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寬帶隙半導(dǎo)體基板的缺陷檢查裝置

閱讀：1024發(fā)布：2020-11-28

專利匯可以提供寬帶隙半導(dǎo)體基板的缺陷檢查裝置專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且提供 缺陷 檢查裝置，能夠使檢查對(duì)象的拍攝范圍可變，并且雖然采用了簡(jiǎn)單的裝置結(jié)構(gòu)，但能夠迅速且可靠地進(jìn)行缺陷的檢查，還能夠防止缺陷的擴(kuò)展。具體而言，該缺陷檢查裝置對(duì)產(chǎn)生于寬帶隙 半導(dǎo)體 基板 的缺陷進(jìn)行檢查，該缺陷檢查裝置具有激發(fā)光照射部和 熒光 拍攝部，在熒光拍攝部中具有多個(gè)觀察倍率不同的物鏡，并且具有對(duì)該多個(gè)物鏡中的任意一個(gè)進(jìn)行選擇切換的拍攝倍率切換部，在激發(fā)光照射部中具有對(duì)激發(fā)光的照射范圍和 能量 密度 進(jìn)行變更的照射倍率變更部，該缺陷檢查裝置具有控制部，該控制部根據(jù)在拍攝倍率切換部中所選擇的物鏡的觀察倍率，對(duì)照明倍率變更部中的激發(fā)光的照射范圍和 能量密度 進(jìn)行變更。，下面是寬帶隙半導(dǎo)體基板的缺陷檢查裝置專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種缺陷檢查裝置，其對(duì)產(chǎn)生于寬帶隙半導(dǎo)體基板的缺陷進(jìn)行檢查，其特征在于，該缺陷檢查裝置具有：
激發(fā)光照射部，其朝向所述寬帶隙半導(dǎo)體基板照射激發(fā)光；以及
熒光拍攝部，其對(duì)因所述激發(fā)光照射到所述寬帶隙半導(dǎo)體基板而發(fā)出的光致發(fā)光進(jìn)行拍攝，
在所述熒光拍攝部中具有多個(gè)觀察倍率不同的物鏡，并且具有對(duì)該多個(gè)物鏡中的任意一個(gè)進(jìn)行選擇切換的拍攝倍率切換部，
在所述激發(fā)光照射部中具有對(duì)所述激發(fā)光的照射范圍和能量密度進(jìn)行變更的照射倍率變更部，
該缺陷檢查裝置具有控制部，該控制部根據(jù)在所述拍攝倍率切換部中所選擇的物鏡的觀察倍率，對(duì)所述照明倍率變更部中的所述激發(fā)光的照射范圍和能量密度進(jìn)行變更。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺陷檢查裝置，其特征在于，
所述激發(fā)光照射部具有多個(gè)投影倍率不同的投影透鏡，
所述照射倍率變更部對(duì)使所述激發(fā)光通過的投影透鏡進(jìn)行切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺陷檢查裝置，其特征在于，
所述激發(fā)光照射部具有使所述激發(fā)光通過的多個(gè)透鏡，
所述照射倍率變更部對(duì)所述多個(gè)透鏡之間的距離進(jìn)行變更。

說明書全文

寬帶隙半導(dǎo)體基板的缺陷檢查裝置

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及對(duì)缺陷進(jìn)行檢查的裝置，該缺陷產(chǎn)生于寬帶隙半導(dǎo)體基板上所形成的外延層，或者產(chǎn)生于構(gòu)成寬帶隙半導(dǎo)體基板的材料本身。

背景技術(shù)

[0002] 在SiC基板上形成了外延層的結(jié)構(gòu)(所謂的SiC外延基板)是寬帶隙半導(dǎo)體，是隨著太陽能發(fā)電、混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車的普及而被關(guān)注的功率半導(dǎo)體器件。但是，SiC外延基板仍然存在大量的缺陷結(jié)晶，因此為了用作功率半導(dǎo)體器件而需要進(jìn)行全數(shù)檢查。
[0003] 其中，被稱為基底面位錯(cuò)(dislocation)的結(jié)晶缺陷是作為pn接合型二極管的正向特性降低的要因的堆垛層錯(cuò)缺陷擴(kuò)展的原因。因此，提出了降低包含基底面位錯(cuò)在內(nèi)的結(jié)晶缺陷的密度的制造方法(例如，專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 并且，以往提出了通過光致發(fā)光(PL)法來檢查SiC外延基板的結(jié)晶缺陷的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)2)。
[0005] 或者，提出了利用X射線形貌術(shù)而非破壞性地檢測(cè)缺陷的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)3)。
[0006] 另外，提出了如下的技術(shù)：在用于觀察生物體標(biāo)本的熒光顯微鏡中，以變焦的方式變更觀察倍率，并且隨著該變焦倍率的變化，對(duì)照明體系的視場(chǎng)光闌的大小(即光闌直徑)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而僅在所觀察的范圍內(nèi)照明激發(fā)光，防止對(duì)標(biāo)本照射不需要的光(即，防止標(biāo)本的褪色)(例如，專利文獻(xiàn)4)。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開WO2014/097448
[0010] 專利文獻(xiàn)2：日本特許3917154號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)3：日本特開2009-44083號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)3：日本特開平10-123425號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

[0013] 發(fā)明所要解決的課題
[0014] 產(chǎn)生于SiC外延基板的缺陷存在多個(gè)種類，根據(jù)缺陷的種類不同，對(duì)制造出的器件的壽命及性能帶來的影響不同。因此，為了對(duì)制造方法的改善前后的缺陷的數(shù)量、大小進(jìn)行比較而確認(rèn)是否表現(xiàn)出改善的效果，或者為了實(shí)施出廠前的制品檢查，強(qiáng)烈要求僅迅速地提取出特定種類的缺陷。
[0015] 但是，在像專利文獻(xiàn)2那樣使用光致發(fā)光(PL)法由黑白照相機(jī)對(duì)紅外光區(qū)域的波長(zhǎng)進(jìn)行拍攝的情況下，要想取得檢查所需的圖像不僅花費(fèi)時(shí)間，而且無法可靠地對(duì)缺陷的種類進(jìn)行分類。
[0016] 另一方面，在像專利文獻(xiàn)3那樣使用X射線形貌術(shù)的情況下，雖然能夠以非破壞的方式進(jìn)行檢查，但要想取得檢查所需的圖像要花費(fèi)時(shí)間，而且還需要用于照射高強(qiáng)度的X射線的大規(guī)模的特殊設(shè)施。
[0017] 并且，在利用PL法的SiC外延基板的檢查中，存在希望使檢查對(duì)象的拍攝倍率可變的需求，另一方面，當(dāng)對(duì)檢查對(duì)象區(qū)域過多地照射激發(fā)光時(shí)，也有可能使缺陷擴(kuò)展，因此存在希望將激發(fā)光的照射抑制為所需最小限度的需求。
[0018] 但是，在像專利文獻(xiàn)4那樣隨著觀察倍率的變更而對(duì)照明體系的光闌直徑進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式中，與以低倍率的拍攝相比，在以高倍率的拍攝中，激發(fā)光的光量不足，拍攝時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。因此，存在無法縮短拍攝所需的時(shí)間的課題。
[0019] 因此，本發(fā)明的目的在于提供缺陷檢查裝置，能夠使檢查對(duì)象的拍攝范圍可變，并且雖然采用了簡(jiǎn)單的裝置結(jié)構(gòu)，但能夠比以往迅速且可靠地進(jìn)行缺陷的檢查，還能夠防止缺陷的擴(kuò)展。
[0020] 用于解決課題的手段
[0021] 為了解決以上的課題，本發(fā)明的一個(gè)方式是缺陷檢查裝置，對(duì)產(chǎn)生于寬帶隙半導(dǎo)體基板的缺陷進(jìn)行檢查，其特征在于，該缺陷檢查裝置具有：
[0022] 激發(fā)光照射部，其朝向?qū)拵栋雽?dǎo)體基板照射激發(fā)光；以及
[0023] 熒光拍攝部，其對(duì)因激發(fā)光照射到寬帶隙半導(dǎo)體基板而發(fā)出的光致發(fā)光進(jìn)行拍攝，
[0024] 在熒光拍攝部中具有多個(gè)觀察倍率不同的物鏡，并且具有對(duì)該多個(gè)物鏡中的任意一個(gè)進(jìn)行選擇切換的拍攝倍率切換部，
[0025] 在激發(fā)光照射部中具有對(duì)激發(fā)光的照射范圍和能量密度進(jìn)行變更的照射倍率變更部，
[0026] 該缺陷檢查裝置具有控制部，該控制部根據(jù)在拍攝倍率切換部中所選擇的物鏡的觀察倍率，對(duì)照明倍率變更部中的激發(fā)光的照射范圍和能量密度進(jìn)行變更。
[0027] 發(fā)明效果
[0028] 能夠使檢查對(duì)象的拍攝范圍可變，并且雖然采用了簡(jiǎn)單的裝置結(jié)構(gòu)，但能夠比以往迅速且可靠地進(jìn)行缺陷的檢查，還能夠防止缺陷的擴(kuò)展。附圖說明
[0029] 圖1是示出具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式的一例的整體結(jié)構(gòu)的概略圖。
[0030] 圖2是示出具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式的一例的主要部分的概略圖。
[0031] 圖3是示意性示出作為檢查對(duì)象的各種缺陷的立體圖。
[0032] 圖4是示出作為檢查對(duì)象的基板和各種缺陷的熒光發(fā)光特性的圖。
[0033] 圖5是示意性地表示了本發(fā)明所拍攝的各種缺陷的黑白圖像和彩色圖像的示意圖。
[0034] 圖6是示出具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其他方式的一例的整體結(jié)構(gòu)的概略圖。
[0035] 圖7是示出具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的又一方式的一例的整體結(jié)構(gòu)的概略圖。

具體實(shí)施方式

[0036] 以下，使用附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。
[0037] 另外，在各圖中，將水平方向表示為x方向、y方向，將與xy平面垂直的方向(即，重力方向)表示為z方向。
[0038] 圖1是示出具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式的一例的整體結(jié)構(gòu)的概略圖，概略性地記載了構(gòu)成缺陷檢查裝置1的各部分的配置。
[0039] 本發(fā)明的缺陷檢查裝置1對(duì)產(chǎn)生于寬帶隙半導(dǎo)體基板W的缺陷進(jìn)行檢查。具體而言，缺陷檢查裝置1具有激發(fā)光照射部2、熒光拍攝部3、缺陷檢查部4以及控制部5等。另外，在缺陷檢查裝置1中具有基板保持部8以及相對(duì)移動(dòng)部9。
[0040] 激發(fā)光照射部2朝向?qū)拵栋雽?dǎo)體基板W照射激發(fā)光L1。具體而言，激發(fā)光照射部2具有激發(fā)光照射單元20、投影透鏡22、23以及照射倍率變更部25等。激發(fā)光照射部2借助安裝金屬件(未圖示)等安裝于裝置框架1f上。
[0041] 圖2是示出具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式的一例的主要部分的概略圖，示出當(dāng)改變投影透鏡22、23之間的間隔時(shí)，激發(fā)光L1的照射范圍F(例如F1～F3)發(fā)生改變的情況。
[0042] 激發(fā)光照射單元20產(chǎn)生作為激發(fā)光L1的源的光能量，具有光源21。具體而言，可以例示出將具有發(fā)光波長(zhǎng)成分為365nm左右的發(fā)光二極管(所謂的UV-LED)作為光源21的激發(fā)光照射單元20。
[0043] 投影透鏡22、23使從光源21發(fā)出的激發(fā)光L1會(huì)聚并投影/照射到寬帶隙半導(dǎo)體基板W上所設(shè)定的照射范圍F。具體而言，投影透鏡22、23由包含一個(gè)至多個(gè)凸透鏡或凹透鏡的組合透鏡等構(gòu)成。
[0044] 照射倍率變更部25對(duì)激發(fā)光L1的照射范圍和能量密度進(jìn)行變更。具體而言，照射倍率變更部25對(duì)使激發(fā)光L1通過的多個(gè)透鏡22、23之間的距離進(jìn)行變更。更具體而言，照射倍率變更部25由電動(dòng)致動(dòng)器構(gòu)成，在電動(dòng)致動(dòng)器的滑塊26上安裝有透鏡23。電動(dòng)致動(dòng)器是根據(jù)來自控制部5的控制信號(hào)使滑塊移動(dòng)/靜止的機(jī)構(gòu)，能夠使透鏡23移動(dòng)/靜止于位置P1～P3。即，使透鏡23相對(duì)于透鏡22遠(yuǎn)離或接近，從而可變更投影照射到寬帶隙半導(dǎo)體基板W的正面的激發(fā)光L1的照射范圍F和能量密度。此時(shí)，若從光源21放射的光的能量相同，則當(dāng)使透鏡23移動(dòng)至位置P1～P3時(shí)，按照與各照射范圍F1～F3的面積比大致成反比例的方式，激發(fā)光L1的會(huì)聚程度發(fā)生變化，能量密度發(fā)生變化。例如若各照射范圍F1、F2、F3的縱橫尺寸的比率大致為4：2：1，則在各照射范圍F1、F2、F3的激發(fā)光L1的能量密度的比率大致為1：4：16。
[0045] 另外，預(yù)先設(shè)定滑塊26(即透鏡23)的位置P1～P3，以便使激發(fā)光L1的照射范圍F成為與熒光拍攝部3中所使用的各個(gè)物鏡30a～30c相適的照射范圍F1～F3。
[0046] 熒光拍攝部3對(duì)因激發(fā)光L1照射到寬帶隙半導(dǎo)體基板W而發(fā)出的光致發(fā)光L2進(jìn)行拍攝。
[0047] 具體而言，熒光拍攝部3具有透鏡部30、拍攝倍率切換部31、熒光濾光部32以及拍攝相機(jī)33等。熒光拍攝部3借助安裝金屬件(未圖示)等安裝于裝置框架1f上。
[0048] 透鏡部30使寬帶隙半導(dǎo)體基板W的作為檢查對(duì)象的部位的平面像投影/成像于拍攝相機(jī)33的圖像傳感器34。具體而言，透鏡部30具有多個(gè)觀察倍率不同的物鏡。更具體而言，在透鏡部30中具有觀察倍率為5倍的物鏡30a、觀察倍率為10倍的物鏡30b以及觀察倍率為20倍的物鏡30c。
[0049] 拍攝倍率切換部31對(duì)透鏡部30所具有的多個(gè)物鏡30a～30c中的任意一個(gè)進(jìn)行選擇切換。具體而言，拍攝倍率切換部31由電動(dòng)致動(dòng)器機(jī)構(gòu)構(gòu)成，在電動(dòng)致動(dòng)器機(jī)構(gòu)上安裝有各物鏡30a～30c。更具體而言，電動(dòng)致動(dòng)器機(jī)構(gòu)是根據(jù)來自控制部5的控制信號(hào)滑動(dòng)/靜止的機(jī)構(gòu)，對(duì)使用哪個(gè)倍率的物鏡選擇性地進(jìn)行切換。
[0050] 熒光濾光部32對(duì)激發(fā)光L1的波長(zhǎng)成分進(jìn)行吸收或者反射而使激發(fā)光L1衰減，并且使從作為檢查對(duì)象的部位發(fā)出的光致發(fā)光L2通過。具體而言，熒光濾光部32由配置于透鏡部30與拍攝相機(jī)33之間的帶通濾光器構(gòu)成。更具體而言，該帶通濾光器對(duì)激發(fā)光L1所含的波長(zhǎng)成分(在上述的情況下，為紫外線區(qū)域的光。特別是波長(zhǎng)為385nm以下的光)以及紅外區(qū)域(例如波長(zhǎng)為800nm以上)的光進(jìn)行吸收或者反射而使其衰減，使光致發(fā)光L2中所含的波長(zhǎng)比385nm長(zhǎng)的紫外光及可見光通過。
[0051] 拍攝相機(jī)33對(duì)通過了熒光濾光部32的光致發(fā)光L2進(jìn)行拍攝，向外部輸出影像信號(hào)(模擬信號(hào))或影像數(shù)據(jù)(數(shù)字信號(hào))。拍攝相機(jī)33具有圖像傳感器34。
[0052] 圖像傳感器34對(duì)所接受的光能量進(jìn)行時(shí)間序列處理而逐次轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。具體而言，圖像傳感器45可以例示出將多個(gè)受光元件二維排列而成的區(qū)域傳感器，更具體而言，圖像傳感器45由具有CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器等的黑白相機(jī)或者彩色相機(jī)構(gòu)成。
[0053] 缺陷檢查部4根據(jù)熒光拍攝部3所拍攝的圖像進(jìn)行檢查。具體而言，缺陷檢查部4由具有圖像處理功能的計(jì)算機(jī)(硬件)及其執(zhí)行程序(軟件)構(gòu)成。
[0054] 更具體而言，若對(duì)缺陷檢查部4輸入從拍攝相機(jī)33輸出的影像信號(hào)(模擬信號(hào))或影像數(shù)據(jù)(數(shù)字信號(hào))，則根據(jù)圖像的灰度信息(例如亮度值。若為彩色圖像，則還包含色相、明度、彩度等顏色)而提取出缺陷候選，并判定是哪種缺陷種類、對(duì)缺陷種類進(jìn)行細(xì)分類，進(jìn)行缺陷的計(jì)數(shù)及位置信息的輸出等(所謂的缺陷檢查)。
[0055] [缺陷的種類]
[0056] 圖3是示意性地表示了作為檢查對(duì)象的缺陷的種類的立體圖。
[0057] 這里，作為產(chǎn)生于寬帶隙半導(dǎo)體基板W的缺陷的種類，例示出產(chǎn)生于SiC基板W1上所形成的SiC外延層W2的內(nèi)部的各種缺陷。并且，外延層W2的基底面B由虛線表示。并且，在圖中，缺陷的生長(zhǎng)方向被表示為與x方向成規(guī)定的角度而沿著基底面B的方向。
[0058] 關(guān)于作為本發(fā)明的檢查對(duì)象的缺陷，代表性地列舉出SiC外延層中內(nèi)含的基底面位錯(cuò)E1和SiC外延層中內(nèi)含的堆垛層錯(cuò)缺陷E2。另外，雖然將堆垛層錯(cuò)缺陷E2簡(jiǎn)稱為“堆垛層錯(cuò)缺陷”，但能夠進(jìn)一步細(xì)分類成1SSF～4SSF等缺陷種類。其中，1SSF也被稱為單肖克利堆垛層錯(cuò)(Single?Shockley?Stacking?Fault)。同樣，2SSF也被稱為雙肖克利堆垛層錯(cuò)(Double?Shockley?Stacking?Fault)，3SSF也被稱為三肖克利堆垛層錯(cuò)(Triple?Shockley?Stacking?Fault)，4SSF也被稱為四肖克利堆垛層錯(cuò)(Quadruple?Shockley?Stacking?Fault)。
[0059] 圖4是示出作為檢查對(duì)象的基板和各種缺陷的熒光發(fā)光特性的圖，示出了橫軸為波長(zhǎng)、縱軸為熒光發(fā)光的強(qiáng)度的一例。
[0060] 從寬帶隙半導(dǎo)體基板W發(fā)出的光致發(fā)光L2包含了在既不存在“基底面位錯(cuò)”也不存在“堆垛層錯(cuò)缺陷”的情況下基于帶端發(fā)光的波長(zhǎng)成分(主要為385～395nm)和基于雜質(zhì)能級(jí)的發(fā)光(所謂的D-A對(duì)發(fā)光)的波長(zhǎng)成分(主要為450～700nm)。
[0061] 另一方面，如果寬帶隙半導(dǎo)體基板W存在“基底面位錯(cuò)”，則從該基底面位錯(cuò)部位發(fā)出的光致發(fā)光L2主要放出波長(zhǎng)為610nm以上的光、特別是波長(zhǎng)為750nm左右的光。
[0062] 另一方面，如果寬帶隙半導(dǎo)體基板W存在“堆垛層錯(cuò)缺陷”，則從該堆垛層錯(cuò)缺陷部位，根據(jù)堆垛層錯(cuò)缺陷的缺陷種類，要是1SSF的話主要放出波長(zhǎng)為420nm附近的光致發(fā)光，要是2SSF的話主要放出波長(zhǎng)為500nm附近的光致發(fā)光，要是3SSF的話主要放出波長(zhǎng)為480nm附近的光致發(fā)光，要是4SSF的話主要放出波長(zhǎng)為460nm附近的光致發(fā)光。并且，除了上述之外，還確認(rèn)了放出波長(zhǎng)為600nm以下的光致發(fā)光的堆垛層錯(cuò)缺陷。
[0063] [缺陷的提取]
[0064] 圖5是示意性地表示本發(fā)明所拍攝的各種缺陷的黑白圖像和彩色圖像的示意圖。在圖5示出由拍攝相機(jī)33拍攝到的圖像為黑白圖像的情況下的各種缺陷的灰度圖像影像和為彩色圖像的情況下的各種缺陷的外觀。另外，為了進(jìn)行比較，還示出了按照以往技術(shù)所拍攝的圖像(對(duì)紅外區(qū)域的光致發(fā)光進(jìn)行拍攝)中的各種缺陷的灰度圖像影像。另外，為了方便，對(duì)于彩色圖像，用黑白來進(jìn)行代替說明，對(duì)于顏色信息的差異，適當(dāng)改變陰影的種類，并且一并記載而表現(xiàn)了所拍攝的光致發(fā)光的視覺上的表現(xiàn)和主要的波長(zhǎng)成分。
[0065] 在本發(fā)明的缺陷檢查部4中，執(zhí)行如下的一系列的程序處理：對(duì)所獲取的圖像進(jìn)行圖像處理，提取與背景圖像不同的灰度信息或顏色信息的區(qū)域或部位作為缺陷候選，按照預(yù)先規(guī)定的判定基準(zhǔn)進(jìn)行缺陷檢查。
[0066] 控制部5根據(jù)在拍攝倍率切換部30中所選擇的物鏡的觀察倍率，對(duì)照明倍率變更部20中的激發(fā)光L1的照射范圍F和能量密度進(jìn)行變更。
[0067] 控制部5分別與照射倍率變更部25、拍攝倍率切換部31連接，能夠使電動(dòng)致動(dòng)器滑動(dòng)/靜止而切換所使用的物鏡30a～30c，另外能夠變更滑塊26的位置P1～P3。因此，控制部5能夠選擇使用多個(gè)物鏡30a～30c中的任意一個(gè)，并且能夠按照成為適合物鏡的倍率的激發(fā)光L1的照射范圍F1～F3的方式對(duì)透鏡22與透鏡23之間的距離進(jìn)行變更。即，控制部5構(gòu)成為能夠與所使用的物鏡30a～30c的觀察倍率聯(lián)動(dòng)而對(duì)激發(fā)光L1的照射范圍F和能量密度進(jìn)行變更。
[0068] 另外，控制部5還與基板保持部8的基板保持機(jī)構(gòu)及相對(duì)移動(dòng)部9等缺陷檢查裝置1所具有的各設(shè)備連接，能夠?qū)Ω髟O(shè)備進(jìn)行集成控制。具體而言，控制部5具有計(jì)算機(jī)CP、可編程邏輯控制器(也稱為定序器)等硬件及其執(zhí)行程序(軟件)，根據(jù)操作者借助操作面板或開關(guān)類(未圖示)而進(jìn)行的操作、各種設(shè)定數(shù)據(jù)和執(zhí)行程序來進(jìn)行各設(shè)備的控制。
[0069] 基板保持部8以規(guī)定的姿勢(shì)對(duì)作為檢查對(duì)象的寬帶隙半導(dǎo)體基板W進(jìn)行保持。具體而言，能夠示例出通過負(fù)壓吸附板或靜電吸附板、把持卡盤機(jī)構(gòu)等基板保持機(jī)構(gòu)對(duì)寬帶隙半導(dǎo)體基板W進(jìn)行保持的基板保持部8，基板保持部8配設(shè)成上表面水平。
[0070] 相對(duì)移動(dòng)部9使基板保持部8相對(duì)于激發(fā)光照射部2和熒光拍攝部3相對(duì)移動(dòng)。具體而言，相對(duì)移動(dòng)部9具有：沿X方向或Y方向延伸的軌道91X、91Y，它們安裝于裝置框架1f上；以及滑塊92X、92Y，它們?cè)谄滠壍郎习凑找?guī)定的速度移動(dòng)、或者在其軌道上的規(guī)定的位置靜止；等等。并且，在滑塊92Y上安裝有基板保持部8。
[0071] 滑塊92X、92Y經(jīng)由控制用的放大器單元等而與控制部5連接，能夠根據(jù)來自控制部5的控制信號(hào)，在軌道91X、91Y上按照規(guī)定的速度移動(dòng)，或者在該軌道上的規(guī)定的位置靜止。
更具體而言，按照如下的所謂步進(jìn)重復(fù)(step?and?repeat)方式進(jìn)行圖像獲?。河糜跈z查的圖像獲取(即拍攝)在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行，在移動(dòng)至下一個(gè)拍攝位置之后，為了再次進(jìn)行圖像獲取而成為靜止?fàn)顟B(tài)。
[0072] 由于采用這樣的構(gòu)成，本發(fā)明的缺陷檢查裝置1能夠使寬帶隙半導(dǎo)體基板W的檢查對(duì)象的拍攝范圍可變，并且雖然采用了簡(jiǎn)單的裝置結(jié)構(gòu)，但能夠比以往迅速且可靠地進(jìn)行缺陷的檢查，還能夠防止缺陷的擴(kuò)展。
[0073] 另外，在上述中，作為激發(fā)光照射部2的實(shí)施方式，例示出具有照射倍率變更部25的結(jié)構(gòu)，并例示出照射倍率變更部25通過變更投影透鏡22、23的透鏡之間的距離而對(duì)激發(fā)光L1的照射范圍F(例如F1～F3)和能量密度進(jìn)行變更的方式。若為這樣的方式，則能夠以所需最小限度的透鏡個(gè)數(shù)構(gòu)成激發(fā)光照射部2，并且能夠進(jìn)行多階段的倍率變更，因此是優(yōu)選的。另外，通過使用投影透鏡22、23，能夠陡峭地設(shè)定激發(fā)光L1的照射范圍F1～F3的內(nèi)外的光量差，即使變更照射范圍，也能夠防止能量損失，并且能夠變更照射范圍F1～F3內(nèi)的能量密度。
[0074] [其他方式]
[0075] 但是，在具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基礎(chǔ)上，不限于上述那樣的方式，也可以為如下的方式：具有多個(gè)投影倍率不同的投影透鏡作為激發(fā)光照射部，照射倍率變更部對(duì)使激發(fā)光L1通過的投影透鏡進(jìn)行切換。
[0076] 圖6是示出具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其他方式的一例的主要部分的概略圖，例示出代替激發(fā)光照射部2而具有激發(fā)光照射部2B的方式。
[0077] 激發(fā)光照射部2B具有激發(fā)光照射單元20、照射倍率變更部25B以及投影透鏡28a～28c等。構(gòu)成激發(fā)光照射部2B的激發(fā)光照射單元20和照射倍率變更部25B借助安裝金屬件(未圖示)等安裝于裝置框架1f上。
[0078] 激發(fā)光照射單元20的構(gòu)成與上述激發(fā)光照射部2所具有的激發(fā)光照射單元20相同，因此省略了詳細(xì)的說明。
[0079] 照射倍率變更部25B由轉(zhuǎn)臺(tái)式透鏡支托和旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器根據(jù)來自控制部5的控制信號(hào)使轉(zhuǎn)臺(tái)式透鏡支托旋轉(zhuǎn)/靜止于規(guī)定的角度。在轉(zhuǎn)臺(tái)式透鏡支托上分別安裝有投影倍率不同的投影透鏡28a～28c。
[0080] 投影透鏡28a～28c對(duì)從激發(fā)光照射單元20的光源21發(fā)出的激發(fā)光L1進(jìn)行會(huì)聚并投影/照射到寬帶隙半導(dǎo)體基板W上所設(shè)定的照射范圍F。具體而言，投影透鏡28a～28c將從光源21發(fā)出的光按照規(guī)定的投影倍率投影到照射范圍F1～F3，它們分別由包含一個(gè)至多個(gè)凸透鏡或凹透鏡的組合透鏡等構(gòu)成。
[0081] 激發(fā)光照射部2B采用這樣的構(gòu)成，因此能夠根據(jù)來自控制部5的控制信號(hào)對(duì)要使用的投影透鏡28a～28c進(jìn)行切換，能夠?qū)ν队罢丈涞綄拵栋雽?dǎo)體基板W的正面的激發(fā)光L1的照射范圍F(例如F1～F3)和能量密度進(jìn)行變更。并且，預(yù)先將投影透鏡28a～28c分別針對(duì)激發(fā)光L1的照射范圍F1～F3進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而能夠陡峭地設(shè)定激發(fā)光L1的照射范圍F1～F3的內(nèi)外的光量差，即使變更照射范圍，也能夠防止能量損失，并且能夠變更照射范圍F1～F3內(nèi)的能量密度，因此是優(yōu)選的。
[0082] 另外，本發(fā)明的照射倍率變更部不限于在圖1或圖6中示出并進(jìn)行了說明的上述方式(即照射倍率變更部25、25B)，即使為下述那樣的方式，也能夠具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0083] 圖7是示出具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的又一方式的一例的主要部分的概略圖，例示出代替上述激發(fā)光照射部2、25B而具有激發(fā)光照射部2C的方式。
[0084] 激發(fā)光照射部2C具有激發(fā)光照射單元(未圖示)、擴(kuò)散板24、投影透鏡22、23以及照射倍率變更部25等。激發(fā)光照射單元可以例示出利用光導(dǎo)對(duì)燈光源等進(jìn)行導(dǎo)光的構(gòu)成，從光導(dǎo)射出部29射出激發(fā)光L1。另外，按照使從光導(dǎo)射出部29照射的激發(fā)光L1照射到擴(kuò)散板24上的方式配置。擴(kuò)散板24提高照射激發(fā)光L1的面內(nèi)的照度均勻性。并且，在隔著擴(kuò)散板24而與光導(dǎo)射出部29對(duì)置的位置配置有投影透鏡22、23。
[0085] 投影透鏡22、23將照射到擴(kuò)散板24而通過的激發(fā)光L1投影照射到寬帶隙半導(dǎo)體基板W的正面上。并且，構(gòu)成激發(fā)光照射部2C的投影透鏡22、23、擴(kuò)散板24、照射倍率變更部25B借助安裝金屬件(未圖示)等安裝于裝置框架1f上。另外，在照射倍率變更部25的滑塊26上安裝有光導(dǎo)射出部29。另外，激發(fā)光照射部2C所具有的投影透鏡22、23和照射倍率變更部25的構(gòu)成與上述激發(fā)光照射部2所具有的投影透鏡22、23和照射倍率變更部25大致相同，因此省略了詳細(xì)的說明。
[0086] 激發(fā)光照射部2C采用這樣的方式，因此根據(jù)來自控制部5的控制信號(hào)使照射倍率變更部25的滑塊26(即光導(dǎo)射出部29)移動(dòng)/靜止于位置P1～P3，從而可變更投影照射到寬帶隙半導(dǎo)體基板W的正面的激發(fā)光L1的照射范圍F和能量密度。另外，預(yù)先設(shè)定滑塊26的位置P1～P3，以便使激發(fā)光L1的照射范圍F成為分別與熒光拍攝部3中所使用的物鏡30a～30c相適的照射范圍F1～F3。
[0087] 激發(fā)光照射部2C采用這樣的構(gòu)成，因此根據(jù)來自控制部5的控制信號(hào)對(duì)光導(dǎo)射出部29的位置P1～P3進(jìn)行切換，從而能夠?qū)ν队罢丈涞綄拵栋雽?dǎo)體基板W的正面的激發(fā)光L1的照射范圍F(例如F1～F3)和能量密度進(jìn)行變更。在該情況下，雖然激發(fā)光L1的照射范圍F1～F3的內(nèi)外的光量差不像上述激發(fā)光照射部2、2B那樣陡峭，但能夠利用比較簡(jiǎn)易的裝置結(jié)構(gòu)對(duì)照射到寬帶隙半導(dǎo)體基板W的正面的激發(fā)光L1的照射范圍F(例如F1～F3)和能量密度進(jìn)行變更，因此是優(yōu)選的。
[0088] 另外，本發(fā)明的照射倍率變更部不限于這樣的方式，也可以為如下的方式：采用具有激發(fā)光照射單元20和投影透鏡22并按照一定的擴(kuò)展角照射激發(fā)光L1的構(gòu)成，使激發(fā)光照射單元20和投影透鏡22一體地相對(duì)于寬帶隙半導(dǎo)體基板W接近或遠(yuǎn)離。
[0089] 照射倍率變更部即使為這樣的方式，也能夠變更投影照射到寬帶隙半導(dǎo)體基板W的正面的激發(fā)光L1的照射范圍F(例如F1～F3)和能量密度，能夠具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0090] [作為檢查對(duì)象的基板、缺陷的種類]
[0091] 在上述中，作為檢查對(duì)象的寬帶隙半導(dǎo)體基板W的一個(gè)類型例示了使外延層在SiC基板上生長(zhǎng)的類型，示出了對(duì)產(chǎn)生于該外延層的內(nèi)部和與SiC基板的界面的缺陷進(jìn)行檢查的方式。
[0092] 但是，作為寬帶隙半導(dǎo)體，不限于SiC基板，也可以為由GaN等半導(dǎo)體構(gòu)成的基板。并且，根據(jù)作為檢查對(duì)象的基板的材料適當(dāng)設(shè)定所照射的激發(fā)光L1的波長(zhǎng)即可。并且，根據(jù)作為檢查對(duì)象的基板的材料、激發(fā)光的波長(zhǎng)L1和相對(duì)于缺陷種類的光致發(fā)光L2的特性而適當(dāng)設(shè)定用于分類缺陷種類的灰度信息或顏色信息即可。
[0093] 另外，本發(fā)明的缺陷檢查裝置1不僅能夠應(yīng)用于對(duì)產(chǎn)生于寬帶隙半導(dǎo)體基板W的正面上所形成的外延層的缺陷的檢查，還能夠應(yīng)用于對(duì)產(chǎn)生于構(gòu)成寬帶隙半導(dǎo)體基板W的材料本身的缺陷的檢查。
[0094] 另外，作為檢查對(duì)象的缺陷不限于上述例示的缺陷，也可以為微管、穿透螺旋位錯(cuò)、貫穿刃狀位錯(cuò)等位錯(cuò)缺陷或其他種類的缺陷。并且，根據(jù)這些作為檢測(cè)對(duì)象的缺陷的種類，適當(dāng)設(shè)定激發(fā)光L1的波長(zhǎng)和從熒光濾光部20中通過的光致發(fā)光L2的波長(zhǎng)(即，熒光濾光部20的濾光波長(zhǎng))即可。
[0095] [激發(fā)光/熒光濾光器的變形例]
[0096] 在上述中，例示出如下的構(gòu)成：激發(fā)光照射部2的激發(fā)光照射單元20具有UV-LED作為光源，照射波長(zhǎng)為365nm左右的光作為激發(fā)光L1，光致發(fā)光L2是波長(zhǎng)為385～800nm的光(即接近可見光區(qū)域的紫外光乃至可見光區(qū)域的光)。
[0097] 但是，激發(fā)光L1的波長(zhǎng)成分根據(jù)作為檢查對(duì)象的基板或缺陷的種類適當(dāng)確定即可。同樣地，關(guān)于作為用于缺陷檢查的拍攝對(duì)象的光致發(fā)光L2使哪種波長(zhǎng)頻帶的光通過(即濾光)，根據(jù)作為檢查對(duì)象的基板、缺陷的種類或激發(fā)光L1的波長(zhǎng)適當(dāng)確定即可。
[0098] 具體而言，若作為檢查對(duì)象的各種缺陷產(chǎn)生在生長(zhǎng)于SiC基板上的SiC外延層中，則照射波長(zhǎng)為375nm以下(所謂的紫外光)的光作為激發(fā)光L1，若產(chǎn)生在生長(zhǎng)于GaN基板上的GaN外延層中，則照射波長(zhǎng)為365nm以下的深紫外光作為激發(fā)光L1。
[0099] 例如，若作為檢查對(duì)象的各種缺陷產(chǎn)生在生長(zhǎng)于GaN基板上的GaN外延層中，且激發(fā)光L1的波長(zhǎng)為300nm附近的深紫外光，光致發(fā)光L2為接近350～400nm的可見光區(qū)域的紫外光，則作為熒光觀察濾光器，使用使350nm以下的波長(zhǎng)衰減、使350nm以上的波長(zhǎng)通過的特性的熒光觀察濾光器。
[0100] 另外，作為激發(fā)光照射單元20所具有的光源21，不限于UV-LED，也可以是使用了激光振蕩器或激光二極管、氙氣燈等的構(gòu)成。例如，如果是使用激光振蕩器或激光二極管的情況，則構(gòu)成為使用使YAG激光、YVO4激光和THG組合而成的所謂UV激光來照射規(guī)定的波長(zhǎng)的激發(fā)光L1。另一方面，如果是使用氙氣燈或金屬鹵化物燈、水銀氙氣燈、水銀燈等白色光源的情況，則構(gòu)成為使用使激發(fā)光L1的波長(zhǎng)成分通過而對(duì)除此以外的波長(zhǎng)成分進(jìn)行吸收或者反射的UV透射濾光器或分色鏡等來照射規(guī)定的波長(zhǎng)的激發(fā)光L1。另外，光源21可以適當(dāng)選定點(diǎn)光源或面光源等方式，根據(jù)光源的方式設(shè)定投影透鏡的焦點(diǎn)距離或配置位置即可。
[0101] 另外，熒光濾光部32不限于上述那樣的構(gòu)成，也可以由施加至物鏡30a～30c或圖像傳感器35的表面的涂布膜構(gòu)成。
[0102] [拍攝倍率切換部的變形例]
[0103] 在上述中，作為拍攝倍率切換部31，例示出根據(jù)來自控制部5的控制信號(hào)而滑動(dòng)/靜止的電動(dòng)致動(dòng)器機(jī)構(gòu)。但是，拍攝倍率切換部31也可以是通過其他方式對(duì)物鏡30a～30c進(jìn)行切換的結(jié)構(gòu)，可以由根據(jù)來自控制部5的控制信號(hào)而旋轉(zhuǎn)/靜止的電動(dòng)轉(zhuǎn)換器機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。
[0104] [控制部的變形例]
[0105] 在具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基礎(chǔ)上，在如上述那樣利用步進(jìn)重復(fù)方式進(jìn)行圖像獲取的方式的情況下，優(yōu)選在向下一個(gè)拍攝位置移動(dòng)的期間，預(yù)先成為不照射激發(fā)光L1(所謂的關(guān)燈)狀態(tài)。
[0106] 具體而言，采用如下的構(gòu)成：將照明光照射單元20與控制部5連接，借助遠(yuǎn)程操作，通過用于射出照明光的電流的開/關(guān)(ON/OFF)或閘門的開閉，對(duì)激發(fā)光L1的開/關(guān)(ON/OFF)進(jìn)行切換控制。若為這樣的構(gòu)成，則控制部5在利用拍攝相機(jī)33進(jìn)行拍攝時(shí)照射激發(fā)光L1，在向下一個(gè)拍攝位置移動(dòng)的期間則能夠切換成不照射激發(fā)光L1(所謂的關(guān)燈)的狀態(tài)，在寬帶隙半導(dǎo)體基板W的移動(dòng)中(即非檢查時(shí))不照射不需要的激發(fā)光L1，因此能夠提高缺陷的擴(kuò)展防止效果。
[0107] 但是，對(duì)該激發(fā)光L1的開/關(guān)(ON/OFF)進(jìn)行切換控制并不是必需的功能，若是在低倍率的觀察等能量密度低的情況下、與檢查時(shí)間所需的時(shí)間相比在向下一個(gè)位置移動(dòng)的期間照射激發(fā)光L1的時(shí)間較短的情況下等幾乎不會(huì)對(duì)缺陷的擴(kuò)展帶來影響的程度，則可以始終照射激發(fā)光L1。
[0108] [相對(duì)移動(dòng)部/拍攝相機(jī)的變形例]
[0109] 另外，在上述中，作為相對(duì)移動(dòng)部9的一例，例示出利用步進(jìn)重復(fù)方式進(jìn)行圖像獲取的方式，但在具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基礎(chǔ)上，不限于這樣的方式，也可以為利用掃描方式進(jìn)行圖像獲取的方式。
[0110] 具體而言，可以例示出下述那樣的方式。
[0111] (1)使用具有區(qū)域傳感器的拍攝相機(jī)，按照頻閃方式發(fā)出激發(fā)光L1。
[0112] (2)使用具有線傳感器或TDI傳感器的拍攝相機(jī)，始終持續(xù)照射激發(fā)光L1。此時(shí)，按照線傳感器或TDI傳感器的長(zhǎng)度方向與相對(duì)移動(dòng)部9的掃描方向交叉(優(yōu)選垂直)的方式預(yù)先配置。
[0113] 另外，在上述中，作為相對(duì)移動(dòng)部9的一例，例示出使載置寬帶隙半導(dǎo)體基板W的基板保持部8在X方向和Y方向上相對(duì)于安裝在裝置框架1f上的激發(fā)光照射部2和熒光拍攝部3移動(dòng)的方式。但是，相對(duì)移動(dòng)部9不限于這樣的構(gòu)成，也可以為下述那樣的方式。
[0114] (1)使激發(fā)光照射部2和熒光拍攝部3在X方向或Y方向上移動(dòng)，使基板保持部8在Y方向或X方向上移動(dòng)。
[0115] (2)使激發(fā)光照射部2和熒光拍攝部3在X方向和Y方向上移動(dòng)，基板保持部8預(yù)先固定于裝置框架1f上。
[0116] 標(biāo)號(hào)說明
[0117] 1：缺陷檢查裝置；2：激發(fā)光照射部；3：熒光拍攝部；4：缺陷檢查部；5：控制部；8：基板保持部；9：相對(duì)移動(dòng)部；20：激發(fā)光照射單元；21：光源；22：投影透鏡；23：投影透鏡；24：擴(kuò)散板；25：照射倍率變更部；26：滑塊；27：照射倍率變更部；28a～28b：投影透鏡；29：光導(dǎo)射出部；30：透鏡部；30a～30c：物鏡；31：拍攝倍率切換部；32：熒光濾光部；33：拍攝相機(jī)；34：圖像傳感器；L1：激發(fā)光；L2：光致發(fā)光；W：寬帶隙半導(dǎo)體基板(檢查對(duì)象)；W1：基板(SiC、GaN等)；W2：外延層；E1：基底面位錯(cuò)；E2：堆垛層錯(cuò)缺陷；F：照射范圍；F1：照射范圍(用于5倍的物鏡)；F2：照射范圍(用于10倍的物鏡)；F3：照射范圍(用于20倍的物鏡)。
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