(57)【要約】少数担体の寿命を測定する装置が提供される。装置は、インダクターおよびコンデンサーを有している共振回路を含む。共振回路は、測定周波数で振動するように構成されている。装置は、第一の部分および第二の部分を有している強磁性コアも含む。第一の部分は、ギャップを規定し、第一の部分の外側の磁場が横に広がることを妨げるように、インダクターによって確立される磁場を第一の部分に沿って方向付けることと、磁場をギャップにわたり、概して均一に方向付けることとを行うように構成され得る。第二の部分は、磁場を第二の部分に沿って、第一の部分と協働して、閉ループに方向付けるように構成され得る。放射線供給源は、強磁性コアの第一の部分によって規定されるギャップに近接する範囲を照射するように構成され得る。
2013516796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクターとコンデンサーとを含む共振回路であって、該共振回路は、測定周波数で共振するように構成されている、共振回路と、
強磁性コアであって、該強磁性コアは、
ギャップを規定する第一の部分であって、該第一の部分は、該第一の部分の外側の磁場が横に広がることが妨げられるように、該インダクターによって確立される磁場を該第一の部分に沿って方向付けることと、該磁場を、該ギャップにわたり概して均一に方向付けることとを行うように構成されている、第一の部分と、
第二の部分であって、該第二の部分は、該磁場を該第二の部分に沿って、該第一の部分と協働して閉ループに方向付けるように構成されている、第二の部分と
を含む、強磁性コアと、
該強磁性コアの該第一の部分によって規定されたギャップに近接する範囲を照射するように構成されている放射線供給源と
を含む、装置。
【請求項２】
前記インダクターは、前記第一の部分の周りに円状に延在する少なくとも１つのコイルを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記放射線供給源は、前記ギャップの周りの範囲を照射するように構成されており、該ギャップの周りの範囲は、前記第一の部分によって規定される長手方向軸にわたり対称的である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第一の部分は、長手方向軸を規定し、前記強磁性コアは、該長手方向軸に関して、概して放射状に対称的である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記放射線供給源は、少なくとも２つの発光ダイオードを含み、該少なくとも２つの発光ダイオードは、それぞれに異なる波長の放射線を放出するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記強磁性コアは、対向する第一および第二のパーツを含み、該第一のパーツは、前記第一および第二の部分の少なくとも一部を形成し、該第二のパーツは、該第一および第二の部分の少なくとも一部を形成する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第一および第二のパーツは、前記強磁性コアの第一の部分によって規定される前記ギャップに沿って方向付けられる面にわたって概して対称的である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第一および第二のパーツは、それぞれ、細長いベースと、該細長いベースの各々から延在している中央支柱と、１対の側部支柱とを含み、該１対の側部支柱は、該第一および第二のパーツの各々が概して「Ｅ」形状を形成するように、該中央支柱の対向する側部において該細長いベースの各々から延在し、概して該中央支柱に平行であり、前記第一の部分が該中央支柱を含み、前記第二の部分が該側部支柱を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記第一および第二のパーツは、それぞれ、概して平面のベースを含み、前記第一の部分は、該ベースから、概して垂直に延在し、前記第二の部分は、概して環状のフランジを形成し、該環状のフランジは、該ベースから、概して垂直に、該第一の部分の周りに円状に延在する、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記第二の部分は、ギャップを規定し、該ギャップは、前記第一の部分によって規定された前記ギャップと整列される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記放射線供給源は、発光ダイオードを含み、該発光ダイオードは、前記ベースのうちの１つを通って延在し、前記第一の部分と、前記第二の部分によって形成される前記フランジとの間に配置される、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記放射線供給源は、少なくとも２つの発光ダイオードを含み、該少なくとも２つの発光ダイオードは、前記ベースのうちのそれぞれ１つを通って延在し、前記第一の部分と、前記第二の部分によって形成される前記フランジとの間に、それぞれ配置される、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記放射線供給源は、複数の発光ダイオードを含み、該複数の発光ダイオードは、前記第一の部分の周りに円状に配置され、前記ベースのうちの１つを通って、該第一の部分と、前記第二の部分によって形成される前記フランジとの間に延在する、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記放射線供給源は、別の複数の発光ダイオードを含み、該別の複数の発光ダイオードは、前記第一の部分の周りに円状に配置され、前記ベースのうちの別の１つを通って、該第一の部分と、前記第二の部分によって形成される前記フランジとの間に延在する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記放射線供給源は、スイッチング周波数で放射線を断続的に放出するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記装置は、前記強磁性コアの第一の部分によって規定される前記ギャップ内で半導体材料のサンプルを受け取るように構成されており、前記放射線供給源は、該サンプルを断続的に照射するように構成されており、前記放射線は、該サンプル中の光伝導性と該スイッチング周波数とを、該サンプルに対する少数担体の寿命の逆数とほぼ等しくするかまたは該逆数よりも小さくするように構成されており、前記共振回路は、測定周波数電圧に関連しており、駆動電流供給源を含み、該駆動電流供給源は、駆動電流を提供するように構成されており、該駆動電流は、該共振回路にわたる該測定周波数電圧を一定に維持するように調整可能である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
データ獲得システムをさらに含み、該データ獲得システムは、前記サンプルの少数担体の寿命の逆数よりも大きい数によって、該サンプルの放射を開始および停止した後に、駆動電流値を収集するように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記データ獲得システムは、前記サンプルの照射を開始および停止した直後に、駆動電流値をデータ収集周波数で収集するようにさらに構成されており、該データ収集周波数は、該サンプルに対する少数担体の寿命の逆数よりも大きい、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
強磁性コアと、
該強磁性コアに一体化された放射線供給源と
を含む装置であって、
該強磁性コアは、
ギャップを規定する第一の部分であって、該第一の部分は、該第一の部分の外側の磁場が横に広がることを妨げるように、該第一の部分の周りに巻きつけられたインダクターによって確立される磁場を該第一の部分に沿って方向付けることと、該磁場を、該ギャップにわたり概して均一に方向付けることとを行うように構成されている、第一の部分と、
第二の部分であって、該第二の部分は、該磁場を該第二の部分に沿って、該第一の部分と協働して閉ループに方向付けるように構成されている、第二の部分と
を含む、装置。
【請求項２０】
前記放射線供給源は、前記強磁性コアの第一の部分によって規定される前記ギャップの周りの放射状に対称的な範囲を照射するように構成されている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第一の部分は、長手方向軸を規定し、前記強磁性コアは、該長手方向軸に関して、概して放射状に対称的である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記放射線供給源は、少なくとも２つの発光ダイオードを含み、該少なくとも２つの発光ダイオードは、それぞれに異なる波長の放射線を放出するように構成されている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置は、前記放射線供給源が前記サンプルを照射可能であるように、前記強磁性コアの第一の部分によって規定される前記ギャップ内で半導体材料の該サンプルを受け取るように構成されている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記強磁性コアは、対向する第一および第二のパーツを含み、該第一のパーツは、前記第一および第二の部分の少なくとも一部を形成し、該第二のパーツは、該第一および第二の部分の少なくとも一部を形成する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記第一および第二のパーツは、前記強磁性コアの第一の部分によって規定される前記ギャップに沿って方向付けられる面にわたって概して対称的である、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記第一および第二のパーツは、それぞれ、細長いベースと、該細長いベースの各々から延在する中央支柱と、１対の側部支柱とを含み、該１対の側部支柱は、該第一および第二のパーツの各々が概して「Ｅ」形状を形成するように、該中央支柱の対向する側部において該細長ベースの各々から延在し、該中央支柱に概して平行であり、前記第一の部分が該中央支柱を含み、前記第二の部分が該側部支柱を含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記第一および第二のパーツは、それぞれ、概して平面のベースを含み、前記第一の部分は、該ベースから概して垂直に延在し、前記第二の部分は概して環状のフランジを形成し、該環状のフランジは、該ベースから概して垂直に延在し、該第一の部分の周りに円状に延在する、請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記第二の部分は、ギャップを規定し、該ギャップは、前記第一の部分によって規定される前記ギャップと整列される、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記放射線供給源は、発光ダイオードを含み、該発光ダイオードは、前記ベースのうちの１つを通って延在し、前記第一の部分と、前記第二の部分によって形成される前記フランジとの間に配置される、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記放射線供給源は、少なくとも２つの発光ダイオードを含み、該少なくとも２つの発光ダイオードは、前記ベースのうちのそれぞれの１つを通って延在し、前記第一の部分と、前記第二の部分によって形成される前記フランジとの間にそれぞれ配置される、請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記放射線供給源は、複数の発光ダイオードを含み、該複数の発光ダイオードは、前記第一の部分の周りに円状に配置され、前記ベースのうちの１つを通って、該第一の部分と、前記第二の部分によって形成される前記フランジとの間に延在する、請求項２７に記載の装置。
【請求項３２】
前記放射線供給源は、別の複数の発光ダイオードを含み、該別の複数の発光ダイオードは、前記第一の部分の周りに円状に配置され、前記ベースのうちの別の１つを通って、該第一の部分と、前記第二の部分によって形成される前記フランジとの間を延在する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
装置を提供することであって、該装置は、
インダクターとコンデンサーとを含む共振回路であって、該共振回路は、該共振回路にわたる測定周波数電圧に関連する測定周波数で共振するように構成されている、共振回路と、
強磁性コアであって、該強磁性コアは、
ギャップを規定する第一の部分であって、該第一の部分は、該第一の部分の外側の磁場が横に広がることが妨げられるように、該インダクターによって確立される該磁場を該第一の部分に沿って方向付けることと、該磁場を、該ギャップにわたり概して均一に方向付けることとを行うように構成されている、第一の部分と、
第二の部分であって、該第二の部分は、該磁場を該第二の部分に沿って、該第一の部分と協働して、閉ループに方向付けるように構成されている、第二の部分とを含む、強磁性コアと、
該強磁性コアの第一の部分によって規定される該ギャップに近接する範囲を照射するように構成されている放射線供給源と
を含む、ことと、
サンプルを該共振回路に電磁的に結合することであって、該サンプルの第一の部分は、該インダクターによって確立される磁場が、概して均一に該サンプルの第一の部分を通って延在するように該ギャップ内に配置される、ことと、
該共振回路の駆動電流を調整することによって、該測定周波数電圧を一定に維持することと、
スイッチング周波数で、該第一の部分に近接する範囲における該サンプルを放射線を用いて、断続的に照射することであって、該放射線は、該サンプル中に光伝導をもたらすように構成されており、該スイッチング周波数は、該サンプルに対する少数担体の寿命の逆数とほぼ等しいかまたは該逆数よりも小さい、ことと
を含む、方法。
【請求項３４】
前記サンプルに対する少数担体の寿命を決定することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記サンプルに対する少数担体の寿命を決定することは、該サンプルを照射している間と、該サンプルが照射されていないときとの両方において、前記駆動電流を測定することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記駆動電流を測定することは、前記サンプルの照射の開始および停止した直後に該駆動電流をサンプルレートでサンプリングすることをさらに含み、該サンプルレートは、該サンプルに対する少数担体の寿命の逆数よりも大きく、前記方法は、一時的な駆動電流データに対する関数的な近似値を決定することをさらに含み、該一時的な駆動電流データは、該サンプルの照射を停止した後に測定され、該サンプルに対する少数担体の寿命の逆数に等しい時間内に測定される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記駆動電流を測定することは、前記サンプルの照射を開始および停止した後の半安定状態の駆動電流を測定することによって、その間の差を発見することを含み、該駆動電流を測定することは、該差をスケーリングすることと、スケーリングされた差を出力として提供することとをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記サンプルを断続的に照射することは、該サンプルを、第一の特性的波長の放射線を用いて断続的に照射することと、続いて、該サンプルを、該第一の特性的波長とは異なる第二の特性的波長の放射線を用いて断続的に照射することとを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記サンプルの異なる位置が前記強磁性コアの第一の部分によって規定される前記ギャップに配置されるように、該サンプルを反復して再位置決めすることをさらに含み、前記駆動電流を測定することは、該サンプルの各反復される再位置決めに応答して、該駆動電流を反復して測定することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
前記装置を提供することは、対向する第一および第二のパーツを有している強磁性コアを含む装置を提供することを含み、該第一のパーツは、前記第一および第二の部分の少なくとも一部を形成し、該第二のパーツは、該第一および第二の部分の少なくとも一部を形成し、該第一および第二のパーツはそれぞれ概して平面のベースを含み、該第一の部分は、該ベースから概して垂直に延在し、該第二の部分は、概して環状のフランジを形成し、該環状のフランジは、該ベースから概して垂直に延在し、該第一の部分の周りに円状に延在する、請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
前記装置を提供することは、複数の発光ダイオードを有している放射線供給源を含む装置を提供することを含み、該複数の発光ダイオードは、前記第一の部分の周りに円状に配置され、前記ベースのうちの１つを通って、該第一の部分と、前記第二の部分によって形成される前記フランジとの間に延在する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記装置を提供することは、対向する第一および第二のパーツを有している強磁性コアを含む装置を提供することを含み、該第一および第二のパーツは、それぞれ、細長いベースと、該細長いベースの各々から延在する中央支柱と、１対の側部支柱とを含み、該１対の側部支柱は、該第一および第二のパーツの各々が概して「Ｅ」形状を形成するように、該中央支柱の対向する側部において該細長いベースの各々から延在し、概して該中央支柱に平行であり、前記第一の部分が該中央支柱を含み、前記第二の部分が該側部支柱を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４３】
対向する第一および第二のパーツを含む強磁性コアであって、該対向する第一および第二のパーツは該第一のパーツと第二のパーツとの間にギャップを規定し、該第一および第二のパーツの各々は、
ベースと、
該ベースから延在する概して環状のフランジと、
該ベースから延在し、該フランジの内側に放射状に延在する、管状の部分と
を含む、強磁性コアと、
該管状の部分の周りに延在する第一の伝導体コイルであって、該管状の部分は、該第一のパーツに関連付けられる、第一の伝導体コイルと、
該管状の部分の周りに延在する第二の伝導体コイルであって、該管状の部分は、該第二のパーツに関連付けられる、第二の伝導体コイルと、
該第一および第二のパーツ間に規定される前記ギャップの少なくとも一部を照射するように構成されている放射線供給源と
を含む装置であって、
該第一および第二の伝導体コイルは、該第一の伝導体コイルによって生成される磁場が、該第二の伝導体コイルによって生成される磁場と、概して整列されるように、可変電力供給源に並列で接続されるように構成されている、装置。
【請求項４４】
前記管状の部分は、前記放射線供給源から放出される放射線に対して透過性である、請求項４３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
本発明の実施形態は、半導体特性決定ツールに関し、より具体的には、半導体サンプル中の少数担体を測定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
少数担体の寿命は、半導体材料にとって非常に重要な量である。この量は、未加工の半導体材料の質および欠陥的な密度の指標を提供し得、半導体デバイス製造および処理を監視するためにも用いられ得る。デバイス製造監視の場合、少数担体の寿命測定は、製造処理内の１つ以上のポイントにおいて行われ得る。製造処理の各工程は、高価であり得、時間を要し得る。そのため、テストされる材料が、テスト処理によって劣化されないことが有利であり得る。この劣化によって、材料が加工し直され得るか、または廃棄され得る。そのような少数担体の寿命の「インライン」測定が比較的容易に行われ、理解されることも有利であり得、その結果、既に欠陥を有している材料についてさらなる処理を行う時間およびリソースを浪費する前、かつ、さらなる良質な材料が、うまく機能していない製造処理に供される前に、製造エラーが速やかに識別され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
（概要）
半導体材料の生成寿命（ＧＴＡＵ）、光伝導性減衰（ＰＣＤ）およびシート伝導度（σ）測定を同時に、リアルタイムで提供する新規な非接触分析システムが発展してきた。１つの分析システムへのＧＴＡＵとＰＣＤの固有の組合わせは、本明細書に記載される分析システムおよび方法が先行技術よりも大きな利点を有することを可能にする共益関係を提供する。これは、向上したＳＮＲ（信号対ノイズ比）、より短い少数担体の寿命を測定する能力、および自己較正する能力を含むが、それらに限定されない。ＧＴＡＵ測定は、優れたＳＮＲを有しており、非常に短い担体の寿命を測定する能力を有しているという点で有利である。しかし、ＧＴＡＵは、相対的な測定であるので、いくつかの適用において制限を有している。その制限は、絶対的な測定であるＰＣＤ測定をＧＴＡＵと組合わせることによって克服される。このようにして、（絶対的な）ＰＣＤ測定は、ＧＴＡＵ測定を自動的に較正するために用いられる。要するに、そのように用いられた場合、ＧＴＡＵおよびＰＣＤは相補的であり、ＰＣＤ法は、ＧＴＡＵ法の結果を較正する役割をし、次いで、ＧＴＡＵ法は、少数担体の寿命のより大きい範囲に対して、非常に高質な測定を提供する。
【０００４】
一局面において、少数担体の寿命測定ツールのような装置が提供される。装置は、インダクターおよびコンデンサーを有している共振回路を含み得る。共振回路は、測定周波数で共振するように構成されている。装置は、第一の部分および第二の部分を有している強磁性コアも含み得る。第一の部分は、ギャップを規定し得、第一の部分の外側の磁場が横に広がることを妨げられるように、インダクターによって確立される磁場を第一の部分に沿って方向付けることとを行うように構成され得、磁場は、ギャップにわたり概して均一に方向付けられる。例えば、インダクターは、第一の部分の周りに円状に延在する少なくとも１つのコイルを含み得る。第二の部分は、第一の部分と協働して、磁場を第二の部分に沿って、閉ループに方向付けるように構成され得る。第二の部分は、第一の部分によって規定されるギャップと整列されるギャップを規定し得る。
【０００５】
第一の部分は、長手方向軸を規定し得、強磁性コアは、長手方向軸に関して、概して放射状に対称的であり得る。いくつかの実施形態において、強磁性コアは、対向する第一および第二のパーツを含み得る。第一のパーツは、第一および第二の部分の少なくとも一部を形成する。第二のパーツも、第一および第二の部分の少なくとも一部を形成する。第一および第二のパーツは、強磁性コアの第一の部分によって規定されるギャップに沿って方向付けられる面にわたり概して対称的であり得る。
【０００６】
いくつかの実施形態において、第一および第二のパーツは、細長いベースと、細長いベースの各々から延在する中央支柱とをそれぞれ含み得る。１対の側部支柱は、第一および第二のパーツの各々が、概して「Ｅ」形状を形成するように、中央支柱の対向する細長いベースの各々から延在し得、中央支柱に概して平行である。第一の部分は、中央支柱を含み、第二の部分は、側部支柱を含む。いくつかの実施形態において、第一および第二のパーツは、概して平面のベースをそれぞれ含み得る。第一の部分は、ベースから概して垂直に延在し、第二の部分は概して環状のフランジを形成する。フランジは、ベースから、概して垂直に延在し、第一の部分の周りに円状に延在する。
【０００７】
放射線供給源は、強磁性コアの第一の部分によって規定されるギャップに近接する範囲を照射するように構成され得る。例えば、放射線供給源は、第一の部分によって規定される長手方向軸にわたり対称的なギャップの周りの範囲を照射するように構成され得る。放射線供給源は、少なくとも２つの発光ダイオードを含み得る。少なくとも２つの発光ダイオードは、それぞれに異なる波長の放射線を放出するように構成されている。放射線供給源は、発光ダイオードを含み得る。発光ダイオードは、第一および第二のパーツに関連するベースのうちの１つを通って延在し、第一の部分と、第二の部分によって形成されるフランジとの間に配置される。いくつか実施形態において、放射線供給源は、少なくとも２つの発光ダイオードを含み得る。少なくとも２つの発光ダイオードは、ベースのうちのそれぞれの１つを通って延在し、それぞれ、第一の部分とフランジとの間に配置される。放射線供給源は、複数の発光ダイオードを含み得る。複数の発光ダイオードは、第一の部分の周りに円状に配置され、ベースのうちの１つを通って、第一の部分とフランジとの間に延在する。放射線供給源は、別の複数の発光ダイオードを含み得る。別の複数の発光ダイオードは、同様に、ベースのうちの別の１つを通って延在する。
【０００８】
放射線供給源は、放射線をスイッチング周波数で断続的に放出するように構成されている。装置は、強磁性コアの第一の部分によって規定されるギャップにおける半導体材料のサンプルを受け取るように構成され得る。放射線供給源は、サンプルを放射線を用いて、断続的に照射するように構成され得る。放射線は、サンプル中に光伝導をもたらすように構成されている。スイッチング周波数は、サンプルに対する少数担体の寿命の逆数とほぼ等しくなり得るかまたは逆数より小さくあり得る。共振回路は、測定周波数電圧に関連付けされ得、駆動電流供給源を含み得る。駆動電流供給源は、共振回路にわたる測定周波数電圧を一定に維持するように調整可能である駆動電流を提供するように構成されている。装置は、データ獲得システムをさらに含み得る。データ獲得システムは、サンプルの少数担体の寿命の逆数よりも大きい数によって、サンプルの照射を開始および停止した後に、駆動電流値を収集するように構成されている。データ獲得システムは、サンプルに対する少数担体の寿命の逆数よりも大きいデータ収集周波数で、サンプルの照射を開始および停止した直後に駆動電流値を収集するようにも構成され得る。
【０００９】
別の局面において、強磁性コアを含む装置が提供される。コアは、ギャップを規定する第一の部分を有し得る。第一の部分は、第一の部分の外側の磁場が横に広がることを妨げられるように、第一の部分の周りに巻きつけられたインダクターによって確立される磁場を第一の部分に沿って方向付けることと、ギャップにわたり概して均一に磁場を方向付けることとを行うように構成されている。コアの第二の部分は、磁場を第二の部分に沿って、第一の部分と協働して、閉ループに方向付けるように構成され得る。放射線供給源は、強磁性コアに一体化され得る。
【００１０】
さらに別の局面において、半導体サンプル中の少数担体の寿命を決定する方法が提供される。方法は、共振回路、強磁性コアおよび放射線供給源を有している装置を提供することを含む。共振回路は、インダクターおよびコンデンサーを含み得、共振回路にわたる測定周波数電圧に関連する測定周波数で共振するように構成され得る。強磁性コアは、ギャップを規定する第一の部分を含み得る。第一の部分は、第一の部分の外側の磁場が横に広がることを妨げられるように、インダクターによって確立される磁場を第一の部分に沿って方向付けることと、磁場を、概して均一にギャップにわたり方向付けることとを行うように構成されている。強磁性コアは、第二の部分も含み得る。第二の部分は、磁場を第二の部分に沿って、第一の部分と協働して、閉ループに方向付けるように構成されている。放射線供給源は、強磁性コアの第一の部分によって規定されるギャップに近接する範囲を照射するように構成され得る。
【００１１】
サンプルは、共振回路に電磁的に結合され得る。サンプルの第一の部分は、インダクターによって確立される磁場がサンプルの第一の部分を通って、概して均一に延在するように、ギャップに配置される。共振回路の駆動電流は、測定周波数電圧を一定に維持するために調整され得る。サンプルは、スイッチング周波数で、第一の部分に近接する範囲において、放射線を用いて、断続的に照射され得る。放射線は、サンプル中に光伝導をもたらすように構成されている。スイッチング周波数は、サンプルに対する少数担体の寿命の逆数に類似し得るか、または逆数よりも低くあり得る。
【００１２】
方法は、例えば、サンプルを照射している間と、サンプルが照射されていないときとの両方において、駆動電流を測定することによって、サンプルに対する少数担体の寿命を決定することをさらに含み得る。駆動電流は、サンプルに対する少数担体の寿命の逆数よりも高いサンプルレートで、サンプルの照射を開始および停止した直後にサンプリングされ得る。サンプルの照射を停止させた後およびサンプルに対する少数担体の寿命の逆数に等しい、または逆数よりも長い時間内に測定される一時的な駆動電流データに対する関数的な近似値が決定され得る。半安定状態の駆動電流は、サンプルの照射を開始および停止した後に測定され得、各セットの条件下の駆動電流間の差を発見する。この差は、スケーリングされ得、出力として提供され得る。
【００１３】
いくつかの実施形態において、サンプルは、第一の特性的波長の放射線を用いて断続的に照射され得、続いて、第一の特性的波長とは異なる第二の特性的波長の放射線を用いて断続的に照射され得る。いくつかの実施形態において、サンプルは、サンプルの異なる部分が、強磁性コアの第一の部分によって規定されるギャップに配置されるように、反復して再位置決めされ得る。駆動電流は、各反復されるサンプルの再位置決めに応答して、反復して測定され得る。
【００１４】
別の局面において、半導体サンプルにおける少数担体の寿命を測定するツールのような装置が提供される。装置は、対向する第一および第二のパーツを含む強磁性コアを含む。対向する第一および第二のパーツは、第一および第二のパーツの間にギャップを規定する。第一および第二のパーツの各々は、ベース、概して環状のフランジおよび管状の部分を含み得る。環状のフランジは、ベースから延在する。管状の部分は、ベースから延在し、フランジの内側に放射状に延在する。第一の伝導体コイルは、第一のパーツに関連する管状の部分の周りに延在し得、第二の伝導体コイルは、第二のパーツに関連する管状の部分の周りに延在し得る。放射線供給源は、例えば、ギャップに配置されるウェーハを射光するように、第一および第二のパーツ間に規定されるギャップの少なくとも一部を照射するように構成され得る。第一および第二の伝導体コイルは、第一の伝導体コイルによって生成される磁場が、第二の伝導体コイルによって生成される磁場と、概して整列されるように、並列で可変電力供給源に接続されるように構成され得る。いくつかの実施形態において、管状の部分は、放射線供給源から放出される放射線に対して透過性であり得る。
【００１５】
したがって、一般的な観点から発明を記載したので、ここで、添付の図面に対して参照がなされる。図面は、必ずしも一定の縮小比ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、半導体材料のサンプル中の少数担体の寿命測定を行うシステムのブロック図である。
【図２】図２は、例示的実施形態に従って構成されている少数担体の寿命測定ツールの概略図である。
【図３】図３は、例示的実施形態に従って構成されている強磁性コアの透視図である。
【図４】図４は、図３の面ｐに沿って区切られた図３のコアの透視図である。
【図５】図５は、図４のコアの部分的な解体図である。
【図６】図６は、下にある発光ダイオードを見せるために、散光器を取り除いた、図５のコアの上面図である。
【図７】図７は、図３の面７−７に沿って区切られた、図３のコアの断面図である。
【図８】図８は、図３の面８−８に沿って区切られた、図３のコアの断面図である。
【図９】図９は、別の例示的実施形態に従って構成されている少数担体の寿命測定ツールの概略図である。
【図１０】図１０は、少数担体の寿命を測定するツールの一部としての使用のためのコアの概略的な断面図であり、コアは、別の例示的実施形態に従って構成されている。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（詳細な説明）
ここで、添付の図面を参照して、本明細書の以下において、本発明がより完全に記載される。図面には、発明の全ての実施形態ではなく、一部の実施形態が示される。実際、それらの発明は、多くの異なる形式で具現化され得、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきでない。むしろ、それらの実施形態は、本開示が、適用可能な法的要件を満たすために提供される。類似の数字は、一貫して類似の要素を指す。
【００１８】
図１を参照すると、半導体材料のサンプルｓ（「サンプル」）において、少数担体の寿命測定を行うシステム１０の概略図が示される。システムは、例示的実施形態に従って構成されている。システム１０は、放射線供給源モジュール１４と通信している信号生成モジュール１２を含む。以下でさらに述べられるが、信号生成モジュール１２は、例えば、振動電磁場の形式でプローブ信号ｐを生成する役目を務める。プローブ信号ｐとサンプルｓは相互作用する。サンプルｓがプローブ信号ｐと相互作用するので、プローブ信号は、（特に）サンプル中の少数担体の数に関する量によって減衰される。そのため、信号生成モジュール１２は、プローブ信号ｐを生成するために適切な（共に活性および不活性の）電気部品および回路を含み得る。（以下で述べられる）いくつかの実施形態において、信号生成モジュール１２は、プローブ信号ｐおよびサンプルｓを効率的に結合する、サンプルインターフェースのような構造体を含み得る。
【００１９】
放射線供給源モジュール１４は、周期的にサンプルｓを照射ｒする１つ以上の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）のような放射線供給源を含み得る。以下でより詳細に述べられるが、放射線ｒの一部は、サンプルｓによって吸収され得ることによって、サンプル中の少数担体の数を変化させる。放射線供給源モジュール１４は、そこから提供される放射線の強度を制御するエレクトロニクスも含み得る。例えば、いくつかの場合、放射線供給源モジュール１４に関連するエレクトロニクスは、放射線強度センサーおよびフィードバック回路を含み得る。放射線強度センサーおよびフィードバック回路は、放射線強度のスプリアウス変動を一緒に補償する。（以下で述べられる）いくつかの実施形態において、放射線供給源モジュール１４は、サンプルｓの照射ならびにサンプルおよびプローブ信号ｐの効果的な結合を容易にするように構成され得る。
【００２０】
システム１０は、サンプルｓの少数担体の数の一時的な変化を示すデータを収集するデータ収集および処理モジュール１６も含む。データ収集および処理モジュール１６は、信号生成モジュール１２と放射線供給源モジュール１４との両方と通信しており、サンプルの少数担体の寿命を示す出力ｏ１、ｏ２、ｏ３を提供するために、データｄを処理し得、データをプローブ信号ｐおよび放射線ｒと相関させることを含む。いくつかの場合、データ収集および処理モジュール１６は、少なくとも部分的には、信号生成モジュール１２と一体化され得、プローブ信号の生成およびプローブ信号の減衰の測定（または、別のやり方でそのような減衰を回避するために、努力されなければならない）が一緒に行われる。
【００２１】
図２を参照すると、少数担体の寿命を測定するツール１２２が示される。ツールは、別の例示的実施形態に従って構成されている。ツール１２２は、インダクター１２６およびコンデンサー１２８を有しているマージナル発振器の形式の共振回路を含む。マージナル発振器１２４は、測定周波数電圧に関連する測定周波数ｆｍで共振するように構成されている。マージナル発振器１２４は、電圧および／または電流供給源のような他の回路および部品１３０も含み得、以下でより詳細に述べられるように、マージナル発振器の動作を容易にする。ツール１２２は、以下に記載される強磁性コア１００も含む。
【００２２】
図３〜図８を参照すると、強磁性コア１００は、第一の部分１２０および第二の部分１０４を有し得る。第一の部分は、ギャップ１０６を規定する。第二の部分１０４もギャップ１０８を規定し得、ギャップ１０８は、第一の部分１０２におけるギャップ１０６と整列される。コア１００は、対向している第一のパーツ１１０および第二のパーツ１１２を含み得る。第一および第二のパーツの各々は、第一の部分１０２の少なくとも一部および第二の部分１０４の少なくとも一部を形成する。いくつかの実施形態において、第一のパーツ１１０および第二のパーツ１１２は、互いから独立している場合があり、ギャップ１０６（およびギャップ１０８にも）に沿って、方向付けられる面ｐにわたり、概して対称的である。そのような構成は、ウェーハの形式であるサンプルがギャップ１０６に配置されることを可能にし得、ギャップにおける部分から横に離間されているサンプルの部分に対して間隔を提供する。コア１００は、加えて、または代替的に、第一の部分１０２によって規定される長手方向軸ａに関して、概して放射状に対称的であり得る。
【００２３】
いくつかの実施形態において、第一のパーツ１１０および第二のパーツ１１２は、それぞれ、概して平面のベース１１４ａ、１１４ｂを含み得る。第一の部分１０２は、ベース１１４ａ、１１４ｂの各々から、概して垂直に延在し得る。第二の部分１０４は、概して環状のフランジ１１６を形成し得る。フランジ１１６は、ベース１１４ａ、１１４ｂの各々から、概して垂直に延在し、第一の部分１０２の周りにも円状に延在する。そのような実施形態において、第一のパーツ１１０および第二のパーツ１１２の各々は、一般的に「つぼ形コア」と呼ばれる形状を想定する。つぼ形コアにおいて、中央支柱がベースプレートから隆起し、環状のフランジによって取り囲まれる。次いで、コア１００は、（少なくとも部分的には）対向するつぼ形コア１１８から構成され、第一の部分１０２は、つぼ形コアの各々の中央支柱１２０を含み、第二の部分１０４は、つぼ形コアの各々のベースプレート１１４ａ、１１４ｂおよび環状のフランジ１１６を含む。
【００２４】
第一の部分１０２および第二の部分１０４の各々は、マージナル発振器１２４が動作している場合、インダクター１２６によって確立される磁場Ｂを、それぞれ、第一の部分１０２および第二の部分１０４の各々に沿って方向付けるように構成され得る。例えば、インダクター１２６は、第一の部分１０２の周りを円状に延在する少なくとも１つのコイルを含み得る。必要に応じて、コイルは、第一の部分１０２から静電気を遮蔽され得る。
【００２５】
図２〜図８を参照すると、第一の部分１０２は、第一の部分に沿って方向付けられた場合、磁場Ｂが横に広がることを妨げる傾向があり得、磁場をギャップ１０６にわたり、概して均一に方向付ける傾向があり得る。第二の部分１０４は、第一の部分１０２と協働して、閉ループに磁場を方向付けるように構成され得る。もちろん、いずれの物体または力が磁場を方向付ける役目を務めるかに関わらず、磁場線は常に閉ループを形成するが、第一の部分および第二の部分は、特に、磁場が他の方法では受けない態様で、磁場Ｂを方向付ける役目を務め得る。第一のパーツ１１０および第二のパーツ１１２は、コア１００の２つのパーツを互いに対して反対に保持する役割をする支持構造体（示されていない）に結合され得る。支持構造体は、強磁性または非強磁性材料のどちらかによって形成され得、伝導性または絶縁性のどちらかあり得、少なくとも、コア１００による磁場Ｂの形状への影響はほとんど有していない。
【００２６】
ツール１２２は、１つ以上のＬＥＤ１３２のような放射線供給源をさらに含み得る。ＬＥＤ１３２は、第一の部分１０２におけるギャップ１０６に近接する範囲を照射するように構成され得る。ＬＥＤ１３２は、第一の部分１０２とフランジ１１６との間に配置されるように、ベース１１４ａ、１１４ｂのうちの一方または両方を通り延在し得る。ＬＥＤ１３２は、スイッチング周波数ｆｓで断続的に放射線を放出するように構成され得る。例えば、ＬＥＤ１３２の動作は、ＬＥＤコントローラー１３４によって制御され得る。ＬＥＤコントローラー１３４は、電力をＬＥＤに供給し得、そのため、射光の強度およびタイミング（つまり、ＬＥＤが活性化されるときおよび活性化されないとき）を制御し得る。ＬＥＤコントローラー１３４は、ＬＥＤがスイッチング周波数で作動され、作動停止されるように、スイッチング周波数ｆｓで振動する発振器を含み得るか、または発振器と通信し得る。接続は、図８に示されるＬＥＤコントローラー１３４と、ＬＥＤ１３２のサブセットとの間に示されるのみであるが、ＬＥＤの全ては、ＬＥＤコントローラーに接続され得るか、または、複数のＬＥＤコントローラーが採用され得ることが明らかなはずである。
【００２７】
ＬＥＤ１３２は、ギャップ１０６の周りの概して放射状に対称的な範囲を照射するように、例えば、第一の部分１０２の周りをリングパターンに配列され得る。それぞれのＬＥＤ１３２は、異なる波長の放射線を放出するように構成され得る。例えば、各ベース１１４ａ、１１４ｂは、第一の波長の放射線が、１つのベースに含まれるＬＥＤから放出され、第二の波長の放射線が、他方のベースに含まれるＬＥＤから放出されるように、ある波長の放射線を放出するＬＥＤ１３２を含み得る。代替的に、各ベース１１４ａ、１１４ｂは、例えば、１つのベースが、第一および第二の波長で放射線を放出するそれぞれのＬＥＤを有し、他方のベースが、第三および第四の波長で放射線を放出するそれぞれのＬＥＤを有するように、複数の波長で放射線を放出するように構成されているそれぞれのＬＥＤを含み得る。ベース１１４ａ、１１４ｂが、均一な波長の放射線を放出するＬＥＤ１３２を含むか、またはさまざまな波長を放出するＬＥＤ１３２を含むかに関わらず、ＬＥＤは、例えば、異なる波長のＬＥＤの放射状に対称的なリングをインターリーブすることによって、放射状に対称的な放射線を放出するように配列され得る。
【００２８】
いくつかの実施形態において、それぞれ異なる波長の放射線を用いて、サンプルを連続して照射することは、利点を有し得る。例えば、異なる波長の放射線は、サンプルを異なる深さまで貫通し得る。放射線が、サンプルの比較的深くまで貫通した場合、放射線とサンプルの表面との間の相互作用の効果は、放射線が比較的浅いままである場合よりも、全測定に対する重要性が低い傾向がある。そのため、異なる放射線周波数のＬＥＤを使用することは、サンプルの表面を特性付けることを可能にし得る。
【００２９】
コア１００および／または放射線供給源は、光学散光器１３６も含み得る。光学散光器は、ＬＥＤ１３２に隣接して配置され、第一の部分１０２とフランジ１１６との間のスペースに配置される。散光器１３６は、ＬＥＤ１３２の別々の出力を受け取ることと、より空間的に均一な放射線を放出することとの役目を務める。
【００３０】
動作の際、少数担体の寿命測定ツール１２２は、半導体材料のウェーハのようなサンプルｓを受け取るように構成され得、サンプルの一部がギャップ１０６内に配置される。このようにして、機能しているマージナル発振器１２４のインダクター１２６によって確立された磁場は、概して均一に、ギャップ１０６に配置されるサンプルｓの一部を通り延在し得ることによって、マージナル発振器にサンプルを電磁的に結合する。発振器１２４へのサンプルｓの電磁結合は、サンプルにおいて、渦電流を誘導する傾向がある。この渦電流は、エネルギーを発振器１２４から散逸させる。渦電流の大きさおよび結果のエネルギー損失は、サンプルｓの伝導率σおよび厚さｔに関連する。この伝導率は、サンプル中の担体全ての密度と、それらの担体の移動度の積に関連する。
【００３１】
ツール１２２は、発振器１２４が受ける損失を複数の方法で監視することを可能にする。ある場合、マージナル発振器１２４にわたる電圧（例えば、図８の点ｘとｙとの間の測定周波数電圧または電圧差）の変動が監視され得る。全ての場合において、マージナル発振器１２４は、必ず電流供給源（図８には示されないが、以下でより詳細に述べられる）を含む。電流供給源は、マージナル発振器１２４にわたる電圧を維持するために十分な電流を供給するように構成されている。この電流は、本明細書において、「駆動電流」と呼ばれることがあり、関連する電流供給源は、「駆動電流供給源」と呼ばれる。そのため、電流供給源の出力は、発振器１２４における損失を表し、その量が監視される。そのような測定の基礎をなす理論に関するさらなる詳細は、Ｍｉｌｌｅｒらへの米国特許第４，２８６，２１５号に提供され、本明細書において、その内容は、参照することによって、全体が援用される。
【００３２】
サンプルｓにおける少数担体の密度は、ＬＥＤ１３２を用いて変調され得る。サンプルｓは、価電子帯からバンドギャップにわたり、伝導帯（「バンドギャップより上の」放射線）から電子を励起するために必要とされる周波数以上の周波数の放射線を用いて、射光され得、それによって、サンプル中に電子空孔対を生成する。それらの追加の担体の存在は、結果として、サンプルの伝導率（「光伝導率」と呼ばれる）を増加させる。照射が開始されると、伝導率は、単調に増加し、照射が中断されると、放射線がない場合の値（つまり、平衡値）まで急減少する。照射の開始後の伝導率の増加は、
Δσ（ｔ）∝μτ（１−ｅ−ｔ／τ）  （１）
によって記載され得、式中、Δσは、光伝導率によってもたらされたサンプルの伝導率の変化であり、μは、空孔移動度と電子移動度との合計であり、τは、有効な少数担体の寿命に等しい時定数であり、ｔは、ＬＥＤをオンにしてから経過した時間である。ある程度、類似する式が照射の中断後のサンプルの伝導率の減少を決定することに注意されたい。
【００３３】
ツール１２２は、少数担体の寿命を測定する複数の異なる方法を可能にするように構成され得る。第一の方法は、光伝導性減衰（ＰＣＤ）法であり、特性付けられるサンプルが、断続的にバンドギャップより上の放射線によって射光される。断続的な射光は、（期待される）有効な少数担体の寿命の逆数に類似するか、または逆数より低いスイッチング（つまり、オン／オフ）周波数ｆｓで提供され得る。照射の各中断の直後、時間の関数としてのサンプルｓの伝導率σの減少が測定され得る。それらのデータに指数関数的減衰をフィッテイングすることによって、有効な少数担体の寿命が決定され得る。
【００３４】
ＰＣＤ法は、「自己較正的」な有益な特徴を示し、この方法を用いて得られた結果は、担体の寿命の相対的な測定値ではなく、客観的な測定値であることを意味する。しかし、この方法は、サンプルの寿命と比較して、応答が非常に速い測定システムを必要とする。そのため、ＰＣＤ法は、（例えば、１０μｍ以上に類似する）比較的長い有効な少数担体の寿命を有している、大きい半導体における、単結晶のインゴットおよび／またはサンプルの寿命の決定に容易に適用可能であるが、この方法は、有効な少数担体の寿命が比較的短い（例えば、≦約５μｓ）サンプル中の有効な少数担体の寿命を測定するためには、有用性が低い傾向がある。なぜなら、典型的に、そのようなサンプルの感度は、許容可能な信号対ノイズ比を求めるためには不十分であるからである。
【００３５】
上記のように構成されているツールによって可能にされる担体の寿命を測定する第二の方法は、Ｇａｂｒｉｅｌ  Ｌ．Ｍｉｌｌｅｒへの米国特許番号第４，２８６，２１５号に記載される方法であり、その内容は、本明細書において、参照することによって、全体が援用される。ＰＣＤ法の場合のように、この方法は、本明細書において、「ＧＴＡＵ法」と呼ばれるが、（期待される）有効な少数担体の寿命の逆数に類似するか、または逆数以下であるスイッチング周波数ｆｓで断続的に、サンプルｓをバンドギャップより上の放射線によって照射することを含む。しかし、ＧＴＡＵ法において、サンプルｓの伝導率σは、τと比較して、多量な時間によって、ＬＥＤ１３２の作動および作動中断後の間に、測定される。そのため、測定される伝導率は、射光状態（つまり、ＬＥＤ１３２が放射線を放出している場合の伝導率）および非射光または「減光」状態にそれぞれ対する有効に安定した状態の伝導率である。式（１）から、射光状態の安定している状態の伝導率と減光状態の安定している状態の伝導率との差は、積μτに比例することが明らかである。さらに、サンプルの放射の発端での伝導率の増加は、（照射の停止の際の伝導率の減少に見られるように）兆候なく、安定状態値に近づく。
【００３６】
（以上で述べられたような）適切な条件下では、ＰＣＤ法およびＧＴＡＵ法の一方、または両方が、少数担体の寿命測定ツール１２２と協働して用いられ得る。データ獲得および処理部品１３８は、（マージナル発振器にわたる電圧の指示（つまり、測定周波数電圧）、または発振器の振動の大きさを公称上の大きさに維持するために必要とされる駆動電流の大きさのような）データをマージナル発振器１２４から受け取るように構成されて得る。データ獲得および処理部品１３８もＬＥＤ１３２の強度およびスイッチング周波数を示すデータをＬＥＤコントローラー１３４から受け取るように構成され得る。これらのデータの全ては、後の分析のために格納され得るか、またはサンプルの伝導率に関する出力をユーザーに提供するために用いられ得る。
【００３７】
いくつかの実施形態において、サンプルの異なる部分がフェライトのつぼ形コア１０６の２つの半部分間のギャップに配置されるように、サンプルｓは、ツール１２２に反復して再位置決めされ得る。サンプルｓの伝導率は、サンプルの各再位置決めに対して、測定され得る。少数担体の寿命がサンプル内の空間的な位置に相関され得ることによって、少数担体の寿命「マップ」を作成するように、データ獲得および処理部品１３８は、伝導率データに加えて、サンプルの動きに関するデータを受け取るように構成され得る。
【００３８】
以上で言及したように、上記の実施形態に従って構成されているツールは、磁場を実質的に均一にコアの第一の部分によって規定されるギャップにわたり方向付ける傾向があり得る。いくつかの場合、これは、ギャップ内のサンプルのスペーシングおよびコアの第一の部分のうちの一方の部分に関するサンプルのスペーシングに対する測定の感度を減らし得る。ＧＴＡＵおよびＰＣＤ測定法の両方を、以上で述べられたことに従って構成されている実施形態に提供され得るような１つのツールで行う能力は、非常に有益である。先に言及したように、ＧＴＡＵ法は、比較的優れたＳＮＲを有しており、ＰＣＤ法と比較して、より短い少数担体の寿命を測定する能力を有している。しかし、ＧＴＡＵ測定の結果は、光の強度に依存するので、絶対ではない。代替的に、ＰＣＤ法は、ＳＮＲと、短い担体の寿命を測定する能力との両方で比較的劣るものの、絶対的な測定である。そのため、それらの方法は、相補的であり得る。ＰＣＤ法は、ＧＴＡＵ法の結果を較正する役割をし、次いで、ＧＴＡＵ法は、短い少数担体の寿命に対する高質な測定を提供する。
【００３９】
図９を参照すると、少数担体の寿命を測定するツール２２２が示される。ツールは、別の例示的実施形態に従って構成されている。ツールは、インダクター２２６およびコンデンサー２２８を有しているマージナル発振器２２４を含み、測定周波数電圧と関連する測定周波数ｆｍで共振するように構成されている。インダクター２２６は、例えば、インダクターによって発生された磁場がサンプル中に延在するように配置されることによって、マージナル発振器２２４への半導体サンプルｓの電磁結合を容易にするように構成され得る。以上で述べたようなコア１００は、マージナル発振器２２４へのサンプルｓの電磁結合を強化する。
【００４０】
マージナル発振器２２４は、必ず、電圧調節回路２４０を含む。電圧調節器２４０は、比較器２４２を含み得る。比較器２４２は、（整流器２４４によって出力されるような）発振器２２４にわたる電圧と、基準電圧供給源２４６との間の差を出力する。比較器２４２からの出力は、エラー積分器２４８まで通過される。エラー積分器２４８は、電流供給源（駆動電流供給源）２５０を制御することによって、インダクター２２６にわたる電圧と基準電圧供給源２４６との間の差を最小化することを意図される電流（駆動電流）を出力する。
【００４１】
マージナル発振器２２４の実施形態は、先に開示される半導体の少数担体の寿命測定システムに対する性能と比較して、強化された性能を提供し得る。例えば、実施形態は、発振器の向上した信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を示し得る。
【００４２】
ツール２２２は、ＬＥＤドライバー２５４と通信している１つ以上のＬＥＤ２３２も含む。ＬＥＤドライバー２５４は、ＬＥＤの動作を制御するように構成されている。ＬＥＤドライバー２５４は、ＬＥＤ２３２のスイッチング周波数ｆｓが発振器の振動の周波数に一致するように、発振器２５６から信号を受信し得る。ＬＥＤ２３２は、ＬＥＤドライバー２５４によって、例えば、（公称上）１００Ｈｚのスイッチング周波数ｆｓ（つまり、５ミリ秒「オン」となり、続いて、５ミリ秒「オフ」となる）で駆動され得る。
【００４３】
動作の際、ツール２２２は、サンプルが、測定周波数電圧に関連する測定周波数ｆｍで振動するマージナル発振器２２４に電磁的に結合されるように、半導体ウェーハのような半導体材料のサンプルｓを受け取るように構成され得る。発振器２２４がエネルギーをサンプル中に伝送するので、駆動電流は、電圧調節器２４０によって自動的に調整され、測定周波数電圧を一定に維持する。上記で述べたように、駆動電流供給源２５０によって供給される駆動電流は、測定されるサンプルのシート伝導率を表す。
【００４４】
サンプルｓは、バンドギャップより上の放射線によって、断続的に照射され得る。断続性は、サンプルに対する少数担体の寿命の逆数に類似するか、または逆数より低いスイッチング周波数ｆｓであり得る。サンプルｓの照射の各開始および中断に対して、サンプルの伝導率は変動し、結果として、発振器２２４への負荷も変動する。この発振器２２４にかかる負荷の変化は、振動の大きさを減少させ、駆動電流供給源２５０は、共振回路にわたる測定周波数電圧を一定に維持（つまり、安定化）させる役目を務める。駆動電流供給源２５０によって提供される駆動電流は、サンプルの伝導率を決定し、そこから、サンプルの少数担体の寿命を決定するために、継続して監視され得る。
【００４５】
駆動電流を監視することは、恐らくは、データ獲得デバイスを用いて、駆動電流データを、時間およびＬＥＤ２３２の状態の関数（例えば、ＬＥＤ２３２から放射される放射線の強度）として格納することを含み得る。測定周波数電圧も、駆動電流データとの相関のために記録され得る。駆動電流は、サンプルに対する少数担体の寿命の逆数より高いサンプルレートでサンプリングされ得ることによって、十分なデータ収集を可能にし、照射中断直後の伝導率の低下に対するＰＣＤ曲線のあてはめを有効化する。例えば、駆動電流は、高速アナログ−デジタルコンバーター（例えば、毎秒１０６回の変換を提供する）によって、デジタル化され得る。いくつかの実施形態において、駆動電流データに対するサンプリングレートは、ＬＥＤ２３２がオンおよびオフにされる際に、高いサンプリングレートが採用され、より低いサンプリングレートは、その他の場合に採用されるように、発振器２５６に同期される。
【００４６】
ツール２２２によって収集されるデータは、さまざまな方法で提供され得る。一時的な駆動電流データは、直接、長い寿命のサンプルに対して少数担体の寿命を得るために、式（１）および信号の減衰に対する関連式が当てはまり得る。これは、「ＰＣＤ出力」（図９参照）と呼ばれる。代替的に、駆動電流変調が少数担体の寿命に比例する場合、駆動電流自身が（例えば、発振器２５６と同期されたロックイン増幅器を用いて）適切に増幅され得、少数担体の寿命を示す。この出力は、「ＧＴＡＵ出力」と呼ばれる。さらに別の代替物として、サンプル（このサンプルからＧＴＡＵ出力が「導出」された）の伝導率が報告され得る。この出力は、「シート伝導度出力」と呼ばれ、既知のシート伝導度の１つのサンプルを用いることによって、計算される。これらの出力のうちのいずれか、または全てが１つのサンプルに基本的には、同時に提供され得ることに注意されたい。
【００４７】
全体的に、上記の実施形態に従って構成されているシステムは、１０分の１マイクロ秒未満から１ミリ秒までの半導体の少数担体の寿命の測定を可能にし得、各測定は、およそ０．５秒を要する。測定は、ＰＣＤ法およびＧＴＡＵ法を用いて行われ得、ＰＣＤ法は、固有較正を提供し、ＧＴＡＵ法は、短い寿命の測定を容易にし、向上したＳＮＲを提供する。シート伝導度も報告され得、全ての３つの測定（ＰＣＤ、ＧＴＡＵおよびシート伝導度）からの出力がユーザーに利用可能であり得る。
【００４８】
図１０を参照すると、少数担体の寿命を測定するツール（例えば、図２のツール１２２）の一部としての使用のためのコア３００の概略的な断面図が示される。コアは、別の例示的実施形態に従って構成されている。コア３００は、対向する第一のパーツ３１０および第二のパーツ３１２を含み得る。対向する第一のパーツ３１０および第二のパーツ３１２は、離間され、ギャップ３０６を形成する。ギャップ３０６は、ウェーハｗを受け取るように構成されている。ウェーハｗに対して、少数担体の寿命が測定される。第一のパーツ３１０および第二のパーツ３１２の各々は、概して平面のベース３１４および概して環状のフランジ３１６を有し得る。ＬＥＤ３３２は、先に述べたように、ベース３１４を通って延在し得る。
【００４９】
各パーツ３１０、３１２も、それぞれの管状の部分３６０ａ、３６０ｂを含み得る。管状の部分３６０ａ、３６０ｂは、ベース３１４から延在し、フランジ３１６の内側に放射状に配置される。管状の部分３６０ａ、３６０ｂは、ＬＥＤ３３２によって放出された光（または、ウェーハｗを照射するために用いられるいずれの放射線に対しても）に対して透過性であり得る。例えば、管状の部分３６０ａ、３６０ｂは、透過性プラスチック材料から形成され得る。ワイヤー３２６ａのような伝導体は、管状の部分３６０ａの周りに巻きつけられ得、ワイヤー３２６ｂのような別の伝導体が管状の部分３６０ｂの周りに巻きつけられ得る。そのため、ワイヤー３２６ａ、３２６ｂは、可変電力供給源（示されていない）に接続された場合、インダクターを形成し得る。ワイヤー３２６ａ、３２６ｂは、電源に並列で接続され得、各ワイヤーによって発生される磁場が他のワイヤーによって発生される磁場と整列されるように構成され得る。このようにして、磁場は、互いに対立するよりも、むしろ互いを補い得る。いくつかの実施形態において、ワイヤー３２６ａ、３２６ｂは、ギャップ３０６に近い場所で、それぞれの管状の部分３６０ａ、３６０ｂの周りに巻かれ得ることによって、ギャップにわたる集合磁場の均一性を増加させる。
【００５０】
発明の複数の代替的な実施形態が、本明細書に記載された測定システムの原理（および利益）を維持しつつ、可能であり得る。特に、強磁性コアの代替的な構成は、例えば、対向するＵ形状またはＥ形状のコアを、本明細書に記載された対向するスプリットカップ型コアの代わりに含み得る。それら（および他の）代替的な実施形態の適否を評価する際、評価される必要がある３つの重要なパラメータがある。半導体サンプルへの誘導結合の硬さ、光源の均一性、および所望の測定範囲外の任意の半導体材料から生じる信号への遮蔽である。スプリットカップ型コアの実施形態は、代替的な構成に比較して、それらの重要なパラメータのうちの１つ以上に対して、利点を有効にし得ることが本明細書において主張される。そのため、発明は、開示される特定の実施形態に限定されないことと、改変および他の実施形態が添付の請求項の範囲内に含まれることとを理解されたい。特定の用語が本明細書において採用されたが、それらは、一般的な説明的意味のみとして用いられ、限定を目的としていない。
【図１】
2013516796.tif 000003
【図２】
2013516796.tif 000004
【図３】
2013516796.tif 000005
【図４】
2013516796.tif 000006
【図５】
2013516796.tif 000007
【図６】
2013516796.tif 000008
【図７】
2013516796.tif 000009
【図８】
2013516796.tif 000010
【図９】
2013516796.tif 000011
【図１０】
2013516796.tif 000012
【国際調査報告】
2013516796.tif 000013
2013516796.tif 000014
2013516796.tif 000015