(57)【要約】【課題】測定精度を向上させることができる、あるいは測定時間を短くすることができる半導体の抵抗率検査装置および半導体の抵抗率検査方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、第１のチョッパと、第２のチョッパと、照射部と、検出器と、第１のロックインアンプと、第２のロックインアンプと、コンピュータと、を備えた半導体の抵抗率検査装置が提供される。第１のチョッパは、第１の光源から放出され横光学フォノン周波数と縦光学フォノン周波数との間の波長である第１の波長の赤外光を第１のチョッピング周波数でチョッピングする。第２のチョッパは、第２の光源から放出され第１の波長とは異なる波長である第２の波長の赤外光を第２のチョッピング周波数でチョッピングする。コンピュータは、反射光のうちの第１の波長の赤外光の反射率と、反射光のうちの第２の波長の赤外光の反射率と、の間の比を評価する。【選択図】図１
2015059858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に形成された半導体の抵抗率を検査する半導体の抵抗率検査装置であって、
第１の光源から放出され横光学フォノン周波数と縦光学フォノン周波数との間の波長である第１の波長の赤外光を第１のチョッピング周波数でチョッピングする第１のチョッパと、
第２の光源から放出され前記第１の波長とは異なる波長である第２の波長の赤外光を第２のチョッピング周波数でチョッピングする第２のチョッパと、
前記第１の波長の赤外光と前記第２の波長の赤外光とを合成した合成光を前記半導体に照射する照射部と、
前記合成光が前記半導体において反射した反射光の強度を検出する検出器と、
前記検出器から送信された信号の中から前記第１のチョッピング周波数の信号を検出する第１のロックインアンプと、
前記検出器から送信された信号の中から前記第２のチョッピング周波数の信号を検出する第２のロックインアンプと、
前記第１のロックインアンプおよび前記第２のロックインアンプから送信された信号に基づいて、前記反射光のうちの前記第１の波長の赤外光の反射率と、前記反射光のうちの前記第２の波長の赤外光の反射率と、の間の比を評価するコンピュータと、
を備えた半導体の抵抗率検査装置。
【請求項２】
基材に形成された半導体の抵抗率を検査する半導体の抵抗率検査装置であって、
第１の光源から放出され横光学フォノン周波数と縦光学フォノン周波数との間の波長である第１の波長の赤外光を第１のチョッピング周波数でチョッピングする第１のチョッパと、
第２の光源から放出され前記第１の波長とは異なる波長である第２の波長の赤外光を第２のチョッピング周波数でチョッピングする第２のチョッパと、
前記第１の波長の赤外光と前記第２の波長の赤外光とを合成した合成光を前記半導体に照射する照射部と、
前記合成光が前記半導体において反射した反射光を分光する回折格子と、
前記分光した反射光の強度を検出する一次元検出器と、
前記一次元検出器から送信された信号に基づいて、前記反射光のうちの前記第１の波長の赤外光の反射率と、前記反射光のうちの前記第２の波長の赤外光の反射率と、の間の比を評価するコンピュータと、
を備えた半導体の抵抗率検査装置。
【請求項３】
基材に形成された半導体の抵抗率を検査する半導体の抵抗率検査装置であって、
光源から放出された赤外光を前記半導体に照射する照射部と、
横光学フォノン周波数と縦光学フォノン周波数との間の波長である第１の波長を含む帯域において前記赤外光の波長を掃引する光源ドライバと、
前記赤外光が前記半導体において反射した反射光の強度を検出する検出器と、
前記検出器から送信された信号の中から前記光源ドライバの波長掃引周波数の信号を検出する第１のロックインアンプと、
前記第１のロックインアンプから送信された信号に基づいて、前記光源ドライバの前記掃引による反射強度の変化と、前記光源ドライバの前記掃引の波長帯域における平均反射強度と、の間の比を評価するコンピュータと、
を備えた半導体の抵抗率検査装置。
【請求項４】
前記光源から放出された前記赤外光を前記波長掃引周波数よりも低いチョッピング周波数でチョッピングするチョッパと、
前記第１のロックインアンプから送信された信号の中から前記チョッピング周波数の信号を検出する第２のロックインアンプと、
前記検出器から送信された信号の中から前記チョッピング周波数の信号を検出する第３のロックインアンプと、
をさらに備え、
前記コンピュータは、前記第２のロックインアンプおよび前記第３のロックインアンプから送信された信号に基づいて、前記光源ドライバの前記掃引による反射強度の変化と、前記光源ドライバの前記掃引の波長帯域における平均反射強度と、の間の比を評価する請求項３記載の半導体の抵抗率検査装置。
【請求項５】
前記半導体は、フォノン吸収を生じ、
横光学フォノン周波数と、縦光学フォノン周波数と、の間の帯域における反射率は、前記フォノン吸収を生じない半導体と比較すると高い請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体の抵抗率検査装置。
【請求項６】
基材に形成された半導体の抵抗率を検査する半導体の抵抗率検査方法であって、
横光学フォノン周波数と縦光学フォノン周波数との間の波長である第１の波長の赤外光を第１の光源から放出させ第１のチョッピング周波数でチョッピングする工程と、
前記第１の波長とは異なる波長である第２の波長の赤外光を第２の光源から放出させ第２のチョッピング周波数でチョッピングする工程と、
前記第１の波長の赤外光と前記第２の波長の赤外光とを合成した合成光を前記半導体に照射する工程と、
前記合成光が前記半導体において反射した反射光の強度を検出器により検出する工程と、
前記検出器から送信された信号の中から前記第１のチョッピング周波数の信号を第１のロックインアンプにより検出する工程と、
前記検出器から送信された信号の中から前記第２のチョッピング周波数の信号を第２のロックインアンプにより検出する工程と、
前記第１のロックインアンプおよび前記第２のロックインアンプから送信された信号に基づいて、前記反射光のうちの前記第１の波長の赤外光の反射率と、前記反射光のうちの前記第２の波長の赤外光の反射率と、の間の比を評価する工程と、
を備えた半導体の抵抗率検査方法。
【請求項７】
基材に形成された半導体の抵抗率を検査する半導体の抵抗率検査方法であって、
光源から放出された赤外光を前記半導体に照射する工程と、
横光学フォノン周波数と縦光学フォノン周波数との間の波長である第１の波長を含む帯域において前記赤外光の波長を光源ドライバにより掃引する工程と、
前記赤外光が前記半導体において反射した反射光の強度を検出器により検出する工程と、
前記検出器から送信された信号の中から前記光源ドライバの波長掃引周波数の信号を第１のロックインアンプにより検出する工程と、
前記第１のロックインアンプから送信された信号に基づいて、前記光源ドライバの前記掃引による反射強度の変化と、前記光源ドライバの前記掃引の波長帯域における平均反射強度と、の間の比をコンピュータにより評価する工程と、
を備えた半導体の抵抗率検査方法。
【請求項８】
前記光源から放出された前記赤外光を前記波長掃引周波数よりも低いチョッピング周波数でチョッピングする工程と、
前記第１のロックインアンプから送信された信号の中から前記チョッピング周波数の信号を第２のロックインアンプにより検出する工程と、
前記検出器から送信された信号の中から前記チョッピング周波数の信号を第３のロックインアンプにより検出する工程と、
をさらに備え、
前記コンピュータは、前記第２のロックインアンプおよび前記第３のロックインアンプから送信された信号に基づいて、前記光源ドライバの前記掃引による反射強度の変化と、前記光源ドライバの前記掃引の波長帯域における平均反射強度と、の間の比を評価する請求項７記載の半導体の抵抗率検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体の抵抗率検査装置および半導体の抵抗率検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の抵抗率の検査方法として、例えば、四探針法やＣ−Ｖ測定法などの電気的検査方法がある。しかし、電気的検査方法では、比較的長い測定時間が必要である。また、例えば電極形成などのように、測定対象を加工し測定試料を調整する破壊測定が必要である。  
他の検査方法として、例えば、フーリエ変換赤外分光（ＦＴ−ＩＲ：Fourier-Transform-InfraRed）法やエリプソメトリ法などの光検査方法がある。このような光検査方法では、ランプ光源から放出される赤外光が使用される。しかし、ランプを使用する光検査方法では、非破壊測定が可能である一方で、測定精度が電気的検査方法の測定精度と比較すると低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５８２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、測定精度を向上させることができる、あるいは測定時間を短くすることができる半導体の抵抗率検査装置および半導体の抵抗率検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、基材に形成された半導体の抵抗率を検査する半導体の抵抗率検査装置であって、第１のチョッパと、第２のチョッパと、照射部と、検出器と、第１のロックインアンプと、第２のロックインアンプと、コンピュータと、を備えた半導体の抵抗率検査装置が提供される。前記第１のチョッパは、第１の光源から放出され横光学フォノン周波数と縦光学フォノン周波数との間の波長である第１の波長の赤外光を第１のチョッピング周波数でチョッピングする。前記第２のチョッパは、第２の光源から放出され前記第１の波長とは異なる波長である第２の波長の赤外光を第２のチョッピング周波数でチョッピングする。照射部は、前記第１の波長の赤外光と前記第２の波長の赤外光とを合成した合成光を前記半導体に照射する。前記検出部は、前記合成光が前記半導体において反射した反射光の強度を検出する。前記第１のロックインアンプは、前記検出器から送信された信号の中から前記第１のチョッピング周波数の信号を検出する。前記第２のロックインアンプは、前記検出器から送信された信号の中から前記第２のチョッピング周波数の信号を検出する。前記コンピュータは、前記第１のロックインアンプおよび前記第２のロックインアンプから送信された信号に基づいて、前記反射光のうちの前記第１の波長の赤外光の反射率と、前記反射光のうちの前記第２の波長の赤外光の反射率と、の間の比を評価する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる半導体の抵抗率検査装置を表すブロック図である。
【図２】ＳｉＣで反射した反射光の波長と反射率との関係の一例を例示するグラフ図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる他の半導体の抵抗率検査装置を表すブロック図である。
【図４】検出器および第１のロックインアンプが出力した信号を表す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかるさらに他の半導体の抵抗率検査装置を表すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる半導体の抵抗率検査方法を表すフローチャート図である。
【図７】本実施形態にかかる他の半導体の抵抗率検査方法を表すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の実施の形態にかかる半導体の抵抗率検査装置を表すブロック図である。
【０００８】
本実施形態にかかる半導体の抵抗率検査装置は、基材（例えば半導体ウェーハ）に形成された半導体の抵抗率を検査する。図１に表した半導体の抵抗率検査装置１００は、第１の光源１１１と、第２の光源１１２と、第１のチョッパ１３１と、第２のチョッパ１３２と、照射部１２０と、検出器１５１と、第１のロックインアンプ１６１と、第２のロックインアンプ１６２と、信号処理装置１６５と、コンピュータ１７０と、ステージ１８１と、を備える。  
図１に表した半導体の抵抗率検査装置１００の照射部１２０は、第１のレンズ１２１と、第２のレンズ１２２と、第１のダイクロイックミラー１４１と、第２のダイクロイックミラー１４２と、第３のレンズ１２５と、第３のダイクロイックミラー１４５と、を有する。図１に表した半導体の抵抗率検査装置１００は、第４のレンズ１２６と、第５のレンズ１２７と、第４のダイクロイックミラー１４６と、を適宜備える。レンズおよびダイクロイックミラーのそれぞれの設置形態は、図１に表した設置形態に限定されず、適宜変更可能である。例えば、第２のダイクロイックミラー１４２は、ダイクロイックミラーに限定されず、赤外光Ｌ２を反射可能なミラーであればよい。例えば、第３のダイクロイックミラー１４５は、ダイクロイックミラーに限定されず、赤外光Ｌ１と赤外光Ｌ２とが互いに合成された赤外光Ｌ３を反射可能なミラーであればよい。例えば、第４のダイクロイックミラー１４６は、ダイクロイックミラーに限定されず、試料２００の半導体で反射した反射光Ｌ４を反射可能なミラーであればよい。  
なお、本実施形態にかかる半導体の抵抗率検査装置１００は、第１の光源１１１および第２の光源１１２を必ずしも備えていなくともよい。
【０００９】
第１の光源１１１は、例えば量子カスケードレーザなどの半導体レーザであり、単一波長λ１の赤外光Ｌ１を放出する。第２の光源１１２は、例えば量子カスケードレーザなどの半導体レーザであり、単一波長λ２の赤外光Ｌ２を放出する。  
第１の光源１１１が放出する赤外光Ｌ１の波長λ１は、第２の光源１１２が放出する赤外光Ｌ２の波長λ２とは異なる。赤外光Ｌ１および赤外光Ｌ２のそれぞれの波長は、例えば、約８マイクロメートル（μｍ）程度、約１０μｍ程度、約１２μｍ程度、または、約１４μｍ程度である。
【００１０】
第１のチョッパ１３１は、第１の光源１１１から放出された赤外光Ｌ１を所定の周波数（チョッピング周波数）で開閉する。つまり、第１のチョッパ１３１は、第１の光源１１１から放出された赤外光Ｌ１を周期的にチョッピングすることにより、チョッピング周波数に応じた光量変化を生成する。  
第２のチョッパ１３２は、第２の光源１１２から放出された赤外光Ｌ２を所定の周波数（チョッピング周波数）で開閉する。つまり、第２のチョッパ１３２は、  第１の光源１１２から放出された赤外光Ｌ２を周期的にチョッピングすることにより、チョッピング周波数に応じた光量変化を生成する。
【００１１】
第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１は、第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２とは異なる。チョッピング周波数ｆ１およびチョッピング周波数ｆ２のいずれか一方は、チョッピング周波数ｆ１およびチョッピング周波数ｆ２のいずれか他方の整数倍ではない。第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１は、例えば約３０キロヘルツ（ｋＨｚ）程度である。第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２は、例えば約５０ｋＨｚ程度である。但し、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１および第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２は、これだけに限定されるわけではない。
【００１２】
図１に表した半導体の抵抗率検査装置１００では、照射部１２０は、第１の光源１１１から放出された赤外光Ｌ１と、第２の光源１１２から放出された赤外光Ｌ２と、を合成し、合成した赤外光（合成光）を試料２００の所定範囲に照射させる。具体的には、第１のレンズ１２１、第１のダイクロイックミラー１４１、第３のレンズ１２５および第３のダイクロイックミラー１４５は、第１の光源１１１から放出された赤外光Ｌ１を試料２００の所定範囲に照射させる。第２のレンズ１２２、第２のダイクロイックミラー１４２、第１のダイクロイックミラー１４１、第３のレンズ１２５および第３のダイクロイックミラー１４５は、第２の光源１１２から放出された赤外光Ｌ２を試料２００の所定範囲に照射させる。
【００１３】
このとき、第１のダイクロイックミラー１４１を通過した赤外光Ｌ１と、第１のダイクロイックミラー１４１で反射した赤外光Ｌ２は、互いに合成される。赤外光Ｌ１と赤外光Ｌ２とが互いに合成された赤外光Ｌ３（合成光）は、同軸で試料２００の所定範囲に照射される。つまり、複数の波長を有する赤外光Ｌ３が、同軸で試料２００の所定範囲に照射される。
【００１４】
試料２００は、検査対象の半導体と、基材と、を有する。検査対象の半導体は、基材の表面に形成されている。検査対象の半導体は、例えばエピタキシャル成長により基材の表面に形成されている。試料２００は、ステージ１８１の上に載置されている。ステージ１８１は、コンピュータ１７０から送信された信号に基づいて水平方向に移動することができる。
【００１５】
試料２００の半導体で反射した反射光Ｌ４は、第４のダイクロイックミラー１４６で反射され第４のレンズ１２６および第５のレンズ１２７を通過して検出器１５１に導かれる。検出器１５１は、試料２００の半導体で反射した反射光Ｌ４を検出する。例えば、検出器１５１は、反射光Ｌ４の強度に対応する電圧信号（検出信号）を第１のロックインアンプ１６１および第２のロックインアンプ１６２へ出力する。
【００１６】
第１のロックインアンプ１６１は、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１の信号を検出して増幅させる。つまり、第１のロックインアンプ１６１は、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１で変化する成分だけを取り出す。これにより、第１のロックインアンプ１６１は、検出器１５１から送信された信号（入力信号）の中の微小信号の検出を行い、より高精度の信号検出を行うことができる。このように、第１のチョッパ１３１から送信された周波数の信号（参照信号）が所定の信号に作用することで、第１のロックインアンプ１６１は、入力信号と参照信号とに基づいて、その所定の信号の振幅情報を検出する。
【００１７】
第２のロックインアンプ１６２は、第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２の信号を検出して増幅させる。つまり、第２のロックインアンプ１６２は、第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２で変化する成分だけを取り出す。第２のロックインアンプ１６２の効果は、第１のロックインアンプ１６１の効果と同様である。
【００１８】
信号処理装置１６５は、例えば、デジタルオシロスコープあるいはアナログＩ／Ｏ装置などを有する。信号処理装置１６５は、第１のロックインアンプ１６１および第２のロックインアンプ１６２のそれぞれから送信された信号を受信し、受信した信号に基づいて信号波形を作成する。
【００１９】
コンピュータ１７０は、演算部１７１と、記憶部１７２と、を有する。演算部１７１は、信号処理装置１６５を介して第１のロックインアンプ１６１および第２のロックインアンプ１６２から送信された信号に基づいて、反射光Ｌ４のうちの赤外光Ｌ１の反射率Ｒ１と、反射光Ｌ４のうちの赤外光Ｌ２の反射率Ｒ２と、の間の比（反射率比：Ｒ１／Ｒ２）を算出する。記憶部１７２は、所定の数式などから求められる反射率比と、試料２００の半導体の抵抗率と、の相関関係（例えば検量線や対応表など）を予め記憶する。所定の数式などから求められる反射率比と、半導体の抵抗率と、の相関関係は、半導体材料に応じて変化する。演算部１７１は、算出した反射率比（Ｒ１／Ｒ２）と、記憶部１７２に記憶された相関関係と、を参照し、算出された反射率比（Ｒ１／Ｒ２）に対応する半導体の抵抗率を読み取る。この詳細については、後述する。  
コンピュータ１７０は、ステージ１８１の動作を制御する。
【００２０】
次に、半導体の抵抗率検査装置１００の作用について、さらに説明する。  
図２は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）で反射した反射光の波長と反射率との関係の一例を例示するグラフ図である。
【００２１】
第１の光源１１１から放出された赤外光Ｌ１は、第１のレンズ１２１を通過し、第１のチョッパ１３１によりチョッピング周波数ｆ１でチョッピングされ、第１のダイクロイックミラー１４１を通過する。  
第２の光源１１２から放出された赤外光Ｌ２は、第２のレンズ１２２を通過し、第２のチョッパ１３２によりチョッピング周波数ｆ２でチョッピングされ、第２のダイクロイックミラー１４２および第１のダイクロイックミラー１４１で反射される。
【００２２】
第１の光源１１１が放出する赤外光Ｌ１の波長λ１は、第２の光源１１２が放出する赤外光Ｌ２の波長λ２とは異なる。第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１は、第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２とは異なる。チョッピング周波数ｆ１およびチョッピング周波数ｆ２のいずれか一方は、チョッピング周波数ｆ１およびチョッピング周波数ｆ２のいずれか他方の整数倍ではない。
【００２３】
第１のダイクロイックミラー１４１を通過した赤外光Ｌ１と、第２のダイクロイックミラー１４１で反射した赤外光Ｌ２は、互いに合成され赤外光Ｌ３として同軸で試料２００の所定範囲に照射される。つまり、複数の波長を有する赤外光Ｌ３が、同軸で試料２００の所定範囲に照射される。これにより、試料２００の傾きや試料２００の表面の粗さの影響を抑えることができる。試料２００に照射された赤外光Ｌ３は、試料２００の半導体で反射される。試料２００の半導体で反射された反射光Ｌ４は、第４のダイクロイックミラー１４６で反射され、第４のレンズ１２６および第５のレンズ１２７を通過し、検出器１５１に入射する。
【００２４】
検出器１５１は、試料２００の半導体で反射した反射光Ｌ４を検出する。つまり、複数の波長を有する赤外光Ｌ３であって、同軸で試料２００に照射された赤外光Ｌ３の半導体における反射光Ｌ４は、１つの検出器（この例では検出器１５１）で検出される。
【００２５】
ここで、半導体材料によっては、ＴＯフォノン周波数（横光学フォノン周波数）と、ＬＯフォノン周波数（縦光学フォノン周波数）と、の間の帯域で、誘電率が負になり、反射率がフォノン吸収を生じない半導体材料と比較すると高いことが知られている。このような半導体材料として、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やＧａＮ（窒化ガリウム）などが挙げられる。
【００２６】
赤外光Ｌ３の半導体における反射率は、赤外光Ｌ３の照射領域における半導体のキャリア密度に依存する。半導体のキャリア密度は、赤外光Ｌ３の照射領域における抵抗率に影響を与える。
【００２７】
そこで、本実施形態にかかる半導体の抵抗率検査装置１００は、抵抗率の影響を受けやすい波長の光の反射率と、抵抗率の影響を受けにくい波長の光の反射率と、を分離して評価を行う。言い換えれば、本実施形態にかかる半導体の抵抗率検査装置１００は、抵抗率に敏感な波長（第１の波長）の光の反射率と、抵抗率に敏感ではない波長（第２の波長）の光の反射率と、を分離して評価を行う。
【００２８】
図２に表したように、ＳｉＣにおいては、第１の波長の帯域は、約１０μｍ以上約１２μｍ以下である。ＳｉＣにおいては、第２の波長の帯域は、約１０μｍ以上約１２μｍ以下を除く帯域である。すなわち、本願明細書において「第１の波長」とは、ＴＯフォノン周波数（横光学フォノン周波数）と、ＬＯフォノン周波数（縦光学フォノン周波数）と、の間の波長をいう。本願明細書において、「第２の波長」とは、ＴＯフォノン周波数（横光学フォノン周波数）と、ＬＯフォノン周波数（縦光学フォノン周波数）と、の間を除く波長、すなわち第１の波長とは異なる波長をいう。なお、第１の波長の帯域および第２の波長の帯域は、半導体材料に応じて変化する。
【００２９】
ＳｉＣの抵抗率を検査する場合、第１の光源１１１から放出される赤外光Ｌ１の波長λ１は、第１の波長として例えば約１２μｍに設定される。ＳｉＣの抵抗率を検査する場合、第２の光源１１２から放出される赤外光Ｌ２の波長λ２は、第２の波長として例えば約１４μｍに設定される。  
また、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１は、例えば約３０ｋＨｚに設定される。第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２は、例えば約５０ｋＨｚに設定される。
【００３０】
検出器１５１は、複数の波長を有する反射光Ｌ４の強度に対応する電圧信号を第１のロックインアンプ１６１および第２のロックインアンプ１６２へ出力する。  
第１のロックインアンプ１６１は、検出器１５１が出力した信号の中から第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１（この例では約３０ｋＨｚ）の信号を検出する。ここで、検出される信号は、第１の波長（この例では約１２μｍ）の光（赤外光Ｌ１）に関する信号である。第１のロックインアンプ１６１は、検出した信号を信号処理装置１６５を介してコンピュータ１７０へ出力する。  
第２のロックインアンプ１６２は、検出器１５１が出力した信号の中から第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２（この例では約５０ｋＨｚ）の信号を検出する。ここで、検出される信号は、第２の波長（この例では約１４μｍ）の光（赤外光Ｌ２）に関する信号である。第２のロックインアンプ１６２は、検出した信号を信号処理装置１６５を介してコンピュータ１７０へ出力する。
【００３１】
コンピュータ１７０の演算部１７１は、信号処理装置１６５を介して第１のロックインアンプ１６１および第２のロックインアンプ１６２から送信された信号に基づいて、反射光Ｌ４のうちの赤外光Ｌ１の反射率Ｒ１と、反射光Ｌ４のうちの赤外光Ｌ２の反射率Ｒ２と、の間の比（反射率比：Ｒ１／Ｒ２）を算出する。演算部１７１は、算出した反射率比（Ｒ１／Ｒ２）と、記憶部１７２に記憶された相関関係（例えば検量線や対応表など）と、を参照し、算出された反射率比（Ｒ１／Ｒ２）に対応する半導体の抵抗率を読み取る。
【００３２】
本実施形態によれば、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１と、第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２と、の間の違いを利用することで、複数の波長を有する反射光Ｌ４の反射率は、１つの検出器（この例では検出器１５１）で同時に測定される。これにより、複数の波長を有する光の反射率の測定を、単一波長を有する光の反射率の測定と略同じ時間で行うことができ、測定時間を短くすることができる。また、反射光Ｌ４が複数の波長を有することで、測定精度を向上させることができる。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態にかかる他の半導体の抵抗率検査装置を表すブロック図である。  
図４は、検出器および第１のロックインアンプが出力した信号を表す模式図である。  
図４（ａ）は、検出器が出力した信号を表す模式図である。図４（ｂ）は、第１のロックインアンプが出力した信号を表す模式図である。
【００３４】
図３に表した半導体の抵抗率検査装置１００ａは、第１の光源１１１と、光源ドライバ１１５と、第１のチョッパ１３１と、チョッパドライバ１３５と、照射部１２０ａと、検出器１５１と、第１のロックインアンプ１６１と、第２のロックインアンプ１６２と、第３のロックインアンプ１６３と、信号処理装置１６５と、コンピュータ１７０と、ステージ１８１と、を備える。  
図３に表した半導体の抵抗率検査装置１００ａの照射部１２０ａは、第１のレンズ１２１と、第２のレンズ１２２と、第１のダイクロイックミラー１４１と、を有する。図３に表した半導体の抵抗率検査装置１００ａは、第３のレンズ１２５と、第４のレンズ１２６と、第２のダイクロイックミラー１４２と、を適宜備える。レンズおよびダイクロイックミラーのそれぞれの設置形態は、図３に表した設置形態に限定されず、適宜変更可能である。図３に表した半導体の抵抗率検査装置１００ａでは、例えば、第１のダイクロイックミラー１４１は、ダイクロイックミラーに限定されず、赤外光Ｌ１を反射可能なミラーであればよい。例えば、第２のダイクロイックミラー１４２は、ダイクロイックミラーに限定されず、試料２００の半導体で反射した反射光Ｌ４を反射可能なミラーであればよい。  なお、本実施形態にかかる半導体の抵抗率検査装置１００ａは、第１の光源１１１および第２の光源１１２を必ずしも備えていなくともよい。
【００３５】
光源ドライバ１１５は、第１の光源１１１が放出する赤外光Ｌ１の波長を変調する。具体的には、光源ドライバ１１５は、第１の光源１１１が放出する赤外光Ｌ１の波長を、比較的広い範囲において第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１よりも高い周波数ｆ３で掃引することができる。光源ドライバ１１５は、赤外光Ｌ１の波長を掃引する周波数ｆ３の信号を第１のロックインアンプ１６１へ送信する。光源ドライバ１１５が赤外光Ｌ１の波長を掃引する周波数ｆ３は、例えばキロヘルツ（ｋＨｚ）のオーダである。
【００３６】
チョッパドライバ１３５は、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１を制御し、チョッピング周波数ｆ１の信号（参照信号）を第２のロックインアンプ１６２および第３のロックインアンプ１６３に送信する。第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１は、例えば約１００Ｈｚ以下である。
【００３７】
照射部１２０ａは、第１の光源１１１から放出された赤外光Ｌ１を試料２００の所定範囲に照射させる。  
その他の構造は、図１に関して前述した半導体の抵抗率検査装置１００の構造と同様である。
【００３８】
次に、半導体の抵抗率検査装置１００ａの作用について、さらに説明する。  
本実施形態にかかる半導体の抵抗率検査方法では、基材（例えば半導体ウェーハ）に形成された半導体の抵抗率を検査する。第１の光源１１１から放出される赤外光Ｌ１の波長は、光源ドライバ１１５により、比較的広い範囲において第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１よりも高い周波数ｆ３で掃引される。図２に関して前述したように、例えばＳｉＣ（炭化ケイ素）やＧａＮ（窒化ガリウム）などでは、ＴＯフォノン周波数（横光学フォノン周波数）と、ＬＯフォノン周波数（縦光学フォノン周波数）と、の間の帯域で、誘電率が負になり、反射率がフォノン吸収を生じない半導体材料と比較すると高いことが知られている。
【００３９】
そこで、本実施形態の光源ドライバ１１５は、抵抗率の影響を受けやすい波長を含む帯域において赤外光Ｌ１の波長を掃引する。言いかえれば、本実施形態の光源ドライバ１１５は、第１の波長を含む帯域において赤外光Ｌ１の波長を掃引する。光源ドライバ１１５が赤外光Ｌ１の波長を掃引する帯域は、例えば約１０μｍ以上約１２μｍ以下である。第１の波長の帯域は、図２に関して前述した通りである。
【００４０】
第１の光源１１１から放出される赤外光Ｌ１は、第１のレンズ１２１を通過し、第１のチョッパ１３１によりチョッピング周波数ｆ１でチョッピングされ、第２のレンズ１２２を通過する。第２のレンズ１２２を通過した赤外光Ｌ１は、第１のダイクロイックミラー１４１で反射され、試料２００の所定範囲に照射される。
【００４１】
前述したように、赤外光Ｌ１の波長が光源ドライバ１１５により掃引されているため、第１の光源１１１から放出された赤外光Ｌ１は、複数の波長を有する。複数の波長を有する赤外光Ｌ１は、同軸で試料２００の所定範囲に照射される。これにより、試料２００の傾きや試料２００の表面の粗さの影響を抑えることができる。試料２００に照射された赤外光Ｌ３は、試料２００の半導体で反射される。試料２００の半導体で反射された反射光Ｌ４は、第２のダイクロイックミラー１４２で反射され、第３のレンズ１２５および第４のレンズ１２６を通過し、検出器１５１に入射する。
【００４２】
検出器１５１は、試料２００の半導体で反射した反射光Ｌ４を検出する。つまり、複数の波長を有する赤外光Ｌ１であって、同軸で試料２００に照射された赤外光Ｌ１の半導体における反射光Ｌ４は、１つの検出器（この例では検出器１５１）で検出される。
【００４３】
検出器１５１で検出される信号波形（検出器１５１の出力信号波形）は、図４（ａ）に表した通りである。図４（ａ）に表した信号波形は、光源ドライバ１１５の波長掃引による反射強度の変化ΔＩと、光源ドライバ１１５の波長掃引の帯域における平均反射強度Ｉ０と、を有する。検出器１５１は、図４（ａ）に表した波形の信号を第１のロックインアンプ１６１および第２のロックインアンプ１６２へ出力する。
【００４４】
第１のロックインアンプ１６１は、検出器１５１が出力した信号の中から光源ドライバ１１５の波長掃引の周波数ｆ３の信号を検出する。つまり、第１のロックインアンプ１６１は、光源ドライバ１１５の波長掃引の周波数ｆ３でロックイン検出を行う。すると、第１のロックインアンプ１６１は、図４（ｂ）に表した波形の信号を第２のロックインアンプ１６２へ出力する。  
第２のロックインアンプ１６２は、第１のロックインアンプ１６１が出力した信号の中から第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１の信号を検出する。つまり、第２のロックインアンプ１６２は、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１でロックイン検出を行う。すると、第２のロックインアンプ１６２は、光源ドライバ１１５の波長掃引による反射強度の変化ΔＩを取得し、信号処理装置１６５を介してコンピュータ１７０へ出力することができる。
【００４５】
第３のロックインアンプ１６３は、検出器１５１が出力した信号の中から第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１の信号を検出する。つまり、第３のロックインアンプ１６３は、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１でロックイン検出を行う。すると、第３のロックインアンプ１６３は、光源ドライバ１１５の波長掃引の帯域における平均反射強度Ｉ０を取得し、信号処理装置１６５介してコンピュータ１７０へ出力することができる。
【００４６】
コンピュータ１７０の演算部１７１は、信号処理装置１６５を介して第２のロックインアンプ１６２および第３のロックインアンプ１６３から送信された信号に基づいて、光源ドライバ１１５の波長掃引による反射強度の変化ΔＩと、光源ドライバ１１５の波長掃引の帯域における平均反射強度Ｉ０と、の間の比（強度比：ΔＩ／Ｉ０）を算出する。演算部１７１は、算出した強度比（ΔＩ／Ｉ０）と、記憶部１７２に記憶された相関関係（例えば検量線や対応表など）と、を参照し、算出された強度比（ΔＩ／Ｉ０）に対応する半導体の抵抗率を読み取る。  
なお、本実施形態では、記憶部１７２は、所定の数式などから求められる強度比と、試料２００の半導体の抵抗率と、の相関関係（例えば検量線や対応表など）を予め記憶している。
【００４７】
本実施形態によれば、光源ドライバ１１５の波長掃引の周波数ｆ３と、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１と、の間の違いを利用することで、複数の波長を有する反射光Ｌ４の反射率は、１つの検出器（この例では検出器１５１）で同時に測定される。これにより、複数の波長を有する光の反射率の測定を、単一波長を有する光の反射率の測定と略同じ時間で行うことができ、測定時間を短くすることができる。また、反射光Ｌ４が複数の波長を有することで、測定精度を向上させることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、チョッパ１３１およびチョッパドライバ１３５が設けられていなくとも、第１のロックインアンプ１６１が出力した信号（図４（ｂ）に表した波形の信号）に基づいて光源ドライバ１１５の波長掃引による反射強度の変化ΔＩを求めることができる。一方で、光源ドライバ１１５の波長掃引の帯域における平均反射強度Ｉ０については、検出器１５１が出力した信号（図４（ａ）に表した波形の信号）に基づいて求めることができる。これにより、演算部１７１は、強度比（ΔＩ／Ｉ０）を算出し、算出した強度比（ΔＩ／Ｉ０）と、記憶部１７２に記憶された相関関係と、を参照することで半導体の抵抗率を読み取ることができる。そのため、本実施形態にかかる半導体の抵抗率検査装置１００ａは、チョッパ１３１、チョッパドライバ１３５、第２のロックインアンプ１６２および第３のロックインアンプ１６３を必ずしも備えていなくともよい。
【００４９】
図５は、本発明の実施の形態にかかるさらに他の半導体の抵抗率検査装置を表すブロック図である。  
図５に表した半導体の抵抗率検査装置１００ｂは、図１に表した半導体の抵抗率検査装置１００において、検出器１５１、第１のロックインアンプ１６１および第２のロックインアンプ１６２の代わりに、回折格子１５３および一次元検出器１５５を備える。一次元検出器１５５は、例えばラインセンサなどと呼ばれる。  
その他の構造は、図１に関して前述した半導体の抵抗率検査装置１００の構造と同様である。
【００５０】
赤外光Ｌ１が第１の光源１１１から放出されてから試料２００の半導体で反射されるまでの作用については、図１に関して前述した通りである。また、赤外光Ｌ２が第２の光源１１２から放出されてから試料２００の半導体で反射されるまでの作用については、図１に関して前述した通りである。
【００５１】
続いて、試料２００の半導体で反射された反射光Ｌ４は、第４のダイクロイックミラー１４６で反射され、第４のレンズ１２６を通過し、回折格子１５３に入射する。回折格子１５３は、光の回折を利用することにより、反射光Ｌ４を波長に応じて一次元検出器１５５上の所定の位置に集光させることができる。一次元検出器１５５は、回折格子１５３により集光された反射光Ｌ４の強度を検出することができる。ここで、ライン状の反射光Ｌ４内の位置と、一次元検出器１５５内の位置と、は対応している。そのため、一次元検出器１５５は、ライン状の反射光Ｌ４の各位置に対応した強度をそれぞれ検出することができる。
【００５２】
例えば、反射光Ｌ４のうちで波長λ１を含む第１の反射光Ｌ４１は、一次元検出器１５５内の第１の位置Ａ１に集光する。一方、反射光Ｌ４のうちで波長λ２を含む第２の反射光Ｌ４２は、一次元検出器１５５内の第２の位置Ａ２に集光する。つまり、波長λ１を含む第１の反射光Ｌ４１および波長λ２を含む第２の反射光Ｌ４２は、互いに異なる位置に集光する。
【００５３】
一次元検出器１５５は、第１の位置Ａ１に集光した反射光Ｌ４１および第２の位置Ａ２に集光した反射光Ｌ４２の強度をそれぞれ検出し、検出したそれぞれの信号を信号処理装置１６５を介してコンピュータ１７０へ出力する。  
コンピュータ１７０が実行する演算については、図１に関して前述した通りである。
【００５４】
本実施形態によれば、赤外光Ｌ１の波長λ１と、赤外光Ｌ２の波長λ２と、の違いに基づいて回折格子を利用し分光することで、複数の波長を有する反射光Ｌ４の反射率は、１つの検出器（この例では一次元検出器１５５）で同時に測定される。これにより、複数の波長を有する光の反射率の測定を、単一波長を有する光の反射率の測定と略同じ時間で行うことができ、測定時間を短くすることができる。また、反射光Ｌ４が複数の波長を有することで、測定精度を向上させることができる。
【００５５】
次に、本発明の実施の形態にかかる半導体の抵抗率検査方法について、図面を参照しつつ説明する。  
図６は、本発明の実施の形態にかかる半導体の抵抗率検査方法を表すフローチャート図である。
【００５６】
まず、第１の波長λ１の赤外光Ｌ１を第１の光源１１１から放出させる（ステップＳ１０１）。また、第２の波長λ２の赤外光Ｌ２を第２の光源１１２から放出させる（ステップＳ１０１）。波長λ１および波長λ２のそれぞれは、単一波長である。波長λ２は、波長λ１とは異なる。
【００５７】
続いて、第１のチョッパ１３１を用いて、第１の光源１１１が放出した赤外光Ｌ１をチョッピング周波数ｆ１でチョッピングする（ステップＳ１０３）。また、第２のチョッパ１３２を用いて、第２の光源１１２が放出した赤外光Ｌ２をチョッピング周波数ｆ２でチョッピングする（ステップＳ１０３）。
【００５８】
続いて、赤外光Ｌ１と赤外光Ｌ２とを合成し、赤外光Ｌ３（合成光）として同軸で試料２００の所定範囲に照射する（ステップＳ１０５）。  
続いて、試料２００の半導体で反射された反射光Ｌ４を１つの検出器１５１で検出する（ステップＳ１０７）。
【００５９】
続いて、第１のロックインアンプ１６１により、検出器１５１が出力した信号の中から第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１の信号を検出するロックイン検出を行う（ステップＳ１０９）。また、第２のロックインアンプ１６２により、検出器１５１が出力した信号の中から第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２の信号を検出するロックイン検出を行う（ステップＳ１０９）。
【００６０】
続いて、コンピュータ１７０の演算部１７１は、第１のロックインアンプ１６１および第２のロックインアンプ１６２から送信された信号に基づいて、反射光Ｌ４のうちの赤外光Ｌ１の反射率Ｒ１と、反射光Ｌ４のうちの赤外光Ｌ２の反射率Ｒ２と、の間の比（反射率比：Ｒ１／Ｒ２）を算出する（ステップＳ１１１）。
【００６１】
続いて、コンピュータ１７０の演算部１７１は、算出した反射率比（Ｒ１／Ｒ２）と、記憶部１７２に記憶された相関関係（例えば検量線や対応表など）と、を参照し、算出された反射率比（Ｒ１／Ｒ２）に対応する半導体の抵抗率を読み取る（ステップＳ１１３）。
【００６２】
本実施形態によれば、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１と、第２のチョッパ１３２のチョッピング周波数ｆ２と、の間の違いを利用することで、複数の波長を有する反射光Ｌ４の反射率を、１つの検出器で同時に測定することができる。これにより、複数の波長を有する光の反射率の測定を、単一波長を有する光の反射率の測定と略同じ時間で行うことができ、測定時間を短くすることができる。また、反射光Ｌ４が複数の波長を有することで、測定精度を向上させることができる。
【００６３】
図７は、本実施形態にかかる他の半導体の抵抗率検査方法を表すフローチャート図である。  
まず、波長λ１の赤外光Ｌ１を第１の光源１１１から放出させる（ステップＳ２０１）。  
続いて、第１の波長を含む帯域において、チョッピング周波数ｆ１よりも高い周波数ｆ３で赤外光Ｌ１の波長を掃引する（ステップＳ２０３）。
【００６４】
続いて、第１のチョッパ１３１を用いて、第１の光源１１１が放出した赤外光Ｌ１をチョッピング周波数ｆ１でチョッピングする（ステップＳ２０５）。  
続いて、波長掃引された赤外光Ｌ１であって、複数の波長を有する赤外光Ｌ１を同軸で試料２００の所定範囲に照射する（ステップＳ２０７）。  
続いて、試料２００の半導体で反射された反射光Ｌ４を１つの検出器１５１で検出する（ステップＳ２０９）。
【００６５】
続いて、第１のロックインアンプ１６１により、検出器１５１が出力した信号の中から波長掃引の周波数ｆ３の信号を検出するロックイン検出を行う（ステップＳ２１１）。また、第２のロックインアンプ１６２により、第１のロックインアンプ１６１が出力した信号の中から第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１の信号を検出するロックイン検出を行う（ステップＳ２１１）。
【００６６】
続いて、第３のロックインアンプ１６３により、検出器１５１が出力した信号の中から第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１の信号を検出するロックイン検出を行う（ステップＳ２１３）。
【００６７】
続いて、コンピュータ１７０の演算部１７１は、第２のロックインアンプ１６２および第３のロックインアンプ１６３から送信された信号に基づいて、波長掃引による反射強度の変化ΔＩと、波長掃引の帯域における平均反射強度Ｉ０と、の間の比（強度比：ΔＩ／Ｉ０）を算出する（ステップＳ２１５）。
【００６８】
コンピュータ１７０の演算部１７１は、算出した強度比（ΔＩ／Ｉ０）と、記憶部１７２に記憶された相関関係（例えば検量線や対応表など）と、を参照し、算出された強度比（ΔＩ／Ｉ０）に対応する半導体の抵抗率を読み取る。
【００６９】
本実施形態によれば、波長掃引の周波数ｆ３と、第１のチョッパ１３１のチョッピング周波数ｆ１と、の間の違いを利用することで、複数の波長を有する反射光Ｌ４の反射率を１つの検出器で同時に測定することができる。これにより、複数の波長を有する光の反射率の測定を、単一波長を有する光の反射率の測定と略同じ時間で行うことができ、測定時間を短くすることができる。また、反射光Ｌ４が複数の波長を有することで、測定精度を向上させることができる。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１００、１００ａ、１００ｂ 抵抗率検査装置、  １１１ 第１の光源、  １１２ 第２の光源、  １１５ 光源ドライバ、  １２１ 第１のレンズ、  １２２ 第２のレンズ、  １２５ 第３のレンズ、  １２６ 第４のレンズ、  １２７ 第５のレンズ、  １３１ 第１のチョッパ、  １３２ 第２のチョッパ、  １３５ チョッパドライバ、  １４１ 第１のダイクロイックミラー、  １４２ 第２のダイクロイックミラー、  １４５ 第３のダイクロイックミラー、  １４６ 第４のダイクロイックミラー、  １５１ 検出器、  １５３ 回折格子、  １５５ 一次元検出器、  １６１ 第１のロックインアンプ、  １６２ 第２のロックインアンプ、  １６３ 第３のロックインアンプ、  １６５ 信号処理装置、  １７０ コンピュータ、  １７１ 演算部、  １７２ 記憶部、  １８１ ステージ、  ２００ 試料
【図１】
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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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【図７】
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【図２】
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