KR100214232B1 - 결정 면 방위의 결정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

시료가 소정의 회전각 단계 만큼 시료의 표면에 수직인 축 주위를 회전한다. 시료의 표면이 직선 편광된 광(光)으로 조사되며, 시료의 표면으로 부터 반사된 광의 반사 강도가 각 회전각 단계에서 검출된다. 반사 강도의 회전각 의존성에 기하여, 시료의 결정 면 방위가 결정된다. 신호 대 잡음 비를 개선하기 위하여, 시료의 결정 격자가 여기된다. 더욱이, 복수의 반사 강도를 얻기 위하여, 시료의 표면은 복수의 직선 편광된 광의 빔으로 조사된다.

Description

결정 면 방위의 결정 방법 및 장치
발명의 분야
본 발명은, 결정 면 방위(crystal face orientation)의 측정에 관한 것으로, 특히 결정질의 결정 면 방위 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래 기술의 설명
예를 들면, 실리콘(Si)과 같은 Ⅳ족 반도체 혹은 갈륨-비소(GaAs) 및 갈륨-인(GaP) 과 같은 합성 반도체의 반도체 결정은, 상업적으로 이용가능한 반도체 소자용 기판으로서 웨이퍼의 형태로 절단된다. 면 방위를 측정하기 위해 벌크 결정의 면 간격의 정보를 얻는 X-선 회절법이 알려져 있다.
일본 특개소 58-210546호에 기술된 또 다른 방법에 의하면, 결정 표면으로부터 나타나는 래만(Raman) 광의 강도의 회전각 의존성으로 부터, 결정 면 방위가 얻어진다.
그러나, 상기 언급된 종래의 제1 방법은, 대형의 값비싼 X-선 장치가 필요하며 X-선용 안전 대책을 또한 필요로하기 때문에, 결정 면 방위의 측정 비용이 높게되는 문제점을 가지고 있다. 래만 광의 강도의 회전각 의존성을 이용하는 제2 방법은, 래만 광에 대한 약한 신호 강도 때문에 고 정밀도의 측정이 달성될 수 없다는 문제점을 갖는다. 이상 언급된 문제점들을 극복하기 위해 우리는 새로운 측정 방법 및 장치를 제시하고자 한다.
본 발명의 제1 목적은, 하드 웨어 및 비용이 감소되면서 결정 면 방위를 정밀하게 측정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 결정 면 방위의 정밀한 측정을 달성하기 위해 신호 대 잡음 비를 개선할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 결정 면 방위의 측정 장치를 보여주는 개요도.
도 2 는 두개의 결정 방향의 결정 모멘트에 대해 에너지가 도시되는, 갈륨(Ge)의 에너지밴드 다이어그램.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시례에 따른 결정 면 방위의 측정 장치를 보여주는 개요도.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 결정 면 방위의 측정 장치를 보여주는 개요도.
도 5 는 본 발명의 제 4 실시례에 따른 결정 면 방위의 측정 장치를 보여주는 개요도.
도 6 은 도 5 에서 보여지는 바와 같은 장치를 보여주는 평면 개요도.
도 7 은 본 발명의 제 5 실시례에 따른 결정 면 방위의 측정 장치를 보여주는 평면 개요도.
도 8 은 본 발명의 제 6 실시례에 따른 결정 면 방위의 측정 장치를 보여주는 평면 개요도.
도 9 는 본 발명의 제 7 실시례에 따른 결정 면 방위의 측정 장치를 보여주는 평면 개요도.
도 10 은 본 발명의 제 8 실시례에 따른 결정 면 방위의 측정 장치를 보여주는 평면 개요도.
도 11 은 시료의 회전각에 대한 제 2 고조파의 강도를 보여주는 개략적인 다이어그램.
발명의 요약
먼저, 제2 고조파의 강도의 회전각 의존성으로 부터 결정 면 방위를 얻는 방법이 기술될 것이다. 결정 표면이 어떤 파장의 광으로 조사(irradiate)되어질 때, 비 직선 편광이 유도되며 그리하여 입사광의 파장의 절반에 해당하는 파장의 광(제2 고조파라 함)이 방출된다. 편광의 크기는 결정 내의 원자 결합의 방향에 따라 변한다. 따라서, 직선 편광된 광이 입사광으로 채용된다면, 반사광의 강도는 결정 내의 원자 배열에 따라서 변한다. 따라서, 결정 면으로 부터 반사된 광의 강도를 모니터링 함으로써 결정 면 방위를 알 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 반사광의 강도의 회전각 의존성에 기하여 결정 면 방위가 측정된다. 자외선 범위에서 결정의 반사율의 파장 의존성은, 결정의 에너지 밴드 구조를 반영하는 피이크치를 나타낸다. 에너지 밴드 구조는 결정 축에 의존하므로, 피이크치 근처의 입사 광의 반사율은 결정 축 및 입사광의 편광 방향 간의 상대 각도에 의존한다. 따라서, 결정의 특정 천이 에너지에 해당하는 광자 에너지를 갖는 광으로 결정 면을 조사함으로써, 그리고 또한 결정 면 내에서 반사율의 회전각 의존성을 검출함으로써, 결정 면 방위가 얻어질 수 있다.
그러나, 결정 면으로 부터의 반사광은 매우 약하므로, 반사광의 강도에 있어서의 변화를 있는 그대로 충분하게 측정하는 것은 매우 곤란하다. 결정이 실온에 놓여 있을 때, 격자 모멘트는 작다. 격자 모멘트가 제로 근처에 있을 때, 결정학상의 축에 대한 밴드 갭의 차는 작으며, 따라서, 상기 결정학상의 축에 대한 반사율의 차 역시 작다. 이러한 이유로, 회전 의존성을 검출하는 동안 반사율이 결정 면 내에서 회전될지라도, 그 의존성은 너무 작아 고 정밀도의 측정을 수행할 수 없다.
따라서, 우리는 신호 대 잡음 비를 증가시키는 수단을 채용한다. 본 발명의 제1 측면에 따르면, 시료가 소정의 회전각 단계에서 시료의 표면에 수직한 축 주위를 회전하며, 시료의 결정 격자가 여기되며 자극된다. 직선 편광된 광으로 시료를 조사하면, 시료의 표면으로 부터 반사되는 광의 반사 강도가 각 회전각 단계에서 측정된다. 반사 강도의 회전각 의존성에 기하여, 시료의 결정 면 방위가 결정된다.
시료의 결정 모멘트 여기(exciting)는 결정학상의 축에 대해 반사율의 변화를 증가시킨다. 예를들면, 시료를 광 혹은 초음파로 가열 혹은 여기하면, 격자 모멘트를 더 크게하는 것이 가능하게 되고, 결정 면 방위는 정밀하게 측정될 수 있다.
우리는 신호 대 잡음 비를 증가시키는 또 다른 방법을 채용한다. 본 발명의 제2 측면에 따르면, 시료의 표면이, 각 회전각 단계에서 복수의 직선 편광된 광의 빔(beam)들로 조사된다. 시료의 표면상의 복수의 위치는 직선 편광된 광의 빔들로 각각 조사될 수 있으며, 이때 직선 편광된 광의 빔들은 단일의 직선 편광된 광의 빔으로 부터 발생될 수 있다. 상기 직선 편광된 광의 빔들은, 각 회전각 단계에서 동일 방향으로, 단일의 직선 편광된 광의 빔으로 시료의 표면을 조사함으로써, 형성될 수 있다. 시료의 결정 격자를 여기하는 수단이 신호 대 잡음 비를 더 개선하기 위해 결합되어질 수 있다.
우리는 신호 대 잡음비를 증가시키는 또 다른 수단을 더 채용한다. 본 발명의 제3 측면에 따르면, 제1 직선 편광된 광의 빔 및 제2 직선 편광된 광의 빔이, 단일의 직선 편광된 광의 빔으로 부터 생성될 수 있다. 시료의 표면이 직선 편광된 광의 빔으로 조사될 수 있다. 시료의 표면으로 부터 반사된 광의 반사 강도 및 제2 직선 편광된 광의 빔의 강도가 각 회전각 단계에서 검출된다. 시료의 결정 면 방위가, 제2 직선 편광된 광의 빔의 강도에 의해 조절되는 반사광의 회전각 의존성에 기하여, 결정될 수 있다. 시료의 결정 격자를 여기하는 수단이 신호 대 잡음 비를 더 개선하기 위해 결합될 수 있다.
우리는 신호 대 잡음 비를 증가시키는 또 다른 수단을 더 채용한다. 본 발명의 제4 측면에 따르면, 시료의 표면이, 제1 직선 편광된 광의 빔 및 제2 직선 편광된 광의 빔으로, 상기 제1 및 제2 방향으로 조사되는 바, 이때 제1 및 제2 직선 편광된 광의 빔은 동일한 파장 및 동일한 편광 방향을 갖는다. 시료의 표면으로 부터 제1 방향으로 반사된 광의 제1 반사 강도가 각 회전각 단계에서 검출되며, 시료의 표면으로 부터 제1 방향으로 반사된 광의 제1 반사 강도가 각 회전각 단계에서 또한 검출된다. 제1 및 제2 반사 강도로 부터 얻어진 회전각 의존성에 기하여, 시료의 결정 면 방위가 결정될 수 있다. 시료의 결정 격자의 여기 수단이 신호 대 잡음 비를 더 개선하기 위해 결합될 수 있다.
앞서 기술되었듯이, 본 발명에 따르면, 구조적으로 간단한 장치로서 고 정밀도의 개선된 신호 대 잡음 비로서 결정 면 방위 측정이 가능하게 된다.
바람직한 실시례의 상세한 설명
본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 기술될 것이다.
1. 제 1 실시례
도 1 를 참고로하여, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 결정 면 방위 측정 장치가 나타내어 진다. 스테이지(1)는, 회전각 단계(angular step)가 제어됨에 따라 수직축 주위를 회전가능하게 된다. 결정 반도체와 같은 시료(2)가, 스테이지(1) 상에 위치하게 되며, 레이저 장치(3)에 의해 생성된 레이저 빔으로 부터 만들어지는 기본파(LWF) 및 제 2 고조파(LWH)로 조사되어 진다. 비 선형 광학 결정(4)이 레이저 빔으로 부터 제 2 고조파를 만들어내고 프리즘(5)이 상기 비 선형 광학 결정(4)의 출력 광을 기본파(LWF) 및 제 2 고조파(LWH)로 분리한다. 기본파(LWF)는 미러(6)에 의해 반사되어져 시료(2)에 수직하게 향하게 된다. 시료(2)로 부터 반사된 제 2 고조파(LWH)는, 반사광의 강도(intensity)가 수광기(8)에 의해 검출되기 전, 분리기(7)를 통과한다.
컴퓨터(9)는 본 도면에 나타나지 않은 프로세서, 프로그램 메모리, 데이터 메모리 및 다른 필요한 소자들을 포함한다. 컴퓨터(9)는, 스테이지가 소정의 회전각 단계만큼 회전하는 동안, 각 회전각에서 반사광의 강도에 대한 데이터를 저장한다. 저장된 데이터에 기하여, 컴퓨터(9)는, 시료(2)의 결정 면 방위를 결정하기 위해 상기 강도의 피이크치를 계산한다.
더 상세히는, 시료(2)로서 (1 1 -1)면을 갖는 갈륨(Ge) 기판이 스테이지(1) 상에 위치한다. 파장 1064nm 의 펄스 발진 Nd:YAG 레이저가 레이저 장치(3)로서 채용되며, 레이저 장치(3)의 출력광이 제2 고조파를 생성하기 위해 비 선형 광학 결정(4)을 통하여 전송된다. 생성된 제2 고조파는 프리즘(5)에 의해 기본파(LWF) 및 제 2 고조파(LWH)로 나누어진다. 이 때, 기본파(LWF)는 편광되지 않은 광이고, 제 2 고조파(LWH)는 편광자에 의해 p-편광광으로 편광될 수 있는 바, 이때 p-편광광의 편광면은 제2 고조파(LWH)의 입사면과 평행이다.
프리즘(5)을 통과한 기본파(LWF)는, 미러(6)에 의해 반사되며, 시료(2)의 면에 수직 방향으로 입사된다. 또한, 시료(2)로 부터의 제 2 고조파(LWH)의 반사광은 분리기(7)를 통과하는 바, 거기에서 간섭광이 제거된다. 또한 반사광의 강도는 수광기(8)에 의해 검출되며, 컴퓨터(9)의 데이터 메모리 상에 저장된다.
계속하여, 스테이지(1)가 0.1°의 각도 만큼 회전하며, 상기 언급된 과정에서, 제2 고조파(LWH)의 강도가 기억된다. 이 과정을 반복함으로써, 제 2 고조파(LWH)의 강도들이 360°에 걸쳐 기억된다. 이 시점에서, 반사율은, 제2 고조파의 편광 방향이 111축과 일치하는 각도에서만 높아지게 된다. 이 현상은 다음과 같이 설명되어질 수 있다.
도 2 는 갈륨(Ge)용 에너지 밴드 다이어그램(Introduction to Kittel's Solide-state Physics(first volume),Maruzen,p211,1982)을 보여주고 있다. 이 도면에서 보여지는 바와 같이, Nd:YAG레이저의 기본파의 광자 에너지가 k=0근처의 밴드갭 에너지 보다 더 크므로, 그것은 결정에 의해 흡수되며, 열 운동을 통하여 격자 진동이 일어난다. 펄스 발진 레이저가 채용된다면, 결정 표면은 한 순간에 강한 빛으로 조사될 수 있다. 따라서, 열 확산으로 기인한 에너지 손실은 작으며, 격자의 여기가 쉬워진다. 이 상태에서, 2.3 eV의 광자에너지를 갖는 p-편광된 제2 고조파가 결정 표면에 입사된다. 그 경우에, 제2 고조파의 광자에너지는 k=2∏/a(½ ½ ½)에서의 2eV의 밴드갭 에너지보다 더 크며, 그래서 제2 고조파의 편광 방향이 111축과 일치할 때 제2 고조파의 가능성은 높아진다.
한편, 제2 고조파의 편광 방향이 110축과 일치할 때 일지라도, 2.3eV의 광에 의해 야기되는 어떤 천이도 존재하지 않으며, 따라서 반사율은 증가하지 않는다. 따라서, 반사율이 최대인 회전각은 111축이라는 사실이 컴퓨터(9)에 의하여 판단된다.
본 발명의 제1 실시례에서, 2eV의 천이에 주목하며 2eV 이상의 광자 에너지를 갖는 광의 반사율에 대해 기술하여 왔지만, 물론 그 이외의 천이에 대해 주목한다 할지라도 유사한 장점이 얻어질 수 있다는 점이 중요하다. 더욱이, 격자 진동은, 제1 실시례에서 단일 레이저에 의한 반사율을 측정하도록 생성되어 왔다. 그러나, 물론, 두 개의 레이저 혹은 광 장치가 채용되었을 때, 유사한 장점이 있을 수 있다는 점이 중요하다.
2. 제 2 실시례
도 3 에 있어서, 도 1 을 참조하여 이전에 기술된 것과 유사한 소자들이 동일한 참조부호로 명명되는 한, 스테이지(1)는 히터(10)를 구비하고 있으며, 회전각 단계가 제어될 때 수직축 주위를 회전가능하다. 결정 반도체와 같은 시료(2)가 스테이지(1) 상에 위치하며, 소정의 고온으로 가열되는 동안 p-편광된 레이저 빔으로 조사된다.
이 실시례에서, 그 평면으로 (0 1 -1)면을 갖는 갈륨(Ge)을 채용한다. 스테이지(1) 상의 시료(2)는 히터(10)에 의해 900℃로 가열된다. 시료(2)는, 편광자를 통해 레이저 장치(3)으로 부터 방출된 620 nm 파장의 p-편광된 레이저 광으로 조사된다. 반사광은 간섭광을 필터링하기 위해 분리기(7)로 보내지며, 반사광의 강도만이 수광기(8)에 의해 검출된다. 반사광의 강도에 대한 데이타는 컴퓨터(9)의 메모리상에 저장된다.
계속하여, 스테이지(1)는 0.1°의 각도만큼 회전되며, 상기 언급한 바와 같은 동일한 과정으로, 반사광의 강도에 대한 데이터가 저장된다. 이 과정을 반복함으로써, 반사광의 강도가 360°에 걸쳐 기억된다. 시료(2)의 결정 격자가 히터(10)에 의하여 가열되며, 그 열 운동에 기하여 진동한다. 따라서, 상기 언급한 실시례에서와 같이, 반사광에 포함된 제2 고조파의 편광 방향이 111축과 일치하는 각에서만, 반사율은 높아진다.
이 실시례에서, 620nm 파장의 반도체 레이저가 레이저 장치(3)로 사용되어질 수 있다. 말할 필요도 없이, 유사한 이점이 램프 및 다른 레이저와 같은 광 장치로 또한 얻어질 수 있다.
3. 제 3 실시례
도 4 에 있어서, 도 1 을 인용하여 이전에 기술된 것과 유사한 소자들이 동일한 부재 번호로 명명되면서, 시료(2)가 압전 소자(11)를 구비하는 스테이지(1) 상에 놓여있다. 이 실시례에서, 시료(2)는 그 평면으로서 (0 1 -1)면을 갖는 갈륨(Ge)을 채용한다. 스테이지(1) 상의 시료(2)는 압전소자(11)에 의해 초음파를 받으며, 편광자를 통해 레이저 장치(3)로 부터 방출된 620 nm 파장의 p-편광된 레이저 광으로 조사된다. 반사광은 간섭광을 필터링하기 위해 분리기(7)로 보내지며, 반사광의 강도만이 수광기(8)에 의해 검출된다. 반사광의 강도에 대한 데이터는 컴퓨터(9)의 메모리상에 저장된다.
계속하여, 스테이지(1)는 0.1°의 각도만큼 회전되며, 상기 언급한 바와 같은 동일한 과정으로, 반사광의 강도에 대한 데이터가 저장된다. 이 과정을 반복함으로써, 반사광의 강도가 360°에 걸쳐 기억된다. 시료(2)의 결정 격자가, 압전 소자(11)에 의한 측정 도중에 초음파를 받으며, 그 열 운동에 기하여 진동한다. 따라서, 제2 고조파의 편광 방향이 111축과 일치하는 각에서만, 반사율은 높아진다. 도 4 에서 보여지는 제3 실시례에서, 압전 소자(11)가 스테이지(1)에 적재되었으나, 시료에 초음파를 충분히 공급할 수 있다면 그 소자는 반드시 적재되어야 하는 것은 아니다.
이 실시례에서, 620nm 파장의 반도체 레이저가 레이저 장치(3)로 사용되어질 수 있다. 말할 필요도 없이, 유사한 이점이 램프 및 다른 레이저와 같은 광 장치로 또한 얻어질 수 있다.
더욱이, 상기 언급된 제3 실시례에서, 회전각 단계가 0.1°로 회전각이 360°로 설정될지라도, 시료(2)의 회전각 단계의 필요한 해상도 범위가, 반사율이 회전각 내에서 피이크치를 갖도록 임의의 범위로 선택될 수 있다.
4. 제 4 실시례
도 5 및 도 6 에 있어서, 도 1 을 인용하여 이전에 기술된 것과 유사한 소자들이 동일한 부재 번호로 명명되면서, 결정 반도체와 같은 시료(2)가 스테이지(1) 상에 놓여있으며, 레이저 장치(3) 및 편광자(미 도시됨)에 의해 만들어진 편광된 레이저 광(LW1)으로 조사된다.
편광된 레이저 광 LW1이 시료(2)의 제1 반사위치에서 반사된다. 제1 반사광의 제2 고조파 성분이 이색성 미러(27)를 통과하여 분리기(21)에 도달하며, 이후 제1 반사광의 강도가 수광기(22)에 의해 검출된다. 제1 반사광의 나머지는 이색성 미러(27)에 의해 반사되며, 시료(2)에 입사되는 편광된 레이저 광(LW2)을 만들어 낸다. 제1 반사된 입사면과 편광된 레이저 광(LW2)의 반사면 사이의 각 θ는, 이후에 기술되겠지만, 시료(2)의 원자 배열에 의하여 결정된다.
편광된 레이저 광 LW2가 시료(2)의 제2 반사 위치(R2)에서 반사된다. 제2 반사광의 제2 고조파 성분이 이색성 미러(28)을 통하여 분리기(23)에 도달하며, 이후 제2 반사광의 강도가 수광기(24)에 의하여 검출된다. 제2 반사광의 나머지가 이색성 미러(28)에 의하여 반사되며 편광된 레이저 광 LW3를 만들며, 제2 반사광의 입사면과 편광된 레이저 광(LW3)의 반사면 간에 각 θ를 이루게 된다. 편광된 레이저 광(LW3)이 시료(2)의 제3 반사위치(R3)에서 반사되며, 제3 반사광이 분리기(25)로 보내지며, 이후 제3 반사광의 강도가 수광기(26)에 의해 검출된다.
컴퓨터(9)는, 이 도면에서는 도시되지 않은 프로세서, 프로그램 메모리, 데이터 메모리 및 다른 필요한 소자를 포함한다. 스테이지(1)가 소정의 회전각 단계로 회전하는 동안, 컴퓨터(9)는 각 회전각에서 각 반사광의 강도에 대한 데이터를 기억한다. 기억된 데이터에 기하여, 컴퓨터(9)는 시료(2)의 결정 면 방위를 결정하기 위해 기억된 강도의 피이크치를 계산한다.
더 상세히는, (100)면을 갖는 실리콘 기판이 시료(2)로서 사용되며, 스테이지(1)상에 놓인다. 1064 nm 파장의 펄스 발진 Nd:YAG 레이저가 레이저 장치(3)로서 사용된다. 레이저 장치(3)는, 1064 nm 파장의 기본파로 이루어지는 p-편광된 광(LW1)을 만들어내기 위해 편광자를 통과하는 레이저 빔을 생성한다. 시료(2)의 위치 R1이 임의의 입사각을 갖는 p-편광된 광(LW1)으로 조사된다. 앞서 기술된 바와 같이, 1064 nm 파장의 p-편광된 광(LW1)이 시료(2)의 결정에 의해 반사될 때, 532 nm 파장의 제2 고조파가 반사 방향에서 생성된다. 제2 고조파를 포함하는 제1 반사광이 이색성 미러(27)에서 방출되므로, 제1 반사광은 이색성 미러에 의해 제2 고조파 및 기본파의 편광된 레이저 광으로 나누어진다. 제2 고조파는, 잡음에 의해 야기될 기본파 레이저 광을 완전히 필터링하는 분리기(21)를 통과하도록 전송되어 진다. 분리기(21)로 부터의 제2 고조파는 수광기(22)에 의해 제1 전기 신호로서 검출된다.
제1 반사광의 나머지는, 편광된 레이저 광(LW2)을 만들어내기 위해 원래의 진행 방향에 대해 각 θ(여기서는 90°)만큼 그 진행 방향을 변경한다. 각 θ는, 이하에 기술되겠지만, 시료(2)의 원자 배열에 의하여 결정된다. Si(100)의 경우에, 각 θ는 90°로 설정된다.
유사하게, 편광된 레이저 광(LW2)은 시료(2)의 제2 반사 위치(R2)에서 반사되며, 제2 고조파의 강도가 수광기(24)에 의하여 검출된다. 제2 반사광의 나머지는 이색성 미러(28)에 의해 반사되어, 편광된 레이저 광(LW2)을 만들어내기 위해 원래의 진행 방향에 대해 각 θ(여기서는 90°)만큼 그 진행 방향을 변경한다. 제3 반사 위치(R3)에서 반사된 후, 제2 고조파의 강도는 수광기(26)에 의하여 검출된다.
앞서 기술된 제1, 제2, 및 제3 검출신호가, 스테이지(1) 상의 시료(2)의 표면에 수직한 축에 상대적인 각각의 회전각을 따라서 컴퓨터(9)에 기억된다.
다음, 스테이지(2)가 0.1°만큼 회전하며, 이전에 기술된 것과 같은 과정으로, 제2 고조파의 강도가 검출된다. 이 사이클을 반복함으로써, 제2 고조파의 강도가 360°에 걸쳐 검출된다. 제2 고조파의 강도는 스테이지의 회전각에 대해 사인파와 같이 변한다(도 11 참조). 레이저 광의 편광 방향이 실리콘의 다이아몬드 격자 구조의 (100)면 상에서의 코너 원자들을 연결하는 라인의 방향과 일치할 때, 이 사인파는 최대가 된다. 따라서, 강도의 최대 및 최소는 90°의 범위 내에서 교호적으로 나타난다.
이것을 사용하면, 최대 강도를 나타내는 특정 회전각에서, 시료 표면에 수직으로 투사되는 레이저 광의 진행 방향은 11방향을 나타내며, 결과적으로 결정 방위가 결정될 수 있다는 사실을 알게 될 것이다. 더욱이, 원자 배열이 기본파의 진행방향을 결정한다는 것은 명백하다. 측정하는 동안, 컴퓨터(9)는, 제2 고조파의 강도의 회전각 의존성에 기하여 결정 면 방위의 결정을 수행한다. 말할 필요도 없이, 컴퓨터(9)는 레이저 빔의 강도를 일정하게 유지하도록 레이저 장치(3)를 제어할 수 있으며, 결국 신뢰성을 개선하고 더 정밀한 측정이 가능하게 된다.
더욱이, 측정 후, 스테이지(1)는 최대 강도를 나타내는 각으로 회전되며, 분리기 및 수광기의 위치가 레이저 광의 미러 반사의 위치로 부터 이동된다. 이후, 레이저 광의 강도를 올림으로써 그리고 입사 및 반사면 상에서 레이저 광을 스캔함으로써 야기되는 마멸에 의해, 시료(2)에 홈이 형성된다. 이 때, 레이저 광의 스캔 방향은 실리콘의 1방향에 상당한다. 따라서, 마멸에 의해 형성된 홈은, 현재의 반도체 웨이퍼에서 사용되는 오리엔테이션 플렛(orientation flat)으로 사용될 수 있다.
제4 실시례에서, 실리콘의 (100) 결정면의 경우는 하나의 예로서 기재되어 왔다. 실리콘의 (111) 면의 경우에 대해 동일한 방식으로 측정이 되어질 수 있다. 그러나, 실리콘의 (111) 면의 경우에, 회전각에 대한 제2 고조파의 강도는 60°에서 일 사이클을 나타내므로, 각 θ를 60°로 설정할 필요가 있다.
5. 제 5 실시례
도 7 에 있어서, 도 5 를 인용하여 이전에 기술된 것과 유사한 소자들이 동일한 부재 번호로 명명되면서, 스테이지(1) 상에 위치하는 시료(2)가 p-편광된 레이저 광(LW1)으로 조사된다. 반사광은 레이저 광(LW1)의 기본파와 시료(2) 상에서 생성된 제2 고조파를 포함한다. 제2 고조파는 이색성 미러(31)을 통과하며, 반면 기본파는 반사되어 제1 미러(32)로 향한다. 마찬가지로, 기본파는 제2 미러(33)에 의하여 반사되며, 제3 미러(34)로 향하게 된다. 제3 미러(34)에 의하여 반사된 기본파는 시료(2)로 다시 입사된다. 이때, 제3 미러(34)에 의하여 반사되는 기본파의 방향은 제1 레이저 광(LW1)의 방향과 평행이다. 따라서, 생성된 제2 고조파만이 이색성 미러를 통과하며 분리기(미 도시됨)로 진행한다. 한편, 기본파는 앞서 언급된 사이클을 반복하며, 상기 네 개의 미러(31-34) 내에 갖히게 된다. 따라서, 제2 고조파가 효과적으로 생성된다. 이러한 구성에서, 이색성 미러(31) 및 세 개의 미러(32-34)를 조절함으로써, 레이저 광(LW1)은 쉽게 제2 고조파와 동상으로 될 수 있다.
제2 고조파의 강도가 측정되며, 대응 회전각이 컴퓨터(9)에 기억된다. 결국, 스테이지(1)가 1°의 각만큼 회전된다. 이 동작을 반복함으로써, 시료(2)의 결정 면 방위가 도1 에서 보인 제1 실시례와 같은 방법으로 검출될 수 있다.
도 7 의 제5 실시례에서, 단일 이색성 미러(31) 및 세 개의 미러(32-34)를 사용하는 공명기(resonator)의 일례가 보여졌지만, 공명기를 형성하는 미러의 개수가 바뀔지라도 동일한 이점이 얻어질 수 있다는 것은 명백할 것이다.
6. 제 6 실시례
단순화하기 위해, 장치의 기본구조는 도 5 의 유사한 예로서 기술될 것이다. 이 실시례에서, 조사 시스템 및 광 수신 시스템은 상이하다. 조사 및 광 수신 시스템의 평면도가 도 8 에 나타나 있다.
도 8 에 있어서, 도 5 를 인용하여 이전에 기술된 것과 유사한 소자들이 동일한 부재 번호로 명명되면서, 레이저 장치(3)로 부터 방출된 편광된 레이저 광(LWF)은 하프 미러(haif mirror)(41)에 의하여 두 개의 광 빔으로 분리되며, 상기 광 빔의 하나가 시료(2)에 조사된다. 시료로 부터 생성된 제2 고조파는 분리기(42)를 통과하며, 그 강도는 수광기 43 에 의하여 검출된다. 하프 미러에 의하여 분리된 상기 빔의 다른 것은 그 강도를 검출하는 수광기 44 를 통과한다. 기본파 및 제2 고조파의 검출 신호가 컴퓨터(9)로 출력된다. 제2 고조파의 강도는 기본파의 그것의 제곱에 비례한다. 따라서, 검출된 제2 고조파의 강도는 검출된 제2 고조파의 강도의 제곱으로 표준화될 수 있다. 이에 의해 입사 레이저 광(LWF)의 강도에 있어서의 변동이 제거되며, 결국 신호 대 잡음 비가 10 배 향상되며, 제2 고조파가 고 정밀도로 측정가능하다.
그 후, 스테이지가 단계적으로 회전하는 동안, 제2 고조파의 강도가 상기 언급된 방법으로 각 회전 단계에서 검출된다. 따라서, 시료의 결정 면 방위가 제1 실시례에서와 같은 방식으로 얻어질 수 있다.
7. 제 7 실시례
단순화하기 위해, 장치의 기본구조는 도 5 에서와 유사한 예로서 기술될 것이다. 이 실시례에서, 조사 시스템 및 광 수신 시스템은 상이하다. 조사 및 광 수신 시스템의 평면도가 도 9 에 보여진다.
도 9 에 있어서, 레이저 장치(3)로 부터 방출된 편광된 레이저 광(LWF)은 하프 미러(haif mirror)(51)에 의하여 두 개의 광 빔으로 분리된다. 두개의 광 빔은 각각 제1 및 제2 미러(52 및 53)에 의해 반사되며, 시료(2)가 대응 반사광 빔으로 조사되어진다. 시료(2)가 면 방위 (100)을 갖는 실리콘인 경우에, 두 개의 광 빔의 입사면은 서로 45°의 각으로 교차할 것이다. 실리콘의 (100)면 상에서, 제2 고조파의 강도는 일 사이클로서 90°의 회전각을 갖는 사인파처럼 변하게 되므로, 두 개의 광 빔에 의해 생성되는 대응 제2 고조파는 정확히 반 사이클 만큼 위상에 있어 쉬프트된다.
두 개의 광 빔으로 시료(2)를 조사함으로써, 제2 고조파 LWH1및 LWH2가 생성되며 각각 두 개의 광 빔과 동일한 방향으로 진행한다. 제2 고조파 LWH1가 제1 분리기(54)로 통과되며, 그 강도 I1이 제1 수광기에 의하여 검출된다. 유사하게, 제2 고조파 LWH2가 제2 분리기(56)로 통과되며, 그 강도 I2가 제2 수광기(57)에 의하여 검출된다. 검출된 광도 신호 I1및 I2가 컴퓨터(9)로 전송되며, 데이터 메모리 상에 기억된다.
계속하여, 스테이지(1)가 회전하며, 상기 실시례에서와 같이 측정이 반복된다. 이 실시례에서, 컴퓨터(9)는 각 회전각에 대해, 제2 고조파 LWH1및 LWH2의 강도 I1및 I2의 비, 즉, I1/I2를 계산한다. 택일적으로, 이들 강도 I1및 I2가, 각 회전각 단계에 대해, 그들의 차이, 즉, I1-I2가 계산되기 전에 동일한 레벨을 갖도록, 레벨에 있어 조정이 되어질 수 있다. 이와 같은 계산에 의해, 제2 고조파 LWH1및 LWH2에 포함된 동일 위상에서의 잡음이 제거되며, 결국, 신호 대 잡음 비가 약 10배 향상되며, 면 방위의 고 정밀도의 측정이 달성될 수 있다.
8. 제 8 실시례
이 실시례는 도 9 에서 보여지는 바와 같은 제7 실시례의 변형례이며, 단일 레이저 광 빔이 채용되는 경우의 일례이다. 조사 및 광 수신 시스템의 평면도가 도 10에 나타나 있다.
도 10 에 있어서, 스테이지(1) 상의 시료(2)의 제1 위치(R1)는 레이저 장치(3)에 의해 생성된 편광된 레이저 광 LWF로서 조사된다. 반사광은 기본파 및 시료(2)에 의해 생성된 제2 고조파 LWH1를 포함한다. 제2 고조파 LWH1은 이색성 미러(61) 및 제1 분리기(62)를 통과되어지며, 그 강도 I1은 제1 수광기(63)에 의하여 검출된다. 한편, 반사광의 기본파는 이색성 미러(61)에 의하여 반사되며, 시료(2)의 또다른 위치 R2가 반사된 기본파에 의하여 다시 조사되어 진다. 이는 제2 고조파 LWH2가 시료(2) 상에 생성되도록 한다. 제2 고조파 LWH2가 제2 분리기(64)를 통과되어지며, 그 강도 I2가 제2 수광기(65)에 의하여 검출된다.
시료(2)가 (100)의 면 방위를 갖는 실리콘(Si)인 경우에, 제2 고조파 LWH1의 반사면은, 시료의 표면에 대해 반사된 기본파의 입사면과 45°의 각 θ로 교차할 것이다. 앞서 기술되었듯이, 실리콘의 (100)면 상에서, 해당 고조파 LWH1및 LWH2의 강도 I1및 I2는 정확히 반 사이클 만큼 쉬프트되어 진다. 제1 및 제2 수광기(63 및 65)에 의해 검출된 신호들은 컴퓨터(9)로 전송되며, 데이터 메모리 상에 저장된다.
그 위에 시료(2)가 위치하는 스테이지(1)가 회전하며, 상기 실시례에서와 같은 방식으로 측정이 반복되어 진다. 이 실시례에서, 컴퓨터(9)는, 각 회전각에 대해, 가중치 α2을 갖는 제2 고조파 LWH2의 강도 I2에 대한 제2 고조파 LWH1의 강도 I1의 비, 즉, I1/α2I2를 계산한다. 택일적으로, 이들 강도 I1및 α2I2가, 각 회전각 단계에 대해, 그들의 차이, 즉, I1-α2I2가 계산되기 전에 동일한 레벨을 갖도록, 레벨에 있어 조정이 되어질 수 있다. 여기서 α는, 먼저 시료에 조사되었을 때 얻어지는 레이저 광의 강도 및 이색성 미러(61)에 의해 반사된 후 얻어지는 레이저 광의 강도의 비율이다. 계산에 의해, 제2 고조파 LWH1및 LWH2에 포함된 동일 위상에서의 잡음은 제거될 수 있으며, 결국, 신호 대 잡음 비가 상당히 향상될 수 있으며, 면 방위에 대한 고 정밀도의 측정이 가능하게 된다.
도 9 및 도 10에서 보여지는 바와 같은 제7 및 제8 실시례에서, 두 개의 제2 고조파 LWH1및 LWH2의 강도의 변화가 반 사이클 만큼 위상에 있어 차이가 나도록, 각 θ가 결정될 수 있다. 더 상세히는, 어떤 결정의 회전 대칭의 차수가 N이라 가정하면, M이 정수일 때, 각 (360/2N)·(2M+1) 은, 제2 고조파의 강도 변화의 위상이 정확히 반 사이클 만큼 쉬프트되도록 할 것이다.
이상 기술된 바와 같은 제1 내지 제8 실시례에서, 제2 고조파가 일례로 채용될 때, 만약 레이저 광 강도의 제곱에 의해 표준화된다면, 동일한 이점이 래만 광의 경우에 대해 얻어질 수 있다는 것은 물론이다. 더욱이, 이들 실시례에 있어, 심지어 제2 고조파 이외의 반사광의 강도에 대한 회전각 의존성이 측정되더라도, 동일한 이점이 있다는 것은 물론이다. 추가하여, 그 경우에, 램프와 같은 광원이 레이저 장치 대신 사용될 때 일지라도, 동일한 이점이 얻어질 수 있다는 것은 물론이다.
더욱이, 이상 언급된 실시례들에서, 회전 단계 및 회전각이 각각 1°및 360°일 때, 그들은 측정될 시료의 제2 고조파에 대한 회전각 의존성에 따라 임의로 설정될 수 있다. 말할 필요도 없이, 시료를 회전시키는 대신, 조사 시스템 및 광 수신 시스템이 시료에 대해 회전할 때에도 동일한 이점이 있다.
상기 실시례들에서 사용된 분리기들은 필터 및 분석기(analyzer)의 조합으로 이루어질 수 있다. 수광기는 포토멀티플라이어 혹은 포토다이오드로 이루어질 수 있다.
시료의 결정 격자를 여기하는 수단 및 제4 내지 제8 실시례의 조합이 신호 대 잡음 비를 개선할 수 있다는 것은 분명하다.
실리콘 및 갈륨과 같은 Ⅳ족 반도체가 상기 실시례들에서 시료로 사용되었을 지라도, 예를 들면, Ⅱ-Ⅵ족 합성 반도체는 물론 GaAs 및 InP 과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 합성 반도체와 같은, 어떤 결정 물질에도 적용될 수 있음은 명백하다.
본 발명이 그 최적 실시례들을 참고로하여 기술되어 왔지만, 본 발명이 여기에서 주어진 상세한 사항들로 제한되는 것은 아니며, 첨부된 청구범위의 범위내에서 변경이 가능하다.
본 발명에 따르면, 구조적으로 간단한 장치로서 고 정밀도의 개선된 신호 대 잡음 비로서 결정 면 방위 측정이 가능하게 된다.

Claims (44)

  1. 시료의 결정 면 방위를 결정하는 방법에 있어서,
    상기 시료의 표면에 수직한 축 주위로 소정의 회전각 단계 만큼 상기 시료를 회전시키는 단계;
    상기 시료의 결정 격자를 여기하는 단계;
    직선 편광된 광으로 상기 시료의 표면을 조사하는 단계;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 반사되는 광의 반사 강도를 검출하는 단계; 및
    상기 반사 강도의 회전각 의존성에 기하여 상기 시료의 결정 면 방위를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정 면 방위 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 격자는 상기 시료의 표면을 광으로 조사함으로써 여기되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정격자는 상기 시료를 가열함으로써 여기되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정격자는 상기 시료에 초음파를 인가함으로써 여기되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 표면으로 부터 반사된 광은 직선 편광된 광의 제2 고조파를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    직선 편광된 제2 고조파 및 기본파를 생성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 시료의 상기 결정격자는 기본파에 의해 여기되며, 상기 시료의 상기 표면은 제2 고조파로 조사되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 시료의 결정 면 방위를 결정하는 방법에 있어서,
    상기 시료의 표면에 수직한 축 주위로 소정의 회전각 단계 만큼 상기 시료를 회전시키는 단계;
    각 회전각 단계에서 복수의 직선 편광된 광의 빔으로 상기 시료의 표면을 조사하는 단계;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 반사되는 광의 반사 강도를 검출하는 단계; 및
    상기 반사 강도의 회전각 의존성에 기하여 상기 시료의 결정 면 방위를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정 면 방위 결정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 표면의 복수의 위치가 상기 직선 편광된 광의 빔들로 각각 조사되며, 상기 직선 편광된 광의 빔들은 단일의 직선 편광된 광의 빔으로 부터 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 직선 편광된 광의 빔들은 입사 평면들의 여러 위치에서 각각 입사되며, 두개의 인접 입사 평면은, 상기 반사 강도의 회전각 의존성의 주기성에 의하여 결정되는 각을 이루는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 직선 편광된 광의 빔들은, 각 회전각 단계에서 동일 방향으로 복수 회, 단일의 직선 편광된 광의 빔으로 상기 시료의 상기 표면을 조사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 시료의 결정 면 방위를 결정하는 방법에 있어서,
    단일의 직선 편광된 광의 빔으로 부터 제1 직선 편광된 광의 빔 및 제2 직선 편광된 광의 빔을 생성하는 단계;
    상기 시료의 표면에 수직한 축 주위로 소정의 회전각 단계 만큼 회전시키는 단계;
    상기 제1 직선 편광된 광의 빔으로 상기 시료의 표면을 조사하는 단계;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 반사되는 광의 반사 강도를 검출하는 단계;
    상기 제2 직선 편광된 광의 빔의 강도를 검출하는 단계; 및
    상기 제2 직선 편광된 광의 빔의 강도에 의해 조절되는 상기 반사 강도의 회전각 의존성에 기하여, 상기 시료의 결정 면 방위를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정 면 방위 결정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 상기 제2 직선 편광된 광의 빔의 강도에 대한 반사광의 비율의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 상기 제2 직선 편광된 광의 빔의 강도의 제곱으로 표준화된 반사광의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 시료의 결정 면 방위를 결정하는 방법에 있어서,
    상기 시료의 표면에 수직한 축 주위로 소정의 회전각 단계 만큼 상기 시료를 회전시키는 단계;
    상기 제1 직선 편광된 광의 빔 및 상기 제2 직선 편광된 광의 빔으로, 각각 제1 및 제2 방향으로, 상기 시료의 표면을 조사하는 단계;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 상기 제1 방향으로 반사되는 광의 제1 반사 강도를 검출하는 단계;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 상기 제2 방향으로 반사되는 광의 제2 반사 강도를 검출하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 반사 강도로 부터 얻어지는 회전각 의존성에 기하여, 상기 시료의 결정 면 방위를 결정하는 단계를 포함하되;
    상기 제1 및 제2 직선 편광된 광의 빔은 동일한 파장 및 동일한 편광 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 결정 면 방위 결정 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 직선 편광된 광의 빔들은, 단일의 직선 편광된 광의 빔으로 부터 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 상기 제2 반사 강도에 대한 상기 제1 반사 강도의 비의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 직선 편광된 광의 빔은 상기 제1 직선 편광된 광의 빔으로 부터 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 소정의 보정율을 갖는 상기 제2 반사 강도에 대한 상기 제1 반사 강도의 비의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    N이 상기 시료의 회전 대칭의 차수이고 M이 정수일 때, 상기 시료의 표면에 대한 상기 제2 직선 편광된 광의 빔의 제2 입사면 및 상기 제1 직선 편광된 광의 빔의 제1 입사면이 (360/2N)·(2M+1)의 각을 이루도록, 상기 제1 및 제2 직선 편광된 광의 빔들의 상기 제1 및 제2 방향이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 시료의 결정 격자를 여기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 시료의 결정 면 방위를 결정하는 장치에 있어서,
    상기 시료의 표면에 수직한 축 주위로 소정의 회전각 단계 만큼 상기 시료를 회전시키는 스테이지;
    상기 시료의 결정 격자를 여기하는 자극수단;
    상기 시료의 표면을 조사하는 직선 편광된 광을 생성하는 광 발생기;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 반사되는 광의 반사 강도를 검출하는 검출기; 및
    상기 반사 강도의 회전각 의존성에 기하여 상기 시료의 결정 면 방위를 결정하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정 면 방위 결정 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 자극수단은, 자극 광으로 상기 시료의 표면을 조사하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 자극수단은, 소정의 온도로 상기 시료를 가열하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 자극수단은, 상기 시료에 인가되는 초음파를 생성하는 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 시료의 결정 면 방위를 결정하는 장치에 있어서,
    상기 시료의 표면에 수직한 축 주위로 소정의 회전각 단계 만큼 상기 시료를 회전시키는 스테이지;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면을 조사하는 복수의 직선 편광된 광의 빔들을 생성하는 빔 발생기;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 반사되는 광의 반사 강도를 검출하는 검출기; 및
    상기 반사 강도의 회전각 의존성에 기하여 상기 시료의 결정 면 방위를 결정하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정 면 방위 결정 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 빔 발생기는,
    단일의 직선 편광된 광의 빔을 생성하는 광원; 및
    상기 시료의 표면 상의 복수의 위치를 각각 상기 직선 편광된 광의 빔들로 조사하기 위해, 상기 단일의 직선 편광된 광의 빔으로 부터 상기 직선 편광된 광의 빔들을 만들어 내는 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 직선 편광된 광의 빔들은 각각 입사 평면들 내의 여러 위치 상으로 입사되며;
    두개의 인접 입사 평면들은, 상기 반사 강도의 회전각 의존성의 주기성에 의해 결정되는 각을 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 빔 발생기는,
    단일의 직선 편광된 광의 빔을 생성하는 광원; 및
    각 회전각 단계에서 동일한 방향으로 복수회, 단일의 직선 편광된 광의 빔으로 상기 시료를 조사하는 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 시료의 결정 면 방위를 결정하는 장치에 있어서,
    단일의 직선 편광된 광의 빔으로 부터 제1 직선 편광된 광의 빔 및 제2 직선 편광된 광의 빔을 생성하는 광 발생기;
    상기 시료의 표면에 수직한 축 주위로 소정의 회전각 단계 만큼 상기 시료를 회전시키는 스테이지;
    상기 제1 직선 편광된 광의 빔으로 상기 시료의 표면을 조사하는 광학 시스템;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 반사되는 광의 반사 강도를 검출하는 제1 검출기;
    상기 제2 직선 편광된 광의 빔의 강도를 검출하는 제2 검출기; 및
    상기 제2 직선 편광된 광의 빔의 강도에 의해 조절되는 상기 반사 강도의 회전각 의존성에 기하여, 상기 시료의 상기 결정 면 방위를 결정하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정 면 방위 결정 장치.
  30. 시료의 결정 면 방위를 결정하는 장치에 있어서,
    상기 시료의 표면에 수직한 축 주위로 소정의 회전각 단계 만큼 상기 시료를 회전시키는 스테이지;
    상기 제1 직선 편광된 광의 빔 및 상기 제2 직선 편광된 광의 빔으로, 각각 제1 및 제2 방향으로, 상기 시료의 표면을 조사하는 빔 발생기;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 상기 제1 방향으로 반사되는 광의 제1 반사 강도를 검출하는 제1 검출기;
    각 회전각 단계에서 상기 시료의 표면으로 부터 상기 제2 방향으로 반사되는 광의 제2 반사 강도를 검출하는 제2 검출기; 및
    상기 제1 및 제2 반사 강도로 부터 얻어지는 회전각 의존성에 기하여, 상기 시료의 상기 결정 면 방위를 결정하는 프로세서를 포함하되;
    상기 제1 및 제2 직선 편광된 광의 빔은 동일한 파장 및 동일한 편광 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 결정 면 방위 결정 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 빔 발생기는,
    단일의 직선 편광된 광의 빔을 생성하는 광원; 및
    상기 단일의 직선 편광된 광의 빔으로 부터 상기 제1 및 제2 직선 편광된 광의 빔들을 만들어 내는 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 상기 제2 반사 강도에 대한 상기 제1 반사 강도의 비의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 빔 발생기는,
    제1 직선 편광된 광의 빔을 생성하는 광원; 및
    상기 제1 직선 편광된 광의 빔으로 부터 상기 제2 직선 편광된 광의 빔을 만들어 내는 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 소정의 보정율을 갖는 상기 제2 반사 강도에 대한 상기 제1 반사 강도의 비의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 30 항에 있어서,
    N이 상기 시료의 회전 대칭의 차수이고 M이 정수일 때, 상기 시료의 표면에 대한 상기 제2 직선 편광된 광의 빔의 제2 입사면 및 상기 제1 직선 편광된 광의 빔의 제1 입사면이 (360/2N)·(2M+1)의 각을 이루도록, 상기 제1 및 제2 직선 편광된 광의 빔들의 상기 제1 및 제2 방향이 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 시료의 결정 격자를 여기하는 자극수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 11 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 상기 제2 직선 편광된 광의 빔의 강도 및 상기 반사 강도의 차의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 15 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 상기 제2 반사 강도 및 상기 제1 반사 강도의 차의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 17 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 소정의 보정율을 갖는 상기 제2 반사 강도 및 상기 제1 반사 강도의 차의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 33 항에 있어서,
    상기 시료의 상기 결정 면 방위는, 소정의 보정율을 갖는 상기 제2 반사 강도 및 상기 제1 반사 강도의 차의 회전각 의존성에 기하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 제 7 항에 있어서,
    상기 시료의 결정 격자를 여기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 11 항에 있어서,
    상기 시료의 결정 격자를 여기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 25 항에 있어서,
    상기 시료의 결정 격자를 여기하는 자극수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  44. 제 29 항에 있어서,
    상기 시료의 결정 격자를 여기하는 자극수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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