KR102532521B1 - 농도 측정 방법 및 농도 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

불순물 농도를 계측하는 농도 측정 방법으로서, 측정 대상물인 DUT(10)를 향하여, 계측광과 기정 주파수를 포함하는 변조 신호로 강도 변조된 자극광을 조사하는 스텝과, DUT(10)로부터의 반사광 혹은 투과광의 강도를 검출하여 검출 신호를 출력하는 스텝과, 변조 신호에 대한 검출 신호의 위상 지연을 검출하고, 위상 지연이 소정값이 되는 주파수를 구하고, 해당 주파수를 기초로 측정 대상물의 불순물 농도를 추정하는 스텝을 구비한다.

Description

농도 측정 방법 및 농도 측정 장치
본 개시는 측정 대상물의 불순물 농도를 계측하는 농도 측정 방법 및 농도 측정 장치에 관한 것이다.
종래부터, 태양전지 등의 측정 대상물의 특성 평가를 행하기 위한 장치가 알려져 있다(예를 들면, 하기 특허문헌 1 참조). 이 장치는 펄스 모양의 펌프광을 측정 대상물에 조사하는 펌프 광원과, 측정 대상물에 프로브광을 연속 조사하는 프로브 광원과, 측정 대상물에 조사된 프로브광을 리얼타임으로 검출하는 광 검출기와, 광 검출기로부터 출력된 신호를 처리하는 신호 처리부에 의해서 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 캐리어량의 시간 변화를 계측함으로써, 캐리어의 발생 소멸 상황을 측정할 수 있다.
일본 특개 2016-157780호 공보
상술한 바와 같은 종래의 장치에서는, 캐리어량의 시간 변화를 계측하는 것은 가능하지만, 불순물 농도가 미지(未知)인 측정 대상물을 대상으로 하여 정확한 불순물 농도를 계측하는 것은 어렵다.
실시 형태는 측정 대상물에 있어서의 불순물 농도를 정밀도 좋게 측정하는 것이 가능한 농도 측정 방법 및 농도 측정 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일 형태는, 측정 대상물의 불순물 농도를 계측하는 농도 측정 방법으로서, 측정 대상물을 향하여, 계측광과, 기정 주파수를 포함하는 변조 신호로 강도 변조된 자극광을 조사하는 조사 스텝과, 측정 대상물로부터의 반사광 혹은 투과광의 강도를 검출하여 검출 신호를 출력하는 출력 스텝과, 변조 신호에 대한 검출 신호의 위상 지연을 검출하고, 위상 지연이 소정값이 되는 주파수를 구하고, 해당 주파수를 기초로 측정 대상물의 불순물 농도를 추정하는 추정 스텝을 구비한다.
또는, 본 발명의 다른 형태는, 측정 대상물의 불순물 농도를 계측하는 농도 측정 장치로서, 계측광을 생성하는 제1 광원과, 자극광을 생성하는 제2 광원과, 기정 주파수를 포함하는 변조 신호로 자극광을 강도 변조하는 변조부와, 측정 대상물로부터의 반사광 혹은 투과광의 강도를 검출하여 검출 신호를 출력하는 광 검출기와, 계측광 및 강도 변조된 자극광을 측정 대상물을 향하여 도광하고, 측정 대상물로부터의 반사광 혹은 투과광을 광 검출기를 향하여 도광하는 광학계와, 변조 신호에 대한 검출 신호의 위상 지연을 검출하고, 위상 지연이 소정값이 되는 주파수를 구하고, 해당 주파수를 기초로 측정 대상물의 불순물 농도를 추정하는 해석부를 구비한다.
상기 어느 형태에 의하면, 계측광과 기정 주파수를 포함하는 변조 신호로 강도 변조된 자극광이 측정 대상물에 조사되고, 측정 대상물로부터의 반사광 혹은 투과광의 강도가 검출되고, 그 결과 출력된 검출 신호를 기초로 측정 대상물의 불순물 농도가 추정된다. 이때, 변조 신호에 대한 검출 신호의 위상 지연을 기초로, 위상 지연이 소정값이 되는 주파수가 추정되고, 그것을 기초로 불순물 농도가 추정되므로, 불순물 농도가 미지인 경우라도 캐리어 수명에 대응한 불순물 농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
실시 형태에 의하면, 측정 대상물에 있어서의 불순물 농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 농도 측정 장치(1)의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 컨트롤러(37)의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 DUT(10)에 있어서의 계측광 및 자극광의 조사 상태를 계측광 및 자극광의 광축에 대해서 수직인 방향으로부터 본 도면이다.
도 4는 DUT(10)에 있어서의 계측광 및 자극광의 조사 상태를 계측광 및 자극광의 광축에 대해서 수직인 방향으로부터 본 도면이다.
도 5는 농도 측정 장치(1)에 의해서 생성되는 자극광 및 검출 신호의 시간 변화의 파형을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 컨트롤러(37)에 미리 기억되는 데이터에 의해서 나타내지는 주파수와 위상 지연의 대응 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 가지는 요소에는, 동일 부호를 이용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은 실시 형태에 따른 농도 측정 장치(1)의 개략 구성도이다. 도 1에 나타내는 농도 측정 장치(1)는, 반도체 디바이스 등의 측정 대상물인 피검사 디바이스(DUT: Device Under Test)(10)를 대상으로 광 계측을 행함으로써, DUT(10)에 있어서의 불순물 등의 농도를 측정하기 위한 장치이다. 농도 측정 장치(1)의 측정 대상으로서는, 베어 웨이퍼, 일정한 도핑 밀도로 에피택셜 성장시킨 기판, 웰 혹은 확산 영역 등을 형성한 웨이퍼 기판, 트랜지스터 등의 회로 소자가 형성된 반도체 기판 등을 들 수 있다.
이 농도 측정 장치(1)는 DUT(10)가 배치되는 스테이지(3)와, DUT(10)를 향하여 광을 조사 및 도광하는 것과 함께 DUT(10)로부터의 반사광을 도광하는 광 조사/도광 시스템(광학계)(5)과, 광 조사/도광 시스템(5)을 제어하는 것과 함께 DUT(10)로부터의 반사광을 검출 및 처리하는 제어 시스템(7)에 의해 구성되어 있다. 스테이지(3)는 DUT(10)를 광 조사/도광 시스템(5)에 대향하도록 지지하는 지지부이다. 스테이지(3)는 DUT(10)를 광 조사/도광 시스템(5)에 대해서 상대적으로 이동 가능한 이동 기구를 구비하고 있어도 된다. 또한, 도 1에 있어서는, 광의 진행 경로를 일점 쇄선으로 나타내고, 제어용 신호의 전달 경로, 검출 신호 및 처리 데이터의 전달 경로를 실선의 화살표로 나타내고 있다.
광 조사/도광 시스템(5)은 광원(제1 광원)(9a), 광원(제2 광원)(9b), 콜리메이터(11a, 11b), 다이크로익 미러(13), 편광 빔 스플리터(15), 1/4 파장판(17), 갈바노 미러(19), 동공(瞳)투영 렌즈(21), 대물렌즈(23), 광학 필터(25), 및 콜리메이터(27)를 포함하고 있다.
광원(9a)은 DUT(10)에 있어서의 농도에 대응하여 변화하는 광학적 특성의 검출에 적합한 파장 및 강도의 광을 계측광(프로브광)으로서 생성하여 출사한다. 광원(9b)은 DUT(10)에 있어서 일부 흡수되는 파장 성분을 포함하는 광을 자극광(펌프광)으로서 생성하여 출사한다. 구체적으로는, 광원(9b)은 DUT(10)를 구성하는 기판의 재료인 반도체의 밴드 갭 에너지보다 높은 에너지에 대응한 파장을 포함하는 자극광을 생성하도록 설정된다. 또한, 이 광원(9b)은 외부로부터의 전기 신호를 기초로 강도 변조된 자극광을 생성 가능하게 구성된다. 또한, 광원(9a), 광원(9b)은 예를 들면 반도체 레이저 등의 코히런트 광원이어도 되고, SLD(Super Luminescent Diode) 등의 인코히런트 광원이어도 된다.
콜리메이터(11a, 11b)는, 각각, 광원(9a, 9b)으로부터 출사된 광을 콜리메이트하고, 다이크로익 미러(13)는 콜리메이트된 계측광 및 자극광을 동축 상에 합성하여 편광 빔 스플리터(15)를 향하여 출력한다. 편광 빔 스플리터(15)는 합성된 계측광 및 자극광 중 직선 편광 성분을 투과시키고, 1/4 파장판(17)은 편광 빔 스플리터(15)를 투과한 계측광 및 자극광의 편광 상태를 변경하여, 계측광 및 자극광의 편광 상태를 원편광으로 설정한다. 갈바노 미러(19)는 원편광으로 된 계측광 및 자극광을 스캔하여 출력하고, 동공 투영 렌즈(21)는 갈바노 미러(19)로부터 출력된 계측광 및 자극광의 동공을, 갈바노 미러(19)로부터 대물렌즈(23)의 동공까지 전달한다. 대물렌즈(23)는 계측광 및 자극광을 DUT(10) 상에 집광한다. 이와 같은 구성에 의해, 합성된 계측광 및 자극광을 DUT(10) 상의 원하는 위치에 스캔하여 조사시킬 수 있다. 또한, 스테이지(3)를 이동시킴으로써, 갈바노 미러(19)로 커버할 수 없는 범위를 대상으로 하여 계측광 및 자극광이 스캔 가능하게 구성되어 있어도 된다.
또한, 상기 구성의 광 조사/도광 시스템(5)에 있어서는, DUT(10)로부터의 반사광을, 계측광 및 자극광과 동축으로 1/4 파장판(17)까지 도광할 수 있어, 1/4 파장판(17)에 의해서 반사광의 편광 상태를 원편광으로부터 직선 편광으로 변경할 수 있다. 또한, 직선 편광으로 된 반사광은 편광 빔 스플리터(15)에 의해서 광학 필터(25) 및 콜리메이터(27)를 향하여 반사된다. 광학 필터(25)는 반사광 중 계측광과 동일한 파장 성분만을 콜리메이터(27)를 향하여 투과시키고, 반사광 중 자극광과 동일한 파장 성분을 차단하도록 구성된다. 콜리메이터(27)는 반사광을 콜리메이트하고, 그 반사광을 광파이버 등을 경유하여 제어 시스템(7)을 향하여 출력한다.
제어 시스템(7)은 광 검출기(29), 앰프(31), 변조 신호원(변조부)(33), 네트워크 애널라이저(35)(해석부), 컨트롤러(해석부)(37), 및 레이저 스캔 컨트롤러(39)를 포함하고 있다.
광 검출기(29)는 PD(Photodiode), APD(Avalanche Photodiode), 광전자 증배관 등의 광 검출 소자이며, 광 조사/도광 시스템(5)에 의해서 도광된 반사광을 받고, 그 반사광의 강도를 검출하여 검출 신호를 출력한다. 앰프(31)는 광 검출기(29)로부터 출력된 검출 신호를 증폭시켜 네트워크 애널라이저(35)에 출력한다. 변조 신호원(33)은 컨트롤러(37)에 의해서 설정된 파형의 전기 신호(변조 신호)를 생성하고, 그 전기 신호를 기초로 자극광을 강도 변조시키도록 광원(9b)을 제어한다. 구체적으로는, 변조 신호원(33)은 설정된 반복 주파수(기정 주파수)의 구형파의 전기 신호를 생성하고, 그 전기 신호를 기초로 광원(9b)을 제어한다. 또한, 변조 신호원(33)은 복수의 반복 주파수의 구형파의 전기 신호를 반복 생성하는 기능도 가진다.
네트워크 애널라이저(35)는 앰프(31)로부터 출력된 검출 신호와 변조 신호원(33)으로 설정되어 있는 반복 주파수를 기초로, 반복 주파수에 대응한 파장 성분의 검출 신호를 추출 및 검출한다. 구체적으로는, 네트워크 애널라이저(35)는 반복 주파수와 동일 주파수의 검출 신호와, 그 고조파 주파수의 검출 신호를 추출한다. 또한, 네트워크 애널라이저(35)는 강도 변조된 자극광에 대한 각 주파수의 검출 신호의 위상 지연을, 변조 신호원(33)에 의해서 생성되어 있는 전기 신호를 기준으로 검출한다. 그리고, 네트워크 애널라이저(35)는 추출한 검출 신호의 각 주파수의 정보와, 그 검출 신호를 대상으로 검출한 위상 지연의 정보를 대응지어 컨트롤러(37)에 입력한다. 이때, 네트워크 애널라이저(35)는 컨트롤러(37)에 의해서 반복 설정된 복수의 반복 주파수의 전기 신호를 대상으로, 검출 신호를 반복 추출하고, 그 검출 신호를 대상으로 위상 지연을 검출해도 된다. 예를 들면, 반복 주파수를 기본 주파수로부터 1/10배, 10배, … 등으로 변경하여 위상 지연을 검출해도 된다. 여기서, 네트워크 애널라이저(35)는 스펙트럼 애널라이저로 변경되어도 되고, 로크인 앰프로 변경되어도 되고, 디지타이저와 FFT 애널라이저를 조합한 구성으로 변경되어도 된다.
컨트롤러(37)는 제어 시스템(7)의 동작을 통괄적으로 제어하는 장치로서, 물리적으로는, 프로세서인 CPU(Central Processing Unit)와, 기록 매체인 RAM(Random Access Memory) 및 ROM(Read Only Memory)과, 통신 모듈과, 디스플레이, 마우스, 키보드 등의 입출력 디바이스를 포함한 컴퓨터 등의 제어 장치이다. 도 2에는, 컨트롤러(37)의 기능 구성을 나타내고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 컨트롤러(37)는, 기능적인 구성요소로서, 변조 제어부(41), 이동 제어부(43), 스캔 제어부(45), 농도 추정부(47), 및 출력부(49)를 포함하여 구성되어 있다.
컨트롤러(37)의 변조 제어부(41)는, 자극광을 강도 변조시키기 위한 전기 신호의 파형을 설정한다. 구체적으로는, 변조 제어부(41)는 전기 신호의 파형을, 소정의 반복 주파수의 구형파가 되도록 설정한다. 이 「소정의 반복 주파수」는, 상정되는 DUT(10)에 있어서의 불순물 등의 농도에 따라 미리 컨트롤러(37) 내에 기억된 값의 주파수여도 되고, 입출력 디바이스를 통해서 외부로부터 입력된 값의 주파수여도 된다. 또한, 변조 제어부(41)는 반복 주파수를 미리 기록 혹은 입력된 기본 주파수로부터 복수의 주파수로 반복 변경하여, 변경한 반복 주파수로 전기 신호를 설정 가능하게 되어 있어도 된다.
이동 제어부(43) 및 스캔 제어부(45)는, 계측광 및 자극광을 DUT(10) 상에서 스캔하도록, 스테이지(3) 및 갈바노 미러(19)를 각각 제어한다. 이때, 이동 제어부(43)는 DUT(10)의 각 지점을 대상으로 한 후술하는 농도 추정 처리를 행하면서 계측광 및 자극광을 스캔하도록 제어한다.
농도 추정부(47)는 네트워크 애널라이저(35)로부터 출력된 검출 신호의 각 주파수마다의 위상 지연의 정보를 기초로, DUT(10)의 각 지점을 대상으로 하여 불순물 등의 농도를 추정하는 농도 추정 처리를 실행한다(농도 추정 처리의 상세는 후술한다). 출력부(49)는 농도 추정부(47)에 의해 추정된 DUT(10)의 각 지점마다의 농도의 값을 화상 상에 매핑하여 불순물 등의 농도의 분포를 나타내는 출력 화상을 생성하고, 그 출력 화상의 입출력 디바이스에 출력한다.
상기 구성의 농도 측정 장치(1)에 의해서 계측되는 현상에 대해 설명한다. 도 3 및 도 4는, DUT(10)에 있어서의 계측광 및 자극광의 조사 상태를 계측광 및 자극광의 광축에 대해서 수직인 방향으로부터 본 도면이다.
광 조사/도광 시스템(5)에 의해, DUT(10)에 대해 밴드 갭 에너지보다 높은 에너지에 대응한 파장을 포함하는 자극광이 강도 변조되면서 조사되는 것과 동시에, 다른 파장의 계측광이 일정한 강도로 조사된다. 이때, 자극광에 의해 DUT(10) 내에는 캐리어가 발생하고, 이 캐리어는 자극광의 강도가 약해진 타이밍에서 DUT(10) 내의 불순물 농도 및 결함 농도에 의존한 속도로 재결합에 의해 소멸한다.
또한, DUT(10) 내에 있어서의 굴절률 및 투과율은, DUT(10)의 기판 내부의 캐리어 밀도에 의해서 영향을 받는다. 이 영향에 의해, 계측광이 기판의 표면 혹은 기판의 이면에 있어서 반사할 때에, 자극광의 변조 상태에 의존하여 변조된다. 계측광의 변조의 상태는, 캐리어의 재결합 속도에 따라서 변화한다. 즉, 기판 내의 농도가 높은 영역에서는 재결합이 고속으로 되고, 농도가 낮은 영역에서는 저속으로 된다. 그 결과, 계측광의 반사에 의해서 발생하는 반사광에 있어서, 재결합이 고속인 경우에는 진폭이 커지는 한편, 재결합이 저속인 경우에는 진폭이 작아지는 것과 동시에 자극광에 대해서 위상이 지연된다.
도 3에는, DUT(10)의 기판의 광 조사/도광 시스템(5)측의 표면에 계측광 및 자극광의 합성광 L1을 조사하도록 설정한 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 자극광은 기판의 표면 부근에 전자-정공쌍을 대량으로 생성한다. DUT(10)가 반도체 기판인 경우에는 어느 정도의 불순물 농도를 가지기 때문에, 이 불순물 농도에 따라서 다수 캐리어(n형 기판의 경우에는 전자, p형 기판의 경우에는 정공)가 일정량 있어, 소수 캐리어(n형 기판의 경우에는 정공, p형 기판의 경우에는 전자)도 존재한다. 이 상태로 자극광이 입사되면, 캐리어가 입사 영역에 과잉으로 존재하기 때문에 기판의 굴절률이 변화한다. 대기와 기판 간의 반사율 R은, 대기중의 굴절률을 "1", 기판의 굴절률을 n으로 하면, 하기 식;
R = ((n-1)/(n+1))2
으로 나타내지는 것이 알려져 있다. 캐리어의 생성 및 소멸에 의해 굴절률 n이 변화하는 것에 수반하여 반사율 R도 변화하여, 반사광이 변조되게 된다.
한편, 도 4에는, DUT(10)의 기판의 광 조사/도광 시스템(5)에 대해서 반대측의 이면에 계측광 및 자극광의 합성광 L1을 투과시켜 조사하도록 설정한 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 도 3의 경우의 반사면에 있어서의 캐리어의 영향에 더하여, 광로 중에 있어서의 캐리어의 영향도 받는다. 구체적으로는, 광로 중의 캐리어에 의해, 굴절률 변화에 더하여 광의 감쇠 효과가 생기기 때문에, 반사광에 있어서는 양쪽의 영향을 받는다. 과잉인 소수 캐리어는, 다수 캐리어의 밀도, 즉 기판의 불순물 농도와, 과잉인 소수 캐리어의 밀도의 곱에 비례한 속도로 소멸한다(보다 엄밀하게는, 과잉인 소수 캐리어는, 과잉분과, 다수 캐리어의 곱에 대한 차분에 비례한 속도로 감소한다.). 그 결과, 자극광이 저하되었을 때에, 굴절률은 기판의 불순물 농도에 비례한 속도로 원래대로 돌아간다. 다만, 이 굴절률의 변화는 기판의 굴절률 그 자체의 크기와 비교하여 상당히 작다.
도 3 또는 도 4에 나타내는 경우의 반사광을 관찰하면, 반사광의 강도는 굴절률의 변화에 거의 대응하여 변화하고, 자극광의 변화에 대한 반사광의 변화의 시정수는 기판의 불순물 농도에 반비례한다.
도 5에는, (a)부분에 농도 측정 장치(1)에 의해서 조사되는 자극광의 시간 변화의 파형을 나타내고, (b)~(d)부분에는, (a)부분에 나타낸 파형의 자극광에 대해서 농도 측정 장치(1)에 의해서 검출되는 검출 신호의 시간 변화의 파형을 나타내고 있다. 반사광의 변화의 시정수와 비교하여 자극광의 반복 주기 T0가 상당히 큰(반복 주파수가 낮은) 경우에는, (b)부분에 나타내는 바와 같이 검출 신호에 있어서 관측되는 위상 지연의 감도가 낮아진다. 반사광의 변화의 시정수가 자극광의 반복 주기 T0의 절반 정도(시정수가 비교적 커서 위상 지연이 90도 정도)인 경우에는, (c)부분에 나타내는 바와 같이 검출 신호에 있어서 위상 지연이 진폭의 변화로 나타나게 된다. 검출 신호에 있어서 위상 지연이 진폭의 변화로 가장 나타나는 것은, (d)부분에 나타내는 바와 같이, 반사광의 변화의 시정수가 자극광의 반복 주기 T0의 1/4 정도(위상 지연이 45도)인 경우이다.
본 실시 형태에서는, DUT(10) 내의 불순물 등의 농도에 따라서 소정의 위상 지연을 일으키는 검출 신호의 주파수를 특정함으로써, 그 농도를 추정하려고 하는 것이다. 여기서, 구형파에는 반복 주파수의 성분에 더하여 그 고조파의 주파수 성분도 포함되므로 효율적으로 농도를 추정할 수 있다. 또한, DUT(10) 내의 농도가 불명확한 경우에도, 반복 주파수를 반복 변경하여 검출 신호를 검출함으로써 그 농도를 추정할 수 있다.
이하, 농도 측정 장치(1)에 있어서의 농도 추정 처리를 포함하는 농도 측정 절차의 상세를 설명한다.
우선, DUT(10)를 스테이지(3) 상에 재치한다. 또한, DUT(10)가 베어 웨이퍼, 에피택셜 성장시킨 기판, 웰 혹은 확산 영역 등을 형성한 웨이퍼 기판 등인 경우에는, 기판의 표면 측으로부터 계측광 및 자극광을 조사 가능하도록 재치하고, DUT(10)가 회로 소자가 형성된 반도체 기판인 경우에는, 기판의 이면측으로부터 계측광 및 자극광을 조사 가능하도록 재치한다. 이면측으로부터 조사하는 경우에는 필요에 따라서 이면의 연마를 행하여, 고침렌즈(Solid Immersion Lens)를 사용해도 된다.
그 후, 광 조사/도광 시스템(5)으로부터 DUT(10)를 향하여 계측광 및 자극광을 조사한다. 이때, 계측광과 자극광의 광축 및 초점 심도는 동일하게 되도록 미리 설정되고, 광 조사/도광 시스템(5)은 색수차가 충분히 작은 광학계로 되어 있다. 이때, DUT(10)의 표면 혹은 이면을 계측광 및 자극광의 광축에 대해서 수직이 되도록 각도 조정이 이루어져, 계측광 및 자극광의 초점도 DUT(10)의 계측면에 맞도록 설정된다.
또한, 컨트롤러(37)의 제어에 의해, 자극광이 구형파에 의해서 강도 변조되도록 제어된다. 이 구형파의 반복 주파수는 상정되는 불순물 농도에 따라서 미리 설정되어, 불순물 농도가 1015/cm3 오더이면 1kHz 정도로 설정된다. 그 외의 값의 불순물 농도에 대해서는, 상정되는 농도에 비례하여 반복 주파수가 설정된다.
다음으로, 제어 시스템(7)의 광 검출기(29)에 있어서, DUT(10)의 계측면으로부터의 반사광이 검출되어 검출 신호가 생성되고, 그 검출 신호가 앰프(31)에 의해서 증폭된다. 그리고, 제어 시스템(7)의 네트워크 애널라이저(35)에 의해서, 검출 신호로부터 반복 주파수의 성분 및 그 고조파의 성분이 추출된다. 이때에는, 0Hz의 그라운드 노이즈를 피하도록 밴드폭이 설정된다.
추가로, 제어 시스템(7)의 네트워크 애널라이저(35)에 있어서, 추출한 복수의 주파수의 검출 신호의 파형을 대상으로, 자극광의 변조 신호에 대한 위상 지연이 검출된다. 또한, 네트워크 애널라이저(35)로부터 컨트롤러(37)에 대해서, 추출한 검출 신호의 각 주파수의 정보와, 그 검출 신호를 대상으로 검출한 위상 지연의 정보를 대응지은 대응 데이터가 출력된다.
상기의 복수의 주파수의 검출 신호의 위상 지연의 검출 및 그것에 관한 대응 데이터의 출력은, 반복 설정된 복수의 반복 주파수를 대상으로 반복 행해져도 된다. 이것에 의해, 불순물 등의 농도가 불명확한 경우에도 농도를 추정할 수 있다. 또한, 상기의 복수의 주파수의 검출 신호의 위상 지연의 검출 및 그것에 관한 대응 데이터의 출력은, 컨트롤러(37)의 제어에 의해, DUT(10) 상의 측정점을 스캔하면서 반복 행해진다.
그 후, 컨트롤러(37)에 의해, DUT(10) 상의 복수의 측정점에 관한 대응 데이터를 이용하여, 복수의 측정점에 있어서의 불순물 등의 농도가 추정된다(농도 추정 처리). 즉, 위상 지연이 소정값이 되는 주파수가 추정되고, 그 주파수를 기초로 DUT(10) 상의 측정점에 있어서의 불순물 등의 농도가 추정된다. 이때, 소정의 위상 지연이 되는 주파수를 추정할 수 없는 경우에는 추가로 반복 주파수를 변경하여 반사광의 검출 처리를 반복해도 된다.
보다 상세하게는, 복수의 주파수의 검출 신호의 위상 지연의 값을 기초로 위상 지연이 45도가 되는 주파수를 추정한다. 이 주파수는 차단 주파수라고 불리며, 이때의 시정수 τ는 이 주파수에 대응하는 주기의 1/(2π)배가 된다. 이 시정수 τ가 DUT(10)의 내부에서의 캐리어 수명에 상당한다. 일반적으로, 캐리어의 수명 τ는, B를 비례 상수로 하고, p0를 다수 캐리어 농도(=불순물 농도)로 하며, n0를 소수 캐리어 농도로 하고, Δn을 과잉 캐리어 농도로 하면, 하기 식;
τ = 1/{B(n0 + p0 + Δn)} ~ 1/(B·p0)
로 나타내진다. 이 성질을 이용하여, 컨트롤러(37)는 위상 지연이 45도가 되는 주파수로부터 캐리어 수명 τ를 계산하고, 상기 식을 역산함으로써 캐리어 수명 τ로부터 불순물 농도(=p0)를 추정값으로서 계산한다.
여기서, 복수의 주파수의 검출 신호의 위상 지연의 값을 기초로 위상 지연이 45도가 되는 주파수를 추정할 때에는, 반드시 위상 지연이 45도와 일치하는 검출 신호를 추출할 필요는 없고, 생성된 대응 데이터를 기초로 커브 피팅 등의 분석 계산에 의해서 45도의 위상 지연이 되는 주파수를 구해도 된다. 이 경우, 컨트롤러(37)에는 미리 주파수와 위상 지연의 대응 관계를 나타내는 데이터가 기억되고, 검출 신호의 주파수와 위상 지연의 실측값의 조합이 미리 기억된 대응 관계로 피팅됨으로써, 위상 지연이 45도가 되는 주파수가 추정된다. 도 6에는, 컨트롤러(37)에 미리 기억되는 데이터에 의해서 나타내지는 주파수와 위상 지연의 대응 관계의 일례를 나타내고 있다(가로축의 주파수는 차단 주파수를 단위로 하는 주파수이다).
마지막으로, 컨트롤러(37)에 의해, 복수의 측정점에 관하여 추정된 농도의 값이 화상 상에 매핑되어 DUT(10) 상의 농도 분포를 나타내는 출력 화상의 데이터가 생성된다. 그리고, 그 데이터를 기초로 출력 화상이 입출력 디바이스에 출력된다. 이 출력 화상에 의해서, DUT(10) 상에서의 미세한 농도 분포를, 비접촉, 또한, 고다이내믹 레인지로 관찰할 수 있다. 예를 들면, 불순물 농도의 불균일을 용이하게 관찰할 수 있다. 게다가, DUT(10) 상에서의 방열 특성의 불균일도 동시에 계측 가능하게 된다.
이상 설명한 농도 측정 장치(1) 및 그것을 이용한 농도 측정 방법에 의하면, 계측광과 기정 주파수를 포함하는 변조 신호에 의해서 강도 변조된 자극광이 DUT(10)에 동시에 조사되고, DUT(10)로부터의 반사광의 강도가 검출되고, 그 결과 출력된 검출 신호를 기초로 DUT(10)의 불순물 농도가 추정된다. 이때, 변조 신호에 대한 검출 신호의 위상 지연을 기초로, 위상 지연이 소정값이 되는 주파수가 추정되고, 그것을 기초로 불순물 농도가 추정되므로, 불순물 농도가 미지인 경우라도 캐리어 수명에 대응한 불순물 농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 기정 주파수에 있어서의 복수의 위상 지연을 검출하고, 복수의 기정 주파수마다의 복수의 위상 지연을 기초로, 위상 지연이 소정값이 되는 주파수가 추정되고 있다. 이 경우, 불순물 농도가 미지인 경우라도, 그것에 대응한 소정값의 위상 지연을 일으키게 하는 자극광의 주파수를 설정할 수 있다. 그 결과, 불순물 농도가 미지인 경우라도 불순물 농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 검출 신호의 위상 지연이 45도가 되는 주파수가 추정되고 있다. 이와 같이 함으로써, 차단 주파수를 기초로 불순물 농도를 더 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
추가로, 본 실시 형태에서는, 복수의 기정 주파수마다의 변조 신호로 강도 변조된 자극광을 조사하고, 자극광마다 대응하여 검출 신호가 생성되고 있다. 이렇게 함으로써, 불순물 농도가 광범위로 변화하는 경우라도, 그것에 대응한 소정값의 위상 지연을 일으키게 하는 자극광의 주파수를 설정할 수 있다. 그 결과, 불순물 농도가 광범위하게 변화하는 경우라도 불순물 농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 구형파에 의해서 강도 변조된 자극광이 이용되고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 복수의 주파수의 검출 신호에 있어서의 위상 지연을 용이하게 취득할 수 있다. 그 결과, 불순물 농도에 대응한 소정값의 위상 지연을 일으키게 하는 자극광의 주파수를 효율적으로 설정할 수 있으므로, 불순물 농도가 미지인 경우라도 불순물 농도를 효율적으로 측정할 수 있다.
추가로, 본 실시 형태에서는, DUT(10)를 구성하는 반도체의 밴드 갭 에너지보다도 높은 에너지를 가지는 자극광이 이용되고 있다. 이와 같은 구성에 의해, DUT(10)에 있어서 효율적으로 캐리어를 생성할 수 있어, 불순물 농도를 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
이상, 본 발명의 여러 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 각 청구항에 기재된 요지를 변경하지 않는 범위에서 변형하거나, 또는 다른 것에 적용한 것이어도 된다.
상기 실시 형태에 있어서의 측정 대상물인 DUT(10)로서는, LSI 등의 반도체 장치의 제조 과정에 있어서 불순물을 확산시킨 반도체 기판이 선택되어도 된다. 이와 같은 반도체 기판을 대상으로 하여 농도 측정을 실행할 때에는, DUT(10)의 측정 대상 지점인 측정점은 미리 컨트롤러(37)에 있어서 설정되어 있고, 그 측정점을 스캔하도록 광 조사/도광 시스템(5)이 제어된다. 추가로, 컨트롤러(37)에는, 미리 입출력 디바이스를 통해서 상정되는 불순물 농도의 정보가 입력되어 있다. 그리고, 컨트롤러(37)는 측정점에 관하여 추정한 불순물 농도의 수치와, 미리 입력된 불순물 농도의 정보를 비교하고, 그 비교 결과(예를 들면, 소정 오차의 범위에서 일치하고 있는지 여부를 판정한 결과)를 입출력 디바이스에 출력한다. 이와 같은 구성에 있어서는, 반도체 장치의 제조 과정에 있어서 적절하게 확산 영역이 생성되어 있는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 실시 형태의 광 조사/도광 시스템(5)은, DUT(10)로부터의 반사광을 제어 시스템(7)을 향하여 도광 가능하게 구성되어 있었지만, 계측광이 DUT(10)를 투과함으로써 발생한 투과광을 제어 시스템(7)을 향하여 도광 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 제어 시스템(7)에 있어서 투과광을 검출함으로써 생성된 검출 신호를 기초로 농도가 추정된다.
상기 실시 형태의 광 조사/도광 시스템(5)은, 계측광과 자극광을 합성하기 위한 요소로서, 다이크로익 미러(13) 대신에 파이버 커플러를 구비해도 되고, 복수 코어의 파이버를 구비해도 된다.
상기 실시 형태의 광 조사/도광 시스템(5)에 있어서는, 편광 빔 스플리터(15)를 다이크로익 미러(13)와 광원(9a)의 사이에 배치해도 된다. 이 경우에는, 다이크로익 미러(13)가 광학 필터(25)의 역할을 가진다.
상기 실시 형태의 광 조사/도광 시스템(5)에 있어서는, 계측광과 자극광의 사이에서 광축 및 초점을 일치시키도록 구성되어 있었지만, DUT(10)의 측정점에 있어서의 자극광의 스팟이 계측광의 스팟을 포함하도록 되어 있으면 반드시 초점이 일치하고 있지 않아도 된다. 또한, 복수 코어의 파이버가 이용되고 있는 경우 등에는, 계측광과 자극광의 사이에서 광축이 어긋나게 설정되어 있어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 광 검출기(29)가 계측광에만 감도를 가지도록 구성되어 있으면, 광학 필터(25)는 생략되어 있어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는 구형파로 강도 변조된 자극광을 이용하여 계측되고 있었지만, 정현파 등의 다른 파형의 신호로 강도 변조된, 복수의 주파수마다 대응하는 복수의 자극광을 이용해도 된다.
상기 실시 형태에 있어서는, 추정 스텝에서, 복수의 기정 주파수에 있어서의 복수의 위상 지연을 검출하고, 복수의 기정 주파수마다의 복수의 위상 지연을 기초로, 위상 지연이 소정값이 되는 주파수를 구하는 것이 바람직하다. 상기 다른 형태에 있어서는, 해석부가, 복수의 기정 주파수에 있어서의 복수의 위상 지연을 검출하고, 복수의 기정 주파수마다의 복수의 위상 지연을 기초로, 위상 지연이 소정값이 되는 주파수를 구하는 것이 바람직하다. 이 경우, 불순물 농도가 미지인 경우라도, 그것에 대응한 소정값의 위상 지연을 일으키게 하는 자극광의 주파수를 설정할 수 있다. 그 결과, 불순물 농도가 미지인 경우라도 불순물 농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또한, 조사 스텝에서는, 구형파인 변조 신호에 의해서 강도 변조된 자극광을 조사하는 것도 바람직하다. 변조부는 구형파인 변조 신호로 자극광을 강도 변조하는 것도 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 불순물 농도에 대응한 소정값의 위상 지연을 일으키게 하는 자극광의 주파수를 효율적으로 설정할 수 있다. 그 결과, 불순물 농도가 미지인 경우라도 불순물 농도를 효율적으로 측정할 수 있다.
추가로, 조사 스텝에서는, 복수의 상기 기정 주파수마다의 상기 변조 신호로 강도 변조된 상기 자극광을 조사하고, 출력 스텝에서는, 자극광마다 대응하여 검출 신호를 출력하는 것도 바람직하다. 변조부는 복수의 상기 기정 주파수마다의 상기 변조 신호로 상기 자극광을 강도 변조하고, 광 검출기는 자극광마다 대응하여 검출 신호를 출력하는 것도 바람직하다. 이 경우, 불순물 농도가 광범위로 변화하는 경우라도, 그것에 대응한 소정값의 위상 지연을 일으키게 하는 자극광의 주파수를 설정할 수 있다. 그 결과, 불순물 농도가 광범위하게 변화하는 경우라도 불순물 농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또한, 검출 신호의 위상 지연이 45도가 되는 주파수를 추정하는 것도 바람직하다. 이 경우, 차단 주파수를 특정함으로써 불순물 농도를 더 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
게다가 또한, 조사 스텝에서는, 측정 대상물을 구성하는 반도체의 밴드 갭 에너지보다도 높은 에너지를 가지는 자극광을 조사하는 것도 바람직하다. 제2 광원은 측정 대상물을 구성하는 반도체의 밴드 갭 에너지보다도 높은 에너지를 가지는 자극광을 생성하는 것도 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 자극광의 조사에 의해 측정 대상물에 있어서 효율적으로 캐리어를 생성할 수 있어, 불순물 농도를 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 미리 입력된 불순물 농도의 정보와, 추정 스텝에 있어서 추정된 불순물 농도를 비교하는 비교 스텝을 더 구비하는 것도 바람직하다. 해석부는 미리 입력된 불순물 농도의 정보와, 추정한 불순물 농도를 비교하는 것도 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 측정 대상물에 있어서의 불순물 농도가 원하는 농도인지 여부를 판정할 수 있어, 예를 들면, 제조 프로세스 중의 모니터링을 실현할 수 있다.
추가로, 추정 스텝에서는, 추정한 불순물 농도를 매핑하여 불순물 농도의 분포를 나타내는 화상 데이터를 생성하는 것도 바람직하다. 해석부는 추정한 불순물 농도를 매핑하여 불순물 농도의 분포를 나타내는 화상 데이터를 생성하는 것도 바람직하다. 이 경우, 측정 대상물에 있어서의 불순물 농도의 분포를 용이하게 계측할 수 있어, 반도체 기판 등의 측정 대상물을 용이하게 해석할 수 있다.
실시 형태는 측정 대상물의 불순물 농도를 계측하는 농도 측정 방법 및 농도 측정 장치를 사용 용도로 하여, 측정 대상물에 있어서의 불순물 농도를 정밀도 좋게 측정할 수 있는 것이다.
1…농도 측정 장치, 5…광 조사/도광 시스템(광학계), 7…제어 시스템, 9a…광원(제1 광원), 9b…광원(제2 광원), 29…광 검출기, 33…변조 신호원(변조부), 35…네트워크 애널라이저(해석부), 37…컨트롤러(해석부)

Claims (16)

  1. 측정 대상물의 불순물 농도를 계측하는 농도 측정 방법으로서,
    상기 측정 대상물을 향하여, 계측광과, 기정 주파수를 포함하는 변조 신호로 강도 변조된 자극광을 조사하는 조사 스텝과,
    상기 측정 대상물로부터의 반사광 혹은 투과광의 강도를 검출하여 검출 신호를 출력하는 출력 스텝과,
    상기 변조 신호에 대한 상기 검출 신호의 위상 지연을 검출하고, 상기 위상 지연이 소정값이 되는 주파수를 구하고, 해당 주파수를 기초로 상기 측정 대상물의 불순물 농도를 추정하는 추정 스텝을 구비하는 농도 측정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 추정 스텝에서는, 복수의 상기 기정 주파수에 있어서의 복수의 상기 위상 지연을 검출하고, 상기 복수의 기정 주파수마다의 상기 복수의 위상 지연을 기초로, 상기 위상 지연이 소정값이 되는 주파수를 구하는 농도 측정 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 조사 스텝에서는, 구형파인 상기 변조 신호에 의해서 강도 변조된 상기 자극광을 조사하는 농도 측정 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 조사 스텝에서는, 복수의 상기 기정 주파수마다의 상기 변조 신호로 강도 변조된 상기 자극광을 조사하고,
    상기 출력 스텝에서는, 상기 자극광마다 대응하여 상기 검출 신호를 출력하는 농도 측정 방법.
  5. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정값은 45도인 농도 측정 방법.
  6. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 스텝에서는, 상기 측정 대상물을 구성하는 반도체의 밴드 갭 에너지보다도 높은 에너지를 가지는 자극광을 조사하는 농도 측정 방법.
  7. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 입력된 불순물 농도의 정보와, 상기 추정 스텝에 있어서 추정된 상기 불순물 농도를 비교하는 비교 스텝을 더 구비하는 농도 측정 방법.
  8. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추정 스텝에서는, 추정한 상기 불순물 농도를 매핑하여 불순물 농도의 분포를 나타내는 화상 데이터를 생성하는 농도 측정 방법.
  9. 측정 대상물의 불순물 농도를 계측하는 농도 측정 장치로서,
    계측광을 생성하는 제1 광원과,
    자극광을 생성하는 제2 광원과,
    기정 주파수를 포함하는 변조 신호로 상기 자극광을 강도 변조하는 변조부와,
    상기 측정 대상물로부터의 반사광 혹은 투과광의 강도를 검출하여 검출 신호를 출력하는 광 검출기와,
    상기 계측광 및 강도 변조된 상기 자극광을 상기 측정 대상물을 향하여 도광하고, 상기 측정 대상물로부터의 반사광 혹은 투과광을 상기 광 검출기를 향하여 도광하는 광학계와,
    상기 변조 신호에 대한 상기 검출 신호의 위상 지연을 검출하고, 상기 위상 지연이 소정값이 되는 주파수를 구하고, 해당 주파수를 기초로 상기 측정 대상물의 불순물 농도를 추정하는 해석부를 구비하는 농도 측정 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 해석부는 복수의 상기 기정 주파수에 있어서의 복수의 상기 위상 지연을 검출하고, 상기 복수의 기정 주파수마다의 상기 복수의 위상 지연을 기초로, 상기 위상 지연이 소정값이 되는 주파수를 구하는 농도 측정 장치.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 변조부는 구형파인 상기 변조 신호로 상기 자극광을 강도 변조하는 농도 측정 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 변조부는 복수의 상기 기정 주파수마다의 상기 변조 신호로 상기 자극광을 강도 변조하고,
    상기 광 검출기는 상기 자극광마다 대응하여 상기 검출 신호를 출력하는 농도 측정 장치.
  13. 청구항 9, 청구항 10 및 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정값은 45도인 농도 측정 장치.
  14. 청구항 9, 청구항 10 및 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 광원은 상기 측정 대상물을 구성하는 반도체의 밴드 갭 에너지보다도 높은 에너지를 가지는 자극광을 생성하는 농도 측정 장치.
  15. 청구항 9, 청구항 10 및 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해석부는 미리 입력된 불순물 농도의 정보와, 추정한 상기 불순물 농도를 비교하는 농도 측정 장치.
  16. 청구항 9, 청구항 10 및 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해석부는 추정한 상기 불순물 농도를 매핑하여 불순물 농도의 분포를 나타내는 화상 데이터를 생성하는 농도 측정 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210215925A1 (en) * 2020-01-09 2021-07-15 Kimball Electronics Indiana, Inc. Imaging system for leak detection

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311580A (ja) 2003-04-03 2004-11-04 Toshiba Corp 半導体評価装置及び半導体評価方法
US20050010092A1 (en) * 2003-07-08 2005-01-13 Weber Walter M. Method and apparatus for reducing coupling between signals
KR100829439B1 (ko) * 2007-06-08 2008-05-15 한국표준과학연구원 적외선 사광파 혼합 편광 이미징 장치
JP2009521796A (ja) 2005-10-27 2009-06-04 ザイトロニクス・コーポレーション 半導体構造における歪み及び活性ドーパントの光反射特徴付け方法
US20130015368A1 (en) 2011-07-14 2013-01-17 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd/Oasaka University Inspection apparatus and inspection method

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4952063A (en) * 1985-03-01 1990-08-28 Therma-Wave, Inc. Method and apparatus for evaluating surface and subsurface features in a semiconductor
CN102749287B (zh) * 2003-06-04 2015-08-19 广东永士达医疗科技有限公司 利用光的传播模式测量物质中的光学不均匀性和其他属性
US20040253751A1 (en) * 2003-06-16 2004-12-16 Alex Salnik Photothermal ultra-shallow junction monitoring system with UV pump
US7280215B2 (en) * 2003-09-24 2007-10-09 Therma-Wave, Inc. Photothermal system with spectroscopic pump and probe
US20050134857A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-23 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method to monitor silicide formation on product wafers
WO2006023880A2 (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Isis Pharmaceuticals, Inc. Compounds and methods for the characterization of oligonucleotides
JP4441381B2 (ja) * 2004-10-29 2010-03-31 三菱電機株式会社 表面キャリア再結合速度の測定方法
CN100511623C (zh) * 2007-08-20 2009-07-08 中国科学院光电技术研究所 一种测量半导体掺杂浓度的方法
US8649835B2 (en) * 2009-11-17 2014-02-11 Andreas Mandelis Method of performing wavelength modulated differential laser photothermal radiometry with high sensitivity
JP2012008261A (ja) * 2010-06-23 2012-01-12 Hamamatsu Photonics Kk 画像生成装置
RU2444085C1 (ru) 2010-11-29 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Западный государственный заочный технический университет" (ГОУВПО "СЗТУ") Устройство для бесконтактного измерения времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках (варианты)
US20120310062A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Nellcor Puritan Bennett Llc Photon density wave based determination of physiological blood parameters
US8604447B2 (en) 2011-07-27 2013-12-10 Kla-Tencor Corporation Solar metrology methods and apparatus
US8885155B2 (en) * 2012-04-30 2014-11-11 Covidien Lp Combined light source photoacoustic system
JP5973969B2 (ja) * 2013-07-31 2016-08-23 国立大学法人徳島大学 インライン型濃度計及び濃度検出方法
JP6107849B2 (ja) 2015-02-24 2017-04-05 横河電機株式会社 光電変換素子評価装置
US20180284015A1 (en) * 2015-05-08 2018-10-04 Konica Minolta, Inc. Gas Concentration Measurement Device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311580A (ja) 2003-04-03 2004-11-04 Toshiba Corp 半導体評価装置及び半導体評価方法
US20050010092A1 (en) * 2003-07-08 2005-01-13 Weber Walter M. Method and apparatus for reducing coupling between signals
JP2009521796A (ja) 2005-10-27 2009-06-04 ザイトロニクス・コーポレーション 半導体構造における歪み及び活性ドーパントの光反射特徴付け方法
KR100829439B1 (ko) * 2007-06-08 2008-05-15 한국표준과학연구원 적외선 사광파 혼합 편광 이미징 장치
US20130015368A1 (en) 2011-07-14 2013-01-17 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd/Oasaka University Inspection apparatus and inspection method

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