本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體器件的一層或多層中摻雜物含量的測量，并且涉及與商業(yè)制造線相關(guān)聯(lián)的這種器件(諸如用于光伏(pv)太陽能電池、led和采用擴(kuò)散(散布)的、植入的或外延地沉積的摻雜層的任何其他半導(dǎo)體器件)的摻雜物(摻雜劑)含量的非接觸測量的系統(tǒng)和方法。

更具體地，本發(fā)明涉及用于通過以合適的角度指引(引導(dǎo))半導(dǎo)體材料處的源輻射并且用如本文中修改的積分球收集所反射的輻射來測量從半導(dǎo)體材料反射的輻射水平(level，程度/等級(jí))以用于測量半導(dǎo)體材料中摻雜物含量的方法和系統(tǒng)，其中積分球作為之前在發(fā)表的美國專利8829442中描述的測量系統(tǒng)的一部分。用于非瞄準(zhǔn)(準(zhǔn)直)紅外輻射源的替代的實(shí)施方案提供了準(zhǔn)直器(其可以是導(dǎo)管或者光管)，用于以合適的角度指引源輻射。

背景技術(shù)：

作為背景，我們將描述晶體硅(c-si)pv電池制造過程(工藝)以及半導(dǎo)體led的制造過程。

為了制作c-sipv電池，硅晶圓在電池制造線中要經(jīng)受一系列的處理步驟。每個(gè)引入的晶圓均被輕微地大體積摻雜(即到處擴(kuò)散)有創(chuàng)建“自由載流子”(半導(dǎo)體用語)的原子，該原子是施主(創(chuàng)建了n型晶圓)或者是受主(創(chuàng)建了p型晶圓)。第一步(在引入檢查以拋棄缺陷晶圓或者將晶圓分類成多種之后)旨在讓晶圓通過濕法化學(xué)蝕刻處理來移除鋸痕以及其他的表面缺陷和污染物。然后將每個(gè)晶圓均各向同性地紋理化(texture，制絨)(另一種濕法處理)以微觀地使其表面粗糙化，從而增強(qiáng)其捕獲入射光子的能力。在紋理化之后，然后晶圓以從晶圓的表面延伸的非常薄的層的形式摻雜有與大體積摻雜物具有相反類型的、創(chuàng)建“自由載流子”(半導(dǎo)體用語)的化學(xué)品。在當(dāng)前的實(shí)踐中，這種摻雜可能通過以下兩種方法中的一種方法來發(fā)生-“在線(內(nèi)聯(lián))”方法或“分批”方法。在線法將摻雜物化學(xué)品沉積在晶圓的頂部表面上，通常以液態(tài)形式承載。(在磷摻雜物的情況下，該載體最常見的為磷酸)。然后干燥經(jīng)沉積的摻雜物載體并且然后使生成的產(chǎn)品擴(kuò)散(使用高溫爐)到每個(gè)晶圓中，以形成當(dāng)暴露在陽光中時(shí)允許晶圓產(chǎn)生電力的半導(dǎo)體結(jié)。在這種在線方法中，通過執(zhí)行這些步驟的設(shè)備連續(xù)地運(yùn)送晶圓，該設(shè)備典型地包括用以施加液態(tài)載體的第一“摻雜物”機(jī)器，然后是用以干燥載體的“干燥”機(jī)器，從而使摻雜物化學(xué)品留在表面上，以及第三機(jī)器，使摻雜物擴(kuò)散到晶片中的內(nèi)聯(lián)擴(kuò)散爐。在分批方法中，晶圓被裝載到盒子(最常見的由石英制成并且在半導(dǎo)體用語中被稱為“舟”(boat))中，該盒子被插入“管式”擴(kuò)散爐中，然后密封該爐，并且同時(shí)將晶圓暴露于氣態(tài)形式的摻雜物載體(最常見的為氯化磷酰)且然后被加熱以使摻雜物擴(kuò)散到晶圓中。然后將該晶圓從爐中移除，從舟中卸載并且移動(dòng)至制造線的下一部分。在兩種方法中，引入的摻雜物的量、擴(kuò)散過程花費(fèi)的時(shí)間以及擴(kuò)散過程的溫度決定了第二摻雜物的深度的滲透深度以及第二摻雜物的深度的濃度。而且，第二摻雜物通過擴(kuò)散過程的性質(zhì)被引入并擴(kuò)散到晶圓的所有表面中。需要注意的是，從此處開始，除非特別說明，否則“摻雜物”涉及引入到大體積摻雜的晶圓的表面上的該第二摻雜物。然后每個(gè)晶圓均再次被濕法蝕刻以移除磷硅酸鹽玻璃或硼硅酸鹽玻璃(也稱為psg或bsg，摻雜物擴(kuò)散步驟的副產(chǎn)物)，并且可以被蝕刻以形成圖案或移除“背”側(cè)上的所有摻雜物或一部分摻雜物，以防止并聯(lián)(分流)。在該步驟之后，將涂層(最常見為氮化硅)施加至晶圓的頂部表面，以減少反射并且鈍化表面。通常使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)蒸汽沉積設(shè)備來施加該涂層。在此之后，晶圓具有在其頂部和底部表面上印刷的金屬接觸(觸點(diǎn)，接觸部，contact)，其中頂部接觸圖案被設(shè)計(jì)成最小化對(duì)暴露于硅材料的光的干擾，同時(shí)提供對(duì)流出晶圓的電流具有最小阻抗的路徑。干燥這些金屬接觸(其以金屬漿的形式被印刷)，并且然后使用爐將這些金屬接觸擴(kuò)散到晶圓中。在此之后，如果在晶圓的背側(cè)上的摻雜物的一部分沒有在先前被完全或部分地移除，則使用激光或機(jī)械設(shè)備在晶圓的外邊界周圍切割凹槽，以防止并聯(lián)(分流)。最終，對(duì)晶圓(其現(xiàn)在是成品pv電池)進(jìn)行測試和分檔。

作為摻雜物在晶圓的容積內(nèi)的分布的函數(shù)，摻雜物濃度在確定所得的成品pv電池的量子效率和其他電特性(其最終導(dǎo)致晶圓的功率輸出容量和市場價(jià)值)中起核心作用。因此，pv電池制造過程中與擴(kuò)散到晶圓中的摻雜物的量和分布有關(guān)的步驟是重點(diǎn)。具體地，這些步驟是：(a)如由晶圓制造商供應(yīng)的原(raw，未加工的)晶圓的初始“基極(base)”摻雜(在目前的大多數(shù)情況下，原晶圓使用硼進(jìn)行正摻雜)；以及(b)晶圓的外部區(qū)域的稍后摻雜(在目前的大多數(shù)情況下，這是使用磷的負(fù)摻雜的)。第二摻雜步驟形成了所謂的“發(fā)射極”。我們將使用術(shù)語“基極”來指代原晶圓摻雜，并且使用術(shù)語“發(fā)射極”來指代由第二摻雜步驟產(chǎn)生的所得的半導(dǎo)體形成。

為了確保發(fā)射極形成過程在所需的規(guī)格內(nèi)，采取了某些測量來提供原晶片基極摻雜物濃度和發(fā)射極摻雜物濃度的指示。在當(dāng)前的實(shí)踐中，在pv電池制造過程中，通常手動(dòng)地或由使用可見光-譜工業(yè)相機(jī)的單點(diǎn)視覺測量設(shè)備以不同的間隔檢查光伏(pv)晶圓。除了原材料驗(yàn)收階段(在制造線開始時(shí))和最終檢查和分檔(在制造線結(jié)束時(shí))外，晶圓的連續(xù)在線測量通常在范圍和覆蓋范圍方面受到限制，并且替代地使用離線(外聯(lián))非連續(xù)采樣，特別是用于檢查不適于通過可見光-譜工業(yè)相機(jī)技術(shù)進(jìn)行調(diào)查(interrogation，詢問)的屬性(property)。當(dāng)使用離線采樣時(shí)，在采樣之間的時(shí)間間隔內(nèi)，數(shù)百個(gè)晶圓可以經(jīng)歷制造過程中感興趣的一個(gè)或多個(gè)步驟。這種情況在確定pv晶圓內(nèi)的摻雜物的施加、濃度和擴(kuò)散的處理步驟中是常見的，并且因此這些步驟目前不能很好地被控制，從而限制了pv電池制造工廠中可接受的成品物品的產(chǎn)量。為了提高產(chǎn)量，該行業(yè)現(xiàn)在正在尋求實(shí)現(xiàn)連續(xù)的在線測量，理想地在100％的晶圓上，以便更好地控制影響pv晶圓中摻雜物濃度和分布的步驟。

半導(dǎo)體發(fā)光二極管(以下簡稱為“導(dǎo)體發(fā)光)執(zhí)行與pv電池相反的功能。代替吸收光子來生成電力，led使用電力來發(fā)射光子(被稱為電致發(fā)光的現(xiàn)象)。在led制造中，晶圓由諸如藍(lán)寶石的中性襯底組成。與pv電池制造相比，晶圓被拋光而不是被紋理化，每個(gè)晶圓均包含多個(gè)led，并且用于創(chuàng)建半導(dǎo)體的摻雜物作為外延層沉積在晶圓的表面上，而不是通過在pv電池制造中使用的擴(kuò)散過程擴(kuò)散。盡管這些結(jié)構(gòu)和制造存在差異，但是這些摻雜物層可以通過本發(fā)明中公開的相同方法來檢驗(yàn)。從這一點(diǎn)來看，為了簡單和清楚，將描述pv電池結(jié)構(gòu)，而不將本發(fā)明的應(yīng)用限制于其他摻雜的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

在pv電池制造中，已經(jīng)為在線測量發(fā)射極摻雜提出了許多現(xiàn)有和新穎的技術(shù)，但都具有嚴(yán)重的限制。對(duì)于擴(kuò)散的摻雜物的測量，這些技術(shù)是擴(kuò)散長度的表面光伏(spv)測量、方塊(sheet)電阻的渦流測量以及在德國的弗勞恩霍費(fèi)爾(fraunhofer)太陽能研究所開發(fā)的用于測量方塊電阻的紅外方法。(j.isenberg,d.biroandw.warta，“fast,contactlessandspatiallyresolvedmeasurementofsheetresistancebyaninfraredmethods,prog.photovolt:res.appl.2004；12:539-552)。據(jù)我們所知，不存在用于測量濕法摻雜物載體膜的方法。

在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)使用spv測量來測量擴(kuò)散長度(在重組以實(shí)現(xiàn)均衡載體濃度之前，大體積半導(dǎo)體中的過量載體平均行進(jìn)了多長)。例如參見：d.k.schroder,“surfacevoltageandsurfacephotovoltage:history,theoryandapplications”,meas.sci.technol.12r16-r31,2001。典型地通過將晶圓放置在接地電極上(盡管沒有后傳感器板的非接觸方法是可能的)并且將電容探針定位在樣本上方一短距離處來執(zhí)行spv測量。因?yàn)闇y量是電容性的，所以測量區(qū)域是非常有限的，最大偏距(stand-offdistance，避開距離)非常小，并且對(duì)于晶圓彎曲或豎直移動(dòng)的容差很小。而且，在運(yùn)送機(jī)-饋送的制造操作中，因?yàn)橛邢薜钠?，如果任意晶圓粘在一起(并不罕見的情況)，如果晶圓斷裂并且碎片在運(yùn)送機(jī)上沒有放平(也并不罕見)，或者如果任何外來物體被無意地引入運(yùn)送機(jī)，或者如果運(yùn)送機(jī)本身經(jīng)歷超過傳感器偏距的小豎直振蕩，則非常有可能存在在運(yùn)送機(jī)上的“碰撞(crash)”導(dǎo)致卡住(jam)。最后，因?yàn)樾枰獙ｉT的晶圓運(yùn)送，以及對(duì)于spv測量的非常接近的偏距(standoffdistance)要求，因此將這種技術(shù)引入到現(xiàn)有的制造線中可能需要大量的線路修改，而這可以使其使用成本高昂且不實(shí)用。

渦流測量與spv具有許多相同的限制，并且先前已被證明為不適于發(fā)射極摻雜的在線測量(使用方塊電阻測量作為度量)。(rueland,e.；fath,p.；pavelka,t.；pap,a.；peter,k.；mizsei,j,“comparativestudyonemittersheetresistivitymeasurementsforinlinequalitycontrol”,photovoltaicenergyconversion,2003.proceedingsof3rdworldconferenceonvolume2,issue,12-16may2003page(s):1085-1087vol.2.)

fraunhofer方法雖然適合于實(shí)驗(yàn)室，但是具有許多使該方法不適于實(shí)際的在線使用的要求，最顯著的是對(duì)不存在假(spurious)熱量或光的嚴(yán)格要求，這對(duì)于提供在線制造環(huán)境是非常困難和昂貴的。

因此，需要一種靈活的、可構(gòu)造的、穩(wěn)健的和成本有效的方法和裝置，用于在線測量原晶圓摻雜物濃度、從在線摻雜物中顯露的濕法摻雜物膜的量和分布以及在擴(kuò)散后的制造線中的任何步驟中發(fā)射極中的摻雜物濃度的目的。

還需要為每個(gè)晶圓限定具體的、可重復(fù)的樣本位點(diǎn)(site)，以便能夠映射晶圓內(nèi)發(fā)射極變化，無論是否是有意的。作為推論，還需要一種具有改變掃描“強(qiáng)度”(在一定時(shí)間段內(nèi)在橫向機(jī)器方向上的每單位長度取的樣本的數(shù)量)的能力的裝置和方法，以便如果需要，允許操作員執(zhí)行定期或非計(jì)劃的深度測量。

還需要一種用于連續(xù)地捕獲接收的從晶圓表面反射的輻射的系統(tǒng)，而不管在晶圓的不同區(qū)域上的散射圖案中的表面粗糙度以及變化。而且還需要在兩個(gè)檢測器之間基本上平均地指引該輻射。并且還需要將入射輻射以最小化鏡面反射的影響的方式從輻射源指引到晶圓上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的實(shí)施方案中，用于測量從半導(dǎo)體材料反射的輻射的水平以用于測量材料的摻雜物含量的系統(tǒng)，包括：a)紅外輻射源；b)調(diào)制器(調(diào)節(jié)器)，該調(diào)解器用于調(diào)制來自紅外輻射源的輻射；c)積分球，該積分球具有用于接收經(jīng)調(diào)制的來自所述源的輻射的第一開口以及用于接收從材料反射的輻射的第二開口，所述球體被構(gòu)造成將所接收的從所述材料反射的輻射散射到所述球體內(nèi)；d)準(zhǔn)直器(瞄準(zhǔn)器，collimator)，該準(zhǔn)直器被構(gòu)造成指引來自紅外輻射源的輻射穿過球體，用以離相對(duì)于材料的法線的一角度沖擊(impact)材料，該角度足以最小化來自直接反射回準(zhǔn)直器的輻射并且還足以最小化來自半導(dǎo)體材料的在反射前進(jìn)入球體的輻射；e)第一擋板，該第一擋板被定位在球體內(nèi)，用以防止所接收的從材料反射的輻射行進(jìn)到第一帶通濾波器，而沒有在球體內(nèi)進(jìn)行第一散射；f)第二擋板，該第二擋板被定位在球體內(nèi)，用以防止所接收的從材料反射的輻射行進(jìn)到第二帶通濾波器，而沒有在球體內(nèi)進(jìn)行第一散射；g)第一帶通濾波器或第一邊緣通濾波器(邊緣濾波器)，其被定位成接收所接收的從材料反射的輻射的第一部分，該第一帶通濾波器或第一邊緣濾波器被構(gòu)造成使來自由紅外輻射源發(fā)射的整個(gè)光譜內(nèi)的紅外輻射的有限波段(波長帶)穿過第一濾波器；h)第二帶通濾波器或第二邊緣通濾波器，其被定位成接收所接收的從材料反射的輻射的第二部分，第二帶通濾波器或第二邊緣通濾波器被構(gòu)造成使來自由紅外輻射源發(fā)射的整個(gè)光譜內(nèi)的紅外輻射的有限波段穿過第二濾波器，其中由第二濾波器通過的有限波段與由第一濾波器穿過的有限波段相比是不同的；i)第一輻射檢測器，其被定位成接收穿過第一濾波器的輻射并被構(gòu)造成確定第一能級(jí)；以及j)第二輻射檢測器，其被定位成接收穿過第二濾波器的輻射并被構(gòu)造成確定第二能級(jí)。

在可替代的實(shí)施方案中，離法線的角度可以為約十度。在另一實(shí)施方案中，準(zhǔn)直器可以包括至少部分地在球體內(nèi)延伸的導(dǎo)管。在又一實(shí)施方案中，導(dǎo)管可以是光管。在另一實(shí)施方案中，光管可以縱向地通過球體的中心延伸基本上球體的整個(gè)直徑。在另一實(shí)施方案中，準(zhǔn)直器可以包括透鏡，該透鏡被構(gòu)造成將經(jīng)調(diào)制的來自源的輻射聚焦以行進(jìn)通過球體來沖擊材料。在又一實(shí)施方案中，經(jīng)調(diào)制的來自源的輻射可以離開球體以通過第二開口沖擊材料。

在另一實(shí)施方案中，第一擋板和第二擋板可被構(gòu)造成基本上阻擋相同程度的所接收的從材料反射的輻射。準(zhǔn)直器可以被定位成在沖擊材料之前對(duì)來自源的輻射進(jìn)行準(zhǔn)直。

球體可以包括內(nèi)表面，該內(nèi)表面被構(gòu)造成增強(qiáng)球體內(nèi)的所接收的從材料反射的輻射的反射。導(dǎo)管可以包括外表面，該外表面被構(gòu)造成增強(qiáng)球體內(nèi)的所接收的從材料反射的輻射的反射。

在各種實(shí)施方案中：第二開口可以被定位在離材料的一距離處，以在不考慮材料的表面變化的情況下，使基本上所有的從材料反射的輻射都進(jìn)入球體。第二開口可以被定位在離材料約5mm處。第二開口和導(dǎo)管的下游開口可以是同軸對(duì)齊的。球體的第二開口的直徑可以大于導(dǎo)管的下游開口的直徑。調(diào)制器可以選自以下各項(xiàng)的組：a)使用高速斬波輪的調(diào)制器；b)使用源的脈沖調(diào)制的調(diào)制器；以及c)使用源的頻率調(diào)制的調(diào)制器。輻射源可以是以下中的任一個(gè)：a)多波長紅外激光器(紅外激光)，b)多于一個(gè)的紅外激光器(紅外激光)，每個(gè)均處于不同波長，c)一個(gè)或多個(gè)紅外發(fā)光二極管，或d)寬帶紅外輻射源。用于第一濾波器和第二濾波器二者的通帶可以比1微米長，并且用于第一濾波器的通帶不同于用于第二濾波器的通帶。光管可以包括外表面，該外表面被構(gòu)造成增強(qiáng)球體中所接收的從材料反射的輻射的反射。球體的第二開口的直徑可以為約3cm，并且球體的內(nèi)徑可以為約5cm。導(dǎo)管的下游開口的直徑為約1.3cm。球體的第二開口直徑與內(nèi)徑的比值可以為約3比5。第二開口直徑與光管的下游開口的直徑的比值可以為約2比1。放大器可包括在系統(tǒng)中，用于放大第一能級(jí)和第二能級(jí)的確定值，放大器被同步到輻射調(diào)制頻率。

在又一替代實(shí)施方案中，一種用于測量從半導(dǎo)體材料反射的輻射的水平以用于測量材料中的摻雜物含量的系統(tǒng)，包括：a)準(zhǔn)直的紅外輻射源；b)調(diào)制器，用于調(diào)制來自紅外輻射源的輻射；c)積分球，具有用于接收調(diào)制的來自源的輻射的第一開口以及用于接收從材料反射的輻射的第二開口，該球體被構(gòu)造成將所接收的從材料反射的輻射散射到球體內(nèi)；d)第一擋板，其被定位在球體內(nèi)，用以防止所接收的從材料反射的輻射行進(jìn)至第一帶通濾波器，而沒有在球體內(nèi)進(jìn)行第一散射；e)第二擋板，其被定位在球體內(nèi)，用以防止所接收的從材料反射的輻射行進(jìn)至第二帶通濾波器，而沒有在球體內(nèi)進(jìn)行第一散射；f)第一帶通濾波器或第一邊緣通濾波器，其被定位成接收所接收的從材料反射的輻射的第一部分，該第一濾波器被構(gòu)造成使來自由紅外輻射源發(fā)射的整個(gè)光譜內(nèi)的紅外輻射的有限波段穿過第一濾波器；g)第二帶通濾波器或第二邊緣通濾波器，其被定位成接收所接收的從材料反射的輻射的第二部分，第二帶通濾波器被構(gòu)造成使來自由紅外輻射源發(fā)射的整個(gè)光譜內(nèi)的紅外輻射的有限波段穿過第二濾波器，其中第二濾波器穿過的有限波段與穿過第一濾波器的有限波段相比是不同的；h)第一輻射檢測器，其被定位成接收穿過第一帶通濾波器的輻射并且被構(gòu)造成確定第一能級(jí)；以及i)第二輻射檢測器，其被定位成接收穿過所述第二濾波器的輻射并被構(gòu)造成確定第二能級(jí)；其中準(zhǔn)直的紅外輻射源被構(gòu)造成指引輻射穿過球體以離相對(duì)于材料的法線的一定角度沖擊材料，該角度足以最小化來自直接被反射回準(zhǔn)直器的輻射并且還足以最小化在從半導(dǎo)體材料反射之前進(jìn)入球體的輻射。

總之，申請人已經(jīng)開發(fā)了一種改進(jìn)的系統(tǒng)，與申請人的美國已發(fā)表的專利號(hào)8829442(在本文中有時(shí)被稱為之前(早期)的實(shí)施方案)的主題的系統(tǒng)相比，該改進(jìn)的系統(tǒng)包括不同的光路徑設(shè)計(jì)。該改進(jìn)的系統(tǒng)的目標(biāo)是使摻雜濃度測量對(duì)晶圓的表面特性的變化較不敏感。新設(shè)計(jì)還更加緊湊。

附圖說明

圖1為(n-si)在不同摻雜程度的自由載流子的吸收相對(duì)于波長的曲線圖；

圖2為未摻雜的c-si晶圓(w1)和摻雜的c-si晶圓(w16)的可區(qū)分的反射比(率)的曲線圖；

圖3為根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方案的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)的示意性框圖；

圖4為根據(jù)發(fā)表的美國專利8829442中的公開內(nèi)容的實(shí)施方案的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)的示意性框圖，包括單個(gè)發(fā)送器和單個(gè)接收器，該單個(gè)接收器包括兩個(gè)傳感器；

圖5為根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方案的在晶圓的各種測試位置采樣的方法和采樣圖案的示意性俯視圖；

圖6為根據(jù)本公開內(nèi)容的替代的實(shí)施方案的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)的框圖；

圖7為根據(jù)本公開內(nèi)容的替代實(shí)施方案的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)的框圖，其中，在摻雜室的任一側(cè)上使用一對(duì)如圖6中描繪的系統(tǒng)；

圖8為根據(jù)本公開內(nèi)容的替代實(shí)施方案的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)的框圖，其中，多個(gè)發(fā)送器和接收器被定位在半導(dǎo)體材料的一系列晶圓之上；

圖9為示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方案的用于測量半導(dǎo)體材料的層的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)與所述半導(dǎo)體材料的層的如由四點(diǎn)探針測量的方塊電阻的關(guān)聯(lián)的示意性圖表的曲線圖；

圖10a和圖10b為示出了由于在源輻射的沖擊點(diǎn)處不同晶圓紋理造成的反射的主能量波瓣不同的圖表；

圖11為本發(fā)明的用于測量從半導(dǎo)體材料反射的輻射程度的系統(tǒng)的若干部件的簡化框圖；

圖12為圖10和圖11的本發(fā)明的用于測量從半導(dǎo)體材料反射的輻射程度的系統(tǒng)的立體圖；

圖13為圖12的系統(tǒng)的前視圖；

圖14為圖12的系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D；

圖15為圖12的系統(tǒng)的截面后視圖；

圖16為具有準(zhǔn)直的紅外源而沒有導(dǎo)管或光管的替代的系統(tǒng)的前視圖；

圖17為圖16的系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D。

具體實(shí)施方式

基本的技術(shù)及工藝與圖1至圖9中的之前的實(shí)施方案保持相同。申請人已經(jīng)開發(fā)了對(duì)于系統(tǒng)如何將能量傳遞至晶圓以及如何收集用于檢測器的反射的改進(jìn)，如參照圖10至圖17的在優(yōu)選的實(shí)施方案中所描述的。

一般細(xì)節(jié)：

·使用相同類型的紅外輻射源；

·使用相同類型的用于該源的調(diào)制器；

·在具有準(zhǔn)直器的實(shí)施方案中沒有使用任何種類的將紅外能量傳遞至晶圓的拋物面反射器或透鏡。在一實(shí)施方案中，使用光管(可以是鍍金的)將調(diào)制的紅外能量傳遞至晶圓表面；

·沒有使用透鏡來收集來自晶圓的反射的能量；

·使用積分球來收集來自晶圓的反射的能量。該球體被定位成靠近晶圓(大約5mm)，以與之前的實(shí)施方案中的位于更大的偏距處的透鏡相比，更加連續(xù)地捕獲更大百分比的反射的能量。

·使用兩個(gè)檢測器，每個(gè)檢測器均具有在檢測器前面的不同紅外濾波器(可以是帶通濾波器或者邊緣通濾波器)，以接收部分的輻射?，F(xiàn)在這些檢測器均直接安裝至積分球；

.擋板被定位在積分球內(nèi)，以避免從晶圓到任一個(gè)檢測器的直接的光路徑；

.在一個(gè)實(shí)施方案中，用于將能量傳遞至晶圓的光管軸向地安裝在積分球中，并且從到晶圓的法線角偏移以最小化返回光管的鏡面反射；

.不存在對(duì)來自帶通濾波器或邊緣通濾波器的任一種的反射的能量的依賴，并且沒有使用分束器；

.檢測器信號(hào)的處理與之前實(shí)施方案中的保持相同。然而，除了使用來自兩個(gè)檢測器的輸出的差值或比值來確定摻雜程度，還可以使用-分析地或?qū)嶒?yàn)地確定是足夠的-使用了這兩種信號(hào)的任意組合的公式或查找表格。

由于摻雜，摻雜的硅(或者實(shí)際上任何的半導(dǎo)體)晶圓具有對(duì)應(yīng)于自由電荷載流子的空間聚焦的紅外輻射的特性吸收、反射振幅和反射相/偏振。特別地，n型摻雜的硅呈現(xiàn)出在不同摻雜水平處明顯不同的紅外光譜的自由載流子吸收(或者作為推論，反射比)，如圖1和圖2中示出的。

圖1為用于在300°k以不同濃度擴(kuò)散形成負(fù)摻雜硅襯底(n-si)的各種負(fù)摻雜物的自由載流子吸收相對(duì)于波長的曲線圖。參照圖1的曲線圖上的數(shù)字，摻雜物濃度(以每立方厘米中的原子為單位)為：1-1.4×10¹⁶cm^-3(砷摻雜物)；2-8×10¹⁶cm^-3(銻)；3-1.7×10¹⁷cm^-3(銻)；4-3.2×10¹⁷cm^-3(磷)；5-6.1×10¹⁸cm^-3(砷錫合金)以及6-1×10¹⁹cm^-3(砷)。

圖2為兩種多晶(多c-si)晶圓-一個(gè)僅大體積摻雜有硼(w1)而另一個(gè)還大體積摻雜有擴(kuò)散到其頂部表面中的磷層(w16)-的紅外波長的可區(qū)分的反射比的曲線圖。跟隨著w1和w16的數(shù)字1-5標(biāo)識(shí)被檢驗(yàn)的每個(gè)晶圓上的段。曲線圖上的測量值相對(duì)于純晶體硅參考樣本被標(biāo)準(zhǔn)化。該曲線圖證明了，由于入射的紅外波長變長，與參照樣本相比，具有磷摻雜層的晶圓的對(duì)應(yīng)反射比與大體積摻雜的晶圓相比明顯地更強(qiáng)，因此表明添加的摻雜物層隨著紅外波長的變換而影響反射比，并且作為推論，紅外反射比相對(duì)于波長的標(biāo)準(zhǔn)化斜率可以用于確定該層的摻雜程度。

此外，不同襯底上的任何化學(xué)品層或膜(不僅是磷并且不論是否擴(kuò)散)的存在，均會(huì)引起折射、反射、波長移位和相的改變，這些可以被用于確定層/膜的厚度和/或邊界的情況。這種吸收和反射的振幅、相、偏振和波長取決于所使用的特定的膜或摻雜物、膜或摻雜的強(qiáng)度和厚度以及任何潛在的襯底的性質(zhì)。

通過將處于已知波長和強(qiáng)度水平的紅外輻射發(fā)送到晶圓或襯底上，特征波長的吸收可以被測量作為在接收器處觀察的反射值的函數(shù)。也可以測量相的移位、波長的改變以及偏振的改變。由于吸收的能量的量與濕膜的量和組成成比例變化，或者與發(fā)射極摻雜濃度成比例變化，根據(jù)具體情況，濕膜濃度、深度和分布或者發(fā)射極強(qiáng)度分別可以通過測量輻射的能量和反射的能量之間的差值來測量。

期望的是，從晶圓或襯底上的多個(gè)、具體的位置處采取測量值或樣本。這不僅是因?yàn)閱蝹€(gè)樣本可以顯示寬的差異，并且有必要平滑這些差異，而且還因?yàn)榫A或襯底可以具有有意區(qū)分的濕膜的沉積或摻雜物的擴(kuò)散。

此外，對(duì)于每個(gè)樣本，通過在樣本點(diǎn)處使用連續(xù)差分調(diào)查(simultaneousdifferentialinterrogation)，本文描述的裝置和方法可以忍受來自工廠環(huán)境的光、熱和振動(dòng)，并且補(bǔ)償溫度、變化的偏距以及變化的入射角度。

在圖3中描述的裝置10是用于多-道、運(yùn)送機(jī)-饋送、光伏(“pv”)電池制造設(shè)施的。然而，應(yīng)該理解的是，單-道和/或非運(yùn)送機(jī)構(gòu)造也是可能的，包括用于led和其他半導(dǎo)體制造設(shè)施。

一個(gè)或多個(gè)發(fā)送器和接收器被安裝在pv晶圓12待測量的區(qū)域上。每個(gè)接收器均包括兩個(gè)或更多個(gè)傳感器-目的在于捕獲如上解釋的不同信號(hào)數(shù)據(jù)。為了簡單和清楚，將參照裝置14描述用于測量摻雜硅的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)，該裝置包括單個(gè)發(fā)送器16和單個(gè)接收器18，單個(gè)接收器包括兩個(gè)傳感器20、22。這參照圖4被例示出，該圖以框圖示意性地描繪了本公開內(nèi)容的替代的實(shí)施方案。

在框圖中包含設(shè)備的傳感器殼體位于晶圓12表面上方大約50-150毫米處。

發(fā)送器存在至少四種可能的實(shí)施方案，每種均包括不同的紅外輻射源。在第一種實(shí)施方案中，該源由安裝在橢圓反射器中的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的寬帶紅外源組成。在第二種實(shí)施方案中，該源由一個(gè)或多個(gè)紅外led組成。在第三種實(shí)施方案中，該源由多波長的紅外激光器組成。在第四種實(shí)施方案中，該源由兩個(gè)單個(gè)波長的紅外激光器組成。

在圖4中，在發(fā)表的美國專利8829442的公開內(nèi)容中，并且參考發(fā)送器的第一種實(shí)施方案，紅外源16的橢圓反射器24將來自紅外源的紅外輻射的寬光譜聚焦到空間中的單個(gè)點(diǎn)處。斬波輪26位于橢圓的焦點(diǎn)處，其將紅外輻射在大約1khz下進(jìn)行調(diào)制，然而輻射可以以任何合適的方法或多種方法的組合來調(diào)制，包括振幅、頻率、脈沖或相移位調(diào)制。當(dāng)檢測器對(duì)所檢測的信號(hào)中的改變作出響應(yīng)時(shí)調(diào)制的使用是必須的，并且因?yàn)檎{(diào)制將發(fā)送的紅外信號(hào)與背景紅外輻射區(qū)分開且增強(qiáng)了信噪比。調(diào)制還可以用于通過經(jīng)由在反射信號(hào)中誘導(dǎo)的改變測量摻雜物含量對(duì)調(diào)制的影響，來生成關(guān)于摻雜物含量的信息。

軸偏離橢圓反射器28被示出為面對(duì)紅外源16，以接收經(jīng)調(diào)制的輻射。橢圓反射器28以到晶圓12的大約45度的入射角將來自斬波輪26的調(diào)制的輻射聚焦到晶圓12上的測量點(diǎn)30上，并且將輻射的頂點(diǎn)對(duì)齊到接收器18(下文討論的)的第一透鏡32的中心處。然而將會(huì)意識(shí)到的是，在發(fā)送器16的第二種和第三種實(shí)施方案中反射器28不是必要的，因?yàn)榧す庖呀?jīng)處于共線的形式。

每個(gè)接收器18均存在至少兩種可能的實(shí)施方案。在接收器18的第一種實(shí)施方案中，接收器18被安裝在紅外輻射撞擊(到達(dá))晶圓12的測量點(diǎn)30的上方。反射的紅外輻射擴(kuò)散并且由第一透鏡32收集，并且被指引至第一有限帶通濾波器34。第一濾波器使中心在紅外光譜的選擇的波長處的紅外輻射的有限帶通過。選擇該波長使得感興趣的接收信號(hào)特性上各向同性的紋理化的效果不明顯。接收輻射的其他部分由第一濾波器34反射。

反射的輻射被指引到中心在不同的選擇波長處的第二有限帶通濾波器36上，使得兩個(gè)帶的波長并不重疊。類似地，該第二波長被選擇成使得感興趣的接收信號(hào)特性上的各向同性的紋理化的效果不明顯。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，一個(gè)帶通濾波器34或36具有在大約8微米處具有+/-125納米的通帶的中心帶通，并且其他濾波器34或36具有在大約10.5微米處具有+/-175納米的通帶的中心帶通。

在發(fā)表的美國專利8829442的公開內(nèi)容中的又一優(yōu)選的實(shí)施方案中，每個(gè)帶通濾波器的通帶均在50納米到500納米之間。并且在另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，用于一個(gè)濾波器的通帶的中心在1微米到20微米之間。在另外的優(yōu)選的實(shí)施方案中，用于第二濾波器的通帶的中心波長在1微米到20微米之間，并且與第一濾波器的通帶的中心波長不同。

在發(fā)表的美國專利8829442的公開內(nèi)容中的另外的優(yōu)選實(shí)施方案中，第一濾波器和第二濾波器的中心波長之間的差值在1微米到10微米之間。并且在另外的優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一濾波器和第二濾波器的中心波長之間的差值為2微米。

在發(fā)表的美國專利8829442的公開內(nèi)容中的另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一濾波器的中心波長設(shè)置在8.06微米處，而第二濾波器的中心波長設(shè)置在10.5微米處，其中每個(gè)濾波器均具有在200納米到400納米之間的通帶寬度。

通過第一濾波器34的輻射由第二透鏡38聚焦到產(chǎn)生低壓信號(hào)的第一紅外檢測器或第一紅外傳感器20上，該低壓信號(hào)與到達(dá)第一檢測器20的紅外輻射的強(qiáng)度成比例。穿過第二濾波器36的輻射由第三透鏡40聚焦到產(chǎn)生低壓信號(hào)的第二紅外檢測器或第二紅外傳感器22上，該低壓信號(hào)與到達(dá)第二檢測器22的紅外輻射的強(qiáng)度成比例。

每個(gè)檢測器20、22的低壓信號(hào)由相應(yīng)的放大器42、44放大，并且然后由模擬到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)獲取板46獲取，該模擬到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)獲取板與發(fā)送器16中的斬波頻率同步并且由計(jì)算機(jī)48控制。因此，傳感器20、22產(chǎn)生與穿過相應(yīng)的第一濾波器34和第二濾波器36的兩個(gè)有限帶中紅外能量成比例的兩個(gè)電壓值。

計(jì)算機(jī)48使用來自每個(gè)檢測器20、22的電壓來計(jì)算在每個(gè)帶中接收的能量的量之間的斜率和/或比值，如上已經(jīng)示出的，能量的量與由晶圓12的頂部層中的摻雜物吸收的能量成比例?；谔幱诓煌瑩诫s物含量的晶圓材料的紅外反射的模型，通過計(jì)算或查找表格來確定摻雜物含量，特別是(但不限于)通過如圖9中示例的相關(guān)曲線的斜率。

在發(fā)表的美國專利8829442的公開內(nèi)容中的接收器的第二種實(shí)施方案中，分束器被用于將第一透鏡的焦點(diǎn)處的反射的ir能量分成相等的部分，并且將生成的相等的部分指引到檢測器的陣列上，每個(gè)檢測器均具有在檢測器前面的不同帶通濾波器。每個(gè)檢測器傳遞與到達(dá)每個(gè)檢測器的紅外輻射的強(qiáng)度成比例的電壓。因此，測量了摻雜到波長相關(guān)曲線上的多個(gè)點(diǎn)，從而改進(jìn)了斜率測量的準(zhǔn)確性(因?yàn)樾甭士梢噪S波長變化)，并且因此改進(jìn)了半導(dǎo)體材料中或半導(dǎo)體材料上的摻雜物含量的準(zhǔn)確性。

在裝置14的又一實(shí)施方案中，代替定位在透鏡32后面的帶通濾波器34，分束器被定位在透鏡32后面。這將來自透鏡32的光束分離成兩個(gè)光束，該兩個(gè)光束被指引到相應(yīng)的帶通濾波器34、36，相應(yīng)的透鏡38、40，并且然后被指引到相應(yīng)的傳感器20、22。

主體(承受)表面，在圖4中示出為單個(gè)半導(dǎo)體晶圓12，也可以是運(yùn)送機(jī)上的多個(gè)半導(dǎo)體晶圓、靜止晶圓或者單片表面，諸如襯底上的薄膜。表面可以具有任何尺寸。

在圖3中以示意性框圖的形式示出了，在發(fā)表的美國專利8829442的公開內(nèi)容中的用于測量半導(dǎo)體材料10的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)的優(yōu)選的實(shí)施方案。多個(gè)傳感器頭50被安裝在晶圓運(yùn)送機(jī)(未示出)上方的垂直地對(duì)齊于運(yùn)送機(jī)的行進(jìn)方向的5毫米和250毫米之間。每個(gè)傳感器頭50包括殼體，圖4的裝置的部件被包括在該殼體中，該裝置包括單個(gè)發(fā)送器16和單個(gè)接收器18(來自圖4)。接收器18并入兩個(gè)傳感器20、22(圖4)。此外，這些部件被構(gòu)造成以上面參照圖4所討論的方式操作。特別地，在每個(gè)傳感器頭內(nèi)為紅外源16，斬波輪26，聚焦反射器28，用以收集反射的紅外輻射和將紅外輻射指引到帶通濾波器34或分束器上的透鏡32，產(chǎn)生與給定頻率范圍內(nèi)的紅外輻射的量成比例的電壓的兩個(gè)檢測器20、22，放大器件42、44以及以與斬波輪26中的帶隙(gap)同步的頻率將該電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的器件46。

每個(gè)傳感器頭50均通過在精確的軌道54中的輪52在垂直于運(yùn)送機(jī)的行進(jìn)方向上移動(dòng)(ride)。軌道54由支撐梁56支撐，該支撐梁被固定在設(shè)備框架58上或者可替代地被支撐在地面上。到每個(gè)傳感器頭的功率由對(duì)應(yīng)的功率電纜60從功率和終端機(jī)柜62傳遞。功率電纜60被構(gòu)造成使得頭50在限定的測量范圍內(nèi)沿著軌道54自由移動(dòng)。傳感器頭50的陣列通過線性致動(dòng)器64沿著軌道54一起在箭頭66的方向上移動(dòng)，該線性致動(dòng)器將每個(gè)頭50定位在下面的、乘坐運(yùn)送機(jī)的對(duì)應(yīng)的晶圓12上方。運(yùn)送機(jī)和線性致動(dòng)器64移動(dòng)的組合允許跨過晶圓形成待測量的圖案。

當(dāng)使用時(shí)，線性致動(dòng)器64和運(yùn)送機(jī)在彼此呈直角的方向上移動(dòng)。這導(dǎo)致測量點(diǎn)30的圖案事實(shí)上是對(duì)角的，如圖5中所描繪的。運(yùn)送機(jī)沿箭頭68的方向移動(dòng)。然而，如果致動(dòng)器64比運(yùn)送機(jī)移動(dòng)得快得多，則可以在跨越晶圓12的若干點(diǎn)處測量每個(gè)晶圓12。這由通過圖5中的點(diǎn)示出的測量點(diǎn)30的圖案示例，這些點(diǎn)中的一些被標(biāo)記有附圖標(biāo)記30。從圖5中可以看出，當(dāng)線性致動(dòng)器64在相反方向上移動(dòng)時(shí)，則可以制作出測量點(diǎn)30的又一對(duì)角圖案。隨著晶圓12通過運(yùn)送機(jī)沿箭頭68的方向移動(dòng)，這可以重復(fù)多次。對(duì)于恒定的運(yùn)送機(jī)速度，測量點(diǎn)30的陣列及其跨晶圓12的位置是采樣速率和線性致動(dòng)器64的速度的函數(shù)。

在每個(gè)測量點(diǎn)30處，使用位于傳感器頭50中的多路模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換板48和嵌入式計(jì)算機(jī)48，將來自每個(gè)傳感器頭50的接收器18的兩個(gè)檢測器20、22的放大電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)(圖4)。生成的值通過可以與功率電纜60組合的現(xiàn)場總線或lan電纜發(fā)送到功率和終端機(jī)柜62。在每個(gè)測量點(diǎn)30處的所生成的兩個(gè)測量結(jié)果以及對(duì)應(yīng)于線性致動(dòng)器64位置的測量點(diǎn)的位置被發(fā)送到計(jì)算機(jī)72，并且被存儲(chǔ)用于每個(gè)測量點(diǎn)30。在運(yùn)送機(jī)上存在晶圓12是基于傳感器20、22處的總信號(hào)等級(jí)階梯式增加而得知的。

可以將特定晶圓12或其他襯底上的采樣位點(diǎn)和/或采樣率限定為遵循具體圖案。另外，圖案可以是預(yù)定的，并且可以預(yù)定多于一個(gè)的圖案。在一系列樣本中，可以使用一個(gè)或多個(gè)圖案，或者采樣位點(diǎn)(測量點(diǎn)30)和采樣率可以任意變化。該可變采樣技術(shù)在圖5中例示出。另外，通過利用晶圓12或其他襯底在運(yùn)送機(jī)上的移動(dòng)，采樣位點(diǎn)可以在“行進(jìn)方向”上變化。

為了使采樣位點(diǎn)位置可從晶圓12到晶圓12重復(fù)，該位點(diǎn)必須偏離在主體表面上限定的具體二維位置。在主體表面包括多個(gè)晶圓12的情況下，每個(gè)晶圓12的兩個(gè)邊緣均被用作用于該晶圓12上的所有采樣位點(diǎn)的參照。通過檢測當(dāng)存在晶圓12時(shí)接收的信號(hào)相對(duì)于僅存在運(yùn)送機(jī)時(shí)的信號(hào)中的輻射程度變化來定位這些邊緣。

將傳感器頭50中的接收器18的每個(gè)傳感器20、22的電壓的比值或差值用作相關(guān)曲線中的因變量，將該比值/差值與晶圓的摻雜物含量的自變量相關(guān)聯(lián)。通過使已知摻雜物含量的晶圓(使用基于實(shí)驗(yàn)室的接觸式四點(diǎn)探針或其他離線測量技術(shù)(諸如電化學(xué)電容-電壓分析)測量)在傳感器頭50下通過，并測量兩個(gè)傳感器20、22處生成的信號(hào)，以及執(zhí)行將觀察到的電壓比值/差值與來自實(shí)驗(yàn)室測量的已知摻雜物含量相關(guān)聯(lián)的最小二乘回歸，來確定相關(guān)曲線。由此產(chǎn)生了圖9所示類型的相關(guān)曲線，并將該相關(guān)曲線存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中用于參照。

如果晶圓12交錯(cuò)或者期望測量每個(gè)晶圓12上的不同圖案，則替代的實(shí)施方案包括用于每個(gè)傳感器頭50的線性致動(dòng)器以及在獨(dú)立軌道上的每個(gè)頭50。然而，在該實(shí)施方案中，整個(gè)測量系統(tǒng)在運(yùn)送機(jī)上的晶圓12的行進(jìn)方向上的尺寸增加。

在圖6中示意性地示出了發(fā)表的美國專利8829442的公開內(nèi)容中的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)的替代實(shí)施方案。容納單個(gè)紅外輻射源(例如，圖4的發(fā)送器或源16)的單個(gè)發(fā)送器74位于運(yùn)送機(jī)(未示出)的一側(cè)上，該運(yùn)送機(jī)保持并輸送晶圓12，作為諸如pv電池制造線的制造線的一部分。源可以是具有聚焦透鏡的寬帶光源或具有可選波長的激光。源可以是連續(xù)的寬帶紅外源。聚焦光束由斬波輪調(diào)制，或者通過將激光電子地調(diào)制到轉(zhuǎn)向反射器上來調(diào)制，該轉(zhuǎn)向反射器將輻射束指引并聚焦到晶圓上的選擇點(diǎn)上。所有的均如先前參照圖4所討論的。

在該實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)向反射器可以圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，以便以選擇的間隔改變發(fā)送信號(hào)76到晶圓12表面78上的選定位置的入射角，以便連續(xù)地將光束指引并聚焦到成排的一組晶圓上。雖然圖6描繪了若干發(fā)送信號(hào)76和對(duì)應(yīng)的若干接收信號(hào)82，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，系統(tǒng)連續(xù)地操作，并且不會(huì)同時(shí)地產(chǎn)生信號(hào)，也不會(huì)同時(shí)地接收信號(hào)。類似地，如果采用激光作為源，則轉(zhuǎn)向反射器圍繞軸線旋轉(zhuǎn)來將光束移動(dòng)以接觸在運(yùn)送機(jī)上移動(dòng)的一組晶圓12上的選擇點(diǎn)。

接收器80被定位在運(yùn)送機(jī)的另一側(cè)上，具有聚焦元件和反射器，該反射器被調(diào)整以看到晶圓上的由源束76照射的相同點(diǎn)。生成的輻射束82由聚焦元件指引到檢測器上。

在發(fā)送器74和接收器80定向到特定采樣位點(diǎn)的時(shí)候，發(fā)送器發(fā)送輻射束76，并且接收器接收如從晶圓表面78反射的這樣的信號(hào)82。這種發(fā)送和接收發(fā)生在具體的時(shí)間段，稱為“采樣期”。(在限定的時(shí)間段內(nèi)獲得的樣本數(shù)量稱為“采樣率”)。采樣位點(diǎn)處的晶圓12表面78的觀察部分的形狀和大小為“采樣區(qū)域”。在采樣區(qū)域內(nèi)，可以存在由接收器隨時(shí)都可以看到的特定區(qū)域的形狀和大小限定的子區(qū)域。這稱為樣本“場地(spot)”。

如果源是包含諸如寬帶紅外源的廣譜紅外能量的寬帶源，則有必要使用作為接收器80的一部分的分束器將接收的信號(hào)分成兩個(gè)相等的部分，然后將每一半聚焦到接收器80內(nèi)的每個(gè)具有不同中心波長的兩個(gè)窄帶通濾波器。通過每個(gè)有限帶通濾波器的能量被聚焦在兩個(gè)檢測器中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)上，被轉(zhuǎn)換成電壓、被放大并被轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于每個(gè)帶中的能量的數(shù)字信號(hào)。對(duì)于由轉(zhuǎn)向反射器位置的位置限定的信號(hào)的給定位置，計(jì)算并存儲(chǔ)兩個(gè)測量值之間的斜率或比值。這以與上面參照圖4所討論的相同的方式進(jìn)行。然后將光源束移動(dòng)到晶圓上的新場地，并且接收器被定位成看到同一場地，并且對(duì)于下一個(gè)位置重復(fù)該過程。

如果源是具有可選波長的激光，則激光在兩個(gè)或更多個(gè)波長之間交替并且使用可轉(zhuǎn)向反射器聚焦在一點(diǎn)上。包括聚焦元件和反射器的接收器將接收的能量聚焦在單個(gè)檢測器上，該單個(gè)檢測器的電壓被放大并且在對(duì)應(yīng)于激光調(diào)制頻率的頻率處被采樣。

在圖7中示意性地示出了用于測量摻雜物含量的非接觸測量系統(tǒng)的替代實(shí)施方案，用于在處理步驟開始時(shí)或連續(xù)的一系列處理步驟開始時(shí)測量一個(gè)或多個(gè)晶圓，然后在處理步驟結(jié)束時(shí)測量晶圓，并計(jì)算晶圓的紅外反射比的變化。該變化用于確定處理對(duì)每個(gè)晶圓的確切影響。

該實(shí)施方案可以用于半導(dǎo)體制造過程中，無論將摻雜物或摻雜物載體(諸如磷酸)施加到晶圓表面，被干燥，或擴(kuò)散到晶圓中，被植入到晶圓中，被沉積為一個(gè)或多個(gè)外延層，或從晶圓的表面蝕刻。該實(shí)施方案還可以被使用而無論晶圓是否被處理以創(chuàng)建表面紋理。

在這種構(gòu)造中，晶圓12沿箭頭88的方向在運(yùn)送機(jī)86上移動(dòng)。在由機(jī)器或連續(xù)的一組機(jī)器(示出為單個(gè)實(shí)體)84執(zhí)行的處理或一系列處理之前和之后，由參照圖6描述的系統(tǒng)(具有與圖7中有相同的附圖標(biāo)記)來測量晶圓。該構(gòu)造測量處理之前的基底(基礎(chǔ)，base)晶圓90的反射比，并且然后測量處理之后晶圓92的反射比。計(jì)算機(jī)94控制測量和比較過程。參照圖4描述的系統(tǒng)可以用在該系統(tǒng)中，以代替參照圖6描述的系統(tǒng)。

在不限制前述內(nèi)容的通用性的情況下，現(xiàn)在描述使用該實(shí)施方案用于某些pv電池制造步驟的實(shí)施例。在第一實(shí)施例中，機(jī)器(84)僅是摻雜機(jī)器，并且該實(shí)施方案用于測量晶圓上的沉積的濕法摻雜物載體。在第二實(shí)施例中，機(jī)器(84)僅為內(nèi)聯(lián)擴(kuò)散爐，并且該實(shí)施方案用于測量爐對(duì)在晶圓的表面上的干燥的摻雜物擴(kuò)散到晶圓中的影響。在第三實(shí)施例中，機(jī)器(84)是擴(kuò)散爐，其后面是psg蝕刻機(jī)，并且該實(shí)施方案用于組合地測量摻雜物擴(kuò)散和蝕刻過程。

在圖8中示意性地示出了已發(fā)表的美國專利8829442的公開內(nèi)容中的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)的替代實(shí)施方案。在參照圖3描述的實(shí)施方案的該替代實(shí)施方案中，所有發(fā)送器74和接收器80(如圖6中的)均位于單個(gè)支撐結(jié)構(gòu)96中，并且支撐結(jié)構(gòu)96沿箭頭98的方向一起前后移動(dòng)，以通過如圖5所例示的圖案來調(diào)查晶圓12。

申請人比較傳感器20和22處的樣本的方法的實(shí)施例是計(jì)算在傳感器20和22處接收的信號(hào)的振幅的差值，將該差值除以與對(duì)應(yīng)的傳感器20和22相關(guān)聯(lián)的帶通濾波器34和36的每個(gè)通帶的中心之間的差值。在反射比隨波長變化的曲線圖上，這是與對(duì)應(yīng)傳感器20和22相關(guān)聯(lián)的帶通濾波器34和36的通帶的中心相交的線的斜率。為了進(jìn)一步的清楚，例如，與傳感器20相關(guān)聯(lián)的帶通濾波器34的通帶的中心可以在8微米處，而與傳感器22相關(guān)聯(lián)的帶通濾波器36的通帶的中心可以在10微米處。如果傳感器20處的接收的信號(hào)振幅為“x”，而傳感器22處的接收的信號(hào)值為“y”，則斜率為(y-x)/2。不同的斜率表示待檢測的摻雜物的不同量，并且通過使用斜率，減輕了由于本文中描述的因素引起的振幅變化的影響。

可以通過使用在傳感器20和22處測量的信號(hào)振幅的比值來實(shí)現(xiàn)類似的減輕。在這種情況下，該比值被定義為y/x。同樣地，可以使用傳感器20和22處接收的信號(hào)相位或接收的信號(hào)偏振之間的差值或其比值。

圖9是根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方案的用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜物含量的非接觸系統(tǒng)的示例性相關(guān)曲線的曲線圖。在該實(shí)施例中，摻雜物含量被表示為方塊電阻。曲線圖的曲線(在這種情況下為線條)是方塊電阻的離線四點(diǎn)探頭測量值(y軸)與從兩個(gè)檢測器讀取的兩個(gè)電壓之間的線的斜率的測量值(x軸)之間的相關(guān)性。通過將一系列已知且越來越多地?fù)诫s的晶圓放置在運(yùn)送機(jī)上，并且通過測量來自每個(gè)傳感器20、22的生成電壓，計(jì)算兩點(diǎn)之間的線的生成斜率(或兩個(gè)電壓的比值)以及使用最小二乘回歸擬合一線性模型，來生成該圖。觀察到的數(shù)據(jù)點(diǎn)用菱形標(biāo)記示出，并且與線最佳擬合。r²值代表計(jì)算出的線擬合到觀察到的測量值的程度，并且值越接近1.0，線對(duì)觀察到的數(shù)據(jù)的擬合越好。在圖9的實(shí)施例中，r²值為0.9486。該線用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于觀察到的斜率x的方塊電阻y。例如參照圖9：y＝-575.65x+17.391。

如果斜率為-0.1，則方塊電阻為：y＝-575.65(0.1)+17.391＝74.9歐姆/平方。

在晶圓或襯底上的采樣區(qū)域上得到多個(gè)樣本。這些樣本的值被集體處理(例如但非排它性地，計(jì)算平均值)以提供有意義的測量。每個(gè)樣本區(qū)域可以被很好地限定，并且不需要從晶圓到晶圓或從襯底到襯底在完全相同的位置重復(fù)各個(gè)樣本，以便獲得從晶圓到晶圓或從襯底到襯底的統(tǒng)計(jì)上有效且可比較的測量。

濾波器34和36的通帶被選擇為對(duì)反射的信號(hào)幅度不均勻地敏感。通過使用兩個(gè)不同值之間的比較而不是單個(gè)絕對(duì)測量，這些測量被標(biāo)準(zhǔn)化，以消除由于以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)所引起的變化：

·由于掃描跨越多個(gè)采樣位點(diǎn)而引起的樣本到樣本在入射和反射路徑長度以及采樣區(qū)域的變化

·由于振動(dòng)或主體表面中三維位置的改變(例如由于傳送帶不規(guī)則性引起的“碰撞”)引起樣本到樣本在路徑長度、衰減或采樣區(qū)域的變化

·由于主體表面紋理、晶體邊界或其他表面制品(諸如氧化物、磷硅酸鹽玻璃、抗反射涂層或污染物)的變化引起的樣品到樣品在信號(hào)特性的變化

·由于主體表面溫度變化引起的反射率變化

·由于大氣濕度和/或空氣中的顆粒引起的信號(hào)衰減、相或偏振的變化

·環(huán)境光和熱量變化

·傳感器內(nèi)部生成的電噪聲

·發(fā)送信號(hào)中的波長和/或振幅漂移(偏離)，以及接收器中的參照波長漂移

·測量環(huán)境中任何其他信號(hào)源的損害。

申請人的發(fā)明不使用建模系統(tǒng)。本發(fā)明僅考慮使用帶通光學(xué)濾波器的反射光譜的具體窄的部分，并且使用這兩個(gè)有限帶中的能量之間的差值或比值來直接推斷半導(dǎo)體材料的自由載流子的濃度。本發(fā)明不使用參照光譜，而是將能量隔離在兩個(gè)離散的有限帶中。本發(fā)明使用了被發(fā)現(xiàn)為對(duì)與摻雜層的交互敏感的光譜的具體區(qū)域。

通常，本發(fā)明通過將從半導(dǎo)體材料反射的紅外輻射的有限帶隔離并且測量與另一不同的有限帶相比該帶中的能量來操作。因此，申請人能夠直接推斷半導(dǎo)體材料中的摻雜物的量。申請人通過測量具有已知摻雜程度的一組樣本上的每個(gè)帶中的能量，而不是通過將全光譜中的能量與參照光譜中的能量進(jìn)行比較，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。申請人將能級(jí)差值或比值作為用于來自作為自變量的每個(gè)樣本的給定摻雜物程度的因變量，進(jìn)行線性回歸，并且然后能夠基于所測量的在每個(gè)有限帶中的能量程度直接推導(dǎo)出新項(xiàng)的摻雜程度。

用于使用積分球測量從半導(dǎo)體材料反射的輻射的程度以用于測量半導(dǎo)體材料的摻雜物含量的系統(tǒng)(圖10-17)

參照圖10a和圖10b，為了說明的目的，大體上且示意性地示出了從半導(dǎo)體晶圓114反射的兩個(gè)輻射圖案的示例。與圖10b相比，圖10a中的源輻射110以相同的角度沖擊晶圓114。然而，在圖10a和圖10b的示例之間，從晶圓114反射的輻射圖案112不同。

圖10a和圖10b中例示出的反射能量散射的變化是由于以下事實(shí)：如果這樣的晶圓被粗糙化以捕獲光，則半導(dǎo)體晶圓114上的表面粗糙度(紋理和鋸齒)通常是不均勻的，所以反射的電磁能的散射圖案112在晶圓114上的一個(gè)位置到另一位置可以是不同的。另外，表面粗糙度的變化還可以從晶圓到晶圓是不同的。在之前的實(shí)施方案中，因此能量的擴(kuò)散量被指引到檢測器光圈(aperture)內(nèi)，使得儀器對(duì)晶圓表面粗糙度變化敏感。這干擾了對(duì)摻雜物含量的測量。解決方案是通過使用積分球來捕獲反射能量來連續(xù)地捕獲等量的能量，而不管在晶圓上的任何給定位置處的散射圖案112。積分球還有助于將能量以基本上相同的方式指引到兩個(gè)檢測器。然而，除了通過球體本身之外，積分球緊密接近晶圓表面創(chuàng)建了將源能量施加到晶圓上的物理障礙。作為一個(gè)解決方案，申請人已經(jīng)開發(fā)了其中源輻射穿過球體的實(shí)施方案。源輻射相對(duì)于晶圓與法線成角度。為了這個(gè)目的，可以使用準(zhǔn)直器，其可以是延伸穿過球體的導(dǎo)管或光管，或者放置在源后方的透鏡?？商娲兀纯梢怨逃械靥峁?zhǔn)直的輻射，諸如在使用一個(gè)或多個(gè)激光器或led用于源的情況下。源能量的角度足以最小化來自直接反射回準(zhǔn)直器(如果存在)的輻射，并且還足以最小化在來自半導(dǎo)體材料的反射之前進(jìn)入球體的輻射。

圖11是系統(tǒng)的若干部件的簡化框圖。ir調(diào)制器120可以在如圖11中的虛線和實(shí)線輪廓所示的兩個(gè)位置中的一個(gè)處。在一個(gè)版本中，ir調(diào)制器120被定位在ir輻射源122之前，而在另一個(gè)版本中，ir調(diào)制器120被定位在輻射源122之后。在輻射源122下方時(shí)，ir調(diào)制器120是具有交替的開口和實(shí)心區(qū)域并且通過電動(dòng)機(jī)(圖11中未示出)旋轉(zhuǎn)的輪，如下文所討論的。在其他情況中，如圖11中虛線所示，當(dāng)ir調(diào)制器放置在ir源122上方時(shí)，ir調(diào)制器直接調(diào)制ir源。第一紅外輻射檢測器124和第二紅外輻射檢測器126附接到積分球(圖11中未示出)。從晶圓114(圖10)反射的輻射進(jìn)入球體，該輻射在該球體內(nèi)散射。每個(gè)均由帶通濾波器(未示出)濾波的輻射的一部分照在檢測器124和126上。來自檢測器的信號(hào)行進(jìn)到與調(diào)制器120同步的用于解調(diào)的解調(diào)器128。然后解調(diào)的信號(hào)行進(jìn)到信號(hào)處理器130進(jìn)行處理，如上面更全面地討論的。

圖12是圖10和圖11的本發(fā)明的用于測量從半導(dǎo)體材料反射的輻射程度的系統(tǒng)132的立體圖。系統(tǒng)132被安裝在半導(dǎo)體、光伏或其他晶圓生產(chǎn)線(未示出)上，其中晶圓114在系統(tǒng)132下方通過以用于由系統(tǒng)132進(jìn)行處理。系統(tǒng)132被安裝到光學(xué)堆疊(stack)安裝件134或被安裝到鄰近晶圓生產(chǎn)線的其他合適的裝置，并由光學(xué)堆疊安裝件或其他合適的裝置支撐。紅外輻射源136通過源安裝件138被安裝到安裝件134。源136可以是單個(gè)紅外輻射源或多個(gè)源，并且可以提供寬帶或多個(gè)有限帶紅外波長。示例包括：

a.熱發(fā)射器(寬帶源)；

b.單個(gè)頻移激光器；

c.多個(gè)單波長激光器；

d.單個(gè)頻移led；以及

e.多個(gè)單波長led

調(diào)制器142被定位在源136下方以調(diào)制由源136發(fā)射的輻射。調(diào)制器142創(chuàng)建來自源136的脈沖紅外信號(hào)。調(diào)制器142的示例包括：

a.光學(xué)斬波器，諸如旋轉(zhuǎn)光圈輪或振動(dòng)音叉；以及

b.源的電子脈沖控制

調(diào)制器142通過調(diào)制器安裝件144連接到安裝件134并由該安裝件支撐。(調(diào)制器142被描述為如參照圖11的調(diào)制器120)。調(diào)制器142是具有交替的開口145和實(shí)心區(qū)域147且通過電動(dòng)機(jī)(未示出)旋轉(zhuǎn)的輪143。調(diào)制器142創(chuàng)建來自源136的脈沖紅外信號(hào)。示例包括光學(xué)斬波器，諸如旋轉(zhuǎn)光圈輪143或振動(dòng)音叉，或源136的電子脈沖控制。

源136由光學(xué)或電氣器件調(diào)制，以提供對(duì)可能包含處于目標(biāo)波長的能量的“背景”信號(hào)的抗擾性。存在兩種類型的背景能量；恒定(或dc)和脈沖式的(或ac)。dc背景能量的示例是半導(dǎo)體和陽光的溫度。通過檢測脈沖式的(“ac”)能量，從背景中消除了恒定能量(“dc”)。環(huán)境照明是ac背景能量的一個(gè)示例，因?yàn)榄h(huán)境照明在50或60hz的ac市電運(yùn)行。這通過確保源136的調(diào)制頻率不是ac市電的奇次諧波，并且然后將放大器同步到調(diào)制頻率(通常稱為鎖定放大器)，來從目標(biāo)信號(hào)中消除。

殼體140被定位在源136的下方，并且還附接到堆疊安裝件134并且由該堆疊安裝件支撐。殼體140容納積分球146，這在圖14和圖15的截面中最佳地看到。包括空心球形腔體的積分球146的內(nèi)表面158覆蓋有漫反射涂層，該漫反射涂層對(duì)從晶圓114反射的紅外輻射提供了大體上均勻的散射或漫射效應(yīng)。通過多次散射反射，在球體146的內(nèi)表面上的點(diǎn)入射的紅外輻射基本上同等地分布到球體146內(nèi)的所有其他點(diǎn)。從晶圓114反射的輻射的原始方向的影響被最小化。

積分球146包括與從源136通過調(diào)制器142發(fā)出的輻射方向?qū)R的上開口或第一開口148(圖14和圖15)。源136偏離豎直方向(即在下方的生產(chǎn)線行進(jìn)的晶圓114的法線方向)預(yù)定量，該預(yù)定量優(yōu)選地在離法線大約5-45度之間。最優(yōu)選的角度是離法線約十度。從法線的角度偏移用以最小化來自直接反射回準(zhǔn)直器(如果存在)的輻射。然而，該角度還必須足夠小，以最小化來自源136入射的輻射泄露而不是從晶圓反射到球體中。

球體146還包括大體上平行于在下方的生產(chǎn)線行進(jìn)的晶圓的下開口或第二開口156。優(yōu)化下開口156直徑與球體146的內(nèi)徑的比值，以允許捕獲盡可能多的能量，同時(shí)還最大化信號(hào)強(qiáng)度，該信號(hào)強(qiáng)度可以具有小于1，優(yōu)選為0.6(3比5)之間的比值的范圍。球體146越大，信號(hào)就越弱，而在其周圍放置部件的空間越大，且捕獲能量的孔徑就越大。下開口156與上開口148相比相對(duì)較大，并且通常與球體146的直徑相比也較大，并且相對(duì)靠近晶圓114(約5mm)被定位，以確保盡可能多的來自晶圓114的反射輻射114(圖10)進(jìn)入球體146。

在源136是未準(zhǔn)直的紅外輻射源的情況下，準(zhǔn)直器是必須的，用以將輻射指引、聚焦或瞄準(zhǔn)到晶圓114上的具體區(qū)域，因?yàn)榫A在系統(tǒng)132下通過并通過系統(tǒng)132起作用以測量從晶圓114反射的輻射的程度，以用于測量晶圓114的摻雜物含量。本實(shí)施方案的準(zhǔn)直器是導(dǎo)管或光管150，其中光管150的入口端152延伸穿過上端148。光管150與調(diào)制器142相鄰以捕獲從源136發(fā)出的輻射。光管150被定位在球體146的內(nèi)部，以確保將來自源136的輻射指引到晶圓114上的路徑。光管150還相對(duì)于晶圓114與法線成一角度，該角度與從源136發(fā)出的輻射與法線的角度相同，即優(yōu)選在約5度到45度之間的范圍內(nèi)，并且最優(yōu)選約10度。為了增加球體146內(nèi)的紅外輻射的散射和擴(kuò)散，光管150的外表面160可以涂覆有與球體146的內(nèi)表面158相同或相似的漫反射涂層。

光管150將源136的信號(hào)保持遠(yuǎn)離檢測器162和164，并且通過確保更多的源136能量被指引到晶圓114的具體區(qū)域來幫助照亮晶圓的該區(qū)域。光管的外部部分可以由反射材料制成，以輔助散射球體內(nèi)的反射輻射。當(dāng)球體靠近晶圓定位時(shí)，輻射不能從球體外側(cè)充分接觸晶圓。

光管150的本體的主要部分通常穿過球體146的中心區(qū)域在球體146內(nèi)延伸。光管150的下端或出口端154被定位在球體內(nèi)，與開口156對(duì)齊，優(yōu)選地為同軸對(duì)齊。并且優(yōu)選地，下開口156直徑與光管150的出口端154的直徑的比值為約2比1，但還可以具有大于1.5(3比2或更大)的比值，以便在晶圓上獲得較小的場地尺寸，并且減少反射回光管且在晶圓上具有較高分辨率的場地樣本的能量損失量。優(yōu)選地，光管150的出口端154離由球體146的下開口156限定的平面約6mm。

來自源136的調(diào)制輻射110(圖10)行進(jìn)穿過光管150以通過出口154以及然后開口156離開，以撞擊在下方的生產(chǎn)線上行進(jìn)的晶圓114。輻射110以由源136和光管150的成角度的位置確定的角度撞擊晶圓114，并且以返回角度被晶圓114反射，如在圖10中的示例性方式最佳地看到的。主要是由于與法線所成的角度，大部分反射輻射112(圖10)向上行進(jìn)到球體中，避開光管150的出口端154，從而最小化干擾來自源136的輻射的鏡面反射。

作為示例，球體146的下開口156的直徑約為3cm，通過球體146的中心的內(nèi)徑為約5cm，并且光管150的出口端154的直徑為約1.3cm。

球體146包括一對(duì)紅外輻射檢測器162和164，該一對(duì)紅外輻射檢測器被定位成測量球體146內(nèi)與每個(gè)檢測器162和164接觸的輻射的量。(檢測器162和164被描述為如參照圖11描述的檢測器124和126，以及參照圖4描述的檢測器20和22)。帶通濾波器166和168被定位在相應(yīng)的檢測器162和164以及球體146的內(nèi)部之間。

帶通濾波器166或第一帶通濾波器(其還可以是邊緣通濾波器-未示出)被定位成接收所接收的從晶圓114或球體146中的材料反射的輻射的第一部分，并且被構(gòu)造成使中心在紅外輻射源136的選擇的波長處的紅外輻射的有限波段通過濾波器166，到檢測器124。帶通濾波器168或第二帶通濾波器(其還可以是邊緣通濾波器-未示出)被定位成接收所接收的從晶圓114或材料反射的輻射的第二部分，并且被構(gòu)造成使中心在紅外輻射源136的選擇的波長處的紅外輻射的有限波段通過濾波器168。通過濾波器166的有限波段與通過濾波器166的有限波段相比是不同的。

在優(yōu)選的實(shí)施方案中，并且當(dāng)采用帶通濾波器166和168時(shí)，帶通濾波器166和168優(yōu)選地以約1.6微米和5.4微米為中心。通常地，通帶被選擇成使得一處或兩處的反射振幅由自由載流子吸收主導(dǎo)。

積分球146包括被定位在球體146內(nèi)的一對(duì)內(nèi)擋板170和172，以防止直接反射的能量114分別接觸檢測器162和164。通過開口156進(jìn)入球體136的所有能量112應(yīng)當(dāng)在擊中檢測器162或164之前已經(jīng)盡可能多地?cái)U(kuò)散或散射在積分球146中。

球體146起作用以均衡由于球體146內(nèi)的反射和散射引起的球體內(nèi)的能量。來自晶圓114的反射輻射的任何原始方向性因素也均由該相同的作用被移除。結(jié)果，兩個(gè)檢測器162和164接收大約相同的反射能量112的平均程度(圖10)。這防止了在晶圓114的各個(gè)區(qū)域處由不同表面特性引起的檢測器162和164處的不均勻的輻射程度。在目標(biāo)波長處從晶圓114發(fā)射的能量112的量隨待由系統(tǒng)132檢測的晶圓114的摻雜物的濃度變化。

來自檢測器162和164的信號(hào)行進(jìn)到與調(diào)制器120(圖11)或調(diào)制器142(圖12-15)同步的用于解調(diào)的解調(diào)器128(圖11)處。然后解調(diào)的信號(hào)行進(jìn)到信號(hào)處理器130(圖11)進(jìn)行處理，如上文更全面地討論的?？梢杂赏降秸{(diào)制頻率的信號(hào)放大器(通常稱為鎖定放大器)進(jìn)行同步。

參照圖16和圖17來討論替代的實(shí)施方案。該實(shí)施方案與上文參照圖10至圖15討論的實(shí)施方案相同，除了系統(tǒng)173的源136是準(zhǔn)直的紅外輻射源，諸如紅外激光器或led，因此前述的需要諸如光管150的準(zhǔn)直器?？纱娴兀哥R174被定位在準(zhǔn)直源136與調(diào)制器142下方的上開口或第一開口148之間。

源136偏移豎直方向(即在下方的制造線上行進(jìn)的晶圓114的法線方向)預(yù)定量，該預(yù)定量優(yōu)選地在與法線成大約5-45度之間。最優(yōu)選的角度是離法線約十度。與法線的成角度偏移用以最小化鏡面反射，這對(duì)于防止來自晶圓114的反射輻射干擾來自源136的輻射是重要的。源136的輻射由透鏡174聚焦，并且通過球體146行進(jìn)，以與來自源136的輻射與法線的角度相同的角度離開開口156。然后輻射以所述角度沖擊晶圓114的一部分，如圖10中描繪的。反射的輻射通過開口156進(jìn)入球體146以在球體146內(nèi)被多次反射，并且然后沖擊濾波器166和168中的一個(gè)濾波器，用以在沖擊相關(guān)聯(lián)的檢測器162和164之前，基于濾波器166和168的預(yù)先確定的通帶來進(jìn)行濾波，所有的均如先前參照先前實(shí)施方案的濾波器166、168和檢測器162、164所討論的。

根據(jù)上述內(nèi)容，將會(huì)意識(shí)到，本文已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案以用于說明的目的，但在不脫離本發(fā)明的各種實(shí)施方案的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種修改。此外，雖然在上文本發(fā)明的某些實(shí)施方案的上下文中已經(jīng)描述了與這些實(shí)施方案相關(guān)聯(lián)的各種優(yōu)點(diǎn)，但是其他實(shí)施方案也可以展示出這樣的優(yōu)點(diǎn)，并且并不是所有落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的實(shí)施方案都必須表現(xiàn)出這樣的優(yōu)點(diǎn)。