変化を測定する光プローブとによって半導体を非破壊で評価する改善された方法を提供する。本発明のさらなる目的は、ミクロンあるいはサブミクロンの空間分解能で、サンプルの表面の位置の関数として異質の種の密度の変化を非破壊で測定することである。本発明の別の目的は、低線量のみならず高い線量の、例えば10¹⁰cm^-2の範囲で 10¹⁸cm^-2未満の異質の種の密度を測定することである。本発明のさらなる目的は、サンプル表面の小領域内、例えば1ミクロンの小片と同様に小さい線形寸法を有する領域内の異質の種の密度を測定することである。本発明のさらなる目的は、半導体材料の表面が酸化物や窒化物あるいはフォトレジストなどの別の材料のフィルムや層によってカバーされる場合の半導体材料中の異質の種の密度を測定することである。発明の概要本発明は、調査されるべき材料を励起する短いポンプ光パルスと、ポンプパルス印加後の短時間で材料を検査する光プローブとの使用によって、イオン注入された他の材料の特性を測定する方法及びシステムを教示する。材料の光学定数の時間に依存する変化は、例えば反射率あるいは偏光の変化によって明らかにされるが、測定され、導入された化学種の少なくとも1つの特性に関係している。例えば、反射率の変化は、注入された化学種の密度や化学種が注入されたエネルギに関係している。本発明の方法及び装置は、少なくとも1つのポンプパルスの印加によりサンプルの光学定数の時間に依存する変化から発生する次に示す１つ以上の作用の測定と共に使用される。すなわち、(a)反射強度の変化、(b)透過強度の変化、(c)反射や透過光の偏光状態の変化、(d)反射や透過光の光学位相の変化、(e)反射や透過光の方向の変化、(f)サンプルの表面と検出器の間の光路長の変化、である。本発明の実施例により、上記記載及びその他の問題は、克服され、本発明の目的は、イオン注入密度を測定する方法及びシステムによって実現される。本発明においては、超短（ウルトラショート）光ポンプパルスが半導体材料の電子及び正孔を励起するために使用され、第２の超短（ウルトラショート）光プローブ・パルスが印加されて、電子及び正孔の存在によって引き起こされる半導体材料の光反射率の時間に依存する変化ΔR(t)を測定する。ポンプ光パルスは、調査される半導体材料に光学的に吸収される波長を有し、光路は表面の選択領域にポンプパルスを向けるように設けられている。プローブ光パルスは、ポンプ光パルスと同一の光源から導出されるが、ポンプパルスに対して例えば可変光路長によって時間が遅延される。または、プローブ光パルスは、別の光源によって生成される。ポンプ光パルスの吸収によって生成される電荷キャリヤ、すなわち電子及び正孔は、最初に材料の光吸収長と等しい厚さの材料の層の全体にわたって分布する。これらの電荷キャリヤのうちのいくつかは、以前にイオン注入されたり拡散された層や領域が位置する材料の表面に向かって拡散する。イオン注入されたり拡散された領域内で、電荷キャリヤは互いに再結合したり、欠陥サイトにトラップされる。低エネルギのイオン注入については、層や領域の厚さはわずか数百オングストロームである。したがって、可視あるいは赤外の光については、吸収長は、イオン注入や拡散層の厚さや領域よりはるかに大きい。測定の深さ感度は、ポンプ及びプローブ波長の選択は変更できる。本発明の概念により、半導体ウェハなどのイオン注入されたバルク材料については、半導体材料の光反射率に生じた時間(1ナノ秒未満の時間尺度)で変わる変化は、イオン注入または拡散表面領域における欠陥の数と材料の非イオン注入または拡散領域へと電荷キャリアが拡散する速度との両方によって測定される。本発明のさらなる概念により、表面に別の材料のフィルムを有する半導体材料のイオン注入密度の測定が可能になる。この場合、ポンプ及びプローブ光パルスの両方が、上部の表面フィルムによって相当量が吸収されない範囲の波長を有するように選択される。本発明において、単一の周波数（ω）でサンプルを周期的に励起するよりも、一定の前述の光技術にあるように、サンプルは、好ましくは非常に短い継続時間 (多くは1ピコ秒以下)の本質的に独立しているポンプパルスの多様性（multiplic ity）を使用して励起される。各ポンプパルスは、サンプルに一部が吸収され、これは次にバルクへの再結合と拡散とを含むプロセスによって続いて衰弱するサンプルの表面近傍の瞬間的な正孔プラズマを引き起こす。これには熱の生成を伴う。かかるプロセスの結果は、表面に近接した領域のサンプルの光学定数ｎ及びκ (複屈折率)の小さな時間に依存する変化と、表面の起こりうる変位とである。これらの変化は、光反射率の変化ΔR(t)と、反射や透過光の位相のシフトδΦ(t) と、反射光の偏光状態の変化と、反射や透過光の方向の変化とにつながる。これらの変化は、プローブ光の偏光及び入射角度に依存する。測定された変化は、とりわけ、サンプルの表面近傍やバルク内部の欠陥及び異質の原子の詳細な分布に依存する。関数ΔR(t)を測定するために、パルス化プローブビームが、０からパルスの到着に続く例えば数ナノ秒までの範囲を取る一連の時間に対して密接に間隔をあけた一連のディスクリートな時間で反射率の測定を行なうために使用される。かかる瞬間的な測定システムの有効検出帯域幅は、以前に記載された連続波プローブ技術を使用して得られたものの数千倍である。従って、本発明の測定技術は非常に低レベルの損傷や線量に対して改善された感度を有する。しかし、本システムの別の重要な卓越した特徴は、周期ジェネレータを必要ととしないことである。サンプルを、周期的な方法で連続的に励起する必要がなく、測定の分析の中でプラズマや熱振動のいずれも考慮する必要がない。本発明の実施例では、プローブビームはパルスとして印加され、プローブパルスがサンプルに到着する時間が、ポンプパルスに対して制御される。かかるシステムを実行するいくつかの異なる技術がここに記載される。本発明のさらなる実施例では、プローブ光が連続波(cw)ビームとして供給される。本発明の教示により、化学種が導入される表面の下にある少なくとも1つの局部領域を有する半導体サンプルを検査する装置及び方法の両方が提供される。本発明の方法は、サンプルの表面を含むその近傍の位置でサンプルの光学定数の少なくとも1つの瞬間的な時間で変わる変化を引き起こす最初のステップを含む。第２のステップは、少なくとも光学定数が変化している間に、光プローブビーム、またはパルス化及び連続波の一方に対するサンプルの反応を測定する。第３のステップは、化学種濃度、化学種のタイプ、注入エネルギ、ある場所に導入された化学種領域の有無、注入に関連する損傷の有無の少なくとも1つに測定された応答を対応させる。図面の簡潔な説明本発明の上記及びその他の特徴は、添付図面とともに以下の発明の説明においてより明らかにされる。図1Aは、本発明の非破壊及び非接触材料特性測定システムの第１の実施例のブロック図である。図1Bは、本発明の非破壊及び非接触材料特性測定システムの第２の実施例のブロック図である。図1Cは、サンプルを透過するプローブ光を測定するように光検出器が配置されている本発明のさらなる実施例を示す。図2は、上に重なる低周波輝度変調を印象づけるポンプビームパルスのパルス列を示す。図3は、イオン注入領域を有する半導体ウェハの一部の拡大横断面図である。図4は、ポンプビームに関してプローブビームを可変で遅延せしめる機構の一実施例である振動ミラーを示す。図5は、ポンプ・プローブビームがテストの下でサンプルの表面と交差する位置を変える機構の一実施例であるx−yステージ・ポジショニング機構を示す。図6Aは、各々が異なる注入密度を有する4つの半導体サンプルに対する300ピコ秒に亘る反射率の変化を示すグラフである。図6Bは、図6Aの4つのサンプルに対する3500ピコ秒に亘る反射率の変化を示すグラフである。図7A乃至図7Eは、時刻t₀でポンプビームによる電荷キャリヤの生成を示し(図7 A)、時刻t₁で電荷キャリヤの拡散を示し(図7B)、時刻t₂及びt₃でプローブビームの供給を示す拡大した横断面図である。図7Fは、図7A乃至図7Eに示されるシーケンスに関係があり、各プローブパルスはt₀で別々のポンプパルスを有するタイミング・ダイアグラムである。図8Aは、ポンプビームやプローブビームを伝えるとともに、反射プローブビームを遠方に搬送するために、1つ以上の光ファイバが配置された本発明のさらなる実施例を示す。図8Bは、サンプルの小表面領域に光パルスを伝達するために断面積が減少する光ファイバの端部を示す。図9は、複数の連続ポンプパルス及び対応するプローブパルスの時間シーケンスを示す。図10Aは、注入プロセスによって引き起こされた損傷を減少するための熱アニールの前後で、SiとPとのイオンが注入されたウェハに対する100ピコ秒に亘る反射率の変化を示すグラフである。図10Bは、各々において同一の線量のホウ素原子が異なる注入エネルギで注入された3つのシリコン・ウェハに対する300ピコ秒に亘る反射率の変化を示すグラフである。図10Cは、二酸化けい素の上部層を有し、各々において同一の線量のホウ素原子が異なる注入エネルギで注入された3つのシリコン・ウェハに対する300ピコ秒に亘る反射率の変化を示すグラフである。図10Dは、注入プロセスによって引き起こされた損傷を減らすための熱アニールの前後において、SiとPとのイオンが注入されたウェハに対する100ピコ秒に亘る反射率の変化を示し、調査したウェハは図10Aのものと同一であるが、ポンプ及びプローブビームの波長はおよそ2の因数によって減らされているグラフである。図6A、図6B、図10A乃至図10Dにおいて、垂直の方向にプロットされた量は、最大の変化が1単位となるようなスケールでの反射率である。発明の詳細な説明上記にて引用され共通に割り当てられる米国特許第4,710,030号の開示は、本発明を実行するときの使用に適した複数の素子を有する電気光学的非破壊測定システムを教示するために本発明に引用例によってその全体がここに組み入れられている。既述したように、タウク特許のシステムは、テストの下でサンプル中に弾性波あるいはストレス波を生成するポンプビームを使用する。本発明の教示は、サンプルに弾性波あるいはストレス波の生成を必要としないが、タウク特許によって記述されるように、同じレーザと光学素子と検出素子とを本発明を実行するために使用できる。更に、本発明の教示は、タウク特許の音響学技術と共に使用することができ、これは、注入物評価に対してかなり有効である。このように、次の段落に詳細に記述されるように、本発明の教示は、サンプルの特性、特に、化学種が注入または拡散で導入される半導体サンプル内の領域の少なくとも1つの特性の測定を拡大するために、タウク特許の教示と共に使用できることは、注目すべきである。また、時間に対するサンプルの反射率の変化を測定するシステム及び方法の内容について最初に説明したが、主要な検出方法として、あるいは反射率測定と組み合わせて、楕円偏光法を使用することも、本発明に含まれる。例えば、米国特許第5,166,752号に記載されるように、楕円偏光法は、偏光を使用する光技術である。楕円偏光法は、tanψの測定と、反射または透過時の振幅比率の変化と、 Δと、反射または透過時の位相差とを含むものとして、考えられている。反射の場合、量ψ及びΔは、表面材料の光学定数と、使用される光の波長と、入射角と、周囲の媒体の光定数と、フィルムで覆われた表面に対してはフィルムの光学定数及び厚さとの関数である。タウク特許(4,710,030)の図2と類似する図1Aを参照する。イオン注入特性測定システム10は、制御装置16が全てを操作するパルスポンプビーム源12と、プローブビームソース14とを含んでいる。2つのレーザが、ポンプ及びプローブパルスの両方のソースとして示されるが、図1Bに示すように、ポンプ及びプローブ光パルスを生成する単一のレーザの使用も、本発明に含まれる。なお、タウク特許は、図2の実施例において、連続波(cw)プローブビームを開示したが、本発明を適用した図1Aにおいては、ポンプビーム及びプローブビームの両方が好ましくはパルス状である。しかしながら、また、以下においてより明白になるように、 cwプローブビームの使用も、本発明に含まれる。複数のミラー18、20、22、24は、レンズ26として概略的に示されたフォーカス光学素子に対して、それぞれポンプ及びプローブパルス12a、14aを向かわせるために使用される。レンズ26は、特性を測定するイオン注入サンプル30の表面30a にフォーカスパルスビーム28を供給する。ビーム遮断器32が、ポンプビーム12a の反射部32aを止めるために使用され、光検出器34(単一の検出器あるいはエリアアレイ検出器のいずれか一方)が、パルス化プローブビームの反射部、すなわちサンプル30の表面30aから反射するプローブビームの一部を受信するために使用される。光検出器34は、入射反射プローブ・パルス34aを電気信号に変換し、この電気信号は、好ましくはロックイン増幅器36にカップリングされ、次に信号平均化器38にカップリングされる。これらの素子が使用されて、複数のプローブビーム信号を平均して信号対雑音比を改善する。本発明の第２に好ましい別の実施例を、図1Bに示す。この実施例は、米国特許第4,710,030号に記載された図3のシステムに対して形式が本質的に同一である。図1Bにおいて、測定システム10’は、パルス化プローブビームを使用する。１０μＷから1kWまでの平均の電力と、1Ｈｚから10GHzまでの反復度と、0.01ピコ秒から100ピコ秒までの継続時間とを有するソースビーム72 が、光源70から、ビームスプリッタ76を介してミラー74によって向きが変更される。ビームスプリッタ76では、ソースビーム72の一部がポンプビームPMになり、このポンプビームPMは、ミラー78によってチョッパ80に向きを変更される。チョッパ80は、ビーム72のパルスよりも継続時間が桁違いに長いポンプビームPMに変調を与える。このように、チョッパ80によって、一連のポンプパルスが1の期間内にサンプル30に入射することが可能になり、次に、次の期間において一連のポンプパルスを遮断する。ビームスプリッタ76によって、ビーム72の一部がコーナキューブミラー82に向けられる。ミラー84とコーナキューブ82との間の距離は、サンプル30でプローブビームPB及びポンプビームPMの入射の遅延を変えるために変更される。ポンプビームPM及びプローブビームPBは、レンズ86を通過し、レンズ86において、ポンプビームPM及びプローブビームPBは、サンプル30の表面30aの同一のスポットに集束される。ポンプビームPMの反射された部分は、ビーム遮断器89によって止められる。サンプル30の光学定数が変わるので、検出器90は、反射プローブビーム91の強度変化を検知する。ロックイン増幅器92は、参照信号Rによってロックイン増幅器92に供給されるように、チョッパ8 0の周波数及び位相のみと整合する検出器90から信号を受け取って増幅する。プローブビームPBは、チョッパ80によって変調されないが、参照信号Rによってロックイン増幅器92に供給されるかぎりは、変調速度に応じた強度変化を得る。チョッパ80によって許容された一連のポンプパルスの各々は、サンプル30に対応する一連の励起を引き起こし、これは次にサンプルの光学定数の変化を引き起こす。そして、これは、各シリーズ中の反射ビーム91の反射率の時間依存変化と強度の対応する変化として明示される。チョッパ80の周波数以外で生じる反射プローブビーム91の強度変更は、増幅器92によって拒絶される。ロックイン増幅器92は、サンプル30がポンプビームPBの照明の下にある場合、またはそれが照明の下にない場合の、ビーム91のオリジナル強度の差に比例した単一の電圧出力を供給する。ロックイン増幅器92によって受け取られた信号は、信号平均化器94によって時間に対して平均化され、記憶及び分析用のコンピュータ96に転送される。この分析の一部は、詳細を後述するように、基準サンプルから得られてあらかじめ記憶されたデータに対する測定データの比較を含んでいる。このように、基準サンプルデータを記憶するデータ記憶装置98が、コンピュータ96に接続されている。図1Cは、光検出器34’が配置されてサンプル30を透過するプローブ光を検知する本発明の実施例を示す。光検出器30は、単独で使用され、あるいは図1A及び図 1Bで示した実施例と組み合わせて使用される。主要な検出方法として、あるいは反射率測定法と組み合わせて楕円偏光法を使用する場合、図1A及び図1Bの実施例は、プローブビーム光パスに１つ以上の適切な偏光を含むように、必要に応じて変更される。また、検出及び測定システムも、光プローブビームの反射時に楕円パラメータΔ、及びψを検知するために、必要に応じて変更される。この点に関して、一般的な参照は、例えば前述の米国特許第5,166,752号に対して行われる。本発明の教示の好ましい実施例においては、反射プローブビームの光反射率Δ R(t)の変化の時間依存性が、最も重要である。この実施例では、光反射率の変化の大きさ及び時間依存性が、異質の種の分布及びそれらがサンプル30へと導入されるプロセスによって測定される。すなわち、一連のテストサンプルに対する測定から、０から1000ピコ秒までの時間に対する反射率変化ΔR(t)は、イオン注入線量のレベルに対して特に敏感であることが、発明者によって見いだされている。なお、反射率の観察された変化は、多くの場合、10^-5から10^-3までの範囲である。図6A及び図6Bのグラフは、4つのボロン注入ウェハ(B1− B4で示す)から得られたデータを示す。各グラフは、ポンプパルスがサンプルに吸収された(図7A乃至図7Fにおける時間t₀)後の時間の関数として光反射率の変化 ΔR(t)をプロットする。注入エネルギは、各ウェハに対して40keVであり、線量を表1に示す。図3は、シリコンなどの半導体材料で構成されて、表面30aの下に存在する注入領域を有するサンプル30を示す。注入領域は、符号31として集団で示される注入原子及び欠陥サイトで構成されている。注入物領域の深さは、他の要因の中で、注入イオンの質量と、上部に存在する層を含むサンプル材料の結晶特性と、注入物エネルギとの関数になっている。図1のシステム10において使用された光パルスの典型的な特性は、以下のとおりである。ポンプパルス12aは、1パルス当たりおよそ0.001〜100nJのエネルギを有し、1パルス当たりの継続時間がおよそ0.01ピコ秒から100ピコ秒であり、波長が２００nmから４０００nmの範囲にある。パルス反復周期(PRR)は、100Hzから5GHzまでの範囲にあり、図2に示すように、ポンプパルス列は、PRRに依存して、1Hzから100MHzまでの周波数に輝度変調される。ポンプパルス12aは、レンズ26によって集束せしめられて、サンプル表面30aに直径がおよそ10μmから20μmまでの範囲にあるスポットを形成し、スポットサイズがさらに小さくなったとしても、より小さな側面分解能を使用することができる。反射率変化を測定するために使用されるプローブビーム14aは、図1Bにおいてはビームスプリッタによってポンプビームと同一のレーザから導出され、図1Aにおいてはポンプビームとは別のレーザから導出される。プローブパルス14aは、例えば機械的なステージの使用によってポンプパルス12aに対して遅延されて、さらなる光路長が与えられる。光検出器34の出力は、ロックイン増幅器36に供給されて、さらに信号平均化器38に供給される。図1A及び図1Bは、本発明を実行するための適切な2つの実施例であることを認識すべきである。本発明の他の実施例は、波長が異なる2つのレーザを使用する。なお、本発明の他の実施例は、パルス反復周期が異なる2つのレーザ、あるいは振動後方反射器を使用して、光路長を変えて故にポンプパルスに対するプローブパルスの一瞬の相対位置を変更する。本発明の他の実施例では、多数の一定ポンプ・プローブ遅延が使用され、あるいは連続可変遅延が使用される。本発明の他の実施例において、ポンプ及びプローブパルス・ビームが同軸で供給され、他の実施例では、プローブ及びポンプビームは、互いに平行になるように供給される。プローブ及びポンプビームは、同一の、あるいは異なる光学素子によって供給することもできる。本発明の他の実施例では、プローブ及びポンプビームは、同一の変更を有し、あるいは異なる変更を有する。本発明の他の実施例では、プローブ及びポンプビームは、同一の入射角を有し、或いは入射角が異なっている。入射角は、基板の表面に垂直であり、または垂直から任意の適切な角度で傾斜している。本発明の他の実施例では、サンプルに供給される複数のポンプ及びプローブビームが存在し、複数のポンプ及びプローブビームの各々は、入射角、波長、遅延時間、偏光が異なっている。複数のポンプ及びプローブビームは、例えばエリアアレイ光検出器によって同時に供給されて検知される。例えば、供給される波長が異なる場合、エリア・アレイには、ダイクロイックフィルタなどの適宜の波長選択フィルタが設けられている。上記及び他の実施例は、全て本発明の教示に含まれ、さらに音響ベースの測定を行なうことにも適用される。例えば、図4を参照すると、プローブビーム光路内のミラーの1つに接続される圧電トランスデューサ(PZT)40の使用も、本発明の教示の範囲に含まれる。PZT40 によって、符号Aと付された軸に沿って例えばミラー22などのミラーの並進運動が生成される。ミラーがプローブパルスビームから遠ざかる方向に移動するとき、プローブパルス光路長が徐々に増加し、故に、サンプル30の表面30aにおいて連続したプローブパルス間の遅延が徐々に増加する。この実施例では、プローブパルスPRRは、PZT・ミラーアセンブリの振動速度よりもかなり大きいと仮定する。一般に、遅延は、「シェーカ」などの機械的ステージの使用によって達成される。シェーカは、逆反射ミラーを前後に振動させて例えば30Hzで30ピコ秒の遅延振動を与える装置である。遅延は、さらに二重変調を含む。例えば、圧電気装置によって駆動される小振幅及び高周波数シェーカとともに大なる遅延に対して滑らかに掃引される機械的ステージが存在する。この実施例では、シェーカは、プローブパルスの継続時間の一部である時間可変の遅延を生成する。この構成では、ポンプを変調する必要がなく、ロックイン増幅器はシェーカ周波数に参照される。遅延は、異なる反復周波数で動作する2つのレーザの使用によっても得られる。例えば、一方のレーザは、100.1MHzの反復度で作動し、他方のレーザは、100M Hzの反復度で作動する。この構成では、ロックイン増幅器ではなく、単にタイムベースが2つのレーザの異なる周波数、すなわち100kHzに同期する信号平均化器を必要とする。図5を参照すると、ポンプ/プローブパルスに関してサンプル30の表面30aを平行移動するX-Yステージ42にサンプル 30を装着することも、本発明の教示の範囲内である。これによって、表面30aの異なる領域をサンプリングできる。図8Aを参照すると、光ファイバ44によって、ポンプパルス、あるいはプローブパルス、またはポンプ及びプローブパルスの両方を伝えることも、本発明の教示の範囲内である。または、別の入力ファイバ46を設けて、ポンプパルスはファイバ44によって伝えられ、プローブ・パルスはファイバ46によって伝えられる。さらに別のファイバ48を、反射されたプローブ・パルスを受け取ってこれを光検出器34に伝えるために使用することができる。この実施例に対して、光ファイバの端部は、貼着されて保持ステージ50によって保持されている。保持ステージ50は、好ましくは線形アクチュエータや2段階の自由位置配置機構などのアクチュエータ54に部材52によって接続されている。このように、測定サイクルの信頼性及び再現性が改善され、サンプル表面に集束せしめられたポンプ、プローブあるいはポンプ及びプローブビームの大きさ及び位置は、レーザ出力ビームの方向や輪郭の小なる変化に依存せず、或いは、遅延t_Dを生成するために使用される機械的ステージの運動に関係したプローブビームの輪郭の変化に依存しない。好ましくは、プローブビーム伝達ファイバの端部と反射プローブビームファイバの端部との間の角度は、表面30aからの反射プローブビーム光の集光を最適化せしめるようになっている。サンプル表面上にファイバからの出力ビームを集束せしめるために、あるいは反射プローブ光を集光して図8Aのファイバ48へと向かわせるために、ファイバ(複数可)に続いて1枚以上のレンズを使用することも、本発明の範囲である。図8Bは、光フォーカスの通常の範囲未満となる直径を有するフォーカススポット44cを提供するために、ファイバの伸張などによって、ポンプ及び(または)プローブビーム伝達ファイバ44aの端部44bの直径が縮小されている実施例を示す。図8Aの実施例と結び付けると、これによって、ポンプまたはプローブ光パルスは、プローブビームの光路長に生じる変化にかかわらず、表面30aの非常に小なる領域(例えば直径が1μm未満であるスポット)に反復可能に供給される。図6A及び図6Bのグラフは、励起の後で、線量の増加及び注入物エネルギの増加により半導体材料の回収率（recovery rate）が単調増加することを示す現在のデータを示す。反射率の最も大きな変化は、ポンプパルスの印加の後に最初の数ピコ秒内に生じる。未知のテストサンプルに対する注入物線量の最も正確な評価を得る好ましいプロシージャは、以下のとおりである。最初に、ΔR(t)データは、例えば、10¹⁰cm^-2 と5×10¹⁰cm^-2の間のテストサンプルの線量レベルを含む範囲の注入物レベルを有する複数の周知のテスト・サンプルに対して得られる。この基準データは、図1Bに示すデータ記憶装置98に記憶される。次に、補間が、中間注入線量に対するΔR(t)の評価曲線を見つけるために、異なる周知のサンプルの間で実行される。3番目に、未知のサンプルの注入物線量を測定するために、未知のサンプルから得られた曲線と、補間された曲線との間で比較が行われる。なお、時間の関数としてΔR(t)の全曲線を測定することは必要ではない。その代わりに、所定数(例えば3)の適切に選択された時間でΔR(t)を測定して、選択された時間で得られた結果に基づいて分析を実行する。例えば、図6Bを参照すると、50,100及び150ピコ秒の時間に、または50,250及び500ピコ秒の時間でのみ、 ΔR(t)を測定し、そして測定されたポイントからのΔR(t)曲線形状を補間することが望ましい。 Ge、Si、BF₂、H及びPを含む多数の注入種に対するデータも、得られた。一般に、ΔR(t)の曲線の形式は、図6A乃至図６Bで示すようにホウ素の結果と質的に類似する。例えば、図10Aの最上位のΔR(t)曲線は、シリコンサンプル３０の表面30aへ注入されたSi,Pイオンによって得られたデータを示す。線量は10¹⁴cm^-2であり、注入エネルギーは30keVである。下方の2曲線は、30分間950℃でアニールした後に同一のサンプルに対して得られたデータを示す。これらの測定は、本発明が、注入物損傷のアニールが行われたことを確認するテストとして使用できることを示す。図10Bは、ΔR（t）の測定から注入エネルギが測定され発明の概念を示す。測定値は、10¹²cm^-2の密度でBイオンが注入された3つのシリコンウェーハに対して示されている。図10Bに示すように、サンプルは、30,50及び100keVのイオンエネルギで注入されている。なお、これらの3 つのデータセットは、反射率の最大変化が大きさの単位となるように正規化されるように、それぞれ独立に目盛りがふられている。図10Cは、ポンプまたはプローブビームを殆ど吸収しない上部層を介して注入線量が測定される本発明の概念を示す。測定値は、10¹²cm^-2の密度でBイオンが注入された3つのシリコン・ウェハに対して示す。図10Cに示すように、サンプルは、30,50及び100keVのイオン・エネルギで注入されている。各シリコンサンプルは、およそ220オングストロームの公称厚さを有する特にSiO₂などの誘電体層でコーティングされている。明白なように、本発明の教示による測定システムは、対象の波長(例えば本実例においては700〜800nmの範囲の波長)を強力に吸収しない材料の層や上部フィルムを介した注入線量に特徴を有する。図10Aは、750nm近傍の範囲に波長を有するポンプ及びプローブ光によって得られた結果を示す。図10Dは、波長400nm近傍のポンプ及びプローブ光の使用によって同一ウェハから得られたデータを示す。この波長範囲では、光学の吸収がかなり多い。表面の近傍の層の中の光の高い吸収は、メカニカルウェーブが構造体へと発せられるストレスを設定する。この波が表面から遠ざかるように伝搬するにつれて、それは、ウェハの光学的性質のローカルな変化を生成する。プローブ光パルスは、メカニカルウェーブの瞬間の位置で部分的な反射を被る。メカニカルウェーブで反射されたプローブ光パルスの一部とウェハの表面で反射されたプローブ光の一部の間の干渉は、図10Dに見られるΔR(t)の振動を生じさせる。アニールされたウェハでは、ウェハ表面近傍の注入領域での光吸収は、さほど多くない。従って、弱いメカニカルウェーブが生成され、ΔR(t)の振動は小さい。このように、振動強度の測定は、ウェハの表面近くのイオン注入層の状態を評価する別の手段を提供する。ある注入線量及びエネルギに対するΔR(t)の結果が、他の複数のパラメータによってある程度影響を受けることは、ありえる。これらは、注入プロセスの間の単位面積当たりのビーム電流と、半導体材料(もしあれば)のドーピングと、表面準備の他の特徴と、測定のために使用されるレーザパルスの強度とを含む。これがこの場合、未知のサンプルが、同一のあるいは類似した方法で周知のサンプルとして用意されたりまたは特徴づけられることは望ましい。図7及至図7Eを参照すると、観察された影響は以下のように理解されると信じられている。図7Aに示すように、ポンプパルスの一部は注入領域で吸収され、残りはサンプル30で吸収される。サンプル中の吸収長(d)は波長に依存する。750nm から700nmの波長範囲については、吸収長は、大抵シリコンサンプルに対して7マイクロメータである。ポンプパルスの吸収は電荷キャリヤの生成に帰着し、すなわち、電子(e^-)及び正孔(e⁺)が吸収長の距離の全体にわたって生成される。自由電子及び正孔は、半導体サンプルの光学「定数」に影響し、反射率の変化に帰着する。イオン注入サンプルでは、表面30aにて、あるいはその近傍において電荷キャリヤの高速の再結合が存在する。図7Bは、サンプルの注入領域及びその周囲の非注入領域への電荷キャリヤの拡散を示す。励起キャリヤが移動する速度は、半導体材料中の電子及び正孔の拡散係数を伴う、表面再結合の速度によって判別される。注入領域内では、再結合による電荷キャリヤの移動と欠陥サイトでのトラッピングとは、非注入半導体材料で生じるものとは著しく異なっている。このように、半導体材料の薄膜を研究して既に引用されたF.E.ドアニー（F.E. Doany）らの報告書とは異なり、電荷キャリヤは、材料の表面の近くの注入イオン及び欠陥と相互作用する前に拡散せしめなければならない。図7Cは、ポンプパルス(t₀)の到着の後に例えば10ピコ秒の時間t₂で到着して注入領域に入る第１のプローブパルスを示す。図7Dも、時間t₂で到着するが非注入領域に入る第1のプローブパルスを示す。この場合、明らかに、注入及び非注入領域の光学的性質は異なり、プローブビームへのサンプルの光反射率に生じた変化も異なる。図7Eは、ポンプパルス(t₀)の到着後の時間t₃(例えば20ピコ秒)で到着し、注入領域に入る第２のプローブパルスを示す。図7C及び図7Eを対比すると、ポンプパルスの吸収から始まる次の10ピコ秒の間、注入領域に残る電荷キャリヤが少なくなることが理解される。電荷キャリヤの数の減少は、サンプルの光学定数の対応し測定可能な変化につながり、例えば、プローブビームに対するサンプル30の反射率の時間依存性の変化につながる。本発明は、時間に対する光学定数の変化により、反射、偏光、位相などの変化を測定し、サンプルの領域内の注入化学種の有無と、注入線量と、注入エネルギと、ドーパント種のタイプと、注入関連損傷の程度と、サンプルへの化学種の導入に関係する他の影響とのうちの少なくとも1つとこの変化とを相関させる上記記載の機構を開発する。図9は、ポンプ及びプローブパルスがペアで印加されることを明らかにしている。すなわち、各ポンプパルスに対して、単一のプローブ・パルスが、反射率の変化を測定するためにサンプルに印加される。例えば、各々が時間t₀で印加されることが定義されている一連のポンプパルスに対して、対応するプローブ・パルスは、t₁、t₂、t₃及びt_maxの異なる時間遅延(t_D)で印加される。ポンプパルス間の間隔(例えば1/75MHz、即ち13.3ナノ秒)によって、前のポンプパルスに起因する光学効果が次のポンプパルスの印加の前に小さくなったことが保証される。 2つ以上のプローブ・パルスの後に続けて、単一のポンプパルスを印加することも、本発明の範囲に含まれる。1つ以上のポンプパルスと、cw、即ち実質的にcwプローブビームを印加することも本発明の範囲内である。本発明が、非常に短時間の間に注入または拡散領域の特性付を可能にしたことは、図9から明らかである。すなわち、3つのプローブ・パルスが使用されるとともに、結果として生じた反射率測定値がΔR(t)曲線を補間すると仮定すると、測定サイクル全体は、およそ40ナノ秒、あるいは75MHzの速度で連続する3つのポンプパルス(及び対応するプローブ・パルス)を生成するのに必要な時間で終えることができる。しかしながら、プローブ及びポンプ光パルスの変化を補償するために、一連の測定は、信号対雑音比を改善するために、好ましくは長時間に亘って行われ、次に平均が取られる。測定サイクル中にポンプ及び(または)プローブのパルスの波長を変え、かつ70 0nmから750nmの範囲を外れる他の波長を使用することも、本発明の範囲に含まれる。λの変化は、相当にデータ取得時間を短縮する。同様に、表面30aのスポットサイズの減少も、測定時間を短縮する。第１周波数(f₁)のポンプパルスのシーケンス及び第２周波数(f₂)のプローブ・パルスのシーケンスの生成（但しf₂≠ｆ₁）も、本発明の範囲に含まれる。この場合、信号平均化器38は、（f₁―f₂）と等しい割合でトリガされる。さらに、本発明の教示は、Geと、グループIII-V合金材料(例えばGaAs、GaAlAs )と、グループII-VI合金材料とを含む（しかしこれらに限定されない）、Si以外の多数の異なるタイプのサンプル材料に適用可能である。本発明の教示は、既述された特定の化学種との使用に対して限定されるものではない。更に、本発明の教示による測定システムは、固体、液体、気体ソースから化学種が拡散されてサンプルへの物理的な損傷が無視できるサンプルの測定にも最適である。本発明の他の実施例において、ポンプ及び(または)プローブパルスビームの波長は、サンプルに導入された化学種のエネルギ準位に対して選択され調整され、または、サンプルそのもののエネルギ遷移に調整されるので、感度が強化されるとともに表面効果に対する測定を不感にしている。本発明の他の実施例において、適切な応答時間を有する光検出器が利用可能であると仮定すると、プローブ・パルスを除去することができ、光検出器は、ポンプパルスそのものの間に生じるサンプルの光学定数の変化を測定する。本発明の教示は、明らかに、最初に言及した光測定システムに固有な問題を克服する。例えば、本発明の測定システムは、周波数領域ではなく時間領域では動作する。非常に短い時間スケールに対してサンプルを調査することによって、瞬間的な影響のみが考慮される。電荷キャリヤの背景平衡密度が一連のポンプパルスに対して生成されたとしても、本発明のシステムは、最新のポンプパルスによって引き起こされた瞬間的な影響のみを調査し、背景平衡密度の力学には関係はない。更に、タウク特許の音響技術は、本発明の測定システムへの補助として使用することができる。例えば、音響技術は、注入領域の深さを測定するために使用することができ、本発明の測定技術は、注入された種の密度を測定するために使用することができる。例えば、図10Dの最上位のΔR(t)曲線は、シリコンサンプル３０のソース30aへ注入されたSi及びPイオンによって得られたデータを示す。線量は10¹⁴cm^-2であり、注入エネルギーは30keVである。下方の2曲線は、30分間950℃でアニールした後の同一サンプルに対して得られたデータを示す。これらの測定は、波長400n mのポンプ及びプローブ光パルスを使用して行われた。前述したように、この短い波長では、光が、表面近傍の層に強く吸収され、ストレスがこの領域の中でセットアップされる。このストレスは、ウェハの内部に歪みパルスを送り出す。この歪みによって、シリコンの光学的性質のローカルな変化が生成される。プローブ光パルスが歪みパルスを含む領域を通過するとき、これは部分的に反射される。プローブ光の反射成分とシリコンウェハの表面で反射された一部のプローブ光との干渉は、図10Dに見られる光反射率の振動を生じさせる。これらの振動の大きさ及び周波数は、損傷がアニールされる範囲及びイオン密度のプローブとして使用される。ポンプ放射の波長は、半導体サンプルの電子及び正孔の生成に最適であるべきであるが、プローブ放射の波長はそのように抑制されないことを理解すべきである。このように、本発明の教示を、サンプルの表面へ近接した領域及び表面の変位（displacememt）におけるサンプルの光学定数ｎ及びκの瞬間的な時間依存変化の少なくとも１つを引き起こす装置及び方法の中で記載した。これらの変化は、光反射率の変化ΔR(t)と、反射または透過した光の位相のシフトδφ(t)と、反射光の偏光状態の変化と、反射あるいは透過した光の方向の変化につながる。これらの変化は、プローブ光の偏光及び入射角度にも依存する。光に対するサンプルの応答の測定される変化は、とりわけ、サンプルの表面近傍や固まり（バルク）の欠陥及び異質の原子種の分布に依存する。測定された変化は、種の濃度と、種のタイプと、注入エネルギと、ある位置に導入された種領域の有無と、注入に関係する損傷の有無との少なくとも1つに関係する。更に、1つ以上の基準サンプルから得られた曲線を使用する装置及び方法について記載したが、図1Bのコンピュータ96を使用して測定されたりあるいは生成された曲線を、サンプルの理論模型及び導入した化学種から計算された基準曲線と比較することも、本発明の範囲内である。このように、本発明を好ましい実施例に付いて示すとともに記載したが、本発明の請求項及び精神を逸脱せずに、本発明の形態及び詳細に関する変更は、当業者においては容易になしえるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年６月２７日【補正内容】請求の範囲（翻訳文）１．化学種が導入される表面の下に位置する少なくとも局部領域を有する半導体サンプルを調査する装置であって、選択された波長を有して前記サンプルに電荷キャリアの分布を生成する光ポンプパルスを生成し、前記電荷キャリアは前記サンプル及び前記局部領域内で拡散するとともに再結合して前記サンプルの表面及びその近傍の位置にてサンプルの光学定数の時間とともに変わる瞬間的な変化の少なくとも１つを誘導せしめ、さらに光プローブビームを生成可能とする光学手段と、光学定数が変化する間に少なくとも前記光プローブビームに対する前記サンプルの反応を測定する測定手段と、化学種濃度、化学種のタイプ、注入エネルギ、前記位置にて導入された化学種領域の有無、注入に関連する損傷の有無のうちの少なくとも１つと測定された反応とを関連づける関連付手段とを有することを特徴とする装置。２．前記光学手段は、プローブビームパルスを生成する手段からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３．前記光学手段は、連続波プローブビームを生成する手段からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。４．前記ポンプビームパルスは、継続期間がおよそ０．０１ピコ秒からおよそ１００ピコ秒であり、エネルギが１パルス当たりおよそ０．００１ｎＪからおよそ１００ｎＪであり、波長が２００ｎｍ以上であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。５．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の前記光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記プローブビームの反射強度の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。６．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記プローブビームの透過強度の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。７．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記プローブビームの偏光状態の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。８．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記ブローブビームの光学位相の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。９．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記プローブビームの方向の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１０．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記表面と前記検出器との間の光路長の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１１．前記光学手段は、前記サンプルに複数の光パルス対を供給し、前記パルス対の各々は、光ポンプパルスと光プローブパルスとからなり、前記プローブパルスは前記ポンプパルスに対して時間が遅延時間ｔ_Dだけ遅延され、ｔ_Dが前記サンプル内の電荷キャリアの再結合時間よりも短くなるパルス対が存在することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１２．遅延時間ｔ_Dを生成する機械的手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の装置。１３．前記機械的手段は、前記プローブパルスを反射するミラーに連結された圧電トランスデューサからなることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の装置。１４．前記機械的手段は、前記プローブパルスを反射するミラーに連結された振動台からなることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の装置。１５．前記関連付手段は、ディジタルデータプロセッサからなり、前記ディジタルデータプロセッサは、時間に対する光学定数の変化の関数となる曲線を生成し、前記ディジタルデータプロセッサは、生成した曲線を、少なくとも１つの基準サンプルから得られた少なくとも１つの基準曲線に比較することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１６．前記関連付手段は、ディジタルデータプロセッサからなり、前記ディジタルデータプロセッサは、時間に対する光学定数の変化を表す曲線を生成し、前記ディジタルデータプロセッサは、生成した曲線を、サンプルのモデルから計算された少なくとも１つの基準曲線に比較することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１７．前記光学手段は、周波数ｆ₁でポンプパルスのシーケンスを生成し、ポンプパルスのシーケンスは、周波数ｆ₂（但し、ｆ₂＜ｆ₁）で輝度変調されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１８．前記光学手段は、周波数ｆ₁でポンプパルスのシーケンスを、周波数ｆ₂（但し、ｆ₂≠ｆ₁）でプローブパルスのシーケンスを生成することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１９．前記光学手段は、光ファイバを介してポンプパルス及びプローブパルスの少なくとも一方を前記表面に供給することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２０．前記測定手段は、反射されたプローブパルスを光検出器に向かわせる光ファイバを含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２１．前記光学手段は、ポンプパルス及びプローブパルスを前記表面に集束せしめるフォーカス手段からなり、前記フォーカス手段は、先端部の直径が残りの部分の直径に対して短くなっている光ファイバからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２２．前記光学手段は、１秒当たりおよそ１００パルスから１秒当たりおよそ５ ×１０⁹パルスの範囲の速度で光パルスを生成するレーザからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２３．前記光学手段は、光ポンプパルス及び光プローブパルスを生成する単一のレーザからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２４．前記光学手段は、光ポンプパルスを生成する第１レーザと、光プローブパルスを生成する第２レーザとからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２５．前記光学手段は、光ポンプパルスの各々に対して複数の光プローブパルスを生成することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２６．前記測定手段は、前記光ポンプパルスの振幅の関数として測定値を得ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２７．前記光学手段は光プローブパルスを生成し、前記光ポンプパルス及び前記光プローブパルスは、前記表面に対して垂直な角度で供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２８．前記光学手段は光プローブパルスを生成し、前記光ポンプパルス及び前記光プローブパルスは、前記表面に対して垂直を除く角度で供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２９．前記光学手段は光プローブパルスを生成し、前記光ポンプパルス及び前記光プローブパルスは、前記表面に同一の軸に沿って供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３０．前記光学手段は光プローブパルスを生成し、前記光ポンプパルス及び前記光プローブパルスは、前記表面に対して２つの別々の軸に沿って供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３１．前記光学手段は光プローブパルスを生成し、前記光ポンプパルス及び前記光プローブパルスは、前記表面の同一の位置に供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３２．前記光学手段は光プローブパルスを生成し、前記光ポンプパルス及び前記光プローブパルスは、前記表面の２つの異なる位置に供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３３．前記光学手段は、所定の偏光状態を有する光プローブパルスを生成し、前記測定手段は、前記光プローブパルスの反射及び透過の一方が行われる時に楕円偏光パラメータを検出する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３４．前記光学手段は、各々が少なくとも１つの光ポンプパルスと少なくとも１つの光プローブパルスとからなるポンプ・プローブパルスのセットを生成し、前記測定手段は、前記サンプルを反射または透過する光の光学位相と強度と偏光状態との少なくとも１つにおける変化の振動から、前記サンプルに存在する格子欠陥量の兆候を少なくとも検出する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３５．化学種が導入された表面の下に少なくとも１つの局部領域が位置する半導体サンプルを検査する方法であって、選択された波長を有して前記サンプルに電荷キャリアの分布を生成する光ポンプパルスを生成し、前記電荷キャリアは前記サンプル及び前記局部領域内で拡散するとともに再結合して前記サンプルの表面及びその近傍の位置での前記サンプルの光学定数の瞬間的な時間とともに変わる変化の少なくとも１つを誘起する生成行程と、少なくとも前記光学定数が変化する間に光プローブビームに対するサンプルの反応を測定する測定行程と、化学種の濃度、化学種のタイプ、注入エネルギ、前記位置に導入された化学種の有無、注入に関連する損傷の有無のうちの少なくとも１つに前記測定された反応を関係付ける関連付行程とからなることを特徴とする方法。３６．前記サンプルを熱アニールして注入に関係する損傷を減らしたり除去する初期行程をさらに有し、前記測定された反応に応じて、前記サンプルが十分に熱アニールされて注入に関連する損傷が減ったり除去されたか否かを判別する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。３７．前記測定行程は、連続波プローブビーム及びパルス化プローブビームの少なくとも一方を生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。３８．前記生成行程は、継続期間がおよそ０．０１ピコ秒からおよそ１００ピコ秒であり、エネルギが１パルス当たりおよそ０．００１ｎＪからおよそ１００ｎＪであり、波長が２００ｎｍ以上となるポンプビームパルスを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。３９．前記測定行程は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの反射強度の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４０．前記測定行程は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの透過強度の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４１．前記測定行程は、前記光プローブビームが前記サンプルに入射した後で入力するように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの偏光状態の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４２．前記測定行程は、前記光プローブビームが前記サンプルに入射した後で入力するように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの光学位相の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４３．前記測定行程は、前記光プローブビームが前記サンプルに入射した後で入力するように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの方向の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４４．前記測定行程は、前記光プローブビームが前記サンプルに入射した後で入力するように配置された検出器を使用し、前記表面と前記検出器との間の光路長の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４５．前記測定行程及び前記生成行程は、複数の光パルス対を前記サンプルに供給する行程を含み、前記パルス対の各々は、光ポンプパルスと光プローブパルスとからなり、前記プローブパルスは前記ポンプパルスから時間が遅延時間t_Dだけ遅延され、 t_Dがサンプル内での電荷キャリア再結合時間未満である前記パルス対が存在することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４６．前記測定行程は、時間に対する光学定数の変化の関数となる曲線を生成する行程を含み、前記関連付行程は、少なくとも１つの基準サンプルから得られた少なくとも１つの基準曲線に対して生成した曲線を比較する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４７．前記測定行程は、時間に対する光学定数の変化を表す曲線を生成する行程を含み、前記関連付行程は、前記サンプルのモデルから計算された少なくとも１つの基準曲線に対して生成した曲線を比較する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４８．前記測定行程は、各光ポンプパルスに対して、複数の光プローブパルスを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４９．前記測定行程は、前記光ポンプパルスの振幅の関数として測定値を得ることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５０．前記測定行程は、所定の偏光状態を有する光プローブパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、光プローブパルスの反射及び透過の一方における楕円偏光パラメータを検出する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５１．前記測定行程は、強度、偏光状態、前記サンプルによって反射されたり前記サンプルを透過した光の光学位相のうちの少なくとも１つの変化における振動から、前記サンプルに存在する格子欠陥量の少なくとも兆候を検出する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５２．前記表面は、半導体材料及び誘電体材料の一方からなる少なくとも１つの層の下に位置することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５３．前記生成行程は、周波数ｆ₁でポンプパルスのシーケンスを生成する行程を含み、前記ポンプパルスのシーケンスは周波数ｆ₂（但しｆ₁＜ｆ₂）で輝度変調されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５４．前記生成行程は、周波数ｆ₁でポンプパルスのシーケンスを生成する行程を含み、前記測定行程は、周波数ｆ₂（但しｆ₁≠ｆ₂）でプローブパルスのシーケンスを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５５．前記生成行程及び前記測定行程の少なくとも１つは、光ファイバを介して光ビームを前記表面に供給する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５６．前記測定行程は、光ファイバを介して光検出器に反射されたプローブパルスを供給する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５７．前記生成行程及び前記測定行程の少なくとも１つは、フォーカス光ビームを前記表面に供給する行程を含み、前記光ビームは、先端部の直径が他の部分の直径よりも減少している光ファイバによって集束せしめられることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５８．前記生成行程及び前記測定行程の少なくとも１つは、レーザを作動せしめて１秒当たりおよそ１００パルスから１秒当たりおよそ５× １０⁹パルスの範囲の速度で光パルスを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５９．前記測定行程は、光プローブパルスを生成する行程を含み、前記光ポンプパルス及び前記光プローブパルスは単一のレーザによって生成されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６０．前記生成行程は、第１レーザで光ポンプパルスを生成し、前記測定行程は、第２レーザで少なくとも１つの光プローブビームを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６１．前記光ポンプパルス及び前記光プローブビームは、前記表面に対して垂直な角度で供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６２．前記光ポンプパルス及び前記光プローブビームは、前記表面に対して垂直を除く角度で供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６３．前記光ポンプパルス及び前記光プローブビームは、同一の軸に沿って前記表面に対して供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６４．前記光ポンプパルス及び前記光プローブビームは、２つの異なる軸に沿って前記表面に対して供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６５．前記光ポンプパルス及び前記光プローブビームは、前記表面の同一の位置に供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６６．前記光ポンプパルス及び前記光プローブビームは、前記表面の異なる２つの位置に供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６７．前記測定行程は、光プローブビームを生成する行程を含み、前記光ポンプパルス及び前記光プローブビームの波長を変える行程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６８．前記生成行程は、各々が前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する複数の光ポンプパルスを同時に生成する行程を含み、前記測定行程は、複数の光プローブビームを同時に生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６９．前記測定行程は、複数の光プローブビームを生成する行程を含み、前記複数のポンプパルス及びプローブビームの各々は、異なる入射角度、異なる波長、異なる遅延時間、異なる偏光のうちの少なくとも１つを有するように生成されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。

Claims

【特許請求の範囲】１．化学種が導入される表面の下に位置する少なくとも１つの局部領域を有する半導体サンプルを調査する装置であって、前記サンプルの表面及びその近傍の位置にてサンプルの光学定数の時間とともに変わる瞬間的な変化の少なくとも１つを誘導せしめ、光プローブビームを生成可能とする光学手段と、光学定数が変化する間に少なくとも前記光プローブビームに対する前記サンプルの反応を測定する測定手段と、化学種濃度、化学種のタイプ、注入エネルギ、前記位置にて導入された化学種領域の有無、注入に関連する損傷の有無のうちの少なくとも１つと測定された反応とを関連づける関連付手段とを有することを特徴とする装置。２．前記光学手段は、少なくとも１つのプローブビームパルスを生成する手段からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３．前記光学手段は、連続波プローブビームを生成する手段からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。４．前記光学手段は、継続期間がおよそ０．０１ピコ秒からおよそ１００ピコ秒であり、エネルギが１パルス当たりおよそ０．００１ｎＪからおよそ１００ｎＪであり、波長が２００ｎｍ以上となる少なくとも１つのポンプビームパルスを生成する手段を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。５．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の前記光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記プローブビームの反射強度の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。６．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記プローブビームの透過強度の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。７．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記プローブビームの偏光状態の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。８．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記プローブビームの光学位相の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。９．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記プローブビームの方向の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１０．前記測定手段は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器からなり、前記測定手段は、前記表面と前記検出器との間の光路長の変化を測定する手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１１．前記光学手段は、前記サンプルに複数の光パルス対を供給し、前記パルス対の各々は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する光ポンプパルスからなり、前記プローブパルスは前記ポンプパルスに対して時間が遅延時間ｔ_Dだけ遅延され、ｔ_Dが前記サンプル内の電荷キャリアの再結合時間よりも短くなるパルス対が少なくとも存在することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１２．遅延時間ｔ_Dを生成する機械的手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の装置。１３．前記機械的手段は、前記プローブパルスを反射するミラーに連結された圧電トランスデューサからなることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の装置。１４．前記機械的手段は、前記プローブパルスを反射するミラーに連結された振動台からなることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の装置。１５．前記測定手段は、時間に対する光学定数の変化の関数となる曲線を生成し、前記関連付手段は、生成した曲線を、少なくとも１つの基準サンプルから得られた少なくとも１つの基準曲線に比較する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１６．前記測定手段は、時間に対する光学定数の変化を表す曲線を生成し、前記関連付手段は、生成した曲線を、サンプルのモデルから計算された少なくとも１つの基準曲線に比較する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１７．前記光学手段は、周波数ｆ₁でポンプパルスのシーケンスを生成し、ポンプパルスのシーケンスは、周波数ｆ₂（但し、ｆ₂＜ｆ₁）で輝度変調されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１８．前記光学手段は、周波数ｆ₁でポンプパルスのシーケンスを、周波数ｆ₂（但し、ｆ₂≠ｆ₁）でプローブパルスのシーケンスを生成することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。１９．前記光学手段は、光ファイバを介してポンプパルス及びプローブパルスの少なくとも一方を前記表面に供給することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２０．前記測定手段は、反射されたプローブパルスを光検出器に向かわせる光ファイバを含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２１．前記光学手段は、ポンプパルス及びプローブパルスを前記表面に集束せしめるフォーカス手段からなり、前記フォーカス手段は、先端部の直径が残りの部分の直径に対して短くなっている光ファイバからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２２．前記光学手段は、１秒当たりおよそ１００パルスから１秒当たりおよそ５ ×１０⁹パルスの範囲の速度で光パルスを生成するレーザからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２３．前記光学手段は、光ポンプパルス及び光プローブパルスを生成する単一のレーザからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２４．前記光学手段は、光ポンプパルスを生成する第１レーザと、光プローブパルスを生成する第２レーザとからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２５．前記光学手段は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有し、少なくとも１つの光ポンプパルスと、前記少なくとも１つの光ポンプパルスに対しては複数の光プローブパルスとを生成することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２６．前記測定手段は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有して、少なくとも１つの光ポンプパルスを生成し、前記測定手段は、前記少なくとも１つの光ポンプパルスの振幅の関数として測定値を得ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２７．前記光学手段は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有して、少なくとも１つの光ポンプパルスと、少なくとも１つの光プローブパルスとを生成し、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブパルスは、前記表面に対して垂直な角度で供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２８．前記光学手段は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有して、少なくとも１つの光ポンプパルスと、少なくとも１つの光プローブパルスとを生成し、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブパルスは、前記表面に対して垂直を除く角度で供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。２９．前記光学手段は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有して、少なくとも１つの光ポンプパルスと、少なくとも１つの光プローブパルスとを生成し、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブパルスは、前記表面に向けて同一の軸に沿って供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３０．前記光学手段は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有して、少なくとも１つの光ポンプパルスと、少なくとも１つの光プローブパルスとを生成し、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブパルスは、前記表面に対して２つの別々の軸に沿って供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３１．前記光学手段は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有して、少なくとも１つの光ポンプパルスと、少なくとも１つの光プローブパルスとを生成し、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブパルスは、前記表面の同一の位置に供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３２．前記光学手段は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有して、少なくとも１つの光ポンプパルスと、少なくとも１つの光プローブパルスとを生成し、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブパルスは、前記表面の２つの異なる位置に供給されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３３．前記光学手段は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有して、少なくとも１つの光ポンプパルスと、少なくとも１つの光プローブパルスとを生成し、前記少なくとも１つの光プローブパルスは所定の偏光状態を有し、前記測定手段は、前記少なくとも１つの光プローブパルスの反射及び透過の一方が生じる時に楕円偏光パラメータを検出する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３４．前記光学手段は、各々が、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスと、少なくとも１つの光プローブパルスとからなるポンプ・プローブパルスのセットを生成し、前記測定手段は、前記サンプルを反射または透過する光の光学位相と強度と偏光状態との少なくとも１つにおける変化の振動から、前記サンプルに存在する格子欠陥量の少なくとも兆候を検出する手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。３５．化学種が導入された表面の下に少なくとも１つの局部領域が位置する半導体サンプルを検査する方法であって、前記サンプルの表面及びその近傍の位置での前記サンプルの光学定数の時間とともに変わる瞬間的な変化の少なくとも１つを誘起する誘起行程と、前記光学定数が変化する間に光プローブビームに対する前記サンプルの反応を測定する測定行程と、化学種の濃度、化学種のタイプ、注入エネルギ、前記位置に導入された化学種の有無、注入に関連する損傷の有無のうちの少なくとも１つに前記測定された反応を関係付ける関連付行程とからなることを特徴とする方法。３６．前記誘起行程は、少なくとも１つのポンプビームパルスを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。３７．前記測定行程は、連続波プローブビーム及びパルス化プローブビームの少なくとも一方を生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。３８．前記誘起行程は、継続期間がおよそ０．０１ピコ秒からおよそ１００ピコ秒であり、エネルギが１パルス当たりおよそ０．００１ｎＪからおよそ１００ｎＪであり、波長が２００ｎｍ以上となる少なくとも１つのポンプビームパルスを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。３９．前記測定行程は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの反射強度の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４０．前記測定行程は、前記サンプルに入射した後の光プローブビームが入力されるように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの透過強度の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４１．前記測定行程は、前記光プローブビームが前記サンプルに入射した後で入力するように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの偏光状態の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４２．前記測定行程は、前記光プローブビームが前記サンプルに入射した後で入力するように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの光学位相の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４３．前記測定行程は、前記光プローブビームが前記サンプルに入射した後で入力するように配置された検出器を使用し、前記プローブビームの方向の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４４．前記測定行程は、前記光プローブビームが前記サンプルに入射した後で入力するように配置された検出器を使用し、前記表面と前記検出器との間の光路長の変化を測定する行程をさらに有することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４５．前記測定行程及び前記誘起行程は、複数の光パルス対を前記サンプルに供給する行程を含み、前記パルス対の各々は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する光ポンプパルスからなり、前記パルス対の各々は、光プローブパルスをさらに有し、前記プローブパルスは前記ポンプパルスから時間が遅延時間t_Dだけ遅延され、 t_Dがサンプル内での電荷キャリア再結合時間未満である前記パルス対が少なくとも存在することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４６．前記測定行程は、時間に対する光学定数の変化の関数となる曲線を生成する行程を含み、前記関連付行程は、少なくとも１つの基準サンプルから得られた少なくとも１つの基準曲線に生成した曲線を比較する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４７．前記測定行程は、時間に対する光学定数の変化を表す曲線を生成する行程を含み、前記関連付行程は、前記サンプルのモデルから計算された少なくとも１つの基準曲線に対して生成した曲線を比較する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４８．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程と、前記少なくとも１つの光ポンプパルスに対して、複数の光プローブパルスを生成する行程とを含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。４９．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、前記少なくとも１つの光ポンプパルスの振幅の関数として測定値を得ることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５０．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスと、所定の偏光状態を有する少なくとも１つの光プローブパルスとを生成する行程を含み、前記測定行程は、前記少なくとも１つの光プローブパルスの反射及び透過の一方において楕円偏光パラメータを検出する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５１．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスと、少なくとも１つの光プローブパルスとを生成する行程を含み、前記測定行程は、強度、偏光状態、前記サンプルによって反射されたり前記サンプルを透過した光の光学位相のうちの少なくとも１つの変化における振動から、前記サンプルに存在する格子欠陥量の少なくとも兆候を検出する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５２．前記表面は、半導体材料及び誘電体材料の一方からなる少なくとも１つの層の下に位置することを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５３．前記誘起工程は、周波数ｆ₁でポンプパルスのシーケンスを生成する行程を含み、前記ポンプパルスのシーケンスは周波数ｆ₂（但しｆ₁＜ｆ₂）で輝度変調されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５４．前記誘起工程は、周波数ｆ₁でポンプパルスのシーケンスを生成する行程を含み、前記測定行程は、周波数ｆ₂（但しｆ₁≠ｆ₂）でプローブパルスのシーケンスを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５５．前記誘起行程及び前記測定行程の少なくとも１つは、光ファイバを介して光ビームを前記表面に供給する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５６．前記測定行程は、光ファイバを介して光検出器に反射されたプローブパルスを供給する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５７．前記誘起行程及び前記測定行程の少なくとも１つは、フォーカス光ビームを前記表面に供給する行程を含み、前記光ビームは、先端部の直径が他の部分の直径よりも減少している光ファイバによって集束せしめられることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５８．前記誘起行程及び前記測定行程の少なくとも１つは、レーザを作動せしめて１秒当たりおよそ１００パルスから１秒当たりおよそ５×１０⁹パルスの範囲の速度で光パルスを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。５９．前記誘起行程は、少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、少なくとも１つの光プローブパルスを生成する行程を含み、前記光ポンプパルス及び前記光プローブパルスは単一のレーザによって生成されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６０．前記誘起行程は、第１レーザで少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、第２レーザで少なくとも１つの光プローブビームを生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６１．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、少なくとも１つの光プローブビームを生成する行程を含み、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブビームは、前記表面に対して垂直な角度で供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６２．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、少なくとも１つの光プローブビームを生成する行程を含み、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブビームは、前記表面に対して垂直を除く角度で供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６３．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、少なくとも１つの光プローブビームを生成する行程を含み、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブビームは、同一の軸に沿って前記表面に対して供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６４．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、少なくとも１つの光プローブビームを生成する行程を含み、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブビームは、２つの異なる軸に沿って前記表面に対して供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６５．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、少なくとも１つの光プローブビームを生成する行程を含み、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブビームは、前記表面の同一の位置に供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６６．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する少なくとも１つの光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、少なくとも１つの光プローブビームを生成する行程を含み、前記少なくとも１つの光ポンプパルス及び前記少なくとも１つの光プローブビームは、前記表面の異なる２つの位置に供給されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６７．前記誘起行程は、前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する光ポンプパルスを生成する行程を含み、前記測定行程は、光プローブビームを生成する行程を含み、前記光ポンプパルス及び前記光プローブビームの少なくとも一方の波長を変える行程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６８．前記誘起行程は、各々が前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する複数の光ポンプパルスを同時に生成する行程を含み、前記測定行程は、複数の光プローブビームを同時に生成する行程を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。６９．前記誘起行程は、各々が前記サンプル内に電荷キャリアを生成するのに十分なエネルギを有する複数の光ポンプパルスを同時に生成する行程を含み、前記測定行程は、複数の光プローブビームを同時に生成する行程を含み、前記複数のポンプパルス及びプローブビームの各々は、異なる入射角度、異なる波長、異なる遅延時間、異なる偏光のうちの少なくとも１つを有するように生成されることを特徴とする請求の範囲第３５項記載の方法。