DE69511339T2 - Kontaktlose Schichtwiderstandsmessung, Methode und Apparat - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des Testens von Halbleiter-Wafern und insbesondere auf eine nichtkontaktierende Methode und einen Apparat für das Testen solcher Wafer.
• Es gibt eine Vielzahl wichtiger Messungen, die an einem Halbleiter-Wafer vorgenommen werden müssen, um zu bestimmen, ob er für das weitere Verarbeiten des Bausteins geeignet ist, und um Prozeßregelungen vorzunehmen. Beispiele solcher Messungen schließen Messungen der Dotierungskonzentration, Messungen der Ladungsspeicherzeit und allgemeine Ableitungsmessungen ein. Jedoch haben die gegenwärtigen Meßverfahren Reproduzierbarkeitsprobleme, und diejenigen Verfahren, die Metall-Oxid-Halbleiter-Strukturen, abgekürzt als MOS (metal-oxide-semiconductor)-Strukturen benutzen, um die Messungen vorzunehmen, zerstören den zu prüfenden Wafer.
• Fortschritte in der Halbleitertechnologie stellen neue Anforderungen an Geräte zur Messung elektrischer Eigenschaften und zugehöriger Meßmöglichkeiten auf, z. B. eine Forderung, den durch Epitaxie und Ionenimplantation erzeugten Schichtwiderstand RS in einem hohen RS-Bereich in der Größenordnung von mehr als 500 Ohm/Quadrat zu überwachen. Übliche bekannte Meßapparate und Verfahren schließen Sonden- Technologie ein durch die Benutzung mechanischer Sonden, wie z. B. die gut bekannten 4-Punkt-Sondenverfahren. Die Sonden- Technologie hat jedoch aufgrund von Sondierungsfehlern Begrenzungen.
• Zum Beispiel ist beim Messen des Schichtwiderstandes einer niedrig dosierten, flachen, implantierten Schicht auf einem Halbleiter-Wafer die Vier-Punkt-Sondentechnik in hohem Maße empfänglich für Fehler. Zum Beispiel erhöht die Benutzung mechanischer Sonden die Wahrscheinlichkeit in hohem Maße, daß eine Sonde eine implantierte Schicht durchstößt. Sonden sind generell nicht in der Lage, einen adäquaten ohmschen Kontakt zu einer hochohmigen, niedrig dosierten, implantierten Schicht herzustellen. Darüberhinaus können Sondendrücke, die nötig sind, um einen ohmschen Kontakt mit einer implantierten Schicht herzustellen, eine P-N-Sperrschichtableitung zwischen der implantierten Schicht und einem darunter liegenden Testwafer entgegengesetzter Leitfähigkeit schaffen. Aus diesen und anderen Gründen sind die mechanischen Sonden-Techniken inadäquat für die Erfordernisse moderner Notwendigkeiten zur Halbleiterüberwachung.
• Es wäre daher wünschenswert, eine alternative Methode und einen Apparat für das Erhalten von " sondenartigen 4- Punkt"- Messungen anzugeben. Solch ein Apparat und solch eine Methode sollten gut geeignet sein für das Liefern gewünschter "sondenartiger 4-Punkt"-Messungen und darüberhinaus eine akzeptable Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Messungen besitzen, die für moderne Bedürfnisse zur Halbleiterüberwachung geeignet sind.
• In Measurement Science & Technology, vol. 1, No. 7, Juli 1990, Seiten 621-623 ist die Anwendung eines Abtastmikroskops mit Photonen für das nichtzerstörende Feststellen von Widerstandsriefelungen in einem Siliziumwafer beschrieben. Eine induzierte Oberflächen-Fotospannung wird kapazitiv festgestellt.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Apparat und eine Methode zur kontaktfreien Schichtwiderstandsmessung anzugeben.
• Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Apparat und eine Methode zur kontaktfreien Schichtwiderstandsmessung anzugeben, die die Fähigkeit besitzen, den Schichtwiderstand einer verlangten Schicht mit hoher Genauigkeit zu messen, wobei die verlangte Schicht eine niedrig dosierte und flache implantierte Schicht umfaßt.
• Gemäß der Erfindung wird ein Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung zum Messen des Schichtwiderstandes einer verlangten Schicht einer ersten Leitfähigkeit, die auf einem darunter liegenden Substrat entgegengesetzter Leitfähigkeit gebildet ist, gemäß Anspruch 1 anzugeben. Der Apparat umfaßt das Folgende. Eine Einrichtung zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität bestimmt einen Betrag an Sperrschichtkapazität der Sperrschicht zwischen der verlangten Schicht und dem darunter liegenden Substrat und liefert weiter ein Signal, das die Sperrschichtkapazität anzeigt. Eine Einrichtung zum Erzeugen einer punktartig anschließbaren Foto- Wechselspannung erzeugt eine punktartig anschließbare Foto- Wechselspannung zwischen der verlangten Schicht und dem darunter liegenden Substrat, wobei die Fotospannung eine sinusförmige Größe und Frequenz aufweist und weiter sich radial nach außen von einer punktartigen Anschlußstelle längs der verlangten Schicht aufgrund der widerstandsbehafteten Natur der verlangten Schicht mit einer Dämpfung und Phasenverschiebung ausbreitet. Die Einrichtung zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung liefert ferner ein Signal, das die sinusförmige Frequenz der Wechselspannung anzeigt. Eine Einrichtung zum Überwachen der Dämpfung und Phase überwacht die Dämpfung und Phasenverschiebung der sich ausbreitenden Foto-Wechselspannung als eine Funktion des radialen Abstandes von der punktartigen Anschlußstelle. Die Einrichtung zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung liefert weiter erste und zweite Ausgangssignale, die eine erste und eine zweite überwachte Größe und eine Phase in ersten bzw. zweiten radialen Abständen anzeigen. Schließlich spricht die Einrichtung zum Erzeugen eines Schichtwiderstandssignales auf das Signal für die Sperrschichtkapazität an, das sinusförmige Frequenzsignal und die ersten und zweiten Signale für die Dämfpung und Phasenverschiebung, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Schichtwiderstand RS der verlangten Schicht gemäß einem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell anzeigt.
• Außerdem wird gemäß der Erfindung eine Methode zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung gemäß Anspruch 12 angegeben zum Messen des Schichtwiderstandes einer verlangten Schicht einer ersten Leitfähigkeit, die auf einem darunter liegenden Substrat entgegengesetzter Leitfähigkeit gebildet wird. Die Methode umfaßt die Schritte des: a) Bestimmens eines Betrages an Sperrschichtkapazität einer Sperrschicht zwischen der verlangten Schicht und dem darunter liegenden Substrat und Lieferns eines Signals, das die Sperrschichtkapazität anzeigt, b) Erzeugens einer punktartig anschließbaren Foto- Wechselspannung zwischen der verlangten Schicht und dem darunter liegenden Substrat, wobei die Fotospannung einen sinusförmige Größe und Frequenz aufweist und sich weiter radial nach außen von einer punktartigen Anschlußstelle längs der verlangten Schicht aufgrund der widerstandsbehafteten Natur der verlangten Schicht mit einer Dämpfung und Phasenverschiebung ausbreitet, und Lieferns eines Signales, das die sinusförmige Frequenz angibt, c) Überwachens der Dämpfung und Phasenverschiebung der sich ausbreitenden Foto-Wechselspannung als Funktion des radialen Abstandes von der punktartigen Anschlußstelle, und Lieferns erster und zweiter Ausgangssignale, die eine erste und eine zweite überwachte Größe und Phase bei ersten bzw. zweiten radialen Abständen anzeigen und d) Vorsehens einer Einrichtung, die anspricht auf die Sperrschichtkapazität, das sinusförmige Frequenzsignal und die ersten und zweiten Dämpfungs- und Phasenverschiebungssignale zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen Schichtwiderstand RS der verlangten Schicht gemäß einem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell anzeigt.
• Die vorstehenden und andere Lehren der vorstehenden Erfindung werden offensichtlicher bei einer genauen Beschreibung der besten Art, die Erfindung auszuführen, wie das unten angegeben ist. Bei der folgenden Beschreibung wird auf die zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszahlen benutzt werden, um gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten zu identifizieren und in denen:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht, mit Teilen im Schnitt, eines Apparates zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
• Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Teiles einer Einrichtung zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung im Hinblick auf einen zu testenden Wafer gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
• Fig. 3 ein Flußdiagramm der Methode gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 4 ein genaues Flußdiagramm eines Teiles des Flußdiagramms der Fig. 3 ist,
• Fig. 5 ein genaues Flußdiagramm eines anderen Teiles des Flußdiagramms der Fig. 3 ist und
• Fig. 6 eine schematische Ansicht, mit Teilen im Schnitt, eines anderen Ausführungsbeispieles gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Es wird jetzt auf Fig. 1 Bezug genommen. Darin ist ein Apparat 100 zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung dargestellt. Der Apparat 100 mißt gemäß einem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell einen Schichtwiderstand (RS) einer verlangten Schicht 10 eines ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einem darunter liegenden Substrat 12 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet wurde. Die verlangte Schicht 10 kann z. B. bestehen aus einer ionenimplantierten Schicht, einer Epitaxieschicht oder einer invertierten Siliziumoberfläche. Insbesondere kann die Schicht 10 aus einer schwach dotierten, ionenimplantierten Schicht vom N-Typ bestehen. Das Substrat 12 kann aus einem Substrat vom P-Typ bestehen, das eine vorgeschriebene Dotierungskonzentration aufweist. Ein geeignetes Vakuumspannfutter 14 hält das Substrat 12 sicher in einer gewünschten Position, wobei das Vakuumspannfutter in der Technik gut bekannt ist. Halbleitersubstrate, ionenimplantierte Schichten, Epitaxischichten und invertierte Siliziumoberflächen sind ebenfalls in der Technik gut bekannt und werden hier nur kurz beschrieben.
• Der Apparat 100 enthält eine Einrichtung 102 zum Bestimmen einer Sperrschichtkapazität, um einen Betrag an Sperrschichtkapazität für die Sperrschicht zwischen der verlangten Schicht 10 und dem darunter liegenden Substrat 12 zu bestimmen. Die Einrichtung 102 zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität liefert ein Ausgangssignal, das die Sperrschichtkapazität, z. B. über die Signalleitung 103, anzeigt.
• Die Einrichtung 102 der Fig. 1 zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität kann ein geeignetes Eingabegerät umfassen zum Eingeben eines Eingangssignals, das repräsentativ ist für einen bekannten Betrag der Sperrschichtkapazität der Sperrschicht zwischen der verlangten Schicht 10 und dem darunter liegenden Substrat 12. Solch ein Eingabegerät kann einen Konsolenblock oder eine Tastatur umfassen, um Informationen über die bekannte Sperrschichtkapazität einzugeben. In Fällen, in denen die Sperrschichtkapazität nicht bekannt ist, kann die Einrichtung 102 zum Bestimmen einer Sperrschichtkapazität eine Einrichtung umfassen zum Messen der Sperrschichtkapazitat der verlangten Schicht und des darunter liegenden Substrates oder alternativ einer elektrischen Eigenschaft, die dem Betrag der Sperrschichtkapazität entspricht. Zum Beispiel kann solch eine Einrichtung zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität irgendein geeignetes, handelsübliches Meßgerät zur Messung des spezifischen Widerstandes enthalten, in dem die Sperrschichtkapazität als eine Funktion des gemessenen spezifischen Widerstandes unter Benutzung von in der Technik gut bekannten Methoden bestimmt werden kann. Das heißt, unter der Annahme einer schrittweisen Approximation ist die Sperrschichtkapazität eine Funktion der Dotierungskonzentration des Substrates, die eine Funktion des spezifischen Widerstandes ist, wie das in der Referenz von J. C. Irvin, Resistivity of Bulk Silicon and of Diffused Layers in Silicon, Beil System Tech. J., Vol. 41, SS. 387-410, 1962 und B. G. Streetman, Solid State Electronic Devices, SS. 187-191, 1972 beschrieben ist. Mit anderen Worten, der spezifische Widerstand kann benutzt werden, um die Dotierungskonzentration zu bestimmen, aus der die Sperrschichtkapazität bestimmt werden kann.
• Eine Einrichtung 104 (siehe Fig. 1) zum Erzeugen einer punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung ist vorgesehen. Die Einrichtung 104 erzeugt eine punktartig anschließbare Foto-Wechselspannung, die eine sinusförmige Größe M und Modulationsfrequenz F an einer punktartigen Anschlußstelle 106 (angegeben in Fig. 1) zwischen der verlangten Schicht und dem darunter liegend Substrat 12 aufweist. Die punktartig anschließbare Foto-Wechselspannung breitet sich radial nach außen aus von der punktartigen Anschlußstelle 106 seitlich durch die Masse der verlangten Schicht 10 aufgrund der widerstandsbehafteten Natur der verlangten Schicht 10 bei einer entsprechenden Dämpfung und Phasenverschiebung. Die Einrichtung 104 zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung liefert ferner ein Ausgangssignal, das die sinusförmige Modulationsfrequenz F auf der Signalleitung 105 anzeigt.
• Es wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Einrichtung 104 zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung umfaßt irgendeine geeignete Lichtquelle 124, wie z. B. eine Leuchtdiode. Die Lichtquelle 124 kann weiter eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 0,65 bis 0,94 Mikrometer einschließen. Die spezielle Lichtquelle 124 wird gemäß dem besonderen Anforderungen für die Schichtwiderstandsmessung ausgewählt. Zum Beispiel können die Anforderungen einer bestimmten Schichtwiderstandsmessung beispielsweise das Minimieren des Betrages von seitlich gestreutem Licht umfassen und/oder das Erreichen einer verlangten Lichtfleckgröße der punktartig anschließbaren Fotospannung.
• Es wird immer noch auf die Fig. 1 Bezug genommen. Die Lichtquelle 124 ist elektrisch mit einer Einrichtung 126 zur Signalerzeugung über das steuerbare Schaltmittel 125 verbunden, das in Fig. 1 in einer normalerweise geschlossenen Position dargestellt ist. Das steuerbare Schaltmittel 125 kann irgendeinen geeigneten steuerbaren Schalter umfassen, bei dem ein gemeinsamer Knoten 123 zwischen zumindest zwei Ausgängen 125A und 1258 schaltbar ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Ausgang 125A mit einer Lichtquelle 124 verbunden. Das Schaltmittel 125 wird über ein Signal gesteuert, das auf der Signalleitung 127 empfangen wird. Die Lichtquelle 124 wird durch die Einrichtung 126 zur Signalerzeugung gespeist, wobei die Einrichtung 126 zur Signalerzeugung aus irgendeiner geeigneten Einrichtung zum Erzeugen eines Signals mit sinusförmiger Modulationsfrequenz bestehen kann. Ein geeigneter Frequenzzähler 200 überwacht das Ausgangssignal V( M , F) der Einrichtung 126 zur Signalerzeugung und liefert ein Rückkopplungssignal, das die Modulationsfrequenz F auf der Signalleitung 105 anzeigt.
• Die Einrichtung 104 zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Fotospannung umfaßt weiter eine optische Lichtröhre oder eine Glasfaser 129 zum Leiten einer sinusförmigen Beleuchtung der Lichtquelle 124 auf die punktartige Anschlußstelle 106. In den Fällen, in denen keine Lichtröhre oder keine Glasfaser benutzt wird, wird die Lichtquelle 124 durch geeignete Einrichtungen positioniert und fokussiert, um ihr Licht auf die gewünschte Stelle zu leiten und um eine gewünschte Fleckgröße zu erzeugen. Wie das in Fig. 1 dargestellt ist, wird die sinusförmige Beleuchtung der Lichtquelle 124 durch die Lichtröhre 129 geleitet, um einen begrenzten Lichtfleck 1250 (siehe Fig. 2) auf der oberen Fläche der verlangten Schicht 10 zu bilden. Der begrenzte Lichtfleck 125 kann einen Durchmesser in der Größenordnung von 2 mm oder weniger umfassen.
• Es wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung überwacht die Dämpfung und Phasenverschiebung der sich ausbreitenden Foto-Wechselspannung als eine Funktion des radialen Abstandes von der punktartigen Anschlußstelle 106. Die Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung liefert erste bzw. zweite Ausgangssignale V&sub1;( V&sub1; , β&sub1;) und V&sub2;( V&sub2; , β&sub2;), die eine erste bzw. eine zweite überwachte Größe V und Phase β in einem ersten bzw. zweiten effektiven radialen Abstand r&sub1; bzw. r&sub2; anzeigen. Das heißt, das erste Ausgangssignal V&sub1;( V&sub1; , β&sub1;) auf den Signalleitungen 112 und 114 (siehe Fig. 1) zeigt eine überwachte V&sub1; bzw. Phase β&sub1; in einem ersten effektiven radialen Abstand r&sub1; (siehe Fig. 2) an. Das zweite Ausgangssignal V&sub2; ( V&sub2; , β&sub2;) auf den Signalleitungen 116 und 118 (siehe Fig. 1) zeigt die überwachte Größe V&sub2; bzw. Phase β&sub2; in einem zweiten effektiven radialen Abstand r&sub2; (siehe Fig. 2) an. Beachte, daß zumindest die Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung und die verlangte Schicht 10 und das darunter liegende Substrat 12 in einem nicht dargestellten, lichtdichten Gehäuse untergebracht sein sollten, um unerwünschte fotoinduzierte Leckströme während der Schichtswiderstandsmessung zu verhindern.
• Es wird jetzt auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Die Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung umfaßt erste bzw. zweite kapazitiv gekoppelte Aufnahmeplatten 130 bzw. 132, die an dem Basisglied 109 (in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt) durch geeignete Mittel befestigt sind. Die ersten bzw. zweiten kapazitiv gekoppelten Aufnahmeplatten 130 bzw. 132 sind konzentrisch zu dem begrenzten Lichtfleck 1250 und der punktartigen Anschlußstelle 106. Vorzugsweise bestehen die ersten bzw. zweiten Aufnahmeplatten 130 und 132 aus flachen, leitenden Metallringen, die einen ersten bzw. einen zweiten effektien Radius r&sub1; bzw. r&sub2; aufweisen. Der zweite Radius r&sub2; umfaßt einen Radius größer als der erste Radius r&sub1;, wobei die Radien gemäß einer verlangten Spannungscharakteristik des vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodells ausgewählt sind, wie das weiter unten erläutert wird. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung eine Einrichtung 134 bzw. 136 zum Abfühlen der Wechselspannung, um die Größe und Phase einer Foto- Wechselspannung abzufühlen, die kapazitiv auf die erste bzw. zweite Aufnahmeplatte 130 bzw. 132 gekoppelt werden. Die Einrichtungen 134 und 136 zum Abfühlen der Wechselspannung umfassen vorzugsweise MOSFET-Verstärker mit äußerst hohen Eingangswiderständen (134A bzw. 136A), die mit entsprechenden synchronisierten Verstärkern (134B und 136B) verbunden sind, wobei die MOSFET-Verstärker die Belastungseffekte der Fotospannungssignale V&sub1; bzw. V&sub2; der inneren und äußeren Aufnahmeplatten minimieren. Entsprechende synchronisierte Verstärker 1348 und 1368 der Spannungsabfühleinrichtungen 134 und 136 liefern entsprechende Ausgangssignale V&sub1; ( V&sub1; , β&sub1;) bzw. V&sub2;( V&sub2; , β&sub2;) der Größe und Phase für jede der ersten und zweiten Aufnahmeplatten 130 bzw. 132.
• Der Apparat 100 zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung schließt ferner eine Positioniereinrichtung 150 ein, wie das in Fig. 1 dargestellt ist. Die Positioniereinrichtung 150 liefert die verlangte vertikale Positionierung oder den Abstand der Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung zwischen einer ersten Position 151 bzw. einer zweiten Position 153. Zum Beispiel können die erste Position 151 und die zweite Position 153 einer Grundposition bzw. einer Meßposition entsprechen. Das genaue vertikale Positionieren ist wichtig, um einen kleinen, reproduzierbaren Luftspalt zwischen den kapazitiv gekoppelten Aufnahmeplatten 130 und 132 und dem betreffenden zu testenden Wafer zu erhalten. Beispielsweise liegt ein gewünschter Luftspalt vorzugsweise in der Größenordnung von 5 oder weniger Mil (1 Mil = 2,54 · 10&supmin;³ cm) während einer Schichtwiderstandsmessung. Die Meßposition 153 entspricht daher vorzugsweise der Position, bei der ein Luftspaltabstand von 6 Mil oder weniger zwischen den Platten 130 und 132 und dem betreffenden Wafer oder Substrat erreicht wird. Mit genauer vertikaler Positionierung, die durch die Positioniereinrichtung 150 geliefert wird, kann die kapazitive Kopplung zwischen den kapazitiv gekoppelten Aufnahmeplatten 130 und 132 und dem zu testenden Wafer auf einen bestimmten Wert festgesetzt und vorteilhaft aufrechterhalten werden. Außerdem können die effektiven Radien der kapazitiv gekoppelten Aufnahmeplatten 130 und 132 ebenfalls aufrechterhalten werden, wobei die effektiven Radien ein gewünschter fester Wert für eine bestimmte Anwendung der Schichtwiderstandsmessung sind, wie das weiter unten hierin erklärt wird.
• Die Positioniereinrichtung 150 umfaßt vorzugsweise einen elektromechanischen Kolben 152 in Verbindung mit einem elektrischen Servosystem 154, um die Einrichtung 108 zum Überwachen der Fotospannung in gesteuerter Weise zu heben und abzusenken. Der elektromechanische Kolben 152 kann ein Paar im wesentlichen paralleler, flacher Stahlzentrierarme 156, einen Elektromagneten 158 und ein Paar fest angebrachter Permanentmagnete 160 umfassen, die alle in einer Anordnung angeordnet und positioniert sind, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. Zum Beispiel sind erste Enden der Zentrierarme 156 und des Elektromagneten 158 mechanisch durch geeignete (nicht dargestellte) Mittel mit einer mechanischen Basis G&sub1; verbunden. Zweite Enden der Zentrierarme 156 sind mechanisch geeignet mit einem Basisglied 109 der Einrichtung 108 zum Überwachen der Fotospannung verbunden. Die Permanentmagnete 160 sind fest auf dem Basisglied 109 montiert. Es sei bemerkt, daß andere Konfigurationen der Positioniereinrichtung 150 benutzt werden können.
• Ein Signalgenerator 162 liefert ein gewünschtes Signal oder gewünschte Signale an den Elektromagneten 158 über die Signalleitung 164. Der Signalgenerator 162 umfaßt irgendeinen geeigneten, steuerbaren Signalgenerator zum Liefern der gewünschten Signale, wie das hier erklärt wird. Der Signalgenerator 162 liefert ein geeignetes Signal zum Speisen des Elektromagneten 158, um die festen Magnete 160 hinauf oder hinab zu beschleunigen, wodurch die Einrichtung 108 zum Überwachen der Fotospannung effektiv hochgezogen oder abgesenkt wird. In dieser Hinsicht bewirkt ein vorgeschriebener, gesteuerter Betrag an Gleichstrom, der dem Elektromagneten 158 zugeführt wird, daß die Zentrierarme 156 sich in einer gesteuerten Weise biegen, um dadurch die Einrichtung 108 zum Überwachen der Fotospannung in eine gewünschte Position zu bringen, während weiter die Spannungsaufnahmeplatten 130 und 132 im wesentlichen parallel zu der Fläche des zu testenden Wafers gehalten werden. Der Signalgenerator 162 liefert weiter ein geeignetes Wechselspannungssignal zum Speisen des Elektromagneten 158, um die Einrichtung 108 zum Überwachen der Fotospannung in gesteuerter Weise zum Vibrieren zu veranlassen, das hierin weiter unten im Hinblick auf die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung erklärt wird.
• Eine Rückkopplung für das Servosystem 154 wird durch einen linear veränderlichen Differentialtransformator (LVDT) 166 geliefert, der ein positionsabhängiges Signal an die Signalleitung 168 abgibt. Der LVDT 166 umfaßt irgendeinen geeigneten, linear veränderlichen Differentialtransformator. Der LVDT 166 ist mechanisch an der mechanischen Basis G&sub2; durch geeignete (nicht dargestellte) Mittel geerdet, so daß der Tauchkolben 167 des LVDT 166 in geeignetem Kontakt mit dem Basisglied 109 der Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung ist. Das Auf- und Abbewegen der Einrichtung 108 hat eine entsprechende Bewegung des Tauchkolbens 167 hinauf oder hinab zur Folge, wodurch der LVDT 166 ein entsprechendes, positionsabhängiges Ausgangssignal auf der Signalleitung 168 liefert.
• Das Servosystem 154 erleichtert das Eichen der Positioniereinrichtung 150, d. h. für das Bilden vorgeschriebener Beträge von Gleichstrom, die durch den Signalgenerator 162 an den Elektromagneten 158 zu liefern sind, in Verbindung mit den Informationen des positionsabhängigen Ausgangssignals, das auf der Signalleitung 168 geliefert wird, wodurch eine genaue, automatisierte Steuerung der Positioniereinrichtung 150 für das gewünschte Positionieren der Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung (z. B. zwischen der ersten Position 151 und der zweiten Position 153 oder einer anderen Position) während des Betriebs des Apparates 100 zur Schichtwiderstandsmessung ermöglicht wird. Geeignetes Eichen der Positioniereinrichtung 150 schließt das Eichen der Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung hinsichtlich der Fläche der verlangten Schicht 10 ein für das Bilden eines gewünschten Luftspaltes dazwischen in der Größenordnung von 5 Mil oder weniger, wie das vorher angemerkt wurde. Die Positioniereinrichtung 150 kann auch auf eine vorgeschriebene Änderung der Eichung für die Dämpfung und Phasenverschiebung ansprechen, um einen gewünschten Luftspalt zu bilden, der der Meßposition entspricht. Die Positioniereinrichtung 150 ermöglicht weiter in vorteilhafter Weise, daß die Einrichtung 108 in einer angehobenen Position plaziert wird, während sie ermöglicht, daß das Substrat 12 leicht auf dem Vakuumspannfutter 14 montiert wird oder ermöglicht, daß das Substrat 12 unter die Überwachungseinrichtung 108 positioniert wird, ohne die Beschädigung des Substrates 12 oder der ersten und zweiten Aufnahmeplatten 130 bzw. 132.
• Der Apparat 100 zur Schichtwiderstandsmessung umfaßt ferner eine Einrichtung 120 (siehe Fig. 1) zur Erzeugung eines Signals über den Schichtwiderstand RS. Die Einrichtung 120 zum Erzeugen eines Signals über den Schichtwiderstand RS kann z. B. einen Computer und zugehörige Schnittstellenschaltungen umfassen, diskrete Schaltungen oder dergleichen für das Empfangen und Liefern von Signalen, wie das hierin unten skizziert ist, und zum Durchführen vorgeschriebener Funktionen. Vorzugsweise umfaßt die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandes einen Computer und zugehörige Schnittstellenschaltungen, wobei Computer und zugehörige Schnittstellenschaltungen in der Technik gut bekannt sind und hierin nur kurz erläutert werden, wobei der Computer weiter durch bekannte Techniken zum Durchführen gewünschter Funktionen programmiert wird, wie das hierin unten auch beschrieben wird.
• Die Einrichtung 120 zum Erzeugen eines Schichtwiderstandssignals ist mit der Signalleitung verbunden zum Empfangen eines Signals über die Sperrschichtkapazität CSperr von der Einrichtung 102 zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität. Die Einrichtung 120 ist mit einer Signalleitung 105 verbunden zum Empfangen eines repräsentativen Signals über die sinusförmige Modulationsfrequenz F der Einrichtung 104 zum Erzeugen einer punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung. Die Einrichtung 120 liefert geeignete Steuersignale an die Einrichtung 104 zum Erzeugen der Foto-Wechselspannung über die Signalleitungen 127 und 128 zum Steuern der steuerbaren Schalteinrichtung 125 bzw. des Signalgenerators 126 in einer gewünschten Weise, wie das hierin weiter unten mit Bezug auf die Wirkungsweise der Erfindung erklärt wird.
• Die Einrichtung 120 zum Erzeugen eines Schichtwiderstandssignals ist auch mit der Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung verbunden und insbesondere mit den Signalleitungen 112 und 114 der Fig. 1 zum Empfangen der Größe V&sub1; bzw. der Phase β&sub1; des ersten Ausgangssignals V&sub1; ( V&sub1; , β1). Darüberhinaus ist die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals mit den Signalleitungen 116 und 118 der Fig. 1 verbunden zum Empfangen der Größe V&sub2; bzw. der Phase β&sub2; des zweiten Ausgangssignals V&sub2;( V&sub2; , ß&sub2;).
• Die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals ist weiter mit der Positioniereinrichtung 150 über geeignete Verbindungen verbunden, z. B. mit der Signalleitung 168 zum Empfangen der Informationen des positionsabhängigen Ausgangssignals des LVDT 166. Die Einrichtung 120 liefert ferner ein geeignetes Steuersignal an die Positioniereinrichtung 150 über die Signalleitung 170 zum Steuern des steuerbaren Signalgenerators 162 in einer gewünschten Weise, wie hierin weiter unten im Hinblick auf die Wirkungsweise der Erfindung beschrieben wird.
• Weiterhin liefert die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals über die Signalleitung 138 ein geeignetes Steuersignal zu einer steuerbaren Schalteinrichtung 140 zum Steuern der steuerbaren Schalteinrichtung 140 in einer gewünschten Weise, wie das hierin weiter unten im Hinblick auf die Wirkungsweise der Erfindung erklärt wird. Die steuerbare Schalteinrichtung 140 kann irgendeinen steuerbaren Schalter umfassen, bei dem ein gemeinsamer Knoten 141 zwischen zumindest zwei Eingängen umschaltbar ist. Vorzugsweise ist ein erster Eingang 140A passend mit dem Erdpotential verbunden und ein zweiter Eingang 140B ist passend angeschlossen, um das Spannungssignal V( M , F) der Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals zu empfangen.
• Entsprechend der Sperrschichtkapazität CSperr, dem sinusförmigen Frequenzsignal F und den ersten und zweiten Dämpfungs- und Phasenverschiebungssignalen V&sub1; ( V&sub1; , β&sub1;) bzw. V&sub2; ( V&sub2; , β&sub2;) und weiter gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell erzeugt die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals ein Ausgangssignal, das einen Schichtwiderstand RS der verlangten Schicht 10 angibt. Solch ein Ausgangssignal kann beispielsweise auf einer Ausgangssignalleitung 122 geliefert werden. In ähnlicher Weise kann das Ausgangssignal auch auf einem (nicht dargestellten) Druckergerät ausgedruckt werden oder auf einem (nicht dargestellten) Anzeigegerät angezeigt werden.
• In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung und wie es gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird, wird das vorgeschriebene Schichtswiderstandsmodell jetzt im einzelnen beschrieben. Das vorgeschriebene Schichtwiderstandsmodell ist abgeleitet worden basierend auf dem Betrachten, daß die interessierende, verlangte Schicht 10 eine Widerstandsschicht mit einer verteilten P-N-Sperrschichtkapazität zwischen der Schicht 10 und dem darunter liegenden Substrat 12 entgegengesetzter Leitfähigkeit ist. Die Widerstandsschicht 10 und ihre zugehörige P-N-Sperrschicht werden behandelt als ein Leitungsnetzwerk mit verteiltem Widerstand und verteilter Kapazität (R-C) für kleine Wechselstromsignale. R-C-verteilte Netzwerke sind in der Technik gut bekannt und werden hier nur kurz diskutiert. Aus einer Charakterisierung dieses R-C-verteilten Netzwerks in Form der Wechselstromdämpfung und Wechselstrom-Phasenverschiebung als eine Funktion des Abstandes zusätzlich zu der Kenntnis einer gebildeten Sperrschichtkapazität wird der interessierende Schichtwiderstand (RS) bestimmt. Das heißt, der Schichtwiderstand RS (Ohm/Quadrat) der verlangten Schicht 10 und die Sperrschichtkapazität CSperr (Farad/cm²) als auch ein Leckleitwert G, (Mho/cm²), zwischen der verlangten Schicht 10 und dem darunter liegenden Siliziumkörper 12 bilden eine verteilte R-C-G-Schaltung. V&sub0; ist eine Foto-Wechselspannung, die durch einen begrenzten Lichtfleck induziert wird, mit sinusförmiger Änderung der Modulationsfrequenz F in der Beleuchtungsintensität. V&sub1; und V&sub2; sind die resultierenden gedämpften Foto-Wechselspannungen bei effektiven radialen Abständen r&sub1; bzw. r&sub2; vom Mittelpunkt des Lichtflecks. Das Verhältnis der gedämpften Spannungen V&sub2;/V&sub1; ist dann eine Funktion ausgedrückt als f(R, C, G, r&sub1;, r&sub2;, F), die einen berechenbaren Wert für den interessierenden Schichtwiderstand RS liefert. Das gewünschte Modell wird so ausgedrückt als:
• V&sub2;/V&sub1; = K&sub0;(Kr&sub2;)/K&sub0;(Kr&sub1;)
• in der K&sub0;(Kr) eine modifizierte Bessel-Reihe nullter Ordnung der zweiten Art ist und K eine komplexe Zahl ist, und r ein radialer Abstand. Die Funktion K&sub0;(Kr) kann ausgedrückt werden als:
• Ka(Kr) = A + jB = K&sub0;(Kr) ejβ.
• Die komplexe Zahl K kann ausgedrückt werden als:
• K = E + jE = K ejα
• in der der Wert von K aus den charakteristischen Parametern P und g aufgebaut ist, die ausgedrückt werden als:
• g = G/(2πFC) und
• P = (πFRC)1/2 cm&supmin;¹
• Im Hinblick auf das obige kann der Ausdruck für das Schichtwiderstandsmodell V&sub2;/V&sub1; wie folgt umgeschrieben werden:
• V&sub2;/V&sub1; ejφ = K&sub0;(Kr&sub2;) ejβ&sub2;/ K&sub0;(Kr&sub1;) ejβ1 = f(P, g),
• in der P und g wie oben ausgedrückt werden und
• φ = - β&sub2; - β&sub1; Radiant
• In Verbindung mit dem Schichtwiderstandsmodell werden passende Werte für die radialen Abstände r&sub1; und r&sub2; und eine Kleinsignalamplitude von V&sub2;/V&sub1; ausgewählt, wobei die vorgeschriebenen Grenzbedingungen gebildet werden. Die Auswahl der speziellen Werte für die radialen Abstände r&sub1; und r&sub2; und die Kleinsignalgröße von V&sub2;/V&sub1; basiert auf Kompromissen zwischen der gewünschten räumlichen Auflösung, den Systemstörsignalen, der Meßgenauigkeit, der gewünschten Reproduzierbarkeit usw. gemäß den besonderen Anforderungen der Anwendung für die Schichtwiderstandsmessung. Zum Beispiel kann eine Grenzbedingung des Schichtwiderstandsmodells die Dämpfung der Fotospannung auf 0 Volt über einen vorgeschriebenen Radius erfordern, z. B. zwei (2) cm, wie das durch den Radius r&sub3; in Fig. 2 dargestellt ist. Zusätzlich wird, um eine gewünschte Kleinsignalgröße von V&sub2;/V&sub1; zu erreichen, die Kleinsignalgröße von V&sub2;/V&sub1; während der Schichtwiderstandsmessungen durch Regeln der sinusförmigen Modulationsfrequenz F der Lichtquelle 124 erzwungen. Die Kleinsignalgröße von V&sub2;/V&sub1; wird so ausgewählt, daß sie in der Größenordnung von 1 mv oder weniger liegt, um dadurch die erregende Fotospannung auf solch einem Pegel aufrechtzuerhalten, daß unerwünschte Spannungseffekte auf das Substrat während der Schichtswiderstandsmessung wesentlich verringert oder eliminiert werden. Die Größe von V&sub2;/V&sub1; wird dadurch gezwungen, daß sie in die vorgeschriebenen Grenzbedingungen des Schichtwiderstandmodells gemäß der Erfindung paßt.
• Auch in Verbindung mit der obigen Diskussion umfaßt die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandsignales RS weiterhin eine Regeleinrichtung zum Regeln der Modulationsfrequenz F, um eine vorgeschriebene Änderung in der Dämpfung zu erzielen, die durch die genannte Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung zwischen den ersten bzw. zweiten radialen Abständen r&sub1; bzw. r&sub2; überwacht wird. Vorzugsweise umfaßt die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals eine Einrichtung zum: i) Steuern der Einrichtung 126 zur Signalerzeugung, um ein Wechselspannungssignal mit der Modulationsfrequenz F zu liefern, (wobei eine anfängliche Modulationsfrequenz F = FANF benutzt wird, um diesen Teil des Prozesses zu beginnen), wodurch die Lichtquelle 124 erregt wird zum Erstellen einer punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung zwischen der verlangten Schicht 10 und dem darunter liegenden Substrat 12, ii) Überwachen einer Größe V&sub1; und Phase β&sub1; bei einem Radius r&sub1; und einer Größe V&sub2; und einer Phase β&sub2; bei einem Radius r&sub2;, und iii) Regeln der Frequenz F, bis das Verhältnis der überwachten Größe V&sub1; zur überwachten Größe V&sub2; ungefähr 4 : 1 gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches oder einer vorgeschriebenen Toleranz beträgt. In dieser Weise wird die Modulationsfrequenz F geregelt, bis die überwachte Spannung V&sub2; bei einem Radius r&sub2; ungefährt ein Viertel (1/4) der überwachten Spannung V&sub1; bei einem Radius r&sub1; beträgt. Die geregelte Frequenz F wird dann für die nachfolgende Bestimmung des Schichtwiderstandes der verlangten Schicht 10 benutzt, wie das weiter unten hierin erklärt wird. Darüber hinaus setzt das Regeln der Modulationsfrequenz F in der oben beschriebenen Weise die Lichtfleckgröße 1250 fest und führt zu dem Ergebnis, daß die Spannung beim Radius r&sub3; (d. h. bei einer verlangten Grenzbedingung) ungefährt 0 Volt beträgt.
• In Verbindung mit dem Regeln der Modulationsfrequenz F, wie das oben beschrieben wurde, kann auch eine Eichung des Spannungmeßsignals durchgeführt werden. Die Eichung des Spannungsmeßsignals wird durch die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals so durchgeführt, daß bei irgendeiner Modulationsfrequnez F irgendwelche differentiellen Änderungen in der Größe oder Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen der Einrichtungen 134 und 136 zur Spannungsabfühlung kompensiert werden, falls angebracht. Genauer, zum Erzielen einer gewünschten Eichung eines Spannungmeßsignals ist die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals RS über die Signalleitung 138 wirksam, um die Einrichtung 126 (d. h. das Signal V( M , F)) selektiv mit dem Substrat 12 über die steuerbare Einrichtung 140 der Fig. 1 während der Eichung des Spannungsmeßsignals selektiv zu verbinden. Mit anderen Worten, der steuerbare Schalter 140 wird über ein geeignetes Signal gesteuert, das auf der Signalleitung 138 geliefert wird, um die Verbindung der gemeinsamen Anschlußklemme 141 von 140A auf 140B umzuschalten. Zusätzlich ist während der Eichung des Spannungsmeßsignals die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals RS über die Signalleitung 127 wirksam, um die Einrichtung 126 zur Signalerzeugung über die steuerbare Schalteinrichtung 125 der Fig. 1 selektiv von der Lichtquelle 124 zu trennen. Das heißt, der steuerbare Schalter 125 wird über ein geeignetes Signal gesteuert, das auf der Signalleitung 127 zum Umschalten der Verbindung der gemeinsamen Anschlußklemme 123 von 125A nach 125B geliefert wird. Während einer Signal-Eichoperation werden die Ausgangssignale für Größe und Phase auf den Signalleitungen 122, 114 bzw. 116, 118, die V&sub1; bzw. V&sub2; entsprechen, miteinander verglichen unter Benutzung des Ausgangssignals des Signalgenerators 126 als ein Referenzsignal, d. h. V( M , F). Geeignete Regelungen der Verstärkungen der Einrichtungen 134 und 136 zur Spannungsabfühlung können vorgenommen werden oder es können geeignete Werte zur Kompensation der Eichung, die der betreffenden Modulationsfrequenz F entsprechen, gebildet werden und für die Benutzung durch die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals gespeichert werden. Die Signaleichung wird vorzugsweise bei jeder Modulationsfrequenz F durchgeführt. Solch eine Eichung des Spannungssignals durch die Einrichtung 120 unterstützt in vorteilhafter Weise das Bilden einer gewünschten Modulationsfrequenz F für die Einrichtung 104 zum Erzeugen einer punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung gemäß der speziellen verlangten Schicht 10 und dem darunter liegenden Substrat 12, die getestet werden.
• In Fortsetzung der obigen Diskussion hinsichtlich der Bestimmung des Schichtwiderstandes gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell umfaßt die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandsignals RS eine Einrichtung zum: i) Erzeugen einer aktuellen Größe V&sub1;/VS Aktuell und Phase φAktuell (wobei φAktuell = β&sub2; - β&sub1;) gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell ist, wobei das Schichtwiderstandsmodell auf der Ausbreitung der Foto- Wechselspannung als einer Funktion des radialen Abstandes von der punktartigen Anschlußstelle basiert, das vorgeschriebene Modell weiter umfaßt erste bzw. zweite vorgeschriebene charakteristische Parameter P bzw. g, ii) Abschätzen des ersten charakteristischen Parameters P und des zweiten charakteristischen Parameters g, wobei der geschätze erste charakteristische Parameter PGES und der geschätzte zweite charakteristische Parameter gGES in einer vorgeschriebenen Weise aktualisierbar sind, iii) Erzeugen einer theoretischen Größe V&sub1;/V&sub2; THEO und Phase φTHEO gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell, dem geschätzten ersten charakteristischen Parameter PGES und dem geschätzten zweiten charakteristischen Parameter gGES, iv) Vergleichen der theoretischen Größe und Phase ( V&sub1;/V&sub2; THEO, φTHEO mit der aktuellen Größe und Phase ( V&sub1;/V&sub2; Aktuell, φAktuell) und, wenn die theoretische Größe und Phase außerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs für die aktuelle Größe und Phase liegen, iteratives Aktualisieren der geschätzten ersten und zweiten charakteristischen Parameter und Wiederholen von iii) und iv), und v) Benutzen eines jüngsten Wertes des geschätzten ersten charakteristischen Parameters PGESI der Sperrschichtkapazität CSperr und der Modulationsfrequnez F, um den Schichtwiderstand RS gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell zu bestimmen.
• Die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung wird jetzt weiter mit Bezugnahme auf die Apparatzeichnung (Fig. 1) und die Flußdiagramme (Fig. 3-5) beschrieben. Entsprechend dem Beginn der Schichtwiderstandsmessung wird, wie das durch den Schritt 200 der Fig. 3 angegeben ist, ein Halbleitersubstrat 12 eines ersten Leitfähigkeitstyps, das eine verlangte Schicht 10 von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp darauf aufweist, sicher auf dem Wafer-Spannfutter 14 (Fig. 1) befestigt. Der Schichtwiderstand der verlangten Schicht 10 wird dann unter Benutzung des Apparates und der Methode der vorliegenden Erfindung bestimmt. Im Schritt 202 der Fig. 3 wird ein Betrag der Sperrschichtkapazität CSperr über die Einrichtung 102 zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität bestimmt. Ein Sperrschichtkapazitätssignal wird an die Einrichtung 102 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals über die Signalleitung 103 (Fig. 1) geliefert. In dem Fall, daß die Einrichtung zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität eine Tastatur umfaßt, wird ein bekannter Sperrschichtkapazitätswert einfach über die Tastatur eingegeben. In dem Fall, daß die Einrichtung zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität ein Meßgerät umfaßt, wird eine geeignete Messung gemäß den speziellen Anforderungen des Meßgerätes vorgenommen, wobei das Ausgangssignal, das repräsentativ für einen gemessenen Wert der Sperrschichtkapazität ist oder irgendeine elektrische Eigenschaft proportional zur Sperrschichtkapazität über die Signaleitung 103 an die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals geliefert wird. Die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals hält den gebildeten Wert der Sperrschichtkapazität für nachfolgende Benutzung aufrecht oder speichert ihn, wie das weiter beschrieben wird.
• Als Vorbereitung für das Vornehmen einer Schichtwiderstandsmessung der verlangten Schicht wird ein gewünschter Meßabstand für die Einrichtung 108 (Fig. 1) zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung gebildet, wie das in dem Schritt 204 (Fig. 3) angegeben ist. Insbesondere liefert die Einrichtung 120 (Fig. 1) zur Signalerzeugung ein geeignetes Steuersignal an den Signalgenerator 162, wobei der Signalgenerator 162 ein entsprechendes Gleichstromsignal längs der Leitung 164 an den elektromagnetischen Kolben 152 liefert. Die Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung bewegt sich dann von einer ersten Position 151 zu einer zweiten Position 153, wobei die zweite Position 153 einem gewünschten Meßabstand entspricht. Die Rückkopplungssteuerung für den Abstand wird über das positionsabhängige Ausgangssignal auf der Signalleitung 168 von dem LVDT 166 geliefert.
• Im nächsten Schritt (Schritt 206 der Fig. 3) wird die Modulationsfrequenz F der Einrichtung 126 zur Signalerzeugung durch die Einrichtung 120 (Fig. 1) zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals geregelt. Das Regeln der Modulationsfrequenz F wird durchgeführt, um die vorgeschriebene Veränderung in der Dämpfung zu erreichen, die durch die genannte Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung zwischen den ersten bzw. zweiten radialen Abständen r&sub1; bzw. r&sub2; überwacht wird. Es wird jetzt auf Fig. 4 Bezug genommen. Im Schritt 2061 wird die Modulationsfrequenz F auf einen Anfangswert FANF gesetzt. Im Schritt 2062 eicht die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals die Spannungsausgangssignale für Größe und Phase von V&sub1; und V&sub2; unter Benutzung des Signals V( M , F). Wie oben erörtert, wird die Eichung des Spannungmeßsignals über die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals so erreicht, daß bei einer bestimmten Modulationsfrequenz F irgendwelche differentiellen Änderungen in der Größe oder Phasenverschiebung zwischen den Ausgangssignalen der Spannungsabfühleinrichtungen 134 und 136 so kompensiert werden, wie das zweckmäßig ist. Eine erste Eichung der Größen- und Phasenausgangssignale tritt bei der Frequenz F gleich FANF auf.
• Es wird immer noch auf Fig. 4 Bezug genommen. Im Schritt 2063 ist die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals wirksam, um eine punktartig anschließbare Fotospannung zu erzeugen. Unter Bezugnahme jetzt auf Fig. 1 schickt die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals ein geeignetes Signal auf die Leitung 138, um die Schalteinrichtung 140 zum elektrischen Erden des Substrates 12 hinsichtlich eines Wechselspannungspotentials zu steuern. Die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals sendet danach ein Signal über die Signalleitung 126k, um die Signalerzeugungseinrichtung 126 anzuweisen, ein Wechselspannungssignal V( M , F) mit der Modulationsfrequenz F zu liefern, wodurch die Lichtquelle 124 erregt wird zum Erzeugen einer punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung zwischen der verlangten Schicht 10 und dem darunter liegenden Substrat 12. Die Frequenz F wird über den Frequenzzähler 128 auf der Signalleitung 105 überwacht. Das Anregungslicht wird auf die verlangte Schicht 10 und das darunter liegende Substrat 12 über die Lichtröhre 129 zu der punktartigen Anschlußstelle 106 geleitet, wodurch ein begrenzter Lichtfleck mit einem Durchmesser 1250 (siehe Fig. 2) auf einer Oberfläche der verlangten Schicht 10 gebildet wird. Eine punktartig anzuschließende sinusförmige Foto-Wechselspannung wird dadurch an der Schnittstelle zwischen der verlangten Schicht 10 und dem darunter liegenden Substrat 12 geschaffen, wobei die Fotospannung sich radial nach außen ausbreitet. Mit anderen Worten, die Fotospannung, die eine sinusförmige Größe und Frequenz aufweist, breitet sich von der punktartigen Anschlußstelle 106 längs der verlangten Schicht 10 aufgrund von deren widerstandsbehafteter Natur radial nach außen aus. Die Ausbreitung der Fotospannung ist weiter gekennzeichnet durch eine Dämpfung und eine Phasenverschiebung.
• Es wird wieder auf Fig. 4 Bezug genommen. Im Schritt 2064 überwacht die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals die Größe V&sub1; und die Phase β&sub1; bei dem Radius r&sub1; und die Größe V&sub2; und die Phase β&sub2; beim Radius r&sub2; über die Ausgangssignale der Einrichtung (108 Fig. 1) zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung. Das heißt, die Dämpfung und Phasenverschiebung der sich ausbreitenden Fotospannung als Funktion des radialen Abstandes wird durch die Überwachungseinrichtung 108 überwacht. Die Einrichtung 108 überwacht die Größe und Phase der Fotospannung bei ersten und zweiten radialen Abständen, r&sub1; und r&sub2; über kapazitiv gekoppelte Aufnahmeplatten 130 bzw. 132. Spannungssignale, die durch die Aufnahmeplatten abgefühlt werden, werden in die Spannungsabfühleinrichtung 134 bzw. 136 eingegeben. Die Größen- und Phasens ignale V&sub1; (V&sub1;, β&sub1; ) und V&sub2; ( V&sub2; , β&sub2;) werden auf entsprechenden Ausgangssignalleitungen 112, 114 und 116, 118 ausgegeben. Die Ausgangssignale 112, 114 und 116 und 118 werden so von der Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals empfangen.
• Während des Überwachens der Dämpfung und Phasenverschiebung bei den ersten und zweiten radialen Abständen wird ein Wechselstromsignal (in der Größenordnung von ungefähr 27 Hz) an den Elektromagneten 158 über den Signalgenerator 162 angelegt, der durch die Einrichtung 120 über die Signalleitung 170 gesteuert wird. Das an den Elektromagneten 158 angelegte Wechselstromsignal hat ein leichtes Vibrieren des Basisgliedes 109 und der entsprechenden kapazitiv gekoppelten Aufnahmeplatten 130 und 132 zur Folge. Das Vibrieren der Einrichtung 108 zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung erzeugt in dieser Weise eine Messung nach Art einer Kelvin-Sonde. Das Überwachen von Oberflächenspannungen bei Halbleiter-Wafern unter Benutzung eines Kelvin-Sonden-Apparates für Messungen nach Art einer Kelvin-Sonde ist in der Technik gut bekannt und wird daher hier nicht ausführlich erörtert. Mit Bezug auf die vorliegende Erfindung ermöglicht solch eine Messung nach Art einer Kelvin- Sonde das Messen einer Gleichspannungskomponente, die der Sperrschicht aufgeprägt wird, die durch die verlangte Schicht 10 und das darunter liegende Substrat 12 gebildet wird. Die Gleichspannungskomponente, die der Sperrschicht aufgeprägt wird, ist die Folge des Anlegens der Foto-Wechselspannung, wodurch eine unerwünschte Fehlerkomponente in die Schichtwiderstandsmessung eingeführt wird. Das Messen der Gleichspannungskomponente ermöglicht es, daß solch unerwünschte Fehler in geeigneter Weise kompensiert werden.
• Um darüber hinaus die Sicherheit der durch die kapazitiv gekoppelten Aufnahmeplatten 130 und 132 abgefühlten Spannungen zu garantieren und um das Potential für unerwünschte Kreuzkopplungen zwischen den Aufnahmeplatten zu minimieren, sind die geerdeten Platten 131, 133 und 135 vorgesehen (siehe Fig. 1). Die geerdeten Platten 131, 133 und 135 umfassen vorzugsweise flache, leitende Ringe geeigneter Abmessungen, die an dem Basisteil 109 durch geeignete Mittel befestigt oder an ihm montiert sind und mit einem Erdpotential verbunden sind zum wirksamen Abschirmen der Platten 130 und 132.
• Nachdem jetzt die Dämpfung und die Phase der Fotospannung bei ersten und zweiten radialen Abständen überwacht wurden, wenden wir uns noch einmal der Fig. 4 zu. Im Schritt 2065 bestimmt die Einrichtung 120, ob das Verhältnis der Größe V&sub1; zu der Größe V&sub2; ungefähr 4 : 1 innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches ist. Wenn das Verhältnis außerhalb des vorgeschriebenen Bereiches ist, regelt die Einrichtung 120 die Frequenz F in einer vorgeschriebenen Weise im Schritt 2066 und wiederholt dann Schritte, beginnend mit dem Schritt 2062. Das Regeln der Frequenz F wird vorgenommen, wie es angebracht ist, d. h. in einer vorgeschriebenen Weise, wobei das Erhöhen von F auf eine höhere Frequenz den radialen Abstand vermindert, in dem die Fotospannung auf Null gedämpft wird, und wobei das Verringern von F auf eine niedrigere Frequenz den radialen Abstand erhöht, in dem die Fotospannung auf Null gedämpft wird. Wenn das Verhältnis des überwachten V&sub1; zu dem überwachten V&sub2; ungefähr 4 : 1 gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs oder einer vorgeschriebenen Toleranz beträgt, dann wird die Regelung der Modulationsfrequenz F für die betreffende verlangte Schicht 10 und das darunter liegende Substrat 12 beendet. In dieser Weise wird die Größe von V&sub2;/V&sub1; auf einen besonderen Wert gemäß dem Schichtwiderstandsmodell gezwungen. Alternativ wird die Modulationsfrequenz F geregelt, bis die überwachte Spannung V&sub2; bei dem Radius r&sub2; ungefährt ein Viertel (1/4) der überwachten Spannung V&sub1; beim Radius r&sub1; beträgt. Die geregelte Frequenz F wird dann zusätzlich zu der aktuellen überwachten Größe und Phase von V&sub1; und V&sub2; (d. h. zur Bestimmung von V&sub2;/V&sub1; Aktuell ejφAktuell) für die nachfolgende Schichtwiderstandsbestimmung der verlangten Schicht 10 benutzt, wie das hierin weiter unten erklärt wird.
• Es sollte beachtet werden, daß der Betrag der Sperrschichtkapazität CSperr alternativ bestimmt werden kann über die Einrichtung 102 zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität im Anschluß an die Regelung der Frequenz F. Das heißt Schritt 202 kann nach dem Schritt 206 erfolgen.
• Wir wenden uns nun den Fig. 3 und 5 zu, wo im Schritt 208 die vorliegende Erfindung die theoretischen Werte für P und g so bestimmt, daß die theoretische Größe und Phase von V&sub2;/V&sub1; im Wesentlichen gleich der aktuellen erzwungenen Größe und der gemessenen Phase von V&sub2;/V&sub1; ist. Das heißt, aufeinanderfolgende Approximationswerte von P und g werden, wie das weiter hierin unten erläutert ist, benutzt, um entsprechende theoretische Werte der Größe V&sub2;/V&sub1; und Phase » zu erzeugen, bis ein Wert der theoretischen Größe V&sub2;/V&sub1; und Phase φ im Wesentlichen gleich der erzwungenen aktuellen Größe V&sub2;/V&sub1; Aktuell und Phase φAktuell innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs oder einer vorgeschriebenen Toleranz sind. Kriterien für das Bestimmen, an welchem Punkt die theoretische Größe und Phase von V&sub2;/V&sub1; im Wesentlichen gleich der erzwungenen aktuellen Größe und Phase von V&sub2;/V&sub1; sind, können gemäß der verlangten Genauigkeit der Schichtswiderstandsmessung gebildet werden. Beim Erhalten des Wertes für P und g, für die die entsprechende theoretische Größe V&sub2;/V&sub1; und Phase φ im Wesentlichen gleich der erzwungenen aktuellen Größe V&sub2;/V&sub1; Aktuell und Phase φAktuell sind, wird der interessierende Schichtwiderstand RS dann gemäß dem Schichtwiderstandsmodell bestimmt, das auf dem charakteristischen Parameter P basiert, und weiter im Hinblick auf die Frequenz F und die Sperrschichtkapazität CSperr. Es sei daran erinnert, daß F die geregelte sinusförmige Modulationsfrequenz der Beleuchtung ist, die benötigt wurde, um die gewünschte Kleinsignalgröße von V&sub2;/V&sub1; zu erzwingen, und Csperr die P-N-Sperrschichtkapazität ist.
• Wir wenden uns jetzt der Fig. 5 zu. Im Schritt 2081 werden die erzwungene aktuelle Größe V&sub2;/V&sub1; Aktuell und Phase φAktuell durch die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals bestimmt, basierend auf Eingangssignalen, die auf den Signalleitungen 112, 114 und 116, 118 mit der geregelten Frequenz F empfangen werden, wie das oben erläutert wurde. Das heißt, die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals RS erzeugt eine aktuelle Größe V&sub1;V&sub2; Aktuell und Phase und φAktuell gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell, bei dem das Schichtwiderstandsmodell auf der Ausbreitung der Foto-Wechselspannung als einer Funktion des radialen Abstandes von der punktartigen Anschlußstelle basiert. In Erinnerung an das Obige, daß gemäß dem vorgeschriebenen Modell die Größe V&sub1;/V&sub2; und Phase φ weiter eine Funktion der ersten und zweiten vorgeschriebenen charakteristischen Parameter P und g sind, schätzt die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Signals für den Schichtwiderstand RS den ersten charakteristischen Parameter PES und den zweiten charakteristischen Parameter gGES. Das heißt, der geschätzte erste charakteristische Parameter PES wird auf einen anfänglich geschätzten Wert PANF gesetzt und der geschätzte zweite charakteristische Parameter gGES wird auf einen anfänglich geschätzten Wert gANF gesetzt. Darüberhinaus sind der geschätzte erste charakteristische Parameter PGES und der geschätzte zweite charakteristische Parameter gGE5 in einer vorgeschriebenen Weise aktualisierbar, wie z. B. gemäß einer geeigneten Extrapolationsmethode oder einer anderen Methode für das Approximieren solcher Parameter, die hierin weiter unten erläutert werden.
• Es wird immer noch auf Fig. 5 Bezug genommen. Im Schritt 2083 erzeugt die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals eine theoretische Größe V&sub2;/V&sub1; und Phase φTHEO gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell, dem geschätzten ersten charakteristischen Parameter PGES und dem geschätzten zweiten charakteristischen Parameter GGES. Nach dem Erhalten sowohl der aktuellen als auch theoretischen Größe und Phasen vergleicht die Einrichtung 120 die theoretische Größe V&sub1;/V&sub2; THEO und Phase φTHEO mit der aktuellen Größe V&sub1;/V&sub2; Aktuell und Phase φAktuell im Schritt 2084.
• Wenn das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 2084 anzeigt, daß die theoretische Größe und Phase nicht im Wesentlichen gleich der aktuellen Größe und Phase innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches ist, aktualisiert die Einrichtung 120 iterativ die geschätzten ersten und zweiten charakteristischen Parameter PGES und gGES im Schritt 2085 und wiederholt die Schritte 2083 und 2084. Vorzugsweise sind die charakteristischen Parameter P und g durch eine aufeinanderfolgende Approximationsmethode aktualisiert, wobei die Methode die aktualisierten Werte für P und g bestimmt, wie das kurz im folgenden beschrieben wird. Da die theoretische Größe V&sub2;/V&sub1; und Phase t sowohl Funktionen von P als auch von g sind, werden ihre relativen Empfindlichkeiten für P und g benutzt, um aufeinanderfolgende Schätzungen für P und g auszuwählen. Wenn z. B. eine fünfzehnprozentige (15%ige) Veränderung benötigt würde, um den theoretischen Wert V&sub2;/V&sub1; gleich dem aktuellen Wert von V&sub2;/V&sub1; zu machen und der theoretische Wert von V&sub2;/V&sub1; zufällig gleich empfindlich für Änderungen von P und g wäre, dann würden P und g beide um siebeneinhalb Prozent (7,5%) erhöht (d. h. 15% geteilt durch zwei). Wenn andererseits der theoretische Wert von V&sub2;/V&sub1; zufällig zweimal so empfindlich für Änderungen von P wäre als für Änderungen von g, dann würde P um zehn Prozent (10%) erhöht und g würde um fünf Prozent (5%) erhöht. Die Empfindlichkeiten des theoretischen Wertes von V&sub2;/V&sub1; und der Phase 4, für P und g für diese iterative Approximationsmethode werden durch die Benutzung der partiellen Ableitungen bestimmt, die in der Technik gut bekannt sind.
• Wenn ein Ergebnis des Vergleichs im Schritt 2084 anzeigt, daß die theoretische Größe und Phase im Wesentlichen gleich der aktuellen Größe und Phase innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs sind, dann ist das Aktualisieren der ersten und zweiten charakteristischen Parameter P bzw. g beendet. Die Einrichtung 120 benutzt danach im Schritt 210 der Fig. 3 den jüngsten Wert des geschätzten charakteristischen Parameters PGES, die Sperrschichtkapazität CSperr und die geregelte Frequenz F, um den Schichtwiderstand RS gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell (d. h. gemäß dem Ausdruck P = (πFRC)1/2 cm&supmin;¹) zu bestimmen.
• Daher spricht die Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignales an auf das Signal über die Sperrschichtkapazität CSperr auf der Signalleitung 103, das geregelte, sinusförmige Signal der Frequenz F auf der Signalleitung 105 und die ersten und zweiten Dämpfungs- und Phasenverschiebungssignale auf den Signalleitungen 112, 114 und 116, 118, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Schichtwiderstand RS der verlangten Schicht 10 gemäß dem Schichtwiderstandsmodell angibt, wobei R der interessierende Schichtswiderstandsparameter ist.
• In einem anderen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 dargestellt ist, ist die Erfindung im Wesentlichen ähnlich der, die oben mit Bezugnahme auf die Fig. 1-5 beschrieben wurde, jedoch mit den folgenden Unterschieden. Das Wafer- Spannfutter 14 ist auf einer geeigneten Gleitspur 16 montiert, die für das Transportieren des Spannfutters 14 zwischen ersten und zweiten Positionen benutzt wird, die durch die Zahlen 10 bzw. 20 angegeben sind. Die Gleitschiene 16 ist mit der Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals über die Steuersignalleitung 18 verbunden. Die erste Position 20 ist repräsentativ für das Wafer-Spannfutter 14 in einer Position zur Messung des Schichtwiderstandes und die zweite Position 30 entspricht einer zweiten Meßposition, wie z. B. einer Position zum Messen der Sperrschichtkapazität. In diesem letzteren Fall ist eine Einrichtung 102A zum Messen der Sperrschichtkapazität für das Messen einer Eigenschaft der verlangten Schicht 10 auf dem Substrat 12, die repräsentativ für die Sperrschichtkapazität ist, dargestellt, die über der zweiten Meßposition 30 positioniert dargestellt. Die Einrichtung 102A zum Messen der Sperrschichtkapazität ist mit der Einrichtung 120 zum Erzeugen des Schichtwiderstandssignals über eine Signalleitung 103A verbunden. Die Wirkungsweise des Apparates 100 der Fig. 6 zum Messen des Schichtwiderstandes ist im Wesentlichen ähnlich der des bevorzugten Ausführungsbeispieles. Andere Meßeinrichtungen können an der Meßposition 30 vorgesehen sein, z. B. eine Vier-Punkt-Sonde für die Benutzung beim Testen durch Vergleichsmessungen oder anderen Formen des Testens, in denen die Einrichtung 102 zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität so sein könnte, wie das im Hinblick auf das bevorzugte Ausführungsbeipiel, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, beschrieben ist.
• Es wurde ein Apparat zum kontaktlosen Messen des Schichtwiderstandes und eine Methode des Messens des Schichtwiderstandes einer verlangten Schicht beschrieben, die einen ersten Leitfähigkeitstyp über einem darunter liegenden Substrat aufweist, das einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp besitzt. Der Apparat und die Methode der vorliegenden Erfindung sind gut geeignet für das Vorsehen einer gewünschten hochgenauen und reproduzierbaren Messung des Schichtwiderstandes RS einer verlangten Schicht. Die vorliegende Erfindung liefert weiter eine Anzahl anderer Vorteile, relativ zu den üblichen Vier-Punkt-Sonden- und Metall-Oxid-Halbleiter (MOS)-Methoden. Zum Beispiel muß im Gegensatz zu der Vier-Punkt-Sonden-Methode die schützende Oxidschicht, die normalerweise vor der Ionenimplantation auf den Wafer aufgewachsen wird, nicht entfernt werden, da die vorliegende Erfindung kontaktlos arbeitet. Dies liefert weit genauere RS-Werte aufgrund des Vermeidens der elektrischen Änderung der Oberfläche der implantierten Schicht, die sonst bei chemischem Entfernen des Schutzoxides auftreten würde. Darüberhinaus ist die vorliegende Erfindung im Gegensatz zu der MOS-Methode geeignet für Messungen oberhalb eines Bereichs für eine 5E12-Implantierungsdosis und erfordert kein teueres, zeitaufwendiges und zerstörendes Verarbeiten, das nötig ist, um die Elektroden für ein kapazitives Spannungstesten zu bilden. Die Fähigkeit, Meßfehler aufgrund von Ableitung der P-N-Sperrschicht zwischen der implantierten Schicht und dem darunter liegenden Substrat entgegengesetzter Leitfähigkeit zu korrigieren, ist ein zusätzlicher Vorteil gegenüber üblichen Vier-Punkt-Sonden-Methoden.
• Während die Erfindung insbesondere mit Bezug auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich für die Fachleute, daß verschiedene Änderungen in Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, z. B. kann das Regeln der sinusförmig pulsierenden Frequenz der Lichtquelle 124, um ein gewünschtes V&sub2;/V&sub1; -Verhältnis zu erzwingen, durch Veranlassen eines lokalen Computers erreicht werden, aufeinanderfolgende Frequenzregelungen (wie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel) vorzunehmen oder ein elektronisches Servosystem zu benutzen. Für den Fall eines Servosystems könnte ein rückgekoppelter Spannungs- Frequenzumsetzer automatisch die Frequenzregelung durchführen.

Claims (15)

1. Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung zum Messen des Schichtwiderstandes einer verlangten Schicht einer ersten Leitfähigkeit, die auf einem darunter liegenden Substrat entgegengesetzter Leitfähigkeit gebildet ist, wobei der Apparat umfaßt:

a) eine Einrichtung (102) zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität CSperr der Sperrschicht zwischen der verlangten Schicht (10) und dem darunter liegenden Substrat (12), wobei die genannte Einrichtung zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität geeignet ist, ein Signal (103) zu liefern, das die Sperrschichtkapazität anzeigt,

b) eine Einrichtung (104) zum Erzeugen einer punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung an einer punktartigen Anschlußstelle (106) zwischen der verlangten Schicht und dem darunter liegenden Substrat, wobei die Fotospannung sich sinusförmig ändert und eine Größe M und eine Frequenz F aufweist und sich außerdem von der genannten punktartigen Anschlußstelle radial nach außen längs der verlangten Schicht aufgrund der widerstandsbehafteten Natur der verlangten Schicht mit einer Dämpfung und einer Phasenverschiebung ausbreitet, wobei die genannte Einrichtung zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto- Wechselspannung weiter geeignet ist, ein Signal (105) zu erzeugen, das die Frequenz der sinusförmigen Wechselspannung anzeigt,

c) eine Einrichtung (108) zum Überwachen der kapazitiv festgestellten Dämpfung und Phasenverschiebung der sich ausbreitenden Foto-Wechselspannung als eine Funktion des radialen Abstandes von der punktartigen Anschlußstelle, wobei die genannte Einrichtung zum Überwachen der Dämpfung und der Phasenverschiebung geeignet ist, erste und zweite Ausgangssignale (112, 114 und 116, 118) zu liefern, die eine erste bzw. eine zweite überwachte Größe V&sub1; bzw. V&sub2; bzw. Phase β&sub1;, β&sub2; in ersten bzw. zweiten radialen Abständen r&sub1; bzw. r&sub2; anzeigen, und

d) eine Einrichtung (120), die anspricht auf das Sperrschichtkapazitäts-Signal (103), das sinusförmige Frequenzsignal (105) und die ersten und zweiten Dämpfungs-und Phasenverschiebungssignale V&sub1;( V&sub1; , β&sub1;) V&sub2; ( V&sub2; , β&sub2;) zum Berechnen und Erzeugen eines Ausgangssignals (122), das den Schichtwiderstand RS der verlangten Schicht gemäß einem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell anzeigt, wobei das Schichtwiderstandsmodell durch die folgende Formel ausgedrückt wird:

V&sub2;/V&sub1; ejφ - f(P, g) mit φ = β&sub2; - β&sub1;; g = G/(2πFC) und P = (πFRC)1/2,

in der:

F die Frequenz der Fotospannung ist,

C die Sperrschichtkapazität ist,

G der Querleitwert ist,

R der Schichtwiderstand ist und

f(P, g) = K&sub0;(Kr&sub2;) eb2/ K&sub0;(Kr&sub1;) ejβ1, K&sub0;(Kr&sub1;) und K&sub0;(Kr&sub2;)

modifizierte Bessel-Reihen nullter Ordnung der zweiten Art sind.

2. Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach Anspruch 1, weiter umfassend:

e) eine Einrichtung zum Eichen der Frequenz F der Einrichtung (104) zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung gemäß einer bestimmten verlangten Schicht und einem darunter liegenden Substrat, wobei die genannte Eicheinrichtung geeignet ist, um die Frequenz zu regeln, um eine vorgeschriebene Änderung der Dämpfung zu erzielen, die durch die genannte Einrichtung (108) zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung zwischen den ersten und zweiten radialen Abständen r&sub1;, r&sub2;, überwacht wird.

3. Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei dem: die genannte Einrichtung (102) zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität ein Eingabegerät umfaßt zum Eingeben eines Eingangssignals, das repräsentativ ist für die Sperrschichtkapazität der Sperrschicht zwischen der verlangten Schicht und dem darunterliegenden Substrat.

4. Apparat zur kontaktlosen Schichtswiderstandsmessung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem: die genannte Einrichtung (102) zum Bestimmen der Sperrschichtkapazität ein Mittel umfaßt zum Messen des spezifischen Widerstandes des darunter liegenden Substrates, aus dem der Betrag der Sperrschichtkapazität bestimmt werden kann.

5. Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem: die genannte Einrichtung (102) zum Bestimmender Sperrschichtkapazität ein Meßgerät umfaßt zum Messen des Betrages der Sperrschichtkapazität der Sperrschicht zwischen der verlangten Schicht und dem darunter liegenden Substrat.

6. Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem: die genannte Einrichtung (104) zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung eine Leuchtdiode (124) umfaßt, wobei die genannte Einrichtung zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto- Wechselspannung weiter eine Lichtröhre (129) umfaßt zum Leiten der sinusförmigen Beleuchtung mittels der Leuchtdiode, um einen Lichtfleck (1250) mit einem eingegrenzten Durchmesser auf der Oberfläche der verlangten Schicht zu bilden.

7. Apparat zur kontaktlosen Schichtswiderstandsmessung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem: die genannte Einrichtung (104) zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung ein Lasergerät (124) umfaßt, die genannte Einrichtung zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto- Wechselspannung eine Lichtröhre (129) umfaßt zum Leiten der sinusförmigen Beleuchtung mittels des Lasergerätes, um einen Lichtfleck (1250) mit eingegrenztem Durchmesser auf der Oberfläche der verlangten Schicht zu erzeugen.

8. Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: die genannte Einrichtung (108) zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung umfaßt i) erste und zweite kapazitiv gekoppelte Aufnahmeplatten (130, 132), wobei die ersten und zweiten kapazitiv gekoppelten Aufnahmeplatten konzentrisch zu der punktartigen Anschlußstelle (106) sind, und bei dem weiter die ersten und zweiten Aufnahmeplatten flache Ringe umfassen, die einen ersten bzw. einen zweiten effektiven Radius r&sub1; bzw. r&sub2; aufweisen, wobei der zweite Radius größer als der erste ist, und ii) eine Einrichtung (134, 136) zum Abfühlen der Größe und Phase einer Foto-Wechselspannung, die kapazitiv mit den ersten bzw. zweiten Aufnahmeplatten gekoppelt ist, wobei die genannte Einrichtung zum Abfühlen weiter geeignet ist, entsprechende Größen- und Phasen- Ausgangssignale (112, 114 und 116, 118) für jede der ersten bzw. zweiten Aufnahmeplatten zu liefern.

9. Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: die genannte Einrichtung (120) zum Erzeugen eines Schichtwiderstandssignals RS weiter umfaßt Mittel zum:

i) Erzeugen einer aktuellen Größe V&sub2;/V&sub1; Akt und Phase φAkt, ii) Schätzen des ersten charakteristischen Parameters P und des zweiten charakteristischen Paramters g, wobei der geschätzte erste charakteristische Parameter und der geschätzte zweite charakteristische Parameter in einer vorgeschriebenen Weise aktualisierbar sind, iii) Erzeugen einer theoretischen Größe V&sub2;/V&sub1; The und Phase φThe gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell, dem geschätzen ersten charakteristischen Parameter und dem geschätzten zweiten charakteristischen Paramter, iv) Vergleichen der theoretischen Größe und Phase mit der aktuellen Größe und Phase und, wenn die theoretische Größe und Phase außerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs der aktuellen Größe und Phase sind, wiederholtes Aktualisieren der geschätzen ersten und zweiten charakteristischen Parameter und Wiederholen von iii) und iv) und v) Benutzen des jüngsten Wertes Pges des geschätzen ersten charakteristischen Parameters, der Sperrschichtkapazität Csperr und der Frequenz F, um den Schichtwiderstand RS gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell zu bestimmen unter Benutzung der folgenden Formel:

Pges = (πFRsCSperr)1/2

10. Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Einrichtung (150) zum Positionieren der genannten Einrichtung (108) zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung zwischen einer ersten Position (151) und einer zweiten Position (153), wobei die erste Position einer Grundposition entspricht, die zweite Position einer Meßposition entspricht.

11. Apparat zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach Anspruch 10, weiter umfassend: eine Einrichtung (154) zum Eichen der genannten Positioniereinrichtung (150) zum Ermöglichen des verlangten Positionierens der Einrichtungs (108) zum Überwachen der Dämpfung und Phasenverschiebung hinsichtlich der Oberfläche der verlangten Schicht (10) zum Bilden eines verlangten Luftspaltes dazwischen, der einer Meßposition entspricht.

12. Methode zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung zum Messen des Schichtwiderstandes einer verlangten Schicht einer ersten Leitfähigkeit, die auf einem darunter liegenden Substrat entgegengesetzter Leitfähigkeit gebildet wird, wobei die genannte Methode die Schritte umfaßt des:

a) Bestimmens der Sperrschichtkapazität Csperr der Sperrschicht zwischen der verlangten Schicht (10) und dem darunterliegenden Substrat (12) und des Lieferns eines Signals (103), das die Sperrschichtkapazität anzeigt,

b) Erzeugens einer punktartig anschließbaren Foto-Wechselspannung an einer punktartigen Anschlußstelle (106) zwischen der verlangten Schicht und dem darunter liegenden Substrat, wobei die Fotospannung sich sinusförmig ändert und eine Größe M und eine Frequenz F aufweist und sich außerdem radial nach auswärts von der genannten punktartigen Anschlußstelle längs der verlangten Schicht aufgrund der widerstandsbehafteten Natur der verlangten Schicht mit einer Dämpfung und einer Phasenverschiebung ausbreitet und ein Signal (105) liefert, das die Frequenz des sinusförmigen Signals anzeigt,

c) Überwachens der Dämpfung und Phasenverschiebung, die kapazitiv festgestellt werden, der sich ausbreitenden Foto-Wechselspannung als eine Funktion des radialen Abstandes von der punktartigen Anschlußstelle und Lieferns erster und zweiter Ausgangssignale (112, 114 und 116, 118), die eine erste bzw. eine zweite überwachte Größe V&sub1; , V&sub2; und Phase β&sub1;, β&sub2; bei ersten bzw. zweiten radialen Abständen r&sub1;, r&sub2; anzeigen, und

d) Berechnens und Erzeugens eines Ausgangssignals (122), das den Schichtwiderstand RS der verlangten Schicht gemäß einem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell als Antwort auf das Sperrschichtkapazitäts-Signal (103), das sinusförmige Frequenzsignal (105) und die ersten und zweiten Dämpfungs- und Phasenverschiebungssignale V&sub1;( V&sub1; , β&sub1;), V&sub2;( V&sub2; , β&sub2;) anzeigt, wobei das Schichtwiderstandsmodell durch die folgende Formel ausgedrückt wird:

V&sub2;/V&sub1; ejφ = f(P, g) mit φ = β&sub2; - β&sub1;; g = G/(2πFC) und P = (πFRC)1/2,

in der:

F die Frequenz der Photospannung ist,

C die Sperrschichtkapazität ist,

G der Querleitwert ist ist,

R der Schichtwiderstand ist und

f(P, g) = K&sub0;(Kr&sub2;) ejβ2/ K&sub0;(Kr&sub1;) ejβ1, K&sub0;(Kr&sub1;) und K&sub0;(Kr&sub2;) die modifizierten Bessel-Reihen nullter Ordnung der zweiten Art sind.

13. Methode zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach Anspruch 12 weiter umfassend den Schritt des:

e) Kalibrierens der Frequenz (F) der Einrichtung (104) zum Erzeugen der punktartig anschließbaren Foto- Wechselspannung gemäß einer bestimmten verlangten Schicht und dem darunter liegenden Substrat, wobei der genannte Eichschritt die Frequenz regelt, um eine vorgeschriebene Änderung der Dämpfung, die durch die genannte Einrichtung (108) zum Überwachen der Dämpfung und Phase überwacht wird, zwischen den ersten und zweiten radialen Abständen (r&sub1;, r&sub2;) zu erzielen.

14. Methode zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 13, bei der: der Schritt c) die Unterschritte umfaßt des: i) Abfühlens der Größe und Phase einer Foto-Wechselspannung, die kapazitiv mit ersten bzw. zweiten Aufnahmeplatten gekoppelt ist, wobei die genannten ersten und zweiten kapazitiv gekoppelten Aufnahmeplatten konzentrisch zu der punktartigen Anschlußstelle (106) sind und weiter flache Ringe umfassen, die einen ersten bzw. einen zweiten effektiven Radius (r&sub1;, r&sub2;) aufweisen, wobei der zweite Radius größer als der erste ist, und ii) Vorsehens entsprechender Größen- und Phasen-Ausgangssignale (112, 114 und 116, 118) für jede der ersten bzw. zweiten Aufnahmeplatten.

15. Methode zur kontaktlosen Schichtwiderstandsmessung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, bei der: der Schritt d) die Unterschritte umfaßt des: i) Erzeugens einer aktuellen Größe V&sub2;/V&sub1; Akt und Phase φAkt, ii) Abschätzens des ersten charakteristischen Parameters P und des zweiten charakteristischen Parameters g, wobei der geschätzte erste charakteristische Parameter und der geschätzte zweite charakteristische Parameter in einer vorgeschriebenen Weise aktualisierbar sind, iii) Erzeugens einer theoretischen Größe V&sub2;/V&sub1; The und Phase φThe gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiderstandsmodell des geschätzten ersten charakteristischen Parameters und des geschätzten zweiten charakteristischen Parameters, iv) Vergleichens der theoretischen Größe und Phase der mit der aktuellen Größe und Phase und, wenn die theoretische Größe und Phase außerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs der aktuellen Größe und Phase sind, iterativen Aktualisierens der geschätzten ersten und zweiten charakteristischen Parameter und Wiederholens iii) und iv) und v) Benutzens des jüngsten Wertes Pges des geschätzten ersten charakteristischen Parameters, der Sperrschichtkapazität CSperr und der Frequenz F, um den Schichtwiderstand RS gemäß dem vorgeschriebenen Schichtwiederstandsmodell zu bestimmen unter Benutzung der folgenden Formel:

Pges = (πFRsCSperr)1/2