JP5850447B1 - 検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、本発明は、炭化珪素基板上に形成したエピタキシャル層に存在する基底面内欠陥を他の結晶欠陥から区別して検出できる検査装置に関するものである。
さらに、本発明の別の目的は、炭化珪素基板上に形成されたエピタキシャル層に存在する基底面内欠陥を、下地の炭化珪素基板に存在する結晶欠陥による影響を受けることなく検出できる検査装置を実現することにある。
紫外域の照明ビームを発生する照明光源、照明光源から出射した照明ビームを平行光束に変換するコリメータレンズ系、及び、コリメータレンズ系から出射した照明ビームを検査すべきエピタキシャル層に向けて集束性ビームとして投射する集束レンズを有する照明光学系と、
前記照明ビームによりエピタキシャル層の表面を走査する走査系と、
前記エピタキシャル層から出射した散乱光及びフォトルミネッセンス光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された光を、散乱光とフォトルミネッセンス光とに分離する光分離手段と、
分離された散乱光及びフォトルミネッセンス光をそれぞれ検出する第1及び第2の光検出手段と、
前記第1及び第2の光検出手段から出力される出力信号に基づき欠陥を検出する信号処理装置とを具え、
前記信号処理装置は、前記第1及び第2の光検出手段から出力された出力信号を用いて散乱光画像及びフォトルミネッセンス画像をそれぞれ形成する手段、散乱光画像から欠陥を検出する第1の欠陥検出手段、及び、フォトルミネッセンス画像から欠陥を検出する第2の欠陥検出手段を含み、
前記光分離手段と第2の光検出手段との間に光路中に、集束性レンズと空間フィルタが配置され、空間フィルタは、前記エピタキシャル層で発生したフォトルミネッセンス光を通過させると共に下地の炭化珪素基板で発生したフォトルミネッセンス光を遮光するように作用し、
前記照明系のコリメータレンズ系はズームレンズ系として構成され、当該コリメータレンズの拡大倍率を制御することにより、照明光学系の開口角が制御されると共に前記エピタキシャル層の下地の炭化珪素基板で発生し空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が制御され、
前記炭化珪素基板に形成されたエピタキシャル層の厚さに応じて前記コリメータレンズを調整することにより、炭化珪素基板で発生し空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が調整されることを特徴とする検査装置。
紫外域の照明ビームを発生する照明光源、照明光源から出射した照明ビームを平行光束に変換するコリメータレンズ系、及び、コリメータレンズ系から出射した照明ビームを検査すべきエピタキシャル層に向けて集束性ビームとして投射する集束レンズとを有する照明光学系と、
前記照明ビームによりエピタキシャル層の表面を走査する走査系と、
前記エピタキシャル層から出射した散乱光及びフォトルミネッセンス光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された光を、散乱光とフォトルミネッセンス光とに分離する第1の光分離手段と、
分離された散乱光及びフォトルミネッセンス光をそれぞれ検出する第1及び第2の光検出手段と、
前記第1及び第2の光検出手段から出力される出力信号に基づき欠陥を検出し、検出された欠陥を分類する信号処理装置とを具え、
前記信号処理装置は、前記第1及び第2の光検出手段から出力される出力信号を用いて散乱光画像及びフォトルミネッセンス画像をそれぞれ形成する手段、散乱光画像から欠陥像を検出する第1の欠陥検出手段、及びフォトルミネッセンス画像から欠陥像を検出する第2の欠陥検出手段、並びに、検出された欠陥像を用いて欠陥を分類する欠陥分類手段を含み、
前記欠陥分類手段は、前記第2の欠陥検出手段により欠陥像が検出され、第1の欠陥検出手段により欠陥像が検出されない場合、当該欠陥を基底面内欠陥として分類し、
前記光分離手段と第2の光検出手段との間に光路中に、集束性レンズと空間フィルタが配置され、空間フィルタは、前記エピタキシャル層で発生したフォトルミネッセンス光を通過させると共に下地の炭化珪素基板で発生したフォトルミネッセンス光を遮光するように作用し、
前記照明系のコリメータレンズ系はズームレンズ系として構成され、当該コリメータレンズの拡大倍率を制御することにより、照明光学系の開口角が制御されると共に前記エピタキシャル層の下地の炭化珪素基板で発生し空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が制御され、
前記炭化珪素基板に形成されたエピタキシャル層の厚さに応じて前記コリメータレンズを調整することにより、炭化珪素基板で発生し空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が調整されることを特徴とする検査装置。
2 コリメータレンズ系
3 反射プリズム
4 集束レンズ
5 炭化珪素基板
6 走査系
7 θステージ
8 θステージ角度検出系
9 信号処理装置
10 rステージ
11 rステージ位置検出系
12 集光系
13 第1のダイクロィックミラー
14 第1の光検出手段
15 第2の光検出手段
16,19 集束性レンズ
17,20 ピンホール
18 第2の光検出手段
21 第3の光検出手段
30〜32 A/D変換器
33〜35 画像形成手段
36 欠陥像検出手段
37 欠陥形状判定手段
38 欠陥データメモリ
39 欠陥分類手段
40 出力手段
Claims (10)
- 炭化珪素基板上に形成されたエピタキシャル層に存在する欠陥を検出する検査装置であって、
紫外域の照明ビームを発生する照明光源、照明光源から出射した照明ビームを平行光束に変換するコリメータレンズ系、及び、コリメータレンズ系から出射した照明ビームを検査すべきエピタキシャル層に向けて集束性ビームとして投射する集束レンズを有する照明光学系と、
前記照明ビームによりエピタキシャル層の表面を走査する走査系と、
前記エピタキシャル層から出射した散乱光及びフォトルミネッセンス光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された光を、散乱光とフォトルミネッセンス光とに分離する光分離手段と、
分離された散乱光及びフォトルミネッセンス光をそれぞれ検出する第1及び第2の光検出手段と、
前記第1及び第2の光検出手段から出力される出力信号に基づき欠陥を検出する信号処理装置とを具え、
前記信号処理装置は、前記第1及び第2の光検出手段から出力された出力信号を用いて散乱光画像及びフォトルミネッセンス画像をそれぞれ形成する手段、散乱光画像から欠陥を検出する第1の欠陥検出手段、及び、フォトルミネッセンス画像から欠陥を検出する第2の欠陥検出手段を含み、
前記光分離手段と第2の光検出手段との間の光路中に、集束性レンズと空間フィルタが配置され、空間フィルタは、前記エピタキシャル層で発生したフォトルミネッセンス光を通過させると共に下地の炭化珪素基板で発生したフォトルミネッセンス光を遮光するように作用し、
前記照明系のコリメータレンズ系はズームレンズ系として構成され、当該コリメータレンズの拡大倍率を制御することにより、照明光学系の開口角が制御されると共にエピタキシャル層の下地の炭化珪素基板で発生し前記空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が制御され、
前記炭化珪素基板に形成されたエピタキシャル層の厚さに応じて前記コリメータレンズを調整することにより、炭化珪素基板で発生し空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が調整されることを特徴とする検査装置。 - 炭化珪素基板上に形成されたエピタキシャル層に存在する欠陥を検出する検査装置であって、
紫外域の照明ビームを発生する照明光源、照明光源から出射した照明ビームを平行光束に変換するコリメータレンズ系、及び、コリメータレンズ系から出射した照明ビームを検査すべきエピタキシャル層に向けて集束性ビームとして投射する集束レンズとを有する照明光学系と、
前記照明ビームによりエピタキシャル層の表面を走査する走査系と、
前記エピタキシャル層から出射した散乱光及びフォトルミネッセンス光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された光を、散乱光とフォトルミネッセンス光とに分離する第1の光分離手段、及び分離されたフォトルミネッセンス光を炭化珪素のバンド端発光波長を含む第1の波長域の第1のフォトルミネッセンス光と可視又は赤外域の第2の波長域の第2のフォトルミネッセンス光とに分離する第2の光分離手段を含む光分離光学系と、
分離された散乱光、第1のフォトルミネッセンス光及び第2のフォトルミネッセンス光をそれぞれ検出する第1、第2及び第3の光検出手段と、
前記第1、第2及び第3の光検出手段から出力される出力信号に基づき欠陥を検出する信号処理装置とを具え、
前記信号処理装置は、前記第1〜第3の光検出手段からの出力信号を用いて散乱光画像、第1の波長域のフォトルミネッセンス光の第1のフォトルミネッセンス画像及び第2の波長位置のフォトルミネッセンス光の第2のフォトルミネッセンス画像をそれぞれ形成する手段、前記散乱光画像から欠陥を検出する第1の欠陥検出手段、前記第1のフォトルミネッセンス画像から欠陥を検出する第2の欠陥検出手段及び第2のフォトルミネッセンス画像から欠陥を検出する第3の欠陥検出手段を含み、
前記第2の光分離手段と前記第1及び第2の光検出手段との間に光路中に、それぞれ集束性レンズと空間フィルタとが配置され、これら空間フィルタは、前記エピタキシャル層で発生したフォトルミネッセンス光を通過させると共に下地の炭化珪素基板で発生したフォトルミネッセンス光を遮光するように作用し、
前記照明系のコリメータレンズ系はズームレンズ系として構成され、当該コリメータレンズの拡大倍率を制御することにより、照明光学系の開口角が制御されると共に前記エピタキシャル層の下地の炭化珪素基板で発生し空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が制御され、
前記炭化珪素基板に形成されたエピタキシャル層の厚さに応じて前記コリメータレンズを調整することにより、炭化珪素基板で発生し空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が調整されることを特徴とする検査装置。 - 請求項1又は2に記載の検査装置において、前記空間フィルタは、フォトルミネッセンス光を通過させるための調整可能な可変開口を有し、前記炭化珪素基板に形成されたエピタキシャル層の厚さに応じて空間フィルタの開口径が調整されることを特徴とする検査装置。
- 請求項1から3までのいずれか1項に記載の検査装置において、前記信号処理装置は、基底面内欠陥を他の結晶欠陥から区別して分類する欠陥分類手段を有し、
前記欠陥分類手段は、前記散乱光による欠陥検出の結果とフォトルミネッセンス光による欠陥検出の結果の両方を用いて基底面内欠陥を識別することを特徴とする検査装置。 - 請求項4に記載の検査装置において、前記欠陥分類手段は、前記フォトルミネッセンス光により欠陥が検出され、前記散乱光による欠陥検出により欠陥が検出されない場合、検出した欠陥を基底面内欠陥として分類し、フォトルミネッセンス光及び散乱光の両方により欠陥が検出された場合、検出された欠陥はキャロット欠陥として分類し、前記フォトルミネッセンス光により欠陥が検出されず散乱光により欠陥が検出された場合、検出された欠陥は異物欠陥として分類することを特徴とする検査装置。
- 請求項1から5までのいずれか1項に記載の検査装置において、前記照明光源とエピタキシャル層が形成されている炭化珪素基板との間の光路中に前記照明光源から出射した照明ビームをマルチビームに変換する1次元又は2次元回折格子が配置され、前記エピタキシャル層の表面はマルチビームにより形成される複数の光スポットにより走査され、前記第1及び第2の光検出手段は、1次元又は2次元アレイ状に配列された複数の受光素子を有することを特徴とする検査装置。
- 炭化珪素基板上に形成されたエピタキシャル層に存在する基底面内欠陥を他の結晶欠陥から区別して検出する検査装置であって、
紫外域の照明ビームを発生する照明光源、照明光源から出射した照明ビームを平行光束に変換するコリメータレンズ系、及び、コリメータレンズ系から出射した照明ビームを検査すべきエピタキシャル層に向けて集束性ビームとして投射する集束レンズとを有する照明光学系と、
前記照明ビームによりエピタキシャル層の表面を走査する走査系と、
前記エピタキシャル層から出射した散乱光及びフォトルミネッセンス光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された光を、散乱光とフォトルミネッセンス光とに分離する第1の光分離手段と、
分離された散乱光及びフォトルミネッセンス光をそれぞれ検出する第1及び第2の光検出手段と、
前記第1及び第2の光検出手段から出力される出力信号に基づき欠陥を検出し、検出された欠陥を分類する信号処理装置とを具え、
前記信号処理装置は、前記第1及び第2の光検出手段から出力される出力信号を用いて散乱光画像及びフォトルミネッセンス画像をそれぞれ形成する手段、散乱光画像から欠陥像を検出する第1の欠陥検出手段、及びフォトルミネッセンス画像から欠陥像を検出する第2の欠陥検出手段、並びに、検出された欠陥像を用いて欠陥を分類する欠陥分類手段を含み、
前記欠陥分類手段は、前記第2の欠陥検出手段により欠陥像が検出され、第1の欠陥検出手段により欠陥像が検出されない場合、当該欠陥を基底面内欠陥として分類し、
前記光分離手段と第2の光検出手段との間に光路中に、集束性レンズと空間フィルタが配置され、空間フィルタは、前記エピタキシャル層で発生したフォトルミネッセンス光を通過させると共に下地の炭化珪素基板で発生したフォトルミネッセンス光を遮光するように作用し、
前記照明系のコリメータレンズ系はズームレンズ系として構成され、当該コリメータレンズの拡大倍率を制御することにより、照明光学系の開口角が制御されると共に前記エピタキシャル層の下地の炭化珪素基板で発生し空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が制御され、
前記炭化珪素基板に形成されたエピタキシャル層の厚さに応じて前記コリメータレンズを調整することにより、炭化珪素基板で発生し空間フィルタにより遮光されるフォトルミネッセンス光の光量が調整されることを特徴とする検査装置。 - 請求項7に記載の検査装置において、前記第2の光検出手段は近赤外域のフォトルミネッセンス光を受光するように構成され、
前記欠陥分類手段は、前記第2の欠陥検出手段により欠陥像としてライン状の高輝度画像が検出され前記第1の欠陥検出手段により欠陥像が検出されない場合、当該欠陥を基底面内欠陥として分類し、前記第1及び第2の欠陥検出手段がライン状の欠陥像を検出した場合、当該欠陥をキャロット欠陥として分類することを特徴とする検査装置。 - 請求項1から8までのいずれか1項に記載の検査装置において、前記照明光源としてレーザ光源が用いられ、レーザ光源と炭化珪素基板との間の光路中に前記照明光源から出射した照明ビームをマルチビームに変換する1次元又は2次元回折格子が配置され、前記エピタキシャル層の表面はマルチビームにより形成される複数の光スポットにより走査され、前記第1及び第2の光検出手段は、1次元又は2次元アレイ状に配列された複数の受光素子を有することを特徴とする検査装置。
- 請求項1から9までのいずれか1項に記載の検査装置において、前記コリメータレンズ系と集束レンズとの間の光路中に、前記照明光源から出射した照明ビームを周期的に一方向に高速振動する照明ビームに変換するビーム偏向素子が配置され、前記エピタキシャル層の表面は周期的に高速振動する集束性の照明ビームにより走査され、
前記空間フィルタは、前記照明ビームの振動方向と対応する方向に形成されたライン状のスリット開口を有することを特徴とする検査装置。
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