【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种确定薄层电阻(薄膜电阻，sheet resistance)的装置和方法。更具体地说，本专利技术的主题是一种用于基于光电压测量来确定由体积电荷区分离的层的薄层电阻的装置和方法。
技术介绍
1、在工业环境中，使用直接接触技术和非接触技术来确定薄的导电或半导电层的薄层电阻。需要直接接触的所谓四点薄层电阻测量技术是高度精确的，但是相对缓慢，并且还涉及样品劣化。因此，对于其中以扫描每个样品为目标的在线集成薄层电阻测量，非接触技术是更优选的。然而，非接触技术具有较低的精度，这对于所有应用是不够的。
2、在工业中，对能够高精度和快速非接触测量的仪器和方法的需求日益增长，因为它们可以通过从制造过程中滤出和去除有缺陷的给料以及通过快速检测和消除制造过程中的技术问题来极大地减少废品的比例。一些非接触技术，即基于涡流产生和测量的方法以及基于红外反射的方法，基本上能够测量整个层结构的组合电阻。另一方面，基于测量由落到p-n结上的光生成的电压的传播的方法，即所谓的结光电压“jpv”，其与层平行，即横向，能够完全独立于底部导电层和半导电层的电阻来测量顶部导电层(称为发射极层)的电阻，因为它们被电绝缘体积电荷区域分离。
3、专利us 5,442,297公开了一种基于jpv测量的方法，用于确定薄层电阻。根据该专利中描述的解决方案，样品被光源以小光斑照射，并且借助于围绕照射部位同心布置的环形电位传感器测量由于电荷载流子(即电子-空穴对)的影响而改变的电位，所述电荷载流子由照射部位周围的所述照射产生，所述电位相对于地电位而
4、专利us 9,921,261中描述了另一种基于jpv测量以确定薄层电阻的方法。这里，照射部位仅被电位传感器的半圆形电极半包围。该解决方案允许比使用相同半径的全环形环更好的分辨率，但由于不对称的传感器布置，在样品的相同表面元件上测量的薄层电阻可能根据传感器的取向而不同、即测量是高度各向异性的。这对于测量结果的评估和潜在表面缺陷的检测是不利的。此外，测量装置的校准需要专门为此目的准备的更多样品和用于评估测量结果的更复杂的函数，这意味着更可能出现误差，即最终降低测量的准确度和可靠性。
5、jpv型非接触薄层电阻传感器尤其用于集成在太阳能电池生产线中。近年来，生产线的速度显著增加，这增加了在输送机上运行的样品的振动以及由于摩擦引起的电噪声。因此，现有的测量头已变得不可靠。
技术实现思路
1、鉴于上述内容，本专利技术旨在减轻和/或消除已知解决方案的缺点，具体地通过提供一种基于差分jpv方法的装置和方法，其适于在至少一个方向上以高精度、高速度和高分辨率确定由体积电荷区分隔的层的薄层电阻，所述层尤其是隧道电流接触电池(tunnelcurrent contact cell)中的铟锡氧化物层、氧化锌层、其他透明导电层或多晶硅层。
2、制造上述装置的目的已经通过根据权利要求1的装置实现。根据本专利技术的装置的可能的优选示例性实施例在权利要求2至10中阐述。开发根据本专利技术的方法的目的通过设计根据权利要求11的方法实现，其可能的优选示例性实施例在权利要求12至24中限定。
3、本专利技术部分基于以下发现，即，通过以模拟方式形成来自两个电位传感器的信号之间的差、尤其是在放大所述信号之前，并且根据差异信号确定薄层电阻，来消除由于地电位(电势)波动引起的测量噪声，可以显著提高薄层电阻测量的精度。
4、本专利技术还基于以下发现：通过以将两个相同形状和尺寸的电位传感器布置成与光源的照射位置基本上成一直线的方式布置电位传感器和激发光源，可以提高薄层电阻测量的分辨率，同时可以减小由于振动引起的薄层电阻测量的误差。
5、本专利技术还基于以下发现，即，通过在传感器的两相对侧上与电位传感器一致地在上述测量布置结构中布置两个光源，可以进一步提高薄层电阻测量的精度。
6、本专利技术还基于一个令人惊讶的发现，即，通过使用两个光源和两个成直线的电位传感器，并以适当的频率交替地切换光源，电位传感器的差异信号，例如在透明导电氧化物(tco)和多晶硅层的情况下，在薄层电阻的范围内显示出与待测量层的薄层电阻的完美正比例，使得即使使用来自生产过程本身的样品也可以以高精度来校准测量，这与需要特别制备的样品用于校准的现有技术解决方案相反。
7、本专利技术还基于以下发现，即，通过连续测量电位传感器相对于样品表面的距离并使用所测量的距离来减小样品振动对测量结果的影响，可以进一步提高薄层电阻测量的精度，其中使用所测量的距离以便：
8、a)在已知所测量的电位对电位传感器和样品表面之间的实际距离的依赖性的情况下，补偿测量结果；或者
9、b)通过使样品和包含电位传感器的测量头彼此相对移动，将电位传感器和样品之间的距离保持在规定的误差范围内。
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1.一种用于确定样品(S)的薄层电阻的装置，该装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个电位传感器(3)和所述至少一个光源(2)布置成使得由所述至少一个光源(2)照射在所述样品(S)上的至少一个光斑的中心和所述至少两个电位传感器(3)的感测表面在所述样品(S)的表面上的正交投影的中心彼此对准。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个电位传感器(3)和所述至少一个光源(2)布置成使得由所述至少一个光源(2)照射在所述样品(S)上的至少一个光斑与所述至少两个电位传感器(3)的感测表面在所述样品(S)的表面上的正交投影的中心彼此对准，并且相对于一中心(C)中心对称。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个光源(2)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少两个电位传感器(3)布置在所述两个光源(2)之间。
6.根据权利要求4至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述两个光源(2)配置成能以不同的波长、强度、照射光斑尺寸、驱动频率、信号波形或相位运
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括距离测量器件，所述距离测量器件布置成与所述处理单元(6)数据通信地连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述处理单元(6)和/或所述距离测量器件数据通信地连接的致动器(8)，所述致动器(8)配置成能使所述至少两个电位传感器(3)和所述样品(S)中的至少一者在朝向另一者的方向上移动。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于测量表面反射率的反射率测量器件，所述反射率测量器件布置成与所述处理单元(6)数据通信地连接。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个光源(2)配置成能发射波长在600nm和900nm之间的光。
11.一种确定样品(S)的薄层电阻的方法，其中
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在位于同一直线上的三个点的附近执行照射步骤(510)和电位测量步骤(520)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，以两个光斑照射所述样品(S)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在位于同一直线上的四个点的附近执行照射步骤(510)和电位测量步骤(520)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，以两个光斑执行照射步骤(510)，所述两个光斑位于由限定所述电位测量的位置的两个点限定的区段之外。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在不同的波长、强度、照射光斑尺寸、驱动频率、信号形状或相位下以两个光斑执行照射步骤(510)。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括这样的步骤，即，测量所述样品(S)和所述电位传感器(3)之间的距离，并且基于所测量的距离通过致动器(8)移动所述样品(S)和/或所述电位传感器(3)，使得所述距离处于预定范围内和/或所述距离用于校正薄层电阻的计算步骤(540)所获得的结果。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括测量所述样品(S)的表面反射率的步骤，所获得的表面反射率用于校正薄层电阻的计算步骤(540)的结果。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其特征在于，在照射步骤(510)中，使用具有600nm至900nm的波长的光。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定透明导电层的薄层电阻。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定铟锡氧化物层或氧化锌层的薄层电阻。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，照射步骤(510)以600nm至700nm范围内的波长执行。
23.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定钝化的隧道电流接触电池中的多晶硅层的薄层电阻。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，照射步骤(510)以750nm至900nm范围内的波长执行。
...【技术特征摘要】
1.一种用于确定样品(s)的薄层电阻的装置，该装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个电位传感器(3)和所述至少一个光源(2)布置成使得由所述至少一个光源(2)照射在所述样品(s)上的至少一个光斑的中心和所述至少两个电位传感器(3)的感测表面在所述样品(s)的表面上的正交投影的中心彼此对准。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两个电位传感器(3)和所述至少一个光源(2)布置成使得由所述至少一个光源(2)照射在所述样品(s)上的至少一个光斑与所述至少两个电位传感器(3)的感测表面在所述样品(s)的表面上的正交投影的中心彼此对准，并且相对于一中心(c)中心对称。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个光源(2)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少两个电位传感器(3)布置在所述两个光源(2)之间。
6.根据权利要求4至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述两个光源(2)配置成能以不同的波长、强度、照射光斑尺寸、驱动频率、信号波形或相位运行。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括距离测量器件，所述距离测量器件布置成与所述处理单元(6)数据通信地连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述处理单元(6)和/或所述距离测量器件数据通信地连接的致动器(8)，所述致动器(8)配置成能使所述至少两个电位传感器(3)和所述样品(s)中的至少一者在朝向另一者的方向上移动。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于测量表面反射率的反射率测量器件，所述反射率测量器件布置成与所述处理单元(6)数据通信地连接。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个光源(2)配置成能发射波长在600nm和900nm之间的光。
11.一种确定样品(s)的薄层电阻的方法，其中
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在位于同一直线上的三个...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·科尔绍什，A·托特，P·蒂特，
申请(专利权)人：瑟米莱伯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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