專利名稱：測量半導(dǎo)體層摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及半導(dǎo)體設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)層中的摻雜劑含量的測量，更具體地涉及在關(guān)聯(lián)的商業(yè)生產(chǎn)線中的這種設(shè)備(例如光電(PV)太陽能電池、LED和采用擴(kuò)散、注入或外延沉積的摻雜層的其他半導(dǎo)體設(shè)備)的摻雜劑含量的非接觸測量的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
作為背景，我們將描述晶體硅(c-Si) PV電池制造過程和半導(dǎo)體LED制造過程。為了制造c-Si PV電池，硅晶片在電池生產(chǎn)線經(jīng)受一系列加工步驟。每個(gè)引入的晶片被略微體摻雜(即，擴(kuò)散)有產(chǎn)生“正電位能”(η型晶片)或“負(fù)電位能”(P型晶片)的“自由載波”的原子。第一步驟(對廢棄的有缺陷的晶片輸入檢查或?qū)⒕殖啥鄠€(gè))之后，將晶片通過濕式化學(xué)蝕刻加工以移除原標(biāo)記和其他表面缺陷和污染。每個(gè)晶片于是被各向構(gòu)造(另一濕加工)以將其表面精微地弄糙，增強(qiáng)其捕獲進(jìn)入光子的能力。在構(gòu)造之后，晶片于是在晶片的表面上的層中被摻雜有對于體摻雜產(chǎn)生相反電位能的“自由載體”(在半導(dǎo)體用法中)的化學(xué)制品。在當(dāng)前實(shí)踐中，該摻雜可發(fā)生在下列方法中的一種中“內(nèi)聯(lián)”方法和“批”方法。內(nèi)聯(lián)方法將摻雜化學(xué)制品沉積在晶片的頂表面上，通常以液體形式承載。(在磷摻雜劑的情況下，該載體通常為磷酸)。沉積摻雜劑載體于是被干燥，因而產(chǎn)生的產(chǎn)品于是被擴(kuò)散(利用高溫爐)到每個(gè)晶片中以形成當(dāng)暴露到陽光時(shí)允許晶片產(chǎn)生電的半導(dǎo)體連接。在該內(nèi)聯(lián)方法中，晶片通過執(zhí)行這些步驟的裝置被連續(xù)地傳送，其典型地由首先，噴涂該液態(tài)載體的“摻雜”機(jī)器；然后，干燥載體的“干燥”機(jī)器，將摻雜化學(xué)制品留在表面上；第三機(jī)器，將摻雜劑擴(kuò)散到晶片的內(nèi)聯(lián)擴(kuò)散爐。在批方法中，晶片被裝載到盒子中(通常由石英制成并在半導(dǎo)體領(lǐng)域成為“船(boat)”)，該盒子被插入到“管”擴(kuò)散爐中，然后被密封，晶片同時(shí)以氣態(tài)形式暴露到摻雜劑載體(氯化磷酰)并被加熱以將摻雜劑擴(kuò)散到晶片中。晶體然后被從爐中移除，從船卸載并移動到生產(chǎn)線的下一部分。在兩種方法中，引入摻雜劑的量、花費(fèi)在擴(kuò)散過程的時(shí)間以及擴(kuò)散過程的溫度確定被第二摻雜劑的深度所穿透深度和濃度。同樣，第二摻雜劑，通過 擴(kuò)散過程引入并擴(kuò)散到晶片的所有表面中。注意從這點(diǎn)向前，“摻雜劑”指引入到體摻雜晶片的表面上的第二摻雜劑，除非特別說明。每個(gè)晶片于是被再次濕蝕刻以移除硅酸磷玻璃(也成為PSG，摻雜擴(kuò)散步驟的副產(chǎn)物)并可蝕刻為圖案或移除在“后”側(cè)上的摻雜劑的一部分或全部以防止分路。該步驟之后，涂層(最通俗氯化硅)被噴涂到晶片的頂表面以減少反射和鈍化表面。該涂層通常利用等離子體加強(qiáng)化學(xué)蒸發(fā)沉積裝置噴涂。在這之后，晶片具有音質(zhì)在其頂表面和底表面上的金屬接觸物質(zhì)，其中頂部接觸圖案被設(shè)計(jì)為與暴露到Si材料的光最小干擾，同時(shí)提供流出晶片的最小電阻路徑。這些金屬接觸物質(zhì)(其以金屬貼的形式印制)被干燥并然后利用爐被擴(kuò)散到晶片中。在這之后，如果摻雜劑在晶片的后部的一部分沒有完全或部分移除，激光或機(jī)械設(shè)備被用于圍繞晶片的外部周界切割槽以防止分流。最終，晶片(限制為完工的PV電池)被測試并分級.摻雜劑濃度，作為它們在晶片體積內(nèi)分布的函數(shù)，在確定因而產(chǎn)生的PV電池的量子效率和其他電特性時(shí)起中心作用。因此，PV電池生產(chǎn)過程內(nèi)與被擴(kuò)散到晶片中的摻雜劑的質(zhì)量和分配有關(guān)的步驟極為重要。特別地，這些步驟為(a)由晶片制造商供應(yīng)的原晶片的初始“基”摻雜(在目前大多數(shù)情況下，原晶片使用硼正摻雜)；和6)晶片的外部區(qū)域的稍后摻雜(在目前大多數(shù)情況下，原晶片使用磷負(fù)摻雜)。第二摻雜步驟形成已知的“發(fā)射器(emitter)”。我們將使用術(shù)語“基”指示原晶片摻雜，術(shù)語“發(fā)射器”指示由第二摻雜步驟產(chǎn)生的半導(dǎo)體形式。為了確保發(fā)射器形成過程在期望的說明書中，某些測量被執(zhí)行，提供原晶片基摻雜濃度和發(fā)射器摻雜濃度。在目前實(shí)踐中，光伏(PV)晶片經(jīng)常被手工檢測或通過在PV電池生產(chǎn)過程中在各個(gè)間隔處的使用可見光譜工業(yè)攝像機(jī)的單點(diǎn)可見觀察設(shè)備檢測。除了原材料驗(yàn)收階段(在生產(chǎn)線的開始)和最終檢測和分級(在生產(chǎn)線的最終)，晶片的連續(xù)內(nèi)聯(lián)測量通常在范圍和覆蓋上受限，外聯(lián)不連續(xù)取樣代替使用，特別用于不服從可見光譜工業(yè)攝像機(jī)技術(shù)詢問的檢測特性。當(dāng)使用外聯(lián)取樣時(shí)，在取樣的實(shí)踐間隔中，數(shù)百個(gè)晶片能通過生產(chǎn)過程中有利的步驟。這種情況在確定摻雜劑在PV晶片內(nèi)的噴涂、濃度和分配的加工步驟是是普遍的，因此這些步驟目前不好控制，限制PV電池生產(chǎn)工廠的驗(yàn)收完工產(chǎn)品的產(chǎn)量。為了提高產(chǎn)量，本行業(yè)正尋求一種理想的在100%晶片上執(zhí)行連續(xù)內(nèi)聯(lián)測量，以便更好地控制影響PV晶片中摻雜劑濃度和分配的步驟。除了上面描述的已經(jīng)完全建立的商業(yè)PV電池結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工程，一些創(chuàng)新的PV電池結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)過程現(xiàn)在正引入商業(yè)產(chǎn)品。這些包括選擇的發(fā)射器電池(emittercells)、發(fā)射器穿孔卷繞電池(emitter wrap-through cells)和交叉背接觸太陽能電池(IBC電池)。選擇的發(fā)射器電池使發(fā)射器摻雜劑濃度不同以在前側(cè)金屬接觸(意味著在這些區(qū)域相對少地?fù)诫s)的緊旁邊實(shí)現(xiàn)最佳導(dǎo)電效率，同時(shí)在這些接觸(意味著在這些區(qū)域相對少地?fù)诫s)限制不期望的載波重組合。發(fā)射器穿孔卷繞電池和IBC電池消除通過將發(fā)射器和基底接觸防止在電池后部上引起圖像損失(shading loss)。在此描述的本發(fā)明可用于這些PV電池幾何以及上面描述的更普通的前-接觸和后-接觸幾何的摻雜劑含量的測量。半導(dǎo)體發(fā)光二極管(在后面簡稱為“LED”)執(zhí)行與PV電池相反的功能。取代吸收光子以產(chǎn)生電，LED使用點(diǎn)發(fā)射光子(被稱為電致發(fā)光現(xiàn)象)。在LED生產(chǎn)中，晶片由諸如蘭寶石的中性基底組成。與PV電池生產(chǎn)比較，晶片被剖光而不是表面織紋，每個(gè)晶片包含多個(gè)LED，用于產(chǎn)生半導(dǎo)體的摻雜劑被沉積為晶片的表面上的外延層，而不是通過PV電池制造中使用的擴(kuò)散過程而擴(kuò)散。雖然存在這些結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)差異，但是這些摻雜劑層可通過在本發(fā)明中描述的相同的方法檢查。從這點(diǎn)出發(fā)，為了簡化和清楚，PV電池結(jié)構(gòu)將被描述為不將本發(fā)明的申請限制到其他摻雜半導(dǎo)體機(jī)構(gòu)中。在PV電池生產(chǎn)中，大量已有和創(chuàng)新的技術(shù)已經(jīng)用于發(fā)射器摻雜的內(nèi)聯(lián)測量，但是都具有嚴(yán)重的局限性。為了測量擴(kuò)散的摻雜劑，它們?yōu)閿U(kuò)散長度的表面光伏(SPV)測量、薄層電阻的渦流測量和用于測量在德國Fraunhofer太陽能研究院開發(fā)的薄層電阻測量的紅外方法(J.1senberg, D. Biro和W. Warta “通過紅外方法快速、無接觸且空間解決測量薄層電阻”，Prog. Photovolt:Res. Appl. 2004; 12-539-552)。據(jù)我們所知，不存在用于測量濕摻雜劑載波膜的測量方法。SPV測量已經(jīng)在用于測量擴(kuò)散長度的實(shí)驗(yàn)室中使用(在重新組合以實(shí)現(xiàn)平衡載波濃度之前，在體半導(dǎo)體中過量載波平均行進(jìn)多遠(yuǎn))。例如D. K. Schroder，“表面電壓和表面光電壓”歷史，理論與應(yīng)用〃，Meas. Sc1. Technol. 12R16—R31，2001。SPV測量典型地通過將晶片放置在地線上(雖然不具有后部傳感器板的非接觸方法是可能的)并將電容性探頭放置在樣品之上而執(zhí)行。因?yàn)樵摐y量是電容性的，但是測量區(qū)域非常有限，最大的避開距離極其小，對于晶片弓或垂直移動具有較小容差。同樣，在傳送器供給制造操作下，由于受限的避開距離，因此，如果任何晶片被粘在一起(不是不常見情況)，如果晶片打破并碎片在傳送器上不平坦(也并非不常見)，或如果任何外來物質(zhì)無意中被引入到傳送器，或者如果傳送器本身經(jīng)受超過傳感器避開距離的小的垂直振動，則很大可能由于“撞擊”引起傳送器上的碎片。最終，由于晶片傳送的特定需求和對于SPV測量非常接近的避開距離要求，將這種技術(shù)弓I入到現(xiàn)有生產(chǎn)線可能需要顯著地修改生產(chǎn)線，這可能使其使用費(fèi)錢且不實(shí)用。Eddy電流測量具有很多與SPV相同的局限性并之前已經(jīng)被現(xiàn)實(shí)為對于發(fā)射器摻雜的內(nèi)聯(lián)測量不合適(將薄層電阻測量設(shè)置為公制)。(Rueland, E. ;Fath, P. ;Pavelka, T.;Pap, A. ;Peter, Κ. ;Mizsei1J, “發(fā)射器薄層電阻測量對于內(nèi)聯(lián)質(zhì)量控制的對比性研究”，光電能轉(zhuǎn)化，2003. Proceedings of 3rd World Conference on Volume 2, Issue, 12_16May2003Page (s):1085_1087Vol· 2.))Fraunhofer方法,雖然適于實(shí)驗(yàn)室,但是具有很多需求,使得它不適合于實(shí)踐的內(nèi)聯(lián)使用，最顯著的是，嚴(yán)格要求不存在假象熱或光(特別難)并且提供內(nèi)聯(lián)生產(chǎn)環(huán)境昂貴?？偠灾?，雖然 商業(yè)可行技術(shù)必須被發(fā)展為允許PV晶片的由摻雜劑含量確定的電性能內(nèi)聯(lián)測量，但是目前沒有已知的技術(shù)存在，可足夠被構(gòu)造為在生產(chǎn)線的各個(gè)點(diǎn)中被使用，足夠工業(yè)堅(jiān)固而可靠操作且足夠成本有效。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種能彈性、堅(jiān)固且成本有效的方法和裝置，用于原晶片摻雜劑濃度的內(nèi)聯(lián)測量、由內(nèi)聯(lián)摻雜器形成的濕摻雜劑膜的量和分布的內(nèi)聯(lián)測量以及在擴(kuò)散后的生產(chǎn)線的任何步驟處發(fā)射器中摻雜劑濃度的目的。對于每個(gè)晶片還需要限定特定的、可重復(fù)的采樣地點(diǎn)，以便能夠繪制可選發(fā)射器、穿孔卷繞接觸和IBC電池?fù)诫s結(jié)構(gòu)以及傳統(tǒng)的均勻摻雜。必然，也需要這種裝置和方法，其具有能夠區(qū)分“強(qiáng)度”(沿橫向機(jī)器方向在特定時(shí)間段每單元長度所取樣品數(shù)量)，以便允許操作者執(zhí)行周期或不按時(shí)間表的深度測量，如果需要的話。


圖1為水吸收光譜圖表；圖2為在不同的摻雜級別下自由載體吸收與波長(η-Si)的圖表；圖3為未摻雜(Wl)與摻雜(W16) C-Si晶片的不同反射的圖表；圖4為根據(jù)本公開的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)的示意性方塊圖；圖5為根據(jù)本公開的替代實(shí)施例的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)的示意性方塊圖，該非接觸系統(tǒng)由單個(gè)發(fā)射器和單個(gè)接收器組成，單個(gè)接收器由兩個(gè)傳感器組成；圖6為根據(jù)本公開的實(shí)施例的在晶片和采樣圖案的不同測試位置處采樣的方法的俯視圖7為根據(jù)本公開的替代實(shí)施例的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)的示意性方塊圖；圖8為根據(jù)本公開的替代實(shí)施例的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)的示意性方塊圖，其中圖7中描繪的一對系統(tǒng)在摻雜室的任一側(cè)上使用；圖9為根據(jù)本公開的替代實(shí)施例的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)的示意性方塊圖，其中多個(gè)發(fā)射器和接收器被定位在半導(dǎo)體材料的一系列晶片上；圖10為、顯示用于測量半導(dǎo)體材料的層的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)與通過根據(jù)本公開的實(shí)施例的半導(dǎo)體材料的所述層的四點(diǎn)探測器測量的薄層電阻的關(guān)系的示例性圖表。
具體實(shí)施例方式晶片(或任何基底)上的濕膜具有電磁吸收和反射特性。特別地，水基膜中的水分子具有在紅外(“IR”)波長中特有的吸收峰。這在圖1的水吸收譜圖表中例示。摻雜硅(或者甚至任何半導(dǎo)體)晶片由于摻雜還具有紅外輻射與自由電荷載波的空間濃度對應(yīng)的特有的吸收、反射放大和反射相/極化。特別地，如圖2和圖3中所示，η-摻雜硅在不同的摻雜級別展示顯著不同的自由載波吸收性(或必然的，反射)。圖2為用于在不同濃度下擴(kuò)散的負(fù)摻雜劑的自由載波吸收與波長(n-Si)的圖表，在300K形成負(fù)摻雜硅基底。參照圖2的圖表上的數(shù)字，摻雜劑濃度(每立方厘米的原子)% :1-1. 4X IO1W3 (砷摻雜劑)；2-8 X IO16CnT3 (銻)；3_1· 7 X IO17CnT3 (銻)；4_3· 2 X IO17CnT3(磷)；5_6· I X IO18CnT3 (砷蒂姆合金)；以及 6-1 X IO19CnT3 (砷)。圖3為兩個(gè)多晶(poly c-Si)晶片(一個(gè)體摻雜硼(Wl)且另一個(gè)還具有擴(kuò)散到其頂表面的磷(W16))的紅外波長的不同反射圖表。Wl和W16后面的數(shù)字1-5表明每個(gè)晶片上被檢查的部分。圖表上的測量被關(guān)于純多晶硅參考樣品被標(biāo)準(zhǔn)化。圖表演示，當(dāng)入射紅外波長加長，具有摻雜磷層的晶片的相應(yīng)的反射，與參考樣品相比，比體摻雜晶片明顯更強(qiáng)，因此，顯示增加的摻雜層作為紅外`波長的函數(shù)影響反射，必然，紅外反射與波長的標(biāo)準(zhǔn)化的斜度能用于確定該層的摻雜級別。另外，不同的基底上任何化學(xué)層或膜的存在，不僅是磷，不管是否擴(kuò)散，引起折射、反射、波長改變和相變，其能用于確定層/膜厚度和邊界處的條件。這種吸收和反射的放大、相、極化和波長取決于所使用的特定膜或摻雜劑、膜或摻雜劑的厚度和任何下面的基底的本質(zhì)。通過在晶片或基底上發(fā)射已知波長和強(qiáng)度級別的紅外輻射，特有的波長的吸收能被測量作為在接收器處觀察的反射值的函數(shù)。相變、波長改變和極性改變也可被測量。因?yàn)?，被吸收的能量的量與濕膜的量和組成，或與發(fā)射器摻雜濃度成比例，根據(jù)情況而定，濕膜濃度、深度和分布，或發(fā)射器密度，分別能通過測量發(fā)射和反射能量之間的差而測量。期望從晶片或基底上的多個(gè)特定位置測量或取樣。這是因?yàn)?，單?dú)的樣品能表現(xiàn)大的差異且需要平滑這些變化，而且還因?yàn)榫蚧卓刹煌康牡爻练e濕膜或摻雜劑的擴(kuò)散。此夕卜，對于每個(gè)樣品，通過在樣品處使用連續(xù)差分探詢(simultaneousdifferential interrogation),在此描述的裝置和方法能溶于工廠環(huán)境的光、熱和振動并補(bǔ)償溫度、改變遠(yuǎn)程距離和改變?nèi)肷浣?。在圖4中描述的裝置用于多通道、傳送供給、光電電池生產(chǎn)工具。雖然應(yīng)該理解，單通道和/或非傳送構(gòu)造對于LED和其他半導(dǎo)體生產(chǎn)工具也是可能的。一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器和接收器被安裝在PV晶片12待被測量的區(qū)域上。每個(gè)接收器由兩個(gè)或多個(gè)傳感器組成，目的為捕獲如上解釋的不同信號數(shù)據(jù)。為了簡單和清楚，用于測量摻雜硅的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)將關(guān)于由單個(gè)發(fā)射器16和單個(gè)接收器18組成的裝置14描述，單個(gè)接收器18由兩個(gè)傳感器20、22組成。這關(guān)于圖5被例示，圖5將本公開的替代實(shí)施例示意性地描繪為方塊圖。包含方塊圖中的設(shè)備的傳感器外殼位于晶片12表面上大約50-150毫米處。發(fā)射器具有至少三個(gè)可能的實(shí)施例，每個(gè)包含不同的紅外輻射源。在第一實(shí)施例中，源由安裝在橢圓形反射器中的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的寬帶紅外源組成。在第二實(shí)施例中，源由多波長紅外激光器組成。在第三實(shí)施例中，源由兩個(gè)單波長紅外激光器組成。參見發(fā)射器的第一實(shí)施例，紅外源16的橢圓形反射器24將紅外輻射的寬光譜從紅外源聚焦到空間中的單點(diǎn)。切割輪位于橢圓的聚焦點(diǎn)處，其將紅外輻射調(diào)制在大約IkHz處，雖然輻射可以通過包括放大、頻率、脈沖或相變調(diào)制中任意合適的方法或方法的組合而調(diào)制。當(dāng)檢測器響應(yīng)于檢測信號的改變時(shí)調(diào)制的使用時(shí)必須的，這是因?yàn)檎{(diào)制使發(fā)射的紅外信號與遠(yuǎn)處紅外輻射不同并將該信號增強(qiáng)到噪聲比。調(diào)制還能被通過反射信號誘發(fā)的改變而測量其調(diào)制的效果而被用于產(chǎn)生關(guān)于摻雜劑含量的信息。軸偏離反射器28被顯示為面向紅外源16以接收調(diào)制輻射。橢圓形反射器28將調(diào)制輻射以與晶片12大約45度的入射角從切割輪26聚焦到晶片12上的測量點(diǎn)30并將輻射的峰對齊在接收器18的第一透鏡32的中心(下面討論)。雖然將理解，反射器28在發(fā)射器16的第二實(shí)施例和第三實(shí)施例不是必要的，這是因?yàn)榧す馄饕呀?jīng)為共線形式。每個(gè)接收器18具有至少兩個(gè)可能實(shí)施例。在接收器18的第一實(shí)施例中，接收器18被安裝在紅外輻射到達(dá)晶片12的測量點(diǎn)30上。反射的紅外輻射被擴(kuò)散并被第一透鏡收集并引導(dǎo)到第一窄帶通濾波器34。第一濾波器將中心在紅外光譜的選擇波長的窄帶紅外輻射通過。該波長被選擇為使得各向結(jié)構(gòu)影響接收的信號特性的效果不顯著。接收的輻射的另一部分由第一濾波器34反射。反射的輻射被引導(dǎo)到中心在不同的選擇波長處的第二窄帶通濾波器36上，使得兩個(gè)帶的波長不重疊。類似的，該第二波長被選擇為使得各向結(jié)構(gòu)影響接收的信號特性的效果不顯著。在優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)帶通濾波器34或36具有包括+/-125納米的通帶的大約8微米中心通帶，另一個(gè)帶通濾波器34或36具有包括+/-175納米的通帶的大約10. 5微米中心通帶。通過第一濾波器34的輻射被第二透鏡38聚焦到第一紅外檢測器或傳感器20上，其產(chǎn)生與到到該第一檢測器20的紅外輻射的密度成比例的低電壓信號。通過第二濾波器36的輻射被第三透鏡40聚焦到第二紅外檢測器或傳感器22上，其產(chǎn)生與到到該第二檢測器22的紅外輻射的密度成比例的低電壓信號。每個(gè)檢測器20、22的低電壓信號被相應(yīng)的放大器42、44放大并通過與發(fā)射器16中的切割頻率同步并由計(jì)算機(jī)48控制的模擬-數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)獲得板46獲得。因此，傳感器20、22產(chǎn)生兩個(gè)電壓值，與通過各個(gè)第一濾波器34和第二濾波器36的兩個(gè)窄帶中紅外能量成正比的兩個(gè)電壓值。計(jì)算機(jī)48利用來自每個(gè)檢測器20、22的電壓以計(jì)算每個(gè)帶中接收的能量的量之間的斜度和/或比率，如上面已經(jīng)顯示的，與通過晶片12的頂層的摻雜劑吸收的能量成比例?；谠诟鱾€(gè)摻雜劑含量處晶片材料的紅外反射模型而通過計(jì)算或查表而確定摻雜劑含量，特別(但是不限于)通過如圖10中示例的相關(guān)曲線的斜率。在接收器的第二實(shí)施例中，光束分裂器被用于在第一透鏡的聚焦點(diǎn)處將反射的IR能量分裂成兩個(gè)相等的部分并將產(chǎn)生的相等的部分引導(dǎo)到陣列檢測器上，每個(gè)具有在檢測器前面的不同的帶通濾波器。每個(gè)檢測器將與道道每個(gè)檢測器的紅外輻射的強(qiáng)度成比例的電壓傳遞。因此，在摻雜到波長相關(guān)曲線上的多點(diǎn)可測量，改進(jìn)斜率測量的準(zhǔn)確性(因?yàn)樾甭释ㄟ^波長而可不同)并因此改進(jìn)半導(dǎo)體材料中或上的摻雜劑含量的準(zhǔn)確性。在裝置14的另一實(shí)施例中，代替將帶通濾波器34定位在透鏡32之后，光束分裂器被定位在透鏡32之后。這將光束從透鏡32分離成兩個(gè)光束，兩個(gè)光束被引導(dǎo)到各個(gè)帶通濾波器34、36，各個(gè)透鏡38、40并然后到各個(gè)傳感器20、22。在圖5中顯示為單個(gè)半導(dǎo)體晶片12的承受表面也可為在傳送器上的多個(gè)半導(dǎo)體晶片、固定晶片或注入基底上的薄膜的單片表面。用于測量半導(dǎo)體材料10的摻雜劑含量的非接觸測量系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例在圖4中被顯示為示意性的方塊圖形式。多個(gè)傳感器頭50沿垂直于傳送器行進(jìn)方向?qū)R地被安裝在晶片傳送器(未顯示)上方5毫米到250毫米之間。每個(gè)傳感器頭50包括其中含有圖5的裝置的部件的外殼，包括單個(gè)發(fā)射器16和單個(gè)接收器18 (從圖5)。接收器18并入兩個(gè)傳感器20、22 (圖5)。而且，這些部件被構(gòu)造為以上面參照圖5描述的方式操作。特別地，在每個(gè)傳感器頭內(nèi)為紅外源16、切割輪26、聚焦反射器28、以收集反射的紅外輻射并將紅外輻射引導(dǎo)到帶通濾波器34或光束分裂器上的透鏡32，產(chǎn)生與給定頻率范圍內(nèi)的紅外輻射的量成正比的電壓的兩個(gè)檢測器20、22和放大42、44和將該電壓在與切割輪26中的間隙同步的頻率處轉(zhuǎn)變46成數(shù)字信號的機(jī)構(gòu)。每個(gè)傳感器頭50依靠在輪52上在垂直于傳送器行進(jìn)方向的精確軌道54中。該軌道54由固定到裝置框架58的支撐梁56支撐，或可替代地由門支撐。每個(gè)傳感器頭的電力由電力和終止室62的相應(yīng)的電力電纜60遞送。電力電纜60被構(gòu)造為使得頭50沿軌道54在限定的測量范圍自由移動。傳感器頭50陣列沿箭頭66的方向通過線性致動器64 —起沿軌道54移動，線性致動器64將每個(gè)頭50定位在依靠在傳送器上的相應(yīng)的晶片12上。傳送器和線性致動器64的組合運(yùn)動允許橫過晶片測量的圖案。當(dāng)使用中，線性致動器64和傳送器沿彼此成直角的方向移動。這促使測量點(diǎn)30的圖案為實(shí)質(zhì)上成角度。傳送器沿箭頭68的方向移動。然而，如果致動器64比傳送器移動快得多，則能夠在橫過晶片12的數(shù)個(gè)點(diǎn)處測量每個(gè)晶片12。這通過圖6中的點(diǎn)所顯示的測量點(diǎn)30的圖案而被示例，測量點(diǎn)30中的一些由附圖標(biāo)記30標(biāo)記。從圖6中能看出，當(dāng)線性致動器64沿相反方向移動，可產(chǎn)生測量點(diǎn)30的另一角度圖案。隨著晶片通過傳送器沿箭頭68的方向移動而可重復(fù)多次。測量點(diǎn)30的陣列以及它們對于恒定傳送器速度橫過晶片12的位置為采樣率即線性致動器63的速度的函數(shù)。在每個(gè)測量點(diǎn)30處，從每個(gè)傳感器頭50的接收器18的兩個(gè)檢測器20、22的放大的電壓利用多路分析數(shù)字轉(zhuǎn)換板48和位于傳感器頭50中的嵌入的計(jì)算機(jī)48而被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(圖5)。合成數(shù)值被能與電力電纜60組合的現(xiàn)場總線或LAN電纜發(fā)送到電力和終止室62。在每個(gè)測量點(diǎn)處的兩個(gè)測量結(jié)果，以及測量點(diǎn)對應(yīng)于線性致動器64的測量點(diǎn)的位置被發(fā)送到計(jì)算機(jī)72并對于每個(gè)測量點(diǎn)30均被存儲。在傳送器上的晶片12的存在基于在傳感器20、22處的整體信號水平增加的步驟而得知。在特定晶片12或其它基底上的采樣地點(diǎn)和/或采樣率可被限定為允許特定圖案。另外，圖案可被預(yù)定，且超過一個(gè)圖案可被預(yù)定。在一系列樣品中，可使用一個(gè)或多個(gè)圖案，或可任意改變采樣地點(diǎn)(測量點(diǎn)30)和采樣率。可變的采樣技術(shù)例示在圖6中。另外，采樣地點(diǎn)通過利用晶片12或傳送器上的其他基底的移動而可沿“行進(jìn)方向”改變。為了使得采樣地點(diǎn)從晶片12到晶片12可重復(fù)，地點(diǎn)必須從在承受表面上限定的特定二維位置偏移。當(dāng)承受表面由多個(gè)晶片組成時(shí)，每個(gè)晶片12的兩個(gè)邊緣被用作晶片12上所有采樣地點(diǎn)的參考。通過檢測當(dāng)晶片存在時(shí)接收的信號與當(dāng)僅傳送器存在時(shí)接收的信號的輻射級別改變而定位這些邊緣。傳感器頭50中接收器18的每個(gè)傳感器20、22的電壓的比率或差被用作關(guān)系曲線中的因變量，關(guān)系曲線將該比率/差與為晶片的摻雜劑含量的自變量關(guān)聯(lián)。將已知摻雜劑含量的晶片(通過利用基于實(shí)驗(yàn)室的接觸四個(gè)探測器或諸如電化學(xué)電容-電壓測試的其它外聯(lián)的測量技術(shù)測量)通過傳感器頭下方并測量兩個(gè)傳感器20、22處的合成信號并執(zhí)行將觀察的電壓比率/差與從實(shí)驗(yàn)室測量已知的摻雜劑含量關(guān)聯(lián)的最小二乘方回歸而確定關(guān)系曲線。因此，圖10中顯示的類型的關(guān)系曲線被產(chǎn)生并存儲在計(jì)算機(jī)的存儲器中用作參考。如果晶片被錯列或期望測量每個(gè)晶片12上的不同圖案，替代實(shí)施例包括用于每個(gè)傳感器頭50的線性致動器和在獨(dú)立軌道上的每個(gè)頭50。然而，在這個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)測量系統(tǒng)沿晶片12的行進(jìn)方向在傳送器上的尺寸增加。用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)的替代實(shí)施例示例性地顯示在圖7中。容納單個(gè)紅外輻射源(例如，圖5的發(fā)射器或源16)的單個(gè)發(fā)射器74被定位在傳送器(未顯示)的保持并輸送晶片12的一側(cè)上，作為諸如PV電池生產(chǎn)線的生產(chǎn)線的一部分。源能為具有含有可選擇波長的聚焦透鏡或激光器的寬帶源。該源能為連續(xù)的寬帶紅外源。聚焦的光束通過切割輪或通過將激光電子調(diào)制到轉(zhuǎn)向反射器上而調(diào)制，轉(zhuǎn)向反射器將輻射光束引導(dǎo)并聚焦到晶片上的所選擇的點(diǎn)上。所有的與參照圖5前面討論的一樣。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向反射器圍繞軸線可旋轉(zhuǎn)以在選擇間隔處將發(fā)射的信號76的入射改變到晶片12表面78上的選擇位置，以便連續(xù)地將光束聚焦到成排的一組晶片上。雖然圖7描繪了數(shù)個(gè)發(fā)射信號76和相應(yīng)的數(shù)個(gè)接收信號78，應(yīng)該理解，系統(tǒng)連續(xù)地操作且不產(chǎn)生信號，或不同時(shí)被接收。類似地，如果激光被用作源，則轉(zhuǎn)向反射器圍繞軸線旋轉(zhuǎn)以將光束移動到接觸在傳送器上移動的一組晶片12上所選擇的點(diǎn)。接收器80位于傳送器的另一側(cè)，其中聚焦元件和反射器被調(diào)節(jié)為看見晶片上被源光束76照明的相同點(diǎn)。輻射的合成光束通過檢測器上的聚焦元件被引導(dǎo)。在發(fā)射器74和接收器80被定向到特定采樣地點(diǎn)時(shí)，發(fā)射器發(fā)射輻射束，接收器接收從晶片表面78反射的這種信號。這種發(fā)射和接收在特定時(shí)間段發(fā)生，稱為“采樣段”(在限定時(shí)間段所取樣品的數(shù)量被稱為“樣品率”)。在取樣地點(diǎn)，晶片12表面78的觀察部分的形狀和尺寸為“區(qū)域區(qū)域”。在區(qū)域區(qū)域內(nèi)，存在有在任何時(shí)間都能被接收器看見的特定區(qū)域的形狀和尺寸限定的子區(qū)域。這被稱為樣品“場地”。如果源為包含諸如寬帶紅外源的寬光譜的紅外能量，則需要利用作為接收器80的一部分的光束分裂器將接收的信號分裂成兩個(gè)相等的部分，于是每半個(gè)在接收器80內(nèi)被聚焦到兩個(gè)窄帶通濾波器，每個(gè)具有不同的中心波長。通過每個(gè)窄帶通濾波器被聚焦在兩個(gè)檢測器的相應(yīng)的一個(gè)上、轉(zhuǎn)換成電壓、放大并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于每個(gè)帶的能量的數(shù)字信號。兩個(gè)測量之間的斜度或比率被計(jì)算并存儲，用于給定通過轉(zhuǎn)向反射器位置的位置限定的信號的位置。這通過與參照圖5如上討論相同的方式被執(zhí)行。源光于是被移動到晶片上的新場地，接收器被定位為看見該相同的場地，并且該過程對于下一位置可重復(fù)。如果源為具有可選波長的激光，則激光在兩個(gè)或更多波長之間交替，并利用可轉(zhuǎn)向反射器聚焦在點(diǎn)上。接收器有聚焦元件組成，反射器將接收的能量聚焦在單個(gè)檢測器上，檢測器的電壓被放大并在對應(yīng)于激光調(diào)制頻率的頻率處取樣。用于測量摻雜劑含量的非接觸測量系統(tǒng)的替代實(shí)施例在圖8中示意性地顯示，用于在加工步驟或連續(xù)系列步驟的開始測量一個(gè)或多個(gè)晶片，然后在加工步驟的最后測量晶片并計(jì)算晶片的紅外反射的變化。該變化用于確定每個(gè)晶片上該加工的實(shí)際影響。該實(shí)施例可用于半導(dǎo)體生產(chǎn)過程，無論摻雜劑或摻雜劑載體(例如磷酸)被噴涂到晶片表面、干燥、擴(kuò)散到晶片、植入到晶片、沉積成一個(gè)或多個(gè)外延層或從晶片的表面蝕刻。無論晶片是否被處理成產(chǎn)生表面紋理。在這種構(gòu)造中，晶片12沿箭頭88的方向依靠在傳送器86上。晶片在加工或一系列加工前后通過參照圖7描述的系統(tǒng)測量(具有與該圖8中相同的附圖標(biāo)記)。該構(gòu)造在加工前測量基體晶片的反射，然后在加工后測量晶片的反射。計(jì)算機(jī)94控制測量和對比過程。參照圖4描述的系統(tǒng)可代替參照圖7描述的系統(tǒng)在該系統(tǒng)中使用。在不限制前述內(nèi)容的一般性的前提下，現(xiàn)在描述該實(shí)施例對于某些PV電池生產(chǎn)步驟的使用的示例。在第一示例中，機(jī)器(84)僅為摻雜機(jī)，該實(shí)施例用于測量晶片上沉積的濕摻雜載體。在第二示例中，機(jī)器(84)僅為內(nèi)聯(lián)擴(kuò)散爐，該實(shí)施例用于測量擴(kuò)散到晶片中的爐的效應(yīng)，其中干燥的摻雜劑在晶片的表面上。在第三示例中，機(jī)器(84)僅為由PSG蝕刻機(jī)跟隨的擴(kuò)散爐，該實(shí)施例用于測量摻雜劑擴(kuò)散和時(shí)刻加工組合。用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸測量系統(tǒng)的替代實(shí)施例在圖9中示意性地顯示。在對于參照圖4描述的該替代實(shí)施例中，所以發(fā)射器74和接收器80 (如圖7中所示)位于單個(gè)支撐結(jié)構(gòu)96中，該支撐結(jié)構(gòu)96沿箭頭98的方向前后一起移動以遍及圖6中例不的圖案詢問晶片12。在傳感器20和22處對比樣品的使用者方法的示例為計(jì)算在在傳感器20和22處接收的信號的幅度的差，除以與相應(yīng)的傳感器20和22關(guān)聯(lián)的帶通濾波器34和36的每個(gè)的帶通的中心之間的差。在作為波長的函數(shù)的反射的圖表上，這是將與相應(yīng)的傳感器20和22關(guān)聯(lián)的帶通濾波器34和36的帶通的中心相交的先的斜度。為了更清楚，例如，與傳感器20關(guān)聯(lián)的帶通濾波器34的帶通的中心可為8微米，與傳感器22關(guān)聯(lián)的帶通濾波器36的帶通的中心可為10微米。如果傳感器22處接收信號幅度值為“y”，于是斜度為(y-x)/4。不同的斜度表示被檢測的摻雜劑的不同量，通過利用該斜度，由于在此描述的因素，放大差異的效應(yīng)可減輕。通過利用在傳感器20和22處測量的信號幅度的比例能實(shí)現(xiàn)類似的減輕。在這種情況下，比率被定義為y/x。同樣，能利用傳感器20和22處接收的信號相或接收的信號極性之間的差或其比率。圖10為根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)的示例相關(guān)曲線的圖表。在該示例中，摻雜劑含量被表示為薄層電阻。圖表的曲線(在該情況下為直線)為薄片電阻的外聯(lián)的四點(diǎn)探測測量(y軸)與從兩個(gè)探測器讀取的兩個(gè)電壓之間的先的斜率的測量(χ軸)的關(guān)系。通過將一系列已知且增加摻雜的晶片放置在傳送器上并從每個(gè)傳感器20、22測量合成電壓、計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)之間的線的合成斜度(或兩個(gè)電壓的比率)，并利用最小二乘方回歸配合線性模型。觀察的數(shù)據(jù)點(diǎn)用菱形標(biāo)記顯示并與直線最佳配合。R2值代表計(jì)算的直線匹配觀察測量的程度，值越接近1. 0，直線與觀察數(shù)據(jù)的匹配越好。在圖10的示例中，R2值為O. 9486。直線被用于對應(yīng)于觀察的斜度的計(jì)算薄層電阻y。例如，參照圖 10，y=-575. 65x+17. 391.如果斜度為-O.1,薄層電阻為y=-575. 65 (O. 1)+17. 391=74. 9歐姆每平方方塊電阻(ohms per square)0在晶片或基底上的采樣區(qū)域取了很多樣品。這些樣品的值被共同處理(例如，但是不是專有的，計(jì)算平均值)以提供有意義的測量。每個(gè)采樣區(qū)域能很好限定且單獨(dú)的樣品不需要在精確相同位置從晶片到晶片或基底到基底重復(fù)，以便獲得統(tǒng)計(jì)有效性并從晶片到晶片或基底到基底的可比測量。濾波器34和36的通帶能選擇以對反射的信號幅度不同樣敏感。通過利用兩個(gè)不同值的比較而不是單個(gè)絕對測量，測量被標(biāo)準(zhǔn)化以消除由于以下一個(gè)或多個(gè)引起的差異樣品與樣品由于橫過多個(gè)樣品場地掃描而在入射和反射路徑長度和采樣區(qū)域的改變；樣品與樣品由于振動而路徑長度、衰減或采樣區(qū)域的變化或在承受表面的三維位置變化(例如，由于傳送帶不規(guī)則引起的撞擊);樣品與樣品由于在承受表面紋理、晶體邊界或其他人造表面(諸如氧化物、硅酸磷玻璃、抗反射涂層或污染物)的差異引起的信號特性的改變；由于承受表面溫度差異引起的反射率不同；由于大氣濕度和/或空運(yùn)顆粒引起的信號衰減、定相或極化而不同；周圍光和熱不同；傳感器內(nèi)產(chǎn)生的電噪音；波長和/或幅度在發(fā)射信號中偏離，參考波長在接收器中偏移；在測量環(huán)境中任何其他源信號的損害。從前述中，將理解在此為了例示的目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是在不偏離本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的精神和范圍的情況下可以作出各種修改。而且，雖然與本發(fā)明的某些實(shí)施例關(guān)聯(lián)的各種優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在上面那些實(shí)施例的上下文中描述，但是其他實(shí)施例也可展示這種優(yōu)點(diǎn)，不是所有實(shí)施例必然展示這種優(yōu)點(diǎn)以落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明不受限制，除了由所附權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1.一種用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)，包括 a、紅外線輻射源，被構(gòu)造為將紅外線輻射聚焦到所述材料的點(diǎn)上； b、調(diào)制器，用于在所述輻射到達(dá)所述材料之前調(diào)制來自所述源的所述輻射； C、第一透鏡，被定位為收集從所述材料反射的所述輻射并聚焦所述輻射； d、第一帶通濾波器，被定位為接收來自所述第一透鏡的所述輻射，所述第一濾波器被構(gòu)造為將波長范圍的所述輻射通過所述過濾器并反射所述輻射的平衡； e、第二帶通濾波器，被定位為接收反射出所述第一濾波器的所述輻射，所述第二濾波器被構(gòu)造為將波長范圍的所述輻射通過所述第二濾波器并被構(gòu)造為使得所述波長范圍不同于被所述第一濾波器通過的所述波長范圍； f、第一輻射檢測器，被定位為接收通過所述第一帶通濾波器的所述輻射被被構(gòu)造為確定第一級別的能量； g、第二輻射檢測器，被定位為接收通過所述第二帶通濾波器的所述輻射并被構(gòu)造為確定第二級別的能量； h、計(jì)算器，被構(gòu)造為利用相關(guān)曲線比較所述第一級別和第二級別并返回?fù)诫s劑含量值，基于到達(dá)用于具有已知不同級別的摻雜劑含量的一系列相同的所述半導(dǎo)體材料的所述兩個(gè)傳感器的能量的級別的比較，所述相關(guān)曲線與所述半導(dǎo)體材料的所述摻雜劑含量有關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述調(diào)制器與所述晶片之間的聚焦設(shè)備，以將所述輻射聚焦到所述材料的所述點(diǎn)上，所述聚焦設(shè)備選自組 a、拋物面反射器； b、可調(diào)節(jié)反射器； C、橢圓反射器； d、拋物面透鏡； e、光學(xué)透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述調(diào)制器選自組 a、使用高速切割轉(zhuǎn)輪的調(diào)制器； b、使用脈沖調(diào)制的所述源的調(diào)制器； c、使用調(diào)頻的所述源的調(diào)制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中所述半導(dǎo)體材料選自組 a、摻雜硅材料； b、未摻雜娃材料； C、摻雜鍺材料； d、未摻雜鍺材料； e、摻雜銦材料； f、未摻雜銦材料； g、與招、硼、鎵、磷化銦、砷、鋪元素組合的摻雜或不慘雜娃或鍺材料； h、在基底上有上述材料的任意組成的薄膜，該薄膜可為半導(dǎo)體，或可為非導(dǎo)電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括定位為接收通過所述第二帶通濾波器的所述輻射并被構(gòu)造為將所述輻射聚焦在所述第一檢測器上的第二透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括定位為接收通過所述第一帶通濾波器的所述輻射并被構(gòu)造為將所述輻射聚焦在所述第二檢測器上的第三透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括定位為接收通過所述第一帶通濾波器的所述輻射并被構(gòu)造為將所述輻射聚焦在所述第二檢測器上的第三透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述輻射源為激光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述輻射源為寬帶紅外輻射。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)帶通濾波器的所述通帶為50納米到500納米之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中對于一個(gè)濾波器的所述通帶的中心為I到20微米之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中對于所述第二濾波器的所述通帶的中心波長為I到20微米之間且不同于所述第一濾波器的所述通帶的中心波長。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一濾波器與所述第二濾波器的中心波長之差在I到10微米之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一濾波器與所述第二濾波器的中心波長之差為2微米。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一濾波器的中心波長被設(shè)定為8.06微米，所述第二濾波器的中心波長被設(shè)定為10. 5微米，其中每個(gè)濾波器具有200到400微米之間的通帶寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)帶通濾波器具有包括+/-125納米的通帶的大約8微米中心通帶，另一個(gè)帶通濾波器具有包括+/-175納米的通帶的大約10. 5微米中心通帶。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器在每個(gè)濾波器為能夠在用戶選擇波長帶中測量功率的質(zhì)譜儀檢測器。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述聚焦設(shè)備被構(gòu)造為將所述輻射關(guān)于所述材料的所述表面以45度角在所述點(diǎn)上引導(dǎo)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述源將所述輻射聚焦在所選擇的聚焦區(qū)域，并且其中所述調(diào)制器為構(gòu)造為將所述輻射調(diào)制在所述聚焦區(qū)域的切割轉(zhuǎn)盤。
20.一種用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸系統(tǒng)，包括 a、寬帶紅外輻射源，被構(gòu)造為將紅外輻射聚焦到硅上的點(diǎn)上； b、調(diào)制器，用于在所述輻射到達(dá)所述硅之前調(diào)制來自所述源的所述紅外輻射； C、第一透鏡，被定位為收集從所述硅反射的所述紅外輻射并聚焦所述輻射； d、光束分裂器，定位鄰近所述第一透鏡的所述聚焦點(diǎn)，所述分裂器被構(gòu)造為將所述輻射分成兩束福射； e、第一窄帶通濾波器，被構(gòu)造為接收所述兩束中集中在第一預(yù)定波長處的第一束； f、第二窄帶通濾波器，被構(gòu)造為接收所述兩束中集中在不同于所述第一預(yù)定波長的第二預(yù)定波長處的第二束； g、第一紅外輻射檢測器，被定位為接收并被構(gòu)造為確定通過所述第一帶通濾波器的所述輻射的能量級別；h、第二輻射檢測器，被定位為接收并被構(gòu)造為確定通過所述第二帶通濾波器的所述輻射的能量級別；1、計(jì)算器，被構(gòu)造為利用相關(guān)曲線比較所述第一級別和第二級別并返回?fù)诫s劑含量值，基于到達(dá)用于具有已知不同級別的摻雜劑含量的一系列相同的所述半導(dǎo)體材料的所述兩個(gè)傳感器的能量的級別的比較，所述相關(guān)曲線與所述半導(dǎo)體材料的所述摻雜劑含量有關(guān)。
21.一種半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸測量的方法，包括步驟 a、將調(diào)制的紅外輻射源在所述材料上的測量點(diǎn)上引導(dǎo)； b、將從所述材料反射的所述輻射引導(dǎo)到第一帶通濾波器上，所述第一帶通濾波器被構(gòu)造為將波長范圍的所述輻射通過所述濾波器并反射所述輻射的平衡； C、將反射出所述第一濾波器的所述輻射引導(dǎo)到第二帶通濾波器上，所述第二濾波器被構(gòu)造為將波長范圍的所述輻射通過所述第二濾波器并被構(gòu)造為使得所述波長范圍不同于被所述第一濾波器通過的所述波長范圍； d、確定通過所述通過所述第一帶通濾波器的所述輻射的能量級別； e、確定通過所述通過所述第二帶通濾波器的所述輻射的能量級別； f、比較在步驟d和e處確定的能量級別；和 g、基于比較，通過利用相關(guān)曲線計(jì)算材料的摻雜劑含量，基于到達(dá)用于具有已知不同級別的摻雜劑含量的一系列相同的所述半導(dǎo)體材料的所述兩個(gè)傳感器的能量的級別的比較，所述相關(guān)曲線與所述半導(dǎo)體材料的所述摻雜劑含量有關(guān)。
22.一種根據(jù)半導(dǎo)體晶片確定半導(dǎo)體材料生產(chǎn)線中一個(gè)或多個(gè)加工步驟的影響的方法，包括步驟 a、將權(quán)利要求的第一系統(tǒng)放置在所述線的一個(gè)或多個(gè)加工步驟的所選擇的上游點(diǎn)處的適當(dāng)位置中以確定晶片在所述線中的所述上游位置處的摻雜劑含量的級別； b、將權(quán)利要求的第二系統(tǒng)放置在所述線的一個(gè)或多個(gè)加工步驟的所選擇的下游點(diǎn)處的適當(dāng)位置中以確定晶片在所述線中的所述下游位置處的摻雜劑含量的級別； C、操作所述生產(chǎn)線以通過所述一個(gè)或多個(gè)加工步驟將一系列晶片從所述上游位置移動到所述下游位置； d、利用所述第一系統(tǒng)確定在所述線的所述上游點(diǎn)處的晶片的摻雜劑含量的級別； e、利用所述第二系統(tǒng)確定在所述線的所述下游點(diǎn)處的晶片的摻雜劑含量的級別； f、將在所述下游點(diǎn)處的所述晶片的摻雜劑含量的級別與在所述上游點(diǎn)處的所述晶片的摻雜劑含量的級別比較，以獲得在所述下游點(diǎn)處的所述晶片和所述上游點(diǎn)處的所述晶片的摻雜劑級別的差。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)加工步驟通過下列中的一個(gè)或多個(gè)或組合執(zhí)行濕式摻雜劑化學(xué)噴涂機(jī)、濕式摻雜劑載體干燥機(jī)、內(nèi)聯(lián)擴(kuò)散爐、批擴(kuò)散爐、激光退火機(jī)、離子注入機(jī)、外延層沉積機(jī)、PSG蝕刻機(jī)、晶片蝕刻機(jī)和晶片變形機(jī)。
全文摘要
一種半導(dǎo)體材料的摻雜劑含量的非接觸測量的系統(tǒng)和方法，通過將紅外輻射(IR)反射出材料并將輻射分裂成兩束，將每個(gè)光束通過不同波長范圍的通帶濾波器，比較通過每個(gè)濾波器的能量的級別并通過參照根據(jù)用于該系統(tǒng)的已知晶片摻雜劑含量做出的相關(guān)曲線計(jì)算摻雜劑含量。
文檔編號G01N21/35GK103052875SQ201180022582
公開日2013年4月17日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月3日
發(fā)明者E·邁克爾·希文, 戈登·馬修·迪恩斯, 肯尼思·卡迪恩, 史蒂芬·沃倫·布萊恩 申請人:奧羅拉控制技術(shù)有限公司