KR20200087152A - 샘플의 광발광 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 샘플(10)의 광발광 측정 방법에 관한 것으로서, 상기 샘플(10)은 윤곽 C에 의해 연결된 전면(11) 및 후면(12)을 포함하고, 상기 샘플(10)은 상기의 후면(12)을 통해 활성 베이스(20)의 수용면(21) 상에 놓이고, 상기 샘플(10)은 제1 영역(13)을 포함하며, 상기 제1 영역(13)은 상기 윤곽 C에 의해 부분적으로 범위가 정해지고, 임의의 포인트에서 상기 샘플(10)의 상기 광발광 신호의 평균 세기 (이는 참조 세기로 지칭됨)보다 더 낮은 세기 (이는 제1 세기로 지칭됨)의 광발광 신호를 방출하고, 상기 활성 베이스(20)는 상기 참조 세기와 적어도 동일한 세기 (이는 제2 세기로 지칭됨)의 광발광 신호를 방출하고, 상기 활성 베이스(20)는 에지 B를 포함하며, 상기 에지 B는 상기 윤곽 C로부터 돌출 거리만큼 이격되어 놓이고, 상기 윤곽 C와 함께 상기 활성 베이스(20)의 주변 구역(24)의 범위를 정한다.
Description
본 발명은 광발광 측정 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 시험되는 샘플의 에지(edge)가 분명히 검출될 수 있도록 하는, 샘플, 특히 광전지의 광발광 측정 방법에 관한 것이다.
광발광 측정은 재료, 특히 반도체 재료의 전기적 및/또는 광학 특성을 조사하기 위한 선택적 기술이다.
실제로, 광발광 측정은 이들의 바닥상태 에너지 준위 (이는 또한 "평형 상태"로 지칭됨)로부터 상위 에너지 준위로의 상기 재료의 전자 전이를 촉진하도록 레이저 방사선에 의해 재료를 여기시키는 것을 구현한다.
따라서, 촉진된 전자는 시험되는 재료의 품질에 따라 방사성 또는 비방사성 재조합 경로에 따라, 이들의 평형 상태로 복귀한다. 이와 관련하여, 당업계의 통상의 기술자는 본 발명의 설명 말미에 인용된, 광발광 측정 동안 발생하는 방사성 및 비방사성 재조합 양식에 대한 연구인 문헌 [1]에서 찾을 수 있을 것이다.
특히, 일반적으로 결함의 존재 또는 오거(Auger) 유형 현상에 관련된 비방사성 재조합은 방사성 재조합을 희생하여 발생한다.
방사성 재조합률 (시간 경과에 따라 측정된 이의 수준 또는 세기는 광발광 신호를 나타냄)은 시험되는 재료의 품질이 특성화될 수 있도록 한다. 특히, 광발광 측정은, 시험되는 재료 중에 존재할 수 있는 결함이 검출되고 및/또는 정확한 위치가 발견될 수 있도록 한다.
Trupke et al.에 의해 개발되며, 본 발명의 설명 말미에 인용된 문헌 [2]에 기술된 특정한 공간 분해 광발광 기술에 따르면, 시험되는 샘플의 광발광 매핑(mapping)을 수행하고, 특히 상기 샘플의 결함의 정확한 위치를 찾아내는 것이 또한 가능하다.
이와 관련하여, 도 1은, 베이스 플레이트(base plate) 상에 놓이고, 비정질 규소로 부동태화된 표면을 포함하는 규소 샘플의 그레이 스케일(gray scale)의 광발광 매핑을 나타낸다.
더 밝은 구역은 어두운 구역보다 더 강한 방사성 재조합률을 갖는다. 반대로, 어두운 구역은 밝은 구역보다 더 강한 비방사성 재조합률을 갖는다. 따라서, 밝은 구역은 저 결함 밀도의 특징적인 구역이고, 어두운 구역은 상당한 결함 밀도를 나타낸다.
어두운 구역 중에서, 주변 구역 또는 샘플 에지가 특히 주목된다.
실제로, 이러한 샘플, 특히 광전지의 제조 방법은, 시간 경과에 따라 상당한 결함 밀도를 집중시키는 상기 샘플의 에지 열화(degrading)에 각각 기여할 수 있는 특히 공격적인 단계들을 포함한다.
이러한 상당한 결함 집중은 매우 낮은 광발광 수준을 낳으며, 따라서 후자가 놓이는 베이스 플레이트의 샘플 에지를 구별하는 것을 불가능하게 한다. 즉, 샘플 에지 및 베이스 플레이트 사이의 광발광 세기 대비는 상기 에지의 정확한 위치를 찾아내기에 불충분하다 (도 2).
결과적으로, 에지 열화에 대한, 샘플의 제조 방법의 상이한 단계들의 상대적인 기여도를 정량화하는 것이 어렵거나 또는 심지어 불가능하다.
또한, 샘플 에지, 특히 광전지의 비검출은 상기 샘플의 전기적 또는 광학적 활성인 표면의 분석을 제한한다.
따라서, 본 발명의 하나의 목적은 측정되는 샘플의 에지가 확인될 수 있도록 하기 위한 광발광 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 샘플의 광발광 측정 방법에 의해 해결되며, 상기 샘플은 윤곽(contour)에 의해 연결된, 각각 전면 및 후면으로 지칭되는 2개의 면을 포함하고, 상기 샘플은 이의 후면에서, 활성 베이스 플레이트로 지칭되는 베이스 플레이트의 수용면(accommodating face) 상에 놓이고,
상기 샘플은 적어도 1개의 제1 영역을 포함하며, 상기 제1 영역은 윤곽에 의해 부분적으로 범위가 정해지고, 임의의 포인트에서 샘플의 광발광 신호의 평균 세기 (이는 참조 세기로 지칭됨)보다 더 낮은 세기 (이는 제1 세기로 지칭됨)로 광발광 신호를 방출하고,
상기 활성 베이스 플레이트는 참조 세기와 적어도 동일한 세기 (이는 제2 세기로 지칭됨)로 광발광 신호를 방출하며, 상기 활성 베이스 플레이트는, 윤곽 C로부터의 돌출 거리(projection distance)에 따른 거리에서 상기 윤곽과 함께 활성 베이스 플레이트의 주변 구역의 범위를 정하는 에지 B를 추가로 포함한다.
일 구현예에 따르면, 적어도, 적어도 1개의 제1 영역에서의 돌출 거리는, 주변 구역 및 제1 영역 사이의 광발광 신호의 세기의 변화가 제1 영역에서 샘플의 윤곽의 정확한 위치를 찾아내는 특이성(singularity)을 나타내도록 조정된다.
일 구현예에 따르면, 상기 특이성은 광발광 신호 세기의 최소이다.
일 구현예에 따르면, 제1 영역은 샘플의 평균 결함 밀도보다 더 높은 결함 밀도를 포함한다.
일 구현예에 따르면, 코로나 유형 전하(corona type charge)가 수용면 대향의 활성 베이스 플레이트의 면 (이는 제2 면으로 지칭됨) 상에 생성되며, 상기 코로나 유형 전하는 제2 세기 수준을 조정하도록 의도된다.
일 구현예에 따르면, 코로나 유형 전하는, 각각 수용면 및 제2 면을 대향하여 배치된 애노드 및 캐소드에 의해 생성된다.
일 구현예에 따르면, 애노드는 샘플 및 활성 베이스 플레이트 사이에 개재된 그리드(grid)를 포함한다.
일 구현예에 따르면, 활성 베이스 플레이트는 이의 수용면을 덮는 제1 부동태화 층(passivation layer)을 포함하며, 상기 제1 부동태화 층은 수용면 상에 존재할 수 있는 결함을 치유하도록 의도된다.
일 구현예에 따르면, 제1 부동태화 층은 유전체 재료 또는 수소화 비정질 규소로 제조된 층을 포함하며, 유리하게는 상기 유전체 재료는 이산화규소, 질화규소, 알루미나 중에서 선택된 요소 중 적어도 하나를 포함한다.
일 구현예에 따르면, 활성 베이스 플레이트는 반도체 재료를 포함하며, 유리하게는 상기 반도체 재료는 규소를 포함한다.
일 구현예에 따르면, 샘플은 또한 적어도 1개의 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 영역은 윤곽에 의해 부분적으로 범위가 정해지고, 평균적으로 참조 세기와 동일한 세기 (이는 제2 세기로 지칭됨)로 광발광 신호를 방출하고, 상기 측정 방법은 제2 영역에 인접한 주변 구역의 영역에 의해 방출된 광발광 신호를 마스킹(masking)하기 위한 마스킹 수단을 구현한다.
일 구현예에 따르면, 마스킹 수단은 샘플 및 활성 베이스 플레이트 사이에 개재된 중간 베이스 플레이트를 포함하며, 상기 중간 베이스 플레이트는 제2 영역에 인접한 주변 구역의 영역을 덮는 마스킹 영역을 포함한다.
일 구현예에 따르면, 적어도 1개의 제1 영역은 샘플의 전체 원주에 걸쳐 연장된다.
일 구현예에 따르면, 샘플은 광전지이다.
일 구현예에 따르면, 상기 방법을 수행하는 것은 레이저에 의해 샘플 및 활성 베이스 플레이트의 주변 구역을 여기시키는 것을 포함한다.
일 구현예에 따르면, 레이저는 전면 및 주변 구역에서의 수용면을 스윕(sweep)한다.
일 구현예에 따르면, 레이저는 샘플 및 활성 베이스 플레이트를 동시에 여기시키도록 적합화된 크기를 갖는다.
일 구현예에 따르면, 샘플 및 활성 베이스 플레이트에 의해 방출된 광발광 신호는 검출기에 의해 수집된다.
본 발명은 또한 광발광 측정 장치에 관한 것으로서, 상기 광발광 측정 장치는
- 샘플을 위한 수용면 및 수용면 대향의 제2 면을 포함하는, 활성 베이스 플레이트로 지칭되는 베이스 플레이트,
- 레이저 여기 공급원,
- 레이저의 작용 하에 샘플 및 지지체에 의해 방출된 광발광 신호를 수집하도록 의도된 검출기를 포함하며,
상기 활성 베이스 플레이트는 레이저 여기 공급원에 의한 여기 효과 하에 광발광 신호를 방출할 수 있으며, 상기 장치는 제2 면 상에 코로나 유형 전하를 생성하기 위한 코로나 수단을 추가로 포함한다.
일 구현예에 따르면, 활성 베이스 플레이트는 반도체 재료로 제조된 기재를 포함하며, 유리하게는 상기 반도체 재료는 규소를 포함한다.
일 구현예에 따르면, 활성 베이스 플레이트는 이의 수용면을 덮는 제1 부동태화 층을 포함하며, 상기 제1 부동태화 층은 수용면 상에 존재할 수 있는 결함을 치유하도록 의도된다.
일 구현예에 따르면, 코로나 수단은 애노드 및 캐소드를 포함하며, 상기 애노드는 수용면 대향으로 배치된 그리드를 포함하고, 상기 캐소드는 제2 면 대향이다.
추가의 특성 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 주어진, 본 발명에 따른 광발광 측정 방법의 하기 설명에서 나타날 것이다.
- 도 1은 선행기술의 공지되어 있는 방법에 따라 측정된, 베이스 플레이트 상에 놓인 규소 샘플 광발광의 매핑이며, 광발광 세기는 도면에 첨부된 그레이 스케일에 따라 주어지고;
- 도 2는 샘플의 에지를 통해 통과하는 세그먼트를 따른 위치 (임의 단위의 수직축을 따름)의 함수로서의 광발광 세기 측정 프로파일 (임의 단위의 수직축을 따름)의 그래프 표식이며, 상기 세그먼트는 또한, 도 1로부터 추출되며 상기 그래프 표식에 첨부된 매핑 구역 상에서 파선으로 존재하고;
- 도 3은 본 발명의 제1 구현예에 따른 상기 샘플의 광발광 측정을 구현하기 위한 활성 베이스 플레이트 상에 배치된 샘플의 배열을 나타내고;
- 도 4는 본 발명에 따른 활성 베이스 플레이트 상에 놓인 규소 샘플 상에서 측정된 광발광 신호 세기의 매핑을 나타내고, 주변 구역의 존재 및 특히 상기 구역에 관한 광발광 신호의 검출은, 어둡고 좁은 띠(band)를 나타내며, 규소 샘플의 윤곽 C와 관련된 윤곽을 나타내고;
- 도 5는 주변 구역의 포인트 A로부터 제1 영역의 포인트 B로 연장되는 축 상의 위치 (임의 단위의 수평축)를 따른 광발광 세기 프로파일 (임의 단위의 수직축)의 그래프 표식이며, 상기 축은 포인트 C1에서 윤곽 C를 가로지르고, 상기 축은 또한, 도 4로부터 추출되며 상기 그래프 표식에 첨부된 매핑 구역 상에서 파선으로 존재하고;
- 도 6a 내지 6c는 각각 본 발명에 따른 제1, 제2 및 제3 샘플 상에서 측정된 광발광의 매핑을 나타내며, 특히, 참조 세기는 제1 샘플로부터 제3 샘플로 증가하고, 이들 3개의 측정에 대해 구현된, 제1 활성 베이스 플레이트로 지칭되는 활성 베이스 플레이트는 제2 및 제3 샘플의 참조 세기보다 일반적으로 더 낮은 제2 세기를 갖고;
- 도 7a 내지 7c는 제1, 제2 및 제3 샘플의 매핑을 나타내며, 이는 이러한 순서로 취해지고, 도 6a 내지 6c의 것과 상이한 활성 베이스 플레이트 (이는 제2 활성 베이스 플레이트로 지칭됨)를 구현하고, 제3 샘플의 참조 세기보다 더 높은 제2 세기를 갖고;
- 도 8은 본 발명의 제2 구현예에 따른 상기 샘플의 광발광 측정을 구현하기 위한 활성 베이스 플레이트 상에 배치된 샘플의 배열을 나타내고;
- 도 9는 본 발명의 제1 및 제2 구현예를 위해 구현될 수 있는, 활성 베이스 플레이트 및 샘플 사이에 개재된 중간 베이스 플레이트를 구현하는 배열의 도식적 표식이고;
- 도 10은 본 발명에 따른 측정을 수행하기 위해 구현될 수 있는 장치의 도식적 표식이다.
- 도 1은 선행기술의 공지되어 있는 방법에 따라 측정된, 베이스 플레이트 상에 놓인 규소 샘플 광발광의 매핑이며, 광발광 세기는 도면에 첨부된 그레이 스케일에 따라 주어지고;
- 도 2는 샘플의 에지를 통해 통과하는 세그먼트를 따른 위치 (임의 단위의 수직축을 따름)의 함수로서의 광발광 세기 측정 프로파일 (임의 단위의 수직축을 따름)의 그래프 표식이며, 상기 세그먼트는 또한, 도 1로부터 추출되며 상기 그래프 표식에 첨부된 매핑 구역 상에서 파선으로 존재하고;
- 도 3은 본 발명의 제1 구현예에 따른 상기 샘플의 광발광 측정을 구현하기 위한 활성 베이스 플레이트 상에 배치된 샘플의 배열을 나타내고;
- 도 4는 본 발명에 따른 활성 베이스 플레이트 상에 놓인 규소 샘플 상에서 측정된 광발광 신호 세기의 매핑을 나타내고, 주변 구역의 존재 및 특히 상기 구역에 관한 광발광 신호의 검출은, 어둡고 좁은 띠(band)를 나타내며, 규소 샘플의 윤곽 C와 관련된 윤곽을 나타내고;
- 도 5는 주변 구역의 포인트 A로부터 제1 영역의 포인트 B로 연장되는 축 상의 위치 (임의 단위의 수평축)를 따른 광발광 세기 프로파일 (임의 단위의 수직축)의 그래프 표식이며, 상기 축은 포인트 C1에서 윤곽 C를 가로지르고, 상기 축은 또한, 도 4로부터 추출되며 상기 그래프 표식에 첨부된 매핑 구역 상에서 파선으로 존재하고;
- 도 6a 내지 6c는 각각 본 발명에 따른 제1, 제2 및 제3 샘플 상에서 측정된 광발광의 매핑을 나타내며, 특히, 참조 세기는 제1 샘플로부터 제3 샘플로 증가하고, 이들 3개의 측정에 대해 구현된, 제1 활성 베이스 플레이트로 지칭되는 활성 베이스 플레이트는 제2 및 제3 샘플의 참조 세기보다 일반적으로 더 낮은 제2 세기를 갖고;
- 도 7a 내지 7c는 제1, 제2 및 제3 샘플의 매핑을 나타내며, 이는 이러한 순서로 취해지고, 도 6a 내지 6c의 것과 상이한 활성 베이스 플레이트 (이는 제2 활성 베이스 플레이트로 지칭됨)를 구현하고, 제3 샘플의 참조 세기보다 더 높은 제2 세기를 갖고;
- 도 8은 본 발명의 제2 구현예에 따른 상기 샘플의 광발광 측정을 구현하기 위한 활성 베이스 플레이트 상에 배치된 샘플의 배열을 나타내고;
- 도 9는 본 발명의 제1 및 제2 구현예를 위해 구현될 수 있는, 활성 베이스 플레이트 및 샘플 사이에 개재된 중간 베이스 플레이트를 구현하는 배열의 도식적 표식이고;
- 도 10은 본 발명에 따른 측정을 수행하기 위해 구현될 수 있는 장치의 도식적 표식이다.
본 발명은 활성 베이스 플레이트 상에 놓인 샘플의 광발광 측정 방법을 구현한다. 특히, 활성 베이스 플레이트는, 본 발명에 따라, 샘플에 의해 방출된 광발광 신호의 평균 세기와 적어도 동일한 세기로 광발광 신호를 방출할 수 있다. 활성 베이스 플레이트는 또한, 샘플이 상기 활성 베이스 플레이트 상에 놓인 경우, 주변 구역이 샘플로부터 돌출되고, 검출가능한 광발광 신호를 방출하고, 대비 차이에 의해, 샘플의 윤곽이 상기 샘플의 저 방사성 영역의 부근에서 검출되고, 상기 윤곽에 의해 부분적으로 범위가 정해지도록 할 수 있도록, 샘플의 표면적보다 더 높은 표면적을 갖는다.
도 3에서, 본 발명의 제1 구현예에 따른 샘플(10)의 광발광 측정을 구현하기 위한, 활성 베이스 플레이트(20) 상에 배치된 상기 샘플(10)의 배열의 예를 볼 수 있다.
광발광 측정은 레이저 여기 공급원 L에 의한 여기의 작용 하에 샘플에 의해 방출된 광 신호를 검출기 D에 의해 검출하는 것을 포함한다는 것이 이해된다. 검출기 D는, 상기 검출기 D에 의해 수집된 데이터를 분석하고, 및/또는 측정된 샘플의 발광 매핑을 나타내도록 적합화된 계산기 또는 컴퓨터(Comp)에 연결된다.
따라서, 광발광 신호를 방출하는 샘플 또는 또 다른 물체가 언급되는 경우, 상기 신호는 상기 샘플 또는 물체의 레이저 여기의 결과라는 것이 이해된다.
또한, 본 발명의 하기 개시 전체에 걸쳐, 광발광 측정은 샘플 뿐만 아니라 샘플이 놓이는 베이스 플레이트 (이는 활성 베이스 플레이트로 지칭됨)에 관한 것이라는 것이 명확하다. 특히, 활성 베이스 플레이트 측정은 본질적으로 상기 활성 베이스 플레이트의 주변 구역에 관한 것이다.
샘플(10)은, 각각 전면(11) 및 후면(12)으로 지칭되며, 윤곽 C에 의해 연결된 2개의 본질적으로 평행한 면을 포함한다.
따라서, 윤곽 C는 샘플(10)의 범위를 정하며, 따라서 상기 샘플(10)의 에지를 구성한다.
샘플(10)은 여기 레이저에 의한 여기의 효과 하에 광발광 신호를 방출할 수 있는 임의의 유형의 재료를 포함할 수 있다.
특히, 샘플(10)은 반도체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 재료는 규소를 포함할 수 있다.
샘플(10)은 광전지일 수 있다.
샘플은 또한 제1 영역(13)을 포함하며, 상기 제1 영역(13)은 윤곽 C에 의해 부분적으로 범위가 정해지고, 임의의 포인트에서 샘플의 광발광 신호의 평균 세기 (이는 참조 세기로 지칭됨)보다 더 낮은 세기 (이는 제1 세기로 지칭됨)로 광발광 신호를 방출한다.
"윤곽 C에 의해 부분적으로 범위가 정해진 제1 영역"은 샘플(10)의 주변 영역에 배치된 제1 영역을 의미한다.
제1 영역(13)은 샘플(10)의 전체 원주를 따라 연장될 수 있다.
예를 들어, 제1 세기는 윤곽 C로부터 연장되는 축을 따라 증가하는 프로파일을 가질 수 있으며, 상기 축은 유리하게는 윤곽 C에 수직이다.
제1 세기 및 참조 세기 사이의 차이는, 예를 들어 전체로서 취해진 샘플의 평균 결함 밀도와 비교하여 제1 영역에서 더 높은 결함 밀도로 인한 것일 수 있다.결함은, 예를 들어 결정 결함, 윤곽에서의 균열, 또는 심지어 거칠기 또는 표면 오염이다.
이러한 결함의 존재는 방사성 재조합을 희생시키는 비방사성 재조합에 따른 전자 평형으로의 복귀를 촉진한다.
샘플(10)은 활성 베이스 플레이트(20)로 지칭되는 베이스 플레이트 상에 놓인다. 특히, 샘플(10)은 활성 베이스 플레이트(20)의 수용면(21) 상에 놓인다.
활성 베이스 플레이트(20)는 부동태 베이스 플레이트(passive base plate; 20a) 상에 놓일 수 있다. 부동태 베이스 플레이트는 레이저 방사선의 작용 하에 광발광 신호를 방출하지 않는 베이스 플레이트를 의미한다. 이와 관련하여, 부동태 베이스 플레이트(20a)는 금속 및/또는 플라스틱 재료를 포함할 수 있다.
활성 베이스 플레이트(20)는, 수용면(21)에 대향하며 이에 본질적으로 평행한 제2 면(22)을 추가로 포함하며, 상기 두 면(21 및 22)은 에지 B를 통해 서로 연결된다.
활성 베이스 플레이트(20)는 참조 세기와 적어도 동일한 세기 (이는 제2 세기로 지칭됨)로 광발광 신호를 방출할 수 있다.
이와 관련하여, 활성 베이스 플레이트(20)는 반도체 재료, 특히 규소를 포함할 수 있다.
활성 베이스 플레이트(20)는 또한, 수용면(21) 상에 존재할 수 있는 결함을 치유하도록 의도된, 상기 수용면(21)을 덮는 제1 부동태화 층(23)을 포함할 수 있다. 이어서, 제1 부동태화 층(23)은, 비방사성 재조합이 수용면(21)에서 극적으로 감소될 수 있도록 하며, 활성 베이스 플레이트에서 존재하는 결함으로 인한 어두운 영역이 광발광 측정 동안 제한될 수 있도록 한다. 즉, 제1 부동태화 층(23)은 활성 베이스 플레이트(20)에 의해 방출된 신호의 세기가 증가되고, 균등해질 수 있도록 한다.
제1 부동태화 층(23)은 유전체 재료 또는 수소화 비정질 규소를 포함할 수 있다.
유전체 재료는 이산화규소, 질화규소, 알루미나 중에서 선택된 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 활성 베이스 플레이트(20)는, 윤곽 C로부터의 돌출 거리에 따른 거리에서 상기 윤곽 C와 함께 활성 베이스 플레이트(20)의 주변 구역(24)의 범위를 정하는 에지 B를 추가로 포함한다. 즉, 샘플(10)이 활성 베이스 플레이트(20) 상에 놓이는 경우, 후자는 상기 샘플(10)의 전체 윤곽 C를 따라 샘플(10)로부터 돌출된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 샘플 및 적어도 주변 구역(24)의 광발광 측정을 포함한다.
본 발명의 목적을 위한 측정은 샘플(10) 및 주변 구역(24)의 광발광 신호 세기의 매핑이 수행될 수 있도록 한다.
측정 동안, 레이저는 전면(11) 및 주변 구역(24)에서의 수용면(21)을 스윕할 수 있다.
대안적으로, 레이저는 샘플(10) 및 활성 베이스 플레이트(20)를 동시에 여기시키도록 적합화된 크기를 가질 수 있다.
따라서, 검출기 D, 예를 들어 CCD 센서에 의해 수집된 신호는, 샘플(10) 및 주변 구역(24)의 광발광 신호 세기 매핑이 수행될 수 있도록 한다.
주변 구역에 의해 방출된 광발광 신호의 검출은 활성 베이스 플레이트(20) 및 샘플(10)의 윤곽 C 사이의 대비가 개선될 수 있도록 한다.
이와 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 활성 베이스 플레이트(20) 상에 놓인 규소 샘플(10) 상에서 측정된 광발광 신호 세기의 매핑을 나타낸다. 주변 구역(24)의 존재, 및 특히 상기 구역에 관한 광발광 신호의 검출은, 어둡고 좁은 띠를 나타내고, 규소 샘플의 윤곽 C와 관련된 윤곽을 나타낸다.
유리하게는, 적어도, 적어도 1개의 제1 영역(23)에서의 돌출 거리는, 주변 구역(24) 및 제1 영역(13) 사이의 광발광 신호 세기의 변화가 제1 영역에서 샘플의 윤곽의 정확한 위치를 찾아내는 특이성을 나타내도록 조정된다. 즉, 돌출 거리는, 광발광 측정으로부터, 윤곽 C의 위치의 정확한 결정을 가능하게 하기에 충분히 높다.
"특이성"은, 예를 들어 최소 세기를 의미한다.
이와 관련하여, 도 5는 주변 구역의 포인트 A로부터 제1 영역의 포인트 B로 연장되는 축 상에서의 광발광 신호 세기의 프로파일을 나타내며, 상기 축은 포인트 C1에서 윤곽 C를 가로지른다.
광발광 측정 방법은 또한, 각각의 베이스 플레이트의 제2 세기 수준의 함수로서 복수의 활성 베이스 플레이트 중에서 활성 베이스 플레이트(20)를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
실제로, 활성 베이스 플레이트(20) 및 샘플의 윤곽 C 사이의 광발광 대비를 최적화하기 위해, 특정한 제2 세기를 갖는 활성 베이스 플레이트(20)를 선택하는 것이 유용할 수 있다.
이와 관련하여, 도 6a 내지 6c는 각각 제1, 제2 및 제3 샘플 상에서 측정된 광발광 매핑을 나타낸다. 특히, 참조 세기는 제1 샘플로부터 제3 샘플로 증가한다. 제1 활성 베이스 플레이트로 지칭되며, 이들 3개의 측정에 대해 구현되는 활성 베이스 플레이트(20)는 제2 및 제3 샘플의 참조 세기보다 일반적으로 더 낮은 제2 세기를 갖는다.
따라서, 도 6a에서, 제1 샘플의 윤곽 C의 날카로운 범위결정이 관찰된다. 도 6b 및 6c에서, 윤곽 C의 위치를 찾아내는 것은 가능하게 유지되지만, 덜 정확한 것으로 보인다.
도 7a 내지 7c는 제1, 제2 및 제3 샘플의 매핑을 나타내며, 이들은 이 순서로 취해지고, 제2 활성 베이스 플레이트로 지칭되는 또 다른 활성 베이스 플레이트(20)를 구현한다. 제2 활성 베이스 플레이트는 제3 샘플의 참조 세기보다 더 높은 제2 세기를 갖는다.
어떠한 샘플이 측정될지라도, 윤곽 C는 도 7a 내지 7c 각각에서 완벽하게 획정된다. 그러나, 제1 샘플의 광발광 신호의 분석 (도 7a)은 제2 베이스 플레이트에 의해 방출된 광발광 신호에 의해 차폐된 검출기 D로 인하여 어려운 상태로 유지된다.
도 8은 본 발명의 제2 구현예가 제1 구현예의 본질적으로 모든 특성을 갖는다는 것을 예시한다.
이러한 특히 유리한 제2 구현예에 따르면, 코로나 유형 전하(Cor)가 활성 베이스 플레이트(20)의 제2 면 상에 생성된다. 코로나 유형 전하는 제2 세기 수준을 가능하게 하며, 결과적으로 제1 영역(13) 및 주변 구역(24) 사이의 대비가 조정될 수 있도록 한다. 즉, 활성 베이스 플레이트(20) 및 샘플(10)의 윤곽 C 사이의 광발광 대비를 최적화하기 위해 특정한 활성 베이스 플레이트를 선택하는 단계가 요구되지 않는다.
코로나 유형 전하는, 각각 수용면(21) 및 제2 면(22)을 대향하여 배치된 애노드(30) 및 캐소드(31)에 의해 생성될 수 있다.
애노드는 샘플(10) 및 활성 베이스 플레이트(22) 사이에 개재된 그리드를 포함할 수 있다. 그리드는, 예를 들어 금속을 포함할 수 있다.
또한, 애노드(30) 및 캐소드(31)는 전압원 GT에 의해 공급된다는 것이 이해된다.
제1 및 제2 구현예에 따르면, 샘플은 또한 적어도 1개의 제2 영역(14)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 영역(14)은 윤곽 C에 의해 부분적으로 범위가 정해지고, 평균적으로 참조 세기와 동일한 세기 (이는 제2 세기로 지칭됨)로 광발광 신호를 방출한다 (도 9).
이어서, 측정 방법은 제2 영역(14)에 인접한 주변 구역의 영역(25)에 의해 방출된 광발광 신호를 마스킹하기 위한 마스킹 수단(40)을 구현한다.
마스킹 수단(40)은, 샘플(10) 및 활성 베이스 플레이트(20) 사이에 개재된 중간 베이스 플레이트(50)를 포함한다. 중간 베이스 플레이트(50)는, 예를 들어 제2 영역(14)에 인접한 주변 구역(24)의 영역(25)을 덮는 마스킹 영역(40)을 포함할 수 있다.
중간 베이스 플레이트(50)는 활성 베이스 플레이트(20)에 의해 방출된 광발광 신호에 투명한 재료를 포함하며, 마스킹 영역(들)(40)에서, 동일한 신호에 불투명한 재료로 덮인다.
투명한 재료는 플라스틱을 포함할 수 있는 반면, 불투명한 재료는 금속 재료의 층을 포함할 수 있다.
활성 베이스 플레이트(20)는 복수의 소형 활성 베이스 플레이트(20a)를 포함할 수 있다. 특히, 각각의 소형 베이스 플레이트는 샘플의 상이한 구역 상에서 대비 수준을 최적화하도록 나머지 소형 베이스 플레이트와 상이한 코로나 전하를 제공받을 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 광발광 측정 방법을 구현하도록 적합화된 광발광 측정 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 본질적으로, 본 발명의 상세한 설명에 기술된 요소, 특히 제2 구현예에 관한 요소를 갖는다.
특히, 도 10에 예시된 상기 장치(100)는
- 샘플(10)을 위한 수용면(21) 및 수용면 대향의 제2 면(22)을 포함하는, 활성 베이스 플레이트(20)로 지칭되는 베이스 플레이트,
- 레이저 여기 공급원,
- 레이저의 작용 하에 샘플 및 지지체에 의해 방출된 광발광 신호를 수집하기 위한 검출기를 포함하며,
활성 베이스 플레이트는 레이저 여기 공급원 L에 의한 여기의 효과 하에 광발광 신호를 방출할 수 있고, 상기 장치는 상기 제2 면(22) 상에 코로나 유형 전하(Cor)를 생성하기 위한 코로나 수단을 추가로 포함한다.
활성 베이스 플레이트(20)는 반도체 재료로 제조된 기재를 포함할 수 있으며, 유리하게는 상기 반도체 재료는 규소를 포함한다.
활성 베이스 플레이트(20)는 이의 수용면(21)을 덮는 제1 부동태화 층(23)을 포함하며, 상기 제1 부동태화 층(23)은 수용면(21) 상에 존재할 수 있는 결함을 치유하기 위한 것이다.
코로나 수단은 애노드(30) 및 캐소드(31)를 포함할 수 있으며, 상기 애노드는 수용면 대향으로 배치된 그리드를 포함하고, 상기 캐소드는 제2 면 대향이다.
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Claims (18)
- 샘플(10)의 광발광 측정 방법으로서, 상기 샘플(10)은 윤곽(contour) C에 의해 연결된, 각각 전면(11) 및 후면(12)으로 지칭되는 2개의 면을 포함하며, 상기 샘플(10)은 이의 후면(12)에서, 활성 베이스 플레이트(active base plate; 20)로 지칭되는 베이스 플레이트의 수용면(accommodating face; 21) 상에 놓이고,
상기 샘플(10)은 적어도 1개의 제1 영역(13)을 포함하며, 상기 제1 영역(13)은 상기 윤곽 C에 의해 부분적으로 범위가 정해지고, 임의의 포인트에서 상기 샘플(10)의 광발광 신호의 평균 세기 (이는 참조 세기로 지칭됨)보다 더 낮은 세기 (이는 제1 세기로 지칭됨)로 광발광 신호를 방출하고,
상기 활성 베이스 플레이트(20)는 상기 참조 세기와 적어도 동일한 세기 (이는 제2 세기로 지칭됨)로 광발광 신호를 방출하고, 상기 활성 베이스 플레이트(20)는, 상기 윤곽 C로부터의 돌출 거리(projection distance)에 따른 거리에서 상기 윤곽 C와 함께 상기 활성 베이스 플레이트(20)의 주변 구역(24)의 범위를 정하는 에지(edge) B를 추가로 포함하는, 측정 방법. - 제1항에 있어서, 적어도, 상기 적어도 1개의 제1 영역(13)에서의 상기 돌출 거리는, 상기 주변 구역(24) 및 상기 제1 영역(13) 사이의 상기 광발광 신호의 세기의 변화가 상기 제1 영역(13)에서 상기 샘플(10)의 상기 윤곽 C의 정확한 위치를 찾아내는 특이성(singularity)을 나타내도록 조정되는, 측정 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 특이성은 상기 광발광 신호 세기의 최소인 측정 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역(13)은 상기 샘플(10)의 평균 결함 밀도보다 더 높은 결함 밀도를 포함하는, 측정 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 코로나 유형 전하(corona type charge; Cor)가 상기 수용면(21) 대향의 상기 활성 베이스 플레이트(20)의 면 (이는 제2 면(22)으로 지칭됨) 상에 생성되며, 상기 코로나 유형 전하(Cor)는 상기 제2 세기 수준을 조정하도록 의도된, 측정 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 코로나 유형 전하(Cor)는, 각각 상기 수용면(21) 및 상기 제2 면(22) 대향으로 배치된 애노드(30) 및 캐소드(31)에 의해 생성된, 측정 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 애노드(30)는 상기 샘플(10) 및 상기 활성 베이스 플레이트(20) 사이에 개재된 그리드(grid)를 포함하는, 측정 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 베이스 플레이트(20)는 이의 수용면(21)을 덮는 제1 부동태화 층(passivation layer; 23)을 포함하며, 상기 제1 부동태화 층(23)은 상기 수용면(21) 상에 존재할 수 있는 결함을 치유하도록 의도된, 측정 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 부동태화 층(23)은 유전체 재료 또는 수소화 비정질 규소로 제조된 층을 포함하며, 유리하게는 상기 유전체 재료는 이산화규소, 질화규소, 알루미나 중에서 선택된 요소 중 적어도 하나를 포함하는, 측정 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 베이스 플레이트(20)는 반도체 재료를 포함하며, 유리하게는 상기 반도체 재료는 규소를 포함하는, 측정 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(10)은 또한 적어도 1개의 제2 영역(14)을 포함하며, 상기 제2 영역(14)은 상기 윤곽 C에 의해 부분적으로 범위가 정해지고, 평균적으로 상기 참조 세기와 동일한 세기 (이는 제2 세기로 지칭됨)로 광발광 신호를 방출하고, 상기 측정 방법은 상기 제2 영역(14)에 인접한 상기 주변 구역(24)의 영역(25)에 의해 방출된 상기 광발광 신호를 마스킹(masking)하도록 의도된 마스킹 수단(40)을 구현하는, 측정 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 마스킹 수단(40)은 상기 샘플(10) 및 상기 활성 베이스 플레이트(20) 사이에 개재된 중간 베이스 플레이트(50)를 포함하며, 상기 중간 베이스 플레이트(50)는 상기 제2 영역(14)에 인접한 상기 주변 구역(24)의 영역(25)을 덮는 마스킹 영역을 포함하는, 측정 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 1개의 제1 영역(13)은 상기 샘플(10)의 전체 원주에 걸쳐 연장되는, 측정 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(10)은 광전지인 측정 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법을 수행하는 것은 레이저 L에 의해 상기 샘플(10) 및 상기 활성 베이스 플레이트(20)의 상기 주변 구역(24)을 여기시키는 것을 포함하는, 측정 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 레이저는 상기 전면(11) 및 상기 주변 구역(24)에서의 상기 수용면(21)을 스윕(sweep)하는, 측정 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 레이저는 상기 샘플(10) 및 상기 활성 베이스 플레이트(20)를 동시에 여기시키도록 적합화된 크기를 갖는, 측정 방법.
- 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(10) 및 상기 활성 베이스 플레이트(20)에 의해 방출된 상기 광발광 신호는 검출기에 의해 수집되는, 측정 방법.
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