(57)【要約】【課題】電気化学的容量電圧（ＥＣＶ）プロファイリング測定の精度を改善する装置と方法の提供【解決手段】オペレーターにエッチング過程での表面膜や気泡の存在を知らせ、この装置自体（in-situ）を用いて測定サイクルの終わりに実測エリアを決定し、新たな数値を用いてデータを修正することで電気化学的容量電圧（ＥＣＶ）プロファイリング測定の精度を改善する装置と方法である。  ＥＣＶ器に不可欠なエリア測定の積算値を与えることで、全てのサンプルの測定は真の測定エリアに対して正しくすることができ、大きな誤謬の原因を排除して正確性を増すことができる。
2005532681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の工程、すなわち、サンプルの提供、サンプルにおける測定部分の定義手段、サンプルと接触している電解液を保持するための電気化学セルと従来の方法によるＥＣＶプロファイリング、そこに形成される気泡の存在を観察するための電解液充填サイクルの間のサンプルのモニタリング、プロファイリングの間のエッチウエルのモニタリング、プロファイルの終わりのエッチウエル領域の測定、前記測定を測定前のプロファイリングデータに当てはめて、ＥＣＶプロファイルのさらに再現性のある典型的なものとして調整すること、などを含む電気化学的容量電圧（ＥＣＶ）プロファイリングの精度と再現性を改善するための方法。
【請求項２】
充填とプロファイリング両方の間のエッチウエルをモニターするＥＣＶプロファイリング装置と組み合わされることもできる適切な光学システムが使用され、正確な測定（たとえばプロファイリングステップ）の間、エッチウエルをモニターし、そしていったんプロファイリングが完了したウエル領域を装置からサンプルを除去せずに正確に測定する請求項１記載の方法。
【請求項３】
エッチウエルの観測と測定の手段が、バンドギャップエネルギーを超える光源の使用、サンプルの照射、イメージ収集手段を用いてサンプルやイメージから反射光イメージを集め、分析手段を用いてサンプルからの反射光イメージを分析し、そしてエッチウエルから前記測定結果を得ることを含む請求項１または請求項２記載の方法。
【請求項４】
イメージ収集手段はデジタルイメージング手段を含み、及び／又はその後の分析のためイメージアナライザでイメージをデジタル化する手段を組み込んでいる請求項３記載の方法。
【請求項５】
反射光イメージはビームスプリッターのような適切な配光手段を用いてイメージング手段の方に向けられている（directed towards）請求項３又は請求項４に記載の方法。
【請求項６】
同じ光源とイメージング手段は、電解液充填サイクルの間のセルとその次のエッチウエル領域を観察し、モニターするために用いられ、その方法は光源を用いて電解液充填サイクルの間のセルの反射光イメージを発生させ、イメージング手段を介してイメージを収集し、電気化学セルを排出し（draining）、光路（optic path）の外にセルを出し、エッチウエル領域の反射光イメージを発生させる光源を用い、前期領域を測定するためにイメージング手段を介してイメージを収集することを含む請求項３ないし請求項５に記載の方法。
【請求項７】
電解液充填サイクルの間、サンプルをモニターする手段が気泡形成の測定結果を得る手段、そしてこの測定結果を用いて気泡の除去及び／又は測定前のプロファイリングデータを調節して、ＥＣＶプロファイルをさらに再現性のある典型的なものとしてデータを抽出するように、自動的なフィードバックを提供する手段を備えた先行するいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項８】
サンプルに形成される気泡と表面膜の存在を観察するために電解液充填サイクルの間のサンプルをモニターする手段を含み、プロファイリングの間、エッチウエルをモニターする手段を含み、プロファイルの最後にはエッチウエル領域の測定結果を得るための手段を備え、前記測定結果が測定前のプロファイリングデータに当てはめられて、ＥＣＶプロファイルのさらに再現性のある典型的なものとして調整されることもある電気化学的容量電圧の正確性と再現性を改善する装置。
【請求項９】
前記測定結果を得るために提供されるふさわしい光学システムである請求項８記載の装置。
【請求項１０】
単一の光学システムは、装置からサンプルを除去せずに、測定の間のエッチウエルを監視し、また測定が完了したらウエル領域を正確に測定するという両方のためのＥＣＶプロファイリング装置と組み合わせて用いられるのが適切である請求項９記載の装置。
【請求項１１】
電解液充填サイクルの間、サンプルをモニターする手段、プロファイリングの間、エッチウエルをモニターする手段、サンプルを照射するためのバンドギャップエネルギーを超える光源を含む単一の光学システムを備えたエッチウエルの測定結果を得るための手段、サンプルからの反射光イメージを集めるためのイメージ収集手段、そしてサンプルからの反射光イメージを分析して前記測定結果を得るためのイメージ分析手段などを含む請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
光源はクオーツハロゲン光源である請求項８ないし請求項１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
イメージ収集手段はデジタルイメージング手段を含み及び／又はその後の分析のためイメージアナライザでイメージをデジタル化する手段を組み込んでいる請求項８ないし請求項１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
イメージング手段にはＣＣＤカメラを含む請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
適合する分析ソフトウエアを備え、適合するプログラム化したコンピュータを含む分析手段である請求項８ないし請求項１４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１６】
イメージング手段は適合するな分析ソフトウエアを用いた本発明の方法により測定前のプロファイリングデータを前記測定の処理及び／又は測定に適用するためにコンピュータに接続される請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
エッチウエル領域を抽出し、「ブルーフィルムスライス（blue film slice）」のの場合、ぬれ領域と照射領域を識別することができ、それらを測定して超過領域を決定することができるように、ソフトウエアがイメージからのデータを処理するよう構成された請求項１５又は請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
イメージはイメージを分析するソフトウエアを用いて処理され、分析結果を用いて気泡や表面膜の除去に対する自動的なフィードバックを提供する請求項１５ないし請求項１７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１９】
反射光イメージをイメージング手段に対して向けるよう、さらにビームスプリッターを備えた請求項８ないし請求項１８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２０】
電解液充填サイクルの間、イメージング手段の光路で電気化学セルを受ける手段を含み、それはセルがのちに光路から除去され得るよう構成されており、それゆえイメージング手段を介して前記領域を測定するために該イメージを収集するエッチウエル領域の反射光イメージを発生させるように同じ光源が用いられることもある請求項８ないし請求項１９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２１】
セル窓と電解液が光路に存在するときは、焦点距離の差を埋め合わせるよう焦点を合わせるための手段をさらに備えた請求項８ないし請求項２０のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２２】
固定焦点カメラなどイメージング手段が提供され、イメージング手段に対して光路における取り外しできるレンズが焦点距離の差を埋め合わせるように提供される請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
サンプルの反射イメージに焦点を当てるためにさらにフォーカス手段を備えた請求項８ないし請求項２２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２４】
固定焦点イメージング手段を備え、サンプルを光学軸に添って動かすように機構（mechanism）が提供されるのでその装置は固定焦点イメージング手段に焦点を合わせる請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
電気化学セルはサンプルを観察し、サンプルを照射するためにウインドウとともに提供されており、それは反射によりウインドウの表面がカメラや他のイメージング手段における反射イメージを分解することを防ぐために、わずかに傾けられていることが好ましい請求項８ないし請求項２４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２６】
装置により気泡や表面膜が観察及び／又は監視されるときに、電解液とセル窓による屈折を補正するためのイメージング手段の前に、さらにフリップレンズを備えている請求項８ないし請求項２５のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オペレーターにエッチング過程での表面膜や気泡の存在を知らせ、測定サイクルの終わりに実測エリアを決定し、新たな数値を用いてキャリア濃度のデータを修正することで電気化学的容量電圧（ＥＣＶ）プロファイリング測定の精度を改善する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＣＶ器にエリア測定の積算値を与えることで、全てのサンプルの測定は真の測定エリアに対して正しくすることができ、大きな誤謬の原因を排除して正確性を増すことができる。更に表面フィルムと泡状のガスの測定の間にサンプルの表面をモニターする積算測定システムを使用して誤謬を減らすことができる。
【０００３】
半導体装置は、異なる電気的及び／又は光学的性質からなる材質を交互に重ね合わせて一緒に製造される。その層は又は基質ウエハー上でのエピタキシャル成長、基質ウエハーへのイオン注入、拡散などで形成される。正確な（correct)装置のオペレーションにはキャリアの濃度と厚さを含む層の性質を精密制御することが必要である。米国特許４，０２８，２０７及び米国特許４，１６８，２１２にはこのＥＣＶのプロファイリング方法が述べられており、その方法は層の中への深さ機能（as a function of depth into the layer)としてキャリア濃度を決定するために用いられ、それゆえにこれらのパラメータを測定するのに理想的に適している。
【０００４】
ＥＣＶプロファイリングは、誘電液（電解液）が半導体と接触して配置されたときに形成されるダイオード構造を利用する。その接点のキャパシタンスは、逆バイアスの部位では、深さプロファイルに対して対応するバイアスとキャリア濃度の規模で決まる。バイアスの機能としてこのキャパシタンスを測定することでキャリア濃度の深さプロファイルを決定することができる。このオペレーションモードにおいてＥＣＶプロファイラーは、ダイオード構造を形成する電解液の代わりにメタライゼーション（metallisation）や水銀を用いる手段に類似している。しかしながらその手段は、半導体金属接合部の逆バイアスの機能停止（due to reverse bias breakdown）のため、通常は極浅深さプロファイルに制限される。電解液を用いることでこの制限を克服する。電解液は、測定バイアスを増やさずに深さプロファイル（depth profiled）を向上して、サンプルを電気化学的にエッチングするために使用される。これによりＥＣＶプロファイリングは多層構造を特徴づけるのにとても強力な手法となる。
【０００５】
ＥＣＶプロファイリングの精度や再現性に影響する要因のいくつかは、「アイ.メイエス-電気化学的プロファイラーの精度と再現性-材料科学と工学（Material Science）Ｂ８０（２００１）１６０−１６３」において記述されている。この論文には「最良実施」で、その手法の再現性が約２パーセントの標準偏差にまで減少できると結論づけている。しかしながら注意深く計測をしなければ、標準偏差は約８パーセントというのが標準的である。
【０００６】
通常シーリングリングと称されるプラスチックリングは、電解液と半導体サンプルの接触領域を明確にする。このリングの摩耗やねじれは、接触領域の再現性に重大な影響を与える。加えて接触圧と電解質のぬれ特性も考慮されなくてはいけない。これらのすべての要因が測定精度に影響する。
【０００７】
正確な測定はテストサンプルと電解液の間の正確な接触領域を知ることと、接触領域が測定処理の間を通して一定であることによる。この手法で決定されるキャリア濃度は適応させた領域（the area squared）に反比例し、深さプロファイルは領域に反比例して大きなエラーが生じる。接触領域における１０パーセントのエラーは結果として、深さにおいて１０パーセント、算出されたキャリア濃度においては重大なことに２０パーセント以上のエラーとなる。最終のエッチウエル領域の測定によって、エラーのすべてが修正される訳ではないが、それぞれ実行した後で、この決まり切った測定を行うことが測定の再現性を著しく改善する。
【０００８】
気泡と表面膜はプロファイリングの間、測定に影響を及ぼし得る。気泡は電気化学セルが最初に充填された時に閉じこめられた空気により生じるか、あるいは電解液が循環（circulation）する間に、またはサンプルをエッチングするために用いられる電気化学的反応の結果として生じる。表面膜は非理想的な電気化学的エッチングにより生じるもので、通常はさらに適した電解液を選択することで回避できる。気泡も表面膜も両方とも、マルチレイヤー構造又はキャリア濃度を変化させる構造がプロファイルされるとき、測定範囲を変える非プレーナーエッチングをもたらし、測定の質に深刻な影響を及ぼし得る。気泡は電解液流れのコントロールにより除去が可能で、表面膜はエッチング状態の注意深いコントロールにより防ぐことが可能である。電流と電解液流速が様々であるエッチングバイアスはこれらの問題を軽減するようにコントロールされ得る。オペレータはしばしば気泡や表面膜の存在に気づかないことがあり、その影響が電気的測定に現れるまで何の行動も起こさず、そのときまでは（by which time）測定精度は粗末なものである。
【特許文献１】米国特許４０２８２０７号公報
【特許文献２】米国特許４１６８２１２号公報
【非特許文献１】アイ.メイエス-電気化学的プロファイラーの精度と再現性-材料科学と工学（Material Science）Ｂ８０（２００１）１６０−１６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
シーリングリング領域を「ブルーフィルムスライス（blue film slice）」として引用されるアノード化されたｎタイプGaAs基盤（an anodized n-type GaAs substrate）を用いて定期的にチェックすることは常識である。該「ブルーフィルムスライス（blue film slice）」は浅いエッチウエル、一般的には０．５ミクロン未満の深さを形成するようにプロファイルされる。それから該スライスは道具（tool）から除去され、エッチングされたウエルは測定顕微鏡や測定システムに基づくある種のカメラ（some form of camera based metrology system）を用いて決定される。本発明の目的はこの測定に必要なものを制限するのではなく、密閉(seal)の質に関する重要な追加情報を提供し、ここで述べる装置を用いた道具からサンプルを取り除かせないようにすることである。
【００１０】
電気化学的エッチングはサンプルがアノードの（対極に対して陽性にバイアスされた）時に発生する。ｐ−タイプ物質にとってはこれは順方向バイアス状態であり電気化学的エッチングが容易に発生する。ｎ−タイプ物質にとってはこれは逆バイアス状態でサンプルが物質のバンドギャップを超えてエネルギー光が照射されたときにのみ電気化学的エッチングが発生する。
【００１１】
リングのエッジ部分における湿潤は、照射された領域がサンプルと電解液の接触域よりも小さいことを意味する。この差異により、電解液と接触するすべてのサンプル領域に作り出される（make over）キャパシタンスが測定されるので重要である。該「ブルーフィルムスライス」はこれら２つの領域の差異を測定するために使用される。この超過領域（excess area）、Ａexcess は密閉（the seal）が損耗するにつれて増加し、次のように定義される；  
Ａexcess＝Ａwetted −Ａillum
Ａwettedは電解液とサンプル（湿潤領域）の間の接触域であり、Ａillumは光による照射領域であり、それはｎ−タイプの物質にとって電気化学的エッチング処理の間、プロファイルされる領域である。超過領域（The excess area）は物質の小さいリングであり、シーリングリングエッジの下あるいは近傍に位置している。この物質のリングと関連する容量電圧は、特にＨｉ−Ｌｏ構造として引用される高濃度ドープ表面層と低濃度ドープ内部を有するサンプルに対して、エラーを引き起こす。
【００１２】
ユーザーの中には測定が完了した際に、「ブルーフィルムスライス」カリブレーション（calibrations)に加えて、エッチウエル領域の測定を行う者もいる。エッチウエルの深さが通常その径と比べて小さいので側壁は一般的に考慮しない。時折サンプルも粗さのチェックとエッチウエルがプレーナーであることを確認するためにスタイラスプロファイルされる。これらの測定には測定顕微鏡やスタイラスプロファイラーといった他の道具が用いられるが、それらはＥＣＶプロファイリングの道具の一部として構成するものではない。こういった測定は常に行われるわけではないので、結果として再現性に乏しくなる。さらに測定の間、サンプル面をいくつかの手段で観察しなければ、粗さや非プレーナーエッチングという結果につながるだろう。
【００１３】
本発明の目的はいくつかの又はすべてのこれらの欠点を軽減し、ＥＣＶプロファイル測定の精度と再現性を改善することである。
【００１４】
本発明の特有の目的は、電解液を充填したりＥＣＶプロファイリングを行う間、サンプルを観察できるＥＣＶプロファイリングの方法を提供し、装置からサンプルを除去しなくてもエッチウエル領域の観察や測定ができるＥＣＶプロファイリングの方法を提供することである。
【００１５】
本発明の特有の目的は、ユーザーにとって条件を最大限利用でき、気泡と表面膜の問題を軽減し、測定の精度と再現性を改善するために有益な情報を提供するＥＣＶプロファイリングの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
それゆえに本発明の第一の局面に関連して、電気化学的容量電圧（ＥＣＶ）プロファイリングの精度と再現性を改善する方法は次の工程を含む；  
サンプルの提供、サンプルにおける測定部分の定義手段、サンプルと接触している電解液を保持するための電気化学セル、そして従来の方法のＥＣＶプロファイリング；  
観察するための電解液充填サイクルの間のサンプルのモニタリング、そして任意に測定結果を得ること（optionally obtain measurements of）、そこに形成される気泡と表面膜の存在；  
プロファイリングの間のエッチウエルのモニタリング；  
プロファイルの終わりのエッチウエル領域の測定；  
前記測定を測定対象の（raw）プロファイリングデータに当てはめて、ＥＣＶプロファイルのさらに再現性のある典型的なものとして調整すること。
【００１７】
本方法によると、充填の間、サンプルをモニターするＥＣＶプロファイリング装置と組み合わされることもできる適切な光学システムが使用され、測定（たとえばプロファイリングステップ）の間、エッチウエルをモニターし、そしていったん計測が完了したウエル領域を、装置からサンプルを除去することなく正確に測定する。これにより精度と再現性の両方を改善する結果となり、非理想的条件下での測定における無駄な時間を省く。
【００１８】
電解液充填サイクルの間、サンプルをモニターする手段には、任意でそこに気泡形成の測定結果を得る手段を有してもよい。この測定は気泡の除去及び／又は測定対象の（raw）プロファイリングデータを調節して、ＥＣＶプロファイルをさらに再現性のある典型的なものとしてデータを抽出するように、自動的なフィードバックを提供するよう使用されることもある。
【００１９】
本方法の特定の実施例において、エッチウエルの観測と測定が、好ましくはサンプルのバンドギャップを超えるエネルギーの光源の使用を含み、サンプルを照射し、イメージ収集手段を用いてサンプルやイメージから反射光イメージを集め、分析手段を用いてサンプルからの反射光イメージを分析し、そしてエッチウエルから前記測定結果を得ることを含む。
【００２０】
イメージ収集手段はデジタルイメージング手段及び／又はその後の分析のためイメージアナライザでイメージをデジタル化する手段を組み込んでいることが好ましい。  
反射光イメージはビームスプリッターのような適切な配光手段を用いてイメージング手段の方に向けられていることが好ましい。
【００２１】
光源には、ｎ−タイプ半導体をエッチングするための光とエッチウエルの底の方を観察するための光を提供する、という２つの目的がある。サンプルのバンドギャップを超えない２番目のエネルギー光源が、電気的測定の間、サンプルを照射するように提供されることもある。
【００２２】
好ましい実施例において、同じ光源とイメージング手段が、電解液充填サイクルの間のサンプルに引き続きエッチウエル領域（the etched well area subsequently）を観察し、モニターするために用いられる。この実施例において本方法は光源を用いて電解液充填サイクルの間のサンプルの反射光イメージを発生させ、イメージング手段を介してイメージを収集し、電気化学セルを排出し（draining）、光路（optic path）の外にセルを出し、前記領域を測定するためのイメージング手段を介してイメージを収集するエッチウエル領域の反射光イメージを発生させる光源を用いることを含む。
【００２３】
本発明の第２の観点によると、電気化学的容量電圧（ＥＣＶ）プロファイリングの精度と再現性を改善するための装置は、サンプルに形成される気泡や表面膜の存在を観察し、さらには任意でそれらの測定結果を得るために電解液充填サイクルの間、サンプルをモニターする手段を備え、プロファイリングの間、エッチウエルをモニターする手段を備え、プロファイルの最後にはエッチウエル領域の測定結果を得るための手段を備え、前記測定結果が測定前のプロファイリングデータに当てはめられて、ＥＣＶプロファイルのさらに再現性のある典型的なものとして調整されることもある。
【００２４】
適切な光学システムが前記測定結果を得るために提供されることが好ましい。特に、単一の光学システムは、装置からサンプルを除去せずに、測定の間のエッチウエルをモニターし、いったん測定が完了したらウエル領域を正確に測定するという両方のためのＥＣＶプロファイリング装置と組み合わせて用いられるのが適切である。
【００２５】
好ましい実施例において電解液充填サイクルの間、サンプルをモニターする手段、プロファイリングの間、エッチウエルをモニターする手段、そしてエッチウエルの測定結果を得るための手段は単一の光学システムを備えており、サンプルを照射するための好ましくはサンプルのバンドギャップを超えたエネルギーである光源やサンプルからの反射光イメージを集めるためのイメージ収集手段を含んでいることであり、そしてさらにはサンプルからの反射光イメージを分析して前記測定結果を得るためのイメージ分析手段を含むことが好ましい。
【００２６】
それゆえ、本発明の装置それ自体には（in-situ）はエッチング処理の間に生じる気泡と表面膜を観察し、そして測定サイクルが構成する（comprise）終わりにエッチウエル領域を測定するための単一の光学システムとともに備えられている。
【００２７】
便利なことに２．５ｅＶより小さいバンドギャップを有する材料に対して、光源はクオーツハロゲンランプである。しかし他の光源、例えばより広いバンドギャップ材料には紫外線放出ランプ（a UV discharge lamp）を使うことも本発明の範囲内である。
【００２８】
イメージ収集手段はデジタルイメージング手段を含み、及び／又はその後の分析（sequence analysis）のためのイメージアナライザでイメージをデジタル化する手段を組み込んでいることが好ましい。例えばイメージング手段にはＣＣＤカメラを含む。
【００２９】
分析手段は便利なことに適合するプログラム化したコンピュータを含む。適合する分析ソフトウエアを用いて本発明の方法で前記測定の処理のため及び／又は測定を測定対象の（raw）プロファイリングデータに適用するため、デジタル化されたイメージをコンピュータに送るように、イメージング手段がコンピュータに接続されていることが好ましい。
【００３０】
イメージからのデータはソフトウエアを用いて処理されるが、そのソフトウエアはエッチウエル領域を抽出することが可能で、「ブルーフィルムスライス（blue film slice）」のような相応するサンプルの場合、ぬれ領域と照射領域を識別することができ、それらを測定して超過領域を決定することができる。
【００３１】
さらにまた、あるいは、前記イメージからのデータはソフトウエアを用いてイメージを分析するために処理され、分析結果を用いて気泡や表面膜の除去するための自動的なフィードバックを提供する。
【００３２】
さらにまた、あるいは、前記ソフトウエアはイメージング手段に関して（on the imaging means）様々な倍率をコントロールすることもある。
【００３３】
反射光イメージはビームスプリッターのような適切な配光手段を用いてイメージング手段の方に向けられていることが好ましい。
【００３４】
好ましい実施例において、同じ光源とイメージング手段は、電解液充填サイクルの間のサンプルとそれに続く（subsequently）エッチウエル領域を観察し、モニターするために用いられる。便利なことに、その装置はさらに電解液充填サイクルの間にイメージング手段の光路で電気化学セルを受ける手段を含み、それはセルが後に光路から除去され得るよう構成されており、そのためイメージング手段を介して前記領域を測定するために該イメージを収集するエッチウエル領域の反射光イメージを発生させるように同じ光源が用いられることもある。
【００３５】
前記カメラではエッチウエル領域とその周りの材料（surrounding material）をセルや他のシーリングリングに干渉されることなく観察できるので光路から電気化学セルを除去するメカニズムは簡単に提供できる。
【００３６】
セル窓と電解液が前記光路中に存在するときは、焦点距離の差を埋め合わせるよう焦点を合わせるための手段が提供される。様々なフォーカスカメラなどイメージング手段が提供される。簡単に言うと固定焦点カメラなどイメージング手段が提供され、イメージング手段に対して光路において取り外しできるレンズが焦点距離の差を埋め合わせるように提供される。サンプルを光学軸に添って動かすように機構（A mechanism)が提供されるので、その機構は固定焦点カメラあるいは同様のイメージング手段に焦点を合わせる。
【００３７】
電気化学セルはサンプルを観察し、照射するためにウインドウとともに提供されることもあり、それは反射によってウインドウの表面がカメラや他のイメージング手段における反射イメージを分解することを防ぐためにわずかに傾けられている。
【００３８】
その装置で気泡や表面膜を観察及び／又はモニターするよう用いられるときは、電解液とセル窓による屈折を補正するためのカメラや他のイメージング手段の前に、さらにフリップレンズを備えていることもある。
【００３９】
その装置は適合するコンピュータに接続されていることが好ましく、便利なことにそのコンピュータがＥＣＶプロファイリング測定をコントロールしている。それゆえエッチウエルのイメージは電気的測定とともにリアルタイムで観察される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の実施例を次の図面を参照しながら、ほんの一例として次に説明する；  
図を参照するとまず図１では本発明による装置の概略図が示されている。
【００４１】
その装置は主にシステムを観察するカメラを備えており、向かって左手側に光源１−６を備え、向かって左手側にサンプル１７、シーリングリング１６、電気化学セル１９とリング及び電気化学セルを光路から移動させるための移動手段２０、上方には、サンプルを観察するためのカメラ２３が備えられ、図の中心にはそのシステムを通して配向光に対する様々な光学素子が示される。
【００４２】
図１に示される実施例において、クオーツハロゲンランプ１と光学フィルター４はサンプルをエッチングし、エッチウエルを観察するためにサンプルのバンドギャップを超えてエネルギー光を提供するために使用される。
【００４３】
ランプ１からの光はコンデンサー２によりヒートフィルター３やショートパスあるいはバンドパスフィルター４、フィールドレンズ５そして開口部６を通過する前に平行にされる。光はそれからサンプルがエッチングされる時間をコントロールするためにソレノイド８によって操作されるシャッター７を通過する。フォールドミラー９はイメージングレンズ１０に対してその光線を反射させ、サンプル位置１７で開口部６を再び映し出す。
【００４４】
イメージングレンズ１０からの光線はビームスプリッター１１、防湿層１３にある防湿層ウインドウ１２、セルリヤウインドウ１４、電解液１５からサンプルホルダー１８のそばに位置するサンプル１７と接しているシーリングリング１６へと通過する。防湿層ウインドウ１２とセルリヤウインドウ１４はそれらの表面からの反射がカメラ２３の視野に入るのを防ぐためにわずかな角度で傾けられている。
【００４５】
エッチング処理はビームスプリッターのリヤフェースレンズ１１Ｒの反射によりレンズ２２と補助レンズ２１を通してカメラ２３でモニターされる。ビームスプリッター１１はフロントフェース１１Ｆの内部からの反射がカメラの視野に入るのを防ぐために十分な厚さで作られており、フロントフェース１１Ｆの外部からの反射は非反射面２４により吸収される。図２参照のこと。補助レンズ２１はセルリヤウインドウ１４と電解液１５の（光路における）屈折率の変化を補う。
【００４６】
気泡や膜が存在しなければ、シーリングリングのエッジで囲まれたサンプルから均一の光のバックグラウンド（background）が見られる。図３のように気泡は、光路において、セルに入る光を散乱させ、黒い領域としてイメージ化（imaged）される。サンプル表面の気泡は焦点がはっきりしており（sharply in focus）、とても小さいサイズ、特に５０ミクロンまでくっきりと見ることができる。表面膜もまた、様々な程度のコントラストを形成してイメージの均一性を乱すので、 容易に観察される。
【００４７】
本発明における好ましい実施例では、カメラ２３からのイメージが、ケーブル２４によりＥＣＶプロファイリング測定をコントロールするコンピュータ２５へ移り、エッチウエルのイメージがサンプルがエッチングされるのと同時に観察される。
【００４８】
本発明におけるさらに好ましい実施例においても、気泡や表面膜の除去に対する自動的なフィードバックを提供するための分析結果を用いるソフトウエアによって、イメージが分析される。
【００４９】
本例において図示されるような発明の好ましい実施例において、エッチングされた領域は先の観察で用いられたものと同じカメラ２３及びレンズ２２により測定される。この測定を可能にするために、セル１９は該手段２０によってサンプルがはっきりする位置１９Ｒ（to a position clear of the sample 19R）まで待避され（retracted）、補助レンズ２１が旋回してビーム経路外へと移動する。カメラの光学倍率と解像度は、エッチウエル領域が十分な解像度、特に０．５％を超えて、測定されることができるくらいである。補助レンズ２１をビーム経路からはずすことで、正確な領域決定のためにより安定した光学配置（configuration）となる。しかし収集レンズの役割を逆の役割とすることも、これが好ましいわけではないが、本発明の範囲内である。
【００５０】
本例において図示されるような発明の好ましい実施例において、カメラの倍率は固定され、測定される（calibrated）。該カメラはコンピュータ２５に接続されておりイメージをデジタル化する。イメージからのデータはエッチウエル領域を抽出することが可能なソフトウエアを用いて処理され、図４及び「ブルーフィルムスライス」や他の適したサンプルの場合はぬれ領域と照射領域を識別することができ、それらを測定して超過領域を決定する。
【００５１】
その他の配置において、カメラの倍率は様々でありソフトウエアを介してコントロールできる。  
さらに他の配置においては補助レンズ２１がない場合もあり、サンプルホルダー１８とサンプル１７は、該サンプルがカメラと焦点をあわせるように光学軸に添って平行移動する（are translated）。
【００５２】
さらなる実施例において、図５に描かれるようにピボットミラー２６はイメージングレンズ１０の前で揺動する（is swung）。これにより２番目の光源２７がサンプル１７を照射することができる。２番目の光源はサンプルのバンドギャップよりも少ないエネルギー光でサンプルを照射するように使用されることができるので、例えばキャパシタンス−電圧の測定のような電気的測定の間、サンプルは観察されることができる。波長における光源を可変にすることで他の光学的／電気的測定、例えば反射分光法、光電圧分光法、光電流分光法、変調光電圧分光法などを実行するために使用されることができる。
【００５３】
サンプルのバンドギャップよりも少ないエネルギー光の使用により、ｐｎジャンクションを含むサンプルは、電気的測定条件に差異がでることもあるｎ−タイプ層へのエッチングを行わなくてもｐ−タイプ層をエッチングする間、観察されることができる。
【００５４】
さらなる実施例図６においても、フォールドミラー３０は非反射表面２４と置き換えることができる。このミラーはビームスプリッター１１からの光をレンズ３１へと反射させ、光度をモニターするため光検出器３２にその光を集中させる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による装置の概略図である。
【図２】図１のイメージング装置のより詳細な図である。
【図３】気泡形成を表しているイメージ図である。
【図４】エッチウエル領域に適したイメージ図である。
【図５】本発明による装置の他の実施例の概略図である。
【図６】本発明による装置の他の実施例の概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  ランプ                          ２  コンデンサー
３  ヒートフィルター                ４  バンドパスフィルター
５  フィールドレンズ                ６  開口部
７  シャッター                      ８  ソレノイド
９  フォールドミラー                １０  イメージングレンズ
１１  ビームスプリッター            １１Ｆ  フロントフェース
１１Ｒ  リヤフェースレンズ          １２  防湿層ウインドウ
１３  防湿層                        １４  セルリヤウインドウ
１５  電解液                        １６  シーリングリング
１７  サンプル                      １８  サンプルホルダー
１９  セル                          １９Ｒ  位置
２０  移動手段                      ２１  補助レンズ
２２  レンズ                        ２３  カメラ
２４  非反射面                      ２４  ケーブル
２５  コンピュータ                  ２６  ピボットミラー
２７  光源                          ３０  フォールドミラー
３１  レンズ                        ３２  光検出器
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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