KR102579029B1 - 광전자소자의 결함 분석용 현미경 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광전자소자의 결함 분석용 현미경에 관한 것으로, 광전자소자의 플립칩 제조 후 전계 인가시 고배율 현미경으로 표면 및 배면을 동시에 관찰하여 결함을 분석하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 원형 투명척 위에 광전자소자 칩 시료가 올려지는 시료 이동 스테이지, 광전자소자 칩 시료의 전극에 전원을 공급하는 프로브팁이 장착되고 프로브팁을 이동시키는 프로브팁 포지셔너, 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지를 확대하여 관찰하거나 촬상할 수 있게 하는 상부 현미경, 광전자소자 칩 시료의 표면광에 대한 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석하는 표면광 스펙트럼 분석부, 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 확대하여 관찰하거나 촬상할 수 있게 하는 하부 현미경, 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광을 검출하는 적외선 검출 광학경로, 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출된 가시광을 검출하는 가시광 검출 광학경로, 및 광전자소자 칩 시료의 배면광에 대한 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석하는 배면광 스펙트럼 분석부를 포함하여, 광전자소자 칩 시료의 전계 인가시 고배율 현미경으로 표면 및 배면을 동시에 관찰하여 결함 여부와 위치 등을 추가의 결함 분석 장비나 과정없이도 신속하고 정확하게 분석할 수 있게 한다.
이를 위하여 본 발명은 원형 투명척 위에 광전자소자 칩 시료가 올려지는 시료 이동 스테이지, 광전자소자 칩 시료의 전극에 전원을 공급하는 프로브팁이 장착되고 프로브팁을 이동시키는 프로브팁 포지셔너, 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지를 확대하여 관찰하거나 촬상할 수 있게 하는 상부 현미경, 광전자소자 칩 시료의 표면광에 대한 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석하는 표면광 스펙트럼 분석부, 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 확대하여 관찰하거나 촬상할 수 있게 하는 하부 현미경, 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광을 검출하는 적외선 검출 광학경로, 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출된 가시광을 검출하는 가시광 검출 광학경로, 및 광전자소자 칩 시료의 배면광에 대한 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석하는 배면광 스펙트럼 분석부를 포함하여, 광전자소자 칩 시료의 전계 인가시 고배율 현미경으로 표면 및 배면을 동시에 관찰하여 결함 여부와 위치 등을 추가의 결함 분석 장비나 과정없이도 신속하고 정확하게 분석할 수 있게 한다.
Description
본 발명은 광전자소자의 결함 분석용 현미경에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광전자소자의 플립칩 제조 후 전계 인가시 발광부위를 고배율 현미경으로 표면 및 배면을 동시에 관찰하고 결함이 있는 경우 장파장 적외선으로 감지하여 결함 여부 및 위치를 추가의 결함 분석 장비나 과정 없이도 신속하고 정확하게 분석할 수 있는 광전자소자의 결함 분석용 현미경에 관한 것이다.
일반적으로 결함분석 현미경은 가시광 관찰을 통해 소자의 표면 및 발광소자의 양극에 전계주입시 광발산을 검사할 수 있는데, 광전자소자의 결함은 가시광 영역에서 관찰이 불가하여, 780nm 이상의 적외선 영역 대의 광 검출이 필요하다.
광다이오드(PD), 발광다이오드(LED), 레이저다이오드(LD) 류의 광전자 소자들에 있어 고장이 발생하는 것은 대부분 결함들에 캐리어들이 집중되어 금속 전극이 끊어지거나 채널이 망가지는 경우에 의해서 발생하며, 이러한 고장 부위의 열 발생으로 빈의 복사법칙에 의해 약 10㎛의 적외선이 발생하게 되므로 이를 회로 단위에서 적외선 및 실제 가시광 이미지와 비교할 수 있으면 고장이 발생되는 영역을 정확하게 찾아낼 수 있게 된다.
그러나 종래 사용되고 있는 비파괴 검사 장비는 x선을 조사하거나 레이저를 사용하여 결함을 검출하며, 공기를 매질로 사용하는 광학 현미경은 적외선을 검출할 수 있는 광학계가 없어 광전자소자의 결함 분석이 불가하므로 별도의 장비를 통해 결함 분석을 추가로 진행해야 하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 광전자소자의 플립칩 제조 후 전계 인가시 발광부위를 고배율 현미경으로 표면 및 배면을 동시에 관찰하고 결함이 있는 경우 장파장 적외선으로 감지하여 결함 여부와 위치 등을 추가의 결함 분석 장비나 과정없이도 신속하고 정확하게 분석할 수 있게 함으로써 제조공정의 단순화 및 제조원가 절감에 기여할 수 있는 광전자소자의 결함 분석용 현미경을 제공하고자 한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 전극이 구비된 광전자소자 칩 시료가 올려지는 원형 투명척이 구비되고 광전자소자 칩 시료를 X,Y 방향으로 이동할 수 있는 시료 이동 스테이지, 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 전극에 접촉되어 전원을 공급하는 프로브팁이 장착되고 광전자소자 칩 시료의 전극에 접촉시키기 위하여 프로브팁을 이동시키는 프로브팁 포지셔너, 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지를 확대하여 상부 접안렌즈를 통해 관찰하거나 표면 이미지 촬상용 상부 금속 광학경로를 통해 표면 관찰용 카메라로 촬상할 수 있게 하는 상부 현미경, 광전자소자 칩 시료의 표면에서 방출된 광을 상부에서 집광하여 광전자소자 칩 시료의 표면광에 대한 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석하는 표면광 스펙트럼 분석부, 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 확대하여 하부 접안렌즈를 통해 관찰하거나 배면 이미지 촬상용 하부 금속 광학경로를 통해 촬상할 수 있게 하는 하부 현미경, 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광을 검출하여 적외선 광의 세기에 상응하는 검출 출력을 발생시키는 적외선 검출 광학경로, 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출된 가시광을 검출하여 가시광의 세기에 상응하는 검출 출력을 발생시키는 가시광 검출 광학경로, 및 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출된 광을 하부에서 집광하여 광전자소자 칩 시료의 배면광에 대한 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석하는 배면광 스펙트럼 분석부를 포함하는, 광전자소자의 결함 분석용 현미경이다.
본 발명의 광전자소자의 결함분석용 현미경에 의하면, 발광 전자소자 플립칩 제조 후 전계 인가시 발광부위를 고배율 현미경으로 표면 및 배면을 동시에 관찰하고 결함이 있는 경우 장파장 적외선으로 감지하여 결함 위치를 추가의 결함 분석 장비나 과정없이도 신속하고 정확하게 분석할 수 있게 되어, 제조공정의 단순화 및 제조원가 절감에 기여할 수 있는 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경에 탑재된 적외선 검출 광학경로의 상세도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경에 탑재된 가시광 검출 광학경로의 상세도이다.
도 5의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경에서 적외선 검출 광학경로 및 가시광 검출 광학경로를 통해 촬영되는 정상 광전자소자 및 불량 광전자소자의 촬영 이미지를 예시한 참고 사진들이다.
도 2는 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경에 탑재된 적외선 검출 광학경로의 상세도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경에 탑재된 가시광 검출 광학경로의 상세도이다.
도 5의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경에서 적외선 검출 광학경로 및 가시광 검출 광학경로를 통해 촬영되는 정상 광전자소자 및 불량 광전자소자의 촬영 이미지를 예시한 참고 사진들이다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경의 구성과 동작 및 그에 의한 작용 효과를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1과 도 2는 각각 본 발명에 의한 광전자소자의 결함 분석용 현미경의 정면도와 측면도이고, 도 3과 도 4는 각각 본 발명에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경에 탑재된 적외선 검출 광학경로와 가시광 검출 광학경로의 상세도로서, 본 발명의 광전자소자의 결함 분석용 현미경은 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 시료 이동 스테이지(110), 프로브팁 포지셔너(120), 상부 현미경(130), 표면광 스펙트럼 분석부(140), 하부 현미경(150), 적외선 검출 광학경로(160), 가시광 검출 광학경로(170), 및 배면광 스펙트럼 분석부(180)를 포함하여 바람직한 실시 형태로 구현될 수도 있다. 이러한 본 발명의 광전자소자의 결함 분석용 현미경은 광조절장치(190)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
시료 이동 스테이지(110)는 전극이 구비된 광전자소자 칩 시료가 올려지는 원형 투명척이 구비되어 광전자소자 칩 시료를 X,Y 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다. 여기서 원형 투명척은 석영으로 제작될 수 있다.
프로브팁 포지셔너(120)는 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 전극에 접촉되어 전원을 공급하는 프로브팁이 장착되고 광전자소자 칩 시료의 전극에 접촉시키기 위하여 프로브팁을 이동시킨다.
상부 현미경(130)은 시료 이동 스테이지(110)의 상부에 위치하며 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지를 확대하고 상부 접안렌즈를 통해 관찰하거나 표면 이미지 촬상용 상부 금속 광학경로를 통해 표면 관찰용 카메라로 촬상할 수 있게 한다. 이를 위하여 상부 현미경(130)은 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 표면을 1X, 2X, 5X, 10X, 20X, 40X, 100X 등의 다양한 배율로 확대하는 다수의 상부 대물렌즈(131), 다수의 상부 대물렌즈(131)가 장착되고 회전 가능하도록 구성되어 원하는 배율의 상부 대물렌즈를 시료 이동 스테이지에 올려진 광전자소자 칩 시료의 표면에 정렬시키는 상부 리볼버(revolver)(132), 다수의 상부 대물렌즈(131)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지를 촬상하는 표면 관찰용 카메라(도면에는 미도시됨) 및 상부 접안렌즈(133)가 구비된 상부 경통(134), 프로브팁과 광전자소자 칩 시료의 전극 간의 전기 주입 관찰을 위해 다수의 상부 대물렌즈(131)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지 촬상용 광학 경로를 형성하는 상부 금속 광학경로(135), 및 상부 현미경의 조명을 제공하는 상부 현미경 광원(136)을 구비한다. 이러한 구성의 상부 현미경(130)은 광전자소자 칩 시료의 상부 이미지 및 광전자소자 칩 시료에서 출사된 광이 출력되도록 상부 경통(134)과 연통된 복수 개의 포트가 구비될 수 있으며, 하나의 포트에는 표면 관찰용 카메라가 장착되어 상부 현미경(130)에서 확대된 상기 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지를 촬상하고, 다른 하나의 포트에는 집광렌즈가 광학적으로 정렬되어 위치될 수 있다. 또한 이러한 상부 현미경(130)에는 모터스테이지에 의해 Z축 초점을 자동으로 조절하여 화면의 초점을 또렷하게 맞추기 위한 상부 포커싱 자동화부(137)가 더 설치될 수 있다.
표면광 스펙트럼 분석부(140)는 집광렌즈를 포함하여 광전자소자 칩 시료의 표면에서 방출된 광을 상부에서 집광하고, 집광된 광전자소자 칩 시료의 표면광에 대한 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석한다.
하부 현미경(150)은 시료 이동 스테이지(110)의 하부에 위치하며, 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 배면을 1X, 2X, 5X, 10X, 20X, 40X, 100X 등의 다양한 배율로 확대하는 다수의 하부 대물렌즈(151), 다수의 하부 대물렌즈(151)가 장착되고 회전 가능하도록 구성되어 원하는 배율의 하부 대물렌즈를 시료 이동 스테이지에 올려진 광전자소자 칩 시료의 배면에 정렬시키는 하부 리볼버(152), 다수의 하부 대물렌즈(151)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 관찰하는하부 접안렌즈가 구비된 하부 경통(154), 프로브팁과 광전자소자 칩 시료의 전극 간의 전기 주입 관찰을 위해 다수의 하부 대물렌즈(131)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지 촬상용 광학 경로를 형성하는 하부 금속 광학경로(155), 및 하부 현미경의 조명을 제공하는 하부 현미경 광원(156)을 구비한다. 이러한 구성의 하부 현미경(150)은 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 확대하여 하부 접안렌즈를 통해 관찰하거나 배면 이미지 촬상을 위한 하부 금속 광학경로를 통해 촬상할 수 있게 한다. 이러한 하부 현미경(150)에는 모터스테이지에 의해 Z축 초점을 자동으로 조절하여 화면의 초점을 또렷하게 맞추기 위한 하부 포커싱 자동화부(157)가 더 설치될 수 있다.
적외선 검출 광학경로(160)는 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 설치되어 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광을 검출하고, 검출된 적외선 광의 세기에 상응하는 검출 출력을 발생시킨다. 이를 위하여 적외선 검출 광학경로(160)는 도 3에 예시된 바와 같이 하부 대물렌즈(151)에 각각 조립 또는 분리되는 다수의 적외선 대물렌즈(161), 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 설치되어 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광의 검출을 위한 광학 경로를 형성하는 적외선 검출 하우징(162), 및 적외선 검출 하우징(162)의 일측부에서 적외선 광을 검출하고 검출된 적외선 광의 세기에 상응하는 검출 출력을 발생시키는 적외선 검출부(163)를 포함하여 구성된다.
적외선 대물렌즈(161)는 하부 대물렌즈(151)에 각각 탈부착 가능하게 조립 또는 분리되는 적외선 수광렌즈로서, 하부 대물렌즈(151)에 조립되어 광전자소자 칩 시료의 배면(결함부위)에서 방출되는 적외선 광을 적외선 검출 하우징(162) 내부로 모아 주는 역할을 한다.
이러한 적외선 대물렌즈(161)가 하부 대물렌즈(151)에 조립되어 있는 경우 광전자소자 칩 시료의 배면(결함부위)에서 가시광 또는 적외선 광이 방출되면 이들 적외선 대물렌즈(161)는 하부 대물렌즈(151)에서 확대된 적외선 광을 한곳으로 모아 적외선 검출 하우징(162) 내부로 전달해 주는 역할을 한다. 반면에 적외선 대물렌즈(161)가 하부 대물렌즈(151)에 조립되어 있지 않은 경우에는 광전자소자 칩 시료의 배면에서 적외선 광이 방출되어도 적외선 광을 적외선 검출 하우징(162) 내부로 모아 줄 수 없게 되므로 하부 대물렌즈(151)에서 확대된 가시광만이 적외선 검출 하우징(162)의 광입사구(162a), 적외선 미러(162c), 및 광출사구(162b)를 그대로 통과하여 가시광 검출 하우징(171)으로 전달될 수 있게 된다.
적외선 검출 하우징(162)은 적외선 대물렌즈(161)의 후단에서 적외선 검출을 위한 광학 경로를 형성하며, 상부와 하부에는 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광 및 가시광의 입사 및 출사가 가능한 광입사구(162a)와 광출사구(162b)가 형성되고, 일측부에는 적외선 검출부(163)가 하우징 내부와 연통 가능하게 설치된다. 또한 내부에는 적외선 광은 적외선 검출부(163) 측으로 반사시키고 가시광은 통과시키는 적외선 미러(162c)가 설치되며, 이러한 적외선 미러(162c)는 지지대(162d)를 따라 하우징 내부에서 전/후진 슬라이드 이동 가능하게 지지 및 고정된다. 또한 이러한 적외선 미러(162c)는 하우징의 외부로 노출되는 인/아웃 조절레버(162e)가 그 일측에 연결되어 인/아웃 조절레버(162e)를 인/아웃 조절하는 동작에 의해 하우징 내부에서 지지대(162d)를 따라 전/후진 슬라이드 이동하면서 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 정위치되거나 광 경로에서 벗어나 수 있게 위치 조정된다.
여기서 적외선 미러(162c)가 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 정위치 조정되어 있는 경우, 광입사구(162a)를 통해 적외선 검출 하우징(162) 내부에 입사된 적외선 광은 적외선 미러(162c)에 의해 반사되어 그 진행경로가 적외선 검출부(163) 측으로 변경될 수 있게 된다. 또한 적외선 검출 하우징(162)의 광입사구(162a)로 입사된 가시광은 적외선 미러(162c)에 의해 반사되지 않고 그대로 적외선 미러(162c)를 통과한 후 광출사구(162b)를 통해 가시광 검출 광학경로(170)로 전달될 수 있게 된다.
반면에 적외선 미러(162c)가 하부 현미경(150)의 광 경로 상에서 벗어난 위치로 조정되어 있는 경우 적외선 검출 하우징(162)의 광입사구(162a)로 입사된 적외선 광은 적외선 미러(162c)에 의해 반사되지 못하여 적외선 검출부(163) 측으로 경로 변경되지 않고 광출사구(162b)를 통해 가시광 검출 광학경로(170)에 그대로 전달될 수 있게 된다. 또한 적외선 검출 하우징(162)의 광입사구(162a)로 입사된 가시광은 그대로 광출사구(162b)를 통해 가시광 검출 광학경로(170)로 전달될 수 있게 된다.
적외선 검출부(163)는 적외선 검출 하우징(162) 내부의 적외선 미러(162c)에서 반사되는 적외선 광을 적외선 검출 하우징(162)의 일측부에서 검출하고, 검출된 적외선 광의 세기에 상응하는 검출 출력을 발생시킴으로서 추후 필요한 소프트웨어 분석 등을 통해 시료 이동 스테이지 상에 올려진 광전자소자 칩 시료의 결함 여부를 검출하거나 결함 위치를 분석할 수 있게 한다.
가시광 검출 광학경로(170)는 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 설치되되 적외선 검출 광학경로(160)의 후단부에 설치되어 하부 대물렌즈(151)에 적외선 대물렌즈(161)가 조립되어 있지 않거나 적외선 미러가 하부 현미경(150)의 광 경로 상에서 벗어난 위치로 조정되어 있을 때 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출된 가시광을 검출하고, 검출된 가시광의 세기에 상응하는 검출 출력을 발생시킴으로써 시료 이동 스테이지 상에 올려진 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 획득하거나 추후 필요한 소프트웨어 분석 등을 통해 스펙트럼을 분석할 수 있게 한다. 이를 위하여 가시광 검출 광학경로(170)는 도 4에 예시된 바와 같이 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출된 가시광 검출을 위한 광학 경로를 형성하는 가시광 검출 하우징(171), 가시광 검출 하우징(171)의 일측부에 설치되어 가시광을 검출하고 검출된 가시광의 세기에 상응하는 검출 출력으로 하부 대물렌즈(151)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 촬상하는 가시광 관찰용 카메라(172)를 포함하여 구성된다.
가시광 검출 하우징(171)은 가시광 검출을 위한 광학 경로를 형성하며, 상부와 하부에는 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 가시광의 입사 및 출사가 가능한 광입사구(171a)와 광출사구(171b)가 형성되고, 일측부에는 가시광 관찰용 카메라(172)가 하우징 내부와 연통 가능하게 설치된다. 또한 내부에는 가시광 관찰용 카메라(172) 측으로 가시광을 반사시키는 가시광 미러(171c)가 설치되며, 가시광 미러(171c)는 지지대(171d)를 따라 하우징 내부에서 전/후진 슬라이드 이동 가능하게 지지 및 고정된다. 이러한 가시광 미러(171c)는 하우징의 외부로 노출되는 인/아웃 조절레버(171e)가 그 일측에 연결되어 인/아웃 조절레버(171e)에 의해 하우징 내부에서 지지대(171d)를 따라 전/후진 슬라이드 이동하면서 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 정위치되거나 광 경로에서 벗어날 수 있게 위치 조정된다.
여기서 가시광 미러(171c)가 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 정위치 조정되어 있는 경우, 하부 대물렌즈(151)에 적외선 대물렌즈(161)가 조립되어 있지 않거나 적외선 미러가 하부 현미경(150)의 광 경로 상에서 벗어난 위치로 조정되어 있을 때 광입사구(171a)를 통해 가시광 검출 하우징(171) 내부에 입사된 가시광은 가시광 미러(171c)에 의해 반사되어 그 진행경로가 가시광 관찰용 카메라(172) 측으로 변경될 수 있게 된다. 반면에 가시광 미러(171c)가 하부 현미경(150)의 광 경로 상에서 벗어난 위치로 조정되어 있는 경우 하부 대물렌즈(151)에 적외선 대물렌즈(161)가 조립되어 있지 않거나 적외선 미러가 하부 현미경(150)의 광 경로 상에서 벗어난 위치로 조정되어 있을 때 가시광 검출 하우징(171)의 광입사구(171a)로 입사된 가시광은 가시광 미러(171c)에 의해 반사되지 못하여 가시광 관찰용 카메라(172) 측으로 경로 변경되지 않고 광출사구(171b)를 통해 배면광 스펙트럼 분석부(180)에 그대로 전달될 수 있게 된다.
가시광 관찰용 카메라(172)는 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 설치되며, 다수의 하부 대물렌즈(151)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 촬상한다.
배면광 스펙트럼 분석부(180)는 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 설치되되가시광 검출 광학경로(170)의 후단부에 설치되며, 하부 집광렌즈를 포함하여 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 가시광을 하부에서 집광하고 집광된 광전자소자 칩 시료의 배면광에 대한 스펙트럼을 측정 및 분석하여 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석한다. 이러한 배면광 스펙트럼 분석부(180)의 일측에는 시료를 관찰하기 위해 현미경의 광원에 광량을 조절하는 광조절장치(190)가 설치되어 구현될 수 있다.
도 5의 (a)와 (b)는 이상과 같은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 광전자소자의 결함 분석용 현미경의 이동스테이지에 발광다이오드(LED)를 광전자소자 칩 시료로 사용하였을 경우, 적외선 검출 광학경로 및 가시광 검출 광학경로를 통해 촬영되는 상태를 예시한 참고 사진들로서, 도 5의 (a)는 정상 광전자소자에서 촬영되는 가시광 이미지와, 적외선 이미지, 및 소프트웨어 오버레이 처리기술에 의해 처리된 후의 가시광+적외선 오버레이 이미지의 예시 사진이고, 도 5의 (b)는 불량 광전자소자에서 촬영되는 가시광 이미지와, 고장위치에서 적외선열이 발생하는 적외선 이미지, 및 소프트웨어 오버레이 처리기술에 의해 처리된 후 고장위치를 확인할 수 있는 가시광+적외선 오버레이 이미지이다.
즉, 광전자소자 칩 시료의 결함 분석을 위해 시료 이동 스테이지(110)의 원형 투명척에 전극이 구비된 광전자소자 칩 시료를 올리고, 프로브팁 포지셔너(120)를 통해 시료 이동 스테이지(110)를 X,Y 방향으로 이동시켜 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 전극에 전원을 공급하는 프로브팁이 접촉될 수 있도록 한 후 프로브팁을 통해 광전자소자 칩 시료의 전극에 전원을 공급하게 되면 정상적인 광전자소자의 배면에서는 도 5a에 예시된 바와 같은 가시광 이미지와 적외선 이미지 및 가시광+적외선 오버레이 이미지가 검출될 수 있게 되며, 불량인 광전자소자에서는 도 5b에 예시된 바와 같은 가시광 이미지와 고장위치에서 적외선열이 발생하는 적외선 이미지, 및 고장위치를 확인할 수 있는 가시광+적외선 오버레이 이미지가 검출될 수 있게 된다.
이로써 본 발명의 광전자소자의 결함 분석 현미경에 의하면, 광전자소자의 스펙트럼 분석 시 결함 검사에 있어 X-선을 사용하지 않고 공기를 매질로 사용하는 광학 현미경에 고배율의 가시광 이미지 획득과 결함부위 이미지를 획득할 수 있는 적외선 검출 광학계를 통합하여 하나의 통합 장비를 구현할 수 있게 되므로 광전자소자 칩 시료의 발광부위를 고배율 현미경으로 표면 및 배면에서 동시에 관찰하고 결함이 있는 경우 장파장 적외선으로 이를 검출하여 적외선 및 실제 가시광 이미지 비교를 통해 고장이 발생되는 결함 여부 및 위치 등을 정확하고 신속하게 찾아낼 수 있게 되며, 따라서 별도의 장비에 의한 추가의 결함 분석 장비나 과정을 생략할 수 있게 하여 제조공정의 단순화 및 제조원가 절감에 기여할 수 있게 하는 이점을 제공한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110 : 시료 이동 스테이지 120 : 프로브팁 포지셔너
130 : 상부 현미경 131 : 상부 대물렌즈
132 : 상부 리볼버 133 : 상부 접안렌즈
134 : 상부 경통 135 : 상부 금속 광학경로
136 : 상부 현미경 광원 137 : 상부 포커싱 자동화부
140 : 표면광 스펙트럼 분석부 150 : 하부 현미경
151 : 하부 대물렌즈 152 : 하부 리볼버
154 : 하부 경통 155 : 하부 금속 광학경로
156 : 하부 현미경 광원 157 : 하부 포커싱 자동화부
160 : 적외선 검출 광학경로 161 : 적외선 대물렌즈
162 : 적외선 검출 하우징 162a,171a : 광입사구
162b,171b : 광출사구 162c : 적외선 미러
162d,171d : 지지대 162e,171e : 인/아웃 조절레버
163 : 적외선 검출부 170 : 가시광 검출 광학경로
171 : 가시광 검출 하우징 171c : 가시광 미러
172 : 가시광 관찰용 카메라 180 : 배면광 스펙트럼 분석부
190 : 광조절장치
130 : 상부 현미경 131 : 상부 대물렌즈
132 : 상부 리볼버 133 : 상부 접안렌즈
134 : 상부 경통 135 : 상부 금속 광학경로
136 : 상부 현미경 광원 137 : 상부 포커싱 자동화부
140 : 표면광 스펙트럼 분석부 150 : 하부 현미경
151 : 하부 대물렌즈 152 : 하부 리볼버
154 : 하부 경통 155 : 하부 금속 광학경로
156 : 하부 현미경 광원 157 : 하부 포커싱 자동화부
160 : 적외선 검출 광학경로 161 : 적외선 대물렌즈
162 : 적외선 검출 하우징 162a,171a : 광입사구
162b,171b : 광출사구 162c : 적외선 미러
162d,171d : 지지대 162e,171e : 인/아웃 조절레버
163 : 적외선 검출부 170 : 가시광 검출 광학경로
171 : 가시광 검출 하우징 171c : 가시광 미러
172 : 가시광 관찰용 카메라 180 : 배면광 스펙트럼 분석부
190 : 광조절장치
Claims (11)
- 전극이 구비된 광전자소자 칩 시료가 올려지는 원형 투명척이 구비되고 광전자소자 칩 시료를 X,Y 방향으로 이동할 수 있는 시료 이동 스테이지(110);
상기 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 전극에 접촉되어 전원을 공급하는 프로브팁이 장착되고 상기 광전자소자 칩 시료의 전극에 접촉시키기 위하여 상기 프로브팁을 이동시키는 프로브팁 포지셔너(120);
상기 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지를 확대하여 상부 접안렌즈를 통해 관찰하거나 표면 이미지 촬상용 상부 금속 광학경로를 통해 표면 관찰용 카메라로 촬상할 수 있게 하는 상부 현미경(130);
상부 집광렌즈를 포함하여 상기 광전자소자 칩 시료의 표면에서 방출된 광을 상부에서 집광하고, 집광된 광전자소자 칩 시료의 표면광에 대한 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석하는 표면광 스펙트럼 분석부(140);
상기 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 하부 대물렌즈로 확대하여 하부 접안렌즈를 통해 관찰하거나 배면 이미지 촬상용 하부 금속 광학경로를 통해 촬상할 수 있게 하는 하부 현미경(150);
상기 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 설치되어 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광을 검출하고, 검출된 적외선 광의 세기에 상응하는 검출 출력을 발생시키는 적외선 검출 광학경로(160);
상기 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 설치되어 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출된 가시광을 검출하고, 검출된 가시광의 세기에 상응하는 검출 출력을 발생시키는 가시광 검출 광학경로(170); 및
하부 집광렌즈를 포함하여 상기 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출된 광을 하부에서 집광하고 집광된 광전자소자 칩 시료의 배면광에 대한 파장 및 세기의 광학적 특성을 분석하는 배면광 스펙트럼 분석부(180);를 포함하고,
상기 적외선 검출 광학경로(160)는,
상기 하부 현미경(150)의 각 하부 대물렌즈에 각각 조립 또는 분리되며 조립시 상기 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광을 수광하는 다수의 적외선 대물렌즈(161);
상기 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 설치되어 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광의 검출을 위한 광학 경로를 형성하는 적외선 검출 하우징(162); 및
상기 적외선 검출 하우징(162)의 일측부에서 적외선 광을 검출하고 검출된 적외선 광의 세기에 상응하는 검출 출력을 발생시키는 적외선 검출부(163);를 포함하며,
상기 적외선 검출 하우징(162)은,
적외선 검출 하우징의 상부와 하부에 각각 형성되며 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 적외선 광 및 가시광을 입사 및 출사시키는 광입사구(162a)와 광출사구(162b); 및 적외선 검출 하우징의 내부에 설치되어 적외선 광은 적외선 검출부(163) 측으로 반사시키고 가시광은 통과시키는 적외선 미러(162c);를 포함하고,
상기 적외선 미러(162c)는,
적외선 검출 하우징 내부에서 지지대(162d)를 따라 전/후진 슬라이드 이동 가능하게 지지 및 고정되되 적외선 검출 하우징의 외부로 노출되는 인/아웃 조절레버(162e)가 그 일측에 연결되어 인/아웃 조절레버(162e)에 의해 적외선 검출 하우징 내부에서 지지대(162d)를 따라 전/후진 슬라이드 이동하면서 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 정위치되거나 광 경로에서 벗어나 수 있게 위치 조정되게 구성되며,
상기 가시광 검출 광학경로(170)는,
광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출된 가시광 검출을 위한 광학 경로를 형성하는 가시광 검출 하우징(171); 및
상기 가시광 검출 하우징(171)의 일측부에 설치되어 가시광을 검출하고 검출된 가시광의 세기에 상응하는 검출 출력으로 하부 대물렌즈(151)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 촬상하는 가시광 관찰용 카메라(172);를 포함하고,
상기 가시광 검출 하우징(171)은,
가시광 검출 하우징의 상부와 하부에 각각 형성되며 광전자소자 칩 시료의 배면에서 방출되는 가시광을 입사 및 출사시키는 광입사구(171a)와 광출사구(171b); 및 가시광 검출 하우징의 내부에 설치되며 가시광 관찰용 카메라(172) 측으로 가시광을 반사시키는 가시광 미러(171c);를 포함하며,
상기 가시광 미러(171c)는,
지지대(171d)를 따라 가시광 검출 하우징 내부에서 전/후진 슬라이드 이동 가능하게 지지 및 고정되되 가시광 검출 하우징의 외부로 노출되는 인/아웃 조절레버(171e)가 그 일측에 연결되어 인/아웃 조절레버(171e)에 의해 가시광 검출 하우징 내부에서 지지대(171d)를 따라 전/후진 슬라이드 이동하면서 하부 현미경(150)의 광 경로 상에 정위치되거나 광 경로에서 벗어날 수 있게 위치 조정되게 구성되는 것을 특징으로 하는 광전자소자의 결함 분석용 현미경. - 제1항에 있어서, 상기 상부 현미경(130)은,
상기 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 표면을 확대하는 다수의 상부 대물렌즈(131);
상기 다수의 상부 대물렌즈(131)가 장착되고 회전가능한 상부 리볼버(132);
상기 다수의 상부 대물렌즈(131)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지를 촬상하는 표면 관찰용 카메라 및 상부 접안렌즈(133)가 구비된 상부 경통(134);
프로브팁과 광전자소자 칩 시료의 전극 간의 전기 주입 관찰을 위해 상기 다수의 상부 대물렌즈(131)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 표면 이미지 촬상용 광학 경로를 형성하는 상부 금속 광학경로(135); 및
상부 현미경의 조명을 제공하는 상부 현미경 광원(136);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광전자소자의 결함 분석용 현미경. - 제2항에 있어서, 상기 상부 현미경(130)은,
모터스테이지에 의해 Z축 초점을 자동으로 조절하여 화면의 초점을 또렷하게 맞추는 상부 포커싱 자동화부(137);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광전자소자의 결함 분석용 현미경. - 제1항에 있어서, 상기 하부 현미경(150)은,
상기 원형 투명척에 올려진 광전자소자 칩 시료의 배면을 확대하는 다수의 하부 대물렌즈(151);
상기 다수의 하부 대물렌즈(151)가 장착되고 회전가능한 하부 리볼버(152);
상기 다수의 하부 대물렌즈(151)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지를 관찰하는 하부 접안렌즈가 구비된 하부 경통(154);
프로브팁과 광전자소자 칩 시료의 전극 간의 전기 주입 관찰을 위해 상기 다수의 하부 대물렌즈(131)에서 확대된 광전자소자 칩 시료의 배면 이미지 촬상용 광학 경로를 형성하는 하부 금속 광학경로(155); 및
하부 현미경의 조명을 제공하는 하부 현미경 광원(156);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광전자소자의 결함 분석용 현미경. - 제4항에 있어서, 상기 하부 현미경(150)은,
모터스테이지에 의해 Z축 초점을 자동으로 조절하여 화면의 초점을 또렷하게 맞추는 하부 포커싱 자동화부(157);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광전자소자의 결함 분석용 현미경. - 삭제
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| KR1020220071833A KR102579029B1 (ko) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 광전자소자의 결함 분석용 현미경 |
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| KR1020220071833A KR102579029B1 (ko) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | 광전자소자의 결함 분석용 현미경 |
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| KR20170050434A (ko) * | 2015-10-30 | 2017-05-11 | 한국과학기술원 | 현미경 장치 |
| KR20190073040A (ko) * | 2017-12-18 | 2019-06-26 | 주식회사 휴비츠 | 통합된 가시광 광학계와 적외선 광학계를 가지는 검안기 |
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2022
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Patent Citations (8)
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