フォトルミネッセンス測定とは

フォトルミネッセンス（PL）は、様々な材料の電子構造を非接触・非破壊で調べる分光測定法です。PLを使用すると、材料の様々なヘテロ構造（品質管理）や結晶構造の放出特性に関する情報を得ることができます。

PLは、電子状態や局在（欠陥）励起状態からの緩和中に発生するフォトン放出プロセスです。電荷キャリアは、Shockley-Read-Hall（SRH）と放射再結合が同時に行われることで再結合できます。放射再結合速度は電子と正孔の濃度の積に比例します。少数キャリア密度は欠陥と不純物で発生するSRH再結合によって減少するため、放射再結合は欠陥密度と不純物濃度に反比例します。放射再結合中に、フォトンが放出され、これをスペクトログラフで検出できます。これがフォトルミネッセンス（PL）信号です。

セミラボでは、DUVからNIRまでのスペクトル領域の化合物半導体（GaN、SiC、GaAs/InGaAs、GaP）の特性を評価できるスペクトルPLメトロロジーをご提供しています。当社のPLメトロロジー装置は、AlGaN合金のAI成分のモニタリング、GaN & GaAs材料のドーパント濃度の関数としてのPL波長依存性、エピ（Epi）SiC層の単層/多層積層欠陥のモニタリングをカバーしています。さらに、当社の中型～大型プラットフォームでは、PLと他のメトロロジー装置（たとえばラマン、分光エリプソメトリー（SE）、イメージング分光反射率計（iSR）など）とを組み合わせることができ、分光データと膜厚データを同じポイントで測定ができます。

図2.WT-2000PL

励起レーザーは10～100µmのスポットサイズでサンプル上に集束された状態で照射されます。セミラボのPLシステムでは、幅広いアプリケーションに対応するために、アクロマート光学系を備えた複数の同軸レーザーを使用します。放射再結合の光はサンプル内で等方的に放出され、その後、可視域または近赤外域で動作する検出器（スペクトログラフ）によって集められます。光学系は励起レーザーを精度良く抑制されるように設計されているため、反射レーザー光はPL信号を妨害しません。

デュアルスペクトログラフ設定により、UVから近赤外までのスペクトルの非常に幅広いサンプルをPL信号でカバーでき、システムの機械的な再構成は一切不要です。

当社のPLシステムはコンピュータで制御されており、フォトルミネッセンスマップの記録、保存、表示に適しています。波長、強度、半値全幅（FWHM）などのPLスペクトルの基本的なパラメータはリアルタイムで分析されます。

セミラボのPLシステムには、高精度検出器と、PLマップを非常に高い分解能で記録・分析できる超高速移動ステージが装備されています。これらのマップにより、生産ラインの性能特性を非常に精密に評価でき、プロセスを最適化するためのフィードバックが迅速に提供されます。

特徴

・非接触
・非破壊
・ウェハー厚に制限なし

検出対象：

・各種ヘテロ構造（InGaN/GaN、InGaAs/GaAs）のPL放出モニタリング – 品質管理
・AlGaN合金のAl成分
・エピSiC層の単層/多層積層欠陥

製品ラインナップ

SPL

ユーザーの要件に応じてレーザーを選択（266nm、355nm、405nm、532nm、785nm、980nm）
スペクトログラフの選択により、2～0.2nmの分解能でDUVからNIR（270nm～1700nm）までをカバー
自動の測定&分析
独自機能：インラインでのアクティブプロセス管理

PLスポット：10～100µm
CognexPatmax®パターン認識ソフトウェア

マイクロPL＋パターン認識により、プロセスフローの後段階でインラインプロセス管理にPLを使用可能
150/200mmまたは200/300mmに対応
FOUP、SMIFおよび/またはオープンカセット構成
Windows® 8オペレーティングシステムによるマルチタスキング
SEMI®規格（E95-0200）準拠のSAMユーザーインターフェイス