(57)【要約】【課題】検査効率の低下を抑制しつつ、レーザ光の光軸位置のずれを検出する技術を提供する。【解決手段】検査装置１００では、第１方向に直線偏光し、太陽電池９に照射される測定用プローブ光ＬＰ１１に対して、第１方向に直交する第２方向に直線偏光するポンプ光ＬＰ１３の光軸位置を調整する。詳細には、測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３の一部をビームスプリッターＢＰ１で分割し、偏光子１２６でどちらか一方のみをイメージセンサー１２７に入射させる。そして、イメージセンサー１２７によって検出した、測定用プローブ光ＬＰ１１の入射位置および測定用ポンプ光ＬＰ１３の入射位置の比較に基づき、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置が調整される。【選択図】図１
2015064271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に直線偏光し、検査対象物に照射される第１レーザ光に対して、前記第１方向に直交する第２方向に直線偏光し、前記検査対象物に照射される第２レーザ光の光軸位置を調整する光軸調整方法であって、
(a) 前記検査対象物に向かう第１レーザ光の一部を分割し、撮像部に入射させる工程と、
(b) 前記検査対象物に向かう第２レーザ光の一部を分割し、前記撮像部に入射させる工程と、
(c) 前記(a)工程にて検出された前記第１レーザ光の入射位置と、前記(b)工程にて前記撮像部にて検出された第２レーザ光の入射位置との比較に基づき、前記検査対象物に向かう前記第２レーザ光の光軸の位置を調整する工程と、
を含む、光軸調整方法。
【請求項２】
請求項１記載の光軸調整方法であって、
前記(a)工程は、分割された前記第１レーザ光の一部を、前記第１方向に適合するように操作された偏光子を介して前記撮像部に入射させる工程であり、
前記(b)工程は、分割された前記第２レーザ光の一部を、前記第２方向に適合するように操作された前記偏光子を介して前記撮像部に入射させる工程である、光軸調整方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光軸調整方法において、
前記(b)工程は、
(b-1) 前記撮像部によって取得された、前記第２レーザ光の入射位置を示す画像データを表示する工程、
を含む、光軸調整方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の光軸調整方法であって、
(e) 前記(a)工程にて検出された前記第１レーザ光の入射位置に基づき、前記検査対象物に向かう前記第１レーザ光の光軸を調整する工程、
をさらに含む、光軸調整方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の光軸調整方法であって、
前記第１レーザ光が、プローブ光であり、前記第２レーザ光が、前記プローブ光よりもスポット径が大きいポンプ光である、光軸調整方法。
【請求項６】
第１方向に直線偏光し、検査対象物に照射される第１レーザ光、および、前記第１方向に直交する第２方向に直線偏光し、前記検査対象物に照射される第２レーザ光を検査対象物に照射することによって、検査対象物を検査する検査装置において、
前記第１レーザ光の一部および第２レーザ光の一部を分割する分割部と、
前記分割部によって分割された前記第１レーザ光、および、前記分割部によって分割された前記第２レーザ光が入射する撮像部と、
を備えている、検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検査装置において、
前記撮像部によって取得される画像を表示する表示部、
をさらに備える、検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光の光軸位置のずれを検出または調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルスレーザ光を照射したときに、半導体デバイスから放射される電磁波を検出することによって、半導体デバイスを非接触で検査する半導体検査装置が公知である（特許文献１）。
【０００３】
また、本願出願人は、パルス光をフォトデバイスに照射し、それに応じてフォトデバイスから放射される電磁波を検出することによって、フォトデバイスを検査する技術を提案している（特許文献２）。
【０００４】
さらに、ポンプ・プローブ測定法を用いて、ポンプ光の照射領域内をプローブ光で走査し、光励起キャリアの可視化する技術が提案されている（非特許文献１）。非特許文献１では、代表的なテラヘルツ波発生素子である低温成長ガリウム砒素の光伝導スイッチを試料として、サブピコ秒の時間分解能・数マイクロメートルの空間分解能で、光励起キャリアのダイナミクスを観察することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６０３１７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９８６１号公報
【特許文献３】特開２００９−１７５１２７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】藤原 昌悟ら、ポンプ-プローブ・レーザーテラヘルツ放射顕微鏡による低温成長ガリウム砒素(LT-GaAs)光伝導スイッチのキャリアダイナミクスに関する研究(ミリ波・テラヘルツ波デバイス・システム)、電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス 110(342), 87-90, 2010-12-09
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、測定装置において物性を正しく評価するためには、測定系を精度良く整備することが求められる。具体的に、ポンプ・プローブ測定法では、スポット径が異なる２つのレーザ光（ポンプ光およびプローブ光）が検査対象物に照射されるが、それらの光軸の位置関係が僅かにずれただけで、レーザ光の相対的な照射位置が変化するため、測定データに大きな誤差が生じる虞がある。このため、これら２つのレーザ光の光軸調整が適宜行われる場合がある。
【０００８】
従来の光軸調整は、検査対象物に照射されたレーザ光のスポット位置を目視で確認する方法によって行われていた。この光軸調整方法では、測定中に、検査対象物上において、それぞれの光軸位置を正確に特定するためには、どちらか一方を遮光する必要があった。このため、２つのレーザ光照射による検査を一時的に中断することが必要となる場合があり、検査効率が低下する虞があった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、検査効率の低下を抑制しつつ、レーザ光の光軸位置ずれを検出する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】
【００１０】
上記の課題を解決するため、第１の態様は、第１方向に直線偏光し、検査対象物に照射される第１レーザ光に対して、前記第１方向に直交する第２方向に直線偏光し、前記検査対象物に照射される第２レーザ光の光軸位置を調整する光軸調整方法であって、(a)前記検査対象物に向かう第１レーザ光の一部を分割し、撮像部に入射させる工程と、(b)前記検査対象物に向かう第２レーザ光の一部を分割し、前記撮像部に入射させる工程と、(c)前記(a)工程にて検出された前記第１レーザ光の入射位置と、前記(b)工程にて前記撮像部にて検出された第２レーザ光の入射位置との比較に基づき、前記検査対象物に向かう前記第２レーザ光の光軸の位置を調整する工程とを含む。
【００１１】
また、第２の態様は、第１の態様に係る光軸調整方法であって、前記(a)工程は、分割された前記第１レーザ光の一部を、前記第１方向に適合するように操作された偏光子を介して前記撮像部に入射させる工程であり、前記(b)工程は、分割された前記第２レーザ光の一部を、前記第２方向に適合するように操作された前記偏光子を介して前記撮像部に入射させる工程である。
【００１２】
また、第３の態様は、第１または第２の態様に係る光軸調整方法において、前記(b)工程は、(b-1)前記撮像部によって取得された、前記第２レーザ光の入射位置を示す画像を表示する工程、を含む。
【００１３】
また、第４の態様は、第１から第３までのいずれか１態様に係る光軸調整方法であって、(e)前記(a)工程にて検出された前記第１レーザ光の入射位置に基づき、前記検査対象物に向かう前記第１レーザ光の光軸を調整する工程、をさらに含む。
【００１４】
また、第５の態様は、第１から第４までのいずれか１態様に係る光軸調整方法であって、前記第１レーザ光が、プローブ光であり、前記第２レーザ光が、前記プローブ光よりもスポット径が大きいポンプ光である。
【００１５】
また、第６の態様は、第１方向に直線偏光し、検査対象物に照射される第１レーザ光、および、前記第１方向に直交する第２方向に直線偏光し、前記検査対象物に照射される第２レーザ光を検査対象物に照射することによって、検査対象物を検査する検査装置において、前記第１レーザ光の一部および第２レーザ光の一部を分割する分割部と、前記分割部によって分割された前記第１レーザ光、および、前記分割部によって分割された前記第２レーザ光が入射する撮像部とを備えている。
【００１６】
また、第７の態様は、第６の態様に係る検査装置において、前記撮像部によって取得される画像を表示する表示部、をさらに備える。
【発明の効果】
【００１７】
第１の態様に係る光軸調整方法によると、第１レーザ光および第２レーザ光から取り出された一部のレーザ光を、撮像部に入射させることによって、それぞれの光軸の位置が特定される。このため、検査対象物に対する検査中に、光軸のずれを検出することができる。
【００１８】
また、第２の態様に係る光軸調整方法によると、第１レーザ光と第２レーザ光が重なっていても、偏光子を用いることによって、第１レーザ光と第２レーザ光を切り替えて撮像部に入射させることができる。
【００１９】
第３の態様に係る光軸調整方法によると、オペレータが、第２レーザ光の撮像部に対する入射位置のずれを、画像データに基づき視覚的に把握することができる。
【００２０】
また、第４の態様に係る光軸調整方法によると、第１レーザ光の光軸を、原点復帰させることができる。これによって、検査対象物の、狙った位置に、第1レーザ光および第２レーザ光を精度良く照射することができる。
【００２１】
また、第５の態様に係る光軸調整方法によると、ポンプ・プローブ測定において、ポンプ光の光軸位置を、プローブ光の光軸位置に対して調整することができる。このため、ポンプ・プローブ測定中に、光軸調整を行うことができる。
【００２２】
第６の態様に係る検査装置によると、撮像部によって、第１レーザ光に対する、第２レーザ光の光軸のずれを検出できる。したがって、光軸位置調整の要否を容易に判断することができる。
【００２３】
また、第７の態様に係る検査装置によると、オペレータが、第２レーザ光の撮像部に対する入射位置のずれを、画像データに基づき視覚的に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係る検査装置の概略構成図である。
【図２】制御部とその他の要素の接続関係を示すブロック図である。
【図３】光軸調整のフローチャート図である。
【図４】ポンプ・プローブ測定における、光軸調整の流れの一例を示す図である。
【図５】測定用プローブ光および測定用ポンプ光の相対的な光軸位置がずれたときの、電磁波の時間波形の変動を示す図である
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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、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。
【００２６】
＜１．  実施形態＞
＜１．１  構成および機能＞
図１は、実施形態に係る検査装置１００の概略構成図である。検査装置１００は、半導体デバイスまたはフォトデバイスである検査対象物に対し、パルス光を照射し、該パルス光の照射に応じて検査対象物から放射される電磁波（例えば、周波数が０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚのテラヘルツ波）を検出することによって、検査対象物の検査を行う。
【００２７】
本願において、半導体デバイスとは、半導体によりトランジスタ、集積回路（ＩＣやＬＳＩ）、抵抗またはコンデンサなどにより構成される電子装置をいう。また、フォトデバイスとは、フォトダイオード、ＣＭＯＳセンサもしくはＣＣＤセンサなどのイメージセンサー、太陽電池またはＬＥＤなど、半導体の光電効果を利用する電子装置をいう。以下では、検査対象物が、フォトデバイスの一種である平板状の太陽電池９である場合を例にして、具体的に説明する。太陽電池９の表面９Ｓは、平面状とするが、他の形状（例えば、曲面状）であってもよい。
【００２８】
図１に示されるように、検査装置１００は、ステージ１１、照射部１２、検出部１３、測定用遅延部１４Ａ、検出用遅延部１４Ｂ、ステージ移動機構１５および制御部１６を備えている。
【００２９】
ステージ１１は、図示を省略する固定手段によって、太陽電池９をステージ１１上に固定して保持する。固定手段としては、太陽電池９を挟持する挟持具を利用したもの、粘着性シート、または、ステージ１１の表面に形成される吸着孔などが例示される。ただし、太陽電池９を保持できるのであれば、これら以外の固定手段が採用されてもよい。
【００３０】
照射部１２は、パルス光を出射する光源として、フェムト秒レーザ１２１を備えている。フェムト秒レーザ１２１は、例えば、３００ｎｍ（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（パルス光ＬＰ１）を放射する。好適な例としては、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、フェムト秒レーザから放射される。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）の可視光波長）のパルス光が出射されるようにしてもよい。
【００３１】
フェムト秒レーザ１２１から出射されたパルス光ＬＰ１は、ハーフミラーＨＭ１によって、２つに分割される。分割された一方のパルス光（測定用パルス光ＬＰ１０）は、太陽電池９へ導かれる。測定用パルス光ＬＰ１０の光強度は、例えば数百ｍＷ程度とされる。また、もう一方のパルス光（検出用パルス光ＬＰ２１）は、電磁波を検出する検出部１３の検出器１３１へと導かれる。検出用パルス光ＬＰ２１の光強度は、例えば５ｍＷ程度とされる。
【００３２】
測定用パルス光ＬＰ１０は、光路上に配置されたハーフミラーＨＭ２によって、測定用プローブ光ＬＰ１１と測定用ポンプ光ＬＰ１３とに分割される。なお、以下の説明では、測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３をまとめて、「測定用のレーザ光」と称する場合がある。
【００３３】
測定用プローブ光ＬＰ１１は、光チョッパ１２３によって数ｋＨｚ（例えば、２ｋＨｚまたは４ｋＨｚ）の変調がかけられる。なお、変調素子として、ＡＯＭ（Acousto-Optic Modulator）などを用いてもよい。測定用プローブ光ＬＰ１１は、ミラー群Ｍ１０を反射して、１／２波長板１２４に到達する。そして、１／２波長板１２４を通過することによって、第１方向に直線偏光する。
【００３４】
ハーフミラーＨＭ２から太陽電池９までの測定用ポンプ光ＬＰ１３の光路上には、測定用遅延部１４Ａが設けられている。測定用遅延部１４Ａは、測定用ポンプ光ＬＰ１３が太陽電池９へ到達する時間を連続的に変更する。測定用遅延部１４Ａは、測定用遅延ステージ１４１Ａおよび測定用遅延ステージ移動機構１４３Ａを備えている。
【００３５】
測定用遅延ステージ１４１Ａは、測定用ポンプ光ＬＰ１３を入射方向に折り返させる折り返しミラーＭ８を備えたレトロリフレクターで構成されている。測定用遅延ステージ移動機構１４３Ａは、制御部１６の制御に基づいて、測定用ポンプ光ＬＰ１３の入射方向に沿って測定用遅延ステージ１４１Ａを平行移動させる。測定用遅延ステージ１４１Ａが平行移動することによって、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光路長が連続的に変更されることとなる。
【００３６】
太陽電池９の内部電界が存在する部位に、禁制帯幅を超えるエネルギーを持つ測定用プローブ光ＬＰ１１が照射されると、光励起キャリア（自由電子および自由正孔）が発生し、内部電場によって加速される。これにより、パルス状の電流が発生することとなり、それに応じて電磁波ＬＴ１が発生することとなる。内部電界は、例えばｐｎ接合部やショットキー接合部などに発生していることが知られている。
【００３７】
電磁波ＬＴ１は、内部電界の状態（強さや向きなど）に依存して発生する。つまり、ｐｎ接合やｐｎ接合に接続されている配線状況などに依存して、電磁波ＬＴ１が発生する。このため、電磁波ＬＴ１を検出することによって、太陽電池９の特性を調べたり、不良判定などの検査をしたりすることができる。
【００３８】
測定用遅延ステージ１４１Ａは、測定用プローブ光ＬＰ１１が太陽電池９に到達する時間および測定用ポンプ光ＬＰ１３が太陽電池９に到達する時間の時間差を変更する装置である。測定用ポンプ光ＬＰ１３が太陽電池９を励起してから、測定用プローブ光ＬＰ１１が太陽電池９を励起するまでの時間の差を遅延時間として、測定用プローブ光ＬＰ１１によって得られる信号（電磁波ＬＴ１）を、遅延時間の関数として測定する。これにより、光励起に対する太陽電池９の超高速応答が、フェムト秒領域の高い時間分解能で測定される（ポンプ・プローブ測定法）。
【００３９】
なお、測定用遅延ステージ１４１Ａとは異なる構成によって、測定用ポンプ光ＬＰ１３の太陽電池９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３（特開２００９−１７５１２７号公報）に開示されている電気光学素子を利用することができる。
【００４０】
また、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光路長を変更する代わりに、測定用プローブ光ＬＰ１１の光路長を変更することも考えられる。この場合においても、測定用ポンプ光ＬＰ１３に対して、測定用プローブ光ＬＰ１１が検出器１３１に到達する時間を、相対的に遅延させることができる。
【００４１】
折り返しミラーＭ８を反射した測定用ポンプ光ＬＰ１３は、１／２波長板１２５を通過することによって、第２方向に直線偏光する。この第２方向は、１／２波長板１２４によって直線偏光する測定用プローブ光ＬＰ１１の偏光方向（第１方向）とは直交する方向となっている。このように、本実施形態では、測定用プローブ光ＬＰ１１と測定用ポンプ光ＬＰ１３とを、互いに直交する方向に直線偏光する。このため、測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３を重ねたとしても、互いに干渉することを抑制できる。したがって、ポンプ・プローブ測定における電磁波応答を精度良く測定することができる。
【００４２】
１／２波長板１２４を通過した測定用プローブ光ＬＰ１１および１／２波長板１２５を通過した測定用ポンプ光ＬＰ１３は、ハーフミラーＨＭ３に導かれる。さらに、ハーフミラーＨＭ３を通過した測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３は、ビームスプリッターＢＳ１によって、それぞれの一部が分割される。分割されたレーザ光は、偏光子１２６を介して、イメージセンサー１２７へと導かれる。このビームスプリッターＢＳ１は、例えばハーフミラーによって構成される。また、ビームスプリッターＢＳ１をそのまま通過した残余のレーザ光は、測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３は、太陽電池９に導かれる。
【００４３】
偏光子１２６は、特定の方向に直線偏光した光のみを透過させる偏光板を備えている。偏光子１２６は、詳細な図示を省略するが、偏光板の回転操作によって、透過させる光の偏光方向を任意に変更することが可能に構成されている。偏光子１２６を操作することによって、偏光板が透過させる偏光方向が、測定用プローブ光ＬＰ１１または測定用ポンプ光ＬＰ１３の偏光方向（第１方向または第２方向）のいずれかに合わせられる。これによって、イメージセンサー１２７へ到達させる測定用のレーザ光を、測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３のどちから一方に切り替えることができる。
【００４４】
イメージセンサー１２７は、２次元平面状に並べられた複数の受光素子（ＣＣＤまたはＣＭＯＳなど）によって構成されている。測定用プローブ光ＬＰ１１または測定用ポンプ光ＬＰ１３がイメージセンサー１２７に入射することで、その入射位置を示す画像データが取得される。取得された画像データは、後述する制御部１６に送信され、モニター１７（表示部）に表示される。
【００４５】
偏光子１２６によって、イメージセンサー１２７に到達するレーザ光を測定用プローブ光ＬＰ１１または測定用ポンプ光ＬＰ１３のいずれか一方にできるため、それぞれの入射位置を個別に特定することができる。したがって、それぞれの光軸位置を正確に特定することができる。
【００４６】
仮に偏光子１２６を用いない場合は、測定用の２つのレーザ光のうち、一方をシャッターなどで遮断することも考えられる。この場合は、測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３が同軸上に合わされる前の位置に、シャッター配置すればよい。なお、シャッターを用いた場合は、検査対象物である太陽電池９に照射できなくなる。すなわち、光軸位置のずれを確認するためには、ポンプ・プローブ測定を中断する必要となる。
【００４７】
ただし、測定用の２つのレーザ光のそれぞれを、個別に検出するイメージセンサー１２７を設けた場合は、シャッター位置を、分割された後のレーザ光の光路上に配置することで、ポンプ・プローブ測定を中断しなくも、光軸位置のずれを確認することができる。
【００４８】
＜電磁波検出機構＞
太陽電池９から放射された電磁波ＬＴ１は、放物面鏡Ｍ１，Ｍ２において集光される。より詳細には、放物面鏡Ｍ１，Ｍ２は、測定用プローブ光ＬＰ１１が照射される表面９Ｓと同じ側に放射される電磁波ＬＴ１を集光する。そして、集光された電磁波ＬＴ１は、検出部１３の検出器１３１に入射する。
【００４９】
検出器１３１は、検出用パルス光ＬＰ２１が入射する光伝導スイッチで構成されている。検出用パルス光ＬＰ２１は、光チョッパ１４５によって数ｋＨｚの変調がかけられる。電磁波ＬＴ１が検出器１３１に入射する状態で、検出用パルス光ＬＰ２１が検出器１３１に照射されると、光伝導スイッチに瞬間的に電磁波ＬＴ１の電場強度に応じた電流が発生する。この電場強度に応じた電流は、図示しないロックインアンプや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。このように、検出部１３は、検出用パルス光ＬＰ２１の照射に応じて太陽電池９から放射された電磁波ＬＴ１の電場強度を検出する。なお、検出器１３１に、その他の素子、例えば非線形光学結晶を適用することも考えられる。
【００５０】
ハーフミラーＨＭ１から検出器１３１までの検出用パルス光ＬＰ２１の光路上には、検出用遅延部１４Ｂが設けられている。検出用遅延部１４Ｂは、検出用パルス光ＬＰ２１が検出器１３１に到達する時間を変更する。検出用遅延部１４Ｂは、検出用遅延ステージ１４１Ｂおよび検出用遅延ステージ移動機構１４３Ｂを備えている。
【００５１】
検出用遅延ステージ１４１Ｂは、検出用パルス光ＬＰ２１を入射方向に折り返させる折り返しミラーＭ８を備えたレトロリフレクターで構成されている。検出用遅延ステージ移動機構１４３Ｂは、制御部１６の制御に基づいて、検出用パルス光ＬＰ２１の入射方向に沿って検出用遅延ステージ１４１Ｂを平行移動させる。検出用遅延ステージ移動機構１４３Ｂが平行移動することによって、検出用パルス光ＬＰ２１の光路長が連続的に変更される。
【００５２】
検出用遅延ステージ１４１Ｂは、電磁波ＬＴ１が検出器１３１に到達する時間と、検出用パルス光ＬＰ２１が検出器１３１へ到達する時間との時間差を変更する。つまり、検出用遅延ステージ１４１Ｂにより、検出用パルス光ＬＰ２１の光路長を変化させることによって、検出器１３１において電磁波ＬＴ１の電場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。
【００５３】
検出用遅延ステージ１４１Ｂについても、測定用遅延ステージ１４１Ａと同様に、電気光学効果を利用することが考えられる。また、検出用パルス光ＬＰ２１の光路長を変更する代わりに、測定用プローブ光ＬＰ１１の光路長、もしくは、太陽電池９から放射された電磁波ＬＴ１の光路長を変更してもよい。いずれの場合においても、検出用パルス光ＬＰ２１が検出器１３１に到達する時間に対して、電磁波ＬＴ１が検出器１３１に到達する時間を、相対的に遅延させることができる。つまり、検出器１３１における電磁波ＬＴ１の電場強度の検出タイミングを遅延させることができる。
【００５４】
また、検査装置１００は、太陽電池９に対して、検査時に逆バイアス電圧を印加する逆バイアス電圧印加回路９９を備えている。太陽電池９の受光面およびその反対側の面にそれぞれ形成された電極（表面電極および裏面電極）に、逆バイアス電圧印加回路９９が接続され、逆バイアス電圧が印加される。逆バイアス電圧印加回路９９が太陽電池９に印加する電圧の大きさは、制御部１６からの制御に基づいて、変更可能としてよい。
【００５５】
逆バイアス電圧が印加されることによって、ｐｎ接合部の空乏層を大きくすることができる。これにより、検出器１３１において検出される電磁波ＬＴ１の電場強度を大きくすることができるため、検出部１３における電磁波ＬＴ１の検出感度を向上することができる。ただし、逆バイアス電圧印加回路９９は省略することもできる。
【００５６】
ステージ移動機構１５は、ステージ１１を二次元平面内で移動させる装置であり、例えばＸ−Ｙテーブルなどで構成されている。ステージ移動機構１５は、ステージ１１に保持された太陽電池９を、照射部１２に対して相対的に移動させる。検査装置１００は、ステージ移動機構１５によって、太陽電池９を２次元平面内で任意の位置に移動させることができる。ステージ移動機構１５によって、太陽電池９を水平移動させることによって、ポンプ・プローブ測定法によって測定すべき範囲（測定範囲）を、測定用のレーザ光で走査することが可能である。
【００５７】
なお、太陽電池９の位置を固定したまま、ガルバノミラー、ポリゴンミラーなどで、測定用のレーザ光の光路を変更することによって、測定範囲を走査できるように検査装置１００を構成することも考えられる。また、測定用のレーザ光の光路の変更と、太陽電池９の移動とを組み合わせて、測定範囲を走査できるようにしてもよい。
【００５８】
図２は、制御部１６とその他の要素の接続関係を示すブロック図である。制御部１６は、図示を省略するＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えた一般的なコンピュータとして構成されている。図２に示されるように、制御部１６は、フェムト秒レーザ１２１、検出器１３１、測定用遅延ステージ移動機構１４３Ａ、検出用遅延ステージ移動機構１４３Ｂ、ステージ移動機構１５、偏光子１２６、イメージセンサー１２７および逆バイアス電圧印加回路９９に接続されており、これらの各要素の動作を制御したり、あるいは、これらの各要素からデータを受け取ったりする。
【００５９】
制御部１６には、モニター１７、操作入力部１８およびカメラ１９が接続されている。モニター１７は、液晶ディスプレイなどの表示装置であり、オペレータに対して各種画像情報を表示する。モニター１７には、イメージセンサー１２７が出力する測定用プローブ光ＬＰ１１または測定用ポンプ光ＬＰ１３の検出信号から得られる画像（後述する図４参照）、カメラ１９が撮影した太陽電池９の表面９Ｓの画像などが表示される。
【００６０】
操作入力部１８は、マウスおよびキーボードなどの各種入力デバイスで構成されている。オペレータは操作入力部１８を介して所定の操作入力を行うことができる。なお、モニター１７がタッチパネルとして構成されることによって、モニター１７が操作入力部１８として機能するようにしてもよい。
【００６１】
また、制御部１６には、画像生成部２１，時間波形復元部２３が接続されている。
【００６２】
画像生成部２１は、太陽電池９の検査範囲（太陽電池９の一部または全部）において、測定用のレーザ光の照射によって放射される電磁波ＬＴ１の電場強度の分布を視覚化した電場強度分布画像を生成する。電場強度分布画像においては、電場強度の相違が、例えば、異なる色または異なる模様などで視覚的に表現される。
【００６３】
時間波形復元部２３は、検出器１３１にて検出される電場強度に基づいて、太陽電池９から放射される電磁波ＬＴ１の時間波形を復元する。具体的には、検出用遅延ステージ１４１Ｂを移動させることで、検出用パルス光ＬＰ２１が検出器１３１に到達する時間を変更し、各位相で検出された電磁波ＬＴ１の電場強度が取得される。そして、この取得された電場強度が、時間軸上にプロットされることによって、電磁波ＬＴ１の時間波形が復元される。
【００６４】
制御部１６には、各種データが格納される記憶部３１が接続されている。記憶部３１は、ハードディスクなどの固定ディスクの他、可搬メディア（例えば磁気メディア、光ディスクメディアまたは半導体メモリなど）、または主記憶メモリなどで構成されていてもよい。また、制御部１６と記憶部３１とは、ネットワーク回線を介して接続されていてもよい。
【００６５】
＜１．２．  光軸調整＞
次に、光軸調整の流れについて、図３を参照しつつ説明する。図３は、ポンプ・プローブ測定における、光軸調整の流れの一例を示す図である。なお、以下の説明において、検査装置１００の各要素の動作は、特に断らない限り、制御部１６の制御のもとに行われるものとする。
【００６６】
まず、ステージ１１に試料（ここでは、太陽電池９）が設置される（ステップＳ１）。そして、測定系の調整が行われる（ステップＳ２）。このステップＳ２では、例えば、太陽電池９の適当な位置に、測定用プローブ光ＬＰ１１を照射し、その照射に応じて太陽電池９から放射される電磁波ＬＴ１が検出器１３１によって適切に検出できるように、光学系などの各要素の姿勢、位置などが調整される。
【００６７】
ステップＳ２が完了すると、測定用プローブ光ＬＰ１１の光軸位置の情報が取得される（ステップＳ３）。詳細には、第１方向に直線偏光する測定用プローブ光ＬＰ１１を透過するように、偏光子１２６が操作される。これによって、測定用ポンプ光ＬＰ１３が遮断され、測定用プローブ光ＬＰ１１のみがイメージセンサー１２７に到達することとなる。イメージセンサー１２７が取得した、測定用プローブ光ＬＰ１１の検出信号は、制御部１６に送信される。制御部１６は、受信した検出信号に基づき、画像を生成し、モニター１７に画像を表示する（ステップＳ４）。
【００６８】
図４は、モニター１７に表示される画像Ｉ１の一例を示す図である。図４に示されるように、測定用プローブ光ＬＰ１１は、スポットＳＰ１として検出される。本実施形態では、この測定用プローブ光ＬＰ１１のスポットＳＰ１の中心位置が、原点位置として記憶部３１に保存される。
【００６９】
図３に戻って、測定用プローブ光ＬＰ１１の位置情報が保存されると、偏光子１２６が操作されることによって、偏光板が９０度回転される（ステップＳ５）。これによって、偏光子１２６を透過してイメージセンサー１２７に到達するレーザ光が、測定用プローブ光ＬＰ１１から測定用ポンプ光ＬＰ１３に切り替えられる。この状態で、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸調整が行われる（ステップＳ６）。
【００７０】
ステップＳ６においては、ステップＳ４において説明したように、イメージセンサー１２７から送られてくる検出信号に基づき、制御部１６が画像を生成し、モニター１７にその画像を表示する。これによって、例えば、図４中、破線で示されるように、オペレータは、測定用ポンプ光ＬＰ１３の入射位置に基づき、測定用プローブ光ＬＰ１１に対する測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置を確認することができる。
【００７１】
測定用ポンプ光ＬＰ１３の入射位置のずれは、すなわち、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置のずれを意味する。このため、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸が所要の位置となるように、その光軸位置の調整が行われる。具体的には、モニター１７上に示される測定用ポンプ光ＬＰ１３のスポットＳＰ２の中心位置が、例えば、測定用プローブ光ＬＰ１１のスポットＳＰ１の中心位置（原点位置）と一致するように、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光路上にある光学系の調整（例えば、測定用遅延ステージ１４１Ａの位置調整）が実行される。なお、光軸位置の調整は、手作業によって行われてもよい。無論、光学系の各要素を駆動する駆動機構（モータ）を制御部１６によって制御することで、光軸位置が自動で調整されるようにしてもよい。
【００７２】
測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置の調整が完了すると、ポンプ・プローブ測定が開始される（ステップＳ７）。ポンプ・プローブ測定では、測定用遅延ステージ１４１Ａが駆動されることによって、測定用プローブ光ＬＰ１１が、測定用ポンプ光ＬＰ１３に対して遅延され、それによる太陽電池９の電磁波応答の変動が測定される。また、測定用のレーザ光で、太陽電池９を走査することによって、各部位から放射される電磁波ＬＴ１が計測されてもよい。
【００７３】
ポンプ・プローブ測定中においては、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置のずれが、イメージセンサー１２７によって随時監視され、必要に応じて調整される（ステップＳ８、Ｓ９）。具体的には、ポンプ・プローブ測定中に、偏光子１２６を操作することによって、測定用ポンプ光ＬＰ１３が、イメージセンサー１２７によって検出される。そして、スポットＳＰ２を示す画像Ｉ１（図４参照）と同様の画像がモニター１７に表示される。この画像に基づき、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置の調整が必要かどうか、判断される（ステップＳ８）。
【００７４】
なお、光軸調整の要否が、例えば画像Ｉ１（図４参照）のようなスポットＳＰ２の画像に基づいて判断されるのではなく、他の情報に基づいて判断されるようにしてもよい。一例として、スポットＳＰ２の座標（例えば中心座標）が自動的に取得され、その座標情報がモニター１７などを介してオペレータに提示されるようにしてもよい。
【００７５】
また、光軸調整の要否を自動的に判断する判断手段を設けることも考えられる。例えば、取得された座標が、理想的な座標（ここでは、原点位置の座標）から離間する距離または方向などから、所定の閾値に基づいて、光軸位置の調整の要否が自動的に判断されるようにしてもよい。
【００７６】
測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置の調整が必要な場合は、適宜調整される（ステップＳ９）。このステップＳ９における測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置の調整は、ステップＳ６と同じ要領で実行可能である。
【００７７】
測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸調整が不要と判断されると（ステップＳ８においてＮｏ）、もしくは、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸調整が完了すると、測定用プローブ光ＬＰ１１の光軸位置の調整が必要かどうか、判断される（ステップＳ１０）。測定用プローブ光ＬＰ１１の光軸も、時間の経過と共に、ステップＳ３で特定された初期の位置（原点位置）からずれる場合があるため、その光軸位置が監視される。
【００７８】
詳細には、測定用ポンプ光ＬＰ１３が遮断され、測定用プローブ光ＬＰ１１のみが透過するように、偏光子１２６が操作され、イメージセンサー１２７に測定用プローブ光ＬＰ１１が到達する。そして、図４に示される画像Ｉ１のように、スポットＳＰ１を示す画像が、モニター１７に表示される。この画像に基づいて、測定用プローブ光ＬＰ１１の原点位置からのずれが確認される。
【００７９】
測定用プローブ光ＬＰ１１に関する光軸位置の調整の要否は、ステップＳ８と同様に、画像Ｉ１（図４参照）と同様の画像、または、イメージセンサー１２７における入射位置（スポットＳＰ１の中心座標など）に基づいて、判断される。
【００８０】
光軸位置の調整が必要な場合は、適宜調整が行われる（ステップＳ１１）。測定用プローブ光ＬＰ１１の光軸位置は、例えば、ミラー群Ｍ１０の姿勢や位置を偏光することによって、調整される。光軸位置の調整は、手作業によって行われてもよい。もちろん、ミラー群Ｍ１０の各要素の姿勢や位置を変更する駆動機構（モータ）を制御部１６が制御することによって、測定用プローブ光ＬＰ１１の光軸位置が自動で調整されるようにしてもよい。
【００８１】
ステップＳ１２にて、ポンプ・プローブ測定が完了したと判定されるまで、ステップＳ８〜Ｓ１１が適宜実行されることによって、測定用のレーザ光の光軸位置の監視および調整が実現される。
【００８２】
以上のように、本実施形態では、ポンプ・プローブ測定中において、ステップＳ３で特定された測定用プローブ光ＬＰ１１の光軸位置に対する、測定用ポンプ光ＬＰ１３の相対的な光軸位置が調整される。また、測定用プローブ光ＬＰ１１についても光軸位置がステップＳ３で特定された初期の位置からずれてしまったとしても、測定用プローブ光ＬＰ１１の入射位置を監視することによって、測定中に調整することができる。
【００８３】
図５は、測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３の相対的な光軸位置がずれたときの、電磁波ＬＴ１の時間波形の変動を示す図である。図５では、測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３がスポット状に照射されている太陽電池９の一部が模式的に図示されている。また、スポットＳＰ５は、測定用ポンプ光ＬＰ１３が照射されている位置を示しており、当該スポットＳＰ５内に示されるスポットＳＰ６１，ＳＰ６２およびＳＰ６３は、測定用プローブ光ＬＰ１１が照射されている位置を示している。図５に示される時間波形８１〜８３は、測定用プローブ光ＬＰ１１がスポットＳＰ６１〜ＳＰ６３のそれぞれに照射されたときに検出される電磁波から復元されたものである。なお、時間波形８１〜８３の横軸は時間を示し、縦軸は電磁波強度を示している。
【００８４】
図５に示されるように、測定用ポンプ光ＬＰ１３に対して、測定用プローブ光ＬＰ１１の光軸位置がずれると、測定用プローブ光ＬＰ１１の照射位置が変化することとなる。具体的に、スポットＳＰ５におけるスポット６１に対して、測定用プローブ光ＬＰ１１を照射すべき場合に、スポット６２またはスポット６３にずれてしまう。すると、図５に示されるように、時間波形の測定結果として、時間波形８１ではなく、時間波形８２または８３が取得されてしまうこととなる。
【００８５】
これに対して、本実施形態では、イメージセンサー１２７における、測定用のレーザ光の入射位置を検出し、これに基づいて、各レーザ光の光軸のずれを検出することができる。これによって、各レーザ光の光軸位置を適切に調整することができるため、再現性よく電磁波データを収集することができる。
【００８６】
また、本実施形態では、測定用のレーザ光を、ビームスプリッターＢＳ１で分割して、測定用のレーザ光の一部から、光軸のずれを検出する。このため、電磁波の測定中においても、測定環境に影響与えることなく、光軸のずれを検出できる。すなわち、ポンプ・プローブ測定中においても光軸のずれを検出し、そのずれを適宜修正することができるため、再現性よく電磁波データを収集することができる。
【００８７】
＜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。
【００８８】
例えば、上記実施形態では、測定用プローブ光ＬＰ１１の光軸位置を最初に特定し、この光軸位置に対して、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置を調整している（図４、ステップＳ３、Ｓ６）。しかしながら、測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸位置を特定して、この光軸位置に対して、測定用プローブ光ＬＰ１１の光軸位置を調整するようにしてもよい。
【００８９】
また、本発明が適用される検査装置は、図１に示される検査装置１００の構成、すなわち、測定用のレーザ光を、太陽電池９の表面９Ｓに対して斜めに入射させ（具体的には、入射角＝４５°）、その入射面側に放射される電磁波ＬＴ１を検出するものに限定されない。例えば、本発明は、測定用のレーザ光を、太陽電池９の表面９Ｓに対して垂直に入射させて、その入射面の反対側に放射される電磁波ＬＴ１を検出する構成の検査装置にも適用可能である。
【００９０】
また、上記実施形態では、ポンプ・プローブ測定中に、測定用プローブ光ＬＰ１１および測定用ポンプ光ＬＰ１３の光軸調整（ステップＳ８〜ステップＳ１１）が行われている。しかしながら、ポンプ・プローブ測定を中断しているときや、ポンプ・プローブ測定が終了した後など、ポンプ・プローブ測定中でない時に、光軸調整が行われてもよい。
【００９１】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、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、上記各実施形態及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ることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１００  検査装置
１１  ステージ
１２  照射部
１２１  フェムト秒レーザ
１２４，１２５  波長板
１２６  偏光子
１２７  イメージセンサー（撮像部）
１３  検出部
１３１  検出器
１４Ａ  測定用遅延部
１４Ｂ  検出用遅延部
１５  ステージ移動機構
１６  制御部
１７  モニター（表示部）
３１  記憶部
９  太陽電池（検査対象物）
９Ｓ  表面
９９  逆バイアス電圧印加回路
Ｉ１  画像
ＬＰ１  パルス光
ＬＰ１０  測定用パルス光
ＬＰ１１  測定用プローブ光
ＬＰ１３  測定用ポンプ光
ＬＰ２１  検出用パルス光
ＬＴ１  電磁波
Ｍ８  折り返しミラー
Ｍ１０  ミラー群
ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ５，ＳＰ６１〜ＳＰ６３  スポット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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