(57)【要約】【課題】半導体層の絶縁層との界面の近傍の表層部における特性を高精度に評価する。【解決手段】検査装置は、印加部と照射部と検出部と認識部とを備える。印加部は、半導体試料における半導体層と絶縁層のうちの半導体層の逆側の部分との間に複数の電圧をそれぞれ印加する。照射部は、半導体試料に所定の波長領域のパルス光を照射する。検出部は、各電圧が印加されている半導体試料からパルス光の照射に応じて放射されるテラヘルツ波の強度の時間変化を検出する。認識部は、複数の電圧について検出部で検出された複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、テラヘルツ波の所定のピークの強度に係る数値と複数の電圧との関係に基づき、半導体層においてパルス光の照射に応じた光励起で生じる電子および正孔の拡散における速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波の成分の占有割合が最大であるテラヘルツ波の強度の時間変化を認識する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料を検査するための検査装置であって、
前記半導体試料における、前記半導体層と、前記絶縁層のうちの前記半導体層の逆側の被電位付与部と、の間に複数の電圧をそれぞれ印加する印加部と、
前記半導体試料に所定の波長領域のパルス光を照射する照射部と、
前記複数の電圧がそれぞれ印加されている前記半導体試料から前記照射部による前記パルス光の照射に応じて放射されるテラヘルツ波の強度の時間変化を検出する検出部と、
前記複数の電圧について前記検出部で検出された複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、テラヘルツ波の所定のピークの強度に係る数値と前記複数の電圧との関係に基づき、前記半導体層において前記パルス光の照射に応じた光励起で生じる電子および正孔の拡散における速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波の成分の占有割合が最大である１つのテラヘルツ波の強度の時間変化を認識する認識部と、を備える、検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置であって、
前記複数のテラヘルツ波の強度の時間変化のうちの１つ以上のテラヘルツ波の強度の時間変化に対して、前記認識部で認識された前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化の成分を低減する補正処理を行う補正部、をさらに備える、検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検査装置であって、
前記所定のピークの強度に係る数値は、前記テラヘルツ波の強度の時間変化において前記所定のピークの強度を示すピーク時間、を含み、
前記認識部は、前記複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、前記ピーク時間と前記複数の電圧との関係において前記ピーク時間に最大の差を生じさせている隣り合う２つの電圧のうち、前記半導体層における電子の移動度が正孔の移動度よりも大きな場合には、前記半導体層の電位を基準とした前記被電位付与部の電位が相対的に低くなる電圧についてのテラヘルツ波の強度の時間変化を、前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化として認識し、前記半導体層における正孔の移動度が電子の移動度よりも大きな場合には、前記半導体層の電位を基準とした前記被電位付与部の電位が相対的に高くなる電圧についてのテラヘルツ波の強度の時間変化を、前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化として認識する、検査装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の検査装置であって、
前記所定のピークの強度に係る数値は、前記テラヘルツ波の強度の時間変化における前記所定のピークの強度、を含み、
前記認識部は、前記複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、前記所定のピークの強度と前記複数の電圧との関係において前記所定のピークの強度がゼロを挟む隣り合う２つの電圧のうち、前記半導体層における電子の移動度が正孔の移動度よりも大きな場合には、前記半導体層の電位を基準とした前記被電位付与部の電位が相対的に低くなる電圧についてのテラヘルツ波の強度の時間変化を、前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化として認識し、前記半導体層における正孔の移動度が電子の移動度よりも大きな場合には、前記半導体層の電位を基準とした前記被電位付与部の電位が相対的に高くなる電圧についてのテラヘルツ波の強度の時間変化を、前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化として認識する、検査装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載の検査装置であって、
前記半導体試料は、第１電極と前記絶縁層と前記半導体層と第２電極とが順に積層されている積層構造を有しており、
前記印加部は、前記第１電極と前記第２電極とに電気的に接続されている状態で、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を付与する、検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の検査装置であって、
前記第１電極は、透光性を有する透明電極を含み、
前記照射部は、前記透明電極上に前記パルス光を照射する、検査装置。
【請求項７】
半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料を検査するための検査方法であって、
(a)前記半導体試料における、前記半導体層と、前記絶縁層のうちの前記半導体層の逆側の被電位付与部と、の間に複数の電圧を順に印加するとともに、該複数の電圧がそれぞれ印加されている前記半導体試料に対して所定の波長領域のパルス光を照射して、前記複数の電圧のそれぞれが印加されている前記半導体試料が前記パルス光の照射に応じて放射するテラヘルツ波の強度の時間変化を検出する第１ステップと、
(b)前記複数の電圧について前記第１ステップで検出された複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、テラヘルツ波の所定のピークの強度に係る数値と前記複数の電圧との関係に基づき、前記半導体層において前記パルス光の照射に応じた光励起で生じる電子および正孔の拡散における速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波の成分の占有割合が最大である１つのテラヘルツ波の強度の時間変化を認識する第２ステップと、を有する、検査方法。
【請求項８】
半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料における、前記半導体層と、前記絶縁層のうちの前記半導体層の逆側の被電位付与部と、の間に複数の電圧がそれぞれ印加されている前記半導体試料に対して所定の波長領域のパルス光を照射した際に、前記複数の電圧のそれぞれが印加されている前記半導体試料が前記パルス光の照射に応じて放射するテラヘルツ波の強度の時間変化に係る情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部で取得された前記複数の電圧についての複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、テラヘルツ波の所定のピークの強度に係る数値と前記複数の電圧との関係に基づき、前記半導体層において前記パルス光の照射に応じた光励起で生じる電子および正孔の拡散における速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波の成分の占有割合が最大である１つのテラヘルツ波の強度の時間変化を認識する認識部と、を備える、電磁波情報処理装置。
【請求項９】
(a)半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料における、前記半導体層と、前記絶縁層のうちの前記半導体層の逆側の被電位付与部と、の間に複数の電圧がそれぞれ印加されている前記半導体試料に対して所定の波長領域のパルス光を照射した際に、前記複数の電圧のそれぞれが印加されている前記半導体試料が前記パルス光の照射に応じて放射するテラヘルツ波の強度の時間変化に係る情報を取得する第１ステップと、
(b)前記第１ステップで取得された前記複数の電圧についての複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、テラヘルツ波の所定のピークの強度に係る数値と前記複数の電圧との関係に基づき、前記半導体層において前記パルス光の照射に応じた光励起で生じる電子および正孔の拡散における速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波の成分の占有割合が最大である１つのテラヘルツ波の強度の時間変化を認識する第２ステップと、を有する、電磁波情報処理方法。
【請求項１０】
半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料を検査するための検査装置に含まれる制御部によって実行されることで、該検査装置を、請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の検査装置として機能させる、プログラム。
【請求項１１】
情報処理装置に含まれる制御部によって実行されることで、該情報処理装置を、請求項８に記載の電磁波情報処理装置として機能させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料を検査するための検査装置、検査方法、電磁波情報処理装置、電磁波情報処理方法およびプログラムに関し、特に、半導体層のうちの絶縁層との界面の近傍の表層部における特性を評価するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な半導体デバイスであるＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）構造を有するデバイス（ＭＯＳデバイス）については、半導体における反転層移動度が半導体デバイスの性能を決める最も重要なパラメータの１つである。この反転層移動度は半導体と絶縁層との界面に存在する総電荷量および電荷の分布に影響を受ける。このため、これらの総電荷量ならびに電荷の分布および性質が反映される半導体の表面ポテンシャル（表面電圧ともいう）の揺らぎ（表面ポテンシャル揺らぎともいう）の大きさは、半導体と絶縁層との間の界面の特性を示す指標の１つとされる（例えば、下記非特許文献１を参照）。
【０００３】
また、近年、省エネ化の観点から炭化ケイ素（ＳｉＣ）および窒化ガリウム（ＧａＮ）などを代表とするバンドギャップが大きな半導体（ワイドギャップ半導体ともいう）が注目を集めている。ワイドギャップ半導体は、一般的には、バンドギャップが２．２ｅＶ以上の半導体である。ワイドギャップ半導体を用いた半導体デバイスは、従来のシリコン（Ｓｉ）半導体を用いた半導体デバイスの物性値の限界を超えた性能を達成することが可能である。ここで、高性能および高信頼性の半導体デバイスを作製するためには、例えば、酸化膜などの絶縁層と半導体との間の界面についての物理的な理解が重要である。ところが、Ｓｉと比べてワイドギャップ半導体については絶縁層との界面における物理が解明されていない点が多い。例えば、ＳｉＣを半導体として用いたＭＯＳ構造における半導体のうちの絶縁層との間の界面近傍のキャリア移動度が、ＳｉＣのバルクにおける理論値に遠く及ばない（例えば、下記非特許文献２を参照）。このため、ワイドギャップ半導体と絶縁層との界面における物理については解明すべき点が多い。
【０００４】
ところで、検査対象物としての半導体デバイスにパルス光を照射するとテラヘルツ（ＴＨｚ）の波長領域の電磁波が発生することを利用した検査技術がある（例えば、下記特許文献１を参照）。このような検査技術には、例えば、レーザーテラヘルツ放射顕微鏡（Laser Terahertz Emission Microscope：ＬＴＥＭ）と称される装置が用いられる。この検査技術では、パルス光の照射に応じて半導体デバイスから放射される電磁波（テラヘルツ波ともＴＨｚ波ともいう）を計測することによって、半導体デバイスの性能評価および欠陥の検査などを非破壊で且つ非接触で行うことができる。これまで、例えば、Ｓｉにおける表面電場およびパッシベーション膜の特性についての研究（例えば、下記非特許文献３を参照）ならびにＳｉＣにおける界面特性の良否を評価する研究（例えば、下記非特許文献４を参照）が行われ、検査対象物から放射されるＴＨｚ波を用いて表面ポテンシャルを非破壊で且つ非接触で評価することについての有効性が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１７５４４２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】田岡紀之、坂下満男、中塚理、財満鎭明、「ＳｉＯ２／ＳｉＣ ＭＯＳ構造における伝導帯端近傍の界面特性」第７４回応用物理学会秋季学術講演会  講演予稿集１７ａＢ３−７，１５−１８５（２０１３）
【非特許文献２】渡部平司、細井卓治、「熱酸化ＳｉＯ２／ＳｉＣ界面原子構造と界面電気特性の評価」表面科学Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．１１，ｐｐ．６３９−６４４，２０１２，特集「ゲートスタック技術の表面・界面科学」
【非特許文献３】Toshimitsu Mochizuki, Akira Ito, Jonathon Mitchell, Hidetoshi Nakanishi, Katsuto Tanahashi, Iwao Kawayama, Masayoshi Tonouchi, Katsuhiko Shirasawa, and Hidetaka Takato1,“Probing the surface potential of oxidized silicon by assessing terahertz emission”, APPLIED PHYSICS LETTERS 110, 163502 (2017)
【非特許文献４】西村辰彦、中西英俊、川山巌、斗内政吉、細井卓治、志村考功、渡部平司、「レーザテラヘルツエミッション顕微鏡を用いたＳｉＯ２／ＳｉＣ界面の特性評価」第７９回応用物理学会秋季学術講演会  講演予稿集２０ａ−１４１−１０（２０１８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記ＬＴＥＭを用いた検査技術では、検査対象物としての半導体デバイスにおいて、パルス光の照射に応じた光励起で生じるキャリア（光励起キャリアともいう）が半導体の表面または半導体と他の層との界面の近傍における電場（表面電場ともいう）によって加速されて過渡電流を生じさせることでＴＨｚ波が放射されるモデル（以下「表面電場モデル」と称する）を前提とした評価が行われていた。
【０００８】
ところが、半導体の表層部において光励起で生じる電子および正孔が、半導体の内部に拡散する際に電子と正孔との間における速度差によって過渡電流が発生する効果（光デンバー効果ともいう）に起因して、ＴＨｚ波が発生するモデル（以下「光デンバーモデル」と称する）も知られている。つまり、ＬＴＥＭで検出されるＴＨｚ波は、表面電場モデルに従って生じるＴＨｚ波の成分と、光デンバーモデルに従って生じるＴＨｚ波の成分と、を含む。このため、例えば、ＬＴＥＭで検出されるＴＨｚ波を用いて半導体の表面電場の検査および評価を行う場合には、光デンバーモデルに従って生じるＴＨｚ波の成分が、検査および評価の誤差要因となり得る。
【０００９】
ここで、例えば、検査対象物の表面電場が強い条件では、ＬＴＥＭで検出されるＴＨｚ波において、光デンバーモデルに従って生じるＴＨｚ波の成分よりも、表面電場モデルに従って生じるＴＨｚ波の成分が占める割合が高まり得る。一方、例えば、検査対象物の表面電場が弱くなる条件では、ＬＴＥＭで検出されるＴＨｚ波において、光デンバーモデルに従って生じるＴＨｚ波の成分が占める割合が高まり得る。このような場合には、例えば、仮にＬＴＥＭで検出されるＴＨｚ波を用いて半導体の表面電場の検査および評価を行えば、光デンバーモデルに従って生じるＴＨｚ波の成分によって検査および評価に大きな誤差が生じ得る。
【００１０】
しかしながら、上記ＬＴＥＭを用いた検査技術では、ＬＴＥＭで検出されるＴＨｚ波について、表面電場モデルに従って生じるＴＨｚ波の成分と光デンバーモデルに従って生じるＴＨｚ波の成分とを分離して、検査対象物の検査および評価が行われていなかった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、半導体層のうちの絶縁層との界面の近傍の表層部における特性を高精度に評価するための技術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】
【００１２】
上記課題を解決するために、第１の態様に係る検査装置は、半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料を検査するための検査装置であって、印加部と、照射部と、検出部と、認識部と、を備える。前記印加部は、前記半導体試料における、前記半導体層と、前記絶縁層のうちの前記半導体層の逆側の被電位付与部と、の間に複数の電圧をそれぞれ印加する。前記照射部は、前記半導体試料に所定の波長領域のパルス光を照射する。前記検出部は、前記複数の電圧がそれぞれ印加されている前記半導体試料から前記照射部による前記パルス光の照射に応じて放射されるテラヘルツ波の強度の時間変化を検出する。前記認識部は、前記複数の電圧について前記検出部で検出された複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、テラヘルツ波の所定のピークの強度に係る数値と前記複数の電圧との関係に基づき、前記半導体層において前記パルス光の照射に応じた光励起で生じる電子および正孔の拡散における速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波の成分の占有割合が最大である１つのテラヘルツ波の強度の時間変化を認識する。
【００１３】
第２の態様に係る検査装置は、第１の態様に係る検査装置であって、前記複数のテラヘルツ波の強度の時間変化のうちの１つ以上のテラヘルツ波の強度の時間変化に対して、前記認識部で認識された前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化の成分を低減する補正処理を行う補正部、をさらに備える。
【００１４】
第３の態様に係る検査装置は、第１または第２の態様に係る検査装置であって、前記所定のピークの強度に係る数値は、前記テラヘルツ波の強度の時間変化において前記所定のピークの強度を示すピーク時間、を含み、前記認識部は、前記複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、前記ピーク時間と前記複数の電圧との関係において前記ピーク時間に最大の差を生じさせている隣り合う２つの電圧のうち、前記半導体層における電子の移動度が正孔の移動度よりも大きな場合には、前記半導体層の電位を基準とした前記被電位付与部の電位が相対的に低くなる電圧についてのテラヘルツ波の強度の時間変化を、前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化として認識し、前記半導体層における正孔の移動度が電子の移動度よりも大きな場合には、前記半導体層の電位を基準とした前記被電位付与部の電位が相対的に高くなる電圧についてのテラヘルツ波の強度の時間変化を、前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化として認識する。
【００１５】
第４の態様に係る検査装置は、第１または第２の態様に係る検査装置であって、前記所定のピークの強度に係る数値は、前記テラヘルツ波の強度の時間変化における前記所定のピークの強度、を含み、前記認識部は、前記複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、前記所定のピークの強度と前記複数の電圧との関係において前記所定のピークの強度がゼロを挟む隣り合う２つの電圧のうち、前記半導体層における電子の移動度が正孔の移動度よりも大きな場合には、前記半導体層の電位を基準とした前記被電位付与部の電位が相対的に低くなる電圧についてのテラヘルツ波の強度の時間変化を、前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化として認識し、前記半導体層における正孔の移動度が電子の移動度よりも大きな場合には、前記半導体層の電位を基準とした前記被電位付与部の電位が相対的に高くなる電圧についてのテラヘルツ波の強度の時間変化を、前記１つのテラヘルツ波の強度の時間変化として認識する。
【００１６】
第５の態様に係る検査装置は、第１から第４の何れか１つの態様に係る検査装置であって、前記半導体試料は、第１電極と前記絶縁層と前記半導体層と第２電極とが順に積層されている積層構造を有しており、前記印加部は、前記第１電極と前記第２電極とに電気的に接続されている状態で、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を付与する。
【００１７】
第６の態様に係る検査装置は、第５の態様に係る検査装置であって、前記第１電極は、透光性を有する透明電極を含み、前記照射部は、前記透明電極上に前記パルス光を照射する。
【００１８】
第７の態様に係る検査方法は、半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料を検査するための検査方法であって、第１ステップと、第２ステップと、を有する。前記第１ステップにおいて、前記半導体試料における、前記半導体層と、前記絶縁層のうちの前記半導体層の逆側の被電位付与部と、の間に複数の電圧を順に印加するとともに、該複数の電圧がそれぞれ印加されている前記半導体試料に対して所定の波長領域のパルス光を照射して、前記複数の電圧のそれぞれが印加されている前記半導体試料が前記パルス光の照射に応じて放射するテラヘルツ波の強度の時間変化を検出する。前記第２ステップにおいて、前記複数の電圧について前記第１ステップで検出された複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、テラヘルツ波の所定のピークの強度に係る数値と前記複数の電圧との関係に基づき、前記半導体層において前記パルス光の照射に応じた光励起で生じる電子および正孔の拡散における速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波の成分の占有割合が最大である１つのテラヘルツ波の強度の時間変化を認識する。
【００１９】
第８の態様に係る電磁波情報処理装置は、情報取得部と、認識部と、を備える。前記情報取得部は、半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料における、前記半導体層と、前記絶縁層のうちの前記半導体層の逆側の被電位付与部と、の間に複数の電圧がそれぞれ印加されている前記半導体試料に対して所定の波長領域のパルス光を照射した際に、前記複数の電圧のそれぞれが印加されている前記半導体試料が前記パルス光の照射に応じて放射するテラヘルツ波の強度の時間変化に係る情報を取得する。前記認識部は、前記情報取得部で取得された前記複数の電圧についての複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、テラヘルツ波の所定のピークの強度に係る数値と前記複数の電圧との関係に基づき、前記半導体層において前記パルス光の照射に応じた光励起で生じる電子および正孔の拡散における速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波の成分の占有割合が最大である１つのテラヘルツ波の強度の時間変化を認識する。
【００２０】
第９の態様に係る電磁波情報処理方法は、第１ステップと、第２ステップと、を有する。前記第１ステップにおいて、半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料における、前記半導体層と、前記絶縁層のうちの前記半導体層の逆側の被電位付与部と、の間に複数の電圧がそれぞれ印加されている前記半導体試料に対して所定の波長領域のパルス光を照射した際に、前記複数の電圧のそれぞれが印加されている前記半導体試料が前記パルス光の照射に応じて放射するテラヘルツ波の強度の時間変化に係る情報を取得する。前記第２ステップにおいて、前記第１ステップで取得された前記複数の電圧についての複数のテラヘルツ波の強度の時間変化を対象として、テラヘルツ波の所定のピークの強度に係る数値と前記複数の電圧との関係に基づき、前記半導体層において前記パルス光の照射に応じた光励起で生じる電子および正孔の拡散における速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波の成分の占有割合が最大である１つのテラヘルツ波の強度の時間変化を認識する。
【００２１】
第１０の態様に係るプログラムは、半導体層と絶縁層との界面を有する半導体試料を検査するための検査装置に含まれる制御部によって実行されることで、該検査装置を、第１から第６の何れか１つの態様に係る検査装置として機能させる、プログラムである。
【００２２】
第１１の態様に係るプログラムは、情報処理装置に含まれる制御部によって実行されることで、該情報処理装置を、第８の態様に係る電磁波情報処理装置として機能させる、プログラムである。
【発明の効果】
【００２３】
第１から第６に係る検査装置、第７の態様に係る検査方法、第８の態様に係る電磁波情報処理装置、第９の態様に係る電磁波情報処理方法ならびに第１０および第１１の態様に係るプログラムの何れによっても、例えば、半導体試料に各電圧が印加された状態でパルス光の照射に応じて半導体試料からそれぞれ放射されるテラヘルツ波の強度の時間変化のうち、光デンバーモデルに係る成分が支配的なテラヘルツ波の強度の時間変化が認識され得る。これにより、例えば、半導体層のうちの絶縁層との界面の近傍の表層部における特性を高精度に評価することができる。
【００２４】
第２の態様に係る検査装置によれば、例えば、パルス光の照射に応じて検出された半導体試料から放射されるテラヘルツ波の強度の時間変化について、光デンバーモデルに係るテラヘルツ波の成分が低減され得る。これにより、例えば、半導体層のうちの絶縁層との界面の近傍の表層部における特性を高精度に評価することができる。
【００２５】
第３および第４の何れの態様に係る検査装置によっても、例えば、半導体試料に各電圧が印加された状態でパルス光の照射に応じて半導体試料からそれぞれ放射されるテラヘルツ波の強度の時間変化のうち、光デンバーモデルに係る成分が支配的なテラヘルツ波の強度の時間変化が容易に認識され得る。
【００２６】
第５の態様に係る検査装置によれば、例えば、半導体試料に対して所望の電圧を容易に印加することができる。
【００２７】
第６の態様に係る検査装置によれば、例えば、半導体層と絶縁層との界面にパルス光を照射する際に、第１電極によってパルス光が遮られにくい。これにより、例えば、半導体層から放射されるテラヘルツ波の強度が大きくなり得る。その結果、例えば、テラヘルツ波の強度の時間変化をより精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、第１実施形態の半導体検査装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態の半導体試料を示す概略断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態の半導体検査装置における制御部と他の要素との接続関係を示すブロック図である。
【図４】図４は、半導体検査装置で検出される電磁波の時間波形を例示する図である。
【図５】図５は、半導体検査装置で検出される電磁波の時間波形を例示する図である。
【図６】図６は、半導体層のうちの絶縁層との界面の近傍におけるエネルギーバンドおよび光励起キャリアの移動態様に及ぼす電圧の影響を説明するための図である。
【図７】図７は、半導体試料に印加された電圧と電磁波の時間波形におけるピーク時間との関係を示すグラフを例示する図である。
【図８】図８は、半導体試料に印加された電圧と電磁波の時間波形におけるピーク強度との関係を示すグラフを例示する図である。
【図９】図９は、電磁波の時間波形の補正方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、補正処理後の電磁波の時間波形を例示する図である。
【図１１】図１１は、補正処理後の電磁波の時間波形を例示する図である。
【図１２】図１２は、半導体試料に印加された電圧と補正処理後の電磁波の時間波形におけるピーク強度との関係を示すグラフを例示する図である。
【図１３】図１３は、第１実施形態の半導体検査装置の動作フローの一例を示す流れ図である。
【図１４】図１４は、第２実施形態の半導体検査装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態の電磁波情報処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１６】図１６は、第３実施形態の電磁波情報処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、第３実施形態の電磁波情報処理装置における処理フローの一例を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の各実施形態について説明する。各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。図面は、あくまでも模式的に示したものである。図面においては、容易に理解が可能となるように、必要に応じて各部の寸法および数が誇張または簡略化されて図示されている場合がある。また、図面においては、同様な構成および機能を有する部分に対して同じ符号が付されており、重複した説明が適宜省略されている。
【００３０】
また、本明細書では、相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば「平行」「直交」「中心」など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差も含む状態を表すとともに、同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。２つ以上のものが等しい状態であることを示す表現（例えば「同一」「等しい」「均質」など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現（例えば「四角形状」または「円筒形状」など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密に形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸または面取りなどを有する形状も表すものとする。１つの構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」または「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「〜の上」という表現は、特に断らない限り、２つの要素が接している状態のほか、２つの要素が他の要素を挟んで離れている状態も含む表現である。
【００３１】
＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の半導体検査装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、第１実施形態の半導体試料９を示す概略断面図である。
【００３２】
半導体検査装置１は、半導体試料９を検査するための装置である。半導体試料９は、例えば、半導体層９０と絶縁層９２との界面９８を有する。具体的には、半導体試料９は、平板状の形状を有し、半導体層９０と、この半導体層９０上に位置している絶縁層９２と、を含む積層構造を有する。半導体層９０の材料には、例えば、Ｓｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）、ＳｉＣ（炭化シリコン）またはＧａＮ（窒化ガリウム）などが適用される。絶縁層９２の材料には、ＳｉｘＯｙ（酸化シリコン、ｘ＞０、ｙ＞０）、ＳｉｘＮｙ（窒化ケイ素）またはＡｌＯｘ（酸化アルミニウム）などが適用される。以下の説明では、主に、半導体層９０がｎ型のシリコン基板（ｎ型Ｓｉ基板ともいう）であり、絶縁層９２がＳｉｘＯｙの熱酸化膜である例について説明する。なお、半導体層９０には、例えば、４Ｈ−ＳｉＣ基板などが適用されてもよい。
【００３３】
第１実施形態では、絶縁層９２のうちの半導体層９０とは逆側に位置する面（第１主面ともいう）９ｕ上に第１電極９４が位置している。また、半導体層９０のうちの絶縁層９２とは逆側に位置する面（第２主面ともいう）９ｂ上に第２電極９６が位置している。ここでは、半導体試料９は、上から順に、第１電極９４と、絶縁層９２と、半導体層９０と、第２電極９６と、が積層されている積層構造を有する。換言すれば、半導体試料９は、導電性を有する第１電極９４と、絶縁層９２と、半導体層９０と、がこの記載の順に積層されている構造を有する。このため、半導体試料９は、金属と絶縁体と半導体とからなる３層が積層された構造（ＭＩＳ構造ともいう）あるいは金属と酸化物と半導体とからなる３層が積層された構造（ＭＯＳ構造ともいう）と同様な機能を有する構造を含む。ここで、例えば、半導体試料９がＭＯＳＦＥＴの構造に適用される場合には、第１電極９４は、ゲート電極として使用される。
【００３４】
第１電極９４には、透光性を有する電極（透明電極ともいう）が適用される。透明電極には、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化スズ（ＳｎＯ２）系を主材料とする透明な導電性を有する膜（透明導電膜ともいう）が適用される。第２電極９６には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）などの優れた導電性を有する金属を主成分とする電極が適用される。第２電極９６は、透光性を有していてもよいし、透光性を有していなくてもよい。
【００３５】
半導体検査装置１は、例えば、光照射部１０および電磁波検出部２０を有する。また、半導体検査装置１は、例えば、ステージ３０、ステージ移動部３５、電圧印加部４０および制御部５０を有する。半導体検査装置１は、例えば、ステージ３０に保持された半導体試料９に、光照射部１０からの検査光ＬＰ１０を照射して、半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の強度を電磁波検出部２０で検出することができる。ここで、半導体検査装置１の各部の一例について説明する。
【００３６】
＜光照射部１０＞
光照射部１０は、半導体試料９から電磁波ＬＴ１を放射させるための所定の波長領域の検査光ＬＰ１０を半導体試料９に照射することができる。ここで、半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１は、周波数が０．１ＴＨｚ（テラヘルツ）から１０ＴＨｚの帯域の電磁波（テラヘルツ波ともいう）を含む。
【００３７】
図１で示されるように、光照射部１０は、例えば、フェムト秒レーザ１２を有する。フェムト秒レーザ１２は、数ｋＨｚ（キロヘルツ）から数十ＭＨｚ（メガヘルツ）の繰り返し周波数と、１０ｆｓ（フェムト秒）から１５０ｆｓ程度のパルス幅と、を有する直線偏光であり、２００ｎｍ（ナノメートル）から２．５μｍ（マイクロメートル）程度の紫外光領域から赤外光領域の波長に含まれる波長領域のパルス光ＬＰ１を出力することができる。
【００３８】
また、光照射部１０は、例えば、ビームスプリッタ１４を有する。ビームスプリッタ１４は、パルス光ＬＰ１の光路上に設けられており、パルス光ＬＰ１を２つのパルス光に分割する。２つのパルス光は、波長変換器１６に導かれる第１のパルス光ＬＰ１と、電磁波検出部２０に導かれる参照光としての第２のパルス光ＬＰ１２と、を含む。
【００３９】
また、光照射部１０は、例えば、波長変換器１６を有する。波長変換器１６は、ビームスプリッタ１４から出力された第１のパルス光ＬＰ１の光路上に位置しており、制御部５０からの制御指令に基づいて、第１のパルス光ＬＰ１の波長領域を他の波長領域に変換することができる。波長変換器１６から出力されるパルス光は、検査光ＬＰ１０として半導体試料９に導かれる。波長変換器１６による波長の変換方式については、特に限定されないが、例えば、第２次高調波発生または第３次高調波発生を起こす非線形光学結晶を用いた波長の変換方式が適用され得る。波長変換器１６は、例えば、パルス光ＬＰ１の波長の変換を行わずに、元のパルス光ＬＰ１の波長を有する、検査光ＬＰ１０を出力してもよい。また、光照射部１０は、波長変換器１６を有していなくてもよい。
【００４０】
検査光ＬＰ１０は、不図示の光学系によって１点に集光されて、半導体試料９に対してスポット状に照射される。これにより、光照射部１０は、所定の波長領域のパルス光としての検査光ＬＰ１０を半導体試料９に照射することができる。所定の波長領域は、光照射部１０の設定によって適宜変更され得る。半導体試料９において検査光ＬＰ１０が照射される領域の径（スポット径ともいう）は、例えば、１μｍから１０ｍｍ程度とされるが、これに限定されるものではない。ここでは、光照射部１０は、第１電極９４上に検査光ＬＰ１０を照射する。このため、例えば、第１電極９４が透明電極であれば、半導体層９０と絶縁層９２との界面９８に検査光ＬＰ１０を照射する際に、第１電極９４によって検査光ＬＰ１０が遮られにくい。これにより、例えば、半導体層９０から放射される電磁波ＬＴ１の強度が大きくなり得る。その結果、例えば、電磁波ＬＴ１の強度の時間変化をより精度良く検出することが可能となる。
【００４１】
半導体試料９のような半導体試料においてテラヘルツ波が発生する原理については、例えば、国際公開第２００６／０９３２６５号に記載されている。フェムト秒パルスレーザー光としての検査光ＬＰ１０が半導体試料９に照射されると、光励起によってキャリア（光励起キャリアともいう）が半導体試料９内で生成される。この光励起キャリアは、半導体試料９の表面電場およびｐｎ接合部などによる内部電界ならびに拡散によって加速されることで、パルス状の過渡電流が発生する。この過渡電流によって、電磁波ＬＴ１を放射する効果（過渡電流効果ともいう）を生じる。この電磁波ＬＴ１は、内部電界の向きおよび強さに依存して発生するため、この電磁波ＬＴ１を分析することで、半導体試料９の特性を検査することができる。
【００４２】
例えば、半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８の近傍（表層部）は、半導体層９０の内部とは異なるエネルギー状態を有するが、平衡状態では半導体層９０の界面９８の近傍（表層部）と半導体層９０の内部との間でフェルミ準位が同一となるため、界面９８の近傍でキャリアの移動が起こる。このキャリアの移動によって、界面９８の近傍ではバンド構造が曲がり、表面電位が生じる。この表面電位によって光励起キャリアが加速されることで過渡電流が生じて、テラヘルツ波を含む電磁波が発生する。このようなメカニズムで電磁波を発生させるモデルは、例えば、「表面電場モデル」とも称される。
【００４３】
一方、例えば、半導体層９０における絶縁層９２との界面９８の近傍（表層部）において、光励起キャリアが発生すると、半導体層９０の界面９８の近傍（表層部）から半導体層９０の内部に向けて、キャリアの濃度の差に起因するキャリアの拡散が生じる。このとき、光励起キャリアとしての電子と正孔との間で、移動度の差に起因する過渡電流が生じて、テラヘルツ波を含む電磁波が発生する。このようなメカニズムで電磁波を発生させるモデルは、例えば、「光デンバーモデル」とも称される。
【００４４】
ここで、半導体試料９に照射される検査光ＬＰ１０の波長は、第１電極９４を透過して、半導体層９０と絶縁層９２との間の界面９８に到達する波長とされる。また、検査光ＬＰ１０の光子エネルギーは、半導体試料９の半導体層９０のバンドギャップ近傍以上のエネルギーとされる。そして、例えば、界面９８から半導体層９０の内部へ検査光ＬＰ１０が侵入する距離（侵入長ともいう）が短ければ短い程、半導体層９０の界面９８の近傍のごく浅い領域（表層部ともいう）において光励起キャリアが高密度で発生し、光デンバーモデルに従った過渡電流の発生に起因する電磁波が発生しやすくなる。このため、半導体層９０としてＳｉ基板を用いる場合には、例えば、検査光ＬＰ１０の波長が約２８０ｎｍであれば、Ｓｉ基板への光の侵入長が比較的短い約４ｎｍとなる。そこで、第１実施形態では、例えば、検査光ＬＰ１０の波長として、約２８０ｎｍが採用される。
【００４５】
＜電磁波検出部２０＞
電磁波検出部２０は、電磁波検出器２２を有する。電磁波検出器２２は、例えば、光伝導アンテナ（光伝導スイッチともいう）を有する。電磁波検出器２２には、参照光ＬＰ１２が照射される。
【００４６】
光伝導アンテナには、例えば、ダイポール型、ボウタイ型またはスパイラル型の光伝導アンテナなどが適用される。ここで、光伝導アンテナとして、ダイポール型の光伝導アンテナが用いられる例を挙げて説明する。ダイポール型の光伝導アンテナは、光が入射したときに電子および正孔を生成する光伝導膜と、光伝導膜上に平行に形成された金属製の一対の平行伝送線（電極）と、を有する。さらに、一対の平行伝送線は、それぞれの中央部から互いに接近する方向に延びてギャップを形成している出っ張り部（アンテナ）を有する。また、一対の平行伝送線間には、電流計が位置している。
【００４７】
ここで、アンテナ間のギャップに参照光ＬＰ１２を照射すると、光伝導膜において光励起キャリアが生成される。このとき、光励起キャリアが生成されても、電磁波ＬＴ１が入射していない状態では、ギャップ間に電位差が生じていないため、平行伝送線間に電流は発生しない。これに対して、電磁波ＬＴ１が参照光ＬＰ１２と重なるタイミングで入射すると、電磁波ＬＴ１の強度に比例した電位差がギャップ間に瞬時的に発生し、ギャップ間に電流が瞬時的に発生する。この電流値は、図示しないロックインアンプおよびＡ／Ｄ変換回路などを介して適宜デジタル量に変換される。電磁波ＬＴ１の強度には、例えば、電界強度が適用される。電磁波ＬＴ１の強度には、磁界強度などが適用されてもよい。
【００４８】
このように、電磁波検出器２２は、光伝導アンテナを有することで、参照光ＬＰ１２が入射するタイミングに応じて、半導体試料９が放射する電磁波ＬＴ１の強度を検出することができる。なお、電磁波検出器２２が有する電磁波ＬＴ１を検出する構成としては、光伝導アンテナを含む構成に限定されるものではなく、例えば、非線形光学結晶を用いた構成が採用されてもよい。
【００４９】
また、電磁波検出部２０は、遅延部２４を有する。遅延部２４は、参照光ＬＰ１２に時間遅延を与える光学遅延素子である。遅延部２４は、遅延ステージ２４０と遅延ステージ移動部２４２とを含む。
【００５０】
遅延ステージ２４０は、ビームスプリッタ１４から電磁波検出器２２までの間の参照光ＬＰ１２の光路上に位置している。遅延ステージ２４０は、参照光ＬＰ１２を反射する反射ミラー２４０Ｍを有する。反射ミラー２４０Ｍは、反射ミラー２４０Ｍに参照光ＬＰ１２が入射する光路と、反射ミラー２４０Ｍから参照光ＬＰ１２が出射される光路とが、参照光ＬＰ１２が反射ミラー２４０Ｍに対して入射される方向（入射方向ともいう）と平行で且つ入射方向に直交する方向に相互にずれるように、参照光ＬＰ１２を反射する。反射ミラー２４０Ｍで反射した参照光ＬＰ１２は、この参照光ＬＰ１２の光路上に位置しているミラー群を介して、電磁波検出器２２に導かれる。
【００５１】
遅延ステージ移動部２４２は、遅延ステージ２４０を、反射ミラー２４０Ｍに対する参照光ＬＰ１２の入射方向に沿って往復移動させる。遅延ステージ２４０の往復移動により、ビームスプリッタ１４から電磁波検出器２２に至るまでの参照光ＬＰ１２の光路長が変化するため、参照光ＬＰ１２が電磁波検出器２２に到達するタイミングを変更することができる。これによって、電磁波検出器２２が電磁波ＬＴ１を検出するタイミングが変更される。電磁波ＬＴ１はパルス波であるが、参照光ＬＰ１２に遅延を与えることで、電磁波検出部２０は、電磁波ＬＴ１の強度を、電磁波ＬＴ１の異なる複数の位相についてそれぞれ検出することができる。換言すれば、電磁波検出部２０は、半導体試料９から放射されるテラヘルツ波を含む電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出することができる。
【００５２】
なお、参照光ＬＰ１２に時間遅延を与える代わりに、検査光ＬＰ１０に時間遅延を与えることで、電磁波検出部２０が電磁波ＬＴ１の強度を検出するタイミングを変更してもよい。この場合には、例えば、ビームスプリッタ１４から半導体試料９に至る検査光ＬＰ１０の光路上に、検査光ＬＰ１０の光路長を変更することが可能な、遅延ステージ２４０と同様な構成を有する遅延ステージを配置してもよい。このように、検査光ＬＰ１０に時間遅延を与えることによって、半導体試料９から電磁波ＬＴ１が発生するタイミングを遅延させることができる。これにより、電磁波ＬＴ１が電磁波検出器２２に到達するタイミングを、参照光ＬＰ１２が電磁波検出器２２に入射するタイミングに対して相対的に早めたり、あるいは、遅延させたりすることができる。
【００５３】
＜ステージ３０＞
ステージ３０は、例えば、水平面に平行な保持面を有する。ステージ３０は、この保持面上において、図２で示されるように、半導体試料９を第２電極９６側から支持することができる。これにより、半導体試料９は、第１電極９４側に検査光ＬＰ１０が入射するように保持される。また、検査光ＬＰ１０は、半導体試料９の第１電極９４の表面に対して斜めに入射する。ここでは、第１電極９４の表面に対する検査光ＬＰ１０の入射角を、４５度としているが、これは必須ではなく、０度から９０度の範囲内で任意に設定してもよい。このステージ３０は、半導体試料９を保持する構成として、例えば、半導体試料９の縁部などを挟み持つ挟持具、半導体試料９を保持面に接着させる粘着部材（例えば、粘着性シート）、または半導体試料９を吸着する吸着孔を有していてもよい。
【００５４】
＜ステージ移動部３５＞
ステージ移動部３５は、例えば、制御部５０からの制御指令に応じて、光照射部１０および電磁波検出部２０に対して、ステージ３０を、このステージ３０の半導体試料９を保持する保持面に平行な水平面内で移動させることができる。ステージ移動部３５には、例えば、リニアモータまたはボールネジなどを用いた駆動機構を含むＸＹテーブルが適用され得る。ステージ移動部３５の動作によってステージ３０を移動させることで、半導体試料９に対する検査光ＬＰ１０の入射位置を変更することができる。第１実施形態では、制御部５０の制御指令に応じてステージ移動部３５がステージ３０を移動させることによって、半導体試料９の表面が検査光ＬＰ１０で走査される。なお、半導体検査装置１は、例えば、検査光ＬＰ１０の光路を変更するガルバノミラーなどの光学素子を有していてもよい。このように、検査光ＬＰ１０の光路を変更させることによっても、半導体試料９に対する検査光ＬＰ１０の入射位置を変更することができる。
【００５５】
＜電圧印加部４０＞
電圧印加部４０は、例えば、プローブピン４２と、電圧可変電源４４と、を有する。電圧印加部４０は、半導体試料９の第１電極９４に対してプローブピン４２を介して電気的に接続可能であり、第２電極９６に対してステージ３０に設けられた導電性の電極部材（不図示）を介して電気的に接続可能である。電圧可変電源４４は、プローブピン４２およびステージ３０に設けられた電極部材を介して、第１電極９４と第２電極９６との間に所定の電圧（以下、電極間電圧ともいう）を印加することができる。換言すれば、電圧印加部４０は、第１電極９４と第２電極９６とに電気的に接続されている状態で、第１電極９４と第２電極９６との間に電圧を付与することができる。これにより、電圧印加部４０は、半導体試料９における、半導体層９０と、絶縁層９２のうちの半導体層９０の逆側の部分（被電位付与部ともいう）としての第１主面９ｕと、の間に電圧を印加することができる。その結果、例えば、半導体試料９に対して所望の電圧を容易に印加することができる。
【００５６】
また、電圧可変電源４４は、印加する電極間電圧を、制御部５０からの制御指令に応じて変更可能とされている。このため、電圧印加部４０は、半導体試料９における、半導体層９０と、被電位付与部としての第１主面９ｕと、の間に複数の電圧をそれぞれ印加することができる。これにより、電磁波検出部２０は、複数の電圧がそれぞれ印加されている半導体試料９から放射されるテラヘルツ波を含む電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出することができる。
【００５７】
なお、ここで、例えば、半導体試料９がＭＯＳＦＥＴの構造に適用される場合には、電極間電圧は、ゲート電圧とも称する。
【００５８】
＜制御部５０＞
図３は、第１実施形態の半導体検査装置１における制御部５０と他の要素との接続関係を示すブロック図である。制御部５０は、電気回路としての中央演算ユニット（Central Processing Unit：ＣＰＵ）５０ａ、ＲＯＭ（Read only memory）５０ｂおよびＲＡＭ（Random Access Memory）５０ｃなどを含む一般的なコンピュータとしての構成を有する。制御部５０は、半導体検査装置１の各要素（フェムト秒レーザ１２、波長変換器１６、電磁波検出器２２、遅延ステージ移動部２４２、ステージ移動部３５、電圧印加部４０など）に接続されている。
【００５９】
また、制御部５０には、例えば、各種情報を表示する表示部６０、キーボードおよびマウスなどの各種入力デバイスを含む操作部６２、ならびに各種情報を記憶する記憶部６４が接続されている。記憶部６４は、例えば、プログラムＰＧ１および各種情報が記憶されるハードディスクなどの固定ディスクを含む。プログラムＰＧ１は、半導体検査装置１の各要素の動作を制御するための制御アプリケーションのほか、データ加工などの処理を実行するためのソフトウェアアプリケーションを含む。換言すれば、プログラムＰＧ１は、制御部５０によって実行されることで、半導体検査装置１における各種の機能を実現させることができる。
【００６０】
なお、制御部５０は、例えば、光学メディア、磁気メディア、半導体メモリなどの可搬性を有する各種記憶媒体からプログラムＰＧ１および各種情報を読み取ることが可能な読取装置を有していてもよいし、ネットワークを介して他のコンピュータとプログラムＰＧ１および各種情報を送受信する通信部を有していてもよい。
【００６１】
制御部５０のＣＰＵ５０ａは、プログラムＰＧ１に従って動作することで実現される機能として、条件設定部５１、検出制御部５２、時間波形復元部５３、光デンバー波認識部５４および時間波形補正部５５を有する。これらの各部５１〜５５での処理におけるワークスペースとして、例えば、ＲＡＭ５０ｃなどが使用される。なお、ＣＰＵ５０ａで実現される機能的な構成の少なくとも一部の機能は、例えば、専用の電子回路などのハードウェアで構成されてもよい。
【００６２】
条件設定部５１は、例えば、プログラムＰＧ１または操作部６２から入力される情報に基づいて、半導体検査装置１における検査に係る各種の条件を設定することができる。
【００６３】
検出制御部５２は、例えば、プログラムＰＧ１または操作部６２から入力される情報に基づいて、半導体検査装置１の各要素（フェムト秒レーザ１２、波長変換器１６、電磁波検出器２２、遅延ステージ移動部２４２、ステージ移動部３５、電圧印加部４０など）に制御指令を出力することで、各要素の動作を制御することができる。ここでは、例えば、遅延ステージ２４０を動作させて参照光ＬＰ１２に時間遅延を適宜与えることで、電磁波検出器２２に、電磁波ＬＴ１の強度を複数の異なる位相ごとに検出させることが可能となる。また、例えば、電圧印加部４０によって、第１電極９４と第２電極９６との間に印加する電極間電圧を切り替えつつ、電磁波検出器２２によって、電磁波ＬＴ１の強度を複数の異なる位相ごとに検出することができる。これにより、電磁波検出器２２は、複数の電圧がそれぞれ印加されている半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出することができる。電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の強度を示す信号は、制御部５０に入力される。
【００６４】
時間波形復元部５３は、例えば、電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の強度と、その電磁波ＬＴ１が検出された際の位相に係る情報と、に基づき、電磁波ＬＴ１の時間波形を復元することができる。例えば、時間波形復元部５３は、電磁波検出器２２で検出された、複数の異なる位相（時間）に応じた各電界強度から、電磁波ＬＴ１を示す波形（時間波形）を復元することができる。第１実施形態では、時間波形復元部５３は、第１電極９４と第２電極９６との間に印加した電極間電圧ごとに、電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の強度に基づき、電磁波ＬＴ１の時間波形を復元することができる。ここで復元される電磁波ＬＴ１の時間波形は、複数の電圧がそれぞれ印加されている半導体試料９から放射されるテラヘルツ波を含む電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を示す。
【００６５】
光デンバー波認識部５４は、時間波形復元部５３において第１電極９４と第２電極９６との間に印加した電極間電圧ごとに復元された時間波形に基づいて、光デンバーモデルに従って生じる電磁波としての光デンバー波成分の割合が最も高い電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を認識することができる。この光デンバー波成分は、半導体層９０において検査光ＬＰ１０の照射に応じた光励起で生じる光励起キャリアとしての電子および正孔の拡散における電子と正孔との速度差による過渡電流に応じて放射されるテラヘルツ波を含む電磁波の成分である。
【００６６】
時間波形補正部５５は、電磁波ＬＴ１を示す時間波形に対して、光デンバー波成分を低減する処理（補正処理ともいう）を施すことができる。これにより、例えば、時間波形復元部５３において第１電極９４と第２電極９６との間に印加した電極間電圧ごとに復元された時間波形のうち、光デンバー波成分が低減された、表面電場モデルに従って生じた電磁波の成分（表面電場波成分ともいう）に着目した評価が可能となる。
【００６７】
＜２．電極間電圧に応じた電磁波の強度の時間変化＞
図４および図５は、半導体検査装置１で検出される電磁波の時間波形を例示する図である。ここでは、半導体層９０としてのｎ型Ｓｉ基板上に膜厚が約９０ｎｍである絶縁層９２としての熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜上に第１電極９４としての膜厚が約２０ｎｍであるＩＴＯの透明電極を成膜して形成したＭＯＳ構造を有する半導体試料９を用いた。ｎ型Ｓｉ基板の絶縁層９２とは逆側の面上に第２電極９６としてのＡｌの電極を成膜した。電圧印加部４０によって第１電極９４と第２電極９６との間に複数の電極間電圧（ここでは、１６水準の電圧）を順に付加するとともに、光照射部１０によって２８０ｎｍの波長、５ｍＷの光量および約５００μｍのビーム径（スポット径）を有する検査光ＬＰ１０を第１電極９４上に照射し、遅延ステージ２４０によって参照光ＬＰ１２に時間遅延を適宜与えつつ、半導体試料９から放射される電磁波の強度の時間変化を電磁波検出器２２で検出した。ここでは、第２電極９６の電位を基準として第１電極９４の電位が相対的に高くなる場合を正の電圧として、−５．０Ｖ、−４．０Ｖ、−３．０Ｖ、−２．０Ｖ、−１．０Ｖ、０Ｖ、＋０．５Ｖ、＋１．０Ｖ、＋１．５Ｖ、＋２．０Ｖ、＋２．２Ｖ、＋２．５Ｖ、＋３．０Ｖ、＋４．０Ｖ、＋５．０Ｖおよび＋６．０Ｖの１６水準の電圧を電極間電圧として用いた。
【００６８】
図４および図５では、電極間電圧ごとに、電磁波検出器２２でそれぞれ検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化について、時間波形復元部５３で復元された電磁波ＬＴ１の時間波形が示されている。ここでは、電極間電圧が負の値である場合についての電磁波ＬＴ１の時間波形におけるピークの強度が正の値となるようにしている。
【００６９】
図４（ａ）には、電極間電圧が−５．０Ｖ、−１．０Ｖ、＋１．５Ｖおよび＋３．０Ｖである場合に電磁波検出器２２でそれぞれ検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化について、時間波形復元部５３で復元された電磁波ＬＴ１の時間波形が示されている。具体的には、電極間電圧が−５．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い実線で示され、電極間電圧が−１．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い破線で示され、電極間電圧が＋１．５Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い実線で示され、電極間電圧が＋３．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い破線で示されている。
【００７０】
図４（ｂ）には、電極間電圧が−４．０Ｖ、０Ｖ、＋２．０Ｖおよび＋４．０Ｖである場合に電磁波検出器２２でそれぞれ検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化について、時間波形復元部５３で復元された電磁波ＬＴ１の時間波形が示されている。具体的には、電極間電圧が−４．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い実線で示され、電極間電圧が０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い破線で示され、電極間電圧が＋２．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い実線で示され、電極間電圧が＋４．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い破線で示されている。
【００７１】
図５（ａ）には、電極間電圧が−３．０Ｖ、＋０．５Ｖ、＋２．２Ｖおよび＋５．０Ｖである場合に電磁波検出器２２でそれぞれ検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化について、時間波形復元部５３で復元された電磁波ＬＴ１の時間波形が示されている。具体的には、電極間電圧が−３．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い実線で示され、電極間電圧が＋０．５Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い破線で示され、電極間電圧が＋２．２Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い実線で示され、電極間電圧が＋５．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い破線で示されている。
【００７２】
図５（ｂ）には、電極間電圧が−２．０Ｖ、＋１．０Ｖ、＋２．５Ｖおよび＋６．０Ｖである場合に電磁波検出器２２でそれぞれ検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化について、時間波形復元部５３で復元された電磁波ＬＴ１の時間波形が示されている。具体的には、電極間電圧が−２．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い実線で示され、電極間電圧が＋１．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い破線で示され、電極間電圧が＋２．５Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い実線で示され、電極間電圧が＋６．０Ｖである場合の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い破線で示されている。
【００７３】
図４および図５で示されるように、電極間電圧を切り替えることで、半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８の近傍（表層部）における電場（表面電場）が変化して、半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の時間波形が変化する。
【００７４】
＜３．光デンバー波成分の占有割合が最大である電磁波の強度の時間変化の認識＞
電磁波検出器２２で検出される電磁波ＬＴ１の強度は、半導体層９０の表面電場に起因する成分（表面電場波成分）だけでなく、光励起キャリアの拡散の速度差に起因する成分（光デンバー波成分）も含む。このため、例えば、図４および図５で示された、電極間電圧ごとに電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化は、表面電場波成分だけでなく、光デンバー波成分も含む。
【００７５】
図６は、半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８の近傍におけるエネルギーバンドおよび光励起キャリアの移動態様に及ぼす電圧の影響を説明するための図である。ここでは、半導体層９０に、ｎ型半導体であるｎ型Ｓｉ基板が適用されている例を挙げて説明する。図６では、半導体層９０の界面９８の近傍について、フェルミ準位を示す破線Ｅｆ、価電子帯の上端のエネルギー準位を示す実線Ｅｖおよび伝導帯の下端のエネルギー準位を示す実線Ｅｃが示されている。
【００７６】
例えば、電極間電圧が負の値である場合には、図６（ａ）で示されるように、半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８からキャリアとしての電子が遠ざけられて、界面９８に近づく方向において、半導体層９０のエネルギーバンドが上向きに曲がっている状態となる。この場合には、半導体層９０の表層部において検査光ＬＰ１０の照射に応じて生じる光励起キャリアについては、表面電場によって、電子Ｅ１が半導体層９０の内部に向かって移動し、正孔Ｈ１が界面９８に向かって移動する。このような表面電場で加速されるキャリアによって、過渡電流を生じて、電磁波の放射を生じる。このため、電極間電圧ごとに電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化において、表面電場波成分が占める割合が高い。
【００７７】
次に、例えば、電極間電圧を正の方向に変化させると、図６（ｂ）で示されるように、ある電圧では、界面９８に近づく方向において、半導体層９０のエネルギーバンドがほとんど曲がっていない状態となる。この場合には、半導体層９０の表層部において検査光ＬＰ１０の照射に応じて生じる光励起キャリアについては、電子Ｅ１も正孔Ｈ１も半導体層９０の内部に向かって移動するキャリアの拡散を生じる。このとき、電子Ｅ１と正孔Ｈ１との間におけるキャリア移動度の違いに応じた電子Ｅ１と正孔Ｈ１との間における速度差が、過渡電流を生じて、電磁波の放射を生じる。このため、電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化において、光デンバー波成分が占める割合が高い。換言すれば、この電磁波ＬＴ１の強度の時間変化においては、光デンバー波成分が支配的である。
【００７８】
さらに、例えば、電極間電圧が正の大きな値となると、図６（ｃ）で示されるように、半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８側にキャリアとしての電子が引き寄せられて、界面９８に近づく方向において、半導体層９０のエネルギーバンドが下向きに曲がっている状態となる。この場合には、半導体層９０の表層部において検査光ＬＰ１０の照射に応じて生じる光励起キャリアについては、表面電場によって、電子Ｅ１が界面９８に向かって移動し、正孔Ｈ１が半導体層９０の内部に向かって移動する。このような表面電場で加速されるキャリアによって、過渡電流を生じて、電磁波の放射を生じる。このため、電極間電圧ごとに電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化において、表面電場波成分が占める割合が高くなる。
【００７９】
そこで、光デンバー波認識部５４では、図６（ｂ）で示されるように、半導体層９０のエネルギーバンドがほとんど曲がっていないような状態において電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を、光デンバー波成分が支配的な電磁波ＬＴ１の強度の時間変化として認識する。
【００８０】
ここでは、光デンバー波認識部５４は、例えば、複数の電極間電圧のそれぞれについて電磁波検出部２０で検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、電磁波ＬＴ１の所定のピークの強度に係る数値と複数の電圧との関係に基づいて、光デンバー波成分が占有している割合（光デンバー波成分の占有割合ともいう）が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を認識することができる。
【００８１】
光デンバー波認識部５４では、複数の電圧間電圧に係る複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化から、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１を認識する手法として、例えば、下記の第１認識方法または第２認識方法が適用され得る。
【００８２】
＜３−１．第１認識方法＞
光デンバー波認識部５４は、例えば、複数の電極間電圧のそれぞれについて電磁波検出部２０で検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、電磁波ＬＴ１の強度の時間変化において所定のピークの強度を示す時間（ピーク時間、ピーク位相ともいう）と、複数の電極間電圧と、の関係に基づいて、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を認識することができる。
【００８３】
ここで、電極間電圧が負の値である場合には、所定のピークは、電磁波ＬＴ１の時間波形において電磁波ＬＴ１の強度（電界強度）が最大値を示すピークとされる。電極間電圧が正の値である場合には、所定のピークは、電磁波ＬＴ１の時間波形において、電極間電圧が負の値である場合におけるピークに対応するピークとされる。換言すれば、所定のピークは、正負の反転があるものの、電極間電圧ごとの電磁波ＬＴ１の時間波形の形状において対応するピークである。所定のピークとしては、例えば、時間波形から振幅の大きい順にピークを２か所選び、その中でピーク時間の小さい方のピークを用いることができる。
【００８４】
図４および図５の例では、電極間電圧が負の値である場合には、電磁波ＬＴ１の時間波形は、時間の経過（位相）に対して、一旦、負のピークを示した後に、正の所定のピークを示し、その後、負のピークを示す。また、電極間電圧が正の比較的小さな値である場合には、電磁波ＬＴ１の時間波形は、電極間電圧が負の値である場合と同様に、一旦、負のピークを示した後に、正の所定のピークを示し、その後、負のピークを示す。さらに、電極間電圧が正の比較的大きな値である場合には、電磁波ＬＴ１の時間波形は、時間の経過に対して、一旦、正のピークを示した後に、負の所定のピークを示し、その後、正のピークを示す。図４および図５では、半導体試料９に印加された各電極間電圧についての電磁波ＬＴ１の時間波形に対して、所定のピークに黒丸のドットが付されている。
【００８５】
図７は、図４および図５で示された電極間電圧ごとの電磁波ＬＴ１の時間波形について、半導体試料９に印加された電極間電圧と電磁波ＬＴ１の時間波形におけるピーク時間との関係を示すグラフである。
【００８６】
ここでは、電極間電圧が負の値から正の値に変化すると、電磁波ＬＴ１の時間波形において、表面電場波成分がゼロに近づき、表面電場波成分がゼロに到達した後に、半導体層９０の表面電場において極性の反転が生じる。図７で示されるように、この半導体層９０の表面電場において極性の反転が生じる電極間電圧の近傍の電圧においては、電極間電圧の変化に対して、表面電場モデルに従って電磁波を発生させるメカニズムと、光デンバーモデルに従って電磁波を発生させるメカニズムと、の違いにより、電磁波ＬＴ１の時間波形におけるピーク時間が大きく変化する。このような、電極間電圧の変化に対するピーク時間の大きな変化は、例えば、半導体層９０における結晶性が高く、界面９８の近傍におけるエネルギーバンドの曲がりが非常に小さい条件では、電極間電圧の変化に対して半導体層９０の表面ポテンシャルが急激に変化するために生じるものと考えられる。
【００８７】
図７の例では、電極間電圧が２．５Ｖである場合のピーク時間と、電極間電圧が３．０Ｖである場合のピーク時間と、の間において、電極間電圧の変化に対するピーク時間の差が最大となっている。このため、電極間電圧が２．５Ｖから３．０Ｖ付近において、半導体層９０の界面９８の近傍におけるエネルギーバンドの曲がりがゼロに近づいているものと考えられる。
【００８８】
ここで、例えば、一般的な半導体材料では、電子の移動度が正孔の移動度よりも大きい。このため、半導体層９０の材料としてＳｉなどの一般的な半導体材料が適用される場合には、光デンバー効果において、半導体層９０の内部に向かって光励起キャリアとしての電子および正孔が拡散によって移動する際に、電子と正孔との速度差によって、半導体層９０の内部から界面９８に向けて過渡電流が流れる。このような過渡電流の流れの向きは、半導体層９０において界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが上向きに曲がっている状態における、表面電場モデルに従った光励起キャリアの移動による過渡電流の流れの向きと一致する。よって、界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが上向きに曲がっている状態にある半導体層９０において、検査光ＬＰ１０の照射に応じて表面電場モデルに従って放射される電磁波ＬＴ１の時間波形と、光デンバーモデルに従って半導体層９０から放射される電磁波ＬＴ１の時間波形と、が類似の傾向を示すものと考えられる。
【００８９】
このため、このような場合には、図７の例において、電極間電圧の変化に対するピーク時間の差が最大となっている隣り合う２つの電極間電圧（２．５Ｖ、３．０Ｖ）のうち、半導体層９０において界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが上向きに曲がる傾向に近づく、負側の２．５Ｖの電極間電圧が半導体試料９に印加された状態で検出された電磁波ＬＴ１の時間波形が、光デンバー波成分の占有割合が最大である電磁波ＬＴ１の時間波形と考えられる。
【００９０】
そこで、第１認識方法では、例えば、半導体層９０における電子の移動度が正孔の移動度よりも大きな場合には、光デンバー波認識部５４は、複数の電極間電圧のそれぞれについて電磁波検出部２０で検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、ピーク時間と複数の電極間電圧との関係において、ピーク時間に最大の差を生じさせている隣り合う２つの電圧のうち、半導体層９０の電位を基準とした被電位付与部としての第１主面９ｕの電位が相対的に低くなる電圧についての電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化として認識する。ここで、電子および正孔の移動度の大小関係については、例えば、初期条件として電子の移動度が正孔の移動度よりも大きい条件が設定されていてもよいし、オペレータが操作部６２を介して切り替え可能であってもよい。
【００９１】
ただし、例えば、ペロブスカイト太陽電池に使われる有機半導体材料であるメチルアンモニウムヨウ化鉛（ＭＡＰＩ）については、電子の移動度よりも正孔の移動度の方が大きいとされる。このため、半導体層９０の材料としてＭＡＰＩが適用される場合には、光デンバー効果において、半導体層９０の内部に向かって光励起キャリアとしての電子および正孔が拡散によって移動する際に、電子と正孔との速度差によって、半導体層９０の界面９８から内部に向けて過渡電流が流れる。このような過渡電流の流れの向きは、半導体層９０において界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが下向きに曲がっている状態における、表面電場モデルに従った光励起キャリアの移動による過渡電流の流れの向きと一致する。よって、界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが下向きに曲がっている状態にある半導体層９０において、検査光ＬＰ１０の照射に応じて表面電場モデルに従って放射される電磁波ＬＴ１の時間波形と、光デンバーモデルに従って半導体層９０から放射される電磁波ＬＴ１の時間波形と、が類似の傾向を示すものと考えられる。
【００９２】
このため、このような場合には、電極間電圧の変化に対するピーク時間の差が最大となっている隣り合う２つの電極間電圧のうち、半導体層９０において界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが下向きに曲がる傾向に近づく、正側の電極間電圧が半導体試料９に印加された状態で検出された電磁波ＬＴ１の時間波形が、光デンバー波成分の占有割合が最大である電磁波ＬＴ１の時間波形と考えられる。
【００９３】
そこで、第１認識方法では、例えば、半導体層９０における正孔の移動度が電子の移動度よりも大きな場合には、光デンバー波認識部５４は、複数の電極間電圧のそれぞれについて電磁波検出部２０で検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、ピーク時間と複数の電極間電圧との関係において、ピーク時間に最大の差を生じさせている隣り合う２つの電圧のうち、半導体層９０の電位を基準とした被電位付与部としての第１主面９ｕの電位が相対的に高くなる電圧についての電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化として認識する。
【００９４】
このような第１認識方法によれば、例えば、半導体試料９に各電圧が印加された状態で検査光ＬＰ１０の照射に応じて半導体試料９からそれぞれ放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化のうち、光デンバー波成分が支配的な電磁波ＬＴ１の強度の時間変化が容易に認識され得る。
【００９５】
＜３−２．第２認識方法＞
光デンバー波認識部５４は、例えば、複数の電極間電圧のそれぞれについて電磁波検出部２０で検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、電磁波ＬＴ１の強度の時間変化における所定のピークの強度（ピーク強度ともいう）と、複数の電極間電圧と、の関係に基づいて、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を認識することができる。ここで、所定のピークは、上記第１認識方法における所定のピークと同様である。
【００９６】
図８は、図４および図５で示された電極間電圧ごとの電磁波ＬＴ１の時間波形について、半導体試料９に印加された電極間電圧と電磁波ＬＴ１の時間波形におけるピーク強度との関係を示すグラフである。
【００９７】
ここでは、例えば、電極間電圧が負の値から正の値に変化すると、電磁波ＬＴ１の時間波形において、表面電場波成分がゼロに近づき、表面電場波成分がゼロに到達した後に、半導体層９０の表面電場において極性の反転が生じる。このとき、電磁波ＬＴ１の時間波形におけるピーク強度の正負が反転する。図８の例では、電極間電圧が２．５Ｖである場合のピーク強度と、電極間電圧が３．０Ｖである場合のピーク強度と、の間において、ピーク強度の正負が反転している。このため、電極間電圧が２．５Ｖから３．０Ｖ付近において、半導体層９０の界面９８の近傍におけるエネルギーバンドの曲がりがゼロに近づいているものと考えられる。
【００９８】
ここで、上述したように、例えば、半導体層９０の材料として、電子の移動度が正孔の移動度よりも大きいＳｉなどの一般的な半導体材料が適用される場合には、界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが上向きに曲がっている状態にある半導体層９０において、検査光ＬＰ１０の照射に応じて表面電場モデルに従って放射される電磁波ＬＴ１の時間波形と、光デンバーモデルに従って半導体層９０から放射される電磁波ＬＴ１の時間波形と、が類似の傾向を示すものと考えられる。このため、このような場合には、図８の例において、電極間電圧の変化に対してピーク強度の正負が反転している隣り合う２つの電極間電圧（２．５Ｖ、３．０Ｖ）のうち、半導体層９０において界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが上向きに曲がる傾向に近づく、負側の２．５Ｖの電極間電圧が半導体試料９に印加された状態で検出された電磁波ＬＴ１の時間波形が、光デンバー波成分の占有割合が最大である電磁波ＬＴ１の時間波形と考えられる。
【００９９】
そこで、第２認識方法では、例えば、半導体層９０における電子の移動度が正孔の移動度よりも大きな場合には、光デンバー波認識部５４は、複数の電極間電圧のそれぞれについて電磁波検出部２０で検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、所定のピークのピーク強度と複数の電極間電圧との関係において所定のピークのピーク強度がゼロを挟む隣り合う２つの電圧のうち、半導体層９０の電位を基準とした被電位付与部としての第１主面９ｕの電位が相対的に低くなる電圧についての電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化として認識する。ここでも、電子および正孔の移動度の大小関係については、例えば、初期条件として電子の移動度が正孔の移動度よりも大きい条件が設定されていてもよいし、オペレータが操作部６２を介して切り替え可能であってもよい。
【０１００】
一方、上述したように、例えば、半導体層９０の材料として、正孔の移動度が電子の移動度よりも大きいとされるＭＡＰＩなどの半導体材料が適用される場合には、界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが下向きに曲がっている状態にある半導体層９０において、検査光ＬＰ１０の照射に応じて表面電場モデルに従って放射される電磁波ＬＴ１の時間波形と、光デンバーモデルに従って半導体層９０から放射される電磁波ＬＴ１の時間波形と、が類似の傾向を示すものと考えられる。このため、このような場合には、電極間電圧の変化に対してピーク強度の正負が反転している隣り合う２つの電極間電圧のうち、半導体層９０において界面９８に近づくにつれてエネルギーバンドが下向きに曲がる傾向に近づく、正側の電極間電圧が半導体試料９に印加された状態で検出された電磁波ＬＴ１の時間波形が、光デンバー波成分の占有割合が最大である電磁波ＬＴ１の時間波形と考えられる。
【０１０１】
そこで、第２認識方法では、例えば、半導体層９０における正孔の移動度が電子の移動度よりも大きな場合には、光デンバー波認識部５４は、複数の電極間電圧のそれぞれについて電磁波検出部２０で検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、所定のピークのピーク強度と複数の電極間電圧との関係において所定のピークのピーク強度がゼロを挟む隣り合う２つの電圧のうち、半導体層９０の電位を基準とした被電位付与部としての第１主面９ｕの電位が相対的に高くなる電圧についての電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化として認識する。
【０１０２】
このような第２認識方法によっても、例えば、半導体試料９に各電圧が印加された状態で検査光ＬＰ１０の照射に応じて半導体試料９からそれぞれ放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化のうち、光デンバー波成分が支配的な電磁波ＬＴ１の強度の時間変化が容易に認識され得る。
【０１０３】
＜４．電磁波の時間波形の補正＞
時間波形補正部５５は、例えば、複数の電極間電圧のそれぞれについて電磁波検出部２０で検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化に対して、光デンバー波認識部５４で認識された光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化の成分を低減する補正処理を行うことができる。ここで、補正処理としては、例えば、複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化から、光デンバー波認識部５４で認識された光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化の成分を、そのまま引き算によって取り除くことで低減してもよいし、係数などを掛ける演算を行った上で引き算によって低減してもよい。
【０１０４】
図９は、電磁波ＬＴ１の時間波形の補正方法を説明するための図である。例えば、太い破線Ｌｎ１で描かれている１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化から、細い実線Ｌｎ０で描かれている光デンバー波成分の占有割合が最大である電磁波ＬＴ１の時間変化の成分を引き算によって取り除くことで、太い実線Ｌｎ２で描かれている補正処理後の電磁波の強度の時間変化を得ることが可能である。
【０１０５】
図１０および図１１は、補正処理後の電磁波の時間波形を例示する図である。図１０および図１１には、図４および図５で示された電極間電圧ごとに電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の時間波形に対して、光デンバー波認識部５４で認識された光デンバー波成分の占有割合が最大である、２．５Ｖの電極間電圧についての電磁波ＬＴ１の時間波形を引き算で取り除く補正処理を施すことで得られた、電極間電圧ごとの補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が示されている。
【０１０６】
図１０（ａ）には、電極間電圧が−５．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い実線で示され、電極間電圧が−１．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い破線で示され、電極間電圧が＋１．５Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い実線で示され、電極間電圧が＋３．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い破線で示されている。図１０（ｂ）には、電極間電圧が−４．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い実線で示され、電極間電圧が０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い破線で示され、電極間電圧が＋２．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い実線で示され、電極間電圧が＋４．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い破線で示されている。
【０１０７】
図１１（ａ）には、電極間電圧が−３．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い実線で示され、電極間電圧が＋０．５Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い破線で示され、電極間電圧が＋２．２Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い実線で示され、電極間電圧が＋５．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い破線で示されている。図１１（ｂ）には、電極間電圧が−２．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い実線で示され、電極間電圧が＋１．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、太い破線で示され、電極間電圧が＋２．５Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い実線で示され、電極間電圧が＋６．０Ｖである場合の補正処理後の電磁波ＬＴ１の時間波形が、細い破線で示されている。
【０１０８】
図１２は、図１０および図１１で示された電極間電圧ごとの補正処理後の電磁波の時間波形について、半導体試料９に印加された電極間電圧と電磁波の時間波形におけるピーク強度との関係を示すグラフである。このようなグラフによれば、例えば、検査光ＬＰ１０が照射されている条件下における半導体試料９のフラットバンド電圧を精度良く求めることが可能となる。
【０１０９】
このようにして、例えば、検査光ＬＰ１０の照射に応じて検出された半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化について、光デンバーモデルに係る成分（光デンバー波成分）が低減され得る。これにより、表面電場モデルに従って生じる電磁波を精度よく求めることができる。その結果、例えば、半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８の近傍の表層部における特性を高精度に評価することが可能となる。
【０１１０】
第１実施形態では、時間波形補正部５５によって、複数の電極間電圧のそれぞれについて電磁波検出部２０で検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化に対して補正処理が施されたが、これに限られない。例えば、複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化のうちの一部に補正処理が施されてもよいし、複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化のすべてに対して補正処理が施されなくてもよい。このため、例えば、制御部５０は、時間波形補正部５５を有していなくてもよい。
【０１１１】
＜５．半導体検査装置の動作＞
図１３は、第１実施形態の半導体検査装置１の動作フローの一例を示す流れ図である。以下に説明する半導体検査装置１の動作は、特に断らない限り、制御部５０からの制御指令に基づいて実行されるものとする。また、動作が実行される順序については、図１３に示すものに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【０１１２】
まず、ステップＳｐ１において、ステージ３０が半導体試料９を保持する工程を行う。ここでは、ステージ３０が半導体試料９を保持すると、電圧印加部４０が半導体試料９の第１電極９４および第２電極９６に電気的に接続される。これにより、半導体層９０と絶縁層９２との間に電圧を印加できる状態となる。
【０１１３】
次に、ステップＳｐ２において、条件設定部５１が、計測条件を設定する工程を行う。計測条件は、半導体試料９の全面のうちの検査対象とする領域、検査光ＬＰ１０の波長の設定、検査光ＬＰ１０の強度、および複数（ここではｍ個）の電圧（電極間電圧）の大きさなどを含む（ｍは２以上の整数）。これらの計測条件は、例えば、制御部５０が操作部６２を介したオペレータからの操作入力を受け付けて設定する。
【０１１４】
次に、ステップＳｐ３において、検出制御部５２が、ｋ番目（ｋは自然数）の電圧を半導体試料９に印加するタイミングであることを示す数値ｋを１に設定する工程を行う。ここでは、ステップＳｐ２で設定された複数の電圧のうちの１番目の電圧を半導体試料９に印加するタイミングであることを示すように、数値ｋを１に設定する。
【０１１５】
次に、ステップＳｐ４において、電圧印加部４０が、ステップＳｐ２で設定された複数の電圧のうちのｋ番目の電圧を半導体試料９に印加を開始する工程を行う。ここでは、電圧可変電源４４によって、半導体試料９の第１電極９４と第２電極９６との間に電圧が印加される。
【０１１６】
次に、ステップＳｐ５において、光照射部１０が半導体試料９に対して検査光ＬＰ１０を照射して、電磁波検出部２０が半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出する工程を行う。ここでは、光照射部１０は、ステップＳｐ２で設定された計測条件に応じた検査光ＬＰ１０を半導体試料９に照射する。
【０１１７】
次に、ステップＳｐ６において、検出制御部５２が、数値ｋが整数ｍに到達したか否か判定する工程を行う。ここで、数値ｋが整数ｍに到達していなければ、ステップＳｐ７において数値ｋを１つ増加させる工程を経て、ステップＳｐ４に進む。ここでは、数値ｋが整数ｍに到達するまで、ステップＳｐ４からステップＳｐ７の処理が繰り返される。これにより、電圧印加部４０が半導体試料９における半導体層９０と絶縁層９２の被電位付与部としての第１主面９ｕとの間に複数の電圧を順に印加するとともに、光照射部１０が複数の電圧がそれぞれ印加されている半導体試料９に対して検査光ＬＰ１０を照射して、電磁波検出部２０が複数の電圧のそれぞれが印加されている半導体試料９が検査光ＬＰ１０の照射に応じて放射する電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出する工程（第１ステップともいう）を行う。
【０１１８】
次に、ステップＳｐ８において、時間波形復元部５３が、電圧ごとに、電磁波検出器２２で検出された電磁波ＬＴ１の強度の時間変化に基づいて、電磁波ＬＴ１の時間波形を復元する工程を行う。
【０１１９】
次に、ステップＳｐ９において、光デンバー波認識部５４が、複数の電圧について上記第１ステップで検出された複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、電磁波ＬＴ１の所定のピークの強度に係る数値と複数の電圧との関係に基づいて、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を認識する工程（第２ステップともいう）を行う。
【０１２０】
次に、ステップＳｐ１０において、時間波形補正部５５が、電圧ごとに、電磁波ＬＴ１を示す時間波形に対して、ステップＳｐ９で認識された１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を用いて、光デンバー波成分を低減する補正処理を施す工程を行う。
【０１２１】
＜６．第１実施形態のまとめ＞
以上のように、第１実施形態に係る半導体検査装置１では、例えば、半導体試料９に各電圧が印加された状態で検査光ＬＰ１０の照射に応じて半導体試料９からそれぞれ放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化のうち、光デンバー波成分が支配的な電磁波ＬＴ１の強度の時間変化が認識され得る。この光デンバー波成分は、半導体試料９における正孔の移動度と電子の移動度との差（キャリア移動度の差）を反映したものであり、光デンバー波成分が支配的な電磁波ＬＴ１の強度の時間変化は、ＭＯＳ構造を有する半導体試料９におけるチャネル移動度に係る情報を含む。このため、例えば、光デンバー波成分が支配的な電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を用いて、ＭＯＳ構造を有する半導体試料９におけるチャネル移動度を評価することができる。そして、例えば、絶縁層との界面における物理が未解明であるＳｉＣおよびＧａＮなどを代表とするワイドギャップ半導体を半導体試料９に適用すれば、ワイドギャップ半導体についてチャネル移動度の評価を行うことが可能となる。これにより、例えば、ワイドギャップ半導体におけるチャネル移動度の向上、およびキャリア移動度の異方性を考慮した半導体デバイスの設計を実現することが可能となる。
【０１２２】
また、例えば、検査光ＬＰ１０の照射に応じて半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化について、光デンバー波成分を低減した情報を得ることができる。つまり、表面電場モデルに従って生じる電磁波を精度よく求めることができる。これにより、例えば、半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８の近傍における表面電場の評価を高精度で行うことが可能となる。また、半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８の近傍におけるエネルギーバンドの曲がりを反映した電磁波ＬＴ１の波形を精度よく分析することにより、ＭＯＳ構造を有する半導体デバイスなどにおいて重要である表面ポテンシャルの大きさおよび分布などの評価を高精度で行うことも可能となる。
【０１２３】
したがって、例えば、半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８の近傍の表層部における特性を高精度に評価することが可能となる。
【０１２４】
その結果、例えば、第１実施形態に係る半導体検査装置１を、半導体試料９における半導体層９０のうちの絶縁層９２との界面９８の近傍における表面ポテンシャルの大きさおよび分布ならびにチャネル移動度の評価手段として用いることで、ＭＯＳ構造を有する半導体デバイスに代表される半導体デバイスの性能向上につなげることが可能となる。そして、例えば、ワイドギャップ半導体と絶縁層との界面における物理の分析および理解を図ることが可能となる。
【０１２５】
＜７．その他＞
本発明は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。なお、以降の説明において、既に説明した要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号またはアルファベット文字を追加した符号を付して、詳細な説明を省略する場合がある。
【０１２６】
＜７−１．第２実施形態＞
上記第１実施形態では、電圧印加部４０が、第１電極９４および第２電極９６に電気的に接続されて、半導体層９０と絶縁層９２との間に異なる電圧（電極間電圧）を印加した。しかしながら、これとは異なる方法で、半導体層９０と絶縁層９２との間に電圧を印加してもよい。
【０１２７】
図１４は、第２実施形態の半導体検査装置１Ａの全体構成を概略的に示す図である。半導体検査装置１Ａは、電圧印加部４０の代わりに、電圧印加部として機能するコロナ放電機構４６を有する点で半導体検査装置１とは相違する。なお、コロナ放電機構４６によって半導体試料９に電圧を印加する場合には、半導体試料９は、この半導体試料９から第１電極９４および第２電極９６が省略された半導体試料９Ａとされてよい。
【０１２８】
コロナ放電機構４６は、コロナ放電によって正イオンまたは負イオンを含む電荷粒子を発生させ、この電荷粒子を半導体試料９の絶縁層９２上（第１主面９ｕ上）に付与する。コロナ放電機構４６は、電源部４６０、放電電極４６２および電極４６４を有する。放電電極４６２は、針状の導電性を有する部材であり、ステージ３０に保持された半導体試料９の上方において半導体試料９から離れた状態で位置している。放電電極４６２の先端部は、半導体試料９の絶縁層９２に向けられている。電源部４６０は、放電電極４６２に高電圧を印加する装置である。電源部４６０は、制御部５０からの制御指令に基づいて動作する。
【０１２９】
放電電極４６２が、電源部４６０によって高電圧が印加されることで放電を開始すると、空気中の分子がイオン化する。図１４で示されるように、発生したイオン（ここでは、負イオン）は、電極４６４の中央に位置している貫通孔を通って、半導体試料９の絶縁層９２上（第１主面９ｕ上）に付与される。なお、電極４６４は、正または負に帯電されていれば、帯電されている極性とは反対の極性の負イオンまたは正イオンを吸収することができる。これにより、正イオンまたは負イオンのいずれか一方のみを選択的に半導体試料９に付与することができる。
【０１３０】
コロナ放電機構４６は、例えば、半導体試料９の絶縁層９２の表面（第１主面９ｕ）の全体ではなく一部の限定された領域に電荷粒子を付与してもよい。例えば、ステージ移動部３５が、ステージ３０を水平面内で移動させることで、コロナ放電機構４６が半導体試料９に荷電粒子を付与する領域を変更してもよい。
【０１３１】
ここで、コロナ放電機構４６からの電荷粒子が絶縁層９２上（第１主面９ｕ上）に付与されると、半導体層９０と絶縁層９２との間に電圧が印加された状態となる。コロナ放電機構４６は、例えば、制御部５０からの制御指令に応じて、電荷粒子の量および極性を変更可能に構成されていれば、半導体層９０と絶縁層９２との間に、異なる複数の電圧を順に印加することができる。換言すれば、コロナ放電機構４６は、例えば、半導体試料９における、半導体層９０と絶縁層９２の第１主面９ｕとの間に複数の電圧を順に印加することができる。
【０１３２】
＜７−２．第３実施形態＞
上記各実施形態では、半導体検査装置１，１Ａが、複数の電圧が順に印加された半導体試料９に検査光ＬＰ１０を照射した際に半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出した。しかしながら、例えば、第３実施形態の電磁波情報処理装置１００Ｂは、他の装置から、複数の電圧が順に印加された半導体試料９に検査光ＬＰ１０を照射した際に半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出して得られた電磁波ＬＴ１の情報を取得して、電磁波ＬＴ１の情報の処理を行ってもよい。つまり、第３実施形態の電磁波情報処理装置１００Ｂは、例えば、上記各実施形態の半導体検査装置１における光デンバー波認識部５４および時間波形補正部５５の機能を有するものであってもよい。
【０１３３】
図１５は、第３実施形態の電磁波情報処理装置１００Ｂの構成を概略的に示すブロック図である。電磁波情報処理装置１００Ｂは、例えば、コンピュータなどの情報処理装置２００Ｂで実現され、バスラインＢｕ１を介して接続された、通信部７１、入力部７２、出力部７３、記憶部７４、制御部７５およびドライブ７６を有する。
【０１３４】
通信部７１は、例えば、通信回線を介して他の装置との間でデータ通信を行うことができる。通信回線は、無線および有線の何れの回線であってもよい。通信回線には、例えば、インターネット回線、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）回線、または２つの装置を１対１で接続するケーブルなどの有線回線が適用される。この通信部７１は、例えば、他の装置において、複数の電圧が順に印加された半導体試料９に検査光ＬＰ１０を照射して半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出することで得られた電磁波ＬＴ１の情報などを受信することができる。
【０１３５】
入力部７２は、例えば、電磁波情報処理装置１００Ｂを使用するオペレータの動作などに応じた信号を入力可能である。入力部７２は、例えば、操作部などを含み得る。操作部は、例えば、オペレータの操作に応じた信号を入力可能なマウスおよびキーボードなどを含む。
【０１３６】
出力部７３は、例えば、画像データなどの各種情報を出力可能である。出力部７３は、例えば、表示部などを含み得る。表示部は、例えば、各種情報をオペレータが視認可能な態様で可視的に出力可能である。表示部には、例えば、各種のディスプレイなどが適用される。この表示部は、入力部７２と一体化されたタッチパネルの形態を有していてもよい。
【０１３７】
記憶部７４は、例えば、各種情報を記憶可能である。この記憶部７４は、例えば、ハードディスクまたはフラッシュメモリなどの記憶媒体で構成され得る。記憶部７４では、例えば、１つの記憶媒体を有する構成、２つ以上の記憶媒体を一体的に有する構成、および２つ以上の記憶媒体を２つ以上の部分に分けて有する構成の何れが採用されてもよい。記憶部７４には、例えば、プログラムＰＧ１Ｂおよび各種データＩｄ１が記憶され得る。各種データＩｄ１には、例えば、他の装置から通信部３１で受信した電磁波ＬＴ１の情報が含まれ得る。
【０１３８】
制御部７５は、例えば、プロセッサとして働く処理部７５ａおよび情報を一時的に記憶するメモリ７５ｂなどを含む。処理部７５ａには、例えば、ＣＰＵなどの電気回路が適用される。この場合には、処理部７５ａは、例えば、１つ以上のプロセッサを有していればよい。メモリ７５ｂには、例えば、ＲＡＭなどが適用される。処理部７５ａは、例えば、記憶部７４に記憶されているプログラムＰＧ１Ｂを読み込んで実行することで、情報処理装置２００Ｂを電磁波情報処理装置１００Ｂとして機能させることができる。制御部７５における各種情報処理で一時的に得られる各種情報は、適宜メモリ７５ｂなどに記憶される。
【０１３９】
ドライブ７６は、例えば、可搬性の記憶媒体ＲＭ１の脱着が可能な部分である。ドライブ７６は、例えば、記憶媒体ＲＭ１が装着された状態で、この記憶媒体ＲＭ１と制御部７５との間におけるデータの授受を実行させることができる。ここで、例えば、プログラムＰＧ１Ｂが記憶された記憶媒体ＲＭ１がドライブ７６に装着されることで、記憶媒体ＲＭ１から記憶部７４内にプログラムＰＧ１Ｂが読み込まれて記憶されてもよい。また、例えば、記憶媒体ＲＭ１から記憶部７４内に各種データＩｄ１の少なくとも一部が記憶されてもよい。
【０１４０】
図１６は、処理部７５ａにおける処理で実現される電磁波情報処理装置１００Ｂの機能的な構成の一例を示すブロック図である。図１６には、処理部７５ａでプログラムＰＧ１Ｂの実行によって実現されるデータ処理に係る各種機能が例示されている。図１６で示されるように、処理部７５ａは、実現される機能的な構成として、例えば、情報取得部５３Ｂ、光デンバー波認識部５４Ｂおよび時間波形補正部５５Ｂを有する。これらの各部５３Ｂ〜５５Ｂでの処理におけるワークスペースとして、例えば、メモリ７５ｂが使用される。なお、処理部７５ａで実現される機能的な構成の少なくとも一部の機能は、例えば、専用の電子回路などのハードウェアで構成されてもよい。
【０１４１】
情報取得部５３Ｂは、例えば、通信部７１または記憶部７４などから、複数の電圧のそれぞれが印加されている半導体試料９が検査光ＬＰ１０の照射に応じて放射する電磁波ＬＴ１の強度の時間変化に係る情報を取得する。この情報は、電磁波情報処理装置１００Ｂとは別の装置において、半導体試料９における半導体層９０と絶縁層９２の第１主面９ｕとの間に複数の電圧を順に印加するとともに、この複数の電圧がそれぞれ印加されている半導体試料９に対して検査光ＬＰ１０を照射して、複数の電圧のそれぞれが印加されている半導体試料９が検査光ＬＰ１０の照射に応じて放射する電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出することで取得され得る。電磁波情報処理装置１００Ｂとは別の装置には、例えば、上記各実施形態の半導体検査装置１，１Ａと同様な構成を有するものが適用される。ここで取得される複数の電圧がそれぞれ印加されている半導体試料９から放射される電磁波ＬＴ１の強度の時間変化に係る情報は、例えば、上述した時間波形復元部５３のような機能部によって、電圧ごとに復元された電磁波ＬＴ１の時間波形の形式であってもよい。
【０１４２】
光デンバー波認識部５４Ｂは、上述した半導体検査装置１，１Ａの光デンバー波認識部５４と同様な機能を有する。このため、光デンバー波認識部５４Ｂは、例えば、情報取得部５３Ｂで取得された複数の電圧についての複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、電磁波ＬＴ１の所定のピークの強度に係る数値と複数の電圧との関係に基づいて、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を認識することができる。ここでは、例えば、上述した第１認識方法および第２認識方法のいずれの認識方法によって、光デンバー波成分の占有割合が最大である電磁波ＬＴ１の強度の時間変化が認識されてもよい。
【０１４３】
時間波形補正部５５Ｂは、上述した半導体検査装置１，１Ａの時間波形補正部５５と同様な機能を有する。このため、時間波形補正部５５Ｂは、各電圧についての電磁波ＬＴ１の強度の時間変化（例えば、電磁波ＬＴ１の時間波形）に対して、光デンバー波成分を低減する補正処理を施すことができる。
【０１４４】
図１７は、第３実施形態の電磁波情報処理装置１００Ｂにおける処理フローの一例を示す流れ図である。なお、処理が実行される順序については、図１７に示すものに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【０１４５】
ここでは、まず、ステップＳｐ１１において、情報取得部５３Ｂが、通信部７１または記憶部７４などから、複数の電圧のそれぞれが印加されている半導体試料９が検査光ＬＰ１０の照射に応じて放射する電磁波ＬＴ１の強度の時間変化に係る情報を取得する工程（第１ステップともいう）を行う。この情報は、例えば、電磁波情報処理装置１００Ｂとは別の装置において、半導体試料９における半導体層９０と絶縁層９２の第１主面９ｕとの間に複数の電圧を順に印加するとともに、この複数の電圧がそれぞれ印加されている半導体試料９に対して検査光ＬＰ１０を照射して、複数の電圧のそれぞれが印加されている半導体試料９が検査光ＬＰ１０の照射に応じて放射する電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を検出することで取得されたものであればよい。
【０１４６】
次に、ステップＳｐ１２において、光デンバー波認識部５４Ｂが、ステップＳｐ１１で取得された複数の電圧についての複数の電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を対象として、電磁波ＬＴ１の所定のピークの強度に係る数値と複数の電圧との関係に基づいて、光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を認識する工程（第２ステップともいう）を行う。
【０１４７】
次に、ステップＳｐ１３において、時間波形補正部５５Ｂが、各電圧についての電磁波ＬＴ１の強度の時間変化（例えば、電磁波ＬＴ１の時間波形）に対して、ステップＳｐ１２で認識された光デンバー波成分の占有割合が最大である１つの電磁波ＬＴ１の強度の時間変化を用いて、光デンバー波成分を低減する補正処理を施す工程を行う。
【０１４８】
以上のような構成を有する第３実施形態の電磁波情報処理装置１００Ｂによっても、上記各実施形態の半導体検査装置１，１Ａと同様な効果を得ることができる。
【０１４９】
＜７−３．その他＞
上記各実施形態において、半導体層９０が、第１導電型としてのｎ型の半導体の層であったが、これに限られるものではなく、例えば、第２導電型としてのｐ型の半導体の層であってもよい。
【０１５０】
上記各実施形態において、例えば、半導体試料９，９Ａは、半導体層９０と絶縁層９２との界面９８を有するものであれば、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＯＳキャパシタおよびＭＯＳダイオードなどのＭＩＳ構造またはＭＯＳ構造と同様な機能を有する構造を含む半導体デバイスであってもよい。
【０１５１】
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。また、上記の説明において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。例えば、上記各実施形態および各変形例にそれぞれ含まれる全部または一部の構成を、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。
【符号の説明】
【０１５２】
１，１Ａ  半導体検査装置
９，９Ａ  半導体試料
９ｕ  第１主面（被電位付与部）
１０  光照射部
２０  電磁波検出部
４０  電圧印加部
４６  コロナ放電機構
５０，７５  制御部
５３  時間波形復元部
５３Ｂ  情報取得部
５４，５４Ｂ  光デンバー波認識部
５５，５５Ｂ  時間波形補正部
９０  半導体層
９２  絶縁層
９４  第１電極
９６  第２電極
９８  界面
１００Ｂ  電磁波情報処理装置
２００Ｂ  情報処理装置
Ｅ１  電子
Ｈ１  正孔
ＬＰ１０  検査光（パルス光）
ＬＴ１  電磁波（テラヘルツ光を含む電磁波）
ＰＧ１，ＰＧ１Ｂ  プログラム
【図１】
2020153761.tif 000003
【図２】
2020153761.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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