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公開番号2025106057
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-11
出願番号2023223851
出願日2023-12-31
発明の名称結晶品質推定プログラム、結晶品質推定方法、および記録媒体
出願人個人
代理人個人
主分類G01N 21/65 20060101AFI20250704BHJP(測定;試験)
要約【課題】結晶品質を推定する結晶品質推定プログラム、結晶品質推定方法、および記録媒体を提供する。
【解決手段】結晶品質推定プログラムは、コンピュータを、測定試料偏光ピーク強度取得部と、測定試料偏光角度依存プロファイル取得部と、偏光プロファイル一致度算出部と、偏光プロファイル一致度比較部と、測定試料偏光ピーク半値幅取得部と、測定試料偏光ピーク半値幅平均値算出部と、偏光ピーク半値幅一致度算出部と、偏光ピーク半値幅比較部と、測定試料偏光ピーク波数取得部と、測定試料偏光ピーク波数平均値算出部と、偏光ピーク波数一致度算出部と、偏光ピーク波数比較部と、偏光結晶品質推定部として機能させる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ラマン分光法を用いて所定の結晶面を有する測定試料の結晶品質を推定する結晶品質推定プログラムであって、
コンピュータを、
前記測定試料に０～３６０°までの所定の偏光角度に調整された入射レーザーである偏光ラマンレーザーを照射して得られた偏光ラマンスペクトルから、偏光ピーク強度を取得する偏光ピーク強度取得部と、
前記偏光ピーク強度取得部により取得された前記偏光ピーク強度を偏光角度毎にプロットし、偏光角度依存プロファイルを取得する偏光角度依存プロファイル取得部と、
前記偏光角度依存プロファイル取得部により取得された前記偏光角度依存プロファイルと、前記測定試料の標準試料における偏光角度依存プロファイルとの偏光プロファイル一致度を算出する偏光プロファイル一致度算出部と、
前記偏光プロファイル一致度算出部により算出された前記偏光プロファイル一致度と所定の閾値とを比較する偏光プロファイル一致度比較部と、
前記偏光ラマンスペクトルから偏光ピーク半値幅を取得する偏光ピーク半値幅取得部と、
前記偏光ピーク半値幅取得部により取得された前記偏光ピーク半値幅の平均値を算出する偏光ピーク半値幅平均値算出部と、
前記偏光ピーク半値幅平均値算出部により算出された前記偏光ピーク半値幅の平均値と、前記測定試料の標準試料における偏光ピーク半値幅の平均値との偏光ピーク半値幅一致度を算出する偏光ピーク半値幅一致度算出部と、
前記偏光ピーク半値幅一致度算出部により算出された前記偏光ピーク半値幅一致度と所定の閾値とを比較する偏光ピーク半値幅比較部と、
前記偏光ラマンスペクトルから偏光ピーク波数を取得する偏光ピーク波数取得部と、
前記偏光ピーク波数取得部により取得された前記偏光ピーク波数の平均値を算出する偏光ピーク波数平均値算出部と、
前記偏光ピーク波数平均値算出部により算出された偏光ピーク波数の平均値と、前記測定試料の標準試料における偏光ピーク波数の平均値との偏光ピーク波数一致度を算出する偏光ピーク波数一致度算出部と、
前記偏光ピーク波数一致度算出部により算出された前記偏光ピーク波数一致度と所定の閾値とを比較する偏光ピーク波数比較部と、
前記偏光プロファイル一致度比較部での比較結果、前記偏光ピーク半値幅比較部での比較結果、および前記偏光ピーク波数比較部での比較結果のすべてが、各々の前記所定の閾値以上の一致度だけであるかどうか判断することにより前記測定試料の結晶品質を推定する偏光結晶品質推定部
として機能させることを特徴とする結晶品質推定プログラム。
続きを表示（約 4,600 文字）【請求項２】
前記コンピュータを、更に、
ラマンレーザーの初期偏光角度を読み込む偏光角度読込部と、
前記偏光角度読込部により読み込まれた初期偏光角度を有する入射レーザーである偏光ラマンレーザーを前記測定試料に照射させる偏光ラマンレーザー照射部と、
前記偏光ラマンレーザー照射部による偏光ラマンレーザーの照射により得られた偏光ラマンスペクトルを保存する偏光ラマンスペクトル保存部と、
前記偏光ラマンスペクトル保存部により前記偏光ラマンスペクトルが保存された後、前記測定試料に照射された前記偏光ラマンレーザーが有する偏光角度に所定の角度を加算する偏光角度加算部と、
前記偏光角度加算部により加算された偏光角度が３６０°未満であるかどうか判断する偏光角度判断部
として機能させる、請求項１に記載の結晶品質推定プログラム。
【請求項３】
前記偏光結晶品質推定部により結晶品質が優れると推定された場合、
前記コンピュータを、更に、
０～３６０°までの所定の回転角度に回転された前記測定試料に、前記偏光角度が固定された入射レーザーである回転ラマンレーザーを照射して得られた回転ラマンスペクトルから、回転ピーク強度を取得する回転ピーク強度取得部と、
前記回転ピーク強度取得部により取得された前記回転ピーク強度を回転角度毎にプロットし、回転角度依存プロファイルを取得する回転角度依存プロファイル取得部と、
前記回転角度依存プロファイル取得部により取得された前記回転角度依存プロファイルと、前記測定試料の標準試料における回転角度依存プロファイルとの回転プロファイル一致度を算出する回転プロファイル一致度算出部と、
前記回転プロファイル一致度算出部により算出された前記回転プロファイル一致度と所定の閾値とを比較する回転プロファイル一致度比較部と、
前記回転ラマンスペクトルから回転ピーク半値幅を取得する回転ピーク半値幅取得部と、
前記回転ピーク半値幅取得部により取得された前記回転ピーク半値幅の平均値を算出する回転ピーク半値幅平均値算出部と、
前記回転ピーク半値幅平均値算出部により算出された前記回転ピーク半値幅の平均値と、前記測定試料の標準試料における回転ピーク半値幅の平均値との回転ピーク半値幅一致度を算出する回転ピーク半値幅一致度算出部と、
前記回転ピーク半値幅一致度算出部により算出された前記回転ピーク半値幅一致度と所定の閾値とを比較する回転ピーク半値幅比較部と、
前記回転ラマンスペクトルから回転ピーク波数を取得する回転ピーク波数取得部と、
前記回転ピーク波数取得部により取得された前記回転ピーク波数の平均値を算出する回転ピーク波数平均値算出部と、
前記回転ピーク波数平均値算出部により算出された回転ピーク波数の平均値と、前記測定試料の標準試料における回転ピーク波数の平均値との回転ピーク波数一致度を算出する回転ピーク波数一致度算出部と、
前記回転ピーク波数一致度算出部により算出された前記回転ピーク波数一致度と所定の閾値とを比較する回転ピーク波数比較部と、
前記回転プロファイル一致度比較部での比較結果、前記回転ピーク半値幅比較部での比較結果、および前記回転ピーク波数比較部での比較結果のすべてが、各々の前記所定の閾値以上の一致度だけであるかどうか判断することにより前記測定試料の結晶品質を推定する回転結晶品質推定部
として機能させる、請求項１または２に記載の結晶品質推定プログラム。
【請求項４】
前記コンピュータを、更に、
ラマンレーザーの初期回転角度を読み込む回転角度読込部と、
前記回転角度読込部により読み込まれた初期回転角度を有する入射レーザーである回転ラマンレーザーを前記測定試料に照射させる回転ラマンレーザー照射部と、
前記回転ラマンレーザー照射部による回転ラマンレーザーの照射により得られた回転ラマンスペクトルを保存する回転ラマンスペクトル保存部と、
前記回転ラマンスペクトル保存部により前記回転ラマンスペクトルが保存された後、前記測定試料に照射された前記回転ラマンレーザーが有する回転角度に所定の角度を加算する回転角度加算部と、
前記回転角度加算部により加算された回転角度が３６０°未満であるかどうか判断する回転角度判断部
として機能させる、請求項３に記載の結晶品質推定プログラム。
【請求項５】
ラマン分光法を用いて所定の結晶面を有する種基板に形成されたダイヤモンドの結晶品質を推定する結晶品質推定プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記ダイヤモンドに、焦点が前記ダイヤモンドに合わせられるとともに０～３６０°までの所定の偏光角度に調整された入射レーザーであるダイヤモンド偏光ラマンレーザーを照射して得られたダイヤモンド偏光ラマンスペクトルから、ダイヤモンド偏光ピーク強度を取得するダイヤモンド偏光ピーク強度取得部と、
前記ダイヤモンド偏光ピーク強度取得部により取得された前記ダイヤモンド偏光ピーク強度を偏光角度毎にプロットし、ダイヤモンド偏光角度依存プロファイルを取得するダイヤモンド偏光角度依存プロファイル取得部と、
前記種基板に、焦点が前記種基板に合わせられるとともに０～３６０°までの所定の偏光角度に調整された入射レーザーである種基板偏光ラマンレーザーを照射して得られた各々の種基板偏光ラマンスペクトルから、種基板偏光ピーク強度を取得する種基板偏光ピーク強度取得部と、
前記種基板偏光ピーク強度取得部により取得された前記種基板偏光ピーク強度を偏光角度毎にプロットし、種基板偏光角度依存プロファイルを取得する種基板偏光角度依存プロファイル取得部と、
前記ダイヤモンド偏光角度依存プロファイルと、前記種基板偏光角度依存プロファイルとの基板回転プロファイル一致度を算出する基板偏光プロファイル一致度算出部と、
前記基板偏光プロファイル一致度算出部により算出された前記基板回転プロファイル一致度と所定の閾値を比較する基板偏光プロファイル一致度比較部と、
前記基板偏光プロファイル一致度比較部での比較結果が、前記所定の閾値以上の一致度であるかどうか判断することにより前記ダイヤモンドの結晶品質を推定するダイヤモンド偏光結晶品質推定部
として機能させることを特徴とする結晶品質推定プログラム。
【請求項６】
前記ダイヤモンド偏光結晶品質推定部により結晶品質が優れると推定された場合、
前記コンピュータを、更に、
０～３６０°までの所定の回転角度に回転された前記ダイヤモンドに、焦点が前記ダイヤモンドに合わせられるとともに偏光角度が固定された入射レーザーであるダイヤモンド回転ラマンレーザーを照射して得られたダイヤモンド回転ラマンスペクトルから、ダイヤモンド回転ピーク強度を取得するダイヤモンド回転ピーク強度取得部と、
前記ダイヤモンド回転ピーク強度取得部により取得された前記ダイヤモンド回転ピーク強度を回転角度毎にプロットし、ダイヤモンド回転角度依存プロファイルを取得するダイヤモンド回転角度依存プロファイル取得部と、
０～３６０°までの所定の回転角度に回転された前記種基板に、焦点が前記種基板に合わせられるとともに偏光角度が固定された入射レーザーである種基板回転ラマンスペクトルを照射して得られた種基板回転ラマンスペクトルから、種基板回転ピーク強度を取得する種基板回転ピーク強度取得部と、
前記種基板回転ピーク強度取得部により取得された前記種基板回転ピーク強度を回転角度毎にプロットし、種基板回転角度依存プロファイルを取得する種基板回転角度依存プロファイル取得部と、
前記ダイヤモンド回転角度依存プロファイルと、前記種基板回転角度依存プロファイルとの基板回転プロファイル一致度を算出する基板回転プロファイル一致度算出部と、
前記基板回転プロファイル一致度算出部により算出された前記基板回転プロファイル一致度と所定の閾値を比較する基板回転プロファイル一致度比較部と、
前記基板回転プロファイル一致度比較部での比較結果が、前記所定の閾値以上の一致度であるかどうか判断することにより前記ダイヤモンドの結晶品質を推定するダイヤモンド回転結晶品質推定部
として機能させる、請求項５に記載の結晶品質推定プログラム。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか一項に記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【請求項８】
ラマン分光法を用いて所定の結晶面を有する測定試料の結晶品質を推定する結晶品質推定方法であって、
コンピュータが、
前記測定試料に０～３６０°までの所定の偏光角度に調整された入射レーザーである偏光ラマンレーザーを照射して得られた偏光ラマンスペクトルから、偏光ピーク強度を取得し、
前記偏光ピーク強度取得部により取得された前記偏光ピーク強度を偏光角度毎にプロットし、偏光角度依存プロファイルを取得し、
前記偏光角度依存プロファイル取得部により取得された前記偏光角度依存プロファイルと、前記測定試料の標準試料における偏光角度依存プロファイルとの偏光プロファイル一致度を算出し、
前記偏光プロファイル一致度算出部により算出された前記偏光プロファイル一致度と所定の閾値とを比較し、
前記偏光ラマンスペクトルから偏光ピーク半値幅を取得し、
前記偏光ピーク半値幅取得部により取得された前記偏光ピーク半値幅の平均値を算出し、
前記偏光ピーク半値幅平均値算出部により算出された前記偏光ピーク半値幅の平均値と、前記測定試料の標準試料における偏光ピーク半値幅の平均値との偏光ピーク半値幅一致度を算出し、
前記偏光ピーク半値幅一致度算出部により算出された前記偏光ピーク半値幅一致度と所定の閾値とを比較し、
前記偏光ラマンスペクトルから偏光ピーク波数を取得し、
前記偏光ピーク波数取得部により取得された前記偏光ピーク波数の平均値を算出し、
前記偏光ピーク波数平均値算出部により算出された偏光ピーク波数の平均値と、前記測定試料の標準試料における偏光ピーク波数の平均値との偏光ピーク波数一致度を算出し、
前記偏光ピーク波数一致度算出部により算出された前記偏光ピーク波数一致度と所定の閾値とを比較し、
前記偏光プロファイル一致度比較部での比較結果、前記偏光ピーク半値幅比較部での比較結果、および前記偏光ピーク波数比較部での比較結果のすべてが、各々の前記所定の閾値以上の一致度だけであるかどうか判断する
ことを特徴とする結晶品質推定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶の品質を推定する結晶品質推定プログラム、結晶品質推定方法、および記録媒体に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体などの基板の材質としてシリコンが用いられている。近年では、シリコンに代えて、サファイヤ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンドが注目されている。これらの材料は、シリコンと比較してバンドギャップが広く絶縁耐圧に優れ、熱伝導率が高いことから、近年では特に注目されている。最近では、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によるダイヤモンドのヘテロエピタキシャル成長により、□１０ｍｍのダイヤモンド基板の製造が可能であり、ＧａＮやＳｉＣに加えてダイヤモンドも実用化に向けて注目されている。
【０００３】
例えば、ＣＶＤ単結晶ダイヤモンドの結晶品質は、ＨＰＨＴ（ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅａｎｄＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、高温高圧）法で成長したダイヤモンドの品質より優れており、ダイヤモンド基板の表面加工精度を向上させることにより、さらに品質が向上する。このように、基板の品質は、製造方法や加工技術により大きく変動する。基板の品質としては、例えば、基板への残留応力が少ないことや、欠陥が少ないことが挙げられる。
【０００４】
このように、基板の品質は、近年の半導体素子の小型化・高性能化に対応するためには、より正確に評価される必要がある。基板の品質を推定する手法として、例えば特許文献１には、ダイヤモンドの単結晶薄膜表面のラマンシフト量分布により、応力分布を２次元面分布により評価することが開示されている。また、同文献には、ラマンピークの半値幅が結晶性を反映した数値であり、半値幅が小さい方が結晶として良質であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００５－２７２１９１号公報
【非特許文献】
【０００６】
Ｇｒｏｄｚｉｎｓｋｉ，Ｐａｕｌ， “ＤｉａｍｏｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，Ｎ．Ａ．Ｇ．Ｐｒｅｓｓ，１９５６
ＨｉｒｏｎｏｒｉＹａｍａｓｈｉｄａ，ＨｉｄｅｔｏｓｈｉＴａｋｅｄａ，ＨｉｄｅｏＡｉｄａ， “Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｂｒｉｔｔｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓｂｙｌａｓｅｒａｓｓｉｓｔｅｄｍａｃｈｉｎｉｎｇ”，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ／ＣＭＰＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ・Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９－２１，２０１４Ｋｏｂｅ，３４４－３４７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の発明では、面方向によらず、どの方向であってもラマンシフト量と半値幅で基板の品質を推定している。特許文献１の段落００２４～００２６には、種基板の面方位が｛１１０｝面になるように、表面をエッチングし、ＣＶＤにてホモエピタキシャル成長させたダイヤモンド単結晶基板を成長させることが開示されている。
【０００８】
ただ、特許文献１の段落００２７には、エピタキシャル成長した層の面分析を行っているだけであり、基板の結晶方位が不明である場合には、どの方位での面分析の結果であるか不明である。また、種基板の結晶方位が判明していたとしても、成長した層が同じ方位であるとは限らない。
【０００９】
また、シリコンよりも硬いＧａＮ、ＳｉＣ、およびダイヤモンドを加工する場合には、シリコンの加工と同様の方法で加工したとしても、膨大な加工時間と大きな応力が基板に加わる。このため、種基板の結晶品質が劣化し、成長した層の品質も劣化することになる。種基板の劣化を抑制するためには、各材料の加工容易方向で加工することが挙げられる。
【００１０】
例えばサファイヤであれば、ａ面よりｃ面の方が加工しやすい。ダイヤモンドなどの材料であっても、非特許文献１に記載のように、結晶面に応じて加工容易方向が存在する。そして、各材料の加工容易方向に研削・研磨を行うことができれば、加工時間と加工時の応力が低減し、結晶品質も向上する。
（【００１１】以降は省略されています）

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