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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024054804
(43)【公開日】2024-04-17
(54)【発明の名称】測定装置、プローブ、測定方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20240410BHJP
G01R 1/067 20060101ALI20240410BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 L
G01R1/067 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022161296
(22)【出願日】2022-10-05
(71)【出願人】
【識別番号】318002161
【氏名又は名称】株式会社パンソリューションテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】100127384
【弁理士】
【氏名又は名称】坊野 康博
(74)【代理人】
【識別番号】100152054
【弁理士】
【氏名又は名称】仲野 孝雅
(72)【発明者】
【氏名】松島 悟
【テーマコード（参考）】
2G011
4M106
【Ｆターム（参考）】
2G011AE03
4M106AA01
4M106BA14
4M106CA10
4M106DH09
4M106DH51
4M106DJ02
4M106DJ12
(57)【要約】 （修正有）
【課題】パワー半導体材料の特性をより適切に評価する測定装置、プローブ、測定方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】測定装置１は、測定部１０と、制御部２０と、を備える。測定部１０は、試料台２００と、プローブユニット１２と、可変電流源１３と、を備える。制御部２０は、印加電流制御部と、測定値取得部と、を備える。試料台２００は、測定対象となる試料Ｓ（パワー半導体材料となる試料）が設置される絶縁性を有する試料台である。プローブユニット１２は、少なくとも先端に試料Ｓに対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブ３００を備える。可変電流源１３は、試料Ｓに接触したプローブ３００に電流を供給する。印加電流制御部５４は、可変電流源１３から試料Ｓに印加する電流を増加させる。測定値取得部は、可変電流源１３によって電流が印加されている際の試料Ｓにおける電気的特性を取得する。
【選択図】図３
【解決手段】測定装置１は、測定部１０と、制御部２０と、を備える。測定部１０は、試料台２００と、プローブユニット１２と、可変電流源１３と、を備える。制御部２０は、印加電流制御部と、測定値取得部と、を備える。試料台２００は、測定対象となる試料Ｓ（パワー半導体材料となる試料）が設置される絶縁性を有する試料台である。プローブユニット１２は、少なくとも先端に試料Ｓに対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブ３００を備える。可変電流源１３は、試料Ｓに接触したプローブ３００に電流を供給する。印加電流制御部５４は、可変電流源１３から試料Ｓに印加する電流を増加させる。測定値取得部は、可変電流源１３によって電流が印加されている際の試料Ｓにおける電気的特性を取得する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象となる試料が設置される絶縁性を有する試料台と、
少なくとも先端に前記試料に対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブを備えたプローブユニットと、
前記試料に接触した前記プローブに電流を供給する電流供給部と、
前記電流供給部から前記試料に印加する電流を増加させる印加電流制御部と、
前記電流供給部によって電流が印加されている際の前記試料における電気的特性を取得する電気的特性取得部と、
を備えることを特徴とする測定装置。
少なくとも先端に前記試料に対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブを備えたプローブユニットと、
前記試料に接触した前記プローブに電流を供給する電流供給部と、
前記電流供給部から前記試料に印加する電流を増加させる印加電流制御部と、
前記電流供給部によって電流が印加されている際の前記試料における電気的特性を取得する電気的特性取得部と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項2】
前記電気的特性取得部によって取得された電気的特性に基づいて、前記試料の結晶構造に関する解析結果を取得する解析処理部を備えることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項3】
前記解析処理部は、低電流側の電流閾値から高電流側の電流閾値までに変化した電気的特性の積分値に基づいて、前記試料表面付近の結晶構造に関する解析結果を取得することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項4】
前記電気的特性取得部は、前記電気的特性として、前記試料における抵抗率を取得し、
前記解析処理部は、前記低電流側の電流閾値から前記高電流側の電流閾値までに変化した抵抗率を積分することにより、前記試料表面付近の結晶構造に関する評価指標を取得することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
前記解析処理部は、前記低電流側の電流閾値から前記高電流側の電流閾値までに変化した抵抗率を積分することにより、前記試料表面付近の結晶構造に関する評価指標を取得することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項5】
前記解析処理部は、前記高電流側の電流閾値と、当該高電流側の電流閾値に対応する前記電気的特性とによって定まる積分値に基づいて、前記試料内部の結晶構造に関する解析結果を取得することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項6】
前記電気的特性取得部は、前記電気的特性として、前記試料における抵抗率を取得し、
前記解析処理部は、前記高電流側の電流閾値と、当該高電流側の電流閾値に対応する前記抵抗率とを乗算することにより、前記試料内部の結晶構造に関する評価指標を取得することを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
前記解析処理部は、前記高電流側の電流閾値と、当該高電流側の電流閾値に対応する前記抵抗率とを乗算することにより、前記試料内部の結晶構造に関する評価指標を取得することを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
【請求項7】
前記プローブユニットは、前記試料に電流を印加するための第１のプローブと、前記試料における物理量を検出するための第２のプローブとを備え、
前記電気的特性取得部は、前記第１のプローブを介して電流が印加されている前記試料における物理量を前記第２のプローブを介して検出することにより、前記試料における電気的特性を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
前記電気的特性取得部は、前記第１のプローブを介して電流が印加されている前記試料における物理量を前記第２のプローブを介して検出することにより、前記試料における電気的特性を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項8】
前記試料台に設置された前記試料の表面における異なる位置に、前記プローブユニットを移動させるプローブ移動部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項9】
前記試料が測定される環境を外光から遮光する遮光部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項10】
測定対象となる試料表面に接触され、前記試料に電流を印加することにより当該試料の結晶構造を解析するためのプローブであって、
少なくとも先端に前記試料に対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブ。
少なくとも先端に前記試料に対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブ。
【請求項11】
絶縁性を有する試料台に設置された測定対象となる試料に対し、少なくとも先端に前記試料に対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブを接触させ、前記プローブに電流を供給する電流供給ステップと、
前記電流供給ステップにおいて前記試料に印加する電流を増加させる印加電流制御ステップと、
前記電流供給ステップにおいて電流が印加されている際の前記試料における電気的特性を取得する電気的特性取得ステップと、
を含むことを特徴とする測定方法。
前記電流供給ステップにおいて前記試料に印加する電流を増加させる印加電流制御ステップと、
前記電流供給ステップにおいて電流が印加されている際の前記試料における電気的特性を取得する電気的特性取得ステップと、
を含むことを特徴とする測定方法。
【請求項12】
測定対象となる試料が設置される絶縁性を有する試料台と、少なくとも先端に前記試料に対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブを備えたプローブユニットと、前記試料に接触した前記プローブに電流を供給する電流供給部と、を備える測定装置を制御するコンピュータに、
前記電流供給部から前記試料に印加する電流を増加させる印加電流制御機能と、
前記電流供給部によって電流が印加されている際の前記試料における電気的特性を取得する電気的特性取得機能と、
を実現させることを特徴とするプログラム。
前記電流供給部から前記試料に印加する電流を増加させる印加電流制御機能と、
前記電流供給部によって電流が印加されている際の前記試料における電気的特性を取得する電気的特性取得機能と、
を実現させることを特徴とするプログラム。
【請求項13】
絶縁性を有する試料台に設置された測定対象となる試料を、少なくとも先端に前記試料に対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブを接触させることによって、前記試料に印加する電流を増加させて取得された電気的特性を解析するコンピュータに、
前記電気的特性取得部によって取得された電気的特性に基づいて、前記試料の結晶構造に関する解析結果を取得する解析処理機能を実現させ、
前記解析処理機能は、低電流側の電流閾値から高電流側の電流閾値までに変化した電気的特性の積分値に基づいて、前記試料表面付近の結晶構造に関する解析結果を取得する機能、または、前記高電流側の電流閾値と、当該高電流側の電流閾値に対応する前記電気的特性とによって定まる積分値に基づいて、前記試料内部の結晶構造に関する解析結果を取得する機能の少なくともいずれかを有することを特徴とするプログラム。
前記電気的特性取得部によって取得された電気的特性に基づいて、前記試料の結晶構造に関する解析結果を取得する解析処理機能を実現させ、
前記解析処理機能は、低電流側の電流閾値から高電流側の電流閾値までに変化した電気的特性の積分値に基づいて、前記試料表面付近の結晶構造に関する解析結果を取得する機能、または、前記高電流側の電流閾値と、当該高電流側の電流閾値に対応する前記電気的特性とによって定まる積分値に基づいて、前記試料内部の結晶構造に関する解析結果を取得する機能の少なくともいずれかを有することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体によって構成される試料の特性を測定する測定装置、プローブ、測定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体基板等の結晶品質を評価する種々の技術が用いられている。
このような技術において、ＨＳ－ＣＭＲ法は、測定対象の試料（半導体基板等）に四探針プローブを接触させ、印加する電流値を変化させながら抵抗率を測定し、得られた電流値－抵抗率曲線から結晶品質を評価するものである。
ＨＳ－ＣＭＲ法によって試料の品質を評価する為には、試料の抵抗率を正確に測定する必要があり、測定対象となる試料とプローブ間がオーミック接触となることが重要である。
なお、試料の特性を測定する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。
このような技術において、ＨＳ－ＣＭＲ法は、測定対象の試料（半導体基板等）に四探針プローブを接触させ、印加する電流値を変化させながら抵抗率を測定し、得られた電流値－抵抗率曲線から結晶品質を評価するものである。
ＨＳ－ＣＭＲ法によって試料の品質を評価する為には、試料の抵抗率を正確に測定する必要があり、測定対象となる試料とプローブ間がオーミック接触となることが重要である。
なお、試料の特性を測定する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－１７５６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、通常の四探針法に使用されるプローブは、炭化タングステンで構成されることが一般的であるが、この場合、エネルギーバンドギャップが大きいパワー半導体材料と接触させると、プローブと試料とがショットキー接触となり、正確な測定値を得ることができない。
なお、パワー半導体材料を対象としてＨＳ－ＣＭＲ法による測定を行ったとしても、試料の特性を適切に評価する評価方法が確立されていないのが実情である。
なお、パワー半導体材料を対象としてＨＳ－ＣＭＲ法による測定を行ったとしても、試料の特性を適切に評価する評価方法が確立されていないのが実情である。
【0005】
本発明の課題は、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の一態様の測定装置は、
測定対象となる試料が設置される絶縁性を有する試料台と、
少なくとも先端に前記試料に対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブを備えたプローブユニットと、
前記試料に接触した前記プローブに電流を供給する電流供給部と、
前記電流供給部から前記試料に印加する電流を増加させる印加電流制御部と、
前記電流供給部によって電流が印加されている際の前記試料における電気的特性を取得する電気的特性取得部と、
を備えることを特徴とする。
測定対象となる試料が設置される絶縁性を有する試料台と、
少なくとも先端に前記試料に対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブを備えたプローブユニットと、
前記試料に接触した前記プローブに電流を供給する電流供給部と、
前記電流供給部から前記試料に印加する電流を増加させる印加電流制御部と、
前記電流供給部によって電流が印加されている際の前記試料における電気的特性を取得する電気的特性取得部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明を適用した試料の測定方法の概念を示す模式図である。
【図2】本発明を適用した試料の測定方法における測定原理のイメージを示す模式図である。
【図3】本発明を適用した試料の測定装置１の構成を示す模式図である。
【図4】プローブ３００の構成例を示す模式図である。
【図5】試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電子親和力χｓとプローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数φＭとの関係を示すエネルギーバンド図（ショットキー接触の場合）である。
【図6】試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電子親和力χｓとプローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数φＭとの関係を示すエネルギーバンド図（オーミック接触の場合）である。
【図7】炭化タングステン（タングステンカーバイド）製のプローブによってＳｉＣ基板の抵抗率を測定した結果（ＨＳ－ＣＭＲ法による測定結果）の一例を示す模式図である。
【図8】本実施形態におけるプローブ３００によってＳｉＣ基板の抵抗率を測定した結果（ＨＳ－ＣＭＲ法による測定結果）の一例を示す模式図である。
【図9】制御部２０を構成する情報処理装置８００のハードウェア構成を示す図である。
【図10】制御部２０の機能的構成を示すブロック図である。
【図11】抵抗率の特性とα値及びβ値との関係を示す模式図である。
【図12】測定装置１が実行する測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図13】試料Ｓの測定結果を表示する画面表示例を示す模式図である。
【図14】試料Ｓ（ＳｉＣ基板）表面におけるエッチピット画像の一例を示す模式図である。
【図15】測定装置１による試料Ｓの測定結果と、試料Ｓのエッチピット数との関係の一例を示す図である。
【図17】試料Ｓ（ＳｉＣ基板）内部におけるドーパント濃度測定結果の一例を示す模式図である。
【図18】試料Ｓの測定結果を表示する他の形態例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
［試料の測定方法］
初めに、本発明を適用した試料の測定方法について説明する。
図１は、本発明を適用した試料の測定方法の概念を示す模式図である。
また、図２は、本発明を適用した試料の測定方法における測定原理のイメージを示す模式図である。
［試料の測定方法］
初めに、本発明を適用した試料の測定方法について説明する。
図１は、本発明を適用した試料の測定方法の概念を示す模式図である。
また、図２は、本発明を適用した試料の測定方法における測定原理のイメージを示す模式図である。
【0010】
図１に示すように、本発明に係る試料の測定方法では、パワー半導体に用いられる試料（例えば、ＳｉＣ基板あるいはＳｉ基板等のウェハ）を対象として、プローブ（例えば、四探針プローブ等）を試料に接触させ、印加電流を徐々に増加させながら、試料の電気的特性（抵抗率等）を測定する。
このとき、試料に接触させるプローブは、試料とプローブとがオーミック接触となることを条件として、炭化タングステン等の基材にチタン、アルミ、インジウム等の金属の膜を形成した構造のものが選択される。また、試料を載置する試料台として、石英等の帯電し難い材料を使用し、試料の測定は暗室内で実行される。
このとき、試料に接触させるプローブは、試料とプローブとがオーミック接触となることを条件として、炭化タングステン等の基材にチタン、アルミ、インジウム等の金属の膜を形成した構造のものが選択される。また、試料を載置する試料台として、石英等の帯電し難い材料を使用し、試料の測定は暗室内で実行される。
【0011】
そして、図２に示すように、試料表面付近及び内部（中間部・深部）の電気的特性（抵抗率等）を測定し、測定された電気的特性から、試料表面付近の結晶品質を表すα値と、試料内部の結晶品質を表すβ値とを算出する。α値については、例えば、試料の抵抗率の特性において、開始電流として設定された電流値から終了電流として設定された電流値までの区間で、各電流値における試料の抵抗率と終了電流に対応する抵抗率との差分を積分した値を用いることができる。また、β値については、例えば、試料の抵抗率の特性において、電流が０から終了電流までの区間（即ち、終了電流の値）と、終了電流に対応する抵抗率の値とを乗算した値を用いることができる。開始電流として、低電流側の領域において、試料の測定値におけるばらつきが収まった電流値を用いることができ、試料の種類（ＳｉＣ基板であるか、Ｓｉ基板であるか等）に応じて、共通した値を設定することができる。なお、印加電流が過度にゼロに近い領域においては、環境的な要因（温度、湿度、周辺の空気の流れ等）に測定値が大きく影響されることとなるため、環境的な要因の影響が排除される領域において開始電流を設定することが適当である。また、終了電流として、高電流側の領域において、試料の抵抗率の変動率が設定された基準値に適合した電流値を用いることができる。試料の抵抗率の変動率に設定される基準値は、試料の抵抗率の特性における高電流側の領域において、抵抗率の変動率の大きさに対する閾値（上限値）として定義することができる。例えば、基板の仕様において基板メーカーが提示している抵抗率は、このような閾値（上限値）に適合すると考えられる。そのため、終了電流の一例として、基板の仕様において基板メーカーが提示している抵抗率となった電流値を用いることができる。
【0012】
このような測定を試料の所定区分毎に実行し、試料全体の結晶品質を評価すると共に、試料全体の評価結果を所定区分毎に視覚的に表示することで、試料の品質をわかりやすい表示形態で表示することができる。
したがって、本発明に係る試料の測定方法によれば、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することができる。
なお、試料の測定結果を解析して得られるα値及びβ値と共に、α値及びβ値を取得した条件（開始電流の値及び終了電流の値、開始電流に対応する抵抗率、終了電流に対応する抵抗率等）を併せて試料の評価結果とすることとしてもよい。
したがって、本発明に係る試料の測定方法によれば、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することができる。
なお、試料の測定結果を解析して得られるα値及びβ値と共に、α値及びβ値を取得した条件（開始電流の値及び終了電流の値、開始電流に対応する抵抗率、終了電流に対応する抵抗率等）を併せて試料の評価結果とすることとしてもよい。
【0013】
［構成］
次に、本発明を適用した試料の測定装置について説明する。
図３は、本発明を適用した試料の測定装置１の構成を示す模式図である。
図３に示すように、本発明を適用した試料の測定装置１は、測定部１０と、制御部２０と、を含んで構成され、測定部１０と制御部２０とは、有線通信または無線通信によって通信可能に構成されている。また、測定部１０は、プローブ移動部１１と、プローブユニット１２と、可変電流源１３と、電圧計１４と、暗幕１００と、試料台２００と、プローブ３００と、を含んで構成される。
次に、本発明を適用した試料の測定装置について説明する。
図３は、本発明を適用した試料の測定装置１の構成を示す模式図である。
図３に示すように、本発明を適用した試料の測定装置１は、測定部１０と、制御部２０と、を含んで構成され、測定部１０と制御部２０とは、有線通信または無線通信によって通信可能に構成されている。また、測定部１０は、プローブ移動部１１と、プローブユニット１２と、可変電流源１３と、電圧計１４と、暗幕１００と、試料台２００と、プローブ３００と、を含んで構成される。
【0014】
プローブ移動部１１は、プローブユニット１２をアーム１１ａによって支持し、アーム１１ａによって支持されたプローブユニット１２をアクチュエータによって鉛直方向及び水平方向に移動させる。即ち、プローブ移動部１１は、可動範囲内において、プローブユニット１２を水平面内の任意の位置に移動させることができると共に、鉛直方向に移動させて、プローブユニット１２先端に設置されているプローブ３００を試料Ｓに接触させたり、試料Ｓから離間させたりすることができる。なお、測定値の精度を高めるため、プローブ移動部１１がプローブ３００と試料Ｓとを一定の押圧力で接触させることとしてもよい。
【0015】
プローブユニット１２は、複数のプローブ３００を先端に備え、試料Ｓに接触したプローブ３００を介して試料Ｓに電流を印加する。なお、プローブ３００の詳細な構成は後述する。
可変電流源１３は、試料Ｓに印加される電流を供給する可変電流源であり、例えば、０［ｍＡ］から数百［ｍＡ］の範囲で電流値を増加させながら試料Ｓに電流を印加する。
電圧計１４は、試料Ｓに電流を印加している際の試料Ｓにおける電圧を測定する。本実施形態において、プローブユニット１２には、例えば４本のプローブ３００が直列に配置することができ、この場合、外側のプローブ３００から電流を印加すると共に、中央の２本のプローブ３００に生じる電圧値を電圧計１４によって測定する。
可変電流源１３は、試料Ｓに印加される電流を供給する可変電流源であり、例えば、０［ｍＡ］から数百［ｍＡ］の範囲で電流値を増加させながら試料Ｓに電流を印加する。
電圧計１４は、試料Ｓに電流を印加している際の試料Ｓにおける電圧を測定する。本実施形態において、プローブユニット１２には、例えば４本のプローブ３００が直列に配置することができ、この場合、外側のプローブ３００から電流を印加すると共に、中央の２本のプローブ３００に生じる電圧値を電圧計１４によって測定する。
【0016】
制御部２０は、測定装置１全体を制御するものであり、後述する測定処理を実行することにより、プローブ移動部１１によるプローブ３００の移動を制御したり、可変電流源１３による電流の印加を制御したり、電圧計１４によって測定された電圧値あるいは算出された抵抗値や抵抗率を記憶したりする。また、制御部２０は、試料Ｓの測定のための各種パラメータを設定したり、測定結果を視覚的に理解し易い形態で画面表示したりする。
暗幕１００は、遮光性を有する部材によって構成され、測定部１０全体を囲うことにより、試料Ｓが測定される測定環境を外光から遮光する。測定時に遮光されることで、試料Ｓに対する光の照射によって生じる測定誤差を抑制することができる。なお、測定装置１が暗室等の施設に設置される場合、暗幕１００の機能を暗室等の施設で置換することが可能である。
暗幕１００は、遮光性を有する部材によって構成され、測定部１０全体を囲うことにより、試料Ｓが測定される測定環境を外光から遮光する。測定時に遮光されることで、試料Ｓに対する光の照射によって生じる測定誤差を抑制することができる。なお、測定装置１が暗室等の施設に設置される場合、暗幕１００の機能を暗室等の施設で置換することが可能である。
【0017】
試料台２００は、測定対象の試料Ｓが載置されるステージであり、絶縁性の帯電し難い部材によって構成されている。本実施形態においては、試料台２００を石英によって構成するものとする。試料台２００が帯電した状態で測定が行われると、試料Ｓに無用な電子が伝搬することとなり、測定精度が低下する可能性がある。そのため、試料台２００は絶縁性を有すると共に、帯電しないまたは帯電し難い部材を選択することが望ましい。なお、本実施形態においては、試料Ｓの測定開始前に、試料台２００を除電するものとする。
プローブ３００は、プローブユニット１２の先端（鉛直下方を向く面）に設置され、測定時に試料Ｓに接触され、試料Ｓに対して測定のための電流を印加する。本実施形態において、プローブ３００は、プローブユニット１２に４本直列に配置され、外側のプローブ３００から試料Ｓに電流が印加されると共に、中央の２本のプローブ３００によって、試料Ｓの電圧を測定する。
プローブ３００は、プローブユニット１２の先端（鉛直下方を向く面）に設置され、測定時に試料Ｓに接触され、試料Ｓに対して測定のための電流を印加する。本実施形態において、プローブ３００は、プローブユニット１２に４本直列に配置され、外側のプローブ３００から試料Ｓに電流が印加されると共に、中央の２本のプローブ３００によって、試料Ｓの電圧を測定する。
【0018】
また、本実施形態におけるプローブ３００は、先端に金属膜を備え、試料Ｓとの関係において、オーミック接触となるよう設計されている。
図４は、プローブ３００の構成例を示す模式図である。
なお、図４においては、プローブ３００の長手方向に沿って切断した断面図が示されている。
図４に示すように、プローブ３００は、炭化タングステン等からなる基材３０１と、基材３０１の先端にプラズマ蒸着等の加工によって形成され、チタン、アルミ、インジウム等の金属からなる金属膜３０２と、を備えている。
図４は、プローブ３００の構成例を示す模式図である。
なお、図４においては、プローブ３００の長手方向に沿って切断した断面図が示されている。
図４に示すように、プローブ３００は、炭化タングステン等からなる基材３０１と、基材３０１の先端にプラズマ蒸着等の加工によって形成され、チタン、アルミ、インジウム等の金属からなる金属膜３０２と、を備えている。
【0019】
炭化タングステン（タングステンカーバイド）は、一般に、試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電気的な特性を測定する際に用いられる材料であり、Ｓｉ基板あるいはＳｉＣ基板等の電子親和力よりも大きい仕事関数を有している。
一方、チタン、アルミ、インジウム等の金属は、Ｓｉ基板あるいはＳｉＣ基板等の電子親和力よりも小さい仕事関数を有している。
図５は、試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電子親和力χｓとプローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数φＭとの関係を示すエネルギーバンド図（ショットキー接触の場合）である。
一方、チタン、アルミ、インジウム等の金属は、Ｓｉ基板あるいはＳｉＣ基板等の電子親和力よりも小さい仕事関数を有している。
図５は、試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電子親和力χｓとプローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数φＭとの関係を示すエネルギーバンド図（ショットキー接触の場合）である。
【0020】
なお、図５において、ＥＦＭはプローブ３００（金属膜３０２）のフェルミ準位、Ｅ０は真空準位、φＭはプローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数、χｓは試料Ｓの電子親和力、Ｅｃは伝導帯下端のエネルギー準位、Ｅｖは価電子帯上端のエネルギー準位、ＥＤは欠陥準位を表している（図６においても同様である）。
図５に示すように、試料Ｓにプローブ３００が接触されたとき、プローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数φＭが試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電子親和力χｓよりも大きい場合、プローブ３００（金属膜３０２）と試料Ｓ（ｎ型半導体基板）とはショットキー接触となり、このとき測定される抵抗率の成分は、ショットキー接触の影響が主となるため、試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の欠陥順位ＥＤの影響を十分に反映できないものとなる。
図５に示すように、試料Ｓにプローブ３００が接触されたとき、プローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数φＭが試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電子親和力χｓよりも大きい場合、プローブ３００（金属膜３０２）と試料Ｓ（ｎ型半導体基板）とはショットキー接触となり、このとき測定される抵抗率の成分は、ショットキー接触の影響が主となるため、試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の欠陥順位ＥＤの影響を十分に反映できないものとなる。
【0021】
また、図６は、試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電子親和力χｓとプローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数φＭとの関係を示すエネルギーバンド図（オーミック接触の場合）である。
図６に示すように、試料Ｓにプローブ３００が接触されたとき、プローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数φＭが試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電子親和力χｓよりも小さい場合、プローブ３００（金属膜３０２）と試料Ｓ（ｎ型半導体基板）とはオーミック接触となり、プローブ３００から注入された電子が欠陥順位ＥＤを埋めながら広がっていくため、このとき測定される抵抗率の成分は、欠陥順位ＥＤの影響をより強く反映したものとなる。
したがって、ＨＳ-ＣＭＲ法によって結晶品質を測定する場合は、電極（プローブ３００の金属膜３０２）と試料Ｓとがオーミック接触となることが重要である。
図６に示すように、試料Ｓにプローブ３００が接触されたとき、プローブ３００（金属膜３０２）の仕事関数φＭが試料Ｓ（ｎ型半導体基板）の電子親和力χｓよりも小さい場合、プローブ３００（金属膜３０２）と試料Ｓ（ｎ型半導体基板）とはオーミック接触となり、プローブ３００から注入された電子が欠陥順位ＥＤを埋めながら広がっていくため、このとき測定される抵抗率の成分は、欠陥順位ＥＤの影響をより強く反映したものとなる。
したがって、ＨＳ-ＣＭＲ法によって結晶品質を測定する場合は、電極（プローブ３００の金属膜３０２）と試料Ｓとがオーミック接触となることが重要である。
【0022】
ＨＳ-ＣＭＲ法で結晶品質の測定が行われる場合、低電流域においては、高電位側の電極から注入された電子は欠陥によりトラップされるため、低電位側の電極に到達する電子の数は少なくなる。即ち、測定される抵抗率は高いものとなる。
そして、高電位側の電極から注入される電子の数が多くなると、埋められる欠陥の数も多くなり、低電位側の電極に到達する電子の数も多くなるので、抵抗率は徐々に低くなっていく。
そして、高電位側の電極から注入される電子の数が多くなると、埋められる欠陥の数も多くなり、低電位側の電極に到達する電子の数も多くなるので、抵抗率は徐々に低くなっていく。
【0023】
一方、高電流域においては、充分に多くの電子が注入されるため、ほぼ全ての欠陥が埋められ、注入された電子の数と低電位側の電極に到達する電子の数が比例し、抵抗率がほぼ一定となる。
したがって、ＨＳ－ＣＭＲ法においては、低電流から高電流に印加電流を増加させた場合に、理論上、測定される抵抗率は大きい値から徐々に減少していき、高電流域ではほぼ一定となる曲線を描く。
したがって、ＨＳ－ＣＭＲ法においては、低電流から高電流に印加電流を増加させた場合に、理論上、測定される抵抗率は大きい値から徐々に減少していき、高電流域ではほぼ一定となる曲線を描く。
【0024】
図７は、炭化タングステン（タングステンカーバイド）製のプローブによってＳｉＣ基板の抵抗率を測定した結果（ＨＳ－ＣＭＲ法による測定結果）の一例を示す模式図である。
図７を参照すると、炭化タングステン（タングステンカーバイド）製のプローブでは、試料とプローブとがショットキー接触となるため、接触抵抗の影響により、印加電流が小さい領域において、測定される抵抗率が安定せず、理論上はあり得ないマイナスの抵抗率を示す場合もある。印加電流が大きくなると安定するものの、測定される抵抗率が全体として不安定であることから、結晶品質を正確に評価することができない。
図７を参照すると、炭化タングステン（タングステンカーバイド）製のプローブでは、試料とプローブとがショットキー接触となるため、接触抵抗の影響により、印加電流が小さい領域において、測定される抵抗率が安定せず、理論上はあり得ないマイナスの抵抗率を示す場合もある。印加電流が大きくなると安定するものの、測定される抵抗率が全体として不安定であることから、結晶品質を正確に評価することができない。
【0025】
図８は、本実施形態におけるプローブ３００によってＳｉＣ基板の抵抗率を測定した結果（ＨＳ－ＣＭＲ法による測定結果）の一例を示す模式図である。
なお、図８においては、炭化タングステンの基材３０１の先端に、チタンの金属膜３０２を形成したプローブ３００を使用した例を示している。
図８を参照すると、本実施形態におけるプローブ３００では、試料とプローブとがオーミック接触となるため、印加電流が小さい領域においても抵抗率のばらつきがほぼなく、印加電流が増加するにつれて抵抗率が減少していき、１００［ｍＡ］付近で安定している。
なお、図８においては、炭化タングステンの基材３０１の先端に、チタンの金属膜３０２を形成したプローブ３００を使用した例を示している。
図８を参照すると、本実施形態におけるプローブ３００では、試料とプローブとがオーミック接触となるため、印加電流が小さい領域においても抵抗率のばらつきがほぼなく、印加電流が増加するにつれて抵抗率が減少していき、１００［ｍＡ］付近で安定している。
【0026】
図７に示す炭化タングステン（タングステンカーバイド）製のプローブによる測定結果と比べると、本実施形態におけるプローブ３００を用いた測定結果の方が、印加電流が小さい領域から大きい領域までの全般にわたり、ＨＳ－ＣＭＲ法の理論値に近い特性を描いており、測定値の信頼性が高いことがわかる。
【0027】
［ハードウェア構成］
次に、制御部２０を構成する情報処理装置のハードウェア構成について説明する。
本実施形態において、制御部２０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、サーバコンピュータあるいはタブレット端末等の情報処理装置によって構成される。
次に、制御部２０を構成する情報処理装置のハードウェア構成について説明する。
本実施形態において、制御部２０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、サーバコンピュータあるいはタブレット端末等の情報処理装置によって構成される。
【0028】
図９は、制御部２０を構成する情報処理装置８００のハードウェア構成を示す図である。
図９に示すように、制御部２０を構成する情報処理装置８００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８１３と、バス８１４と、入力部８１５と、出力部８１６と、記憶部８１７と、通信部８１８と、ドライブ８１９と、撮像部８２０と、を備えている。
図９に示すように、制御部２０を構成する情報処理装置８００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８１３と、バス８１４と、入力部８１５と、出力部８１６と、記憶部８１７と、通信部８１８と、ドライブ８１９と、撮像部８２０と、を備えている。
【0029】
ＣＰＵ８１１は、ＲＯＭ８１２に記録されているプログラム、または、記憶部８１７からＲＡＭ８１３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。
ＲＡＭ８１３には、ＣＰＵ８１１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。
ＲＡＭ８１３には、ＣＰＵ８１１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。
【0030】
ＣＰＵ８１１、ＲＯＭ８１２及びＲＡＭ８１３は、バス８１４を介して相互に接続されている。バス８１４には、入力部８１５、出力部８１６、記憶部８１７、通信部８１８、ドライブ８１９及び撮像部８２０が接続されている。
【0031】
入力部８１５は、各種釦等で構成され、指示操作に応じて各種情報を入力する。
出力部８１６は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、画像や音声を出力する。
なお、情報処理装置８００がスマートフォンやタブレット端末として構成される場合には、入力部８１５と出力部８１６のディスプレイとを重ねて配置し、タッチパネルを構成することとしてもよい。
記憶部８１７は、ハードディスクあるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、各サーバで管理される各種データを記憶する。
通信部８１８は、ネットワークを介して他の装置との間で行う通信を制御する。
出力部８１６は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、画像や音声を出力する。
なお、情報処理装置８００がスマートフォンやタブレット端末として構成される場合には、入力部８１５と出力部８１６のディスプレイとを重ねて配置し、タッチパネルを構成することとしてもよい。
記憶部８１７は、ハードディスクあるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、各サーバで管理される各種データを記憶する。
通信部８１８は、ネットワークを介して他の装置との間で行う通信を制御する。
【0032】
ドライブ８１９には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア８３１が適宜装着される。ドライブ８１９によってリムーバブルメディア８３１から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部８１７にインストールされる。
撮像部８２０は、レンズ及び撮像素子等を備えた撮像装置によって構成され、被写体のデジタル画像を撮像する。
なお、情報処理装置８００がサーバコンピュータとして構成される場合には、撮像部８２０を省略した構成とすることも可能である。また、情報処理装置８００がタブレット端末として構成される場合には、入力部８１５をタッチセンサによって構成し、出力部８１６のディスプレイに重ねて配置することにより、タッチパネルを備える構成とすることも可能である。
撮像部８２０は、レンズ及び撮像素子等を備えた撮像装置によって構成され、被写体のデジタル画像を撮像する。
なお、情報処理装置８００がサーバコンピュータとして構成される場合には、撮像部８２０を省略した構成とすることも可能である。また、情報処理装置８００がタブレット端末として構成される場合には、入力部８１５をタッチセンサによって構成し、出力部８１６のディスプレイに重ねて配置することにより、タッチパネルを備える構成とすることも可能である。
【0033】
［機能的構成］
次に、制御部２０の機能的構成について説明する。
図１０は、制御部２０の機能的構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、制御部２０のＣＰＵ８１１においては、ＵＩ（ユーザインターフェース）制御部５１と、パラメータ設定部５２と、プローブ制御部５３と、印加電流制御部５４と、測定値取得部５５と、解析処理部５６と、が機能する。また、記憶部８１７においては、設定パラメータデータベース（設定パラメータＤＢ）７１と、測定結果データベース（測定結果ＤＢ）７２と、が形成される。
次に、制御部２０の機能的構成について説明する。
図１０は、制御部２０の機能的構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、制御部２０のＣＰＵ８１１においては、ＵＩ（ユーザインターフェース）制御部５１と、パラメータ設定部５２と、プローブ制御部５３と、印加電流制御部５４と、測定値取得部５５と、解析処理部５６と、が機能する。また、記憶部８１７においては、設定パラメータデータベース（設定パラメータＤＢ）７１と、測定結果データベース（測定結果ＤＢ）７２と、が形成される。
【0034】
設定パラメータＤＢ７１には、試料Ｓの測定について設定された各種パラメータが記憶されている。例えば、設定パラメータＤＢ７１には、測定の際に印加される電流値の初期値、電流値を増加させる際のインターバル（同一電流値を維持する時間）、電流値を増加させる際の増加量、試料Ｓの表面において測定を行うピッチ（測定毎にプローブユニット１２を移動させる距離）等、試料Ｓの測定において必要となる各種パラメータが試料Ｓの種類と対応付けて記憶されている。なお、試料Ｓの測定について設定された各種パラメータは、ＵＩ画面を介して操作者が手動で入力したり、設定ファイルとして予め定義されたものを読み込んだりすることができる。
【0035】
測定結果ＤＢ７２には、試料Ｓそれぞれを測定及び解析した結果の電圧値、電流値、抵抗値、抵抗率、α値及びβ値等、試料Ｓの測定によって取得される各種データが試料Ｓの識別情報と対応付けて記憶されている。なお、試料Ｓの所定区分毎に測定されたデータについては、試料Ｓの所定区分の位置と対応付けて、測定されたデータが記憶される。また、測定結果ＤＢ７２には、試料Ｓの測定結果を視覚的に表示するために生成された表示データ（試料Ｓの表面上にα値またはβ値をマッピングした画像のデータ等）が試料Ｓの識別情報と対応付けて記憶される。
【0036】
ＵＩ制御部５１は、測定処理を行うための各種情報を入出力する各種入出力画面（ＵＩ画面）の表示を制御する。例えば、ＵＩ制御部５１は、試料Ｓの測定に関する各種パラメータを設定するための画面、試料Ｓの測定を開始及び終了するための画面、試料Ｓの測定結果を解析するための画面、あるいは、試料Ｓの測定結果を視覚的に表示するための画面等を表示する。
パラメータ設定部５２は、ＵＩ制御部５１を介して入力された各種パラメータ、あるいは、設定ファイルを読み込むことにより入力された各種パラメータを基に、測定処理を行う際に必要となるパラメータを設定する。なお、各パラメータにデフォルトの値を設定しておき、特定のパラメータの値が入力された場合に、そのパラメータの値を設定することとしてもよい。パラメータ設定部５２によって設定された各種パラメータは、設定パラメータＤＢ７１に測定対象の試料Ｓを識別する識別情報と対応付けて記憶される。
パラメータ設定部５２は、ＵＩ制御部５１を介して入力された各種パラメータ、あるいは、設定ファイルを読み込むことにより入力された各種パラメータを基に、測定処理を行う際に必要となるパラメータを設定する。なお、各パラメータにデフォルトの値を設定しておき、特定のパラメータの値が入力された場合に、そのパラメータの値を設定することとしてもよい。パラメータ設定部５２によって設定された各種パラメータは、設定パラメータＤＢ７１に測定対象の試料Ｓを識別する識別情報と対応付けて記憶される。
【0037】
プローブ制御部５３は、プローブ移動部１１におけるプローブユニット１２の移動を制御する。例えば、プローブ制御部５３は、測定対象となる試料Ｓの測定開始位置上方にプローブユニット１２を移動させ、試料Ｓの測定を開始する際に、プローブユニット１２を下降させてプローブ３００先端を試料Ｓに接触させる。なお、プローブ３００が試料Ｓに接触したことは、プローブユニット１２に設置された接触センサあるいはカメラ等によって検出することができる。また、プローブ制御部５３は、試料Ｓにおける１地点での測定が終了すると、パラメータ設定部５２において設定されたピッチだけ位置を移動させて、プローブ３００を試料Ｓに接触させる。このような動作を繰り返すことで、試料Ｓの表面全体における測定が行われる。
【0038】
印加電流制御部５４は、可変電流源１３を制御し、プローブ３００を介して、試料Ｓに測定のための電流を印加する。このとき、印加電流制御部５４は、パラメータ設定部５２において設定された電流の初期値、電流値を増加させるインターバル、及び、電流値の増加量等に従って、印加電流の値を変化させる。なお、ここでは、印加電流制御部５４が電流値の増加量ずつ印加電流を増加させるものとして説明するが、電流値を０［ｍＡ］からスイープすれば試料Ｓの測定を行うことができるため、電流値を０［ｍＡ］から連続的に変化（増加）させることとしてもよい。そして、印加電流制御部５４は、測定値取得部５５によって、測定されている試料Ｓの区分における抵抗率の変動率が設定された基準値に適合していると判定された場合、その区分における測定を終了する。
【0039】
また、印加電流制御部５４は、試料Ｓの測定のために電流を印加することに先立ち、測定処理と同様の印加方法または測定処理より粗い印加方法（電流値の増加量を大きくする、電流値を増加させるインターバルを短くする等）で試料Ｓに電流を印加する。以下、このように試料Ｓの測定に先立って試料Ｓに電流を印加する処理を適宜「プレ測定」と称する。プレ測定を実行することにより、測定装置１における浮遊容量等に起因する測定誤差を抑制することができる。
【0040】
測定値取得部５５は、試料Ｓにおける所定区分の測定が行われる毎に、その区分における測定時の電圧値、電流値、抵抗値あるいは抵抗率等を、測定対象の試料Ｓ及び所定区分を識別する情報と対応付けて、測定結果ＤＢ７２に記憶させる。また、測定値取得部５５は、測定されている試料Ｓの区分における抵抗率の変動率が設定された基準値に適合しているか否かを判定する。測定値取得部５５は、測定されている試料Ｓの区分における抵抗率の変動率が設定された基準値に適合している場合、その判定結果を印加電流制御部５４に通知する。また、測定値取得部５５は、試料Ｓにおける全ての区分の測定が終了したか否かを判定し、試料Ｓにおける全ての区分の測定が終了した場合、可変電流源１３から試料Ｓに対する電流の印加を停止する。
【0041】
解析処理部５６は、測定結果ＤＢ７２に記憶された試料Ｓの測定結果のデータを参照し、抵抗率の特性を表すグラフデータを生成する。また、解析処理部５６は、生成した抵抗率の特性を表すグラフデータを基に、試料Ｓ表面付近の結晶品質を表すα値と、試料Ｓ内部の結晶品質を表すβ値とを算出する。
図１１は、抵抗率の特性とα値及びβ値との関係を示す模式図である。
図１１においては、開始電流ＩＳに対応する抵抗率が抵抗率ρＳ、終了電流ＩＥに対応する抵抗率が抵抗率ρＥとして示されている。
図１１に示す特性において、解析処理部５６は、抵抗率ρの曲線と、抵抗率ρＳ及びρＥ、開始電流ＩＳ及び終了電流ＩＥの直線で囲われた範囲の積分値（ＩＳからＩＥまで（ρ－ρＥ）を積分した値）をα値［Ｖ・ｃｍ］とする。即ち、α値は、低電流側の電流閾値（開始電流ＩＳ）から高電流側の電流閾値（終了電流ＩＥ）までに変化した電気的特性（抵抗率ρ）の積分値として取得することができる。α値は、主に結晶表面の欠陥準位に対し、電流印加によって電子を飽和させるまでに必要となったエネルギー量を表している。
図１１は、抵抗率の特性とα値及びβ値との関係を示す模式図である。
図１１においては、開始電流ＩＳに対応する抵抗率が抵抗率ρＳ、終了電流ＩＥに対応する抵抗率が抵抗率ρＥとして示されている。
図１１に示す特性において、解析処理部５６は、抵抗率ρの曲線と、抵抗率ρＳ及びρＥ、開始電流ＩＳ及び終了電流ＩＥの直線で囲われた範囲の積分値（ＩＳからＩＥまで（ρ－ρＥ）を積分した値）をα値［Ｖ・ｃｍ］とする。即ち、α値は、低電流側の電流閾値（開始電流ＩＳ）から高電流側の電流閾値（終了電流ＩＥ）までに変化した電気的特性（抵抗率ρ）の積分値として取得することができる。α値は、主に結晶表面の欠陥準位に対し、電流印加によって電子を飽和させるまでに必要となったエネルギー量を表している。
【0042】
また、解析処理部５６は、抵抗率ρＥと終了電流ＩＥとの積（ＩＥ・ρＥ）をβ値［Ｖ・ｃｍ］とする。即ち、β値は、高電流側の電流閾値（終了電流ＩＥ）と、高電流側の電流閾値（終了電流ＩＥ）に対応する電気的特性（抵抗率ρ）とによって定まる積分値として取得することができる。β値は、試料Ｓ内部の欠陥準位に対し電子を飽和させるまでに必要となったエネルギーの量を表している。
【0043】
試料Ｓ表面の欠陥密度が低いほど、図１１に示す抵抗率の特性は曲率が大きくなり、また、印加電流がより小さい値で抵抗率のばらつきが安定する。開始電流ＩＳ及び終了電流ＩＥを統一した条件下では、試料Ｓ表面の欠陥密度が低いほど、α値は小さくなる。
また、β値は、ドーパント濃度と結晶内部の欠陥密度とを反映しており、ドーパント濃度が高くなると終了電流ＩＥに対応する抵抗率ρＥは小さくなる。また、欠陥密度が高いほど、終了電流ＩＥは大きくなり、ドーパント濃度が高く、かつ、欠陥密度が低いほど、β値は小さくなる。したがって、α値及びβ値が共に小さいほど、結晶表面及び内部の結晶品質が高いと判断できる。
また、β値は、ドーパント濃度と結晶内部の欠陥密度とを反映しており、ドーパント濃度が高くなると終了電流ＩＥに対応する抵抗率ρＥは小さくなる。また、欠陥密度が高いほど、終了電流ＩＥは大きくなり、ドーパント濃度が高く、かつ、欠陥密度が低いほど、β値は小さくなる。したがって、α値及びβ値が共に小さいほど、結晶表面及び内部の結晶品質が高いと判断できる。
【0044】
なお、上述したように、開始電流ＩＳは、印加電流を０［ｍＡ］から増加していき、試料Ｓの測定値におけるばらつきが収まった電流値（またはこの電流値から所定のマージンを取った電流値）に定めることができる。また、終了電流ＩＥは、試料Ｓの抵抗率の基準値（例えば、基板の仕様において基板メーカーが提示している抵抗率等）に対応する電流値（またはこの電流値から所定のマージンを取った電流値）に定めることができる。
【0045】
［動作］
次に、測定装置１の動作を説明する。
図１２は、測定装置１が実行する測定処理の流れを示すフローチャートである。
測定処理が実行されることに先立ち、測定対象となる試料Ｓに対して、適切な仕事関数φＭを有するプローブ３００（金属膜３０２）が選定され、試料Ｓにプローブ３００が接触した際に、試料Ｓの電子親和力χｓとの関係がオーミック接触となるよう準備される。プローブユニット１２には、このように選定されたプローブ３００が設置されているものとする。また、測定処理が実行される間、測定部１０は暗幕１００に全体を囲われ、遮光された環境が維持される。
次に、測定装置１の動作を説明する。
図１２は、測定装置１が実行する測定処理の流れを示すフローチャートである。
測定処理が実行されることに先立ち、測定対象となる試料Ｓに対して、適切な仕事関数φＭを有するプローブ３００（金属膜３０２）が選定され、試料Ｓにプローブ３００が接触した際に、試料Ｓの電子親和力χｓとの関係がオーミック接触となるよう準備される。プローブユニット１２には、このように選定されたプローブ３００が設置されているものとする。また、測定処理が実行される間、測定部１０は暗幕１００に全体を囲われ、遮光された環境が維持される。
【0046】
測定処理が開始されると、ステップＳ１において、制御部２０のパラメータ設定部５２は、ＵＩ制御部５１を介して入力された測定のための各種パラメータを設定する。
ステップＳ２において、プローブ制御部５３は、測定対象となる試料Ｓの測定開始位置上方にプローブユニット１２を移動させる。
ステップＳ３において、プローブ制御部５３は、プローブユニット１２を下降させてプローブ３００先端を試料Ｓの所定区分に接触させる。
ステップＳ２において、プローブ制御部５３は、測定対象となる試料Ｓの測定開始位置上方にプローブユニット１２を移動させる。
ステップＳ３において、プローブ制御部５３は、プローブユニット１２を下降させてプローブ３００先端を試料Ｓの所定区分に接触させる。
【0047】
ステップＳ４において、印加電流制御部５４は、可変電流源１３から電流を供給し、試料Ｓに対するプレ測定を実行する。
ステップＳ５において、印加電流制御部５４は、可変電流源１３から試料Ｓに対する実際の測定（本測定）のための電流（設定された初期値）の印加を開始する。
ステップＳ６において、印加電流制御部５４は、可変電流源１３から印加する電流を設定されたインターバルで設定された増加量ずつ増加（スイープ）させる。また、電流を印加している間、測定値取得部５５は、測定時の電圧値、電流値、抵抗値あるいは抵抗率等の値を、測定対象の試料Ｓ及び測定中の所定区分を識別する情報と対応付けて、測定結果ＤＢ７２に記憶させる。
ステップＳ５において、印加電流制御部５４は、可変電流源１３から試料Ｓに対する実際の測定（本測定）のための電流（設定された初期値）の印加を開始する。
ステップＳ６において、印加電流制御部５４は、可変電流源１３から印加する電流を設定されたインターバルで設定された増加量ずつ増加（スイープ）させる。また、電流を印加している間、測定値取得部５５は、測定時の電圧値、電流値、抵抗値あるいは抵抗率等の値を、測定対象の試料Ｓ及び測定中の所定区分を識別する情報と対応付けて、測定結果ＤＢ７２に記憶させる。
【0048】
ステップＳ７において、測定値取得部５５は、測定されている試料Ｓの区分における抵抗率の変動率が設定された基準値に適合しているか否かの判定を行う。
測定されている試料Ｓの区分における抵抗率の変動率が設定された基準値に適合していない場合、ステップＳ７においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ６に移行する。
一方、測定されている試料Ｓの区分における抵抗率の変動率が設定された基準値に適合している場合、ステップＳ７においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ８に移行する。
測定されている試料Ｓの区分における抵抗率の変動率が設定された基準値に適合していない場合、ステップＳ７においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ６に移行する。
一方、測定されている試料Ｓの区分における抵抗率の変動率が設定された基準値に適合している場合、ステップＳ７においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ８に移行する。
【0049】
ステップＳ８において、解析処理部５６は、抵抗率の特性を基に、開始電流ＩＳ及び終了電流ＩＥを特定すると共に、印加電流制御部５４は、可変電流源１３からの電流の印加を停止し、試料Ｓにおける一区分の測定を終了する。
ステップＳ９において、解析処理部５６は、試料Ｓの測定結果のデータを基に、試料Ｓ表面付近の結晶品質を表すα値と、試料Ｓ内部の結晶品質を表すβ値とを算出する。このとき、ＵＩ制御部５１は、試料Ｓ全体の模式的な画像を表示し、測定の進捗を示す画面として、測定が終了した区分毎に、算出したα値及びβ値を逐次表示することができる。なお、測定の進捗を示す画面を表示することなく、試料Ｓ全体の測定が終了した後に、測定結果を画面表示することとしてもよい。
ステップＳ９において、解析処理部５６は、試料Ｓの測定結果のデータを基に、試料Ｓ表面付近の結晶品質を表すα値と、試料Ｓ内部の結晶品質を表すβ値とを算出する。このとき、ＵＩ制御部５１は、試料Ｓ全体の模式的な画像を表示し、測定の進捗を示す画面として、測定が終了した区分毎に、算出したα値及びβ値を逐次表示することができる。なお、測定の進捗を示す画面を表示することなく、試料Ｓ全体の測定が終了した後に、測定結果を画面表示することとしてもよい。
【0050】
ステップＳ１０において、測定値取得部５５は、試料Ｓにおける全ての区分の測定が終了したか否かの判定を行う。
試料Ｓにおける全ての区分の測定が終了していない場合、ステップＳ１０においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１１に移行する。
一方、試料Ｓにおける全ての区分の測定が終了した場合、ステップＳ１０においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１２に移行する。
試料Ｓにおける全ての区分の測定が終了していない場合、ステップＳ１０においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１１に移行する。
一方、試料Ｓにおける全ての区分の測定が終了した場合、ステップＳ１０においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１２に移行する。
【0051】
ステップＳ１１において、プローブ制御部５３は、試料Ｓにおける次の測定対象となる区分にプローブユニット１２を移動（プローブ３００が接触する区分を変更）させる。
ステップＳ１１の後、処理はステップＳ５に移行する。
ステップＳ１２において、ＵＩ制御部５１は、操作者の操作に応じて、試料Ｓの測定結果を画面に出力する。
ステップＳ１２の後、測定処理は終了する。
ステップＳ１１の後、処理はステップＳ５に移行する。
ステップＳ１２において、ＵＩ制御部５１は、操作者の操作に応じて、試料Ｓの測定結果を画面に出力する。
ステップＳ１２の後、測定処理は終了する。
【0052】
［測定結果の表示例］
上述のような処理の結果、試料Ｓの全体について、表面及び内部の特性が取得され、結晶品質の評価を行うことが可能となる。
図１３は、試料Ｓの測定結果を表示する画面表示例を示す模式図である。
なお、図１３においては、測定前の試料Ｓ全体の模式的な画像、測定中の試料Ｓ全体の模式的な画像及び測定終了後の試料Ｓ全体の模式的な画像が示されている。
上述のような処理の結果、試料Ｓの全体について、表面及び内部の特性が取得され、結晶品質の評価を行うことが可能となる。
図１３は、試料Ｓの測定結果を表示する画面表示例を示す模式図である。
なお、図１３においては、測定前の試料Ｓ全体の模式的な画像、測定中の試料Ｓ全体の模式的な画像及び測定終了後の試料Ｓ全体の模式的な画像が示されている。
【0053】
図１３に示すように、試料Ｓの測定前は、試料Ｓ全体の模式的な画像において、所定の区分を示すマトリクスのみが示されており、いずれの区分にも測定結果が表示されていない。
また、試料Ｓの測定中は、試料Ｓ全体の模式的な画像において、測定が終了した区分について、測定結果（ここでは、α値またはβ値のいずれかとする）を示す色が表示されている。測定結果を示す色としては、α値またはβ値の大きさを予め複数段階に分類し、分類毎に設定された色を用いることができる。
さらに試料Ｓの測定終了後は、試料Ｓ全体の模式的な画像において、全ての区分について、測定結果（ここでは、α値またはβ値のいずれかとする）を示す色が表示されている。
また、試料Ｓの測定中は、試料Ｓ全体の模式的な画像において、測定が終了した区分について、測定結果（ここでは、α値またはβ値のいずれかとする）を示す色が表示されている。測定結果を示す色としては、α値またはβ値の大きさを予め複数段階に分類し、分類毎に設定された色を用いることができる。
さらに試料Ｓの測定終了後は、試料Ｓ全体の模式的な画像において、全ての区分について、測定結果（ここでは、α値またはβ値のいずれかとする）を示す色が表示されている。
【0054】
なお、図１３に示す画面表示例においては、試料Ｓ全体の模式的な画像の下に、「α値」及び「β値」を選択するボタンが表示されており、操作者がこれらのいずれかを選択することで、目的とする測定結果を切り換えて表示することができる（図１３においては、「α値」のボタンが選択された状態を示している）。
【0055】
［測定結果の検証］
［試料表面付近の測定結果］
図１４は、試料Ｓ（ＳｉＣ基板）表面におけるエッチピット画像の一例を示す模式図である。
図１４においては、エッチピット数が既知の試料Ｓの中で、異なる区分であるサンプルＮｏ．１～３の表面画像を示している。
図１５は、測定装置１による試料Ｓの測定結果と、試料Ｓのエッチピット数との関係の一例を示す図である。
また、図１６は、図１５に示す例において、測定装置１によって測定された抵抗率を示すグラフである。
図１５においては、サンプルＮｏ．１～３の区分を測定して得られたα値及びβ値と、各区分におけるエッチピット数とを対比して示している。
［試料表面付近の測定結果］
図１４は、試料Ｓ（ＳｉＣ基板）表面におけるエッチピット画像の一例を示す模式図である。
図１４においては、エッチピット数が既知の試料Ｓの中で、異なる区分であるサンプルＮｏ．１～３の表面画像を示している。
図１５は、測定装置１による試料Ｓの測定結果と、試料Ｓのエッチピット数との関係の一例を示す図である。
また、図１６は、図１５に示す例において、測定装置１によって測定された抵抗率を示すグラフである。
図１５においては、サンプルＮｏ．１～３の区分を測定して得られたα値及びβ値と、各区分におけるエッチピット数とを対比して示している。
【0056】
図１４に示す試料Ｓにおいて、測定装置１の測定結果である抵抗率の特性（図１６に示す特性）から得られた各区分のα値とエッチピット数との間には相関が見られ、試料Ｓ表面付近の結晶品質を表すα値が、試料Ｓ表面における構造的な乱れ（エッチピット数）を評価する指標として有意なものであることがわかる。
なお、図１５におけるβ値は、同一の試料Ｓであるにも関わらず、異なる値を示しているが、これは同一の試料Ｓであっても、欠陥密度や抵抗率に分布があるため、試料Ｓ内部の結晶品質が異なっていることを示している。
なお、図１５におけるβ値は、同一の試料Ｓであるにも関わらず、異なる値を示しているが、これは同一の試料Ｓであっても、欠陥密度や抵抗率に分布があるため、試料Ｓ内部の結晶品質が異なっていることを示している。
【0057】
［試料内部の測定結果］
図１７は、試料Ｓ（ＳｉＣ基板）内部におけるドーパント濃度測定結果の一例を示す模式図である。
なお、図１７においては、図１４～１６の検証結果と同一のＳｉＣ基板（ＳｉＣウェハ）を用いた測定結果を示している。
試料Ｓにおける結晶内のドーパント濃度と結合状態について、ラマン分光法による測定を行ったところ、サンプルＮｏ．１～３それぞれについて、図１７に示す測定結果が得られた。
図１７は、試料Ｓ（ＳｉＣ基板）内部におけるドーパント濃度測定結果の一例を示す模式図である。
なお、図１７においては、図１４～１６の検証結果と同一のＳｉＣ基板（ＳｉＣウェハ）を用いた測定結果を示している。
試料Ｓにおける結晶内のドーパント濃度と結合状態について、ラマン分光法による測定を行ったところ、サンプルＮｏ．１～３それぞれについて、図１７に示す測定結果が得られた。
【0058】
一般に、ドーパント濃度が高いほど、図１７において破線で囲った９８０カイザ付近（ＬＯ：縦波）のピークはナローで、濃度が低くなるとブロードになる。また、ドーパントが過剰となっている場合は、ピークシフトが発生すると言われている。
図１７に示す測定結果において、サンプルＮｏ．１のＬＯのピーク位置は９７６［ｃｍ－１］、半値幅は２３．５［ｃｍ－１］、サンプルＮｏ．２のＬＯのピーク位置は９７６［ｃｍ－１］、半値幅は２１．８［ｃｍ－１］、サンプルＮｏ．３のＬＯのピーク位置は９８１［ｃｍ－１］、半値幅は３８．３［ｃｍ－１］である。
図１７に示す測定結果において、サンプルＮｏ．１のＬＯのピーク位置は９７６［ｃｍ－１］、半値幅は２３．５［ｃｍ－１］、サンプルＮｏ．２のＬＯのピーク位置は９７６［ｃｍ－１］、半値幅は２１．８［ｃｍ－１］、サンプルＮｏ．３のＬＯのピーク位置は９８１［ｃｍ－１］、半値幅は３８．３［ｃｍ－１］である。
【0059】
図１７に示す特性を参照すると、サンプルＮｏ．１は、ピークのずれもなく半値幅も小さい。また、サンプルＮｏ．２は、ピークはずれていないが半値幅が大きいため、サンプルＮｏ．１と比較するとドーパント濃度が低いと考えられる。
一方、サンプルＮｏ．３は、ピークシフトが発生しているため、ドーパントが過剰であると考えられる。
一方、サンプルＮｏ．３は、ピークシフトが発生しているため、ドーパントが過剰であると考えられる。
【0060】
ラマン分光法による測定結果では、サンプルＮｏ．２とサンプルＮｏ．３とのいずれが高品質なウェハであるか、明確に判断することが困難である。
これに対し、本発明を適用した測定装置１で測定されたα値及びβ値（図１５に示す測定結果）を参照すると、試料表面付近の結晶品質はＮｏ．２のサンプルが優れており、試料内部の結晶品質はＮｏ．３のサンプルが優れていると判断できる。
これに対し、本発明を適用した測定装置１で測定されたα値及びβ値（図１５に示す測定結果）を参照すると、試料表面付近の結晶品質はＮｏ．２のサンプルが優れており、試料内部の結晶品質はＮｏ．３のサンプルが優れていると判断できる。
【0061】
以上のように、本実施形態における測定装置１は、試料Ｓとオーミック接触となるプローブ３００によって、電流値を増加させながら印加電流を試料Ｓに印加し、電流が印加されている際の試料Ｓにおける電気的特性（電圧値等）を取得する。このとき、試料Ｓにおける電気的特性は、外光が遮光された環境下において取得される。
そして、測定装置１は、取得された電気的特性を基に、試料Ｓ表面付近の結晶構造を反映したα値及び試料内部の結晶構造を反映したβ値等の分析結果を取得する。
そのため、プローブ３００と試料Ｓとの接触抵抗の影響を抑制して、より正確な試料Ｓの測定値を取得することができる。また、試料表面付近の結晶品質及び試料内部の結晶品質をそれぞれ反映した試料Ｓの評価結果を取得することができる。
したがって、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することができる。
そして、測定装置１は、取得された電気的特性を基に、試料Ｓ表面付近の結晶構造を反映したα値及び試料内部の結晶構造を反映したβ値等の分析結果を取得する。
そのため、プローブ３００と試料Ｓとの接触抵抗の影響を抑制して、より正確な試料Ｓの測定値を取得することができる。また、試料表面付近の結晶品質及び試料内部の結晶品質をそれぞれ反映した試料Ｓの評価結果を取得することができる。
したがって、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することができる。
【0062】
また、本実施形態における測定装置１は、パワー半導体材料となる試料Ｓに対して、印加電流を徐々に増加させながら、試料Ｓの電気的特性を測定する。
そのため、注入電流によって、試料Ｓの表面付近から結晶の欠陥が徐々に埋められていき、試料Ｓの表面から徐々に深い深度における結晶構造を反映した電気的特性を取得することができる。
したがって、試料Ｓ表面及び内部の結晶構造を適確に反映した電気的特性を取得することができるため、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することができる。
そのため、注入電流によって、試料Ｓの表面付近から結晶の欠陥が徐々に埋められていき、試料Ｓの表面から徐々に深い深度における結晶構造を反映した電気的特性を取得することができる。
したがって、試料Ｓ表面及び内部の結晶構造を適確に反映した電気的特性を取得することができるため、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することができる。
【0063】
また、本実施形態における測定装置１は、石英等の絶縁性を有する試料台２００に試料Ｓを設置して、電気的特性が取得される。
したがって、試料台２００の電気的特性が測定結果に影響することを抑制でき、より正確な試料Ｓの電気的特性を取得することが可能となる。
したがって、試料台２００の電気的特性が測定結果に影響することを抑制でき、より正確な試料Ｓの電気的特性を取得することが可能となる。
【0064】
［変形例１］
上述の実施形態において、試料Ｓの測定結果を表示する形態として、図１３に示す画面表示例を例に挙げて説明したが、試料Ｓの測定結果は、種々の形態で表示することができる。
図１８は、試料Ｓの測定結果を表示する他の形態例を示す模式図である。
図１８においては、α値を横軸、β値を縦軸とした分布図の形態で試料Ｓの測定結果を示している。
図１８に示される各サンプルは、４種類の試料Ｓ（ｎ型半導体ウェハ）において、それぞれ５ポイントを測定した結果を示している。
上述の実施形態において、試料Ｓの測定結果を表示する形態として、図１３に示す画面表示例を例に挙げて説明したが、試料Ｓの測定結果は、種々の形態で表示することができる。
図１８は、試料Ｓの測定結果を表示する他の形態例を示す模式図である。
図１８においては、α値を横軸、β値を縦軸とした分布図の形態で試料Ｓの測定結果を示している。
図１８に示される各サンプルは、４種類の試料Ｓ（ｎ型半導体ウェハ）において、それぞれ５ポイントを測定した結果を示している。
【0065】
なお、上述したように、結晶品質が高いほど、α値及びβ値は小さい値となることから、図１８においては、左下の原点付近にサンプルが分布することが望ましい。
したがって、図１８に示される測定結果においては、比較的小さい値にサンプルがまとまって分布しているＮｏ．２の試料Ｓが、最も高い結晶品質を有するものと評価することができる。
図１８のような形態で測定結果を示すことにより、複数の測定結果を容易に認識することが可能となる。
したがって、図１８に示される測定結果においては、比較的小さい値にサンプルがまとまって分布しているＮｏ．２の試料Ｓが、最も高い結晶品質を有するものと評価することができる。
図１８のような形態で測定結果を示すことにより、複数の測定結果を容易に認識することが可能となる。
【0066】
以上のように、本実施形態における測定装置１は、測定部１０と、制御部２０と、を備える。測定部１０は、試料台２００と、プローブユニット１２と、可変電流源１３と、を備える。制御部２０は、印加電流制御部５４と、測定値取得部５５と、を備える。
試料台２００は、測定対象となる試料Ｓ（パワー半導体材料となる試料）が設置される絶縁性を有する試料台である。
プローブユニット１２は、少なくとも先端に試料Ｓに対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブ３００を備える。
可変電流源１３は、試料Ｓに接触したプローブ３００に電流を供給する。
印加電流制御部５４は、可変電流源１３から試料Ｓに印加する電流を増加させる。
測定値取得部５５は、可変電流源１３によって電流が印加されている際の試料Ｓにおける電気的特性を取得する。
これにより、プローブ３００とパワー半導体材料となる試料Ｓとの接触抵抗の影響を抑制した正確な測定結果を取得することができる。
したがって、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することが可能となる。
試料台２００は、測定対象となる試料Ｓ（パワー半導体材料となる試料）が設置される絶縁性を有する試料台である。
プローブユニット１２は、少なくとも先端に試料Ｓに対してオーミック接触となる導電性の膜を有するプローブ３００を備える。
可変電流源１３は、試料Ｓに接触したプローブ３００に電流を供給する。
印加電流制御部５４は、可変電流源１３から試料Ｓに印加する電流を増加させる。
測定値取得部５５は、可変電流源１３によって電流が印加されている際の試料Ｓにおける電気的特性を取得する。
これにより、プローブ３００とパワー半導体材料となる試料Ｓとの接触抵抗の影響を抑制した正確な測定結果を取得することができる。
したがって、パワー半導体材料の特性をより適切に評価することが可能となる。
【0067】
また、測定装置１は、解析処理部５６を備える。
解析処理部５６は、測定値取得部５５によって取得された電気的特性に基づいて、試料Ｓの結晶構造に関する解析結果を取得する。
したがって、より正確な測定結果に基づいて、試料Ｓの結晶構造に関するより適切な解析結果を取得することができる。
解析処理部５６は、測定値取得部５５によって取得された電気的特性に基づいて、試料Ｓの結晶構造に関する解析結果を取得する。
したがって、より正確な測定結果に基づいて、試料Ｓの結晶構造に関するより適切な解析結果を取得することができる。
【0068】
解析処理部５６は、低電流側の電流閾値から高電流側の電流閾値までに変化した電気的特性の積分値に基づいて、試料Ｓ表面付近の結晶構造に関する解析結果を取得する。
これにより、試料Ｓ表面の結晶欠陥を埋めるために要したエネルギーが支配的に作用する解析結果を得ることができるため、試料Ｓ表面付近の結晶構造をより適切に評価することができる。
これにより、試料Ｓ表面の結晶欠陥を埋めるために要したエネルギーが支配的に作用する解析結果を得ることができるため、試料Ｓ表面付近の結晶構造をより適切に評価することができる。
【0069】
測定値取得部５５は、電気的特性として、試料Ｓにおける抵抗率を取得する。
解析処理部５６は、低電流側の電流閾値から高電流側の電流閾値までに変化した抵抗率を積分することにより、試料Ｓ表面付近の結晶構造に関する評価指標を取得する。
これにより、試料Ｓの電気的特性として容易に取得可能な抵抗率を参照して、試料Ｓ表面付近の結晶構造をより適切に評価することができる。
解析処理部５６は、低電流側の電流閾値から高電流側の電流閾値までに変化した抵抗率を積分することにより、試料Ｓ表面付近の結晶構造に関する評価指標を取得する。
これにより、試料Ｓの電気的特性として容易に取得可能な抵抗率を参照して、試料Ｓ表面付近の結晶構造をより適切に評価することができる。
【0070】
解析処理部５６は、高電流側の電流閾値と、当該高電流側の電流閾値に対応する電気的特性とによって定まる積分値に基づいて、試料Ｓ内部の結晶構造に関する解析結果を取得する。
これにより、試料Ｓ内部の結晶欠陥を埋めるために要したエネルギーが支配的に作用する解析結果を得ることができるため、試料Ｓ内部の結晶構造をより適切に評価することができる。
これにより、試料Ｓ内部の結晶欠陥を埋めるために要したエネルギーが支配的に作用する解析結果を得ることができるため、試料Ｓ内部の結晶構造をより適切に評価することができる。
【0071】
測定値取得部５５は、電気的特性として、試料Ｓにおける抵抗率を取得する。
解析処理部５６は、高電流側の電流閾値と、当該高電流側の電流閾値に対応する抵抗率とを乗算することにより、試料Ｓ内部の結晶構造に関する評価指標を取得する。
これにより、試料Ｓの電気的特性として容易に取得可能な抵抗率を参照して、試料Ｓ内部の結晶構造をより適切に評価することができる。
解析処理部５６は、高電流側の電流閾値と、当該高電流側の電流閾値に対応する抵抗率とを乗算することにより、試料Ｓ内部の結晶構造に関する評価指標を取得する。
これにより、試料Ｓの電気的特性として容易に取得可能な抵抗率を参照して、試料Ｓ内部の結晶構造をより適切に評価することができる。
【0072】
プローブユニット１２は、試料Ｓに電流を印加するための第１のプローブと、試料Ｓにおける物理量（例えば、電圧等）を検出するための第２のプローブとを備える。
測定値取得部５５は、第１のプローブを介して電流が印加されている試料Ｓにおける物理量を第２のプローブを介して検出することにより、試料Ｓにおける電気的特性を取得する。
これにより、プローブユニット１２を測定対象となる位置に接触させ、電流の印加及び物理量の測定を実行することで、容易に試料Ｓの電気的特性を取得することができる。
測定値取得部５５は、第１のプローブを介して電流が印加されている試料Ｓにおける物理量を第２のプローブを介して検出することにより、試料Ｓにおける電気的特性を取得する。
これにより、プローブユニット１２を測定対象となる位置に接触させ、電流の印加及び物理量の測定を実行することで、容易に試料Ｓの電気的特性を取得することができる。
【0073】
また、測定装置１は、プローブ移動部１１を備える。
プローブ移動部１１は、試料台２００に設置された試料Ｓの表面における異なる位置に、プローブユニット１２を移動させる。
これにより、試料Ｓ表面の異なる位置にプローブ３００を順次接触させながら、容易に試料Ｓ全体の結晶構造を評価することができる。
プローブ移動部１１は、試料台２００に設置された試料Ｓの表面における異なる位置に、プローブユニット１２を移動させる。
これにより、試料Ｓ表面の異なる位置にプローブ３００を順次接触させながら、容易に試料Ｓ全体の結晶構造を評価することができる。
【0074】
また、測定装置１は、暗幕１００を備える。
暗幕１００は、試料Ｓが測定される環境を外光から遮光する。
これにより、試料Ｓに対する光の照射によって生じる測定誤差を抑制することができる。
暗幕１００は、試料Ｓが測定される環境を外光から遮光する。
これにより、試料Ｓに対する光の照射によって生じる測定誤差を抑制することができる。
【0075】
また、本実施形態におけるプローブ３００は、測定対象となる試料Ｓ表面に接触され、試料Ｓに電流を印加することにより当該試料の結晶構造を解析するためのプローブであって、少なくとも先端に試料Ｓに対してオーミック接触となる導電性の金属膜３０２を有する。
これにより、プローブ３００の金属膜３０２と試料Ｓ（ｎ型半導体基板）とがオーミック接触となるため、試料Ｓにおける欠陥順位の影響をより強く反映した適切な測定値を取得することができる。
これにより、プローブ３００の金属膜３０２と試料Ｓ（ｎ型半導体基板）とがオーミック接触となるため、試料Ｓにおける欠陥順位の影響をより強く反映した適切な測定値を取得することができる。
【0076】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の実施形態においては、試料Ｓの測定を行う際に電圧を測定するものとして説明したが、これに限られない。即ち、試料Ｓの電気的な特性を取得できるものであれば、抵抗率等、他の物理量を測定することとしてもよい。
例えば、上述の実施形態においては、試料Ｓの測定を行う際に電圧を測定するものとして説明したが、これに限られない。即ち、試料Ｓの電気的な特性を取得できるものであれば、抵抗率等、他の物理量を測定することとしてもよい。
【0077】
また、上述の実施形態において、試料Ｓの測定と、α値及びβ値の算出（測定結果の解析）とを測定装置１で実行するものとして説明したが、これに限られない。即ち、試料Ｓを測定するユニットと、測定結果を解析するユニットとを異なる装置として、測定装置１を構成することも可能である。例えば、試料Ｓを測定するユニットによって試料Ｓの測定結果を取得し、ネットワーク等で接続された測定結果を解析するユニットに測定結果を送信してα値及びβ値の算出等を行うことができる。
【0078】
また、上述の実施形態において、図６に示す例では、金属膜３０２の仕事関数がｎ型半導体基板である試料Ｓの電子親和力よりも小さいものとして説明したが、試料Ｓをｐ型半導体基板とする場合にオーミック接触を実現するためには、これらの大小関係が逆となる材料を選択すればよい。即ち、試料Ｓがｎ型半導体である場合には、プローブ３００の金属膜３０２の仕事関数が試料Ｓの電子親和力よりも小さいことがオーミック接触の条件となる。一方、試料Ｓがｐ型半導体である場合には、プローブ３００の金属膜３０２の仕事関数が試料Ｓの電子親和力よりも大きいことがオーミック接触の条件となる。
【0079】
また、上述の実施形態において、プローブ３００は、炭化タングステン等からなる基材３０１の先端に、試料Ｓよりも仕事関数が小さい金属膜３０２を備える構成であるものとして説明したが、これに限られない。即ち、プローブ３００と試料Ｓとの接触部分がオーミック接触となる構成であれば種々の構造によってプローブ３００を構成することができ、例えば、プローブ３００全体を試料Ｓに対してオーミック接触となる金属で構成したり、プローブ３００を基材３０１及び金属膜３０２以外の材料を有する構成としたりすることができる。
【0080】
また、上述の実施形態における測定装置１で取得された試料Ｓの結晶品質を示すデータと、測定対象となった試料Ｓとを対応付けて、試料Ｓの販売先等に提供することとしてもよい。一例として、試料Ｓにおいて、結晶品質が不良であると評価された測定位置から一定の範囲（プローブ３００の接触位置から測定結果に影響を与える範囲）に欠陥が存在していること等を提示してもよい。この場合、試料Ｓの品質を購入者等が容易に把握できると共に、試料Ｓにおける適切な領域を選択して製品を作製すること等が可能となる。
また、上述の実施形態において、試料Ｓの評価結果に基づいて、その試料Ｓから作製される製品の歩留まりを推定することとしてもよい。この場合、歩留まりの推定値を購入価格に反映させる等、試料Ｓの評価結果をより有効に活用することができる。
また、上述の実施形態において、試料Ｓの評価結果に基づいて、その試料Ｓから作製される製品の歩留まりを推定することとしてもよい。この場合、歩留まりの推定値を購入価格に反映させる等、試料Ｓの評価結果をより有効に活用することができる。
【0081】
また、上述の実施形態及び変形例を適宜組み合わせて、本発明を実施することが可能である。
上述の実施形態における制御のための処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
換言すると、上述の処理を実行できる機能が測定装置１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
上述の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにネットワークや記憶媒体からインストールされる。
上述の実施形態における制御のための処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
換言すると、上述の処理を実行できる機能が測定装置１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
上述の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにネットワークや記憶媒体からインストールされる。
【0082】
プログラムを記憶する記憶媒体は、装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア、あるいは、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ、ＳＤカード、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ－Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ－ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ－Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているＲＯＭやハードディスク等で構成される。
【符号の説明】
【0083】
１ 測定装置、１０ 測定部、１１ プローブ移動部、１１ａ アーム、１２ プローブユニット、１３ 可変電流源、１４ 電圧計、２０ 制御部、１００ 暗幕、２００ 試料台、３００ プローブ、３０１ 基材、３０２ 金属膜、Ｓ 試料、５１ ＵＩ（ユーザインターフェース）制御部、５２ パラメータ設定部、５３ プローブ制御部、５４ 印加電流制御部、５５ 測定値取得部、５６ 解析処理部、７１ 設定パラメータデータベース（設定パラメータＤＢ）、７２ 測定結果データベース（測定結果ＤＢ）、８００ 情報処理装置、８１１ ＣＰＵ、８１２ ＲＯＭ、８１３ ＲＡＭ、８１４ バス、８１５ 入力部、８１６ 出力部、８１７ 記憶部、８１８ 通信部、８１９ ドライブ、８２０ 撮像部、８３１ リムーバブルメディア
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】