TWI221928B

TWI221928B - Device and method for measurement of mobility and carrier concentration in conductive sheet materials

Info

Publication number: TWI221928B
Application number: TW091109251A
Authority: TW
Inventors: Jerome C Licini; Nikolai Eberhardt
Original assignee: Lehighton Electronics Inc
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2002-05-06
Publication date: 2004-10-11
Also published as: AU2002309619A1; WO2002090922A2; US20030016032A1; CN1531656A; US6791339B2; EP1386134A4; WO2002090922A3; KR20040015241A; JP4022474B2; EP1386134A2; CN1252463C; JP2005501224A; KR100748997B1

Description

1221928 五、發明説明（發明領域此專利申請書中描述的本 ^ a ^ ^月係關於非破壞測量及材料的k Λ ’特別疋在測量半導辦曰、曲命西千涂體日日囫及平面顯示器内之載子 /辰度、遷移率與薄片電阻時使用微波。發明背景波測量_晶圓之薄片電阻的儀器使用一χ_ 等：蓋：：置曰π其特徵阻抗為300歐姆’無法精確測量具有二覆盖層的晶圓。美國專利第伽,893號（核發給黯_ Β’中討論到此種儀器。這些儀器有一缺點，即別測量包含多重導電層的晶圓(例如高電子遷移率電晶體 (醜T)晶圓，其包含-二維⑽通道層及—覆蓋層)内: 層^性質。因此，在此種現存的系統中，吾人必須在低於肌氏溫標度的温度下（例如飢氏溫標77度）測量薄片電阻 ^遷移率’以改料道層相對於覆蓋層之導電率的遷移率。足些儀器也需要複雜的校正程序。測量薄片電阻與遷移率的破壞性技術亦為已知。然而此種技術必須破壞被測量的晶圓或其他材料。發明簡述 -種用於非破壞測量薄片材料之遷移率與載子濃度的裝置，包含一微波源，一配置為可將從微波源接收的微波傳輸到-導電性薄片材料(例如半導體晶圓或平面顯示器）的圓形波導，一第一偵測器，用於偵測前向微波功率，一第二偵測器，用於偵測從樣.品反射的微波功率，以及一第二偵測器’用於偵測霍爾效應功率。有—僅承載则模態： -5- 本紙張尺度朗中國國家標準(CNS) M規格(训x撕公董「裝訂 1221928 A7 B7 五、發明説明（2 ) 圓形波導，其端點為晶圓，有一且扣私七丄且路為位於晶圓後面V4波長距離處。吾人在垂直晶圓平面 „ ^ ^ 卞曲（以及沿著圓形波導的軸）的方向上施加一可變磁場。在，仕此種配置中，一已知入射 TE11波將產生雨個反射波。一個為正常的反射波，並偏極性與入射波相同。此係用於測量 /、〆守月電阻。另—反射波則係由霍爾效應造成。其偏.極性鱼前 '、一則面的波垂直，並可由一適當配置的探測器分別偵測。一種用於測量導電薄片材料之遷心遷移率與載子濃度的裝置，包含一微波源；一圓形波導，置 1於適當位置，以接收來自微波源的微波輻射；一夾呈，拎1 1 u々一 ,、改造為可將薄片材料置訂於-測量位置，以接收從圓形波導傳輸的微波㈣；一磁鐵，置於適當位置，俾於測量位置產生一磁場；一第一谓測器，置於適當位置’以備測微波輻射源的功率；—第二债測器，置於適當位置，以偵測從測量位置之薄片材料: 體反射之微波輻射的功率；一第三價測器，，置於適當位 f ,以偵測霍爾效應微波功率。其亦可備有一第四偵測器’以4貞測測量位置的磁場強度。一種用於測量導電薄片材料之遷移率與載子濃度的方法，包括產生微波輻射；僅讓所產生之微波輻射中的丁E11 f態成功地傳輸至一薄片材料樣品；在傳輸期間施加一選定強度的磁場；偵測一前向位置處的微波場強度；偵測從導電短路器及樣品反射的微波場強度；偵測霍爾效應微波場強度；以及根據偵測到的微波場強度，計算遷移率與截子濃度的值。

五、發明説明（圖式簡述圖1為根據本發明之裝置的概要圖。圖2為根據本發明之裝置的概要圖。圖3為根據本發明之麥 -為圖3之裝置的4面圖其—部分的圖形。圖5為根據本發明之裝置的圖形。圖6為根據本發明使用之軟體的流程圖。詳細說明本發明包含一種用於測量導一度的裝置及方法。該f置勺人广溥片電阻與載子波導配置…，卜微波源，其輸出耦合至政等配置，其中一小部分的入射祸。至波則沿-主分支傳輸。主分支耦合至二：大部分的入: 只傳輸微波輻射的TEU (横向電場::圓: 面處接收輻射，並將嶋輸至一測：形; =有-支撐導電測試物體，例如一短路器或晶圓，$ ^相導電材料物體。裝置巾備有—磁鐵，俾於測以域化加：磁場。在本發明的方法及裝置中，計算薄片電、與載子濃度時，至少會偵測四個值。裝置中備有一偵茨器，以偵測總微波功率輸出。裝置中備有一第二偵測器，以偵測偏極性與入射波相同之傳統反射波的強度。裝置^ 備有一第二偵測器，以偵測偏極性與入射波相反的第二万射波。裝置中最好備有一霍爾效應探測器，以偵測此反身波’該探測器電耦合至一有向性耦合器。入射波被轉向白部分通過一衰減器及相位偏移器之後，亦耦合至該霍爾$ 1221928

裝訂線

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移動夾具60。夾具6〇被改造為可夾持薄片形式的晶圓或其材料。"亥曰曰圓或材料位於圓形波導5 0與界面2 5相對的一端。晶圓或其他物質與圓形波導5〇之開口相對的一面上，備有一可移動的短路器58。短路器58可為一導電薄片之形式，例如以銅覆蓋的電路板。、上所&出’一偵測器1 8置於源模組1 5内，以偵測主刀^ 24及側分支22分開之前的前向功率。一偵測器23置於刀支24内以偵測被反射的微波功率。由偵測器u偵測到^且被反射的輻射，其偏極性與前向微波輻射相同。有一霍爾效應探測器70被插入圓形波導5〇内，該偵測器置於其中’以偵測從置於真空夾頭處之材料反射的霍爾效應輻射、。如以下所討論，校正程序將使霍爾效應偵測器95只會偵測到霍爾效應輻射。霍爾效應探測器70經由同軸線75耦合至一有向性耦合器 =的一輸入端。有向性耦合器80可為一 20 dB有向性耦合。。。分支22的輸出通過衰減器模組和可變相位轉移器之後，被連接至有向性耦合器80的一輸入端。有向性耦合哭 8〇的輸出耦合至霍爾效應偵測器95。如以下所描述，二: 程序將使霍爾效應偵測器95只會偵測到偏極性與前向=射垂直的輻射。因此霍爾效應偵測器95偵測到的此一輻身I乃是從樣品反射的霍爾效應輻射。現在將描述過渡區、圓形波導和夾具的示範性具體實施例。圖3為界面25的等尺寸圖，圖中有一部分已切除。圖1 為圖3沿4-4線的斷面圖。界面25有一主要矩形室1〇〇，其一

1221928 五、發明説明（8 供Γ人希望的磁場強度，屬於本技藝尋常技能的程度 =他：；：所提出’在某-範射，置於支架中之晶圓 - /、他物體處的磁場強度最好高達9千高斯。見：將4 -衣置的杈正及操作。整個程序可在室溫下實 :。二人將室溫理解為包含-可讓人類舒適工作的溫度範括低溫’例如液態氮在大氣壓力下的彿點。好連接到霍爾嶋測器的境線、-輸入端或前 ::率的位置，以及-反射功率的位置。t置中備有一高測量磁場的強度。最好使用附有助2或删488 路：)=的二用儀表。一短路器58 (例如以銅覆蓋的電的乂二上，並已適當調整其位置。以電腦控制㈣被增加到最大值。圓形波導5〇的位置被調整 =崔爾賴測器95處得到的電壓為最低。監視霍爾效電塵計時，吾人接著進行由電腦控制的衰減器 = 35’最好使用電腦軟體自動調整，俾使偵測到的電塵為最小值。然後吾人進行由電腦控制的相位調整4〇，最好使用電腦軟體自動調整，俾使霍爾镇測電逐為最小減調整及相位調整係使用電腦軟體自動進行，此产 : 到最小值。霍爾效應偵測器電虔、前向偵測器電：及反偵側器電壓將予記錄。短路器被移去’並以待檢驗的樣品取代。吾人進行真空夾頭位置的短路器微調調整裝置Μ，俾仔到最低反射功率。吾人進行圓形波導調整Μ、衰減整3 5及相位調整40 ,俾於霍爾效應偵測器上得到最小值σ 接著磁場強度為G時的三個電壓將予記錄，然後在連續增加 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公爱）裝訂 !221928

::場強度時記錄。最小的場強度係從0到9千高斯。最好電腦軟體控制磁鐵的電源供應，得到吾人想要的磁节’而自動變更磁場。斥則卜土士，原則上配合進-步的發展，根據 =法’吾人可使用低得多的磁場。磁場值的數目與磁場值間的間隔可予最佳化，俾使分析的精確度達到最大。然後資料將予解譯’以得到遷移率及薄片電阻讀數。來 :圖6提供的軟體综覽。吾人可為使用_ —或相容曰曰片處理器及DOS或Windows作業系統的個人電腦撰寫軟體。上述硬體系統一般而言將以區塊6〇〇表示。第一個模组 6〇5為信號揭取和控制模組。此模組從上述裝置内的们則器接收信號，並控制可變相位偏移器與衰減器模組以及： j。接收到的信號為：霍爾功率偵測；Cu短路器與晶圓的，向功率偵測；Cu短路器與晶圓的反射功率偵測；以及磁場強度偵測。這些信號通過類比至數位轉換器，模組6〇5從其數位輸出得到各數值。一旦取得這些信號，其對應的電壓輸入值將傳給信號關聯模組61〇，進行進一步的處理。. 信號關聯模組610從信號擷取模組6〇5接收到的輸入為原始輸=電壓。這些電壓值將輸入各演算法内，俾得到正確工程單位下的值。此步驟為簡單的關聯。 ^號關聯模組610的輸出由轉換模組615接收。轉換模組將輸出轉換為Sigma 〇utpuWt案結構625，然後由遷移率頻 4分析模組630讀取。Sigma 〇utput檔案是由14行的—般測 °式貝料所組成，典型上包含樣品名稱、日期，以及類似的資訊’後面跟著的一行含有樣品厚度，然後跟著一行，記

-13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇Χ297公釐) 五、發明説明（1〇 ) 資頻分錄收集霍爾資料時的各磁場。每一資料行均含有磁場、 ^igrna—、XX SD—χχ、Sigma—灯和奶―等項目，以定位子兀刀P同，其中SD—XX和SD—XY分別是Sigma一XX和 Sigma一XY值的標準差。所有項目均為難从單位，亦即厚度的單位為公尺，磁場的單位為特斯拉，導電率的單位為門斯/米此杈案係使用為遷移率頻譜分析模組的輸入，俾㈣最終的遷移率值與電荷載子密度。此模組由兩個獨 ^的私式可執行檔組成，執行各種數學計算，以分析與磁 %有關的霍爾資料。這些模組從叫舰〇叫咐當案讀取 =，並產生一遷移率頻譜輸出檔635,其中包含一遷移率 4與-多重載子擬合檔案64〇，其中頻譜的尖峰表示存在離的載子類型’多重載子擬合檔案則包含這些載子類型有可能的遷移率與電荷載子密度值。答型若要找出比遷移率頻譜尖峰更精確或定量性更好的解唯：之途是對樣品内的載子做一些假設，以限制可能解的範圍。/列如，多重載子擬.合技術即明確假設有固定類的載子-每一種均有一離散的遷移率。處曰曰軟體執行的計算涉及下列原理。當晶圓後面空腔背面的微^短路器被調整至適當的距離時，振幅反射係數r、圓的薄片電阻R及圓形波導在ΤΕπ模態時的阻抗z三者之的關係為： r = (R-Z)/(R+Z) 對一半徑為U45公分的波導而t，吾人發現阻抗為697 5g 姆/平方公尺，故可精確地測量薄覆蓋層。 -14- 本纸張尺度適财關冢料(CNS)A4規格(2ΐ0χ297公釐) A7 B7 五、發明説明（11 ) -Λ\?Λ=(1 + Π(^ ^ ^By=(PHau/A)1/：的和射波振幅與反射波或透射波（駐波）振幅生，、、,° 的傳播微波信號為霍爾s，在晶圓處產 :於被反射的方向以貞測。值A為—常數，可由對波導、怨的圓形截面積積分而得到。定）可使用這此值表干A . 二電革^或^ (視轴向而卜％=(F+/(2Z(1 + r))((1 + r)(3_r)-F2)/((1 + r)2+F2)，其中二l/E+X1。由於與被激發之TE"模態局部垂直的電流不會 :確地耦合至正交的TE"模態，故亦有一常數值用來乘上F :理論值。該常數可藉積分獲得，其值在⑻之間。前面 ^刀析假設靠近晶圓處產生的額外则模態可以忽略。在情況下這並非有效。對於那些情況，吾人已發展多模 ^刀析並可用來從反射的微波功率決定sigma—χχ和 Sigma—ΧΥ〇 — 為獲得遷移率’以上的計算結果將與偵測到的磁場強度Β (運用對於單-導電層的—種載子，載子遷移率係由 μ = (σχγ/Β)/σχχ給出。 •多重載子擬合程序的工作方式如下：首先，程式使用 Simplex方法將擬合值與測量到的霍爾資料（〇^和間之差異的最小平方極小化，以決定單一載子的最佳擬合。各量測資料的不確定度被用來設定最小平方和中的各項，藉此知到最可旎的解。吾人從在最小值（解）時之Hessian矩陣的分量估计所導出之遷移率與載子密度的不確定性。 _-15_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1221928

發明説明（12 一其=，矛呈式使用兩種載子決定最佳擬合。吾人將先前決疋的單載子平移至較南和較低的遷移率，而得到Simplex 程序的啟始值。Simplex程序與使用於單一載子的程序完全相同’只是現在有兩個遷移率要變化。吾人再次決定所導出之參數的不確定度’ #同單—載子之描述。該程式也使用統計學上的F-測試來估計第二種載子的重要性，亦即估子使擬合改進的程度是否足以下結論說第用者估’樣：=二？一非常有用的特色，®其允許使用者估计樣品中存在多少種在統計上具有重要性該程序將繼續下去，一次加入一種載子的重要性，直到載子數目超過I:數加入之程序將終止。牛，此時比較前述技術與已知破壞性技術（亦即接觸式时、 k隹爾技術）的測試結果一覽表在下面提出· 磁％直 -16- 1221928 A7 B7 五、發明説明（13 ) 表 PHEMT測試結果一覽表 A -接觸式早一磁場直流霍爾 B -非接觸式多重磁場射頻薄覆蓋層Τ Η Ε Μ T樣品晶圓# 1 薄片電荷遷移率cm2/V-s X E12 載子/cm2 A 539 1 2.67 B 4721 2.848 B 4780 2.837 B 4753 2.859 4751.3 2.848 STD 24.115 0.00898146 STD% 0.508% 0.315% 晶圓#2 薄片電荷遷移率cm2/V-s X E12 載子/cm2 A 5391 2.67 B 4721 2.831 B 4780 2.852 B 4753 2.827 475 1.3 2.83666667 STD 24.1 15 0.01096459 STD% 0.508% 0.387% 厚覆蓋層PHEMT樣品薄片電荷遷移率cm2/V-s X E12 載子/cm2 A 7096 2.44 B 7783 1.46 _-17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 口人可提供分析軟體，供接、曰 L，以進行整個半導體晶圓或平面顯的操作員崔非接觸式測量。經驗豐富員=材料的非破壞、测試參數，可進行深入九人貝糟由改變容易取得的度、微波信號沿著分支=此種測試參數包括磁場強 ’包括遷移率頻譜的圖圖形率的函數。 r冷窀率及濃度為遷移右使用在各磁場時之資料的濃度及遷移率對磁場 f子解’亦可顯示载子析的-般檢驗;不論早:載=使用為分呈現同樣的載子遭度與遷移率。2:早m樣品均應測之載子的樣品則岸呈現出辦仆，炎八有一種以上可偵 j應呈現出熒化（為磁場的函數）。數U均可在軟體的文字視窗内顯示為薄片的濃戶的叶瞀。若，… 視由，將可啟動電載子體積濃度 ;載3內並與層厚度與載子類型的輸入場-同顯示：：視®内。然後此-資訊將用來計算從上表面及外界面算起的空乏區寬度’俾可得到導電層的真正厚度/ 吾人將領會：對一樣品執行測試’然後將夾具 ;垂=:皮導50之中心轴的平面内移動，接著重複測 ^，可付到$一層中遷移率及載子濃度的變化。吾人可重複此程序，以獲得遷移率及載子濃度的圖形。雖然吾人已針對特定的具體實施例描述本發明，然而對於熟悉本技藝的人士而言，屬於本發明之精神及範疇内的修改及替代將很明顯。

Claims

1221928 A8 B8 C8 _____D8 六、申請專利範圍 ^ 1· 一種用於測量導電薄片材料之遷移率與載子濃度的裝置，其包含：一微波源；一圓形波導’放置於適當位置，以接收來自該微波源的微波輻射；一夾具’改造為可將測試物體放置於測量位置，以接收從該圓形波導傳輸的微波輻射；一磁鐵，放置於適當位置，俾於測試位置產生磁場；一第一偵測器，以偵測微波輻射源的功率；一第二偵測器，以偵測從測量位置的薄片材料物體反射之微波輻射的功率；一第三偵測器，以偵測霍爾效應微波功率。 2·如申請專利範圍第1項之裝置，尚包含一探測器，置於該圓形波導内，該探測器耦合至該第三偵測器。 3·如申請專利範圍第2項之裝置，尚包含一有向性耦合器，放置於適當位置，以接收來自該源的微波輻射，該有向性耦合器耦合至一旁分支及一主分支，該主分支耦合至該圓形波導，且該旁分支耦合至該第三偵測器。 4·如申請專利範圍第3項之裝置，其中該旁分支經由一可變衰減器及一可變相位偏移器耦合至該第三偵測器。 5·如申請專利範圍第丨項之裝置，尚包含計算構件，用於從該偵測器接收資料，並根據該資料計算遷移率和載子濃度。 6·如申請專利範圍第1項之裝置，在該微波源及該圓形波 O:\78\78065-921218.doc ^ ^張尺度適财®國家標準(〇ϋ4規格(21〇 X 297公$ I221928 A BCD ~、申請專利範圍導之間尚包含一傳統波導，其中該圓形波導以可調整之方式相對於該傳統波導而放置。 7·如申請專利範圍第6項之裝置，其中該第二偵測器放置於適當位置，以偵測在該傳統波導内的反射微波強度。 8·如申請專利範圍第1項之裝置，尚包含一偵測器，以偵測測量位置的磁場強度。 9· 一種測量導電薄片材料之遷移率與載子濃度的方法，其包含下列步驟：從一微波源產生微波輻射；只將所產生之微波輻射的丁£11模態連續傳輸至一導電短路器及一位於測量位置的薄片材料；在該傳輸步驟期間，在測量位置施加一具有第一選定強度的磁場；應用一具有第二選定強度的磁場，重複該施加磁場的步驟；偵測前向位置處的微在該傳輸及施加磁場步驟期間波場強度；偵測從導電短路器及積測霍爾效應反射微在該傳輸及施加磁場步驟期間樣品反射的微波場強度；在該傳輸及施加磁場步驟期間波場強度；根據偵測到的微波場強度，值。又计异遷移率與載子濃度的 10.如申請專利範圍第9項之方方去，其中該傳輪步驟包含將 O:\78\78065-921218.doc 本紙張尺度適财S S家標準(CNS) -2- 1221928

微波輻射傳輸過一圓形波導。 η·如申請專利範圍第10項之方法，其t該伯測霍爾效應反射微波場強度之步驟包含在該圓形波導内提供一探測器，並將一信號從該探測器傳輸至一耦合器，同時將一信號已衰減及相位偏移之部分從微波源傳輸至該耦合器，並將該耦合器的一輸出傳輸至一偵測器。 12·如申靖專利範圍第i 〇項之方法，其中該傳輸步驟包含將微波輻射經由一傳統波導傳輸至該圓形波導。 13.如申明專利範圍第12項之方法，其中該偵測反射微波場強度之步驟包含偵測該反射微波場在一偵測器處之強度，此偵測器置於適當位置，以偵測在該傳統波導内的微波場強度。 14·如申請專利範圍第10項之方法，尚包含在偵測微波場之值時，調整該圓形波導之位置的步驟。 15·如申請專利範圍第9項之方法，尚包含與該傳輸步驟同時偵測磁場強度。 O:\78\78065-921218.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）申請曰期案號 091109251 類別 (以上各欄由本局填註） A4 C4 中文說明書替換頁(92年12月）居^日月丨專利説明書 1221928 -、S名稱中文用於測量導電薄片材料之遷移率與載子濃度的裝置及方法英文 F0R MEASUREMENT OF MOBILITY AND CARRIER CONCENTRATION IN CONDUCTIVE SHEET MATERIALS 姓名 1·傑瑞米C·立希尼 JEROME C. LICINI 2.尼柯萊伊貝漢 NIKOLAI EBERHARDT 國籍 1. 美國 U.S.A. 2. 德國 GERMANY -、發明人一畚ιΐ 4入 "4' h 住、居所 1 ·美國賓州馬中格市十字形小溪路2388號 2388 CROSS CREEK ROAD, MACUNGIE, PENNSYLVANIA 18062,U.S.A. 2·美國賓州貝斯里漢市火巷3715號 3715 FIRE LANE, BETHLEHEM, PA 18015, U.S.A. 姓名 (名稱）美商立海頓電子公司 LEHIGHTON ELECTRONICS INC. 國籍美國 U.S.A. 三、申請人住、居所 (事務所）美國賓州立海頓市紀念館路208號 208 MEMORIAL DR., LEHIGHTON, PENNSYLVANIA 18235, U.S.A. 代表人姓名奥斯汀R.布 AUSTIN R. BLEW O:\78\78C 65-921218.doc _ 1 · 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) .中文銳明

、發明説明（

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J.V： jr.

一耦口态21的主輸出將稱為主分支24。主分支最好具有人波導，用於將微波輻射傳輸至過渡區乃。主分支Μ可包於* it的長方形波導2〇。如圖2所示，反射功率偵測器23示 ^分支24内。反射功率摘測器23偵測從過渡區25向箱合 :21傳輸的微波功率。反射功率偵測器⑽測從測試物體反射回主分支24的功率。、如以上所指出，裝置内備有-圓形波導50，置於其中，以接收來自源15的微波輻射。更特別言之，圓形波導％經一叙。器2 1及主为支24搞合至源j 5。傳统的長方形波導由匹配過渡區25耦合至圓形波導50内。圓形波導介面 5〇為圓柱形波導，其橫截面為圓形。圓形波導5〇只傳輸幸田射的TEll；^態、。圓形波導界面μ轉合至圓形波導π，例如圖2所示。圓形波導5G與傳統波導2()之間的搞合必須仔细校正，使反射及信號強度損耗減到最低。校正程序如以下所提出。圓形波導5G安裝於與傳統波導2()之長軸垂直的界面25上。吾人可藉由調整圓形波導5〇相對於界面25在其長軸上的位置而進行杈正。在某一具體實施例中，圓形波導 50安裝於界面25的螺紋狀執道内。吾人以一可旋轉圓形波導50之握柄的形式提供對圓形波導5〇的調整，該握柄可調整圓形波導50的垂直位置。裝置中備有一夾具6〇，以夾持在測量位置之薄片材料樣品，此樣品在該處接收從圓形波導5〇傳輸的微波輻射。樣品可為一晶圓或其他的導電性測試材料59。夾具6〇可為真空炎頭之形式。裝置中備有短路器微調調整裝置65，俾精確 O:\78\78065-921218.doc -9- ^1928 '第^09251號專利申請案書替換頁(92年12月)

五、發明説明（修焴年％不.表有g k ^ Λ Jtjt, ·*；：*： Α年容（上么、予闩哆所仏提之端耦合至傳統波導2〇。矩形室} 〇〇的上側備有一孔，此孔與圓形波導50相連接。界面25内側與傳統波導2〇相對之處備有一光束截止器115,此截止器將開口完全填滿，且具有一斜錐面在1 2 0處，較佳地與垂直線成3〇度角。吾人將領會·熟悉本技藝之人士可利用其他設計修改界面25，俾使反射及圓形波導50與傳統波導2〇之界面處的損耗減到最低。在圖3-4中可看到圓形波導5〇的頂端處含有一探測器凸緣107，在該處有一開口在丨丨〇處，可供探測器使用。霍爾效應探測器可插入11〇處。圖5為一側視圖，繪出一示範性安排，包含圓形波導5〇、支架或夾具60 ’以及相關的示範性硬體。支架或夾具6〇係用於放置一薄片材料物體，以接收來自圓形波導5〇的微波輻射。傳統波導20如圖所示耦合至界面25。界面25如圖所示耦合至圓形波導50。探測器凸緣1〇7位於圓形波導5〇與界面之耦合處相對的一端，且與支架62相對，其形式為一真空夾頭。真空夾頭60由一臂支撐，此臂為一爽頭支架62。夾頭支架62由可調整的螺釘121、122支撐，故可調整真空夾頭60在兩軸上的位置。螺釘121、122係於橋124上支樓，橋本身亦以可调整的方式安裝於125、126處，如圖所示。螺釘122上可備有彈簧123，以減少傳送到橋124内的任何振動。吾人將瞭解支架60相對於圓形波導50的放置亦可應用其他配置。圖5亦顯示一般而言提供必需磁場之磁鐵13〇的位置。磁場是在與晶圓或其他樣品平面垂直，且沿著圓形波導的長軸的方向上施加。設計一種或多種合適的磁鐵， O:\78\78065-921218.doc -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1221928 V.. . ,

:第0_lj)9251號專利申請案書替換頁(92年12月) 五、發明説明（15 A7 B7 主要元件符號說明 10 裝置 15 微波源模組 16 微波源 17 絕緣體 18 偵測器 20 長方形波導 η ® 止請 21 耦合器 22 旁分支 1;:二，，丨 :'Vv: ^ 23 反射功率偵測器 > ':τ fh2 ;人] 24 主分支 25 過渡區(圓形波導介面）详U -：Λ π 义/Ί 35 衰減調整 z -， u (t 40 相位調整 $，斤 50 圓形波導 r : w :二十L c -c 55 圓形波導調整 58 短路器 59 測試材料 60 夾具 62 夾頭支架 65 短路器微調調整裝置 70 霍爾效應探測器 75 同轴線 80 有向性耦合器

裝訂線 O:\78\78065-921218.doc " 19 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1221928- 92·：五第0对109251號專利申請案中:gk明書替換頁(92年I2月） A? 、發明説明（16 ) 气1 ::π 95 霍爾效應偵測器 100 主要矩形室 107 偵測器凸緣 110 開口 115 光束截止器 120 斜錐面 121，122 螺釘 123 彈簧 124 橋 125,126 可調整式安裝處 130 磁鐵 600 硬體系統 605 信號擷取和控制模組 610 信號關連模組 615 轉換模組 625 Sigma Output槽案結構 630 遷移率頻譜分析模組 635 遷移率頻譜輸出檔 640 多重載子擬合檔案 -20- O:\78\78065-921218.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 122192^— 92. 12. 1S 第091109251號專利申請案中文說明書替換頁(92年12月）

一種用於進行載子濃度與遷移率之非接觸式測量的裝置， ίίί一微波源，一圓形波導，用於將微波輻射傳輸至諸如牛導體晶圓或平面顯示器面板的樣品，在一測量位置，有一煩請.—q明示 t^(>ΠΓιί-1_ίΐ之修正本有無變更tf内容是否准予修正。第一偵測器，用於偵測前向微波功率，一第二偵測器，用於，測從樣品反射的微波功率，以及一第三偵測器，用於偵測隹爾效應功率。有一僅承載TEi丨模態的圓形波導，豆點為樣品二有一短路器位於樣品後面。吾人在垂直樣2平面 (乂及&著圓形波導的軸）的方向上施加一磁場。在此種配置中已知入射T E 1 1波將造成兩個反射波。一個為正常的 ^射波，其偏極性與入射波相同。吾人提供一偵測器，以測里此一被反射的輻射。另一反射波則係由霍爾效應造成。其偏極性與前面的波以及吾人所提供，用於偵測此^的探測^ 英文發明摘要（發明之名稱·· METHOD FOR MEASUREMENT OF MOBILITY AND CARRIER CONCENT^TION TN CONDUCTIVE SHEET MATERIALS 1KA1ION m I An apparatus for contactless mcasureineiit of earner concentration and mobility includes I a microwave sourco, a circular waveguide for transniitting microwave radiation to a sample, such I as a semiconductor wafer or panel for flat panel displays, at a measurement location, a first I detector for detecting the forward microwave power, a second detector for detecting the I microwave power reflected from the sample, and a third detector for detecting the Hall effect I power. A circular waveguide, carrying onJy the TE11 mode, is teiminaced by the sample behind I which a short is located. Perpendicular to the plane of the sample (and along the axis of the circular waveguide), a magnetic field is applied. In this configuration, a given incident TE11 I wave will cause two reflected waves. One is the ordinary reflected wave in the same I polarization as the incident one. A detector is provided to measure this reflected radiation. The I other reflected wave is caused by the Hall effect. Its polarization is perpendicular to the fonoer I wave and a probe is provided to detect this as well. This reflected wave is detected by a probe, the output of which is combined with an attenuated and phase shifted portion of the forward I radiation at a single detector. I O:\78\78065-921218.doc _ 2 _ t紙張尺度適财s S家標準(CNS)规格㈣x撕公幻·---