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特許7160496試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のためのシステム及び方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】

(24)【登録日】2022-10-17

(45)【発行日】2022-10-25

(54)【発明の名称】試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

H01L 21/66 20060101AFI20221018BHJP

G01N 21/956 20060101ALI20221018BHJP

G01N 21/64 20060101ALI20221018BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 L

G01N21/956 A

G01N21/64 Z

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2021068274

(22)【出願日】2021-04-14

(62)【分割の表示】P 2020019461の分割

【原出願日】2014-06-25

(65)【公開番号】P2021114619

(43)【公開日】2021-08-05

【審査請求日】2021-04-14

(31)【優先権主張番号】61/839,494

(32)【優先日】2013-06-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】14/212,496

(32)【優先日】2014-03-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500049141

【氏名又は名称】ケーエルエーコーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】サペイロメイン

【審査官】小池英敏

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０７３０４３１０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２００４－５２９３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００４９０８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－３４９４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０２８７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】Gan Feng，Characterization of stacking faults in 4H-SiC epilayers by room-temperature microphotoluminescence mapping，APPLIED PHYSICS LETTERS，米国，American Institute of Physics，2008年06月03日，Vol.92，p.221906-1 - 221906-3

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ２１／６６

Ｇ０１Ｎ２１／９５６

Ｇ０１Ｎ２１／６４

Ｇ０１Ｎ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のためのシステムであって、
前記試料の一部分上に第１の波長の光ビームを方向付けるように構成される第１の放射線源であって、前記第１の波長の光ビームが、前記試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、第１の放射線源と、
前記試料からの放射線を収集するように構成される一組の収集光学素子であって、前記試料からの前記放射線が、前記試料の前記１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線を少なくとも含む、一組の収集光学素子と、
前記一組の収集光学素子によって収集される前記放射線の少なくとも一部分を受容するように構成されるフィルタ下位系であって、前記フィルタ下位系が、前記試料からの前記放射線を、光ルミネセンス放射線の複数の部分に分離するように構成され、各部分が、前記試料の前記１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される前記放射線の異なるスペクトル範囲中の１つ以上の波長を含む、フィルタ下位系と、
複数のセンサを含む検出下位系であって、各センサが、前記フィルタ下位系によって透過される光ルミネセンス放射線の前記複数の部分のうちの１つの１つ以上の特徴を測定するのに好適である、検出下位系と、
前記複数のセンサのそれぞれに通信可能に連結される制御装置であって、前記複数のセンサのそれぞれによって検出される前記光に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出するように構成される、制御装置と、
を備え、
前記フィルタ下位系が、前記試料から受容される前記放射線を複数のスペクトルビンに分離するために、複数の光学素子及び複数の狭帯域フィルタを含み、
前記複数の光学素子及び前記複数の狭帯域フィルタが、前記試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥の１つ以上の予想されるスペクトル特徴に従って、前記複数のスペクトルビンのそれぞれを定義し、
前記複数のスペクトルビンは、積層不良及び基底面転位の両方の検出に対応する、システム。

【請求項2】

前記制御装置が、前記複数のセンサのそれぞれによって測定される１つ以上の信号に基づき、前記１つ以上の検出された光ルミネセンス欠陥を分類するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記試料の一部分上に、第２の波長の光ビームを方向付けるように構成される第２の放射線源をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記フィルタ下位系が、前記第１の波長を含む放射線及び前記第２の波長を含む放射線の少なくとも１つに、前記放射線を分離するようにさらに構成される、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記検出下位系が、前記フィルタ下位系によって透過される前記第１の波長を含む放射線の１つ以上の特徴を測定するのに好適なセンサと、前記フィルタ下位系によって透過される前記第２の波長を含む放射線を測定するのに好適な追加のセンサとのうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記制御装置は、前記第１の波長を含む放射線の１つ以上の特徴を測定するのに好適な少なくとも１つの前記センサと、前記第２の波長を含む放射線を測定するのに好適な追加のセンサとの少なくとも１つによって測定される前記光に基づき、１つ以上の散乱欠陥を検出するようにさらに構成される、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記複数の光学素子及び前記複数の狭帯域フィルタが、複数の半値全幅を光ルミネセンススペクトルの一組の対応する強度ピークに一致させ、各強度ピークが、ある種類の積層不良の存在を示す、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記フィルタ下位系が、複数のＮＵＶスペクトルビン、複数のＵＶビン、及び複数の可視スペクトルビンのうちの少なくとも１つに、前記試料から受容される前記放射線を分離するために、複数の光学素子及び複数の狭帯域フィルタを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

【請求項10】

前記制御装置が、前記試料の光ルミネセンス欠陥のない範囲中の前記第１のセンサからの信号を、前記試料の測定された領域から取得される前記第１のセンサからの信号と比較することによって、少なくとも前記第１のセンサによって測定される前記１つ以上の特徴に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出するようにさらに構成される、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記制御装置が、少なくとも前記第１のセンサによって測定される前記１つ以上の特徴と前記検出された１つ以上の光ルミネセンス欠陥の位置とに基づき、前記検出された１つ以上の光ルミネセンス欠陥をマッピングするようにさらに構成される、請求項９に記載のシステム。

【請求項12】

前記制御装置が、少なくとも前記第１のセンサによって測定される前記１つ以上の特徴に基づき、前記検出された１つ以上の光ルミネセンス欠陥を分類するようにさらに構成される、請求項９に記載のシステム。

【請求項13】

前記試料が半導体デバイスである、請求項９に記載のシステム。

【請求項14】

前記半導体デバイスが、広バンドギャップ半導体デバイスである、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記第１の放射線源及び前記第２の放射線源のうちの少なくとも１つは、レーザである、請求項９に記載のシステム。

【請求項16】

前記第１の放射線源及び前記第２の放射線源のうちの少なくとも１つは、紫外線レーザである、請求項９に記載のシステム。

【請求項17】

前記第１の放射線源及び前記第２の放射線源のうちの少なくとも１つは、連続波（ＣＷ）レーザである、請求項９に記載のシステム。

【請求項18】

少なくとも前記第１の放射線源及び前記第２の放射線源を用いて走査プロセスを実施するために、前記試料を固定し、前記試料を選択的に作動させるように構成される試料台アセンブリ、をさらに備える、請求項９に記載のシステム。

【請求項19】

前記第１のセンサが光電子増倍管（ＰＭＴ）を含む、請求項９に記載のシステム。

【請求項20】

前記第１のセンサが、前記試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥から出射される可視光ルミネセンス光及び近赤外光のうちの少なくとも１つを測定するように構成される、請求項９に記載のシステム。

【請求項21】

前記第２の放射線源によって出射される前記光と一致する波長における前記試料の１つ以上の欠陥からの散乱放射線を測定するように構成される第２のセンサ、をさらに備える、請求項９に記載のシステム。

【請求項22】

前記第１の放射線源によって出射される前記光と一致する波長における前記試料の１つ以上の欠陥からの散乱放射線を測定するように構成される第３のセンサ、をさらに備える、請求項２１に記載のシステム。

【請求項23】

前記第２のセンサ及び前記第３のセンサのうちの少なくとも１つが、前記試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥から紫外線光ルミネセンス光を測定するように構成される、請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のためのシステムであって、
前記試料の一部分上に第１の光ビームを方向付けるように構成される第１の放射線源と、
前記試料の一部分上に、第２の光ビームを方向付けるように構成される第２の放射線源であって、前記第２の光ビームは、前記試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、第２の放射線源と、
前記試料からの放射線を収集するように構成される一組の収集光学素子であって、前記試料からの前記放射線が、前記試料の前記１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線を少なくとも含む、一組の収集光学素子と、
前記一組の収集光学素子によって収集される前記放射線の少なくとも一部分を受容するように構成されるフィルタ下位系であって、前記フィルタ下位系が、前記試料の前記１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される前記光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分と、前記第１の放射線源からの光を含む第２の放射線部分と、前記第２の放射線源からの光を含む第３の放射線部分と、前記試料の前記１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される前記光ルミネセンス光と関連する紫外線スペクトル中の１つ以上の波長を含む少なくとも第４の放射線部分との少なくとも１つに、前記試料からの前記放射線を分離するように構成される、フィルタ下位系と、
前記フィルタ下位系によって透過される前記第１の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第１のセンサと、前記フィルタ下位系によって透過される前記第２の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第２のセンサと、前記フィルタ下位系によって透過される前記第３の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第３のセンサと、前記フィルタ下位系によって透過される前記第４の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第４のセンサと、の少なくとも１つを含む、検出下位系と、
前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、及び前記第３のセンサの少なくとも１つに通信可能に連結される制御装置であって、前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、前記第３のセンサ、前記第４のセンサの少なくとも１つによって測定される前記光に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出するように構成される、制御装置と、
を備え、
前記フィルタ下位系が、前記試料から受容される前記放射線を複数のスペクトルビンに分離するために、複数の光学素子及び複数の狭帯域フィルタを含み、
前記複数の光学素子及び前記複数の狭帯域フィルタが、前記試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥の１つ以上の予想されるスペクトル特徴に従って、前記複数のスペクトルビンのそれぞれを定義し、
前記複数のスペクトルビンは、積層不良及び基底面転位の両方の検出に対応するシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、以下に列記される出願（複数可）（「関連出願」）からの最先の有効出願日（複数可）の利益に関し、かつこれを主張する（例えば、仮特許出願以外に対する最先の有効出願日を主張するか、または仮特許出願に対する米国特許法第１１９条（ｅ）項の下で、関連出願（複数可）のあらゆる親出願、親出願の親出願、さらにその親出願などに対する利益を主張する）。

【0002】

関連出願
ＵＳＰＴＯ法定外要件の目的で、本出願は、２０１３年６月２６日出願の、発明者がＲＯＭＡＩＮＳＡＰＰＥＹである、ＰＨＯＴＯＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥＡＮＤＤＥＦＥＣＴＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭＳＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳと題する、出願第６１／８３９，４９４号の米国仮特許出願の通常の（非仮）特許出願を構成する。

【0003】

本発明は、概して、欠陥の検出及び分類に関し、より具体的には、本発明は、光ルミネセンス及び散乱欠陥の検出及び分類に関する。

【背景技術】

【0004】

かつてないほどに縮小している半導体デバイスに対する需要が増加し続けるにつれて、欠陥同定及び分類のための改善された検査具に対する要求も増加し続ける。加工装置の品質に影響を及ぼす欠陥としては、例えば、積層不良欠陥及び基底面転位欠陥が挙げられ得る。積層不良欠陥及び基底面転位は、紫外線光で刺激されるとき、弱い光ルミネセンス特性を示す。現在の検査具は、散乱型の欠陥と併せて、光ルミネセンス欠陥を効率的に測定しない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１０－１０９１５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、従来技術の欠陥を矯正する働きをする改善された方法及び系を提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0007】

試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための系が開示される。一態様では、系は、試料の表面に対して斜めの方向に沿って、試料の一部分上に斜照明波長の光ビームを方向付けるように構成される斜入射放射線源と、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に、斜照明波長とは異なる垂直照明波長の光ビームを方向付けるように構成される垂直入射放射線源であって、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、垂直入射放射線源と、少なくとも斜入射放射線源及び垂直入射放射線源を用いて走査プロセスを実施するために、試料を固定し、試料を選択的に作動させるように構成される試料台アセンブリと、試料からの放射線を収集するように構成される一組の収集光学素子であって、試料からの放射線は、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、一組の収集光学素子と、一組の収集光学素子によって収集される放射線の少なくとも一部分を受容するように構成されるフィルタ下位系であって、フィルタ下位系は、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長を含む第２の放射線部分、及び斜照明波長を含む少なくとも第３の放射線部分に、試料からの放射線を分離するように構成される、フィルタ下位系と、フィルタ下位系によって透過される第１の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第１のセンサ、フィルタ下位系によって透過される第２の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第２のセンサ、及びフィルタ下位系によって透過される第３の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための少なくとも第３のセンサを含む、検出下位系と、第１のセンサ、第２のセンサ、及び第３のセンサに通信可能に連結される制御装置であって、制御装置は、第２のセンサ及び第３のセンサによって測定される１つ以上の特徴によって測定される１つ以上の特徴のうちの少なくとも１つに基づき、１つ以上の散乱欠陥を検出することと、第１のセンサによって測定される１つ以上の特徴、第２のセンサによって測定される１つ以上の特徴、及び第３のセンサによって測定される１つ以上の特徴のうちの少なくとも１つに基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出することとを行うように構成される、制御装置と、を含んでもよいが、これらに限定されない。

【0008】

別の態様では、本系は、試料の表面に対して斜めの方向に沿って、試料の一部分上に斜照明波長の光ビームを方向付けるように構成される斜入射放射線源と、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に、斜照明波長とは異なる垂直照明波長の光ビームを方向付けるように構成される垂直入射放射線源であって、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、垂直入射放射線源と、少なくとも斜入射放射線源及び垂直入射放射線源を用いて走査プロセスを実施するために、試料を固定し、試料を選択的に作動させるように構成される試料台アセンブリと、試料からの放射線を収集するように構成される一組の収集光学素子であって、試料からの放射線は、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、一組の収集光学素子と、一組の収集光学素子によって収集される放射線の少なくとも一部分を受容するように構成されるフィルタ下位系であって、フィルタ下位系は、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長を含む第２の放射線部分、斜照明波長を含む第３の放射線部分、及び試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス光と関連する紫外線スペクトル中の１つ以上の波長を含む少なくとも第４の放射線部分に、試料からの放射線を分離するように構成される、フィルタ下位系と、フィルタ下位系によって透過される第１の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第１のセンサ、フィルタ下位系によって透過される第２の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第２のセンサ、フィルタ下位系によって透過される第３の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第３のセンサ、及びフィルタ下位系によって透過される第４の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための少なくとも第４のセンサを含む、検出下位系と、第１のセンサ、第２のセンサ、及び第３のセンサに通信可能に連結される制御装置であって、制御装置は、第２のセンサ及び第３のセンサのうちの少なくとも１つによって測定される光に基づき、１つ以上の散乱欠陥を検出することと、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲中の第１のセンサ、第２のセンサ、第３のセンサ、及び第４のセンサのうちの少なくとも１つからの信号を、試料の測定された領域から取得される第１のセンサ、第２のセンサ、第３のセンサ、及び第４のセンサのうちの少なくとも１つからの信号と比較することによって、第１のセンサ、第２のセンサ、第３のセンサ、及び第４のセンサのうちの少なくとも１つによって検出される光に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出することを行うように構成される、制御装置と、を含むが、これらに限定されない。

【0009】

別の態様では、本系は、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に垂直照明波長の光ビームを方向付けるように構成される垂直入射放射線源であって、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、垂直入射放射線源と、少なくとも斜入射放射線源及び垂直入射放射線源を用いて走査プロセスを実施するために、試料を固定し、試料を選択的に作動させるように構成される試料台アセンブリと、試料からの放射線を収集するように構成される一組の収集光学素子であって、試料からの放射線は、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、一組の収集光学素子と、一組の収集光学素子によって収集される放射線の少なくとも一部分を受容するように構成されるフィルタ下位系であって、フィルタ下位系は、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長を含む第２の放射線部分、及び試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する紫外線スペクトル中の１つ以上の波長を含む少なくとも第３の放射線部分に、試料からの放射線を分離するように構成される、フィルタ下位系と、フィルタ下位系によって透過される第１の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第１のセンサ、フィルタ下位系によって透過される第２の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための第２のセンサ、及びフィルタ下位系によって透過される第３の放射線部分の１つ以上の特徴を測定するための少なくとも第３のセンサを含む、検出下位系と、第１のセンサ、第２のセンサ、及び第３のセンサに通信可能に連結される制御装置であって、制御装置は、第２のセンサによって測定される光に基づき、１つ以上の散乱欠陥を検出することと、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲中の第１のセンサ及び第３のセンサのうちの少なくとも１つから信号を、試料の測定された領域から取得される第１のセンサ及び第３のセンサのうちの少なくとも１つから信号と比較することによって、第１のセンサ及び第３のセンサのうちの少なくとも１つによって検出される前記光に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出することとを行うように構成される、制御装置と、を含むが、これらに限定されない。

【0010】

別の態様では、本系は、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に垂直照明波長の光ビームを方向付けるように構成される垂直入射放射線源であって、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、垂直入射放射線源と、少なくとも斜入射放射線源及び垂直入射放射線源を用いて走査プロセスを実施するために、試料を固定し、試料を選択的に作動させるように構成される試料台アセンブリと、試料からの放射線を収集するように構成される一組の収集光学素子であって、試料からの放射線は、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、一組の収集光学素子と、一組の収集光学素子によって収集される放射線の少なくとも一部分を受容するように構成されるフィルタ下位系であって、フィルタ下位系は、光ルミネセンス放射線の複数の部分に試料からの放射線を分離するように構成され、各部分は、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される放射線の異なるスペクトル範囲中の１つ以上の波長を含む、フィルタ下位系と、複数のセンサを含む、検出下位系であって、各センサは、フィルタ下位系によって透過される光ルミネセンス放射線の複数の部分のうちの１つの１つ以上の特徴を測定するのに好適である、検出下位系と、及び複数のセンサのそれぞれに通信可能に連結される制御装置であって、制御装置は、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲中の複数のセンサのうちの少なくとも１つからの信号を、試料の測定された領域から取得される複数のセンサの少なくとも１つからの信号と比較することによって、複数のセンサのそれぞれによって検出される光に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出することと、複数のセンサのそれぞれによって測定される１つ以上の信号に基づき、１つ以上の検出された光ルミネセンス欠陥を分類することとを行うように構成される制御装置を含むが、これらに限定されない。

【0011】

試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法が開示される。一実施形態では、本方法は、試料の表面に対して斜めの方向に沿って、試料の一部分上に斜照明波長の光ビームを方向付けることと、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に垂直照明波長の光ビームを方向付けることであって、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、垂直照明波長の光ビームを方向付けることと、試料からの放射線を収集することであって、試料からの放射線は、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線を収集することと、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長光を含む第２の放射線部分、及び斜照明波長光を含む少なくとも第３の放射線部分に、試料からの放射線を分離することと、第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴を測定することと、第２の放射線部分及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき、１つ以上の散乱欠陥を検出することと、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴を、試料の測定された領域から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴と比較することによって、第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出することと、を含んでもよいが、これらに限定されない。

【0012】

別の態様では、本方法は、試料の表面に対して斜めの方向に沿って、試料の一部分上に斜照明波長の光ビームを方向付けることと、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って垂直照明波長の光ビームを方向付けることであって、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、垂直照明波長の光ビームを方向付けることと、試料からの放射線を収集することであって、試料からの放射線は、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線を収集することと、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長を含む第２の放射線部分、斜照明波長を含む第３の放射線部分、及び試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス光と関連する紫外線スペクトル中の１つ以上の波長を含む少なくとも第４の放射線部分に、試料からの放射線を分離することと、第１の放射線部分、第２の放射線部分の１つ以上の特徴、第３の放射線部分の１つ以上の特徴、及び第４の放射線部分の１つ以上の特徴のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴を測定することと、第２の放射線部分及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき、１つ以上の散乱欠陥を検出することと、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、第３の放射線部分、及び第４の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴を、試料の測定された領域から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、第３の放射線部分、及び第４の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴と比較することによって、第１の放射線部分、第２の放射線部分、第３の放射線部分、及び第４の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出することと、を含んでもよいが、これらに限定されない。

【0013】

別の態様では、本方法は、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って垂直照明波長の光ビームを方向付けることであって、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、垂直照明波長の光ビームを方向付けることと、試料からの放射線を収集することであって、試料からの放射線は、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線を収集することと、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長を含む第２の放射線部分、及び試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス光と関連する紫外線スペクトル中の１つ以上の波長を含む少なくとも第３の放射線部分に、試料からの放射線を分離することと、第１の放射線部分、第２の放射線部分の１つ以上の特徴、及び第３の放射線部分の１つ以上の特徴のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴を測定することと、第２の放射線部分及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき、１つ以上の散乱欠陥を検出することと、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴を、試料の測定された領域から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴と比較することによって、第１の放射線部分、第２の放射線部分、第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出することと、を含んでもよいが、これらに限定されない。

【0014】

別の態様では、本方法は、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に垂直照明波長の光ビームを方向付けることであって、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、垂直照明波長の光ビームを方向付けることと、試料からの放射線を収集することであって、試料からの放射線は、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線を収集することと、光ルミネセンス放射線の複数の部分に試料からの放射線を分離することであって、各部分は、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光の異なるスペクトル範囲中の１つ以上の波長を含む、試料からの放射線を分離することと、光ルミネセンス放射線の複数の部分のそれぞれの１つ以上の特徴を測定することと、光ルミネセンス放射線の複数の部分のそれぞれの測定された１つ以上の特徴に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出することと、光ルミネセンス放射線の複数の部分のそれぞれと関連する１つ以上の信号に基づき、１つ以上の検出された光ルミネセンス欠陥を分類することと、を含んでもよいが、これらに限定されない。

【0015】

別の態様では、本方法は、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に垂直照明波長の光ビームを方向付けることであって、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である、垂直照明波長の光ビームを方向付けることと、試料の表面に対して斜めの方向に沿って、試料の一部分上に斜照明波長の光ビームを方向付けることと、試料からの放射線を収集することであって、試料からの放射線は、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線を収集することと、光ルミネセンス放射線の可視部分及び光ルミネセンス放射線の近紫外（ＮＵＶ）部分に、試料からの放射線を分離することと、光ルミネセンス放射線の可視部分及び光ルミネセンス放射線のＮＵＶ部分の１つ以上の特徴を測定することと、光ルミネセンス放射線の可視部分及び光ルミネセンス放射線のＮＵＶ部分の測定された１つ以上の特徴に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出することと、光ルミネセンス放射線の可視部分及び光ルミネセンス放射線のＮＵＶ部分と関連する１つ以上の信号に基づき、１つ以上の検出された光ルミネセンス欠陥を分類することと、を含んでもよいが、これらに限定されない。

【0016】

上記の発明の概要及び以下の発明を実施するための形態の両方が例示的かつ説明的なものにすぎず、必ずしも特許請求の範囲に記載される本発明を制限するものではないことを理解されたい。本明細書に組み込まれ、かつその一部をなす添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、発明の概要と合わせて、本発明の原理を説明するのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本開示の多くの利点は、添付の図面を参照することによって当業者によりよく理解され得る。

【0018】

【図1A】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための系の簡略化した概略図を示す。

【図1B】本発明の一実施形態に従う、光ルミネセンススペクトル上に重ねられた一組のスペクトル統合ビンを示す。

【図1C】本発明の一実施形態に従う、スパイラル走査検査系の検査経路の概念図を示す。

【図1D】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための系の簡略化した概略図を示す。

【図1E】本発明の一実施形態に従う、光ルミネセンススペクトル上に重ねられた一組のスペクトル統合ビンを示す。

【図1F】本発明の一実施形態に従う、暗コントラストモード及び明コントラストモードで取得される積層不良欠陥及び基底面転位の画像データを示す。

【図1G】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための系の簡略化した概略図を示す。

【図1H】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための系の簡略化した概略図を示す。

【図1I】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための系の簡略化した概略図を示す。

【図1J】本発明の一実施形態に従う、光ルミネセンススペクトル上に重ねられた一組のスペクトル統合ビンを示す。

【図2】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法で実施されるステップを示すプロセスフロー図である。

【図3】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法で実施されるステップを示すプロセスフロー図である。

【図4】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法で実施されるステップを示すプロセスフロー図である。

【図5】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法で実施されるステップを示すプロセスフロー図である。

【図6】本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法で実施されるステップを示すプロセスフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

【0020】

図１Ａ～１Ｊを大まかに参照すると、本発明に従う、試料に対する欠陥検出及び光ルミネセンス測定及び欠陥分類のための系が記載される。本明細書において、半導体デバイス層中に存在する積層不良（ＳＦ）及び基底面転位（ＢＰＤ）などのある特定の結晶欠陥が、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、λ＜３８５ｎｍ）で励起されるとき、弱くはあるが特徴的なルミネセンス特性をもたらし得ることに留意されたい。例えば、広バンドギャップ半導体パワーデバイス（例えば、炭化ケイ素ベースのパワーデバイスまたは窒化ガリウムベースのパワーデバイス）のエピ層と関連する積層不良及び基底面欠陥は、紫外線光で証明されるとき、光ルミネセンス光を出射し得る。炭化ケイ素（ＳｉＣ）ベースのパワーデバイスの場合、関連した積層不良において光ルミネセンスを刺激するために使用される紫外線光は、パワーデバイス産業において、エピ層成長のために一般的に称される４Ｈ－ＳｉＣバンドギャップ、ＳｉＣポリタイプにおおよそ対応し得る。

【0021】

系１００（例えば、図１Ａ）の種々の実施形態が、単一プラットフォーム（例えば、同じ光学ヘッド中に位置する）中で、光ルミネセンス（ＰＬ）マッピング及び欠陥検出を同時に実施するための光アーキテクチャ及び解析手順に部分的に向けられる。具体的には、いくつかの実施形態では、本発明は、広バンドギャップ半導体ベースのパワーデバイスなど、所与の試料の基質及びエピ層部分中の散乱及び光ルミネセンス欠陥検出を可能にし得る。加えて、本発明の種々の実施形態は、スパイラル走査検査構成（例えば、ＫＬＡ－ＴＥＮＣＯＲによるＳＵＲＦＳＣＡＮ系）を利用した散乱及び光ルミネセンス欠陥検出を実施し得、減速、停止、及び方向変化が回避されるため、より迅速な検査プロセスを提供する。

【0022】

本発明は、調節可能な光アーキテクチャを提供し、所与のセンサが、所与の光ルミネセンススペクトルの選択された部分（すなわち、スペクトルビン）を検出することを可能にする。図１Ｂに示されるように、積層不良または基底面欠陥などの複数の種類の光ルミネセンス欠陥を含む試料は、紫外線光で励起されるとき、強力な光ルミネセンススペクトル１３４を生成し得る（例えば、図１Ｂのピーク１４３ｂ～１４３ｄを参照されたい）。さらに、各種類の積層不良が、光ルミネセンスピークの位置などの特徴的な光ルミネセンススペクトル特性を生成し得ることに留意されたい。例えば、図１Ｂに示されるように、４Ｓ型の積層不良は、３２５ｎｍのレーザで励起されるとき、約４６０ｎｍのピークを示し得、２Ｓ型の積層不良は、３２５ｎｍのレーザで励起されるとき、約５００ｎｍのピークを示し得、バー型の積層は、３２５ｎｍのレーザで励起されるとき、約４２０ｎｍのピークを示し得る。本発明は、所与の試料と関連する光ルミネセンススペクトルの選択されたスペクトル帯域を独立して測定し、それらの測定に基づき、構成する光ルミネセンス欠陥を検出及び／または分類してもよい（例えば、試料中の積層不良の種類を分類する）。本明細書において、図１Ｂに示されるスペクトルが３２５ｎｍのＵＶレーザで取得されたが、図１Ｂに示される原理はまた、３５５ｎｍのレーザなどであるが、これに限定されない、３２５ｎｍとは異なる波長のレーザで生成されるスペクトルにおいても観察されることに留意されたい。

【0023】

図１Ａは、本発明の一実施形態に従う、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための系１００のブロック図を示す。一実施形態では、系１００は、試料１０４の表面に対して斜めの方向に沿って、試料１０４の一部分上に、斜照明波長λ_Ｏを有する光ビーム１０１（例えば、レーザビーム）を方向付けるように構成される斜入射放射線源１０３を含む。別の実施形態では、系１００は、試料１０４の表面に対して垂直な方向に沿って、試料１０４の一部分上に、垂直照明波長λ_Ｎを有する光ビーム１１０（例えば、レーザビーム）を、（１つ以上の光学素子を介して）方向付けるように構成される垂直入射放射線源１０２を含む。斜入射放射線源１０３は、任意の波長または波長の範囲の光を出射してもよい。さらに、斜入射放射線源１０３は、当該技術分野で既知の任意の放射線源を含んでもよい。例えば、斜入射放射線源１０３は、レーザを含んでもよいが、これに限定されない。一実施形態では、斜入射放射線源１０３は、可視スペクトルレーザを含んでもよい。例えば、斜入射放射線源１０３は、４０５ｎｍの光を出射することが可能なレーザを含んでもよいが、これに限定されない。代替の実施形態では、斜入射放射線源１３０は、紫外線スペクトルレーザを含んでもよい。

【0024】

一実施形態では、系１００は、１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される斜入射光を収集及び解析することによって、試料１０４の表面上（または中）の１つ以上の欠陥を検出してもよい。本明細書において、斜入射放射線源１０３及び対応する検出下位系を含むことは、系１００が本発明の少なくともいくつかの構成で、暗視野モードで動作することを可能にすることに留意されたい。さらに、本明細書において、粒子欠陥がピット欠陥よりも、斜めの角度において基質に影響を与える光に対して強力な応答を示すため、斜入射源１０３からの光が、試料１０４の表面におけるピット欠陥と粒子欠陥との間の区別を補助することに留意されたい。したがって、斜入射光（例えば、４０５ｎｍ）に対応する波長（または波長範囲）で測定された応答に基づき、試料表面における１つ以上の欠陥が、ピット欠陥または粒子欠陥のいずれかに分類されてもよい（例えば、制御装置１４１を介して分類される）。ピット及び粒子欠陥を区別するのに好適な検査系及び方法は、２０１１年３月１３日出願のＶａｅｚ－Ｉｒａｖａｎｉらの米国特許第６，２０１，６０１号に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0025】

垂直入射放射線源１０２は、試料１０４のエピ層中に位置する積層不良欠陥など、試料１０４の表面の１つ以上の光ルミネセンス欠陥を刺激して、光ルミネセンス光を出射させるのに好適な任意の波長または波長の範囲の光を出射してもよい。例えば、垂直入射放射線１１０は、紫外線光を含んでもよい。一実施形態では、垂直入射放射線１１０の波長λ_Ｎは、斜入射放射線１０１の波長λ_Ｏよりも小さい。例えば、垂直入射放射線１１０が、３５５ｎｍの波長を有する紫外線光を含んでもよい一方で、斜入射放射線１０１は、４０５ｎｍの波長を有してもよい。さらに、垂直入射放射線源１０２は、当該技術分野で既知の任意の放射線源を含んでもよい。例えば、垂直入射放射線源１０２は、レーザを含んでもよいが、これに限定されない。例えば、垂直入射放射線源１０２は、紫外線連続波（ＣＷ）レーザなどの紫外線レーザを含んでもよいが、これに限定されない。例えば、垂直入射放射線源１０２は、３５５ｎｍの光を出射することが可能な紫外線レーザを含んでもよいが、これに限定されない。本明細書において、３５５ｎｍのＵＶ光が試料の積層不良欠陥において光ルミネセンス出射を刺激するのに好適であることに留意されたい。さらに、３５５ｎｍの波長が制限ではなく、単に例示のために提供されることに留意されたい。本明細書において、光の異なる波長が、異なる種類の光ルミネセンス欠陥において光ルミネセンス出射を刺激するために、本発明の垂直入射光源１０２によって利用され得ることが認識される。

【0026】

本明細書にすでに記載された光ルミネセンスを刺激する態様に加えて、系１００は、１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される垂直入射光を収集及び解析することによって、試料１０４の表面上の１つ以上の欠陥を検出してもよい。この関連で、垂直入射放射線源１０２及び対応する検出下位系は、系１００が、本発明の少なくともいくつかの適用において、暗視野モードで動作することを可能にする。

【0027】

本明細書において、用語「斜照明波長」及び「垂直照明波長」が制限的ではなく、例示及び明確さのために、提供されることに留意されたい。

【0028】

一実施形態では、系１００は、試料１０４からの放射線を収集するように構成される一組の収集光学素子１０６を含む。収集光学素子１０６は、試料１０４の上に位置付けられ、試料１０４からの光を収集し、収集した光をフィルタ下位系１１５の入力及び系１００の種々のセンサに方向付けるように構成される、集光器１０８を含んでもよい。

【0029】

別の実施形態では、試料１０４から発する放射線１１２は、試料１０４の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料１０４の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線を含んでもよい。例えば、集光器１０８は、試料１０４から散乱及び／または放射された光を収集するように構成される。例えば、垂直入射源１０２からの光１１０及び／または斜入射源１０３からの光１０１が試料１０４の表面（例えば、試料のエピ層または試料の基質）に影響を与えた後、光は、試料１０４の表面の１つ以上の部分または試料１０４の表面に位置する欠陥によって、光ルミネセンスを介して散乱または放射されてもよい。集光器１０８は、散乱または放射された光を収集し、フィルタ下位系１１５の入力に光を透過してもよい。上記の記載が、図１Ａに図示される形状との関連で本発明を説明している一方で、本発明は、そのような形状または光収集装置及び方法に限定されない。例えば、本明細書において、系１００は、別の方法として、試料１０４から反射される光を収集及び測定するように構成されてもよいことが認識される。

【0030】

収集光学素子１０６の集光器１０８は、当該技術分野で既知の集光器または対物レンズなどの任意の光収集装置を含んでもよい。例えば、集光器１０８は、図１Ａに示されるような逆カセグレン式反射対物レンズを含んでもよいが、これに限定されない。本明細書において、収集光学素子１０６が、単に例示目的で提供される図１Ａに示される構成に限定されないことに留意されたい。本明細書において、系１００の収集光学素子１０６は、試料１０４から散乱または放射されている照明を収集し、その照明を本発明のフィルタ下位系１１５及び検出下位系１３７に方向付けるための多くの追加の光学素子（例えば、レンズ、鏡、フィルタなど）を含んでもよいことが認識される。散乱または光ルミネセンス放射された光を収集するのに好適な光収集下位系は、２０１０年８月２４日出願の米国特許出願第１２／８６１，８９４号に記載され、その全体が上記に組み込まれる。散乱または光ルミネセンス放射された光を収集するのに好適な追加の光収集下位系は、２０１１年３月１５日出願のＭｅｅｋｓの米国特許第７，９０７，２６９号に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0031】

別の実施形態では、系１００は、フィルタ下位系１１５を含む。一実施形態では、フィルタ下位系１１５は、一組の収集光学素子１０６によって収集される放射線１１４を受容するように配列される。例えば、散乱光または放射ＰＬ光などの試料１０４からの放射線１１４は、収集光学素子１０６の集光器１０８によって収集され、次いで、フィルタ下位系１１５の１つ以上の部分に透過されてもよい。別の実施形態では、フィルタ下位系１１５は、試料１０４の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長λ_Ｎを含む第２の放射線部分、及び斜照明波長λ_Ｏを含む少なくとも第３の放射線部分に、試料１０４からの放射線１１４を分離するように構成される。

【0032】

本開示の目的で、用語「放射線の部分」及び「スペクトルビン内の放射線」は、同じ意味で使用されてもよい。この関連で、「可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分」は、「可視または近赤外光ルミネセンススペクトルビン内の光」と見なされ得る。さらに、「垂直照明波長λ_Ｎを含む第２の放射線部分」は、「第２の散乱垂直ビン内の光」と見なされ得、「斜照明波長λ_Ｏを含む第３の放射線部分」は、「第３の散乱傾斜ビン内の光」と見なされ得る。

【0033】

一実施形態では、フィルタ下位系１１５は、試料１０４の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分１３１、垂直照明波長λ_Ｎを含む第２の放射線部分１３３、及び斜照明波長λ_Ｏを含む少なくとも第３の放射線部分１３５に、試料１０４から受容される放射線１１４を分離するように構成される１つ以上の光学素子を含む。

【0034】

一実施形態では、系１００は、フィルタ下位系１１５によって透過される第１の放射線部分１３１の１つ以上の特徴、フィルタ下位系１１５によって透過される第２の放射線部分１３３及びフィルタ下位系１１５によって透過される第３の放射線部分１３５の１つ以上の特徴を測定するための検出下位系１３７を含む。一実施形態では、検出下位系１３７は、フィルタ下位系によって透過される第１の放射線部分１３１の１つ以上の特徴を測定するための第１のセンサ１２２、フィルタ下位系１１５によって透過される第２の放射線部分１３３の１つ以上の特徴を測定するための第２のセンサ１２４、及びフィルタ下位系１１５によって透過される第３の放射線部分１３５の１つ以上の特徴を測定するための少なくとも第３のセンサ１２６を含む。

【0035】

一実施形態では、第１の光学素子１１６は、試料から受容される放射線１１４からの第１の放射線部分を含む第１の放射線スペクトル範囲１０７を分離し、検出下位系１３７の第１のセンサ１２２に向かって第１の放射線スペクトル範囲１０７を方向付けてもよい。

【0036】

別の実施形態では、第２の光学素子１１８は、第１の放射線スペクトル範囲１０７中に含まれない第１の光学素子１１６からの放射線１０９を受容してもよい。別の実施形態では、第２の光学素子１１８は、第１の光学素子から受容される放射線１０９からの第２の放射線部分を含む第２の放射線スペクトル範囲１１１を分離し、検出下位系１３７の第２のセンサ１２４に向かって第２の放射線スペクトル範囲１１１を方向付けてもよい。

【0037】

別の実施形態では、第３の光学素子１２０は、第１の放射線スペクトル範囲１０７または第２の放射線スペクトル範囲１１１中に含まれない第２の光学素子１１８からの放射線１１３を受容してもよい。別の実施形態では、第３の光学素子１２０は、検出下位系１３７の第３のセンサ１２６に向かって、第３の放射線部分を含む第３の放射線スペクトル範囲１１３の少なくとも一部分を方向付けてもよい。

【0038】

フィルタ下位系１１５の光学素子は、図１Ａに示されるように、第１、第２、及び第３の放射線スペクトル範囲に、試料から受容される光１１４を分離するのに好適な、当該技術分野で既知の任意の光学素子を含んでもよいことに留意されたい。

【0039】

一実施形態では、第１の光学素子１１６は、試料から受容される放射線１１４からの第１の放射線部分を含む第１の放射線スペクトル範囲１０７を分離し、第１のセンサ１２２に向かって第１の放射線スペクトル範囲１０７を方向付けるのに好適な、長波通過（ＬＷＰ）などの第１の二色性ビームスプリッタを含んでもよい。別の実施形態では、第２の光学素子１１８は、第１の二色性ビームスプリッタ１１６から放射線１０９を受容し、第１の二色性ビームスプリッタから受容される放射線１０９からの第２の放射線部分を含む第２の放射線スペクトル範囲１１１を分離し、第２のセンサ１２４に向かって第２の放射線スペクトル範囲１１１を方向付けるのに好適な第２の二色性ビームスプリッタ（例えば、ＬＷＰフィルタ）を含んでもよい。

【0040】

別の実施形態では、第３の光学素子１２０は、第２の二色性ビームスプリッタから放射線１１３を受容し、第３のセンサ１２６に向かって第３の放射線部分を含む第３の放射線スペクトル範囲１１３の少なくとも一部分を方向付けるための鏡１２０を含んでもよい。

【0041】

代替の実施形態では、第３の光学素子１２０が、少なくとも、第２の光学素子１１８から受容される放射線からの第３の放射線部分を含む第３の放射線スペクトル範囲１１３の一部分を分離し、第３のセンサ１２６に向かって第３の放射線スペクトル範囲１１３を方向付ける一方で、第１の放射線スペクトル範囲１０７、第２のスペクトル範囲、または第３の放射線スペクトル範囲１１３の放射線１０９中に含まれない放射線を、光学素子１２０から下流に位置する１つ以上の追加の光学装置（図１Ａには図示せず）に透過するように構成されてもよい。本実施例では、図１Ａに示される鏡１２０は、光への追加のアクセスポートを提供する働きをする、二色性ビームスプリッタ（例えば、ＬＷＰフィルタ）と置き換えられてもよい。例えば、本実施形態において二色性ビームスプリッタを通過する光は、光ファイバを介して外部検出器に連結されてもよい。この関連で、系１００は、放射線のこの部分をさらに解析してもよい。例えば、図示されないが、系１００は、光学素子１２０を通過する光を解析するように配列される分光計を含んでもよい。センサ１２２、１２４、または１２６に方向転換されない光を解析するのに好適な分光計系は、概して、米国出願第１２／８６１，８９４号に記載され、その全体は、参照により上記に組み込まれる。

【0042】

一実施形態では、フィルタ下位系１１５は、検出下位系１３７のセンサ１２２、１２４、または１２６のそれぞれが、予め選択された光の帯域を受容するように、試料１０４から受容される光１１４を選択的にフィルタリングするように構成されてもよい。

【0043】

別の実施形態では、図１Ａに示されるように、フィルタ下位系は、系１００が、対象の種々の放射線帯域を選択的に測定することを可能にするために、一組の狭帯域フィルタを含む。一実施形態では、系１００のフィルタ下位系１１５は、第１の狭帯域フィルタ１２８を含む。例えば、第１の狭帯域通過フィルタ１２８は、第１のセンサ１２２と第１の光学素子１１６との間に位置付けられてもよい。この関連で、第１の狭帯域通過フィルタ１２８は、光学素子１１６から第１の放射線スペクトル範囲１０７を受容し、第１の放射線部分１３１を第１のセンサ１２２に透過する一方で、第１の放射線部分中に含まれない放射線を遮断してもよい。

【0044】

別の実施形態では、系１００のフィルタ下位系１１５は、第２の狭帯域通過フィルタ１３０を含む。例えば、狭帯域通過フィルタ１３０は、第２のセンサ１２４と第２の光学素子１１８との間に位置付けられてもよい。この関連で、第２の狭帯域通過フィルタ１３０は、第２の放射線スペクトル範囲１１１を受容し、第２の放射線部分１３３を第２のセンサ１２４に透過する一方で、第２の放射線部分１３３中に含まれない放射線を遮断してもよい。

【0045】

別の実施形態では、系１００のフィルタ下位系１１５は、第３の狭帯域通過フィルタ１３２を含む。例えば、狭帯域通過フィルタ１３２は、第３のセンサ１２６と第３の光学素子１２０との間に位置付けられてもよい。この関連で、第３の狭帯域通過フィルタ１３２は、第３の放射線スペクトル範囲１１３を受容し、第３の放射線部分１３５を第３のセンサ１２６に透過する一方で、第３の放射線部分１３５中に含まれない放射線を遮断してもよい。

【0046】

系１００が、対応するセンサに種々の帯域の光を方向付けるために、狭帯域フィルタ及びＬＷＰフィルタを使用することとの関連で記載されてきたが、本発明は、この光アーキテクチャに限定されない。むしろ、系１００に関して図示される光学的構成は、単に例示のために提供され、制限的ではない。本発明の所望のスペクトル帯域に、試料１０４の放射線１１４を分離するために、種々の類似した光学的構成が実装されてもよいことが予想される。例えば、系１００は、１つ以上の分光計が備わった光学的構成を含んでもよい。別の例として、系１００は、光検出器に光学的に連結された１つ以上の回折素子（例えば、回折格子）が備わった光学的構成を含んでもよい。別の例として、系１００は、光検出器に光学的に連結された１つ以上の分散素子（例えば、プリズム）が備わった光学的構成を含んでもよい。

【0047】

一実施形態では、フィルタ下位系１１５及びセンサ１２２は、第１のセンサ１２２が試料１０４からの１つ以上のＰＬ欠陥から放射される可視ＰＬ光または近ＩＲ光に対応する光を受容するように配列されてもよい。一実施形態では、垂直入射源１０２は、約３５５ｎｍの波長を有するレーザ光などの紫外線光で、試料１０４の１つ以上の部分を照明してもよい。それに応答して、試料のエピ層中に存在するＰＬ欠陥は、ＵＶ光を吸収し、次いで、可視及び／または近ＩＲスペクトル中の光を放射してもよい。次いで、第１の狭帯域通過フィルタ１２８は、４１７～９００ｎｍの光などの選択された帯域の光を第１のセンサ１２２に透過し、系１００が可視及び／または近ＩＲスペクトル中の積層不良を検出することを可能にしてもよい。本明細書にさらに記載されるように、選択された帯域のスペクトル位置及び幅は、所与の試料１０４中に存在する予想されるＰＬ特性の関数であってもよく、系１００が特定のＰＬ検出シナリオに調整されることを可能にする。

【0048】

別の実施形態では、フィルタ下位系１１５及びセンサ１２４は、第２のセンサ１２４が、欠陥及び／または試料表面によって散乱される垂直入射波長光λ_Ｎを含む光を受容するように配列されてもよい。一実施形態では、垂直入射源１０２は、波長λ_Ｎの垂直入射光１１０（例えば、３５５ｎｍの光などの紫外線光）で、試料１０４の１つ以上の部分を照明してもよい。それに応答して、試料１０４の表面の１つ以上の欠陥または部分は、λ_Ｎ光を散乱または反射してもよい。次いで、第２の狭帯域通過フィルタ１３０は、λ_Ｎ源によって出射される光を含む波長帯域などの選択された帯域の光を、第２のセンサ１２４に透過してもよい。例えば、垂直入射源１０２が３５５ｎｍの光を出射するＵＶ源である場合、第２の狭帯域通過フィルタ１３０は、３５０～３６０ｎｍの範囲の光を透過するように構成されてもよい。

【0049】

別の実施形態では、フィルタ下位系１１５及び第３のセンサ１２６は、第３のセンサ１２６が、欠陥及び／または試料１０４の表面によって散乱される斜入射波長光λ_Ｏを含む光を受容するように配列されてもよい。一実施形態では、斜入射源１０３は、波長λ_Ｏの斜入射光１０１（例えば、４０５ｎｍの光）で、試料１０４の１つ以上の部分を照明してもよい。それに応答して、試料１０４表面の１つ以上の欠陥または部分は、λ_Ｏ光を散乱または反射してもよい。次いで、第３の狭帯域通過フィルタ１３２は、λ_Ｏ源によって出射される光を含む波長帯域などの選択された帯域の光を、第３のセンサ１２６に透過してもよい。例えば、斜入射源１０３が４０５ｎｍの光を出射する場合、第３の狭帯域通過フィルタ１３２は、４００～４１０ｎｍの範囲の光を透過し、系１００がＵＶスペクトル中の積層不良を検出することを可能にするように構成されてもよい。別の例として、斜入射源１０３が４０５ｎｍの光を出射する場合、第３の狭帯域通過フィルタ１３２は、３７０～４１０ｎｍの範囲の光を透過し、系１００が近ＵＶ（ＮＵＶ）スペクトル中の積層不良及び基底面転位欠陥を検出することを可能にするように構成されてもよい。

【0050】

本明細書において、上記のフィルタ下位系１１５及び検出下位系１３７の実装が、系１００が、照明された試料１０４からの種々の信号寄与を分離することを可能にすることに留意されたい。この関連で、それぞれの分離された測定を可能にする方法で、ＵＶ源によって刺激される斜入射照明の散乱、垂直入射照明の散乱、及び放射ＰＬ光を同時に測定することが可能である。加えて、上記の構成は、散乱された斜入射光及び散乱された垂直入射光に対するクロストークを回避するのを補助する（すなわち、低レベルの散乱光への望ましくない帯域の結合）。

【0051】

本明細書において、センサ１２２、１２４、または１２６（及び本明細書にさらに記載される実施形態のセンサ）が、当該技術分野で既知の任意の種類の光センサアーキテクチュアを含んでもよいことに留意されたい。例えば、系１００のセンサは、光電子増倍管（ＰＭＴ）を含んでもよいが、これに限定されない。代替の実施形態では、系１００のセンサは、フォトダイオード（例えば、アバランシェフォトダイオード）を含んでもよいことに留意されたい。

【0052】

一実施形態では、系１００は、図１Ａ及び１Ｄに示されるように、検出下位系１３７の１つ以上の部分に通信可能に連結される制御装置１４１を含む。一実施形態では、制御装置１４１は、検出下位系１３７の第１のセンサ１２２、第２のセンサ１２４、及び第３のセンサ１２６に通信可能に連結される。この関連で、制御装置１４１（例えば、制御装置１４１の１つ以上のプロセッサ）は、第１のセンサ１２２、第２のセンサ１２４、及び第３のセンサ１２６からの測定結果を受信してもよい。

【0053】

一実施形態では、制御装置１４１は、試料１０４の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される可視及び／または近赤外光を少なくとも部分的に含む、定義された可視または近赤外スペクトルビン（例えば、４１７～９００ｎｍ）の範囲内に入る光に対応する、第１の放射線部分の１つ以上の特徴（例えば、信号強度）を示す信号を受信してもよい。別の実施形態では、制御装置１４１は、垂直入射波長λ_Ｎ（例えば、３５５ｎｍ）を含む波長範囲を含む、定義された散乱垂直スペクトルビン（例えば、３５０～３６０ｎｍ）の範囲内に入る光に対応する、第２の放射線部分の１つ以上の特徴（例えば、信号強度）を示す信号を受信してもよい。別の実施形態では、制御装置１４１は、斜入射波長λ_Ｏ（例えば、４０５ｎｍ）を含む波長範囲を含む、定義された散乱傾斜スペクトルビン（例えば、４００～４１０ｎｍ）の範囲内に入る光に対応する、第３の放射線部分の１つ以上の特徴（例えば、信号強度）を示す信号を受信してもよい。

【0054】

一実施形態では、制御装置１４１は、第２のセンサ１２４及び第３のセンサ１２６のうちの少なくとも１つによって測定される光に基づき、１つ以上の散乱欠陥を検出してもよい。一実施形態では、制御装置１４１は、λ_Ｎ光（例えば、３５５ｎｍ）を散乱する粒子などの欠陥を同定するために、第２のセンサ１２４の１つ以上の信号を解析してもよい。別の実施形態では、図示されないが、系１００は、鏡面反射性を測定するための反射モード（すなわち、明視野チャネル）の垂直入射チャネル（すなわち、ＵＶスペクトル中の源１０２及びセンサ１２４）、ならびに１つ以上のスロープチャネルを利用し、ＵＶ光に対する種々の広帯域ギャップ半導体材料（例えば、ＳｉＣ及びＧａＮ）の不透明な性質により、高い画質をもたらすように構成されてもよい。別の実施形態では、図示されないが、系１００は、鏡面反射性、スロープチャネルデータ、及び位相チャネルデータなどであるが、これらに限定されないマルチチャネル信号を得るために、斜入射チャネルからの反射された光（例えば、４０５ｎｍの光）を利用するように構成されてもよい。

【0055】

一実施形態では、制御装置１４１は、λ_Ｏの波長を有する光（例えば、４０５ｎｍ）を散乱する粒子などの欠陥を同定するために、第３のセンサ１２６の１つ以上の信号を解析してもよい。別の実施形態では、系１００は、波長λ_Ｏの斜めに反射された光を利用し、鏡面反射性、スロープ、及び位相チャネルなどであるが、これらに限定されない、マルチチャネル信号を得てもよい。

【0056】

別の実施形態では、系１００は、照明波長（例えば、４０５ｎｍ）が試料１０４の所与の広帯域ギャップ材料（例えば、ＳｉＣ）に対して透明である場合、前面散乱から後面散乱を分離するのを補助するために、１つ以上の共焦点開口（図示せず）を含んでもよい。１つ以上の共焦点開口の適用は、概して、２０１０年６月２４日出願のＭｅｅｋｓの米国特許第７，９０７，２６９号に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0057】

別の実施形態では、制御装置１４１は、第１のセンサによって測定される１つ以上の信号特徴（例えば、信号強度）などの１つ以上の特徴、第２のセンサによって測定される１つ以上の特徴、及び第３のセンサによって測定される１つ以上の特徴のうちの少なくとも１つに基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出してもよい。別の実施形態では、制御装置１４１は、光ルミネセンス欠陥のない試料１０４の範囲中の第１のセンサ１２２、第２のセンサ１２４、及び第３のセンサ１２６のうちの少なくとも１つからの１つ以上の特徴を、試料１０４の測定された領域から取得される第１のセンサ１２２、第２のセンサ１２４、及び第３のセンサ１２６のうちの少なくとも１つからの信号と比較することによって、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出してもよい。一実施形態では、光ルミネセンス欠陥のない範囲の信号強度の測定値を得るとき、センサ１２２～１２６のうちの１つ以上は、光ルミネセンス欠陥がないことが確認された範囲から検出データを取得することができる。曲線１４３ａは、光ルミネセンス欠陥のない試料の領域の波長曲線に対する一組の光ルミネセンス強度である。本明細書において、この光ルミネセンス欠陥のない曲線１４３ａが、次いで、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を同定するために、試料１０４の追加の領域から取得されるデータと比較されてもよいことに留意されたい。

【0058】

別の実施形態では、制御装置１４１は、検出された１つ以上の光ルミネセンス欠陥の既知の位置と合わせて、第１のセンサによって測定される１つ以上の特徴、第２のセンサによって測定される１つ以上の特徴、及び第３のセンサによって測定される１つ以上の特徴のうちの少なくとも１つに基づき、検出された１つ以上の光ルミネセンス欠陥をマッピングしてもよい。この関連で、２次元マップが検出器によって生成されてもよく、それにより、各検出器によって測定されるスペクトル特性は、所与の測定位置にプロットされる。このようにして、複数のスペクトル帯域のマッピングを表示する局所的な図が示されてもよい。代替の実施形態では、制御装置１４１は、複数のスペクトル帯域の一部分のみを選択的に表示してもよい。この関連で、制御装置１４１は、単一のスペクトル帯域中で測定される特性のマップを示してもよく、または２つ以上のスペクトル帯域中で測定される特性のマップを示してもよい。

【0059】

別の実施形態では、制御装置１４１は、第１のセンサによって測定されるスペクトル特徴（例えば、１つ以上のピークのスペクトル、強度、スペクトル位置）などの１つ以上の特徴、第２のセンサによって測定される１つ以上の特徴、及び第３のセンサによって測定される１つ以上の特徴のうちの少なくとも１つに基づき、検出された１つ以上の光ルミネセンス欠陥を分類してもよい。本明細書において、特定の種類の光ルミネセンス欠陥（または複数の欠陥）が、すでに記載され、かつ図１Ｂの曲線１４３ｂ～１４３ｄによって示されるように、特徴的なスペクトルを示すことに留意されたい。図１Ｂに示されるスペクトルビン１４５及び／またはスペクトルビン１４７などの特定のスペクトルビンの強度を測定することによって、制御装置１４１は、測定されている光ルミネセンス欠陥の種類を決定してもよい。例えば、制御装置１４１は、１つ以上の検出された光ルミネセンス欠陥の種類を同定するために、本明細書にすでに記載された測定及び検出された結果を、ルックアップテーブルと比較してもよい。例えば、積層不良欠陥（例えば、バー形積層不良、２ＳＳＦ積層不良、４ＳＳＦ積層不良など）などの種々の種類の光ルミネセンス欠陥を、対応する光ルミネセンススペクトルと関連付ける情報を含むルックアップテーブルは、系１００（または追加の系）によって構築され、メモリ中に記憶されてもよい。特定の積層不良と関連する光ルミネセンススペクトルは、概して、Ｆｅｎｇｅｔａｌ．，“ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＳｔａｃｋｉｎｇＦａｕｌｔｓｉｎ４Ｈ－ＳｉＣＥｐｉｌａｙｅｒｓｂｙＲｏｏｍ－ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭｉｃｒｏｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＭａｐｐｉｎｇ，”ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．９２，Ｉｓｓｕｅ２２（２００８）に記載され、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書において、効果的な分類が追加のセンサを有する設定で達成され、それにより、センサのそれぞれが、所与の積層不良時間に対する既知のスペクトル特性に対応する所与のスペクトルビンに一致されることに留意されたい。このアプローチは、本明細書においてさらにより詳細に考察される。

【0060】

一実施形態では、スペクトルビン１４５は、本明細書にすでに記載されたように、フィルタ下位系１１５及び検出下位系１３７で達成される、３５５ｎｍのレーザで光ルミネセンスを刺激し、４２０～７００ｎｍスペクトル帯域を使用して光ルミネセンス光を検出することによって生成されるＵＶ－可視光ルミネセンス統合帯域を表してもよい。別の実施形態では、図１Ｂに示されるように、スペクトルビン１４７は、本明細書にすでに記載されたように、フィルタ下位系１１５及び検出下位系１３７で達成される、３５５ｎｍのレーザで光ルミネセンスを刺激し、４００～４１０ｎｍスペクトル帯域を使用して光ルミネセンス光を検出することによって生成されるＵＶ－ＵＶ光ルミネセンス統合帯域を表してもよい。別の実施形態では、図１Ｅに示されるように、スペクトルビン１４７は、本明細書にすでに記載されたように、フィルタ下位系１１５及び検出下位系１３７で達成される、３５５ｎｍのレーザで光ルミネセンスを刺激し、３７０～４１０ｎｍスペクトル帯域などであるが、これに限定されないより広い帯域を使用して光ルミネセンス光を検出することによって生成されるＵＶ－ＮＵＶ光ルミネセンス統合帯域を表してもよい。追加の実施形態では、スペクトルビン１４７が、ＮＵＶ出射欠陥を検出する目的で、３７０～４００ｎｍなどであるが、これに限定されないスペクトル範囲に対応してもよいことに留意されたい。本明細書において、図１Ｅのスペクトルビン構成が、積層不良及び基底面転位の両方を検出するのに好適であることに留意されたい。

【0061】

本明細書において、スペクトルビン１４５を使用した可視／ＮＩＲ検出は、「ポジティブ」コントラストまたは「明」コントラスト検出プロセスに対応してもよく、それにより、光ルミネセンススペクトル中の特徴的なピークの強度が、光ルミネセンス欠陥のない曲線１４３ａに対応する背景強度よりも大きいことに留意されたい。対照的に、スペクトルビン１４７（例えば、３７０～４１０ｎｍなどの帯域に対応する）を使用したＮＵＶ検出は、「ネガティブ」コントラストまたは「暗」コントラスト検出プロセスに対応してもよく、それにより、光ルミネセンススペクトル中の特徴的なピークの強度は、光ルミネセンス欠陥のない曲線１４３ａに対応する背景強度よりも小さい。

【0062】

図１Ｆは、本発明の１つ以上の実施形態に従って、ＮＵＶベースの暗コントラスト検出スキーム及び可視ベースの明コントラスト検出スキームを利用して取得される画像データを示す、一対の光ルミネセンス検査画像を示す。画像１７０は、上記のＮＵＶ帯域（例えば、３７０～４１０ｎｍ）に対応するスペクトルビンを利用して取得される画像データを示す。画像１７０に示されるように、積層不良１７２及び基底面転位１７４の両方は、高レベルのネガティブコントラストを示す。しかしながら、分離した基底面転位の積層不良部分１７６は、よりかすかなネガティブコントラストを示す。画像１７８は、上記の可視帯域（例えば、４２０～７００ｎｍ）に対応するスペクトルビンを利用して取得される画像データを示す。画像１７８に示されるように、積層不良１７２及び分離した基底面転位の積層不良部分１７６の両方は、比較的強いポジティブコントラストを示す。しかしながら、基底面転位１７４は、画像１７８中で測定可能な明コントラストを示していない。本明細書において、基底面転位１７４はまた、７５０～９００ｎｍなどＮＩＲ帯域でかすかに明るいことも既知であることに留意されたい。

【0063】

代替の実施形態では、図１Ｄに示されるように、制御装置１４１は、斜入射放射線源１０３を選択可能に停止するように構成される。一実施形態では、少なくともλ_Ｏの光を含む範囲の放射線を検出してもよい第２のセンサ１２４が、１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線を検出するために利用されてもよい。さらなる実施形態では、制御装置１４１は、第２のセンサ１２４による光ルミネセンス測定前に、斜入射放射線源１０３を停止してもよい。例えば、λ_Ｏ＝４０５ｎｍであり、センサ１２４が４００～４１０ｎｍの帯域の放射線を検出するように構成される場合、制御装置１４１は、３５５ｎｍの紫外線放射線源１０２による刺激によって生成された、４００～４１０ｎｍの帯域内の光ルミネセンス光をサンプリングするために、斜入射放射線源１０３を停止してもよい。本明細書において、この検出シナリオ（すなわち、欠陥によって散乱されたλ_Ｏ放射線を検出すること、及び同じ範囲の光ルミネセンス放射線を検出すること）は、ウエハの２回の検査段階を利用して実施されてもよい。

【0064】

一実施形態では、制御装置１４１は、１つ以上のプロセッサ（図示せず）及び非一時的記憶媒体（すなわち、メモリ媒体）を含む。この関連で、制御装置１４１の記憶媒体（または任意の他の記憶媒体）は、制御装置１４１の１つ以上のプロセッサに、本開示を通して記載される種々のステップのいずれかを実施させるように構成されるプログラム命令を含む。本開示の目的で、用語「プロセッサ」は、メモリ媒体からの命令を実行する処理能力を有する任意のプロセッサまたは論理素子（複数可）を包含すると広く定義され得る。この意味で、制御装置１４１の１つ以上のプロセッサは、ソフトウェアアルゴリズム及び／または命令を実行するように構成される任意のマイクロプロセッサ型の装置を含んでもよい。一実施形態では、１つ以上のプロセッサは、本開示全体を通して記載される計算／データ処理ステップを実行するように構成されるプログラムを実行するように構成される、デスクトップコンピュータまたは他のコンピュータ系（例えば、ネットワークコンピュータ）からなってもよい。本開示全体を通して記載されるステップが、単一のコンピュータ系、複数のコンピュータ系、またはマルチコアプロセッサによって実施されてもよいことが認識されるべきである。さらに、表示装置またはユーザインターフェース装置（図示せず）などの系１００の異なる下位系は、上記のステップの少なくとも一部分を実施するのに好適なプロセッサまたは論理素子を含んでもよい。したがって、上記の記載は、本発明に対する制限と解釈されるべきではなく、むしろ単に例示として解釈されるべきである。

【0065】

一実施形態では、系１００は、少なくとも斜入射放射線源１０３及び垂直入射放射線源１０２を用いて走査プロセスを実施するために、試料１０４を固定し、試料１０４を選択的に作動させるように構成される試料台アセンブリ１０５を含む。この関連で、試料台１０５ならびに／または斜入射放射線源１０３及び垂直入射放射線源１０２を含む光学ヘッドは、選択的に作動され、したがって、入射光ビーム１０１及び１１０に対して試料１０４を走査してもよい。

【0066】

一実施形態では、系１００の試料台アセンブリ１０５は、試料１０４を固定し、試料１０４を選択的に回転させるように構成される回転試料台アセンブリを含む。一実施形態では、回転試料台アセンブリは、試料１０４を固定するための試料チャック（図示せず）を含む。例えば、試料チャックは、真空チャックを含んでもよいが、これに限定されない。別の実施形態では、回転試料台アセンブリは、試料１０４を選択的に回転させるように構成される試料スピンドル（図示せず）を含む。例えば、試料スピンドルは、試料１０４の表面に対して垂直な軸の周囲で、選択された回転速度で試料１０４を回転させてもよい。別の実施形態では、スピンドルは、関連する制御装置または制御系（例えば、制御装置１４１）に応答して、試料を選択的に回転（または回転を停止）させてもよい。

【0067】

一実施形態では、系１００の回転試料台は、スパイラル走査プロセスを実施するように構成される。一実施形態では、系１００の回転試料台が、選択された回転速度で試料１０４を回転させてもよい一方で、斜入射源１０３及び垂直入射源１０２を含む光学ヘッドは、選択された直線方向に沿って（例えば、試料１０４の放射状の直線に沿って）平行移動される。例えば、光学ヘッドは、選択された直線方向に沿って光学ヘッドを平行移動させるのに好適な直線台に連結されてもよい。試料１０４の回転ならびに斜入射源１０３及び垂直入射源１０２の直線運動の組み合わされた運動は、図１Ｃに示されるように、スパイラル走査パターン１４９を生成する。この関連で、ＳｉＣウエハなどの試料１０４は、光学ヘッド（源１０２及び源１０３を含む）の下で急速に回転され（例えば、５０００ＲＰＭ）、選択されたトラックピッチ（例えば、４μｍ）で、試料１０４の１つの半径に沿ってゆっくり移動されてもよい。例えば、光学ヘッドは、試料の縁部から試料の中心への半径方向に沿って移動されてもよい。

【0068】

本明細書において、スパイラル走査技術が、ほとんどのＸ－Ｙ走査アーキテクチャ（例えば、走査、スウェイジング、または移動－取得－測定構成）において必要とされる、減速、加速、停止、または方向変化のための時間が必要とされないため、比較的迅速な走査プロセスを提供することに留意されたい。本明細書に記載されるスパイラル走査手順を実装するのに好適なスパイラル走査アーキテクチャは、概して、１９９７年９月１９日出願のＶａｅｚ－Ｉｒａｖａｎｉらの米国特許第６，２０１，６０１号に記載され、その全体が本明細書に組み込まれる。

【0069】

代替の実施形態では、系１００の試料台アセンブリ１０５は、少なくとも斜入射放射線源１０３及び垂直入射放射線源１０２を用いてＸ－Ｙ走査プロセスを実施するために、試料１０４を固定し、少なくとも第１の方向（例えば、Ｘ－方向）、及び第１の方向に垂直な第２の方向（例えば、Ｙ－方向）に沿って、試料１０４を選択的に平行移動させるように構成される直線台アセンブリ（図示せず）を含む。

【0070】

図１Ｇは、本発明の代替の実施形態に従う、系１００のブロック図を示す。本明細書において、系１００に関して本明細書にすでに記載された実施形態及び実施例が、特に断りのない限り、図１Ｇに示される系１００の実施形態にまで及ぶと解釈されるべきであることに留意されたい。

【0071】

さらに、本明細書において、図１Ｅに示される実施形態が、追加の紫外線検出帯域を提供する働きをし、系１００が、のλ_Ｏの欠陥によって散乱された光（例えば、斜入射光源１０３によって生成される光）、ならびに垂直入射光源１０２による１つ以上の光ルミネセンス欠陥の刺激によって生成される紫外線光ルミネセンス光を同時に検出することを可能にすることに留意されたい。

【0072】

一実施形態では、検出下位系１３７は、フィルタ下位系１１５によって透過される第４の放射線部分１３９の１つ以上の特徴を測定するための第４のセンサ１４２を含む。一実施形態では、第４の放射線部分は、第３の放射線部分１３５の最小波長よりも小さい波長を有する紫外線放射線に対応する。例えば、第３のセンサ１２６が４００～４１０ｎｍの帯域にわたる傾斜散乱光（例えば、λ_Ｏ＝４０５ｎｍ）を測定する場合、第４のセンサ１４２は、４００ｎｍ未満の放射線を測定するように構成されてもよい。例えば、第４のセンサ１４２は、図１Ｂの光ルミネセンススペクトルデータで観察され得る、１つ以上の光ルミネセンス欠陥の紫外線励起によって生成される紫外線光に対応する、紫外線帯域の少なくとも一部分に対応し得る、３７０～４００ｎｍの帯域の放射線をサンプリングしてもよい。

【0073】

別の実施形態では、フィルタ下位系１１５の第３の光学素子１２０は、第１の放射線スペクトル範囲１０７または第２の放射線スペクトル範囲１１１中に含まれない第２の光学素子１１８からの放射線を受容するように構成される。さらに、第３の光学素子１２０は、少なくとも、第２の光学素子１１８から受容される放射線からの第３の放射線部分１３５を含む第３の放射線スペクトル範囲１１７の一部分を分離し、第３のセンサ１２６に向かって第３の放射線スペクトル範囲１１７を方向付けるように構成される。加えて、第３の光学素子１２０は、さらに、第１の放射線スペクトル範囲１０７、第２の放射線スペクトル範囲１１１、または第３の放射線スペクトル範囲１１７中に含まれない放射線を、第４の放射線部分１３９を含む第４の放射線スペクトル範囲１１９中の第４のセンサ１４２に向かって透過するように構成される。別の実施形態では、フィルタ下位系１１５の第３の光学素子１２０は、二色性光学素子（例えば、ＬＷＰフィルタ）を含んでもよいが、これに限定されない。

【0074】

別の実施形態では、フィルタ下位系１１５は、第４の狭域フィルタ１４４を含んでもよい。一実施形態では、第４の狭域フィルタ１４４は、第４のセンサ１４２と第３の光学素子１２０との間に位置付けられ、第４の放射線スペクトル範囲１１９を受容し、紫外線光ルミネセンス光（例えば、３７０～４００ｎｍ）などの第４の放射線部分１３９を、第４のセンサ１４２に透過し、第４の放射線部分中に含まれない放射線を遮断するように構成される。

【0075】

図１Ｈは、本発明の代替の実施形態に従う、系１００のブロック図を示す。本明細書において、系１００に関して本明細書にすでに記載された実施形態及び実施例が、特に断りのない限り、図１Ｈに示される系１００の実施形態にまで及ぶと解釈されるべきであることに留意されたい。

【0076】

さらに、本明細書において、図１Ｈに示される実施形態が、本明細書にすでに記載された斜入射源なしで検出シナリオを提供する働きをすることに留意されたい。本実施形態では、系１００は、フィルタ下位系１１５によって透過される第２の放射線部分１３３（例えば、３５０～３６０ｎｍ）の１つ以上の特徴を測定するように構成される第２のセンサ１２４のみを介した散乱光を検出する。さらに、本実施形態との関連で、本実施形態の第３のセンサ１４２が、図１Ｇ中で本明細書にすでに記載された実施形態の第４のセンサ１４２と実質的に同様であることに留意されたい。この関連で、図１Ｈの第３のセンサ１４２は、フィルタ下位系１１５によって透過される第３の放射線部分１３９の１つ以上の特徴を測定してもよい。一実施形態では、第３の放射線部分１３９は、第２の放射線部分１３３の最大波長よりも大きい波長を有する紫外線放射線に対応する。例えば、第２のセンサ１２４が３５０～３６０ｎｍに帯域にわたる垂直散乱光（例えば、λ_Ｎ＝３５５ｎｍ）を測定する場合、第３のセンサ１４２は、３６０ｎｍを上回る放射線を測定するように構成されてもよい。例えば、第３のセンサ１４２は、図１Ｂの光ルミネセンススペクトルデータで観察され得る、１つ以上の光ルミネセンス欠陥の紫外線励起によって生成される紫外線光に対応する、紫外線帯域の少なくとも一部分に対応し得る、３７０～４１０ｎｍの帯域の放射線をサンプリングしてもよい。

【0077】

別の実施形態では、系１００の光学素子１２０は、第３の放射線スペクトル範囲１１３を、ＵＶ光ルミネセンス放射線を検出するための第３のセンサ１４２に向かって方向付けるための鏡を含んでもよい。

【0078】

図１Ｉは、本発明の代替の実施形態に従う、系１００のブロック図を示す。本明細書において、系１００に関して本明細書にすでに記載された実施形態及び実施例が、特に断りのない限り、図１Ｉに示される系１００の実施形態にまで及ぶと解釈されるべきであることに留意されたい。

【0079】

さらに、本明細書において、図１Ｉに示される実施形態が、多くの光ルミネセンススペクトルビンを提供する働きをし、それぞれが、ある種類の積層不良（例えば、バー形積層不良、２Ｓ積層不良、及び４Ｓ積層不良）の特定のスペクトル特性に一致したことに留意されたい。この構成は、さらに、リアルタイムまたは準リアルタイムでの積層不良の分類を提供する。

【0080】

さらに、図１Ｉに示される実施形態は、特徴的な光ルミネセンス帯域をいくつかの異なる光ルミネセンススペクトルビンに分離する働きをする、以下の図１Ｊに示される種類のスペクトル分割を達成し得る。本明細書において、スペクトル１６０中の各欠陥の種類に対する広い光ルミネセンス線を所与として、あるレベルのクロストークが存在し得ることに留意されたい。しかしながら、さらに、全信号とクロストーク低減との間の良好なバランスが、各積層不良の種類に対する各放射再結合線の半値全幅におおよそ対応するための光ルミネセンスビンを選択することによって達成され得る。

【0081】

一実施形態では、系１００は、斜入射放射線源１０３、ならびに対応するセンサ１２６及びフィルタ１３５なしで構成されてもよい。別の実施形態では、系１００の制御装置１４１は、本明細書にすでに記載されたように、斜入射放射線源１０３を選択的に作動及び停止してもよい。さらに別の実施形態では、系１００は、本明細書にすでに記載されたように、斜入射放射線１０３を含んでもよい。本明細書において、以下の記載が、系１００中に含まれる斜入射光源１０３の観点から提供されることに留意されたい。しかしながら、さらに、これが制限するものではなく、系１００が斜入射放射線源１０３なしで具体化され得ることに留意されたい。

【0082】

本明細書にすでに記載されたように、系１００のフィルタ下位系１１５は、一組の収集光学素子１０６によって収集される放射線の少なくとも一部分を受容するように構成される。

【0083】

斜入射源１０３が存在する場合、フィルタ下位系１１５はさらに、本明細書にすでに記載されたように、垂直照明波長λ_Ｎを含む放射線の一部分１１１及び斜照明波長λ_Ｏを含む放射線の一部分１１７に、放射線を分離するように構成される。

【0084】

別の実施形態では、フィルタ下位系１１５は、光ルミネセンス放射線の複数の部分に試料１０４からの放射線１１４を分離するように構成される。別の実施形態では、各部分は、試料１０４の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される放射線の異なるスペクトル範囲中の１つ以上の波長を含む。

【0085】

一例として、検出下位系１３７は、フィルタ下位系１１５によって透過されるＰＬ放射線の第１の部分の１つ以上の特徴（例えば、強度）を測定するための第１のＰＬセンサ１４６、フィルタ下位系１１５によって透過されるＰＬ放射線の第２の部分の１つ以上の特徴を測定するための第２のＰＬセンサ１５０、フィルタ下位系１１５によって透過されるＰＬ強度の第３の部分を受容するための第３のＰＬセンサ１４８、及びフィルタ下位系１１５を通して透過されるＰＬ放射線の第４の部分を受容するための第４のＰＬセンサ１４２を含んでもよいが、これらに限定されない。

【0086】

別の実施形態では、本明細書にすでに記載されたように、検出下位系１３７はさらに、試料１０４の１つ以上の欠陥から散乱されるλ_Ｎ放射線を受容するための垂直散乱センサ１２４、及び試料１０４の１つ以上の欠陥から散乱されるλ_Ｏ放射線を受容するための傾斜散乱センサ１２６を含んでもよい。

【0087】

一実施形態では、上記のセンサのそれぞれは、特定のスペクトルビンに対応してもよい。一実施形態では、フィルタ下位系１１５は、複数のスペクトルビンに試料から受容される放射線を分離するために、複数の光学素子及び複数の狭帯域フィルタを含む。

【0088】

一実施形態では、複数の光学素子は、光学素子１１６、１１８、１４０、１５２、及び１５４を含んでもよいが、これらに限定されない。例えば、光学素子１１６、１１８、１４０、１５２、及び１５４のそれぞれは、本明細書にすでに記載されたように、二色性ビームスプリッタ（例えば、ＬＷＰフィルタ）を含んでもよいが、これに限定されない。本明細書において、光学素子１１６、１１８、１４０、１５２、及び１５４のそれぞれが、選択されたスペクトル帯域を含む放射線の所与のスペクトル範囲を、対応するセンサに向かって方向付ける働きをしてもよいことが認識される。別の実施形態では、複数の狭帯域フィルタは、狭帯域フィルタ１３０、１３２、１５６、１５８、１５９、及び１４４を含んでもよいが、これらに限定されない。本明細書において、狭帯域フィルタのそれぞれが、所与のスペクトルビン中に含まれる光を透過し、所与のスペクトルビンの外側の光を遮断することによって、複数のスペクトルビンの所与のスペクトルビンを定義する働きをしてもよいことが認識される。

【0089】

一実施形態では、第１のＰＬセンサ１４６は、第１の狭帯域フィルタ１５６からの４８０～５２０ｎｍのスペクトル帯域の放射線を受容するように構成される。別の実施形態では、第２のＰＬセンサ１５０は、狭帯域フィルタ１５９からの４４０～４７０ｎｍのスペクトル帯域の放射線を受容するように構成される。別の実施形態では、第３のＰＬセンサ１４８は、狭帯域フィルタ１５８からの４１０～４３５ｎｍのスペクトル帯域１５８の放射線を受容するように構成される。一実施形態では、第４のＰＬセンサ１４２は、狭帯域フィルタ１４４からの３７０～４００ｎｍのスペクトル帯域の放射線を受容するように構成される。別の実施形態では、垂直散乱センサ１２４が、狭帯域フィルタ１３０からの３５０～３６０ｎｍのスペクトル帯域の放射線を受容してもよい一方で、傾斜散乱センサ１２６は、狭帯域フィルタ１３２からの４００～４１０ｎｍのスペクトル帯域の放射線を受容してもよい。

【0090】

一実施形態では、光学素子及び複数の狭帯域フィルタは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥の一組の予想されるスペクトル特徴に従って、複数のスペクトルビンを定義するように配列される。別の実施形態では、複数の光学素子及び複数の狭帯域フィルタは、半値全幅（ＦＷＨＭ）の値を光ルミネセンススペクトル１６１の一組の対応する強度ピークに実質的に一致させるように配列される。一実施形態では、図１Ｊに示されるように、第１のスペクトルビン１６２（フィルタ１５６及びセンサ１４６によって定義される）は、第１の種類の積層不良（例えば、２Ｓ積層不良）の存在を示す第１の光ルミネセンスピーク１６３（例えば、ＦＷＨＭ）に一致されてもよい。別の実施形態では、図１Ｈに示されるように、第２のスペクトルビン１６４（フィルタ１５９及びセンサ１５０によって定義される）は、第２の種類の積層不良（例えば、４Ｓ積層不良）の存在を示す第２の光ルミネセンスピーク１６５（例えば、ＦＷＨＭ）に一致されてもよい。別の実施形態では、図１Ｊに示されるように、第３のスペクトルビン１６６（フィルタ１５８及びセンサ１４８によって定義される）は、第３の種類の積層不良（例えば、バー型の積層不良）の存在を示す第３の光ルミネセンスピーク１６７（例えば、ＦＷＨＭ）に一致されてもよい。

【0091】

別の実施形態では、図１Ｊに示されるように、第４のスペクトルビン１６８（フィルタ１４４及びセンサ１４２によって定義される）は、１つ以上の第４の光ルミネセンスピーク１６９（例えば、ＦＷＨＭ）に一致されてもよい。図１Ｊの光ルミネセンススペクトル１６１の場合、スペクトルビン１６８は、上記の各種類の積層不良欠陥の存在を示す一組の広い光ルミネセンスピークを測定する働きをする。

【0092】

別の実施形態では、系１００の制御系１４１は、複数のセンサのそれぞれによって検出される光に基づき、１つ以上の光ルミネセンス欠陥を検出してもよい。一実施形態では、制御系１４１は、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲中の複数のセンサのうちの少なくとも１つからの信号を、試料の測定された領域から取得される複数のセンサの少なくとも１つからの信号と比較することによって、光ルミネセンス欠陥を検出してもよい。この関連で、各積層不良の種類は、専用スペクトルビン中で検出されてもよく、それぞれは、専用センサ（例えば、ＰＭＴ）に連結される。

【0093】

別の実施形態では、制御装置１４１は、複数のセンサのそれぞれによって測定される１つ以上の信号に基づき、１つ以上の検出された光ルミネセンス欠陥を分類してもよい。この関連で、制御装置１４１は、光ルミネセンス特性波長の存在に基づき、各積層不良欠陥を分類してもよい。本明細書において、本発明のスペクトルビンの実装が、所与の欠陥（複数可）が形状アルゴリズムを介した適切な同定にはあまりに小さすぎる状況において、迅速かつ効率的な光ルミネセンス欠陥分類を可能にすることに留意されたい。光ルミネセンスのみの欠陥のサイズが適切にサンプリングされ、画像データ中に表示されるのに十分大きいとき、本系がさらに、所与の欠陥（例えば、三角形欠陥、バー欠陥など）を分類するために、１つ以上の形状同定アルゴリズムを適用してもよいことが理解される。さらに、図１Ｉに示される実施形態が、上記に明示されるスペクトルビンに限定されないことが認識される。むしろ、本開示に考察されるスペクトルビンは、単に例示目的で提供されてきた。追加のスペクトルビンシナリオが本発明の範囲内で適用可能であり得ることが予想される。例えば、３つの個々のスペクトルビン（図１Ｉ及び１Ｊに示されるような）よりもむしろ、系１００は、追加のスペクトルビンを利用して分類プロセスを実施してもよい。例えば、追加のスペクトルビンを利用して、制御装置１４１は、三角形積層不良が強いバックレベル振動（ｂａｃｋｌｅｖｅｌｓｗｉｎｇ）を有するはずである一方で、バー形の積層不良が、強い黒色レベル特性、及び同時に、低減された白色レベル特性を有し得るという事実に基づき、欠陥を分類してもよい。この相対的な信号変化の差は、光ルミネセンスを使用した積層不良分類のために使用されてもよい。

【0094】

上記の記載が傾斜チャネル及び垂直チャネル光ルミネセンス欠陥（例えば、ＳＦ欠陥及び基底面転位）ならびに散乱欠陥検出に焦点を合わせてきたが、本明細書において、本発明の系１００が、実装中に追加のアーキテクチャ及び構成を利用してもよいことが認識される。いくつかの実施形態では、系１００は、散乱欠陥及び光ルミネセンス欠陥の検査及び検出中の自動焦点ルーチンを実施するための自動焦点装置が備わっていてもよい。他の実施形態では、本発明の系１００は、光源（例えば、斜入射源１０３及び垂直入射源１０２）の電力を制御するための電力制御装置及び系が備わっていてもよい。例えば、１つ以上の電力制御装置が較正または他の目的で試料１０４への入射光の電力を制御するために使用されてもよい。

【0095】

他の実施形態では、系１００は、試料からの反射された光を測定するように構成される１つ以上の傾斜チャネルを含んでもよい。例えば、系１００は、追加の光源、光学的集束及び制御素子、ならびに試料、１つ以上のスロープチャネル、及び／または１つ以上の位相チャネルの鏡面反射を測定するように構成される検出装置を含んでもよい。

【0096】

他の実施形態では、系１００の制御装置１４１は、１つ以上の欠陥を分類するために、系１００の種々のチャネルのいずれかからの信号を読み出してもよい。例えば、制御装置１４１は、以下のチャネルのうちの１つ以上からの信号を読み出してもよい：斜入射チャネル、垂直入射チャネル、鏡面反射チャネル、スロープチャネル、位相チャネルなど。次いで、これらのチャネルのうちの１つ以上からのデータ中の欠陥特性の解析に基づき、制御装置１４１は、測定された欠陥を分類してもよい。例えば、制御装置１４１は、試料１０４の１つ以上の光ルミネセンス欠陥（例えば、ＳＦ欠陥または基底面転位）を分類するために、第１のコントラストモードで第１のチャネルを介して撮影される画像を比較し、次いで、その画像を、Ｎ番目のコントラストモードで第２のチャネル（またはＮ番目のチャネル）を介して撮影される画像と比較してもよい。

【0097】

図２は、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法を示すプロセスフロー図２００を示す。ステップ２０２において、斜照明波長の光ビームは、試料の表面に対して斜めの方向に沿って、試料の一部分上に方向付けられる。ステップ２０４において、垂直照明波長の光ビームは、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に方向付けられる。一実施形態では、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である。ステップ２０６において、試料からの放射線が収集される。一実施形態では、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線である。ステップ２０８において、試料からの放射線は、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長光を含む第２の放射線部分、及び斜照明波長光を含む少なくとも第３の放射線部分に分離される。ステップ２１０において、第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴が測定される。ステップ２１２において、１つ以上の散乱欠陥が、第２の放射線部分及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき検出される。ステップ２１４において、１つ以上の光ルミネセンス欠陥が、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴を、試料の測定された領域から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴と比較することによって、第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき検出される。

【0098】

図３は、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法を示すプロセスフロー図３００を示す。ステップ３０２において、斜照明波長の光ビームは、試料の表面に対して斜めの方向に沿って、試料の一部分上に方向付けられる。ステップ３０４において、垂直照明波長の光ビームは、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って方向付けられる。一実施形態では、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である。ステップ３０６において、試料からの放射線が収集される。一実施形態では、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線である。ステップ３０８において、試料からの放射線は、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長を含む第２の放射線部分、斜照明波長を含む第３の放射線部分、及び試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス光と関連する紫外線スペクトル中の１つ以上の波長を含む少なくとも第４の放射線部分に分離される。ステップ３１０において、第１の放射線部分、第２の放射線部分の１つ以上の特徴、第３の放射線部分の１つ以上の特徴、及び第４の放射線部分の１つ以上の特徴のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴が測定される。ステップ３１２において、１つ以上の散乱欠陥が、第２の放射線部分及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき検出される。ステップ３１４において、１つ以上の光ルミネセンス欠陥が、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、第３の放射線部分、及び第４の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴を、試料の測定された領域から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、第３の放射線部分、及び第４の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴と比較することによって、第１の放射線部分、第２の放射線部分、第３の放射線部分、及び第４の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき検出される。

【0099】

図４は、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法を示すプロセスフロー図４００を示す。ステップ４０２において、垂直照明波長の光ビームは、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って方向付けられる。一実施形態では、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である。ステップ４０４において、試料からの放射線が収集される。一実施形態では、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線である。ステップ４０６において、試料からの放射線は、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光と関連する可視または近赤外スペクトル中の１つ以上の波長を含む第１の放射線部分、垂直照明波長を含む第２の放射線部分、及び試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス光と関連する紫外線スペクトル中の１つ以上の波長を含む少なくとも第３の放射線部分に分離される。ステップ４０８において、第１の放射線部分、第２の放射線部分の１つ以上の特徴、及び第３の放射線部分の１つ以上の特徴のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴が測定される。ステップ４１０において、１つ以上の散乱欠陥が、第２の放射線部分及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき検出される。ステップ４１２において、１つ以上の光ルミネセンス欠陥が、光ルミネセンス欠陥のない試料の範囲から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴を、試料の測定された領域から取得される第１の放射線部分、第２の放射線部分、及び第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの１つ以上の特徴と比較することによって、第１の放射線部分、第２の放射線部分、第３の放射線部分のうちの少なくとも１つの測定された１つ以上の特徴に基づき検出される。

【0100】

図５は、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法を示すプロセスフロー図５００を示す。ステップ５０２において、垂直照明波長の光ビームは、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に方向付けられる。一実施形態では、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である。ステップ５０４において、試料からの放射線が収集される。一実施形態では、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線である。ステップ５０６において、試料からの放射線は、光ルミネセンス放射線の複数の部分に分離され、各部分は、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光の異なるスペクトル範囲中の１つ以上の波長を含む。ステップ５０８において、光ルミネセンス放射線の複数の部分のそれぞれの１つ以上の特徴が測定される。ステップ５１０において、１つ以上の光ルミネセンス欠陥が、光ルミネセンス放射線の複数の部分のそれぞれの測定された１つ以上の特徴に基づき検出される。ステップ５１２において、１つ以上の検出された光ルミネセンス欠陥が、光ルミネセンス放射線の複数の部分のそれぞれと関連する１つ以上の信号に基づき分類される。

【0101】

図６は、試料の欠陥検出及び光ルミネセンス測定のための方法を示すプロセスフロー図６００を示す。ステップ６０２において、垂直照明波長の光ビームは、試料の表面に対して実質的に垂直な方向に沿って、試料の一部分上に方向付けられる。一実施形態では、垂直照明波長の光ビームは、試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥に光ルミネセンス光を出射させるのに好適である。ステップ６０４において、斜照明波長の光ビームは、試料の表面に対して斜めの方向に沿って、試料の一部分上に方向付けられる。ステップ６０６において、試料からの放射線が収集される。一実施形態では、試料の１つ以上の欠陥によって弾性的に散乱される放射線または試料の１つ以上の光ルミネセンス欠陥によって出射される光ルミネセンス放射線のうちの少なくとも１つを含む、試料からの放射線である。ステップ６０８において、試料からの放射線は、光ルミネセンス放射線の可視部分及び光ルミネセンス放射線の近紫外（ＮＵＶ）部分に分離される。ステップ６１０において、光ルミネセンス放射線の可視部分及び光ルミネセンス放射線のＮＵＶ部分の１つ以上の特徴が測定される。ステップ６１２において、１つ以上の光ルミネセンス欠陥が、光ルミネセンス放射線の可視部分及び光ルミネセンス放射線のＮＵＶ部分の測定された１つ以上の特徴に基づき検出される。ステップ６１４において、１つ以上の検出された光ルミネセンス欠陥が、光ルミネセンス放射線の可視部分及び光ルミネセンス放射線のＮＵＶ部分と関連する１つ以上の信号に基づき分類される。

【0102】

当業者は、本明細書に記載される方法で装置及び／またはプロセスを記載すること、ならびにその後、そのような記載された装置及び／またはプロセスをデータ処理系に組み込むためのエンジニアリング方式を使用することが、当該技術分野内で一般的であることを認識するであろう。すなわち、本明細書に記載される装置及び／またはプロセスの少なくとも一部分は、十分な量の実験を介してデータ処理系に組み込まれ得る。当業者は、典型的なデータ処理系が、概して、システムユニット筐体、ビデオ表示装置、揮発性及び不揮発性メモリなどのメモリ、マイクロプロセッサ及びデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステム、ドライバ、グラフィカルユーザインターフェース、及びアプリケーションプログラムなどの計算エンティティ、タッチパッドもしくはスクリーンなどの１つ以上の対話装置、ならびに／またはフィードバックループ及び制御モータを含む制御系（例えば、位置及び／もしくは速度を検知するためのフィードバック、構成要素及び／もしくは数量を移動及び／もしくは調節するための制御モータ）のうちの１つ以上を含むことを認識するであろう。典型的なデータ処理系は、典型的にデータ計算／通信及び／またはネットワーク計算／通信系に見られるものなど、任意の好適な市販の構成要素を利用して実装されてもよい。

【0103】

本明細書に記載される本主題の特定の態様が示され、記載されてきたが、本明細書の教示に基づき、本明細書に記載される本主題及びそのより幅広い態様から逸脱することなく、変更及び修正が行われ得、したがって、添付の特許請求の範囲が、本明細書に記載される本主題の真の精神及び範囲内にあるように、全てのそのような変更及び修正をそれらの範囲内に包含するものとすることが、当業者には明らかとなるであろう。

【0104】

本発明の特定の実施形態が例示されてきたが、上記の開示の範囲及び精神から逸脱することなく、本発明の種々の修正及び実施形態が当業者によって行われ得ることは明らかである。したがって、本発明の範囲は、それに添付される特許請求の範囲によってのみ制限されるべきである。本開示及びその付随する利点の多くが、上記の記載によって理解されると考えられ、種々の変更が、開示された本題から逸脱することなく、またはその材料の利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構造、及び配列において行われ得ることが明らかとなるであろう。記載される形態は、単に説明的であり、そのような変更を包含し含むことが、以下の特許請求の範囲の意図である。

【図1A】