KR100203611B1 - 전계 방사 냉음극의 검사 방법 및 검사 장치 - Google Patents
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Abstract
검사 대상 웨이퍼가 위치 설정되는 XY 이동가능 테이블 및 웨이퍼의 전계 방사 냉음극으로부터 방사된 전자를 검출하는 프로버를 포함하는 검사 장치가 진공 챔버에 제공된다. 전계 방사 냉음극의 특성은 디바이스 상에 실장되기 전에 검사된다.
Description
제1a도 내지 제1d도는 종래 기술에 따른 검사될 웨이퍼 상에 형성된 전계 방사 냉음극을 도시한 개략도.
제2도는 본 발명의 제1 실시예의 일반적인 구성을 도시한 계략도.
제3도는 본 발명의 제1 실시예의 XY 이동가능 캐리지를 도시한 사시도.
제4a도 및 제4b도는 본 발명의 제1 실시예의 프로버(prober) 및 관련 소자를 각각 도시한 개략도 및 부분 사시도
제5도는 본 발명의 제2 실시예의 X 이동가능 테이블의 개략도.
제6a도는 본 발명의 제3 실시예의 프로버 및 관련 소자의 횡단면도.
제6b도는 검사될 웨이퍼의 한 블럭을 도시한 평면도.
제7도는 본 발명의 제4 실시예의 일반적인 구성을 도시한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 진공 챔버 2, 63 : 검사장치
3 : XY이동가능 테이블 4 : 프로버
5, 64, 65 : 도어 6, 70 : 웨이퍼
11 : 베이스 12 : Y 방향 레일
13 : Y 이동가능 테이블 14 : X 방향 레일
15, 41 : X 이동가능 테이블 16 : 웨이퍼 홀딩 플레이트
21, 51 : 절연 지지체 23, 53 : 콜렉터 전극
24, 54 : 지지 부재 25, 55, 78 : 칩
26, 56, 73 : 게이트 전극 27, 57, 74 : 패드
28, 29 : 전원 30, 76 : 에미터 전극
42 : 히터 58 : 게이트 인출 배선 패턴
61 : 주진공 챔버 62 : 부진공 챔버
71 : Si 기판 72 : 절연층
75 : 개구부 77 : 미소 냉음극
본 발명의 전계 방사 냉음극의 검사 방법 및 검사장치에 관한 것으로, 특히 제조 도중의 웨이퍼 상태로 전계 방사 냉음극의 방사 특성 및 절연 특성을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 열전자 방출을 이용한 열음극에 대신하는 전자원으로서 전계 방사 냉음극이 개발되어 있다. 이 전계 방사 냉음극은 첨예한 돌기를 갖는 에미터 전극의 선단에 고전계를 발생시켜서 전자를 공간에 방출시키는 것이다. 그러므로, 선단의 첨예도가 디바이스의 특성을 좌우하는 조건이고, 전계 방사 냉음극의 선단은 약 수백 옹스트롬 이하의 곡률 반경을 가질 필요가 있다고 한다. 또한 고전계 발생을 위해서 대항하는 전극을 에미터 전극의 선단에 근접한 위치에 배치해야 하기 때문에, 전계 방사 냉음극은 일반적으로 반도체 장치의 미세 가공 기술을 응용하여 제조된다.
제1a도 내지 제1d도는 전계 방사 냉음극을 도시한 도면이다. 제1a도는 웨이퍼(70)상에 다수의 미소 냉음극을 각각 포함하는 칩(78)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 제1b도는 웨이퍼(70)으로 부터 분리된 칩(78)을 도시한 사시도이다. 칩(78)은 예를 들어 약 2mm 사각의 크기를 갖고 있다. 칩(78)의 표면에는 공통 게이트 전극(73)이 설치되어 있다. 참조 번호(74)는 전압 인가용의 리드선을 접속하기 위한 패드이다. 제1c도는 제1b도에 도시한 칩의 확대 단면도이고, 다수의 미소 냉음극(77)로 형성되어 있다. 제1d도는 1개의 미소 냉음극(77)의 단면도이다.
이와 같은 전계 방사 냉음극의 구체적인 제조 방법의 하나는 미합중국의 SRI(Stanford Research Institute)의 스핀트(Spindt) 등에 의해 개발되어 있다(J. Appl. Phy. 39, pp 3504, 1968). 제1a도 내지 제1d도를 참조하여 설명하면, 먼저 웨이퍼(70) 상태의 실리콘 기판(71)을 준비하고, 산화막을 웨이퍼(70)의 전체 영역에 성장시켜서 1㎛두께의 절연층(72)를 생성한다. 그 다음, 몰리브덴을 진공증착에 의해 0.2㎛두께로 피착시켜 게이트 전극(73)을 형성한다. 그후, 포토리소그래픽과 에칭을 행하여 직경이 약 1㎛인 개구부(75)를 형성하고, 표면에 직각인 축 주위로 기판을 회전시키며, 알루미늄의 희생층(도시되지 않음)을 그레이징 인시던스(grazing incidence)로 피착시킨다. 다음에, 몰리브덴을 수직방향에서 부터 진공 증착하여 에미터 전극(76)을 피착시킨다. 그 다음, 희생층 상의 에미터 전극(76)의 피착과 동시에 피착된 몰리브덴 막은 희생층을 선택 에칭함으로써 리프트 오프하여 제거된다. 최후에, 웨이퍼로부터 다수의 미소 냉음극을 포함하는 칩을 잘라내어 디바이스 구조의 전계 방사 냉음극을 얻는다.
이러한 방식으로 제조된 전계 방사 냉음극은 상술된 바와 같이 다수의 미소 냉음극을 포함한다. 더우기, 다수의 칩이 웨이퍼 상에 형성되어 있기 때문에, 모든 소자를 결함없이 전계 방사 냉음극을 만드는 것은 매우 곤란하다. 그러므로, 방사 특성이나 절연 특성을 검사하여 양품을 선별할 필요가 있다. 그러나, 방사 특성에 대해서는 종래에 각 전계 방사 냉음극을 전자관 등의 디바이스에 실장한 후에 검사를 행하였다. 한편, 절연 특성에 대해서는 공기 중에서 저전압으로 간단한 체크가 행해졌을 뿐이었다. 그 이유는 전계 방사 냉음극이 진공중에서 칩 표면을 사용하는 디바이스이므로, 대기중에서는 동작 및 특성을 체크하기가 불가능하기 때문이다. 절연 특성의 체크가 대기중에서 행해지면, 흡착 개스(수증기)가 절연 특성에 영향을 미칠 수 있고, 방전 파괴가 일어날 수 있다. 따라서, 올바른 소자 특성을 평가할 수 없게 될 우려가 있다.
상술된 바와 같이, 전계 방사 냉음극의 방사 특성 검사는 종래에 실장 후에 실행되었다. 또한, 절연 특성의 검사는 대기중에서 저전압을 인가하면서 단순한 체크가 행해졌을뿐이다. 그러므로, 실장된 후의 전계 방사 냉음극은 실제 응용물에 사용될 수 없는 높은 리크 전류를 나타내거나, 또는 전계 방사 냉음극이 매우 나쁜 방사 특성을 갖는 경우에도 실장된 후에만 판별할 수 있다. 따라서, 나쁜 특성을 갖기는 쓸모없는 전계 방사 냉음극이 실장된 디바이스는 불량품으로서 폐기 처분해야 되므로 많은 낭비를 초래한다.
부수적으로, 전계 방사 냉음극의 제조는 상술된 바와 같이 반도체 장치에 사용되는 미세 가공 및 박막 형성의 프로세스를 사용하여 웨이퍼 단위로 실행된다. 반도체 장치의 제조 프로세스에 있어서, 칩을 웨이퍼로부터 잘라내기 전에 프로버에 의해 특성을 체크하는 것이 일반적이다. 따라서, 전계 방사 냉음극에 있어서도, 웨이퍼 상태에서 방사 특성과 절연 특성을 검사하는 것이 바람직하다.
그러나, 전계 방사 냉음극을 웨이퍼 단위로 검사하려고 해도, 냉음극 전방 공간의 전장의 혼란 및 냉음극으로부터 방출된 전자를 수집하는 콜렉터 전극의 배치의 어려움을 야기할 수 있기 때문에, 프로버의 프로브 핀을 게이트 전극의 패드와 접촉시켜 측정을 행하는 데는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상술된 종래 기술의 여러가지 문제점을 해결하여, 전계 방사 냉음극의 방사 특성 및 또는 절연 특성을 웨이퍼 단위로 검사할 수 있는 방법과 이 방법에 이용하는 검사 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 한 국면에 따르면, 진공 챔버와 이 진공 챔버 내에 배치된 검사 장치를 포함하는 전계 방사 냉음극의 검사 장치가 제공되는데, 이 검사 장치는 다수의 전계 방사 냉음극, 즉 매트릭스 형태로 배열되어 있는 칩을 갖고 있는 검사 대상 웨이퍼를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키는 XY 이동가능 테이블; 및 전압을 칩의 냉음극으로 인가하는 프로브 핀 및 냉음극으로 부터 방사된 전자를 수집하는 콜렉터 전극을 갖는 프로버를 포함한다. 진공 챔버가, 검사대상 웨이퍼의 전계 방사 냉음극의 절연 또는 방사 특성이 검사되는 주 진공 챔버와, 검사대상 웨이퍼가 XY 이동가능 테이블에 착탈되는 부 진공 챔버를 포함하는 경우에는 급속한 검사가 행해질 수 있다. 콜렉터 전극은 금속제의 실린더로 형성되어 한 단부가 닫혀있다. 또한 검사 대상 웨이퍼를 가열하는 히터는 웨이퍼가 적절한 위치에 배치되는 XY 이동가능 테이블 내부에 매립된다.
또한, 본 발명에 따르면, 검사 대상 웨이퍼는 다수의 칩으로 각각 형성되고 매트릭스 형태로 직각 방향으로 배치된 다수의 블럭을 갖는다. 각각의 블럭을 형성하는 각 칩의 게이트 전극은 블럭의 외부 주변부에 인출된다. 따라서 블럭을 형성하는 칩의 수와 동일한 프로브 핀 수를 갖는 프로버와, 블럭을 커버할 수 있는 크기를 갖고 벌집형 구조 또는 함께 묶여있는 다수의 실린더를 포함하는 구조를 갖는 콜렉터 전극을 포함하는 전계 방사 냉음극의 검사 장치가 얻어진다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 전계 방사 냉음극의 검사 방법이 제공되는데, 검사 대상 웨이퍼는 진공 챔버 내에 배치되고, 검사 대상 웨이퍼의 전계 방사 냉음극의 에미터 전극과 게이트 전극 사이에 전압이 인가되며, 검사대상 웨이퍼의 에미터 영역 전방에 배치된 콜렉터 전극 회로를 통해 흐르는 전류가 검출된다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 전계 방사 냉음극의 검사 방법이 제공되는데, 다수의 칩을 각각 포함하는 다수의 블럭이 매트릭스 형태로 직각 방향으로 배치되어 있은 검사 대상 웨이퍼에 있어서, 각 블럭을 형성하는 각 칩의 게이트 전극의 패드가 미리 블럭의 외부 주변부로 인출되고, 프로브 핀은 이렇게 인출된 게이트 전극의 패드에 접촉되며, 이 패드에 전압이 인가되어 칩의 절연 또는 방사 특성을 검사한다. 게이트 전극을 각 블럭 내부의 각 칩으로부터 블럭의 외부 주변으로 인출하기 위한 배선은 검사 종료후에 칩을 서로 분리할 때의 절단 가장자리(margin)에 배치되고, 인출된 배선은 분리시에 제거된다. 이 배선은 전기를 통하게 하여 배선을 용융시킴으로써 제거될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하겠다.
제2도는 전계 방사 냉음극의 검사 장치의 제1실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 본 실시예의 검사장치는 진공 챔버(1)과 이 진공 챔버(1) 내부에 배치된 검사 장치(2)를 포함한다. 검사장치(2)는 웨이퍼를 직각 XY 방향으로 이동시키는 XY 이동가능 테이블(3)과 프로버(4)로 형성된다. 진공 챔버(1)은 웨이퍼(6)이 진공 챔버(1)로 출입할 수 있게 하는 도어(5)를 갖는다. 도시되지는 않았지만, 진공챔버(1)은 진공 챔버(1)을 진공상태로 하기 위해 진공 챔버(1) 내로부터 공기를 제거하는 펌프 기구를 포함한다.
다음에, 검사장치(2)의 구조에 대해 설명하겠다. 상술된 바와 같이, 검사장치(2)는 XY 이동가능 테이블(3)과 프로버(4)를 포함한다. 제3도는 XY 이동가능테이블(3)의 아우트라인을 도시한 사시도이다. 한쌍의 Y방향 레일(12)가 베이스(11)상에 제공된다. Y 이동가능 테이블(13)은 Y 방향 레일(12)의 안내하에 모터 등에 의해 Y 방향으로 전후로 고정 피치만큼씩 연속적으로 이동된다. 또한, 한쌍의 X 방향 레일(14)가 Y 이동가능 테이블(13)에 제공된다. X 이동가능 테이블(15)는 X방향 레일(14)의 안내 하에 모터 등에 의해 X 방향으로 전후로 고정 피치 만큼씩 연속 이동된다. 한쌍의 웨이퍼(6) 홀딩 플레이트(16)은 X 이동가능 테이블(15) 상에 제공된다. 웨이퍼(6)은 나사로 압압된 홀딩 플레이트(16)에 의해 고정된다.
웨이퍼(6)은 홀딩 플레이트(16)과 X 이동가능 테이블(15) 사이에 위치 설정된다. 웨이퍼(6)은 제1a도 내지 제1d도를 참조하여 설명된 스핀트 등의 방법에 의해 제조된다. 예를 들어, 직경이 8인치인 웨이퍼로부터 대략 8000개의 칩이 제조되고, 거의 2mm사각인 각 칩은 집적 상태로 형성된 대략 10,000개의 미소 냉음극을 갖는다. 금이 웨이퍼(6) 이면에 도금되고, 금속제의 X 이동가능 테이블(15)상에 배치되어, 이들 사이에 전기 접속이 설정된다.
제4a도는 프로버(4)의 일반적인 구성을 도시한 것이다. 프로버(4)는 절연지지체(21), 이 절연 지지체(21) 상에 고착된 프로브 핀(22), 및 콜렉터 전극(23)으로 형성된다. 콜렉터 전극(23)은 지지 부재(24)에 의해 절연 지지체(21)에 고정된다. 프로버(4)는 상하 이동가능하다. 방사 특성 또는 절연 특성을 측정하기 위해 사용될 때, 제4b도에서 알 수 있는 바와 같이 프로브 핀(22)가 게이트 전극(26)의 패드(27)과 접촉하게 될 때까지 조작자는 프로버(4)를 하강시킨다. 전원(28)로부터 수십 내지 수백볼트의 정의 전압이 프로브 핀(22)에 인가된다. 300 내지 1,000 볼트의 다른 정의 전압이 다른 전원(29)로부터 콜렉터 전극(23)에 인가된다. 전원(28 및 29)의 부측(접지)은 X 이동가능 테이브(15)에 접속된다. 콜렉터 전극(23)은 금속제의 실린더 형태이고 칩과 떨어져 있는 단부가 닫혀 있으며, 실린더 내면에서 전자를 포획한다.
다음에, 전계 방사 냉음극의 방사 특성과 절연 특성의 검사 방법에 대해 설명하겠다. 대략 10,000개의 미소 냉음극이 하나의 칩 상에 형성되어 있고 수십개의 칩이 매트릭스 형태로 직각인 XY 방향으로 배치되어 있는 웨이퍼(6)은 X 이동가능 테이블(15)상에 위치 설정된다. 프로버(4)는 상승된 상태로 있고, 이 상태에서 Y 이동가능 테이블(13)과 X 이동가능 테이블(15)가 이동되어, 예를 들어 웨이퍼(6)의 가장 좌측의 칩이 프로버(4)의 바로 아래에 위치 설정될 수 있다.
그 다음, 프로버(4)는 프로브 핀(22)가 게이트 전극(26)의 패드(27)과 접촉하게 될 때까지 하강되고, 소정 범위내의 전압이 게이트 전극(26)과 x 이동가능 테이블(15), 즉 에미터 전극(30) 사이의 전원(28)로부터 인가된다. 절연 특성은 프로브 핀(22)의 회로를 통해 흐르는 전류를 체크함으로써 검사될 수 있다. 전류가 흐르는 경우에는 게이트 전극과 에미터 전극이 단락되어 있다는 것을 의미하므로, 전계 방사 냉음극은 불량품으로 판정된다. 그 다음, 소정의 정의 전압이 전원(29)로 부터 콜렉터 전극(23)에 인가된다. 따라서, 에미터 전극(30)으로부터 전계 방사에 의해 방사되는 전자는 콜렉터 전극(23)에 포획되므로, 콜렉터 전극(23)의 회로를 통해 전류가 흐른다. 이 전류가 초기에 불안정하기 때문에, 전류가 고정값으로 안정될 때까지 시간을 가지고, 즉 에이징(aging)을 행한다. 그 다음, 게이트 전극에 인가될 전압을 변화시키면서 콜렉터 전극의 회로를 통해 흐르는 전류를 측정하여 방사 특성을 검사한다.
제1칩의 특성 측정을 이러한 방식으로 완료한 후, 프로버(4)는 상승되고, X 이동가능 테이블(15)는 X방향으로 1 피치에 대응하는 거리만큼, 예를 들어 2mm사각 칩의 경우에 2mm만큼 시프트되어, 그 다음 오른쪽 칩이 프로버(4) 바로 아래에 위치 설정될 수 있다. 그 다음, 프로버(4)는 프로브 핀(22)가 게이트 전극의 패드와 접촉하게 될 때까지 하강된 다음에, 상술된 것과 유사항 방식으로 에이징이 실행된다. 그 다음, 절연 특성과 방사 특성이 검사된다. 이러한 방식으로 제1행의 모든 칩에 대해 순차 검사가 완료된 후, Y 이동가능 테이블(13)은 Y 방향으로 1칩에 대응하는 거리만큼 시프트되고, 제2 행의 칩은 좌측에서부터 차례로 검사가 시작된다. 이러한 동작 시켄스를 반복하여 웨이퍼 내에 포함된 모든 칩의 절연 특성과 방사 특성을 검사한다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 전계 방사 냉음극의 방사 특성과 절연 특성이 웨이퍼 상태에서 용이하고 정확하게 검사될 수 있기 때문에, 양품의 판정이 실장전에 실행될 수 있어서 매우 경제적이다.
제5도는 본 발명의 제2 실시예의 검사 장치를 도시한 단면도이다. 제5도에 있어서, 검사장치의 X 이동가능 테이블만이 도시되었지만, 검사 장치의 다른 부분은 제1 실시예와 동일하다. 본 실시예에 있어서, 웨이퍼가 배치되는 X이동가능 테이블(41)의 내부에, 활성화될 때 웨이퍼를 가열하는 히터(42)가 매립된다. 전계 방사 냉음극이 위에 형성되어 있는 웨이퍼는 검사 장치 상에 배치되는 경우 등에 대기중에 노출된다. 그때, 대기중의 수증기 또는 그 이외의 개스가 웨이퍼 표면에 흡착된다. 이러한 흡착 개스가 그대로 남아 있는 상태에서 방사 특성 또는 절연 특성이 측정되면, 개스가 측정시에 영향을 미쳐서 올바른 소자 특성이 평가되지 않을 수 있다. 그러므로, 웨이퍼가 X 이동가능 테이블(41)상에 위치 설정된 후, 측정하기 이전에 웨이퍼는 히터(42)에 의해 가열되어 웨이퍼에 흡착된 소정의 개스를 제거하고, 그 다음에 웨이퍼의 방사 특성 또는 절연 특성을 검사한다.
제6a도는 본 발명의 제3 실시예의 검사 장치를 도시한 도면으로, 검사 장치의 프로버의 횡단면도이다. 프로버를 제외한 XY 이동가능 테이블 등의 구조는 제1 실시예와 동일하다. 본 실시예의 검사 장치는 제6b도에 도시된 바와 같은 16개의 칩을 포함하는 칩 그룹, 즉 16개의 칩의 블럭을 한번에 검사하는데 사용된다. 제6a도에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 프로버는 전후좌우에 배치된 4개의 절연 지지체(51), 지지 부재(54)에 의해 절연 지지체(51)에 지지된 콜렉터 전극(53), 및 절연 지지체(51)에 고착된 프로브 핀(52)를 포함한다. 전후의 지지체에 각각 5개의 프로브 핀, 좌우의 지지부재에 각각 3개의 프로브 핀, 총 16개 프로브 핀(52)가 제공된다. 콜렉터 전극(53)은 일반적으로 벌집형 모양을 갖는 다수의 통(筒) 부재로 형성되고, 웨이퍼로부터 떨어져 있는 단부쪽이 닫혀있다. 제6a도에 도시되지는 안았지만, 전원 회로는 프로브 핀(52)와 콜렉터 전극(53) 사이에 접속된다. 프로버는 제1 실시예의 제2도에 되시된 것과 유사한 위치 관계로 XY 이동가능 테이블에 배치된다.
제6b도는 16개 칩의 블럭을 도시한 평면도이다. 각 칩(55)의 게이트 전극(56)의 패드(57)은 블럭의 외부 주변부에 위치 설정되도록 제공된다. 웨이퍼의 내부에 위치된 이들 각 칩의 게이트 전극은 블럭의 절단 가장자리 상에 제공된 배선 패턴(58)을 연출하는 게이트에 의해 블럭의 외부 주변부로 인출된다. 이것은 프로브 핀에 의해 방해 받지 않게 콜렉터 전극을 배치할 수 있는 공간을 확보하고자 하는 것이다. 실제 웨이퍼는 이러한 칩 블럭이 매트릭스 형태로 직각 XY 방향으로 다수 배열되도록 형성된다.
이제, 이러한 웨이퍼 구조의 전계 방사 냉음극의 방사 특성과 절연 특성의 검사 방법에 대해 설명하겠다. 그러나, 검사 방법은 제1 실시예와 관련하여 설명된 것과 거의 동일하다. 첫째, 웨이퍼는 X 이동가능 테이블 상에 위치 설정된 다음에 가열되어 흡착된 개스를 제거한다. 그 다음, XY 이동가능 테이블이 이동되어 16개의 칩 블럭이 제6b도에 도시된 프로버 아래에 위치 설정된다. 프로버는 칩 블럭의 외부 주변부에 인접하게 배치된 칩(55)의 패드(57)에 대응하는 프로브 핀(52)가 대응 패드(57)과 접촉하게 될 때까지 하강된다. 콜렉터 전극(53)은 16개 칩의 블럭을 커버할 수 있는 크기를 갖는다.
프로브 핀(52)에 접속된 각 회로에 스위치가 제공된다. 절연 특성의 검사시에, 모든 프로브 핀의 스위치는 일단 개방된 다음에, 각 칩에 대해 하나씩 차례로 폐쇄되어 전압을 인가해서 칩이 도통인지 아닌지를 차례로 검사한다. 그 다음, 방사 특성을 검사하기 전에, 절연 특성의 검사에서 합격한 칩에만 접속된 프로브핀의 스위치가 폐쇄되고, 콜렉터 전극을 통해 흐르는 전류가 안정화될 때까지 전체 블럭에 대해 동시에 에이징이 행해진다. 그 다음, 프로브 핀의 모든 스위치가 개방된 다음에 절연 특성의 검사시와 마찬가지로, 스위치가 각 칩에 대해 하나씩 차례로 폐쇄되어 전압을 인가해서 방사 특성을 차례로 검사한다. 이러한 방식으로 16개 칩 블럭의 모든 칩의 절연 특성과 방사 특성의 검사가 완료된 후, 다음 블럭에 대해서도 동일한 방식으로 검사가 반복적으로 행해진다. 이러한 방식으로, 모든 블럭에 대해 검사가 행해진다. 검사가 완료된 웨이퍼는 진공 챔버에서 꺼내지고 각 칩마다 분리되어 전계 방사 냉음극을 얻는다. 절단 가장자리 상에 배치된 게이트 인출 배선 패턴(58)은 칩 분리시에 제거된다. 또는 게이트 인출 배선 패턴(58)은 각 블럭 내부 칩의 패드(59)와 보조 패드(60) 사이에 전류를 공급하여 게이트 인출 배선 패턴(58)을 열로 용융시켜서 제거된다. 따라서, 분리 후의 각 칩은 칩의 외형선에 대해 내측 상에 배치된 게이터 패턴의 단부를 가질 수 있으므로, 게이트 전극과 에미터 전극사이의 절연 특성은 열화되지 않는다. 이러한 방식으로, 제3 실시예는 다수의 칩이 동시에 에이징될 수 있다는 점에서 유리하다.
본 실시예의 설명에서는 16개 칩의 각 칩 블럭마다 검사가 행해졌지만, 한 블럭내의 칩 수는 16개로 제한되지 않고, 각 블럭은 다수의 칩을 포함할 수 있다. 한 블럭 내의 칩 수가 최대인 경우에, 모든 칩의 게이트 전극의 패드는 웨이퍼의 외부 주변부로 인출될 수 있다. 또한, 벌집형 구조의 콜렉터 전극이 설명되었지만, 콜렉터 전극은 함께 묶여진 다수의 실린더형 콜렛터 전극을 포함하는 다른 구조를 가질 수 있다.
제7도는 본 발명의 제4실시예를 도시한 개략도이다. 상술된 실시예에 있어서, 검사 기구는 하나의 진공 용기에 배치되어 웨이퍼의 착탈과 검사를 함께 행한다. 이러한 경우에, 웨이퍼의 착탈때마다, 진공이 없어져서 진공 챔버의 내부 전체가 대기중에 노출된다. 진공 챔버의 내벽이 대기중에 노출되면, 수증기 또는 대기중의 개스가 진공 챔버의 내벽에 흡착되어 진공 챔버의 내부를 진공 상태로 하기 위해 공기를 배출시키는데 시간이 걸린다. 한편, 흡착된 개스는 방사 특성 또는 절연 특성의 검사시에 방출될 수 있어서 검사 결과에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 본 실시예에 있어서, 특성 검사가 행해지는 주 진공 챔버(61) 이외에, 부 진공 챔버(62)가 제공되어 웨이퍼의 착탈이 부진공 챔버(62)에서 실행될 수 있다.
특히, 검사가 끝난 후에 도어(64)가 열려서 검사장치(63)이 부진공 챔버(62) 내로 옮겨진 다음에, 도어(64)가 닫힌다. 그 다음, 부진공 챔버(62)의 진공이 제거되고, 도어(65)가 열려서 웨이퍼의 탈착이 행해진 다음에, 부진공 챔버(62)가 진공 상태가 된 다음에 검사 장치(63)가 주 진공 챔버(61) 내에 배치된다. 본 실시예에서는 주진공 챔버의 내부가 대기중에 노출되지 않기 때문에, 상술된 바와 같은 흡착 개스의 악영향이 제거될 수 있다. 또한, 진공 상태로 도달할 때까지 공기를 배출하는데 걸리는 시간이 감소되어 검사 효율이 향상된다.
본 발명에서는 전계 방사 냉음극의 절연 특성 또는 방사 특성이 웨이퍼 상태에서 디바이스 상에 실장되기 전에 검사될 수 있기 때문에, 냉음극이 불량품인 경우에도 전계 방사 냉음극이 실장된 전체 디바이스가 폐기되어야 하는 상황은 방지된다. 따라서, 제조 비용이 감소될 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 있어서는 각 칩마다 또는 다수의 칩을 포함하는 각 블록마다 검사가 행해지는 경우에도, 게이트 전극이 칩 또는 블록의 외부 주변부로 인출되어 에미터 영역 전방에 공간이 제공되기 때문에, 콜렉터 전극은 프로브 핀 또는 그 이외의 소자에 의해 방해받지 않고 배치될 수 있다. 따라서 방사 특성의 검사를 정확하고 용이하게 행할 수 있다는 이점이 있다. 다수의 칩을 포함하는 블록 단위로 검사가 행해지는 경우에는 블록의 외부 주변부에 인접하게 배치된 칩 이외의 각 칩으로부터 게이트 전극을 인출하는 패턴을 형성할 필요가 있지만, 최근 미세 패턴의 프린팅에 자주 이용되는 스테퍼(stepper)를 사용한 경우에도, 본 발명은 검사 블록과 스테퍼의 노출 단위를 서로 대응 시킴으로써 용이하게 적용될 수 있다.
상술된 전계 방사 냉음극의 검사 방법 및 검사 장치는 본 분야에 숙련된 기술자들에 의해 여러 가지로 변형 및 변경될 수 있다. 모든 이러한 변형 및 변경은 첨부된 특허 청구의 범위 내에서만 제한된다.
Claims (10)
- 전계 방사 냉음극의 검사 장치에 있어서, 진공 챔버와 상기 진공 챔버 내에 배치된 검사 장치를 포함하고, 상기 검사 장치는, 다수의 전계 방사 냉음극이 매트릭스 형태로 배열되어 있는 검사 대상 웨이퍼를 X 방향과 Y 방향으로 이동시키는 XY 이동가능 테이블과; 강기 검사 대상 웨이퍼를 상기 XY 이동가능 테이블에 고정시키는 기구(mechanism)와; 상기 검사 대상 웨이퍼의 상기 전계 방사 냉음극에 전압을 인가하기 위한 프로브 핀 및 상기 냉음극으로부터 방사된 전자를 수집하는 콜렉터 전극을 갖는 프로버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 진공 챔버는 상기 검사 대상 웨이퍼의 상기 전계 방사 냉음극의 절연 특성 또는 방사 특성이 검사되는 주진공 챔버와, 상기 검사 대상 웨이퍼가 상기 XY 이동가능 테이블에 착탈되는 부진공 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 검사 대상 웨이퍼를 가열하는 히터는 웨이퍼가 위치 설정될 상기 XY 이동가능 테이블의 내부에 매립되는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사장치.
- 제1항에 있어서, 상기 콜렉터 전극은 금속제로 이루어지고 한 단부가 닫혀 있는 실린더인 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 검사 대상 웨이퍼는 다수의 칩으로 각각 형성되어 매트릭스 형태로 직각 방향으로 배치되어 있는 다수의 블록을 갖고 있고, 상기 각 블록을 형성하는 각 칩의 게이트 전극은 블록의 외부 주변부로 인출되며, 상기 프로버의 상기 프로브 핀은 블록을 형성하는 칩의 수와 동일한 수만큼 제공되는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 콜렉터 전극은 상기 블록을 커버하기에 충분한 크기를 갖고 있고, 벌집형(HONEYCOMB) 구조 또는 함께 묶여진 다수의 실린더를 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사 장치.
- 전계 방사 냉음극의 검사 방법에 있어서, 검사 대상 웨이퍼가 진공 챔버 내에 배치되고, 상기 검사 대상 웨이퍼의 전계 방사 냉음극의 에미터 전극과 게이트 전극 사이에 전압이 인가되어 상기 검사 대상 웨이퍼의 에미터 영역의 전방에 배치된 콜렉터 전극 회로를 통해 흐르는 전류가 검출되는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사 방법.
- 전계 방사 냉음극의 검사 방법에 있어서, 다수의 칩을 각각 포함하는 다수의 블록이 매트릭스 형태로 직각 방향으로 배치된 검사 대상 웨이퍼에서, 각 블록을 형성하는 각 칩의 게이트 전극의 패드가 미리 상기 블록의 외부 주변부로 인출되고, 이렇게 인출된 상기 게이트 전극의 패드에 프로브 핀이 접촉되며, 전압이 상기 패드에 인가되어 상기 칩의 절연 특성 또는 방사 특성을 검사하는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 게이트 전극을 상기 각 블록 내부의 각 칩으로부터 상기 블록의 외부 주변부로 인출하기 위한 배선은 검사 종료 후에 칩을 서로 분리할 때의 절단 가장자리(margin)에 배치되는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 게이트 전극을 상기 각 블록 내부의 각 칩으로부터 상기 블록의 외부 주변부로 인출하기 위한 배선은 프로브 핀이 각각 접촉될 수 있는 다수의 패드를 갖고 있고, 상기 배선은 검사 종료 후의 전기를 인가하여 배선을 용융시킴으로써 제거되는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극의 검사 방법.
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