硅薄膜的电导率测量方法、缺陷检测方法及缺陷检测设备与流程

硅薄膜的电导率测量方法、缺陷检测方法及缺陷检测设备相关申请交叉引用本申请要求2012年4月9日向韩国知识产权局（KIPO）提交的韩国专利申请No.10-2012-0036843的优先权，通过引用将其全部内容合并于此。技术领域示例实施例大体上涉及硅薄膜测量技术。更具体地，本发明的各实施例涉及测量硅薄膜的电导率的方法，检测硅薄膜中的缺陷的方法以及硅薄膜缺陷检测设备。

背景技术：
通常，利用用于测量自由载流子寿命的方法来检查薄膜的质量。根据射频（RF）波反射技术，自由载流子寿命是基于照射到薄膜上的RF波返回所经过的时间来测量的。然而，RF波反射技术仅测量具有长于100ns寿命的自由载流子。此外，RF波反射技术需要使用高功率激发激光脉冲来获得可测量的RF信号。在此情况下，高功率激发激光脉冲可能影响稳态自由载流子寿命。为了克服该问题，一种技术包括：通过在薄膜上照射激发光来产生自由载流子，然后测量由于自由载流子而导致的光电导率。然而，在该技术中，硅薄膜越薄，自由载流子寿命越短。因此，需要一种用于测量薄的硅薄膜中的自由载流子寿命的方法。

技术实现要素：
一些示例实施例提供用于测量硅薄膜的方法，该方法能够以非接触的方式通过利用电容式传感器测量自由载流子寿命和硅薄膜的结晶度。一些示例实施例提供用于检测硅薄膜中的缺陷的方法，该方法能够通过利用包括检测电极、电荷泵送电极和参比电极的电容式传感器来检测硅薄膜的窄区域中的缺陷。一些示例实施例提供硅薄膜缺陷检测设备，该硅薄膜缺陷检测设备能够通过利用包括检测电极、电荷泵送电极和参比电极的电容式传感器来检测硅薄膜的窄区域中的缺陷。根据一些示例实施例，用于测量硅薄膜的电导率的方法可以包括：以在传感器和薄膜样品之间具有气隙的方式将电容式传感器放置在硅薄膜样品的上方的步骤；通过关闭激发光源组件并利用所述电容式传感器来测量所述气隙的大小的步骤；通过打开所述激发光源组件使激发光照射到所述硅薄膜样品上的步骤，所述激发光包括紫外光；利用所述电容式传感器测量所述硅薄膜样品的电导率变化的步骤；以及通过使基于所述气隙的大小的测量结果所测量的所述电导率变化归一化，来消除由于所述气隙的偏差而导致的测量误差的步骤。在示例实施例中，通过所述激发光而产生的自由载流子转移的路径可以平行于所述硅薄膜样品形成。在示例实施例中，所述硅薄膜样品的厚度可以处于大约1nm和300nm之间。此外，所述硅薄膜样品可以堆叠在介电基板上。在示例实施例中，所述气隙的大小可以与所述电容式传感器的输出信号的强度成反比。此外，由于所述气隙的偏差而导致的测量误差的大小可以与所述气隙的大小成反比。在示例实施例中，可以将所述激发光的强度调制为处于大约1kHz和100kHz之间的调制频率。在示例实施例中，可以基于所述电导率变化来计算所述硅薄膜样品的电阻率。此外，所述硅薄膜样品的电阻率可以相当于晶粒间边界势和自由载流子寿命的函数。在示例实施例中，可以基于所述硅薄膜样品的电阻率来测量所述硅薄膜样品的结晶度，所述硅薄膜样品的结晶度表示包含在所述硅薄膜样品中的晶粒的结晶程度。在示例实施例中，所述自由载流子寿命可以与所述硅薄膜样品的缺陷的量成反比。在示例实施例中，可以基于所述电容式传感器的与多个硅薄膜样品有关的输出信号来确定所述硅薄膜样品的电阻率，通过不同的激光强度对所述硅薄膜样品进行退火，以具有不同的结晶度。根据一些示例实施例，用于检测硅薄膜中的缺陷的方法可以包括：以在薄膜样品和传感器之间具有气隙的方式，将电容式传感器放置在硅薄膜样品的上方的步骤，所述电容式传感器具有检测电极、电荷泵送电极和参比电极；操作所述电容式传感器的步骤；通过测量所述电荷泵送电极和所述参比电极之间的电容，来测量余留在所述电容式传感器中的剩余电荷的量的步骤；通过操作激发光源组件，使激发光照射到所述硅薄膜样品的第一区域上、所述硅薄膜样品的第二区域上以及所述硅薄膜样品的结区域上的步骤，所述第一区域被置于所述电荷泵送电极下方，所述第二区域被置于所述检测电极下方，所述结区域对应于所述电荷泵送电极和所述检测电极之间的结；通过测量从所述第一区域经过所述结区域转移至所述第二区域的转移电荷的量，来测量所述硅薄膜样品的光电导率的步骤；通过从所述转移电荷的量中减去所述剩余电荷的量，来计算有效电荷的量的步骤；以及通过分析有效电荷的量，来检测存在于所述结区域中的缺陷的步骤。在示例实施例中，通过从所述转移电荷的量中减去所述剩余电荷的量，可以消除运算放大器的外部电磁噪声和热漂移。在示例实施例中，通过使所述转移电荷从所述第一区域经过所述结区域转移至所述第二区域，可以提高分辨率，所述转移电荷是在所述第一区域中产生的。在示例实施例中，所述激发光可以具有激光脉冲的形状。在示例实施例中，所述激发光可以是具有大约385nm波长的紫外光。在示例实施例中，所述硅薄膜样品的光电导率可以与激光脉冲的能量成正比。此外，所述硅薄膜样品的光电导率可以与所述硅薄膜样品的缺陷的量成反比。根据一些示例实施例，硅薄膜缺陷检测设备可以包括：具有电荷泵送电极、检测电极和参比电极的电容式传感器，所述检测电极和所述参比电极关于所述电荷泵送电极对称布置，并且所述检测电极和所述参比电极具有相同的电容；激发光源组件，其照射所述硅薄膜样品的与所述电荷泵送电极相对应的部分，所述硅薄膜样品的与所述检测电极相对应的部分以及所述硅薄膜样品的与所述电荷泵送电极和所述检测电极之间的结相对应的部分；模数转换器（ADC），所述模数转换器接收从所述电容式传感器提供的传感器输出，所述传感器输出表示电荷的量；以及脉冲发生器，其通过向所述电容式传感器施加传感器驱动电压来操作所述电容式传感器，通过向所述激发光源组件施加光源触发脉冲来激活所述激发光源组件，并且通过向所述模数转换器施加ADC触发脉冲来激活所述模数转换器。在示例实施例中，所述传感器驱动电压可以具有处于大约10kHz和1000kHz之间的频率。在示例实施例中，所述传感器输出可以包括与余留在所述电容式传感器中的剩余电荷的量和在所述硅薄膜样品中产生的转移电荷的量有关的信息。在示例实施例中，所述模数转换器可以通过从所述转移电荷的量中减去所述剩余电荷的量来计算有效电荷的量。在示例实施例中，所述硅薄膜样品的光电导率可以是基于所述有效电荷的量来计算的。此外，所述硅薄膜样品的缺陷可以是基于所述光电导率检测的。因此，根据示例实施例的测量硅薄膜的方法可以通过以具有气隙的方式将电容式传感器放置在硅薄膜的上方，而以非接触的方式和以非破坏性的方式测量所述硅薄膜的自由载流子寿命和结晶度。此外，根据示例实施例的检测硅薄膜中的缺陷的方法可以通过将自由载流子转移至所述硅薄膜的窄区域，来检测存在于所述硅薄膜中的缺陷。此外，根据示例实施例的硅薄膜缺陷检测设备可以通过将自由载流子转移至所述硅薄膜的窄区域，来检测存在于所述硅薄膜中的缺陷。附图说明根据以下结合附图给出的详细描述，将更清楚地理解说明性、非限定性的示例实施例。图1是图示根据示例实施例的用于测量硅薄膜的方法的流程图。图2是图示通过图1的方法测量硅薄膜的示例的图。图3是图示自由载流子浓度和电阻率之间的关系的图。图4A是图示传感器输出的强度随气隙的大小变化的图。图4B是图示传感器输出的强度随电容式传感器的探针直径变化的图。图5是图示根据示例实施例的用于检测硅薄膜中的缺陷的方法的流程图。图6A是图示正常照明方式的电容式传感器的操作的图。图6B是图示根据示例实施例的集中照明方式的电容式传感器的操作的图。图7是图示图6A和图6B的电容式传感器的测量性能的图。图8是图示根据示例实施例的硅薄膜缺陷检测设备的框图。图9是图示图8的硅薄膜缺陷检测设备的操作的图。图10是图示实施图8的硅薄膜缺陷检测设备的示例的图。具体实施方式下文将参照示出一些示例实施例的附图更充分地描述各个示例实施例。然而，本发明可以采用许多不同的形式来具体实现，而不应当被解释为限于这里所列举的示例性实施例。相反，提供这些示例实施例，使得本公开全面和完整，并且将本发明的范围全面地传达给本领域技术人员。图中，层和区域的大小和相对大小为了清楚起见可以被放大。相同的附图标记通常始终表示相同的要素。应当理解，虽然术语第一、第二、第三等在这里可以用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语用于将一个元件与另一元件区别开。因此，在不背离示例性实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件可以被称为第二元件。如这里所使用的那样，术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项的任意和所有组合。应当理解，当一个元件被提及“连接到”或“联接到”另一元件时，该元件可以直接连接到或直接联接到该另一元件，或者可以存在中间元件。相比之下，当一个元件被提及“直接连接到”或“直接联接到”另一元件时，不存在中间元件。应当以类似的方式解释用于描述元件之间关系的其它词语（例如，“位于……之间”与“直接位于……之间”、“相邻”与“直接相邻”等）。在本文中所使用的术语仅仅是为了描述具体示例性实施例的目的，而不旨在对本发明的限制。如本文中所使用的那样，单数形式“一个”、“所述”及其变体旨在也包含复数形式，除非上下文另外清楚地做出指示。应当进一步理解，术语“包括”和/或“包含”在本申请文件中使用时指定所描述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或增加。除非另有限定，否则在本文中所使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明所属技术领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。应当进一步理解，例如...