KR102659810B1 - 결정화도 측정 장치 및 그 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

결정화도 측정 방법 및 결정화도 측정 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치는 다결정 실리콘 기판을 고정하는 기판 홀더와 기판 홀더 하부에 배치되는 광원과 다결정 실리콘 기판 상부에 배치되고, 원형인 편광판과 편광판 상부에 배치되어 편광판을 투과한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함한다.

Description

결정화도 측정 장치 및 그 측정 방법 {Crystallization measure apparatus and method of the same measure}
본 발명은 결정화도 측정 장치 및 그 측정 방법에 관한 것이다.
박막 트랜지스터(thin film transistor)는 절연성 지지 기판 위에 반도체 박막을 이용하여 만든 특별한 종류의 전계 효과 트랜지스터이다. 박막 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터와 마찬가지로 게이트, 드레인, 소스의 세 단자를 가진 소자이며, 가장 주된 기능은 스위칭 동작이다. 박막 트랜지스터는 센서, 기억 소자, 광 소자 등에도 이용되지만, 평판 디스플레이의 화소 스위치 소자 또는 구동 소자로서 주로 이용된다.
디스플레이의 대형화 및 고화질화 추세에 의하여 소자의 고성능이 요구됨에 따라 전자 이동도가 0.5~1cm2/Vs 수준인 비정질 실리콘 박막 트랜지스터보다 높은 이동도를 갖는 고성능 박막 트랜지스터 제조 기술이 요구되고 있다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)는 기존의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 보다 월등히 높은 성능을 갖는다. 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 수십에서 수백 cm2/Vs의 이동도를 갖기 때문에 높은 이동도를 요구하는 데이터 구동 회로나 주변 회로 등을 기판 내에 내장할 수 있도록 하며, 트랜지스터의 채널을 작게 만들 수 있으므로 화면의 개구율을 크게 할 수 있게 한다. 또한, 구동 회로의 내장으로 인하여 화소수의 증가에 따른 구동 회로 연결을 위한 배선 피치의 한계가 없으므로 고해상도가 가능하며, 구동 전압과 소비 전력을 낮출 수 있고, 소자 특성 열화 문제가 매우 적은 장점이 있다.
다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 만들기 위해서 비정질의 실리콘을 결정화시켜 다결정 실리콘으로 만드는 엑시머레이저(ELC) 결정화 기술등이 연구되고 있다. 그런데, 이런 결정화 공정을 통해 만들어진 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 제어하기 위해서는 결정화 방향이 일정한지 여부와 돌기나 뱅크 등의 굴곡이 발생하지 않았는지 여부가 중요하다.
한편, 이러한 다결정 실리콘의 결정화도는 육안으로 관측하기 어렵고, 허용 오차 범위가 한정적이므로 다결정 실리콘의 결정화 방향에 대한 측정이 필요하고, 이러한 측정을 위한 측정 장치에 대한 개발이 요구된다.
한편, 다결정 실리콘에서 결정과 결정 사이의 틈새를 투과한 빛의 투과량을 측정하여 결정화 방향을 파악하는데 있어서 주로 편광판을 이용한다. 그런데 편광판의 크기는 대개 검사 대상인 다결정 실리콘 기판보다 작은데, 이때 편광판의 위치를 이동하는 것에 따라 다결정 실리콘의 결정화 방향을 파악할 수 없는 공극 면적이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다결정 실리콘 기판의 결정화 정도를 측정하기 위한 시간을 줄일 수 있는 편광판을 포함하는 결정화도 측정 장치 및 그 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 White 노이즈 및 black 노이즈를 한번에 검사할 수 있도록 하여 다결정 실리콘의 결정 오류를 정밀하게 측정할 수 있는 결정화도 측정 장치 및 그 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 오류가 있는 다결정 실리콘 기판의 위치를 파악하여 다결정 실리콘 제조 공정상의 오류의 원인을 파악할 수 있도록 하는 결정화도 측정 장치 및 그 측정 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치는 다결정 실리콘 기판을 고정하는 기판 홀더와 상기 기판 홀더 하부에 배치되는 광원과 상기 다결정 실리콘 기판 상부에 배치되고, 원형인 편광판과 상기 편광판 상부에 배치되어 상기 편광판을 투과한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함한다.
여기서 상기 기판 홀더는 투명한 소재로서, 상기 하부에 배치된 광원으로부터 출력된 광을 투과시킬 수 있다.
나아가, 상기 광원은 레이저 광원이고,상기 레이저 광원으로부터 출력된 광을 확대하는 빔 익스펜더를 더 포함할 수 있다.
더불어, 상기 편광판은 편광판의 중심을 기준으로 회전 가능하고, 상기 카메라는 상기 편광판이 회전할 때, 촬영한 이미지 중, 가장 밝기가 밝을 때의 편광판의 회전 각도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 편광판은 편광판의 중심을 기준으로 회전 가능하고, 상기 카메라는 상기 편광판이 회전할 때, 촬영한 이미지 중, 가장 밝기가 어두울 때의 편광판의 회전 각도를 측정할 수 있다. 여기서, 상기 편광판의 회전 각도가 기 지정된 결정화 방향에 대해 오차 범위 이상인 경우 결정화가 비정상이라고 판정할 수 있다.
나아가, 상기 편광판은 기 지정된 결정화 방향으로 슬릿이 형성되어 있고,상기 기판 홀더의 제1 단부에 배치되는 제1 가이드 라인과 상기 제1 가이드 라인을 따라 이동하고, 상기 제1 가이드 라인과 연결되어 있는 제2 가이드 라인과 상기 제2 가이드 라인을 따라 이동하고, 상기 편광판과 상기 카메라를 수직으로 연결하는 이동부를 더 포함하고, 상기 이동부가 제2 가이드 라인을 따라 이동하고, 상기 제2 가이드 라인은 상기 제1 가이드 라인을 따라 이동하여 상기 편광판 및 상기 카메라는 상기 다결정 실리콘 기판 전역을 이동할 수 있다. 이 때, 상기 이동부는 상기 편광판을 현재 위치에서 회전시키고, 상기 편광판이 회전됨에 따라 변화되는 광의 세기로부터 결정화 방향을 판단하는 제어부를
여기서, 상기 카메라가 측정한 광의 세기가 기 지정된 광의 세기를 기준으로 한계 오차 범위 이상인 경우, 상기 결정화도의 비정상 판정할 수 있다.
이때, 상기 카메라에 의해 촬상되는 영상은 상기 편광판을 모두 포함할 수 있다.
또한, 상기 결정화도 측정 장치는, 상기 다결정 실리콘 기판 상의 일부 영역 상에서 상기 카메라로 측정된 광의 세기의 평균 값을 기준 값으로 할 수 있다.
나아가, 상기 카메라는 상기 촬영된 이미지를 격자로 분해하여, 각 격자마다 광의 세기를 산정한 뒤, 상기 광의 세기가 기 지정된 광의 세기를 기준으로 한계 오차 범위 밖인 경우, 해당 격자의 위치로부터 결정화도 비정상 위치를 판정할 수 있다.
또한, 상기 광원은, 상기 다결정 실리콘 기판 하부에 일정한 간격으로 이격되어 배치되는 복수의 광원을 포함하고, 상기 편광판은, 상기 다결정 실리콘 기판을 포함할 수 있는 면적을 가질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 방법은 다결정 실리콘 기판 하부에 광을 출력하는 단계와 상기 투과된 광이 상기 다결정 실리콘 기판 및 상기 다결정 실리콘 기판의 상부에 배치된 편광판을 투과하는 단계와 상기 편광판을 투과한 광의 세기를 상기 편광판의 수직 상부에서 측정하는 단계와 상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 광의 세기의 기준값으로부터 오차 범위 밖인 경우, 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도의 오류를 통보하는 단계를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도의 오류가 통보된 경우, 상기 편광판을 회전 시켜 상기 기 지정된 광의 세기의 기준값으로부터 오차 범위 내의 회전 각도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 광의 세기의 기준값으로부터 오차 범위 이내인 경우 상기 편광판을 상기 다결정 실리콘 기판 상에서 이동시켜 상기 결정화도 측정을 반복하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기 지정된 광의 세기의 기준값은, 화이트 노이즈 기준값과 블랙 노이즈기준값을 포함하고, 상기 화이트 노이즈 기준값으로 상기 편광판을 투과한 광의 세기를 상기 편광판의 수직 상부에서 측정하는 단계와 상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 화이트 노이즈 기준값으로부터 오차 범위 이내인 경우, 상기 블랙 노이즈기준값으로 상기 편광판을 투과한 광의 세기를 상기 편광판의 수직 상부에서 측정하는 단계와 상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 블랙 노이즈 기준값으로부터 오차 범위 이내인 경우, 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도를 정상 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도의 오류를 통보하는 단계는, 상기 측정된 광의 세기를 격자 형태의 작은 일 범위로 분할 하는 단계와 상기 격자마다 측정된 광의 세기를 산정하는 단계와 상기 광의 세기로부터 결정화도의 오류를 발생한 상기 다결정 실리콘 기판의 위치를 파악하는 단계와 상기 다결정 실리콘 기판의 위치를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 결정화도 측정 방법은 다결정 실리콘 기판 하부에 광을 출력하는 단계와 상기 다결정 실리콘 기판을 통과한 광의 투과량에 대한 기준값을 제공받는 단계와 상기 다결정 실리콘 기판 상부에 편광판을 회전하여 상기 기준값이 측정될 때의 편광판의 회전 각을 측정하는 단계와 상기 편광판의 회전 각이 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화 방향에 정상 범위 이내인지 여부를 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 편광판의 회전 각이 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화 방향에 정상 범위 이내인지 여부를 판정하는 단계는, 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화 방향에 대해 상기 측정한 편광판의 회전각이 정상 범위 내인 경우, 상기 편광판을 90도 회전시켜 상기 광의 투과량을 재측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치 및 그 측정 방법은 편광판의 형상을 변화시켜 결정화도 측정 시간을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치는 편광판을 회전시켜 white 노이즈 및 black 노이즈를 하나의 검사 장치에서 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치는 결정화가 정상적이지 않은 기판의 위치를 파악하여 다음 다결정 실리콘 제조 공정시 참고할 수 있는 데이터를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치의 개략도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치로 다결정 실리콘의 결정화도를 측정하는 과정을 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결정화도 측정 장치를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 다결정 기판의 결정화도를 측정하기에 앞서 샘플링 데이터를 구하기 위한 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 화이트 노이즈 기준에서 다결정 실리콘 기판의 결정화도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 8은 블랙 노이즈 기준에서 다결정 실리콘 기판의 결정화도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 다결정 실리콘 기판의 결정화 방향을 판단하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결정화도 측정 장치의 단면도이다.
도 11 내지 도 12는 다결정 실리콘 기판의 결정화도가 비정상인 경우 비정상적으로 결정화된 곳의 위치를 파악하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 결정화도 측정 장치의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 다결정 실리콘 기판의 결정화도를 측정하는 방법의 순서도이다.
도 16은 도 15의 오차 범위 밖으로 판정된 경우에 추가될 수 있는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다결정 실리콘 기판의 결정화도를 측정하는 방법의 순서도이다.
도 18은 도 17의 비정상 판정 단계를 상세히 나타낸 순서도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다결정 실리콘 기판의 결정화도를 측정하는 방법의 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다. 이하에서는 결정화도 측정의 대상으로서, 폴리 실리콘 기판을 예로 하여 설명한다. 폴리 실리콘 기판은 기판 상에 비정질 실리콘층을 형성한 후, 레이저 조사 등과 같은 결정화 단계를 거쳐 제조될 수 있다. 폴리 실리콘 기판은 예를 들어, 표시 장치로서, 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display) 등에 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치(100)는 기판 홀더(135) 제1 가이드 레일(141 설명하되, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 장치(100)는 기판 홀더(135), 제1 가이드 레일(141), 제2 가이드 레일(140), 이동 가이드부(150), 카메라(151), 편광판(167), 광원(136), 빔 익스팬더(beam expander)(130)를 포함한다.
결정화도 측정 장치(100)는 예컨대, 비정질 실리콘의 결정화 공정 후 결정화도의 불량 여부를 측정하는 데에 사용된다. 결정화도 측정 장치(100)는 대상 기판인 다결정 실리콘 기판(110)을 결정화도 측정 장치(100)내 챔버로 유입하거나 반출하도록 하는 구성을 더 포함할 수 있다.
기판 홀더(135)는 결정화도 측정 장치(100)의 챔버 내에 고정된 큰 사각형 형태일 수 있다. 제1 가이드 레일(141) 또는 제2 가이드 레일(140)이 이동하여도 기판 홀더(135)는 결정화도 측정 기간 동안 고정되어 있을 수 있다. 기판 홀더(135)의 면적은 다결정 실리콘 기판(110)보다 넓어, 다결정 실리콘 기판(110)을 포함할 수 있다. 또한 결정화도 측정 장치(100)는 다결정 실리콘 기판(110) 하부에서 광을 조사하고, 상기 광이 다결정 실리콘 기판(110)을 투과한 양을 측정하는 것이므로, 기판 홀더(135)는 투명한 재질로 이루어 질 수 있으며, 다결정 실리콘 기판(110)을 지탱할 수 있을 만큼 단단한 물질로 이루어질 수 있다.
제1 가이드 레일(141)은 기판 홀더(135)에 대하여 제1 단부 하부에 소정의 간격 이격되어 배치되어 있을 수 있으며, 기판 홀더(135)의 제1 단부와 평행하게 길게 배치된다. 제1 가이드 레일(141)은 레일 형상으로서 제1 가이드 레일(141)을 따라 제2 가이드 레일(140)이 이동될 수 있도록 제1 가이드 레일(141) 중앙에는 홈이 파여져 있고, 상기 홈에는 제2 가이드 레일(140)이 맞물려 제1 가이드 레일(141)이 배치된 라인을 따라 이동될 수 있도록 한다.
제2 가이드 레일(140)은 기판 홀더(135) 상부와 하부를 향해 뻗어져 나간 팔과 상기 팔을 지탱하고 제1 가이드 라레일(141)과 연결하는 지탱부를 포함한 형상일 수 있다. 제2 가이드 레일(140)이 기판 홀더(135) 상부와 하부를 향해 뻗어져 나간 팔 부분은 기판 홀더(135) 상부와 하부에서 수직선 상에 동일한 위치에 배치되어 있도록 구성된다. 따라서 제2 가이드 레일(140)에 상부에 연결된 카메라(151)와 편광판(167), 제2 가이드 레일(140) 하부에 연결된 광원(136), 빔 익스팬더(beam expander)(130)가 동일한 수직선상에 배치되는 것이 가능하게 한다.
제2 가이드 레일(140)의 상부 팔 및 하부 팔에 중심에는 홈이 파져 있어서 이동 가이드부(150)가 홈에 연결되어 제2 가이드 레일(140)을 따라 레일 선상을 따라 이동할 수 있도록 한다. 제2 가이드 레일(140)의 지탱부의 하부는 돌출되어 있고, 상기 돌출된 부분이 제1 가이드 레일(141)의 홈과 연결되어 제1 가이드 레일(141)을 따라 레일 선상을 이동할 수 있도록 한다.
이동 가이드부(150)는 제2 가이드 레일(140) 팔의 홈에 연결될 수 있도록 일 영역이 돌출되어 있으며, 돌출된 부분은 제2 가이드 레일(140)에 연결되어 있을 수 있다. 이동 가이드부(150)는 상부에는 카메라(151)와 편광판(167)을 부착하고 있고, 하부에는 광원(136)과 빔 익스팬더(130)를 부착하고 있다. 이동 가이드부(150)는 카메라(151), 편광판(167), 광원(136), 빔 익스팬더(130)가 결정화도 측정 장치(100)의 수직 단면상에서 수직으로 나란히 배치되어 있을 수 있도록 한다. 카메라(151), 편광판(167), 광원(136), 빔 익스팬더(130)의 위치를 기판 홀더(135) 상의 제2 단부 방향으로 이동하여 결정화도 측정을 하기 위해서 이동 가이드부(150)는 제2 가이드 레일(140)을 따라 이동할 수 있다. 또한 카메라(151), 편광판(167), 광원(136), 빔 익스팬더(130)의 위치를 기판 홀더(135) 상의 제1 단부 방향으로 이동하여 결정화도 측정을 하기 위해서 제2 가이드 레일(140)은 제1 가이드 레일(141)을 따라 이동할 수 있다.
편광판(167)은 슬릿이 형성되어 있어, 다결정 실리콘 기판(110)을 통과한 빛 중 특정 광축을 가진 빛만을 통과시킨다. 편광판(167)을 다결정 실리콘 기판(110) 상부에서 회전하게 되면, 회전 각도에 따라 투과되는 광의 양이 달라져 측정되는 광의 세기는 달라진다. 측정되는 광의 세기가 가장 최대가 될때는 편광판(167)의 슬릿 형성 방향이 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화 방향과 평행할 때이다. 반대로, 측정되는 광의 세기가 가장 최소가 될때는 편광판(167)의 슬릿 형성 방향이 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화 방향과 수직을 이룰 때 이다. 따라서 편광판(167)을 투과한 광의 세기를 측정하여 편광판(167)의 슬릿 형성 방향으로부터 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화 방향을 파악할 수 있다.
편광판(167)은 다결정 실리콘 기판(110)이 결정화 되어야 하는 방향으로 슬릿의 방향을 맞추어 놓고 결정화도를 측정할 수 있다. 이를 화이트 노이즈(white noise) 기준으로 결정화도를 측정하는 것이라고 한다. 반대로 편광판(167)이 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화 되어야 하는 방향과 수직한 방향으로 슬릿의 방향을 맞추어 놓고 결정화도를 측정할 수 있다. 이를 블랙 노이즈(Black noise)를 기준으로 결정화도를 측정하는 것이라고 한다. 도 1의 결정화도 측정 장치(100)는 편광판(167)의 슬릿 방향을 결정화 방향 또는 결정화에 수직한 방향으로 편광판(167)의 슬릿의 방향을 고정한 후, 편광판(167)의 다결정 실리콘 기판(110)상의 위치만을 이동할 뿐, 회전하지 않는다. 화이트 노이즈 및 블랙 노이즈에 대해서는 도 8 및 도 9에서 상세히 설명하도록 한다.
편광판(167)은 원형일 수 있고, 편광판(167)으로부터 투과된 광을 촬영하는 카메라(151)의 측정 영역도 원형일 수 있다. 카메라(151)에 의해 촬영된 이미지는 편광판(167)을 포함할 수 있도록 카메라(151)의 렌즈 및 카메라(151)와 편광판(167) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다.
카메라(151)는 편광판(167) 상부에서 광의 세기를 측정한다. 카메라(151)는 광의 세기를 이미지로 촬영하고, 제어부는 상기 촬영된 이미지를 격자 형태로 세분화 하여 각 격자 내의 광의 세기를 산정한다. 제어부는 각각의 격자 내의 광의 세기를 기 지정된 투광량과 비교하여 각각의 격자 내의 광의 세기가 기 지정된 투광량에 비해 오차 범위 밖인 경우에는 결정화가 비정상으로 이루어진 것으로 판정할 수 있다.
다결정 실리콘 기판(110)의 결정화가 비정상으로 이루어진 것으로 판정된 경우, 결정화 공정 과정 중 어떤 부분에서 오류를 발생하였는지 파악하는 것이 중요하다. 오류의 발생 원인을 파악하기 위해서 비정상적으로 결정화가 이루어진 다결정 실리콘 기판(110)의 위치를 파악하는 것이 중요하다. 비정형 실리콘 기판 상에 레이저를 조사하여 결정화 시키는 과정에서 레이저의 세기나 파장이 달라지는 경우에 주로 비정상적으로 결정화된 다결정 실리콘 기판(110)이 양산된다. 따라서 비정상적으로 결정화된 다결정 실리콘 기판(110)이 더 이상 양산 되지 않도록 하기 위해서는 비정상적으로 결정화가 이루어진 다결정 실리콘 기판(110)의 위치를 파악하고, 상기 위치로부터 레이저의 오류 여부 등을 추정해 레이저의 세기나 파장을 조절할 수 있다.
광원(136)은 레이저 광원으로서 단파장의 광원일 수 있다. 레이저 광원은 단일 위상의 광을 출력하게 되어 카메라(151)에 의해 촬영된 후, 결정화도의 오류가 있는 다결정 실리콘 기판(110)의 위치를 파악할 수 있는 분해능을 높일 수 있다. 단일 위상의 광이 출력하게 되므로, 카메라(151)까지 도달할 수 있는 광의 세기가 증가한다. 또한 레이저 광원은 LED 광원에 비해 결정화도 측정 과정에서 광의 간섭이나 회절의 영향을 줄여주어 결정화도를 측정할 때 정확성을 높여 준다.
광원(136)으로 레이저 광원을 사용하게 되면 상기와 같은 장점이 있음에도 불구하고, 점광원으로 멀리 나아가기 때문에 레이저 광원의 영역을 넓힐 필요가 있다. 점광원으로 결정화도를 측정하게 되면, 너무 많은 시간이 소요되기 때문이다. 따라서 레이저 광원의 영역을 넓혀주는 빔 익스펜더(130)가 추가로 필요하다. 빔 익스펜더(130)는 오목 렌즈와 볼록 렌즈가 위 아래로 결합된 형태로서 레이저 광원의 위상을 바꾸지 않지만, 광원의 크기를 넓힌다.
도 2 내지 도4를 참조하여 도 1에 따른 결정화도 측정 장치(100)의 결정화도 측정 동작을 설명하도록 한다. 도 2는 편광판(167)이 다결정 실리콘 기판(110)에서 결정화도 측정을 위해 이동하는 경로를 도시한 도면이다.
먼저, 다결정 실리콘 기판(110)의 제1 단부 상에 일 모서리에 편광판(167)이 위치된다. 편광판(167)의 수직 상부에는 카메라(151)가 배치될 것이고 편광판(167)의 중심부와 수직으로 연결된 다결정 실리콘 기판(110) 하부에는 광원(136)이 배치된다. 편광판(167)이 도2와 같은 경로를 따라 이동할 때, 카메라(151). 광원(136)도 도2와 같은 경로로 함께 이동한다.
편광판(167)의 중심에 다결정 실리콘 기판(110)의 제1 단부가 지나가도록 배치시키는 것이 바람직하다. 이때, 제일 처음 측정하게 되는 편광판(167)의 위치에서 결정화도가 측정되지 않은 공극 면적이 발생하게 된다. 공극 면적이 발생하더라도, 편광판(167)의 중심에 다결정 실리콘 기판(110)의 제1 단부가 지나가도록 배치시키는 것은 다결정 실리콘 기판(110)의 전체 영역에서 빠짐없이 결정화도를 측정하기 위해서이다. 만약, 편광판(167)의 중심이 다결정 실리콘 기판(110)의 제1 단부보다 바깥에 위치된다면, 도 2와 같이 배치된 것보다 측정 시간이 오래 걸릴 것이고, 반대로 편광판(167)의 중심이 다결정 실리콘 기판(110)의 제1 단부보다 내부에 위치된다면, 다결정 실리콘 기판(110)에 결정화도가 측정되지 않는 부분이 발생하게 된다.
도 2를 참조하면, 편광판(167)의 중심에 다결정 실리콘 기판(110)의 제1 단부가 지나가는 제1 모서리 상에서 측정을 시작할 수 있다. 측정을 끝낸 후 편광판(167)은 ①방향으로 이동한다. ①방향으로 이동하는 동안 연속적으로 편광판(167)을 촬영하여, 결정화도를 측정한다. 카메라(151)는 편광판(167)을 통과한 전체 광의 세기를 측정한 후, 광의 세기가 기 지정된 광량에 미달하는 경우에만 결정화도의 문제가 발생된 위치를 파악하기 위해 촬영된 이미지를 격자로 분할한 후, 각각의 격자의 광의 세기를 산정할 수 있다.
편광판(167)의 중심이 다결정 실리콘 기판(110)의 제1 단부와 마주하는 제2 단부를 통과할 때까지 ①방향으로 이동할 수 있다. 편광판(167)이 ①방향으로 이동하는 것을 종료한 후, 편광판(167)은 ②방향으로 이동할 수 있다. ②방향은 ①방향과 수직일 수 있다. 편광판(167)은 ①방향 끝에 위치한 편광판(167)의 중심과 ②방향으로 이동한 편광판(167)의 중심 사이의 거리가 편광판(167)의 반지름의 2배(2r)이 될때까지 ②방향으로 이동한다.
편광판(167)이 ②방향으로 이동을 종료 한 후, ①방향과 반대 역 방향인 ③ 방향으로 이동한다. 편광판은 ①방향과 동일한 원리로 ③ 방향으로 이동하며, 연속적으로 결정화도를 측정한다.
상기와 같은 원리에 의해 편광판(167)은 ①, ②, ③, ④, ⑤, ⑥, ⑦, ⑧, ⑨ 방향으로 순차적으로 이동하며 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화도를 측정할 수 있다. ②, ④, ⑥, ⑧, 방향으로 이동할 때는 이동 과정에서 결정화도 측정을 생략하고, 이동 전 및 이동 후 결정화도 측정만 이루어질 수 있다. 그러나, ①, ③, ⑤, ⑦, ⑨ 방향으로 이동할 때에는 이동 과정에서 결정화도 측정을 연속적으로 수행해야 다결정 실리콘 기판(110) 전 영역에 대한 결정화도 측정을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판(167)의 결정화도 측정 시작 위치를 나타낸 도면이다. 도 4에 따른 결정화도 측정 장치에서도 도2와 같은 방향으로 편광판(167)을 이동하여 결정화도를 측정한다. 다만, 결정화도 측정 시작 위치에서 차이가 있는데 이하 상세히 설명하도록 한다.
편광판(167)의 중심은 다결정 실리콘 기판(110)의 모서리로부터 제1 단부 방향 및 제2 단부 방향으로 r/√2만큼씩 이동된 곳에 배치될 수 있다. 편광판(167)은 제1 단부 방향 및 제2 단부 방향으로 r/√2만큼씩 이동된 곳에서 결정화도 측정을 시작하여 도 2와 같이 ①, ②, ③, ④, ⑤, ⑥, ⑦, ⑧, ⑨ 방향으로 순차적으로 이동하며 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화도를 측정할 수 있다. 다만, 도 4의 실시예에 따를 때, 편광판(167)은 ②, ④, ⑥, ⑧, 방향으로 이동할 때에도 연속적으로 결정화도 측정을 수행하여야 다결정 실리콘 기판(110) 전 영역에 대한 결정화도 측정을 완료할 수 있다. 도 4와 같은 실시예에 따르면, ①, ③, ⑤, ⑦, ⑨ 방향으로 이동하는 이동 거리가 줄어 들기 때문에 측정 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결정화도 측정 장치(101)의 제3 가이드 레일(148) 및 제4 가이드 레일(149)과 편광판(167) 및 광원(136)의 관계를 도시한 분해 사시도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 결정화도 측정 장치(101)는 제3 가이드 레일(148) 및 제4 가이드 레일(149), 카메라(151), 회전축(145), 편광판(167), 편광판 연결부(143), 빔 익스팬더(130), 광원(136), 빔 익스팬더 고정부(144)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 결정화도 측정 장치(101)는 제1 부분(170), 제2 부분(171), 제3 부분(172), 제4 부분(173), 제5 부분(174), 제6 부분(175)에 회전축(145)이 도달하게 되면, 제1 부분(170), 제2 부분(171), 제3 부분(172), 제4 부분(173), 제5 부분(174), 제6 부분(175)에서 회전할 수 있다. 회전축(145)의 회전에 의해 편광판(167) 및 카메라(151)는 회전할 수 있고, 편광판(167)이 회전함에 따라 슬릿의 방향이 달라져 카메라(151)가 측정할 수 있는 광의 세기도 달라진다.
도 6은 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화도를 측정하기에 앞서 샘플링 데이터를 구하기 위한 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화도를 측정하기에 앞서 제1 부분(170), 제2 부분(171), 제3 부분(172), 제4 부분(173), 제5 부분(174), 제6 부분(175) 중 적어도 하나 이상의 부분에서 샘플링 데이터를 측정할 수 있다. 샘플링 데이터는 카메라(151)가 특정 광의 세기가 측정될 때의 편광판(167)의 슬릿 방향일 수도 있고, 편광판(167)이 고정된 특정 슬릿 방향일 때, 카메라(151)가 측정하는 광의 세기일 수 있다. 샘플링 데이터가 복수인 경우 그 값의 평균값을 산출할 수 있고, 상기 평균값을 결정화도 측정 과정에서의 기준값으로 설정할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 결정화도 측정 과정에서의 기준값을 설정 한 후, 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화도를 측정할 수 있다. 결정화도 측정은 제3 가이드 레일(148) 및 제4 가이드 레일(149)을 따라 진행된다. 결정화도 측정 방식은 도 1의 실시예와 동일하게, 편광판(167)의 슬릿 방향을 고정해두고, 기준값과 카메라(151)에 의해 측정된 광의 세기를 비교하여 결정화도의 정상 여부를 판정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 화이트 노이즈 기준에서 결정화도를 측정하는 것을 설명하기 위한 개략도이다. 다결정 실리콘 기판(110)은 비정형 실리콘 기판 상에 레이저를 조사하여 도 7과 같이 한쪽 방향으로 결정화 되고, 결정화된 실리콘이 체인 형식으로 연결되게 된다. 다결정 실리콘 기판(110)에서는 도 7과 같이 결정화 방향(112)이 존재하게 된다. 결정화 방향(112)이란 결정화된 실리콘의 틈새로 인해 결정화의 경계가 관측되는 것을 의미한다. 다결정 실리콘 기판 (110) 하부에서 광을 조사하게 되면, 광의 일부는 다결정 실리콘 기판(110) 중 결정화된 실리콘의 틈새인 결정화 방향(112)의 틈새로 투광(113)될 수 있다. 이때 결정화 방향(112)에서 투광(113) 된 광의 세기는 그렇지 않은 광의 세기보다 광의 세기가 크게 된다. 편광판(167)은 결정화 방향으로 형성된 슬릿(166)을 통해 결정화 방향(112)에서 투광(113)된 광만 측정할 수 있다. 만약 결정화 방향(112)이 기 지정된 결정화 방향(112)과 다르게 결정화 되어 있다면, 투광(113)된 광은 정상적으로 결정화된 결정화 방향(112)을 가진 실리콘 기판(110)에 비해 적은 양이 측정될 것이다. 이를 화이트 노이즈 라고 할 수 있다.
다결정 실리콘 기판(110)은 도 7과 같이 화이트 노이즈 기준에서 정상 판정 받았다고 할지라도 도 8과 같은 블랙 노이즈 기준에서는 비정상 판정 받을 수 있다. 따라서 화이트 노이즈 기준에서 정상 판정 받은 다결정 실리콘 기판(110)에 대해 블랙 노이즈 기준에서 결정화도 측정을 수행할 필요가 있다.
도 8을 참조하여, 블랙 노이즈 기준에서 결정화도 측정 방법에 대해 설명하도록 한다. 블랙 노이즈는 결정화 방향(112)과 수직한 방향으로 편광판(167)의 슬릿 방향(168)을 두었을 때 편광판(167)은 투광(113)된 광의 세기가 측정되지 않아야 한다. 그런데, 편광판(167)의 슬릿 방향(168)이 결정화 방향(112)에 수직으로 형성되어 있음에도 측정된 광의 세기가 기준값 보다 높게 측정되는 경우 블랙 노이즈로 판정할 수 있다.
화이트 노이즈 기준에서의 기준값 및 블랙 노이즈 기준에서의 기준값은 도 6과 같이 샘플링 데이터로부터 설정할 수 있고, 기 설정된 기준값을 사용할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 특정 광의 세기가 측정될 때의 편광판(167)의 슬릿 형성 방향(168)의 각도로부터 정상 여부를 판정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 다결정 실리콘 기판(110) 상에서 편광판(167)의 슬릿 형성 방향(168)을 회전시켜 카메라(151)가 기 지정된 특정 광의 세기가 측정될 때의 편광판(167)의 슬릿 형성 방향(168)을 측정할 수 있다. 특정 광의 세기가 측정되는 편광판(167)의 슬릿 형성 방향(168)은 α 라고 하자. 도 9 및 도 10은 편광판(167)의 슬릿 형성 방향(168)이 서로 상이하지만, 도 9 및 도 10은 동일한 광의 세기가 측정될 수 있다. 도 9 및 도 10의 측정 값 α로부터 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화 방향(112)을 판단할 수 있다.
따라서 측정 값 α가 기 지정된 오차 허용 범위 내인 경우에 결정화도 정상 판정을 하고, 그렇지 않은 경우 결정화도 비정상 판정을 할 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하여, 결정화도가 비정상인 경우 비정상으로 결정화된 다결정 실리콘 기판(110)의 위치를 파악하는 방법을 설명한다. 카메라(151)는 편광판(167)이 위치한 곳의 상부에서 편광판(167)을 투광(113)한 광의 세기를 측정한다. 만약 비정상 결정화 방향(112a)이 형성되어 있거나, 정상적으로 결정화 되어 있지 않은 영역(112b)을 포함하고 있는 경우 비정상 결정화 방향(112a)이 형성되어 있는 위치 및 결정화 되어 있지 않은 영역(112b)의 위치를 판단하는 방법을 설명하고자 한다.
비정상 결정화 방향(112a)을 포함하고 있는 경우 블랙 노이즈 기준에서 광의 세기를 측정하게 되면 기 지정된 광의 세기 이상이 측정된다. 또한, 정상적으로 결정화 되어 있지 않은 영역(112b)을 포함하는 경우, 화이트 노이즈 기준에서 광의 세기를 측정하게 되면, 기 지정된 광의 세기 이하가 측정된다.
만약 도 12와 같이 비 측정 영역(b)을 포함하고 있는 경우, 전체 면적에서 비 측정 영역(b)의 면적을 산정하고, 기준된 광의 세기에서 비 측정 영역(b) 만큼의 광의 세기를 조절하여 결정화도 여부를 측정할 수 있다. 기준된 광의 세기에서 비 측정 영역(b) 만큼의 광의 세기를 조절하는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
도 13을 참조하면 측정된 광의 세기가 기준 값으로부터 비정상인 경우, 도 13과 같이 측정된 광의 세기를 격자로 분할할 수 있다. 격자로 분할된 작은 각 격자 영역 마다의 광의 세기를 측정하고, 기준 값과 각 격자 영역 마다의 광의 세기를 비교한다. a영역에서 기준 값으로부터 오차 허용 범위 이상의 값이 측정된 경우, 비정상 위치로 판정하고, 오류를 통보할 때, 비정상 위치로 함께 통보할 수 있다. 만약 화이트 노이즈 기준에서 광의 세기를 측정하였을 때 비정상 판정된 것이라면, 정상적으로 결정화 되어 있지 않은 영역(112b)을 발견한 것이고, 블랙 노이즈 기준에서 광의 세기를 측정하였을 때, 비정상 판정된 것이라면, 비정상 결정화 방향(112a)을 발견한 것이다.
도 13은 결정화도 측정 장치(100)의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 광원(136)과 빔 익스펜더(130)는 일체형일 수 있다. 제1 가이드 레일(141)은 앞 뒤로 움직이게 되고 제1 가이드 레일(141)에 연결된 제2 가이드 레일(140)을 따라 광원(136)과 빔 익스펜더(130)는 좌우로 움직일 수 있다. 이때 다결정 실리콘 기판(110)은 기판 지지대(135)에 의해 고정되어 있다.
카메라(151)와 편광판(167)은 광원(136) 위에 배치되도록 조절된다. 카메라(151)와 편광판(167)도 제2 가이드 레일(140)을 따라 이동부(150) 상에 부착되어 좌우로 이동된다. 이때 광원의 수직 중심축과 카메라(150) 및 편광판(167)의 수직 중심축이 일치되도록 제어부가 이동부(150)와 광원(136)의 위치를 조절한다.
카메라(151)는 현 영역의 위치에서 다결정 실리콘 기판(110)에 투과된 광을 촬영한 뒤 옆으로 이동할 수 있다. 카메라(151)를 포함한 이동부(150)는 현 위치의 좌측 가장 자리 부분이 우측 가장 자리 부분의 위치에 도달할때까지 이동할 수 있다. 이동된 위치에서 카메라(151)는 다결정 실리콘 기판(110)을 촬영할 수 있다. 이러한 동작은 카메라(151)가 다결정 실리콘 기판(110) 전 영역에 대해 모두 촬영을 마칠때까지 이동과 촬영을 반복하여 실행할 수 있다.
도 14은 결정화도 측정 장치(102)의 단면도이다.
도 14를 참조하면, 카메라(152)와 편광자(168)는 다결정 실리콘 기판(110) 다결정 실리콘 기판(110)을 모두 포함할 수 있는 크기일 수 있다. 도 14의 실시예에 의할 때, 결정화도 측정 장치는 다수의 광원(136)과 다수의 광원(136)으로부터 출사된 레이저 광을 확장하기 위한 빔 익스팬더(130)를 포함할 수 있다.
다수의 광원(136)은 일정한 간격으로 격리되어 배치 될 수 있으며, 빔 익스팬더(130)는 하부에는 오목렌즈와 상부에는 볼록렌즈가 광원(136)을 수직 중심축으로 하여 광원(136) 마다 그 형상이 반복될 수 있다. 도 10과 같은 예에 의할때, 결정화가 비정상적인 영역을 한번의 카메라(152) 촬영으로부터 파악할 수 있어 공정 상의 시간을 줄여주는 효과가 있다. 다만, 결정화가 비정상 적인 영역이 다수인 경우, 상기 비정상적인 영역의 결정화 방향을 파악하기 위해서 편광판(168)은 회전되어야 하는데, 이때 다결정 실리콘 기판(110) 전체를 촬영할 수 있으므로, 도 13의 예와 같이 분할되어 측정할 때보다 비정상적으로 결정화된 영역의 결정화 방향을 더욱 명확히 파악할 수 있는 장점이 있다. 도 13과 같은 경우에 있어서, 분할되어 측정되는 영역의 경계면에서 비정상적으로 결정화된 영역이 발견된 경우, 측정값에 대한 신뢰도가 다소 떨어질 수 있다. 광원은 그 세기가 광원의 중심으로부터 멀어질수록 세기가 약하게 되고, 광원의 세기가 약한 경우에 카메라(152)를 통해 촬상된 이미지로부터 비정상 결정화를 판정하기가 어렵다.
그런데 도 14와 같이 여러 개의 광원이 연결되어 있다면, 광원과 광원의 경계면은 왼쪽에서부터 출력된 광원(136)에 의한 빛과 오른쪽에서부터 출력된 광원(136)에 의한 빛이 보강되어 그 세기가 세질 수 있는 추가적인 효과를 기대할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화도 측정 방법을 설명하는 순서도이다. 도 15를 참조하면, 다결정 실리콘 기판(110) 하부에서 광을 조사한다(S100). 결정화도 측정 장치(100)는 다결정 실리콘 기판(110) 하부에 광원(136)을 배치하여 광을 조사할 수 있다. 다결정 실리콘 기판 (110) 하부에 조사된 광은 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화 방향(112)으로 투광(113)된 광만을 측정하기 위해, 편광판(167)의 슬릿 형성 방향(166)을 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화 방향(112)과 평행한 방향에 배치시킨다(S110). 카메라(151)는 편광판(167) 상부에서 투광(113)의 세기를 측정한다(S120). 카메라(151)가 편광판(167) 상부에서 측정한 투광(113)의 세기 측정 결과(S120) 오차 범위 밖인 경우(S130), 오류를 통보(S140)하고, 다결정 실리콘 기판(110)에서 결정화도 측정을 하지 않은 잔여 검사 영역이 있는지 판단 한 후(S150), 잔여 검사 영역이 있다면, 결정화도 측정 위치를 이동한다(S160). 이동 방향은 도 2의 실시예에 의할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
만약, 카메라(151)가 편광판(167) 상부에서 측정한 투광(113)의 세기 측정 결과(S120), 오차 범위 내인 경우(S130), 다결정 실리콘 기판(S110)에서 결정화도 측정하지 않은 잔여 검사 영역이 있는지 판단한 후(S150), 잔여 검사 영역이 있다면, 결정화도 측정 위치를 이동한다(S160). 이동 방향은 도2에 실시예에 의할 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않는다.
도 16을 참조하여, 도 15에서의 오차 범위 밖으로 판정된 경우(S130), 오류를 통보(S140) 하기 전에 추가로 수행되는 결정화도 측정 과정을 설명하도록 한다.
카메라(151)가 편광판(167) 상부에서 투광(113)의 세기를 측정한 결과 오차 범위 밖(S130)인 경우 편광판을 회전(S1301)하면서 광의 세기를 측정(S1302)할 수 있다. 측정된 광의 세기(S1302)가 기준 값인 광의 세기로부터 오차 범위 이내의 값인 경우(S1303) 편광판(167)의 회전 각도를 측정(S1304)하고, 상기 편광판(167)의 회전 각도가 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화 방향(112)일 수 있으므로, 오류 통보(S140)시 편광판(167)의 회전 각도를 함께 통보할 수 있다
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결정화도 측정 방법을 나타낸 순서도이다. 다결정 실리콘 기판(110) 하부에서 광원(136)으로부터 출력된 광을 조사한다(S200). 출력된 광은 다결정 실리콘 기판(110) 상부에 화이트 노이즈 기준으로 편광판(167)의 슬릿 방향(166)이 결정화 방향(112)과 평행하도록 배치한다(S210). 편광판(167) 상부에서 투광(113)의 세기를 카메라(151)를 통해 측정한다(S220). 화이트 노이즈 기준으로 기준된 광의 세기보다 투광(113)의 광의 세기가 오차 허용 범위 이내라면 결정화도 정상(S230)을 판정한다. 화이트 노이즈 기준으로 결정화도가 정상인 경우(S230), 블랙 노이즈 기준으로 결정화도를 측정한다. 다결정 실리콘 기판(110) 상부에 블랙 노이즈 기준으로 편광판(167)의 슬릿 방향(166)을 배치한다(S240). 편광판(167)의 상부에서 블랙 노이즈 기준으로 측정된 투광(113)의 세기를 측정한다(S250). 측정된 투광(113)의 세기가 기준된 투광 세기로부터 오차 허용 범위 밖이라면 비정상 판정(S280)을 하고, 측정된 투광(113)의 세기가 기준된 투광 세기로부터 오차 허용 범위 내라면 정상 판정(S270)을 한다.
도 17의 결정화도 측정 방법은 화이트 노이즈 기준과 블랙 노이즈 기준에서 결정화도 측정 결과 모두 정상이어야 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화도를 정상 판정한다.
도 18은 도 17의 비정상 판정(S280)후에 추가될 수 있는 단계에 대해서 도시한 순서도이다.
도 18을 참조하면, 카메라(151)는 우선 편광판(167)을 투광한 전체 투광(113)의 세기를 측정한다. 상기 투광(113) 세기와 기준 값을 비교할때, 도 11과 같이 격자로 나눈 각 격자 영역 내에서의 광의 세기를 산정하지 않고, 전체 투광의 세기 값을 비교한다. 만약 편광판(167)이 다결정 실리콘 기판(110)의 모서리에 위치하는 경우 도 11과 같이 비 측정 영역(b)을 조절한 투광 세기 값과 비교할 수 있다. 만약 전체 편광판(167)을 투광(113)한 광의 세기를 측정한 결과 비정상 값인 경우, 측정된 광의 세기 이미지를 도 11과 같이 격자로 분할한다(S2801). 각 격자 영역 마다의 광의 세기를 산정한다(S2802). 각 격자 영역 마다의 광의 세기 값과 기준 값을 비교하여 결정화가 비정상으로 이루어진 위치를 분석한다(S2803). 상기 결정화가 비정상으로 이루어진 위치를 통보한다(S2804).
도 19를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다결정 실리콘 기판(110)의 결정화도 측정 방법을 설명한다.
도 5에 개시된 결정화도 측정 장치(101)로부터 다결정 실리콘 기판(110)의 적어도 하나 이상의 영역으로부터 편광판(167)의 슬릿 형성 방향(166)이 특정 방향일 때, 광 투광량을 샘플링 한다(S300). 샘플링 된 광 투광량이 복수개인 경우 샘플링 데이터의 평균값을 산정한다(S310). 다결정 실리콘 기판 하부에서 광을 조사한다(S320). 다결정 실리콘 기판 상부에 광원과 수직 상부로 연장되는 곳에 편광판(167)을 배치시키고, 편광판(167)의 슬릿 형성 방향(166)을 회전시킨다(S330). 편광판(167)이 회전하는 동안 투광(113)의 변화량을 측정한다(S340). 기 지정된 샘플링 데이터의 평균값을 기준값으로 하여 상기 기준값이 측정될 때의 편광판(167)의 회전각을 측정한다(S350). 측정된 편광판(167)의 회전각이 기 지정된 회전각과 오차 범위 이내인지 판단하고(S360), 오차 범위 이내인 경우 정상 판정(S370)을 하고, 오차 범위 밖인 경우 비정상 판정(S380)을 한다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
130 빔 익스펜더
136 광원
167 편광판
151 카메라
140 제2 가이드 레일
141 제1 가이드 레일

Claims (20)

  1. 다결정 실리콘 기판을 고정하는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더 하부에 배치되는 광원;
    상기 다결정 실리콘 기판 상부에 배치되고, 원형인 편광판; 및
    상기 편광판 상부에 배치되어 상기 편광판을 투과한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함하되,
    상기 다결정 실리콘 기판이 고정된 상태에서, 상기 광원, 상기 편광판 및 상기 카메라는 상기 다결정 실리콘 기판의 상면이 위치하는 평면에 대해 평행한 방향으로 이동하도록 구성되며,
    상기 카메라에 의해 촬상되는 영상은 상기 편광판을 모두 포함하는 결정화도 측정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 홀더는 투명한 소재로서, 상기 하부에 배치된 광원으로부터 출력된 광을 투과시키는 결정화도 측정 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 광원이고,
    상기 레이저 광원으로부터 출력된 광을 확대하는 빔 익스펜더를 더 포함하는 결정화도 측정 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 편광판은 편광판의 중심을 기준으로 회전 가능하고,
    상기 카메라는 상기 편광판이 회전할 때, 촬영한 이미지 중, 가장 밝기가 밝을 때의 편광판의 회전 각도를 측정하는 결정화도 측정 장치.
  5. 다결정 실리콘 기판을 고정하는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더 하부에 배치되는 광원;
    상기 다결정 실리콘 기판 상부에 배치되고, 원형인 편광판; 및
    상기 편광판 상부에 배치되어 상기 편광판을 투과한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함하되,
    상기 다결정 실리콘 기판이 고정된 상태에서, 상기 광원, 상기 편광판 및 상기 카메라는 상기 다결정 실리콘 기판의 상면이 위치하는 평면에 대해 평행한 방향으로 이동하도록 구성되며,
    상기 편광판은 편광판의 중심을 기준으로 회전 가능하고,
    상기 카메라는 상기 편광판이 회전할 때, 촬영한 이미지 중, 가장 밝기가 어두울 때의 편광판의 회전 각도를 측정하는 결정화도 측정 장치.
  6. 제4 항 또는 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광판의 회전 각도가 기 지정된 결정화 방향에 대해 오차 범위 이상인 경우 결정화가 비정상이라고 판정하는 결정화도 측정 장치.
  7. 다결정 실리콘 기판을 고정하는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더 하부에 배치되는 광원;
    상기 다결정 실리콘 기판 상부에 배치되고, 원형인 편광판; 및
    상기 편광판 상부에 배치되어 상기 편광판을 투과한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함하되,
    상기 다결정 실리콘 기판이 고정된 상태에서, 상기 광원, 상기 편광판 및 상기 카메라는 상기 다결정 실리콘 기판의 상면이 위치하는 평면에 대해 평행한 방향으로 이동하도록 구성되며,
    상기 편광판은 기 지정된 결정화 방향으로 슬릿이 형성되어 있고,
    상기 기판 홀더의 제1 단부에 배치되는 제1 가이드 라인;
    상기 제1 가이드 라인을 따라 이동하고, 상기 제1 가이드 라인과 연결되어 있는 제2 가이드 라인;
    상기 제2 가이드 라인을 따라 이동하고, 상기 편광판과 상기 카메라를 수직으로 연결하는 이동부를 더 포함하고,
    상기 이동부가 제2 가이드 라인을 따라 이동하고,
    상기 제2 가이드 라인은 상기 제1 가이드 라인을 따라 이동하여 상기 편광판 및 상기 카메라는 상기 다결정 실리콘 기판 전역을 이동할 수 있는 결정화도 측정 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 이동부는 상기 편광판을 현재 위치에서 회전시키고,
    상기 편광판이 회전됨에 따라 변화되는 광의 세기로부터 결정화 방향을 판단하는 제어부를 포함하는, 결정화도 측정 장치.
  9. 다결정 실리콘 기판을 고정하는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더 하부에 배치되는 광원;
    상기 다결정 실리콘 기판 상부에 배치되고, 원형인 편광판; 및
    상기 편광판 상부에 배치되어 상기 편광판을 투과한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함하되,
    상기 다결정 실리콘 기판이 고정된 상태에서, 상기 광원, 상기 편광판 및 상기 카메라는 상기 다결정 실리콘 기판의 상면이 위치하는 평면에 대해 평행한 방향으로 이동하도록 구성되며,
    상기 카메라가 측정한 광의 세기가 기 지정된 광의 세기를 기준으로 한계 오차 범위 이상인 경우, 결정화도 비정상을 판정하는 결정화도 측정 장치.
  10. 삭제
  11. 다결정 실리콘 기판을 고정하는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더 하부에 배치되는 광원;
    상기 다결정 실리콘 기판 상부에 배치되고, 원형인 편광판; 및
    상기 편광판 상부에 배치되어 상기 편광판을 투과한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함하되,
    상기 다결정 실리콘 기판이 고정된 상태에서, 상기 광원, 상기 편광판 및 상기 카메라는 상기 다결정 실리콘 기판의 상면이 위치하는 평면에 대해 평행한 방향으로 이동하도록 구성된 결정화도 측정 장치로서,
    상기 결정화도 측정 장치는,
    상기 다결정 실리콘 기판 상의 일부 영역 상에서 상기 카메라로 측정된 광의 세기의 평균 값을 기준 값으로 정하는 결정화도 측정 장치.
  12. 다결정 실리콘 기판을 고정하는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더 하부에 배치되는 광원;
    상기 다결정 실리콘 기판 상부에 배치되고, 원형인 편광판; 및
    상기 편광판 상부에 배치되어 상기 편광판을 투과한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함하되,
    상기 다결정 실리콘 기판이 고정된 상태에서, 상기 광원, 상기 편광판 및 상기 카메라는 상기 다결정 실리콘 기판의 상면이 위치하는 평면에 대해 평행한 방향으로 이동하도록 구성되며,
    상기 카메라는 상기 촬영된 이미지를 격자로 분해하여, 각 격자마다 광의 세기를 산정한 뒤, 상기 광의 세기가 기 지정된 광의 세기를 기준으로 한계 오차 범위 밖인 경우, 해당 격자의 위치로부터 결정화도 비정상 위치를 판정하는 결정화도 측정 장치.
  13. 다결정 실리콘 기판을 고정하는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더 하부에 배치되는 광원;
    상기 다결정 실리콘 기판 상부에 배치되고, 원형인 편광판; 및
    상기 편광판 상부에 배치되어 상기 편광판을 투과한 이미지를 촬영하는 카메라를 포함하되,
    상기 다결정 실리콘 기판이 고정된 상태에서, 상기 광원, 상기 편광판 및 상기 카메라는 상기 다결정 실리콘 기판의 상면이 위치하는 평면에 대해 평행한 방향으로 이동하도록 구성되며,
    상기 광원은,
    상기 다결정 실리콘 기판 하부에 일정한 간격으로 이격되어 배치되는 복수의 광원을 포함하고,
    상기 편광판은,
    상기 다결정 실리콘 기판을 포함할 수 있는 면적을 가진, 결정화도 측정 장치.
  14. 다결정 실리콘 기판 하부에 광을 출력하는 단계;
    상기 출력된 광이 상기 다결정 실리콘 기판 및 상기 다결정 실리콘 기판의 상부에 배치된 편광판을 투과하는 단계;
    상기 편광판을 투과한 광의 세기를 상기 편광판의 수직 상부에서 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 광의 세기의 기준값으로부터 오차 범위 밖인 경우, 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도의 오류를 통보하는 단계를 포함하고,
    상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도의 오류가 통보된 경우,
    상기 편광판을 회전 시켜 상기 기 지정된 광의 세기의 기준값으로부터 오차 범위 내의 회전 각도를 측정하는 단계를 포함하는 결정화도 측정 방법.
  15. 삭제
  16. 다결정 실리콘 기판 하부에 광을 출력하는 단계;
    상기 출력된 광이 상기 다결정 실리콘 기판 및 상기 다결정 실리콘 기판의 상부에 배치된 편광판을 투과하는 단계;
    상기 편광판을 투과한 광의 세기를 상기 편광판의 수직 상부에서 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 광의 세기의 기준값으로부터 오차 범위 밖인 경우, 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도의 오류를 통보하는 단계를 포함하며,
    상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 광의 세기의 기준값으로부터 오차 범위 이내인 경우,
    상기 편광판을 상기 다결정 실리콘 기판 상에서 이동시켜 상기 결정화도 측정을 반복하는 단계를 포함하는 결정화도 측정 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 기 지정된 광의 세기의 기준값은,
    화이트 노이즈 기준값과 블랙 노이즈기준값을 포함하고,
    상기 화이트 노이즈 기준값으로 상기 편광판을 투과한 광의 세기를 상기 편광판의 수직 상부에서 측정하는 단계;
    상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 화이트 노이즈 기준값으로부터 오차 범위 이내인 경우,
    상기 블랙 노이즈기준값으로 상기 편광판을 투과한 광의 세기를 상기 편광판의 수직 상부에서 측정하는 단계;
    상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 블랙 노이즈기준값으로부터 오차 범위 이내인 경우,
    상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도를 정상 판정하는 단계를 포함하는 결정화도 측정 방법.
  18. 다결정 실리콘 기판 하부에 광을 출력하는 단계;
    상기 출력된 광이 상기 다결정 실리콘 기판 및 상기 다결정 실리콘 기판의 상부에 배치된 편광판을 투과하는 단계;
    상기 편광판을 투과한 광의 세기를 상기 편광판의 수직 상부에서 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 광의 세기가 기 지정된 광의 세기의 기준값으로부터 오차 범위 밖인 경우, 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도의 오류를 통보하는 단계를 포함하며,
    상기 다결정 실리콘 기판의 결정화도의 오류를 통보하는 단계는,
    상기 측정된 광의 세기를 격자 형태의 작은 일 범위로 분할 하는 단계;
    상기 격자마다 측정된 광의 세기를 산정하는 단계;
    상기 광의 세기로부터 결정화도의 오류를 발생한 상기 다결정 실리콘 기판의 위치를 파악하는 단계;
    상기 다결정 실리콘 기판의 위치를 제공하는 단계를 포함하는 결정화도 측정 방법.
  19. 다결정 실리콘 기판 하부에 광을 출력하는 단계;
    상기 다결정 실리콘 기판을 통과한 광의 투과량에 대한 기준값을 제공받는 단계;
    상기 다결정 실리콘 기판 상부에 편광판을 회전하여 상기 기준값이 측정될 때의 편광판의 회전 각을 측정하는 단계;
    상기 편광판의 회전 각이 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화 방향에 정상 범위 이내인지 여부를 판정하는 단계를 포함하는 결정화도 측정 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 편광판의 회전 각이 상기 다결정 실리콘 기판의 결정화 방향에 정상 범위 이내인지 여부를 판정하는 단계는,
    상기 다결정 실리콘 기판의 결정화 방향에 대해 상기 측정한 편광판의 회전각이 정상 범위 내인 경우,
    상기 편광판을 90도 회전시켜 상기 광의 투과량을 재측정 하는 단계를 더 포함하는 결정화도 측정 방법.
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