ペロブスカイト欠陥検査システムには、モジュールの欠陥が外観、再結合、電気注入、またはこれらの複数に同時に影響を与える可能性があるため、いくつかの形式のコントラストが必要です。 PL は、光励起に対する応答をマッピングします。 EL は電気注入時の発光をマップします。 AOI は、物理的特徴からの反射光または散乱光を検査します。これらを組み合わせることで、生産チームが異常を特定し、次の検証ステップを選択するのに役立ちます。有用な出力は、すべてのモジュールに適用される 3 つの無関係な画像や 1 つの輝度しきい値ではなく、プロセス段階と電気的影響に関連付けられた登録された欠陥記録です。
PL、EL、および AOI は、モジュールのさまざまな側面を調べます。彼らの同意は診断を強化します。彼らの意見の相違により、どの追跡測定が必要であるかが明らかになることがよくあります。他のものに代わる普遍的なものはありません。
方法 |
コントラストの生成方法 |
検査に役立つ質問 |
重要な制限事項 |
|---|---|---|---|
PLイメージング |
光励起とその後の発光検出 |
吸収体またはデバイス全体で放射が変化するのはどこですか? |
明るさは吸収、抽出、光学スタック、収集にも依存します |
ELイメージング |
電気注入後の発光検出 |
電流注入や放射応答が異常になるのはどこですか? |
適切な接点と制御されたバイアスが必要です。暗い領域には複数の原因が考えられます |
あおい |
明視野、暗視野、またはその他の反射/散乱光イメージング |
表面、パターン、配置、または外観の異常はどこにありますか? |
目に見える特徴は非放射再結合や電気損失を直接定量化するものではありません |
一般的な検査対象には、コーティングの不均一性、局所的な暗い領域、粒子、ピンホール、亀裂、パターン異常、および電気的に不活性な領域が含まれます。一部のフィーチャは、コンタクトが完了する前に表示されます。他のものは、機能するデバイスが存在した後でのみ解釈可能になります。カメラとスキャン順序を指定する前に、各段階でどのプロセス介入が可能かを決定します。
実用的なペロブスカイト欠陥検査システムでは、検出された特徴、疑わしいメカニズム、および確認された欠陥の間の区別を維持する必要があります。例えば、「低PL領域」が測定ラベルとなる。 「高度な非放射再結合」は、制御された光学条件を必要とする解釈です。 「拒否」は、検証された受け入れルールに依存する生産上の決定です。
PL イメージングは、励起に電流の注入を必要としないため、電気的接触前およびデバイスの完成後に役立ちます。制御された条件下では、再結合と吸収体の品質に関連する空間的な違いを明らかにできます。
ただし、PL強度は欠陥濃度マップではありません。領域は、励起の吸収が少なくなったり、別の光路に放射されたり、電荷をより効率的に抽出したり、非放射損失が強くなったりするため、暗くなる可能性があります。厚さの変化、テクスチャ、干渉、スペクトルのシフトはすべて、同じ電気的結果を生じさせることなく、収集された強度を変化させる可能性があります。
プロセスを比較するには、励起波長、放射照度、収集形状、露出、および電気的境界条件を一定に保ちます。開回路条件と抽出条件により、同じデバイスの異なる画像が生成される可能性があります。すべての PL マップを同等のものとして扱うのではなく、サンプルが電気的に浮いているか、接触しているか、バイアスがかかっているか、負荷がかかっているかを記録します。
有用な追跡測定には、PL スペクトル、励起依存性 PL、TRPL、および校正された発光分析が含まれます。スペクトル測定により、固定カメラバンドがシフトした発光を見逃しているかどうかを明らかにできます。寿命マップはタイミング情報を追加しますが、強度や寿命だけではすべての故障メカニズムを一意に識別することはできません。
コーティング段階でPLと光学外観画像を組み合わせます。明らかなカバレッジ異常も含む暗い領域は、目に見える表面特徴のない暗い領域とは異なる方法で調査する必要があります。この比較により、顕微鏡的な原因についての不確実性が保たれたまま、診断経路が狭められます。
EL には、制御された電気注入を受け入れることができるデバイス構成が必要です。これは、コンタクトと相互接続が存在すると、さまざまな領域が一貫して応答するかどうかを確認するのに特に役立ちます。
弱い EL は、注入不良、接触または相互接続の問題、局所的な再結合損失、または不均一な電圧分布を反映している可能性があります。したがって、PL では明るいままだが EL では暗くなる領域は、電気経路調査の候補となります。これは、1 つの特定の接触不良を自動的に証明するものではありません。
注入電流、電圧、極性、滞留時間、サンプル温度を測定して記録します。同一の端子電圧でモジュールを比較することは、同一の注入電流または局所的な動作条件でモジュールを比較することを意味しない場合があります。注意深く選択された現在の系列により、注入が増加するにつれてコントラスト パターンが変化するかどうかが明らかになります。
PL と EL は、両方の画像が似ている場合でも、補完することができます。両方が同じ低放射領域を示す場合、吸収体または界面の損失が考えられますが、光学的シェーディングと集光の違いは依然として除外する必要があります。接触後にのみ特徴が現れる場合は、その原因が堆積した接触にあるのか、それとも初期の潜在欠陥にあるのかを判断する前に、それをプロセス履歴と照合してください。
ペロブスカイト欠陥検査システムでは、カメラの取得時間を、モジュールへの接触、バイアスの確立、安定化、取得、解放に必要な時間と区別する必要があります。短時間露光仕様自体は、完全なステーションが生産タクトに適合することを確立するものではありません。
AOI は、照明と収集ジオメトリからの画像コントラストを使用して、物理的または外観の逸脱を特定します。その役割には、表面粒子やパターンの不規則性など、発光測定では明確に特徴づけられない可能性のある特徴の位置を特定することが含まれます。
明視野構成と暗視野構成では、異なるコントラストが強調されます。実際の基板、コーティング、カプセル化の照明角度、偏光、倍率、焦点を選択します。 1 つのスタック用に開発された検査レシピが検証されずに転送されると、反射とテクスチャによって誤ったフィーチャが作成される可能性があります。
パターン検査では、意図した形状を参照として使用する必要があります。スクライブの連続性、ラインの配置、エッジカバレージ、および寸法の偏差には、適切な光学解像度と検証済みの画像処理が必要です。公称ピクセル ピッチは、確実に検出できる最小の欠陥ではありません。コントラスト、ブラー、動き、サンプリング、分類ルールも重要です。
空間位置合わせが検証されるまで、AOI の結果を PL および EL とは別に保管してください。表面の特徴は、発光を覆い隠したり、電気的な問題と一致したり、観察されたサイズでは無害である可能性があります。相関関係は検証の優先順位付けに役立ちます。外観ラベルを黙って電気的故障ラベルに変えてはいけません。
有用なワークフローは、最も早い実用的な証拠を捕捉し、その後の操作を通じて同じ場所を追跡します。位置合わせと測定の再現性は、欠陥の進展を解釈するための前提条件です。
吸収体形成後: 後の処理で元の状態が隠蔽される前に、AOI と PL を使用してカバレッジ、外観、発光の不均一性を記録します。
関連するパターニングと接触の後、 光学的チェックを繰り返し、電気構造がサポートしている場合は EL を導入します。
相互接続またはパッケージ化後: 適切な光アクセスと電気的条件を使用して、新たに導入された変更を検査します。
フラグが立てられた場所の場合: 登録された PL、EL、および AOI 領域を比較し、スペクトル検証、電気検証、または顕微鏡検証を選択します。
プロセスフィードバックの場合: 生産設定を変更する前に、確認された欠陥をロット、位置、ツール、レシピ、およびプロセスステージに関連付けます。
基準または安定した幾何学的特徴を使用し、画像の歪み、倍率の違い、および観察の側面を考慮します。あるモダリティがガラスを通して観察し、別のモダリティが反対側の表面を観察する場合、向きの間違いにより、説得力はあるものの誤った相関関係が生じる可能性があります。座標変換とその残差を保存します。
複合観測 |
実務通訳 |
次のチェック |
|---|---|---|
ダークPLとダークEL。明確な AOI 機能がない |
再結合または光学スタックの変動が考えられます |
局所スペクトル、励起依存性、電気的挙動を比較 |
通常のPL;弱いEL |
注入、接触、または相互接続の問題が考えられます |
制御された電流レベルで繰り返し、電気経路を調べます |
PL抑制に対応したAOI機能 |
補償範囲の損失、隠蔽、または局所的な損傷が考えられる |
形態を検査し、放出の収集がブロックされているかどうかをテストします |
発光コントラストのないAOI機能 |
機能上の影響が不確実な外観の逸脱 |
検証された幾何学的制限を適用し、電気試験と相関付ける |
1 つのプロセスステップ後の新しいコントラスト |
このステップにより問題が発生したり、明らかになったりする可能性があります |
同一の登録および取得設定を使用して事前/事後マップを確認する |
結果を信頼水準で分類し、不確実なケースを保持します。トレーニング ラベルは、明るさだけから推測するのではなく、検証された例から取得する必要があります。許容可能なテクスチャ領域やエッジ領域などの代表的なモジュールを使用して、誤った呼び出しと見逃した欠陥を測定します。きれいなデモンストレーション画像に対してのみ機能する分類子は、製品に受け入れられる方法ではありません。
必要な測定を利用可能な処理時間とサイクルタイム内で確実に完了できる場合は、インライン検査を選択します。即時のライン処理よりも診断の柔軟性や追加の測定が重要な場合は、オフライン調査を使用します。
関連する最小欠陥サイズ、許容可能なコントラスト変動、モジュール寸法、光アクセス、取り扱い上の制約、および必要なデータ接続を定義します。輸送、連絡、暴露、分析、報告を含む完全なサイクルを検証します。発光スペクトルや反射率が異なると、欠陥数は変化せずにコントラストが変化する可能性があるため、材料またはスタックを変更した後はレシピを再確認してください。
タイムテックスペクトラ 統合インライン検査システムは、 PL、EL、AOI をラインスキャンおよびエリアスキャン構成と明示的に組み合わせています。リストされている機能には、明視野/暗視野イメージング、欠陥の注釈と分類、プロセス段階にわたる追跡が含まれます。これらは、PL または EL のみから推測される AOI 機能ではなく、統合ペロブスカイト欠陥検査システム内の個別の測定チャネルです。
リストされている典型的な空間サンプリングは約 70 μm/ピクセルで、サンプルの寸法と構成はカスタマイズ可能です。これは、検出可能な最小亀裂サイズを保証するものではなく、設定パラメータとして扱います。生産評価では、代表的な良品モジュールと不良モジュールを使用し、測定された検出性能、再現性、および合計ステーション サイクル タイムについて合意します。
PL、EL、および AOI は、ペロブスカイト モジュールに関する補足的な証拠を提供します。 PL は光励起下での発光の不均一性を明らかにし、EL は電気注入下での応答をテストし、AOI は物理的および外観の特徴を特定します。ペロブスカイト欠陥検査システムは、登録されたマップ、制御された条件、および検証された許容ルールがこれらの信号をプロセスのアクションに結び付ける場合に最も役立ちます。分光分析会社である Time Tech Spectra は、3 つのモダリティをカバーする統合インライン プラットフォームを提供しています。欠陥マップが画像の明るさに基づく未検証の説明ではなく、一貫した決定をサポートするように、代表的なモジュールで完全なワークフローを評価します。
画像化は電気試験を補完します。製品に関連する電気的特性および信頼性の結果に対して、画像ベースの合格ルールを検証します。
はい、膜を光励起してその発光を収集できる場合は可能です。解釈は依然として基質、吸収、および測定条件に依存します。
いいえ。既知のエッジと形状をマスクし、機器の不均一性を修正し、検証済みの欠陥ルールを使用します。暗いピクセルだけでは、独自のメカニズムでも普遍的な拒否基準でもありません。
新しいスタックの代表的なサンプルを使用して、励起、スペクトル収集、外観コントラスト、バイアス条件、登録、および分類しきい値を再検証します。