ACV 기술은 Epi layer 또는 Substrate를비접촉으로 측정하여 비용을 절감하는 방법을 제공하며, 일반적으로 사용되는 모니터링 방법과 관련된 테스트 웨이퍼 스크랩을 제거함으로써 비용을 절감할 수 있습니다. ACV 기술은 p/p+, n/n+, p/p-, n/n+/p+, bare n, n on surface 등 모든 종류의 Epi substrate을 모니터링할 수 있습니다.
ACV는 일반적인 Hg-probe CV 또는 Schottky-CV 기술과 유사한 개념으로 작동합니다.ACV는 웨이퍼 표면에 다양한 전압을 적용하고 그에 따른 전하를 측정함으로써 Capacitance를 측정합니다. 핵심 이점은 센서를 웨이퍼 표면에 물리적으로 접촉하지 않고 위치시키기 위해 Air bearing이 사용된다는 것입니다. 이 비파괴 방법을 통해 실제 제품 웨이퍼에서 안정적인 측정을 수행할 수 있습니다.
Epi 공정 후 웨이퍼 표면을 안정화하기 위해 통합 표면 처리 챔버 인 PTC(Plasma Treatment Chamber)가 사용됩니다. 이를 위해 CDA에 UV 빛을 비추어 오존(O3)을 생성하고 웨이퍼를 고온(450-490 °C)에서 오존에 노출합니다. 그 결과, low charge, low interface states, a homogeneous structure를 가진 native oxide 가 형성됩니다. 중요한 점은 PTC 프로세스가 웨이퍼의 특성을 부정적으로 영향을 미치지 않는다는 것입니다. 새 웨이퍼의 경우 표면을 안정화시키고 오래된 웨이퍼의 경우 native oxide 층을 개선합니다

ac-SPV(Alternating Current Surface Photovoltage) 분석은 반도체 표면의 전기적 특성을 신속하고 파괴적이지 않게 특성화하는 전기-광학적 방법으로, 표면에 얇은 절연층이 있든 없든 상관없이 사용됩니다. 이 방법은 near-surface doping concentration, resistivity, surface lifetime, surface conductivity type 과 같은 중요한 매개 변수를 동시에 측정합니다..
동작 원리: ac-SPV 방법은 웨이퍼 표면에 sinusoidal light illumination 으로 인해 initial surface barrier height 의 변화를 측정하는 것에 기반합니다. surface barrier height 은 웨이퍼 상의 interface(surface) 상태 전하와 웨이퍼의 dielectric film(oxide charge)의 존재로 인해 형성됩니다. 이 방법은 반도체 밴드갭보다 큰 photon energy를 사용하며, 웨이퍼 표면을 전기장을 이용하여 depletion 또는 inversion state 로 유지합니다. 그 결과 발생하는 ac-SPV 신호는 capacitor 에 결합된 전극을 통해 감지되며 depletion layer width 와 비례하여 다른 중요한 표면 영역의 전기적 매개 변수를 계산하는 데 사용될 수 있습니다.
안정적인 inversion을 달성하기 위해 UV 챔버에서 웨이퍼 표면에 산화막을 성장시키고 코로나 전하를 적용하는 처리가 필요합니다. n-형 웨이퍼의 경우 음의 코로나 전하가 적용되고, p-형 웨이퍼의 경우 자동으로 inversion 상태에 도달할 때까지 양의 코로나 전하가 단계적으로 적용됩니다. 측정 중에 적용한 코로나 전하가 표면에 안정적으로 유지되어야 하므로 웨이퍼 표면에 얇고 우수한 품질의 산화막이 존재하는 하는 것이 중요합니다.
UV 챔버에서 웨이퍼는 균일하고 밀도 높은 오존층 형성을 위해 조절 된 환경에서 Illumination을 받으며 신속하고 균일한 oxidation이 됩니다. desorber 는 웨이퍼에서 organic 오염을 제거하고 수소 hydrogen boron pairs 을 제거하는 데 사용됩니다.

Elastic Metal Probe C-V Profiling은 gate oxides 또는 epitaxial layers 의 표면 저항성과 관련된 전기적 파라미터를 신속하게 측정하는 방법으로, Fab 내 공정 모니터링 또는 제품 웨이퍼의 제품 인증에 매우 효과적인 솔루션을 제공합니다.
이 기술은 dielectrics, pn-junctions, Si 및 GaN epitaxial layers 의 전기적 특성을 판단하는 데 매우 효율적이며 Bare와 Pattern이 있는 웨이퍼에 모두 적용됩니다. 특허를 받은 EM-프로브 기술을 활용하여 측정을 화학 처리 없이 수행하며 Hg 접촉과 웨이퍼 표면의 손상 또는 오염을 방지합니다. Semilab FCV 시스템은 절연체 표면에 임시 gate를 생성하기 위해 작은 elastic probe를 사용합니다. 사용되는 Elastic Material Probes (EM-Probes)에는 두 가지 유형이 있습니다. CV 및 GV 측정 및 표면 저항성 측정에 사용되는 A type probe(왼쪽)와 IV 측정에 사용되는 C type probe(오른쪽)입니다. A type probe 는 direct tunneling 전류를 차단하는 자체 절연체를 특징으로 합니다. IV 측정에는 산화가 잘 일어나지 않는 금속을 사용하며 산화 되어도 절연체가 아닌 전도성을 갖습니다. CV 곡선 측정에서 얻은 주요 매개 변수에는 Capacitive Effective Thickness (CET), Equivalent Oxide Thickness (EOT), Density of Interface State (Dit), Flatband Voltage (Vfb), Changing of Flatband Voltage (Delta Vfb), Threshold Voltage (VT), Average Surface Doping (Nsurf), 및 Surface Resistivity (ρsurf)이 포함됩니다.

Microwave detected PhotoConductance Decay(µ-PCD) Carrier lifetime 측정은 웨이퍼 제조 및 태양전지 제조에서의 입고 웨이퍼 검사, 품질 관리 및 공정 모니터링에 유용한 기술입니다. microwave induced photoconductive decay 방법은 실리콘의 Minority carrier lifetime을 측정하는 가장 일반적인 방법 중 하나입니다. 이 방법은 짧은 시간에 신뢰성, 좋은 재현성 및 lifetime map을 고해상도로 생성할 수 있는 측정이기 때문에 뛰어납니다.
자주 발견되는 contaminants 및 그들의 lifetime killing efficiency :

Contaminants 은 두 가지 분자 상태로 존재할 수 있으며, lifetime (또는 diffusion length)에 다른 영향을 미칩니다.
Contaminant의 상태를 변경함으로써 발생하는 lifetime 변화로 Contaminant의 양을 측정 할 수 있습니다:
Requires a unique method for changing states.
Constants are empirically derived.
The contaminant's effect on lifetime may vary with injection level.
Change can be detected using µ-PCD or SPV techniques.

µ-PCD 기술 : µ-PCD는 실리콘 태양전지 및 IC 제조에서 사용되는 결함 및 재결합 특성의 측정 기술입니다. 이 기술은 레이저 빛의 펄스를 기반으로 하며, 캐리어를 생성합니다. Excite 된 캐리어는 반도체의 전도도를 변경합니다. microwave reflection 는 전도도 변화에 민감하며 측정된 신호는 전도도의 decay 를 나타냅니다. 목표는 bulk lifetime 매개변수를 알아 내 오염 및 dislocations의 정보를 monitoring하는 것입니다.

다결정 실리콘의 결정성 역할: 서로 다른 입자에서 서로 다른 lifetime을 관찰할 수 있습니다.

Quasi-Steady-State Microwave detected PhotoConductance Decay(QSS-μPCD): Semilab에서 소개한 이 기술은 정확도를 향상시키고 새로운 기능 및 더 넓은 응용 분야를 제공하는 강력한 기술입니다. 이 기술은 태양전지 제조에 가장 자주 사용되는 두 가지 lifetime, 즉 excess carrier decay lifetime(Ʈeff.d)과 quasi-steady-state effective lifetime(Ʈeff.ss)을 self-consistent,즉 매개 변수 없이 결정할 수 있는 실리콘 PV 웨이퍼의 통합 lifetime 측정을 제공합니다. 이는 안정적인 illumination 범위에서 PV에 중요한 다른 재결합 매개 변수를 결정하는 기초를 제공합니다. 이 기술은 μ-PCD의 웨이퍼 매핑 장점을 유지합니다.
QSS-μPCD 기술에서는 안정 상태 조건에 perturbation transient condition 으로 decay lifetime 측정을 진행합니다. 안정 상태 조건을 유지하기 위해 안정된 빛을 키고, 짧은 레이저 펄스로 Excess free carrie를 생성하며, 그들의 decay를 모니터링하여 decay time constant를 측정합니다.
레이저 excitation 은 steady-state carrier excitation에 비해 작으며 small perturbation condition이 잘 충족됩니다.

각 셀을 시각적 색상에 따라 3-5개 그룹으로 분류하여 균일한 색상 모듈을 만들기 위한 강력하고 빠른 색상 검사 도구입니다. 이 아이디어는 discrete wavelengths 을 사용하고 셀 전체에 여러 linescan을 하는 것입니다. 이러한 구성은 최적의 성능을 위해 각 파장을 개별적으로 조절할 수 있습니다.
156mm 웨이퍼에 최대 6개의 헤드를 설치할 수 있습니다.
Reflection maps with preliminary single WL head :

Photoluminescent Imaging (PLI)은 multicrystalline, monocast 또는 monocrystalline 웨이퍼를 모니터링하는 데 효과적인 도구입니다. 측정 중에 레이저가 실리콘 block을 illuminate하고 생성된 photoluminescent signal 는 IR 카메라로 감지합니다. 이 illumination 은 charge carriers 의 재결합에 영향을 미칩니다. 결함이 존재하면 radiative recombination 의 가능성이 있으며 IR 카메라에서 감지할 수 있는 photo이 방출됩니다. PL intensity는 결함 밀도 및 불순물 농도에 반비례합니다.
주요 시스템 특징:
-High-quality, fast imaging, even for as-cut wafers
-Advanced on-the-fly lifetime calibration method
-Flexible classification based on specific requirements
-Detection of wafers with broken edges
-Capability to measure solar wafers at any processing stage for complete process control
-Accurate tool matching capability
-Cell efficiency forecasting at the as-cut stage
-Flexible configurability, from stand-alone to integration in fully automated systems

검출 가능한 결함 유형:
1.Material (as-cut wafers):
1.General contamination density
2.Edge (corner) contaminations
3.Multi wafers with high dislocation density
4.Active grain boundaries
5.Mono wafers with ring defects (for various reasons)
6.Pinholes
7.Cracks

2.Passivation Control (double-sided passivated samples):
1.Optional on-the-fly Jo and iVoc mapping

3.Wiring (finished cells):
1.Shunt
2.Edge isolation defects
3.Bad finger
이 기술은 반도체 웨이퍼의 다양한 결함과 불순물을 식별하고 해결하는 데 도움을 줌으로써 보다 높은 품질의 태양 전지와 반도체 장치 제작을 도와줍니다

태양광 PV 웨이퍼의 두께는 제어의 주요 매개변수입니다. 비표준 두께와 모양을 가진 웨이퍼를 식별함으로써 웨이퍼나 셀 파손 위험을 줄일 수 있습니다.

태양광 웨이퍼의 두께는 주로 두 가지 목적으로 측정됩니다.

1.규격 준수 확인: 웨이퍼의 다양한 지점에서 두께 측정을 통해 평균 두께, 총 두께 변동 (TTV), 두께 편차 등 주요 매개변수를 계산할 수 있습니다.
저항 값 측정: 두께 정보를 기반으로 Eddy 전류 기술을 사용하여 샘플의 bulk 저항 값을 측정합니다.

두께 측정 (WMT/WML): Capacitive probe는 웨이퍼 표면과의 거리를 측정하는 데 사용됩니다. 이 접근 방식은 표면 품질 (reflection)에 독립적인 결과를 측정합니다. Capacitance는 Probe와 샘플 간의 거리에 따라 다릅니다. C = Ɛ ∙ (A/d)로 표시되며, 여기서 d는 Probe-Sample 거리를 나타냅니다. Capacitance 측정으로 거리 계산이 가능하고, 샘플 양쪽에서의 측정을 통해 두께를 결정할 수 있습니다.

저항 측정: 저항 측정은 비접촉 Eddy 전류 방법에 기초합니다. 교류 전류 (AC)가 전도성 물질 근처에 위치한 코일을 통해 흐릅니다. 코일의 자기장은 샘플 내에서 circulating (Eddy) 전류를 유도합니다. Eddy 전류 측정은 실제로 물질의 전기 손실을 평가하며, 이는 물질의 전기 저항에 따라 달라집니다. sensor signa은 4point probe 측정으로 인증된 샘플을 기준으로 보정합니다.