JP7138857B2 - 半導体検査装置および半導体検査方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態の半導体検査装置1の全体構成を概略的に示す図である。図2は、第1実施形態の半導体試料9を示す概略断面図である。
光照射部10は、半導体試料9から電磁波LT1を放射させる所定の波長領域の検査光LP10を半導体試料9に照射する。ここでは、半導体試料9から放射される電磁波LT1は、周波数0.1THz(テラヘルツ)~10THz帯のテラヘルツ波を含む。
電磁波検出部20は、電磁波検出器22を備える。電磁波検出器22は、光伝導アンテナ(光伝導スイッチ)を有する。電磁波検出器22には、参照光LP12が照射される。
ステージ30は、水平面に平行な保持面を有する。ステージ30は、当該保持面にて、図2に示すように、半導体試料9を裏面電極96側から支持する。これにより、半導体試料9は、ゲート電極94側に検査光LP10が入射するように保持される。また、検査光LP10は、半導体試料9のゲート電極94の表面に対して斜めに入射する。ここでは、検査光LP10の入射角は、45度とされているが、これは必須ではなく、0度から90度の範囲内で任意に設定してもよい。
ステージ移動部35は、制御部50からの制御指令に応じて、光照射部10および電磁波検出部20に対して、ステージ30をその保持面に平行な水平面内で移動させる。ステージ移動部35は、例えば、リニアモータ機構またはボールネジ機構などの駆動機構を含むXYテーブルを備えていてもよい。ステージ移動部35の動作によりステージ30が移動することによって、半導体試料9に対する検査光LP10の入射位置が変更される。本実施形態では、制御部50の制御指令に応じてステージ移動部35がステージ30を移動させることにより、半導体試料9の表面が検査光LP10で走査される。なお、半導体検査装置1は、検査光LP10の光路を変更するガルバノミラーなどの光学素子を備えてもよい。検査光LP10の光路を変更することによっても、検査光LP10の入射位置を変更できる。
電圧印加部40は、プローブピン42と、電圧可変電源44とを備える。電圧印加部40は、半導体試料9のゲート電極94に対してプローブピン42を介して電気的に接続可能であり、裏面電極96に対してステージ30に設けられた導電性の電極部材(不図示)を介して電気的に接続可能である。電圧可変電源44は、プローブピン42およびステージ30に設けられた電極部材を介して、ゲート電極94および裏面電極96間に所定の電圧(以下、「ゲート電圧」とも称する。)を印加する。電圧可変電源44が印加するゲート電圧は、制御部50からの制御指令に応じて変更可能とされている。
図3は、第1実施形態の半導体検査装置1における制御部50と他の要素との接続関係を示すブロック図である。制御部50は、CPU、ROMおよびRAMなどの一般的なコンピュータとしての構成を備えており、CPUがプログラムに従って動作することにより、半導体検査装置1の各要素(フェムト秒レーザ12、波長変換器16、遅延ステージ移動部242,ステージ移動部35、電圧印加部40など)に接続されており、制御指令を出力してこれらの動作を制御する。また、制御部50は電磁波検出器22に接続されており、電磁波検出器22が検出した電磁波LT1の電界強度が制御部50に入力される。
図4は、第1実施形態の半導体検査装置1による半導体試料9の検査の流れを示す図である。以下に説明する半導体検査装置1の動作は、特に断らない限り、制御部50からの制御指令に基づいて行われるものとする。また、動作が実行される順序については、図4に示すものに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
図8は、イメージングによる検査例を説明するための図である。図8(a)-(d)は、それぞれ、界面特性が比較的良好である良好領域R1および界面特性が比較的不良である不良領域R2を有する半導体試料9、第1強度分布画像9I1、第2強度分布画像9I2、変化量分布画像9I3を概念的に示す図である。画像9I1,9I2,9I3は、画像生成部56によって生成される画像である。第1強度分布画像9I1は、第1ゲート電圧V1が印加されている半導体試料9の各地点から検査光LP10の照射に応じて放射される電磁波ピーク強度の分布を示している。第2強度分布画像9I2は、第2ゲート電圧V2が印加されている半導体試料9の各地点から検査光LP10の照射に応じて放射される電磁波ピーク強度の分布を示している。変化量分布画像9I3は、第1強度分布画像9I1および第2強度分布画像9I2において対応する画素間の画素値(電磁波ピーク強度)の差分の分布を示す差分画像である。なお、差分値は、ゲート電圧の変化(V1→V2)に応じた電磁波ピーク強度の変化量を示す情報である変化量情報640の一例である。
次に、第2実施形態について説明する。なお、以降の説明において、既に説明した要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号又はアルファベット文字を追加した符号を付して、詳細な説明を省略する場合がある。
10 光照射部
12 フェムト秒レーザ
16 波長変換器(波長領域変更部)
20 電磁波検出部
22 電磁波検出器
30 ステージ(保持部)
35 ステージ移動部(走査機構)
40 電圧印加部
42 プローブピン
44 電圧可変電源
46 コロナ放電機構(電圧印加部)
50 制御部
52 変化量情報生成部
540 判定部
542 基準値設定部
56 画像生成部
58 時間波形復元部
64 記憶部
640 変化量情報
9 半導体試料
9A,9B 基準半導体試料
90 半導体層
92 絶縁層
94 ゲート電極(第1電極)
96 裏面電極(第2電極)
98 界面
9I1 第1強度分布画像
9I2 第2強度分布画像
9I3 変化量分布画像
LP10 検査光
LP12 参照光
L1,LS1,LS2 近似直線
LT1 電磁波
R1 良好領域
R2 不良領域
SR1 良品変化量比率
SR2 不良品変化量比率
ST1 基準値
TW1 時間波形
Claims (10)
- 絶縁層および半導体層の界面を有する半導体試料を検査する半導体検査装置であって、
前記半導体試料を保持する保持部と、
前記保持部に保持されている前記半導体試料である対象半導体試料の前記絶縁層および前記半導体層間に異なる電圧を切り換えて印加する電圧印加部と、
前記対象半導体試料に第1波長領域の光を照射する光照射部と、
前記異なる電圧の各々が印加される前記対象半導体試料から、前記光の照射に応じて放射される電磁波の強度である電磁波強度を検出する電磁波検出部と、
前記異なる電圧に応じた前記電磁波強度の各々から、前記電磁波強度の変化量を示す情報である変化量情報を生成する変化量情報生成部と、
を備え、
前記変化量情報は、前記異なる電圧の変化量に対する前記電磁波強度各々の変化量の比率である変化量比率を示す情報を含む、半導体検査装置。 - 請求項1の半導体検査装置であって、
前記対象半導体試料は、順に、第1電極、前記絶縁層、前記半導体層、第2電極を有しており、
前記電圧印加部は、前記第1電極と前記第2電極に電気的に接続されて、これらの間に電圧を印加する、半導体検査装置。 - 請求項2の半導体検査装置であって、
前記第1電極は透明性を有する透明性電極を有しており、
前記光照射部は、前記透明性電極に前記光を照射する、半導体検査装置。 - 請求項1の半導体検査装置であって、
前記対象半導体試料は、順に、第1電極、前記絶縁層、前記半導体層、第2電極を有しており、
前記第1電極は透明性を有する透明性電極を有しており、
前記光照射部は、前記透明性電極に前記光を照射する、半導体検査装置。 - 請求項1から4のいずれか1項の半導体検査装置であって、
前記変化量比率と基準値との比較に基づいて、前記対象半導体試料の良否判定を行う判定部、
をさらに備える、半導体検査装置。 - 請求項5の半導体検査装置であって、
前記基準値を設定する基準値設定部、
をさらに備える、半導体検査装置。 - 請求項6の半導体検査装置であって、
良品を示す前記変化量比率である良品変化量比率と、不良品を示す前記変化量比率である不良品変化量比率を記憶する記憶部、
をさらに備え、
前記基準値設定部は、前記良品変化量比率と前記不良品変化量比率との間で、前記基準値の設定変更を受け付ける、半導体検査装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項の半導体検査装置であって、
前記対象半導体試料の主面に対して前記光の照射位置を相対的に変更する照射位置変更部と、
前記対象半導体試料における、前記変化量の分布を示す変化量分布画像を生成する画像生成部と、
をさらに備える、半導体検査装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項の半導体検査装置であって、
前記光照射部が前記対象半導体試料に照射する前記光の波長領域を、前記第1波長領域とは異なる第2波長領域に変更する波長領域変更部、
をさらに備える、半導体検査装置。 - 絶縁層および半導体層の界面を有する半導体試料を検査する半導体検査方法であって、
(a)前記半導体試料を保持する保持工程と、
(b)前記保持工程にて保持されている前記半導体試料である対象半導体試料の前記絶縁層および前記半導体層間に、異なる電圧を切り換えて印加する電圧印加工程と、
(c)前記対象半導体試料に前記異なる電圧各々を印加している状態で、前記対象半導体試料に第1波長領域の光を照射して前記対象半導体試料から放射される電磁波の強度である電磁波強度各々を検出する電磁波検出工程と、
(d)前記異なる電圧に応じた前記電磁波強度各々から、前記電磁波強度の変化量を示す情報である変化量情報を生成する変化量情報生成工程と、
を含み、
前記変化量情報は、前記異なる電圧の変化量に対する前記電磁波強度各々の変化量の比率である変化量比率を示す情報を含む、半導体検査方法。
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