JP2016151536A - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波を測定する測定系の異常を容易に検出する技術を提供すること。
【解決手段】検査装置１００は、太陽電池９を検査するである。移動ステージ３は、太陽電池９を保持する保持面３００を有する。ポンプ光照射部２１は、保持面３００へ向かう方向にポンプ光ＬＰ１を出射する。４つの基準試料部５０は、保持面３００の一部に設けられ、ポンプ光照射部２１からのポンプ光ＬＰ１の照射に応じてテラヘルツ波を放射する。テラヘルツ波検出部２３は、各基準試料５０から放射されるテラヘルツ波を検出する。ステージ駆動機構３１は、移動ステージ３を移動させることによって、保持面３００に対するポンプ光ＬＰ１１の光路を相対的に変位させる変位機構である。
【選択図】図３

Description

この発明は、被検査対から放射される電磁波を検出する検査技術に関し、特に測定系の異常を検査する技術に関する。

半導体デバイスまたはフォトデバイスである被検査体に、特定波長の光を照射することによって電磁波（主にテラヘルツ波）を発生させ、当該電磁波を検出することによって、被検査体を検査する技術が知られている（例えば、特許文献１，２）。このような検査手法によると、被検査体の特性または欠陥などを、非接触的かつ非破壊的に検査することが可能である。

特開２０１３−０１９８６１号公報 特開２０１３−１７４４７７号公報

しかしながら、従来の検査装置では、経時変化または環境温度変化などによって、測定系の異常（光学系の光軸ずれなど）が発生した場合に、電磁波の検出が困難となるおそれがあった。このため、被検査体からのテラヘルツ波を正常に検出できない場合、それが測定系の異常によるものなのか、それとも、被検査体側の欠陥などによるものなのかを識別することが困難であった。

そこで、本発明は、電磁波を測定する測定系の異常を容易に検出する技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、第１の態様は、被検査体を検査する検査装置であって、被検査体を保持する保持面を有する保持部と、前記保持面へ向かう方向にポンプ光を出射する第１照射部と、前記保持面の一部に設けられ、前記第１照射部からの前記ポンプ光の照射に応じて電磁波を放射する１以上の基準試料部と、前記電磁波を検出する検出部と、前記保持面に対する前記ポンプ光の光路を相対的に変位させる変位機構とを備える。

また、第２の態様は、第１の態様に係る検査装置であって、前記検出部にプローブ光を照射する第２照射部、をさらに備え、前記検出部は、前記第２照射部からの前記プローブ光の照射に応じて、入射する前記電磁波の電界強度に応じた電流を発生させる検出器を有する。

また、第３の態様は、第１または第２の態様に係る検査装置において、前記保持部よりも前記保持面の側において、前記保持面における相異なる３以上の箇所のそれぞれに設けられた前記基準試料部の高さ位置を測定する高さ位置測定部、をさらに備える。

また、第４の態様は、第１から第３の態様のいずれか１態様の検査装置において、前記基準試料が、インジウムヒ素、リン化インジウム、ガリウムヒ素、テルル化カドミウム、および、単結晶シリコンのうち少なくともいずれかを含む半導体バルク結晶を含む。

また、第５の態様は、被検査体を検査する検査方法であって、（ａ）被検査体を保持部の保持面で保持する工程と、（ｂ）前記保持面の一部に設けられている基準試料部に向けて、ポンプ光を照射する工程と、（ｃ）前記ポンプ光の照射に応じて前記基準試料部から放射される電磁波を検出する工程と、（ｄ）前記保持面に対する前記ポンプ光の光路を相対的に変位させる工程とを含む。

第１から第５の態様によると、基準試料部を用いて電磁波が検出可能か検査できるため、光学系などの測定系の異常を検出することができる。また、基準試料部を保持面に設けることによって、ポンプ光の光路を基準試料部に向かうように変更することで、測定系を検査できる。

また、第２の態様によると、プローブ光を検出器へ導く光学系を検査することができる。

また、第３の態様によると、保持面における相異なる３以上の箇所のそれぞれに設けられた基準試料部高さ位置を測定するため、保持面の平行度を測定することができる。

また、第４の態様によると、基準試料部として、インジウムヒ素、リン化インジウム、ガリウムヒ素、テルル化カドミウム、または、単結晶シリコンを含む半導体バルク結晶を採用することで、無バイアス状態の基準試料部で電磁波を発生させることができる。

実施形態に係る検査装置の概略側面図である。 実施形態に係るテラヘルツ波測定系の概略構成図である。 実施形態に係る試料台の電圧印加テーブルに保持された太陽電池を示す概略平面図である。 実施形態に係る検査装置における制御部と他の要素との電気的な接続を示すブロック図である。 実施形態に係る光学系の検査処理のフローを示す流れ図である。 実施形態に係るステージ平行度の検査処理のフローを示す流れ図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

＜１． 第１実施形態＞
図１は、実施形態に係る検査装置１００の概略側面図である。検査装置１００は、装置架台１、テラヘルツ波測定系２、移動ステージ３、試料台４および制御部７を備えている。

なお、図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする右手系のＸＹＺ直交座標系を適宜付している。移動ステージ３の表面に平行な面を水平面（ＸＹ平面）とし、それに垂直な上下方向を鉛直方向（Ｚ軸方向）とする。

テラヘルツ波測定系２は、半導体デバイスまたはフォトデバイスである被検査体に向けてパルス光（ポンプ光ＬＰ１１）を照射し、該パルス光の照射に応じて被検査体から放射される電磁波（主に、周波数が０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚのテラヘルツ波）を検出する。

半導体デバイスとは、半導体で構成されるトランジスタ、集積回路（ＩＣやＬＳＩ）、抵抗またはコンデンサなどの電子デバイスをいう。また、フォトデバイスとは、ＣＭＯＳセンサ若しくはＣＣＤセンサなどのイメージセンサ、太陽電池またはＬＥＤ等、半導体の光電効果を利用する電子デバイスである。以下の説明では、被検査体として、フォトデバイスである太陽電池９を例に説明する。また、テラヘルツ波測定系２の構成については、後に詳述する。

移動ステージ３は、ステージ駆動機構３１（変位機構）によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各方向に移動する。ステージ駆動機構３１は、移動ステージ３をＸ方向に移動させるＸ軸方向移動機構、移動ステージ３をＹ軸方向に移動するＹ軸方向移動機構、移動ステージ３をＺ軸方向に昇降させる昇降機構を備えている。

試料台４は、移動ステージ３の上面（保持面３００）に取り付けられている。試料台４は、電圧印加テーブル４１と、電極ピンユニット４３を備えている。

電圧印加テーブル４１は、例えば銅などの電気伝導性の高い素材で構成されており、さらにその表面が金メッキされている。また、電圧印加テーブル４１の表面には、複数の吸着孔が形成されている。吸着孔は吸引ポンプに接続されており、当該吸引ポンプを駆動することによって、太陽電池９の裏面が電圧印加テーブル４１に吸着される。これによって、太陽電池９が試料台４に固定される。なお、電圧印加テーブル４１の表面に、複数の吸着溝を設け、当該各吸着溝内に、上記複数の吸着孔を形成してもよい。この場合、複数の吸着溝に沿って太陽電池９が吸着されるため、太陽電池９を強固に固定できる。

移動ステージ３がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動することによって、移動ステージ３上の試料台４に保持された太陽電池９が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれに移動することとなる。移動ステージ３は、電圧印加テーブル４１を介して太陽電池９を保持する保持部の一例である。

電極ピンユニット４３は、導電性の複数の電極ピン４３１と、当該複数の電極ピン４３１を支持する導電性の電極バー４３２を備えている。

電極バー４３２は、複数の棒状の電極ピン４３１を、Ｙ軸方向に所定の間隔をあけて、かつ、各々がＺ方向に沿って起立するように保持する。本実施形態では、電極バー４３２は、試料台４に保持された太陽電池９の表面側電極であるバスバー電極９３に沿うように保持する（図３参照）。

試料台４は、電圧印加テーブル４１を太陽電池９の裏面側電極に接触させ、かつ、複数の電極ピン４３１を、太陽電池９の表面側電極（ここでは、後述するバスバー電極９３）に接触させる。電圧印加テーブル４１および電極ピンユニット４３は、電気的に接続されており、太陽電池９の表面側電極および裏面側電極の間で電圧を印加する。

図２は、実施形態に係るテラヘルツ波測定系２の概略構成図である。テラヘルツ波測定系２は、ポンプ光照射部２２、テラヘルツ波検出部２３および遅延部２４を備えている。

ポンプ光照射部２２は、フェムト秒レーザ２２１を備えている。フェムト秒レーザ２２１は、例えば、３６０ｎｍ（ナノメートル）以上１．５μｍ（マイクロメートル）以下の可視光領域を含む波長のパルス光ＬＰ１を発振する。一例として、中心波長が８００ｎｍ付近であり、周期が数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚ、パルス幅が１０〜１５０フェムト秒程度の直線偏光のパルス光がフェムト秒レーザ２２１から発振される。もちろん、その他の波長領域（例えば、青色波長（４５０〜４９５ｎｍ）、緑色波長（４９５〜５７０ｎｍ）などの可視光波長）のパルス光が発振されるようにしてもよい。

フェムト秒レーザ２２１から発振されたパルス光ＬＰ１は、ビームスプリッタＢＥ１により２つに分割される。分割された一方のパルス光（ポンプ光ＬＰ１１）は、所定の光学系を介して、移動ステージ３の保持面３００に向けて出射される。

太陽電池９にポンプ光ＬＰ１１を照射する場合、ポンプ光照射部２２は、太陽電池９の受光面９１側からポンプ光ＬＰ１１を照射する。また、ポンプ光ＬＰ１１の光軸が、太陽電池９の受光面９１に対して斜めに入射するように、ポンプ光照射部２２がポンプ光ＬＰ１１を太陽電池９に照射する。本実施形態では、ポンプ光ＬＰ１１の受光面９１に対する入射角度が４５度となるように、照射角度が調整されている。ただし、入射角度はこのような角度に限定されるものではなく、０度から９０度の範囲内で適宜変更してもよい。

太陽電池９などフォトデバイスは、例えば、ｐ型とｎ型の半導体が接合されたｐｎ接合部を有している。このｐｎ接合部付近では、電子と正孔とが互いに拡散して結びつく拡散電流が生じることによって、ｐｎ接合部付近に電子と正孔とがほとんど存在しない空乏層が形成されている。この領域では、電子と正孔をそれぞれｎ型、ｐ型領域に引き戻す力が生じるため、フォトデバイスの内部に電場（内部電界）が生じている。

仮に、禁制帯幅を超えるエネルギーを持つ光がｐｎ接合部に照射された場合、ｐｎ接合部において発生した自由電子および自由正孔が、内部電界によって、自由電子がｎ型半導体側へ、取り残された自由正孔がｐ型半導体側へ移動する。フォトデバイスでは、この電流がｎ型半導体およびｐ型半導体のそれぞれに取り付けられた電極を介して、外部に取り出される。例えば太陽電池の場合、ｐｎ接合部の空乏層に光が照射されたときに生じる自由電子と自由正孔の移動が、直流電流として利用される。

マクスウェルの方程式によると、電流に変化が生じたとき、その電流の時間微分に比例した強度の電磁波が発生する。すなわち、空乏層などの光励起キャリア発生領域にパルス光が照射されることで、瞬間的に光電流の発生および消滅が起こる。この瞬間的に発生する光電流の時間微分に比例して、電磁波（テラヘルツ波ＬＴ１）が発生する。

図２に示すように、ビームスプリッタＢＥ１によって分割された他方のパルス光は、プローブ光ＬＰ１２として遅延部２４を経由し、テラヘルツ波検出部２３のテラヘルツ波検出器２３１に入射する。また、ポンプ光ＬＰ１１の照射に応じて発生したテラヘルツ波ＬＴ１は、不図示の放物面鏡などによって適宜集光され、テラヘルツ波検出器２３１に入射する。

テラヘルツ波検出器２３１は、電磁波検出素子として、例えば、光伝導スイッチを備えている。テラヘルツ波ＬＴ１がテラヘルツ波検出器２３１に入射する状態で、プローブ光ＬＰ１２がテラヘルツ波検出器２３１に照射されると、光伝導スイッチに瞬間的にテラヘルツ波ＬＴ１の電界強度に応じた電流が発生する。この電界強度に応じた電流は、Ｉ／Ｖ変換回路、Ａ／Ｄ変換回路などを介してデジタル量に変換される。このようにして、テラヘルツ波検出部２３は、プローブ光ＬＰ１２の照射に応じて、太陽電池９から放射されたテラヘルツ波ＬＴ１の電界強度を検出する。なお、テラヘルツ波検出器２３１として、光伝導スイッチとは異なる他の素子、例えば非線形光学結晶を採用することも考えられる。あるいは、ショットキーバリアダイオードを使って、テラヘルツ波の電界強度を検出してもよい。

遅延部２４は、プローブ光ＬＰ１２のテラヘルツ波検出器２３１への到達時間を連続的に変更する光学装置である。遅延部２４は、プローブ光ＬＰ１２の入射方向に沿って直線移動する遅延ステージ２４１と遅延ステージ２４１を移動させる遅延ステージ駆動機構２４２とを備えている。遅延ステージ２４１は、プローブ光ＬＰ１２をその入射方向に折り返させる折り返しミラー１０Ｍを備えている。また、遅延ステージ駆動機構２４２は、制御部７の制御に基づいて、プローブ光ＬＰ１２の入射方向に沿って遅延ステージ２４１を平行移動させる。遅延ステージ２４１が平行移動することによって、ビームスプリッタＢＥ１からテラヘルツ波検出器２３１までのプローブ光ＬＰ１２の光路長が連続的に変更される。

遅延ステージ２４１は、テラヘルツ波ＬＴ１がテラヘルツ波検出器２３１に到達する時間と、プローブ光ＬＰ１２がテラヘルツ波検出器２３１へ到達する時間との差（位相差）を変更する。具体的には、遅延ステージ２４１によって、プローブ光ＬＰ１２の光路長を変化することによって、テラヘルツ波検出器２３１においてテラヘルツ波ＬＴ１の電界強度を検出するタイミング（検出タイミングまたはサンプリングタイミング）が遅延される。

なお、遅延ステージ２４１とは異なる構成によって、プローブ光ＬＰ１２のテラヘルツ波検出器２３１への到達時間を変更することも可能である。具体的には、電気光学効果を利用することが考えられる。すなわち、印加する電圧を変化させることで屈折率が変化する電気光学素子を、遅延素子として用いてもよい。例えば、特許文献である特開２００９−１７５１２７号公報に開示された電気光学素子を利用することができる。

また、プローブ光ＬＰ１２の光路長を変更する代わりに、太陽電池９に向かうポンプ光ＬＰ１１の光路長、もしくは、太陽電池９から放射されたテラヘルツ波ＬＴ１の光路長を変更してもよい。いずれの場合においても、テラヘルツ波検出器２３１にプローブ光ＬＰ１２が到達する時間に対して、テラヘルツ波検出器２３１にテラヘルツ波ＬＴ１が到達する時間をずらすことができる。つまり、テラヘルツ波検出器２３１におけるテラヘルツ波ＬＴ１の検出タイミングを早めたり、遅延させたりすることができる。

また、本実施形態では、１つのポンプ光照射部２２が、保持面３００に向けてポンプ光ＬＰ１１を照射する照射部（第１照射部）としての機能、および、テラヘルツ波検出部２３に向けてプローブ光ＬＰ１２を照射する照射部（第２照射部）としての機能を兼ね備えている。しかしながら、ポンプ光ＬＰ１１およびプローブ光ＬＰ１２を照射する照射部は、それぞれ個別に構成されていてもよい。例えば、ポンプ光ＬＰ１１を出射するフェムト秒レーザ２２１と、プローブ光ＬＰ１２を出射するフェムト秒レーザ２２１とをそれぞれ設けるとともに、どちらか一方の光路上に遅延部２４を設けるようにしてもよい。

図３は、実施形態に係る試料台４の電圧印加テーブル４１に保持された太陽電池９を示す概略平面図である。太陽電池９の受光面９１に形成された表面側電極は、一方向に沿って延びる２本の長尺矩形板状のバスバー電極９３，９３と、これらバスバー電極９３，９３の双方に直交するように延びる多数の細長板状のフィンガー電極９５とで構成されている。バスバー電極９３は、フィンガー電極９５に比べて幅広に形成されている。

太陽電池９は、あらかじめ、バスバー電極９３の長手方向がＹ軸方向に沿うように、試料台４に設置される。また図示のように、太陽電池９に電圧を印可する場合には、Ｙ軸方向に沿って一定間隔で並ぶ複数の電極ピン４３１が、各バスバー電極９３のそれぞれに当接される。

太陽電池９について、テラヘルツ波測定を行う場合には、試料台４の電圧印加テーブル４１および電極ピンユニット４３を介して、太陽電池９にバイアス電圧または逆バイアス電圧を印加してもよい。例えば、逆バイアス電圧が印加されることによって、太陽電池９の空乏層を広げることができる。このため、太陽電池９から放射されるテラヘルツ波ＬＴ１の強度を高めることができる。また、電圧印加テーブル４１および電極バー４３２間を短絡接続して、太陽電池９の表面側電極と裏面側電極とを短絡することも考えられる。短絡した場合においても、太陽電池９から放射されるテラヘルツ波ＬＴ１の強度を高めることができる。

図１に示すように、ポンプ光ＬＰ１１は、Ｙ軸方向沿って（図１の例では、＋Ｙ側から−Ｙ側に向けて）太陽電池９に照射される。また、Ｙ軸方向に沿って（図１の例では、＋Ｙ側から−Ｙ側に向けて）放射されるテラヘルツ波ＬＴ１が、テラヘルツ波検出器２３１によって検出される。このように、本実施形態では、ポンプ光ＬＰ１１の照射方向、および、検出されるテラヘルツ波ＬＴ１の放射方向が、複数の電極ピン４３１が所定間隔をあけて配列される方向（すなわち、Ｙ軸方向）に一致している。これによって、複数の電極ピン４３１によって、プローブ光であるポンプ光ＬＰ１１が遮られたり、あるいは、発生したテラヘルツ波ＬＴ１が、複数の電極ピン４３１によって遮られたりすることを抑制できる。

図３に示すように、移動ステージ３の保持面３００の一部には、複数の基準試料部５０が設けられている。本実施形態では、略矩形の保持面３００の相異なる各位置に、基準試料部５０がそれぞれ設けられている。本実施形態では、略矩形の保持面３００の中央に、略矩形の電圧印加テーブル４１が配置されている。そして、各基準試料部５０は、保持面３００のうち、電圧印加テーブル４１よりも外側の位置であって、かつ、電圧印加テーブル４１の４隅に近接した位置に設けられている。また、本例では、電圧印加テーブル４１または保持面３００の対角線上に、各基準試料部５０が配置されている。

各基準試料部５０は、移動ステージ３の保持面３００の上面に固定されていてもよいし、あるいは、表面が露出する状態で移動ステージ３に埋設されていてもよい。各基準試料部５０が放射するテラヘルツ波がテラヘルツ波検出部２３にて検出可能であれば、各基準試料部５０が保持面３００においてどのように設けられていてもよい。

各基準試料部５０は、ポンプ光ＬＰ１１の照射されることによって、電磁波であるテラヘルツ波を放射するように構成されている。好ましくは、各基準試料部５０はバイアス電圧が印加されていない無バイアス状態であっても、テラヘルツ波を放射可能に構成されている。

一例として、各基準試料部５０は、半導体バルク結晶で構成される。具合的な半導体材料としては、インジウムヒ素（ＩｎＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）の他、単結晶シリコン（Ｓｉ）等が挙げられる。これらの半導体材料で構成されるバルク結晶は、バイアス電圧が印加されていない無バイアス下であっても、ポンプ光ＬＰ１１の照射に応じて、良好にテラヘルツ波を放射することが可能である。

また、各基準試料部５０は、表面が平坦に処理され、矩形状（一例として、２５ｍｍ角）の板状部材とされている。表面が平坦に加工されていることによって、後述する基板厚測定器５１によってその表面の高さ位置を高精度に測定することが可能である。

なお、必ずしも全ての基準試料部５０の表面が平坦に加工されている必要はない。各基準試料部５０から放射されるテラヘルツ波が、テラヘルツ波検出器２３１にて検出できるのであれば、各基準試料部５０はどのような形状を有していてもよい。

図２に示すように、基板厚測定器５１は、移動ステージ３の保持面３００側（すなわち、＋Ｚ側）に配置されており、被検査体である太陽電池９の厚さを測定する。基板厚測定器５１は、不図示のレーザ光出射部および光学センサで構成されている。レーザ光出射部は、測定対象物の表面に向けて所定の角度を付けてレーザ光を出射する。光学センサは、例えばラインセンサによって構成されており、測定対象物の表面で反射したレーザ光を受光する。光学センサへの反射したレーザ光の入射位置は、測定対象物の表面の高さ位置に応じて変位する。このため、基板厚測定器５１は、光学センサでレーザ光の入射位置を特定することによって、測定対象物の表面の高さ位置を測定する。すなわち、基板厚測定器５１は、検査対象物の高さ位置を非接触で測定する光学測定器として構成されている。検査対象物の高さ位置と、基準試料部５０（または、保持面３００）の高さ位置との差異から、検査対象物の厚みを測定できる。

なお、基板厚測定器５１は、光学以外の方式で測定するように構成されていてもよい。例えば、検査対象物に向けて超音波を発信し、検査対象物で反射した超音波が検出器で検出されるまでの時間を測定することによって、被検査対象物の表面の高さ位置を非接触で検出するようにしてもよい。

図４は、実施形態に係る検査装置１００における制御部７と他の要素との電気的な接続を示すブロック図である。制御部７は、演算装置としてのＣＰＵ７１、読み取り専用のＲＯＭ７２、主にＣＰＵ７１のワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ７３および不揮発性の記録媒体である記憶部７４を備えている。制御部７は、表示部６１、操作部６２、ステージ駆動機構３１、テラヘルツ波検出器２３１、遅延ステージ駆動機構２４２、基板厚測定器５１といった検査装置１００の各要素とバス配線、ネットワーク回線またはシリアル通信回線などによって接続されている。制御部７は、これらの要素の動作制御を行ったり、これらの要素からデータを受け取ったりする。

ＣＰＵ７１は、記憶部７４に格納されているプログラムＰＧ１を読み取りつつ実行することによって、ＲＡＭ７３または記憶部７４に記憶されている各種データについての演算処理を行う。このように、制御部７は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３および記憶部７４を備えており、一般的なコンピュータとして構成されている。

図４に示す検査部７１１は、ＣＰＵ７１が記憶部７４に記憶されたプログラムＰＧ１にしたがって動作することによって実現される機能モジュールである。検査部７１１は、後述するように、複数の基準試料部５０にポンプ光ＬＰ１１を照射し、放射されるテラヘルツ波ＬＴ１を検出することによって、測定系の異常を検査する検査処理を実行する。

表示部６１は、液晶表示装置などで構成されており、各種情報をオペレータに提示する。操作部６２は、マウス、キーボードなどの各種入力装置として構成されており、オペレータが制御部７に与える指令のための操作を受け付ける。なお、表示部６１がタッチパネル機能を備えることによって、表示部６１が操作部６２の機能の一部または全部を備えていてもよい。

＜検査装置の動作フロー＞
次に、検査装置１００の動作フローについて説明する。

図５は、実施形態に係る光学系の検査処理のフローを示す流れ図である。図６は、実施形態に係るステージ平行度の検査処理のフローを示す流れ図である。図５および図６に示す検査処理は、特に断らない限り、検査部７１１の制御下で実行されるものとする。

＜光学系の検査処理＞
まず、図５に示す光学系の検査処理について説明する。この検査処理では、基準試料部５０からのテラヘルツ波を検出することによって、光学系の異常に関する検査が行われる。

詳細には、図５に示すように、検査部７１１は、ポンプ光照射部２２からのポンプ光ＬＰ１１が、４つの基準試料部５０のいずれかに入射するように、ステージ駆動機構３１が移動ステージ３を移動させる（ステップＳ１０）。これは、ポンプ光ＬＰ１１の光路を、移動ステージ３の保持面３００に対して相対的に変位させる工程に相当する。

続いて、検査部７１１は、ポンプ光照射部２２からポンプ光ＬＰ１１を出射させて、基準試料部５０に照射する。そして、当該基準試料部５０から放射されるテラヘルツ波を検出する（ステップＳ１１）。このとき、遅延部２４の遅延ステージ２４１を駆動することによって、放射されるテラヘルツ波につき、検出相異なる位相毎の電界強度をサンプリングすることによって、テラヘルツ波の時間波形を復元してもよい。もちろん、遅延ステージ２４１を固定して、テラヘルツ波を検出するようにしてもよい。

続いて、検査部７１１は、全ての基準試料部５０についてテラヘルツ波の測定を行ったかどうかを判定する（ステップＳ１２）。未測定の基準試料部５０がある場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、検査部７１１は、ステップＳ１０に戻って、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理を未測定の基準試料部５０について実行する。全ての基準試料部５０について測定が完了した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、検査部７１１は、測定結果を外部に通知する（ステップＳ１３）。なお、必ずしも全ての基準試料部５０について測定が行われる必要は無い。例えば１つの基準試料部５０についてのみ、テラヘルツ波の測定を行うように検査部７１１が構成されていてもよい。また、複数の基準試料部５０のうち、テラヘルツ波測定を行う基準試料部５０をオペレータが指定するように、検査部７１１が構成されていてもよい。

ステップＳ１３における通知の一例として、ステップＳ１１で測定された、各基準試料部５０から放射されたテラヘルツ波の時間波形または電界強度を、表示部６１に表示することが考えられる。オペレータは、表示部６１に表示されたテラヘルツ波の測定結果に基づき、光学系の異常を確認することができる。例えば、テラヘルツ波の電界強度が検出されない場合や、強度が弱い場合には、ポンプ光照射部２２の光学系あるいはテラヘルツ波検出部２３の光学系等において、光軸ずれ等の異常が発生していることを推定できる。また、復元した時間波形に異常が見られる場合には、遅延部２４に異常が発生していること等を推定できる。

なお、検査部７１１が、テラヘルツ波の測定結果に基づいて、異常の有無を判定し、その判定結果を外部に通知するように構成されていてもよい。例えば、予め、基準試料部５０毎に、テラヘルツ波を測定した測定結果を基準データとして記憶部７４等に格納しておき、検査部７１１が、改めてステップＳ１１で得た測定結果と、記憶部７４の基準データとを比較し、その相違の度合いに応じて検査部７１１が異常の有無を判定してもよい。

複数の基準試料部５０毎に測定されたテラヘルツ波の電界強度の平均値を基準データとしてもよい。この場合、当該基準データと、１つの基準試料部から放射されたテラヘルツ波の電界強度、あるいは、２以上の基準試料から放射されたテラヘルツ波の電界強度の平均値との比較に基づき、検査部７１１が異常の有無を判定してもよい。

検査部７１１が判定した判定結果については、ステップＳ１３において測定結果として外部に通知されるようにしてもよい。

このように、移動ステージ３の保持面３００に基準試料部５０を設けることによって、検査装置１００自体の光学系の異常を検査することができる。

また、移動ステージ３の保持面３００に基準試料部５０を設けられているため、移動ステージ３を移動させるだけで光学系の異常を検査することができる。

また、無バイアス状態でもテラヘルツ波を放射するように基準試料部５０を採用することによって、電圧印加用回路を省略できるため、移動ステージ３の構成を簡略にすることができる。

＜ステージ平行度の検査処理＞
次に、ステージ平行度の検査処理について説明する。この検査処理では、基板厚測定器５１によって、各基準試料部５０の高さ位置が個別に測定される。基準試料部５０の高さ位置は、移動ステージ３の保持面３００の高さ位置に相当するため、４箇所の基準試料部５０の高さ位置を測定することによって、保持面３００の平行度（基準平面（例えばＸ−Ｙ平面）に対する傾き度合い）を検査することができる。

詳細には、図６に示すように、基板厚測定器５１が、４つの基準試料部５０のいずれか１つについて、その表面の高さ位置を測定できるように、移動ステージ３を測定位置に移動させる（ステップＳ２０）。そして、基板厚測定器５１が基準試料部５０の高さ位置を測定する（ステップＳ２１）。測定された高さ位置についての情報は、記憶部７４またはＲＡＭ７３等に保存される。

続いて、検査部７１１は、４つの基準試料部５０全てについて、高さ位置の測定を行ったかどうか判定する（ステップＳ２２）。未測定の基準試料部５０がある場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、検査部７１１は、ステップＳ２０に戻って、ステップＳ２０，Ｓ２１の処理を当該未測定の基準試料部５０について実行する。全ての基準試料部５０について測定が完了している場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、検査部７１１は、測定結果を外部に通知する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３における通知の一例として、ステップＳ２１で測定された各基準試料部５０の表面の高さ位置を、表示部６１に表示する。表示部６１に表示された高さ位置に基づき、オペレータは、移動ステージ３の保持面３００の基準平面に対する平行度を検査することができる。

なお、検査部７１１が、高さ位置の測定結果に基づいて、異常の有無を判定し、その判定結果を外部に通知するように構成されていてもよい。例えば、４つの基準試料部５０の高さ位置のいずれかが、規定の基準値よりも高いあるいは低い位置にある場合には、異常有りと判定されるようにしてもよい。

以上のように、基準試料部５０毎に高さ位置を計測することによって、保持面３００の平行度を測定することができる。これによって、保持面３００の高さ位置を適切に調整できるため、被検査体の各部分から放射されるテラヘルツ波ＬＴ１を良好に検出することができる。

また、太陽電池９などの被検査体の厚さを測定する基板厚測定器５１を用いて、各基準試料部５０の高さ位置を測定することで、新たな装置を用意することなく、保持面３００の平行度を測定できる。

なお、本実施形態では、４つの基準試料部５０全てについて高さ位置を測定しているが、いずれか３つ以上の基準試料部５０について高さ位置を測定すれば、移動ステージ３の平行度を測定することは可能である。

また、本実施形態では、保持面３００上の４箇所に基準試料部５０が設けられているが、３以上の箇所に基準試料部５０が設けられておれば、移動ステージ３の平行度を測定することができる。また、基準試料部５０を、保持面３００上の１箇所のみに設けるようにしてもよい。当該１箇所の基準試料部５０のみの高さ位置を測定するだけでは、移動ステージ３の平行度を測定することは困難である。しかしながら、当該基準試料部５０から放射されるテラヘルツ波を測定することによって、図５に示す検査装置１００の光学系の検査を行うことは可能である。

＜２． 変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば上記実施形態では、基準試料部５０として、半導体バルク結晶が採用されているが、光伝導スイッチを採用してもよい。光伝導スイッチは、バイアス電圧が印加された状態で、そのアンテナ部分にポンプ光ＬＰ１１が照射されることによって、テラヘルツ波を放射させる。このため、基準試料部５０として半導体スイッチとバイアス電圧回路を移動ステージ３の保持面３００に設けてもよい。また、基準試料部５０として、非線形光学結晶（例えばＺｎＴｅ結晶）を採用してもよい。非線形光学結晶についても、ポンプ光ＬＰ１１が照射されることで非線形光学効果である差周波発生が起こり、超短パルスのテラヘルツ波ＬＴ１を発生させることができる。

また、移動ステージ３の保持面３００に対して、ポンプ光ＬＰ１１の光路を相対的に変位させる変位機構は、移動ステージ３を移動させるステージ駆動機構３１を用いる構成以外の構成でも実現可能である。例えば、ポンプ光ＬＰ１１自体の光路を変更させる変位機構を採用してもよい。具体的には、往復揺動するガルバノミラーによって、ポンプ光ＬＰ１１の光路を、移動ステージ３の保持面３００に平行なＸＹ平面に沿って変更してもよい。また、ガルバノミラーの代わりに、ポリゴンミラー、ピエゾミラーまたは音響光学素子などを採用してもよい。

また、上記実施形態では、フェムト秒レーザ２２１からパルス光を出射させて、太陽電池９からパルス状のテラヘルツ波を放射させている。しかしながら、フェムト秒レーザ２２１の代わりに、発振周波数がわずかに相違する２つの連続光を出射する２つの光源を利用することも可能である（特開２０１３−１７０８６４号公報参照）。具体的には、２つの連続光を、光導波路である光ファイバなどで形成されたカプラによって重ね合わせることで、差周波に対応する光ビート信号を生成する。そして、この光ビート信号を、基準試料部５０または太陽電池９に照射することによって、その光ビート信号の周波数に応じた電磁波（テラヘルツ波）を放射させることができる。その際の光ビート信号の光強度を設定する際にも、本発明を適用することができる。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

１００ 検査装置
１ 装置架台
２ テラヘルツ波測定系
２２ ポンプ光照射部（第１照射部、第２照射部）
２２１ フェムト秒レーザ
２３ テラヘルツ波検出部
２３１ テラヘルツ波検出器
２４ 遅延部
２４１ 遅延ステージ
２４２ 遅延ステージ駆動機構
３ 移動ステージ（保持部）
３００ 保持面
３１ ステージ駆動機構（変位機構）
４ 試料台
４１ 電圧印加テーブル
４３ 電極ピンユニット
４３１ 電極ピン
４３２ 電極バー
５０ 基準試料部
５１ 基板厚測定器
６１ 表示部
７ 制御部
７１ ＣＰＵ
７１１ 検査部
７４ 記憶部
９ 太陽電池（被検査体）
９１ 受光面
９３ バスバー電極
９５ フィンガー電極
Ｂ１ ビームスプリッタ
ＬＰ１ パルス光
ＬＰ１１ ポンプ光
ＬＰ１２ プローブ光
ＬＴ１ テラヘルツ波
ＰＧ１ プログラム

Claims (5)

1. 被検査体を検査する検査装置であって、
   被検査体を保持する保持面を有する保持部と、
   前記保持面へ向かう方向にポンプ光を出射する第１照射部と、
   前記保持面の一部に設けられ、前記第１照射部からの前記ポンプ光の照射に応じて電磁波を放射する１以上の基準試料部と、
   前記電磁波を検出する検出部と、
   前記保持面に対する前記ポンプ光の光路を相対的に変位させる変位機構と、
   を備える、検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記検出部にプローブ光を照射する第２照射部、
   をさらに備え、
   前記検出部は、前記第２照射部からの前記プローブ光の照射に応じて、入射する前記電磁波の電界強度に応じた電流を発生させる検出器を有する、検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検査装置において、
   前記保持部よりも前記保持面の側において、前記保持面における相異なる３以上の箇所のそれぞれに設けられた前記基準試料部の高さ位置を測定する高さ位置測定部、
   をさらに備える、検査装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置において、
   前記基準試料が、インジウムヒ素、リン化インジウム、ガリウムヒ素、テルル化カドミウム、および、単結晶シリコンのうち少なくともいずれかを含む半導体バルク結晶を含むである、検査装置。
5. 被検査体を検査する検査方法であって、
   （ａ）被検査体を保持部の保持面で保持する工程と、
   （ｂ）前記保持面の一部に設けられている基準試料部に向けて、ポンプ光を照射する工程と、
   （ｃ）前記ポンプ光の照射に応じて前記基準試料部から放射される電磁波を検出する工程と、
   （ｄ）前記保持面に対する前記ポンプ光の光路を相対的に変位させる工程と、
   を含む、検査方法。

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