JP4043660B2 - 化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比のマッピング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイス,電子デバイスなどの半導体デバイスの製造に用いられる化合物半導体内のZn等の特定元素の組成比あるいは濃度を非破壊でマッピング化する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から化合物半導体ウェハの評価を行うためにウェハの透過率の変化を利用して、ウェハ内の不純物濃度の分布を測定するために、例えば波長分散型分光器やFTIR(フーリエ変換赤外分光法)を用い、非接触,非破壊,非汚染という特性を備える装置が実用化されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記波長分散型分光器やFTIR(フーリエ変換赤外分光法)を用いた装置は、測定時間に比較的長時間を要するという難点を有し、また非常に高価であり化合物半導体ウェハのコスト高を招くという問題を抱えていた。
【0004】
即ち、例えば波長分散型分光器の一種としての差分散型フィルタ分光器を用いる場合には、通過帯域を信号光の帯域幅と同じにするために主分光器の波長と差分散型フィルタ分光器の波長を同期させる必要があり、そのために複雑かつ精密な駆動機構を要し、製造コストが嵩むため一般的に400〜500万円もの高額な価格帯となるのが通例であった。
【0005】
また、微弱光を観察するために高感度の光検出器を使用する場合などには、レーザ光の主分光器への入射は光検出器の飽和あるいは損傷を伴う危険性があるため差分散型フィルタ分光器の駆動に際しては細心の注意を払う必要があり、さらに干渉フィルターを使用する場合にはレーザ光の波長に合わせたフィルタを用意しなければならないなど操作が煩雑であり、例えば750〜1050nmの範囲のスペクトルの1回の測定を行うのに2〜3分もの時間を要していた。したがって、測定の精度を上げるために数回の測定を行う場合には1箇所の評価に10分以上もの時間が必要となり製造ラインにおけるスループットを大きく低下させるという問題があった。
【0006】
一方のFTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)法を用いた評価方法は半導体ウェハによる赤外線の透過または反射スペクトルを分析する方法の一つとして多用され、例えば750〜1050nmの範囲のスペクトルの1回の測定を行うのに要する時間は数秒〜数十秒と上記波長分散型分光器を用いる場合よりも高速な評価が可能となっている。
【0007】
しかしながら、FTIR法による評価を行うためには、フーリエ変換赤外分光器と回転検光子型偏光解析装置、あるいは分散型赤外分光器と位相変調偏光解析装置等の高精度の装置の組み合わせが必要となり、装置一式で500〜1000万円と非常に高価であり、化合物半導体(例えばCdZnTe)のコスト高を招来する一因ともなっていた。
【0008】
本発明は上述のような問題を解決すべく案出されたものであり、CdZnTeウェハ等の化合物半導体ウェハについてZn等の特定元素の組成比あるいは濃度を高速かつ低コストで評価することのできるマッピング装置を提供することを主目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比を算出し、その算出結果をマッピング表示するマッピング装置であって、上記化合物半導体ウェハの基礎吸収端の波長を含む光源と、上記化合物半導体ウェハを載置して該ウェハ内の測定位置を順次移動させるウェハ移動手段と、上記光源から照射され上記化合物半導体ウェハ内の所定の測定位置を透過して来る透過光を受光するダイオードアレイ型分光器と、該ダイオードアレイ型分光器の制御を司る制御手段と、上記ダイオードアレイ型分光器から出力される各測定位置の透過率に対応する信号に基づいて特定元素の組成比を算出する演算手段と、該演算手段の算出結果に基づいて上記化合物半導体ウェハの組成分布をマッピング表示する表示手段と、を少なくとも備え、上記演算手段は、記憶手段を備え、
該記憶手段の所定記憶領域には、
(1)上記基礎吸収端の波長を含む任意の波長範囲でその透過率の最大値をTmax ,吸収係数をα,ウェハの厚さをtとした場合の透過率T(%)を示す式
T(%)=Tmax exp(-αt) ・・・式1と、
(2)上記波長範囲における化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比(D(%))と上記式1にて透過率T(%)となるように選択される波長λ(α)(但し、αは吸収係数)との関係式
D(%)=a−b×λ(α) ・・・式2と、
を表すデータを格納し、上記ダイオードアレイ型分光器によって被測定対象の化合物半導体ウェハの複数の測定位置において上記波長範囲の透過率を測定し、各波長と透過率の相関関係を示す透過率曲線のデータを上記記憶手段の所定領域に一旦記憶し、上記演算手段は、各測定位置について、上記化合物半導体ウェハの所定の吸収係数αと厚さtに基づいて上記式1から上記測定位置における透過率T(%)を算出し、上記透過率T(%)と上記記憶手段に記憶されている上記透過率曲線のデータに基づいて、上記透過率T(%)に対応する波長λ(α)を算定し、該波長λ(α)を上記式2に代入すると共に、上記化合物半導体ウェハの表面状態によって上記式2中の定数aと係数bを、表面が鏡面研磨された化合物半導体ウェハの特定元素の組成比を算出する場合と、表面をエッチング液でエッチングした化合物半導体ウェハの特定元素の組成比を算出する場合とで、それぞれ異なる値に設定して上記特定元素の組成比を算出し、上記表示手段は、上記算出された各測定位置における上記特定元素の組成比に基づいて、化合物半導体ウェハに含まれる上記特定元素の組成比をマッピング表示するようにしたものである。
【0010】
これにより、特定元素の組成比あるいは濃度によって化合物半導体ウェハの格子定数が変化し、それに伴ってバンドギャップが変化するという原理を用いて高速な評価を行うことができる。本発明者の試算によれば、本発明に係るマッピング装置を100〜200万円程度で構成することができ、従来の波長分散型分光器やFTIR法を用いた装置よりも大幅に低価格で供給することが可能である。
【0011】
また、本発明において用いるダイオードアレイ型分光器は、複数波長の透過率を同時に測定できるという特性を有するため、1つの測定位置のスペクトル情報を取得するのに10m秒〜数百m秒しか要せず極めて高速に評価を行うことができる。特に、ウェハ内の1つの測定位置について、スペクトルのノイズを十分に除去するためには20回程測定を繰り返すことが望ましく、しかもウェハ全体の濃度分布を知るためには、そのような測定を4インチウェハの場合で70箇所近くの測定位置で繰り返し実行する必要がある。しかし、本発明に従うと上記のように1回の測定時間が短くて済むため、全体の所要時間も従来装置に比して大幅に短縮することができ、製造ラインにおけるスループットを大きく改善し、CdZnTeウェハ等の化合物半導体ウェハの低廉化に貢献することが期待できる。
【0012】
さらに、本発明に係るマッピング装置は、T(%)=Tmax exp(−αt)の式を満たす透過率T(%)に対応する波長と他の分析手法によって得られた組成比の関係点(C(%)=a−b×λ(α))をウエハの表面状態に応じて測定できるという利点がある。これは、本発明者が、例えば化合物半導体ウェハの一種であるCdZnTeウェハ切断後にBr−MeOHエッチングしたものと鏡面研磨まで行ったものとで波長と、特定元素としてのZnの組成比(濃度)の相関式にずれがあり、ウェハの表面状態による依存性があるとの知見に基づくものである。
【0013】
また、上記式2における定数aおよび係数bは、表面が鏡面研磨された化合物半導体ウェハの特定元素の組成比を算出する場合の方が、表面をエッチングした化合物半導体ウェハの特定元素の組成比を算出する場合よりも大きい値に設定することが望ましい(図4参照)。
【0014】
なお、上記式2における定数aおよび係数bは、化学的分析等により予め特定元素の組成比(濃度)が知得されているn種類(nは2以上の整数)の試料について、上記ダイオードアレイ型分光器によって任意の波長範囲における透過率Ts(%)をそれぞれ測定して透過率曲線を取得し、上記各試料の厚さtnと所定の吸収係数αを上記式1に代入して、所定組成比(濃度)の試料における各透過率Tn(%)を算出し、該各透過率Tn(%)に対応する波長λnを上記各透過率曲線から取得し、上記n種類の試料の予め知得された特定元素の組成比(濃度)と、上記波長λnを、縦軸(y軸)が特定元素の濃度、横軸(x軸)が波長を示すグラフにそれぞれプロットし、そのプロット結果の直線的関係からy切片を定数a,傾きを係数bとして算定することができる。
【0015】
また、上記化合物半導体ウェハは、ウェハ内の測定位置に対応する格子を形成したサンプル台を介して上記ウェハ移動手段を構成するX−Yテーブル上に載置するようにしてもよい。
【0016】
また、上記化合物半導体ウェハは、エピタキシャル成長方法により製造されるエピタキシャルウェハであってもよいし、また、上記化合物半導体ウェハは、CdZnTeウェハであり、上記特定元素はZnとしてもよい。
【0017】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0018】
図1は、本発明に係る化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比のマッピング装置の構成例を示す概略構成図である。
【0019】
図1において、符号1は化合物半導体ウェハの一種としてのCdZnTeウェハWを載置するX−Yテーブルである。X−Yテーブル1は、直交するX方向とY方向の移動を独立して制御可能なアクチュエータ(図示せず)を備えており、演算手段としてのパーソナルコンピュータPCからの制御信号に基づいてCdZnTeウェハWの測定位置の移動を制御するようになっている。
【0020】
なお、本実施形態では、CdZnTeウェハWは、ウェハ内の測定位置に対応する格子2a,2a・・・を予め形成した格子状のサンプル台2を介してX−Yテーブル1に載置されるようになっている。
【0021】
X−Yテーブル1の下方には、ハロゲンランプ等からなる赤外域の光源3が配置されている。
【0022】
一方、X−Yテーブル1の上方には、CdZnTeウェハW内の所定の測定位置を透過して来る透過光L2を受光するダイオードアレイ型分光器4が配置されている。ダイオードアレイ型分光器4には制御回路5が接続され、ダイオードアレイ型分光器4の動作の制御およびダイオードアレイから出力される信号を前記パーソナルコンピュータPCへ送出するなどの役割を果たすようになっている。
【0023】
ここで、図2を参照してダイオードアレイ型分光器4の構成について説明する。
【0024】
図2はダイオードアレイ型分光器の概略構成図である。
【0025】
本実施形態においては、ダイオードアレイ型分光器4としてカールツァイス社製の分光器「MMS1」を採用した。
【0026】
ダイオードアレイ10へのスペクトル照射は、導光手段としての光ファイバ11と、該光ファイバ11の端部に設けられるスリット12と、グレーティング(格子)13を介して行われるようになっている。
【0027】
グレーティング13は、上記光ファイバ11のスリット12と対向する位置に配置され、366本の格子が形成されブレーズ波長が340nmのフラットフィールドグレーティングとして構成されている。
【0028】
なお、ダイオードアレイ10から出力される信号を制御回路5へ送出したり、制御回路5からの制御信号を受信するための入出力インターフェース14が設けられている。
【0029】
上記演算手段を構成するパーソナルコンピュータPCは、CPU,メモリ,入出力インタフェース等からなる演算部と、CRTや液晶表示装置あるいはプリンタ等からなる表示部(表示手段D)と、キーボードやマウス等の入力部等から構成され、所定のOSやデータの演算処理および表示部へのマッピング表示等を制御する所定のソフトウェアがハードディスク等の外部記憶装置にインストールされている。
【0030】
また、パーソナルコンピュータPCの上記外部記憶装置の所定記憶領域を使用して、あるいは別途設けられるROMやRAM等によって記憶手段Mが形成され、この記憶手段Mの所定記憶領域には、
(1)750〜1000nmの波長範囲の透過率の最大値をTmax,吸収係数をα,ウェハの厚さをtとした場合の透過率T(%)を示す式
T(%)=Tmaxexp(-αt) ・・・式1と、
(2)750〜1000nmの波長範囲におけるCdZnTeウェハに含まれる特定元素(Zn)の組成比(Zn(%))と上記式1にて透過率T(%)となるように選択される波長λ(α)(但し、αは吸収係数)との関係式
Zn(%)=a−b×λ(α) ・・・式2と、
を表すデータ、透過率と波長の相関関係のデータおよび波長とZn濃度の相関関係を示すデータ等が例えばテーブル(表)データとして格納されている。
【0031】
なお、CdZnTeウェハについての近赤外線(NIR:Near Infrared)のTmax(最大透過率)と、α(吸収係数)と、t(ウェハの厚さ)の関係は、C.D.Maxey等の文献(Journal of Crystal Growth 197(1999)427-434)によって、上記式1
T(%)=Tmaxexp(-αt) によって表せることが示されている。
【0032】
ここで、上記式2における定数aと係数bの算定方法を図6,図7を参照して説明する。
【0033】
図6は、Zn濃度の異なるCdZnTeの3種類のサンプル(A〜C)における透過率と波長の関係を示す透過率曲線(a)〜(c)であり、図7はCdZnTeサンプルのZn濃度と波長との関係を示すグラフである。
【0034】
まず、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合プラズマ発光分析法)や各種化学的分析法によって予めZn濃度が知得されたZn濃度の異なるCdZnTeの3種類のサンプル(A〜C)を用意する。本実施形態では、サンプルAとしてZn濃度3.0%,サンプルBとしてZn濃度4.0%,サンプルCとしてZn濃度5.0%のCdZnTeを用いた。
【0035】
次いで、各サンプル(A〜C)について、Zn濃度マッピング装置のダイオードアレイ型分光器4を用いて750〜1000nmの波長範囲におけるそれぞれの透過率Ts(%)を測定する。そして、その測定結果に基づいて、図6に示すように、各サンプル(A〜C)毎に透過率と波長の相関関係を示す透過率曲線をグラフ表示する。
【0036】
続いて、各サンプル(A〜C)の厚さta〜tcと所定の吸収係数α(例えば10cm-1)を上記式1に代入して、透過率T(%)(例えば、Tmax=63%,t=1000μm=10-1cmの場合に、T(%)=63exp(-10×10-1))を求める。
【0037】
次いで、上記のようにして算出した透過率T(%)に対応する波長(λA,λB,λC)を図6の(a)〜(c)の透過率曲線から取得する。
【0038】
そして、上記のように予め知得されているサンプル(A〜C)のZn濃度と波長(λA,λB,λC)を対応させて、図7のように縦軸にZn濃度(%),横軸に波長(nm)をとったグラフにプロットし、そのプロット結果から直線Lで表せる直線的関係を見出し、その直線Lからy切片を定数a,傾きを係数bとして算定する。
【0039】
したがって、CdZnTeについてZn濃度と波長の関係は、上記式2の通り、Zn(%)=a−b×λ(α)と表すことができる。
【0040】
なお、本実施形態では、CdZnTeのサンプルとして3種類のZn濃度の異なるものを用いたが、これに限定されるものではなく、2種類あるいは4種類以上のサンプルを用いる場合であってもよい。
【0041】
以上が本実施形態に係るCdZnTeウェハのZn濃度マッピング装置の構成例の概要であるが、試算によれば上記装置を約100〜200万円で構築可能であり、従来装置よりかなり安価にウェハの評価を行うことができる。したがって、CdZnTeウェハの製造コストを低減することができ、CdZnTeを用いた半導体デバイスの低廉化に貢献することが期待できる。
【0042】
次に、上記実施形態に係るCdZnTeウェハのZn濃度マッピング装置によるCdZnTeウェハの具体的な評価手順を説明する。
【0043】
本発明において各測定位置のZn濃度を取得する手順は、
1)CdZnTeウェハの各測定位置の透過率曲線を700nm〜1000nmの範囲で測定し、そのデータを記憶手段に一時的に記憶する。
2)CdZnTeウェハの所定の吸収係数αと厚さtに基づいて上記式1から各測定位置における透過率T(%)を算出する。
3)上記透過率T(%)と記憶手段に記憶されている透過率曲線のデータに基づいて、上記透過率T(%)に対応する波長λ(α)を算定する。
4)上記波長λ(α)を上記式2に代入してZn(%)(Zn濃度)を算出する。
5)上記Zn濃度を各測定位置と対応させて表示手段Dに出力する。
【0044】
というものである。
【0045】
まず、上記手順1)において、図1のX−Yテーブル1上にサンプル台2を介して測定対象として例えば直径4インチ,厚さ1000μmのCdZnTeウェハWを載置する。
【0046】
次いで、光源3をオンすると共に、制御回路5および演算手段としてのパーソナルコンピュータPCを稼働させる。そして、パーソナルコンピュータPCによりX−Yテーブル1のアクチュエータを駆動させて光源3からの照射光L1の直上にウェハWの所望の測定位置が来るように制御する。これにより、光源3からの照射光L1はウェハW内の所定の測定位置を透過し、ある透過率の透過光L2としてダイオードアレイ型分光器4の光ファイバ11に入射する。透過光L2は光ファイバ11内を伝播してスリット12を介してグレーティング13に照射される。さらに、グレーティング13で反射された反射光はダイオードアレイ10に入射し、ダイオードアレイ10は入射光の光度(ウェハWの透過率)に対応する出力信号を出力する。出力信号は、入出力インタフェース14を介して制御回路5に入力され、制御回路5はその出力信号を演算手段としてのパーソナルコンピュータPCに入力する。そして、パーソナルコンピュータPCは、CdZnTeウェハWについて、図3に示すような縦軸に透過率(%),横軸に波長(nm)をとった透過率曲線を作成し、そのデータを離散的なテーブルデータとして上記記憶手段Mの所定領域に一時的に格納する。
【0047】
次いで、上記手順2)として、CdZnTeウェハの所定の吸収係数αと厚さtを上記式1に代入する。
【0048】
例えば、吸収係数αを10cm-1,厚さtが1000μm(=10-1cm),最大透過率Tmaxが60%である場合には、
T(%)=Tmaxexp(-αt)=60exp(-10×10-1)≒22.1%と算出できる。
【0049】
そして、手順3)において、透過率T(%)≒22.1%と、記憶手段Mに記憶されている透過率曲線のデータに基づいて、上記透過率T(%)に対応する波長λ(α)を841nmと算定する(図3に基づけば、透過率曲線において、透過率22.1%に対応する波長λの位置(841nm)を特定する作業,操作に相当する)。
【0050】
次いで、手順4)において、上記波長λ(α)(841nm)を上記式2に代入してZn(%)(Zn濃度)を算出し、その算出結果をレジスタに一旦格納する。
【0051】
そして、上記手順5)において「各測定位置とZn濃度を対応させてマッピング表示を得る」ために、パーソナルコンピュータPCのCPUは上記レジスタの所定領域に格納したZn濃度(%)に対応する値を各測定位置と対応付けしたグラフィック画像としてCRTや液晶表示装置等からなる表示手段Dに出力する。
【0052】
本発明者が用いた装置構成によれば、ウェハW内の一つの測定位置について上記手順1)〜5)を1回実行するのに要した時間は、従来の波長分散型分光器やFTIR(フーリエ変換赤外分光法)を用いた装置より大幅に短縮することができる。
【0053】
そして、上記手順1)〜5)を例えばウェハW内で一辺が10mmの69箇所の複数の正方形状に分割した測定位置の全てにおいて行う(図5参照)。
【0054】
なお、本実施形態ではスペクトルのノイズを除去するために1つの測定位置について20回の測定を行い、その平均値を最終的なZn濃度(%)として画像出力するようにした。
【0055】
図5は上記画像出力によって得られるウェハWのZn濃度のマッピング表示の例を示す概略図である。図5(a)は比較的Zn濃度のばらつきの少ないウェハにおけるマッピング表示を例示し、(b)は比較的Zn濃度のばらつきが多いウェハにおけるマッピング表示を示す。
【0056】
なお、図5では便宜上モノクロの濃度差(最大4段階)で所定範囲のZn濃度を表したが、これに限られるものではなく、カラー表示によって濃度差を示すようにしてもよいし、また濃度差をより細かな段階で表すようにしてもよい。また、いうまでもないが、ウェハ内の測定位置の数は69箇所に限定されることなく任意の数の測定位置を設定することができる。また、各測定位置の形状や大きさも1辺が10mmの場合に限定されるものではなく、任意の形状,面積の測定位置を設定することが可能である。
【0057】
また、CdZnTeウェハにおいてZn濃度によって格子定数が変化し、それに伴って透過率カーブが変化するという原理から、図4に示すようなZn濃度(%)と波長(nm)の相関関係を示すグラフを得ることもできる。図4には、例えば、鏡面研磨を施したCdZnTeウェハのZn濃度(Zn(%)=289.36−0.33804λ(α))を示す特性直線A1と、表面をBr−MeOHでエッチングしたCdZnTeウェハのZn濃度(Zn(%)=259.19−0.31468λ(α))を示す特性直線A2を示した。これらの特性直線A1,A2から鏡面研磨を施した場合と、エッチングした場合とでは波長とZn濃度の相関関係にずれがあり、Zn濃度とλ(α=10)の関係式についてウェハの表面状態の依存性があることが分かった。かかる知見に基づいて、ウェハの表面状態に応じてZn濃度とλ(α=10)の関係式を設定し、その関係式に基づいて上記CdZnTeウェハについて波長からZn濃度を求めることも可能である。
【0058】
また、本実施形態では、4インチのCdZnTeウェハの評価を行う場合について述べたが、これ以外のウェハサイズについても同様に評価できることは勿論である。
【0059】
さらに、本実施形態では、化合物半導体ウェハとしてCdZnTeウェハを用い、特定元素としてZnの組成比(濃度)の分布をマッピング表示する場合を示したが、これに限らず、InPウェハ,InGaAsPウェハ等のその他の化合物半導体ウェハあるいはエピタキシャル基板についても同様の手法により特定元素の組成比をマッピング表示することが可能である。
【0060】
即ち、化合物半導体ウェハやエピタキシャルウェハに含まれる特定の元素の組成比(濃度)の変化によって、格子定数が変化し、バンドギャップが変化をし、それにより透過率測定をした際の吸収端波長が変化する場合であれば本発明に係るマッピング装置を適用することができる。なお、その場合に、光源としては、吸収端付近の波長を含むものを用い、また、ダイオードアレイ型分光器としては吸収端付近の波長域の透過率の変化を検知することができるものを選択する必要がある。
【0061】
例えば、InP基板上に格子整合させたInGaAsPをエピタキシャル成長する場合には、組成比を変えることでInPからInGaAsまで変化させることが可能であるが、これはバンドギャップで1.35〜0.75eV,波長で920〜1650nmに相当する。
【0062】
従って、この場合には、上記実施形態においてCdZnTeウェハのZn濃度分布を調べるのに用いたダイオードアレイ分光器(波長域800〜1100nm)に代えて、検出波長が上記波長に近いダイオードアレイ分光器(例えば、カールツァイス社製MMS−NIR,波長域:900〜1700nm)を採用することにより、InGaAsPエピタキシャルウェハの組成比のマッピング表示を得ることができる。
【0063】
【発明の効果】
本発明によれば、特定元素の組成比あるいは濃度によって化合物半導体ウェハの格子定数が変化し、それに伴ってバンドギャップが変化するという原理を用いて高速な評価を行うことができるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCdZnTeウェハのZn濃度マッピング装置の構成例を示す概略構成図である。
【図2】ダイオードアレイ型分光器の概略構成図である。
【図3】CdZnTeウェハの透過率と波長の相関関係を示すグラフである。
【図4】CdZnTeウェハのZn濃度(%)と波長の相関関係を示すグラフである。
【図5】CdZnTeウェハのZn濃度のマッピング表示例を示す概略図である。
【図6】CdZnTeサンプル(A〜C)における透過率と波長の関係を示す透過率曲線を示すグラフである。
【図7】CdZnTeサンプルのZn濃度と波長との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 X−Yテーブル
2 サンプル台
3 光源
4 ダイオードアレイ型分光器
5 制御回路
PC 演算手段(パーソナルコンピュータ)
D 表示手段
M1 第1の記憶手段
M2 第2の記憶手段
L1 照射光
L2 透過光
10 ダイオードアレイ
11 光ファイバ
12 スリット
13 グレーティング
14 入出力インタフェース
Claims (5)
- 化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比を算出し、その算出結果をマッピング表示するマッピング装置であって、
上記化合物半導体ウェハの基礎吸収端の波長を含む光源と、
上記化合物半導体ウェハを載置して該ウェハ内の測定位置を順次移動させるウェハ移動手段と、
上記光源から照射され上記化合物半導体ウェハ内の所定の測定位置を透過して来る透過光を受光するダイオードアレイ型分光器と、
該ダイオードアレイ型分光器の制御を司る制御手段と、
上記ダイオードアレイ型分光器から出力される各測定位置の透過率に対応する信号に基づいて特定元素の組成比を算出する演算手段と、
該演算手段の算出結果に基づいて上記化合物半導体ウェハの組成分布をマッピング表示する表示手段と、
を少なくとも備え、
上記演算手段は、記憶手段を備え、
該記憶手段の所定記憶領域には、
(1)上記基礎吸収端の波長を含む任意の波長範囲でその透過率の最大値をTmax ,吸収係数をα,ウェハの厚さをtとした場合の透過率T(%)を示す式
T(%)=Tmax exp(-αt) ・・・式1と、
(2)上記波長範囲における化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比(D(%))と上記式1にて透過率T(%)となるように選択される波長λ(α)(但し、αは吸収係数)との関係式
D(%)=a−b×λ(α) ・・・式2と、
を表すデータを格納し、
上記ダイオードアレイ型分光器によって被測定対象の化合物半導体ウェハの複数の測定位置において上記波長範囲の透過率を測定し、各波長と透過率の相関関係を示す透過率曲線のデータを上記記憶手段の所定領域に一旦記憶し、
上記演算手段は、各測定位置について、上記化合物半導体ウェハの所定の吸収係数αと厚さtに基づいて上記式1から上記測定位置における透過率T(%)を算出し、
上記透過率T(%)と上記記憶手段に記憶されている上記透過率曲線のデータに基づいて、上記透過率T(%)に対応する波長λ(α)を算定し、
該波長λ(α)を上記式2に代入すると共に、上記化合物半導体ウェハの表面状態によって上記式2中の定数aと係数bを、表面が鏡面研磨された化合物半導体ウェハの特定元素の組成比を算出する場合と、表面をエッチング液でエッチングした化合物半導体ウェハの特定元素の組成比を算出する場合とで、それぞれ異なる値に設定して上記特定元素の組成比を算出し、
上記表示手段は、上記算出された各測定位置における上記特定元素の組成比に基づいて、化合物半導体ウェハに含まれる上記特定元素の組成比をマッピング表示することを特徴とする化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比のマッピング装置。 - 上記エッチング液は Br − Me OHであり、上記式2における定数aおよび係数bは、表面が鏡面研磨された化合物半導体ウェハの特定元素の組成比を算出する場合の方が、表面をBr − Me OHでエッチングした化合物半導体ウェハの特定元素の組成比を算出する場合よりも大きい値に設定することを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比のマッピング装置。
- 化学的分析等により予め特定元素の組成比(濃度)が知得されているn種類(nは2以上の整数)の試料について、上記ダイオードアレイ型分光器によって任意の波長範囲における透過率Ts(%)をそれぞれ測定して上記透過率曲線を取得し、
上記各試料の厚さtnと所定の吸収係数αを上記式1に代入して、所定組成比(濃度)の試料における各透過率Tn(%)を算出し、
該各透過率Tn(%)に対応する波長λnを上記各透過率曲線から取得し、
上記n種類の試料の予め知得された特定元素の組成比(濃度)と、上記取得した波長λnを、縦軸(y軸)が特定元素の濃度、横軸(x軸)が波長を示すグラフにそれぞれプロットし、
そのプロットされた点を、鏡面研磨された化合物半導体ウェハとエッチング液でエッチングされた化合物半導体ウェハごとに、直線で結んだときのy切片と傾きを求め、y切片を上記式2における定数a,傾きを係数bとして決定することを特徴とする請求項1または2の何れかに記載の化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比のマッピング装置。 - 上記化合物半導体ウェハは、エピタキシャル成長方法により製造されるエピタキシャルウェハであることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比のマッピング装置。
- 上記化合物半導体ウェハは、CdZnTeウェハであり、上記特定元素はZnであることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の化合物半導体ウェハに含まれる特定元素の組成比のマッピング装置。
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