JPH0621777B2 - 半導体結晶表面粗さ評価方法 - Google Patents
半導体結晶表面粗さ評価方法Info
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- JPH0621777B2 JPH0621777B2 JP61304584A JP30458486A JPH0621777B2 JP H0621777 B2 JPH0621777 B2 JP H0621777B2 JP 61304584 A JP61304584 A JP 61304584A JP 30458486 A JP30458486 A JP 30458486A JP H0621777 B2 JPH0621777 B2 JP H0621777B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は半導体結晶表面粗さ評価方法において、検査す
べき半導体結晶の組成を確認すると共に、検査すべき半
導体結晶からの反射光の強度と標準試料表面よりの強度
との比を求め、これらに基づくことにより、検査すべき
半導体結晶の組成の違いによる影響及びレーザ光源の出
力のばらつきによる影響を受けることなく、半導体結晶
表面粗さの程度を光学的に且つ定量的に評価するように
したものである。
べき半導体結晶の組成を確認すると共に、検査すべき半
導体結晶からの反射光の強度と標準試料表面よりの強度
との比を求め、これらに基づくことにより、検査すべき
半導体結晶の組成の違いによる影響及びレーザ光源の出
力のばらつきによる影響を受けることなく、半導体結晶
表面粗さの程度を光学的に且つ定量的に評価するように
したものである。
本発明は半導体結晶表面粗さ評価方法に関する。
半導体装置の製造の初期工程において、例えばInPの
半導体基板の表面にエピタキシャル成長により所望組
成、例えばInGaAsPの結晶が形成される。この結
晶表面の粗さは、半導体装置の特性に影響を及ぼす重要
な因子であり、正確に評価する必要がある。
半導体基板の表面にエピタキシャル成長により所望組
成、例えばInGaAsPの結晶が形成される。この結
晶表面の粗さは、半導体装置の特性に影響を及ぼす重要
な因子であり、正確に評価する必要がある。
従来、半導体結晶表面の粗さは、検査者が光学顕微鏡を
使用して結晶表面を見て標準試料と比較することにより
評価していた。
使用して結晶表面を見て標準試料と比較することにより
評価していた。
このため、評価は検査者の経験により定性的に行なわ
れ、検査者の経験によるところが大きく、正確さに欠け
るという問題点があった。
れ、検査者の経験によるところが大きく、正確さに欠け
るという問題点があった。
結晶表面が粗い程、結晶表面における反射率が低くなる
ため、検査すべき半導体結晶表面よりの反射光の強度を
測定し、これに基づいて表面の粗さを評価くる方法も考
えられる。
ため、検査すべき半導体結晶表面よりの反射光の強度を
測定し、これに基づいて表面の粗さを評価くる方法も考
えられる。
しかし、結晶表面での反射率は結晶自体の屈折率により
変化する。また反射光の強度は入射光の光源であるレー
ザ光源の出力によっても変化する。このため、反射光の
強度だけから結晶表面の粗さを評価することは出来な
い。
変化する。また反射光の強度は入射光の光源であるレー
ザ光源の出力によっても変化する。このため、反射光の
強度だけから結晶表面の粗さを評価することは出来な
い。
本発明の半導体結晶表面粗さ評価方法は、被検査半導体
結晶からのフォトルミネセンスの波長を測定する工程
と、 光源よりの光の上記被検査半導体結晶の表面での反射光
の強度を測定する工程と、 上記光源よりの標準試料の表面での反射光の強度を測定
する工程と、 上記被検査半導体結晶の表面での反射光の強度と上記標
準試料の表面での反射光の強度との比を求める工程と、 上記の波長及び比を、所望の表面状態の結晶について求
めた結晶表面粗さ評価判断基準にあてはめて、上記被検
査半導体結晶の表面粗さを評価する工程とよりなる。
結晶からのフォトルミネセンスの波長を測定する工程
と、 光源よりの光の上記被検査半導体結晶の表面での反射光
の強度を測定する工程と、 上記光源よりの標準試料の表面での反射光の強度を測定
する工程と、 上記被検査半導体結晶の表面での反射光の強度と上記標
準試料の表面での反射光の強度との比を求める工程と、 上記の波長及び比を、所望の表面状態の結晶について求
めた結晶表面粗さ評価判断基準にあてはめて、上記被検
査半導体結晶の表面粗さを評価する工程とよりなる。
被検査半導体結晶からのフォトルミネセンスの波長を測
定することにより、結晶の組成、即ち結晶の屈折率が分
かり、当該結晶の表面における反射率が分かる。これに
より、結晶自体の屈折率(反射率)を考慮に入れて、結
晶表面の粗さが評価できる。
定することにより、結晶の組成、即ち結晶の屈折率が分
かり、当該結晶の表面における反射率が分かる。これに
より、結晶自体の屈折率(反射率)を考慮に入れて、結
晶表面の粗さが評価できる。
被検査半導体結晶の表面での反射光の強度と標準試料の
表面での反射光の強度との比に基づいて評価することに
より、光源の出力のばらつきに影響されずに結晶表面の
粗さが評価できる。
表面での反射光の強度との比に基づいて評価することに
より、光源の出力のばらつきに影響されずに結晶表面の
粗さが評価できる。
第1図は本発明になる半導体結晶表面粗さ評価方法の一
実施例の評価手順を示す。
実施例の評価手順を示す。
まず、評価に必要な結晶表面粗さ評価判断基準を求める
方法について説明する。
方法について説明する。
第2図は結晶表面粗さの評価判断基準を求める手順を示
し、第3図はそのための装置を示し、第4図は得られた
評価判断基準の1例を示す。
し、第3図はそのための装置を示し、第4図は得られた
評価判断基準の1例を示す。
第3図中、1はInPの半導体基板、2は半導体基板1
上にInGaAsPがエピタキシャル成長された結晶3
を有する結晶形成済半導体基板である。結晶3の評面の
粗さは、光学顕微鏡により検査され、合格とされた粗さ
である。
上にInGaAsPがエピタキシャル成長された結晶3
を有する結晶形成済半導体基板である。結晶3の評面の
粗さは、光学顕微鏡により検査され、合格とされた粗さ
である。
まず、第2図中、ステップ4で結晶3からのフォトルミ
ネセンスの波長を測定する。
ネセンスの波長を測定する。
このためには、第3図中、レーザ光源10を発振させ
る。これにより波長514.5nmのAr+レーザ光11
は、波長板12により円偏光とされ、ハーフミラー13
で反射され、レンズ14を通して結晶3の表面を照射す
る。これにより、結晶3が励起され、結晶3はフォトル
ミネセンス15を発する。
る。これにより波長514.5nmのAr+レーザ光11
は、波長板12により円偏光とされ、ハーフミラー13
で反射され、レンズ14を通して結晶3の表面を照射す
る。これにより、結晶3が励起され、結晶3はフォトル
ミネセンス15を発する。
フォトルミネセンス15は反射光16と共に、ハーフミ
ラー13を透過し、ミラー17により反射されて分光器
18に向かう。反射光16はフィルタ19でカットさ
れ、フォトルミネセンス15だけが分光器18に入射
し、こゝでフォトルミネセンス15の波長が例えばλ1
と測定れる。
ラー13を透過し、ミラー17により反射されて分光器
18に向かう。反射光16はフィルタ19でカットさ
れ、フォトルミネセンス15だけが分光器18に入射
し、こゝでフォトルミネセンス15の波長が例えばλ1
と測定れる。
フォトルミネセンス15の波長から結晶3の組成が分か
り、ひいては結晶3の屈折率が分かる。結晶の屈折率と
当該結晶よりフォトルミネセンスの波長とは対応した関
係にあり、第4図では横軸をフォトルミネセンスの波長
としている。
り、ひいては結晶3の屈折率が分かる。結晶の屈折率と
当該結晶よりフォトルミネセンスの波長とは対応した関
係にあり、第4図では横軸をフォトルミネセンスの波長
としている。
次いで、第2図中、ステップ5で、結晶3表面からの反
射光16の強度を測定する。
射光16の強度を測定する。
このためには、ミラー17を二点鎖線で示す位置へ回動
させる。これにより、反射光16がフォトルミネセンス
15と共にディテクタ20に入射し、この出力がマイク
ロボルトメータ21により電圧に変えられ、レコーダ2
2にIepiとして記録される。フォトルミネセンス15
の強度は反射光16の強度に比べてはるかに小さいので
無視できる。
させる。これにより、反射光16がフォトルミネセンス
15と共にディテクタ20に入射し、この出力がマイク
ロボルトメータ21により電圧に変えられ、レコーダ2
2にIepiとして記録される。フォトルミネセンス15
の強度は反射光16の強度に比べてはるかに小さいので
無視できる。
次いで、第2図中、ステップ6で、半導体基板表面での
反射光の強度を測定する。
反射光の強度を測定する。
このためには、第3図中、テーブル23を矢印X方向に
移動させ、半導体基板1にレーザ光11を照射させ、こ
れよりの反射光をディテクタ20で検出しレコーダ22
ににIInpとして記録する。半導体基板1は表面が研摩
されているものであり、表面状態のばらつきは殆んど無
く、標準試料として好適であり、こゝでは標準試料と使
用している。
移動させ、半導体基板1にレーザ光11を照射させ、こ
れよりの反射光をディテクタ20で検出しレコーダ22
ににIInpとして記録する。半導体基板1は表面が研摩
されているものであり、表面状態のばらつきは殆んど無
く、標準試料として好適であり、こゝでは標準試料と使
用している。
次に、第2図中、ステップ7で結晶3での反射光の強度
Iepiと半導体基板1での反射光の強度IInpとの比、I
epi/IInpを求める。この比がR1となったとする。こ
ゝで反射光の強度の比を求めるのは、レーザ光源10の
出力のばらつきの影響を無くするためである。
Iepiと半導体基板1での反射光の強度IInpとの比、I
epi/IInpを求める。この比がR1となったとする。こ
ゝで反射光の強度の比を求めるのは、レーザ光源10の
出力のばらつきの影響を無くするためである。
次に、第2図中、ステップ8で、前記の波長λ1及び強
度比R1より、結晶表面粗さ評価判断基準を求める。
度比R1より、結晶表面粗さ評価判断基準を求める。
具体的には、波長λ1及び強度比R1より点24をプロ
ットし、更には表面粗さについては合格である結晶組成
の異なる別の結晶形成済半導体基板により、前記のステ
ップ4〜7を行ない、点25,26をプロットする。こ
れにより、第4図に示すように、横軸がフォトルミネセ
ンスの波長、縦軸が反射光の強度比である座標系に、点
24,25,26を通る評価判断基純線27が描かれ
る。この評価判断基準線27は、第5図及び第6図中の
マイクロコンピュータ30内に記憶される。
ットし、更には表面粗さについては合格である結晶組成
の異なる別の結晶形成済半導体基板により、前記のステ
ップ4〜7を行ない、点25,26をプロットする。こ
れにより、第4図に示すように、横軸がフォトルミネセ
ンスの波長、縦軸が反射光の強度比である座標系に、点
24,25,26を通る評価判断基純線27が描かれ
る。この評価判断基準線27は、第5図及び第6図中の
マイクロコンピュータ30内に記憶される。
次に半導体結晶表面粗さを評価する方法について、第1
図及び第5図を参照して説明する。
図及び第5図を参照して説明する。
第5図は半導体結晶表面粗さ評価装置の1例を示す。こ
の装置は、第3図中レコーダ22の代わりにマイクロコ
ンピュータ30を設けた以外は第3図に示す装置と同じ
であり、第5図中、第3図に示す構成部分と対応する構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
の装置は、第3図中レコーダ22の代わりにマイクロコ
ンピュータ30を設けた以外は第3図に示す装置と同じ
であり、第5図中、第3図に示す構成部分と対応する構
成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
第5図中、40は被検査結晶形成済半導体基板であり、
結晶41の表面の粗さが評価される。この半導体基板4
0は、標準試料としての半導体基板1と並んでテーブル
23上に配置してある。
結晶41の表面の粗さが評価される。この半導体基板4
0は、標準試料としての半導体基板1と並んでテーブル
23上に配置してある。
結晶41の表面の粗さを評価するには、まず第1図中、
ステップ31で、被検査半導体結晶41からフォトルミ
ネセンス波長を測定する。
ステップ31で、被検査半導体結晶41からフォトルミ
ネセンス波長を測定する。
このためには、第5図中、レーザ光源10からのAr+
レーザ光11を結晶41に照射させ、結晶41よりのフ
ォトルミネセンス42を分光器18により受光させて、
フォトルミネセンス42の波長を測定する。
レーザ光11を結晶41に照射させ、結晶41よりのフ
ォトルミネセンス42を分光器18により受光させて、
フォトルミネセンス42の波長を測定する。
次に、第1図中、ステップ32で、被検査半導体結晶4
1の表面での反射光の強度を測定する。これは、前記の
ステップ5を行なう動作と同様に行なう。
1の表面での反射光の強度を測定する。これは、前記の
ステップ5を行なう動作と同様に行なう。
次に、第1図中、ステップ33で標準試料である半導体
基板1の表面での反射光の強度を測定する。これは、前
記のステップ6を行なう動作と同様に行なう。
基板1の表面での反射光の強度を測定する。これは、前
記のステップ6を行なう動作と同様に行なう。
次に、第1図中、ステップ34で、結晶41からの反射
光の強度と半導体基板1からの反射光の強度との比を求
める。この動作は第5図中マイクロコンピュータ30内
で行なわれる。
光の強度と半導体基板1からの反射光の強度との比を求
める。この動作は第5図中マイクロコンピュータ30内
で行なわれる。
最後に、第1図中。ステップ35で、上記波長及び比
を、結晶表面粗さ評価判断基準線27が描かれた図にプ
ロットし、プロットした点の評価判断基準線27に対す
る位置によって結晶41の表面の粗さを評価する。プロ
ットした点が、評価判断基準線27上又はこれにより上
側である場合には、結晶41の表面粗さは良く合格であ
ると評価し、プロットした点が評価判断基準線27より
下側である場合には、結晶41の表面粗さは悪く不合格
であると評価する。この動作も第5図中マイクロコンピ
ュータ30で行なわれる。
を、結晶表面粗さ評価判断基準線27が描かれた図にプ
ロットし、プロットした点の評価判断基準線27に対す
る位置によって結晶41の表面の粗さを評価する。プロ
ットした点が、評価判断基準線27上又はこれにより上
側である場合には、結晶41の表面粗さは良く合格であ
ると評価し、プロットした点が評価判断基準線27より
下側である場合には、結晶41の表面粗さは悪く不合格
であると評価する。この動作も第5図中マイクロコンピ
ュータ30で行なわれる。
これにより、結晶41の表面の粗さが、結晶41自体の
組成(屈折率)が考慮された状態で且つレーザ光源10
の出力のばらつきの影響が除去された状態で、正確に定
量的に評価される。
組成(屈折率)が考慮された状態で且つレーザ光源10
の出力のばらつきの影響が除去された状態で、正確に定
量的に評価される。
合格と評価された場合は、結晶形成済半導体基板は次の
工程に次され、不合格と評価された場合は、こゝではね
られる。これにより、完成品である半導体装置の特性の
安定化及び向上を図ることが出来る。
工程に次され、不合格と評価された場合は、こゝではね
られる。これにより、完成品である半導体装置の特性の
安定化及び向上を図ることが出来る。
第6図は半導体結晶表面粗さの評価装置の別の例を示
す。この装置は、第5図の装置に、固定ミラー50、可
動ミラー51、及びレンズ52が追加された構成であ
り、第6図中第5図に示す構成部分と対応する部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。
す。この装置は、第5図の装置に、固定ミラー50、可
動ミラー51、及びレンズ52が追加された構成であ
り、第6図中第5図に示す構成部分と対応する部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。
可動ミラー51を矢印で示すようにステップ的に可動さ
せることにより、レーザ光11が結晶41の表面に位置
を異ならしめて順次照射する。
せることにより、レーザ光11が結晶41の表面に位置
を異ならしめて順次照射する。
この装置によれば、結晶41の表面全体に亘る粗さの分
布及び平均値、更には三次元的な粗さの情報を得、これ
らに基づいて、結晶表面粗さをより正確に評価すること
が出来る。
布及び平均値、更には三次元的な粗さの情報を得、これ
らに基づいて、結晶表面粗さをより正確に評価すること
が出来る。
本発明によれば、被検査半導体結晶からのフォトルミネ
センスの波長を測定することにより、結晶自体の屈折率
を考慮に入れて、また被検査半導体結晶の表面での反射
光の強度と標準試料の表面での反射光の強度との比に基
づいて評価することにより、光源の出力のばらつきに影
響されずに、結晶表面の粗さを正確に且つ迅速に評価す
ることが出来る。
センスの波長を測定することにより、結晶自体の屈折率
を考慮に入れて、また被検査半導体結晶の表面での反射
光の強度と標準試料の表面での反射光の強度との比に基
づいて評価することにより、光源の出力のばらつきに影
響されずに、結晶表面の粗さを正確に且つ迅速に評価す
ることが出来る。
第1図は本発明の半導体結晶表面粗さ評価方法の一実施
例の手順を示す図、 第2図は結晶表面粗さ評価判断基準を求める手順を示す
図、 第3図は結晶表面粗さ評価判断基準を求める装置を示す
図、 第4図は結晶表面粗さ評価判断基準の1例を示す図、 第5図は半導体結晶表面粗さ評価装置の1例を示す図、 第6図は半導体結晶表面粗さ評価装置の別の例を示す図
である。 図中、 1は半導体基板、 4〜8,31〜35はステップ、 10はレーザ光源、 11はレーザ光、 15,42はフォトルミネセンス、 16は反射光、 18は分光器、 20はディテクター、 27は評価判断基準線、 30はマイクロコンピュータ、 40は被検査結晶形成済半導体基板、 41は結晶である。
例の手順を示す図、 第2図は結晶表面粗さ評価判断基準を求める手順を示す
図、 第3図は結晶表面粗さ評価判断基準を求める装置を示す
図、 第4図は結晶表面粗さ評価判断基準の1例を示す図、 第5図は半導体結晶表面粗さ評価装置の1例を示す図、 第6図は半導体結晶表面粗さ評価装置の別の例を示す図
である。 図中、 1は半導体基板、 4〜8,31〜35はステップ、 10はレーザ光源、 11はレーザ光、 15,42はフォトルミネセンス、 16は反射光、 18は分光器、 20はディテクター、 27は評価判断基準線、 30はマイクロコンピュータ、 40は被検査結晶形成済半導体基板、 41は結晶である。
Claims (1)
- 【請求項1】被検査半導体結晶(41)からのフォトル
ミネセンス(42)の波長を測定する工程(31)と、 光源(10)よりの光(11)の上記被検査半導体結晶
(41)の表面での反射光(16)の強度を測定する工
程(32)と、 上記光源(10)より光(11)の標準試料(1)の表
面での反射光(16)の強度を測定する工程(33)
と、 上記被検査半導体結晶(41)の表面での反射光(1
6)の強度と上記標準試料(1)の表面での反射光(1
6)の強度との比を求める工程(34)と、 上記の波長及び比を、所望の表面状態の結晶について求
めた結晶表面粗さ評価判断基準(27)にあてはめて、
上記被検査半導体結晶(41)の表面粗さを評価する工
程(35)とよりなることを特徴とする半導体結晶表面
粗さ評価方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61304584A JPH0621777B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 半導体結晶表面粗さ評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61304584A JPH0621777B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 半導体結晶表面粗さ評価方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63156332A JPS63156332A (ja) | 1988-06-29 |
JPH0621777B2 true JPH0621777B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=17934755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61304584A Expired - Lifetime JPH0621777B2 (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | 半導体結晶表面粗さ評価方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0621777B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012016233A1 (en) | 2010-07-30 | 2012-02-02 | First Solar, Inc. | Photoluminescence measurement tool and associated method |
CN113503840B (zh) * | 2021-06-24 | 2022-09-09 | 北京通美晶体技术股份有限公司 | 材料表面雾的检测方法和装置 |
JP7467816B2 (ja) * | 2021-06-24 | 2024-04-16 | ベイジン トンメイ クリスタル テクノロジー カンパニー リミテッド | 材料の表面ヘイズを検出するための方法およびセットアップ |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49107483A (ja) * | 1973-02-16 | 1974-10-12 | ||
JPS53120552A (en) * | 1977-03-30 | 1978-10-21 | Hitachi Ltd | Evaluation method of plating surface |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP61304584A patent/JPH0621777B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63156332A (ja) | 1988-06-29 |
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