インラインプロセス管理

セミラボでは、セミラボ独自の自動ウェハーソータープラットフォームの他に、自動PV製造ラインに導入される個別の測定装置も製造しています。当社は、これらの測定装置の導入を可能にするために、関連するあらゆるオートメーション企業と協力してきました。

当社の装置は、Si PV分野におけるプロセス全体品質管理のメトロロジーに対する幅広いニーズをカバーします。

  • ・セル製造中の入りウェハー検査とプロセス管理
  • ・as-cutウェハー、テクスチャ形成後、拡散後、パッシベーション後、反射防止膜(ARC)成膜後、コンタクト形成後の状態の測定
  • ・幾何学的、電気的、光学的特性の測定
  • ・単結晶/多結晶シリコン材料、Al-BSF/PERC/IBC/ヘテロ接合セル概念向けソリューション

測定装置はすべて、以下のニーズを考慮して設計されています。

  • ・最新式製造ラインとの適合性
  • ・業界標準の全通信プロトコルのサポート
  • ・柔軟な導入
  • ・「On the Fly」と「Stop and Go」の両方のデータ取得モードのサポート
  • ・コンパクトな設計
  • ・簡単な導入とサポート
  • ・メンテナンスが簡単、校正がほぼ不要
  • ・ノイズ低減ソリューションの適用
  • ・通信プロトコルのカスタマイズが可能かつ容易

  インラインプロセス管理

テクノロジー

フォトルミネッセンスイメージング

フォトルミネッセンス(PL)イメージングは、多結晶、モノキャスト、あるいは単結晶ウェハーのモニタリングに効果的です。測定中に、レーザーがシリコンブロックを照射し、生成されたフォトルミネッセンス信号が赤外線(IR)カメラで検出されます。照射は電荷キャリアの再結合に影響を与えます。与えない場合、欠陥が存在し、放射再結合の可能性があります。放射再結合中に、フォトンが放出され、これをIRカメラで検出できます。PL強度は、欠陥密度と不純物濃度に反比例します。

システムの特徴:

  • as-cutウェハーに対しても高品質・高速なイメージング
  • 高度なOn the Flyライフタイム校正法 
  • 特定の要件に応じた柔軟な分類
  • エッジが破損したウェハーの検出
  • 太陽電池ウェハーをあらゆる加工段階で測定でき、完全なプロセス管理を実現
  • 正確な装置マッチング機能
  • as-cut段階でのセル効率予測機能
  • 独立した使用から全自動システムへの導入まで、柔軟に構成可能

フォトルミネッセンスイメージング

キャリア・ライフタイム(µ-PCD、QSS-µPCD)


マイクロ波検出フォトコンダクタンス減衰(µ-PCD)法によるキャリア・ライフタイム測定は、ウェハー製造や太陽電池製造における入りウェハー検査、品質管理、プロセスモニタリングに役立つ技術です。マイクロ波誘導フォトコンダクタンス減衰法は、シリコンの少数キャリア・ライフタイムを測定する最も一般的な方法です。この方法は高い信頼性と再現性を誇り、短い測定時間で高分解能のライフタイムマップも作成できます。

汚染物質の頻発とそのライフタイムにより、効率が損なわれます。

影響度

元素

Fe、Pt、Cu

Pd

Mo、W

ごくわずか

Ca、Al、Zn、Ti

 

キャリア・ライフタイム(µ-PCD、QSS-µPCD)

汚染物質は、ライフタイム(あるいは拡散長)への影響が異なる2つの分子状態で存在する可能性があります。

汚染物質の状態を変化させることによって生じるライフタイムの変化で、その汚染物質の量を測定します。

  • 状態を変化させる独自の方法が必要
  • 定数は経験的に導かれる
  • 汚染物質がライフタイムに与える影響は注入レベルによって異なる場合がある
  • 変化はμ-PCD法またはSPV法で検出できる

膜厚&抵抗率測定

 

厚さは、シリコンPVウェハーの主要な管理パラメータです。厚さと形状が標準ではないウェハーを除外することで、ウェハー/セル破損による廃棄物を削減できます。

PVウェハーの厚さを測定する理由は次の2つです。

  1. 仕様に従うため。ウェハーの複数の点で厚さを測定することで、次のパラメータを計算できます。
    • 平均厚さ
    • 全厚さ変動(TTV)
    • 厚さ偏差
  2. 厚さ情報に基づき渦電流法を用いて抵抗率の値を取得し、サンプルのバルク抵抗率を報告するため。

 

膜厚&抵抗率測定

シート抵抗測定

 

シート抵抗(SHR)は、薄膜、ドープ半導体領域(PN接合)などの2次元層の抵抗です。SHRは、ドーピング濃度とジャンクション深さに左右され、拡散プロセスの特性評価に適しています。

動作の原理は、n+pまたはp+n層構造の光励起と、それから生じる表面電位のキャパシタンスプローブによるピックアップに基づいています。周波数は測定中に固定され、検出電位は材料のシート抵抗で決定されます。

シート抵抗測定

単波長エリプソメトリー

太陽電池分野における基本的な測定の1つが、テクスチャ化Siウェハー上に形成された薄膜の単純な測定です。たとえば、テクスチャ化多結晶(ポリ)Siセル、テクスチャ化単結晶Siセル、テクスチャ化多結晶Siウェハー、テクスチャ化単結晶Siウェハー、反射防止薄膜(約80nmの窒化膜)などです。

この観察の対象は次のとおりです。

  • 膜厚(T)
  • 屈折率(n)
  • 吸収率(k)

単波長エリプソメトリー

分光エリプソメトリー

太陽電池分野では、分光エリプソメトリー(SE)は主に、テクスチャ化Siウェハー上に形成された薄膜の単純な測定に使用されます。

エリプソメトリーは絶対的な光学的測定法であり、媒質を通過中の光の偏光の変化を測定します。偏光の位相は、反射中の層構造が原因で歪みを呈するため、この構造内の媒質の材料特性の抽出が可能になります。

偏光の歪みは、複数の光学コンポーネントが光偏光を変調させる複数の方法で特定できます。セミラボでは、最も進んだ回転補償子レイアウトを採用しており、ハイエンドの広帯域補償子が回転角に応じて異なる位相転移を生じさせることで、エリプソメトリーパラメータを分光的に特定できます。

エリプソメトリーは間接的なメトロロジーであるため、厚さや屈折率の値を抽出するには、実際の構造のモデリングとパラメータフィッティングが必要です。セミラボの分光エリプソメトリーアナライザー(SEA)ソフトウェアは、実際の構造のモデルを構築するための幅広い手法や、モデルパラメータをフィッティングして目的の値を取得するための強力なアルゴリズムを装備しています。  

 

分光エリプソメトリー

セルの色測定

離散波長を有する色検査装置は、セルを視感色に基づいて3~5つのグループに分類して色が均一なモジュールを作成する、強力かつ高速なシステムです。概念としては、離散波長を用いて、セル全体に複数のラインスキャンを行います。この構成では、それぞれの波長を個別に調整して最適な性能を実現することができます。

最大6ヘッドを1つの156mmウェハー上に配置できます。

準備段階での単一WLヘッドによる反射率マップ:

準備段階での単一WLヘッドによる反射率マップ

 

色検査

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