技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种利用光致发光(Photoluminescence)的
基板缺陷测量装置，特别是涉及一种利用光致发光来检测基板内部的缺陷且利用光致发光发生用入射光的散射来检测基板外部的缺陷的基板缺陷测量装置。
背景技术
[0002] 如果通过施加大于利用光来观察的试样物质的带隙的
能量而使
电子从
价带(Valence band)激发到导带(Conduction band)，则在电子返回到价带的过程中发生光发光或光致发光(Photoluminescence)。对于光致发光来说，由于向试样照射光，因此不会对试样带来特殊处理或损伤，因此光致发光为在非破坏性地分析
半导体等的物理性质的方面很有用的方法。
[0003] 当试样物质具有掺杂有杂质等的缺陷时，能够在带隙内形成能级，因此，电子在被激发时，可能被激发到位于导带下方的杂质能级，激发到导带的电子还有可能下降到位于价带上的杂质能级，或者还有可能从能量高的杂质的能级下降到能量低的杂质的能级。因此，如果进行光致发光分析，则能观察到与原料物质和杂质所构成的各种能级的再结合过程对应的能量的发光。
[0004] 半导体基板或元件的缺陷(defect)不仅具有形成于内部的缺陷，还具有堆积到外部的缺陷，虽然光致发光能够一并观察这两个缺陷，但需要将形成于外部的缺陷与内部缺陷区分来进行识别。外部缺陷的大小只要能够利用光的分辨能
力来观察，就能通过观察入射光的反射或散射来进行调查。因此，同时调查光致发光及反射和/或散射的必要性逐渐变大，随着元件的小型化需要微细测量，从而具有因精密测量导致测量时间增加的问题。韩国公开
专利第2016-0024968号涉及一种“用于样本的缺陷检测及光致发光测量的系统及方法”，其中公开如下的技术：即，收集来自样本的缺陷散射
辐射线或光致发光辐射线，将其分离为三个辐射线而检测光致发光缺陷或散射缺陷。但是，上述技术需要有垂直入射辐射线源和倾斜入射辐射线源，具有分光系统的结构过于复杂的缺点。
[0005] 专利文献1：韩国公开专利第2016-0024968号实用新型内容
[0006] 本实用新型是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种通过以在测量光致发光的过程中能够同时测量散射和/或反射光的方式构造光学系统从而缩短测量时间的装置。
[0007] 本实用新型提供一种同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置，所述装置包括：发出环形光的
光源；第一分光器(Beam splitter)，位于所述环形光的行进路径上，用于将所述光的路径变更为直
角方向以使所述光沿试样方向行进，并且使发生在所述试样中的光致发光、散射光及环形反射光直行经过；物镜(Objective lens)，用于汇聚由所述第一分光器变更路径后的环形光并发送到试样，并且将发生在所述试样中的光致发光、散射光及环形反射光以平行光发送到所述第一分光器；
工作台，能够供由所述物镜汇聚后入射的环形光映射所述试样；第二分光器(Beam splitter)，用于使发生在所述试样中并经过所述物镜及所述第一分光器的光致发光、散射光及环形反射光的一部分直行经过，并且将除经过的所述一部分以外的剩余部分的路径变更为直角方向；图像检测器，用于对直行经过所述第二分光器的光致发光、散射光及环形反射光进行图像化；环形
光圈，用于阻断在所述第二分光器中路径被变更为直角方向后经过的环形反射光；二向色镜(Dichroic mirror)，用于将经过所述光圈的光致发光的路径变更为直角方向，并且使散射光经过；光致发光检测部，用于检测由所述二向色镜反射出的光致发光；以及散射光检测部，用于检测经过所述二向色镜的散射光。
[0008] 本实用新型还提供一种如下的同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置，所述装置包括：发出环形光的光源；第一分光器(Beam splitter)，位于所述环形光的行进路径上，用于将所述光的路径变更为直角方向以使所述光沿试样方向行进，并且使发生在所述试样中的光致发光、散射光及环形反射光直行经过；物镜(Objective lens)，用于汇聚由所述第一分光器变更路径后的环形光并发送到试样，并且将发生在所述试样中的光致发光、散射光及环形反射光以平行光发送到所述第一分光器；工作台，能够供由所述物镜汇聚后入射的入射光的环形光映射所述试样；第二分光器(Beam splitter)，用于使发生在所述试样中并经过所述物镜及所述第一分光器的光致发光、散射光及环形反射光的一部分直行经过，并且将除经过的所述一部分以外的剩余部分的路径变更为直角方向；图像检测器，用于对直行经过所述第二分光器的光致发光、散射光及环形反射光进行图像化；倾斜状环形光圈，用于使在所述第二分光器中路径被变更为直角方向后经过的环形反射光沿直角方向反射；二向色镜(Dichroic mirror)，用于将经过所述倾斜状环形光圈的光致发光的路径变更为直角方向，并且使散射光经过；反射光检测部，用于检测由所述倾斜状环形光圈反射出的反射光；光致发光检测部，用于检测由所述二向色镜反射出的光致发光；以及散射光检测部，用于检测经过所述二向色镜的散射光。
[0009] 本实用新型还提供一种同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置，其中，所述光源通过使平行光经过同心圆狭缝来制作环形光。
[0010] 本实用新型还提供一种如下的同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置，所述装置包括：第一光源，用于将引起光致发光的激发光发送到光源部二向色镜(dichroic mirror)；第二光源，用于沿与所述第一光源
正交的方向将环形的非激发光发送到所述光源部二向色镜；所述光源部二向色镜，用于使所述激发光直行经过，并且将所述非激发光的方向变更为直角方向以使所述非激发光沿与所述激发光相同的方向行进，从而将所述激发光和所述非激发光制成一体来发送到第一分光器；所述第一分光器(Beam splitter)，位于一同行进的所述激发光及所述非激发光的行进路径上，用于将所述激发光及所述非激发光的路径变更为直角方向以使所述激发光和所述非激发光向试样方向行进，并且使在所述试样中由激发光发生的光致发光、散射光及反射光和由非激发光发生的散射光及环形反射光直行经过；物镜(Objective lens)，用于汇聚由所述第一分光器变更路径后的激发光及非激发光并发送到试样，并且将在所述试样中由激发光发生的光致发光、散射光及反射光和由非激发光发生的散射光及环形反射光发送到所述第一分光器；工作台，能够供由所述物镜汇聚后入射的激发光及非激发光映射所述试样；第二分光器(Beam splitter)，用于使发生在所述试样中并经过所述物镜及所述第一分光器的由激发光发生的光致发光、散射光及反射光和由非激发光发生的散射光及环形反射光的一部分直行经过，并且将除经过的所述一部分以外的剩余部分的路径变更为直角方向；图像检测器，用于对直行经过所述第二分光器的由激发光发生的光致发光、散射光及反射光和由非激发光发生的散射光及环形反射光进行图像化；滤光器(filter)，对于在所述第二分光器中路径被变更为直角方向后经过的光，阻断由激发光发生的散射光及反射光，并且使由激发光发生的光致发光和由非激发光发生的散射光及环形反射光经过；倾斜状环形光圈，用于使经过所述滤光器的由非激发光发生的环形反射光沿正交方向反射；二向色镜(Dichroic mirror)，用于将经过所述倾斜状环形光圈的由激发光发生的光致发光的路径变更为直角方向，并且使由非激发光发生的散射光经过；反射光检测部，用于检测被所述倾斜状环形光圈反射的由非激发光发生的环形反射光；光致发光检测部，用于检测被所述二向色镜反射的由激发光发生的光致发光；以及散射光检测部，用于检测经过所述二向色镜的由激发光发生的散射光。
[0011] 本实用新型还提供一种同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置，其中，所述反射光检测部包括滤光器、透镜及检测器。
[0012] 本实用新型还提供一种同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置，其中，所述光致发光检测部及所述散射光检测部分别包括滤光器和检测器。
[0013] 本实用新型还提供一种同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置，其中，所述图像检测器进一步包括用于图像成像的光学系统。
[0014] 本实用新型还提供一种同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置，其中，所述第二光源通过使平行光经过同心圆狭缝来制作环形光。
[0015] 本实用新型还提供一种同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置，其中，所述激发光是
波长为375nm的激光，所述非激发光是波长为532nm的激光，所述试样为青色
有机发光二极管LED基板。
[0016] 本实用新型的同时检测光致发光和散射光的缺陷检查装置构造能够测量光致发光的同时一同测量散射和/或反射光的光学系统，从而能够缩短整个试样区域的映射数据(mapping data)测量时间。
附图说明
[0017] 图1是本实用新型的一
实施例的利用单个光源来同时测量光致发光和散射光的光学系统的示意图。
[0018] 图2的(a)是本实用新型的一实施例的上述图1的A部分放大图，(b)是B部分放大图，以及(c)是C部分放大图。
[0019] 图3是本实用新型的一实施例的利用单个光源来同时测量光致发光、散射光及反射光的光学系统的示意图。
[0020] 图4是本实用新型的一实施例的利用形态不同的两种光源来同时测量光致发光、散射光及反射光的光学系统的示意图。
[0021] 图5的(a)是本实用新型的一实施例的同一试样的光致发光图像，(b)是光致发光局部放大图像，(c)是散射光图像，(d)是散射光放大图像，(e)是反射光图像，以及(f)是反射光放大图像。
具体实施方式
[0022] 在对本实用新型进行详细说明之前，以下所说明的本
说明书和
权利要求书中所使用的术语或单词不应限定并解释为通常的含义或词典上的含义。因此，本说明书中所记载的实施例和附图中所图示的结构只不过是本实用新型的最优选的一实施例，并不代表本实用新型的全部技术思想，因此应理解为在本
申请阶段中可能存在能够代替这些的各种等同物和
变形例。
[0023] 下面，参照附图对优选实施例进行详细说明，使得本实用新型所属技术领域的技术人员能够易于实施。图1是本实用新型的一实施例的利用单个光源来同时测量光致发光和散射光的光学系统的示意图。在本实用新型的一实现例中，同时检测所述光致发光和散射光的缺陷检查装置包括发出环形光21的光源10，该环形光21具有从试样中发出光致发光的能量。所述光源可以在光源内部形成环形光21并将其发出，还可以通过使圆形的平行光11经过同心圆狭缝20而形成环形光21。
[0024] 所述环形光21入射到第一分光器(Beam splitter)30后将路径变更为直角方向并朝向试样方向行进。在本实用新型的一实现例中，由所述分光器变更路径后的环形光经过物镜(Objective lens)40的同时被汇聚并面向试样。在本实用新型的一实现例中，为了能够使由所述物镜汇聚后入射的环形光扫描所述试样表面，安装有试样100的试样工作台50沿与入射光1垂直的方向进行前后左右(xy-扫描)运动或平面螺旋(r-θ扫描)运动的同时进行映射。在本实用新型的一实现例中，所述入射光1以环形光21的形态入射。在本实用新型的一实现例中，所述试样可以是半导体基板、LED基板或者正在进行工艺或已结束工艺的元件。在所述试样表面上产生光致发光2、散射光3及反射光4，这些光朝向物镜，其中反射光具有入射光形态即环形。
[0025] 在本实用新型的一实现例中，物镜(Objective lens)用于将发生在所述试样中的光致发光2、散射光3及环形反射光4制作为平行光并将其发送到所述第一分光器30中。在本实用新型的一实现例中，由于所述物镜被固定而试样进行运动，因此所述环形反射光在脱离物镜时维持入射时的环形。在本实用新型的一实现例中，发生在所述试样中的光致发光、散射光及环形反射光在经过物镜40之后成为平行光并直行经过第一分光器(Beam splitter)30。在本实用新型的一实现例中，散射光和反射光能够经由所述物镜40和所述第一分光器30的整个面以平行光行进。
[0026] 在本实用新型的一实现例中，发生在所述试样中并经过所述物镜40及所述第一分光器30的光致发光2、散射光3及环形反射光4的一部分直行经过第二分光器(Beam splitter)60，并且除上述经过的一部分之外的剩余部分的路径在第二分光器(Beam splitter)60中被变更为直角方向。在本实用新型的一实现例中，直行经过所述第二分光器60的光致发光、散射光及环形反射光到达进行图像化的图像检测器200而形成图像。在本实用新型的一实现例中，所述图像检测器200进一步包括用于图像成像的光学系统。此外，在所述第二分光器60中路径被变更为直角方向后经过的光致发光、散射光及环形反射光中，环形反射光在位于经变更的所述路径上的环形光圈70被阻断。所述环形光圈70只是一同阻断向所述光圈
位置直行的光致发光和散射光中的一部分，但完全阻断环形反射光。
[0027] 在本实用新型的一实现例中，位于经过所述光圈的光致发光2和散射光3所行进的路径上的二向色镜(Dichroic mirror)80用于将光致发光2的方向变更为直角方向并使散射光经过。通过光致发光检测部400来检测由所述二向色镜80反射出的光致发光2。在本实用新型的一实现例中，通过散射光检测部300来检测经过所述二向色镜的散射光3。在本实用新型的一实现例中，所述光致发光检测部400包括光致发光
过滤器410、光致发光透镜420及光致发光检测器(未图示)。此外，所述散射光检测部300包括散射光过滤器310、散射光透镜320及散射光检测器(未图示)。
[0028] 图2的(a)是本实用新型的一实施例的上述图1的A部分放大图，(b)是B部分方大图，以及(c)是C部分放大图。在本实用新型的一实现例中，所述A部分包括用于生成圆形的平行光11的光源和用于将所述圆形的平行光制成环形光21的同心圆狭缝20。所述B部分呈现出在经过物镜40而向试样100入射的环形入射光1以环形反射光4、光致发光2及散射光3再次入射到物镜之后变换为平行光并向第一分光器行进的结构。所述环形反射光4与环形入射光1一同共享环形的光路X。所述光致发光2和所述散射光3形成在环形内部的圆筒形光路Y上形成有意义的路径。所述光致发光2和所述散射光3虽然不是不经过所述环形的光路X，但如在C部分中详细描述的那样，在反射环形反射光4时被一同反射(未图示)。所述C部分详细地呈现出在由第二分光器将所述环形反射光4、光致发光2及散射光3的路径变更为直角方向并使之经过之后通过环形光圈70来阻断环形反射光的形状。在本实用新型的一实现例中，在所述环形光圈中一同反射(未图示)向环形部分行进的光致发光2和散射光3。
[0029] 图3是本实用新型的一实施例的利用单个光源来同时测量光致发光、散射光及反射光的光学系统的示意图。在本实用新型的一实现例中，所述同时检测光致发光、散射光及反射光的缺陷检查装置包括：光源或光源部，所述光源发出环形光21，所述光源部发出圆形光并使该圆形光经过同心圆狭缝20来制作环形光；第一分光器30，位于所述环形光的行进路径上，以所述光成为向试样100的方向行进的入射光1的方式将路径变更为直角方向，并且使发生在所述试样中的光致发光2、散射光3及环形反射光4直行经过；物镜40，用于汇聚由所述分光器变更路径后的环形光21并将所述环形光21作为入射光1发送到试样，并且将发生在所述试样100中的光致发光2、散射光3及环形反射光4以平行光发送到所述第一分光器30；工作台50，能够供作为由所述物镜40汇聚后入射的入射光1的环形光21映射所述试样100；第二分光器60，用于使发生在所述试样中并经过所述物镜40及所述第一分光器30的光致发光2、散射光3及环形反射光4的一部分直行经过，并且将除经过的所述一部分以外的剩余部分的路径变更为直角方向；图像检测器200，用于对直行经过所述第二分光器60的光致发光2、散射光3及环形反射光4进行图像化；倾斜状环形光圈75，用于使在所述第二分光器
60中路径被变更为直角方向后经过的环形反射光沿直角方向反射；二向色镜80，用于将经过所述倾斜状环形光圈75的光致发光2的路径变更为直角方向，并且使散射光3经过；反射光检测部500，用于检测由所述倾斜状环形光圈75反射出的环形反射光4；光致发光检测部
400，用于检测由所述二向色镜80反射出的光致发光2；以及散射光检测部300，用于检测经过所述二向色镜80的散射光3。在本实用新型的一实现例中，所述图像检测器可进一步包括用于图像成像的光学系统。
[0030] 在本实用新型的一实现例中，所述同时检测光致发光、散射光及反射光的缺陷检查装置的所述反射光检测部可包括滤光器、透镜及检测器，所述光致发光检测部及所述散射光检测部分别可包括滤光器和检测器。
[0031] 图4是本实用新型的一实施例的利用形态不同的两个光源来同时测量光致发光、散射光及反射光的光学系统的示意图。在本实用新型的一实现例中，所述利用形态不同的两个光源来同时测量光致发光、散射光及反射光的光学系统包括：第一光源10，用于将激发光1发送到光源部二向色镜25，所述激发光1具有能够在试样100中激发出光致发光的能量；第二光源15，用于沿着与所述第一光源正交的方向将环形的非激发光5发送到所述光源部二向色镜25，所述非激发光5不具有能够在所述试样100中激发出光致发光的能量；光源部二向色镜25，用于使所述激发光1直行经过，并且将所述非激发光5的方向变更为直角方向以使所述非激发光5沿与所述激发光相同的方向行进，从而将所述激发光和所述非激发光制成一
块来作为入射光1、5并发送到第一分光器30；第一分光器30，位于一同行进的所述激发光1及非激发光5的行进路径上，用于将所述激发光及所述非激发光的路径变更为直角方向，以使所述激发光及所述非激发光向试样方向行进，并且使在所述试样中由激发光发生的光致发光2、散射光及反射光和由非激发光发生的散射光3及环形反射光4直行经过；物镜
40，用于汇聚由所述第一分光器变更路径后的激发光1及非激发光5并作为入射光发送到试样100，并且将在所述试样中由激发光发生的光致发光2、散射光及反射光和由非激发光发生的散射光3及环形反射光4发送到所述第一分光器；工作台50，能够供由所述物镜40汇聚后入射的激发光1及非激发光5映射所述试样100；第二分光器60，用于使发生在所述试样
100中并经过所述物镜40及所述第一分光器30的由激发光发生的光致发光2、散射光及反射光和由非激发光发生的散射光3及环形反射光4的一部分直行经过，并且将除经过的所述一部分以外的剩余部分的路径变更为直角方向；图像检测器200，用于对直行经过所述第二分光器60的由激发光发生的光致发光、散射光及反射光和由非激发光发生的散射光及环形反射光进行图像化；滤光器71，对于在所述第二分光器60中路径被变更为直角方向后经过的光，阻断由激发光发生的散射光及反射光，并且使由激发光发生的光致发光2和由非激发光发生的散射光3及环形反射光4经过；倾斜状环形光圈75，用于使经过所述滤光器的由非激发光发生的环形反射光4沿直角方向反射；二向色镜80，用于将经过所述倾斜状环形光圈75的由激发光发生的光致发光2的路径变更为直角方向，并且使由非激发光发生的散射光3经过；反射光检测部500，用于检测被所述环形光圈反射的由非激发光发生的环形反射光4；光致发光检测部400，用于检测被所述二向色镜80反射的由激发光发生的光致发光2；以及散射光检测部300，用于检测经过所述二向色镜80的由激发光发生的散射光3。
[0032] 在本实用新型的一实现例中，所述利用形态不同的两个光源来同时测量光致发光、散射光及反射光的光学系统的所述第一分光器可以是二向色镜(Dichroic mirror)，所述图像检测器可进一步包括用于图像成像的光学系统。此外，所述第二光源可以发出环形光，或者也可以发出圆形的平行光并使之经过同心圆狭缝来制作环形光。在本实用新型的一实现例中，所述利用形态不同的两个光源来同时测量光致发光、散射光及反射光的光学系统的用于检测所述环形反射光的反射光检测部包括滤光器、透镜及检测器，所述光致发光检测部及所述散射光检测部分别包括滤光器和检测器。
[0033] 在本实用新型的一实现例中，所述利用形态不同的两个光源来同时测量光致发光、散射光及反射光的光学系统的试样可以是半导体用
硅基板或LED基板。在试样为LED基板的情况下，能够根据LED发光波长来调节激发光的波长和非激发光的波长。在本实用新型的一实现例中，在所述试样为青色LED基板的情况下，所述激发光可以是波长为375nm的激光，所述非激发光可以是波长为532nm的激光。
[0034] 图5的(a)是本实用新型的一实施例的同一试样的光致发光图像，(b)是光致发光局部放大图像，(c)是散射光图像，(d)是散射光放大图像，(e)是反射光图像，以及(f)是反射光放大图像。可见带来如下的效果：即，利用光致发光来观察图像(mapping)的同时获得的散射光图像和反射光图像能够准确而快速进行缺陷分析。
[0035] 以上，对本申请的示意性实施例进行了详细说明，但本申请的权利范围并不限定于此，本领域技术人员利用以下权利要求书中定义的本申请的基本概念来进行的各种变形及改良方式也属于本申请的权利范围。
[0036] 如果没有其他定义，则在本实用新型中所使用的所有技术术语可作为本实用新型相关技术领域的技术人员能够普遍理解的含义来使用。在本说明书中作为参考文献记载的所有刊物的内容被引入到本实用新型中。
[0037] 附图标记说明
[0038] 1 入射光(激发光)
[0039] 2 光致发光
[0040] 3 散射光
[0041] 4 反射光
[0042] 5 入射光(非激发光)
[0043] 10 光源(第一光源)
[0044] 11 圆形平行光
[0045] 20 同心圆狭缝
[0046] 21 环形光
[0047] 25 光源部二向色镜
[0048] 30 第一分光器
[0049] 40 物镜
[0050] 50 试样工作台
[0051] 60 第二分光器
[0052] 70 环形光圈
[0053] 71 滤光器
[0054] 75 倾斜状环形光圈
[0055] 80 二向色镜
[0056] 100 试样
[0057] 200 图像检测器
[0058] 300 散射光检测部
[0059] 310 散射光过滤器
[0060] 320 散射光透镜
[0061] 400 光致发光检测部
[0062] 410 光致发光过滤器
[0063] 420 光致发光透镜
[0064] 500 反射光检测部
[0065] 510 反射光过滤器
[0066] 520 反射光透镜。
