(57)【要約】【課題】試料を破壊することなく、迅速かつ正確にシリコン半導体薄膜の結晶性の評価結果を得ること。【解決手段】基材上に成膜されたシリコン半導体薄膜の結晶性を評価するための装置であって、シリコン半導体薄膜の表面の所定の領域にキャリアを励起させるための励起光１４を照射するＬＥＤ１と、前記所定の領域における表面光電圧を検出してその検出信号を出力する透明電極６と、前記検出信号を処理してシリコン半導体薄膜の結晶性を評価するためのデータを作成する信号処理装置１１とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に成膜されたシリコン半導体薄膜の結晶性を評価するための装置であって、
前記シリコン半導体薄膜の表面に強度変調された紫外光を照射することにより、前記シリコン半導体薄膜の表面に励起光キャリアを生じさせるための紫外光照射手段と、
前記紫外光の照射により前記シリコン半導体薄膜の表面に生じる表面光電圧の変化を、前記シリコン半導体薄膜の表面に対して間隔をもって配置された電極により検出してその検出信号を出力する電圧検出手段と、
前記シリコン半導体薄膜の結晶性を評価するために前記検出信号を処理する信号処理手段とを備えていることを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、前記信号処理手段は、前記紫外光の照射前後における表面光電圧の変化に基づいて結晶性を評価するための処理を行うことを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置。
【請求項３】
請求項２に記載のシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、前記信号処理手段は、前記紫外光の照射前後における表面光電圧の変化量に基づいて結晶性を評価するための処理を行うことを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置。
【請求項４】
請求項２に記載のシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、前記信号処理手段は、前記紫外光の照射を止めた際、表面光電圧が照射前の表面光電圧に相当する電位まで減衰するまでの時間に基づいて結晶性を評価するための処理を行うことを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、前記紫外光照射手段は、周期的に強度が変調された紫外光を照射可能に構成され、前記信号処理手段は、前記強度変調に同期して検出された複数の検出信号を加算平均したものに基づいて結晶性を評価するための処理を行うことを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置。
【請求項６】
請求項５に記載のシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、前記紫外光照射手段は、パルス光を照射可能に構成されていることを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、
前記電極とシリコン半導体薄膜との間の距離を検出する距離検出手段と、
前記距離検出手段により検出された距離に基づいて電極とシリコン半導体薄膜の表面が予め設定された間隔に保たれるように、前記電極とシリコン半導体薄膜との距離を調整するための距離調整手段とをさらに備えていることを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置。
【請求項８】
基材上に成膜されたシリコン半導体薄膜の結晶性を評価するための方法であって、
シリコン半導体薄膜の表面に紫外光を照射する照射工程と、
前記紫外光を照射した部分における表面光電圧の変化を検出する検出工程と、
前記表面光電圧の変化に基づいて、シリコン半導体薄膜の結晶性を評価する評価工程とを含むことを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン半導体の結晶性を評価するための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜を用いた従来のアモルファスシリコン半導体薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ）に代わり、多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）薄膜を用いた多結晶シリコン半導体薄膜トランジスタ（ｐ−Ｓｉ  ＴＦＴ）が用いられている。ｐ−Ｓｉ  ＴＦＴは、電子移動度の高いシリコン半導体薄膜であり、液晶表示装置の表示の高精細化、高画質化及び応答速度の高速化が実現できる。
【０００３】
ｐ−Ｓｉ  ＴＦＴに用いられるｐ−Ｓｉ薄膜は、液晶表示装置に用いられるガラス基材等の表面に形成される。基材表面にｐ−Ｓｉ薄膜を形成する方法としては、予め基材表面に形成したａ−Ｓｉ薄膜を溶融結晶化してｐ−Ｓｉに変化させる方法が用いられる。ａ−Ｓｉ薄膜を溶融結晶化してｐ−Ｓｉに変化させる方法としては、ａ−Ｓｉ薄膜にエキシマレーザを照射してアニールし、結晶化させるエキシマレーザアニール法（ＥＬＡ法）が多用されている。しかしながら、エキシマレーザアニール法により得られるｐ−Ｓｉ薄膜の結晶粒子径や結晶方位等の結晶構造は、予め形成されたａ−Ｓｉ薄膜の膜厚のバラつきや照射するエキシマレーザのパルス変動等の製造条件により変動する。したがって、ｐ−Ｓｉ薄膜の製造において、安定した品質の製品を高い歩留まりで得るために、得られたｐ−Ｓｉ薄膜の結晶性を製造ラインにおいてオンライン上で短時間で評価し、その結果をｐ−Ｓｉ薄膜の製造条件に迅速にフィードバックすることができる方法が求められていた。
【０００４】
ｐ−Ｓｉ薄膜の結晶性を評価する方法として、従来から、Ｘ線回折法、ラザフォード後方散乱法、透過電子回折法等を用いた方法が知られているが、これらの方法は、何れも測定に比較的長い時間を要したり、測定対象を破壊して測定試料を調製することを要する破壊試験であるために、製造ラインにおいてオンライン上で短時間で評価することが困難であり、評価結果を迅速に製造条件にフィードバックすることが困難であった。
【０００５】
前記問題点を解決する方法としては、例えば、下記特許文献１に記載されたようなラマン分光法を用いたシリコン半導体薄膜の結晶性評価方法が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２２６２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ラマン分光法を用いたシリコン半導体薄膜の結晶性の評価方法は、測定対象を破壊して測定試料の調製することを要しない点では優れている。
【０００７】
しかしながら、ラマン分光法を用いた結晶性の評価方法で検出するラマン散乱光の強度は、非常に微弱である。したがって、正確な評価結果を得るためには、複数回の測定により測定結果を積算する必要があり、迅速に正確な評価結果を得るという観点からは不充分な測定方法であった。特に、製造ラインで形成された薄膜をオンライン上で評価し、迅速にその評価結果を製造条件にフィードバックするという点においては、不充分な方法であった。
【０００８】
本発明は、前記問題点を解決するシリコン半導体薄膜の結晶性の評価装置及び評価方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、基材上に成膜されたシリコン半導体薄膜の結晶性を評価するための装置であって、前記シリコン半導体薄膜の表面に強度変調された紫外光を照射することにより、前記シリコン半導体薄膜の表面に励起光キャリアを生じさせるための紫外光照射手段と、前記紫外光の照射により前記シリコン半導体薄膜の表面に生じる表面光電圧の変化を、前記シリコン半導体薄膜の表面に対して間隔をもって配置された電極により検出してその検出信号を出力する電圧検出手段と、前記シリコン半導体薄膜の結晶性を評価するために前記検出信号を処理する信号処理手段とを備えていることを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価装置を提供する。
【００１０】
本発明によれば、紫外光を照射することによってシリコン半導体薄膜の表面に生じる表面光電圧の変化を検出することにより、シリコン半導体薄膜の結晶性を評価することができるので、試料を破壊することなく、迅速かつ正確にシリコン半導体薄膜の結晶性の評価結果を得ることができる。その理由は、以下の通りである。
【００１１】
シリコン半導体に、そのバンドギャップ以上のエネルギを有する光（紫外光）を照射した場合、図２に示すように価電子帯の電子が伝導帯に励起されるとともに、正孔が生成される（光励起キャリア生成：図２では、正に帯電している様子を示している）。一般に、シリコン半導体の表面では、表面酸化膜における帯電や表面準位により、エネルギバンドは、屈曲しているため、励起キャリアは、バンドの屈曲に応じて半導体の深さ方向に移動する（図２では、電子がシリコン半導体薄膜の深部へ、正孔がシリコン半導体薄膜の表面側へ移動している）。これにより、励起光の照射前後を通じてシリコン半導体薄膜の表面の電位が変化する。そして、前記表面光電圧の変化は、シリコン半導体薄膜の結晶性が高いほど大きくなるため、前記表面光電圧を検出することによって、結晶性を評価することができる。
【００１２】
特に、本発明では、励起キャリアによる表面光電圧の変化に基づいて試料の結晶性を評価するにあたり、紫外光を適用することにより、試料への光浸透長を短くすることができる。したがって、高感度に、かつ、基材の影響を受けずに表層薄膜の結晶性を評価することが可能となる。
【００１３】
また、本発明のように、シリコン半導体薄膜の表面に対して間隔をもって配置された電極によって表面光電圧を検出する場合、電極と試料との距離に応じて検出される信号の強度が変化するため、電極と試料との間の距離を一定にして検出を行うことにより、再現性の高い評価が可能となる。
【００１４】
なお、本発明における「シリコン半導体薄膜の結晶性を評価するために検出信号を処理する」とは、例えば、検出信号と所定のしきい値との大小関係を判定することや、このような大小関係を使用者が判断するためのデータを作成すること等が挙げられる。
【００１５】
前記シリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、前記信号処理手段は、前記紫外光の照射前後における表面光電圧の変化に基づいて結晶性を評価するための処理を行うことが好ましい。
【００１６】
例えば、前記紫外光の照射前後における表面光電圧の変化量に基づいて結晶性を評価するための処理を行うことができる。つまり、シリコン半導体薄膜の結晶性が高くなるに従い紫外光を照射したときにおける表面光電圧の値も大きくなるため、この値に基づいて結晶性を評価することができる。
【００１７】
また、前記紫外光の照射を止めた際、表面光電圧が照射前の表面光電圧に相当する電位まで減衰するまでの時間に基づいて結晶性を評価するための処理を行うこともできる。つまり、シリコン半導体薄膜の結晶性が高くなるに従い紫外光の照射したときの表面光電圧の値が大きくなり、これに応じて表面光電圧が元の値に戻るのに要する時間も長くなるため、この減衰時間に基づいて結晶性を評価することができる。
【００１８】
前記シリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、前記紫外光照射手段は、周期的に強度が変調された紫外光を照射可能に構成され、前記信号処理手段は、前記強度変調に同期して検出された複数の検出信号を加算平均したものに基づいて結晶性を評価するための処理を行うことが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、紫外光を周期的に強度変調することにより、表面光電圧も同じ周期で変化するため、当該周期に同期して検出された表面光電圧の周波数成分を利用することにより、不要なノイズ周波数成分を除去することができ、高いＳ／Ｎ（信号対雑音比）で表面光電圧を測定することができる。
【００２０】
さらに、前記構成では、強度変調に同期して検出された複数の検出信号を加算平均することとしているため、１回の検出結果に基づいて結晶性を評価する場合と比較して、より精度の高い評価が可能となる。
【００２１】
前記シリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、前記紫外光照射手段は、パルス光を照射可能に構成されていることが好ましい。
【００２２】
このようにすれば、紫外光の照射後からの表面光電圧の減衰時間を得るのに適した紫外光照射手段とすることができる。
【００２３】
前記シリコン半導体薄膜の結晶性評価装置において、前記電極とシリコン半導体薄膜との間の距離を検出する距離検出手段と、前記距離検出手段により検出された距離に基づいて電極とシリコン半導体薄膜の表面が予め設定された間隔に保たれるように、前記電極とシリコン半導体薄膜との距離を調整するための距離調整手段とをさらに備えていることが好ましい。
【００２４】
このようにすれば、電極とシリコン半導体薄膜の表面との間隔を一定に保つことができるので、電極による表面光電圧の検出精度を向上することができる。
【００２５】
また、本発明は、基材上に成膜されたシリコン半導体薄膜の結晶性を評価するための方法であって、シリコン半導体薄膜の表面に紫外光を照射する照射工程と、前記紫外光を照射した部分における表面光電圧の変化を検出する検出工程と、前記表面光電圧の変化に基づいて、シリコン半導体薄膜の結晶性を評価する評価工程とを含むことを特徴とするシリコン半導体薄膜の結晶性評価方法を提供する。
【００２６】
本発明によれば、紫外光を照射することによってシリコン半導体薄膜の表面に生じる表面光電圧を検出することができるので、この表面光電圧に基づいてシリコン半導体薄膜の結晶性を評価することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、試料を破壊することなく、迅速かつ正確にシリコン半導体薄膜の結晶性の評価結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係る結晶性評価装置の全体構成を示す概略図である。
【００３０】
図１を参照して、結晶性評価装置は、試料７の基材上に形成されたシリコン半導体薄膜の結晶性を評価するためのものである。
【００３１】
結晶性評価装置は、試料７を載置するためのテーブル９と、このテーブル９を移動可能に保持する基台１２と、この基台１２上に立設された支持部８と、励起光１４を照射するＬＥＤ１と、ＬＥＤ１を制御する光源制御部２と、ＬＥＤ１からの励起光１４を集光するためのレンズ３と、レンズ３からの励起光１４を前記試料７に導くためのミラー４と、ミラー４からの励起光１４が透過するガラス窓５と、ガラス窓５の下面に成膜された透明電極（電圧検出手段）６と、透明電極６から出力された信号を増幅するための増幅器１０と、増幅された信号が入力される信号処理装置（信号処理手段）１１とを備えている。
【００３２】
テーブル９は、試料７を載置するための上面に沿って二次元的に移動可能な状態で、前記基台１２上に保持されている。具体的に、テーブル９は、基台１２に設けられたボールねじに螺合されたナットを有し、これらボールねじ及びナットによって基台１２とテーブル９とが相対変位可能に連結されている。
【００３３】
支持部８は、前記テーブル９の周囲において基台１２の上面に立設されるとともに、途中で曲がる形状とされ、その先端部が前記テーブル９上に臨んでいる。この支持部８の先端部には、ガラス窓５及び透明電極６が保持されている。
【００３４】
ＬＥＤ１は、光源制御部２からの制御信号に応じて励起光１４を照射するようになっている。本実施形態において、光源制御部２からは方形波の制御信号が出力されており、ＬＥＤ１は、前記制御信号に応じて励起光１４を周期１ｋＨｚ（照射周期１ｍｓ）の断続光として出力する。また、ＬＥＤ１は、３６５ｎｍの波長を有する紫外光を励起光１４として照射するようになっている。
【００３５】
前記ＬＥＤ１からの励起光１４は、レンズ３により集光された上で、ミラー４によって９０°の方向転換がされた後、ガラス窓５及び透明電極６を透過して、照射径１ｍｍで試料７の表面に照射される。そして、テーブル９を二次元的に移動させることにより、励起光１４を試料７の表面の全域にわたり照射することができる。なお、本実施形態において、ＬＥＤ１、光源制御部２、レンズ３及びミラー４が紫外光照射手段を構成している。
【００３６】
透明電極６は、励起光１４が照射されることにより試料７の表面に生じた表面光電圧（Surface Photo Voltage）を容量結合によって検知するようになっている。透明電極６としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明導電膜を利用することができる。なお、本実施形態では、透明電極を用いているが、上下に貫通する孔を有する電極を用い、前記孔を通して試料７に励起光を照射することもできる。
【００３７】
また、透明電極６は、テーブル９に載置された試料７の表面に対して間隔をもって近接配置されるように、前記支持部８に固定されている。透明電極６と試料７の表面との間隔は、大きくなるほど信号レベルが小さくなり、小さくなり過ぎると透明電極６と試料７との接触の可能性が高くなる観点から、５０μｍ〜１０００μｍの範囲内で設定されることが好ましい。本実施形態では、試料７から１００μｍの間隔に配置されるように透明電極６が支持部８に固定されている。
【００３８】
信号処理装置１１は、各種演算処理を行う演算部や、演算部により使用される各種情報を記憶するための記憶部を有し、前記透明電極６からの信号の処理を行うようになっている。
【００３９】
具体的に、信号処理装置１１は、図３に示すように、試料７における表面光電圧の変化と経過時間との関係を二次元的に表示する、いわゆるオシロスコープの機能を有している。また、信号処理装置１１は、励起光１４の照射前後における試料７における表面光電圧の変化量、及び、励起光１４の照射後における表面光電圧の減衰時間を特定するようになっている。そして、信号処理装置１１は、必要に応じて図３や図４に示すような試料７の結晶性を評価するための情報を作成するようになっている。
【００４０】
以下、上記結晶性評価装置１の作用について図１及び図２を参照して説明する。図２は、励起光を照射したときにおける試料内部のキャリアの挙動を示す模式図である。
【００４１】
ＬＥＤ１から照射された励起光１４は、レンズ３、ミラー４、ガラス窓５及び透明電極６を介して試料７の表面に照射される。
【００４２】
図２に示すように、励起光１４が照射されると、価電子帯の電子が伝導帯に励起されるとともに、正孔が生成される。一般に、シリコン半導体の表面では、表面酸化膜における帯電や表面準位により、エネルギバンドが屈曲しているため、キャリアはエネルギバンドの屈曲に応じて試料７の深さ方向に移動する。したがって、励起光１４の照射により試料７の表面における電位が上がる。
【００４３】
前記実施形態では、励起光１４として紫外光を採用しているため、より効果的にキャリアを生成することが可能となる。ここで、シリコン半導薄膜について紫外光を照射した場合、その浸透深さを１００ｎｍ以下とすることができるので、キャリアを効率よく生成することができ、結晶性の評価を高精度で行うことができる。特に、試料７のように基材上にシリコン半導体薄膜を生成する場合、表面光電圧の検出が基材の影響を受け易いため、浸透深さの浅くなる光を励起光１４として用いることにより、結晶性の評価をより高感度に行うことができる。
【００４４】
そして、試料７の表面光電圧は、透明電極６により検出され、その電気信号が増幅器１０を介して増幅された上で信号処理装置１１に入力される。
【００４５】
図３は、時間と表面光電圧との関係を示すものとして信号処理装置１１により作成されたグラフである。図４は、サンプルごとの減衰時間を示すものとして信号処理装置１１により作成されたグラフである。なお、＜１＞、＜２＞、＜３＞、＜４＞、＜５＞及び＜６＞は、それぞれ結晶性の異なる試料として作成されたサンプルのナンバーである。＜１＞〜＜６＞で指示する試料７は、数字が小さくなるに従い結晶性が高くなっている。
【００４６】
図３から明らかなように、＜１＞〜＜６＞について結晶性の高い試料７ほど表面光電圧（ＳＰＶ）の振幅ａが大きくなっている。したがって、表面光電圧の振幅ａに比例する透明電極６からの信号強度に基づいて試料７の結晶性を評価することができる。なお、図３では、信号処理装置１１のオシロスコープとしての機能により、表面光電圧を波形として観測したが、信号処理装置１１に励起光１４の繰り返し周期に関する信号も入力し、この周期を参照信号として、同期検波することも可能である。つまり、信号処理装置１１にロックインアンプの機能を持たせることもできる。
【００４７】
また、図３に示すように、表面光電圧は、励起光１４の照射後、瞬時には減衰せずに、有限の時定数（図中の減衰時間ｔ）をもって減衰していることが分かる。この減衰時間ｔをサンプル＜１＞〜＜６＞のそれぞれについて示したものが図４である。この図４から明らかなように、＜１＞〜＜６＞について結晶性が高いものほど、キャリアの再結合消滅時間（前記減衰時間ｔ）が長くなるため、この減衰時間ｔの長短に基づいても試料７の結晶性を評価することが可能となる。
【００４８】
以上説明したように、前記実施形態によれば、励起光１４を照射することによって試料７（シリコン半導体薄膜）の表面に生じる表面光電圧を検出することにより、試料７の結晶性を評価することができる。その理由は、以下の通りである。
【００４９】
シリコン半導体に、そのバンドギャップ以上のエネルギを有する励起光１４を照射した場合、図２に示すように価電子帯の電子が伝導帯に励起されるとともに、正孔が生成される（光励起キャリア生成）。一般に、シリコン半導体の表面では、表面酸化膜における帯電や表面準位により、エネルギバンドは、屈曲しているため、励起キャリアは、バンドの屈曲に応じて半導体の深さ方向に移動する（図２では、電子がシリコン半導体薄膜の深部へ、正孔がシリコン半導体薄膜の表面側へ移動している）。これにより、励起光１４の照射前後を通じてシリコン半導体薄膜の表面の電位が変化する。そして、表面光電圧の変化は、シリコン半導体薄膜の結晶性が高いほど大きくなるため、表面光電圧を検出することによって、結晶性を評価することができる。
【００５０】
特に、本発明では、励起キャリアによる表面光電圧の変化に基づいて試料７の結晶性を評価するにあたり、励起光１４として紫外光を適用することにより、試料７への光浸透長を短くすることができる。したがって、高感度に、かつ、基材の影響を受けずに表層薄膜の結晶性を評価することが可能となる。
【００５１】
前記実施形態のように、ＬＥＤ１により周期的に強度が変調された励起光１４を照射するとともに、強度変調に同期して検出された検出信号を用いて結晶性の評価を行うようにした構成によれば、検出された表面光電圧の周波数成分を利用することにより、不要なノイズ周波数を除去することができ、高いＳ／Ｎ（信号対雑音比）で表面光電圧を測定することができる。さらに、励起光１４の強度変調に同期して検出された複数の検出信号を加算平均すれば、１回の検出結果に基づいて結晶性を評価する場合と比較して、より精度の高い評価が可能となる。
【００５２】
前記実施形態のように、ＬＥＤ１によりパルス光を照射させる構成によれば、励起光の照射後からの表面光電圧の減衰時間ｔ（図４）を得るのに適した構成とすることができる。
【００５３】
なお、前記実施形態では、図１に示すように、基台１２上に透明電極６を固定した構成について説明したが、透明電極６と試料７の表面との間隔が一定に保たれるように構成されていることが好ましい。透明電極６と試料７の表面との間隔が変動すると、結合容量の変化に伴い検出信号が変化してしまい、検出精度に影響を受けるためである。特に、テーブル９の移動に伴い試料７の表面の全体を評価する際には、試料７の厚みや反りにより透明電極６と試料７との間の距離が変動し易いため、このような場合であっても、透明電極６と試料７との間隔が一定とすることができれば、評価精度をより一層高めることができる。以下、図５を参照して、透明電極６と試料７の表面との間隔を一定に保つための構成について説明する。
【００５４】
図５は、本発明の別の実施形態に係る結晶性評価装置の全体構成を示す概略図である。主に前記実施形態と相違する点について、以下に説明する。
【００５５】
図５に示す結晶性評価装置は、試料７にレーザ光を照射する測定用レーザ光源２０と、試料７から反射されたレーザ光を受光してそれに応じた信号を出力するビーム位置検出器２１と、ビーム位置検出器２１からの信号が入力されるコントローラ２２と、前記透明電極６をテーブル９に対して接離可能に保持する上下移動機構２３とを備えている。本実施形態では、測定用レーザ光源２０及びビーム位置検出器２１が距離検出手段の一例を構成し、コントローラ２２及び上下移動機構２３が距離調整手段の一例を構成している。
【００５６】
測定用レーザ光源２０は、前記支持部８上に立設された連結アーム２４を介して固定されている。この測定用レーザ光源２０は、励起光１４が照射される試料７の表面上の位置にレーザ光を照射するように位置決めされている。
【００５７】
ビーム位置検出器２１は、前記支持部８上に立設された連結アーム２５を介して固定されている。また、ビーム位置検出器２１は、測定用レーザ光源２０からのレーザ光の出射位置、レーザ光の反射位置（試料７の表面）、及びレーザ光の受光位置の間で三角測量の原理を用いて、ビーム位置検出器２１からレーザ光の反射位置までの距離、つまり、基台１２に対する試料７の表面の相対位置を特定し、その信号をコントローラ２２へ出力する。
【００５８】
コントローラ２２は、ビーム位置検出器２１により特定された基台１２に対する試料７の表面の相対位置と、現時点における透明電極６の位置とに基づいて、当該透明電極６と試料７の表面との間隔を予め設定された距離（本実施形態では、１００μｍ）とするための透明電極６の移動量を算出し、その信号を上下移動機構２３に出力する。
【００５９】
上下移動機構２３は、支持部８に対して透明電極６が上下動可能となるように当該透明電極６を保持している。この上下移動機構２３は、図外のモータの駆動によりボールねじ軸を回転させて、当該ボールねじ軸に螺合するナットを上下動させることにより、このナットが固定された透明電極６を上下動させるようになっている。
【００６０】
この実施形態によれば、透明電極６と試料７の表面との間隔を一定の距離に保つことができるので、透明電極６による表面光電圧の検出精度を向上することができる。
【００６１】
なお、前記実施形態では、透明電極６と試料７の表面との間隔が１００μｍで一定となるように制御する例について説明したが、一定とすべき間隔は、上述した実施形態と同様、５０μｍ〜１０００μｍの範囲内で適宜設定することができる。この範囲内に設定することにより、信号レベルが小さくなることや、透明電極６と試料７との接触を抑制しつつ、検出精度の向上を図ることができる。
【００６２】
また、前記実施形態では、光源制御部２からの方形波の制御信号に応じてＬＥＤ１からの励起光１４を出射させるようにしているが、光源制御部２からの制御信号は、正弦波や三角波であってもよい。また、励起光１４を周期的に強度変調することに限定されることはなく、励起光１４の照射及び照射停止を一回のみ行った場合でも、前記振幅ａや減衰時間ｔ（図３及び図４参照）を検出することにより結晶性の評価を行うことができる。ただし、前記実施形態のように周期的に励起光１４を照射する場合には、複数の検出データを加算平均して結晶性の評価を行うことができるので、評価精度を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る結晶性評価装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】励起光を照射したときにおける試料内部のキャリアの挙動を示す模式図である。
【図３】時間と表面光電圧との関係を示すものとして信号処理装置により作成されたグラフである。
【図４】サンプルごとの減衰時間を示すものとして信号処理装置により作成されたグラフである。
【図５】本発明の別の実施形態に係る結晶性評価装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    ＬＥＤ
２    光源制御部
３    レンズ
４    ミラー
６    透明電極
７    試料
１１    信号処理装置
２０    測定用レーザ光源
２１    ビーム位置検出器
２２    コントローラ
２３    上下移動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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