JPS6292487A - 光ルミネセンス評価装置 - Google Patents

光ルミネセンス評価装置

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JPS6292487A
JPS6292487A JP60232404A JP23240485A JPS6292487A JP S6292487 A JPS6292487 A JP S6292487A JP 60232404 A JP60232404 A JP 60232404A JP 23240485 A JP23240485 A JP 23240485A JP S6292487 A JPS6292487 A JP S6292487A
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Takuya Oizumi
卓也 大泉
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 励起レーザ光の偏光状態を変化させ、効果的にレーザ光
を試料面へ導き、かつ、連続的に試料面への到達光量を
変化させることのできる光ルミネセンス(Photo 
Lu1niscence+ PL) av価装置で、半
導体レーザ、LEDなどの発振波長をデバイスに組み込
む前に予め評価するための装置である。
〔産業上の利用分野〕
本発明はPL評価装置に係り、さらに詳しく言えば、励
起レーザ光を効果的に、かつ、連続的にその強度を変化
することができるPL評価方式に関するものである。
〔従来の技術〕
ウェハである波長(例えばXμm)が出るとすると、ウ
ェハをチップに分離切断した段階でチップからどの程度
の波長が出るかの相関関係は判別可能である。すなわち
、ウェハ段階でチップの発振波長が所望の値になるか否
かが判断可能であるからウェハで円7評価を行い所定の
発振波長が得られないウェハについてはPI、評価後の
プロセスを行わないことにしている。
従来の垂直入射方式の円、iif+dli装置は第4図
に示され、11は励起レーザ光、12ばレンズ(受光レ
ンズ)、13は45°ミラー(ハーフミラ−)、14は
レンズ(対物レンズ)、15はサンプル(例えば半導体
ウェハ)、16は円、光、17は全反射ミラー、18は
フィルター、19はチョッパー、20はモノクロメータ
、21はディテクター、224;t l:Iツクインア
ンプ、23はプロッタである。図示の装置においてレン
ズ12を含む点線で囲む部分は顕微鏡24として一体的
に構成されている。
レンズ12で簗光された励起レーザ光11はハーフミラ
−13によってレンズ14を通ってウェハ15に照射さ
れ、そのときウェハから出されるPI、光16は、45
°ミラー13、全反射ミラー17、フィルター18(円
、光のみをj…し、反射されてくるレーザ光は通さない
ために設けられる)、モノクロメータ20、ディテクタ
21を経てロックインアンプ22に達し、その波長対強
度の関係がプロッタ23上に図示の如く表示される。
ウェハ15はInP / InGaAs/ InPなる
構造、すなわちダブルへテロ構造の円、素子である。
斜め入射方式のPL評価装置においては、45°ハーフ
ハラ−13を用いる代りにレーザ光11を斜めから直接
ウェハ15に照射する方式である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記の如く円、評1iHi装置としては垂直入射方式と
斜め入射方式とがあるが、前者は45°ミラーでの励起
光の減衰が大きいという欠点があり、また後者は光軸調
整が困難であるという欠点がある。ハーフミラ−は偏光
特性をもっており、他方レーザ光は直線偏光され、ある
方向にだけ振動する。そこで、45°ミラーの特性がマ
ツチング(matc旧ng)しないとその反射率が異な
り、反射してウェハに達する光のエネルギーが小になる
後者においては、45°ミラーにマツチングする如くレ
ーザ光の方向を変えて最適なレーザ光をみつけなければ
ならないが、レーザ光の偏光方向を回転することは容易
でなく、複雑で高価な機構を必要とする。
測定されるPL光の波長は試料に照射されるレーザ光の
エネルギーに依存し、レーザ光のエネルギーが変化する
とIIL光の評価に支障がある。そこでレーザ光を常に
一定にする必要がある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、励起
レーザ光の偏光状態を変え、45°ミラ一部でのロスを
小さくし、効果的にレーザ光を試料面に導き、かつ、偏
光状態を変えることにより連続的に試料面に到達する光
旨を変化させることができ、Pl、光計測において有益
な評価方式を提供する装置を提供することを目的とする
〔問題点を解決するための手段〕
第1図ないし第3図は本発明実施例を示す図である。
半導体ウェハ15にレーザ光11を照射し、そのエネル
ギーにより発生するIIL光の評価を行う第1図の装置
において、レーザ光の偏光状態を変えるλ/4波長板2
5をレンズ12の前に、すなわち顕微鏡24のレーザ光
入射側に設ける。
〔作用〕
45°ミラーに光が入射した場合、当然のことながら偏
光現象が起きる。すなわち、入射面内の振動部分(P−
成分)と垂直な面内で振動する成分(S〜酸成分との反
射率が異なる。励起レーザ光は通常直線偏光されている
ので、45°ミラーとレーザ光のマツチングを適当にし
ないと多大なロス(反射率の低下)を引き起す。本発明
は励起レーザ光を円偏光もしくは楕円偏光に変換し、上
記のマツチングを考慮しなくとも一定の反射率を得るこ
とができるようにし、効果的にPL光評価を行えるよう
にしたものである。また、偏光状態を調整し、試料面に
到達する光量を連続的に変化させ、効果的なデータ取得
を可能とするものである。
〔実施例〕
以下、図面を参1jj41.て本発明実施例を詳細に説
明する。
第1図の本発明における円、評価装置例を参照すると、
直線偏光されたレーデ光11はλ/4波長板25にて、
円偏光もしくは楕円偏光となり、45°ミラー13に入
射し、一定の反射率で試料15の面に反射される。λ/
4波長板25を調整(回転)することにより、すなわち
位相差を与えることにより、試料面に到達する光量を連
続的に調整することができる。励起レーザ光11により
試料15から発生したPL光16は全反射ミラー17に
て分光部(2L 22)へ導かれ、プロッタ23J:に
は波長−強度曲線(Pl。
スペクトル)がFMかれる。
λ/4波長板は一般に特定の波長の光のたやのものとし
て形成されているので、レーザ光を例えばYAGレーザ
で発振する場合、その波長は1064μmであるので、
それに対応するλ/4波長板を用意することは可能であ
り、かかるλ/4波長板をII!′i微鏡24の入射光
側に配置する。そして、ウェハ15上の所定の位置にお
いて観測をなしウェハの良否を判定する。
本装置例では、λ/4波長板25の調整(回転)により
、迅速にPL光強度を適当な大きさに調整でき、また円
2波長、強度の励起強度依存性等も簡単に計測できる。
前辺って例えば波長1.3μmでピーク強度が得られる
ことが判明している場合、プロッタ23をみてピーク強
度が得られたときの波長が1.2μmであったとすると
、ウェハ15は不良と判定され、それに対して以後の工
程を実施しないようにすると、プロセスの無駄が大幅に
節減される。
第2図、第3図に本発明の他の実施例が示され、第2図
は円2光の積分強度を評価する装置例、第3図はPL光
の発光状態を評価する装置例である。これらの場合、λ
/4波長板を回転し、位相ずれ角をずらすことにより、
励起?−ザ光パワーを調整し、迅速かつ簡単に励起パワ
ー密度対PL光の積分強度(第2図)、励起パワー密度
対日、光の発光状態(第3図)の相関をflることが可
能である。
第2図を参照すると、同図Tb)の平面図に示される如
く、ウェハ15と基準試料(Ref、) 26とを並べ
て配置し、走査線27で示ず如くにレーザ光11をRe
f、26とウェハ15の双方にわたって走査する。プロ
ッタ23には最初Ref、26の積分強度28aと次に
ウェハ15の積分強度28bが現れる。相関関係によっ
て積分強度28aから許容されるずれ量が判っているか
ら、この許容範囲の外の積分強度が観察されたとき当該
ウェハは不良と判定される。第2図の実施例ではウェハ
がほぼその全体にわたって速やかに評価されうる利点が
ある。
第3図(alの実施例においては、ウェハに欠陥が存在
するか否かを判定することが可能で、レーザ光をλ/4
波長板を通して試料15に照射し、そのとき得られるP
L光16をビジコン29を通し例えばCRT 30でモ
ニターすると、欠陥があると同図(b)に示される如く
白く光った面31に欠陥32が黒点として現れる。そし
て、レーザ光を高励起から低励起状態へとエネルギーを
変えると、例えば低励起状態で検知できなかった欠陥が
高励起状態で現れることがあり、ウェハの欠陥検知に有
効である。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、本発明によれば、励起光レーザ
を効果的に試料面に導き、かつ、波長板の回転により試
料面に到達する励起光レーザパワーを簡単に調整するこ
とができるので、PL光評価において所望のデータを迅
速かつ的確に得ることができる。また斜め入射系PL評
価装置にみられるような複雑な光軸調整も必要とせず、
つまみなどを用いてλ/4波長板を回転する簡便な装置
構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例日、評価装置を示す図、第2図+
a+は本発明の他の実施例PL評価装置の図、同図(b
)はウェハとRef、試料との配置を示す平面図、 第3図(alは本発明のさらに他の実施例P1.評価装
置の図、同図1blはウェハの欠陥を示す図、第4図は
従来例を示す図である。 第1図ないし第4図において、 11はレーザ光、 12はレンズ、 13は45゛ミラー、 14はレンズ、 15はウェハ、 16はPL光、 17は全反射ミラー、 18はレンズ、 19はフィルター、 20はチョツパー、 21はモノクロメータ、 22はディテクター、 23はロックインアンプ、 24はプロッタ、 25は顕微鏡、 26はλ/4波長板、 27は基準試料、 28は走査線、 29a 、 29bはプロッタに現れる積分強度を表わ
す線、 30はビジコン、 31はCRT 。 32はウェハの反対面、 33は欠陥を表す点である。 (Q) ?ト;5徊〔丑υ)1夾う1−ヒ、イ1シjの
圀(b)  %zハV−Ref、 甑@−めぞ面図((
1)  朱発明−把例の図 (b)   リエへの火桶を氷Tの 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体(15)にレーザ光(21)を照射し、そ
    のエネルギーにより発生するルミネセンス光(16)の
    評価を行うための45°ミラー(13)、レンズ(12
    、14、18)、全反射ミラー(17)、分光部(21
    、22)、ロックインアンプ(23)、プロッタ(24
    )から成る装置において、 入射光側レンズ(12)の前にλ/4波長板(26)を
    配置し、 サンプル(15)上の所定の位置にレーザ光(11)を
    照射して得られるルミネセンス光(16)の波長に対す
    る強度の関係をプロッタ(24)でモニターする構成と
    したことを特徴とする光ルミネセンス評価装置。
  2. (2)サンプル(15)をレーザ光(11)に相対的に
    動かし、レーザ光(11)の励起パワー密度に対するル
    ミネセンス光(16)の積分強度をモニターする構成と
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光ル
    ミネセンス評価装置。
  3. (3)レーザ光(11)の励起パワー密度を変化し、そ
    れに対するルミネセンスPL光(16)の発光状態をモ
    ニターしてサンプルの欠陥(33)を検知する構成とし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光ルミ
    ネセンス評価装置。
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JPH0478191B2 JPH0478191B2 (ja) 1992-12-10

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