JP2023551972A - カソードルミネッセンス測定を用いた、半導体材料における転位のタイプおよび密度の判別 - Google Patents

カソードルミネッセンス測定を用いた、半導体材料における転位のタイプおよび密度の判別 Download PDF

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Abstract

カソードルミネッセンス顕微鏡および方法は、半導体サンプル内の転位を特定および分類するのに用いられる。少なくとも２つのＣＬ偏光画像がサンプルから同時に得られる。全体の強度画像を得るために、画像が足し合わせる。偏光度（ＤＯＰ）画像を得るために、画像の正規化された差分が取得される。サンプル内で刃状転位とらせん転位とを識別するために、全体の強度およびＤＯＰ画像が比較される。そして、刃状転位の密度およびらせん転位の密度を計算することができる。

Description

（関連出願）
本出願は、２０２０年１２月４日に出願された米国仮出願第６３／１２１，７５２号および２０２１年１１月２９日に出願された米国仮出願第１７／５３７，４２２号からの優先権の利益を主張し、これらの開示は全体的に参照により本明細書に援用される。
（技術分野）
本開示は、走査型カソードルミネッセンス顕微鏡に関し、より具体的には、半導体材料における異なる欠陥タイプの発見および分類を可能にする走査型カソードルミネッセンス顕微鏡のためのハードウェアおよび方法に関する。
出願人は、例えばＰＣＴ／ＥＰ２０２０／０６３０９３において、新しい走査型カソードルミネッセンス顕微鏡を以前に開示しており、その開示は全体的に参照により本明細書に援用される。この顕微鏡は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のビームがサンプルを走査すると、電子が、サンプルと相互作用して、サンプルの表面トポグラフィー、構造および組成に関する情報を含み検出可能な種々の信号を生み出すという観察に基づいて稼動する。ＳＥＭによって生み出される信号のタイプは、二次電子（ＳＥ）、後方散乱電子（ＢＳＥ）、特性または制動輻射（Ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ）Ｘ線、光、吸収／誘起電流（ＥＢＡＣ／ＥＢＩＣ）および透過電子（ＴＥＭ）を含む。電子衝撃の際に試片によって放出される光（約０．１から１０ｅＶまでの範囲にわたるエネルギーを有する光子として定義される）は、カソードルミネッセンス（ＣＬ）と呼ばれる。カソードルミネッセンス測定は、走査型電子顕微鏡において、電子顕微鏡の高集束電子ビームプローブを試片の表面上で走査することと、カソードルミネッセンス信号強度を試片上の電子ビームの位置の関数として記録することと、により実行され得る。カソードルミネッセンスマップ（本明細書において画像とも呼ばれる）が生成され、これは、光顕微鏡によって得られる広視野光光学像よりも高解像度の分光学的な情報を提供する。本開示の目的のために、読者が上記引用された開示について精通していることが推定される。ＣＬ顕微鏡の他の開示については、読者は、米国特許第３，８４５，３０５号，米国公開公報第２０１３／０３３５８１７号および第２０１９／０１０３２４８号、ならびにフランス特許第２１７３４３６号を参照されたい。
以下の開示の概要は、本発明のいくつかの態様および特徴の基本的な理解を提供するために含まれている。この概要は、本発明の広範な概要ではなく、またそのようなものとして、本発明の鍵となるもしくはクリティカルな要素を特に特定すること、または本発明の範囲を画定することを意図したものではない。その唯一の目的は、下記提示されるより詳細な説明の前触れとして、本発明のいくつかの概念を簡略化した形で提示することである。
本開示の目的は、転位のタイプ、例えば、らせん、刃状または混合、に従って、半導体サンプル内の転位の特定および分類を可能にすることである。転位は、通常、ＣＬ画像においてコントラストのあるスポットとして現れ、このコントラストは、通常、転位がない周囲の材料よりも暗いが、時に、とりわけ合金、例えばＩｎＧａＮ合金の場合には周囲の材料よりも明るい（例として、Ｆ． Ｍａｓｓａｂｕａｕ ｅｔ ａｌ， ‘Ｏｐｔｉｃａｌおよびｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ＩｎＧａＮ’， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． １２５, １６５７０１ （２０１９）を参照）。便宜上、転位によって誘起されるスポットを以後“ダークスポット”と呼ぶが、本実施形態は暗いスポットに限定されず、むしろＣＬにおいて視認可能であって転位の存在を示す特徴であり、コントラストスポットとも呼ぶ。開示される態様に従って、欠陥の位置でサンプル内のひずみを観察することにより、観察される欠陥は、刃状転位およびらせん転位に分類される。実際に、刃状転位の周りのひずみは、主に等方圧の成分を有し、せん断成分のみを有するらせん転位とは対照的である。ひずみは、ＣＬエミッションを偏光させることと、垂直および水平偏光ビームで形成される画像間の正規化された差分を用いて偏光度（ＤＯＰ）画像を生成することと、により観察される。２つの偏光画像の合計に対する、２つの偏光画像間の差分の比を計算することにより、正規化された差分を得ることができる。
開示される態様に従って、ＣＬ顕微鏡は、偏光ビームスプリッタキューブと、少なくとも２つの光検出器と、を備える。この配置は、サンプルの走査領域の２つの偏光補完画像をキャプチャすることを可能にし、これらの２つの画像は、空間的にも時間的にも本質的に合わされ、それ故に、画像のアラインメントを実行する必要を回避し、これらの２つの画像の取得における時間的なシフトまたは遅延によってもたらされるアーチファクトを排除する。
開示される実施形態において、カソードルミネッセンス顕微鏡は、半導体サンプルの走査領域の２つの偏光補完画像を同時に生成するために提供され、２つの画像は、空間的にも時間的にも本質的に合わされ、顕微鏡は、電子源、電子源から放出される電子を集束しそれによって電子ビームを形成するための磁気レンズ、およびサンプル上で電子ビームを走査するスキャナを有する電子ビームカラムと、電子ビームの走査に反応してサンプルから放出されるＣＬ光を集め、光ビームを形成する光対物レンズと、集束レンズ、光ビームを第１偏光ビームおよび第２偏光ビームに分割する偏光ビームスプリッタ、第１偏光ビームを受ける第１光検出器、および第２偏光ビームを受ける第２光検出器を備えるイメージング部と、第１光検出器から受ける第１信号と第２光検出器から受ける第２信号とから２つの偏光補完画像を形成するコントローラと、を備える。
イメージング部は、偏光ビームスプリッタの上流に挿入された光学フィルタをさらに備えてもよい。また、顕微鏡は、偏光ビームスプリッタの上流に配置されたハーフミラーをさらに備えてもよく、ここで集束レンズはハーフミラーの上流または下流に配置されてもよく；ハーフミラーによって反射される光を受けるように、第１偏光ビームに対して４５度の偏光回転角度で配向された第３偏光ビームと第２偏光ビームに対して４５度の偏光回転角度で配向された第４偏光ビームとを形成するように、配向された第２偏光ビームスプリッタと、；第３偏光ビームを受ける第３光検出器と、；第４偏光ビームを受ける第４光検出器と、を備えてもよい。顕微鏡は、偏光ビームスプリッタ、第１光検出器および第２光検出器を互いに一定の向きで付けるハウジングと、；光ビームに合う軸周りにハウジングを回転する回転機構と、をまた含んでもよい。開示される実施形態は、２つの偏光カソードルミネッセンスのエミッションの同時取得が画像の空間的および時間的なアラインメントを本質的に取り入れるため、有利である。実施形態は、また、刃状とらせん転位とを識別することを可能にする。
開示される態様に従って、ストレージデバイスに記憶されたコンピュータプログラムは、コンピュータによって実行されると、当該コンピュータに以下のステップを実行させるように提供される。当該ステップは、偏光カソードルミネッセンスビームに対応する第１電気信号と、偏光カソードルミネッセンスビームに対応し、第１電気信号に対して９０度の偏光回転を有する第２電気信号と、を受けるステップと、サンプルの走査領域の強度画像を生成するために第１および第２電気信号を足し合わせるステップと、領域の偏光度（ＤＯＰ）画像を生成するために第１および第２電気信号の正規化された差分を取得するステップと、強度画像に現れる各コントラストスポットの中心点の座標を決定するステップと、各座標において、対応するゾーンにおける応力パターンが適切な形状または強度基準を満たすかどうかを判定するためにＤＯＰ画像において当該ゾーンを検査するステップと、そして、複数の利用可能な手順から選択された手順を介して、当該応力パターンを刃状転位またはらせん転位として分類するステップと、を備える。前述の手順は、材料によってはらせん転位がＤＯＰ画像に全くもって現れないことから単純な強度しきい値であってもよく、局所分散計算、パターンマッチング手法、機械学習、または他のＡＩに着想を得たパターン認識手法であってもよい。
さらなる態様に従って、半導体サンプル内の欠陥を検出するためのカソードルミネッセンス顕微鏡を稼動する方法が開示され、当該方法は、電子ビームでサンプルの領域を走査するステップと、走査する間、領域から放出されるカソードルミネッセンス光を集め、カソードルミネッセンス光から光ビームを形成するステップと、互いに９０度の偏光回転を有する２つの偏光ビームを得るために光ビームを偏光子ビームスプリッタに通過させるステップと、２つの偏光ビームに対応する２つの電気信号を同時に生成するために２つの光検出器を用いるステップと、領域の強度画像を形成するために２つの信号を足し合わせるステップと、領域の偏光度（ＤＯＰ）画像を形成するために２つの信号の正規化された差分を取得するステップと、強度画像に現れる各コントラストスポットにおいて、ＤＯＰ画像において対応するゾーンを検査するステップと、ＤＯＰ画像における当該ゾーン内に適切なひずみ場のしるしが現れるときに、対応するコントラストスポットを刃状転位として分類するステップと、を備える。
正規化された差分を取得するステップは、第１および第２電気信号の合計に対する、第１および第２電気信号間の差分の比を計算するステップを備えてもよい。ＤＯＰ画像を検査するステップは、ゾーン内でＤＯＰ画像の代表値を計算するステップと、プリセットしきい値に対して代表値を比較するステップと、を備えてもよい。
添付図面は、明細書に取り入れられ、当該明細書の一部を構成するものであり、本発明の実施形態を例示し、説明とともに、本発明の原理を解説し、示すのに役立つものである。図面は、例示的な実施形態の主な特徴を図式的に示すことを意図するものである。図面は、実際の実施形態のすべての特徴を描写することを意図するものでも、描写された要素の相対的な寸法を示すことを意図するものでもなく、縮尺通りに描かれていない。
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照した以下の非限定的な例示的実施形態の説明から明らかになる。
図１は、本明細書に開示される実施形態を実現するためのカソードルミネッセンス走査型電子顕微鏡の下部の概略断面図である。 図２は、一実施形態に従うカソードルミネッセンス顕微鏡の画像取得部の簡略化された概略図である。 図３Ａは、サンプル内の潜在的な欠陥を示す強度画像の図であり、図３Ｂは、図３Ａに図示される領域に対応するＤＯＰ画像の図である。 図４は、一実施形態に従って欠陥を分類するための工程を示すフローチャートである。 図５は、他の実施形態に従うカソードルミネッセンス顕微鏡の画像取得部の簡略化された概略図である。 図６は、さらに他の実施形態に従うカソードルミネッセンス顕微鏡の画像取得部の概略図である。 図７は、さらなる実施形態に従うカソードルミネッセンス顕微鏡の画像取得部の概略図である。
本発明のいくつかの実施形態は、添付図面を参照して下記に詳細に説明される。異なる図面に現れる同一の機能的および構造的要素には、同じ参照番号が付与されることがある。
次に、本発明のカソードルミネッセンス走査型電子顕微鏡および稼動方法の実施形態が、図面を参照して説明される。異なる実施形態またはこれらの組み合わせは、異なるアプリケーションのために、または異なる利益を達成するのに用いられてもよい。達成しようとする結果に応じて、本明細書に開示される異なる特徴は、部分的にまたは最大限に、単独でまたは他の特徴と組み合わせて、要件および制約と利点とのバランスを取りながら、利用されてもよい。したがって、特定の特徴、要素または利益は、異なる実施形態を参照して強調されるが、開示される実施形態に限定されない。すなわち、本明細書に開示される特徴、要素および利益は、これらが説明される実施形態に限定されないが、例え本明細書に明示的に説明されていなくとも、他の特徴と組み合わされて（“ｍｉｘｅｄ ａｎｄ ｍａｔｃｈｅｄ”）もよいし、他の実施形態に取り入れられてもよい。
図１は、上記引用されたＰＣＴ／ＥＰ２０２０／０６３０９３においてより詳しく説明されるＣＬ顕微鏡の下部を断面図で示す。図１に示されるように、顕微鏡は、一般に、真空エンクロージャ１０内に収容された電子カラム４１と、大気環境下にあるイメージング部４２と、を含む。図１に示される統合型の顕微鏡は、電子ビーム画像、光ビーム画像、カソードルミネッセンス（ＣＬ）画像およびＣＬ分光画像を生成することができる。画像化されたＣＬエミッションは、ナノスケールでサンプルの材料の構造および質に相関付けられ得る。ＣＬデータは、他のイメージングモードを用いて視認不可能である、材料応力、不純物、結晶構造および表面下の欠陥を明らかにすることができる。重要なことには、ＣＬイメージングは、サンプルの非破壊的な検査方法である。
電子カラムは、電子を放出する、熱電子または電界放出源などの電子源１を含む。放出される電子は、電磁レンズ５’、電磁対物レンズ５およびアパーチャディスク（ストップと呼ばれることがある）６などの種々の粒子光学要素によって電子ビーム９にされる。ここで、アパーチャディスク６のいずれもが、電位の印加によって静電レンズとして機能してもよい。周知の方法で、コイル１１は、磁場を発生させるために提供され、磁場は、この図において、電磁対物レンズ５の光軸ｚのレベルで実質的に水平な磁場である。磁場のほとんどは、アウトプットまたは出口アパーチャ１３のレベルで位置していてもよく、または、代わりにレンズと試片との間の領域の外であってもよい。
磁場の目的は、サンプル７の表面に集束され得る収束電子ビーム９を発生させることである。この例では、電子エミッタ１によって発生する電子ビーム９は、図の上部から下方に伝播する。電子ビームスパンは、レンズ５’などのコンデンサの配置によって変更されてもよく、それにより発散し、平行化され、または収束することができる。コンデンサは、電子エミッタの下に配置されてもよい。電子ビームは、通常、数ミリメートル、例えば２～３ｍｍ間の範囲の幅を有する。
レンズ５は、光軸に沿って中空の内部を有し、それにより電子ビーム９が通過することができる。中空部（通路またはギャップ）は、サンプル７から放出されまたは反射される光も特段の障害なしに通過することができる程度に幅広である。良好な電子光学性能を保つために電磁対物レンズ５のアウトプットアパーチャ１３をできる限り小さくすることが好ましいことから、作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）が小さくなるようにシステムを構築することが好ましい。
図で見られるように、反射対物レンズは、サンプル７の表面を画像化するために電磁対物レンズ５内に提供される。この例では、シュバルツシルト（Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ）反射対物レンズが用いられる。シュバルツシルト（Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ）対物レンズは、２枚ミラーの反射対物レンズであり、光軸ｚ（電子ビームの経路と本質的に一致する）周りに回転対称であり、無収差（ａｐｌａｎａｔｉｃ）および無限遠補正（ｉｎｆｉｎｉｔｙ－ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ）である。電磁対物レンズ５および反射対物レンズは、同じ焦点面を有してもよい。電磁対物レンズ５内の反射対物レンズは、この例では球状および凹状であり主要ミラーとも呼ばれる第１ミラーＭ１と、この例では球状および凸状であり副次的ミラーとも呼ばれる第２ミラーＭ２と、を備える。第１ミラーＭ１の直径は、第２ミラーＭ２の直径よりも大きい。第１ミラーＭ１は、第２ミラーＭ２の上に配置され、電子ビーム９がサンプル７の表面に当たった結果としてサンプルから来る光を反射するように、かつ、サンプルと第１ミラーＭ１との間に配置される第２ミラーＭ２に光を向けるように、配置される。第２ミラーＭ２は、光を電磁対物レンズの光軸に沿って（すなわち、上方に）向け直すように配置され、この例では平面状である第３ミラーＭ３は、光ビームをアウトプットに向け直すように配置される。この例では、第３ミラーＭ３は、電子ビーム９の軸に対して４５°の角度を有し、光を真空エンクロージャ１０の外に向け直すのに用いられる。ミラーＭ１、Ｍ２およびＭ３は、すべて、電子ビームが遮られないように、電子ビームの経路に沿ってアパーチャまたは開口部を有する。
光イメージング部４２において、ミラーＭ３によって反射される光は、レンズ２２によってイメージングモノクロメータ４３に集束される。この例では、ＣＣＤカメラ４５と、ＩｎＧａＡｓまたはＰＭＴ検出器などの検出器４６と、の２つのイメージャが提供される。ミラー２４がハーフミラーである場合、両方のイメージャが同時に稼動されてもよい。一方で、ミラー２４はフリップミラーでもよく、一度に１つのイメージャを稼動することが可能になる。この配置では、検出器４６は、特定の波長の光強度を検出するのに用いられてもよく、ＣＣＤカメラは、複数の波長における光強度を同時に検出するのに用いられてもよい。
ＣＬ顕微鏡は、欠陥を検出するために半導体を検査するのに用いられてきたものである。しかし、多くの場合において、欠陥の数は、大きく、種々の異なる欠陥タイプを含む。あるタイプの欠陥は装置の性能に影響しない一方で、あるタイプの欠陥は装置に致命的な影響を与えかねないことから、材料の検査を補助するためには、ＣＬ画像に現れる異なる欠陥タイプを特定でき、可能な限り分類できることが有益である。したがって、欠陥タイプを決定することは、検査されるサンプルの質を決定する上で極めて重要である。
また、非静水的なひずみがスペクトルの広がりを引き起こしかねないながらもエネルギースペクトルのピークにおけるシフトを引き起こさない一方で、サンプルにおける静水圧がＣＬエミッションのエネルギースペクトルにおいてシフトを生み出すことが観察される。これらの現象は、光ビーム（例えば、レーザービーム）がサンプル上で走査され、サンプルから放出される光が集められ分析されるフォトルミネッセンスを用いて研究されている。また、偏光度（ＤＯＰ）技法は、集光経路に偏光子を挿入し、水平および垂直の偏光においてＣＬ画像を取得するために偏光子を回転することにより、サンプル内のひずみを測定するのに用いられている。そしてＤＯＰは、ＤＯＰ＝（Ｉ┴－ＩII）／（Ｉ┴＋ＩII）によって得られる。サンプル内のひずみが、放出される光の偏光に影響することから、ＤＯＰ画像は、サンプル内のひずみの位置を特定する。
窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）などのいくつかの半導体材料において、転位は、装置の性能に大きな影響を与える線状の欠陥である。一方で、他の欠陥タイプは、装置の性能に弊害をもたらさない場合もある。例えば、らせんおよび刃状転位間の主な差異の１つは、らせんタイプは転位線に平行なバーガース（Ｂｕｒｇｅｒｓ）ベクトルを有し、つまり、周囲の材料に純粋なせん断を与え、それにより応力の変化のみが材料の表面に対して垂直である一方で、刃状タイプは、その軸に対して垂直なバーガースベクトルを有し、つまり、そのコアの周りに、転位線に対して垂直であり材料の表面に平行であるひずみ場を形成する。
サンプル内の転位は、多くの場合、再結合サイトとして機能し、したがって、半導体サンプル内の非放射点として機能する。その結果として、各欠陥は、輝点として現れる場合を除き、ＣＬ強度画像においてダークスポットとして現れる。一方で、本発明者らによって種々の実験において確認されたように、ＤＯＰ画像は、ＤＯＰ画像に見られる、サンプルにおけるひずみを誘起する転位の位置においてのみグレーレベルの変化（通常は転位コアの片側において暗く、もう片側において明るい）を示し、すなわち、図３Ａおよび図３Ｂに示される例における刃状転位である。それ故に、本発明者らは、ＤＯＰが感度を持たないか、または刃状転位と明確に識別し得る程度の感度を持つ、異なるひずみ場を発生させる他の転位（例えば、らせん転位）と分けて、刃状転位をマップするのにＣＬ ＤＯＰ画像が用いられ得ることを発見した。図３Ａおよび図３Ｂの例では、純粋ならせん転位はＤＯＰ画像においてまったく視認不可能である。
それ故に、開示される態様に従って、刃状転位の密度を決定する方法は、電子ビームで半導体サンプルの領域を走査するステップと、サンプルから放出されるＣＬ光を集め、集められた光から光ビームを形成するステップと、光ビームを偏光子に通過させ、光ビームを検出器に向け、領域の水平偏光画像および領域の垂直偏光画像を生成するステップと、水平偏光画像および垂直偏光画像の正規化された差分を得て、それによって偏光度（ＤＯＰ）画像を形成するステップと、ＤＯＰ画像に現れる、対応する特徴の密度を決定することにより刃状転位の密度を計算するステップと、を備えて提供される。正規化された差分は、２つの偏光画像の合計に対する、２つの偏光画像間の差分の比を計算することにより得られてもよい。
さらには、本発明者らは、実験から、ＣＬ強度画像およびＤＯＰ画像の比較によって、欠陥についてのさらなる情報が得られることを見だした。このような比較は、欠陥タイプによって判別される欠陥密度を決定することを可能にする。すなわち、強度画像におけるダークスポットの密度を計算することにより全体の欠陥密度が得られ、ＤＯＰ画像において対応する特徴を有するこれらの同じダークスポットの密度を計算することにより刃状転位の密度を得ることができ、全体のおよび刃状転位の密度間の差分を取得することによりらせん転位の欠陥密度を得ることができる。言い換えると、強度画像およびＤＯＰ画像間の特徴における差異は、らせん転位の密度を決定するのに用いられ得るらせん転位のマップを提供する。
それ故に、刃状転位の密度およびらせん転位の密度を決定する方法は、電子ビームで半導体サンプルの領域を走査するステップと、サンプルから放出されるＣＬ光を集め、集められた光から非偏光ビームを形成するステップと、少なくとも非偏光ビームの一部を検出器に向け、領域の強度画像を生成するステップと、強度画像に現れるダークスポットの密度を決定することにより全体の欠陥密度を計算するステップと、偏光ビームを発生させるために少なくとも非偏光ビームの一部を偏光子に通過させ、偏光ビームを検出器に向け、領域の水平偏光画像および領域の垂直偏光画像を生成するステップと、水平偏光画像および垂直偏光画像の正規化された差分を得て、それによって偏光度（ＤＯＰ）画像を形成するステップと、ＤＯＰ画像にも現れる、強度画像におけるダークスポットの密度を決定することにより刃状転位の密度を計算するステップと、全体の欠陥密度から刃状転位の密度を差し引くことによりらせん転位の密度を計算するステップと、を備えて提供される。
さらなる態様に従って、らせん転位マップを生成する方法は、電子ビームで半導体サンプルの領域を走査するステップと、サンプルから放出されるＣＬ光を集め、集められた光から非偏光ビームを形成するステップと、少なくとも非偏光ビームの一部を検出器に向け、領域の強度画像を生成するステップと、偏光ビームを発生させるために少なくとも非偏光ビームの一部を偏光子に通過させ、偏光ビームを検出器に向け、領域の水平偏光画像および領域の垂直偏光画像を生成するステップと、水平偏光画像および垂直偏光画像の正規化された差分を得て、それによって偏光度（ＤＯＰ）画像を形成するステップと、強度画像およびＤＯＰ画像において対応する座標にコントラストとして現れるすべてのスポットを特定し、それによって刃状転位のマッピングを得るステップと、を備えて提供される。あるいは、強度画像は、領域の水平偏光画像および領域の垂直偏光画像を単に合計することにより生成される。
上記説明される分析の重要な部分は、空間および時間の両方における水平および垂直偏光画像の正確なアラインメントである。空間におけるアラインメントは、画像内のピクセルの強度レベルに従って欠陥を識別することを可能にするために重要である。また、ステージのドリフト、および帯電するサンプルによる放出光の強度への影響などの潜在的な問題を回避するために、画像間の時間の差分は、最小限にされるべきであり、または好ましくは排除されるべきである。したがって、図１に示される顕微鏡の画像取得部４２は、下記詳述されるように変更される。
図２は、水平および垂直偏光画像の本質的なアラインメントを伴うＣＬ ＤＯＰ画像を得るための装置の一実施形態を示す簡略化された概略図である。すなわち、図２に示される実施形態は、サンプルの走査領域の２つの偏光補完画像を同時に生成し、これらの２つの画像は、空間的にも時間的にも本質的に合わされる。図２において図１におけるものと同じ要素は、同じ参照文字を有する。サンプル７は、電子ビームｅを走査することにより照射される。ＣＬエミッションは、ミラーＭ１－Ｍ３によって集められ、イメージング部４２に向けられる。ビームは、集束レンズ２２を通過する後、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）キューブ５１によって水平偏光ビームおよび垂直偏光ビームに分割される。示される実施形態において、ＰＢＳは、非偏光ビームを、反射されるＳ－偏光と、透過されるＰ－偏光ビームと、に５０／５０比で分割するように設計される。光検出器４６ａおよび４６ｂのそれぞれは、光電子増倍管（ＰＭＴ）、フォトダイオードなどの点検出器であり、Ｓ－偏光およびＰ－偏光ビームのうち１つを検出する。各検出器からの信号は、コントローラ５２に送られる（一例において、信号は、コントローラ内のスキャンカードにインプットされる）。このようにして、各ピクセルにおけるＰおよびＳ－偏光信号は、コントローラによって同時に記録され、それにより時間および空間において本質的に合わされる。コントローラ５２は、本明細書に開示される方法のいずれに従って、信号を処理するように稼動してもよい。特に、コントローラは、全体のＣＬ強度画像を示す合計画像を生成するために検出器４６ａおよび４６ｂの両方からの信号を足し合わせるように稼動可能であり、コントローラは、２つの信号の正規化された差分を得て、それによってＤＯＰ画像を生成するように稼動可能である。
図３Ａは、２つの検出器４６ａおよび４６ｂからの信号を合計することにより得られるＣＬ強度画像である。図３Ｂは、２つの検出器からの信号の正規化された差分を取得することにより得られるＤＯＰ画像である。図３Ａにおいて、各ダークスポットは、非発光部位に対応し、それ故に欠陥を示す。しかし、図３Ａの強度画像からは、画像内の異なる欠陥タイプを区別することができない。図３ＢのＤＯＰ画像は、各ひずみの位置におけるグレースケールの変化を示し、それ故にひずみを発生させる欠陥部位を示す。しかし、ここで、図３Ａにおいて丸で囲まれる２つの欠陥は、図３ＢのＤＯＰ画像において、対応するグレースケールの乱れまたは変化を有しない。したがって、これらの２つのスポットは、らせん転位に対応する可能性が極めて高い。
らせん転位を刃状転位から識別するためには、工程の非順序ステップを示す図４を参照して詳述される以下の工程が採用されてもよい。ステップ４００において、すべてのダークスポット（転位）を特定し、各スポットの中心の座標を計算するために、強度画像が検査される。ステップ４０５において、座標がＤＯＰ画像における座標に置き換えられ、ステップ４１０において、ＤＯＰ画像における各中心の周辺のゾーンが決定される。ゾーンは、特定された中心点における転位を決定するために関連すると考えられる領域を特定する。ゾーンが小さいほど密集した欠陥間でさらに判別力が生じるが、欠陥に対応するピクセルを見逃す可能性が高くなることから、ゾーンのサイズは、経験によって決定され得る。一方で、ゾーンが大きいほど、隣接する欠陥に属するピクセルを含む可能性が高くなる。
ステップ４１５において、しきい値が設定される。しかし、しきい値は、いつでも設定されてもよく、複数のサンプルの複数の検査のために用いられてもよい。しきい値は、ステップ４２０において実行される分析に依存し、当該ステップは、一般に、ＤＯＰ画像における各ゾーンの代表値を計算するステップとして参照される。これは、種々の手法で行われてもよい。例えば、一実施形態では、各規定されたゾーン内の信号の局所分散（すなわち、グレーレベル）が代表値として計算される。他の実施形態に従って、フィッティング方程式がゾーン内のグレーレベルに適用され、当てはめられた方程式は、代表値として設定される。曲線あてはめの例は、Ｚｗｉｒｎ， Ｇ． ＆ Ｂｅｅｒｉ，Ｒｏｎｅｎ ＆ Ｇｉｌｏｎ，Ｄａｎ ＆ Ａｋｓｅｌｒｏｄ， Ｓ．，Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｃｈｏ. Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ｉｎ Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ． ３２． １－４． １０.１１０９／ＣＩＣ．２００５.１５８８０１７（２００５）に見つけることができる。さらに他の例に従って、比較は、記憶されたデータベースに対して、例えば、主成分分析、または類似のＡＩベースのパターン認識アルゴリズムを用いて行われる。
ステップ４２５において、欠陥がらせんまたは刃状転位かどうかを決定するために、各欠陥における分析の結果がしきい値に対して比較される。例えば、ステップ４２５において、分散が、設定されたしきい値よりも下である場合は、ＤＯＰ画像における欠陥を示すのに十分なグレースケール分散がゾーン内にないことを意味することから、欠陥がらせん転位であると決定される。同様に、当てはめられた方程式が、設定されたしきい値よりも低い大きさ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を有する場合、欠陥は、らせん転位として特定される。あらかじめ記憶されたデータベースに対する比較を用いるときに、ゾーンがしきい値を超えてデータベースに対応しない場合、欠陥は、らせん転位として特定される。もちろん、これらの分析のそれぞれにおいて、しきい値に対する比較がらせん転位の決定をもたらす結果にならない場合、欠陥は、刃状または混合転位として特定される。他の実施形態において、複数のしきい値が、純粋な刃状特性から、混合、純粋ならせんまでの複数の転位タイプを特定するために規定され得る。また、上記の分析のそれぞれにおいて、計算される“バックグラウンド”グレースケール値に対する比較によって、さらなる改良が達成されてもよい。例えば、バックグラウンドグレースケール値は、ゾーン内の分散の分析を強化することができる。分散がバックグラウンド値から十分に大きくない場合、それは、刃状転位というよりもむしろ、単にらせん転位または画像ノイズであることを表わす。
図示すると、図３Ａおよび図３Ｂにわたる両頭矢印は、図３Ａにおいてダークスポットを指し、図３Ｂにおける矢頭は、図３Ｂにおいて対応する位置、すなわち、対応する座標の周りのゾーンを指す。図３Ｂにおけるゾーンは、暗い領域および明るい領域を有するように見える。その結果として、ゾーン内のグレーレベル分散は、図３Ｂにおいて楕円によって示される領域と比較して相対的に高くなる。このような分散は、しきい値を超え、それにより欠陥は、刃状転位として分類される。一方で、楕円によって示される領域における分散が分散を下回ることから、図３Ａにおいて対応するダークスポットは、らせん転位として分類される。
それ故に、半導体サンプルにおける欠陥を特定および判別する方法は、電子ビームでサンプルの領域を照らすステップと、領域から放出される光を集め、それによって光ビームを発生させるステップと、光ビームを偏光子に通過させ、それによって第１偏光ビームおよび第２偏光ビームを発生させるステップと、第１偏光ビームを第１検出器に向け、第２偏光ビームを第２検出器に向けるステップと、第１および第２検出器のアウトプット信号を足し合わせることにより強度画像を生成するステップと、第１および第２検出器のアウトプット信号の正規化された差分を得ることにより偏光画像を生成するステップと、強度画像に現れる各ダークスポットの中心を特定する座標のリストを生成するステップと、各座標において、偏光画像における欠陥ゾーンを規定するステップと、各欠陥ゾーンにおいて、代表値を計算するステップと、プリセットしきい値に対して各欠陥ゾーンの代表値を比較し、代表値がプリセットしきい値を下回るまたは超えるかに応じてゾーンを刃状転位またはらせん転位としてカテゴライズするステップと、を備えて提供される。
再び図２を参照して、信号対ノイズ比を改善するために、波長フィルタ５０（すなわち、例えば、バンドパスまたは単色フィルタなどの光学フィルタ）がビームの経路に任意に挿入されてもよい。具体的には、本明細書に開示される実施形態のＤＯＰ画像を生成するのに対象となるエミッションは、バンド端発光である。したがって、他のエミッション、例えば、欠陥バンドからのエミッションを除くために、波長フィルタ５０が用いられてもよい。
これまで開示された実施形態は、転位のバーガースベクトルがＰＢＳキューブの向きに合う偏光を発生させるように、サンプルが正確に合わされるときに、良好に稼動する。それほど合っていない他の転位も検出されることを確実にするために、サンプルを例えば４５°の角度だけ回転することにより２回目の独立した測定が行われ得る。しかし、上記の通り、ＣＬ測定において、測定間の１ピクセルのシフトなどの小さな空間的なドリフトでさえ、全体の測定の結果を無効にすることがある。また、回転を本質的に用いることは、画像が時間的に同時ではなくなることを意味し、これも測定に影響することがある。図５および図６は、これらの問題を回避する実施形態を示す。
図５の実施形態は、追加の光学要素とともに図２のＣＬ顕微鏡を利用する。具体的には、非偏光ビームスプリッタ５３（ここでは、５０％の透過および５０％の反射を有するハーフミラー）が、光ビーム経路において第１ＰＢＳキューブ５１の上流に挿入される。光ビームの半分は、非偏光ビームスプリッタ５３を通過し、図２の実施形態に開示されるように処理される。残りの半分は、第１ＰＢＳキューブ５１に対して４５°回転された第２ＰＢＳキューブ５１’に向けて反射される。この回転は、図５において吹き出しに示され、当該図５は、検出器４５ｃが、第１検出器４６ａによって受けられるビームに対して４５°偏光角回転されたビームを受けることを描写する。本質において、検出器４６ｃが頁面内または外にシフトされるように、第２ＰＢＳキューブ５１’は、曲線矢印によって例示されるようにビーム経路周りに４５°回転される。同様に、検出器４６ｄによって受けられるビームの偏光角は、検出器４６ｂによって受けられるビームの偏光に対して４５°偏光角回転される。
図５の配置において、４つの信号は、コントローラ５２によって受けられ、コントローラ５２は、これらの信号を以下のように用いてもよい。コントローラ５２は、同じＰＢＳキューブと対になるいずれの２つの検出器の信号を足し合わせることにより、例えば、検出器４６ａおよび４６ｂの信号を足し合わせ、または検出器４６ｃおよび４６ｄの信号を足し合わせることにより、強度画像を生成してもよい。あるいは、コントローラ５２は、４つすべての検出器の信号を足し合わせることにより強度画像を生成してもよい。そして、コントローラは、２つのＤＯＰ画像を生成してもよい：１つは、検出器４６ａおよび４６ｂからの信号の正規化された差分で構成され、もう１つは、検出器４６ｃおよび４６ｄからの信号の正規化された差分で構成される。そして、例えば図４において概説されるような工程は、２つのＤＯＰ画像のそれぞれについて繰り返されてもよい。
ところで、図５の実施形態においては、各ＰＢＳキューブと対になる２つの集束レンズ２２および２２’が利用される。このような配置は、とりわけＰＢＳキューブおよび検出器の配置に関して設計自由度を提供する。また、これは、各ハーフビーム経路において焦点距離を短くすることができ、それ故に広視野の画像を可能にする。しかし、あるいは、破線両頭矢印に示されるように、非偏光ビームスプリッタ５３の上流に挿入される単一の集束レンズが用いられてもよい。このような配置において、すべての検出器へのビーム経路は、同一の長さでなければならない。
図６は、３つの異なる偏光回転においてＤＯＰ画像を生成するために６つの検出器が用いられる、さらなる実施形態を示す。この実施形態においては、２つの非偏光ビームスプリッタ５３および５３’が光ビーム経路に挿入され、それによって３つの異なる光経路を発生させる。この実施形態において、第１非偏光ビームスプリッタ５３は、厳密なハーフミラーというよりもむしろ、反射性よりも透過性があり、例えば、５５％－７０％の透過性、すなわち、透過ミラーであってもよい。この点において、ハーフミラーは、光の半分を透過する、透過ミラーの特別な場合であることから、透過ミラーは、いかなる量の光を透過するミラーを参照するものであってもよい。一方で、第２非偏光ビームスプリッタ５３’は、５０／５０ハーフミラーであってもよい。吹き出しに例示されるように、第２および第３ＰＢＳキューブ５１’および５１’’は、第１ＰＢＳキューブ５１の向きに対して３０°および６０°回転される。図５の実施形態と同様に、いずれの検出器の対からの信号が、全体の強度画像を形成するために足し合わされてもよく、またはすべての検出器からの信号が、強度画像を形成するのに用いられてもよい。また、コントローラは、検出器の各対の信号の正規化された差異によって３つのＤＯＰ画像を生成してもよく、すなわち、１つのＤＯＰは、検出器４６ａおよび４６ｂからであり、もう１つのＤＯＰ画像は、検出器４６ｃおよび４６ｄからであり、さらにもう１つのＤＯＰ画像は、検出器４６ｅおよび４６ｆからである。例えば図４における工程の概要は、３つのＤＯＰ画像のそれぞれについて繰り返されてもよい。
すでに示されたように、本明細書に開示される工程の精度は、画像の完璧な空間的および時間的アラインメントに依存する。さらに、対になる２つの光検出器のそれぞれの正確な較正によって、精度を改善することができる。すなわち、所定の光強度は、対になる光検出器のそれぞれから同一の電気信号のアウトプットをもたらす結果になる。このような較正は、対になる検出器からの信号を正規化することにより電子的に行われてもよい。さらに、図７は、対になる検出器の正確な較正を可能にする例を示す。図７の実施形態の特徴は、図２の２つの対になる検出器に関して示されるが、特徴は、開示されるいずれの実施形態におけるいずれの２つの対になる検出器に適用可能である。
図７において、ハウジング５４には、集束レンズ２２と、ＰＢＳキューブ５１と、対になる検出器４６ａおよび４６ｂと、が付けられており、ハウジング５４は、空間的なこれらの要素間の関係が一定になるように提供される。回転機構５５は、曲線矢印によって例示されるように、光ビーム経路に一致する回転軸周りにハウジング５４を回転する。光学要素がハウジング内に一定の空間的な向きで付けられることから、その空間的な向きは、回転の間変わらない。それ故に、ハウジングを回転し、検出器からのアウトプット信号を確認することにより、対になる検出器を正確に較正することができる。
上記から理解されるように、開示される実施形態は、真空エンクロージャと、真空エンクロージャ内の上部位置に配置された電子源と、その上部表面に入口アパーチャを有するとともにその下部に出口アパーチャを有するハウジングを含み、真空エンクロージャ内の下部位置に配置された電磁対物レンズと、ハウジング内に径方向に配置された電磁コイルと、ハウジング内に配置されており、第１軸方向アパーチャを有する凹面鏡と第２軸方向アパーチャを有する凸面鏡とを備える光対物レンズと、ハウジング内に配置されており、試片上で電子ビームを走査するのに協働する第１のデフレクタのセットおよび第２のデフレクタセットを備える電子ビームデフレクタと、光対物レンズによって集められる光を受け、光を真空エンクロージャの外に偏向するデフレクタミラーと、真空エンクロージャの外に配置されており、集束レンズ、光ビームを第１偏光ビームおよび第２偏光ビームに分割する偏光ビームスプリッタ、第１偏光ビームを受ける第１光検出器、および第２偏光ビームを受ける第２光検出器を備えるイメージング部と、第１光検出器から受ける第１信号と第２光検出器から受ける第２信号とから２つの偏光補完画像を形成するコントローラと、を備えるカソードルミネッセンス（ＣＬ）電子顕微鏡を提供する。
開示される実施形態は、半導体サンプルにおいて欠陥を特定する方法であって、電子ビームでサンプルの領域を走査するステップと、サンプルからのカソードルミネッセンス光のエミッションを集め、それから光ビームを発生させるステップと、垂直偏光ビームおよび水平偏光ビームを発生させるために光ビームを偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）に通過させるステップと、垂直偏光ビームに対応する第１電気信号を生成するために第１光検出器を用い、水平偏光ビームに対応する第２電気信号を生成するために第２光検出器を用いるステップと、領域の強度画像を生成するために第１および第２電気信号を足し合わせるステップと、偏光度（ＤＯＰ）画像を生成するために第１および第２電気信号の正規化された差分を取得するステップと、領域内の欠陥を特定するためにＤＯＰ画像に対して強度画像を比較するステップと、を備える方法を提供する。この方法において、正規化された差分は、第１および第２電気信号の合計に対する、第１および第２電気信号間の差分の比を計算することにより得られてもよい。
また、カソードルミネッセンス顕微鏡を稼動する方法は、電子エミッタに通電し、それによって電子ビームを発生させるステップと、電磁対物レンズに通電し、それによって、電子ビームを電磁対物レンズの焦点面に集束するための磁場を発生させるステップと、半導体サンプルの領域上で電子ビームを走査するためにスキャナに通電するステップと、サンプルからカソードルミネッセンス光を集め、それから光ビームを形成するステップと、垂直偏光ビームおよび水平偏光ビームを発生させるために光ビームを偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）に通過させるステップと、垂直偏光ビームに対応する第１電気信号を生成するために第１光検出器を用い、水平偏光ビームに対応する第２電気信号を生成するために第２光検出器を用いるステップと、領域の強度画像を生成するために第１および第２電気信号を足し合わせるステップと、偏光度（ＤＯＰ）画像を生成するために第１および第２電気信号の正規化された差分を取得するステップと、強度画像に現れる各ダークスポット中心点の座標を決定するステップと、ゾーン内に応力のしるしが現れるかどうかを決定するために、各座標において、ＤＯＰ画像において対応するゾーンを検査するステップと、各応力のしるしにおいて、対応するダークスポットを刃状転位として分類するステップと、を備えて提供される。
本明細書に開示される方法は、コントローラ５２によって実現されてもよく、コントローラ５２は、特別な目的のコンピュータ、またはＰＣなどの一般的なコンピュータであって、当該方法を具現化するプログラムを実行するものであってもよい。開示される方法は、ストレージデバイスに記憶されたコンピュータプログラムとして実現されてもよく、コンピュータプログラムは、コンピュータによって実行されると、当該コンピュータに当該方法を実現するステップを実行させる。例えば、ステップは、垂直偏光ＣＬビームに対応する第１電気信号と水平偏光ＣＬビームに対応する第２電気信号とを受けるステップと、サンプルの走査領域の強度画像を生成するために第１および第２電気信号を足し合わせるステップと、偏光度（ＤＯＰ）画像を生成するために第１および第２電気信号の正規化された差分を取得するステップと、強度画像に現れる各コントラストスポットの中心点の座標を決定するステップと、ゾーン内に応力のしるしが現れるかどうかを決定するために、各座標において、ＤＯＰ画像において対応するゾーンを検査するステップと、各応力のしるしにおいて、対応するコントラストスポットを刃状転位として分類するステップと、を含んでもよい。
本発明は、図面および前述の説明において詳細に示されおよび説明されたが、このような図示および説明は、理解を助けるものまたは例示的であって限定的なものではなく、本発明は、開示された実施形態に限定されない。他の実施形態および変形例が理解され、かつ、図面、開示および添付の特許請求の範囲の検討に基づいて、請求項に係る発明を実行するときに当業者によって達成され得る。
請求項において、「備える」という語は、他の要素またはステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”または“ａｎ”は、複数であることを排除するものではない。相互に異なる従属請求項において異なる特徴が記載されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせを有利に用いることができないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照記号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (20)

  1. 半導体サンプルの走査領域の２つの偏光補完画像であって空間的にも時間的にも本質的に合わされる当該２つの偏光補完画像を同時に生成するためのカソードルミネッセンス顕微鏡であって、
    電子源、前記電子源から放出される電子を集束しそれによって電子ビームを形成するための磁気レンズ、および前記サンプル上で前記電子ビームを走査するスキャナを有する電子ビームカラムと、
    前記電子ビームの走査に反応して前記サンプルから放出される光を集め、光ビームを形成する光対物レンズと、
    集束レンズ、前記光ビームを第１偏光ビームおよび第２偏光ビームに分割する偏光ビームスプリッタ、前記第１偏光ビームを受ける第１光検出器、および前記第２偏光ビームを受ける第２光検出器を備えるイメージング部と、
    前記第１光検出器から受ける第１信号と前記第２光検出器から受ける第２信号とから前記２つの偏光補完画像を形成するコントローラと、を備える、カソードルミネッセンス顕微鏡。
  2. 前記イメージング部は、前記偏光ビームスプリッタの上流に挿入された光学フィルタをさらに備える、請求項１に記載のカソードルミネッセンス顕微鏡。
  3. 前記偏光ビームスプリッタの上流に配置されたハーフミラーと、前記ハーフミラーによって反射される光を受けるように、前記第１偏光ビームに対して４５度の偏光回転角度で配向された第３偏光ビームと前記第２偏光ビームに対して４５度の偏光回転角度で配向された第４偏光ビームとを形成するように、配向された第２偏光ビームスプリッタと、前記第３偏光ビームを受ける第３光検出器と、前記第４偏光ビームを受ける第４光検出器と、をさらに備える、請求項１に記載のカソードルミネッセンス顕微鏡。
  4. 前記偏光ビームスプリッタの上流に配置された第１透過ミラーと、前記第１透過ミラーによって反射される光を受けるように、前記第１偏光ビームに対して３０度の角度で配向された第３偏光ビームと前記第２偏光ビームに対して３０度の角度で配向された第４偏光ビームとを形成するように、配向された第２偏光ビームスプリッタと、前記第３偏光ビームを受ける第３光検出器と、前記第４偏光ビームを受ける第４光検出器と、第２透過ミラーと、前記第２透過ミラーによって反射される光を受けるように、前記第１偏光ビームに対して６０度の角度で配向された第５偏光ビームと前記第２偏光ビームに対して６０度の角度で配向された第６偏光ビームとを形成するように、配向された第３偏光ビームスプリッタと、前記第５偏光ビームを受ける第５光検出器と、前記第６偏光ビームを受ける第６光検出器と、をさらに備える、請求項１に記載のカソードルミネッセンス顕微鏡。
  5. 前記第１透過ミラーは、５５％－７０％透過ミラーを備える、請求項４に記載のカソードルミネッセンス顕微鏡。
  6. 前記偏光ビームスプリッタ、前記第１光検出器および前記第２光検出器を互いに一定の向きで付けるハウジングと、前記光ビームに合う軸周りに前記ハウジングを回転する回転機構と、をさらに備える、請求項１に記載のカソードルミネッセンス顕微鏡。
  7. 前記ハーフミラーと前記第２偏光ビームスプリッタとの間に配置された第２集束レンズをさらに備え、
    前記集束レンズは、前記ハーフミラーと前記偏光ビームスプリッタとの間に配置されている、請求項３に記載のカソードルミネッセンス顕微鏡。
  8. 前記集束レンズは、前記ハーフミラーの上流に配置されている、請求項３に記載のカソードルミネッセンス顕微鏡。
  9. ストレージデバイスに記録され、コンピュータによって実行されると、当該コンピュータに以下の方法を実現するステップを実行させるコンピュータプログラムであって、当該方法は、
    偏光カソードルミネッセンスビームに対応する第１電気信号と、前記偏光カソードルミネッセンスビームに対応し、前記第１電気信号に対して９０度の偏光回転を有する第２電気信号と、を受けるステップと、
    サンプルの走査領域の強度画像を生成するために前記第１および第２電気信号を足し合わせるステップと、
    前記領域の偏光度（ＤＯＰ）画像を生成するために前記第１および第２電気信号の正規化された差分を取得するステップと、
    前記強度画像に現れる各コントラストスポットの中心点の座標を決定するステップと、
    各前記座標において、対応するゾーン内に応力のしるしが現れるかどうかを判定するために前記ＤＯＰ画像において当該ゾーンを検査するステップと、
    各応力のしるしにおいて、前記対応するコントラストスポットを刃状転位として分類するステップと、を備える、コンピュータプログラム。
  10. 前記正規化された差分を取得するステップは、前記第１および第２電気信号の合計に対する、前記第１および第２電気信号間の差分の比を計算するステップを備える、請求項９に記載のコンピュータプログラム。
  11. 前記検査ステップは、前記ゾーン内で前記ＤＯＰ画像の代表値を計算するステップと、プリセットしきい値に対して前記代表値を比較するステップを備える判定ステップと、を備える、請求項１０に記載のコンピュータプログラム。
  12. 前記代表値を計算するステップは、前記ゾーン内で前記ＤＯＰ画像の分散を計算するステップを備え、前記判定ステップは、前記プリセットしきい値に対して前記分散を比較するステップを備える、請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
  13. 前記代表値を計算するステップは、前記ゾーン内でグレーレベル値にフィッティング方程式を適用するステップを備える、請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
  14. 半導体サンプルにおける欠陥を検出するためにカソードルミネッセンス顕微鏡を稼動する方法であって、
    電子ビームで前記サンプルの領域を走査するステップと、
    走査する間、前記領域から放出されるカソードルミネッセンス光を集め、前記カソードルミネッセンス光から光ビームを形成するステップと、
    互いに９０度の偏光回転を有する２つの偏光ビームを得るために前記光ビームを偏光子ビームスプリッタに通過させるステップと、
    前記２つの偏光ビームに対応する２つの電気信号を同時に生成するために２つの光検出器を用いるステップと、
    前記領域の強度画像を形成するために前記２つの信号を足し合わせるステップと、
    前記領域の偏光度（ＤＯＰ）画像を形成するために前記２つの信号の正規化された差分を取得するステップと、
    前記強度画像に現れる各コントラストスポットにおいて、前記ＤＯＰ画像において対応するゾーンを検査するステップと、前記ＤＯＰ画像における前記ゾーン内に応力のしるしが現れるときに前記対応するコントラストスポットを刃状転位として分類するステップと、を備える、方法。
  15. 前記正規化された差分を取得するステップは、前記２つの信号の合計に対する、前記２つの信号の差分の比を計算するステップを備える、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記検査するステップは、前記ゾーン内で前記ＤＯＰ画像の代表値を計算するステップと、プリセットしきい値に対して前記代表値を比較するステップと、を備える、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記代表値を計算するステップは、前記ゾーン内で前記ＤＯＰ画像の分散を計算するステップを備える、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記代表値を計算するステップは、前記ゾーン内でグレーレベル値にフィッティング方程式を適用するステップを備える、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記代表値を計算するステップは、記憶された基準画像に対して前記ＤＯＰ画像を比較するために主成分分析を用いるステップを備える、請求項１６に記載の方法。
  20. 前記光ビームを前記偏光子ビームスプリッタに通過させるステップの前に、前記光ビームをフィルタリングするステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
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