KR101447716B1 - 에피웨이퍼의 검사 장치 및 에피웨이퍼의 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디와 같은 마이크로전자 기기에 적용되는 에피웨이퍼의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이고, 구체적으로 에피웨이퍼의 손상이 없이 전류를 인가하여 에피웨이퍼의 전기적 특성 또는 광 특성의 검사가 가능하도록 하는 에피웨이퍼의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다. 사파이어 기판(110), n-질화갈륨(n-GaN) 층(120); 발광 층(Multi Quantum Well)(130) 및 p-질화갈륨(p-GaN) 층(140)을 포함하는 에피웨이퍼(100)의 검사 방법은 n-질화갈륨 층(120)에 연결된 음극 프로브(10)와 p-질화갈륨 층(140)에 연결된 적어도 하나의 양극 프로브(20) 사이에 전류를 인가하여 발광 층(130)에서 발광된 빛을 탐지하여 에피웨이퍼(100)의 전기적 및 광학적 특성을 검사한다.

Description

에피웨이퍼의 검사 장치 및 에피웨이퍼의 검사 방법{Device for Investigating Epiwafer and Method for Investigating the Same}

본 발명은 엘이디와 같은 마이크로전자 기기에 적용되는 에피웨이퍼의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이고, 구체적으로 에피웨이퍼의 손상이 없이 전류를 인가하여 에피웨이퍼의 전기적 특성 또는 광 특성의 검사가 가능하도록 하는 에피웨이퍼의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.

에피웨이퍼(epiwafer)는 엘이디(light-emitting diodes)와 같은 마이크로전자 기기의 제작을 위하여 결정 축 성장(epitaxial growth)에 의하여 만들어지는 반도체 소재의 웨이퍼를 말한다. 이와 같은 웨이퍼는 전형적으로 질화갈륨(gallium nitride) 또는 갈륨, 인듐, 알루미늄, 질소, 황 또는 비소와 같은 물질이 결합된 새로운 종류에 반도체에 해당된다.

광학분야에서 청색의 질화갈륨 계통의 엘이디가 개발되면서 이를 이용한 백색 엘이디가 실용화가 되었다. 초기 백색 엘이디는 모바일 폰에 적용되면서 급속히 성장하여 엘이디 백라이트 유닛과 같은 일반 조명으로 사용이 확대되고 있다.

적용 제품의 확대와 함께 질화갈륨 계통의 엘이디 수요와 관련하여 제조 과정에서 불량률의 감소 및 생산성의 확대를 위한 많은 노력이 이루어지고 특히 팹 공정으로 진행되기 전 에피웨이퍼 단계에서 특성을 평가할 수 있는 기술의 필요성이 대두되었다. 엘이디 제조 공정은 기판(substrate) 준비, 결정 축 성장(epitaxial growth), 웨이퍼 제조, 다이 제조(die fabrication) 및 패키징 공정으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 엘이디 제조 공정에서 각각의 공정 과정에서 불량 여부를 검사하여 결점을 가진 제품이 다음 단계로 투입이 되지 않도록 하여 생산성을 향상시킬 필요가 있다. 특히 많은 제조비용이 소요되는 팹 공정에 투입이 되기 이전에 에피웨이퍼에 대한 정확한 검사가 이루어질 필요가 있다.

현재 산업적으로 널리 사용되는 청색 엘이디의 경우 사파이어 기판이 사용된다. 사파이어 기판으로부터 에피웨이퍼를 제조하는 공정이 도 6a의 (가)에 도시되어 있다. 도 6a의 (가)를 참조하면 에피웨이퍼(100)의 제조를 위하여 먼저 단결정 사파이어 벌크가 만들어져 정해진 웨이퍼 크기로 가공과 연마가 되어야 한다. 웨이퍼 크기의 사파이어 기판(110) 위에 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장치를 이용하여 질화갈륨이 결정 축 성장이 되도록 한다. 질화갈륨의 축 성장에 의하여 n-GaN층(120), 발광층에 해당되는 InGaN 층(Multi Quantum Well: MQW)(120) 및 p-GaN층(140)이 차례대로 성장이 되어 엘이디 에피웨이퍼가 제조될 수 있다. 추가로 3개의 층 이외에 성능 개선을 위한 다양한 보조 층이 형성될 수 있다.

에피웨이퍼(100)가 제조되면 GaN 에피 층에 칩을 만들기 위한 증착, 포토, 패터닝 또는 에칭 공정과 같은 제조 공정이 진행되어 웨이퍼 상태의 엘이디 칩이 만들어질 수 있다. 그리고 이와 같이 제조된 웨이퍼가 다이싱(dicing)이 되어 칩 단위로 절단되어 각각의 엘이디 칩으로 분리될 수 있다. 이후 분리된 각각의 칩이 패키지에 접합이 되어 전기적으로 배선이 되고 형광체와 밀봉체가 도포되어 각각의 엘이디 패키지가 제조될 수 있다.

결정 축 성장에 의하여 얻어지는 에피웨이퍼는 사파이어 기판 위에 에피층만 성장된 상태에 해당되고 이후 팹 공정을 통하여 엘이디 소자가 만들어질 수 있다. 만약 에피층만 형성된 에피웨이퍼가 전기적 또는 광학적으로 요구되는 특성 또는 조건을 가지지 못한다면 팹 공정에 투입이 되기 이전에 미리 제거될 필요가 있다.

팹 공정에 투입되기 이전에 미리 에피웨이퍼를 검사하는 방법과 관련된 선행기술로 산업계에서 일반적으로 사용되는 광 발광법이 있다. 도 6a의 (나)는 공지의 기술에 해당되는 광 발광법의 실시 예를 도시한 것이다.

도 6a의 (나)를 참조하면, 적절한 파장을 가지는 레이저 장치(61)로부터 광이 에피웨이퍼(100)의 표면에 조사되면 레이저의 에너지로 인하여 발광층(130)이 들뜬 상태로 되고 이후 다시 바닥상태로 되돌아가게 된다. 그리고 바닥상태로 되돌아가는 과정에서 발광 영역(EA)에서 방출되는 빛(L)은 탐지 장치(62)에 의하여 탐지될 수 있고 탐지된 빛의 특성을 측정하여 에피웨이퍼(100)의 불량 여부가 판단될 수 있다. 일반적으로 이와 같은 방법은 PL(Photo Luminescence) 측정이라 불린다.

광 발광법은 에피웨이퍼(100)에 전류를 인가하지 않고 레이저 장치(61)에서 조사되는 레이저로 발광층(130)을 들뜬 상태로 만들고 이후 발생되는 빛의 특성을 조사하여 에피웨이퍼(100)의 특성을 조사한다. 이와 같이 PL 검사 방법은 엘이디의 실제 사용 과정과 동일하게 전류가 인가되어 발광되는 발광 특성을 검사하는 것이 아니므로 실제 사용 과정에서 발생되는 빛의 특성과 차이를 나타낼 수 있다. 추가로 PL 검사 방법은 기본적으로 전기적 특성을 검사하는 것이 불가능하다는 단점을 가진다.

엘이디의 경우 전기적 특성과 광 특성이 모두 중요 요소에 해당되지만 PL 검사 방법의 경우 전기적 특성이 검사될 수 없다는 근본적인 한계를 가지므로 실제 엘이디 칩으로 제조된 이후의 값과 단지 파장 및 광도로만 비교가 되고 전기적 특성의 비교는 불가능하다. 또한 PL 검사 방법에서 나타나는 광도 특성은 전기의 인가로 인한 실제 엘이디 특성이 아니므로 제조된 칩으로부터 측정되는 데이터와 많은 차이를 나타낼 수 있다. 일반적으로 PL 검사 방법에서 발광층의 광학적 특성만이 측정되고 실질적으로 P 및 N층의 전기 전도도 또는 저류인가접점의 특성은 검사될 수 없다는 기술적 제한을 가진다.

에피웨이퍼의 검사를 위한 다른 방법이 도 6b에 도시되어 있다. 도 6b의 (가)를 참조하면, 검사를 위하여 에피웨이퍼(100)의 위쪽 표면에 측정이 되어야 할 위치를 기준으로 전기 전도성이 우수한 인듐이 도팅(dotting)이 될 수 있다. 인듐의 도팅을 위하여 인듐 볼(631)을 에피웨이퍼(100)의 위쪽 평면에 위치시키고 티저와 같은 도구로 압력을 가하여 인듐 볼(631)이 납작하도록 만들어질 수 있다. 이후 핫 플레이트와 같은 가열 장치(67) 위에 에피웨이퍼(100)를 위치시켜 열로 인듐이 융해되어 플러스 전극이 만들어질 수 있다.

다른 한편으로 에피웨이퍼(100)의 위쪽 표면에 마이너스 전극(641)을 형성하기 위하여 에피웨이퍼(100)의 측면에 인듐이 인두기와 같은 가열 도구(64)에 의하여 융해 및 접착이 될 수 있다.

인듐 볼을 이용하여 플러스 전극 및 마이너스 전극을 형성하는 것은 전-방향 접촉(Omni contact)을 만들기 위한 것이다. 인듐 볼에 형성된 플러스 전극 및 마이너스 전극(641)에 프로브 탐침(65, 66)이 접촉되고 그리고 전류의 인가에 의하여 에피웨이퍼(100)의 위쪽 표면에 위치하는 인듐 볼의 탐침 위치에서 발광이 될 수 있다. 그리고 탐침 위치의 발광에 의하여 에피웨이퍼(100)의 전기적 특성이 조사될 수 있다.

인듐 볼을 이용하는 방법은 PL 검사 방법에 비하여 많은 정보를 얻을 수 있고 그리고 얻어진 정보는 엘이디 칩과 관련하여 PL 검사 방법에 비하여 높은 상관관계를 가질 수 있다는 장점이 있다. 그러나 조사가 완료된 에피웨이퍼(100)가 차후 공정에 해당되는 팹 공정으로 보내져야 하므로 에피웨이퍼(100)는 인듐이 없는 초기 상태로 되돌려져야 한다. 인듐 볼에 의한 검사 방법은 인듐의 제거를 위하여 황산이 사용되어야 하고 인듐 볼의 부착 및 제거 과정으로 인하여 엘이디 칩의 제조비용이 증가되면서 에피웨이퍼(100) 자체가 손상될 수 있다는 단점을 가진다.

에피웨이퍼의 검사와 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2012-0067866호 ‘포토루미네선스 이미징을 이용한 엘이디 에피웨이퍼 검사 장치 및 그 방법’이 있다. 상기 선행기술은 PL 검사 방법에 의한 신속한 에피웨이퍼의 검사를 위하여 검사대상 엘이디 에피웨이퍼의 발광 파장보다 짧은 파장을 가지는 제1광 및 제2광을 조사하는 조명부; 상기 조사된 광에 의해 상기 엘이디 에피웨이퍼로부터 방출되는 광에 대한 영상을 획득하는 촬영부; 상기 촬영부의 전단에 설치되어 상기 방출광 중 미리 설정된 파장 대역의 광을 통과시키는 필터부; 및 상기 획득된 영상으로부터 상기 엘이디 에피웨이퍼에 대응되는 세부 영역에서의 상기 제1광 및 제2광에 대한 각각의 포토루미네선스 세기를 산출하고, 상기 제1광에 대한 포토루미네선스 세기를 상기 제2광에 대한 포토루미네선스 세기로 나눈 값인 포토루미네선스 세기의 비에 대한 영상을 생성하는 영상처리부를 포함하고, 상기 제1광은 상기 제2광보다 10배이상 세기가 큰 것을 특징으로 하는 포토루미네선스 이미징을 이용한 엘이디 에피웨이퍼 검사 장치에 대하여 개시하고 있다. 제시된 선행기술은 근본적으로 PL 검사 방법의 단점을 가진다는 문제점이 있다.

위에서 설명이 된 것처럼, 에피웨이퍼의 특성을 조사하기 위한 방법으로 레이저를 에피웨이퍼의 표면에 조사하여 방출되는 광을 계측하는 PL 검사 방법과 에피웨이퍼의 표면에 도팅이 된 인듐에 전류를 인가하여 발생되는 광을 측정하는 2가지 방법이 개발되어 있다. PL 검사 방법은 실질적으로 전류가 인가되어 방출되는 빛을 검사하는 것이 아니므로 제조된 엘이디 칩의 특성과 차이를 나타낼 수 있다. 또한 PL 검사 방법은 에피층 재료의 광학적 특성에 해당되는 파장 값만이 정확하게 계측이 되므로 제조된 엘이디 칩의 PN층의 전도도 및 전기접점 특성을 포함하는 광도값에 비하여 정밀도가 낮아질 수 있다는 단점을 가진다. 추가로 PL 검사방법은 기본적으로 전기적 특성의 조사가 불가능하다는 단점을 가진다. 이로 인하여 특성이 우수하다고 판정이 된 에피웨이퍼로부터 제조된 엘이디 칩이 반드시 좋은 특성을 가진다고 볼 수 없게 된다는 문제점을 가지게 되고 실제로 엘이디 칩에서 불량이 발생된 경우 불량 원인을 찾기 어렵게 된다.

인듐의 도팅에 의한 검사 방법은 검사 준비 및 회복 과정에서 많은 노력 및 비용이 소요되면서 이와 동시에 검사 과정에서 에피웨이퍼의 손상 또는 오염이 발생될 수 있다는 문제점을 가진다. 이로 인하여 샘플링 검사가 진행되어야 한다는 단점을 가진다.

본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 검사 과정에서 에피웨이퍼의 손상 또는 오염 방지가 가능하면서 칩의 실제 구동 특성에 상응하는 전기 및 전광 특성의 검사가 가능하도록 하는 에피웨이퍼의 검사방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다양한 크기의 에피웨이퍼의 검사 및 오염 방지가 가능하고 플러스 프로브가 일체로 내장된 에피웨이퍼의 검사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 사파이어 기판, n-질화갈륨(n-GaN) 층; 발광 층(Multi Quantum Well) 및 p-질화갈륨(p-GaN) 층을 포함하는 에피웨이퍼의 검사 방법은 n-질화갈륨 층에 연결된 음극 프로브(10)와 p-질화갈륨 층(140)에 연결된 적어도 하나의 양극 프로브 사이에 전류를 인가하여 발광 층(130)에서 발광된 빛을 탐지하여 에피웨이퍼의 전기적 및 광학적 특성을 검사한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 음극 프로브의 음극 단자는 n-질화갈륨 층 측면의 곡률 반경에 대응되는 형상을 가진다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 양극 프로브의 양극 단자는 높이 조절이 가능하다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 사파이어 기판, n-질화갈륨(n-GaN) 층; 발광 층(Multi Quantum Well) 및 p-질화갈륨(p-GaN) 층을 포함하는 에피웨이퍼의 검사 장치는 n-질화갈륨 층(120)에 연결되는 음극 프로브; p-질화갈륨 층에 연결되면서 높이 조절이 가능한 적어도 하나의 양극 프로브; 에피웨이퍼의 위쪽 또는 아래쪽에 설치되는 광 탐지 센서를 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 각각의 양극 프로브는 교체 가능하다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 양극 프로브의 높이 조절을 위한 레이저 변위 센서 또는 자동 하중 조절 장치를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 광 탐지 센서는 빔 스플리트를 가진 카메라 모듈이 된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 에피웨이퍼의 표면에 플라즈마를 조사할 수 있는 클리닝 유닛을 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 에피웨이퍼로부터 발광되는 빛을 수집하기 위한 적분구를 더 포함하고, 양극 프로브는 적분구 내에 설치된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 사파이어 기판 위에 형성된 다수 개의 층 중 어느 하나의 층에 제1 프로브를 접촉시키고 그리고 다른 하나의 층에 제2 프로브를 접촉시켜 제1 프로브와 제2 프로브 사이에 전기적 신호를 인가하여 에피웨이퍼의 전기적 또는 광학적 특성을 검사한다.

본 발명에 따른 검사 방법은 에피층(epi-layer)만이 형성된 엘이디 에피웨이퍼 상태에서 직접 검사를 하여 전기 및 전광 특성을 검사하는 것에 의하여 에피 형성 단계에서 웨이퍼의 품질과 수율의 예측이 가능하도록 한다. 이로 인하여 미리 결정된 특성 범위를 벗어나는 웨이퍼를 제거하는 것에 의하여 팹 공정에 따른 제조비용이 감소될 수 있도록 하면서 생산성이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 검사 방법은 PL 검사 방법에서 발생될 수 있는 엘이디 칩과 에피웨이퍼 사이의 특성 차이로 인한 검사 오차가 방지될 수 있도록 하면서 PL 검사 방법으로 검사가 될 수 없는 전기적 특성의 검사가 가능하도록 한다는 장점을 가진다.

본 발명에 따른 검사 방법은 인듐 도팅에 의한 검사 방법에 비하여 에피웨이퍼의 손상이 방지될 수 있도록 하면서 이와 동시에 복구에 따른 시간 및 비용이 감소될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.

본 발명에 따른 조사 방법은 직접 측정 방법에 해당되어 신속하고 정확한 특성의 분석이 가능하고 에피웨이퍼의 연구 개발과 품질 검사 과정에서 신속한 피드백이 가능하여 개발기간이 단축되도록 한다는 장점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 검사 장치는 일정한 높이 및 하중으로 검사가 가능하여 측정값의 신뢰도가 향상될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 검사 장치는 프로브의 교체 주기가 자동으로 확인이 되면서 자동 교환이 가능하여 장치의 유지 보수가 용이하도록 한다는 장점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 장치는 2인치부터 8인치에 이르는 다양한 크기의 에피웨이퍼의 검사가 가능하도록 하면서 자연산화막과 오염물이 대기압 플라즈마 클리닝으로 제거되어 측정이 이루어지도록 하여 오염에 의한 접촉 저항의 오차를 감소시켜 측정값의 신뢰도가 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 검사 장치는 다중 프로브의 사용으로 인하여 멀티 포인트의 측정이 가능하여 측정 시간이 단축되어 생산성이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 측정 장치는 측정과 동시에 에피웨이퍼의 위쪽 표면에서 발광되는 엘이디 광의 대부분이 수집될 수 있도록 하는 카메라 모듈을 사용하는 것에 의하여 에피웨이퍼와 엘이디 칩 사이의 특성 관계의 규명이 가능하도록 한다는 장점을 가진다.

도 1a는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1b는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 방법에서 음극 프로브의 접촉 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1c는 도 1b의 전체 단면도를 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에서 양극 프로브의 교체 장치에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에서 양극 프로브의 높이 조절 장치에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 2c는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에서 양극 프로브의 높이 조절 장치에 대한 다른 실시 예를 도시한 것이다.
도 2d는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에서 접촉 저항 조절 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2e는 양극 프로브의 접촉으로 인한 에피웨이퍼의 변형 상태에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a는 다수 개의 양극 프로브를 가진 에피웨이퍼의 검사 장치에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 3b는 도 3a의 평면도를 도시한 것이다.
도 3c는 본 발명에 따른 다수 개의 양극 프로브를 가진 에피웨이퍼의 검사 장치에서 발광되는 광의 수집을 위한 광학 카메라의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3d는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에 적용되는 표면 클리닝 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4a는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에 적용되는 양극 프로브가 설치되는 적분구의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4b는 도 4a의 저면에서 본 구조를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치의 작동 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 6a는 에피웨이퍼의 실시 예 및 공지의 에피웨이퍼의 검사 방법에 해당되는 PL 검사 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6b는 공지의 에피웨이퍼 검사 방법의 다른 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1a는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 방법의 실시 예를 도시한 것이다.

도 1a를 참조하면, 사파이어 기판(110), n-질화갈륨(n-GaN) 층(120); 발광 층(Multi Quantum Well)(130) 및 p-질화갈륨(p-GaN) 층(140)을 포함하는 에피웨이퍼(100)의 검사 방법은 n-질화갈륨 층(120)에 연결된 음극 프로브(10)와 p-질화갈륨 층(140)에 연결된 적어도 하나의 양극 프로브(20) 사이에 전류를 인가하여 발광 층(130)에서 발광된 빛을 탐지하여 에피웨이퍼(100)의 전기적 및 광학적 특성을 검사하는 것을 특징으로 한다.

아래의 설명에서 엘이디 칩의 제조를 위한 에피웨이퍼에 대하여 설명이 되지만 이는 본 발명의 명확한 이해를 위한 실시 예에 지나지 않으며 본 발명에 따른 검사 방법 및 검사 장치는 임의의 분야에서 적용되는 에피웨이퍼에 적용될 수 있다. 또한 아래의 설명에서 에피웨이퍼의 검사를 위하여 전류를 인가하여 전기적 또는 광학적 특성을 검사하는 것에 대하여 설명이 되었지만 이는 예시적인 것으로 다양한 형태의 전기적 신호가 2개의 프로브 사이에 인가될 수 있고 요구되는 다양한 특성이 검사될 수 있다. 그러므로 본 발명은 전기적 신호의 종류 또는 검사 인자에 의하여 제한되지 않는다.

에피웨이퍼(100)는 사파이어 기판(110)에 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 또는 분자선 결정 성장(Molecular Beam Epitaxy)에 의하여 결정 축 성장이 된 반도체를 의미한다. 에피웨이퍼(100)는 사파이어 기판(110)과 결정 축 성장에 의하여 형성된 n-질화갈륨 층(120), 발광 층(130) 및 p-질화갈륨 층(140)을 포함할 수 있고 추가로 성능 개선을 위한 보조 층을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 에피 층은 사파이어 기판(110)을 제외한 n-질화칼륨 층(120), 발광 층(130) 및 p-질화갈륨 층(140)을 포함하는 층을 의미한다.

본 명세서에서 에피웨이퍼(100)는 적어도 칩 단위의 크기로 다이싱이 되기 이전의 상태에 있는 웨이퍼를 의미하며 구체적으로 사파이어 기판(110) 위에 에피 층만 형성된 웨이퍼를 의미한다. 바람직하게 본 발명에 따른 에피웨이퍼(100)의 검사 방법 및 검사 장치는 적어도 에피웨이퍼(100)에 대한 팹 공정이 이루어지기 전의 에피웨이퍼(100)에 적용될 수 있다.

에피웨이퍼(100)의 전기적 또는 광학적 특성의 검사를 위하여 음극 프로브(10)는 n-질화갈륨 층(120)에 연결되고 그리고 양극 프로브(20)는 p-질화갈륨 층(140)에 연결될 수 있다. 이후 적절한 전원에 의하여 음극 프로브(10)와 양극 프로브(20) 사이에 전압 또는 전류가 인가되고 이에 의하여 발광 층(130)의 발광 영역(EA)에서 전자 여기(exciting)에 의하여 빛이 발생될 수 있다. 음극 프로브(10)는 커넥터(101) 및 음극 단자(102)로 이루어지고 그리고 양극 프로브(20)는 커넥터(201) 및 양극 단자(202)로 이루어질 수 있다. 커넥터(101, 201)에 의하여 음극 프로브(10) 및 양극 프로브(20)는 프로브 작동 제어를 위한 다른 장치에 연결될 수 있고 그리고 음극 단자(102) 및 양극 단자(202)에 의하여 음극 프로브(10) 및 양극 프로브(20)는 각각 n-질화갈륨 층(120) 및 p-질화갈륨 층(140)에 연결될 수 있다. 연결은 음극 단자(102) 및 양극 단자(202)가 직접 접촉되거나 또는 매개체를 이용하여 전기적으로 접촉이 되는 것을 의미한다. 접촉에 따른 에피웨이퍼(100)의 손상을 방지하기 위하여 음극 단자(102) 또는 양극 단자(202)는 유연한 전도성 소재로 만들어지거나 또는 기하학적으로 특정한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 음극 전극(102)은 메탈 전극으로 만들어지고 양극 단자(202)는 전도성 실리콘과 같은 소재로 만들어질 수 있다.

음극 단자(102)와 양극 단자(202)의 접촉에 의하여 에피 층이 가상 엘이디(Virtual LED)로 만들어질 수 있고 이에 의하여 엘이디 광(L)이 발생될 수 있다. 그리고 발생된 엘이디 광(L)은 광 탐지 센서(30a, 30b)에 의하여 수집되어 분석될 수 있다. 광 탐지 센서(30a, 30b)는 예를 들어 집광을 위한 렌즈, 광을 전기적 신호로 변환시키는 포토 센서 또는 신호 전달을 위한 광 파이버와 같은 장치를 가진 광학 카메라가 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 이 분야에서 공지된 임의의 장치가 될 수 있다. 광 탐지 센서(30a, 30b)는 전류 또는 전압의 인가에 의하여 발광 층(130)에서 발생된 엘이디 광(L)을 수신할 수 있는 적절한 위치에 설치될 수 있고 바람직하게 하나의 광 탐지 센서(30a)는 에피웨이퍼(100)의 위쪽에 그리고 다른 하나의 광 탐지 센서(30b)는 에피웨이퍼(100)의 아래쪽에 설치될 수 있다. 일반적으로 사파이어 기판(110)은 투명하고 이로 인하여 에피웨이퍼(100)의 아래쪽으로 엘이디 광(L)이 전달될 수 있다. 본 발명은 광 탐지 센서(30a, 30b)의 설치 개수 또는 설치 위치는 제한되지 않는다. 음극 프로브(10) 및 양극 프로브(20)에 의하여 인가되는 전류 또는 전압의 크기는 적절하게 조절될 수 있고 그에 따라 발생되는 엘이디 광(L)의 양이 제어될 수 있다.

도 1a에 도시된 것처럼, 음극 프로브(10)는 에피웨이퍼(100)의 측면을 통하여 n-질화갈륨 층(120)에 접촉이 되고 그리고 양극 프로브(20)는 에피웨이퍼(100)의 위쪽으로부터 p-질화갈륨 층(140)에 접촉하게 된다. n-질화갈륨 층(120)은 사파이어 기판(110)과 p-질화칼륨 층(140) 사이에 위치하게 되므로 음극 프로브(10)는 에피웨이퍼(100)의 측면을 통하여 접촉이 되어야 한다. 그리고 양극 프로브(20)는 에피웨이퍼(100)의 위쪽으로부터 접촉이 되어야 한다. 에피웨이퍼(100)의 형상 또는 n-질화갈륨 층(120)의 두께로 인하여 음극 프로브(10)의 접촉이 어렵고 그리고 양극 프로브(20)의 접촉으로 인하여 에피웨이퍼(100)의 변형이 발생되기 쉽다. 그러므로 음극 프로브(10) 및 양극 프로브(20)에 대하여 적절한 접촉 상태를 유지하면서 에피웨이퍼(100)의 변형을 발생시키지 않도록 하는 구조가 요구된다.

도 1b는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 방법에서 음극 프로브의 접촉 방법의 실시 예를 그리고 도 1c는 도 1b의 전체 단면도를 각각 도시한 것이다.

도 1b를 참조하면, 에피웨이퍼(100)는 검사를 위하여 검사 베이스(400)에 형성된 검사 홀(401)에 위치될 수 있고 검사 홀(401)의 둘레 면을 따라 다수 개의 음극 단자(102)가 설치될 수 있다. 각각의 음극 단자(102)는 일정한 두께와 폭을 가진 판 형상이 될 수 있고 접촉 면(102a)을 에피웨이퍼(100)의 둘레 면에 대응되는 곡률 반경을 가질 수 있다. 이와 같은 판 형상 또는 둘레 면에 대응되는 곡률 반경은 n-질화갈륨 층(120)의 둘레 면에 대한 음극 단자(102)의 접촉 면적이 커지도록 한다는 이점을 가진다. 다른 한편으로 접촉 면(102a)은 검사 홀(401)의 둘레 면에 경사진 형태로 배치될 수 있다. 이와 같은 경사진 구조는 에피웨이퍼(100)가 검사 홀(401)에 안정되게 고정되면서 예를 들어 위로 들뜨는 것이 방지되도록 한다.

도 1b 및 도 1c를 참조하면, 음극 프로브(10) 또는 음극 단자(102)는 검사 홀(401)의 중심에 대하여 반지름 방향을 따라 이동 가능하도록 배치될 수 있다. 검사 홀(401)의 둘레 면에 이동 홈(402)이 형성되고 그리고 음극 단자(102)가 한쪽 끝에 고정된 이동 블록(104)의 위쪽 표면에 이동 홈(402)을 따라 이동 가능한 스토퍼(105)가 형성될 수 있다. 그리고 이동 블록(104)은 탄성 이동 유닛(103)에 의하여 이동될 수 있다. 에피웨이퍼(100)가 검사를 위하여 검사 홀(401)로 이동되면 음극 단자(102)가 뒤쪽으로 이동이 되고 에피웨이퍼(100)가 검사 홀(401)에 위치될 수 있다. 이후 탄성 이동 수단(103)의 복원력에 의하여 이동 돌기(105)가 이동 홈(402)을 따라 이동하게 되고 이에 따라 음극 단자(102)가 이동되어 에피웨이퍼(100)의 측면에 접촉하게 된다.

음극 단자(102)는 금속 전극이 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 다양한 전도성 소재로 만들어질 수 있다. 또한 음극 단자(102)는 검사 홀(401)의 둘레 면을 따라 다수 개가 배치될 수 있고 각각은 위에서 설명된 방법과 동일 또는 유사한 방법에 따라 이동될 수 있다.

음극 프로브(10) 또는 음극 단자(102)는 다양한 방법으로 에피웨이퍼(100)의 측면에 접촉될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

아래에서 양극 프로브의 구조에 대하여 설명된다.

도 2a는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에서 양극 프로브의 교체 장치에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

양극 프로브(20)는 에피웨이퍼(100)의 위쪽 평면 또는 p-질화갈륨 층의 상부 표면에 계속적으로 접촉이 되어야 하므로 반복적인 접촉으로 인하여 양극 단자(202)의 끝 부분이 손상이 되거나 오염이 될 수 있다. 이로 인하여 양극 단자(202)의 접촉 저항이 높아져 측정 오차가 발생될 수 있다. 그러므로 일정 기간 또는 일정 횟수의 검사 후 양극 단자(202)가 교환이 되는 것이 유리하다.

도 2a를 참조하면, 양극 프로브(20)는 커넥터(201) 및 커넥터(201)의 끝 부분에 형성된 양극 단자(202)로 이루어질 수 있고 커넥터(201)는 홀더(21)에 분리 가능하도록 결합될 수 있고 양극 단자(202)는 예를 들어 전도성 실리콘과 같은 신축성을 가지면서 유연한 소재로 만들어질 수 있다.

양극 프로브(20)는 커넥터(201)에 의하여 홀더(21)에 분리 가능하도록 결합되고 그리고 홀더(21)는 체결 블록(23)에 결합되어 Z-축 이동 유닛(22)에 의하여 상하 이동이 가능하도록 설치될 수 있다. 양극 프로브(20)의 교환을 위하여 클램프(26)가 설치된 체인저(24)가 예를 들어 XYZ-축을 따라 이동시킬 수 있는 구동 모터(도시되지 않음)에 의하여 이동될 수 있다. 그리고 클램프(26)에 의하여 양극 프로브(20)가 홀더(21)로부터 분리될 수 있다. 분리된 양극 프로브(20)는 프로브 제거 박스(27)에 수거되고 새로운 양극 프로브(20)가 프로브 셋(28)으로부터 준비되어 클램프(26)에 고정될 수 있다. 그리고 체인저(24)의 이동에 의하여 양극 프로브(20)가 홀더(21)에 고정될 수 있다. 클램프(26)는 실린더로 구동되는 한 쌍의 고정 유닛으로 이루어질 수 있고 양극 프로브(20)의 한쪽 끝을 고정시키거나 고정을 풀 수 있는 적절한 구조를 가질 수 있다.

다양한 구조를 가지는 체인저(24)가 본 발명에 따른 방법 또는 장치에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

아래에서 양극 프로브의 높이 조절 방법 또는 장치에 대하여 설명된다.

도 2b는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에서 양극 프로브의 높이 조절 장치에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

양극 프로브(20)의 에피웨이퍼(100)의 상부 표면 사이의 높이는 접촉 또는 교환에 의하여 미리 결정된 높이 값을 벗어날 수 있다. 양극 프로브(20)와 에피웨이퍼(100) 사이의 수직 거리는 접촉저항에 영향을 미치므로 정확하게 조절될 필요가 있다.

도 2b를 참조하면, 양극 프로브(20)가 에피웨이퍼(100)의 상부 표면에 접촉하기 전에 높이 기준 유닛(210)에 의하여 높이가 설정될 수 있다. 높이 기준 유닛(210)은 예를 들어 에피웨이퍼(100)의 상부 표면과 동일한 높이를 가지는 기준면을 가질 수 있고 하나의 단자가 저항(R)을 통하여 전원(15)에 연결될 수 있다. 양극 프로브(20)는 기준면에 접촉이 되도록 하강이 될 수 있고 양극 단자가 기준면에 접촉되는 순간의 저항 값이 미리 설정된 저항 값의 범위가 되도록 양극 프로브(20) 또는 양극 단자의 높이가 조절될 수 있다.

도 2c는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에서 양극 프로브의 높이 조절 장치에 대한 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 2c를 참조하면, 양극 프로브(20) 또는 양극 단자의 높이를 설정하기 위하여 레이저 변위 센서(230)가 사용될 수 있다. 레이저 변위 센서(230)와 양극 프로브(20)는 미리 결정된 기준선을 가질 수 있다. 레이저 변위 센서(230)에 의하여 에피웨이퍼(100)의 기준선 사이의 높이(WH)가 측정되어 저장이 될 수 있다. 그리고 양극 프로브(20)의 상하 이동 거리는 기준선을 기초로 결정이 될 수 있다. 레이저 변위 센서(230)에 의한 거리 측정 및 저장과 그에 따른 양극 프로브(20)의 상하 이동 및 접촉은 모두 소프트웨어에 의하여 이루어질 수 있다. 이와 같은 장치 또는 방법을 통하여 양극 프로브(20)의 교환이 이루어진 후 또는 여러 번의 접촉이 이루어진 후 양극 프로브(20)와 에피웨이퍼(100)의 접촉점 사이의 거리가 일정하게 유지될 수 있고 그리고 접촉 저항이 일정하도록 하면서 에피웨이퍼(100)의 검사가 진행될 수 있도록 한다.

다양한 구조를 가지는 거리 측정 방법 또는 장치가 본 발명에 따른 장치 또는 방법에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

아래에서 양극 프로브의 접촉 저항을 조절하는 방법에 대하여 설명된다.

도 2d는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에서 접촉 저항 조절 장치의 실시 예를 그리고 도 2e는 양극 프로브의 접촉으로 인한 에피웨이퍼의 변형 상태에 대한 실시 예를 각각 도시한 것이다.

접촉 저항에 영향을 미치는 다른 요인은 양극 프로브(20)가 에피웨이퍼(100)의 표면에 가하는 압력이 된다. 다른 한편으로 도 2e에 도시된 것처럼, 에피웨이퍼(100)는 두께가 예를 들어 수백 마이크론 정도가 되면서 2인치 내지 8인치의 직경을 가질 수 있다. 이로 인하여 양극 프로브(20)에 의하여 일정 크기 이상의 압력이 에피웨이퍼(100)에 작용하게 되면 에피웨이퍼(100)가 휘어질 수 있다. 에피웨이퍼(100)에 과도한 압력이 가해지면 표면이 손상되거나 또는 접촉 저항이 달라질 수 있다. 그러므로 양극 프로브(20)에 의하여 에피웨이퍼(100)에 가해지는 압력이 일정하게 조절이 될 필요가 있다.

도 2d를 참조하면, 하중 조절 장치(270)는 커넥터(201)가 결합되는 홀더의 내부 또는 체결 블록의 내부에 설치될 수 있다. 하중 조절 장치(270)는 양극 프로브(20)의 상하 이동을 정밀하게 제어하기 위한 모터 및 양극 프로브(20)가 에피웨이퍼(100)와 접촉하면서 나타나는 압력을 전류로 변환하는 엔코더로 이루어질 수 있다. 양극 프로브(20)가 접촉하기 시작하면서 압력이 엔코더에 의하여 전류로 변환이 될 수 있고 그리고 전류의 양을 모터의 작동에 의하여 조절하는 것에 의하여 양극 프로브(20)의 접촉 압력이 결정될 수 있다. 양극 프로브(20)의 접촉 압력이 작으면 에피층에서 충분한 엘이디 광이 발생되지 않을 수 있고 접촉 압력이 크며 위에서 언급된 것과 같은 문제가 발생될 수 있다. 그러므로 일정한 접촉 압력으로 양극 프로브(20)가 에피웨이퍼(100)에 접촉되어야 한다. 접촉 압력은 정밀하게 하중 조절 장치(270)에 의하여 측정하고 이에 따라 양극 프로브(20)가 상하 이동 거리를 결정하는 것에 의하여 검사 반복 재현성 및 신뢰성이 보장될 수 있다.

접촉 압력은 다양한 방법으로 측정되고 이에 따라 양극 프로브(20)와 에피웨이퍼(100) 사이의 상대적인 거리가 제어될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

위에서 설명을 한 것처럼 음극 단자는 다수 개가 될 수 있다. 마찬가지로 양극 프로브 또는 양극 단자도 다수 개가 될 수 있다.

아래에서 다수 개의 양극 프로브에 의한 검사 방법에 대하여 설명된다.

도 3a는 다수 개의 양극 프로브를 가진 에피웨이퍼의 검사 장치에 대한 실시 예를 도시한 것이고 그리고 도 3b는 도 3a의 평면도를 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 양극 프로브(20a, 20b, 20c)는 병렬로 배치된 양극 프로브 모듈을 형성할 수 있다. 각각의 양극 프로브(20a, 20b, 20c)는 동일한 높이로 설치되고 에피웨이퍼(100)의 서로 다른 점에 접촉될 수 있다. 그리고 각각의 양극 프로브(20a, 20b, 20c)는 동일한 홀더(240)에 결합될 수 있고 각각 서로 다른 배선에 의하여 스위치 제어 장치(31)에 연결될 수 있다. 홀더(240)는 예를 들어 각각의 양극 프로브(20a, 20b, 20c)를 분리 가능하도록 결합시킬 수 있는 소켓을 가질 수 있고 그리고 스위치 제어 장치(31)는 전원(220)으로부터 각각의 양극 프로브(20)를 통하여 흐르는 전류의 개폐를 제어할 수 있다.

하나의 양극 프로브(20)를 사용하여 에피웨이퍼(100)를 검사하는 경우 양극 프로브(20)가 서로 다른 위치로 이동이 되면서 접촉이 되어야 하고 에피웨이퍼(100)의 크기에 따라 검사에 많은 시간이 소요될 수 있다. 이에 비하여 양극 프로브 모듈에 의하여 다수 개의 서로 다른 위치가 동시에 접촉이 되는 경우 검사 시간이 축소될 수 있다. 스위치 제어 장치(31)는 각각의 양극 프로브(20a, 20b, 20c)를 통하여 흐르는 전류를 독립적으로 제어할 수 있다.

양극 프로브 모듈에 배치되는 양극 프로브(20a, 20b, 20c)의 개수, 배치 형태 또는 간격은 에피웨이퍼(100)의 크기에 따라 적절하게 선택될 수 있고 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

양극 프로브(20)의 수가 다수가 되면 에피층의 서로 다른 위치에서 발광될 수 있으므로 발광되는 최대한 많은 양의 광을 탐지할 수 있는 장치가 필요하다.

도 3c는 본 발명에 따른 다수 개의 양극 프로브를 가진 에피웨이퍼의 검사 장치에서 발광되는 광의 수집을 위한 광학 카메라의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3c를 참조하면, 서로 다른 위치에서 발생되는 광을 탐지하기 위하여 카메라 모듈(35)이 설치될 수 있다. 카메라 모듈(35)은 에피층에서 발생되는 광을 분리시킬 수 있는 빔 스플리트(353), 빔 스트리트(353)에서 분리된 일부의 광을 탐지하는 광학 카메라(351) 및 빔 스플리트(353)에서 분리된 나머지 광을 전송하기 위한 광 파이버(352)를 포함할 수 있다. 필요에 따라 빔 스프리트(353)는 암실 형태의 하우징(354) 내부에 설치될 수 있고 광 파이버(353)로 전송된 광은 스펙트럼 분석 장치에 의하여 에피층에서 발생된 광의 스펙트럼 분포의 분석을 위하여 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 카메라 모듈(35)은 에피층의 광 발생 분포 특성 및 스펙트럼 분석이 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 구체적으로 광학 카메라(351)는 에피층에서 발생되는 위치에 따른 광 발생 특성의 분석이 가능하도록 한다. 그리고 광 파이버(353)를 통하여 전송된 빛을 이용하여 에피층의 스펙트럼 특성이 탐지될 수 있다. 이와 같이 광학 카메라(351)는 2차원 감지 장치로 면적으로 광의 분포를 쉽게 계측할 수 있도록 하면서 다수 개의 프로브에 의하여 서로 다른 위치에서 동시에 발광이 되는 경우 모든 위치에서 발생되는 빛이 탐지될 수 있도록 한다는 장점을 가진다.

위에서 설명을 한 것처럼, 스위치 제어 장치(31)에 의하여 각각의 양극 프로브(20a, 20b, 20b)는 개별적으로 온/오프가 제어될 수 있다. 카메라 모듈(35)이 설치된 상태에서 특정 위치에 접촉하고 있는 양극 프로브(20a, 20b, 20c)를 개별적으로 제어하는 것에 의하여 양극 프로브(20a, 20b, 20c)를 이동시키지 않으면서 서로 다른 위치의 전기적 또는 광학적 특성을 조사하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 카메라 모듈(35)에 의하여 에피웨이퍼(100) 면적에 따른 광량 분포가 확인될 수 있으면서 이와 동시에 스펙트럼의 분석이 또한 가능하다. 빔 스플리트(353)에 의하여 분리가 된 일부의 광은 광 파이버(352)을 통하여 분광계와 같은 장치로 전송이 될 수 있다. 이와 같인 본 발명에 따른 카메라 모듈(35)은 에피층에서 발생되는 광의 광도와 스펙트럼이 동시에 계측될 수 있도록 한다.

도 3c에 도시된 실시 예에서 양극 프로브(20a, 20b, 20c)는 에피웨이퍼(100)의 위쪽에서 접촉이 되고 그리고 카메라 모듈(35)은 에피웨이퍼(100)의 아래쪽에 설치되는 것으로 제시되어 있지만 이는 예시적인 것이다. 카메라 모듈(35)은 임의의 위치에 설치될 수 있고 필요에 따라 다수 개의 카메라 모듈(35)이 설치될 수 있다. 추가로 검사 목적에 따라 빔 스플리트(353)가 반드시 설치되어야 하는 것은 아니다.

다양한 구조를 가지는 광 센서 모듈이 설치될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

칩의 제조 과정에서 에피웨이퍼에 대한 유기 금속 증착 공정이 완료되면 팹 공정으로 투입되기 이전에 에피웨이퍼는 공기 중에 노출이 될 수 있다. 공기 중에 노출된 에피웨이퍼 표면에 자연산화막이 생길 수 있으며 다른 한편으로 오염물이 표면에 부착되어 접촉 저항이 증가될 수 있다. 이와 같은 자연산화막의 발생 또는 오염물은 측정 신뢰성을 감소시키는 원인이 될 수 있으므로 측정 전에 제거될 필요가 있다.

도 3d는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에 적용되는 표면 클리닝 장치의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3d를 참조하면, 본 발명에 따른 검사 장치는 에피웨이퍼(100)의 오염을 방지하기 위한 클리닝 유닛(36)을 포함할 수 있다. 클리닝 유닛(36)은 양극 프로브(20)가 접촉되어야 하는 지점을 미리 클리닝을 하는 국부적인 클리닝 장치가 될 수 있지만 필요에 따라 에피웨이퍼(100) 전체를 클리닝을 하는 장치가 될 수 있다. 클리닝 유닛(36)은 예를 들어 대기압 플라즈마 클리닝 장치와 같은 것이 될 수 있고 다수 개의 노즐이 헤드(361)에 설치될 수 있고 각각의 노즐에서 플라즈마가 방출될 수 있다. 노즐의 위치에 따라 클리닝이 되는 영역이 선택되거나 또는 전체 노즐에서 플라즈마가 방출이 되는 것에 의하여 에피웨이퍼(100)의 위쪽 표면 전체가 클리닝이 되도록 할 수 있다. 클리닝 유닛(36)은 이동 가능하도록 설치될 수 있고 양극 프로브(20)와 연계되어 작동될 수 있다. 구체적으로 양극 프로브(20)의 이동 위치 또는 접점 위치가 결정되면 그에 따라 해당 위치가 제어 장치로 전달되고 그리고 제어 장치는 해당 지점이 클리닝이 되도록 클리닝 유닛(36)의 노즐을 제어할 수 있다.

다양한 형태의 클리닝 장치에 본 발명에 따른 검사 장치에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

아래에서 본 발명에 따른 검사 장치에 적용될 수 있는 양극 프로브의 구조에 대한 다른 실시 예에 설명이 된다.

도 4a는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치에 적용되는 양극 프로브가 설치되는 적분구의 실시 예를 도시한 것이고 그리고 도 4b는 도 4a의 저면에서 본 구조를 도시한 것이다.

위에서 설명이 된 것처럼, 광 탐지 센서는 에피웨이퍼(100)의 위쪽 또는 아래쪽에 설치될 수 있고 양극 프로브(20)는 에피웨이퍼(100)의 위쪽에서 접촉하게 된다. 만약 광 탐지 센서가 에피웨이퍼(100)의 위쪽에 설치된다면 양극 프로브(20)가 에피웨이퍼(100)와 접촉하는 인접 위치에 설치되는 것이 유리하다. 다른 한편으로 양극 프로브(20)는 에피웨이퍼(100)의 위쪽 영역에서 이동이 될 수 있으므로 설치 위치에 따라 광 탐지 센서가 이동될 필요가 있다.

위와 같은 구조 및 검사 상황을 위하여 본 발명에 따르면 양극 프로브(20)와 광 탐지 센서가 일체로 형성이 된 적분구(45)가 설치될 수 있다. 적분구(45)는 속이 빈 구형이 되면서 광 유입구(451)를 가질 수 있다. 그리고 양극 프로브(20)는 적분구(45) 내에서 분리 가능하면서 위치 조절 및 높이 조절이 가능하도록 설치될 수 있다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 적분구(45)는 수용 하우징(H)의 내부에 설치될 수 있고 수용 하우징(H)에 적분구(45)의 내부와 연결되는 광 탐지 센서(41) 또는 광 파이버(352)가 배치될 수 있다. 그리고 길이 조절이 가능한 프로브 홀더(42)의 한쪽 끝에 양극 프로브(20)가 광 유입구(451)의 외부로 돌출이 되도록 설치되고 그리고 프로브 홀더(42)의 다른 끝에 체결 브래킷(44)이 형성될 수 있다. 체결 브래킷(44)에 의하여 양극 프로브(20)는 적분구(45)의 내부에 분리 가능하도록 고정될 수 있다. 그리고 광 탐지 센서(41)는 예를 들어 포토 센서 또는 포토 다이오드와 같이 광 신호를 전기적 신호로 변환시키는 센서가 될 수 있다.

하우징(H)은 XYZ-축을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있고 그리고 양극 프로브(20)는 상하 이동이 가능하도록 설치될 수 있다. 에피웨이퍼(100)의 검사를 위하여 하우징(H)이 아래쪽으로 이동되거나 또는 양극 프로브(20a)가 아래쪽으로 이동될 수 있고 에피웨이퍼(100)에 양극 프로브(20)가 접촉되면 엘이디 광이 발생될 수 있다. 발생된 광은 광 유입구(451)를 통하여 적분구(45)의 내부로 유입되고 광 탐지 센서(41)에 의하여 탐지되어 전기적 신호로 변환되어 제어 장치로 전달될 수 있다. 다른 한편으로 엘이디 광은 광 파이버(352)로 전송이 되어 분광계와 같은 장치에 의하여 스펙트럼 분석을 위하여 사용될 수 있다.

적분구(45)의 내부는 반사 코팅이 될 수 있고 필요에 따라 양극 프로브(20)의 외부도 반사 코팅이 될 수 있다. 설계에 따라 다수 개의 양극 프로브(20)가 적분구(45) 내부에 설치되거나 또는 각각의 접촉이 되는 다수 개의 양극 프로브(20) 각각이 서로 다른 적분구(45) 내부에 배치될 수 있다.

위와 같은 구조는 광 손실이 없이 에피웨이퍼(100)의 탐지가 가능하도록 하면서 이와 동시에 발생되는 엘이디 광의 탐지 분율(유입량/발생량)이 일정하도록 한다는 장점을 가진다. 다양한 구조를 가지는 적분구(45)가 본 발명에 따른 검사 장치에 적용이 될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 또한 예를 들어 광을 정해진 방향으로 유도하기 위한 반사경, 렌즈 또는 위에서 설명된 빔 스플리트와 같은 장치가 적분구(45)에 설치될 수 있다. 본 발명의 이와 같은 장치의 설치 여부에 의하여 제한되지 않는다.

아래에서 본 발명에 따른 검사 장치에 의하여 에피웨이퍼가 검사가 되는 과정에 대하여 설명된다.

도 5는 본 발명에 따른 에피웨이퍼의 검사 장치의 작동 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 에피웨이퍼의 검사를 위하여 에피웨이퍼가 검사 베이스의 검사 홀에 고정될 수 있다(S51). 에피웨이퍼의 이동 또는 고정은 예를 들어 로봇 암과 같은 자동 이송 장치에 의하여 이루어질 수 있다. 에피웨이퍼가 이송이 되어 고정이 되면 음극 프로브가 에피웨이퍼의 측면에 접촉될 수 있다(S52). 음극 프로브는 검사 홀의 둘레 면에 다수 개가 배치될 수 있다.

음극 프로브의 접촉이 확인이 되면 양극 프로브가 검사 홀의 위치로 이동될 수 있다(S53). 이동된 양극 프로브는 레이저 센서와 같은 장치에 의하여 접촉을 위하여 필요한 하강 거리를 측정할 수 있다(S53). 그리고 하강 거리가 결정되면 양극 프로브가 하강하게 된다(S55). 양극 프로브가 에피웨이퍼와 위쪽 표면과 접촉하기 전에 미리 접촉 저항 또는 접촉 압력이 측정될 수 있고 그리고 접촉 저항 또는 접촉 저항이 정해진 설정 범위 내에 있는지 여부가 판단될 수 있다(S551). 만약 미리 설정된 범위 내에 있지 않다면(NO) 다시 양극 프로브의 하강 거리가 조절이 되어 하강이 될 수 있다(S55). 이와 달리 만약 미리 설정된 범위 내에 있다면(YES) 전원에 의하여 전류가 인가될 수 있고(S56) 양극 프로브가 접촉이 된 위치에서 엘이디 광이 발생될 수 있다. 발생된 빛은 광 탐지 센서에 의하여 탐지되거나 또는 광 파이버를 통하여 전송이 될 수 있다. 그리고 광도 및 파장 계측이 이루어질 수 있다(S57).

하나의 접촉 위치에서 검사가 완료되면 양극 프로브는 다음 측정 위치로 이동이 될 수 있고(S58) 해당 위치에 대한 검사가 진행될 수 있다. 검사 지점은 미리 프로그램에 따라 결정될 수 있고 검사 위치가 마지막 측정 포인트에 해당되는지 여부가 판단될 수 있다(S581). 만약 해당 위치가 마지막 특정 포인트가 아니라면(NO) 다른 지점에 대하여 검사가 진행될 수 있다(S57). 이에 비하여 해당 위치가 마지막 특정 포인트라면(YES) 에피웨이퍼가 검사 홀로부터 이송이 되어 다음 공정을 위하여 준비될 수 있다. 그리고 새로운 에피웨이퍼가 검사 홀로 이송이 되어 동일 또는 유사한 검사 과정이 진행될 수 있다.

도 5에 제시된 검사 과정은 예시적인 것으로 다양한 형태로 에피웨이퍼에 대한 전기적 또는 광학적 특성이 본 발명에 따른 검사 장치 또는 검사 방법으로 조사될 수 있다.

본 발명에 따른 검사 방법은 에피층(epi-layer)만이 형성된 엘이디 에피 웨이퍼 상태에서 직접 검사를 하여 전기 및 전광 특성을 검사하는 것에 의하여 에피 형성 단계에서 웨이퍼의 품질과 수율의 예측이 가능하도록 한다. 이로 인하여 미리 결정된 특성 범위를 벗어나는 웨이퍼를 제거하는 것에 의하여 팹 공정에 따른 제조비용의 감소될 수 있도록 하면서 생산성이 향상될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 검사 방법은 PL 검사 방법에서 발생될 수 있는 엘이디 칩과 에피웨이퍼 사이의 특성 차이로 인한 검사 오차가 방지될 수 있도록 하면서 PL 검사 방법으로 검사가 될 수 없는 전기적 특성의 검사가 가능하도록 한다는 장점을 가진다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

100: 에피웨이퍼 101, 201: 커넥터
102: 음극 단자 102a: 접촉면
103: 탄성 이동 유닛 104: 이동 블록
105: 이동 돌기 110: 사파이어기판
120: n-GaN 층 130: MQW (Multi Quantum Well)층
140: p-GaN 층
210: 높이 기준 유닛 220: 전원
202: 양극 단자 230: 레이저 변위 센서
240: 홀더 270: 하중 조절 장치
400: 검사 베이스 401: 검사 홀
402: 이동 홈

10: 음극 프로브 15: 전원
20, 20a, 20b, 20c: 양극 프로브 21: 홀더
22: Z-축 이동 유닛 23: 체결 블록
24: 체인저 26: 클램프
27: 프로브 제거 박스 28: 프로브 셋
30a, 30b: 광 탐지 센서 31:스위치 제어 장치
35: 카메라 모듈 351: 광학 카메라
352: 광 파이버 353: 빔 스프리트
354: 하우징 36: 클리닝 유닛
361: 헤드 41: 광 탐지 센서
42: 프로브 홀더 44: 체결 브래킷
45: 적분구 451: 광 유입구
61: 레이저 장치 62: 탐지 장치
64: 가열 도구 67: 가열 장치
631: 인듐 볼 641: 마이너스 전극

Claims (10)

1. 사파이어 기판(110), 사파이어 기판(110)의 위쪽에 결정 축 성장에 의하여 형성된 n-질화갈륨(n-GaN) 층(120); n-질화갈륨 층(120)의 위쪽에 형성된 발광 층(Multi Quantum Well)(130) 및 p-질화갈륨(p-GaN) 층(140)을 포함하는 에피웨이퍼(100)의 검사 방법에 있어서,
   상기 에피웨이퍼의 측면을 통하여 n-질화갈륨 층(120)에 연결된 음극 프로브(10)와 상기 에피웨이퍼의 위쪽으로부터 p-질화갈륨 층(140)에 연결된 적어도 하나의 양극 프로브(20) 사이에 전류를 인가하여 발광 층(130)에서 발광된 빛을 탐지하여 에피웨이퍼(100)의 전기적 및 광학적 특성을 검사하는 것을 특징으로 하는 에피웨이퍼의 검사 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 음극 프로브(10)의 음극 단자(102)는 n-질화갈륨 층(140) 측면의 곡률 반경에 대응되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 에피웨이퍼의 검사 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 양극 프로브(20)의 양극 단자(202)는 높이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 에피웨이퍼의 검사 방법.
4. 사파이어 기판(110), 사파이어 기판(110)의 위쪽에 결정 축 성장에 의하여 형성된 n-질화갈륨(n-GaN) 층(120); n-질화갈륨 층(120)의 위쪽에 형성된 발광 층(Multi Quantum Well)(130) 및 p-질화갈륨(p-GaN) 층(140)을 포함하는 에피웨이퍼(100)의 검사 장치에 있어서,
   상기 에피웨이퍼의 측면을 통하여 n-질화갈륨 층(120)에 연결되는 음극 프로브(10);
   상기 에피웨이퍼의 위쪽으로부터 p-질화갈륨 층(140)에 연결되면서 높이 조절이 가능한 적어도 하나의 양극 프로브(20);
   에피웨이퍼(100)의 위쪽 또는 아래쪽에 설치되는 광 탐지 센서(30a, 30b)를 포함하는 에피웨이퍼의 검사 장치.
5. 청구항 4에 있어서, 각각의 양극 프로브(20)는 교체 가능한 것을 특징으로 하는 에피웨이퍼의 검사 장치.
6. 청구항 4에 있어서, 양극 프로브(20)의 높이 조절을 위한 레이저 변위 센서(230) 또는 자동 하중 조절 장치(270)를 더 포함하는 에피웨이퍼의 검사 장치.
7. 청구항 4에 있어서, 광 탐지 센서(30a, 30b)는 빔 스플리트(353)를 가진 카메라 모듈이 되는 것을 특징으로 하는 에피웨이퍼의 검사 장치.
8. 청구항 4에 있어서, 에피웨이퍼(100)의 표면에 플라즈마를 조사할 수 있는 클리닝 유닛(36)을 더 포함하는 에피웨이퍼의 검사 장치.
9. 청구항 4에 있어서, 에피웨이퍼(100)로부터 발광되는 빛을 수집하기 위한 적분구(45)를 더 포함하고, 양극 프로브(20)는 적분구(45) 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 에피웨이퍼의 검사 장치.
10. 삭제

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