(57)【要約】【課題】シリコン薄膜測定方法、シリコン薄膜欠陥検出方法、及びシリコン薄膜欠陥検出装置を提供すること。【解決手段】シリコン薄膜サンプルの結晶度及び自由キャリアの寿命を測定するシリコン薄膜測定方法であって、前記シリコン薄膜サンプル上に容量性センサを所定のエアギャップを設けて離隔して配置する段階と、励起光源モジュールを作動させずに前記容量性センサを利用してエアギャップの大きさを測定する段階と、前記励起光源モジュールを作動させて紫外線の励起光を前記シリコン薄膜サンプルに照射する段階と、前記容量性センサを利用して前記シリコン薄膜サンプルの電気伝導度変化量を測定する段階と、エアギャップの測定結果に基づいて電気伝導度変化量を正規化する段階と、を含むことを特徴とする、シリコン薄膜測定方法。【選択図】図６
2013217910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン薄膜サンプルの結晶度及び自由キャリアの寿命を測定するシリコン薄膜測定方法であって、
前記シリコン薄膜サンプル上に容量性センサを所定のエアギャップを設けて離隔して配置する段階と、
励起光源モジュールを作動させずに、前記容量性センサを利用して前記エアギャップの大きさを測定する段階と、
前記励起光源モジュールを作動させて紫外領域の励起光を前記シリコン薄膜サンプルに照射する段階と、
前記容量性センサを利用して前記シリコン薄膜サンプルの電気伝導度変化量を測定する段階と、
前記エアギャップの測定結果に基づいて前記電気伝導度変化量を正規化することによって、エアギャップ偏差による測定誤差を除去する段階と、を含むことを特徴とするシリコン薄膜測定方法。
【請求項２】
前記励起光によって生成された自由キャリアが移動する経路は、前記シリコン薄膜サンプルの厚み方向に直交する面内方向に形成されることを特徴とする請求項１に記載のシリコン薄膜測定方法。
【請求項３】
前記エアギャップの大きさは、前記容量性センサの出力信号の大きさに反比例し、前記エアギャップ偏差による測定誤差の大きさは、前記エアギャップの大きさに反比例することを特徴とする請求項１または２に記載のシリコン薄膜測定方法。
【請求項４】
測定誤差を除去した前記電気伝導度変化量に基づいて、前記シリコン薄膜サンプルの比抵抗を求める段階を含み、
前記比抵抗は前記自由キャリアの寿命及びグレイン間境界電位差の関数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコン薄膜測定方法。
【請求項５】
前記比抵抗に基づいて、前記シリコン薄膜サンプルを構成するグレインの結晶化の度合を示す前記結晶度を測定することを特徴とする請求項４に記載のシリコン薄膜測定方法。
【請求項６】
前記自由キャリアの寿命は、前記シリコン薄膜サンプルに存在する欠陥の大きさと反比例することを特徴とする請求項４又は５に記載のシリコン薄膜測定方法。
【請求項７】
互いに異なるレーザー光強度でアニーリングされて、互いに異なる結晶度を有する複数のシリコン薄膜サンプルに対する前記容量性センサの出力信号に基づいて、前記比抵抗は決定されることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のシリコン薄膜測定方法。
【請求項８】
検出電極、電荷供給電極、及び基準電極を備える容量性センサを、シリコン薄膜サンプル上に所定のエアギャップを設けて離隔して配置する段階と、
前記容量性センサを作動させる段階と、
前記電荷供給電極と前記基準電極との間に形成されるキャパシタンスを測定して前記容量性センサに存在する残留電荷の電荷量を測定する段階と、
励起光源モジュールを作動させて、前記電荷供給電極の下方に位置する前記シリコン薄膜サンプルの第１領域、前記検出電極の下方に位置する前記シリコン薄膜サンプルの第２領域、及び前記第１領域と前記第２領域との間に存在する前記シリコン薄膜サンプルのジャンクション領域に励起光を照射する段階と、
前記第１領域から前記ジャンクション領域を通過して前記第２領域に移動する移動電荷の電荷量を測定することによって、前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度を測定する段階と、
前記移動電荷の電荷量から前記残留電荷の電荷量を差引くことによって有効電荷の電荷量を取得する段階と、
前記有効電荷の電荷量を分析して前記ジャンクション領域に存在する欠陥を検出する段階と、を含むことを特徴とするシリコン薄膜欠陥検出方法。
【請求項９】
前記移動電荷の電荷量から前記残留電荷の電荷量を差引くことによって演算増幅器の熱ドリフト及び外部電磁気ノイズを除去することを特徴とする請求項８に記載のシリコン薄膜欠陥検出方法。
【請求項１０】
前記第１領域から生成されたすべての移動電荷が前記ジャンクション領域を介して移動することによって分解能が向上することを特徴とする請求項８又は９に記載のシリコン薄膜検出方法。
【請求項１１】
前記励起光は、レーザーパルス光であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載のシリコン薄膜検出方法。
【請求項１２】
前記励起光は、波長が３８５ナノメートル（ｎｍ）の紫外線レーザーであることを特徴とする請求項１１に記載のシリコン薄膜検出方法。
【請求項１３】
前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度は、前記レーザーパルス光のエネルギに比例し、前記シリコン薄膜サンプルの欠陥の大きさに反比例することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のシリコン薄膜検出方法。
【請求項１４】
電荷供給電極、及び前記電荷供給電極を中心に対称に配置されて同じキャパシタンスを有する検出電極、及び基準電極を備える容量性センサと、
前記電荷供給電極、前記検出電極、及び、前記電荷供給電極と前記検出電極との間に存在するジャンクション領域の下に位置するシリコン薄膜サンプルに局所的にレーザーパルス光を照射する励起光源モジュールと、
前記容量性センサから電荷量形態で出力されるセンサ出力を受信するＡＤコンバータと、
前記容量性センサにセンサ駆動電圧を印加して前記容量性センサを作動させ、前記励起光源モジュールに光源トリガパルスを印加して前記励起光源モジュールを活性化させ、前記ＡＤコンバータにＡＤＣトリガパルスを印加して前記ＡＤコンバータを活性化させるパルス発生器と、を含むことを特徴とするシリコン薄膜欠陥検出装置。
【請求項１５】
前記センサ駆動電圧は、１０〜１０００ｋＨｚの周波数で駆動されることを特徴とする請求項１４に記載のシリコン薄膜欠陥検出装置。
【請求項１６】
前記センサ出力は、前記容量性センサに存在する残留電荷の電荷量及び前記シリコン薄膜サンプルから生成される移動電荷の電荷量に関する情報を含むことを特徴とする請求項１４又は１５に記載のシリコン薄膜欠陥検出装置。
【請求項１７】
前記ＡＤコンバータは、前記移動電荷の電荷量で前記残留電荷の電荷量を差引くことによって有効電荷の電荷量を取得することを特徴とする請求項１６に記載のシリコン薄膜欠陥検出装置。
【請求項１８】
前記ＡＤコンバータに接続されたコンピュータは、前記有効電荷量に基づいて前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度を求め、前記光伝導度に基づいて前記シリコン薄膜サンプルの欠陥を検出することを特徴とする請求項１７に記載のシリコン薄膜欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン薄膜測定方法、シリコン薄膜欠陥検出方法、及びシリコン薄膜欠陥検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜の品質を検査するために自由キャリア（ｆｒｅｅ  ｃａｒｒｉｅｒ）の寿命を測定する方法が、一般的に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国特許公開第２００３−００８７６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、薄膜に照射したラジオ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）波が戻ってくるまでの時間を用いて自由キャリアの寿命を測定するＲＦ波反射方式は、１００ｎｓを超過する長い寿命を有する自由キャリアしか測定できないという問題があった。また、測定可能なＲＦ信号を得るためには、高出力励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）のレーザーパルス光を使う必要があるが、この場合、強いレーザーが定常状態の自由キャリア寿命（ｓｔｅａｄｙ  ｓｔａｔｅ  ｆｒｅｅ  ｃａｒｒｉｅｒ  ｌｉｆｅｔｉｍｅ）に影響を与える恐れがあるという問題があった。これらの問題に対し、薄膜に励起光を照射して自由キャリアを生成し、前記自由キャリアによる光伝導度を測定する方式を使うこともできるが、シリコン薄膜が薄いほど自由キャリアの寿命が短くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、薄いシリコン薄膜に存在する自由キャリアの寿命を測定することが可能な、新規かつ改良されたシリコン薄膜測定方法、シリコン薄膜欠陥検出方法、及びシリコン薄膜欠陥検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、シリコン薄膜サンプルの結晶度（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ）及び自由キャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）の寿命を測定するシリコン薄膜測定方法であって、前記シリコン薄膜サンプル上に容量性（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）センサを所定のエアギャップ（ａｉｒ−ｇａｐ）を設けて離隔して配置する段階と、励起光源モジュール（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｍｏｄｕｌｅ）を作動させずに前記容量性センサを利用して前記エアギャップの大きさを測定する段階と、前記励起光源モジュールを作動させて紫外領域の励起光を前記シリコン薄膜サンプルに照射する段階と、前記容量性センサを利用して前記シリコン薄膜サンプルの電気伝導度（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）変化量を測定する段階と、前記エアギャップの測定結果に基づいて前記電気伝導度変化量を正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚｅ）することによって、エアギャップ偏差による測定誤差を除去する段階と、を含むことを特徴とするシリコン薄膜測定方法が提供される。
【０００７】
前記励起光によって生成された自由キャリアが移動する経路は、前記シリコン薄膜サンプルの厚み方向に直交する面内方向に形成されてもよい。
【０００８】
前記シリコン薄膜サンプルの厚さは、１〜３００ナノメートル（ｎｍ）で、前記シリコン薄膜サンプルは誘電体基板上に積層されてもよい。
【０００９】
前記エアギャップの大きさは、前記容量性センサの出力信号の大きさに反比例し、前記エアギャップ偏差による測定誤差の大きさは、前記エアギャップの大きさに反比例であってもよい。
【００１０】
前記励起光の光強度（ｌｉｇｈｔ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、１〜１００ｋＨｚの変調周波数で変調されてもよい。
【００１１】
前記シリコン薄膜測定方法は、測定誤差が除去された前記電気伝導度変化量に基づいて前記シリコン薄膜サンプルの比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を求める段階を含み、前記比抵抗は、前記自由キャリアの寿命及びグレイン間（ｉｎｔｅｒｇｒａｉｎ）境界電位差（ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）の関数であってもよい。
【００１２】
前記シリコン薄膜測定方法は、前記比抵抗に基づいて前記シリコン薄膜サンプルを構成するグレインの結晶化の度合を示す前記結晶度を測定してもよい。
【００１３】
前記自由キャリアの寿命は、前記シリコン薄膜サンプルに存在する欠陥の大きさと反比例であってもよい。
【００１４】
互いに異なるレーザー光強度でアニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）された、互いに異なる結晶度を有する複数のシリコン薄膜サンプルに対する前記容量性センサの出力信号に基づいて、前記比抵抗は決定されてもよい。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、検出電極（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、電荷供給電極（ｃｈａｒｇｅ  ｐｕｍｐｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び基準電極（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を備える容量性（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）センサをシリコン薄膜サンプル上に所定のエアギャップ（ａｉｒｇａｐ）を設けて離隔し配置する段階と、前記容量性センサを作動させる段階と、前記電荷供給電極と前記基準電極との間に形成されるキャパシタンスを測定して前記容量性センサに存在する残留電荷（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｈａｒｇｅ）の電荷量を測定する段階と、励起光源モジュール（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｍｏｄｕｌｅ）を作動させて前記電荷供給電極の下方に位置する前記シリコン薄膜サンプルの第１領域、前記検出電極の下方に位置する前記シリコン薄膜サンプルの第２領域、及び前記第１領域と前記第２領域との間に存在する前記シリコン薄膜サンプルのジャンクション（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）領域に励起光を照射する段階と、前記第１領域から前記ジャンクション領域を通過して前記第２領域に移動する移動電荷（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ  ｃｈａｒｇｅ）の電荷量を測定することによって前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度（ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を測定する段階と、前記移動電荷の電荷量から前記残留電荷の電荷量を差引くことによって有効電荷の電荷量を取得する段階と、前記有効電荷の電荷量を分析して前記ジャンクション領域に存在する欠陥を検出する段階と、を含むことを特徴とするシリコン薄膜欠陥検出方法が提供される。
【００１６】
前記シリコン薄膜欠陥検出方法は、前記移動電荷の電荷量から前記残留電荷の電荷量を差引くことによって演算増幅器の熱ドリフト（ｔｈｅｒｍａｌ  ｄｒｉｆｔ）及び外部電磁ノイズを除去してもよい。
【００１７】
前記シリコン薄膜欠陥検出方法は、前記第１領域で生成されたすべての移動電荷が前記ジャンクション領域を介して移動することによって分解能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を向上させてもよい。
【００１８】
前記励起光は、レーザーパルス光であってもよい。
【００１９】
前記励起光は、波長が３８５ナノメートル（ｎｍ）の紫外線レーザーであってもよい。
【００２０】
前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度は、前記レーザーパルス光のエネルギに比例し、前記シリコン薄膜サンプルの欠陥の大きさに反比例してもよい。
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、電荷供給電極（ｃｈａｒｇｅ  ｐｕｍｐｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、前記電荷供給電極を中心に対称に配置されて同じキャパシタンスを有する検出電極（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、及び基準電極（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を備える容量性（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）センサと、前記電荷供給電極、前記検出電極、及び前記電荷供給電極と前記検出電極との間に存在するジャンクション（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）領域の下方に位置するシリコン薄膜サンプルに、局所的にレーザーパルスを照射する励起光源モジュール（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｍｏｄｕｌｅ）と、前記容量性センサから電荷量形態で出力されるセンサ出力を受信するＡＤコンバータ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ＡＤＣ）と、前記容量性センサにセンサ駆動電圧を印加して前記容量性センサを作動させ、前記励起光源モジュールに光源トリガパルス（ｔｒｉｇｇｅｒ  ｐｕｌｓｅ）を印加して前記励起光源モジュールを活性化させ、前記ＡＤコンバータにＡＤＣトリガパルスを印加して前記ＡＤコンバータを活性化させるパルス発生器（ｐｕｌｓｅ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を含むことを特徴とするシリコン薄膜欠陥検出装置が提供される。
【００２２】
前記センサ駆動電圧は、１０〜１０００ｋＨｚの周波数で駆動されてもよい。
【００２３】
前記センサ出力は、前記容量性センサに存在する残留電荷の電荷量及び前記シリコン薄膜サンプルから生成される移動電荷の電荷量に関する情報を含んでもよい。
【００２４】
前記ＡＤコンバータは、前記移動電荷の電荷量で前記残留電荷の電荷量を差引くことによって有効電荷の電荷量を取得してもよい。
【００２５】
前記ＡＤコンバータに接続されたコンピュータは、前記有効電荷量に基づいて前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度を求め、前記光伝導度に基づいて前記シリコン薄膜サンプルの欠陥を検出してもよい。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように本発明によれば、薄いシリコン薄膜に存在する自由キャリアの寿命を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るシリコン薄膜測定方法を示すフローチャートである。
【図２】図１のシリコン薄膜測定方法を適用した一例を示す図面である。
【図３】自由キャリア濃度と比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）の関係を示すグラフ図である。
【図４】エアギャップの大きさによるセンサ出力の強度を示すグラフ図である。
【図５】容量性センサのプローブの直径によるセンサ出力の強度を示すグラフ図である。
【図６】本発明の実施形態に係るシリコン薄膜欠陥検出方法を示すフローチャートである。
【図７】一般的な照射方式による容量性センサの動作を示す図面である。
【図８】本発明の実施形態に係る集中照射方式による容量性センサの動作を示す図面である。
【図９】図７及び図８の容量性センサの測定性能を示すグラフ図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るシリコン薄膜欠陥検出装置を示すブロック図である。
【図１１】図１０のシリコン薄膜欠陥検出装置の動作を示すグラフである。
【図１２】図１０のシリコン薄膜欠陥検出装置を立体で具現した一例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本明細書に開示されている本発明の実施形態に対して、特定の構造的、機能的説明は、単に本発明の実施形態を説明するための目的で例示されたものであり、本発明の実施形態は多様な形態で実施することができ、本明細書に説明された実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
本発明は多様な変更を加えることができ、種々の形態を有することができるが、本明細書では特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の本明細書で開示した形態に限定しようとするものではなく、本発明は、本発明の思想、及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物、代替物を含むと理解するべきである。
【００３０】
本明細書において、第１、第２等の用語は多様な構成要素を説明するために使用されているが、これらの構成要素はこのような用語によって限定されるものではない。これらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使い、例えば、本発明の権利範囲から逸脱しなければ第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と命名できる。
【００３１】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、または「接続されて」いると言及された場合には、その他の構成要素に直接連結されていたり、接続されていたりすることを意味するが、中間に他の構成要素が存在する場合も含む。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いる、または「直接接続されて」いると言及した場合には、中間に他の構成要素は存在しない。構成要素の間の関係を説明する他の表現、すなわち「〜間に」と「直接〜間に」または「〜に隣接する」と「〜に直接隣接する」等も同様である。
【００３２】
本明細書で使用された用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文脈上明確に異なるように表現されない限り、複数の表現を含む。また、本明細書で、「含む」又は「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又は、これを組み合わせたものが存在するということを示すものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又は、これを組み合わせたものなどの存在又は、付加の可能性を、予め排除するものではない。
【００３３】
また、別に定義されない限り、技術的あるいは科学的用語を含み、本明細書中において使用される全ての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が一般的に理解することと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書において定義される用語と同じ用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと理解されるべきで、本明細書において明確に定義されない限り、理想的あるいは形式的な意味として解釈されてはならない。
【００３４】
以下、図面を参照して、本発明の望ましい実施をするための形態の具体例を詳細に説明する。図面の同一構成要素については同一参照符号を使用し、同一構成要素についての重複した説明は省略する。
【００３５】
本発明は、シリコン薄膜測定技術に関し、より詳細にはシリコン薄膜の光伝導度（ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を測定して欠陥を検出するシリコン薄膜測定方法、シリコン薄膜欠陥検出方法、及びシリコン薄膜欠陥検出装置に関する。
【００３６】
図１は本発明の実施形態に係るシリコン薄膜測定方法を示すフローチャートである。
【００３７】
図１を参照すれば、シリコン薄膜サンプル上に容量性センサを所定のエアギャップ（ａｉｒｇａｐ）を設けて離隔して配置する（ステップＳ１１０）。本発明の実施形態に係るシリコン薄膜測定方法によれば、シリコン薄膜サンプルと容量性センサとの間に所定のエアギャップを置くことによって非接触、非破壊で前記シリコン薄膜サンプルの品質を測定することができる。
【００３８】
まず、励起光源モジュール（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ｍｏｄｕｌｅ）を作動させずに、前記容量性センサを利用して前記エアギャップの大きさを測定する（ステップＳ１３０）。前記励起光源モジュールを作動させないので、前記シリコン薄膜サンプルは自由キャリアが光によって生成（ｐｈｏｔｏ−ｇｅｎｅｒａｔｅｄ）されない。従って、実質的に電気伝導度（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）の変化がなく、前記容量性センサは前記エアギャップの大きさを測定することができる。
【００３９】
次に、前記励起光源モジュールを作動させて紫外線の励起光を前記シリコン薄膜サンプルに照射する（ステップＳ１５０）。前記励起光を前記シリコン薄膜に照射することにより前記シリコン薄膜に自由キャリアが光生成される。本実施形態において、前記励起光によって生成された自由キャリアが移動する経路は、前記シリコン薄膜サンプルと平行する方向（すなわち、シリコン薄膜サンプルの厚み方向に直交する面内方向）に形成される。これによって、誘電体基板上に積層された非常に薄いシリコン薄膜の物性を測定することができる。本発明の実施形態に係るシリコン薄膜測定方法は、約１〜３００ｎｍ（ナノメートル）厚のシリコン薄膜の物性を測定することができる。
【００４０】
本実施形態において、前記励起光として紫外線を使うこともできる。一般的に、シリコン薄膜の表面において電子と正孔間の再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）は頻繁に発生するため、自由キャリアの寿命は相対的に短い。加えて、光生成されたキャリア濃度は非常に低い。例えば、５０ｎｍ厚のシリコン薄膜の表面では再結合率が約２０，０００ｃｍ／ｓであり、自由キャリアの寿命は約１００ｐｓ（ピコ秒）未満でありうる。標準シリコンサンプルであるウェハ（ｗａｆｅｒ）は、１μｓ（マイクロ秒）単位の自由キャリア寿命を有するため、前記シリコン薄膜を測定したセンサの出力は、前記ウェハを測定したセンサの出力に比べて同じ条件下で１０−４倍である。通常、シリコン薄膜の光励起（ｐｈｏｔｏｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）には、可視光線や赤外領域の光が使われるが、本発明においては、キャリア光生成比率が相対的に低い。なぜならば、相対的に厚い膜の場合は、可視光線や赤外線が容易に吸収されるが、約５０ｎｍ以下の薄膜の場合、紫外線だけが容易に吸収されるためである。例えば、５０ｎｍ厚のシリコン薄膜は、８０８ｎｍ波長の光を約１．５％未満しか吸収しないのに対し、紫外領域の３８５ｎｍ波長の光は約９０％吸収することができる。従って、本発明の実施形態に係るシリコン薄膜測定方法では、前記励起光として紫外線を使うことによって自由キャリア濃度が相対的に低くても、薄い薄膜の品質を検査することができる。
【００４１】
また、全減衰（ｆｕｌｌ  ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）する半導体フィルムの場合、励起された自由キャリアの数は、入射した光の強度で定義される。つまり、励起された自由キャリアの数は入射した光の強度に比例する。これを数式で現わすと、下記の数式（１）のようになる。
【００４２】
【数１】
2013217910.tif 000003
・・・（１）
【００４３】
前記数式（１）で、ｎｆｒｅｅｃａｒｒｉｅｒは励起された自由キャリアの数を示し、γはキャリア生成効率を示し、Ｉ０は入射光の強度を示し、αは光吸収指数を示し、ｈはシリコン薄膜の厚さを示す。従って、光吸収率が低い場合、自由キャリアの数は、シリコン薄膜の厚さに比例することになる。即ち、光吸収率が低い場合、自由キャリアの数がシリコン薄膜の厚さの影響を受けることになり、測定上の誤差を発生させる要因になる。従って、光吸収率が低い赤外線や可視光線の代わりに光吸収率の高い紫外領域の光を励起光として使うことにより、シリコン薄膜の厚さによる影響を除去することができる。
【００４４】
次に、前記容量性センサを利用して前記シリコン薄膜サンプルの電気伝導度変化量を測定する（ステップＳ１７０）。本実施形態において、前記自由キャリアの寿命は、前記シリコン薄膜サンプルに存在する欠陥の量に反比例する。従って、前記シリコン薄膜サンプルに欠陥が多く存在する場合、前記シリコン薄膜サンプルの電気伝導度の増加は相対的に少なくなる。
【００４５】
最後に、前記エアギャップの大きさ測定結果に基づいて前記電気伝導度変化量を正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚｅ）することによって、エアギャップ偏差による測定誤差を除去する（ステップＳ１９０）。本発明の実施形態に係るシリコン薄膜測定方法では、１つのシリコン薄膜サンプルに対して２回の測定を遂行する。最初の測定では、励起光源モジュールを作動させない状態で、容量性センサを利用して前記エアギャップの大きさを測定する。２回目の測定では前記励起光源モジュールを作動させた状態で、前記容量性センサを使って前記シリコン薄膜サンプルの電気伝導度変化量を測定する。この時、センサ出力の強度はエアギャップの大きさに反比例するので、前記２回目の測定はエアギャップ偏差の影響を受ける。従って、前記２回目の測定の結果を前記最初の測定結果を用いて正規化することによって、前記エアギャップ偏差による測定誤差を除去することができる。エアギャップの大きさによるセンサ出力の強度に関しては図４を参照して詳細に後述する。
【００４６】
このように、本発明の実施形態に係るシリコン薄膜測定方法によれば、自由キャリアの寿命を測定することができる。一方、本実施形態において、前記電気伝導度変化量に基づいて前記シリコン薄膜サンプルの比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を取得することができる。前記比抵抗は前記自由キャリアの寿命及びグレイン間（ｉｎｔｅｒｇｒａｉｎ）境界電位差（ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）の関数である。従って、前記比抵抗に基づいて前記結晶度を取得することができる。前記結晶度は、前記シリコン薄膜サンプルを構成するグレインが結晶化された度合を意味する。これを数式で示すと、下記の数式（２）〜数式（４）のようになる。
【００４７】
【数２】
2013217910.tif 000004
・・・（２）
2013217910.tif 000005
・・・（３）
2013217910.tif 000006
・・・（４）
【００４８】
前記数式（２）でＣはキャパシタンスを示し、εは誘電率定数を示し、Ｓは容量性センサの断面積を示し、ｄはエアギャップの大きさを示し、数式（３）でσは電気伝導度を示し、ρは比抵抗を示し、数式（４）でγはキャリア生成効率を示し、Ｉは光の強度を示し、τは電子と正孔が衝突するまでかかる時間を示し、τｆｒｅｅ=ｃａｒｒｉｅｒ−ｌｉｆｅｔｉｍｅは自由キャリアの寿命を示し、qは電荷量を示し、ｍは電子／正孔の有効質量を示し、ωは容量性センサの励起周波数を示す。 
【００４９】
数式（４）を参照すれば、キャパシタンスは自由キャリアの寿命に比例する（即ち、自由キャリア再結合中心の数に反比例する）。また、キャパシタンスは電子と正孔が衝突するまでかかる時間に比例する（即ち、グレイン境界密度に反比例する）。即ち、前記容量性センサを利用して前記シリコン薄膜サンプルのキャパシタンスを測定すると、数式（１）及び数式（２）に基づいて電気伝導度及び比抵抗を取得することができ、数式（４）に基づいて前記シリコン薄膜サンプルの結晶度及び欠陥の程度を直ちに推定することができる。
【００５０】
本実施形態において、前記比抵抗は、互いに異なるレーザー光強度でアニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）されて、互いに異なる結晶度を有する複数のシリコン薄膜サンプルに対する前記容量性センサの出力信号に基づいて決定されてもよい。
【００５１】
図２は図１のシリコン薄膜測定方法を適用した一例を示す図面である。
【００５２】
図２を参照すれば、シリコン薄膜サンプル２３０上に容量性センサのプローブ２１０が、所定のエアギャップ２５０を設けて離隔して配置されている。本実施形態において、シリコン薄膜サンプル２３０の厚さは約２４ｎｍ（垂直方向に拡大されて図示）であり、エアギャップ２５０は約２５０μｍである。図示はしなかったが、シリコン薄膜サンプル２３０は約０.４ｍ厚のガラス基板に積層されていてもよい。
【００５３】
シリコン薄膜サンプル２３０の反対側の側面から励起光ＥＬが照射されると、シリコン薄膜サンプル２３０に自由キャリアが生成される。本実施形態において、容量性センサ２１０の中央電極２１２が、正／負電極になり、誘電体２１４を間に設けて離隔されている側面電極２１６が負／正電極になることができる。例えば、中央電極２１２が正電極であり、側面電極２１６が負電極である時、中央電極２１２から出て側面電極２１６に入る方向に電場が形成される。前記光生成された自由キャリアは前記電場によってシリコン薄膜サンプル２５０の表面に移動することができる。この時、前記自由キャリアの移動によって電流が形成され、電流経路Ｒｇはシリコン薄膜サンプル２３０に平行する方向（すなわち、シリコン薄膜サンプルの積層方向に直交する面内方向）に形成されてもよい。
【００５４】
本実施形態において、励起光ＥＬの光強度（ｌｉｇｈｔ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は約１〜１００ｋＨｚの変調周波数で変調することができる。励起光源モジュール（図示せず）は所定の波長を有する励起光ＥＬを出力することができる。望ましくは、励起光ＥＬは紫外線であってもよい。励起光ＥＬは光強度が周期的に変わるように変調することができる。例えば、励起光ＥＬの光強度は連続的なパルスを有するパルス波、サイン波、コサイン波などの形態を有するように変調されてもよい。
【００５５】
図３は自由キャリア濃度と比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）との関係を示す図面である。
【００５６】
図３を参照すれば、自由キャリアの濃度と比抵抗は反比例するということが分かる。一般的には、薄膜の電気伝導度（比抵抗に反比例、数式（３）参照）が素子の物理的な理解のために取得すべき因子（ｆａｃｔｏｒ）であるが、キャリアの濃度のほうがより有用な因子になることもある。図２に図示したように、容量性センサ２１０を利用して、シリコン薄膜サンプル２３０のキャリア濃度を測定し、図３のグラフに基づいて前記キャリア濃度を薄膜の比抵抗として変換することもできる。
【００５７】
このように、本発明の実施形態に係るシリコン薄膜測定方法によれば、シリコン薄膜サンプルの結晶度（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ）及び自由キャリアの寿命を測定することができる。また、本実施形態において、前記電気伝導度変化量に基づいて前記シリコン薄膜サンプルの比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を取得することができる。前記比抵抗は前記自由キャリアの寿命及びグレイン間（ｉｎｔｅｒｇｒａｉｎ）境界電位差（ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）の関数である。
【００５８】
図４はエアギャップの大きさによるセンサ出力の強度を示す図面である。
【００５９】
図４を参照すれば、エアギャップの大きさとセンサ出力の強度が反比例することが分かる。従って、エアギャップを小さくするほど、より大きいセンサ出力を得ることができる。しかし、上述したように、エアギャップ偏差による測定誤差の大きさは、エアギャップの大きさに反比例するので、エアギャップが小さいほどエアギャップの偏差による測定誤差がより大きくなる。従って、１つのシリコン薄膜サンプルに対して２回の測定を遂行し、２回目の測定の結果を用いて最初の測定の結果を正規化することによって、前記エアギャップ偏差による測定誤差を除去することができる。
【００６０】
図５は容量性センサのプローブの直径によるセンサ出力の強度を示す図面である。
【００６１】
図５を参照すれば、容量性センサのプローブの直径とセンサ出力の強度が反比例することが分かる。即ち、直径が大きいプローブを使えばセンサ出力を大きくすることができる。ただし、センサの分解能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が落ちる。これは後述するように、本発明の実施形態によりシリコン薄膜上の狭い領域で自由キャリアを移動させることによって解決することができる。前記分解能の向上に関しては図８を参照して詳細に後述する。
【００６２】
図６は本発明の実施形態に係るシリコン薄膜欠陥検出方法を示すフローチャートである。
【００６３】
図６を参照すれば、まず、検出電極（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、電荷供給電極（ｃｈａｒｇｅ  ｐｕｍｐｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び基準電極（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を備える容量性（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）センサをシリコン薄膜サンプル上に所定のエアギャップ（ａｉｒｇａｐ）を設けて離隔して配置する（ステップＳ５１０）。
【００６４】
次に、前記容量性センサを作動させ（ステップＳ５２０）、前記電荷供給電極と前記基準電極との間に形成されるキャパシタンスを測定して前記容量性センサに存在する残留電荷（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｈａｒｇｅ）の電荷量を測定する（ステップＳ５３０）。本発明の実施形態に係るシリコン薄膜欠陥検出方法は、電荷量の変化を測定して前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度を測定するが、自由キャリアを光生成する前に前記容量性センサに残留電荷が残っていることがある。前記残留電荷は測定誤差を発生させるため、前記電荷量の変化から前記残留電荷の電荷量を差引くことによって、測定誤差を除去する。
【００６５】
励起光源モジュールを作動させ、前記電荷供給電極の下方に位置する前記シリコン薄膜サンプルの第１領域、前記検出電極の下方に位置する前記シリコン薄膜サンプルの第２領域、及び前記第１領域と前記第２領域との間に存在する前記シリコン薄膜サンプルのジャンクション（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）領域にのみ励起光を照射する（ステップＳ５４０）。励起光の照射に関して図７及び図８を先に参照して説明する。
【００６６】
図７は一般的な照射方式による容量性センサの動作を示す図面であり、図８は本発明の一実施形態に係る集中照射方式による容量性センサの動作を示す図面である。
【００６７】
図７を参照すれば、シリコン薄膜サンプル上に光照射領域６１０ａが円形に形成される。これに伴い、光照射領域６１０ａで自由キャリアが光生成される。光照射領域６１０ａ上には、容量性センサがエアギャップを設けて離隔して配置され、前記容量性センサは第１電極６３０及び第２電極６５０を含む。前記光生成された自由キャリアは、第１電極６３０の下に位置するシリコン薄膜サンプルの第１領域から第２電極６５０の下に位置するシリコン薄膜サンプルの第２領域に移動する。
【００６８】
図８を参照すれば、第１電極６３０の下方に位置する前記第１領域、第２電極６５０の下方に位置する前記第２領域、及び前記第１領域と前記第２領域との間に存在するシリコン薄膜サンプルのジャンクション（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）領域６１５にのみ励起光が照射される。ここで、光照射領域６１０ｂはジャンクション領域６１５を中心に左右対称で形成される。上記実現のために、励起光源モジュールと前記シリコン薄膜サンプルとの間に光照射領域６１０ｂと同じ形のフィルタが取り付けられる。光照射領域６１０ｂに沿って自由キャリアが光生成されるが、前記第１領域で生成された自由キャリアは、全部ジャンクション領域６１５を通過して前記第２領域に移動する。この時、図７に図示した第１電極６３０及び第２電極６５０と、図８に図示した第１電極６３０及び第２電極６５０の面積が各々同一であり、図７に図示した前記第１領域及び前記第２領域と、図８に図示した前記第１領域及び前記第２領域の面積が各々同一であるので、前記第１領域から前記第２領域に移動する自由キャリアの総電荷量が同一である（移動する総電荷量を矢印の数で表示）。結果的に、図８に図示した集中照射方式の場合、ジャンクション領域６１５で多量の自由キャリアが移動するので分解能を向上させることができる。即ち、ジャンクション領域６１５に存在しうる欠陥を高い分解能で検出することができる。
【００６９】
再び、図６を参照すれば、前記第１領域で前記ジャンクション領域を通過して前記第２領域に移動する移動電荷（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ  ｃｈａｒｇｅ）の電荷量を測定することによって、前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度（ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が測定される（ステップＳ５５０）。続いて、前記移動電荷の電荷量から前記残留電荷の電荷量を差引くことによって有効電荷の電荷量を取得する（ステップＳ５６０）。最後に、前記有効電荷の電荷量を分析して前記ジャンクション領域に存在する欠陥を検出する（ステップＳ５７０）。
【００７０】
本実施形態において、前記移動電荷の電荷量から前記残留電荷の電荷量を差引くことによって容量性センサに含まれる演算増幅器の熱ドリフト（ｔｈｅｒｍａｌ  ｄｒｉｆｔ）及び外部電磁気ノイズを除去することができる。これによって、測定誤差が除去されて測定の精度を向上させることができる。
【００７１】
本実施形態において、前記励起光はレーザーパルス光でありうる。例えば、前記励起光は波長が３８５ｎｍの紫外線レーザーでありうる。この時、前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度は、前記レーザーパルス光のエネルギに比例する。従って、エネルギが相対的に高い紫外線レーザーを使えばセンサ出力を向上させることができる。また、前記シリコン薄膜サンプルの光伝導度は、前記シリコン薄膜サンプルの欠陥の大きさに反比例する。従って、前記光伝導度を測定して前記シリコン薄膜サンプルの欠陥を検出することができる。
【００７２】
図９は図７及び図８の容量性センサらの測定性能を示す図面である。
【００７３】
図７、図８及び図９を共に参照して一実験例を説明する。１ｍｍ２の検出領域に大きさ１０μｍ２の欠陥が存在する時、前記一般的な照射方式の容量性センサと前記集中照射方式の容量性センサで各々前記欠陥を検出した。１ｍｍ２の検出領域に大きさ１０μｍ２の欠陥が存在する場合、光伝導度は約２倍悪くなる（比抵抗は約２倍大きくなる）。前記集中照射方式の容量性センサの場合、約３０％の比抵抗変化を検出するのに対し、前記一般的な照射方式の容量性センサは、約０.０１％の比抵抗変化を検出した。結果的に、前記集中照射方式の容量性センサがより高い検出性能を有するということが分かる。
【００７４】
また、図９のグラフを参照すれば、１ｍｍ２の検出領域に大きさ１０μｍ２の欠陥が存在する場合、前記集中照射方式の容量性センサは比抵抗変化を線形に検出するのに対し、前記一般的な照射方式の容量性センサは比抵抗変化をほとんど検出できないということが分かる。
【００７５】
図１０は本発明の実施形態に係るシリコン薄膜欠陥検出装置を示すブロック図である。
【００７６】
図１０を参照すれば、シリコン薄膜欠陥検出装置８００は、励起光源モジュール８１０、容量性センサ８２０、ＡＤコンバータ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ＡＤＣ）８４０、及びパルス発生器（ｐｕｌｓｅ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、）８３０を含む。
【００７７】
容量性センサ８２０はプローブ８２４を含み、プローブ８２４は電荷供給電極（ｃｈａｒｇｅ  ｐｕｍｐｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、前記電荷供給電極を中心に対称に配置され同じキャパシタンスを有する検出電極（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、基準電極（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、を備える。
【００７８】
励起光源モジュール８１０は、光源８１２、マスク８１４、及びレンズ８１６を含む。光源８１２は光強度が周期的に変わるように変調した励起光ＥＬを出力することができる。例えば、励起光ＥＬの強度は、連続的なパルスを有するパルス波、サイン波、コサイン波などのような形態を有するように変調することができる。実施形態により、光源８１２は、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）、レーザーダイオードなどで実現されてもよい。レンズ８１６は、光源８１２から放出された励起光ＥＬをシリコン薄膜サンプル８２２に集中させることができる。実施形態により、レンズ８１６により、励起光ＥＬの拡散角を調節してもよい。例えば、光源８１２とレンズ８１６の間隔を制御して励起光ＥＬの拡散角を調節してもよい。
【００７９】
励起光源モジュール８１０は、前記電荷供給電極、前記検出電極、前記電荷供給電極と前記検出電極との間に存在するジャンクション（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）領域に対応するシリコン薄膜サンプルに局所的に励起光を照射する。この時、励起光源モジュール８１０は図６及び図８を参照して説明した集中照射方式によって励起光を照射することができる。以下、重複する説明は省略する。実施形態により、励起光源モジュール８１０とシリコン薄膜サンプル８２２との間に、シリコン薄膜サンプル８２２上に形成される光照射領域と同じ形のフィルタ８２６を取り付けることができる。励起光ＥＬがフィルタ８２６を通過すると、励起光ＥＬが前記光照射領域にのみ入射する。
【００８０】
パルス発生器８３０は、容量性センサ８２０にセンサ駆動電圧ＳＤＶを印加して容量性センサ８２０を作動させる。さらに、励起光源モジュール８１０に光源トリガパルス（ｔｒｉｇｇｅｒ  ｐｕｌｓｅ）ＬＴＰを印加して励起光源モジュール８１０を活性化させ、ＡＤコンバータ８４０にＡＤＣトリガパルスＣＴＰを印加してＡＤコンバータ８４０を活性化させる。
【００８１】
ＡＤコンバータ８４０は、容量性センサ８２０から電荷量形態で出力されるセンサ出力ＳＮ＿ＯＵＴを受信する。本実施形態において、ＡＤコンバータ８４０は、センサ出力ＳＮ＿ＯＵＴをデジタル信号に変換してコンピュータ８５０に伝送することができる。
【００８２】
図１１は図１０のシリコン薄膜欠陥検出装置の動作を示すグラフである。以下、図１０及び図１１を参照してシリコン薄膜欠陥検出装置８００の動作を説明する。
【００８３】
先ず、パルス発生器８３０は容量性センサ８２０にセンサ駆動電圧ＳＤＶを印加して容量性センサ８２０を作動させる。本実施形態において、センサ駆動電圧ＳＤＶは、１０〜１０００ｋＨｚの周波数で駆動される。本発明の実施形態によれば、パルス発生器８３０は、先ず、高電圧のセンサ駆動電圧ＳＤＶを容量性センサ８２０に印加する。例えば、センサ駆動電圧ＳＤＶは、約１５Ｖでありうる。この時、励起光源モジュール８１０は非活性化されている。そうすると、シリコン薄膜サンプル８２２の高い表面抵抗のためにセンサ出力ＳＮ＿ＯＵＴは実質的に０に近い値になる。所定の時間遅延（ｔｉｍｅ  ｄｅｌａｙ）以後に前記センサ駆動電圧ＳＤＶが安定化されれば、パルス発生器８３０はＡＤＣトリガパルスＣＴＰをＡＤコンバータ８４０に印加する。前記時間遅延は普通１０μｓ以下でありうる。ＡＤＣトリガパルスＣＴＰを受信したＡＤコンバータ８４０は容量性センサ８２０からセンサ出力ＳＮ＿ＯＵＴを受信する。この時、前記センサ出力ＳＮ＿ＯＵＴは容量性センサ８２０のプローブ８２４に存在する残留電荷の電荷量に関する情報を含んでいる。
【００８４】
次に、パルス発生器８３０は、励起光源モジュール８１０に光源トリガパルスＬＴＰを印加して励起光源モジュール８１０を作動させる。これによって、励起光源モジュール８１０は、励起光ＥＬを出力することができる。励起光ＥＬはマスク８１４、レンズ８１６及びフィルタ８２６を通過してシリコン薄膜サンプル８２２に入射することができる。そうすると、容量性センサ８２０のプローブ８２４に対応するシリコン薄膜サンプル８２２の光照射領域で多数の自由キャリアが生成される。前記自由キャリアの移動によって電荷量の変動が発生し、容量性センサ８２０は前記移動電荷の電荷量に関する情報を含むセンサ出力ＳＮ＿ＯＵＴをＡＤコンバータ８４０に伝送する。
【００８５】
本実施形態において、ＡＤコンバータ８４０は前記移動電荷の電荷量から前記残留電荷の電荷量を差引くことによって有効電荷の電荷量を取得することができる。また、ＡＤコンバータ８４０及びコンピュータ８５０は、前記有効電荷量に基づいてシリコン薄膜サンプル８２２の光伝導度を求め、前記光伝導度に基づいてシリコン薄膜サンプル８２２の欠陥を検出することができる。本実施形態において、容量性センサ８２０のオーバーチャージ（ｏｖｅｒｃｈａｒｇｉｎｇ）を防止するために、次の測定周期でパルス発生器８３０は、低電圧のセンサ駆動電圧ＳＤＶを容量性センサ８２０に印加することができる。例えば、センサ駆動電圧ＳＤＶは約−１５Ｖであってもよい。
【００８６】
図１２は図１０のシリコン薄膜欠陥検出装置を立体で具現した一例を示す図面である。
【００８７】
図１２に図示した通り、シリコン薄膜欠陥検出装置上にシリコン薄膜サンプル９９０を所定のエアギャップを設けて離隔し配置することができる。本実施形態において、光照射領域９９２はジャンクション領域９９４を中心にして、両側に対称な形であってもよい。例えば、光照射領域９９２は、２つの扇形であってもよい。上述した通り、光源モジュールとシリコン薄膜サンプル９９０との間に光照射領域９９２と同じ形のフィルタを取り付けることによって、シリコン薄膜サンプル９９０上に光照射領域９９２を形成することができる。
【００８８】
図１２に図示した通り、光照射領域９９４は、容量性センサ９００の検出電極９１２及び電荷供給電極９１０の一部に対応する位置に形成される。また、基準電極９１４は、電荷供給電極９１０を中心にして検出電極９１２と対称に配置されることができる。基準電極９１４には光が照射されず、容量性センサ９００の残留電荷を測定することに使われる。演算増幅器９３０は、電極９１０、９１２、９１４から生成されたセンサ出力を受信し増幅することができる。さらに、外部回路と接続されるコネクタ９５０を介して前記センサ出力を伝送することができる。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９０】
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。本発明によれば、非接触、非破壊にて自由キャリアの寿命及びシリコン薄膜の結晶度を測定することができる。
【００９１】
また、本発明の実施形態に係るシリコン薄膜欠陥検出方法及び装置は、シリコン薄膜上の狭い領域で自由キャリアを移動させることによって高い分解能で前記シリコン薄膜に存在する欠陥を検出することができる。
【００９２】
本発明の実施形態に係るシリコン薄膜欠陥検出方法及び装置は、検出電極、電荷供給電極及び基準電極を備える容量性センサを利用してシリコン薄膜の狭い領域の欠陥を検出することができる。
【００９３】
ただし、本発明の効果はこれに限定されるのではなく、本発明の思想、及び領域から逸脱しない範囲で多様に拡張される。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は半導体素子の品質を検査する様々な応用分野において幅広く適用することができる。特に、シリコン薄膜の欠陥を検出する検査装置及び検査システムにおいて有用に使うことができる。
【符号の説明】
【００９５】
２１０、８２４    プローブ
２１２    中央電極
２１４    誘電体
２１６    側面電極
２３０、８２２、９９０    シリコン薄膜サンプル
２５０    エアギャップ
ＥＬ    励起光
６１０ａ、６１０ｂ、９９２    光照射領域
６１５、９９４    ジャンクション領域
６３０    第１電極
６５０    第２電極
８１０    励起光現モジュール
８１２    光源
８１４    マスク
８１６    レンズ
８２０    容量性センサ
８２６    フィルタ
８３０    パルス発生器
８４０    ＡＤコンバータ
８５０    コンピュータ
９１０    電荷供給電極
９１２    検出電極
９１４    基準電極
【図１】
2013217910.tif 000007
【図２】
2013217910.tif 000008
【図３】
2013217910.tif 000009
【図４】
2013217910.tif 000010
【図５】
2013217910.tif 000011
【図６】
2013217910.tif 000012
【図７】
2013217910.tif 000013
【図８】
2013217910.tif 000014
【図９】
2013217910.tif 000015
【図１０】
2013217910.tif 000016
【図１１】
2013217910.tif 000017
【図１２】
2013217910.tif 000018