特許 6758197 ワイドギャップ半導体基板の欠陥検査方法及び欠陥検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6758197

(24)【登録日】2020年9月3日

(45)【発行日】2020年9月23日

(54)【発明の名称】ワイドギャップ半導体基板の欠陥検査方法及び欠陥検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/64 20060101AFI20200910BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20200910BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/64 Z

   H01L21/66 N

【請求項の数】5

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2016-571986(P2016-571986)

(86)(22)【出願日】2016年1月22日

(86)【国際出願番号】JP2016051775

(87)【国際公開番号】WO2016121628

(87)【国際公開日】20160804

【審査請求日】2018年12月6日

(31)【優先権主張番号】特願2015-14716(P2015-14716)

(32)【優先日】2015年1月28日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2015-40831(P2015-40831)

(32)【優先日】2015年3月3日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2015-65077(P2015-65077)

(32)【優先日】2015年3月26日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2015-157929(P2015-157929)

(32)【優先日】2015年8月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】村田 浩之

(72)【発明者】

【氏名】大槻 真左文

【審査官】 田中 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３１８０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５６３３０９９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１３−１６２１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２７４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／２１０１９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１４６１９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 鎌田功穂 他，SiC単結晶膜中欠陥の高分解能非破壊観察法の開発，電力中央研究所 研究報告書，２００５年 ９月，No.Q04023，pp.i-iv, 1-18

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／６２−２１／９５８

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワイドギャップ半導体基板上に形成させたエピタキシャル層に生じた欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
前記エピタキシャル層に向けて励起光を照射する励起光照射部と、
前記励起光照射部から照射された励起光が前記エピタキシャル層に照射されることで発せられたフォトルミネッセンス光を第１分岐光と第２分岐光に分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された前記第１分岐光を白黒画像として撮像する第１撮像部と、
前記光分岐部で分岐された前記第２分岐光をカラー画像として撮像する第２撮像部と、
前記第１撮像部で撮像された画像の濃淡情報と前記第２撮像部で撮像された画像の色情報との組合せに基づいて、前記エピタキシャル層に生じた結晶構造の欠陥を検査する欠陥検査部を備え、
前記欠陥検査部は、
前記第１撮像部で撮像された白黒画像の濃淡情報に基づいて欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出部と、
前記欠陥候補が積層欠陥かどうかを判別する欠陥判別部と、
前記欠陥判別部で積層欠陥と判別された部位について、前記第２撮像部で撮像された前記カラー画像の色情報に基づいて欠陥種類を細分類する、欠陥種類分類部を備えた
ことを特徴とする、欠陥検査装置。

【請求項2】

ワイドギャップ半導体基板上に形成させたエピタキシャル層に生じた欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
前記エピタキシャル層に向けて励起光を照射する励起光照射部と、
前記励起光照射部から照射された励起光が前記エピタキシャル層に照射されることで発せられたフォトルミネッセンス光を、第１分岐光と第２分岐光に分岐する、光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された前記第１分岐光を白黒画像として撮像する第１撮像部と、
前記光分岐部で分岐された前記第２分岐光をカラー画像として撮像する第２撮像部と、
前記エピタキシャル層に生じた結晶構造の欠陥を検査する欠陥検査部を備え、
前記欠陥検査部は、
前記第１撮像部で撮像された画像の濃淡差からエッジ抽出して欠陥候補の外縁を検出し、当該外縁で囲まれた部位を欠陥候補として抽出する、欠陥候補抽出部と、
前記欠陥候補の形状情報に基づいて当該欠陥候補が積層欠陥かどうかを判別する欠陥判別部と、
前記欠陥判別部で積層欠陥と判別された部位について、前記第２撮像部で撮像された前記カラー画像の色情報に基づいて欠陥種類を細分類する、欠陥種類分類部を備えた
ことを特徴とする、欠陥検査装置。

【請求項3】

前記欠陥検査部は、前記積層欠陥のうち、１ＳＳＦ、２ＳＳＦ、３ＳＳＦ又は４ＳＳＦのいずれかに細分類することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置。

【請求項4】

前記欠陥判別部は、前記欠陥候補が基底面転位かどうかをも判別することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置。

【請求項5】

前記光分岐部は、
分岐の基準とされる波長より長波長側の波長帯域の光を前記第１分岐光として分岐し、
当該分岐の基準とされる波長より短波長側の波長帯域の光を前記第２分岐光として分岐することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイドギャップ半導体基板上に形成させたエピタキシャル層又はワイドギャップ半導体基板を構成する材料そのものに生じた欠陥を検査する方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を形成させたもの（いわゆる、ＳｉＣエピタキシャル基板）は、ワイドギャップ半導体であり、太陽光発電やハイブリッドカー、電気自動車の普及に伴い注目されるパワー半導体デバイスである。しかし、ＳｉＣエピタキシャル基板は、未だ多くの欠陥結晶が存在するため、パワー半導体デバイスとして使用するためには全数検査を行う必要がある。

【0003】

中でも、基底面転位と呼ばれる結晶欠陥は、ｐｎ接合型ダイオードの順方向特性低下の要因となる積層欠陥の拡張の原因となる。そのため、基底面転位を含む結晶欠陥の密度が低くなるような製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

【0004】

そして、従来より、フォトルミネッセンス（ＰＬ）法によるＳｉＣエピタキシャル基板の結晶欠陥を検査する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。

【0005】

或いは、Ｘ線トポグラフィー法を利用して、非破壊的に欠陥を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１４／０９７４４８

【特許文献2】特許３９１７１５４号公報

【特許文献3】特開２００９−４４０８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0023】

ＳｉＣエピタキシャル基板に生じる欠陥には複数の種類があり、欠陥の種類によって製造したデバイスの寿命や性能に与える影響が異なる。そのため、製造方法の改善前後の欠陥の数や大きさを比較して改善の効果が表れているか確認したり、出荷前の製品検査を実施したりするために、特定の種類の欠陥のみを迅速に抽出したいという要望が強かった。

【0024】

しかし、特許文献２の様にフォトルミネッセンス（ＰＬ）法を利用して、モノクロカメラによる赤外光領域の波長を撮像する場合、検査に必要な画像を取得するのに時間がかかるだけでなく、確実には欠陥の種類を分類することができなかった。

【0025】

一方、特許文献３の様にＸ線トポグラフィー法を利用する場合、非破壊での検査が可能であるが、検査に必要な画像を取得するのに時間がかかる上、さらに高強度のＸ線を照射するための大規模な特殊施設が必要となる。

【0026】

そこで本発明は、簡単な装置構成にもかかわらず、従来よりも迅速かつ確実に、欠陥の検査ができる、欠陥検査装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0037】

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
ワイドギャップ半導体基板上に形成させたエピタキシャル層に生じた欠陥を検査する、欠陥検査装置であって、
励起光を照射する励起光照射部と、
励起光照射部から照射された励起光がエピタキシャル層に照射されることで発せられたフォトルミネッセンス光を第１分岐光と第２分岐光に分岐する光分岐部と、
光分岐部で分岐された第１分岐光を白黒画像として撮像する第１撮像部と、
光分岐部で分岐された第２分岐光をカラー画像として撮像する第２撮像部と、
第１撮像部で撮像された画像の濃淡情報と第２撮像部で撮像された画像の色情報との組合せに基づいて、エピタキシャル層に生じた結晶構造の欠陥を検査する欠陥検査部を備えた、欠陥検査装置である。

【0038】

この態様によれば、ＰＬ法を用いて、フォトルミネッセンス光の波長帯域を分岐し、短波長側の光をカラー画像で撮像し、長波長側の光を白黒画像で撮像する。このとき、各撮像画像の明暗（いわゆる、見え方）が異なる。そのため、これら各撮像画像の濃淡情報と色情報の組合せが、予め規定されていた濃淡情報と色情報の組合せであるかどうかを欠陥検査における判別条件とすることができ、特定の種類の欠陥の検出や形状、大きさに関する検査（つまり、欠陥の検査）を行うことができる。つまり、この手順によれば、画像を取得するために要する時間は、従来方法における画像取得時間よりも短くて済み、検出精度や有無検知の確実性が向上する。

【0039】

また、本発明に係る別の態様として、上述の欠陥検査部を、
第１撮像部で撮像された画像の濃淡差からエッジ抽出して欠陥候補の外縁を検出し、当該外縁で囲まれた部位を欠陥候補として抽出する、欠陥候補抽出部と、
欠陥候補の形状情報に基づいて当該欠陥候補が積層欠陥かどうかを判別する欠陥判別部と、
欠陥判別部で積層欠陥と判別された部位について、第２撮像部で撮像されたカラー画像の色情報に基づいて欠陥種類を細分類する、欠陥種類分類部を備えたものとしても良い。

【0040】

この態様によれば、積層欠陥の細分類に要する時間は、従来方法よりも短くて済み、検出精度や有無検知の確実性が向上する。

【発明の効果】

【0045】

上記の課題を解決することで、
簡単な装置構成にもかかわらず、従来よりも迅速かつ確実に、欠陥の検査ができる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す側面図である。

【図2】検査対象となる欠陥の種類を模式的に表した斜視図である。

【図3】本発明により撮像された各種欠陥のカラー画像を模式的に表したイメージ図である。

【図4】本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。

【図5】検査対象となる欠陥種類を模式的に表した斜視図である。

【図6】本発明により撮像された各種欠陥の濃淡画像を模式的に表したイメージ図である。

【図7】本発明を具現化する形態の一例における欠陥検査の一例を示すフロー図である。

【図8】本発明を具現化する形態の一例における欠陥検査の別の一例を示すフロー図である。

【図9】本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す側面図である。

【図10】検査対象となる転位欠陥を模式的に表した斜視図である。

【図11】本発明により撮像された転位欠陥の濃淡画像と、従来技術によるものとを比較したイメージ図である。

【図12】本発明を具現化する形態の別の一例の全体構成を示す側面図である。

【図13】本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。

【図14】検査対象となる各種欠陥を模式的に表した斜視図である。

【図15】検査対象となる基板および各種欠陥の蛍光発光特性を示す図である。

【図16】本発明により撮像された各種欠陥の白黒画像とカラー画像を模式的に表したイメージ図である。

【図17】本発明を具現化する別の形態の一例の全体構成を示す概略図である。

【図18】本発明を具現化する別の形態の一例における欠陥候補の判別の考え方を示すイメージ図である。

【図19】分岐の基準となる波長と、分岐された光の分光特性の例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0047】

＜第１の形態＞
以下に、本発明を実施するための第１の形態について、説明する。

【0048】

本発明に係る欠陥検査方法は、
ワイドギャップ半導体基板に生じた欠陥を検査する方法であって、
ワイドギャップ半導体基板に向けて励起光を照射し、
励起光がワイドギャップ半導体基板に照射されることで発せられた可視光領域のフォトルミネッセンス光を撮像し、
撮像された可視光領域のフォトルミネッセンス光を含む画像における、
ワイドギャップ半導体基板の検査対象とする欠陥が含まれている部位から発せられる光の強度と、当該ワイドギャップ半導体基板の当該検査対象とする欠陥が含まれていない部位から発せられる光の強度との違いに基づいて、当該ワイドギャップ半導体基板に生じた欠陥の検査を行うものである。

【0049】

また、本発明に係る欠陥検査装置は、励起光照射部と、蛍光撮像部と、欠陥検出部とを備えて構成されている。
励起光照射部は、ワイドギャップ半導体基板に向けて励起光を照射するものである。
蛍光撮像部は、励起光がワイドギャップ半導体基板に照射されることで発せられた可視光領域のフォトルミネッセンス光を撮像するものである。
欠陥検出部は、撮像された可視光領域のフォトルミネッセンス光を含む画像における、
ワイドギャップ半導体基板の検査対象とする欠陥が含まれている部位から発せられる光の強度と、当該ワイドギャップ半導体基板の当該検査対象とする欠陥が含まれていない部位から発せられる光の強度との違いに基づいて、当該ワイドギャップ半導体基板に生じた欠陥を検出するものである。

【0050】

なお、第１の形態を具現化するには、下述する第２〜第５の形態を例示できる。

【0051】

このような欠陥検査方法および欠陥検査装置であれば、ワイドギャップ半導体基板に向けて励起光を照射し、可視光領域の光に感度特性を具備したカラーカメラ又は白黒カメラを用いて撮像することで、可視光領域のフォトルミネッセンス光の強度の違いから、ワイドギャップ半導体基板に検査対象とする欠陥が有るか無いかを検査することが可能となる。

【0052】

また、上述の欠陥検査方法および欠陥検査装置において、ワイドギャップ半導体基板の検査対象とする欠陥が含まれている部位から発せられる可視光領域の特定波長のフォトルミネッセンス光の強度と、当該ワイドギャップ半導体基板の当該検査対象とする欠陥が含まれていない部位から発せられる可視光領域の特定波長の光の強度との違いに基づいて、当該ワイドギャップ半導体基板に生じた欠陥を検出する構成としても良い。

【0053】

このような欠陥検査方法および欠陥検査装置であれば、ワイドギャップ半導体基板に向けて励起光を照射し、可視光領域の光に感度特性を具備したカラーカメラ又は白黒カメラを用いて撮像することで、可視光領域の特定波長のフォトルミネッセンス光の強度の違いから、検査対象とする特定の種類の欠陥に着目して検査することが可能となる。

【0054】

また、上述の欠陥検査方法および欠陥検査装置において、上述の欠陥を検出する構成に代えて又は加えて、ワイドギャップ半導体基板の検査対象とする欠陥が含まれている部位から発せられる可視光領域の特定波長のフォトルミネッセンス光の強度と、当該ワイドギャップ半導体基板の当該検査対象とする欠陥が含まれていない部位から発せられる可視光領域の特定波長の光の強度との違いに基づいて、当該ワイドギャップ半導体基板に生じた欠陥の種類を分類する構成を有しても良い。

【0055】

このような欠陥検査方法および欠陥検査装置であれば、ワイドギャップ半導体基板に向けて励起光を照射し、可視光領域の光に感度特性を具備したカラーカメラ又は白黒カメラを用いて撮像することで、可視光領域の特定波長のフォトルミネッセンス光の強度の違いから、欠陥の種類を分類することが可能となる。

【0056】

＜第２の形態＞
以下に、本発明を実施するための第２の形態について、図を用いながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態における検査装置の構成全体を模式的に示した図である。
本発明に係る欠陥検査装置１０１は、励起光照射部１０２と、蛍光撮像部１０３と、欠陥検出部１０４とを備えて構成されている。この欠陥検査装置１０１は、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗに向けて励起光を照射し、検査対象となる部位から発せられたフォトルミネッセンス光を撮像し、撮像されたフォトルミネッセンス光の色情報に基づいて、欠陥を検出したり、欠陥の種類を分類するものである。また、欠陥検査装置１０１には、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗを所定の姿勢で保持する基板保持部１０９が備えられている。

【0057】

励起光照射部１０２は、ワイドギャップ半導体基板Ｗに向けて励起光Ｌ１０１を照射するものである。具体的には、励起光照射部１０２は、励起光Ｌ１０１の元になる光エネルギーを発生させる光源（図示せず）を備えている。励起光Ｌ１０１の波長成分は、検査対象となる基板や欠陥の種類に応じて適宜決定すれば良く、ＳｉＣ基板上に成長させたエピタキシャル層に生じた欠陥を検査対象とする場合、３７５ｎｍ以下（いわゆる紫外光）とする。より具体的には、励起光照射部１０２の光源として、発光波長成分が３７５ｎｍ以下のＬＥＤ（いわゆる、ＵＶ−ＬＥＤ）を用いて励起光Ｌ１０１を照射する。

【0058】

蛍光撮像部１０３は、励起光照射部１０２から照射された励起光Ｌ１０１がワイドギャップ半導体基板Ｗに照射されることで発せられたフォトルミネッセンス光Ｌ１０２を撮像するものである。具体的には、蛍光撮像部１０３は、カラーカメラ１３０とレンズ１３１を備えている。

【0059】

カラーカメラ１３０は、フォトルミネッセンス光Ｌ１０２の波長成分をカラー画像として撮像し、外部へ映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）を出力するものである。カラーカメラ１３０は、カラーフィルタ１３４とイメージセンサ１３５を備えている。

【0060】

カラーフィルタ１３４は、ワイドギャップ半導体基板Ｗから発せられたフォトルミネッセンス光Ｌ１０２の波長成分の内、透過する光の波長成分を、異なる特定の波長帯域毎にフィルタリングするものである。具体的には、カラーフィルタ１３４は、異なる色に着色された半透明の薄膜を平面上に交互に配置されたものが例示できる。より具体的には、カラーフィルタ１３４として、赤色・緑色・青色が格子状に配列されたもの（いわゆる、ＲＧＢカラーフィルタ）が例示できる。

【0061】

イメージセンサ１３５は、受光した光エネルギーを時系列処理して、逐次電気信号に変換するものである。多数の受光素子が２次元配列されたＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサなどが例示できる。

【0062】

レンズ１３１は、ワイドギャップ半導体基板Ｗの検査対象となる部位の平面像をイメージセンサ１３５に投影・結像させるものである。

【0063】

欠陥検出部１０４は、蛍光撮像部１０３で撮像したカラー画像の色情報に基づいて、ワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた欠陥を検出するものである。具体的には、カラーカメラ１３０から出力された映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）を入力し、背景となる欠陥のない領域の色情報とは異なる色情報の領域部分を抽出し、その領域部分に欠陥があると判定する。
具体的には、欠陥検出部１０４は、画像処理装置（ハードウェア）とその実行プログラム（ソフトウェア）により構成することができる。

【0064】

［欠陥の種類］
図２は、検査対象となる欠陥の種類を模式的に表した斜視図である。
ここでは、ワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた欠陥の種類として、ＳｉＣ基板上に形成させたエピタキシャル層の内部や、ＳｉＣ基板とエピタキシャル層の界面に生じた種々の欠陥が例示されている。

【0065】

なお、本発明の検査対象となる欠陥としては、エピタキシャル層に内在する基底面転位Ｅ１０１、エピタキシャル層に内在する積層欠陥Ｅ１０２、ＳｉＣ基板とエピタキシャル層の界面にある転位（つまり、界面転位）Ｅ１０が代表的に挙げられる。また、積層欠陥Ｅ１０２は、１ＳＳＦ〜４ＳＳＦ等の欠陥種類に細分類することができる。

【0066】

図３は、本発明により撮像された各種欠陥のカラー画像を模式的に表したイメージ図である。実際に撮像されたものはカラー画像であり、欠陥種類毎に色情報が異なっている。ここでは、カラー画像について白黒で代用説明を行う都合上、色情報の違いは、適宜ハッチングの種類を変えつつ、フォトルミネッセンス光の視覚的表現及び主な波長成分を併記して表現している。

【0067】

蛍光撮像部１０３で撮像される基底面転位Ｅ１０１は茶褐色（主波長：７５０ｎｍ以上）で撮像される。積層欠陥Ｅ１０２は、欠陥種類によりそれぞれフォトルミネッセンス光の波長成分が異なり、１ＳＳＦであれば紫色（主波長：４２０ｎｍ）、２ＳＳＦであれば青色がかった緑色（主波長：５００ｎｍ）、３ＳＳＦであれば緑色がかった青色（主波長：４８０ｎｍ）、４ＳＳＦであれば青色（主波長：４６０ｎｍ）で撮像される。界面にある転位Ｅ１０３は暗い濃灰色ないし黒色で撮像される。

【0068】

なお、欠陥のない領域については、濃緑色（主波長：５３０ｎｍ）で撮像される。

【0069】

つまり、ワイドギャップ半導体基板Ｗに欠陥が生じていれば、上述の様に、欠陥種類毎に発光波長が異なるため、各々異なった色で撮像できる。そこで、欠陥検出部１０４では、これらカラー画像内の色情報の違いがある領域部分を検出し、特定の種類の欠陥があるかないかや、なんらかの欠陥が存在するかどうかといった、いわゆる欠陥の有無検出を行うことができる。

【0070】

さらに、欠陥検出部１０４は、検出した欠陥について、さらに欠陥種類別に分類する欠陥分類部を備えた構成としても良い。欠陥分類部は、欠陥があるとされた領域部分のカラー画像の色情報に基づいて、その欠陥が、さらにどのような欠陥種類であるかを分類するものである。具体的には、欠陥分類部は、欠陥検出部１０４を構成する画像処理装置（ハードウェア）に組み込まれた、実行プログラム（ソフトウェア）により構成することができる。

【0071】

より具体的には、欠陥分類部は、カラーカメラで撮像したカラー画像内の色情報の違いがある領域部分を検出した後、当該領域部分が茶褐色（主波長：７５０ｎｍ以上）であれば基底面転位Ｅ１０１、紫色（主波長：４２０ｎｍ）ないし青色がかった緑色（主波長：５００ｎｍ）であれば積層欠陥Ｅ１０２、濃灰色ないし黒色であれば界面にある転位Ｅ１０３に分類する。

【0072】

さらに、積層欠陥Ｅ１０２については、紫色（主波長：４２０ｎｍ）であれば１ＳＳＦ、青色がかった緑色（主波長：５００ｎｍ）であれば２ＳＳＦ、緑色がかった青色（主波長：４８０ｎｍ）であれば３ＳＳＦ、青色（主波長：４６０ｎｍ）であれば４ＳＳＦに細分類しても良い。

【0073】

なお上述では、カラー画像の色情報の違いとして、主に色合い（色相：Hueとも言う）の違いについて説明した。しかし、これに限らず、明度（Value）や彩度（Saturation）を含めて判断しても良い。

【0074】

そして、本発明に係る欠陥検査装置１０１を用いることにより、このような欠陥の有無検出や、欠陥種類の分類を確実に行うことができ、従来技術で行う場合と比較して装置構成を簡単にできる。

【0075】

［検査対象となる基板］
上述では、検査対象となるワイドギャップ半導体基板の一類型として、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を成長させたものを例示し、このエピタキシャル層の内部、およびＳｉＣ基板との界面に生じた欠陥を検査する形態を示した。
しかし、ワイドギャップ半導体としては、ＳｉＣ基板に限定されず、ＧａＮなどの半導体からなる基板であっても良い。そして、検査対象となる基板の材料に応じて、照射する励起光Ｌ１０１の波長は適宜設定すれば良い。そして、検査対象となる基板の材料、励起光の波長Ｌ１０１および欠陥種類に対するフォトルミネッセンス光Ｌ１０２の特性に応じて、欠陥種類を分類するための色情報は適宜設定すれば良い。

【0076】

また、本発明に係る欠陥検査装置１０１は、ワイドギャップ半導体基板上に形成させたエピタキシャル層に生じた欠陥のみならず、ワイドギャップ半導体基板を構成する材料そのものに生じた欠陥の検査にも適用することができる。

【0077】

［光源のバリエーション］
上述では、励起光照射部１０２の光源として、ＵＶ−ＬＥＤを用いて励起光Ｌ１０１を照射する構成を例示した。しかし、この様な構成に限らず、レーザ発振器やレーザダイオード、ハロゲンランプ等を用いた構成でも良い。例えば、レーザ発振器やレーザダイオードを用いる場合であれば、ＹＡＧレーザやＹＶＯ４レーザとＴＨＧとを組み合わせた、いわゆるＵＶレーザを用いて励起光Ｌ１０１を照射する。一方、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、水銀ランプ等の白色光源を用いる場合であれば、励起光Ｌ１０１の波長成分を通過させてそれ以外の波長成分を吸収もしくは反射させるＵＶ透過フィルターやダイクロイックミラーなどを用いて、励起光Ｌ１０１を照射する。

【0078】

［カラーカメラのバリエーション］
上述では、カラーカメラ１３０として、多数の受光素子が２次元配列された、いわゆるエリアセンサーカメラを例示した。しかし、この様な構成に限らず、多数の受光素子が直線上に配列された、ラインセンサーカメラを用いる構成でも良い。この場合は、ラインセンサーの各受光素子が配列されている方向と交差する方向（望ましくは直交する方向）に、カラーカメラ１３０とワイドギャップ半導体基板Ｗとを相対移動させながら、連続して画像を取得する構成とする。

【0079】

なお、カラーカメラ１３０とワイドギャップ半導体基板Ｗとを相対移動させる構成として、次のような構成が例示できる。
１）励起光照射部１０２とカラーカメラ１３０とを固定したまま、アクチュエータやスライダー機構により、ワイドギャップ半導体基板Ｗを載置した基板保持部１０９を移動させる。
２）ワイドギャップ半導体基板Ｗを載置した基板保持部１０９を固定したまま、励起光照射部１０２とカラーカメラ１３０とを同時に一体で移動させる。

【0080】

また、上述では、カラーフィルタ１３４の具体例として、ＲＧＢカラーフィルタ（つまり、原色系フィルタ）を例示したが、ＣＹＭカラーフィルタ（つまり、補色系フィルタ）であっても良い。また、カラーカメラは、複数色が平面上に交互に配列されたカラーフィルタとイメージセンサを備えたもの（いわゆる、単板式のカラーカメラ）のほか、白色光を赤色・緑色・青色の光に分光する分光素子と、色別けされた光を各々撮像する複数のイメージセンサを備えたもの（いわゆる、３板式カラーカメラ）であっても良い。
また、上述では３色のカラーフィルタを備えた単板式のカラーカメラや、３板式のカラーカメラを例示したが、２色や４色以上にフィルタリング又は分光した光を撮像するものでも良い。

【0081】

＜第３の形態＞
以下に、本発明を実施するための第３の形態について、図を用いながら説明する。なお、装置構成を示す各図においては、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特にＺ方向は矢印の方向を上、その逆方向を下と表現する。

【0082】

図４は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図であり、図４には、本発明に係る欠陥検査装置２０１の全体構成が示されている。欠陥検査装置２０１は、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗに向けて励起光を照射し、検査対象となる部位から発せられたフォトルミネッセンス光を通過特性の異なるフィルタを用いて画像を２種類以上撮像し、これら見え方の異なる２種類以上の画像の明暗情報の組合せに基づいて、欠陥を検出したり、欠陥種類を分類するものである。具体的には、欠陥検査装置２０１は、励起光照射部２０２と、蛍光撮像フィルタ部２０３と、蛍光撮像フィルタ切替部２０４と、蛍光撮像部２０５と、欠陥検出部２０６とを備えて構成されている。また、欠陥検査装置２０１には、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗを所定の姿勢で保持する基板保持部２０９が備えられている。

【0083】

励起光照射部２０２は、ワイドギャップ半導体基板Ｗに向けて励起光Ｌ２０１を照射するものである。具体的には、励起光照射部２０２は、励起光Ｌ２０１の元になる光エネルギーを発生させる光源（図示せず）を備えている。励起光Ｌ２０１の波長成分は、検査対象となる基板や欠陥種類に応じて適宜決定すれば良く、ＳｉＣ基板上に成長させたエピタキシャル層に生じた欠陥を検査対象とする場合、３７５ｎｍ以下（いわゆる紫外光）とする。より具体的には、励起光照射部２０２の光源として、発光波長成分が３７５ｎｍ以下のＬＥＤ（いわゆる、ＵＶ−ＬＥＤ）を用いて励起光Ｌ２０１を照射する。

【0084】

蛍光撮像フィルタ部２０３は、通過する光の波長成分がそれぞれ異なる、複数の蛍光撮像フィルタを備えて構成されている。具体的には、蛍光撮像フィルタ部２０３は、第１蛍光撮像フィルタと、第２蛍光撮像フィルタとを備えて構成されている。第１蛍光撮像フィルタは、蛍光撮像部２０５でまず初めに撮像する際に用いるフィルタであり、第２蛍光撮像フィルタは、その後に蛍光撮像部２０５で撮像する際に用いるフィルタである。

【0085】

第１蛍光撮像フィルタは、欠陥候補を抽出するための蛍光撮像フィルタであり、広範囲に散在する欠陥および欠陥の可能性が高い部位を、迅速かつ高い確率で抽出するものである。まず最初にこのフィルタを用いて撮像することで、迅速に欠陥候補を抽出することができる。第１蛍光撮像フィルタとして、例えばＡフィルタ２３１を備えた構成とする。

【0086】

第２蛍光撮像フィルタは、特定の種類の欠陥であるかどうかを判別するための蛍光撮像フィルタである。このフィルタは、特定の部位（本発明では、第１蛍光撮像フィルタを用いて撮像した画像から抽出された欠陥候補）について、特定の種類の欠陥かどうか、第１蛍光撮像フィルタよりも高い精度で判別を行うものである。第２蛍光撮像フィルタとしては、１つないし複数のフィルタを備えて構成することができ、例えばＢフィルタ２３２〜Ｆフィルタ２３６を備えた構成とする。

【0087】

Ａフィルタ２３１〜Ｆフィルタ２３６は、励起光Ｌ２０１の波長成分を減衰させつつ、ワイドギャップ半導体基板Ｗから発せられたフォトルミネッセンス光Ｌ２０２の波長成分の内、特定の波長成分の光を帯域通過させるものであり、それぞれ通過させる波長成分が異なる。ここでは、Ａフィルタ２３１〜Ｆフィルタ２３６を通過した光を総じて、フィルタリングされた光Ｌ２０３と呼ぶ。

【0088】

より具体的には、Ａフィルタ２３１は、波長：３８５〜６１０ｎｍの波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタである。
Ｂフィルタ２３２は、波長：７５０ｎｍ以上の波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタである。
Ｃフィルタ２３３は、主波長：４２０ｎｍ付近の波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタである。
Ｄフィルタ２３４は、主波長：４６０ｎｍ付近の波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタである。
Ｅフィルタ２３５は、主波長：４８０ｎｍ付近の波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタである。
Ｆフィルタ２３６は、主波長：５００ｎｍ付近の波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタである。

【0089】

蛍光撮像フィルタ切替部２０４は、蛍光撮像フィルタ部２０３のＡフィルタ２３１〜Ｆフィルタ２３６の内、いずれのフィルタを使用するかを選択して切り替えるものである。具体的には、蛍光撮像フィルタ切替部２０４は、ターレット２４１と、回転機構２４２とを含んで構成されている。

【0090】

ターレット２４１は、複数のフィルタを装着し固定するものである。具体的には、ターレット２４１は、後述する蛍光撮像部２０５のレンズ２５１前方（つまり、基板Ｗ側）に配置されており、円盤状の板材に６箇所の開口部が設けられており、各開口部にはＡフィルタ２３１〜Ｆフィルタ２３６が取り付けられている。

【0091】

回転機構２４２は、ターレット２４１を所定の角度回転させ、所定の位置で静止させるものである。具体的には、回転機構２４２は、ステッピングモータやサーボモータなどを備えて構成されており、Ａフィルタ２３１〜Ｆフィルタ２３６の内、いずれのフィルタをレンズ２５１の前方に配置するかを選択して切り替える。

【0092】

蛍光撮像部２０５は、蛍光撮像フィルタ部２０３の蛍光撮像フィルタを通過した特定の波長成分の光（つまり、Ａフィルタ２３１〜Ｆフィルタ２３６のいずれかを通過して、フィルタリングされた光）Ｌ２０３を撮像するものである。具体的には、蛍光撮像部２０５は、撮像カメラ２５０とレンズ２５１を備えている。

【0093】

撮像カメラ２５０は、受光した光をモノクロの濃淡画像として撮像し、外部へ映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）を出力するものである。撮像カメラ２５０は、イメージセンサ２５５を備えている。

【0094】

イメージセンサ２５５は、受光した光エネルギーを時系列処理して、逐次電気信号に変換するものである。多数の受光素子が２次元配列されたＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサなどが例示できる。

【0095】

レンズ２５１は、ワイドギャップ半導体基板Ｗの検査対象となる部位の平面像をイメージセンサ２５５に投影し結像させるものである。

【0096】

欠陥検出部２０６は、使用する蛍光撮像フィルタを切り替えて蛍光撮像部２０５で撮像した、２種類以上の画像の明暗の組合せに基づいて、ワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた欠陥を検出するものである。具体的には、欠陥検出部２０６は、撮像カメラ２５０から出力された映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）を入力し、背景となる欠陥の無い領域の明暗情報（例えば輝度レベル）とは異なる明暗情報の領域部分を抽出し、その領域部分に欠陥があると判定する。より具体的には、欠陥検出部２０６は、画像処理装置（ハードウェア）とその実行プログラム（ソフトウェア）により構成することができる。

【0097】

［欠陥の種類］
図５は、検査対象となる欠陥の種類を模式的に表した斜視図である。
ここでは、ワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた欠陥の種類として、ＳｉＣ基板上に形成させたエピタキシャル層の内部や、ＳｉＣ基板とエピタキシャル層の界面に生じた種々の欠陥が例示されている。

【0098】

なお、本発明の検査対象となる欠陥としては、エピタキシャル層に内在する基底面転位Ｅ２０１、エピタキシャル層に内在する積層欠陥Ｅ２０２、ＳｉＣ基板とエピタキシャル層の界面にある転位（つまり、界面転位）Ｅ２０３，Ｅ２０４が代表的に挙げられる。なお、基底面転位Ｅ２０１、界面転位Ｅ２０３，Ｅ２０４は、総じて「転位欠陥」と呼ばれる。一方、積層欠陥Ｅ２０２は、単に「積層欠陥」と呼ばれるが、さらに１ＳＳＦ〜４ＳＳＦ等の欠陥種類に細分類することができる。

【0099】

図６は、本発明により撮像された各種欠陥の濃淡画像を模式的に表したイメージ図である。図６には、図５に示したワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた欠陥を撮像した際の、濃淡画像イメージが示されている。

【0100】

ワイドギャップ半導体基板Ｗから発せられるフォトルミネッセンス光Ｌ２０２は、「転位欠陥」も「積層欠陥」も無い場合、バンド端発光による波長成分（主に、３８５〜３９５ｎｍ）と、Ｄ−Ａペア発光による波長成分（主に、４５０〜７００ｎｍ）が含まれる。

【0101】

一方、ワイドギャップ半導体基板Ｗに「転位欠陥」があれば、当該転位欠陥部位から発せられるフォトルミネッセンス光Ｌ２０２は、主に６１０ｎｍ以上の波長の光、特に７５０ｎｍ前後の波長の光が放出される。

【0102】

一方、ワイドギャップ半導体基板Ｗに「積層欠陥」があれば、当該積層欠陥部位からは、積層欠陥の欠陥種類に応じて、１ＳＳＦなら波長４２０ｎｍ付近、２ＳＳＦなら波長５００ｎｍ付近、３ＳＳＦなら波長４８０ｎｍ付近、４ＳＳＦなら波長４６０ｎｍ付近のフォトルミネッセンス光が、主に放出される。

【0103】

そして、蛍光撮像フィルタ部２０３のＡフィルタ２３１〜Ｆフィルタ２３６の内、いずれを用いるかを、蛍光撮像フィルタ切替部２０４にて切り替えることで、蛍光撮像部２０５の撮像カメラ２５０で撮像されたワイドギャップ半導体基板Ｗの各種欠陥は、以下の様な画像として撮像される。（図６参照）

【0104】

Ａフィルタ２３１を用いて撮像した場合、欠陥の無い領域が灰色で撮像され、基底面転位Ｅ１と界面にある転位Ｅ２０３，Ｅ２０４は、それよりも輝度レベルが低い、黒色ないし濃い灰色で撮像される。一方、積層欠陥Ｅ２０２は、欠陥の無い領域よりも輝度レベルが高い、薄い灰色ないし白色で撮像される。

【0105】

Ｂフィルタ２３２を用いて撮像した場合、欠陥の無い領域が黒色ないし濃い灰色で撮像され、基底面転位Ｅ２０１は、それよりも輝度レベルが高い、灰色ないし薄い灰色で撮像される。界面にある転位Ｅ２０３，Ｅ２０４は、欠陥の無い領域と同程度の輝度レベルか、それよりも輝度レベルがやや高い、黒色ないし濃い灰色で撮像される。

【0106】

Ｃフィルタ２３３を用いて撮像した場合、欠陥の無い領域が黒色ないし濃い灰色で撮像され、積層欠陥Ｅ２０２の内、１ＳＳＦについては、それよりも輝度レベルが高い、灰色ないし薄い灰色で撮像される。

【0107】

Ｄフィルタ２３４を用いて撮像した場合、欠陥の無い領域が黒色ないし濃い灰色で撮像され、積層欠陥Ｅ２０２の内、４ＳＳＦについては、それよりも輝度レベルが高い、灰色ないし薄い灰色で撮像される。

【0108】

Ｅフィルタ２３５を用いて撮像した場合、欠陥の無い領域が黒色ないし濃い灰色で撮像され、積層欠陥Ｅ２０２の内、３ＳＳＦについては、それよりも輝度レベルが高い、灰色ないし薄い灰色で撮像される。

【0109】

Ｆフィルタ２３６を用いて撮像した場合、欠陥の無い領域が黒色ないし濃い灰色で撮像され、積層欠陥Ｅ２０２の内、２ＳＳＦについては、それよりも輝度レベルが高い、灰色ないし薄い灰色で撮像される。

【0110】

そこで、欠陥検出部２０６では、画像処理装置とその実行プログラムにより、これら濃淡画像内の明暗情報の違いがある領域部分を検出し、撮像された２種類以上の画像の明暗情報の組合せに基づいて、特定の種類の欠陥が有るか無いかや、なんらかの欠陥が存在するかどうかといった、いわゆる欠陥の有無検出を行うように構成しておく。

【0111】

さらに、欠陥検出部２０６は、検出した欠陥について、さらに欠陥種類別に分類する欠陥分類部を備えた構成としても良い。欠陥分類部は、欠陥があるとされた領域部分の濃淡画像の明暗情報に基づいて、その欠陥が、さらにどのような欠陥種類であるかを分類するものである。具体的には、欠陥分類部は、欠陥検出部２０６を構成する画像処理装置（ハードウェア）に組み込まれた、実行プログラム（ソフトウェア）により構成することができる。

【0112】

より具体的には、欠陥分類部は、撮像カメラ２５０で撮像した濃淡画像内の明暗情報の違いがある領域部分を検出した後、次の様にして、欠陥種類を分類する。

【0113】

［欠陥検出/分類フロー］
図７は、本発明を具現化する形態の一例における欠陥検査の一例を示すフロー図である。図７には、欠陥検査装置２０１にて検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗの欠陥検査を行う際の、一連のフローが例示されている。

【0114】

まず、欠陥検査を行う基板Ｗを基板保持部２０９に置く（ステップｓ１０１）。そして、蛍光撮像フィルタ切替部２０４のターレット２４１を回転させて、蛍光撮像フィルタ部２０３の第１蛍光撮像フィルタとして機能するＡフィルタ２３１に切り替える（ステップｓ１０２）。そして、この状態で、蛍光撮像部２０５にて撮像を行い、画像を取得する（ステップｓ１０３）。

【0115】

そして、取得した画像の明暗情報から、欠陥候補を抽出し（ステップｓ１０４）、当該欠陥候補が「転位欠陥候補」であるか、「積層欠陥候補」であるかを判別する（ステップｓ１０５）。

【0116】

このステップｓ１０５では、周囲の領域に対して輝度レベルが低い部位があれば、当該部位を「転位欠陥候補」と判別し、周囲の領域に対して輝度レベルが高い部位があれば、当該部位を「積層欠陥候補」と判別する。

【0117】

ステップｓ１０５にて、当該欠陥候補が「転位欠陥候補」と判別されれば、蛍光撮像フィルタ切替部２０４のターレット２４１を回転させて、蛍光撮像フィルタ部２０３の第２蛍光撮像フィルタとして機能するＢフィルタ２３２に切り替える（ステップｓ１１０）。そして、この状態で、蛍光撮像部２０５にて撮像を行い、「転位欠陥候補」と判別された部位が含まれるように画像を取得する（ステップｓ１１１）。

【0118】

Ｂフィルタ２３２を用いて取得した画像に含まれる転位欠陥候補部位の輝度レベルが、予め設定しておいた基準となる輝度レベル（いわゆる、閾値）と対比して、それよりも高いかどうかを判定する（ステップｓ１１２）。この判定で、欠陥候補部位の輝度レベルが、基準となる輝度レベルよりも高ければ、当該欠陥候補部位を「基底面転位」と判定し（ステップｓ１１３）、基準となる輝度レベルよりも低ければ、当該欠陥候補部位を「界面にある転位」と判定する（ステップｓ１１４）。

【0119】

一方、上述のステップｓ１０５にて、欠陥候補が「積層欠陥候補」と判別されれば、蛍光撮像フィルタ切替部２０４のターレット２４１を回転させて、蛍光撮像フィルタ部２０３の第２蛍光撮像フィルタとして機能するＣフィルタ２３３に切り替える（ステップｓ１２０）。そして、この状態で、蛍光撮像部２０５にて撮像を行い、「積層欠陥候補」と判別された部位が含まれるように画像を取得する（ステップｓ１２１）。

【0120】

Ｃフィルタ２３３を用いて取得した画像に含まれる欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域よりも高いかどうかを判定する（ステップｓ１２２）。ここで、欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域よりも高いと判定されれば、当該欠陥候補部位を「１ＳＳＦの積層欠陥」と判定し（ステップｓ１２３）、一連の処理を終える。

【0121】

一方、上述のステップｓ１２２にて、欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域と同等と判定されれば、そのまま処理を終えるか、必要に応じて、後述する次の処理Ａ（ステップ１３０）を行う。

【0122】

なお、Ｂフィルタ２３２を用いて上述の処理ステップｓ１１１〜ｓ１１２を行い、転位欠陥が有るかどうかを検出することは、従来技術を応用したものである。しかし、その前にＡフィルタ２３１を用いて処理ステップｓ１０２〜ｓ１０５を行い、ワイドギャップ半導体基板Ｗに点在する転位欠陥候補を抽出することや、その後にＢフィルタ２３２に切り替えて、処理ステップｓ１１１〜ｓ１１２を行う点で相違する。

【0123】

従来技術では、確実な検査結果を得るために、検査する為にの画像を時間を掛けて取得していた。そして、ワイドギャップ半導体基板Ｗのどこに転位欠陥が有るか不明なため、転位欠陥が無い領域を含む基板Ｗの全域に対して、時間を掛けて画像を取得して検査していた。これに対し、本発明によれば、第１蛍光撮像フィルタを用いて欠陥候補を短時間で抽出することができ、その後、必要最小限の欠陥候補部位についてのみ、時間のかかる処理ステップｓ１１１〜ｓ１１２を行えば良いので、迅速かつ確実に、転位欠陥の検出や欠陥種類の分類を行うことが可能となる。

【0124】

さらに、本発明によれば、積層欠陥（上述では１ＳＳＦの積層欠陥を例示）についても検出することができる。つまり、迅速かつ確実に特定の種類の欠陥を検査すること、又は欠陥の種類を分類することができる。

【0125】

［欠陥の検出/分類のバリエーション］
上述のステップｓ１０１〜ｓ１１４の処理を適宜行うことで、単なる「転位欠陥」のみならず、「基底面転位」や「界面にある転位」を特定した検出や有無の検査をしたり、「転位欠陥」の細分類をすることができる。

【0126】

さらに、転位欠陥のみならず、処理ステップｓ１０５で積層欠陥候補を抽出し、処理ステップｓ１２０〜ｓ１２３を行うことにより、１ＳＳＦの積層欠陥の検出を行うことが可能である。或いは、以下の処理Ａを行うことで、積層欠陥が１ＳＳＦ〜４ＳＳＦのいずれであるか細分類することも可能である。

【0127】

図８は、本発明を具現化する形態の一例における欠陥検査の別の一例を示すフロー図である。図８には、図７を用いて説明した処理フローにおける、処理Ａ（ステップｓ１３０）の詳細なフローが例示されている。処理Ａは、上述の処理ステップｓ１０５で「積層欠陥候補」と判別された部位の内、上述の処理ステップｓ１２２で「１ＳＳＦの積層欠陥」と判定されなかったものについて、Ｄフィルタ２３４〜Ｆフィルタ２３６を用いて、２ＳＳＦ〜４ＳＳＦのいずれの積層欠陥であるかを細分類するものである。

【0128】

まず、蛍光撮像フィルタ切替部２０４のターレット２４１を回転させて、蛍光撮像フィルタ部２０３の第２蛍光撮像フィルタとして機能するフィルタを、Ｄフィルタ２３４に切り替える（ステップｓ２００）。そして、この状態で、蛍光撮像部２０５にて撮像を行い、「積層欠陥候補」と判別された部位が含まれるように画像を取得する（ステップｓ２０１）。

【0129】

Ｄフィルタ２３４を用いて取得した画像に含まれる欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域よりも高いかどうかを判定する（ステップｓ２０２）。ここで、欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域よりも高いと判定されれば、当該欠陥候補部位を「４ＳＳＦの積層欠陥」と判定し（ステップｓ２０３）、一連の処理を終える。

【0130】

一方、上述のステップｓ２０２にて、欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域と同等と判定されれば、そのまま処理を終えるか、必要に応じて、次の処理を行う。

【0131】

次に、蛍光撮像フィルタ切替部２０４のターレット２４１を回転させて、蛍光撮像フィルタ部２０３の第２蛍光撮像フィルタとして機能するフィルタを、Ｅフィルタ２３５切り替える（ステップｓ２１０）。そして、この状態で、蛍光撮像部２０５にて撮像を行い、「積層欠陥候補」と判別された部位が含まれるように画像を取得する（ステップｓ２１１）。

【0132】

Ｅフィルタ２３５を用いて取得した画像に含まれる欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域よりも高いかどうかを判定する（ステップｓ２１２）。ここで、欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域よりも高いと判定されれば、当該欠陥候補部位を「３ＳＳＦの積層欠陥」と判定し（ステップｓ２１３）、一連の処理を終える。

【0133】

一方、上述のステップｓ２１２にて、欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域と同等と判定されれば、そのまま処理を終えるか、必要に応じて、次の処理を行う。

【0134】

次に、蛍光撮像フィルタ切替部２０４のターレット２４１を回転させて、蛍光撮像フィルタ部２０３の第２蛍光撮像フィルタとして機能するフィルタを、Ｆフィルタ２３６切り替える（ステップｓ２２０）。そして、この状態で、蛍光撮像部２０５にて撮像を行い、「積層欠陥候補」と判別された部位が含まれるように画像を取得する（ステップｓ２２１）。

【0135】

Ｆフィルタ２３６を用いて取得した画像に含まれる欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域よりも高いかどうかを判定する（ステップｓ２２２）。ここで、欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域よりも高いと判定されれば、当該欠陥候補部位を「２ＳＳＦの積層欠陥」と判定し（ステップｓ２２３）、一連の処理を終える。

【0136】

一方、上述のステップｓ２２２にて、欠陥候補部位の輝度レベルが、周囲の欠陥の無い領域と同等と判定されれば、そのまま処理を終えるか、必要に応じて、次の処理Ｂを行う。次の処理Ｂとしては、その他の積層欠陥と判定したり、人手による細分類が必要な旨の通知したり、エラーとする処理などが例示でき、適宜実行プログラムに登録しておく。

【0137】

本発明に係る欠陥検査装置２０１は、この様な処理Ａを行うことにより、１ＳＳＦ〜４ＳＳＦのいずれかの積層欠陥を検出したり、１ＳＳＦ〜４ＳＳＦのいずれかの積層欠陥の有無を検査したり、上述の処理ステップｓ１０５で「積層欠陥候補」と判別された部位について、１ＳＳＦ〜４ＳＳＦのいずれの積層欠陥であるかを細分類したりすることができる。

【0138】

そのため、欠陥検査装置２０１によれば、第１蛍光撮像フィルタを用いて積層欠陥候補を短時間で抽出することができ、その後、必要最小限の積層欠陥候補部位についてのみ、時間のかかる処理ステップｓ１２１〜ｓ１２３、ｓ１３０を行えば良いので、迅速かつ確実に、特定の積層欠陥の検出や積層欠陥の細分類を行うことが可能となる。

【0139】

［蛍光撮像フィルタ部のバリエーション］
上述では、蛍光撮像フィルタ部２０３の第１蛍光撮像フィルタとして、Ａフィルタ２３１を用いる例を示した。Ａフィルタ２３１は、３８５〜６１０ｎｍの波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタであるため、ワイドギャップ半導体基板Ｗのバンド端発光やＤ−Ａペア発光による波長成分の光を効率よく通過させつつ、転位欠陥部位から発せられるフォトルミネッセンス光の波長成分（７５０ｎｍ以上）の光を確実に減衰させることができる。そのため、撮像カメラ２４０で撮像される白黒の濃淡画像のコントラストを極めて高くすることができ、より好ましい。

【0140】

しかし、蛍光撮像フィルタ部２０３の第１蛍光撮像フィルタは、この様な特性を備えたＡフィルタ２３１に限らず、異なる波長通過特性を備えた、Ａ’フィルタや、Ａ”フィルタ等を用いる構成としても良い。

【0141】

具体的には、Ａ’フィルタは、３８５〜７５０ｎｍの波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタである。この様な特性のＡ’フィルタを用いれば、ワイドギャップ半導体基板Ｗのバンド端発光やＤ−Ａペア発光による波長成分の光を効率よく通過させつつ、転位欠陥部位から発せられるフォトルミネッセンス光の波長成分（７５０ｎｍ以上）の光を実質的に減衰させることができる。そのため、撮像カメラ２４０で撮像される白黒の濃淡画像のコントラストを高くすることができ、好ましい。

【0142】

一方、Ａ”フィルタは、３８５〜３９５ｎｍの波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタである。ワイドギャップ半導体基板Ｗの結晶構造によっては、結晶欠陥が無い領域からのフォトルミネッセンス光Ｌ２０２として、バンド端発光による波長成分（主に、３８５〜３９５ｎｍ）が多く含まれる場合がある。そのような場合には、３８５〜３９５ｎｍの波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させる、Ａ”フィルタを用いることが好ましい。そうすれば、結晶欠陥がある場合に含まれるフォトルミネッセンス光を確実に減衰させることができるので、撮像カメラ２４０で撮像される白黒の濃淡画像のコントラストを極めて高くすることができる。

【0143】

なお、蛍光撮像フィルタ部２０３は、図４に示す様にレンズ２５１の前方（つまり、基板Ｗ側）に配置しても良いし、レンズ２５１を構成する光学素子群の光路中に配置しても良い。

【0144】

［検査対象となる基板］
上述では、検査対象となるワイドギャップ半導体基板の一類型として、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を成長させたものを例示し、このエピタキシャル層内ないしＳｉＣ基板との界面に生じた欠陥を検査する形態を示した。

【0145】

しかし、ワイドギャップ半導体としては、ＳｉＣ基板に限定されず、ＧａＮなどの半導体からなる基板であっても良い。そして、検査対象となる基板の材料に応じて、照射する励起光Ｌ２０１の波長は適宜設定すれば良い。そして、検査対象となる基板の材料、励起光の波長Ｌ２０１および欠陥種類に対するフォトルミネッセンス光Ｌ２０２の特性に応じて、欠陥種類を分類するための明暗情報は適宜設定すれば良い。

【0146】

また、本発明に係る欠陥検査装置２０１は、ワイドギャップ半導体基板上に形成させたエピタキシャル層に生じた欠陥のみならず、ワイドギャップ半導体基板を構成する材料そのものに生じた欠陥の検査にも適用することができる。

【0147】

［光源のバリエーション］
上述では、励起光照射部２０２の光源として、ＵＶ−ＬＥＤを用いて励起光Ｌ２０１を照射する構成を例示した。しかし、この様な構成に限らず、レーザ発振器やレーザダイオード、キセノンランプ等を用いた構成でも良い。例えば、レーザ発振器やレーザダイオードを用いる場合であれば、ＹＡＧレーザやＹＶＯ４レーザとＴＨＧとを組み合わせた、いわゆるＵＶレーザを用いて励起光Ｌ２０１を照射する。一方、キセノンランプやメタルハライドランプ、水銀キセノンランプ、水銀ランプ等の白色光源を用いる場合であれば、励起光Ｌ２０１の波長成分を通過させてそれ以外の波長成分を吸収もしくは反射させるＵＶ透過フィルターやダイクロイックミラーなどを用いて、励起光Ｌ２０１を照射する。

【0148】

［撮像カメラのバリエーション］
上述では、撮像カメラ２５０として、多数の受光素子が２次元配列された、いわゆるエリアセンサーカメラを例示した。しかし、この様な構成に限らず、多数の受光素子が直線上に配列された、ラインセンサーカメラを用いる構成でも良い。この場合は、ラインセンサーの各受光素子が配列されている方向と交差する方向（望ましくは直交する方向）に、撮像カメラ２５０とワイドギャップ半導体基板Ｗとを相対移動させながら、連続して画像を取得する構成とする。

【0149】

なお、撮像カメラ２５０とワイドギャップ半導体基板Ｗとを相対移動させる構成として、次のような構成が例示できる。

【0150】

１）励起光照射部２０２と撮像カメラ２５０とを固定したまま、アクチュエータやスライダー機構により、ワイドギャップ半導体基板Ｗを載置した基板保持部２０９を移動させる。

【0151】

２）ワイドギャップ半導体基板Ｗを載置した基板保持部２０９を固定したまま、励起光照射部２と撮像カメラ２５０とを同時に一体で移動させる。

【0152】

［レンズのバリエーション］
上述では、１種類のレンズ２５１を用いて、第１蛍光撮像フィルタおよび第２蛍光撮像フィルタを切り替えて撮像する構成を例示した。しかし、２種類以上のレンズを備え、それらレンズがレボルバー機構や手作業による段取り替えなどにより、交換可能な構成としても良い。例えば、最初に、第１蛍光撮像フィルタを用いて撮像する際は、一度に広範囲を撮像できる低倍率のレンズを用いて撮像し、欠陥候補の抽出を行う。その後、第２蛍光撮像フィルタを用いて撮像する際に、拡大して撮像できる高倍率のレンズを用いて撮像し、欠陥種類の判定を行う。

【0153】

［蛍光撮像フィルタのバリエーション］
なお、上述では、蛍光撮像フィルタ部２０３には、第１蛍光撮像フィルタとして機能するＡフィルタ２３１並びに、第２蛍光撮像フィルタとして機能するＢフィルタ２３２〜Ｆフィルタ２３６が備えられ、その内いずれのフィルタを用いるか、蛍光撮像フィルタ切替部２０４にて選択して切り替える構成を示した。しかし、基底面転位Ｅ２０１と、界面にある転位Ｅ２０３とを分類する場合であれば、Ａフィルタ２３１とＢフィルタ２３２を備えた構成であれば足りる。

【0154】

一方、積層欠陥Ｅ２０２のうち、１ＳＳＦ〜４ＳＳＦのいずれか特定の欠陥種類を検出する場合であれば、Ａフィルタ２３１と、Ｃフィルタ２３３〜Ｆフィルタ２３６のいずれか１つを備えた構成とすれば良い。

【0155】

つまり、用いるフィルタは、第１〜第６まで全てのフィルタを備える必要はなく、検査対象となる欠陥の種類に対応させて、適宜選定すれば良い。蛍光撮像フィルタのバリエーションが２種類以上あれば、簡単な構成にも関わらず、迅速かつ確実に、特定の種類の欠陥を検出したり、欠陥種類の分類をすることができる。

【0156】

なお、蛍光撮像フィルタ切替部２０４は、Ａフィルタ２３１とＢフィルタ２３２を上述の様な回転移動にて切り替える方式のほか、直線移動にて切り替える方式でも良い。また、モータを用いずに手動にて回転させ、所定の位置で静止させる構成としても良い。或いは、撮像に用いる各フィルタを手作業にて交換（いわゆる、段取り替え）を行う構成としても良い。

【0157】

［欠陥判定のバリエーション］
なお、上述のステップｓ１０５では、周囲の領域に対して輝度レベルが低い部位か、輝度レベルが高い部位かによって、「転位欠陥候補」であるか、「積層欠陥候補」であるかを判別していた。しかし、この様な形態に限らず、予め設定しておいた基準の輝度レベル（いわゆる、閾値）と対比して、それよりも輝度レベルが低ければ「転位欠陥候補」とし、それよりも輝度レベルが高ければ「積層欠陥候補」としても良い。また、基準の輝度レベルは、１つのみならず、それぞれの欠陥候補に応じて異なる基準レベルとしても良い。さらに、それら基準レベルは、上下限値（いわゆる、閾値の範囲）を設定しても良い。
同様に、上述のステップｓ１２２〜１２３において、欠陥候補部位について、予め設定しておいた基準の輝度レベル（いわゆる、閾値）と対比して、それよりも輝度レベルが高ければ「１ＳＳＦの積層欠陥」と判定しても良い。

【0158】

＜第４の形態＞
以下に、本発明を実施するための第４の形態について、図を用いながら説明する。
図９は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す側面図である。
本発明に係る転位欠陥検査装置３０１は、励起光照射部３０２と、蛍光撮像フィルタ部３０３と、蛍光撮像部３０４と、転位欠陥検出部３０５とを備えて構成されている。この転位欠陥検査装置３０１は、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗに向けて励起光Ｌ３０１を照射し、検査対象となる部位から発せられたフォトルミネッセンス光Ｌ３０２の内、特定の波長成分の光Ｌ３０３を撮像し、撮像された光の強弱に基づいて、転位欠陥を検出するものである。また、転位欠陥検査装置３０１には、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗを所定の姿勢で保持する基板保持部３０９が備えられている。

【0159】

励起光照射部３０２は、ワイドギャップ半導体基板Ｗに向けて励起光Ｌ３０１を照射するものである。具体的には、励起光照射部３０２は、励起光Ｌ３０１の元になる光エネルギーを発生させる光源（図示せず）を備えている。励起光Ｌ３０１の波長成分は、検査対象となる基板や転位欠陥の種類に応じて適宜決定すれば良く、ＳｉＣ基板上に成長させたエピタキシャル層に生じた転位欠陥を検査対象とする場合、３７５ｎｍ以下（いわゆる紫外光）とする。より具体的には、励起光照射部３０２の光源として、発光波長成分が３７５ｎｍ以下のＬＥＤ（いわゆる、ＵＶ−ＬＥＤ）を用いて励起光Ｌ３０１を照射する。

【0160】

蛍光撮像フィルタ部３０３は、励起光Ｌ３０１の波長成分を減衰させつつ、励起光Ｌ３０１がワイドギャップ半導体基板Ｗに照射されることで発せられたフォトルミネッセンス光Ｌ３０２の波長成分の内、特定の波長成分の光Ｌ３０３を帯域通過させるものである。具体的には、蛍光撮像フィルタ３０３は、後述する撮像カメラ３４０の前方（つまり、基板Ｗ側）に取り付けられており、特定の波長帯域の光を通過させつつ、それ以外の波長帯域の光を吸収または反射により減衰させる、バンドパスフィルタにて構成されている。より具体的には、蛍光撮像フィルタ部３０３は、波長：３８５〜７５０ｎｍの波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させるバンドパスフィルタで構成する。

【0161】

蛍光撮像部３０４は、蛍光撮像フィルタを通過した、特定の波長成分の光Ｌ３０３を撮像するものである。具体的には、蛍光撮像部３０４は、撮像カメラ３４０とレンズ３４１を備えている。

【0162】

撮像カメラ３４０は、フォトルミネッセンス光Ｌ３０２の波長成分を白黒の濃淡画像として撮像し、外部へ映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）を出力するものである。撮像カメラ３４０は、イメージセンサ３４５を備えている。

【0163】

イメージセンサ３４５は、受光した光エネルギーを時系列処理して、逐次電気信号に変換するものである。具体的には、イメージセンサ３４５は、多数の受光素子が２次元配列されたＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサなどが例示でき、蛍光撮像フィルタ部３０３を通過した特定の波長帯域の光Ｌ３０３の強弱に対応した輝度信号が出力される。

【0164】

レンズ３４１は、ワイドギャップ半導体基板Ｗの検査対象となる部位の平面像をイメージセンサ３４５に投影・結像させるものである。そして、レンズ３４１の前方（つまり、基板Ｗ側）に、蛍光撮像フィルタ部３０３が取り付けられている。

【0165】

ワイドギャップ半導体基板Ｗから発せられるフォトルミネッセンス光Ｌ３０２は、転位欠陥がない場合、バンド端発光による波長成分（主に、３８５〜３９５ｎｍ）と、Ｄ−Ａペア発光による波長成分（主に、４５０〜７００ｎｍ）が主になる。一方、転位欠陥があれば、フォトルミネッセンス光Ｌ３０２には、６１０ｎｍ以上の波長の光、特に７５０ｎｍ前後の波長の光が主になる。そのため、蛍光撮像フィルタ部３０３を通過した特定の波長帯域の光Ｌ３０３の強度は、転位欠陥がなければ強まり、転位欠陥があれば弱まる。そのため、転位欠陥が無い領域の一部に転位欠陥が存在すると、その部分が周囲よりも暗い、白黒の濃淡画像として撮像カメラ３４０で撮像される。

【0166】

転位欠陥検出部３０５は、蛍光撮像部３０４で撮像した白黒の濃淡画像に基づいて、ワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた転位欠陥を検出するものである。具体的には、撮像カメラ４０から出力された映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）を入力し、背景となる転位欠陥のない領域の輝度情報と異なる輝度情報の領域部分を抽出し、その輝度情報の違いに応じて、その領域部分に転位欠陥があると判定する。

【0167】

具体的には、転位欠陥検出部３０５は、画像処理装置（ハードウェア）とその実行プログラム（ソフトウェア）により構成することができる。

【0168】

図１０は、ワイドギャップ半導体基板に生じる各種欠陥を模式的に表した斜視図である。図１０には、ワイドギャップ半導体基板Ｗの代表例として、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を成長形成させたものを示している。本発明により検出対象とする転位欠陥として、基底面転位Ｅ３０１、マイクロパイプＥ３０２、貫通らせん転位Ｅ３０３、貫通刃状転位Ｅ３０４や、界面にある転位Ｅ３０５，Ｅ３０６が例示できる。なお、図１０には、転位欠陥のほか、本発明では検出しない他の欠陥（例えば、積層欠陥Ｊ３０１など）が例示されている。

【0169】

図１１は、本発明により撮像された転位欠陥の濃淡画像と、従来技術によるものとを比較したイメージ図である。従来技術であるＰＬ法によると、何らかの欠陥があれば、その部分が明画像として表れていた。ただし、この様な画像を取得するために時間を要していた。

【0170】

これに対し、本発明に係る蛍光撮像部３０４で撮像される各転位欠陥Ｅ３０１〜Ｅ３０６は、暗い濃灰色ないし黒色で撮像される。一方、転位欠陥のない領域については、薄い灰色ないし灰色で撮像される。

【0171】

つまり、本発明に係る転位欠陥検査装置３０１を用いることで、ワイドギャップ半導体基板Ｗに転位欠陥が生じていれば、その部分が周囲よりも暗い（つまり、輝度が小さい）状態で撮像できる。そこで、転位欠陥検出部３０５では、これら白黒の濃淡画像内の輝度の違いがある領域部分を検出し、転位欠陥の有無検出を行うことができる。

【0172】

そして、本発明に係る転位欠陥検査装置３０１を用いることにより、転位欠陥の有無検出などの検査を迅速に行うことができ、従来技術で行う場合と比較して装置構成を簡単にできる。

【0173】

［別の形態］
転位欠陥検出部３０５は、輝度情報に対して閾値を設定し、その条件で検出されたものを全てを転位欠陥として検出することができる。このとき設定する、閾値が不適切であると、過検出や検出漏れとなる可能性があるため、閾値を厳密に設定したり、適宜変更が必要になったりする場合がある。また、検査する際に作業者の衣服やマスクなどから発生したホコリなどの有機物が基板Ｗの表面に付着すると、有機物からフォトルミネッセンス光を発する。後から付着したホコリなどは、後の洗浄工程で除去されるものであったとしても、検査結果に含まれてしまうため、検出対象から除きたい場合がある。

【0174】

そのため、本発明を実施する上で、上述の転位欠陥検出部３０５を備えた転位欠陥検査装置３０１に代えて、転位欠陥検出部３０５Ｂを備えた転位欠陥検査装置３０１Ｂとすることが、より好ましい。

【0175】

図１２は、本発明を具現化する形態の別の一例の全体構成を示す側面図である。
本発明に係る転位欠陥検査装置３０１Ｂは、励起光照射部３０２と、蛍光撮像部３０４と、蛍光撮像フィルタ部３０３と、転位欠陥検出部３０５Ｂとを備えて構成されている。なお、励起光照射部３０２と、蛍光撮像部３０４と、蛍光撮像フィルタ部３０３については、上述と同様の構成のため、詳細な説明は省略する。

【0176】

転位欠陥検出部３０５Ｂは、欠陥候補抽出部３５１と、欠陥候補形状識別部３５２と、欠陥判別部３５３とを含んで構成されている。

【0177】

欠陥候補抽出部３５１は、蛍光撮像部３０４で撮像された画像内の、基準レベルよりも低い輝度レベルの部位を欠陥候補として抽出するものである。この基準レベルは、欠陥候補がより多く見つかるような閾値を設定しておくことが好ましい。

【0178】

欠陥候補形状識別部３５２は、欠陥候補抽出部３５１で抽出した欠陥候補の形状を識別するものである。転位欠陥の検査では、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗのオフ角θが既知であるため、欠陥の形状（つまり、欠陥の大きさや長さ）については、ある程度予想がつく。そのため、欠陥候補形状識別部３５２では、予め想定される形状によるフィルタリング処理をおこなう。

【0179】

欠陥判別部３５３は、欠陥候補形状識別部３５２で識別された欠陥候補の形状に基づいて、当該欠陥候補がワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた転位欠陥であるかどうかを判別するものである。

【0180】

転位欠陥検出部３０５Ｂを備えた転位欠陥検査装置３０１Ｂは、この様な構成をしているため、形状によるフィルタリング処理を併用することで、欠陥を検出するための閾値を厳密に設定することなく、誤検出や検出漏れを防ぐことができる。また、ホコリなどの特異な形状のものについては、検出結果から除くことができる。

【0181】

［蛍光撮像フィルタ部のバリエーション］
なお、蛍光撮像フィルタ部３０３は、上述の波長帯域の光を通過させ、それ以外の光を減衰させる構成に限らず、下述のような構成であっても良い。

【0182】

例えば、３８５〜６１０ｎｍの波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させる、バンドパスフィルタで構成することが好ましい。そうすれば、転位欠陥がある場合に含まれる６１０ｎｍ以上のフォトルミネッセンス光を減衰させることができるので、撮像カメラ３４０で撮像される白黒の濃淡画像のコントラストを高めることができる。

【0183】

なお、ワイドギャップ半導体基板Ｗの結晶構造によっては、転位欠陥が無い領域からのフォトルミネッセンス光Ｌ３０２として、バンド端発光による波長成分（主に、３８５〜３９５ｎｍ）が多く含まれる場合がある。そのような場合には、蛍光撮像フィルタ部３０３は、３８５〜３９５ｎｍの波長成分の光を通過させ、それ以外の光を減衰させる、バンドパスフィルタで構成することが好ましい。そうすれば、転位欠陥がある場合に含まれるフォトルミネッセンス光を確実に減衰させることができるので、撮像カメラ３４０で撮像される白黒の濃淡画像のコントラストを極めて高くすることができる。
なお、蛍光撮像フィルタ部３０３は、図９に示す様な配置（つまり、レンズ３４１と基板Ｗの間に配置）しても良いし、レンズ３４１を構成する光学素子群の光路中や、レンズ３４１と撮像カメラ３４０の間に配置しても良い。

【0184】

［検査対象となる基板］
上述では、検査対象となるワイドギャップ半導体基板の一類型として、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を成長させたものを例示し、このエピタキシャル層内ないしエピタキシャル層とＳｉＣ基板との界面に生じた転位欠陥を検査する形態を示した。

【0185】

しかし、ワイドギャップ半導体としては、ＳｉＣ基板に限定されず、ＧａＮなどの半導体からなる基板であっても良い。そして、検査対象となる基板の材料に応じて、照射する励起光Ｌ３０１の波長は適宜設定すれば良い。そして、検査対象となる基板の材料、励起光Ｌ３０１の波長および転位欠陥に対するフォトルミネッセンス光Ｌ３０２の特性に応じて、輝度信号の閾値は適宜設定すれば良い。

【0186】

また、本発明に係る転位欠陥検査装置３０１は、ワイドギャップ半導体基板上に形成させたエピタキシャル層に生じた転位欠陥のみならず、ワイドギャップ半導体基板を構成する材料そのものに生じた転位欠陥の検査にも適用することができる。

【0187】

［光源のバリエーション］
上述では、励起光照射部３０２の光源として、ＵＶ−ＬＥＤを用いて励起光Ｌ３０１を照射する構成を例示した。しかし、この様な構成に限らず、レーザ発振器やレーザダイオード、キセノンランプ等を用いた構成でも良い。例えば、レーザ発振器やレーザダイオードを用いる場合であれば、ＹＡＧレーザやＹＶＯ４レーザとＴＨＧとを組み合わせた、いわゆるＵＶレーザを用いて励起光Ｌ３０１を照射する。一方、キセノンランプやメタルハライドランプ、水銀キセノンランプ、水銀ランプ等の白色光源を用いる場合であれば、励起光Ｌ３０１の波長成分を通過させてそれ以外の波長成分を吸収もしくは反射させるＵＶ透過フィルターやダイクロイックミラーなどを用いて、励起光Ｌ３０１を照射する。

【0188】

＜第５の形態＞
以下に、本発明を実施するための第５の形態について、図を用いながら説明する。
なお、各図では、水平方向をｘ方向、ｙ方向と表現し、ｘｙ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をｚ方向と表現する。

【0189】

図１３は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図であり、欠陥検査装置１を構成する各部の配置が概略的に記載されている。

【0190】

本発明に係る欠陥検査装置４０１は、励起光照射部４０２と、光分岐部４０３と、第１撮像部４０４と、第２撮像部４０５と、欠陥検査部４０６とを備えて構成されている。この欠陥検査装置４０１は、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗに向けて励起光Ｌ４０１を照射し、検査対象となる部位から発せられたフォトルミネッセンス光Ｌ４０２を分岐し、各々撮像された画像の濃淡情報と色情報との組合せに基づいて、各種欠陥の検出を行うものである。また、欠陥検査装置４０１には、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗを所定の姿勢で保持する基板保持部４０８と、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗの像を投影・結像させるためのレンズ部４０９が備えられている。

【0191】

励起光照射部４０２は、ワイドギャップ半導体基板Ｗに向けて励起光Ｌ４０１を照射するものである。具体的には、励起光照射部４０２は、励起光Ｌ４０１の元になる光エネルギーを発生させる光源（図示せず）を備えている。励起光Ｌ４０１の波長成分は、検査対象となる基板や欠陥の種類に応じて適宜決定すれば良く、ＳｉＣ基板上に成長させたエピタキシャル層に生じた各種欠陥を検査対象とする場合、３７５ｎｍ以下（いわゆる紫外光）とする。より具体的には、励起光照射部４０２の光源として、発光波長成分が３６５ｎｍ前後のＬＥＤ（いわゆる、ＵＶ−ＬＥＤ）を用いて励起光Ｌ４０１を照射する。

【0192】

光分岐部４０３は、励起光Ｌ４０１が照射され、検査対象となる部位から発せられたフォトルミネッセンス光Ｌ４０２を、第１分岐光Ｌ４０３と第２分岐光Ｌ４０４に分岐するものである。具体的には、光分岐部４０３は、後述する撮像カメラ４４０の前方（つまり、基板Ｗ側）に取り付けられたダイクロイックミラー４３０で構成する。ダイクロイックミラー４３０は、二色鏡とも呼ばれ、表面側４３０ｓには、第１分岐光Ｌ４０３を通過させつつ第２分岐光Ｌ４０４を反射させるコーティングが予め施されている。そのため、ダイクロイックミラー４３０の表面側４３０ｓに入射したフォトルミネッセンス光Ｌ４０２のうち、第１分岐光Ｌ４０３は通過して裏面側４３０ｂから出射され、第２分岐光Ｌ４０４は表面側４３０ｓで反射される。つまり、光分岐部４０３では、第１分岐光Ｌ４０３及び第２分岐光Ｌ４０４に分岐される。

【0193】

より具体的には、ダイクロイックミラー４３０の表面側４３０ｓに施されるコーティングは、誘電体の多層膜であり、分岐の基準とされる光の波長が６００ｎｍとなるように設計されている。つまり、ダイクロイックミラー４３０の裏面側４３０ｂから出射される第１分岐光Ｌ４０３は、６００ｎｍよりも長波長側の波長帯域の光であり、ダイクロイックミラー４３０の表面側４３０ｓで反射される第２分岐光Ｌ４０４は、６００ｎｍよりも短波長側の波長帯域の光である。

【0194】

第１撮像部４０４は、光分岐部４０３で分岐された第１分岐光Ｌ４０３を白黒画像として撮像するものである。具体的には、第１撮像部４０４は、白黒撮像カメラ４４０を備えている。

【0195】

白黒撮像カメラ４４０は、第１分岐光Ｌ４０３を白黒の濃淡画像として撮像し、外部へ映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）を出力するものである。白黒撮像カメラ４４０は、イメージセンサ４４５を備えている。

【0196】

イメージセンサ４４５は、受光した光エネルギーを時系列処理して、逐次電気信号に変換するものである。具体的には、イメージセンサ４４５は、多数の受光素子が２次元配列されたＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサなどが例示でき、第１分岐光Ｌ４０３の強弱に対応した輝度信号が出力される。

【0197】

なお、白黒撮像カメラ４４０は、鮮明な画像を取得し、取得した画像から欠陥を抽出するために、いわゆる高感度対応のイメージセンサ４４５を備えたものを選択することが好ましい。

【0198】

第２撮像部４０４０５は、光分岐部３で分岐された第２分岐光Ｌ４０４をカラー画像として撮像するものである。具体的には、第２撮像部４０５は、カラー撮像カメラ４５０を備えている。

【0199】

カラー撮像カメラ４５０は、第２分岐光Ｌ４０４をカラー画像として撮像し、外部へ映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）を出力するものである。カラー撮像カメラ４５０は、カラーフィルタ４５４とイメージセンサ４５５を備えている。

【0200】

カラーフィルタ４５４は、第２分岐光Ｌ４０４の内、透過する光の波長成分を、異なる特定の波長帯域毎にフィルタリングするものである。具体的には、カラーフィルタ４５４は、異なる色に着色された半透明の薄膜を平面上に交互に配置されたものが例示できる。より具体的には、カラーフィルタ４５４として、赤色・緑色・青色が格子状に配列されたもの（いわゆる、ＲＧＢカラーフィルタ）が例示できる。

【0201】

イメージセンサ４５５は、カラーフィルタ４５４を通過して受光した光エネルギーを時系列処理して、逐次電気信号に変換するものである。具体的には、イメージセンサ４５５は、多数の受光素子が２次元配列されたＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサなどが例示でき、第２分岐光Ｌ４０４の色情報（つまり、色合いや輝度の強弱に対応した信号）が出力される。

【0202】

なお、カラー撮像カメラ４５０は、欠陥候補の検出が目的ではなく、欠陥候補として抽出された部位の色情報を取得することが目的であるため、一般的な感度特性のイメージセンサ４４５を備えたものを選択することができる。

【0203】

レンズ部４０９は、ワイドギャップ半導体基板Ｗの検査対象となる部位の平面像を、白黒撮像カメラ４４０のイメージセンサ４４５及びカラー撮像カメラ４５０のイメージセンサ４５５に投影・結像させるものである。具体的には、レンズ部４０９は、対物レンズ４９０と、結像レンズ４９１，４９２を備えている。また、レンズ部４０９には、蛍光撮像フィルタ部を備えている。

【0204】

この蛍光撮像フィルタ部は、励起光Ｌ４０１の波長成分を吸収又は反射させて減衰させつつ、検査対象となる部位から発せられたフォトルミネッセンス光Ｌ４０２の波長成分を通過させるものである。具体的には、蛍光撮像フィルタ部は、対物レンズ４９０の表面に施されたコーティング膜にて構成することができる。

【0205】

基板保持部４０８は、検査対象となるワイドギャップ半導体基板Ｗを所定の姿勢で保持するものであり、負圧吸着プレートや静電吸着プレート、把持チャック機構などにより基板Ｗを保持するものが例示できる。なお、基板保持部４０８とレンズ部４０９は、互いに所定の距離が保たれるよう、装置フレームや固定金具などに取り付けられている。

【0206】

欠陥検査部４０６は、第１撮像部４０４で撮像した白黒画像の濃淡情報（例えば、輝度値）と、第２撮像部４０５で撮像したカラー画像の色情報との組合せに基づいて、ワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた各種欠陥を検査するものである。具体的には、欠陥検査部４０６は、画像処理機能を備えたコンピュータ（ハードウェア）とその実行プログラム（ソフトウェア）により構成されている。

【0207】

より具体的には、欠陥検査部４０６は、白黒撮像カメラ４４０とカラー撮像カメラ４５０とから出力されたそれぞれの映像信号（アナログ信号）や映像データ（デジタル信号）が入力されると、白黒画像の濃淡情報に基づいて欠陥候補を抽出し、各欠陥候補が基底面転位かどうか、積層欠陥かどうかを判定する。ここで積層欠陥であると判定されたものについては、カラー画像の色情報に基づいてどのような欠陥種類であるかを細分類する。

【0208】

［欠陥の種類］
図１４は、検査対象となる欠陥の種類を模式的に表した斜視図である。
ここでは、ワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた欠陥の種類として、ＳｉＣ基板上に形成させたエピタキシャル層の内部に生じた種々の欠陥が例示されている。また、ワイドギャップ半導体基板Ｗに形成されたエピタキシャル層の基底面Ｂが、破線で示されている。また、図では、欠陥の成長方向は、ｘ方向と所定の角度をなす、基底面Ｂに沿う方向として示されている。

【0209】

本発明の検査対象となる欠陥としては、エピタキシャル層に内在する基底面転位Ｅ４０１や、エピタキシャル層に内在する積層欠陥Ｅ４０２が代表的に挙げられる。なお、積層欠陥Ｅ４０は、単に「積層欠陥」と呼ばれるが、さらに１ＳＳＦ〜４ＳＳＦ等の欠陥種類に細分類することができる。なお、１ＳＳＦは、シングル・ショックレイ・スタッキング・フォルト（Single Shockley Stacking Fault）とも呼ばれる。同様に、２ＳＳＦはダブル・ショックレイ・スタッキング・フォルト（Double Shockley Stacking Fault）、３ＳＳＦはトリプル・ショックレイ・スタッキング・フォルト（Triple Shockley Stacking Fault）、４ＳＳＦはクアドラプル・ショックレイ・スタッキング・フォルト（Quadruple Shockley Stacking Fault）とも呼ばれる。

【0210】

図１５は、検査対象となる基板および各種欠陥の蛍光発光特性を示す図であり、横軸に波長、縦軸に蛍光発光の強度の一例が示されている。

【0211】

ワイドギャップ半導体基板Ｗから発せられるフォトルミネッセンス光Ｌ４０２は、「基底面転位」も「積層欠陥」も無い場合、バンド端発光による波長成分（主に、３８５〜３９５ｎｍ）と、不純物準位の発光（いわゆる、Ｄ−Ａペア発光）による波長成分（主に、４５０〜７００ｎｍ）が含まれる。

【0212】

一方、ワイドギャップ半導体基板Ｗに「基底面転位」があれば、当該基底面転位部位から発せられるフォトルミネッセンス光Ｌ４０２は、主に６１０ｎｍ以上の波長の光、特に７５０ｎｍ前後の波長の光が放出される。

【0213】

一方、ワイドギャップ半導体基板Ｗに「積層欠陥」があれば、当該積層欠陥部位からは、積層欠陥の欠陥種類に応じて、１ＳＳＦなら波長４２０ｎｍ付近、２ＳＳＦなら波長５００ｎｍ付近、３ＳＳＦなら波長４８０ｎｍ付近、４ＳＳＦなら波長４６０ｎｍ付近のフォトルミネッセンス光が、主に放出される。また、前記以外にも、波長６００ｎｍ以下のフォトルミネッセンス光を放出する積層欠陥が確認されている。

【0214】

そして、上述の欠陥検査装置４０１では、ワイドギャップ半導体基板Ｗから発せられるフォトルミネッセンス光Ｌ４０２が光分岐部４０３で分岐され、分岐の基準波長である６００ｎｍよりも長波長側の波長帯域の光が第１分岐光Ｌ４０３として第１撮像部４０４で撮像され、分岐の基準波長である６００ｎｍよりも短波長側の波長帯域の光が第２分岐光Ｌ４０４として第２撮像部４０５で撮像される。

【0215】

図１６は、本発明により撮像された各種欠陥の白黒画像とカラー画像を模式的に表したイメージ図であり、第１撮像部４０４にて撮像された白黒画像での各種欠陥の濃淡画像イメージと、第２撮像部４０５にて撮像されたカラー画像での各種欠陥の見え方が示されている。さらに、比較のため、従来技術で撮像された画像での各種欠陥の濃淡画像イメージも示されている。なお、第２撮像部４０５にて実際に撮像されたものはカラー画像であり、欠陥種類毎に色情報が異なっている。ここでは、カラー画像について白黒で代用説明を行う都合上、色情報の違いは、適宜ハッチングの種類を変えつつ、フォトルミネッセンス光の視覚的表現及び主な波長成分を併記して表現している。

【0216】

第１撮像部４０４では、光分岐部４０３で分岐された第１分岐光Ｌ４０３が白黒の濃淡画像として撮像される。そのため、各種欠陥がなければＤ−Ａペア発光による波長成分が強まり、各種欠陥があれば当該波長成分の発光強度は弱まる。このとき、基底面転位Ｅ４０１があれば、波長が６１０ｎｍ以上、特に７５０ｎｍ前後の波長の光の強度が強くなるため、撮像した画像内では、基底面転位Ｅ４０１がある領域が、その領域の周囲よりも輝度が強くなる。一方、積層欠陥Ｅ４０２があれば、Ｄ−Ａペア発光による波長成分（実際に撮像される波長帯域は、６００〜７００ｎｍ）の光が弱くなるため、撮像した画像内では、積層欠陥Ｅ４０２がある領域が、その領域の周囲よりも輝度が弱くなる。

【0217】

つまり、各種欠陥が無い領域の一部に各種欠陥が存在する場合、欠陥が無い領域が灰色に見える様に撮像条件を設定することで、基底面転位Ｅ４０１があればその部分が周囲よりも明るい白黒の濃淡画像として、積層欠陥Ｅ４０２があればその部分が周囲よりも暗い白黒の濃淡画像として撮像される。

【0218】

そのため、欠陥検査部４０６では、先ず、第１撮像部４０４で撮像された白黒画像に対して画像処理を行い、背景となる各種欠陥のない領域の輝度情報と異なる輝度情報の領域部分を抽出し、その輝度情報の違いに応じて、その領域部分に何らかの欠陥候補があると判定する。例えば、この欠陥候補と判定した部分が、背景よりも輝度が明るければ基底面転位の欠陥として、背景よりも輝度が暗ければ積層欠陥候補として抽出する。

【0219】

一方、第２撮像部４０５では、光分岐部４０３で分岐された第２分岐光Ｌ４０４がカラー画像として撮像される。そのため、各種欠陥がなければ、バンド端発光による波長成分（つまり、３８５〜３９５ｎｍ）やＤ−Ａペア発光による波長成分（つまり、４５０〜６００ｎｍ）が強まり、各種欠陥があれば当該波長成分の発光強度は弱まる。このとき、欠陥が積層欠陥Ｅ４０２であれば、欠陥種類によりそれぞれフォトルミネッセンス光の波長成分が異なり、１ＳＳＦであれば紫色（主波長：４２０ｎｍ）、２ＳＳＦであれば青色がかった緑色（主波長：５００ｎｍ）、３ＳＳＦであれば緑色がかった青色（主波長：４８０ｎｍ）、４ＳＳＦであれば青色（主波長：４６０ｎｍ）で撮像される。一方、当該欠陥が基底面転位Ｅ４０１であれば、Ｄ−Ａペア発光による波長成分（実際に撮像される波長帯域は、４５０〜６００ｎｍ）の光が弱くなり、基底面転位Ｅ４０１による発光波長の光は光分岐部４０３でカットされているため、撮像した画像内の基底面転位Ｅ４０１がある領域は、濃灰色ないし黒色で撮像される。なお、欠陥の無い領域については、濃緑色で撮像される。

【0220】

そのため、欠陥検査部４０６は、第２撮像部４０５で撮像されたカラー画像に対して画像処理を行い、上述の白黒画像に基づいて積層欠陥候補として抽出された部位に対応する部位ついて、色情報（例えば、色合いや輝度の強弱）を取得する。そして、この部位の色情報が、紫色（主波長：４２０ｎｍ）に対応するものであれば１ＳＳＦ、青色がかった緑色（主波長：５００ｎｍ）であれば２ＳＳＦ、緑色がかった青色（主波長：４８０ｎｍ）であれば３ＳＳＦ、青色（主波長：４６０ｎｍ）であれば４ＳＳＦの積層欠陥と判定し、それぞれ細分類する。また、これら以外の発光波長であって、波長６００ｎｍ以下のフォトルミネッセンス光を放出するものも、積層欠陥と考えられるものが存在するため、このような欠陥は、種類を特定しない積層欠陥として細分類したり、発光波長と紐づけした「波長Ｘｎｍで蛍光発光する積層欠陥」などと定義して細分類しても良い。

【0221】

つまり、ワイドギャップ半導体基板Ｗに欠陥が生じていれば、上述の様に、欠陥種類毎に発光波長が異なるため、フォトルミネッセンス光Ｌ４０２の波長帯域を分岐し、各々を白黒画像とカラー画像で撮像し、白黒画像の濃淡情報とカラー画像の色情報との組合せに基づいて、欠陥検査部４０６において欠陥の検出や欠陥種類の分類を行うことができる。

【0222】

そのため、本発明に係る欠陥検査装置４０１を用いることにより、このような欠陥の検出や、欠陥種類の分類を確実に行うことができ、従来技術で行う場合と比較して簡単な装置構成にもかかわらず、従来よりも迅速かつ確実に、欠陥の検査ができる。

【0223】

［別の形態］
なお上述では、欠陥検査部４０６にて、白黒画像の濃淡情報に基づいて欠陥候補を抽出し、各欠陥候補が基底面転位かどうか、積層欠陥かどうかを判定する構成を例示した。しかし、本発明に係る欠陥検査部は、基底面転位かどうかの判定処理を省いても良く、各欠陥候補が積層欠陥かどうかを判定したり、その積層欠陥をさらに細分類したりする構成であっても良い。

【0224】

［別の形態］
また、本発明を具現化するために、上述の欠陥検査部４０６を備えた欠陥検査装置４０１に代えて、欠陥検査部４０６Ｂを備えた構成の欠陥検査装置４０１Ｂであっても良い。

【0225】

図１７は、本発明を具現化する別の形態の一例の全体構成を示す概略図であり、欠陥検査装置４０１Ｂを構成する各部の概略的な配置と、欠陥検査部４０６Ｂのブロック図が複合的に記載されている。

【0226】

欠陥検査装置４０１Ｂは、励起光照射部４０２と、光分岐部４０３と、第１撮像部４０４と、第２撮像部４０５と、欠陥検査部４０６Ｂとを備えて構成されている。なお、励起光照射部４０２と、光分岐部４０３と、第１撮像部４０４と、第２撮像部４０５は、上述と同様の構成にすることができるため、詳細な説明は省略する。

【0227】

欠陥検査部４０６Ｂは、第１撮像部４０４で撮像した白黒画像に対して画像処理を行い、欠陥候補を抽出した後、当該欠陥候補が積層欠陥かどうかを判別し、積層欠陥と判別されれば、さらに欠陥種類を細分類することで、ワイドギャップ半導体基板Ｗに生じた各種欠陥を検査するものである。

【0228】

欠陥検査部４０６Ｂは、具体的には、欠陥候補抽出部４６１と、欠陥判別部４６２と、欠陥種類分類部４６３を備えている。より具体的には、欠陥検査部４０６Ｂならびに欠陥検査部４０６Ｂを構成する各部は、画像処理機能を備えたコンピュータ（ハードウェア）とその実行プログラム（ソフトウェア）により構成されている。

【0229】

欠陥候補抽出部４６１は、第１撮像部４０４で撮像された画像の濃淡差からエッジ抽出して欠陥候補の外縁を検出し、当該外縁で囲まれた部位を欠陥候補として抽出するものである。具体的には、欠陥候補抽出部４６１は、周囲よりも輝度が低い部分を検出し（いわゆる、エッジ検出処理を行い）、当該エッジが連なった部位ないし当該エッジで囲まれた領域を欠陥候補として抽出する。また、欠陥候補抽出部４６１は、周囲よりも輝度が高い部分を検出し、上述と同様にして欠陥候補を抽出する。

【0230】

図１８は、本発明を具現化する別の形態の一例における欠陥候補の判別の考え方を示すイメージ図であり、図１４にて例示した基底面転位Ｅ４０１と、積層欠陥Ｅ４０２を第１撮像部４０４で撮像した画像が示されている。さらに図１８には、欠陥候補抽出部４６１にてエッジ抽出された、底面転位Ｅ４０１のエッジＥ４０１ｅと、積層欠陥Ｅ４０２のエッジＥ４０２ｅが、白黒の破線で示されている。

【0231】

欠陥判別部４６２は、欠陥候補の形状情報に基づいて当該欠陥候補が積層欠陥かどうかを判別するものである。具体的には、欠陥判別部４６２は、欠陥候補のｘ方向の長さＬｘと、ｙ方向の長さＬｙに基づいて、欠陥候補が積層欠陥かどうかを判別する。より具体的には、欠陥判別部４６２では、欠陥候補のｘ方向の長さＬｘとｙ方向の長さＬｙの比率や、ｙ方向の長さＬｙがいくら以上あるかなどの閾値を予め定義しておき、この閾値を基準に、欠陥候補が積層欠陥かどうかを判別する。なお、検査対象のワイドギャップ半導体基板Ｗに内在する各種欠陥の成長方向は、未検査状態の外観からは判別できないが、エピタキシャル層の形成時の基板の結晶方位や、他の検査済基板で検出した欠陥の形状などから予測が可能である。なお、基板の結晶方位は、基板のオリエンテーションフラットを基準として同じであるため、予め欠陥の成長方向を予測しておき、その方向を揃えて撮像することで、欠陥候補に対して積層欠陥かどうかを判別する処理に要する時間が短縮できる。

【0232】

欠陥種類分類部４６３は、欠陥判別部４６２で積層欠陥と判別された部位について、第２撮像部４０５で撮像されたカラー画像の色情報に基づいて欠陥種類を細分類するものである。具体的には、欠陥判別部４６２にて積層欠陥と判別された部位に対して、第２撮像部４０５で撮像されたカラー画像における、当該部位の撮像位置に対応する部位の色情報を取得し、その色情報に基づいて欠陥種類を細分類する。具体的な欠陥種類の細分類としては、上述と同様、１ＳＳＦ〜４ＳＳＦに細分類したり、発光波長と紐づけした「波長Ｘｎｍで蛍光発光する積層欠陥」などと定義して細分類することができる。

【0233】

欠陥検査装置４０１Ｂは、このような構成の欠陥検査部４０６Ｂを備えているため、白黒画像に基づいて欠陥候補を抽出し、当該欠陥候補が積層欠陥かどうかを迅速かつ確実に判別することができる。そして、積層欠陥については、カラー画像の色情報に基づいて、欠陥種類を細分類するため、カラー画像のみによる検査よりも迅速な検査が可能となる。そのため、積層欠陥の細分類に要する時間は、従来方法よりも短くて済み、検出精度や有無検知の確実性が向上する。

【0234】

［別の形態］
なお上述では、カラー画像の色情報の違いとして、主に色合い（色相：Hueとも言う）の違いについて説明した。しかし、これに限らず、明度（Value）や彩度（Saturation）を含めて判断しても良い。

【0235】

また、上述の欠陥検査装置４０１，４０１Ｂでは、欠陥検査部４０６，４０６Ｂが、カラー画像の色情報に基づいてどのような欠陥種類であるかを細分類するかを行う形態を例示した。しかし、本発明にかかる欠陥検査装置の別の形態として、積層欠陥の種類を特定せず、単なる「積層欠陥」として検出する形態や、発光波長を紐付けした「波長Ｘｎｍで蛍光発光する積層欠陥」として検出する形態であっても良い。

【0236】

［別の形態］
また上述では、欠陥検査部４０６Ｂの欠陥候補抽出部４６１で抽出された欠陥候補が、積層欠陥Ｅ４０２かどうかを判別する欠陥判別部４６２が備えられた構成を示した。しかし、本発明に係る欠陥検査部は、欠陥候補を先ず基底面転位Ｅ４０１かどうか判別し、基底面転位Ｅ４０１でないと判別された欠陥候補について、積層欠陥Ｅ４０２かどうかを判別する構成であっても良い。或いは、欠陥候補を先ず積層欠陥Ｅ４０２かどうかを判別し、積層欠陥Ｅ４０２でないと判別された欠陥候補について、基底面転位Ｅ４０１かどうか判別する構成であっても良い。或いは、欠陥候補について、一度に基底面転位Ｅ４０１か積層欠陥Ｅ４０２かどうかを判別する構成であっても良い。

【0237】

具体的には、欠陥候補が基底面転位Ｅ４０１かどうかを判別する手順としては、欠陥候補のｘ方向の長さＬｘと、ｙ方向の長さＬｙに基づいて、欠陥候補が基底面転位Ｅ４０１かどうかを判別する。より具体的には、基底面転位Ｅ４０１かどうかを判定する際、欠陥候補のｘ方向の長さＬｘがいくら以上であるとか、欠陥候補のｙ方向の長さＬｙがいくら以下であるとか、これら長さＬｘとＬｙの比率の範囲など、経験的または統計的に把握している閾値を予め定義しておき、この閾値を基準に、欠陥候補が基底面転位Ｅ４０１かどうかを判別する。

【0238】

また上述では、欠陥検査装置４０１，４０１Ｂの欠陥検査部４０６，４０６Ｂにおいて、欠陥候補が基底面転位Ｅ４０１かどうか、積層欠陥Ｅ４０２かどうかを判別する例として、欠陥候補のｘ，ｙ方向の長さＬｘ，Ｌｙや比率により判別する手順を示したが、欠陥候補に対して矩形フィッティング処理を行い、矩形フィッティングさせた領域のｘ方向長さＬｘとｙ方向の長さＬｙや、その比率により判別しても良い。或いは、矩形フィッティングさせた領域内の輝度分散値を算出し、それが予め設定した閾値よりも小さければ基底面転位Ｅ４０１と判別し、閾値よりも大きければ積層欠陥Ｅ４０２と判別しても良い。これは、基底面転位Ｅ４０１がほぼ直線上であるため、矩形フィッティングさせた領域内の輝度分散値が小さくなるためである。一方、積層欠陥Ｅ４０２の場合、三角形や台形の形状をしているため、矩形フィッティングさせると、領域内に欠陥の無い部位も含まれるため、輝度分散値が大きくなる。つまり、輝度分散値に対する閾値を適宜設定することで、欠陥候補に対して基底面転位Ｅ４０１か積層欠陥Ｅ４０２かを判別することができる。

【0239】

［光分岐部のバリエーション］
上述では、第１分岐光Ｌ４０３と第２分岐光Ｌ４０４に分岐する類型として、分岐の基準とされる波長を６００ｎｍとして、それよりも長波長側または単波長側の波長帯域の光に分岐する例を示した。

【0240】

図１９は、分岐の基準となる波長と、分岐された光の透過分光特性の例を示す説明図であり、波長６００ｎｍを分岐の位準として、第１分岐光Ｌ４０３と第２分岐光Ｌ４０４の透過分光特性について、いくつかの例が示されている。例えば、図１９（ａ）には、第１分岐光Ｌ４０３と第２分岐光Ｌ４０４が、波長６００ｎｍの波長成分が５０％となり、一部オーバーラップするように分光される形態が示されている。一方、図１９（ｂ）には、波長６００ｎｍの波長成分が０％となるように分光される形態が示されている。一方、図１９（ｃ）には、波長６００ｎｍ前後の波長成分が０％となるように分光される形態が示されている。

【0241】

この分岐の基準となる波長や、波長帯域のオーバーラップの有無については、ダイクロイックミラー４３０の表面側４３０ｓに施した誘電体の多層膜の材質や膜厚などの成膜条件を適宜設定することで決定することができる。

【0242】

なお上述では、ダイクロイックミラー４３０の表面側４３０ｓに誘電体の多層膜をコーティングした例を示したが、他の材質や種類のコーティングであっても良く、入射した光のうち、一部の波長帯域の光を透過させ、別の一部の波長帯域の光を反射または吸収するものであれば良い。

【0243】

また上述では、光分岐部４０３の具体例として、ダイクロイックミラー４３０にて構成した例を示した。しかし、この構成に限らず、ダイクロイックミラー４３０に代えて、ダイクロイックプリズムを備えた構成としても良い。或いは、ダイクロイックミラー４３０に代えて、ハーフミラーやビームスプリッタで分岐した後、それぞれ分岐された光を透過波長特性の異なるカラーフィルタにて所定の波長帯域の光を通過させる構成としても良い。

【0244】

なお、光分岐部４０３は、ダイクロイックミラー４３０やダイクロイックプリズムを用いた構成とすれば、同時に２種類の光に分岐することができ、特定の波長のエネルギー減衰（いわゆる、ロス）が少ないため、フォトルミネッセンス光Ｌ４０２が微弱な場合でも、第１撮像部４０４，第２撮像部４０５での撮像に必要な光の光量、ひいては欠陥検査に必要な撮像画像の輝度を確保できるため、より好ましいと言える。

【0245】

しかし、フォトルミネッセンス光Ｌ４０２の光量（つまり、欠陥検査に必要な撮像画像の輝度）がある程度確保できる場合であれば、光分岐部は、ブロードな波長帯域の光を、単にハーフミラーにより光量を均等ないし一定の割合で分岐する構成（いわゆる、光量分岐）であっても良い。この場合、第１分岐光と第２分岐光は、波長帯域が概ね同じであっても良いし、適宜一部の波長帯域を減衰させるフィルタなどを用いて、個々にフィルタリングしても良い。

【0246】

また上述では、第１分岐光Ｌ４０３が光分岐部４０３を通過し、第２分岐光Ｌ４０４が光分岐部４０３で反射される構成を示したが、逆の構成でも良く、光分岐部の反射波長特性や透過波長特性は、適宜設定すれば良い。

【0247】

なお上述では、蛍光撮像フィルタ部として、レンズ部４０９の対物レンズ４９０の表面に施されたコーティング膜で構成された例を示した。しかしこの様な構成に限らず、対物レンズ４９０と光分岐部４０３との間に、ＵＶカットフィルタが配置された構成としても良い。或いは、光分岐部４０３とイメージセンサ４４５，４５５と間に、ＵＶカットフィルタが配置された構成としても良い。このＵＶカットフィルタは、励起光Ｌ４０１に含まれる波長成分（上述の場合は、紫外線領域の光。特に波長３８５ｎｍ以下の光）を吸収または反射して減衰させるものである。或いは、ダイクロイックプリズムやビームスプリッタを用いた構成にあっては、これら光学素子の入射面に施されたコーティング膜にて蛍光撮像フィルタ部を構成しても良い。

【0248】

［検査対象となる基板］
上述では、検査対象となるワイドギャップ半導体基板の一類型として、ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を成長させたものを例示し、このエピタキシャル層の内部に生じた基底面転位Ｅ４０１や積層欠陥Ｅ４０２を検査する形態を示した。

【0249】

しかし、ワイドギャップ半導体としては、ＳｉＣ基板に限定されず、ＧａＮなどの他の半導体からなる基板であっても良い。そして、検査対象となる基板の材料に応じて、照射する励起光Ｌ４０１の波長は適宜設定すれば良い。そして、検査対象となる基板の材料、励起光Ｌ４０１の波長および基底面転位Ｅ４０１に対するフォトルミネッセンス光Ｌ４０２の特性に応じて、光分岐部４０３における分岐の基準となる波長や、欠陥検査部４０５における白黒画像の濃淡情報に対する輝度信号の閾値や濃淡差からエッジ抽出するパラメータ、カラー画像に対する色情報と積層欠陥の欠陥種類の紐付けなど、適宜設定すれば良い。

【0250】

また、本発明に係る欠陥検査装置４０１は、ワイドギャップ半導体基板上に形成させたエピタキシャル層に生じた欠陥のみならず、ワイドギャップ半導体基板を構成する材料そのものに生じた欠陥の検査にも適用することができる。

【0251】

［光源のバリエーション］
上述では、励起光照射部４０２の光源として、ＵＶ−ＬＥＤを用いて励起光Ｌ４０１を照射する構成を例示した。しかし、この様な構成に限らず、レーザ発振器やレーザダイオード、キセノンランプ等を用いた構成でも良い。例えば、レーザ発振器やレーザダイオードを用いる場合であれば、ＹＡＧレーザやＹＶＯ４レーザとＴＨＧとを組み合わせた、いわゆるＵＶレーザを用いて励起光Ｌ４０１を照射する。一方、キセノンランプやメタルハライドランプ、水銀キセノンランプ、水銀ランプ等の白色光源を用いる場合であれば、励起光Ｌ４０１の波長成分を通過させてそれ以外の波長成分を吸収もしくは反射させるＵＶ透過フィルタやダイクロイックミラーなどを用いて、励起光Ｌ４０１を照射する。

【0252】

［撮像カメラのバリエーション］
上述では、白黒撮像カメラ４４０及びカラー撮像カメラ４５０として、多数の受光素子が２次元配列された、いわゆるエリアセンサーカメラを例示した。しかし、この様な構成に限らず、多数の受光素子が直線上に配列された、ラインセンサーカメラを用いる構成でも良い。この場合は、ラインセンサーの各受光素子が配列されている方向と交差する方向（望ましくは直交する方向）に、励起光照射部４０２、レンズ部４０９、光分岐部４０３、第１撮像部４０４及び第２撮像部４０５で構成される検査用ユニットと、ワイドギャップ半導体基板Ｗを保持する基板保持部４０８とを相対移動させながら、連続して画像を取得する構成とする。

【0253】

なお、これら検査ユニットとワイドギャップ半導体基板Ｗとを相対移動させる構成として、次のような構成が例示できる。

【0254】

１）検査ユニットを構成する各部はそれぞれ相対位置関係を一定に保ったまま、アクチュエータやスライダー機構により、ワイドギャップ半導体基板Ｗを載置した基板保持部４０８を移動させる。

【0255】

２）ワイドギャップ半導体基板Ｗを載置した基板保持部４０８を固定したまま、検査ユニットを構成する各部を同時に一体で移動させる。

【0256】

また、上述では、カラーフィルタ４５４の具体例として、ＲＧＢカラーフィルタ（つまり、原色系フィルタ）を例示したが、ＣＹＭカラーフィルタ（つまり、補色系フィルタ）であっても良い。また、カラーカメラは、複数色が平面上に交互に配列されたカラーフィルタとイメージセンサを備えたもの（いわゆる、単板式のカラーカメラ）のほか、白色光を赤色・緑色・青色の光に分光する分光素子と、色別けされた光を各々撮像する複数のイメージセンサを備えたもの（いわゆる、３板式カラーカメラ）であっても良い。

【0257】

また、上述では３色のカラーフィルタを備えた単板式のカラーカメラや、３板式のカラーカメラを例示したが、２色や４色以上にフィルタリング又は分光した光を撮像するものでも良い。

【0258】

［レンズ部のバリエーション］
上述では、レンズ部４０９として、ワイドギャップ半導体基板Ｗと光分岐部４０３との間に配置した対物レンズ４９０と、光分岐部４０３と第１撮像部４０４および第２撮像部４０５の間に配置した結像レンズ４９１，４９２を備えた構成を示した。しかし、この様な構成に限らず、結像レンズ４９１，４９２を省いて対物レンズのみで結像させる構成や、対物レンズ４９０を省いて結像レンズのみで結像させる構成であっても良い。

【符号の説明】

【0259】

１０１ 欠陥検査装置
１０２ 励起光照射部
１０３ 蛍光撮像部
１０４ 欠陥検出部
１０９ 基板保持部
１３０ カラーカメラ
１３１ レンズ
１３４ カラーフィルタ
１３５ イメージセンサ
Ｌ１０１ 励起光
Ｌ１０２ フォトルミネッセンス光
Ｅ１０１ 基底面転位
Ｅ１０２ 積層欠陥
Ｅ１０３ 界面にある転位

２０１ 欠陥検査装置
２０２ 励起光照射部
２０３ 蛍光撮像フィルタ部
２０４ 蛍光撮像フィルタ切替部
２０５ 蛍光撮像部
２０６ 欠陥検出部
２０９ 基板保持部
２３１ Ａフィルタ
２３２ Ｂフィルタ
２３３ Ｃフィルタ
２３４ Ｄフィルタ
２３５ Ｅフィルタ
２３６ Ｆフィルタ
２４１ ターレット
２４２ 回転機構
２５０ 撮像カメラ（白黒）
２５１ レンズ
２５５ イメージセンサ
Ｌ２０１ 励起光
Ｌ２０２ フォトルミネッセンス光
Ｌ２０３ フィルタリングされた光
Ｅ２０１ 基底面転位
Ｅ２０２ 積層欠陥
Ｅ２０３ 界面にある転位
Ｅ２０４ 界面にある転位

３０１ 転位欠陥検査装置
３０２ 励起光照射部
３０３ 蛍光撮像フィルタ部
３０４ 蛍光撮像部
３０５ 転位欠陥検出部
３０５Ｂ 転位欠陥検出部
３０９ 基板保持部
３４０ 撮像カメラ
３４１ レンズ
３４５ イメージセンサ（白黒）
Ｌ３０１ 励起光
Ｌ３０２ フォトルミネッセンス光
Ｌ３０３ 特定の波長帯域の光（蛍光撮像フィルタ部を通過した光）
Ｅ３０１ 基底面転移による転位欠陥
Ｅ３０２ マイクロパイプによる転位欠陥
Ｅ３０３ 貫通らせん転位による転位欠陥
Ｅ３０４ 貫通刃状転位による転位欠陥
Ｅ３０５ 界面にある転位による転位欠陥
Ｅ３０６ 界面にある転位による転位欠陥

４０１ 欠陥検査装置
４０２ 励起光照射部
４０３ 光分岐部
４０４ 第１撮像部
４０５ 第２撮像部
４０６ 欠陥検査部
４０８ 基板保持部
４０９ レンズ部
４３０ ダイクロイックミラー
４３０ｓ ダイクロイックミラーの表面側
４３０ｂ ダイクロイックミラーの裏面側
４４０ 白黒撮像カメラ
４４５ イメージセンサ
４５０ カラー撮像カメラ
４５４ カラーフィルタ
４５５ イメージセンサ
４６１ 欠陥候補抽出部
４６２ 欠陥判別部
４６３ 欠陥種類分類部
４９０ 対物レンズ
４９１ 結像レンズ
４９２ 結像レンズ
Ｌ４０１ 励起光
Ｌ４０２ フォトルミネッセンス光
Ｌ４０３ 第１分岐光（長波長側）
Ｌ４０４ 第２分岐光（短波長側）
Ｅ４０１ 基底面転位
Ｅ４０２ 積層欠陥
Ｅ４０１ｅ 基底面転位のエッジ
Ｅ４０２ｅ 積層欠陥のエッジ
Ｂ 基底面
Ｌｘ 欠陥候補のｘ方向の長さ
Ｌｙ 欠陥候補のｙ方向の長さ

W ワイドギャップ半導体基板
Ｗ１ 基板（ＳｉＣ，ＧａＮなど）
Ｗ２ エピタキシャル層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】