JP2000346802A - 素子内部検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ劣化による微小な欠陥を精度良く測定
することを可能とする素子内部検査装置および素子内部
検査方法を提供する。 【解決手段】 レーザ光源１は、被検素子２の内部に微
小な欠陥を発生させることが可能な波長および強度を有
するレーザ光８を出力する。レーザ光８は、被検素子２
に入射し、その内部に欠陥を発生させる。これと同時
に、その生成された欠陥は、同じレーザ光８によって照
明され、そこから散乱光・発光が生ずる。この散乱光・
発光は像としてビデオカメラ５によって捉えられる。結
局、レーザ光８は、被検素子２に損傷を与えて欠陥を発
生または成長させてそこでの散乱強度などを強くすると
いう役割を担うと同時に、発生または成長させた欠陥を
照明する照明光としても作用する。この結果、レーザ光
による被検素子２の劣化現象をリアルタイムに観測する
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種結晶の内部の
状態や性質に関する情報を取得するための素子内部検査
装置および素子内部検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、微細なパターンを形成するための
縮小露光技術、情報記録媒体としての各種ディスクのカ
ッティング技術、あるいは半導体プロセスなどにおける
微細加工や成膜技術などの分野において、高出力かつ短
波長のレーザ光源が活発に研究開発されている。しか
し、こうしたレーザ光源にさらされた光学素子は、短波
長光源の高い光子エネルギーを受けて劣化しやすいとい
う問題がある。例えば、長波長レーザ光を４００ｎｍ
（ナノメートル）以下の紫外域の短波長レーザ光に波長
変換して出力するレーザ装置においては、紫外光による
波長変換結晶の劣化により、レーザ光出力が低下すると
いう問題が指摘されている。あるいは、短波長のレーザ
光が使用される光学系内に配置されるレンズや偏光素子
などの光学素子においても、こうしたレーザ光による劣
化が観測される。

【０００３】こうしたレーザ光の照射による素子の劣化
現象としては、素子内部に微小な欠陥が新たに形成さ
れ、その欠陥による散乱光が生じたり、または元々存在
していた微小な欠陥による散乱の散乱強度が大きくなる
といった現象があげられる。その理由としては、例え
ば、レーザの電界破壊による微小クラックの形成、レー
ザ光の入射に伴う化学組成の変化、あるいはカラーセン
ターと呼ばれる着色部の形成などが挙げられる。これら
の現象の発生の程度、あるいは発生しやすさは、素子の
製造条件によって大きく左右される。このため、レーザ
光に対して高い耐久性を示す光学素子を開発するために
は、素子の製造条件（不純物濃度や結晶の均質性など）
を最適化する必要があり、素子のレーザ劣化を極めて精
度よく観察する手段が必要とされる。しかしながら、レ
ーザ照射による素子劣化の初期段階における素子内部の
変化は極めて微弱であり、その観察は容易ではない。

【０００４】レーザ照射による劣化は、一般の顕微鏡で
は観察困難な、素子内部の微小散乱として出現すること
が多い。そこで、そのような劣化現象を観察する方法と
して、例えば「応用物理第５５巻第６号 ５４２−５６
９ページ」などに説明されている光散乱トモグラフィと
よばれる測定方法が使用される。この手法は、レーザ光
源のような直線状の照明光源を用いて面状の領域に関す
る画像情報を取得する方法である。より具体例には、こ
の方法は、素子内部にレーザ光を入射し、素子内部の欠
陥によって散乱されたレーザ光を顕微鏡及びカメラを用
いて検出して、素子内部の欠陥の分布あるいは散乱強度
を測定する方法である。

【０００５】従来、このような光散乱トモグラフィにお
いては、主としてヘリウムネオン（波長６３３ｎｍ）な
どの、連続発振する可視域のレーザ光が用いられてき
た。これは、可視波長域のレーザ光であれば、散乱光を
集光するレンズや散乱像を検出する撮像素子などの構成
素子として、一般的な可視光用の素子が利用可能であ
り、特殊なものを必要としないからである。また、レー
ザ光源の価格が安いこともその理由である。この場合、
レーザ光の出力としては１００ｍＷ（ミリワット）以下
の低パワーの光源が一般的であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】こうした従来の光散乱
による内部欠陥の観察装置においては、基本的に、非破
壊検査、すなわち、被検素子を破壊することなく検査す
ることを主眼としていたため、すでに存在している欠陥
の検出しかできなかった。すなわち、他のレーザ装置に
よって素子にレーザ損傷を与え、その後、光散乱観測装
置によって、そのレーザ損傷を観測するという手法が一
般的であった。ところが、一般に、レーザ損傷が与えら
れる部分は数１００ミクロン以下の微小な領域に限定さ
れることが多いので、その損傷位置を捜し出して光散乱
観測装置によって損傷部分からの散乱光の強度や分布を
再現性よく測定することは容易ではなかった。さらに、
レーザ劣化の初期段階においては、極めて微弱な変化を
示すに過ぎず、その測定は容易ではなかった。さらに、
レーザ損傷の発生、成長過程をリアルタイムに観察する
ことは困難であった。

【０００７】以上のような理由から、従来の波長または
出力のレーザ光源を用いて、レーザ劣化によって生ずる
素子中の微小散乱を正確に測定することは困難であっ
た。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、レーザ劣化による微小な散乱や発光
を精度良く測定することを可能とする素子内部検査装置
および素子内部検査方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の素子内部検査装
置は、被検素子内部の状態または性質に関する情報を得
るための装置であって、被検素子の内部に入射してそこ
に微小な欠陥を発生させることが可能な特性を有する損
傷光を出力する光源と、損傷光の入射により被検素子の
内部に欠陥が生成される過程と並行して、その欠陥によ
り散乱されまたは発生した検出対象光を検出し、その検
出対象光により形成される像を取得する像取得手段とを
備えている。

【００１０】本発明の素子内部検査方法は、被検素子内
部の状態または性質に関する情報を得るための方法であ
って、被検素子の内部に微小な欠陥を発生させることが
可能な特性を有する損傷光を被検素子に入射させるステ
ップと、損傷光の入射により被検素子の内部に欠陥が生
成される過程と並行して、その欠陥により散乱されまた
は発生した検出対象光を検出し、その検出対象光により
形成される像を取得するステップとを含んでいる。

【００１１】本発明の素子内部検査装置または素子内部
検査方法では、損傷光によって被検素子の内部に微小な
欠陥が生成され、それと同時にその欠陥部分で散乱され
た散乱光（あるいは、その欠陥部分で発光した発光）な
どの検出対象光が発生し、その像が取得される。

【００１２】なお、本発明の素子内部検査装置または素
子内部検査方法では、上記の検出対象光が、欠陥の生成
に寄与した損傷光により生じたものであるようにしてよ
いし、あるいは、光源とは異なる他の光源から出射され
た照明光により生じたものであるようにしてもよい。ま
た、損傷光を出射する光源としては、所定の周波数でパ
ルス発振をするレーザ光源を用いるのが好適である。ま
た、被検素子を損傷光の伝搬方向と直交する方向に移動
させながら像を逐次取得していくことにより、被検素子
内部の欠陥の平面的または空間的な分布状況を取得する
ことが可能である。さらに、検出対象光を複数の異なる
波長帯を持つ光に分離し、分離したそれぞれの光につい
て像を取得するようにすることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１４】［第１の実施の形態］図１および図２は、
本発明の第１の実施の形態に係る素子内部検査装置の構
成を表すものである。ここで、図１は、素子内部検査装
置の全体構成を表す正面図であり、図２は、素子内部検
査装置の要部構成を示す斜視図である。なお、本発明の
一実施の形態に係る素子内部検査方法は本実施の形態に
係る素子内部検査装置によって具現化されるので、以
下、併せて説明する。

【００１５】図１に示したように、この素子内部検査装
置は、レーザ光源１と、レーザ光源１から出射したレー
ザ光を所定のビーム径を有する平行なレーザ光８へと集
光して、ステージ９上に載置された被検素子２に入射さ
せる集光レンズ３と、被検素子２の内部を通過するレー
ザ光８によって生じた検出対象光（散乱光、プラズマ光
など）を拡大して結像させるための顕微鏡４と、顕微鏡
４によって拡大された検出対象光を撮像して像を生成す
るビデオカメラ５とを備えている。この素子内部検査装
置はまた、ビデオカメラ５によって生成された検出対象
光を記録するための画像記録装置６と、ビデオカメラ５
によって生成された像を表示するためのディスプレイ装
置７とを備えている。ここで、レーザ光源１が本発明に
おける「光源」の一具体例に対応し、主として顕微鏡４
およびビデオカメラ５が本発明における「像取得手段」
の一具体例に対応し、レーザ光８が本発明における「損
傷光」の一具体例に対応し、画像記録装置６が本発明に
おける「記録手段」に対応する。

【００１６】なお、被検素子２に入射したレーザ光は、
被検素子２の内部に存在する欠陥によって散乱され、散
乱光となる。また、被検素子２に入射したレーザ光によ
って被検素子２内部の欠陥が励起され、蛍光あるいはプ
ラズマ光が発生する場合もある。ここでは、被検素子２
の内部欠陥に起因して発生する散乱光、蛍光あるいはプ
ラズマ光などを総称して「検出対象光」と呼ぶ。また、
検出対象光により形成される像（散乱像など）を「検出
対象像」とする。

【００１７】レーザ光源１は、被検素子２に対して微小
な光損傷を与えるに十分な波長および出力を有するパル
ス発振レーザである。ここで、微小な光損傷とは、素子
に対して瞬時に与えられるような破壊的な損傷ではな
く、わずかな屈折率変化、着色、散乱などの変化を意味
する。そのようなレーザ光源１としては、例えば、波長
が２６６ｎｍ、発振パルスの繰り返し周波数（発振周波
数）が７ｋＨｚ、平均出力が３００ｍＷという仕様のパ
ルス発振Ｎｄ（ネオジウム）：ＹＡＧ（イットリウム・
アルミニウム・ガーネット）レーザ第４高調波レーザが
使用される。ここで、レーザ光源１としては、連続発振
レーザよりも、所定の周波数で発振するパルス発振レー
ザの方が好ましい。その理由は後述する。

【００１８】被検素子２は、レーザ損傷に関する情報を
収集すべき対象となる素子である。本実施の形態では、
被検素子２がベータホウ酸バリウム（β−ＢａＢ
_２Ｏ_４）である場合について説明する。図２に示したよ
うに、レーザ光８は、被検素子２に、その側面から入射
し、この被検素子２の主表面に近いところを主表面とほ
ぼ平行に通過するようになっている。このベータホウ酸
バリウムは、紫外域で使用される波長変換結晶であり、
より具体例には、波長が５３２ｎｍのレーザ光を２６６
ｎｍの波長のレーザ光に波長変換する機能を有する。こ
の波長２６６ｎｍのレーザ光は、ビームサイズを１００
μｍ（マイクロメートル）以下に集光したときに、図２
に示したように、ベータホウ酸バリウムの結晶に対して
微小な欠陥２ａを形成させ、散乱源となることが知られ
ている。したがって、このベータホウ酸バリウムの結晶
に関しては、波長が２６６ｎｍのレーザ光によるレーザ
損傷現象に特に関心が集まっている。この現象に関して
は、例えば「ＯＳＡ Ｔｒｅｎｄｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ
ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ｖｏｌ．１７ ｐ７９−
８３，１９９８）に報告がなされている。

【００１９】顕微鏡４は、レーザ光の波長にて十分に高
い透過率を示す対物レンズ４ａと、所定の波長域の光の
みを透過させる帯域透過フィルタ４ｂとを備え、被検素
子２から出射される検出対象光を拡大して結像させるよ
うになっている。対物レンズ４ａとしては、例えば、倍
率が１０倍、開口数（ＮＡ）が０．２０、透過波長域が
２３０ｎｍ以上のものが使用される。帯域透過フィルタ
４ｂは、波長が主として２６６ｎｍである検出対象光の
中に混じって顕微鏡４に入射する他の波長の光をカット
するためのものである。これらの他の波長の光は、レー
ザ光８の入射によって被検素子２が発する蛍光やプラズ
マなどに起因するものである。そのような帯域透過フィ
ルタ４ｂとしては、例えば、２８０ｎｍ以上という透過
波長域のものを使用するのが好適である。

【００２０】ビデオカメラ５は、レーザ光８の波長に対
して十分大きな感度を有する撮像管（図示せず）を有
し、これにより、顕微鏡４によって拡大され結像された
像を撮像することにより電子画像に変換するようになっ
ている。そのような撮像管としては、例えば、波長域２
００〜７００ｎｍにおいて感度を有すると共に特に波長
２６６ｎｍにおいて０．１μＡ／μＷ以上の感度を有す
るものが使用される。ここで、単位μＡ／μＷは、１μ
Ｗ（マイクロワット）の光が入射されたときに発生する
信号出力電流の大きさをμＡ（マイクロアンペア）で表
したものである。なお、撮像管に代えて、固体撮像素子
であるＣＣＤ（電荷結合素子）などを使用することも可
能である。

【００２１】画像記録装置６は、ビデオカメラ５によっ
て取得された映像を動画像として長時間にわたって記録
可能なものであり、例えばディジタルビデオテープを用
いた記録装置や、記録可能なＤＶＤ（ディジタルビデオ
ディスク）装置などが使用される。あるいは、コンピュ
ータの外部記憶装置であるハードディスクなどを用いて
記録するようにしてもよい。また、通常のアナログ方式
の記録装置であってもよい。

【００２２】ディスプレイ装置７は、ビデオカメラ５に
よって取得された映像（検出対象像）を表示するための
もので、例えばＣＲＴ（陰極線管）やＬＣＤ（液晶表示
装置）などが使用される。

【００２３】次に、図１、図２、および図３〜図５を参
照して、以上のような構成の素子内部検査装置の動作お
よび作用を説明する。ここで、図３〜図５は、本装置に
おいて測定された検出対象像の変化の一例を表すもの
で、より詳細には、図３はレーザ照射開始直後における
検出対象像の写真を示し、図４はレーザ照射開始から１
時間経過後における検出対象像の写真を示し、図５はレ
ーザ照射開始から２時間経過後における検出対象像の写
真を示す。

【００２４】図１において、レーザ光源１より出射した
紫外線レーザ光は、集光レンズ３により集光されてレー
ザ光８となり、被検素子２に側面から入射する。この被
検素子２の内部におけるレーザビーム８の直径は１００
μｍ程度となっている。

【００２５】被検素子２の内部の欠陥２ａが存在する領
域をレーザ光が通過すると、レーザ光は、欠陥２ａによ
って散乱される。散乱された光は、顕微鏡４によって拡
大され、結像される。顕微鏡４によって拡大結像された
検出対象像は、ビデオカメラ５によって撮像され、検出
対象像は、ディスプレイ装置７に表示されると共に、画
像記録装置６によって長時間にわたって自動的に記録さ
れる。これにより、被検素子２の内部における欠陥２ａ
の分布や、欠陥２ａからの検出対象光の強度などが観測
される。

【００２６】本実施の形態においては、レーザ光源１の
出力は、被検素子２に対して瞬時に破壊的な損傷を与え
る程の強度は有しないが、被検素子２の内部に微小な欠
陥２ａを形成させる程度の強度を有している。このた
め、ビデオカメラ５により得られる検出対象像は、時間
の経過と共に、例えば図３〜図５に示すように変化す
る。すなわち、図３に示したように、レーザ照射開始直
後においては、被検素子２の内部に初期から存在する欠
陥のみによって散乱が生ずるので、欠陥２ａの数は比較
的少なく、また、各欠陥２ａのサイズも比較的小さい。
ところが、レーザ照射開始から１時間経過すると、図４
に示したように、欠陥２ａの数およびサイズはともに増
加し、レーザ照射開始から２時間経過すると、図５に示
したように、欠陥２ａの数およびサイズはさらに増加す
る。

【００２７】なお、本実施の形態においては、レーザ光
源１の平均出力を３００ｍＷとしたが、被検素子２の劣
化のしやすさ（すなわち、欠陥２ａの発生のしやすさ）
に応じて強度を変更するのが好ましい。具体例には、劣
化しやすい素子の場合には平均出力を小さくし、劣化し
にくい素子の場合には平均出力を大きくすればよい。

【００２８】また、図３〜図５に示したようなレーザ劣
化による検出対象像を単に表示し記録するにとどまら
ず、図示しないコンピュータ処理により解析して、欠陥
の個数や散乱強度分布などを解析することも可能であ
る。そして、これらの解析結果を基に、被検素子２のレ
ーザ照射に対する耐久性、レーザ劣化のメカニズム、お
よび、被検素子にとって適した入射レーザ光の条件など
の情報を収集するようにすれば、被検素子２の製造方法
の改善に大いに寄与することとなる。また、市販の素子
におけるレーザ耐久性などの特性を評価・比較すること
も可能になる。

【００２９】また、レーザ光８の強度が強いために、ビ
デオカメラ５の図示しない撮像素子の撮像可能光量を超
える場合は、適当な減透過フィルタ（ＮＤフィルタ）を
顕微鏡４の内部に挿入して観察すればよい。

【００３０】また、本実施の形態では、帯域透過フィル
タ４ｂを顕微鏡４の内部に挿入することにより、蛍光な
どの影響を除去することとしたが、レーザ入射による蛍
光またはプラズマ光が、被検素子２の劣化現象の解明に
有効な情報を提供する場合は、上記の帯域透過フィルタ
４ｂに代えて、蛍光またはプラズマ光を選択的に通過さ
せる帯域透過フィルタを顕微鏡４の内部に挿入するのが
好ましい。これにより、散乱光の影響を除去して、蛍光
やプラズマ光のみを検出することが可能となる。

【００３１】ところで、本実施の形態では、７ｋＨｚと
いう比較的早い繰り返し周波数でパルス発振するレーザ
光源１を使用するようにしている。このようなレーザ光
源が望ましい理由を以下に説明する。

【００３２】まず、パルス発振レーザが好ましい理由を
説明する。

【００３３】従来技術の項において説明したように、従
来の光散乱測定装置においては、一般に連続的に発振す
るレーザ光が得られていた。これは、ヘリウムネオンレ
ーザなどの安価な連続発振レーザが使用可能だからであ
る。ところが、本装置においては、レーザ光を用いて被
検素子にレーザ損傷を与えることを主眼としているた
め、高いレーザ光出力が必要となる。平均出力が等しい
レーザ光を比較した場合には、連続発振レーザ光よりも
パルス発振レーザ光の方が素子に変化を与えやすいこと
が知られている。これは、極めて短いレーザパルス時間
の間に高い光エネルギーが集中し、極めて高いピーク出
力が得られるからである。言い換えれば、パルス発振レ
ーザを光源として使用した場合には、連続発振レーザよ
りも低いレーザパワーによってレーザ損傷を起こすこと
が可能であり、装置の小型化、低電力消費が可能となる
のである。

【００３４】次に、パルス発振レーザの繰り返し周波数
を１００Ｈｚないし１００ＭＨｚとすることが望ましい
理由を説明する。

【００３５】低い繰り返し周波数のパルス発振レーザ光
源の場合には、パルス間隔（パルス周期）が長いことか
らパルスデューティ比（パルス間隔に対するパルス幅の
比）が小さく、結果としてレーザ光のピーク強度は極め
て強くなる。こうしたレーザ光を集光レンズ３で集光し
て被検素子２に入射させると、被検素子２の内部におけ
るレーザ電界強度が強くなりすぎて、被検素子２を瞬時
に破壊するおそれがある。例えば、繰り返し周波数が１
０Ｈｚ、パルス幅が８ｎｓｅｃ（ナノ秒）、出力が３０
０ｍＷのパルス発振レーザ光を１００μｍの直径にまで
集光した場合、レーザ光の強度のピーク密度は５０ＧＷ
（ギガワット）／ｃｍ^２にまで達する。この値は、Ｈａ
ｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｃｒｙｓｔａｌｓ（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌ
ａｇ社出版）に記載された、ベータホウ酸バリウムの電
界破壊しきい値（＝０．１２ＧＷ／ｃｍ^２）を大きく上
回っている。このため、被検素子２がベータホウ酸バリ
ウムの結晶であるとすると、この結晶はレーザ光の照射
によって瞬時に破壊されることになる。この場合、レー
ザ光の平均出力を小さくすれば破壊を免れるが、その一
方で、検出対象光の平均強度が低下し、観測が困難とな
る。また、レーザビームの直径を大きくすることによっ
ても結晶の破壊を免れるが、その一方で、測定の空間分
解能が低下する。以上のことから、１００Ｈｚ以下の低
い繰り返し周波数のパルス発振レーザを使用することは
好ましくない。

【００３６】一方、繰り返し周波数が３００ｋＨｚ以上
のパルス発振レーザ光の場合には、ピーク強度の密度が
小さくて、観測対象であるレーザ損傷が発生しにくい。
例えば、繰り返し周波数が３００ｋＨｚ、パルス幅が８
ｎｓｅｃ、出力が３００ｍＷのパルス発振レーザ光を１
００μｍの直径にまで集光した場合、レーザ光の強度の
ピーク密度は１．６ＭＷ（メガワット）／ｃｍ^２とな
る。上記した「ＯＳＡＴｒｅｎｄ ｉｎ Ｏｐｔｉｃｓ
ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ｖｏｌ．１７ｐ７９−
８３，１９９８」によると、この程度のピーク密度にお
ける、ベータホウ酸バリウム結晶の透過率の減少率は、
０．０５％／ｈ（毎時０．０５パーセント）よりも十分
小さな値である。すなわち、レーザ劣化現象をリアルタ
イムに観察することは困難となる。

【００３７】本発明において必要とされるレーザ光源
は、被検素子２に微小な劣化を蓄積させることができ
る、適切な大きさのパルスデューティ比を有するレーザ
光源である。すなわち、以上の考察から、そのような適
度なレーザピーク出力を有する光源としては、繰り返し
周波数が１００Ｈｚないし３００ｋＨｚ程度のパルスレ
ーザ光が好ましい。なお、この範囲の繰り返し周波数で
あれば、ビデオカメラ５の取り込み周波数（通常、約３
０Ｈｚ）と比べても十分に速いので、リアルタイムで検
出対象像を取り込むことができる。

【００３８】また、以上考察した繰り返し周波数よりも
十分大きな繰り返し周波数５０ＭＨｚないし１００ＭＨ
ｚで発振するモード同期レーザがある。このレーザで
は、繰り返し周波数が高いが、パルス幅がピコ秒ないし
フェムト秒のオーダーであり、極めて短い。このため、
レーザ強度のピーク密度は比較的高く、これにより照射
された試料（例えば、石英ガラス）は、短パルスのレー
ザ光源に特有の劣化を示す場合がある。したがって、こ
うした現象を計測する場合には、繰り返し周波数が５０
ＭＨｚないし１００ＭＨｚという高い繰り返し周波数で
発振するモード同期レーザを使用することが好ましい。

【００３９】次に、本実施の形態において、波長２６６
ｎｍの紫外線レーザ光を使用する理由を説明する。それ
は、第１に、短波長レーザ光は大きな光子エネルギーを
有し、素子に対して劣化を生じさせやすいからである。
第２に、一般に、散乱源のサイズが波長と同程度以下の
場合、散乱源の散乱光強度は波長の４乗に逆比例して大
きくなることから、光源としては短い波長を使用するこ
とにより、散乱測定の高感度化が期待できるからであ
る。具体的には、２６６ｎｍのレーザ光は、ヘリウムネ
オンレーザ光（６３３ｎｍ）と比べて、約３０倍の散乱
効率を有する。第３に、本実施の形態で被検素子２とし
たベータホウ酸バリウムは、波長２６６ｎｍにおける劣
化現象に特に関心がもたれており、この波長での劣化を
実際に測定することが重要だからである。

【００４０】ただし、本発明において使用する光源は、
パルス発振レーザにのみ限定されるものではない。例え
ば、レーザ光に対する反応性が高く、（例えば、ＫＴＰ
（ＫＴｉＯＰＯ_４）におけるグレイトラック劣化のよう
に）容易に劣化を生じる被検素子に対しては、連続発振
レーザ光を使用するようにしてもよい。

【００４１】このように、本実施の形態の素子内部検査
装置または素子内部検査方法によれば、被検素子２の内
部に入射してそこに微小な欠陥を発生させることが可能
な特性（より具体例には、波長および強度）を有するレ
ーザ光源１を用い、この光源から被検素子２に入射した
レーザ光８により被検素子２の内部に欠陥２ａを発生さ
せると共に、その生成された欠陥２ａを同一のレーザ光
８によって照明し、そこで散乱された（または発光し
た）検出対象光２ｂを検出対象像としてビデオカメラ５
によって捉えるようにしている。すなわち、レーザ光源
１から発せられるレーザ光は、被検素子２に損傷を与え
て欠陥２ａを発生または成長させてそこでの散乱強度な
どを強くするという役割を担うと同時に、発生または成
長させた欠陥２ａを照明する照明光源としても作用す
る。この結果、レーザ光による被検素子２の劣化現象を
リアルタイムに観測することが可能となる。これは、被
検素子２に損傷を与えうる特性（ここでは、波長および
強度）の光源を用いて検出対象像を測定することにより
初めて可能となったものである。

【００４２】また、本実施の形態によれば、入射するレ
ーザ光８の波長のみを通過させる帯域透過フィルタ４ｂ
を顕微鏡４の内部に挿入するようにしたので、レーザ光
によって被検素子２内部で生ずる検出対象光２ｂのうち
蛍光やプラズマ光の影響を排除して、本来の散乱光のみ
を観察することができる。また、本実施の形態では、ビ
デオカメラ５で得られた検出対象像を時間軸に沿って画
像記録装置６に記録するようにしたので、その記録され
たデータに基づいて、後から詳細な解析および検討を行
うことができる。

【００４３】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。

【００４４】上記第１の実施の形態では、被検素子２に
損傷を与えるレーザ光源と、観察（すなわち、欠陥２ａ
の照明）のためのレーザ光源とが同一であるものとして
説明したが、両者を別々のレーザ光源とすることも可能
である。本実施の形態は、そのような２種類の光源を用
いた場合の構成例を示すものである。

【００４５】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る
素子内部検査装置の要部構成を表すものである。なお、
本発明の第２の実施の形態に係る素子内部検査方法は本
実施の形態に係る素子内部検査装置によって具現化され
るので、以下、併せて説明する。

【００４６】この図に示したように、本実施の形態の素
子内部検査装置は、第１の実施の形態における構成（図
１）に加えて、集光レンズ３と被検素子２との間の光路
中に設けられたダイクロイックミラー１１と、可視光域
のレーザ光を出射するレーザ光源１２と、レーザ光源１
２から出射されたレーザ光を集光する集光レンズ１３と
を備えている。本実施の形態では、レーザ光源１はレー
ザ損傷付与用の光源として機能し、レーザ光源１２は観
察用の光源として機能する。また、本実施の形態では、
顕微鏡４内に配置される帯域透過フィルタ４ｂは、観察
用のレーザ光源１２から出射されるレーザ光１４の波長
域のみを透過し、レーザ損傷付与用のレーザ光源１から
出射されるレーザ光８やその他の波長の光を遮断するよ
うになっている。その他の構成は、図１の場合と同様で
ある。ここで、レーザ光源１２が本発明における「他の
光源」の一具体例に対応に対応し、レーザ光１４が本発
明における「照明光」に対応する。

【００４７】このような構成とした場合においても、上
記第１の実施の形態の場合と同様に、被検素子２の劣化
現象をリアルタイムに観察することができる。さらに、
本実施の形態によれば、ビデオカメラ５が、損傷付与用
レーザの波長に対して小さい感度しか有しない場合にお
いても、観察用レーザとして、ビデオカメラ５が十分な
感度を有する波長のレーザを選択することにより、被検
素子２の劣化現象のリアルタイム観察が可能となる。例
えば、標準的な撮像管やＣＣＤにおいては、紫外光に対
する感度が低く、紫外域の損傷付与用レーザ光のみを使
用した場合には観測ができないが、観察用レーザとして
可視光域のレーザを使用することにより、標準的なビデ
オカメラ５であっても測定が可能となる。

【００４８】［第３の実施の形態］次に、本発明の第３
の実施の形態について説明する。

【００４９】図７は、本発明第３の実施の形態に係る素
子内部検査装置の構成を表すものである。なお、本発明
の第３の実施の形態に係る素子内部検査方法は本実施の
形態に係る素子内部検査装置によって具現化されるの
で、以下、併せて説明する。本実施の形態に係る素子内
部検査装置は、上記第１の実施の形態（図１）における
レーザ光源１、画像記録装置６およびステージ９に代え
て、それぞれ、レーザ光源３１、コンピュータ３６およ
び可動ステージ３９を備えている。可動ステージ３９
は、被検素子２が搭載された状態でコンピュータ３６の
制御によりレーザ光８の進行方向と直交する方向に微小
ステップずつ移動可能になっている。また、レーザ光源
３１は、コンピュータ３６の制御により、その出力強度
が変化するようになっている。ここで、可動ステージ３
９が本発明における「移動台」の一具体例に対応する。

【００５０】図８は、コンピュータ３６の概略構成を表
すものである。この図に示したように、コンピュータ３
６は、入力処理部３６１と、フレームメモリ３６２と、
画像処理部３６３と、フレームメモリ３６４と、出力処
理部３６５とを備えている。コンピュータ３６はまた、
ステージ駆動部３６６と、レーザ出力可変制御部３６７
と、画像記録部３６８と、制御部３６９とを備えてい
る。

【００５１】入力処理部３６１は、ビデオカメラ５から
出力されたビデオ信号を取り込んでディジタルの画像デ
ータに変換するなどの処理を行う。フレームメモリ３６
２は、入力処理部３６１から入力された１フレーム分の
画像データをそのまま記憶するためのものである。画像
処理部３６３は、フレームメモリ３６２から１フレーム
分の画像データを読み出すごとに、そこから１ライン分
の画像データを抽出し、フレームメモリ３６４に格納す
るという動作を行うようになっている。フレームメモリ
３６４は、画像処理部３６３によってフレームごとに抽
出された１ライン分の画像データを逐次蓄積するための
ものである。このフレームメモリ３６４に所定のライン
数の画像データが蓄積されることによって１枚の合成画
像データが構成されるようになっている。出力処理部３
６５は、フレームメモリ３６４に１フレーム分の画像デ
ータが揃った時点で、それを読み出し、ディスプレイ装
置７に出力すると共に、画像記録部３６８にも転送する
ようになっている。

【００５２】ステージ駆動部３６６は、可動ステージ３
９を、レーザ光８の進行方向と直交する水平方向に微小
量ずつステップ移動させる駆動制御を行うものである。
レーザ出力可変制御部３６７は、レーザ光源１の出力を
低出力状態と高出力状態とで切り換える制御を行うもの
である。本実施の形態において、低出力状態とは、被検
素子２に対して損傷を与えることがないレベル（例え
ば、１５ｍＷ程度）の出力状態をいい、高出力状態と
は、被検素子２に対して損傷を与えることが可能なレベ
ル（例えば、３００ｍＷ程度）の出力状態をいうものと
する。画像記録部３６８は、例えばハードディスク装置
などからなり、フレームメモリ３６２を経由して入力さ
れた生の画像データを記録すると共に、出力処理部３６
５から供給された合成画像データを記録するようになっ
ている。制御部３６９は、上記した各部に接続され、そ
れぞれの動作を制御するようになっている。

【００５３】その他の構成は、図１の場合と同様であ
り、その説明を省略する。

【００５４】次に、図９〜図１３を参照して、本実施の
形態に係る素子内部検査装置の動作および作用を説明す
る。ここで、図９〜図１１は、ビデオカメラ５により撮
像された生の画像の変化の様子を表し、図１２および図
１３は、本実施の形態によって得られた合成画像の一例
を表す。

【００５５】本実施の形態ではまず、制御部３６９は、
レーザ出力可変制御部３６７により、レーザ光出力を低
出力状態（ここでは、１５ｍＷ）に設定し、レーザ光８
による被検素子の劣化が起こらないようにしてある。ま
た、初期状態において、可動ステージ３９は、レーザ光
８が被検素子２の最端部に入射するように位置決めされ
ている。

【００５６】この状態で、レーザ光源１から被検素子２
に入射したレーザ光８は、この被検素子２内に存在する
欠陥２ａを照明し、そこで散乱される（または発光が生
じる）。この検出対象光は、ビデオカメラ５により、図
９に示したような線状の像として取得され、デジタル画
像としてコンピュータ３６に取り込まれると共に、ディ
スプレイ装置７に表示される。ここで、図９は、ディス
プレイ装置７の表示画面７ａを表すもので、被検素子２
に対応する映像部分２ｃの最端部（この図では上端部）
にレーザ光８による検出対象像を含む照明領域８ａが写
し出されている。コンピュータ３６に取り込まれた画像
データは、コンピュータ３６のフレームメモリ３６２に
一旦記憶されると共に、画像記録部３６８に送られ、記
録される。

【００５７】このデジタル画像中の照明領域８ａのう
ち、最も強く照明されている１本のラインＬ１（レーザ
の中心部が通過した部分に相当する）の画像データが、
後述するようにコンピュータ３６による抽出の対象とな
る。例えば、顕微鏡４によって結像可能な被検素子２の
領域が１ｍｍ×１ｍｍという大きさであり、ビデオカメ
ラ５の画素数（すなわち、画面７ａ上の画素数）が１０
００×１０００画素であるとすると、フレームメモリ３
６２内の１ライン分の画像データは、被検素子２におけ
る１μｍ幅の検出対象像に対応する。

【００５８】コンピュータ３６の画像処理部３６３は、
フレームメモリ３６２に格納された１フレームの画像か
ら、最も強く照明されている１本のラインＬ１の画像デ
ータを抽出し、フレームメモリ３６４の先頭アドレスの
ラインに格納する。

【００５９】次に、制御部３６９は、ステージ駆動部３
６６によって可動ステージ３９をステップ駆動させ、被
検素子２の位置をレーザ進行方向に対して直交する水平
方向に１μｍだけ移動させる。そして、上記の場合と同
様にして、そのフレームの画像データをフレームメモリ
３６２に格納すると共に、このフレームメモリ３６２か
ら、照明領域８ａのうちの最も強く照明されている１本
のラインＬ２（図示せず）の画像データを抽出し、フレ
ームメモリ３６４に蓄積する。

【００６０】以下同様にして、可動ステージ３９を１μ
ｍだけステップ移動させるごとに、１ラインＬ（ｉ）の
画像データを取得して、フレームメモリ３６４に蓄積す
る動作を繰り返す。なお、図１０は、可動ステージ３９
を“ｉ”ステップ分移動させた時点における表示画面７
ａの状態を表し、図１１は、可動ステージ３９を“ｎ”
ステップ分（すなわち、ストロークの最終端まで）移動
させた時点における表示画面７ａの状熊を表す。こうし
て、フレームメモリ３６４には、１ラインごとの抽出画
像からなる１フレーム分の合成された画像が生成され
る。なお、上記の画素数の例ではｎ＝１０００である。

【００６１】コンピュータ３６の画像処理部３６３は、
フレームメモリ３６４に格納された１フレーム分の画像
データを、ディスプレイ装置７に出力すると共に、画像
記録部３６８に記録する。これにより、ディスプレイ装
置７には、被検素子２内部の二次元的な欠陥分布が表示
される。

【００６２】次に、得られた２次元的欠陥分布図におけ
る、例えば中心部をレーザ光８が通過するように、可動
ステージ３９の位置を調整する。この状態で、制御部３
６９は、レーザ出力可変制御部３６７により、レーザ光
８を高出力状態（ここでは、３００ｍＷ程度）に変化さ
せ、長時間にわたって被検素子２にレーザ光８を照射
し、微小な損傷を発生させる。

【００６３】その後、制御部３６９は、レーザ出力可変
制御部３６７により、レーザ光８を元の低出力状態へと
戻し、上記と同様の手順により、再び２次元散乱分布を
測定する。

【００６４】図１２は、初期状態において、低出力状態
のレーザ光８によって被検素子２を走査照明し、ライン
合成をして得られた検出対象像を表し、図１３は、高出
力状態のレーザ光８による照射を行った後に、低出力状
態のレーザ光８によって被検素子２を走査照明し、ライ
ン合成をして得られた検出対象像を表す。これらの図に
示したように、被検素子２の内部の同一部分について、
レーザ照射前後の散乱強度の変化や、劣化の発生箇所と
散乱部分との相関などの情報を得ることができ、被検素
子２のレーザ損傷過程のメカニズムを知ることが可能と
なる。

【００６５】なお、観測過程（照明過程）におけるレー
ザ光８の平均出力および損傷発生過程におけるレーザ光
８の平均出力は、本実施の形態で設定した値に限定され
るものではなく、被検素子２のレーザ光８に対する耐久
性、ビデオカメラ５の感度、あるいは欠陥２ａの散乱強
度などに応じて適宜設定すればよい。

【００６６】また、被検素子２は、水平方向だけでな
く、厚さ方向にも移動させるようにしてもよい。この場
合には、被検素子２内部における欠陥２ａの３次元分布
を取得することが可能である。但し、被検素子２の表面
からあまりに深いところでは、顕微鏡４の対物レンズ４
ａのＮＡとの関係で、対物レンズ４ａが被検素子２と空
間的に重なることとなり、測定不可となる。

【００６７】［第４の実施の形態］次に、本発明の第４
の実施の形態について説明する。

【００６８】図１４は、本発明における第４の実施の形
態に係る素子内部検査装置の全体構成を表す斜視図であ
る。図１５は、図１４に示した素子内部検査装置におけ
る撮像素子の構成を表す図である。なお、本実施の形態
に係る素子内部検査方法は、本実施の形態に係る素子内
部検査装置によって具現化されるので、以下、併せて説
明する。

【００６９】本実施の形態に係る素子内部検査装置は、
被検素子２からの検出対象光を複数（例えば４つ）の波
長帯に分けて受光し、各波長帯における検出対象像をそ
れぞれ取得することができるよう構成されている。本実
施の形態に係る素子内部検査装置において、レーザ光源
１、集光レンズ３，顕微鏡４およびステージ９は、第１
の実施の形態とそれぞれ同様に構成されている。また、
被検素子２は、第１の実施の形態と同様に、例えばベー
タホウ酸バリウムである。

【００７０】本実施の形態に係る素子内部検査装置で
は、第１の実施の形態（図１）のビデオカメラ５に代え
て、光を波長帯毎に分けて受光することができるビデオ
カメラ４５が配置されている。図１５は、ビデオカメラ
４５の撮像部を拡大して表すものである。図１５に示し
たように、ビデオカメラ４５の撮像部には、４つの撮像
素子４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄを、例えば２行２
列に配列してなる素子群４５０が２次元的に多数配列さ
れており、各素子群４５０が画像の一画素に対応するよ
うになっている。撮像素子４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４
５ｄは、それぞれ、例えば２００〜３００ｎｍ，３００
〜５００ｎｍ，５００〜６５０ｎｍ，６５０〜８００ｎ
ｍの波長帯の光に対して選択的に感度を持つようになっ
ている。各撮像素子４５ａ〜４５ｄは、例えばＣＣＤ
（電荷結合素子）などを用いて構成することができる。
また、このような撮像素子は、例えば、目的とする波長
帯の光を選択的に透過する無反射膜などをＣＣＤ上に成
膜することによって得られる。

【００７１】顕微鏡４は、検出対象光を十分に拡大する
ようになっている。また、それぞれの素子群４５０の面
積は、検出対象光により撮像部に形成される像の大きさ
よりも十分小さくなるようになっている。なお、撮像素
子４５ａ〜４５ｄとしては、被検素子２からの検出対象
光を波長帯毎に受光できるものであれば、ＣＣＤ以外の
素子を用いても良い。

【００７２】画像記録装置４６は、ビデオカメラ４５に
よって取得された波長帯毎の検出対象像を動画像として
長時間にわたって記録できるよう構成されている。この
画像記録装置４６としては、例えばコンピュータの記憶
装置であるハードディスクなどが使用される。画像処理
装置４８は、ビデオカメラ４５によって取得された波長
帯毎の検出対象像を画像情報としてディスプレイ装置４
７へ送るようになっている。この画像処理装置４８とし
ては、例えばコンピュータが用いられる。ここで、ビデ
オカメラ４５および画像処理装置４８は、本発明におけ
る「分離取得手段」の一具体例に対応する。

【００７３】ディスプレイ装置４７は、画像処理装置４
８から検出対象像の波長帯毎の画像情報を受け取り、波
長帯毎の複数の画像として表示する、あるいは、それぞ
れ異なる色の濃淡を用いて同一画像に重ね合わせて表示
することができるよう構成されている。ディスプレイ装
置４７には、例えばＣＲＴや液晶表示装置を用いること
ができる。

【００７４】次に、第４の実施の形態に係る素子内部検
査装置の作用について説明する。図１４において、レー
ザ光源１により射出されたレーザ光は、集光レンズ３に
より集光されて被検素子２に入射する。この被検素子２
の内部における、レーザビーム直径は例えば１００μｍ
である。被検素子２に入射したレーザ光は、被検素子２
の内部に存在する欠陥によって散乱される。また、同時
に、被検素子２内部に存在する欠陥などによって、照射
されたレーザ光は励起され蛍光となって発光する。レー
ザ照射によりラマン散乱光やプラズマ光が発生する場合
もある。これらの検出対象光は、顕微鏡４によって拡大
され、ビデオカメラ４５の撮像部に結像する。ビデオカ
メラ４５により撮像された検出対象像は、画像処理装置
４８により画像情報としてディスプレイ装置４７に送ら
れ、ディスプレイ装置４７により表示され、同時に、画
像記録装置４６によって記録される。

【００７５】図１６，図１７，図１８，図１９は、本実
施の形態における素子内部検査装置による検査結果の例
を模式的に表したものである。図１６〜図１９におい
て、長方形の枠は、ディスプレイ４７の表示画面の外枠
を表している。ここでは、ディスプレイ装置４７は、４
つの波長帯毎に画像を表示するようになっている。図１
６は、第１波長帯（２００〜３００ｎｍ）の光により形
成された検出対象像に対応し、図１７は、第２波長帯
（３００〜５００ｎｍ）の光により形成された検出対象
像に対応している。また、図１８は、第３波長帯（５０
０〜６５０ｎｍ）の光により形成された検出対象像に対
応し、図１９は、第４波長帯（６５０〜８００ｎｍ）の
光により形成された検出対象像に対応している。なお、
図１６〜１９は、レーザ光を照射開始直後におけるもの
とする。

【００７６】図１６〜図１９のそれぞれにおいて、長方
形の枠の内側に示された黒い点は、対応する波長帯にお
いて検出対象光が検出された領域を示す。図１６では、
７個の欠陥が観察されているのに対し、図１７では、図
１６で観察された７個の欠陥うち、３個の欠陥のみが観
察されている。これは、第１波長帯の光を散乱する（ま
たは発する）欠陥のうち、一部のみが第２波長帯の光を
散乱する（または発する）ことを意味しており、第１波
長帯および第２の波長帯の光を散乱する（または発す
る）３つの欠陥と、第１の波長帯の光のみを散乱する
（または発する）４つの欠陥とは種類が異なることを示
すものである。また、図１８では、図１６および図１７
において検出されていなかった欠陥（図中符号Ａで示
す。）が観察されている。これは、欠陥Ａが、第１波長
帯および第２波長帯の光よりも、第３波長帯の光を強く
散乱して（あるいは発して）いることを意味するもので
ある。

【００７７】図２０，図２１，図２２，図２３は、レー
ザ光を被検素子２に照射してから所定時間（時間ｔｏと
する。）経過したのちにおける、波長帯毎の検出対象像
を表すものである。図２０，図２１，図２２，図２３
は、それぞれ、第１波長帯，第２波長帯，第３波長帯，
第４波長帯の光により形成された像を表している。

【００７８】図２０では、図１６に示した検出対象像に
比べて欠陥の大きさが大きくなっている上、新しい欠陥
も出現している。これは、第１波長帯の光を散乱（また
は発光）する欠陥が、レーザ照射の継続に伴って拡大・
増加していることを意味する。図２１では、図１７と比
較して、欠陥の大きさが大きくなっている。このことか
ら、第２波長帯の光を散乱（または発光）する損傷が、
レーザ照射に伴って拡大したものと推定される。図２２
では、図１８に示した欠陥に対する時間的変化は見られ
ない。このことから、第３波長帯の光を散乱（または発
光）する欠陥は、レーザ照射によっては変化しないもの
と推定される。図２３では、図１９では観察されなかっ
た新たな欠陥が生じており、さらに、この新たな欠陥
は、図２０において観察された欠陥と同一であることが
分かる。このことから、レーザ照射によって第１波長帯
および第４波長帯の光を散乱（または発光）する損傷が
生じたことが推定される。なお、それぞれの波長帯の光
について検出される欠陥の分布に関しては、各画像を重
ね合わせることによって、より厳密に比較することがで
きる。

【００７９】このように、本実施の形態の素子内部検査
装置または素子内部検査方法によれば、被検素子２によ
り散乱（または発生）される光を複数の異なる波長帯を
もつ光に分離してその像を取得できるようにしたので、
検出対象光の検出される波長帯によって欠陥の種類とそ
の分布、および、素子の劣化に伴う欠陥の種類別の変化
についての情報を得ることができる。この情報は、レー
ザ照射による素子の劣化機構を明らかにする上できわめ
て重要なものである。また、被検素子２の同一部分から
の散乱光により形成された像と、蛍光およびプラズマ光
などの発光により形成された像とを区別してかつ同時に
観察することができる。

【００８０】また、本実施の形態によれば、ビデオカメ
ラ４５により取得した波長帯毎の画像情報を、時間軸に
沿って画像記録装置４６に記録するようにしたので、レ
ーザ劣化による検出対象像を単に表示し記録するにとど
まらず、記録されたデータに基づいて後から詳細な解析
や検討を行うことが可能になる。例えば、記録されたデ
ータから、画像の特定の領域、例えば特定の欠陥を選ん
でその発光強度の波長依存性および時間変化を追うこと
もできる。これらの解析結果を元に、被検素子のレーザ
照射に対する耐久性、レーザ損傷の原因となる欠陥の種
類および損傷の発生メカニズムに関する情報を収集する
ことができる。

【００８１】このように被検素子のレーザ照射に対する
耐久性、レーザ損傷の原因となる欠陥の種類および損傷
の発生メカニズムに関する情報を収集すれば、市販の素
子におけるレーザ耐久性などの特性を評価・比較するこ
とが可能になる。また、素子あるいは素子を構成する結
晶の評価も可能になり、その評価結果に基づき、結晶育
成方法の選択、結晶育成時の引き上げ速度、回転数、原
料純度、添加不純物および素子内の均一性といった育成
条件を最適化したり、育成後の熱処理やポーリング処理
などの条件を最適化することができるようになる。

【００８２】［第５の実施の形態］次に、本発明の第５
の実施の形態について説明する。

【００８３】上記第４の実施の形態では、検出波長帯の
異なる撮像素子４５ａ〜４５ｄ（図１５）を用いていた
が、本実施の形態では、検出波長帯が十分に広い単一種
類の撮像素子と複数種類の帯域透過フィルタとを用い
て、波長帯の異なる光をそれぞれ検出するようにしてい
る。なお、本実施の形態に係る素子内部検査方法は、本
実施の形態に係る素子内部検査装置によって具現化され
るので、以下、併せて説明する。

【００８４】図２４は、本発明の第５の実施の形態に係
る素子内部検査装置の全体構成を表す斜視図である。本
実施の形態の素子内部検査装置は、第４の実施の形態と
同様に構成されたレーザ光源１，集光レンズ３，ディス
プレイ装置４７およびステージ９を備えている。本実施
の形態の素子内部検査装置の顕微鏡５４は、その光路中
に、複数の帯域透過フィルタ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，
５１ｄ，５１ｅが択一的に挿入されるようになってい
る。これら帯域透過フィルタ５１ａ〜５１ｅは、互いに
異なる波長の光のみを選択的に透過するようになってい
る。

【００８５】第４の実施の形態のビデオカメラ４５（図
１４）は、検出帯域が異なる複数種類の撮像素子４５ａ
〜４５ｄ（図１５）を備えていたが、本実施の形態のビ
デオカメラ５５は、単一種類の撮像素子５５ａを備えて
構成されている。この撮像素子５５ａは、帯域透過フィ
ルタ５１ａ〜５１ｅのいずれを透過した光も検知できる
ように、十分に広い波長帯の光を検知できるよう構成さ
れている。撮像素子５５ａは、例えばＣＣＤであって、
顕微鏡５４の焦点位置近傍に２次元的に配列されてい
る。

【００８６】帯域透過フィルタ５１ａ〜５１ｅは、顕微
鏡５４の光路を横断るように移動するホルダ５０の上に
一列に配列されている。ホルダ５０は、図中ブロックで
示したフィルタ切り替え機構５２により駆動される。ホ
ルダ５０の構成は任意であるが、例えばボールネジ機構
などを利用したものが考えられる。フィルタ切り替え機
構５２は、ホルダ５０を、帯域透過フィルタ５１ａ〜５
１ｅの配列間隔とほぼ同じだけ順次移動し、帯域透過フ
ィルタ５１ａ〜５１ｅを一つずつ顕微鏡５４の光路中に
位置させるようになっている。フィルタ切り替え機構５
２は、コンピュータ５３により駆動制御される。なお、
帯域透過フィルタ５１ａ〜５１ｅの代わりに、特定の波
長だけを透過する干渉フィルタを用いても良い。また、
図２４に示した直進移動型のホルダ５０の代わりに、回
転型のホルダを用いてもよい。

【００８７】フィルタ切換機構５２によってホルダ５０
を順次移動させ、顕微鏡５４の光路中に位置する帯域フ
ィルタを順次切り替えることにより、ビデオカメラ５５
の撮像素子５５ａに波長帯の異なる光が順次入射するよ
うになっている。そのため、ビデオカメラ５５の撮像素
子５５ａによって、複数の波長帯の光を別々に受光する
ことができる。

【００８８】コンピュータ５３は、ビデオカメラ５５に
よって取得された波長帯毎の検出対象像を記録する機
能、および、波長帯毎の検出対象像を画像情報としてデ
ィスプレイ装置４７へ送る機能を有している。さらに、
コンピュータ５３は、フィルタ切り換え機構５２の駆動
制御も行うようになっている。ディスプレイ装置４７
は、第４の実施の形態と同様、コンピュータ５３から検
出対象像の波長帯毎の画像情報を受け取り、波長帯毎の
複数の画像として表示する、あるいは、それぞれ異なる
色の濃淡を用いて同一画像に重ね合わせて表示すること
ができるよう構成されている。

【００８９】本実施の形態においては、ホルダ５０を間
欠的に移動させ、顕微鏡５４の光路中に位置する帯域透
過フィルタ５１ａ〜５１ｅを順次切り替えることによ
り、顕微鏡５４を透過する光の波長を順次変え、その毎
に、検出対象像をビデオカメラ５５の撮像素子５５ａで
撮像する。これにより、被検素子２のレーザ照射による
劣化現象をリアルタイムに観察することができる。帯域
透過フィルタ５１ａ〜５１ｅの切り換えに要する時間が
被検素子２の劣化と比べて十分に短い時間となるよう、
レーザ光源１の出力や被検素子２での集光条件などを調
整することによって、ほぼ時間的同一性が保たれた検出
対象像を取得することができる。

【００９０】このように、本実施の形態によれば、顕微
鏡５４の光路中に複数の種類の帯域透過フィルタ５１ａ
〜５１ｅを択一的に挿入するようにしたので、同一の撮
像素子で複数の波長帯の光を検出することができ、第４
の実施の形態のように検出帯域の異なる複数の撮像素子
を設ける必要がない。従って、第４の実施の形態と同様
の効果に加えて、特にビデオカメラの構成や画像信号処
理が簡単になるという効果を奏する。また、検出対象と
する波長帯の選択や変更を、帯域透過フィルタ５１ａ〜
５１ｅの交換により簡単に行うことができる。

【００９１】［第５の実施の形態の変形例］図２５は、
第５の実施の形態の変形例に係る素子内部検査装置の全
体構成を表す図である。この変形例では、第５の実施の
形態における帯域透過フィルタ５１ａ〜５１ｅ（図２
４）の代わりに、顕微鏡５４の内部にチューナブルフィ
ルタ５６が挿入されている。チューナブルフィルタ５６
とは、光を選択的に透過するものであって、さらに、そ
の透過する光の波長帯を連続的に変化させることができ
るものである。チューナブルフィルタ５６はコンピュー
タ５３に接続されており、コンピュータ５３からの電気
信号により制御される。ビデオカメラ５５の撮像素子５
５ａは、チューナブルフィルタ５６を透過した光を受光
する位置に配置されているので、チューナブルフィルタ
５６を透過する光の波長帯が変化すると、撮像素子５５
ａが受光する光の波長帯も変化する。

【００９２】コンピュータ５３は、チューナブルフィル
タ５６に電気信号を送信し、チューナブルフィルタ５６
の透過特性を変化させることによって、透過する光の波
長帯を制御するようになっている。このチューナブルフ
ィルタ５６としては、例えばＬＣＴＦ（液晶チューナブ
ルフィルタ）やＡＯＴＦ（音響光学チューナブルフィル
タ）を用いることができる。第５の実施の形態と同様、
撮像素子５５ａは、チューナブルフィルタ５６の透過す
る光の波長帯を変更しても検出が可能なように、十分広
い波長帯で感度を有することが好ましい。その他の構成
は、第５の実施の形態と同様である。

【００９３】この変形例においては、チューナブルフィ
ルタ５６の透過波長帯を変更することで顕微鏡５４を透
過する光の波長を順次変え、その毎に、検出対象像をビ
デオカメラ５５の撮像素子５５ａで撮像する。これによ
り、被検素子２のレーザ照射による劣化現象をリアルタ
イムに観察することができる。チューナブルフィルタ５
６の透過波長の変更に要する時間が被検素子２の劣化と
比べて十分に短い時間となるよう、レーザ光源１の出力
や被検素子２での集光条件などを調整すれば、ほぼ時間
的同一性が保たれた、波長帯毎の検出対象像を取得する
ことができる。チューナブルフィルタ５６の透過特性の
変化は非常に速いので（例えばＬＣＴＦでは１ｍｓ以
下）、素子の劣化が比較的速い場合でも測定することが
できる。

【００９４】この変形例では、また、透過波長帯を連続
的に変化させる（すなわち、掃引する）ようにチューナ
ブルフィルタ５６を制御することができるので、被検素
子２の欠陥の一つ一つ（あるいは、いずれか注目する欠
陥）についての連続的なスペクトルを取得することがで
きる。

【００９５】このように、この変形例によれば、顕微鏡
５４の光路中にチューナブルフィルタ５６を挿入するよ
うにしたので、同一の撮像素子５５ａで複数の波長帯の
光を検出することができ、第４の実施の形態のように検
出帯域の異なる複数の撮像素子を設ける必要がなく、ビ
デオカメラの構成や画像信号処理が簡単になるという効
果を奏する。また、検出対象光のスペクトルを取得する
ことが可能になるため、被検素子における欠陥発生メカ
ニズムのより詳細な解明に役立ち、素子の製造方法の改
善に大いに資することができる。

【００９６】［第６の実施の形態］次に、本発明におけ
る第６の実施の形態について説明する。

【００９７】第４および第５の実施の形態では、被検素
子からの検出対象光のうち、検出対象光を帯域透過フィ
ルタなどを介してビデオカメラの撮像部に導くようにし
たが、この検出対象光を複数の光路を通る光に分岐し
て、それぞれ別個に検出するようにすることも可能であ
る。第６の実施の形態においては、顕微鏡内部に検出対
象光を分岐する手段を設けている。

【００９８】図２６は、第６の実施の形態に係る素子内
部検査装置の全体構成を表す図である。本実施の形態に
係る素子内部検査装置は、顕微鏡６４の内部にビームス
プリッタ６３を備えており、被検素子２からの検出対象
光を透過光と反射光の２つに分岐するようになってい
る。本実施の形態では、ビームスプリッタ６３を透過し
た光束をビデオカメラ６５に導いて撮像に利用し、ビー
ムスプリッタ６３により反射した光束を分光装置６６に
導いてスペクトル分析に利用するようになっている。こ
こで、ビームスプリッタ６３は、本発明における「分岐
手段」の一具体例に対応する。

【００９９】ビデオカメラ６５は、ビームスプリッタ６
３を透過した光束が結像する位置に撮像素子（図示せ
ず）を備えており、これにより、検出対象像を取得して
その時間的変化を観察することができるようになってい
る。ビデオカメラ６５は、第４の実施の形態のように、
検出波長帯の異なる複数種類の撮像素子を有しているも
のでも良いし、同じ検出波長帯の複数の撮像素子を有し
ているものであってもよい。

【０１００】顕微鏡６４と分光装置６６との間には、光
ファイバ６１が設けられており、顕微鏡６４内のビーム
スプリッタ６３により反射された光束を分光装置６６に
導くようになっている。分光装置６６は、ＣＣＤやフォ
トダイオードなどの受光素子（図示せず）を有してお
り、光ファイバ６１を介して分光装置６６に入射した光
束を受光できるようになっている。また、受光素子とし
て、光電子像倍管（フォトマルチプライヤ）など検出感
度の非常に高いものを用いれば、微少な光を増幅して検
出することができる。分光装置６６の前には、特定の波
長帯の光を選択的に透過する透過帯域フィルタを配置し
ても良い。

【０１０１】コンピュータ６８は、分光装置６６により
検出された検出対象光を用いて、そのスペクトルの詳
細、すなわち、発光ピークの数やピーク波長、ピーク強
度、半値幅などを解析することができるようになってい
る。さらに、コンピュータ６８は、ビデオカメラ６５に
よって取得された波長帯毎の検出対象像を記録する機
能、および、波長帯毎の検出対象像を画像情報としてデ
ィスプレイ装置６７へ送る機能を有している。なお、分
光装置６６およびコンピュータ６８は、本発明における
「分光手段」の一具体例に対応する。

【０１０２】ディスプレイ装置６７は、コンピュータ６
８から検出対象像の画像情報を受け取って、その検出対
象像の画像を表示すると共に、コンピュータ６８からス
ペクトルの詳細に関する情報を受け取って、例えば図２
７および図２８に示したようにグラフ状に表示すること
ができるよう構成されている。

【０１０３】図２７および図２８は、分光装置６６によ
り取得された検出対象光のスペクトルの一例を模式的に
表すものである。図２７は、被検素子２にレーザ光を照
射した直後のスペクトルを表し、図２８は、被検素子２
にレーザ光を照射してから所定時間（時間ｔ_０）経過し
たときのスペクトルを表している。図２７および図２８
において、横軸は検出対象光の波長であり、縦軸は検出
対象光の強度である。

【０１０４】図２７および図２８に示した例では、レー
ザ照射の継続によって、検出対象光のスペクトルの分布
に変化が現れていることが分かる。図２７および図２８
に示した例について説明すると、レーザ光（波長が
λ_０）を被検素子２に照射した直後は、波長λ_１にスペ
クトル強度のピークが観察されるが、レーザ光照射を時
間ｔ_０だけ継続すると、波長λ_１におけるスペクトル強
度が大きくなり、さらに波長λ_２に新たなピークが出現
する。また、波長λ_１を中心としたスペクトル分布の半
値幅がΔλ_１からΔλ_１ａへと大きくなる。

【０１０５】このように構成されているため、本実施の
形態の素子内部検査装置によれば、検出対象光を分枝
し、ビデオカメラ６５により検出対象像を取得すると共
に、分光装置６６によりスペクトルを取得するようにし
たので、被検素子のレーザ照射による欠陥の発生および
成長といった劣化現象について、画像とスペクトルの両
方の変化をリアルタイムに観察したり、注目する波長帯
を複数選んで画像をリアルタイムに観察したりすること
が可能である。なお、上記の実施の形態においては、検
出対象光を２つの光路を通るように分岐したが、これを
３以上の光路を通るように分岐して、それぞれに何らか
の検出手段を設けてもよい。また、第４の実施の形態ま
たは第５の実施の形態のように、波長帯毎の検出対象像
を取得する手段を備えても良い。

【０１０６】［第６の実施の形態の変形例］図２９は、
第６の実施の形態の変形例に係る素子内部検査装置の全
体構成を表す図である。この変形例では、ビームスプリ
ッタ６３における透過光および反射光を検出できる位置
に、２つのビデオカメラ７５ａ，７５ｂをそれぞれ配置
したものである。第１のビデオカメラ７５ａとビームス
プリッタ６３との間には、第１の帯域透過フィルタ７１
が配置され、第２のビデオカメラ７５ｂとビームスプリ
ッタ６３との間には、第２の帯域透過フィルタ７２が配
置されている。第２の帯域透過フィルタ７２は、第１の
帯域透過フィルタ７１とは異なる波長帯の光を透過する
ようになっており、これにより、ビデオカメラ７５ａ，
７５ｂは、波長帯の異なる検出対象光についての像を取
得することができるようになっている。例えば、第１の
帯域透過フィルタ７１を、散乱光を選択的に透過する狭
帯域透過フィルタとし、第２の帯域透過フィルタ７２
を、散乱光を遮断してその他の光（蛍光、プラズマ光な
ど）を透過する広帯域透過フィルタとすれば、時間的・
空間的に完全に同一な散乱像と発光像（蛍光、プラズマ
光により形成される像）を、別に取得することができ
る。

【０１０７】第１のビデオカメラ７５ａおよび第２のビ
デオカメラ７５ｂは、別々に感度を調整することができ
る。蛍光、プラズマ光などは散乱光に比べて強度が弱い
ため、第２のビデオカメラ７５ｂの感度を、第１のビデ
オカメラ７５ａの感度より高くすることにより、蛍光な
どによる像をも確実に取得することができる。

【０１０８】以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発
明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定さ
れず、種々の変形が可能である。例えば、第４ないし第
６の実施の形態において、第３の実施の形態と同様に自
動ステージを用い、レーザ照射前後の検出対象像の２次
元分布を取得するようにしてもよい。このようにすれ
ば、レーザ照射の前後の散乱・発光源の空間分布やその
強度の変化、スペクトルの変化、それらと劣化の発生箇
所との対応など、詳細な情報の検討によって、被検素子
のレーザ損傷メカニズムを知ることができる。

【０１０９】また、上述した第４ないし第６の実施の形
態では、被検素子２に損傷を与えるレーザ光源と、観察
のためのレーザ光源とが同一であるものとして説明した
が、図６に示した第２の実施の形態と同様に、両者を別
々のレーザ光源とすることも可能である。この場合、例
えば顕微鏡に、損傷用レーザの波長を遮断し他の波長を
透過するフィルタを挿入することによって、ビデオカメ
ラにより観察用レーザについての検出対象像を取得する
ことが可能になる。また、図２６に示したような分光手
段を用いてスペクトルを観察し、スペクトル強度が大き
くなるように観察用レーザの波長を選択することによっ
て、検出対象像の検出感度を向上することができる。こ
の場合、観察用レーザ光源に、発振波長を変化させるこ
とが可能な波長可変レーザを用いることができる。

【０１１０】また、上述した第１ないし第６の実施の形
態では、被検素子２としてベータホウ酸バリウムを例に
挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、その他の試料にも適用可能である。例えば、本発
明に係る素子内部検査装置および素子内部検査方法は、
固体レーザ結晶、非線形光学結晶、半導体材料など、種
々の材料評価の装置および方法に適用することができ
る。例えば、高出力のレーザ光の入射に対する耐久性が
問題となる材料としては、Ｎｄ（ネオジム）：ＹＡＧ
（イットリウムアルミニウムガーネット），Ｎｄ：ＹＶ
Ｏ_４（バナジウム酸イットリウム），Ｎｄ：ガラス，Ｙ
ｂ（イッテルビウム）：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＬＦ（イット
リウム・リチウム・フローライド），Ｅｒ（エルビウ
ム）：ＹＡＧ，Ｅｒ：ＹＬＦ，Ｔｉ：Ａｌ_２Ｏ_３などの
固体レーザ結晶、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ_４），ＲＴＰ
（ＲｂＴｉＯＰＯ_４），ＲＴＡ（ＲｂＴｉＯＡｓ
Ｏ_４），ＫＴＡ（ＫＴｉＯＡｓＯ_４），ＬｉＮｂＯ
_３（ニオブ酸リチウム），ＬｉＴａＯ_３（タンタル酸リ
チウム），ＫＤＰ（燐酸二水素カリウム），ＡＤＰ（燐
酸二水素アンモニウム），ＬＢＯ（ＬｉＢ_３Ｏ_５），Ｃ
ＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ_６Ｏ_１０）などの非線形光学結晶、
さらには、ＭｇＦ_２（弗化マグネシウム），ＣａＦ
_２（弗化カルシウム），溶融石英，合成石英などの硝材
がある。本発明は、これら固体レーザ結晶、非線形光学
結晶および硝材に対するレーザ損傷の評価にも適用可能
である。なお、上の材料の説明において、コロン（：）
の後に記載された物質（例えばＹＡＧ）は母体結晶を示
し、コロンの前に記載された物質（例えばＮｄ）は母体
結晶に添加された活性物質を示している。

【０１１１】また、上記第１ないし第６の実施の形態で
は、レーザ光源の発振波長を２６６ｎｍとしたが、被検
素子に損傷を生じさせるに十分大きな光子エネルギーを
有していれば、他の波長であってもよい。特に、被検素
子の劣化が微少な場合には、より吸収端に近い波長を持
つレーザ光源の方がより大きなあるいは急激な損傷を与
える可能性がある。例えば、被検素子がベータホウ酸バ
リウムである場合には、その吸収端波長は１９０ｎｍ程
度であるので、１９３ｎｍで発振するＡｒＦエキシマレ
ーザを光源として用いることもできる。また、特に、微
細化の進む半導体プロセスなどにおいて、発振波長が１
９３ｎｍのレーザが次世代加工検査用として注目されて
おり、その波長で用いられる光学素子の検査において
は、１９３ｎｍで発振するレーザを用いた検査は欠かせ
ない。また、１９３ｎｍを発生させる波長変換結晶とし
て、ベータホウ酸バリウムを使用することもできる。さ
らに、短波長で発振する光源を用いることによって、散
乱測定の高感度化も期待することができる。

【０１１２】表１は、被検素子の種類ごとの吸収端の波
長を表すものである。

【０１１３】

【表１】

【０１１４】被検素子の検査に用いるレーザは、表１に
示した被検素子の吸収端波長以上の発振波長を有してい
ることが好ましい。例えば、ＬＢＯ（吸収端１５５ｎ
ｍ）およびＣＬＢＯ（吸収端１８０ｎｍ）のように、バ
ンドギャップエネルギーのより大きな物質を評価する場
合には、より短い波長のレーザ光源を使用できる。ＫＴ
Ｐ（吸収端３５０ｎｍ）およびＬｉＮｂＯ_３（吸収端４
００ｎｍ）のように波長２６６ｎｍでも吸収域にありレ
ーザが透過しない場合には、例えば５３２ｎｍや３５５
ｎｍで発振するＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波レー
ザ、第３高調波レーザなど、より波長の長いレーザ光源
を使用することができる。表１に示したような被検素子
を検査する上では、レーザの発振波長の好ましい範囲は
１５０ｎｍ〜５５０ｎｍであり、遠紫外線で使用する光
学素子の検査におけるより好ましい範囲は１５０ｎｍ〜
３６０ｎｍである。レーザの発振波長を選定する上で
は、被検素子内部をレーザ光が透過できる程度に吸収が
小さくなるように選定することが必要である。また、被
検素子の劣化のし易さ、散乱・発光のし易さ、使用波
長、撮像素子の感度なども考慮してレーザの波長を選定
することが好ましい。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１８のいずれか１項に記載の素子内部検査装置また
は請求項１９ないし請求項３６のいずれか１項に記載の
素子内部検査方法によれば、損傷光を被検素子の内部に
入射させて被検素子の内部に欠陥を発生させると共に、
その欠陥の生成過程と並行して、その欠陥によって散乱
されまたは発生した検出対象光を検出し、その像を取得
するようにしたので、光の照射による被検素子の劣化メ
カニズムをリアルタイムで解析することができるという
効果を奏する。特に、従来困難であった劣化の初期段階
における微小な変化の観察を容易かつ高感度で行うこと
ができる。

【０１１６】特に、請求項２記載の素子内部検査装置ま
たは請求項２０記載の素子内部検査方法によれば、観測
の対象となる検出対象光が、損傷光によるものであるよ
うにしたので、損傷光が観測用の照明光の役割も果たす
ことになり、光源が単一で済む。したがって、装置構成
が簡略化されるという効果を奏する。

【０１１７】特に、請求項３記載の素子内部検査装置ま
たは請求項２１記載の素子内部検査方法によれば、検出
対象光が、損傷光を出射する光源とは異なる他の光源か
ら出射された照明光によるものであるようにしたので、
損傷光の波長帯に対する像取得手段の検出感度が低い場
合であっても、照明光に対する検出感度が十分な像取得
手段を用いることにより、光の照射による被検素子の劣
化過程と並行して、検出対象像を取得することが可能に
なるという効果を奏する。

【０１１８】また、請求項５記載の素子内部検査装置ま
たは請求項２３記載の素子内部検査方法によれば、損傷
光を出射する光源として、パルス発振をするレーザ光源
を用いるようにしたので、連続発振レーザを用いた場合
よりも低い消費電力によって被検素子などの損傷を付与
することができ、装置の小型化、低消費電力化が可能に
なるという効果を奏する。

【０１１９】また、請求項８記載の素子内部検査装置ま
たは請求項２６記載の素子内部検査方法によれば、損傷
光の波長が１５０ｎｍから５５０ｎｍの範囲にあるよう
にしたので、様々な被検素子に損傷を生じさせ、それに
伴って生じた検出対象光を取得することが可能になると
いう効果を奏する。

【０１２０】また、請求項１０記載の素子内部検査装置
または請求項２８記載の素子内部検査方法によれば、像
取得手段が、検出対象光のうち、所定の波長帯の光のみ
を選択的に透過させるようにしたので、必要な波長帯の
光のみを選択的に観測することができるという効果を奏
する。例えば、損傷光の入射によって被検素子内部で派
生的に生ずる光（例えば、蛍光やプラズマ光など）の影
響を排除して、生成された欠陥からの散乱光のみを観測
することができるようにしたり、あるいは、逆に、生成
された欠陥からの散乱光の影響を排除して、散乱光以外
の派生光のみを観測するようにすることもできる。

【０１２１】また、請求項１１記載の素子内部検査装置
または請求項２９記載の素子内部検査方法によれば、被
検素子を損傷光の伝搬方向と直交する方向に移動させな
がら検出対象像を逐次取得することにより被検素子内部
の欠陥の平面的または空間的な分布状況を取得するよう
にしたので、光照射による被検素子の劣化メカニズムを
平面的または空間的に知ることができるという効果を奏
する。

【０１２２】また、請求項１２記載の素子内部検査装置
または請求項３０記載の素子内部検査方法によれば、像
取得手段により取得した検出対象像を時間軸に沿って記
録するようにしたので、得られた検出対象像を基に、後
から詳細な分析および検討を行うことができるという効
果を奏する。具体的には、例えば、検出対象像の強度や
密度、あるいは分布を解析することにより、光照射によ
る被検素子の劣化メカニズムを詳細に解析することがで
きる。

【０１２３】また、請求項１３記載の素子内部検査装置
または請求項３１記載の素子内部検査方法によれば、検
出対象光を複数の異なる波長帯を持つ光に分離し、分離
したそれぞれの光により形成される像を取得するように
したので、検出対象光の検出される欠陥の種類を調べる
ことが可能になり、素子の劣化メカニズムを解明し、素
子の製造方法の改善に大いに資することができるという
効果を奏する。

【０１２４】また、請求項１４記載の素子内部検査装置
または請求項３２記載の素子内部検査方法によれば、検
出対象光のうち特定の波長帯の光を選択的に透過し、そ
の透過波長帯を変化させながら像の取得を行うようにし
たので、検出対象光の波長帯毎の像の取得が容易になる
という効果を奏する。

【０１２５】また、請求項１５記載の素子内部検査装置
または請求項３３記載の素子内部検査方法によれば、検
出対象光を複数の光路を通るように分岐し、その少なく
とも一方の光路を通る光を用いて像を取得するようにし
たので、検出対象光を像の取得以外の用途に利用するこ
とが可能になるという効果を奏する。

【０１２６】また、請求項１６記載の素子内部検査装置
または請求項３４記載の素子内部検査方法によれば、検
出対象光のスペクトルを取得するようにしたので、素子
の劣化メカニズムを解明に、より一層資することができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る素子内部検査
装置の概略構成を表す正面図である。

【図２】この素子内部検査装置の要部と被検素子との位
置関係を表す斜視図である。

【図３】第１の実施の形態に係る素子内部検査装置によ
るレーザ光の照射開始直後における被検素子内部の状態
を示す顕微鏡写真である。

【図４】第１の実施の形態に係る素子内部検査装置によ
るレーザ光の照射開始から所定時間経過後における被検
素子内部の状態を示す顕微鏡写真である。

【図５】第１の実施の形態に係る素子内部検査装置によ
って得られた、レーザ光の照射開始からさらに他の所定
時間経過後における被検素子内部の状態を示す画像を表
す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る素子内部検査
装置の概略構成を表す平面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る素子内部検査
装置の概略構成を表す正面図である。

【図８】図７におけるコンピュータの構成を表すブロッ
ク図である。

【図９】第３の実施の形態に係る素子内部検査装置の動
作を説明するための図である。

【図１０】第３の実施の形態に係る素子内部検査装置の
動作を説明するための他の図である。

【図１１】第３の実施の形態に係る素子内部検査装置の
動作を説明するためのさらに他の図である。

【図１２】初期状態における、被検素子内部の検出対象
像の顕微鏡写真である。

【図１３】高出力状態のレーザ光による照射を行った後
における、被検素子内部の検出対象像の顕微鏡写真であ
る。

【図１４】第４の実施の形態に係る素子内部検査装置の
構成を表す図である。

【図１５】図１４に示した素子内部検査装置における撮
像素子の構成を表す図である。

【図１６】被検素子に第１波長帯の損傷光を照射したと
きに撮像された被検素子の像を表す図である。

【図１７】被検素子に第２波長帯の損傷光を照射したと
きに撮像された被検素子の像を表す図である。

【図１８】被検素子に第３波長帯の損傷光を照射したと
きに撮像された被検素子の像を表す図である。

【図１９】被検素子に第４波長帯の損傷光を照射したと
きに撮像された被検素子の像を表す図である。

【図２０】被検素子に第１波長帯の損傷光を一定時間照
射し続けたときに撮像された被検素子の像を表す図であ
る。

【図２１】被検素子に第２波長帯の損傷光を一定時間照
射し続けたときに撮像された被検素子の像を表す図であ
る。

【図２２】被検素子に第３波長帯の損傷光を一定時間照
射し続けたときに撮像された被検素子の像を表す図であ
る。

【図２３】被検素子に第４波長帯の損傷光を一定時間照
射し続けたときに撮像された被検素子の像を表す図であ
る。

【図２４】第５の実施の形態に係る素子内部検査装置の
構成を表す斜視図である。

【図２５】第５の実施の形態の変形例に係る素子内部検
査装置の構成を表す斜視図である。

【図２６】第６の実施の形態に係る素子内部検査装置の
構成を表す斜視図である。

【図２７】被検素子に損傷光を照射したときの検出対象
光のスペクトル分布の一例を表す図である。

【図２８】被検素子に損傷光を一定時間継続して照射し
たときの検出対象光のスペクトル分布の一例を表す図で
ある。

【図２９】第６の実施の形態の変形例に係る素子内部検
査装置の構成を表す斜視図である。

【符号の説明】

１，１２…レーザ光源、２…被検素子、２ａ…欠陥、
３，１３…集光レンズ、４，５４，６４…顕微鏡、４ａ
…対物レンズ、４ｂ…帯域透過フィルタ、５，４５，５
５，６５，７５ａ，７５ｂ…ビデオカメラ、６，４６，
…画像記録装置、７，４７，６７，７７…ディスプレイ
装置、８…レーザ光、９…ステージ、１１…ダイクロイ
ックミラー、３６，５３，６８，７６…コンピュータ、
３９…可動ステージ、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ
…撮像素子、４８…画像処理装置、５０…ホルダ、５１
ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，７１，７２…帯
域透過フィルタ、５２…フィルタ切替機構、５６…チュ
ーナブルフィルタ、６３…ビームスプリッタ、６６…分
光装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/63 Ｇ０１Ｎ 21/63 Ｚ 21/95 21/95 Ｚ

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検素子内部の状態または性質に関す
   る情報を得るための素子内部検査装置であって、 前記被検素子の内部に入射してそこに微小な欠陥を発生
   させることが可能な特性を有する損傷光を出力する光源
   と、 前記損傷光の入射により被検素子の内部に欠陥が生成さ
   れる過程と並行して、その欠陥において散乱されあるい
   は発生した検出対象光を検出し、その検出対象光により
   形成される像を取得する像取得手段とを備えたことを特
   徴とする素子内部検査装置。
2. 【請求項２】 前記検出対象光は、前記光源から出射
   されて欠陥の生成に寄与した損傷光によるものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の素子内部検査装置。
3. 【請求項３】 前記検出対象光は、前記光源とは異な
   る他の光源から出射された照明光によるものであること
   を特徴とする請求項１記載の素子内部検査装置。
4. 【請求項４】 前記光源から出射される損傷光および
   前記他の光源から出射される照明光は、前記被検素子内
   部において互いに重なり合う光路を通るようになされて
   いることを特徴とする請求項３記載の素子内部検査装
   置。
5. 【請求項５】 前記光源は、所定の周波数でパルス発
   振をするレーザ光源であることを特徴とする請求項１記
   載の素子内部検査装置。
6. 【請求項６】 前記所定の周波数は、１００Ｈｚ（ヘ
   ルツ）ないし３００ｋＨｚ（キロヘルツ）の範囲内にあ
   ることを特徴とする請求項５記載の素子内部検査装置。
7. 【請求項７】 前記所定の周波数は、５０ＭＨｚ（メ
   ガヘルツ）ないし３００ＭＨｚの範囲にあることを特徴
   とする請求項５記載の素子内部検査装置。
8. 【請求項８】 前記損傷光の波長は、１５０ｎｍ（ナ
   ノメートル）以上５５０ｎｍ以下であることを特徴とす
   る請求項１記載の素子内部検査装置。
9. 【請求項９】 前記光源は、連続発振をするレーザ光
   源であることを特徴とする請求項１記載の素子内部検査
   装置。
10. 【請求項１０】 前記像取得手段は、前記検出対象光の
    うち、所定の波長帯域の光のみを選択的に透過させるフ
    ィルタを備えていることを特徴とする請求項１記載の素
    子内部検査装置。
11. 【請求項１１】 さらに、前記被検素子を前記光源から
    の損傷光の伝搬方向と直交する方向に移動させることが
    可能な移動台を備え、 前記像取得手段は、前記被検素子を前記移動台によって
    損傷光の伝搬方向と直交する方向に移動させながら像を
    逐次取得することにより、被検素子内部の欠陥の平面的
    または空間的な分布状況を取得することを特徴とする請
    求項１記載の素子内部検査装置。
12. 【請求項１２】 さらに、 前記像取得手段により取得した像を時間軸に沿って記録
    する記録手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の
    素子内部検査装置。
13. 【請求項１３】 前記像取得手段は、 前記検出対象光を複数の異なる波長帯を持つ光に分離
    し、分離したそれぞれの光により形成される像を取得す
    る分離取得手段を備えたことを特徴とする請求項１記載
    の素子内部検査装置。
14. 【請求項１４】 前記分離取得手段は、 前記検出対象光のうち特定の波長帯の光を選択的に透過
    し、かつその透過波長帯を変更できるよう構成された可
    変選択透過手段を備えたことを特徴とする請求項１３記
    載の素子内部検査装置。
15. 【請求項１５】 さらに、 前記検出対象光を複数の光路を通るように分岐する分岐
    手段をさらに備え、 前記分離取得手段は、前記検出対象光のうち、少なくと
    も一方の光路を通る光について、像を取得するようにな
    っていることを特徴とする請求項１３記載の素子内部検
    査装置。
16. 【請求項１６】 さらに、 前記検出対象光のスペクトルを取得するための分光手段
    を備えたことを特徴とする請求項１３記載の素子内部検
    査装置。
17. 【請求項１７】 前記損傷光を生ずる光源とは別に、 前記被検素子を照射する照射光を生ずる光源を備えたこ
    とを特徴とする請求項１３記載の素子内部検査装置。
18. 【請求項１８】 前記損傷光の波長は、１５０ｎｍか
    ら５５０ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１３
    記載の素子内部検査装置。
19. 【請求項１９】 被検素子内部の状態または性質に関
    する情報を得るための素子内部検査方法であって、 前記被検素子の内部に微小な欠陥を発生させることが可
    能な特性を有する損傷光を被検素子に入射させるステッ
    プと、 前記損傷光の入射により被検素子の内部に欠陥が生成さ
    れる過程と並行して、 その欠陥により散乱されまたは発生した検出対象光を検
    出し、その検出対象光により形成される像を取得するス
    テップとを含むことを特徴とする素子内部検査方法。
20. 【請求項２０】 前記検出対象光が、前記損傷光によ
    るものであるようにしたことを特徴とする請求項１９記
    載の素子内部検査方法。
21. 【請求項２１】 前記検出対象光が、前記損傷光とは
    異なる他の照明光によるものであるようにしたことを特
    徴とする請求項１９記載の素子内部検査方法。
22. 【請求項２２】 前記損傷光および前記照明光が、前
    記被検素子内部において互いに重なり合う光路を通るよ
    うにしたことを特徴とする請求項２１記載の素子内部検
    査方法。
23. 【請求項２３】 前記損傷光が、所定の周波数でパル
    ス発振をするレーザ光源であるようにしたことを特徴と
    する請求項１９記載の素子内部検査方法。
24. 【請求項２４】 前記所定の周波数が、１００Ｈｚな
    いし３００ｋＨｚ（キロヘルツ）の範囲内にあるように
    したことを特徴とする請求項２３記載の素子内部検査方
    法。
25. 【請求項２５】 前記所定の周波数が、５０ＭＨｚな
    いし３００ＭＨｚの範囲内にあるようにしたことを特徴
    とする請求項２３記載の素子内部検査方法。
26. 【請求項２６】 前記損傷光の波長が、１５０ｎｍ以
    上５５０ｎｍ以下であるようにしたことを特徴とする請
    求項１９記載の素子内部検査方法。
27. 【請求項２７】 前記光源が、連続発振をするレーザ
    光源であるようにしたことを特徴とする請求項１９記載
    の素子内部検査方法。
28. 【請求項２８】 前記像を取得するステップにおいて、
    前記検出対象光のうち、所定の波長帯域の光のみを選択
    的に透過させるようにしたことを特徴とする請求項１９
    記載の素子内部検査方法。
29. 【請求項２９】 さらに、前記被検素子を前記損傷光の
    伝搬方向と直交する方向に移動させ、 前記像を取得するステップにおいて、前記被検素子を損
    傷光の伝搬方向と直交する方向に移動させながら像を逐
    次取得することにより、素子内部の欠陥の平面的または
    空間的な分布状況を取得するようにしたことを特徴とす
    る請求項１９記載の素子内部検査方法。
30. 【請求項３０】 さらに、 取得した像を時間軸に沿って記録するステップを含むこ
    とを特徴とする請求項１９記載の素子内部検査方法。
31. 【請求項３１】 前記像を取得するステップにおい
    て、 前記検出対象光を複数の異なる波長帯を持つ光に分離
    し、分離したそれぞれの光により形成される像を取得す
    るようにしたことを特徴とする請求項１９記載の素子内
    部検査方法。
32. 【請求項３２】 前記像を取得するステップにおい
    て、 前記検出対象光のうち特定の波長帯の光を選択的に透過
    する選択透過手段を用いるようにし、かつ、その選択透
    過手段の透過波長帯を変更しながら、前記像の取得を行
    うようにしたことを特徴とする請求項３１記載の素子内
    部検査方法。
33. 【請求項３３】 前記像を取得するステップにおい
    て、 前記検出対象光を複数の光路を通るように分岐し、少な
    くとも一方の光路を通る光について、像を取得するよう
    にしたことを特徴とする請求項３１記載の素子内部検査
    方法。
34. 【請求項３４】 前記検出対象光のスペクトルを取得
    するステップを含むことを特徴とする請求項３１記載の
    素子内部検査方法。
35. 【請求項３５】 前記像を取得するステップにおい
    て、 前記損傷光を生ずる光源とは別に設けた光源を用いて、
    前記被検素子を照射するようにしたことを特徴とする請
    求項３１記載の素子内部検査方法。
36. 【請求項３６】 前記損傷光の波長が、１５０ｎｍか
    ら５５０ｎｍの範囲にあるようにしたことを特徴とする
    請求項３１記載の素子内部検査方法。