测量装置的制作方法

本公开涉及一种测量装置。

背景技术：

1、作为用于检查半导体晶圆等的测量物的测量方法，已知有例如光致发光(photoluminescence)测量(以下记为“pl测量”)。pl测量为例如测量通过对半导体材料照射具有高于带隙的能量的光而产生的电子与空穴(hall)的再结合而放出的光的方法。目前，基于每一个pl的强度或波长的信息评价测量物的品质，但从半导体晶圆的品质保障的观点出发，谋求提高缺陷的定量性或再现性。

2、作为其他测量方法，已知有全方位光致发光测量(以下记为“odpl测量”)(参照例如非专利文献1)。odpl测量是使用积分球对被测量物吸收的激发光的光子数及向全方位的发光光子数进行测量的方法。在odpl测量中，由于可计算包含杂质密度或点缺陷密度等受非辐射再结合影响的带端发光的发光量子效率，因此，可使缺陷定量化。

3、在odpl测量中，作为前段的步骤，实施使用积分球的测量物的外部量子效率(eqe)的测量。另外，作为后段的步骤，实施使用测量物的标准pl光谱的测量物的内部量子效率(iqe)的计算。外部量子效率为，放出至测量物的外部的发光光子数相对于被测量物吸收的激发光的光子数的比例。内部量子效率为，由测量物产生的发光光子数相对于被测量物吸收的激发光的光子数的比例。

4、由于外部量子效率考虑了来自测量物的光取出效率对内部量子效率的影响，因此，如果获得测量物的标准pl光谱与外部量子效率，则可计算测量物的内部量子效率。例如在gan结晶中，可见以下倾向，即，越是结晶性高、缺陷数少的材料，则内部量子效率变得越高(参照非专利文献1)。即，内部量子效率直接反映该材料的结晶品质，通过在晶圆制造时评价晶圆材料的结晶品质，可评价器件(device)的寿命或性能相关的因子。

5、现有技术文献

6、非专利文献

7、非专利文献1：“demonstration of omnidirectional photoluminescence(odpl)spectroscopy for precise determination of internal quantum efficiency ofradiation in gan single crystals”kazunobu kojima et al.,applied physicsletter 111,032111(2017)

8、非专利文献2：”determination of absolute value of quantum efficiency ofradiation in high quality gan single crystals using an integrating sphere”kazunobu kojima et al.,journal of applied physics120,015704(2016)

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、使用积分球的测量对入射于该积分球的光及从测量物产生的全方位的光进行检测。因此，一般而言，在实施测量物的标准pl光谱的测量时，不使用积分球(参照例如非专利文献2)。然而，在实施odpl测量时，从测量便利性的观点出发，优选可以在保持将测量物配置于积分球的状态下，实施测量物的标准pl光谱的测量。

3、本公开是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种测量装置，其可以在保持将测量物配置于积分球的状态下，实施测量物的标准pl光谱的测量。

4、用于解决问题的技术方案

5、本公开的一个方面的测量装置具备：激发光源，其输出激发光；积分球，其在内部配置有测量物；激发光学系统，其将激发光朝向配置于积分球的测量物导光；光检测器，其检测通过激发光的照射而由积分球内的测量物产生的被测量光；以及第1检测光学系统，其将测量光从所述积分球朝向所述光检测器导光，第1检测光学系统具有：限制所述光检测器的所述被测量光的检测范围的开口部，激发光学系统及第1检测光学系统具有：分离光学元件，其将朝向积分球内的测量物的激发光的光轴、与从积分球输出并朝向光检测器的被测量光的光轴分离，第1聚光元件，其在测量物上形成激发光的照射点；以及第2聚光元件，其将被测量光聚光于开口部，在激发光学系统中入射于积分球内的测量物的激发光的光轴、与在第1检测光学系统中从积分球出射的被测量光的光轴，通过分离光学元件与第1聚光元件斜交，测量物上的激发光的照射点与开口部，通过第1聚光元件与第2聚光元件成为光学共轭关系。

6、在该测量装置中，在激发光学系统中入射于积分球内的测量物的激发光的光轴、与在第1检测光学系统中从积分球出射的被测量光的光轴通过分离光学元件与第1聚光元件斜交。由此，可防止被积分球内的测量物反射的激发光由光检测器直接检测。另外，在该测量装置中，配置于积分球内的测量物上的激发光的照射点、与配置于第1检测光学系统的开口部通过第1聚光元件与第2聚光元件成为光学共轭关系。由此，可抑制在积分球内的多重散射的影响，可仅将通过激发光的入射而在测量物的表面产生的被测量光从积分球取出并检测。因此，在该测量装置中，可以在保持将测量物配置于积分球的状态下，实施测量物的标准pl光谱的测量。

7、也可为，分离光学元件，由具有使激发光通过的开口部、与反射被测量光的反射面的孔镜构成。在该情况下，可简便地构成分离光学元件。另外，与使用滤光器等将激发光的光轴与被测量光的光轴分离的情况相比，可避免激发光的强度或被测量光的强度的不必要的衰减。

8、也可为，入射于积分球的激发光的光轴相对于测量物的表面倾斜，从积分球出射的被测量光的光轴相对于测量物的表面垂直。在该情况下，容易构筑将被测量光导光至光检测器的第1检测光学系统。

9、也可为，入射于积分球的激发光的光轴相对于测量物的表面垂直，从积分球出射的被测量光的光轴相对于测量物的表面倾斜。在该情况下，容易构筑将激发光导光至积分球内的测量物的激发光学系统。

10、也可为，第1聚光元件配置为：测量物的表面位于该第1聚光元件的焦点深度内。由此，即使在被测量光的光轴相对于测量物的表面倾斜的情况下，也容易使焦点对准测量物。

11、也可为，测量装置还具备：第2检测光学系统，其将在积分球内扩散反射的被测量光从积分球朝向光检测器导光；以及切换部，其相对于光检测器，将第1检测光学系统及第2检测光学系统中的一个光学连接。在该情况下，通过使用第2检测光学系统将在积分球内扩散反射的被测量光从积分球朝向光检测器导光，可实施使用积分球的测量物的外部量子效率的测量。通过由切换部切换与光检测器连接的光学系统，可维持将测量物配置于积分球的状态不变，在同一装置内实施标准pl光谱的测量与外部量子效率的测量。

12、也可为，切换部构成为包含：进退自如地配置于被测量光的光轴上的衰减元件。在该情况下，可适当地防止在光检测器的被测量光的饱和。

13、发明的效果

14、根据本公开，可以在保持将测量物配置于积分球的状态下，实施测量物的标准pl光谱的测量。