TW202125662A - 半導體試料之檢查裝置及檢查方法 - Google Patents

Abstract

本發明之檢查裝置1具備：參考信號輸出部24、去除處理部25、增益設定部26、及電氣特性測定部28。參考信號輸出部24與半導體試料S電性並聯地連接於外部電源裝置2，且輸出與外部電源裝置2之輸出相應之參考信號。去除處理部25根據自半導體試料S輸出之電流信號，基於參考信號而進行將由外部電源裝置2之輸出所產生之雜訊成分去除之去除處理，且輸出處理信號。增益設定部26基於處理信號，設定參考信號輸出部之增益之值。電氣特性測定部28基於已進行去除處理之處理信號，測定半導體試料S之電氣特性；該去除處理係基於來自經增益設定部設定增益之值的參考信號輸出部之參考信號而進行。

Description

半導體試料之檢查裝置及檢查方法

本發明係關於一種半導體試料之檢查裝置及檢查方法。

業已知悉使用OBIRCH(Optical Beam Induced Resistance Change，雷射光束電阻異常偵測)法檢測半導體試料之缺陷部位之半導體試料之檢查裝置(例如，專利文獻1)。檢查裝置對半導體試料施加電壓，基於自半導體試料輸出之電流信號，測定伴隨著雷射射束之照射及掃描之半導體試料之電氣特性。檢查裝置基於測定到之電氣特性，檢查半導體試料之缺陷部位。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開平6-300824號公報

[發明所欲解決之問題]

於使用OBIRCH法之半導體試料之檢查裝置中，若自半導體試料輸出之電流信號之強度提高，則伴隨著雷射射束之照射及掃描之半導體試料之電氣特性之變化量提高。該電氣特性之變化量越提高，則半導體試料之缺陷部位之檢查精度亦越提高。因此，謀求對半導體試料供給之電力之提高。然而，使用OBIRCH法之檢查裝置針對雷射射束之照射及掃描、顯微鏡部之動作、以及測定結果之圖像處理等各種功能需要電力。因此，自檢查裝置之內部電源能夠對半導體試料供給之電力受限。

為了提高對半導體試料供給之電力，而考量不僅自檢查裝置之內部電源，還自外部電源裝置對半導體試料供給電力。然而，於使用外部電源裝置之情形下，有因外部電源裝置引起之正常模式雜訊混入自半導體試料輸出之電流信號之虞。正常模式雜訊為例如開關雜訊。若雜訊混入自半導體試料輸出之電流信號，則對半導體試料之電氣特性之測定結果亦造成雜訊之影響。因此，即便藉由外部電源裝置，而對半導體試料供給之電力提高，亦有因雜訊之影響，反而，半導體試料之缺陷部位之檢查精度降低之虞。

本發明之一態樣之目的在於提供一種能夠提高半導體試料之缺陷部位之檢查精度之半導體試料之檢查裝置。本發明之另一態樣之目的在於提供一種能夠提高半導體試料之缺陷部位之檢查精度之半導體試料之檢查方法。 [解決問題之技術手段]

本發明之一態樣之半導體試料之檢查裝置係用於測定由外部電源裝置予以施加電壓且經照射及掃描光的半導體試料之電氣特性，且基於該電氣特性而檢測半導體試料之缺陷部位之檢查裝置。該檢查裝置具備：參考信號輸出部、去除處理部、增益設定部、及電氣特性測定部。參考信號輸出部與半導體試料電性並聯地連接於外部電源裝置，且輸出與外部電源裝置之輸出相應之參考信號。去除處理部基於參考信號而對根據外部電源裝置之電壓施加而自半導體試料輸出的被檢測信號，進行將由外部電源裝置之輸出所產生之雜訊成分去除之去除處理，且將已進行去除處理之被檢測信號作為處理信號而輸出。增益設定部基於處理信號之強度，設定相應於外部電源裝置之輸出而輸出參考信號的參考信號輸出部之增益。電氣特性測定部基於已進行去除處理之處理信號，測定半導體試料之電氣特性；該去除處理係基於來自經增益設定部設定增益的參考信號輸出部之參考信號而進行。

於上述一態樣中，檢查裝置具備參考信號輸出部，該參考信號輸出部與半導體試料電性並聯地跟外部電源裝置連接，且輸出與外部電源裝置之輸出相應之參考信號。去除處理部輸出基於參考信號而對被檢測信號進行雜訊成分之去除處理後的處理信號，該雜訊成分係由外部電源裝置之輸出所產生。電氣特性測定部基於處理信號，測定半導體試料之電氣特性。此情形下，於上述檢查裝置中，能夠兼顧以下兩者，即：使用外部電源裝置提高對半導體試料供給之電力、及減輕對半導體試料之電氣特性之測定結果造成之雜訊之影響。其結果為，可提高半導體試料之缺陷部位之檢查精度。上述檢查裝置具備增益設定部。增益設定部基於處理信號之強度，設定參考信號輸出部之增益。電氣特性測定部基於已進行去除處理之處理信號，測定半導體試料之電氣特性，該去除處理係基於來自經增益設定部設定增益的參考信號輸出部之參考信號而進行。此情形下，參考信號輸出部之增益被自動且適切地設定。其結果為，可高度去除處理信號之雜訊成分。因此，可高度減輕對半導體試料之電氣特性之測定結果造成之雜訊之影響。

於上述一態樣中，增益設定部可取得將增益設定為互不相同之複數個值之各個情形之處理信號之強度，將增益設定為經判斷為處理信號之強度為最小之值。此情形下，可更簡單且高度去除處理信號之雜訊成分。

於上述一態樣中，增益設定部可針對與增益之值對應之位元流，藉由利用二分搜尋法，自最上位位元側決定位元流之各位元之值，而將增益設定為經判斷為處理信號之強度為最小之值。此情形下，可降低增益設定部之處理負擔，且可更高速地設定去除處理信號之雜訊成分之參考信號之增益之值。

於上述一態樣中，參考信號輸出部可包含輸出參考信號之放大器。增益設定部可在較放大器之頻帶中之最小頻率之週期為長之期間，對處理信號之強度進行取樣，而取得處理信號之強度。此情形下，即便雜訊成分之頻率較低，由於在雜訊成分之一週期之期間進行取樣，故亦可藉由增益設定部，適切地設定增益之值。

於上述一態樣中，增益設定部可藉由較放大器之頻帶中之最大頻率之週期為短之取樣週期，對處理信號之強度進行取樣。此情形下，即便雜訊成分之頻率較高，由於在雜訊成分之一週期之間取得取樣值，故亦可藉由增益設定部，適切地設定增益之值。

於上述一態樣中，增益設定部可取得處理信號之強度之峰值，基於該峰值而設定增益。峰值例如能夠以較處理信號之強度之有效值更簡易之處理取得。因此，可降低增益設定部之處理負擔。

於本發明之另一態樣之半導體試料之檢查方法中，由外部電源裝置對半導體試料施加電壓。取得被檢測信號。被檢測信號相應於外部電源裝置施加之電壓而自半導體試料輸出。取得參考信號。參考信號相應於外部電源裝置之輸出，而自參考信號輸出部輸出，參考信號輸出部與半導體試料電性並聯地連接於外部電源裝置。對由外部電源裝置予以施加電壓之半導體試料，照射及掃描光。取得處理信號。處理信號係基於參考信號，對被檢測信號進行將由外部電源裝置之輸出所產生之雜訊成分去除之去除處理的信號。基於處理信號之強度，設定相應於外部電源裝置之輸出而輸出參考信號的參考信號輸出部之增益。基於已進行去除處理之處理信號，測定半導體試料之電氣特性，去除處理係基於來自經設定增益的參考信號輸出部之參考信號而進行。基於半導體試料之電氣特性，輸出半導體試料之缺陷部位。

於上述另一態樣中，與半導體試料電性並聯地連接於外部電源裝置連接，且外取得與部電源裝置之輸出相應之參考信號。基於該參考信號，取得處理信號。處理信號係基於參考信號，對被檢測信號進行將由外部電源裝置之輸出所產生之雜訊成分去除之去除處理而取得。基於該處理信號，測定半導體試料之電氣特性。此情形下，能夠兼顧以下兩者，即：使用外部電源裝置提高對半導體試料供給之電力、及減輕對半導體試料之電氣特性之測定結果造成之雜訊之影響。其結果為，可提高半導體試料之缺陷部位之檢查精度。參考信號輸出部之增益係基於處理信號之強度而設定。基於已進行去除處理之處理信號，測定半導體試料之電氣特性，去除處理係基於來自經設定增益的參考信號輸出部之參考信號而進行。此情形下，可高度去除處理信號之雜訊成分。因此，可高度減輕對半導體試料之電氣特性之測定結果造成之雜訊之影響。 [發明之效果]

本發明之一態樣提供一種能夠提高半導體試料之缺陷部位之檢查精度之半導體試料之檢查裝置。本發明之另一態樣提供一種能夠提高半導體試料之缺陷部位之檢查精度之半導體試料之檢查方法。

以下，參照附圖，針對本發明之實施形態，詳細地說明。此外，於說明中，對同一要素或具有同一功能之要素使用同一符號，且省略重複之說明。

首先，參照圖1及圖2，說明本實施形態之半導體試料之檢查裝置之構成。圖1係本實施形態之半導體試料之檢查裝置之概略方塊圖。

半導體試料之檢查裝置1係使用OBIRCH法，檢查被檢測體即半導體試料S之缺陷部位之裝置。以下，將半導體試料之檢查裝置簡稱為「檢查裝置」。半導體試料S例如係半導體積體電路等半導體構件。於檢查裝置1中，藉由外部電源裝置2對半導體試料S施加電壓，基於相應於該電壓之施加及光之照射，自半導體試料S輸出之電流信號，檢查半導體試料S之缺陷部位。該電流信號係藉由電壓向半導體試料S之施加而輸出。該電流信號之值藉由光向半導體試料S之照射而變動。外部電源裝置2為例如開關電源。檢查裝置1具備：光照射單元10、電氣特性測定單元20、及控制單元30。

光照射單元10對由外部電源裝置2施加電壓之半導體試料S，照射且掃描光。於本實施形態中，針對使用雷射射束L，作為對半導體試料S照射之光之例，進行說明。對半導體試料S照射之光未必必須為同調光，可為例如不同調光。

電氣特性測定單元20基於從由外部電源裝置2施加電壓且被照射光之半導體試料S輸出之電流信號，測定半導體試料S之電氣特性。控制單元30控制光照射單元10及電氣特性測定單元20。控制單元30基於測定到之電氣特性，輸出半導體試料S之檢查結果。控制單元30相應於伴隨著光之照射及掃描之半導體試料S之電氣特性變化，輸出表示半導體試料S之缺陷部位之檢查結果。藉此，檢查裝置1實現半導體試料S之缺陷部位之檢查。

光照射單元10具備雷射產生源11、雷射掃描部12、及顯微鏡13。雷射產生源11為例如半導體雷射或固體雷射。於對半導體試料S照射不同調光之情形下，可使用SLD(Super Luminescent diode，超級冷光二極體)或ASE光源，作為雷射產生源11。雷射產生源11產生雷射光，並將其出射。雷射掃描部12配置於自雷射產生源11出射之雷射光之光路上。自雷射產生源11出射之雷射光朝雷射掃描部12入射。雷射掃描部12經由顯微鏡13將入射之雷射光朝特定之方向出射為雷射射束L且進行掃描。雷射掃描部12例如於與入射方向正交之二維方向進行光柵掃描(raster scan)。顯微鏡13使雷射射束L聚焦為微小光點直徑。顯微鏡13對被檢測體照射雷射射束L，並藉由雷射射束L之反射光，取得被檢測體之像。

電氣特性測定單元20具備：試料台21、22、被檢測信號輸出部23、參考信號輸出部24、去除處理部25、增益設定部26、隔離部27、及電氣特性測定部28。於試料台21，載置半導體試料S，而作為上述之被檢測體。載置於試料台21之半導體試料S定位於顯微鏡13之焦點位置。於試料台22載置參考構件RS。參考構件RS為例如半導體積體電路等半導體構件。參考構件RS具有與半導體試料S同樣之電氣特性。例如，參考構件RS對於半導體試料S之阻抗，具有±30%之阻抗。參考構件RS可更換為具有不同之電氣特性之參考構件。

試料台21及試料台22分別具有輸入端子及輸出端子。試料台21及試料台22各者之輸入端子相互電性並聯地連接於外部電源裝置2之輸出端子。如圖2所示，載置於試料台21之半導體試料S經由試料台21電性連接於外部電源裝置2之輸出端子。對半導體試料S，藉由光照射單元10，進行雷射射束L之照射及掃描。半導體試料S輸出因伴隨著雷射射束L之照射及掃描之半導體試料S之電氣特性變化、及外部電源裝置2之輸出引起之電流信號。

如圖2所示，載置於試料台22之參考構件RS經由試料台22連接於外部電源裝置2之輸出端子。亦即，參考構件RS與半導體試料S電性並聯地連接於外部電源裝置2。參考構件RS未被照射雷射射束，而未產生伴隨著雷射射束之照射及掃描之電氣特性變化。參考構件RS輸出因外部電源裝置2之輸出引起之電流信號。

被檢測信號輸出部23與試料台21之輸出端子電性串聯連接。亦即，被檢測信號輸出部23經由試料台21及半導體試料S串聯連接於外部電源裝置2。被檢測信號輸出部23輸出基於藉由以外部電源裝置2進行之電壓之施加而自半導體試料S輸出之電流信號之被檢測信號。因此，朝被檢測信號輸出部23，輸入因外部電源裝置2引起之雜訊成分。自被檢測信號輸出部23輸出之被檢測信號包含正常雜訊。於對半導體試料S未進行光之照射及掃描之狀態下，被檢測信號為表示正常雜訊之信號。以下，「對半導體試料S未進行光之照射及掃描之狀態」意指由光照射單元10進行之光之照射及掃描未對半導體試料S之測定區域進行之狀態。被檢測信號輸出部23具有電流電壓轉換部43。輸入至被檢測信號輸出部23之電流信號藉由電流電壓轉換部43而轉換為電壓信號。因此，被檢測信號為電壓信號。

參考信號輸出部24與試料台22之輸出端子電性串聯連接。亦即，參考信號輸出部24電性串聯連接於參考構件RS及外部電源裝置2。參考信號輸出部24與半導體試料S及試料台22電性並聯地連接於外部電源裝置2。參考信號輸出部24輸出基於藉由以外部電源裝置2進行之電壓之施加而自參考構件RS輸出之電流信號之參考信號。因此，朝參考信號輸出部24，輸入因外部電源裝置2引起之雜訊成分。自參考信號輸出部24輸出之參考信號為表示正常雜訊之信號。參考構件RS未被照射雷射射束，而未產生伴隨著雷射射束之照射及掃描之電氣特性變化。因此，參考信號為與外部電源裝置2之輸出相應之信號。參考信號輸出部24具有電流電壓轉換部44。電流電壓轉換部44將輸入至參考信號輸出部24之電流信號轉換為電壓信號。因此，參考信號為電壓信號。

如圖2所示，本實施形態之被檢測信號輸出部23包含具有運算放大器51、電阻52、及電路53之負反饋電路。亦即，被檢測信號輸出部23包含輸出被檢測信號之放大器。本實施形態之參考信號輸出部24包含具有運算放大器51、電阻52、電路53、及可變放大器55之負反饋電路。亦即，被檢測信號輸出部23包含輸出參考信號之放大器。可變放大器55係由電阻與放大器構成，相應於輸入信號而增益受控制。於本實施形態中，可變放大器55為數位控制增益放大器，相應於自增益設定部26輸出之數位信號，而可變放大器55之電阻值受控制。

電路53與外部電源裝置2之接地G連接。被檢測信號輸出部23及參考信號輸出部24之運算放大器51藉由自電路53供給之電力而動作。於本實施形態中，在被檢測信號輸出部23之運算放大器51之輸入端子，連接外部電源裝置2之接地G及半導體試料S。藉此，被檢測信號輸出部23構成電流電壓轉換電路。於參考信號輸出部24之運算放大器51之輸入端子，連接外部電源裝置2之接地G及參考構件RS。藉此，參考信號輸出部24構成電流電壓轉換電路。

去除處理部25電性連接於被檢測信號輸出部23及參考信號輸出部24。被檢測信號及參考信號輸入至去除處理部25。去除處理部25對自半導體試料S輸出之電流信號，基於參考信號進行因外部電源裝置2之輸出引起之雜訊成分之去除處理。去除處理部25將已進行去除處理之被檢測信號，作為處理信號輸出。去除處理部25具有差動檢測部45。藉由差動檢測部45，進行去除處理。差動檢測部45輸出包含輸入至去除處理部25之被檢測信號與參考信號之差分之差分信號。去除處理部25將包含被檢測信號與參考信號之差分之差分信號放大並作為處理信號輸出。

如圖2所示，差動檢測部45包含比較器56、及電路57。比較器56為差動放大器。電路57與外部電源裝置2之接地G連接，而構成電源。比較器56藉由自電路57供給之電力而動作。於比較器56之輸入端子，連接被檢測信號輸出部23及參考信號輸出部24。藉此，被檢測信號與參考信號之差分自比較器56輸出。

增益設定部26設定相應於外部電源裝置2之輸出而輸出參考信號的參考信號輸出部24之增益。換言之，增益設定部26設定自參考信號輸出部24輸出之參考信號之強度。於本實施形態中，增益設定部26藉由可變放大器55之電阻值之設定，而設定參考信號輸出部24之增益。

增益設定部26根據基於在未對半導體試料S進行光照射及掃描之狀態下取得之處理信號之強度的回饋控制，設定參考信號輸出部24之增益。以下，將在未對半導體試料S進行光照射及掃描之狀態下取得之處理信號稱為「第一處理信號」。第一處理信號係對在未對半導體試料S進行光照射及掃描之狀態下自被檢測信號輸出部23輸出之被檢測信號，基於參考信號而經去除處理部25進行上述去除處理之處理信號。因此，第一處理信號之強度相應於參考信號輸出部24之增益而變化。於增益設定部26中，第一處理信號之強度係作為以0以上之整數表示之值而取得。

隔離部27將去除處理部25與電氣特性測定部28以電性絕緣之狀態連接。去除處理部25與電氣特性測定部28經由隔離部27連接。於本實施形態中，隔離部27包含在信號路徑中串聯連接於去除處理部25及電氣特性測定部28的電容器。隔離部27可包含例如變壓器或光電耦合器。若隔離部27包含例如變壓器，則隔離部27將去除處理部25與電氣特性測定部28磁性連接。若隔離部27包含例如光電耦合器，則隔離部27將去除處理部25與電氣特性測定部28光學連接。又，隔離部27將去除處理部25與電氣特性測定部28各者之接地作為不同系統。

電氣特性測定部28基於經由隔離部27而自去除處理部25傳遞之處理信號，測定伴隨著雷射射束L之照射及掃描而變化之半導體試料S之電氣特性。電氣特性測定部28基於在對半導體試料S進行光之照射及掃描之狀態下取得之處理信號，測定半導體試料S之電氣特性。以下，將在對半導體試料S進行光之照射及掃描之狀態下取得之處理信號稱為「第二處理信號」。第二處理信號為對在對半導體試料S進行光之照射及掃描之狀態下自被檢測信號輸出部23輸出之被檢測信號，基於參考信號，藉由去除處理部25已進行上述之去除處理之處理信號。

於由電氣特性測定部28進行之電氣特性之測定中，使用已由增益設定部26設定增益之參考信號輸出部24。因此，由電氣特性測定部28進行之電氣特性之測定所使用之第二處理信號為基於來自已由增益設定部26設定增益之參考信號輸出部24之參考信號已進行去除處理之處理信號。亦即，電氣特性測定部28取得基於來自已由增益設定部26設定增益之參考信號輸出部24之參考信號已進行去除處理之第二處理信號，基於所取得之第二處理信號，測定半導體試料S之電氣特性。

於本實施形態中，電氣特性測定部28根據處理信號，每隔特定時間運算表示半導體試料S之阻抗之值，來作為半導體試料S之電氣特性。電氣特性測定部28將運算出之電氣特性逐次發送至控制單元30。運算出之電氣特性相當於測定結果。

控制單元30具備系統控制部31、及顯示部32。系統控制部31連接於雷射掃描部12、顯微鏡13、電氣特性測定部28、及顯示部32。系統控制部31控制由雷射掃描部12進行之雷射射束L之掃描、由顯微鏡13進行之半導體試料S之像之取得、電氣特性測定部28之動作、及由顯示部32進行之測定結果之顯示。系統控制部31基於自電氣特性測定部28輸出之測定結果，將半導體試料S之狀態顯示於顯示部32。顯示部32為例如液晶監視器等之顯示器。系統控制部31實體上包含：包含作為處理器之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、作為記錄媒體之RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)及ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、通訊模組之電腦、滑鼠、及鍵盤等輸入輸出器件。系統控制部31可包含複數個電腦。

其次，針對檢查裝置1之動作，詳細地說明。檢查裝置1藉由增益設定部26，設定參考信號輸出部24之增益，之後，一面進行光對於半導體試料S之照射及掃描，一面藉由電氣特性測定部28，基於處理信號測定半導體試料S之電氣特性。於本實施形態中，於藉由電氣特性測定部28測定半導體試料S之電氣特性之期間，維持由增益設定部26設定之上述增益。光對於半導體試料S之照射及掃描係由系統控制部31控制。系統控制部31藉由光照射單元10將雷射射束L照射於半導體試料S之表面之微細部分，並於半導體試料S之表面上掃描雷射射束L。

對半導體試料S，自外部電源裝置2施加特定之電壓，於半導體試料S之電路內流通特定之電流。於半導體試料S之被照射雷射射束L之部位中，因雷射射束L之能量之吸收，而該部位之溫度上升，阻抗變化。因此，流經半導體試料S之電流值變化。於存在空隙等缺陷之部位中，導熱變差，熱難以向周圍釋放。因此，於此缺陷部位中，在被照射雷射射束L之情形下，溫度上升較大。藉此，於被施加特定之電壓之半導體試料S之缺陷部位中，伴隨著溫度上升，而阻抗變化增加，電流值之變化亦較大。

自半導體試料S輸出之電流信號由被檢測信號輸出部23自電流信號轉換為電壓信號且被放大，並作為被檢測信號輸入至去除處理部25。自參考構件RS輸出之電流信號由參考信號輸出部24自電流信號轉換為電壓信號且被放大，並作為參考信號輸入至去除處理部25。

去除處理部25取得包含由差動檢測部45輸入之被檢測信號與參考信號之差分之差分信號，將所取得之差分信號放大，並作為處理信號輸出。自去除處理部25輸出之處理信號經由隔離部27輸入至電氣特性測定部28。

電氣特性測定部28基於所輸入之處理信號，每隔特定時間測定半導體試料S之電氣特性，並將測定結果逐次發送至系統控制部31。系統控制部31基於自電氣特性測定部28發送之測定結果，將半導體試料S之電氣特性之測定結果轉換為亮度資訊。系統控制部31將雷射射束L之照射位置、跟與該照射位置對應之亮度資訊建立關聯。系統控制部31基於雷射射束L之照射位置與亮度資訊，產生顯示半導體試料S之缺陷部位之圖像，並將該圖像顯示於顯示部32。亦即，系統控制部31基於自電氣特性測定部28發送之測定結果，輸出半導體試料S之缺陷部位。藉此，實現藉由圖像進行之半導體試料S之缺陷部位之確認。於本實施形態中，系統控制部31基於在對半導體試料S之表面之所有測定區域照射及掃描雷射射束L之期間取得之電氣特性之測定結果，產生圖像，並將該圖像顯示於顯示部32。

其次，針對增益設定部26之動作，詳細地說明。增益設定部26於將參考信號輸出部24之增益設定為互不相同之複數個值之各個情形下，取得第一處理信號之強度。換言之，增益設定部26將參考信號輸出部24之增益設定為一個值，於該狀態下，至少取得一次第一處理信號之強度。第一處理信號之強度越小，則因外部電源裝置2對電氣特性之測定造成影響之雜訊越減少。增益設定部26為了設定減少上述雜訊之增益，而藉由基於藉由取得複數次而取得之複數個第一處理信號之強度之回饋控制，將參考信號輸出部24之增益設定為第一處理信號之強度被判斷為成為最小之值。換言之，增益設定部26使參考信號輸出部24之增益變化，藉由基於與該增益之變化相應之第一處理信號之強度之變化之回饋控制，以第一處理信號之強度成為最小之方式，設定參考信號輸出部24之增益。

於本實施形態中，參考信號輸出部24之增益與可變放大器55之電阻值對應地變化。增益設定部26藉由基於第一處理信號之強度之回饋控制，設定可變放大器55之電阻值，藉此設定參考信號輸出部24之增益。由增益設定部26設定之可變放大器55之電阻值，於藉由電氣特性測定部28測定半導體試料S之電氣特性之期間不變更。

於本實施形態中，增益設定部26將參考信號輸出部24之增益之值作為位元流而管理。例如，增益設定部26將可變放大器55之電阻值作為位元流而管理。增益設定部26藉由利用二分搜尋法，自最上位位元側決定上述位元流之各位元之值，而將參考信號輸出部24之增益設定為第一處理信號之強度被判斷為成為最小之值。增益設定部26例如自分為1024階段之電阻值之中，將參考信號輸出部24之增益設定為第一處理信號之強度被判斷為成為最小之值。此情形下，電阻值以10位元之位元流表示。

於本實施形態中，增益設定部26於決定各位元之值之處理中，取得可變放大器55之電阻值分別設定為互不相同之一對第一電阻值與第二電阻值時之第一處理信號之強度。所取得之第一處理信號之強度為由0以上之整數表示之值。於決定最上位位元至第n位元之位元之值之處理中，第一電阻值與第二電阻值之位於最上位位元至第n位元之位元之值不同。n為0以上之整數。第0位元為最上位位元。增益設定部26將可變放大器55之電阻值為第一電阻值之情形之第一處理信號之強度、與可變放大器55之電阻值為第二電阻值之情形之第一處理信號之強度進行比較。增益設定部26將在電氣特性之測定時設定之電阻值之第n位元之位元之值，決定為第一電阻值與第二電阻值中之第一處理信號之強度較小者之電阻值之第n位元之位元之值。增益設定部26當決定第n位元之位元之值時，將n增量。

如圖3所示，例如，於決定第4位元之位元之值之處理中，第一電阻值之第4位元之位元之值為1，第二電阻值之第4位元之位元之值為0。第一電阻值及第二電阻值之第0～3位元已被決定，於第一電阻值與第二電阻值中為相同之值。於決定第4位元之位元之值之處理中，例如，表示第一電阻值之位元流為「0110110000」，表示第二電阻值之位元流為「0110010000」。例如，於決定第4位元之位元之值之處理中，於第一電阻值與第二電阻值之兩者中，第5位元之位元之值為1，其以後之位元之值為0。

當判斷為第一電阻值之第一處理信號之強度小於第二電阻值之第一處理信號之強度時，將第4位元之位元之值決定為1，並前進至決定第5位元之位元之值之處理。當判斷為第二電阻值之第一處理信號之強度小於第一電阻值之第一處理信號之強度時，將第4位元決定為0，並前進至決定第5位元之位元之值之處理。於決定第5位元之位元之值之處理中，第一電阻值之第5位元之位元之值為1，第二電阻值之第5位元之位元之值為0。於第4位元之位元之值決定為1之情形下，在決定第5位元之位元之值之處理中，例如，表示第一電阻值之位元流為「0110111000」，表示第二電阻值之位元流為「0110101000」。例如，於決定第5位元之位元之值之處理中，於第一電阻值與第二電阻值之兩者中，第6位元之位元之值為1，其以後之位元之值為0。

增益設定部26自n為0之最上位位元至最下位位元，重複進行如以上之決定第n位元之位元之值之處理。如此，電氣特性之測定所使用之參考信號輸出部24之可變放大器55之電阻值係藉由使用二分搜尋法之回饋控制而設定。亦即，參考信號輸出部24之增益係藉由使用二分搜尋法之回饋控制而設定。

增益設定部26對第一處理信號進行取樣，根據取樣之結果，取得複數次第一處理信號之強度。例如，增益設定部26如圖4所示般，藉由以取樣週期TS執行期間T1之間之取樣，而進行1次份額之第一處理信號之強度之取得。其次，增益設定部26藉由以取樣週期TS執行期間T2之間之取樣，而進行1次份額之第一處理信號之強度之取得。於各次第一處理信號之強度之取得中，藉由增益設定部26進行取樣之期間T1、T2較參考信號輸出部24中包含之放大器之頻帶之最小頻率之週期為長。取樣週期TS較參考信號輸出部24中包含之放大器之頻帶之最大頻率之週期為短。於本實施形態中，於各次第一處理信號之強度之取得中進行取樣之期間T1、T2之長度互為相同。

於本實施形態中，被檢測信號輸出部23中包含之放大器之頻帶、參考信號輸出部24中包含之放大器之頻帶、及去除處理部25中包含之比較器56之頻帶相同。以下，將被檢測信號輸出部23中包含之放大器之頻帶、參考信號輸出部24中包含之放大器之頻帶、及去除處理部25中包含之比較器56之頻帶稱為「電氣特性測定單元20之頻帶」。因外部電源裝置2而混入第一處理信號之雜訊成分之頻率依存於電氣特性測定單元20之頻帶。

因外部電源裝置2而混入第一處理信號之雜訊成分之最大頻率為電氣特性測定單元20之頻帶之最大頻率以下。因外部電源裝置2而混入第一處理信號之雜訊成分之最小頻率為電氣特性測定單元20之頻帶之最小頻率以上。因此，如圖4所示，於各次第一處理信號之強度之取得中，藉由增益設定部26進行取樣之期間T1、T2較因外部電源裝置2而混入第一處理信號之雜訊成分之最小頻率之週期T3為長。該雜訊成分之最小頻率相當於低頻雜訊。取樣週期TS較因外部電源裝置2而混入第一處理信號之雜訊成分之最大頻率之週期T4為短。雜訊成分之最大頻率相當於高頻雜訊。

於本實施形態中，增益設定部26藉由取樣，取得第一處理信號之強度之峰值，並基於所取得之峰值，設定參考信號輸出部24之增益。亦即，增益設定部26以所取得之峰值成為最小之方式，設定參考信號輸出部24之增益。峰值為於各期間T1、T2中取得之取樣值中之極大值之平均。作為本實施形態之變化例，增益設定部26可基於第一處理信號之強度之有效值，而非峰值，設定參考信號輸出部24之增益。峰值可為於各期間T1、T2中取得之取樣值中之最大值。

其次，參照圖5及圖6，針對本實施形態之變化例之半導體試料之檢查裝置1A，進行說明。圖5係本實施形態之變化例之半導體試料之檢查裝置之概略方塊圖。圖6係顯示半導體試料之檢查裝置之一部分之概略圖。圖6及圖7所示之變化例，關於設置DC成分切除部，而取代試料台22及參考構件RS之點，與上述之實施形態不同。以下，主要說明上述之實施形態與變化例之不同點。

檢查裝置1A之電氣特性測定單元20具備：試料台21、被檢測信號輸出部23、參考信號輸出部24、去除處理部25、隔離部27、電氣特性測定部28、及DC成分切除部29。DC成分切除部29之輸入與試料台21電性並聯地連接於外部電源裝置2之輸出端子。DC成分切除部29之輸出與參考信號輸出部24連接。亦即，參考信號輸出部24隔著DC成分切除部29串聯連接於外部電源裝置2。

DC成分切除部29輸出從自外部電源裝置2輸出之電壓去除直流成分而成之電壓變動量。參考信號輸出部24輸出基於自DC成分切除部29輸出之電壓變動量之參考信號。參考信號輸出部24將從自外部電源裝置2輸出之電壓去除直流成分而成之電壓變動量作為參考信號輸出。輸入至參考信號輸出部24之信號藉由放大部46而電壓被放大。因此，參考信號為電壓信號。

如圖6所示，本實施形態之DC成分切除部29具有電容器58。電容器58與半導體試料S電性並聯地連接於外部電源裝置2之輸出端子。電容器58與參考信號輸出部24電性串聯連接。本變化例之參考信號輸出部24除具有運算放大器51、電阻52、電路53、及可變放大器55以外，還具有電阻59，包含由其等構成之反轉放大電路。

於檢查裝置1A中，藉由DC成分切除部29而從自外部電源裝置2輸出之電壓去除直流成分而成之電壓變動量輸入至參考信號輸出部24。換言之，朝參考信號輸出部24，輸入自外部電源裝置2輸出之電壓中之交流成分、亦即雜訊成分。因此，雖然檢查裝置1A為不具有參考構件RS之構成，但自該檢查裝置1A之參考信號輸出部24輸出之參考信號亦為表示正常雜訊之信號。

自半導體試料S輸出之電流信號由被檢測信號輸出部23自電流信號轉換為電壓信號且被放大，並作為被檢測信號輸入至去除處理部25。自DC成分切除部29輸出之電壓變動量由參考信號輸出部24放大，並作為參考信號輸入至去除處理部25。去除處理部25將包含所輸入之被檢測信號與參考信號之差分之差分信號放大並作為處理信號輸出。

其次，參照圖7及圖8，針對本實施形態之變化例之半導體試料之檢查裝置1B，進行說明。圖7係本實施形態之變化例之半導體試料之檢查裝置之概略方塊圖。圖8係顯示半導體試料之檢查裝置之一部分之概略圖。圖7及圖8所示之變化例，關於在去除處理部之前段不具有電流電壓轉換部之點、及去除處理部在不具有差動檢測部下進行參考信號與檢測信號之加算之點，與上述之實施形態不同。以下，主要說明與上述之實施形態之不同點。

於檢查裝置1B中，被檢測信號輸出部23僅包含將試料台21之輸出端子與去除處理部25電性串聯連接之配線。亦即，被檢測信號輸出部23將自半導體試料S輸出之電流信號作為被檢測信號輸入至去除處理部25。因此，被檢測信號為電流信號。

參考信號輸出部24具有反轉增益調整部47。反轉增益調整部47將輸入至參考信號輸出部24之電流信號、亦即與外部電源裝置之輸出相應之電流信號轉換為反相，輸出相應於被檢測信號之強度而增益受調整之參考信號。因此，參考信號為相對於自參考構件RS輸出之電流信號為反相之電流信號。

如圖8所示，本變化例之參考信號輸出部24包含具有運算放大器51、電阻52、電路53、及可變放大器55之輸出參考信號之放大器。電路53與外部電源裝置2之接地G連接，而構成電源。參考信號輸出部24之運算放大器51藉由自電路53供給之電力而動作。

於參考信號輸出部24之運算放大器51之輸入端子，連接外部電源裝置2之接地G及參考構件RS。藉此，於參考信號輸出部24中構成電流電壓轉換電路。

去除處理部25具有加算部48及電流電壓轉換部49(放大部)。加算部48將被檢測信號與參考信號相加，並輸出至電流電壓轉換部49。於本變化例中，加算部48如圖8所示般，為將連接於試料台21之輸出端子之配線即被檢測信號輸出部23、連接於參考信號輸出部24之配線、及電流電壓轉換部49連接之連接器。亦即，加算部48輸出具有將被檢測信號之電流值與參考信號之電流值相加而成之電流值之電流信號。電流電壓轉換部49將自加算部48輸出之電流信號轉換為電壓信號，且將其放大。因此，自去除處理部25輸出之處理信號為電壓信號。

如圖8所示，本變化例之電流電壓轉換部49為具有運算放大器61、電阻62、及電路63之負反饋電路。電路63與外部電源裝置2之接地G連接，而構成電源。運算放大器61藉由自電路63供給之電力而動作。於運算放大器61之輸入端子，連接外部電源裝置2之接地G及加算部48。藉此，於電流電壓轉換部49中構成反轉放大電路。

於檢查裝置1B中，自半導體試料S輸出之電流信號作為被檢測信號輸入至去除處理部25。自參考構件RS輸出之電流信號由參考信號輸出部24轉換為反相之電流信號，並作為參考信號輸入至去除處理部25。於去除處理部25中，藉由加算部48，將被檢測信號與參考信號相加，將相加而成之信號藉由電流電壓轉換部49轉換為電壓信號且放大，並作為處理信號輸出。

其次，參照圖9及圖10，針對本實施形態之變化例之半導體試料之檢查裝置1C，進行說明。圖9係本實施形態之變化例之半導體試料之檢查裝置之概略方塊圖。圖10係顯示半導體試料之檢查裝置之一部分之概略圖。圖9及圖10所示之變化例，關於設置DC成分切除部29，而取代試料台22及參考構件RS之點，與圖7及圖8所示之變化例不同。以下，主要說明與圖7及圖8所示之變化例之不同點。

於檢查裝置1C中，電氣特性測定單元20具備：試料台21、被檢測信號輸出部23、參考信號輸出部24、去除處理部25、隔離部27、電氣特性測定部28、及DC成分切除部29。DC成分切除部29之輸入與試料台21電性並聯地連接於外部電源裝置2之輸出端子。DC成分切除部29之輸出與參考信號輸出部24連接。亦即，參考信號輸出部24經由DC成分切除部29而串聯連接於外部電源裝置2。

DC成分切除部29輸出從自外部電源裝置2輸出之電壓中將直流成分去除後之電壓變動量。參考信號輸出部24輸出基於自DC成分切除部29輸出之電壓變動量的參考信號。輸入至參考信號輸出部24之信號由放大部46予以放大。因此，參考信號為電壓信號。

如圖10所示，本實施形態之DC成分切除部29具有電容器58。電容器58與半導體試料S電性並聯地連接於外部電源裝置2之輸出端子。電容器58與參考信號輸出部24電性串聯連接。本變化例之參考信號輸出部24除具有運算放大器51、電阻52、電路53、及可變放大器55以外，還具有電阻59，且包含由其等構成之反轉放大電路。

於檢查裝置1C中，將藉由DC成分切除部29而從自外部電源裝置2輸出之電壓中將直流成分去除後之電壓變動量，輸入至參考信號輸出部24。換言之，對參考信號輸出部24輸入自外部電源裝置2輸出之電壓中之交流成分。交流成分相當於雜訊成分。因此，自參考信號輸出部24輸出之參考信號為表示正常雜訊之信號。

於檢查裝置1C中，自半導體試料S輸出之電流信號作為被檢測信號輸入至去除處理部25。自DC成分切除部29輸出之電流信號由參考信號輸出部24轉換為反相之電流信號，並作為參考信號輸入至去除處理部25。去除處理部25藉由加算部48，將被檢測信號與參考信號相加，將相加而成之信號藉由電流電壓轉換部49轉換為電壓信號且放大，並作為處理信號輸出。

其次，參照圖11至圖13，針對使用本實施形態及變化例之檢查裝置1、1A、1B、1C之半導體試料S之檢查方法進行說明。圖11係顯示半導體試料之檢查方法之流程圖。圖12係針對圖11所示之處理中增益之設定處理，詳細地進行顯示之流程圖。圖13係針對圖11所示之處理中之電氣特性之測定處理，詳細地進行顯示之流程圖。

首先，進行半導體試料S、參考構件RS及電容器58之準備(處理S1)。半導體試料S載置於試料台21，且連接於外部電源裝置2。於使用檢查裝置1、1B之情形下，參考構件RS載置於試料台22，與半導體試料S電性並聯地連接於外部電源裝置2，且電性串聯地連接於參考信號輸出部24。於使用檢查裝置1A、1C之情形下，電容器58與半導體試料S電性並聯地連接於外部電源裝置2，且電性串聯地連接於參考信號輸出部24。電容器58可預先連接於參考信號輸出部24。於電容器58預先連接於參考信號輸出部24之情形下，省略以處理S1表示之處理。

繼而，開始由外部電源裝置2進行之向半導體試料S之電壓之施加(處理S2)。此時，於使用檢查裝置1、1B之情形下，亦開始由外部電源裝置2進行之向參考構件RS之電壓之施加。於本實施形態中，由外部電源裝置2進行之電壓之施加持續進行至所有處理結束為止。

繼而，藉由增益設定部26，進行參考信號輸出部24之增益之設定處理(處理S3)。於本實施形態中，維持於處理S3中設定之增益，直至所有處理結束為止。於增益之設定處理中，在去除處理部25中取得被檢測信號及參考信號，自去除處理部25輸出第一處理信號。第一處理信號為在對半導體試料S未進行光之照射及掃描之狀態下，自去除處理部25輸出之處理信號。於增益之設定處理中，藉由基於第一處理信號之強度之回饋控制，設定參考信號輸出部24之增益。

被檢測信號為基於相應於自外部電源裝置2之電壓之施加而自半導體試料S輸出之電流信號之信號。於使用檢查裝置1、1A之情形下，被檢測信號為將相應於自外部電源裝置2之電壓之施加而自半導體試料S輸出之電流信號轉換為電壓信號之信號。於使用檢查裝置1B、1C之情形下，被檢測信號為相應於自外部電源裝置2之電壓之施加而自半導體試料S輸出之電流信號此一信號。

參考信號為自與半導體試料S電性並聯地連接於外部電源裝置2之參考信號輸出部24，相應於外部電源裝置2之輸出而輸出之信號。於使用檢查裝置1、1B之情形下，參考信號為基於因外部電源裝置2之輸出而自參考構件RS輸出之電流信號之信號。於使用檢查裝置1A、1C之情形下，參考信號為基於從自外部電源裝置2輸出之電壓去除直流成分而成之電壓變動量，自參考信號輸出部24輸出之信號。從自外部電源裝置2輸出之電壓去除直流成分而成之信號例如由電容器58產生。於使用檢查裝置1、1A之情形下，參考信號為與外部電源裝置2之輸出相應之電壓信號。於使用檢查裝置1B、1C之情形下，參考信號為將相應於外部電源裝置2之輸出而自參考構件RS或DC成分切除部29輸出之電流信號設為反相之信號。

繼而，開始由光照射單元10進行之向半導體試料S之雷射射束L之照射及掃描(處理S4)。於本實施形態中，由光照射單元10進行之向半導體試料S之雷射射束L之照射及掃描持續進行至對半導體試料S之所有測定區域照射及掃描雷射射束L。

繼而，進行電氣特性之測定處理(處理S5)。於本實施形態中，由電氣特性測定單元20測定到之電氣特性之測定結果逐次發送至系統控制部31。於電氣特性之設定處理中，藉由去除處理部25取得被檢測信號及參考信號，自去除處理部25輸出第二處理信號。第二處理信號為在對半導體試料S進行光之照射及掃描之狀態下，自去除處理部25輸出之處理信號。於電氣特性之設定處理中，基於第二處理信號之強度，測定半導體試料S之電氣特性。

繼而，藉由系統控制部31，將電氣特性之測定結果顯示於顯示部32(處理S6)。於本實施形態中，系統控制部31基於自電氣特性測定部28發送之測定結果及雷射射束L之照射位置，將與雷射射束L之照射位置對應之半導體試料S之電氣特性之測定結果轉換為亮度資訊。繼而，系統控制部31將雷射射束L之照射位置、跟與該照射位置對應之亮度資訊建立關聯。繼而，系統控制部31基於雷射射束L之照射位置與亮度資訊，產生顯示半導體試料S之缺陷部位之圖像，並將該圖像顯示於顯示部32。亦即，系統控制部31基於自電氣特性測定部28發送之測定結果，輸出半導體試料S之缺陷部位。

繼而，藉由系統控制部31，進行是否結束所有處理之判斷(處理S7)。於判斷為未結束之情形下(於處理S7中為否)，返回處理S4，開始雷射射束L之照射及掃描。於判斷為結束之情形下(於處理S7中為是)，結束所有處理。

其次，針對處理S3之增益之設定處理，更詳細地進行說明。

於增益之設定處理中，藉由表示參考信號輸出部24之可變放大器55之電阻值之位元流之決定，而設定參考信號輸出部24之增益。於增益之設定處理中，重複進行決定最上位位元至第n位元之位元之值之處理。於增益之設定處理中，首先，決定n之值(處理S31)。n為0以上之整數。於本實施形態中，可變放大器55之電阻值以10位之位元流表示。因此，n可成為0～9之值。於第2次以後之處理S31之執行中，每當執行處理S31時，將n增量。在最初執行處理S31時，於處理S31中將n決定為0，並執行處理S32。

繼而，決定最上位位元至第n位元之決定所使用之第一電阻值(處理S32)。第0位元為最上位位元。於本實施形態之第一電阻值中，最上位位元至第n位元之位元之值為1，最上位位元至第n+1位元之位元之值為1，以後之位元之值為0。於圖3中，顯示n=4時及n=5時之第一電阻值之一例。

繼而，取得最上位位元至第n位元之決定所使用之第一電阻值設定為可變放大器55之電阻值之情形之第一處理信號之強度(處理S33)。於本實施形態中，藉由取樣，取得第一處理信號之強度之峰值。峰值為0以上之整數。

繼而，決定最上位位元至第n位元之決定所使用之第二電阻值(處理S34)。於本實施形態之第二電阻值中，最上位位元至第n位元之位元之值為0，最上位位元至第n+1位元之位元之值為1，以後之位元之值為0。於圖3中，顯示n=4時及n=5時之第二電阻值之一例。

繼而，取得最上位位元至第n位元之決定所使用之第二電阻值設定為可變放大器55之電阻值之情形之第一處理信號之強度(處理S35)。於本實施形態中，藉由取樣，取得第一處理信號之強度之峰值。峰值為0以上之整數。

繼而，將設定第一電阻值之情形之第一處理信號之強度、與設定第二電阻值之情形之第一處理信號之強度進行比較(處理S36)。於本實施形態中，判斷設定第一電阻值之情形之第一處理信號之強度之峰值、與設定第二電阻值之情形之第一處理信號之強度之峰值之哪一者較小。

繼而，決定第n位元之位元之值(處理S37)。若於處理S36中，判定設定第一電阻值之情形之峰值小於設定第二電阻值之情形，則第n位元之位元之值決定為1。若於處理S36中，判斷為設定第二電阻值之情形之峰值小於設定第一電阻值之情形，則第n位元之位元之值決定為0。

繼而，判斷是否已決定表示參考信號輸出部24之可變放大器55之電阻值之位元流之所有位元之值(處理S38)。於本實施形態中，由於可變放大器55之電阻值為10位之位元流，故判定是否n=9。於判斷為未決定所有位元之值之情形下(於處理S38中為否)，返回以處理S31表示之處理。於判斷為已決定所有位元之值之情形下(於處理S38中為是)，增益之設定處理結束。

其次，針對處理S5之電氣特性之測定處理，更詳細地進行說明。

於電氣特性之測定處理中，藉由去除處理部25，取得參考信號及被檢測信號(處理S51)。於電氣特性之測定處理中，在對半導體試料S進行光之照射及掃描之狀態下，取得自被檢測信號輸出部23輸出之被檢測信號。

繼而，藉由去除處理部25，產生基於參考信號對被檢測信號已進行因外部電源裝置2之輸出引起之雜訊成分之去除處理之處理信號(處理S52)。於電氣特性之測定處理中，產生在對半導體試料S進行光之照射及掃描之狀態下取得之第二處理信號。於使用檢查裝置1、1A之情形下，去除處理部25基於參考信號與被檢測信號之差分，產生第二處理信號。於使用檢查裝置1B、1C之情形下，去除處理部25藉由將參考信號與被檢測信號相加並放大，而產生第二處理信號。

進而，藉由電氣特性測定部28，進行半導體試料S之電氣特性之測定(處理S53)。電氣特性測定部28基於由去除處理部25產生之第二處理信號，進行半導體試料S之電氣特性之測定。於本實施形態中，電氣特性測定部28將測定結果逐次發送至系統控制部31。

繼而，進行是否結束電氣特性之測定處理之判斷(處理S54)。於判斷為未結束之情形下(於處理S54中為否)，返回以處理S51表示之處理，於去除處理部25中取得參考信號及被檢測信號。在判斷為結束之情形(於處理S54中為是)，結束電氣特性之測定處理，並前進至以處理S6表示之處理。

如以上所說明般，本實施形態及變化例之檢查裝置1、1A、1B、1C具備參考信號輸出部24，該參考信號輸出部24與半導體試料S電性並聯地跟外部電源裝置2連接，且輸出與外部電源裝置2之輸出相應之參考信號。去除處理部25輸出基於參考信號對被檢測信號已進行因外部電源裝置2之輸出引起之雜訊成分之去除處理之處理信號。電氣特性測定部28基於處理信號，測定半導體試料S之電氣特性。因此，於上述檢查裝置1、1A、1B、1C中，可兼顧以下兩者，即：藉由使用外部電源裝置2提高對半導體試料S供給之電力、及減輕對半導體試料S之電氣特性之測定結果之造成之雜訊之影響。其結果為，可提高半導體試料S之缺陷部位之檢查精度。

於參考信號之強度對於被檢測信號之強度不匹配之情形下，去除處理部25對雜訊成分之去除效果降低。然而，難以按照輸出與被檢測信號之強度匹配之參考信號之方式，設計參考信號輸出部24。例如，參考構件RS亦存在製造不均或故障不良，難以選擇具有與半導體試料S匹配之阻抗之參考構件RS。

檢查裝置1、1A、1B、1C具備增益設定部26。增益設定部26藉由基於第一處理信號之強度之回饋控制，設定參考信號輸出部24之增益。電氣特性測定部28基於第二處理信號，測定半導體試料之電氣特性。第二處理信號為基於來自已由增益設定部26設定增益之參考信號輸出部24之參考信號已進行去除處理之處理信號。因此，參考信號輸出部24之增益被自動且適切地設定。其結果為，可高度去除第二處理信號之雜訊成分。因此，可高度減輕對半導體試料S之電氣特性之測定結果造成之雜訊之影響。

於檢查裝置1、1B中，由於藉由增益設定部26，設定參考信號輸出部24之增益，故即便半導體試料S之電阻值與參考構件RS之電阻值不同，亦可高度減輕對半導體試料S之電氣特性之測定結果造成之雜訊之影響。例如，即便半導體試料S之電阻值與參考構件RS之電阻值相差100倍左右，亦可高度降低雜訊之影響。因此，於檢查裝置1、1B中，容易進行參考構件RS之選擇。

於檢查裝置1、1A、1B、1C中，增益設定部26取得將增益設定為互不相同之複數個值之各個情形之第一處理信號之強度，將增益設定為第一處理信號之強度被判斷為成為最小之值。因此，可更簡單且高度去除處理信號之雜訊成分。

於檢查裝置1、1A、1B、1C中，增益設定部26藉由針對與增益之值對應之位元流，利用二分搜尋法，自最上位位元側決定位元流之各位元之值，而將增益設定為第一處理信號之強度被判斷為成為最小之值。因此，可降低增益設定部26之處理負擔，且可更高度設定去除處理信號之雜訊成分之參考信號之增益之值。

於檢查裝置1、1A、1B、1C中，參考信號輸出部24包含輸出參考信號之放大器。增益設定部26於較放大器之頻帶之最小頻率之週期為長之期間T1、T2，對第一處理信號之強度進行取樣。增益設定部26藉由該取樣，取得第一處理信號之強度。因此，即便雜訊成分之頻率較低，亦於雜訊成分之一週期之期間進行取樣。因此，可藉由增益設定部26，適切地設定增益之值。例如，即便雜訊成分之頻率較低，亦可適切地取得第一處理信號之峰值。

於檢查裝置1、1A、1B、1C中，增益設定部26藉由較放大器之頻帶之最大頻率之週期為短之取樣週期TS，對處理信號之強度進行取樣。因此，即便雜訊成分之頻率較高，由於在雜訊成分之一週期之期間取得取樣值，故亦可藉由增益設定部26，適切地設定增益之值。例如，即便雜訊成分之頻率較高，亦可適切地取得第一處理信號之峰值。

於檢查裝置1、1A、1B、1C中，增益設定部26取得處理信號之強度之峰值，基於該峰值，設定增益。峰值例如能夠以較第一處理信號之強度之有效值更簡易之處理取得。因而，降低增益設定部26之處理負擔。

於檢查裝置1、1B中，參考信號輸出部24電性串聯連接於與半導體試料S電性並聯地連接於外部電源裝置2之參考構件RS。參考信號輸出部24將基於藉由以外部電源裝置2進行之電壓之施加而自參考構件RS輸出之電流信號之信號，作為參考信號輸出。此情形下，參考信號輸出部24輸出之參考信號係基於來自與半導體試料S電性並聯地跟外部電源裝置2連接之參考構件RS之電流信號。因此，與自半導體試料S輸出之電流信號相配對應地，調整參考信號之增益。

於檢查裝置1A、1C中，參考信號輸出部24將從自外部電源裝置2輸出之電流信號去除直流電流成分而成之信號，作為參考信號輸出。此情形下，參考信號輸出部24輸出之參考信號係基於從自外部電源裝置2輸出之電流信號去除直流電流成分而成之信號。經去除直流電流成分之信號表示外部電源裝置2之輸出之雜訊成分。因此，容易產生包含外部電源裝置2之輸出之雜訊成分之參考信號。

於檢查裝置1A、1C中，電容器58與半導體試料S電性並聯地跟外部電源裝置2連接。因此，自外部電源裝置2輸出之電流信號之所有直流成分經由半導體試料S輸入至檢測信號輸出部23。亦即，自外部電源裝置2輸出之電流值為自半導體試料S輸出之電流值。其結果為，電氣特性之易測定性提高。

於檢查裝置1、1B中，被檢測信號輸出部23輸出將自半導體試料S輸出之電流信號轉換為電壓信號之被檢測信號。參考信號輸出部24使將來自外部電源裝置2之電流信號轉換為電壓信號之信號，作為參考信號輸出。去除處理部25將包含被檢測信號與參考信號之差分之差分信號，作為處理信號輸出。此情形下，於包含被檢測信號與參考信號之差分之處理信號中，亦去除電磁波等外來雜訊成分。

於檢查裝置1B、1C中，參考信號輸出部24使將與外部電源裝置2之輸出相應之電流信號設為反相之信號，作為參考信號輸出。加算部48將參考信號與自半導體試料S輸出之電流信號相加。電流電壓轉換部49將由加算部48相加而成之信號放大。此情形下，在將參考信號與自半導體試料S輸出之電流信號相加後，進行放大。亦即，於進行完因外部電源裝置2之輸出引起之雜訊成分之去除處理後，進行放大。因此，即便於外部電源裝置2之輸出之雜訊較大之情形下，亦能夠防止去除處理部25因雜訊成分飽和。因此，能夠提高去除處理部25之放大率。

於檢查裝置1、1A、1B、1C中，去除處理部25與電氣特性測定部28藉由隔離部27而被電性絕緣。隔離部27例如經由變壓器、或光電耦合器，將去除處理部25與電氣特性測定部28連接。於檢查裝置1、1A、1B、1C中，參考信號輸出部24及去除處理部25之至少一者藉由自與外部電源裝置2之接地G連接之電路63供給之電力而動作。此情形下，能夠防止在外部電源側與測定部側之間產生之共模雜訊產生。

以上，對本發明之實施形態及變化例進行了說明，但本發明未必係限定於上述之實施形態及變化例者，可在不脫離其要旨之範圍內進行各種變更。

例如，參考信號輸出部24可包含可變電阻，而取代可變放大器55。此情形下，可變電阻為數位控制可變電阻器，相應於自增益設定部26輸出之數位信號而電阻值受控制。

增益設定部26可藉由決定與數位控制增益可變放大器之增益之值對應之位元流，來取代表示可變放大器55之電阻值之位元流，而設定參考信號輸出部24之增益。此情形下亦然，增益設定部26可藉由利用二分搜尋法，自最上位位元側決定上述位元流之各位元之值，而將參考信號輸出部24之增益設定為第一處理信號之強度被判斷為成為最小之值。又，可以二分搜尋法以外之探索方法決定位元。

於本實施形態及變化例中，說明了在電氣特性之測定處理中，基於在對半導體試料S進行光之照射及掃描之狀態下取得之第二處理信號之強度，測定半導體試料S之電氣特性。然而，可於電氣特性之測定處理中，包含基於在對半導體試料S未進行光之照射及掃描之狀態下取得之第一處理信號之強度，測定半導體試料S之電氣特性之期間。

雖然於本實施形態及變化例中，分開說明電氣特性測定部28與系統控制部31，但電氣特性測定部28可包含於系統控制部31。

系統控制部31可在對半導體試料S之所有測定區域或特定部分照射及掃描雷射射束L後，於顯示部32顯示圖像，亦可相應於自電氣特性測定部28接收到測定結果，將圖像逐次顯示於顯示部32。

雖然於本實施形態及變化例中，電氣特性測定部28將測定結果逐次發送至系統控制部31，但可於對半導體試料S之所有測定區域或特定部分照射及掃描雷射射束L後，將測定結果一次發送至系統控制部31。

本實施形態所說明之處理流程說明了例示性處理順序，本檢查方法並不限定於所說明之特定之處理順序。處理順序如無矛盾，則可將順序調換。例如，開始由外部電源裝置2進行之向半導體試料S之電壓之施加、及開始由光照射單元10進行之向半導體試料S之雷射射束L之照射及掃描之順序可相反。

1,1A,1B,1C:檢查裝置 2:外部電源裝置 10:光照射單元 11:雷射產生源 12:雷射掃描部 13:顯微鏡 20:電氣特性測定單元 21,22:試料台 23:被檢測信號輸出部 24:參考信號輸出部 25:去除處理部 26:增益設定部 27:隔離部 28:電氣特性測定部 29:DC成分切除部 30:控制單元 31:系統控制部 32:顯示部 43,44,49:電流電壓轉換部 45:差動檢測部 46:放大部 47:反轉增益調整部 48:加算部 51,61:運算放大器 52,53,59,62:電阻 55:可變放大器 56:比較器 57,63:電路 58:電容器 G:接地 L:雷射射束 RS:參考構件 S:半導體試料 T1,T2:期間 T3,T4:週期 TS:取樣週期

圖1係顯示本實施形態之半導體試料之檢查裝置之構成的概略方塊圖。 圖2係用於針對由半導體試料之檢查裝置進行之電氣特性之測定進行說明之概略圖。 圖3係用於說明參考信號輸出部之增益之設定之一例之圖。 圖4係用於說明參考信號輸出部之增益之設定之取樣的圖。 圖5係顯示本實施形態之變化例之半導體試料之檢查裝置之構成的概略方塊圖。 圖6係用於針對由半導體試料之檢查裝置進行之電氣特性之測定進行說明之概略圖。 圖7係顯示本實施形態之變化例之半導體試料之檢查裝置之構成的概略方塊圖。 圖8係用於針對由半導體試料之檢查裝置進行之電氣特性之測定進行說明之概略圖。 圖9係顯示本實施形態之變化例之半導體試料之檢查裝置之構成的概略方塊圖。 圖10係用於針對由半導體試料之檢查裝置進行之電氣特性之測定進行說明之概略圖。 圖11係顯示半導體試料之檢查方法之流程圖。 圖12係顯示二分搜尋法之步序之流程圖。 圖13係顯示半導體試料之檢查方法之流程圖。

1:檢查裝置

2:外部電源裝置

10:光照射單元

11:雷射產生源

12:雷射掃描部

13:顯微鏡

20:電氣特性測定單元

21,22:試料台

23:被檢測信號輸出部

24:參考信號輸出部

25:去除處理部

26:增益設定部

27:隔離部

28:電氣特性測定部

30:控制單元

31:系統控制部

32:顯示部

43,44:電流電壓轉換部

45:差動檢測部

RS:參考構件

S:半導體試料

Claims (7)

1. 一種半導體試料之檢查裝置，其係用於測定由外部電源裝置予以施加電壓且經照射及掃描光的半導體試料之電氣特性，且基於該電氣特性而檢測前述半導體試料之缺陷部位者，且具備： 參考信號輸出部，其與前述半導體試料電性並聯地連接於外部電源裝置，且輸出與前述外部電源裝置之輸出相應之參考信號； 去除處理部，其基於前述參考信號，而對被檢測信號進行將由前述外部電源裝置之輸出所產生之雜訊成分去除之去除處理，且將已進行前述去除處理之前述被檢測信號作為處理信號而輸出；該被檢測信號係根據前述外部電源裝置之電壓施加而自前述半導體試料被輸出； 增益設定部，其基於前述處理信號之強度，設定前述參考信號輸出部之增益；該參考信號輸出部相應於前述外部電源裝置之輸出而輸出前述參考信號；及 電氣特性測定部，其基於已進行前述去除處理之前述處理信號，測定前述半導體試料之電氣特性；該去除處理係基於來自經前述增益設定部設定前述增益的前述參考信號輸出部之前述參考信號而進行。
2. 如請求項1之檢查裝置，其中前述增益設定部取得將前述增益設定為互不相同之複數個值之各個情形之前述處理信號之強度，將前述增益設定為經判斷為前述處理信號之強度為最小之值。
3. 如請求項2之檢查裝置，其中前述增益設定部針對與前述增益之值對應之位元流，利用二分搜尋法，自最上位位元側決定前述位元流之各位元之值，而將前述增益設定為經判斷為前述處理信號之強度為最小之值。
4. 如請求項2或3之檢查裝置，其中 前述參考信號輸出部包含輸出前述參考信號之放大器；且 前述增益設定部在較前述放大器之頻帶中之最小頻率之週期為長之期間，對前述處理信號之強度進行取樣，而取得前述處理信號之強度。
5. 如請求項4之檢查裝置，其中前述增益設定部以較前述放大器之頻帶中之最大頻率之週期為短之取樣週期，對前述處理信號之強度進行取樣。
6. 如請求項1至5中任一項之檢查裝置，其中前述增益設定部取得前述處理信號之強度之峰值，基於前述峰值設定前述增益。
7. 一種檢查方法，其係半導體試料之檢查方法，且包含： 由外部電源裝置對前述半導體試料施加電壓； 取得被檢測信號，該被檢測信號相應於前述外部電源裝置之電壓施加而自前述半導體試料被輸出； 取得參考信號，該參考信號相應於前述外部電源裝置之輸出，而自參考信號輸出部被輸出，該參考信號輸出部與前述半導體試料電性並聯地連接於前述外部電源裝置； 對由前述外部電源裝置予以施加電壓之半導體試料，照射及掃描光； 取得處理信號，該處理信號係已基於前述參考信號對前述被檢測信號進行將由前述外部電源裝置之輸出所產生之雜訊成分去除之去除處理的信號； 基於前述處理信號之強度，設定相應於前述外部電源裝置之輸出而輸出前述參考信號的前述參考信號輸出部之增益； 基於已進行前述去除處理之前述處理信號，測定前述半導體試料之電氣特性；該去除處理係基於來自經設定前述增益的前述參考信號輸出部之前述參考信號而進行；及 基於前述半導體試料之電氣特性，輸出前述半導體試料之缺陷部位。

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