KR101940230B1 - 쏠라셀 웨이퍼 검사용 v-프로브장치 - Google Patents

Abstract

셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치가 개시된다. 실시예에 따르면, 지면에 지지되는 지지판과, 지지판의 상부에 수직하게 형성된 거치대와, 거치대의 상단에 형성되어 웨이퍼가 안착되는 장착대; 장착대의 상부에 이격되어 배치되며 공간이 내측에 형성된 고정대; 장착대와 고정대를 연결하며 고정대의 상하 작동을 유발하는 승강부; 고정대에 다수로 설치되며 상기 웨이퍼에 전류 및 전압을 공급하는 테스트 유닛; 장착대의 상부에 형성되어 웨이퍼에 빛을 조사하는 검사용 조명장치; 장착대와 고정대에 각기 상이한 전극을 공급하는 전원부; 검사용 조명장치와 테스트 유닛 및 전원부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 테스트 유닛은 검사용 조명장치의 빛을 통과시키는 투광수단을 포함하여 웨이퍼에 그림자가 형성되지 않도록 한 것이다.
이에 따르면, 검사용 조명장치로부터 조사되는 빛이 테스트 유닛으로 인해 그림자가 생기지 않도록 빛 투과율이 보장될 수 있도록 하여 태양전지 셀용 웨이퍼의 수율이 향상될 수 있으며, 각 버스 바의 결합 및 분리가 용이하여 유지 보수가 편하고 개별적으로 버스 바를 교체할 수 있어 유지비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

쏠라셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치{V-probe apparatus for solar Cell Wafer Inspection Equipment}

개시되는 내용은 쏠라셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 웨이퍼의 표면에 형성된 칩핑 또는 오염(stain) 등의 결함의 유무를 검사함에 있어서, 웨이퍼 표면에 검사불능영역이 존재하지 않도록 하여 정확한 웨이퍼 표면 검사가 이루어지도록 하는 쏠라셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

웨이퍼는 단결정 실리콘으로 구성된 단결정 웨이퍼(single crystalline wafer)와 다결정 실리콘으로 구성된 다결정 웨이퍼(poly crystalline wafer)으로 분류된다.

단결정 웨이퍼는 주로 반도체용으로 사용되고, 다결정 웨이퍼는 주로 태양광 모듈용으로 사용된다.

쏠라 셀의 제조에 사용되는 태양전지 셀용 웨이퍼는 다결정 실리콘 잉곳을 여러 개의 직육방체로 절단하여 잉곳 부재(이렇게 분할된 잉곳 부재를 브릭(brick) 또는 칼럼(column)이라 함)를 제조하고, 잉곳 부재를 와이어 쏘(wire saw) 절단 방식 등을 이용하여 두께가 얇은 웨이퍼로 슬라이싱함으로써 제조된다.

잉곳 부재를 와이어 쏘 절단 방식을 이용하여 절단할 때 와이어와 잉곳이 만나는 부분에 연마재(abrasive)가 함유된 슬러리(slurry)를 분사하여 잉곳 부재를 얇은 웨이퍼로 슬라이싱하거나, 다이아몬드 미립자와 같은 미세한 연마재가 고착되어 있는 와이어를 이용하여 잉곳 부재를 슬라이싱하는 방식이 사용되고 있다.

이렇게 제조된 웨이퍼는 웨이퍼를 처리하는 각각의 공정 전후로 웨이퍼에 오염물질이 잔류하는지 여부 및 웨이퍼에 칩핑과 같은 결함이 있는지 여부를 검사하는 검사공정을 수행하게 된다.

웨이퍼의 표면에 형성된 칩핑 또는 오염(stain) 등 결함 유무를 검사하기 위해서는 웨이퍼 표면에 전체적으로 균일한 빛을 조사하면서 셀 웨이퍼의 표면을 검사하여 웨이퍼 표면의 검사영역 내에 칩핑 또는 오염(stain) 등의 결함이 존재하는지 여부를 판단하게 된다.

쏠라셀의 검사 및 측정방식은 E/L 방법(Electro luminescence Inspection)과 IV(Electric current & Voltage) 방법이 있다.

E/L방법은 암실내에서 쏠라셀에 저 전류를 인가하면 근적외선 파장의 발광하는 빛을 이용하여 셀 패턴의 단락, 미세 균열, 오염 등을 검사하게 된다.

IV방법은 쏠라셀에 빛을 인가한 후 발생된 전류와 전압량을 측정하여 효율을 검사하는 방식이다.

이외에 암실내에서 쏠라셀에 일정량의 조명을 비춰 셀의 색상 별로 구분하는 것으로 모듈 제작시 같은 색상의 셀로 조합할 수 있는 색상 검사법이 있다.

또한 쏠라셀에 저전류를 인가하고 주파수에 맞는 레이저 값을 인가하여 검사하는 P/L 방법이 있다.

한국 공개특허 10-2013-0030530호.

개시되는 내용은 쏠라셀에 형성된 미세폭(Fine Pitch) 전극에 가능한 많은 수직접촉핀(Vertical Contact Pin)이 접촉할 수 있도록 배치하여 최대의 전류 및 전압을 측정할 수 있도록 하여 최대 효율의 정밀한 검사가 가능한 쏠라셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에 관련된다.

또한 진공압을 통해 쏠라셀이 수직접촉핀에 직접 접촉될 수 있도록 함으로써 단순한 구조로 제작 가능하고, 반도체 Test 공정에서 경험하고 검증된 수직 접촉 방법을 활용하여 구조적으로 안정된 저가형 검사 장치에 관련된다.

실시예의 목적은, 진공흡입홀이 상부에 다수 형성되고 일측에 진공흡입포트가 형성되어 외부로부터 진공흡입력이 발생되어 진공흡입홀을 통해 진공흡입되도록 하는 진공홀더; 진공홀더의 상부에 부착되는 피씨비; 피씨비의 상면 및 하면의 가장자리에 부착되어 진공 영역을 형성하는 패킹; 피씨비의 상부에 결합되며 셀 웨이퍼가 안착되는 진공블럭;을 포함하고, 상기 피씨비는, 기판의 상면에 연속적으로 교호 형성되는 양극 전원이 공급되는 양극 핑거와 음극 전원이 공급되는 음극 핑거; 양극 핑거에 한쌍으로 형성되는 양극 전압핀홀더과 양극 전류핀홀더; 음극 핑거에 한쌍으로 형성되는 음극 전압핀홀더과 음극 전류핀홀더;을 포함하며, 상기 양극 전압핀홀더, 음극 전류핀홀더, 음극 전압핀홀더, 음극 전류핀홀더을 각각 연결하는 도전선이 복수개 형성되어 이루어진 쏠라셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에 의해 달성될 수 있다.

개시된 실시예에 따르면, 박판형 쏠라셀을 검사하기 위해 기구를 사용하지 않고 진공압에 의해 고정시킬 수 있어 파손을 방지할 수 있으며, 전류와 전압의 음극 및 양극에 대응하는 4개의 단자를 구비한 피씨비를 적용함으로써 전류, 전압 측정의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치를 나타낸 분해사시도,
도 3은 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에 대한 부분 절개 사시도,
도 4는 상기 도 3에 대한 정단면도,
도 5는 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에서 '피씨비'에 대한 개념도,
도 6은 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에서 '피씨비'를 나타낸 평면도.

이하 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치를 나타낸 분해사시도, 도 3은 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에 대한 부분 절개 사시도, 도 4는 상기 도 3에 대한 정단면도, 도 5는 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에서 '피씨비'에 대한 개념도, 도 6은 본 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치에서 '피씨비'를 나타낸 평면도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치는, 진공흡입홀이 상부에 다수 형성되고 일측에 진공흡입포트(120)가 형성되어 외부로부터 진공흡입력이 발생되어 진공흡입홀을 통해 진공흡입되도록 하는 진공홀더(100); 진공홀더(100)의 상부에 부착되는 피씨비(200); 피씨비(200)의 상면 및 하면의 가장자리에 부착되어 진공 영역을 형성하는 패킹(300); 피씨비(200)의 상부에 결합되며 셀 웨이퍼(W)가 안착되는 진공블럭(400);을 포함하여 구성된다.

상기 진공홀더(100)는 대략 사각형으로 형성되며, 측면에 다수의 진공흡입포트(120)가 형성되어 이 진공흡입포트(120)에 외부의 진공발생장치(미도시)의 호스가 연결되도록 하고, 내부에는 진공흡입관(미도시)이 배열되며, 상면에는 다수의 진공흡입홀이 형성된다.

따라서 진공흡입력이 발생되면 다수의 진공흡입홀에 균일하게 흡입압이 발생됨으로써 그 상부의 셀 웨이퍼(W)를 하방으로 당기면서 흡착하게 된다.

진공 홀더(100)의 상면에는 복수의 정렬 핀(150)이 수직하게 형성된다. 정렬 핀(150)은 후술될 프레임(600)이 관통 결합되며 정확한 위치를 잡을 수 있게 보조하게 된다.

상기 피씨비(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상면에 연속적으로 교호 형성되는 양극 전원이 공급되는 양극 핑거(220)와 음극 전원이 공급되는 음극 핑거(210); 양극 핑거(220)에 한쌍으로 형성되는 양극 전압핀홀더(230)과 양극 전류핀홀더(240); 음극 핑거(210)에 한쌍으로 형성되는 음극 전압핀홀더(250)과 음극 전류핀홀더(260);을 포함한다.

또한 양극 전압핀홀더(230), 양극 전류핀홀더(240), 음극 전압핀홀더(250), 음극 전류핀홀더(260)을 각각 연결하는 도전선(L1~L4)이 복수개 형성되어 이루어진다.

피씨비(200)의 상면에 직선형상의 양극 핑거(220)와 음극 핑거(210)가 동일한 간격으로 번갈아가면서 형성된다.

양극 핑거(220) 및 음극 핑거(210) 각각은 폭은 200㎛, 양극 핑거(220)와 음극 핑거(210) 간의 거리는 500㎛가 바람직하다.

양극 전압핀홀더(230)과 양극 전류핀홀더(240) 및 도전선(L1,L2)가 한쌍을 이루며 양극 핑거(220)에 접촉되어 형성된다.

음극 전압핀홀더(250)과 음극 전류핀홀더(260) 및 도전선(L3,L4)가 한쌍을 이루면 음극 핑거(210)에 접촉되어 형성된다.

상기 진공블럭(400)은 피씨비(200)의 형상과 동일한 사각형으로 형성되고, 바람직하게는 피씨비(200)의 면적 보다 약간 크게 형성된다.

진공블럭(400)에는 상하 관통되는 다수의 핀홀더(430)가 형성되고, 각각의 핀홀더(430)에는 접속핀(500)이 삽입되어 결합된다.

핀홀더(430)는 진공블럭(400)에 수직하게 결합되며 상하 관통 형성된 파이프(432)와, 파이프(432)의 상부 내측으로 삽입되는 캡(434)으로 구성된다.

파이프(432)의 내부에 접속핀(500)이 삽입되고, 캡(434)의 내측에 탐침(520)이 삽입되며, 캡(434)은 파이프(432) 보다 직경이 작게 형성되어 상하로 슬라이딩될 수 있다.

바람직하게는 핀홀더(430)의 상부 일부분이 진공블럭(400)의 상면으로 돌출되어 노출되도록 하고, 접속핀(500)의 상단이 핀홀더(430)의 상단으로부터 상부로 돌출되어 셀 웨이퍼(W)를 지지하도록 하고, 상기 접속핀(500)의 하단이 피씨비(200)에 연결되도록 한다.

상기 접속핀(500)은, 핀홀더(430)에 삽입되는 판상부(540)와, 상기 판상부(540)의 상부에 가늘게 형성되는 탐침(520)과, 상기 판상부(540)의 하부에 가늘게 형성되는 연결바(560)와, 상기 연결바(560)의 하부에 형성되어 피씨비(200)에 접촉되는 하단바(580)로 이루어진다.

판상부(540)와 하단바(580) 사이를 연결하는 연결바(560)는 가늘게 형성됨으로서 탄성력을 발휘할 수 있고, 아울러 탐침(520)도 연결바(560)와 동일 또는 유사하게 가늘게 형성됨으로써 약간의 탄성력을 발휘할 수 있게 된다.

따라서 진공흡입력에 의해 셀 웨이퍼(W)가 하방으로 당겨짐에 따라 탐침 및 연결바(560)가 일시적으로 휘어지면서 탄발력이 생성되고, 진공흡입력이 해제되면 복원력이 작용함에 따라 셀 웨이퍼(W)를 밀어 상승시키게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 피씨비(200)의 일측에는 전압용 커넥터(C3)가 형성되고, 전압용 커넥터(C3)는 음극 전압핀홀더(250)과 양극 전압핀홀더(230)에 각기 연결된 도전선(L3,L1)이 연결되어 구성된다.

상기 피씨비(200)의 타측에는 음극 전류핀홀더(260)에 연결된 도전선(L4)이 연결되는 음극 커넥터(C1)와, 양극 전류핀홀더(240)에 연결된 도전선(L2)이 연결되는 양극 커넥터(C2)가 형성된다.

전압용 커넥터(C3)는 중간에 형성되고, 그 양측으로 음극 커넥터(C1) 및 양극 커넥터(C2)가 형성된다.

한편 상기 피씨비(200)의 외곽에 프레임(600)이 결합된다. 프레임(600)의 일측에는 전압용 커넥터(C3), 양극 커넥터(C2) 및 음극 커넥터(C1)가 삽입되도록 홈이 형성된다.

상기 프레임(600)은 대략 사각형으로 형성되고, 중앙에는 셀 웨이퍼(W)가 삽입되는 공간(620)이 형성되고, 가장자리에는 정렬 핀(150)에 대응되는 통공이 형성된다.

따라서 프레임(600)의 통공에 정렬 핀(150)이 관통하여 결합됨으로써 정확한 위치를 잡아 결합될 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

진공홀더(100)의 상부에 피씨비(200)를 부착하고, 피씨비(200)의 상부에 진공블럭(400)을 장착하되, 피씨비(200)의 상,하면 테두리에는 패킹(300)이 삽입되어 진공흡입력이 누설되지 않도록 기밀작업을 한다.

이후 진공블럭(400)의 외주연에 형성된 정렬 핀(150)에 프레임(600)을 결합시켜 정위치에 위치되도록 하고, 프레임(600)의 중앙 공간(620)에 셀 웨이퍼(W)를 삽입하여 진공블럭(400)의 상면에 안착되도록 한다.

안착된 셀 웨이퍼(W)는 접속핀(500)의 상부 탐침(520)에 지지되어 진공블럭(400)의 상면과 이격되어 소정 높이에 위치하게 된다.

이후 진공블럭(400)에 진공흡입력이 작동되면, 진공흡입력에 의해 셀 웨이퍼(W)가 하방으로 당겨짐에 따라 탐침(520) 및 연결바(560)가 일시적으로 만곡지게 휘어지면서 진공블럭(400)의 상면에 근접할때까지 하강하게 된다.

이렇게 셀 웨이퍼(W)가 하강하면서 가압된 접속핀(500)의 하단바가 피씨비(200)에 접촉됨으로써 양극 및 음극 전압과 양극 및 음극 전류가 인가되면서 특성을 검사하게 되고, 불량여부를 판단하게 된다.

이후 진공흡입력이 해제되면 접속핀(500)의 복원력에 의해 셀 웨이퍼(W)를 밀어 상승시킴으로서 접속핀(500)의 하단바가 피씨비(200)와 이격되어 대기 상태에 놓이게 된다.

비록 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

100 : 진공홀더 200 : 피씨비
300 : 패킹 400 : 진공블럭
W : 셀 웨이퍼 120 : 진공흡입포트
210 : 음극 핑거 220 : 양극 핑거
230 : 양극 전압핀홀더 240 : 양극 전류핀홀더
250 : 음극 전압핀홀더 260 : 음극 전류핀홀더
L1~L4 : 도전선 400 : 진공블럭
430 : 핀홀더 500 : 접속핀
520 : 탐침 540 : 판상부
560 : 연결바 580 : 하단바

Claims (6)

1. 진공흡입홀이 상부에 다수 형성되고 일측에 진공흡입포트가 형성되어 외부로부터 진공흡입력이 발생되어 진공흡입홀을 통해 진공흡입되도록 하고, 상면에는 복수의 정렬 핀이 형성된 진공홀더;
   진공홀더의 상부에 부착되는 피씨비;
   피씨비의 상면 및 하면의 가장자리에 부착되어 진공 영역을 형성하는 패킹;
   피씨비의 상부에 결합되며 셀 웨이퍼가 안착되는 진공블럭;을 포함하고,
   상기 피씨비는
   기판의 상면에 연속적으로 교호 형성되는 양극 전원이 공급되는 양극 핑거와 음극 전원이 공급되는 음극 핑거;
   양극 핑거에 한쌍으로 형성되는 양극 전압핀홀더과 양극 전류핀홀더;
   음극 핑거에 한쌍으로 형성되는 음극 전압핀홀더과 음극 전류핀홀더;를 포함하며,
   상기 양극 전압핀홀더, 음극 전류핀홀더, 음극 전압핀홀더, 음극 전류핀홀더을 각각 연결하는 도전선이 복수개 형성되어 이루어진 것이며,
   상기 양극 전압핀홀더와 양극 전류핀홀더를 순차적으로 연결하는 한쌍의 도전선이 양극 핑거에 접촉되어 형성되고,
   상기 음극 전압핀홀더와 음극 전류핀홀더를 순차적으로 연결하는 한쌍의 도전선이 음극 핑거에 접촉되어 형성되며,
   상기 진공블럭은
   상하 관통되게 다수의 핀홀더가 형성되고, 각각의 핀홀더에는 접속핀이 삽입되며,
   상기 접속핀의 상단이 상면으로 노출되어 셀 웨이퍼를 지지하고,
   상기 접속핀의 하단이 피씨비에 연결되며,
   상기 접속핀은
   핀홀더에 삽입되는 판상부;
   상기 판상부의 상부에 가늘게 형성되는 탐침;
   상기 판상부의 하부에 가늘게 형성되는 연결바;
   상기 연결바의 하부에 형성되어 피씨비에 접촉되는 하단바;를 포함하고,
   상기 핀홀더는 진공블럭에 수직하게 결합되며 상하 관통 형성된 파이프와, 상기 파이프의 상부 내측으로 삽입되는 캡으로 구성되고,
   상기 파이프의 내부에 접속핀이 삽입되고, 상기 캡의 내측에 탐침이 삽입되며, 캡은 파이프 보다 직경이 작게 형성되어 상하로 슬라이딩될 수 있도록 한 것이며,
   상기 피씨비의 일측에는 전압용 커넥터가 형성되고,
   상기 전압용 커넥터는 음극 전압핀홀더과 양극 전압핀홀더에 각기 연결된 도전선이 연결되고,
   상기 피씨비의 타측에는 음극 전류핀홀더에 연결된 도전선이 연결되는 음극 커넥터와, 양극 전류핀홀더에 연결된 도전선이 연결되는 양극 커넥터가 형성되며,
   상기 피씨비의 외곽에 결합되는 프레임을 포함하고,
   상기 프레임은 중앙에는 셀 웨이퍼가 삽입되는 공간이 형성되고, 가장자리에는 정렬 핀에 대응되는 통공이 형성되는 것으로,
   상기 프레임의 통공에 진공홀더의 상면에 형성된 정렬 핀이 관통하여 결합되는 것을 특징으로 하는 쏠라셀 웨이퍼 검사용 V-프로브장치.
   
   
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