JP2018519676A - 光学フィルタリングを用いる微細フォトルミネッセンス撮像 - Google Patents

Abstract

ウエハを、ウエハ内でフォトルミネッセンスを誘発するのに十分な波長及び強度を有する励起光によって照明するステップと、照明に応答してウエハの一部分から放出されたフォトルミネッセンスをフィルタリングするステップと、フィルタリング済みのフォトルミネッセンスを検出器上に導いて、検出器上において１μｍ×１μｍ以下の空間分解能でウエハの一部分を撮像するステップと、検出されたフィルタリング済みのフォトルミネッセンスに基づいてウエハ内の１つ又は複数の結晶欠陥を識別するステップとを含む方法。

Description

本開示は、相補型金属酸化膜半導体撮像センサなどの集積回路デバイス内の欠陥を識別することに関する。

半導体材料は、エレクトロニクス及び光エレクトロニクスで広く使用されている。結晶質半導体材料は、結晶欠陥が発生しやすく、結晶欠陥は、その材料を利用したデバイスの性能にとって有害であり得る。結晶欠陥は、欠陥を識別するために使用され得る関連したフォトルミネッセンスを結果的にもたらし得る。

結晶質半導体材料を利用した光電子デバイスの一例は、集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）デバイスである相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）撮像センサ（ＣＩＳ：ＣＭＯＳ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ）である。ＣＩＳデバイスは、光強度パターンを電気デジタル信号に変換するために使用される。いくつかの場合、ＣＩＳは、信号処理用の付随するＣＭＯＳロジックを有するフォトダイオードの２次元アレイである。処理ＣＭＯＳロジックを有するそれぞれの個々のフォトダイオードは、ピクセルと呼称される。いくつかの場合、ＣＩＳは、百万個以上のピクセルを有する。

ＣＩＳは、一般に、ｎ／ｎ＋＋又はｐ／ｐ＋＋ウエハ上で製造される。一例として、いくつかの場合、薄い低濃度ドープのｎタイプ又はｐタイプエピタキシャル層（例えば、１×１０^１４〜１×１０^１５ｃｍ^−３のドーパント濃度をそれぞれ有する３〜５μｍの層）を高濃度ドープのｎ＋＋又はｐ＋＋基材（例えば、１×１０^１８〜１×１０^２０ｃｍ^−３のドーパント濃度を有する基材）上で成長させる。ＣＩＳは、エピタキシャル層上に形成され、これらのエピタキシャル層は、多くの場合、デバイス活性エリアと呼称される領域である。ＣＩＳの性能は、少なくとも部分的にこの活性エリアの特性の影響を受ける。

高濃度ドープの基材（多くの場合、ハンドルと呼称される）は、ＣＩＳ製造プロセスで活性エリアの機械的支持を提供する。また、いくつかの場合、基材は、ＣＩＳ内のクロストークの発生も低減する。例えば、基材は、赤色光に応答して１つのピクセルの下方に生成される少数キャリアがＣＩＳの隣接するピクセルに到達した際に結果的に生成されるクロストークを低減することができる。

ＣＩＳは、様々な異なる構成に従って構成することができる。例えば、ＣＩＳは、前面照明型（ＦＳＩ：ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ）のＣＩＳとして、又は背面照明型（ＢＳＩ：ｂａｃｋ ｓｉｄｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ）のＣＩＳとして構成することができる。ここで、「前」面は、ＩＣピクセル構造が製造されるウエハの面を意味する。いくつかの場合、ＢＳＩ型のＣＩＳを製造するには、ＣＩＳウエハは、最初にその前面上でＣＩＳ処理を受ける。次いで、ＣＩＳウエハは、その前面に沿ってウエハ担持体に接合され、且つそのｎ＋＋又はｐ＋＋基材のすべてが除去される時点まで、（例えば、数μｍだけ）その背面がシニングされる。次いで、ＣＩＳウエハの表面が不動態化され且つ反射防止被覆によってカバーされ、及びカラーフィルタがその背面上に製造される。使用時、光画像がＣＩＳウエハの背面上に投射され、その結果、ＣＩＳが光画像を電気デジタル信号に変換する。

シリコンのバンドギャップを上回る光子エネルギーを有するＣＩＳ上に投射された画像からの光は、主にＣＩＳ活性エリアで吸収される。この吸収は、電子と正孔とのペアを生成し、その結果、光電流が得られる。次いで、これらの光生成された少数キャリアは、その場所でｐ−ｎ接合によって収集される。光生成される少数キャリアの数は、ＣＩＳ活性エリアで吸収される光子の数に比例し、且つ光の強度に従って変化する。従って、生成された光電流の大きさに基づいて、ＣＩＳ活性エリア上に入射する光の強度を推定することができる。実際には、多くの場合、ＣＩＳのピクセルのそれぞれが、均一な低レベルの照明に応答して同一の又は実質的に類似した光電流を生成することが望ましい。さもなければ、相対的に小さい又は大きい光電流を有するピクセル（例えば、「欠陥」ピクセル）が、結果的に得られる画像内に明るい又は暗いスポット（即ち、欠陥を有していない領域よりも大きい画像強度）を結果的にもたらし得るであろう。

いくつかの場合、局所的な結晶欠陥及び重金属汚染は、所与のピクセルからの光電流を増大又は減少させることにより、低い照明レベルにおいて、明るいスポット又は暗いスポットを有する画像を結果的にもたらし得るであろう。ｐ−ｎ接合の空間電荷領域内に存在する場合、これらの欠陥は、少数キャリア用の生成中心として機能する。これは、これらのピクセルの暗電流の増大を結果的にもたらし、且つ欠陥が十分に深刻である場合、結果的に得られる画像内に白色の又は明るいスポットを結果的にもたらす。ｐ−ｎ接合の空間電荷領域の外側に存在する場合、これらの欠陥は、少数キャリアの再結合中心として機能する。これは、接合によって収集される光電流の量の減少を結果的にもたらし、且つ欠陥が十分に深刻である場合、低い照明レベルにおいて、結果的に得られる画像内に暗いスポットを結果的にもたらす。

局所的な結晶欠陥又は重金属汚染は、潜在的に、ＣＩＳの製造プロセスのすべてのステップで導入される可能性がある。従って、ＣＩＳの製造プロセスを改善及び制御するには、これらの欠陥を導入する処理ステップを迅速に識別することが重要である。

本明細書では、集積回路デバイス内で見出されるものを含む半導体材料内の欠陥を識別するシステム及び技法が記述される。更に詳しくは、これらのシステム及び技法は、特に、欠陥ＰＬがバンド間ＰＬと比較して異なるエネルギーを有する場合、フォトルミネッセンスを示す半導体材料内の局所的な個々の結晶欠陥を識別するために有用である。このような結晶欠陥は、ＣＩＳ製造などの材料又はデバイスの製造の様々な段階で半導体材料内に導入され得る。

一般に、第１の態様では、本発明は、ウエハを、ウエハ内でフォトルミネッセンスを誘発するのに十分な波長及び強度を有する励起光によって照明するステップと、照明に応答してウエハの一部分から放出されたフォトルミネッセンスをフィルタリングするステップと、フィルタリング済みのフォトルミネッセンスを検出器上に導いて、検出器上において１μｍ×１μｍ以下の空間分解能でウエハの一部分を撮像するステップと、検出されたフィルタリング済みのフォトルミネッセンスに基づいてウエハ内の１つ又は複数の結晶欠陥を識別するステップとを含む方法を特徴とする。

方法の実施形態は、以下の特徴及び／又は他の態様の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。例えば、検出されたフィルタリング済みのフォトルミネッセンスは、ウエハ内の結晶欠陥からのフォトルミネッセンスに対応することができる。フィルタリングするステップは、ウエハ内のバンド間遷移からのフォトルミネッセンスをフィルタリング済みのフォトルミネッセンスから実質的に除去することができる。

検出されたフィルタリング済みのフォトルミネッセンスは、約０．７ｅＶ〜約０．９ｅＶの範囲のエネルギーを有する光を含むことができる。ウエハは、シリコンウエハであってもよい。フィルタリングするステップは、約１．０ｅＶを超えるエネルギーを有する光が検出されることを実質的に阻止することができる。

いくつかの実施形態では、フィルタリングするステップは、ウエハの一部分から反射された励起光をフィルタリングするステップを更に含む。
いくつかの実施形態は、ウエハの一部分から反射された励起光を検出するステップを更に含む。また、方法は、検出されたフォトルミネッセンスを検出された励起光と比較するステップと、比較に基づいてウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別するステップとを含むこともできる。

ウエハは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像センサ用のものであってもよい。ウエハの一部分は、ＣＭＯＳ撮像センサの１つ又は複数のピクセルに対応することができる。ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別するステップは、ＣＭＯＳ撮像センサの１つ又は複数の欠陥ピクセルを識別するステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別するステップは、１μｍ以下の寸法を有する１つ又は複数の欠陥を識別するステップを含む。

方法は、ウエハの一部分から放出されたフォトルミネッセンスに基づいてウエハの一部分のフォトルミネッセンス強度マップを形成するステップと、ウエハの一部分から反射された励起光に基づいてウエハの一部分の反射強度マップを形成するステップとを更に含むことができる。ウエハの一部分からの検出されたフォトルミネッセンスと、ウエハの領域からの検出された反射励起光とを比較するステップは、フォトルミネッセンス強度マップがウエハの第１の場所において第１の強度変動を含んでいると判定するステップと、フォトルミネッセンス強度マップがウエハの第１の場所において第１の強度変動を含んでいると判定すると、反射強度マップがウエハの第１の場所において第２の強度変動を含んでいるかどうかを判定するステップと、反射強度マップがウエハの第１の場所において第２の強度変動を含んでいないと判定すると、欠陥がウエハの第１の場所に存在すると判定するステップとを含むことができる。ウエハの一部分からの検出されたフォトルミネッセンスと、ウエハの領域からの検出された反射励起光とを比較するステップは、反射強度マップがウエハの第１の場所において第２の強度変動を含んでいると判定すると、欠陥がウエハの第１の場所に存在しないと判定するステップを更に含むことができる。

いくつかの実施形態では、方法は、励起光の特性を調節するステップを更に含む。励起光の特性を調節するステップは、励起光の波長を調節するステップを含むことができる。励起光の波長は、ウエハの第２の部分から放出されるフォトルミネッセンスを増大させるように調節され得る。ウエハの第２の部分は、ウエハ内で第１の部分と異なる深さにあり得る。

励起光は、２００ｎｍ〜１，１００ｎｍの範囲の波長を有することができる。
ウエハは、シリコンウエハ又は化合物半導体ウエハであってもよい。
方法は、処理ステップをウエハに対して実行するステップを更に含むことができる。処理ステップは、イオン注入ステップ、アニーリングステップ、層堆積ステップ、酸化ステップ、及び研磨ステップからなる群から選択され得る。処理ステップは、結晶欠陥を識別するステップ後に実行され得る。方法は、処理済みのウエハを励起光によって照明するステップと、処理済みのウエハからのフォトルミネッセンスに基づいて処理済みのウエハ内の１つ又は複数の更なる欠陥を識別するステップとを含むことができる。方法は、ウエハ内で識別された結晶欠陥を更なる欠陥と比較するステップを含むことができる。

結晶欠陥は、ウエハの一部分の画像内の明るい部分に対応する。
一般に、別の態様では、本発明は、ウエハを、ウエハ内でフォトルミネッセンスを誘発するのに十分な波長及び強度を有する励起光によって照明するように構成された照明モジュールと、照明に応答してウエハの一部分から放出されたフォトルミネッセンスを検出するように構成された検出モジュールと、検出モジュール上において１μｍ×１μｍ以下の空間分解能でウエハの一部分を撮像するように構成された撮像オプティクスと、検出モジュールによる検出前にウエハの一部分から放出されたフォトルミネッセンスをフィルタリングするように構成された光学フィルタと、検出されたフィルタリング済みのフォトルミネッセンスに基づいてウエハ内の１つ又は複数の結晶欠陥を識別するように構成された処理モジュールとを含むシステムを特徴とする。

システムの実施形態は、以下の特徴及び／又は他の態様の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。例えば、光学フィルタは、ウエハ内の結晶欠陥からのフォトルミネッセンスに対応する光を検出モジュールに透過させることができる。光学フィルタは、ウエハ内のバンド間遷移からのフォトルミネッセンスを検出モジュールから実質的に遮断することができる。

光学フィルタは、約０．７ｅＶ〜約１．０ｅＶの範囲のエネルギーを有する光を検出モジュールに透過させることができる。光学フィルタは、約１．０ｅＶを超えるエネルギーを有する光を検出モジュールから実質的に遮断することができる。

いくつかの実施形態では、光学フィルタは、ウエハから検出モジュールに向かって反射された励起光の少なくとも一部を検出モジュールから遮断する。
励起光は、２００ｎｍ〜１，１００ｎｍの範囲の波長を有することができる。

照明組立体は、ウエハの照明された表面に対して垂直ではない光軸に沿って励起光をウエハに照射するように構成され得る。照明オプティクスは、ウエハの照明された表面に対して公称的に垂直である光軸を有することができる。

他の利点に加えて、実施形態は、製造プロセスにおいて（例えば、ＣＩＳデバイスの製造プロセスの中間ステップ又はその間において）、且つ／又は製造プロセスの完了後（例えば、製造後の検査の一部として）、ＣＩＳデバイス内の局所的な欠陥を識別するために使用することができる。いくつかの場合、実施形態は、１つ又は複数の個々の欠陥ピクセルがＣＩＳデバイス内で識別され得るように、ＣＩＳデバイスの単一のピクセルと関連した欠陥を識別するために使用することができる。いくつかの場合、実施形態は、ＣＩＳデバイス上における粒子状物質の存在に起因して、欠陥検出プロセスにおいて、さもなければ結果的にもたらされ得る陽性の数を低減するために使用することができる。特定の実施形態では、ＣＩＳデバイス内の結晶欠陥の結果としてもたらされるフォトルミネッセンスは、フォトルミネッセンスの他の供給源から弁別され得る。例えば、異なるエネルギーを有するフォトルミネッセンスを弁別するために光学フィルタリングが使用され得る。光学フィルタリングは、異なる供給源からのフォトルミネッセンス（例えば、結晶欠陥からのフォトルミネッセンス対バンド間フォトルミネッセンス）において、結晶欠陥からのフォトルミネッセンスを隔離し、且つそれによりデバイス内の個々の結晶欠陥を特定するために使用され得る。

一般に、明視野又は暗視野撮像を使用することができる。
１つ又は複数の実施形態の詳細が添付の図面及び以下の説明に記述される。他の特徴及び利点は、これらの説明及び図面から且つ請求項から明らかになるであろう。

ＣＩＳサンプル内の欠陥を検出する例示用のシステムを示す。 シリコン基材内の欠陥のフォトルミネッセンス強度特性の変動を有するフォトルミネッセンス強度マップを示す。 サンプル内の欠陥を検出する別の例示用のシステムを示す。

様々な図面における同一の参照符号は同一の要素を示す。
半導体材料から形成されたデバイス（例えば、ＣＩＳデバイス）内の欠陥は、デバイスの活性領域内でフォトルミネッセンスを誘発し、且つ局所的な強度変動についてフォトルミネッセンスを検査することにより識別することができる。

例えば、フォトルミネッセンスは、シリコンのエネルギーギャップを上回る光子エネルギー（例えば、１．１ｅＶを超える）を有する光により、シリコンウエハ内で誘発することができる。この光がシリコンに吸収されるのに伴って、電子−正孔ペアがシリコン内に生成される。これらの光生成されたキャリアのいくつかは、放射再結合を通じて再結合し、且つ光の光子を放出し、これがフォトルミネッセンスと呼称される現象である。

フォトルミネッセンスの強度はウエハの組成に応じて変化することから、（例えば、材料の欠陥又は汚染の結果としてもたらされる）ウエハの組成の局所的な変動は、誘発されるフォトルミネッセンスの局所的な変動を結果的にもたらす。従って、ＣＩＳデバイス内の欠陥は、例えば、少なくとも部分的に、フォトルミネッセンスを誘発するのに十分な励起光によってＣＩＳデバイスを照明し、且つ局所的な強度変動についてフォトルミネッセンスを検査することにより識別することができる。以下の説明はＣＩＳの欠陥の評価を参照するが、開示される技法は、欠陥フォトルミネッセンスを示す結晶半導体材料を使用した他のデバイスに対して更に広範に適用可能であることを理解されたい。

図１には、ＣＩＳ内の欠陥を識別する例示用のシステム１００が示されている。システム１００は、ステージ組立体１１０と、照明組立体１３０と、光学組立体１５０と、撮像組立体１７０とを含む。システム１００の例示用の使用法では、ＣＩＳサンプル１９０がステージ組立体１１０上に配置され、且つ検査のために位置決めされる。照明組立体１３０は、ＣＩＳサンプル１９０内でフォトルミネッセンスを誘発するのに適した励起光を生成する。光学組立体１５０は、照明組立体１３０によって生成された励起光をＣＩＳサンプル１９０上に導くことにより、ＣＩＳサンプル１９０内でフォトルミネッセンスを誘発し、且つ／又は励起光がＣＩＳサンプル１９０によって反射されるようにする。光学組立体は、ＣＩＳサンプル１９０によって生成されたフォトルミネッセンス及び／又はＣＩＳサンプル１９０によって反射された光を撮像組立体１７０に向かって導く。撮像組立体１７０は、フォトルミネッセンス及び反射励起光を検出し、且つ検出された光に基づいてＣＩＳサンプル１９０内の欠陥を識別する。

ステージ組立体１１０は、システム１００による検査時、ＣＩＳサンプル１９０を支持する。いくつかの場合、ステージ組立体１１０は、ＣＩＳサンプル１９０が照明組立体１３０、光学組立体１５０、及び／又は撮像組立体１７０との関係において移動し得るように、１つ又は複数の軸に沿って移動することができる。例えば、いくつかの場合、ＣＩＳは、システム１００の他のコンポーネントと関係した三次元のうちのいずれかに沿ってＣＩＳサンプル１９０を移動させるため、デカルト座標系のｘ、ｙ、及びｚ軸に沿って移動することができる。

照明組立体１３０は、ＣＩＳサンプル１９０上に入射する際にＣＩＳサンプル１９０内でフォトルミネッセンスを誘発する励起光を生成する。照明組立体１３０は、光源１３２ａ〜ｂと、コリメーティングレンズ１３４ａ〜ｂと、フィルタ１３６ａ〜ｂと、ダイクロイックビームスプリッタ１３８と、合焦レンズ１４０とを含む。

光源１３２ａ〜ｂは、ＣＩＳサンプル１９０内でフォトルミネッセンスを誘発するのに適した特定の特性を有する光を生成する。いくつかの場合、光源１０２ａ〜ｂは、特定の波長及び強度を有する光を生成するレーザ光源である。いくつかの場合、光源１３２ａ〜ｂは、それぞれ照明組立体１３０が異なるタイプの光を提供し得るように異なる波長を有する光を生成する。例えば、光源１３２ａは、第１の波長（例えば、５３２ｎｍ）を有する光を生成することが可能であり、且つ光源１３２ｂは、第２の波長（例えば、８８０ｎｍ）を有する光を生成することができる。

別の例として、光源１３２ａ〜ｂのいずれか又はこれらの両方は、５３２ｎｍ未満の波長（例えば、３００ｎｍ、３５０ｎｍ、４００ｎｍ、４５０ｎｍ、５００ｎｍ、又はこれらの任意の中間波長）を有する光を生成することができる。更に別の例として、光源１３２ａ〜ｂのいずれか又はこれらの両方は、２００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長（例えば、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、１０００ｎｍ、１１００ｎｍ、又はこれらの任意の中間波長）を有する光を生成することができる。例示用の波長が上述されているが、これらは例示を目的とした例に過ぎない。実際には、光源１３２ａ〜ｂは、それぞれ実施形態に応じて任意の他の波長を有する光を生成することができる。

光源１３２ａ〜ｂは、異なる波長のそれぞれを有する光が個別に又は同時に生成され得るように、互いに独立的に動作させることができる。光源１３２ａ〜ｂは、規定された波長で光を生成する能力を有する任意のコンポーネントを含む。例えば、いくつかの場合、光源１３２ａ〜ｂは、１つ又は複数のレーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を含むことができる。

また、光源１３２ａ〜ｂによって生成される光は、実施形態に応じて強度が変化し得る。一例として、いくつかの場合、光源１３２ａ〜ｂは、それぞれ０．０２Ｗ〜２０Ｗのパワーを有する光を生成することができる。また、いくつかの場合、光源１３２ａ〜ｂによって生成される光の強度は、システム１００の使用時に調節することができる。例えば、いくつかの場合、光源１３２ａ〜ｂによって生成される光は、システム１００の動作時、０．０２Ｗ〜２０Ｗで調節することができる。別の例として、いくつかの場合、光源１３２ａ〜ｂによって生成される光は、それらの光源が０．０２Ｗ未満（例えば、０．０１５Ｗ、０．０１０Ｗ、又は０．００５Ｗ）のパワーを有する光を生成するようにシステム１００の動作時に調節することができる。例示用の強度が上述されているが、これらは例示を目的とした例に過ぎない。実際には、光源１３２ａ〜ｂは、それぞれ実施形態に応じて他の強度を有する光を生成することができる。

光源１３２ａ〜ｂによって生成された励起光は、それぞれコリメーティングレンズ１３４ａ〜ｂに向かって導かれる。コリメーティングレンズ１３４ａ〜ｂは、コリメーティングレンズ１３４ａ〜ｂを離脱した光がそれぞれコリメーティングレンズ１３４ａ〜ｂの光軸に沿ってアライメントされるように、通過する光のビームの範囲を狭める。

コリメーティングレンズ１３４ａ〜ｂからのコリメーティング済みの励起光は、それぞれフィルタ１３６ａ〜ｂ内に導かれる。フィルタ１３６ａ〜ｂは、特定の波長（即ち、相応してエネルギー）又は波長の範囲を有する光のみがそれぞれフィルタ１３６ａ〜ｂを通じて実質的に透過されるように、通過光をフィルタリングする。フィルタ１３６ａ〜ｂは、光源１３２ａ〜ｂによって生成された光を「浄化」するために使用することができる。例えば、光源１３２ａが第１の波長（例えば、５３２ｎｍ）を有する光を生成する場合、フィルタ１３６ａは、この範囲外の波長を有する光が実質的に透過されない状態で、第１の波長を含む波長の範囲（例えば、５２２ｎｍ〜５４２ｎｍ）を有する光を透過させる帯域通過フィルタであってもよい。別の例として、光源１３２ｂが第１の波長（例えば、８８０ｎｍ）を有する光を生成する場合、フィルタ１３６ｂは、この範囲外の波長を有する光が実質的に透過されない状態で、第２の波長を含む波長の範囲（例えば、８７０ｎｍ〜８９０ｎｍ）を有する光を透過させる帯域通過フィルタであってもよい。また、いくつかの場合、例えば、光源１３２ａ〜ｂが１つ又は複数のレーザを含む実施形態では、フィルタ１３６ａ〜ｂは、レーザビーム内における干渉効果の影響を低減するためのスペックル低減要素（例えば、可動拡散器要素）を含むこともできる。

フィルタ１３６ａ〜ｂからのフィルタリング済みの励起光は、ダイクロイックビームスプリッタ１３８内に導かれる。ダイクロイックビームスプリッタ１３８は、それに入射する光の波長に応じて光を反射し且つ／又は光を透過させる。例えば、光源１３２ａが第１の波長（例えば、５３２ｎｍ）を有する光を生成し、且つ光源１３２ｂが第２の波長（例えば、８８０ｎｍ）を有する光を生成する場合、ダイクロイックビームスプリッタ１３８は、第１の波長を有する光を透過させることが可能であり、且つ第２の波長を有する光を反射する。この結果、光源１３２ａ〜ｂのそれぞれによって生成された光は、最初に実質的に異なる方向に導かれるが、ダイクロイックビームスプリッタ１３８が光を実質的に類似した方向にリダイレクトする。

ダイクロイックビームスプリッタ１３８からの励起光は、合焦レンズ１４０に導かれる。合焦レンズ１４０は、光学組立体１５０に向かって光を合焦する。
光学組立体１５０は、照明組立体１３０によって生成された励起光をＣＩＳサンプル１９０に向かって導き、且つＣＩＳサンプル１９０によって生成されたフォトルミネッセンス及びＣＩＳサンプル１９０によって反射された光を撮像組立体１７０に向かって導く。光学組立体１５０は、ダイクロイックビームスプリッタ１５２及び１５６と、対物レンズ１５４と、フィルタ１５８と、視野レンズ１６０ａ〜ｂとを含む。

合焦レンズ１４０からの励起光は、ダイクロイックビームスプリッタ１５２に導かれる。ダイクロイックビームスプリッタ１５２は、ダイクロイックビームスプリッタ１５２に入射する光の波長に応じて光を反射し且つ／又は光を透過させる。例えば、光源１３０ａが第１の波長（例えば、５３２ｎｍ）を有する励起光を生成し、光源１３０ｂが第２の波長（例えば、８８０ｎｍ）を有する光を生成し、且つＣＩＳサンプル１９０内で誘発されるフォトルミネッセンスが第３の波長（例えば、１１００ｎｍ）を有する場合、ダイクロイックビームスプリッタ１５２は、これらの波長のそれぞれにおいて光を部分的に反射し且つ部分的に透過させることができる。従って、照明組立体１３０から受け取られる励起光の少なくとも一部は、ダイクロイックビームスプリッタ１５２によって対物レンズ１５４に向かってリダイレクトされ、ＣＩＳサンプル１９０内で誘発されたフォトルミネッセンスの少なくとも一部は、ダイクロイックビームスプリッタ１５２によって撮像組立体１７０に向かって透過され、且つＣＩＳサンプル１９０によって反射された励起光の少なくとも一部も撮像組立体１７０に向かって透過される。

ダイクロイックビームスプリッタ１５２からの励起光は、対物レンズ組立体１５４に導かれる。対物レンズ組立体１５４は、励起光をＣＩＳサンプル１９０上に導く。いくつかの場合、対物レンズ組立体１５４は、ＣＩＳサンプル１９０の特定の領域（例えば、検査対象であるＣＩＳサンプルの領域）上に入射する励起光の強度が均一に又は実質的に均一になるように、励起光をＣＩＳサンプル１９０のこの領域上に導くことができる。この領域は、ＣＩＳサンプル１９０の全体又はＣＩＳサンプル１９０の一部分であってもよい。

ＣＩＳサンプル１９０上に入射する励起光は、ＣＩＳサンプル１９０内でフォトルミネッセンスを誘発することができる。いくつかの場合、ＣＩＳサンプル１９０内のフォトルミネッセンスは、９５０ｎｍ〜１８００ｎｍの波長（例えば、１１００ｎｍ〜１５５０ｎｍ）を有することができる。

対物レンズ組立体１５４は、ＣＩＳサンプル１９０の特定の領域からフォトルミネッセンスを取得するために、これらの領域上に合焦することができる。いくつかの場合、対物レンズ組立体１５４は、ＣＩＳサンプル１９０の１つ又は複数のピクセルを含むＣＩＳサンプル１９０の領域上に合焦することが可能であり、且つ対物レンズ組立体１５４は、この領域内のピクセルのそれぞれからのフォトルミネッセンスを分解するために、幅広な角度と、浅い被写界深度とを有するレンズ要素を含むことができる。いくつかの場合、対物レンズ組立体は、０．５ｍｍ〜５５０ｍｍの焦点距離と、１μｍ〜４００μｍの被写界深度とを有するレンズ要素を有する。いくつかの場合、対物レンズ組立体１５４は、それぞれのピクセルからのフォトルミネッセンスを弁別するため、十分な分解能により光を分解することができる。例えば、ＣＩＳサンプル１９０が、表面に沿って１μｍ×１μｍの寸法を有するピクセルを含む場合、対物レンズ組立体１５４は、１μｍ×１μｍ又はこれよりも微細な空間分解能でフォトルミネッセンスを分解することができる。

また、ＣＩＳサンプル１９０上に入射する励起光は、ＣＩＳサンプル１９０からの励起光の反射も結果的にもたらすことができる。また、対物レンズ組立体１５４は、これらの領域から反射された励起光を取得するために、ＣＩＳサンプル１９０の特定の領域上に合焦することもできる。上述と類似した方式により、いくつかの場合、対物レンズ組立体１５４は、ＣＩＳサンプル１９０の１つ又は複数のピクセルを含むＣＩＳサンプル１９０の領域上に合焦することが可能であり、且つ対物レンズ組立体１５４は、この領域内のピクセルのそれぞれから反射された励起光を分解するために、幅広の角度と、浅い被写界深度とを有するレンズ要素を含むことができる。上述と類似した方式により、いくつかの場合、対物レンズ組立体１５４は、ピクセルのそれぞれから反射された励起光を弁別するのに十分な分解能により光を分解することができる。例えば、ＣＩＳサンプル１９０が、表面に沿って１μｍ×１μｍの寸法を有するピクセルを含む場合、対物レンズ組立体１５４は、１μｍ×１μｍ又はこれよりも微細な空間分解能で反射光を分解することができる。

いくつかの場合、対物レンズ組立体１５４は、ＣＩＳサンプル１９０の異なる領域からの光を分解するために再合焦することができる。例えば、いくつかの実施形態では、対物レンズ組立体１５４の焦点深度は、ＣＩＳサンプル１９０の表面からの様々な深さ（例えば、ＣＩＳサンプル１９０の後部表面からＣＩＳサンプル１９０の前部表面まで）からのフォトルミネッセンスを検査するために変化させることができる。

また、いくつかの場合、対物レンズ組立体１５４の倍率は、ＣＩＳサンプル１９０の特定の領域を更に詳しく又は更に概略的に検査するために変化させることもできる。いくつかの場合、対物レンズ組立体１５４の倍率は、相互の関係において対物レンズ組立体１５４のレンズ要素を移動させることにより（例えば、「ズーム」レンズ）、又は対物レンズ組立体１５４を通じた光の光路を他の方法で変更することにより変化させることができる。

フォトルミネッセンス及び反射励起光は、対物レンズ組立体１５４により、ダイクロイックビームスプリッタ１５２に導かれる。上述のように、ダイクロイックビームスプリッタ１５２は、ダイクロイックビームスプリッタ１５２に入射する光の波長に応じて光を反射し且つ／又は光を透過させる。例えば、光源１３０ａが第１の波長（例えば、５３２ｎｍ）を有する励起光を生成し、光源１３０ｂが第２の波長（例えば、８８０ｎｍ）を有する励起光を生成し、且つＣＩＳサンプル１９０内で誘発されるフォトルミネッセンスが第３の波長（例えば、１１００ｎｍ）を有する場合、ダイクロイックビームスプリッタ１５２は、これらの波長のそれぞれにおいて光を部分的に反射し且つ部分的に透過させることができる。従って、フォトルミネッセンス及び反射励起光の少なくとも一部は、ダイクロイックビームスプリッタ１５２により撮像組立体１７０に向かって透過される。

フォトルミネッセンス及び反射励起光の少なくとも一部分は、ダイクロイックビームスプリッタ１５２により、ダイクロイックビームスプリッタ１５６に導かれる。ダイクロイックビームスプリッタ１５６も、ダイクロイックビームスプリッタ１５６に入射する光の波長に応じて光を反射し且つ／又は光を透過させる。例えば、光源１３０ａが第１の波長（例えば、５３２ｎｍ）を有する励起光を生成し、光源１３０ｂが第２の波長（例えば、８８０ｎｍ）を有する励起光を生成し、且つＣＩＳサンプル内で誘発されるフォトルミネッセンスが第３の波長（例えば、１１００ｎｍ）を有する場合、ダイクロイックビームスプリッタ１５６は、第１及び第２の波長を有する励起光を反射し且つ第３の波長を有するフォトルミネッセンスを透過させることができる。この結果、フォトルミネッセンス及び反射励起光は、異なる光路に沿ってリダイレクトされる。

ダイクロイックビームスプリッタ１５２によって透過されたフォトルミネッセンスは、フィルタ１５８を通じて導かれる。フィルタ１５８は、特定の波長又は波長の範囲を有する光のみがフィルタ１５８を通じて実質的に透過されるように、通過する光をフィルタリングする。いくつかの実施形態では、フィルタ１５８は、ダイクロイックビームスプリッタ１５２の出力を「浄化」するために使用することができる。例えば、ＣＩＳサンプル１９０からのフォトルミネッセンスが特定の波長（例えば、１１００ｎｍ）を有すると予想される場合、フィルタ１５８は、この範囲外の波長を有する光が実質的に透過されない状態で、フォトルミネッセンスの波長（例えば、１０００ｎｍ〜１２００ｎｍ）を含む波長の範囲を有する光を透過させる帯域通過フィルタであってもよい。別の例として、いくつかの場合、フィルタ１５８は、相対的に長い波長を有する光を透過しつつ、相対的に短い波長を有する光を減衰させるロングパスフィルタであってもよい。これは、例えば、多くの場合、ＣＩＳサンプル１９０からのフォトルミネッセンスよりも短い波長を有する反射励起光をフィルタリングによって除去する際に有用であり得る。次いで、フォトルミネッセンス及び反射励起光は、それぞれ視野レンズ１６０ａ〜ｂに導かれる。視野レンズ１６０ａ〜ｂは、フォトルミネッセンス及び反射励起光を光学組立体１７０の検出器１７２ａ〜ｂに向かってそれぞれ合焦する。

撮像組立体１７０は、フォトルミネッセンス及び反射励起光を検出し、且つ検出された光に基づいてＣＩＳサンプル内の欠陥を識別する。撮像組立体１７０は、検出器１７２ａ〜ｂと、処理モジュール１７４とを含む。

検出器１７２ａ〜ｂは、それぞれダイクロイックビームスプリッタ１５２からのフォトルミネッセンス及び反射励起光を計測する。いくつかの場合、検出器１７２ａ〜ｂは、ＣＩＳサンプル１９０の単一のピクセルについてフォトルミネッセンス及び反射励起光を分解するのに十分な高空間分解能で光の強度を計測するように構成されている。例えば、ＣＩＳサンプル１９０が、表面に沿って１μｍ×１μｍの寸法を有するピクセルを含む場合、検出器１７２ａ〜ｂは、それぞれ１μｍ×１μｍ又はこれよりも微細な空間分解能でフォトルミネッセンスを分解することができる。いくつかの場合、検出器１７２ａ〜ｂは、それに入射する光の強度を計測する単一の検出要素又はいくつかのこのような検出要素を含むことができる。例えば、いくつかの場合、検出器１７２ａ〜ｂは、検出要素の列（例えば、「ライン」検出器）を含むことが可能であり、又は検出要素の二次元アレイを含むこともできる。いくつかの場合、検出器１７２ａ〜ｂは、１つ又は複数のＩｎＧａｓＡＳラインカメラ又はアレイを含むことが可能であり、又はＳｉラインカメラ又はアレイを含むことができる。

いくつかの場合、検出器１７２ａ〜ｂは、所定の期間にわたって受け取った光の強度を積分することにより、それぞれフォトルミネッセンス及び反射励起光を計測する。この積分時間は、少なくとも部分的に、ＣＩＳサンプル１９０に印加される光の強度に依存し得る。例えば、いくつかの場合、ＣＩＳサンプル１９０上に入射する光の強度の２分の１への低減は、積分時間の２倍の増大を結果的にもたらし得る。検出器からの計測ノイズは、積分時間に伴って増大することから、いくつかの場合、検出器１７２ａ〜ｂの結果的に得られる計測ノイズを適切なレベルに制限するため、ＣＩＳサンプル１９０に印加される光の強度を調節することができる。いくつかの場合、計測ノイズを更に低減するために検出器１７２ａ〜ｂを冷却することができる。例えば、いくつかの場合、結果的に得られる計測値におけるノイズの量を低減するため、検出器１７２ａ〜ｂのいずれか又は両方は、（例えば、ペルチエクーラによって）特定の温度（例えば、１００Ｋ）に冷却され得る。

検出器１７２ａ〜ｂからの計測値は、解釈のために処理モジュール１７４に送信される。いくつかの場合、処理モジュール１７４は、ＣＩＳサンプル１９０の特定の部分におけるフォトルミネッセンス及び反射励起光の強度を表す１つ又は複数の多次元マップを生成することができる。例えば、いくつかの場合、検出器１７２ａ〜ｂは、その検出要素上に入射する光の強度をそれぞれ計測する検出要素の二次元アレイを含むことができる。この情報を使用することにより、処理モジュール１７４は、ＣＩＳサンプル１９０上の特定の場所におけるフォトルミネッセンス及び反射励起光の強度を表す空間マップを生成することができる。

また、処理モジュール１７４は、検出器１７２ａ〜ｂからの計測値に基づいてＣＩＳサンプル１９０内の欠陥を検出することもできる。例えば、処理モジュール１７４は、フォトルミネッセンスの局所的な変動により、ＣＩＳサンプル１９０の領域（例えば、スポット、斑点、ライン、曲線、又は周囲の領域よりも強い若しくは弱いフォトルミネッセンスを有する他の領域）を識別することができる。処理モジュール１７４は、欠陥を有するものとしてＣＩＳサンプル１９０のこれらの領域を識別することができる。いくつかの場合、処理モジュール１７４は、欠陥を有するものとしてＣＩＳサンプル１９０の１つ又は複数の特定のピクセル（例えば、フォトルミネッセンスの局所的な変動と関連したピクセル）を識別することができる。

いくつかの場合、フォトルミネッセンスの局所的な変動がＣＩＳサンプル内の欠陥の結果ではない場合があり、むしろ、ＣＩＳサンプルの表面上における粒子状物質の結果である場合があり得る。粒子状物質は、光を遮断するか又は他の方法でこれを減衰し得ることから、これらの粒子の存在は、ＣＩＳサンプル上に入射する励起光の強度に局所的に影響を及ぼす可能性があり、且つフォトルミネッセンスの局所的な変動を結果的にもたらす可能性がある。ＣＩＳサンプル内の欠陥の結果としてのフォトルミネッセンスの局所的な変動を粒子状物質の結果であるものから弁別するため、処理モジュール１７４は、フォトルミネッセンスの局所的な変動を有するものと識別されたＣＩＳサンプル１９０の領域が、対応する反射励起光の局所的な変動も有するかどうかを判定することができる。

一例として、領域がフォトルミネッセンスの局所的な変動と、対応する反射光の局所的な変動との両方を有する場合、処理モジュール１７４は、フォトルミネッセンスの変動がＣＩＳサンプルの表面上における粒子状物質の結果であり、且つＣＩＳサンプル内の欠陥又は汚染ではないと判定する。従って、処理モジュール１７４は、この領域内に欠陥が存在しないと判定することができる。

別の例として、領域がフォトルミネッセンスの局所的な変動を有するが、対応する反射光の局所的な変動を有していない場合、処理モジュール１７４は、フォトルミネッセンスの変動がＣＩＳサンプルの表面上における粒子状物質の結果ではないと判定する。従って、処理モジュール１７４は、この領域内に欠陥が存在すると判定することができる。

いくつかの実施形態では、処理モジュール１７４は、デジタル電子回路を使用することにより、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、若しくはハードウェアにおいて、又はこれらのうちの１つ若しくは複数の組合せで実施することができる。例えば、いくつかの場合、処理モジュール１７４は、少なくとも部分的に１つ又は複数のコンピュータプログラム（例えば、データ処理装置による実行のために又はその動作を制御するために、コンピュータストレージ媒体上でエンコーディングされたコンピュータプログラム命令の１つ又は複数のモジュール）として実施することができる。コンピュータストレージ媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体、コンピュータ可読ストレージ基板、ランダム若しくはシリアルアクセスメモリアレイ若しくはデバイス、又はこれらのうちの１つ若しくは複数の組合せであってもよく、又はこれらの内部に包含され得る。「処理装置」という用語は、例として、プログラム可能なプロセッサ、コンピュータ、システムオンチップ、又は以上のものの複数若しくは組合せを含む、データを処理するためのすべての種類の装置、デバイス、及び機械を包含する。装置は、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラム可能ゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの特殊目的論理回路を含むことができる。また、装置は、ハードウェアに加えて、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームランタイム環境、バーチャルマシン、又はこれらのうちの１つ又は複数の組合せを構成するコードなど、対象のコンピュータプログラム用の実行環境を生成するコードを含むこともできる。装置及び実行環境は、ウェブサービス、分散演算インフラストラクチャ、及びグリッド演算インフラストラクチャなどの様々な異なる演算モデルインフラストラクチャを実現することができる。

例示用のシステム１００が図示及び説明されているが、これは例示用を目的とした例に過ぎない。実際には、システム１００は、実施形態に応じて他の構成を有することができる。

システム１００の実施形態は、ＣＩＳデバイスの製造プロセスにおいて（例えば、製造プロセスにおける任意のステップの前、その最中、又はその後に）、且つ／又は製造プロセスの完了後、ＣＩＳデバイス内の局所的な欠陥を識別するために使用することができる。例えば、いくつかの場合、システム１００の実施形態は、１つ又は複数のＣＩＳデバイスの製造プロセスにおける１つ又は複数の中間ステップを監視するために、且つ／又は１つ若しくは複数の完成したＣＩＳデバイスを検査するために使用することができる。

いくつかの場合、欠陥がＣＩＳデバイス内で検出された場合、欠陥の場所及び特性に関する情報を使用することにより、将来的にＣＩＳデバイスに導入される欠陥が相対的に減少し、且つ／又はその深刻度が低減されるように製造プロセスを変更ことができる。例えば、欠陥の検出に関する情報は、部分的に又は全体的に欠陥の原因となる特定の製造機器又はプロセスを識別するために使用することができる。次いで、この情報は、その機器を修理及び／若しくは置換するために、又は製造プロセスを改善するようにプロセスを変更するために使用することができる。また、いくつかの場合、欠陥の場所及び特性に関する情報は、欠陥を有するウエハ若しくはウエハの一部分が破棄され得るように、又はさもなければ将来のプロセスで使用され得ないように、これらのウエハ又はウエハの一部分を識別するために使用することもできる。

システム１００の実施形態は、少なくともＣＩＳデバイスの単一のピクセルの空間分解能により、ＣＩＳデバイス内の局所的な欠陥を識別するために使用することができる。例えば、いくつかの場合、３２ｎｍ技術によって構築されたＣＩＳデバイスは、約０．９×０．９μｍのピクセルを有し、システム１００の実施形態は、０．９×０．９μｍ又はこれよりも微細な空間分解能により、このＣＩＳデバイス内の局所的な欠陥を識別するために使用することができる。

一般に、システム１００は、用途に応じて励起光の様々な異なるタイプを生成することができる。例えば、いくつかの場合、システム１００は、ＣＩＳサンプル１９０の表面下方の異なる深さを精査するために、照明モジュール１３０によって生成された励起光の波長を変化させることができる。一例として、いくつかの場合、照明モジュール１３０は、ＣＩＳサンプル１９０の表面の近傍（例えば、１／（吸収係数）＝１．５μｍである箇所）で少数キャリア及びフォトルミネッセンスを生成するために、（例えば、約５３２又は５４０ｎｍの波長を有する）緑色光を生成することができる。一方、いくつかの場合、照明モジュール１３０は、シリコン表面から更に離れて少数キャリア及びフォトルミネッセンスを生成するために、（例えば、約８８０ｎｍの波長を有する）近赤外照明を生成することもできる。上述のように、照明モジュール１３０は、複数の光源を含むことが可能であり、且つそれぞれの光源は、異なる波長を有する光を生成するために選択的に起動することができる。例えば、図１に示される例示用のシステム１００では、照明モジュール１３０は、異なる波長を有する光を生成するようにそれぞれ構成された２つの光源１３２ａ〜ｂを含むことができる。従って、光源１３２ａ〜ｂは、ＣＩＳサンプル１９０の表面の下方の異なる深さを精査するために選択的にスイッチオン又はオフすることができる。２つの光源１３２ａ〜ｂが示されているが、実際には、システム１００は、実施形態に応じて任意の数の光源を含むことができる。

いくつかの場合、システム１００は、照明モジュール１３０によって生成される励起光の強度を変化させることができる。いくつかの場合、照明モジュール１３０によって生成される励起光は、ＣＩＳサンプル１９０内でフォトルミネッセンスを誘発するために十分に大きいのみならず、ＣＩＳサンプル１９０の照明された一部分内でオージェ（Ａｕｇｅｒ）再結合が実質的に発生しないように十分に小さい強度を有することができる。

一般に、低注入レベルの場合（例えば、少数キャリア濃度が多数キャリア濃度未満である場合）、バンド間フォトルミネッセンスの強度は、特定の場所における少数キャリア濃度と多数キャリア濃度との積に比例する。例えば、これは、次式として表現することができる。

ＰＬ＝Ａ＊Ｃ_{minority carrier}＊Ｃ_{majority carrier}
ここで、ＰＬは、特定の場所における誘発されたフォトルミネッセンスの（光子の数として表現された）強度であり、Ｃ_{minority carrier}は、その場所における少数キャリア濃度であり、Ｃ_{majority carrier}は、その場所における多数キャリア濃度であり、且つＡは、定数である。

少数キャリア濃度Ｃ_{minority carrier}（注入レベルと呼称される）は、少数キャリアの有効ライフタイム及び生成レート（即ち、少数キャリアが存在するシリコンの容積に対して正規化されたシリコン内に吸収された光子の数）に比例する。例えば、これは、次式として表現することができる。

Ｃ_{minority carrier}＝Ｒ_generation*t_{life,effective}
ここで、Ｒ_generationは、その場所における生成レートであり、且つｔ_{life,effective}は、その場所における少数キャリアの有効ライフタイムである。

特定の場所における誘発されたフォトルミネッセンスの強度ＰＬは、その場所でシリコン内に吸収されたフォトルミネッセンスによって誘発された光の（光子の数として表現された）強度、その場所における少数キャリアの有効ライフタイム、及びその場所におけるシリコン内のドーパント濃度に比例する。例えば、これは、次式として表現することができる。

ＰＬ＝Ａ＊Ｉ_absorbed＊ｔ_{life,effective}＊Ｃ_{majoritely carrier}
ここで、Ｉ_absorbedは、その場所でシリコン内に吸収されたフォトルミネッセンスによって誘発された光の（光子の数として表現された）強度である。

有効ライフタイムｔ_{life,effective}は、様々な再結合チャネルからの、具体的にはバルク再結合、境界面における再結合、及びオージェ再結合からの寄与を有する。例えば、これは、次式として表現することができる。

１／ｔ_{life,effective}＝１／ｔ_{recombination,bulk}＋１／ｔ_{recombination,interfaces}＋１／ｔ_{recombination,Auger}
ここで、ｔ_{recombination,bulk}は、バルク再結合のライフタイムであり、ｔ_{recombination,interfaces}は、境界面再結合のライフタイムであり、且つｔ_{recombination,Auger}は、オージェ再結合のライフタイムである。

ピクセルの境界面における（例えば、前部表面、後部表面、又は深いトレンチ絶縁（ＤＴＩ：Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）の壁における）欠陥は、所与のピクセル内における有効ライフタイムｔ_{life,effective}を低減し、且つこのピクセルからのフォトルミネッセンス強度の低減をもたらす。例えば、これは、次式として表現することができる。

１／ｔ_{life,interfaces}＝１／ｔ_{recombination,front}＋１／ｔ_{recombination,back}＋１／ｔ_{recombination,DTI}
ここで、ｔ_{recombination,front}は、前部表面再結合のライフタイムであり、ｔ_{recombination,back}は、後部表面再結合のライフタイムであり、且つｔ_{recombination,DTI}は、深いトレンチ絶縁（ＤＴＩ）壁再結合のライフタイムである。

境界面再結合のライフタイムｔ_{life,interfaces}は、この境界面における表面（即ち、境界面）再結合速度及びこれらの境界面間の距離に反比例する。例えば、これは、次式として表現することができる。

ｔ_{life,interfaces}＝１／２＊ｄ_interfaces／ｖ_{recombination,interface}
ここで、ｄ_interfacesは、境界面間の距離であり、且つｖ_{recombination,interface}は、境界面における再結合速度である。

いくつかの場合、ＤＴＩ境界面の場合に境界面間の距離ｄ_interfacesは約１μｍであってもよい（即ち、１μｍの寸法を有するピクセルの場合）。十分に不動態化された境界面における境界面再結合レートは、１〜１０ｃｍ／秒の範囲である。１０ｃｍ／秒の境界面再結合レートを仮定することにより、ＤＩＴ境界面再結合のライフタイムｔ_{recombination,DTI}は、約５×１０^−６秒になると予想することができる。これは、バルク欠陥が存在せず、且つ表面が十分に不動態化される場合、ピクセル内の有効ライフタイムｔ_{life,effective}を制御する。

有効ライフタイムｔ_{life,effective}は、注入レベル（例えば、ＣＩＳ活性エリア上に入射する光の強度）に依存する。従って、有効ライフタイムｔ_{life,effective}は、少なくとも部分的に、注入レベルを調節することにより（例えば、ＣＩＳサンプルを照明する励起光の強度を調節することにより）制御することができる。注入レベルは、１つ又は複数の基準に従って調節することができる。

例えば、いくつかの場合、注入レベルは、ＣＩＳ活性エリア内の有効ライフタイムに対するオージェ再結合の寄与を低減するために調節することができる。高注入レベルでは、有効ライフタイムは、オージェ再結合によって制御することができる。例えば、いくつかの場合、１×１０^１７ｃｍ^−３の注入レベルの場合、オージェ再結合は、ｐタイプシリコン内の有効ライフタイムを１×１０^−４秒に制限する。別の例として、いくつかの場合、１×１０^１８ｃｍ^−３の注入レベルの場合、オージェ再結合は、ｐタイプシリコン内の有効ライフタイムを１×１０^−６秒に制限する。オージェ再結合は欠陥の影響を受けにくいことから、注入レベルは、ＣＩＳ活性エリア内のオージェ再結合が再結合プロセスを支配しないように調節することができる。

更に、オージェ再結合は、高濃度ドープの基材内の有効ライフタイムも制御する。例えば、ｐ＋＋及びｎ＋＋基材の場合、オージェ再結合は、すべての注入レベルで有効ライフタイムを制限することができる。一例として、いくつかの場合、１×１０^２０ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するｐ＋＋基材内では、有効ライフタイムは１×１０^−９秒に制限される。オージェ再結合のライフタイムは、ドーパント濃度に伴って急激に変化する。例えば、（例えば、１×１０^２０のドーパント濃度から１×１０^１９のドーパント濃度への）ドーパント濃度の１０分の１への低減は、１００倍だけ（例えば、１×１０^−７秒に）有効ライフタイムを増大させる。

また、ＣＩＳ活性エリア内の有効ライフタイムは、（例えば、オージェ再結合の寄与が無視可能である場合などの）低注入レベル状況における注入レベルにも依存する。従って、照明レベル（即ち、注入レベル）の関数としてフォトルミネッセンス強度を監視することが重要であり、その理由は、注入レベルに対するライフタイムの応答が様々な欠陥ごとに異なり得るからである。例えば、ｐタイプシリコンの場合、格子間Ｆｅなどの欠陥は、注入レベルの増大に伴う有効ライフタイムの増大を結果的にもたらす。但し、Ｆｅ−Ｂペアなどの欠陥は、注入レベルの増大に伴う有効ライフタイムの減少を結果的にもたらす。（例えば、ＤＩＴのＳｉＯ_２境界面又は壁などの）境界面における再結合を増大させる欠陥の場合、境界面再結合のライフタイムに対する変化する注入レベルの影響は、この境界面における空間電荷領域の状態に依存する。低注入レベルにおける転移内の境界面の場合、境界面再結合のライフタイムは、注入レベルの増大に伴って変化しない。注入レベルが（例えば、多数キャリア濃度を上回るように）高くなった場合、ライフタイムは、注入レベルの増大に伴って減少する。低注入レベルにおける空乏内の境界面の場合、境界面再結合のライフタイムは、注入レベルの増大に伴って増大する。但し、高注入レベルでは、境界面再結合のライフタイムは、注入レベルの増大に伴って変化しない。従って、所与の欠陥ピクセルの場合、注入レベルに対するフォトルミネッセンス強度の依存性は、その欠陥の特性に関する重要な手掛かりを提供することができるであろう。

上述のように、いくつかの場合、フォトルミネッセンスをＣＩＳ活性エリアに閉じ込め、且つ適切に低い注入レベルを使用することが重要である。更に、高濃度ドープの基材内に吸収される光の量を極小化するか又は他の方法で適切に低減することが重要である。フォトルミネッセンス強度は、多数キャリア濃度に比例する。従って、基材及びエピタキシャル層（例えば、ＣＩＳ活性エリア）内に吸収される同一量の光子において、基材からのフォトルミネッセンスは、ＣＩＳ活性領域からのものよりも強力になり得るであろう。例えば、例示用のＣＩＳデバイスでは、ＣＩＳ活性領域は、処理の開始時点で１×１０^１６ｃｍ^−３の平均ドーパント濃度を有し、且つ５×１０^−６秒の有効ライフタイムを有する。この例における基材は、１０×１０^１９ｃｍ^−３の平均ドーパント濃度を有し、且つ（オージェ再結合によって制御される）１×１０^−７の有効ライフタイムを有し、これは、いくつかの場合、約２０μｍの拡散距離（例えば、少数キャリアが拡散する距離）を結果的にもたらすことができる。ＣＩＳ活性領域及び高濃度ドープの基材内における類似した量の吸収された光子において、基材からのフォトルミネッセンスは、ＣＩＳ活性エリアにおけるものよりも、５倍だけ強力となる。基材からのバックグラウンドフォトルミネッセンスをＣＩＳ活性エリアからのフォトルミネッセンスの５％未満に極小化するために、基材内に吸収される光子の量をＣＩＳ活性エリア内に吸収される光子の１％未満に制限すればよい。従って、光を生成するフォトルミネッセンスの波長（例えば、吸収係数）は適切に選択され得る。

また、上述のように、いくつかの場合、（例えば、ＣＩＳ活性エリア内のオージェ再結合の寄与が無視可能である場合などの）オージェ再結合がＣＩＳサンプルの活性エリア内におけるライフタイムを制御していない注入レベルを使用することにより、フォトルミネッセンスを誘発することも重要である。上述のように、１×１０^１７ｃｍ^−３の注入レベルの場合、オージェライフタイムは、１×１０^−４秒である。但し、１×１０^１８ｃｍ^−３の注入レベルの場合、オージェライフタイムは１×１０^−６である。一例として、いくつかの場合、５×１０^−６の範囲の有効（即ち、バルク及び境界再結合）ライフタイムを有するＣＩＳ活性エリアの場合、１×１０^１８ｃｍ^−３の注入レベルを回避することが可能であり、その理由は、バルク及び境界面再結合に対する感度がこの注入レベルでは失われ、且つ計測される有効ライフタイムに対する寄与が２０％未満となるからである。

また、いくつかの場合、ＣＩＳ活性エリアから高濃度ドープの基材への少数キャリアの外方拡散を防止する注入レベルを使用することにより、フォトルミネッセンスを誘発することも重要である。（例えば、ＣＩＳ活性領域内に生成される少数キャリア濃度などの）注入レベルに関する重要な懸念は、ＣＩＳ活性エリア内に生成される少数キャリアの高濃度ドープの基材内への外方拡散に関係する。ＣＩＳ活性エリア内における高濃度ドープのｐ＋＋基材と低濃度ドープのｐタイプ材料との間のドーパント濃度差に起因して、低注入レベルの場合に、ＣＩＳ活性エリアから基材内への少数キャリアの拡散を妨げる電界がｐ／ｐ＋＋境界面に存在する。但し、ＣＩＳ活性領域及び基材内における少数キャリア濃度の差は、ＣＩＳ活性領域から基材内への少数キャリア拡散のための駆動力となる拡散場を生成する。注入レベルの増大に伴い、この拡散駆動力も増大する。拡散力が電気斥力を下回る限り、少数キャリアは、エピタキシャル層内に閉じ込められる。高注入レベルの場合、この拡散勾配が電気斥力を克服することが可能であり、且つある程度の少数キャリアが基材内に進入し得るであろう。この結果、強力なバックグラウンドフォトルミネッセンスが基材から生成される。この結果、ＣＩＳ活性エリアからのフォトルミネッセンスの変化を検出する感度が低減される。

従って、システム１００の検出感度を改善し、且つＣＩＳサンプルの高濃度ドープの基材内におけるフォトルミネッセンスの生成を極小化するために、ＣＩＳサンプルに印加される励起光の適切な波長及び強度を選択することが重要である。

いくつかの場合、励起光の波長及び強度は、それぞれの用途ごとに経験的に評価することができる。例えば、経験的な判定は、励起光の波長及び強度が主にＣＩＳサンプルの活性エリアからのものであるフォトルミネッセンスを結果的にもたらすかどうか、又は結果的に得られるフォトルミネッセンスがＣＩＳサンプルの基材からの大きい寄与を有するかどうかという観点で実施することができる。

例示用の評価プロセスでは、ＣＩＳサンプルは、特定の波長及び強度を有する励起光によって照明され、且つ結果的に得られるフォトルミネッセンスは、（例えば、「マクロ」領域などの）ＣＩＳサンプルの相対的に大きい部分にわたって検出される。いくつかの場合、この方式によって検査されるＣＩＳサンプルの一部分は、上述のように、検出器１７２ａ〜ｂによって計測されるＣＩＳサンプルの一部分より大きくてもよい。いくつかの場合、この「マクロ」領域は、（例えば、１ｃｍ^２、２ｃｍ^２、３ｃｍ^２、４ｃｍ^２以上のように）約１ｃｍ^２以上のエリアを有することができる。いくつかの場合、この「マクロ」領域は、ＣＩＳサンプル全体を含むことができる。

いくつかの場合、この「マクロ」領域のフォトルミネッセンスは、検出器１７２ａ〜ｂとは別個の検出器を使用することにより判定することができる。例えば、別個の検出器は、検出器１７２ａ〜ｂの傍らにおいて、「マクロ」領域のフォトルミネッセンス計測値を取得するためにＣＩＳサンプル１９０に向かって方向付けることができる。いくつかの場合、この「マクロ」領域のフォトルミネッセンスは、検出器１７２ａ〜ｂのうちの１つによって判定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、例えば、異なる対物レンズ１５４を使用することにより、又は「マクロ」領域を撮像しつつ対物レンズ１５４の光学特性を調節することにより、「マクロ」領域を撮像しつつＣＩＳサンプル１９０と検出器１７２ａ〜ｂとの間の光路を変化させることができる。

結果的に得られるフォトルミネッセンスマップは、通常、ＣＩＳデバイスのシリコン基材と関連した欠陥を示す強度変動について検査される。例えば、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ）プロセスによって製造されたシリコンウエハ（即ち、「ＣＺウエハ」）は、多くの場合、励起光によって照射された際にフォトルミネッセンスの湾曲した変動を含む。一例として、図２は、ＣＩＳデバイスの例示用のフォトルミネッセンスマップ２００を示す。この例では、フォトルミネッセンスマップ２００は、円形の又は湾曲した強度変動帯域として観察されるいくつかのフォトルミネッセンス強度変動２１０を含む。いくつかの場合、図２に示されるものに類似した変動は、チョクラルスキープロセスによって製造されたシリコンウエハの特徴を表し、且つこの特徴的なパターンは、（例えば、ＣＩＳ活性エリアなどの）デバイスのエピタキシャル層内に存在しない。

検出されるフォトルミネッセンスの合計に対する基材からのフォトルミネッセンスの寄与は、（例えば、キャリアの実質的に大部分又は実質的にすべてなどの）キャリアの大きい部分が基材内で生成されるように、（例えば、Ｓｉのエネルギーギャップである、約１．１ｅＶを上回るエネルギーを有する近赤外照明などの）長波長の照明によってＣＩＳサンプルを照明することにより、定量的に算出することができる。この特徴的な基材欠陥に起因したフォトルミネッセンス強度の変化は、短波長で検出されるフォトルミネッセンスの合計に対する基材のフォトルミネッセンス寄与を算出するための基準として使用される。

一例として、ＣＩＳサンプルが、（例えば、キャリアの実質的に大部分又は実質的にすべてがＣＩＳサンプルの基材内で生成されるようにする波長を有する励起光などの）相対的に長い波長を有する励起光によって照明された場合、欠陥コントラストは５０％である（例えば、フォトルミネッセンス強度マップは、５０％だけ周囲の強度と異なる局所的な強度変動を含む）。但し、ＣＩＳサンプルが相対的に短い波長を有する励起光によって照明された場合、欠陥コントラストは５％である（例えば、フォトルミネッセンス強度マップは、５％だけ周囲の強度と異なる局所的な強度変動を含む）。従って、この例では、相対的に短い波長におけるフォトルミネッセンスの合計に対する基材の寄与は約１０％である（例えば、５％を５０％によって除算したもの）と推定することができる。

フォトルミネッセンスに対する基材の寄与が過大である場合、欠陥パターンが低減又は除去される時点まで、（例えば、波長又は光強度を、ＣＩＳサンプルに印加される励起光まで低減することにより）計測条件を調節することができる。

いくつかの場合、ＣＩＳサンプル内における欠陥の検出のために使用され得る注入上限は、少なくとも部分的に、注入レベルの増大に伴って減少するオージェ再結合ライフタイムに基づいて判定することができる。一例として、１×１０^１７ｃｍ^−３の注入レベルの場合、例示用のデバイスにおけるオージェライフタイムは１００×１０^−６秒である。バルク及び境界面再結合からの５×１０^−６秒の有効再結合ライフタイムを有するＣＩＳ活性領域の場合、このオージェ再結合は、有効ライフタイムに対して約５％だけ寄与する。

ＣＩＳサンプル内の欠陥に対するシステム１００の感度は、少なくとも部分的に、バルク及び境界面再結合ライフタイムがオージェ再結合ライフタイムよりも短いことに依存する。いくつかの場合、有効ライフタイムに対するオージェ再結合の寄与の具体的な百分率を得るため、励起光の波長及び強度を変化させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、励起光の波長及び強度は、ＣＩＳ活性領域のオージェライフタイムがＣＩＳ活性領域のバルク及び境界面再結合からの有効再結合ライフタイムの５％以下となるように変化させることができる。いくつかの実施形態では、この閾値は、約１×１０^１７ｃｍ^−３以下の注入レベルに対応する。約５μｍの厚さのＣＩＳ活性エリアについて、いくつかの場合、これは、（例えば、１００ｍＷ／ｃｍ^２のパワーに対応する）ＣＩＳ活性領域内における約１×１０^１９光子／ｃｍ^２秒の吸収に対応する。例示用の閾値が上述されているが、これは例示を目的とした例に過ぎない。いくつかの場合、励起光の波長及び強度は、ＣＩＳ活性領域のオージェライフタイムがＣＩＳ活性領域のバルク及び境界面再結合からの有効再結合ライフタイムのなんらかの他の百分率（例えば、１％、５％、１０％、１５％、又は任意の他の百分率）以下となるように変化させることができる。

システム１００（図１）では、サンプルは、サンプル表面に対して公称的に垂直の光によって照明される。従って、この形状では、サンプル表面から反射された光は、システムの対物レンズによって収集され、且つ検出器に供給される。但し、更に一般的には他の構成も可能である。例えば、図３を参照すると、いくつかの実施形態では、（垂直ではなく）傾いた照明が使用されてもよい。ここでは、システム３００は、サンプル表面に対して垂直ではない角度を有する光軸３１０に沿って入射する励起光により、ＣＩＳサンプル１９０を照明するように構成された照明組立体３３０を含む。例えば、光軸３１０は、表面の法線との関係において４５°以上（例えば、６０°以上や７０°以上）の角度を有することができる。一般に、入射の角度は、サンプル表面からの鏡面反射された光がほとんど又はまったく対物レンズ１５４によって収集されないように十分に大きいことを要する。

照明組立体３３０は、光源１３２ａ及び１３２ｂと、フィルタ１３６ａ及び１３６ｂと、ダイクロイックビームスプリッタ１３８とを含む。加えて、照明組立体３３０は、合焦レンズ３４０及び３４２も含み、これらは、ビームスプリッタによって組み合わせられた光源からの光をサンプル１９０上に合焦する。

また、システム３００は、対物レンズ１５４と、フィルタ１５８と、視野レンズ１６０ａとも含む。対物レンズ１５４及び視野レンズ１６０ａは、サンプル１９０の表面を検出器１７２ａ上において撮像する。検出器は、処理モジュール１７４と通信状態にある。

図１に示されるシステム１００と同様に、対物レンズ１５４は、サンプル１９０の表面に対して公称的に垂直にアライメントされた光軸を有する。
照明光軸３１０と撮像光軸３２０との間における相対的な向きに起因して、サンプル１９０の表面から鏡面反射された励起光は、対物レンズ１５４によって収集されず、且つ検出器１７２ａに供給されない。サンプル１９０からのフォトルミネッセンス、散乱光、及び迷光のみが検出器１７２ａに供給される。従って、検出器１７２ａで形成される画像は暗視野画像である。従って、フィルタ１５８が使用されない場合にも、ウエハ内のフォトルミネッセンスの供給源は、画像内で明るい領域として出現する。

また、一般に、図３には、システム３００の特定のコンポーネントが示されているが、図示されていない他のコンポーネントを含むこともできる。例えば、システムは、光を供給するため又はサンプル１９０からの光を撮像するため、検出器１７２ｂ及び／又は他の光学要素（例えば、レンズ、フィルタ、絞り）を含むこともできる。

いくつかの実施形態では、異なるプロセスが異なる波長を有するフォトルミネッセンスを結果的にもたらす場合、ウエハ内の異なるプロセスからのフォトルミネッセンスを弁別することができる。例えば、結晶欠陥からのフォトルミネッセンスと、シリコン内のバンド間遷移からのものなどの他の供給源からのフォトルミネッセンスとを弁別するために光学フィルタリングが使用されてもよい。シリコンウエハ内の結晶欠陥（例えば、粒界若しくはサブ粒界、転位クラスタ、転位ループ若しくは沈殿物、及び／又は積層障害）からのフォトルミネッセンスは、通常、約０．７ｅＶ〜約０．９ｅＶのエネルギー範囲で発生する。逆に、シリコン内のバンド間遷移からのフォトルミネッセンスは、通常、約１ｅＶを超える波長で発生する。従って、検出器からの波長範囲のうちの１つにおける光を遮断することにより、これらの２つの異なる供給源からのフォトルミネッセンスを区別することができる。例えば、結晶欠陥からのフォトルミネッセンスのみを検出するため、約１ｅＶを超えるエネルギーを有する光を遮断する光学フィルタが使用されてもよく、その理由は、シリコン内のバンド間遷移からのフォトルミネッセンスは、室温で約１．１ｅＶ以上のエネルギーを有し、且つこのような光学フィルタによって遮断されるからである。更に一般的には、光学フィルタは、シリコン以外の又はシリコンに加えて様々な材料におけるバンド間遷移に対応する光子エネルギーを遮断するように設計されてもよく、それにより他の材料の研究も同様に可能となる。この結果、例えば、シリコンウエハなどのウエハ内の個々の結晶欠陥の存在及び場所を識別するために上述の技法を使用することができる。このような場所は、バンド間遷移からのフォトルミネッセンスを遮断するためのフィルタを使用して取得された画像内で明るいスポットとして出現する。

一例として、フィルタ１５８は、約０．７ｅＶ〜約１ｅＶのエネルギーを有する光を実質的に透過させるが、約０．７ｅＶ未満及び／又は約１．０ｅＶを超える波長を有する光を遮断する（例えば、反射するか又は吸収する）帯域通過フィルタを含むことができる。ダイクロイックフィルタがこの目的のために使用されてもよい。その結果、約０．７ｅＶ〜約１ｅＶの光子エネルギーを有する光のみが検出器に到達し、且つ検出された画像に寄与する。

フィルタ１５８が反射性フィルタである実施形態では、フィルタは、反射光がウエハに向かって戻らないように、光路との関係において所定の角度を有するように方向付けることができる。フィルタ１５８は、例えば、手動で光路から除去可能であってもよく、又は作動可能な取付具を介して自動で除去可能であってもよい。

実施形態に応じて、フィルタ１５８の通過帯域は変化することができる。例えば、通過帯域は、約０．３μｍ（例えば、約０．７μｍ〜約１．０μｍ）又はこれ未満（例えば、約０．２５μｍ、約０．２μｍ、約０．１５μｍ、約０．１μｍ、約０．０５μｍ）の半値全幅を有することができる。通過帯域は、別の供給源からのフォトルミネッセンスを透過させつつ、１つの供給源からのフォトルミネッセンスを選択的に遮断するように選択されてもよい。例えば、相対的に狭い通過帯域は、異なるタイプの結晶欠陥間の区別を許容し得る。

フィルタ１５８は一実施形態であり、他のものも可能である。例えば、フィルタの場所は図示のものに限定されない。一般に、フィルタは、ウエハから検出器までの光路内のいずれの箇所にも配置することができる。いくつかの実施形態では、フィルタは検出器に配置されてもよい（例えば、検出器と統合されてもよい）。特定の実施形態では、フィルタは撮像システムの瞳面に配置されてもよい。

ウエハ処理の異なるステップで結晶欠陥についてウエハを監視することにより、処理によって誘発された結晶欠陥（個々の積層障害、転位ループ、又は沈殿物など）の識別が可能となる。このような欠陥は、サブミクロン分解能によって識別することができる。監視され得るプロセスステップは、イオン注入ステップ、アニーリングステップ、層堆積ステップ（例えば、エピタキシャル層の成長）、酸化ステップ、及び／又は研磨ステップ（例えば、化学機械研磨）を含む。一般に、欠陥の特徴判定は、これらのプロセスステップのいずれかの前及び／又は後に実行されてもよい。

本明細書には、ＣＩＳデバイス内の欠陥を検出する実施形態が記述されているが、これは例示用の一用途に過ぎない。実際には、実施形態は、生成された少数キャリア及びフォトルミネッセンスがデバイスの活性領域に実質的に封じ込められる他のデバイス又は回路内の欠陥を検出するために使用することができる。例えば、いくつかの場合、実施形態は、完全空乏型のシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術を使用して構築されたＣＭＯＳ回路内の欠陥を検出するために使用することができる。いくつかの実施形態では、ＳｉＧｅ層など、純粋シリコンから形成されたもの以外のウエハが使用されてもよい。また、化合物半導体ウエハが使用されてもよい。例えば、ＩＩＩ−Ｖ又はＩＩ−ＶＩ化合物から形成されたウエハが、本明細書で開示される技法を使用することによって特徴判定されてもよい。更に一般的には、上述の技法は、結晶欠陥フォトルミネッセンスを示す様々な材料に対して、且つ特に結晶欠陥フォトルミネッセンス及びバンド間フォトルミネッセンスが異なる波長で発生する半導体材料内で適用されてもよい。

本明細書は多数の詳細事項を含んでいるが、これらは、特許請求され得るものの範囲の限定として解釈されてはならず、むしろ特定の例に固有の特徴の説明であるものと解釈されたい。また、別個の実施形態に関連して本明細書で記述される特定の特徴は組み合わせることができる。また、逆に、単一の実施形態に関連して記述される様々な特徴も、複数の実施形態において別個に又は任意の適切な部分的組合せで実施することができる。

以上では、いくつかの実施形態が記述されている。但し、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な変更形態がなされ得ることを理解されたい。従って、他の実施形態も添付の請求項の範囲に含まれる。

Claims (73)

1. 方法であって、
   ウエハを、前記ウエハ内でフォトルミネッセンスを誘発するのに十分な波長及び強度を有する励起光によって照明するステップと、
   前記照明に応答して前記ウエハの一部分から放出されたフォトルミネッセンスをフィルタリングするステップと、
   フィルタリング済みのフォトルミネッセンスを検出器上に導いて、前記検出器上において１μｍ×１μｍ以下の空間分解能で前記ウエハの前記一部分を撮像するステップと、
   検出されたフィルタリング済みのフォトルミネッセンスに基づいて前記ウエハ内の１つ又は複数の結晶欠陥を識別するステップと
   を含む方法。
2. 前記検出されたフィルタリング済みのフォトルミネッセンスは、前記ウエハ内の結晶欠陥からのフォトルミネッセンスに対応する、請求項１に記載の方法。
3. 前記フィルタリングするステップは、前記ウエハ内のバンド間遷移からのフォトルミネッセンスを前記フィルタリング済みのフォトルミネッセンスから実質的に除去する、請求項２に記載の方法。
4. 前記検出されたフィルタリング済みのフォトルミネッセンスは、約０．７ｅＶ〜約０．９ｅＶの範囲のエネルギーを有する光を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記ウエハは、シリコンウエハである、請求項４に記載の方法。
6. 前記フィルタリングするステップは、約１．０ｅＶを超えるエネルギーを有する光が検出されることを実質的に阻止する、請求項４に記載の方法。
7. 前記フィルタリングするステップは、前記ウエハの前記一部分から反射された励起光をフィルタリングするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記ウエハの前記一部分から反射された励起光を検出するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記検出されたフォトルミネッセンスを前記検出された励起光と比較するステップと、比較に基づいて前記ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別するステップとを更に含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記ウエハは、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）撮像センサ用のウエハである、請求項１に記載の方法。
11. 前記ウエハの前記一部分は、前記ＣＭＯＳ撮像センサの１つ又は複数のピクセルに対応する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別するステップは、前記ＣＭＯＳ撮像センサの１つ又は複数の欠陥ピクセルを識別するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別するステップは、１μｍ以下の寸法を有する１つ又は複数の欠陥を識別するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記ウエハの前記一部分から放出された前記フォトルミネッセンスに基づいて前記ウエハの前記一部分のフォトルミネッセンス強度マップを形成するステップと、
    前記ウエハの前記一部分から反射された前記励起光に基づいて前記ウエハの前記一部分の反射強度マップを形成するステップと
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
15. 前記ウエハの前記一部分からの前記検出されたフォトルミネッセンスと、前記ウエハの領域からの検出された反射励起光とを比較するステップは、
    前記フォトルミネッセンス強度マップが前記ウエハの第１の場所において第１の強度変動を含んでいると判定するステップと、
    前記フォトルミネッセンス強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において前記第１の強度変動を含んでいると判定すると、前記反射強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において第２の強度変動を含んでいるかどうかを判定するステップと、
    前記反射強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において第２の強度変動を含んでいないと判定すると、欠陥が前記ウエハの前記第１の場所に存在すると判定するステップと
    を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記ウエハの前記一部分からの前記検出されたフォトルミネッセンスと、前記ウエハの前記領域からの前記検出された反射励起光とを比較するステップは、
    前記反射強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において前記第２の強度変動を含んでいると判定すると、欠陥が前記ウエハの前記第１の場所に存在しないと判定するステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記励起光の特性を調節するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
18. 前記励起光の前記特性を調節するステップは、前記励起光の波長を調節するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記励起光の前記波長は、前記ウエハの第２の部分から放出されるフォトルミネッセンスを増大させるように調節される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ウエハの前記第２の部分は、前記ウエハ内で第１の部分と異なる深さにある、請求項１９に記載の方法。
21. 前記励起光は、２００ｎｍ〜１，１００ｎｍの範囲の波長を有する、請求項１に記載の方法。
22. 前記ウエハは、シリコンウエハ又は化合物半導体ウエハである、請求項１に記載の方法。
23. 処理ステップを前記ウエハに対して実行するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
24. 前記処理ステップは、イオン注入ステップ、アニーリングステップ、層堆積ステップ、酸化ステップ、及び研磨ステップからなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
25. 前記処理ステップは、前記結晶欠陥を識別するステップの後に実行される、請求項２３に記載の方法。
26. 処理済みのウエハを励起光によって照明するステップと、前記処理済みのウエハからのフォトルミネッセンスに基づいて前記処理済みのウエハ内の１つ又は複数の更なる欠陥を識別するステップとを更に含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記ウエハ内で識別された前記結晶欠陥を前記更なる欠陥と比較するステップを更に含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記結晶欠陥は、前記ウエハの一部分の画像内における明るい部分に対応する、請求項１に記載の方法。
29. システムであって、
    ウエハを、前記ウエハ内でフォトルミネッセンスを誘発するのに十分な波長及び強度を有する励起光によって照明するように構成された照明モジュールと、
    照明に応答して前記ウエハの一部分から放出されたフォトルミネッセンスを検出するように構成された検出モジュールと、
    前記検出モジュール上において１μｍ×１μｍ以下の空間分解能で前記ウエハの前記一部分を撮像するように構成された撮像オプティクスと、
    前記検出モジュールによる検出前に前記ウエハの前記一部分から放出されたフォトルミネッセンスをフィルタリングするように構成された光学フィルタと、
    検出されたフィルタリング済みのフォトルミネッセンスに基づいて前記ウエハ内の１つ又は複数の結晶欠陥を識別するように構成された処理モジュールと
    を備えるシステム。
30. 前記光学フィルタは、前記ウエハ内の結晶欠陥からのフォトルミネッセンスに対応する光を前記検出モジュールに透過させる、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記光学フィルタは、前記ウエハ内のバンド間遷移からのフォトルミネッセンスを前記検出モジュールから実質的に遮断する、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記光学フィルタは、約０．７ｅＶ〜約１．０ｅＶの範囲のエネルギーを有する光を前記検出モジュールに透過させる、請求項２９に記載のシステム。
33. 前記光学フィルタは、約１．０ｅＶを超えるエネルギーを有する光を前記検出モジュールから実質的に遮断する、請求項３２に記載の方法。
34. 前記光学フィルタは、前記ウエハから前記検出モジュールに向かって反射された前記励起光の少なくとも一部を前記検出モジュールから遮断する、請求項２９に記載の方法。
35. 前記励起光は、２００ｎｍ〜１，１００ｎｍの範囲の波長を有する、請求項２９に記載のシステム。
36. 照明組立体は、前記ウエハの照明された表面に対して垂直ではない光軸に沿って前記励起光を前記ウエハに照射するように構成されている、請求項２９に記載のシステム。
37. 照明オプティクスは、前記ウエハの前記照明された表面に対して公称的に垂直である光軸を有する、請求項３６に記載のシステム。
38. 方法であって、
    ウエハを、前記ウエハ内でフォトルミネッセンスを誘発するのに十分な波長及び強度を有する励起光によって照明するステップと、
    照明に応答して前記ウエハの一部分から放出されたフォトルミネッセンスを検出するステップと、
    前記ウエハの前記一部分から反射された励起光を検出するステップと、
    前記ウエハの前記一部分から放出された前記フォトルミネッセンスと、前記ウエハの前記一部分から反射された前記励起光とを比較するステップと、
    比較に基づいて前記ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別するステップと
    を含む方法。
39. 前記ウエハは、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）撮像センサを含む、請求項３８に記載の方法。
40. 前記ウエハの前記一部分は、前記ＣＭＯＳ撮像センサの１つ又は複数のピクセルを含む、請求項３９に記載の方法。
41. 前記ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別するステップは、前記ＣＭＯＳ撮像センサの１つ又は複数の欠陥ピクセルを識別するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
42. 前記ウエハの前記一部分から放出されたフォトルミネッセンスを検出するステップは、前記ウエハの前記一部分から放出されたフォトルミネッセンスを１μｍ×１μｍ以下の空間分解能で分解するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
43. 前記ウエハの前記一部分から反射された励起光を検出するステップは、前記ウエハの前記一部分から反射された励起光を１μｍ×１μｍ以下の空間分解能で分解するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
44. 前記ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別するステップは、１μｍ以下の寸法を有する１つ又は複数の欠陥を識別するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
45. 前記ウエハの前記一部分は、前記ＣＭＯＳ撮像センサの活性エリアに対応する、請求項３９に記載の方法。
46. 前記ウエハの前記一部分から放出された前記フォトルミネッセンスに基づいて前記ウエハの前記一部分のフォトルミネッセンス強度マップを形成するステップと、
    前記ウエハの前記一部分から反射された前記励起光に基づいて前記ウエハの前記一部分の反射強度マップを形成するステップと
    を更に含む、請求項３８に記載の方法。
47. 前記ウエハの前記一部分からの前記検出されたフォトルミネッセンスと、前記ウエハの領域からの検出された反射励起光とを比較するステップは、
    前記フォトルミネッセンス強度マップが前記ウエハの第１の場所において第１の強度変動を含んでいると判定するステップと、
    前記フォトルミネッセンス強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において前記第１の強度変動を含んでいると判定すると、前記反射強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において第２の強度変動を含んでいるかどうかを判定するステップと、
    前記反射強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において第２の強度変動を含んでいないと判定すると、欠陥が前記ウエハの前記第１の場所に存在すると判定するステップと
    を含む、請求項４６に記載の方法。
48. 前記ウエハの前記一部分からの前記検出されたフォトルミネッセンスと、前記ウエハの前記領域からの前記検出された反射励起光とを比較するステップは、
    前記反射強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において前記第２の強度変動を含んでいると判定すると、欠陥が前記ウエハの前記第１の場所に存在しないと判定するステップ
    を更に含む、請求項４７に記載の方法。
49. 前記ウエハの第２の部分から放出されたフォトルミネッセンスを検出するステップであって、前記ウエハの前記第２の部分は、前記ウエハの第１の部分よりも大きい、前記検出するステップと、
    前記ウエハの前記第２の部分から放出された前記フォトルミネッセンスに基づいて前記ウエハの前記第２の部分のフォトルミネッセンス強度マップを形成するステップと、
    前記フォトルミネッセンス強度マップ内における１つ又は複数の湾曲したコントラスト領域の存在を判定するステップと、
    前記フォトルミネッセンス強度マップ内における１つ又は複数の湾曲したコントラスト領域の前記存在を判定すると、前記励起光の特性を調節するステップと
    を更に含む、請求項３８に記載の方法。
50. 前記１つ又は複数の湾曲したコントラスト領域は、チョクラルスキープロセスによって製造されたシリコンウエハ内の欠陥を示す、請求項４９に記載の方法。
51. 前記励起光の前記特性を調節するステップは、前記ウエハの前記第２の部分から放出される前記フォトルミネッセンスを増大させるように前記励起光の波長を調節するステップを含む、請求項４９に記載の方法。
52. 前記励起光の前記特性を調節するステップは、前記励起光の強度を調節するステップを含む、請求項４９に記載の方法。
53. 前記ウエハを励起光によって照明するステップは、オージェ再結合が前記ウエハの前記一部分内で実質的に発生しないように前記ウエハを励起光によって照明するステップを含む、請求項３８に記載の方法。
54. 前記励起光は、２００ｎｍ〜１，１００ｎｍの範囲の波長を有する、請求項３８に記載の方法。
55. 前記フォトルミネッセンスは、２００ｎｍ〜１，１００ｎｍの範囲の波長を有する、請求項３８に記載の方法。
56. システムであって、
    ウエハを、前記ウエハ内でフォトルミネッセンスを誘発するのに十分な波長及び強度を有する励起光によって照明するように構成された照明モジュールと、
    明に応答して前記ウエハの一部分から放出されたフォトルミネッセンスを検出するように構成された第１の検出モジュールと、
    前記ウエハの前記一部分から反射された励起光を検出するように構成された第２の検出モジュールと、
    前記ウエハの前記一部分から放出された前記フォトルミネッセンスと、前記ウエハの前記一部分から反射された前記励起光とを比較し、且つ
    比較に基づいて前記ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別する
    ように構成された処理モジュールと
    を備えるシステム。
57. 前記ウエハは、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）撮像センサを含む、請求項５６に記載のシステム。
58. 前記ウエハの前記一部分は、前記ＣＭＯＳ撮像センサの１つ又は複数のピクセルを含む、請求項５７に記載のシステム。
59. 前記ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別することは、前記ＣＭＯＳ撮像センサの１つ又は複数の欠陥ピクセルを識別することを含む、請求項５８に記載のシステム。
60. 前記ウエハの前記一部分から放出されたフォトルミネッセンスを検出することは、前記ウエハの前記一部分から放出されたフォトルミネッセンスを１μｍ×１μｍ以下の空間分解能で分解することを含む、請求項５８に記載のシステム。
61. 前記ウエハの前記一部分から反射された励起光を検出することは、前記ウエハの前記一部分から反射された励起光を１μｍ×１μｍ以下の空間分解能で分解することを含む、請求項５８に記載のシステム。
62. 前記ウエハ内の１つ又は複数の欠陥を識別することは、１μｍ以下の寸法を有する１つ又は複数の欠陥を識別することを含む、請求項５８に記載のシステム。
63. 前記ウエハの前記一部分は、前記ＣＭＯＳ撮像センサの活性領域に対応する、請求項５７に記載のシステム。
64. 前記処理モジュールは、
    前記ウエハの前記一部分から放出された前記フォトルミネッセンスに基づいて前記ウエハの前記一部分のフォトルミネッセンス強度マップを形成し、且つ
    前記ウエハの前記一部分から反射された前記励起光に基づいて前記ウエハの前記一部分の反射強度マップを形成する
    ように更に構成されている、請求項５６に記載にシステム。
65. 前記ウエハの前記一部分からの検出されたフォトルミネッセンスと、前記ウエハの領域からの検出された反射励起光とを比較することは、
    フォトルミネッセンス強度マップが前記ウエハの第１の場所において第１の強度変動を含んでいると判定することと、
    前記フォトルミネッセンス強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において前記第１の強度変動を含んでいると判定すると、反射強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において第２の強度変動を含んでいるかどうかを判定することと、
    前記反射強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において第２の強度変動を含んでいないと判定すると、欠陥が前記ウエハの前記第１の場所に存在すると判定することと
    を含む、請求項５６に記載のシステム。
66. 前記ウエハの前記一部分からの前記検出されたフォトルミネッセンスと、前記ウエハの前記領域からの前記検出された反射励起光とを比較することは、
    前記反射強度マップが前記ウエハの前記第１の場所において前記第２の強度変動を含んでいると判定すると、欠陥が前記ウエハの第１の部分に存在しないと判定すること
    を更に含む、請求項６５に記載のシステム。
67. 前記ウエハの第２の部分から放出されたフォトルミネッセンスを検出するように構成された第３の検出モジュールを更に含み、前記ウエハの前記第２の部分は、前記ウエハの第１の部分よりも大きく、
    前記処理モジュールは、
    前記ウエハの前記第２の部分から放出された前記フォトルミネッセンスに基づいて前記ウエハの前記第２の部分のフォトルミネッセンス強度マップを形成し、
    前記フォトルミネッセンス強度マップ内における１つ又は複数の湾曲したコントラスト領域の存在を判定し、且つ
    前記フォトルミネッセンス強度マップ内における前記１つ又は複数の湾曲したコントラスト領域の前記存在を判定すると、前記励起光の特性を調節する
    ように更に構成されている、請求項５６に記載のシステム。
68. 前記１つ又は複数の湾曲したコントラスト領域は、チョクラルスキープロセスによって製造されたシリコンウエハ内の欠陥を示す、請求項６７に記載のシステム。
69. 前記励起光の前記特性を調節することは、前記ウエハの前記第２の部分から放出される前記フォトルミネッセンスを増大させるように前記励起光の波長を調節することを含む、請求項６７に記載のシステム。
70. 前記励起光の前記特性を調節することは、前記励起光の強度を調節することを含む、請求項６７に記載のシステム。
71. 前記ウエハを励起光によって照明することは、オージェ再結合が前記ウエハの前記一部分内で実質的に発生しないように前記ウエハを励起光によって照明することを含む、請求項５６に記載のシステム。
72. 前記励起光は、２００ｎｍ〜１，１００ｎｍの範囲の波長を有する、請求項５６に記載のシステム。
73. 前記フォトルミネッセンスは、２００ｎｍ〜１，１００ｎｍの範囲の波長を有する、請求項５６に記載のシステム。

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