KR20090025242A

KR20090025242A - 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치 및 탐상방법

Info

Publication number: KR20090025242A
Application number: KR1020087030583A
Authority: KR
Inventors: 데츠오 사카키; 도모히사 시라사카; 츠네오 고바야시
Original assignee: 데츠오 사카키
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2009-03-10
Also published as: WO2007135753A1; US20090051358A1; JP4157597B2; EP2019314A4; EP2019314A1; JPWO2007135753A1; CN101360994A

Abstract

본 발명은, 웨이퍼 실리콘층에 존재하는 크랙이나 손상을 간편하게, 단시간으로 검출하는 것을 목적으로 하여 이루어졌다.

실리콘층의 표면으로부터 소정의 거리에 배치되는 코일 센서와, 코일 센서에 고주파를 인가하는 고주파 인가부와, 상기 실리콘층의 표면과 코일 센서의 거리를 일정하게 유지하면서 양자를 상대적으로 이동시키는 스캔 기구부와, 코일 센서로부터 출력되는 신호의 변화 또는 상기 고주파 인가부로부터 인가하는 고주파의 변화를 검출하여 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하는 크랙 검지부를 포함하여 이루어지는 탐상(探傷)장치로 하여, 고주파 인가부에 의하여 인가하는 고주파의 주파수를 5㎒∼200㎒로 한다. 이로써, 종래는 불가능이라 여겨 온 실리콘층의 탐상을 행하는 것이 가능하게 된다. 탐상 대상의 실리콘이 저(低)저항 실리콘인 경우에는, 인가하는 주파수를 0.5㎒∼200㎒로 한다.

Description

웨이퍼 실리콘층의 탐상장치 및 탐상방법{Wafer silicon layer scratch check device and scratch check method}

본 발명은, 반도체 웨이퍼(이하, 적절히 「웨이퍼」라 약칭함)의 실리콘층에 존재하는 크랙(crack)이나 손상(flaw)을 비접촉으로 탐지하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세히는, 과전류(過電流)를 이용함으로써 웨이퍼 실리콘층에 존재하는 크랙이나 손상을 탐지하는 장치 및 그 검지방법에 관한 것이다.

IC(집적회로)의 기판이 되는 웨이퍼는, 원료(웨이퍼의 원료에는 일반적으로 실리콘(Si) 이외에, 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs) 등이 이용됨)의 결정 원기둥인 잉곳을 슬라이스함으로써 제작되는 0.5∼1.5㎜ 정도의 두께를 가지는 원반(圓盤)이다. 또한, 웨이퍼는, 이와 같이 하여 제작된 원반에 대하여, 산화막층이나 금속층 등을 더욱 형성한 다층구조의 것을 가리키는 경우도 있다.

최근 수십 년, IC 내에 만드는 소자는 그치지 않고 소형화·고집적화되어 있다. 그 때문에 반도체 웨이퍼의 순도도 고집적 IC에 대응할 수 있을 정도로 높은 것이 요구되고 있으며, 웨이퍼 원료가 실리콘인 경우, 그 순도는 99.999999999％ (일레븐 나인이라 불림)까지 높여져 있다.

이와 같이 극히 높은 순도로 제조되는 웨이퍼에는, 당연히, 어떠한 물리적 결점의 존재도 허용되지 않는다. 그 때문에, 크랙이나 손상이 존재하고 있지 않은 것을 확인하기 위한 탐상(探傷)을 행하는 것이 중요하게 된다. 가장 기본적인 탐상방법은 눈으로 보는 것에 의한 것이지만, 웨이퍼의 표면은 경면(鏡面) 마무리되어 있기 때문에, 크랙이나 손상을 발견하는 것이 곤란하다. 또한, 크랙이나 손상이 웨이퍼 표면이 아닌 웨이퍼 내부에 존재하고 있는 경우에는, 눈으로 봐서는 발견할 수 없다는 문제도 있다.

그래서, 정밀한 탐상을 행하기 위하여, 반도체 웨이퍼의 탐상은 레이저 등을 이용하여 광학적으로 실시되어 왔다. 이와 같은 탐상장치의 일례가, 특허문헌 1에서 개시되어 있다. 이로써, 레이저의 p 편광성분 및 s 편광성분을 이용하여 반도체 웨이퍼의 표면에 존재하는 결함과, 내부에 존재하는 결함의 양자를 탐지하는 탐상장치에 있어서, 편광판을 이용함으로써 표면결함과 내부결함을 명확히 구별할 수 있게 하고 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공개 평11-166902호 공보(도 1)

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

상술한 바와 같은 반도체 웨이퍼의 광학적 결함 탐지방법에 의하여, 웨이퍼의 결점을 높은 정밀도로 발견할 수 있다. 그러나, 이러한 종래에 일반적으로 사용되어 온 레이저를 이용한 탐상방법에는, 웨이퍼 표면의 미세영역을 전체 스캔하지 않으면 안 된다는 결점이 있다. 즉, 매우 시간이 걸려 버리는 것이다. 예컨대, 현재 시판되고 있는 일반적인 반도체 웨이퍼의 결함 탐지장치에서는, 8인치의 웨이퍼를 하나 검사하는데에 20분 정도, 12인치의 웨이퍼에서는 40분 정도의 검사시간이 필요하다. 이 때문에, 공업적으로는 반도체 웨이퍼의 탐상검사는 샘플링 검사에서밖에 행할 수 없고, IC 칩을 형성하여 그 동작 테스트를 행한 단계에서 겨우 웨이퍼에 불량이 존재하고 있던 것이 명확하게 되는 것이 통상이었다.

그래서, 반도체 웨이퍼의 실리콘층에 존재하는 크랙이나 손상의 탐상을 단시간으로, 또한 고정밀도로 행할 수 있는 방법이 요망되어 왔다. 이와 같은 특징을 가지는 탐상방법으로서는, 과류(過流)에 의한 탐상이 바람직하다고 생각된다. 그런데, 과류에 의하여 탐상을 행하는 경우에는, 탐상 대상물이 무엇이든 실리콘층이 포함되어 있으면 실리콘으로부터 노이즈가 발생하여 버리기 때문에, 정확한 탐상을 행할 수 없다. 그 때문에, 당업자 사이에서는, 실리콘은 과류 탐상에 장해를 미치는 것으로 간주되어 왔다.

이와 같은 배경 때문에, 실리콘층을 가지는 반도체 웨이퍼는, 과류 탐상을 행할 수 없는 것이라고 암묵적으로 판단되고 있던 것이다.

그러나, 본원 발명자들은, 노이즈가 발생한다는 것은 실리콘이 어떠한 반응을 나타내고 있다는 증거와 다름없다는 착상에 근거하여, 실리콘이 공명(共鳴)하는 조건을 찾기 위하여 예의 연구를 행하였다. 그 결과, 센서 코일에 입력하는 전류의 주파수를 통상보다도 각별히 높게 함으로써 실리콘 속에 과전류가 생기게 되어, 과전류형 탐상을 행할 수 있는 것을 발견하였다.

이로써, 과전류 탐상장치가 가지는 많은 이점, 즉, 원리가 간단하고, 장치가 간명하며, 확실한 손상검출, 고속 탐상, 비접촉 탐상 등을 살린 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치를 실현하는 것이 가능하게 되었다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

이상과 같이 하여 이루어진 본 발명에 관한 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치는,

과전류를 이용하여 웨이퍼 진성 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하기 위한 탐상장치로서,

상기 실리콘층의 표면으로부터 소정의 거리에 배치되는 코일 센서와,

상기 코일 센서에 주파수가 5㎒∼200㎒인 고주파를 인가하는 고주파 인가부와,

상기 실리콘층의 표면과 상기 코일 센서의 거리를 일정하게 유지하면서 양자를 상대적으로 이동시키는 스캔 기구부와,

상기 코일 센서로부터 출력되는 신호의 변화 또는 상기 고주파 인가부로부터 인가하는 고주파의 변화를 검출하여 상기 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하는 크랙 검지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치의 다른 형태는, 저(低)저항 실리콘에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하기 위한 탐상장치로서,

상기 코일 센서에 주파수가 0.5㎒∼200㎒인 고주파를 인가하는 고주파 인가부와,

[발명의 효과]

본 발명에 관한 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치에 따르면, 웨이퍼를 구성하는 실리콘층에 존재하고 있는 크랙이나 손상의 존재를, 장시간에 걸쳐서 미세영역을 스캔하지 않고 검지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 구성도 비교적 단순하기 때문에, 비용적으로도 매우 유리하다.

또한, 본 발명의 탐상장치의 다른 형태에서는, 저저항 실리콘에 존재하는 크랙이나 손상이더라도, 상기 탐상장치와 같이 극히 간편하게 실리콘층의 탐상을 행할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 관한 탐상장치의 개략 구성을 나타내는 모식도.

도 2는, 크랙 탐지부의 하나의 구성예.

도 3은, 크랙 탐지부의 다른 구성예.

도 4는, 크랙 탐지부의 또 다른 구성예.

도 5는, 통상의 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼(양품 샘플 : ⒜, 크랙이 있는 샘플 : ⒝)를 타깃으로 하여, 코일 센서에 5㎒의 고주파를 인가한 경우의 크랙 출력과 측정위치의 관계를 나타내는 그래프.

도 6은, 통상의 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼를 타깃으로 하여, 코일 센서에 200㎒의 고주파를 인가한 경우의 크랙 출력과 측정위치의 관계를 나타내는 그래프.

도 7은, 저저항 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼를 타깃으로 하여, 코일 센서에 0.5㎒의 고주파를 인가한 경우의 크랙 출력과 측정위치의 관계를 나타내는 그래프.

도 8은, 저저항 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼를 타깃으로 하여, 코일 센서에 200㎒의 고주파를 인가한 경우의 크랙 출력과 측정위치의 관계를 나타내는 그래프.

도 9는, 통상의 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼를 타깃으로 하여, 코일 센서에 200㎒의 고주파를 인가한 경우의 ⒜ 스캔방법 구성도 ⒝ 스캔방법 구성의 평면도 ⒞ 크랙이 없는 샘플의 출력신호의 주파수와 탐상위치의 관계를 나타내는 그래프 ⒟ 크랙이 있는 샘플의 출력신호의 주파수와 탐상위치의 관계를 나타내는 그래 프.

도 10은, 본 발명에 관한 탐상장치에서 탐상 가능한 실리콘형 태양전지의 일례의 단면 구성도.

도 11은, 태양전지의 웨이퍼를 타깃으로 하여, 코일 센서에 8㎒의 고주파를 인가한 경우의 크랙 출력과 측정위치의 관계를 나타내는 그래프.

*부호의 설명*

1 : 코일 센서

2 : 고주파 인가부

3 : 스캔 기구부

4 : 크랙 검지부

5 : 웨이퍼

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명의 탐상장치는 웨이퍼 실리콘층에 존재하는 크랙이나 손상의 결점을 검출한다. 앞서 서술한 바와 같이, 웨이퍼에는, 실리콘층으로만 이루어지는 단층구조의 것 이외에, 실리콘층에 더하여 금속층이나 산화막층 등이 마련된 다층구조의 것이 존재하고 있지만, 본 발명의 탐상장치에서는, 어느 웨이퍼 실리콘층이나 탐상의 대상으로 할 수 있다. 또한, 실리콘층이나 다른 층의 표면에 배선패턴 등이 형 성되어 있는 웨이퍼이더라도, 실리콘층의 크랙이나 손상을 탐지하는 대상으로 할 수 있다. 여기서, 본 명세서에 있어서 크랙이란 균열을 가리키고, 손상이란 표면에 존재하는 비평활 부위 이외에, 혼입되어 있는 이물 등을 포함하는 결점 전부를 가리키는 것으로 한다. 이하, 적절히 「크랙 또는 손상」을 단순히 「크랙」이라 약기(略記)한다.

실리콘층을 구성하는 실리콘은, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 이외에, 비결정(아모르퍼스) 실리콘이더라도 상관없다. 다만, 단결정 실리콘에는 저항률이 10Ω·m 정도인 소위 통상의 실리콘(이하, 적절히 「통상의 실리콘」이라 기재함)과, 저항률이 0.1Ω·m 이하의 저저항 실리콘이 있어, 필요에 따라서 구분하여 사용되고 있다.

본 발명의 탐상장치의 구성에 대하여, 모식도인 도 1을 참조하면서 설명한다. 본 발명의 탐상장치의 기본구성은, 코일 센서(1)와, 고주파 인가부(2)와, 스캔 기구부(3)와, 크랙 검지부(4)로 이루어진다.

코일 센서(1)는 과전류 센서용 유도코일로서, 한쪽이 후술하는 고주파 인가부(2)에 접속되고, 다른 쪽이 후술하는 크랙 검지부(4)에 접속되어 있다. 웨이퍼(5) 실리콘층의 표면(즉, 웨이퍼(5)의 표면)으로부터 일정한 거리에 배치된다. 코일 센서(1)와 웨이퍼(5)의 표면의 거리는 1㎜∼5㎜ 정도로 하는 것이 바람직하지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.

고주파 인가부(2)는, 코일 센서(1)에 고주파를 인가하는 기구이다. 본 발명에서는, 탐상의 대상이 실리콘이기 때문에, 고주파 인가부(2)가 코일 센서(1)에 인 가하는 고주파의 주파수를, 금속을 대상으로 하는 통상의 과전류 탐상장치에 있어서의 주파수(500KHz∼1㎒ 정도)보다도 높게 하여, 5㎒∼200㎒ 정도의 주파수를 이용한다. 이 정도 주파수의 고주파를 이용함으로써, 웨이퍼 실리콘층의 내부에 과전류가 발생하게 된다. 웨이퍼 실리콘층에 저저항 실리콘이 이용되고 있는 경우에는, 고주파 인가부(2)로부터 코일 센서(1)에 인가하는 고주파를 0.5㎒∼200㎒로 하면 좋다.

크랙 검지부(4)는, 코일 센서(1)로부터 출력되는 신호에 근거하여, 웨이퍼 실리콘층에 크랙 또는 손상이 존재하고 있는 것을 검출하는 기구이다. 실리콘층에 있어서 크랙이나 손상이 존재하고 있으면 과전류의 상태가 변화하기 때문에, 코일의 인덕턴스가 변화한다. 이로써 고주파 인가부로부터 인가하는 고주파의 전압값이나 주파수가 변화하거나, 코일 센서로부터 출력되는 출력신호의 전압값이나 주파수가 변화하기 때문에, 이들의 변화를 검출함으로써, 탐상을 매우 간단히 행하는 것이 가능하다. 본 발명에 있어서 크랙 검지부(4)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 이하에 예로 드는 바와 같은 방법으로 행하는 것이 가능하다.

·코일 센서로부터 출력되는 신호의 주파수의 변화를 검출

이 경우에는, 크랙 검지부(4)를 예컨대 도 2에 나타내는 바와 같은 회로구성으로 하여, 고주파 인가부를 겸하는 자려(自勵)발진회로로부터 코일 센서(1)에 대하여 고주파를 인가하면 좋다. 웨이퍼 실리콘층에 크랙이나 손상이 존재하고 있으면, 코일 센서(1)의 코일의 인덕턴스가 변화하여, 자려발진회로의 발진 주파수가 변화하기 때문에, 파형 정형회로에 있어서 출력신호를 직사각형파로 정형한 후, 주파수 카운터(미도시) 등으로부터 출력된 주파수에 변화(난류(亂流;turbulence))가 생긴다. 이 난류에 근거하여, 탐상을 행할 수 있다.

·코일 센서로부터 출력되는 신호의 전압값의 변화를 검출

웨이퍼 실리콘층에 크랙이나 손상이 존재하고 있으면, 실리콘층에 있어서 발생하는 과전류에 근거하여 발생하는 자계(磁界)의 세기가 변화하기 때문에, 그에 따라서 코일 센서로부터 출력되는 신호의 전압값도 변화한다. 이 전압값의 변화를 검출함으로써, 크랙 또는 손상의 존재를 탐지하는 것이 가능하다. 이 탐지를 행하기 위하여서는, 크랙 검지부(4)를 예컨대 도 3에 나타내는 바와 같은 회로구성으로 하면 좋다. 도 3에 나타내는 구성에서는, 고주파 인가부(2)에 의하여 소정의 고주파가 인가된 코일 센서(1)로부터 출력되는 출력신호를 자려발진회로 및 주파수 전압변환회로를 통과시킴으로써 전압값이 출력된다. 또한, 본 구성의 회로구성을 수정(水晶)발진식 회로로 하여도 좋다.

또한, 전압값을 기초로 하여 크랙이나 손상의 검출을 행하는 경우에는, 고주파 인가부(2)에 있어서의 고주파의 전압과, 출력신호의 전압을 비교하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 웨이퍼 실리콘층에 크랙이나 손상이 존재하고 있음으로써, 고주파 인가부(2)로부터 인가하는 고주파의 전압이 강하(降下)하기 때문에, 이 전압 강하를 검지함으로써 탐상을 행하는 구성으로 하여도 좋다.

또 다른 구성으로서 크랙 검지부(4)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 동기(同期)검파회로를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 도 4의 예에서는, 코일 센서(1)의 여자(勵磁) 및 동기검파용 동기신호를 출력하기 위한 수정발진회로를 설치하고, 수정발신회로로부터 출력되는 동기신호와, 코일 센서(1)로부터 출력되는 출력신호의 주파수를 동기검파회로에 있어서 처리하여, 베이스 출력(실리콘층 자체로부터의 출력)과 크랙 출력(크랙이나 손상의 존재에 근거하는 출력)으로 나누어서 출력한다. 이 중, 크랙 출력에 근거하여, 탐상 탐지를 행할 수 있다.

여기서, 본 발명에 있어서 크랙 검지부(4)는, 상술한 크랙 출력과 같은, 각종의 처리 후/처리 전 신호의 값이 소정의 역치(threshold value)를 넘은 경우에 크랙이 존재하고 있다고 자동적으로 판정하는 크랙 판정부를 포함하는 구성으로 하여도 좋고, 단순히 주파수나 전압값의 변화만을 모니터 등에 출력하는 구성으로 하여도 좋다. 후자의 경우에는, 오퍼레이터가 모니터에 표시되는 파형 등을 봄으로써 크랙 또는 손상의 존재를 판정한다.

스캔 기구부(3)는, 웨이퍼 실리콘층의 표면과, 코일 센서(1)의 거리를 일정하게 유지하면서, 양자를 상대적으로 이동시킨다. 도 1의 예에서는, 스캔 기구부(3)는, 원반형상의 웨이퍼(5)를 재치(載置; 올려 놓음)할 수 있고, 회전축을 중심으로 하여 회전하는 회전부와, 코일 센서(1)를 실리콘층의 표면(즉, 웨이퍼(5)의 표면)과의 거리를 일정하게 유지하면서, 웨이퍼(5)의 반경방향으로 이동시키는 평행 이동부로 이루어진다. 회전부가 회전하면서 평행 이동부가 일정한 속도로 이동함으로써, 웨이퍼(5)의 전체 면을 스캔할 수 있다. 다만, 스캔 기구부(3)의 구성은 웨이퍼(5) 실리콘층의 전체 면을 스캔할 수만 있다면 어떠한 것이더라도 좋으며, 상기 구성에 한정되지는 않는다.

[실시예]

이하, 통상의 실리콘 및 저저항 실리콘에 관하여 본원 발명자가 행한 시험결과에 대하여 설명한다. 이 실험은 크랙 검지부(4)를 도 2에 나타내는 구성으로 하여, 크랙 출력(전압)을 측정한 것이다.

도 5는, 통상의 실리콘(저항률 10Ω·m, 실리콘층 단층(單層) 두께 : 0.2㎜, 웨이퍼의 표면과 코일 센서의 거리 : 1㎜)으로 이루어지는 웨이퍼를 샘플로 하여, 코일 센서(1)에 주파수 5㎒의 고주파를 인가한 경우의 크랙 출력(전압)과, 측정위치의 관계를 나타내는 그래프이다. 크랙이나 손상이 없는 것을 알고 있는 웨이퍼(도 5 ⒜) 및 크랙이 존재하는 웨이퍼(도 5⒝)의 양쪽샘플의 결과를 비교하면, 양품 웨이퍼에서는 피크나 딥(dip)이 관찰되지 않는 한편, 크랙이 존재하는 웨이퍼에서는, 실리콘층에 크랙이나 손상이 존재하고 있는 것을 나타내는 딥이 나타나고 있다(도 5⒝의 원 표시 부분). 여기서, 주파수를 5㎒ 이하로 한 경우에는, 딥이나 피크가 불명료하게 되었다.

도 6은, 상기와 동일한 웨이퍼를 대상으로 하여, 코일 센서(1)에 주파수 200㎒의 고주파를 인가한 경우의 크랙 출력(전압)과, 측정위치의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6으로부터 명확한 바와 같이, 크랙이 존재하고 있는 샘플에서는, 크랙 출력의 전압값에 명확한 딥이 나타난다.

여기서, 주파수가 200㎒ 이상인 경우이더라도 크랙의 검출은 가능하지만, 코일 센서(1)에 있어서 고감도의 탐상을 비접촉으로 행하는 것이 가능한 코일 직경(φ∼20㎜)을 확보할 수 없게 되기 때문에(즉, 코일 권선 수가 1회 이하가 되어 버림), 통상의 실리콘으로 이루어지는 실리콘층의 크랙 검출에는, 고주파 인가부(2)가 출력하는 고주파의 주파수를 5㎒∼200㎒의 범위로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 발명자들은 저저항 실리콘(저항률 0.1Ω·m, 실리콘층 단층 두께 : 0.2㎜, 웨이퍼의 표면과 코일 센서의 거리 : 5㎜)으로 이루어지는 웨이퍼를 샘플로 하여, 코일 센서(1)에 주파수 0.5㎒의 고주파(교류 전류)를 인가하였다. 이 경우의 크랙 출력과 측정위치의 관계를 도 7에 나타낸다. 크랙이나 손상이 존재하지 않는 것을 알고 있는 양품 샘플의 경우는 크랙 출력의 전압값이 거의 일정한 것에 대하여, 크랙이 존재하는 웨이퍼에서는, 크랙 출력에 큰 난류가 생기고 있다. 또한, 도 8에는, 고주파의 주파수를 200㎒로 한 경우의 크랙 출력과 측정위치의 관계를 나타내는 그래프를 나타낸다. 도 8의 그래프로부터도 명확한 바와 같이, 크랙이 존재하는 웨이퍼의 경우는 파형이 크게 흐트러진다. 이와 같이, 본 발명에 관한 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치는, 실리콘이 저저항 실리콘으로 이루어지는 경우에도, 확실하게 탐상을 행하는 것이 가능하다.

주파수가 0.5㎒ 이하인 경우나 주파수가 200㎒ 이상인 경우이더라도 크랙의 검출은 가능하지만, 코일 센서(1)에 있어서의 코일의 권선 수가 지나치게 적어지기(권선 수가 1회 이하가 되는 등) 때문에, 저저항 실리콘으로 이루어지는 실리콘층의 크랙 검출에는, 고주파의 주파수를 0.5㎒∼200㎒의 범위로 하는 것이 바람직 하다.

상기 실험예에서는, 스캔 기구부에 의한 샘플 회전수를 4rpm으로 하였지만, 실제로는 120rpm 정도의 회전수로 동작 가능하다. 일반적인 코일 센서(1)에 의하여 탐상 가능한 직경은 10㎜ 정도이기 때문에, 직경이 300㎜인 웨이퍼의 탐상을 행하는데 필요한 시간은, 웨이퍼 반경을 150㎜, 1회전의 시간을 0.5초로 하면 150/10×0.5＝7.5초가 된다. 이는, 본 발명의 탐상장치에 의하면, 종래의 웨이퍼용 탐상장치에 비하여 현격한 차이로 고속의 탐상이 가능하게 되는 것을 나타내고 있다.

또한, 발명자들은 출력신호의 주파수를 측정함으로써 탐상을 행하였다. 본 실험에서는, 웨이퍼(5)는 회전시키지 않고 스테이지 위에 정치(靜置)하여, 스캔 기구부(3)를 X 방향으로 일정 속도로 직선 스캔시키면서(도 9 ⒜ 및 ⒝ 참조), 웨이퍼(5)의 각 부위에 있어서의 출력 주파수를 기록하였다. 코일 센서(1)에는 200㎒의 고주파를 인가하였다.

크랙이나 손상이 존재하지 않는 것을 알고 있는 웨이퍼의 출력 주파수의 그래프를 도 9⒞, 크랙이 있는 웨이퍼의 출력 주파수의 그래프를 도 9⒟에 나타낸다. 크랙이 없는 경우에는 출력신호의 주파수는 어느 정도 일정한 것에 대하여, 크랙이 존재하고 있는 경우에는 출력신호의 주파수에 큰 난류가 관찰되어, 크랙의 검출이 충분히 가능한 것이 확인되었다.

이상, 본 발명에 관한 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치에 대하여 설명을 행하였지만, 상기는 예에 지나지 않으며, 본 발명의 정신 내에서 적절히 변경이나 개량을 행하여도 좋은 것은 명확하다.

또한, 본 발명에 관한 탐상장치 및 탐상방법에 의한 탐상의 대상은, IC 기판에 이용되는 실리콘 웨이퍼에 한정되지 않으며, 다양한 웨이퍼를 타깃으로 하여, 그 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하는 것이 가능하다. 예컨대 도 10에 나타내는 바와 같은 단면구성을 가지는 실리콘형 태양전지에 이용되는 웨이퍼를 대상으로 한 탐상을 행할 수도 있다.

도 10에 나타낸 바와 같은, －전극 및 광흡수 색소를 표층에 가지며, 표층으로부터 최하층인 ＋전극층 사이에, 반사 방지막, N형·P형 실리콘(다결정 실리콘)층을 가지는 두께 1㎜의 태양전지를 타깃으로 한 탐상시험을 행하였다. 절연체(세라믹) 위에 유리판을 두고 이루어지는 턴테이블 위에 이와 같은 태양전지를 재치하고, 4rpm의 회전수로 턴테이블을 회전시키면서, 코일 센서(1)에 주파수 8㎒의 고주파를 인가하였다. 도 11에 이때의 출력전압(종축)과 측정위치(횡축)의 관계를 나타내는 그래프를 나타낸다. 도 11의 그래프에 나타나고 있는 바와 같이, 웨이퍼에 있어서 손상이 존재하지 않는 부위 및 패턴(은 페이스트) 형성부와 크랙 존재 부위에서는, 출력의 방향이 반대가 된다(피크 또는 딥이 된다). 이것으로부터, 웨이퍼의 표면에 패턴이 존재하는 태양전지를 대상으로 하는 경우이더라도, 본 발명에 관한 탐상장치 및 탐상방법에 의하여 실리콘층의 탐상이 가능한 것을 알 수 있었다.

Claims

과전류(過電流)를 이용하여 웨이퍼의 진성(眞性) 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하기 위한 탐상(探傷)장치로서,

상기 실리콘층의 표면으로부터 소정의 거리에 배치되는 코일 센서와,

상기 코일 센서에 주파수가 5㎒∼200㎒인 고주파를 인가하는 고주파 인가부와,

상기 실리콘층의 표면과 상기 코일 센서의 거리를 일정하게 유지하면서 양자를 상대적으로 이동시키는 스캔 기구부와,

상기 코일 센서로부터 출력되는 신호의 변화 또는 상기 고주파 인가부로부터 인가하는 고주파의 변화를 검출하여 상기 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하는 크랙 검지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치.
과전류를 이용하여 웨이퍼의 저(低)저항 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하기 위한 탐상장치로서,

상기 실리콘층의 표면으로부터 소정의 거리에 배치되는 코일 센서와,

상기 코일 센서에 주파수가 0.5㎒∼200㎒인 고주파를 인가하는 고주파 인가부와,

상기 실리콘층의 표면과 상기 코일 센서의 거리를 일정하게 유지하면서 양자 를 상대적으로 이동시키는 스캔 기구부와,

상기 코일 센서로부터 출력되는 신호의 변화 또는 상기 고주파 인가부로부터 인가하는 고주파의 변화를 검출하여 상기 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하는 크랙 검지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 크랙 검지부가, 코일 센서로부터 출력되는 신호 주파수의 변화 또는 상기 고주파 인가부로부터 인가하는 고주파 주파수의 변화에 근거하여 상기 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 크랙 검지부가, 상기 코일 센서로부터 출력되는 신호의 전압값의 변화 또는 상기 고주파 인가부로부터 인가하는 고주파의 전압값의 변화에 근거하여 상기 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 실리콘층이, 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 웨이퍼가 실리콘형 태양전지의 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상장치.
웨이퍼의 진성 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상의 탐상방법으로서,

상기 실리콘층의 표면으로부터 소정의 거리에 배치된 코일 센서에 주파수가 5㎒∼200㎒인 고주파를 인가하여 상기 실리콘층에 과전류를 발생시키고,

상기 실리콘층의 표면과 상기 코일 센서의 거리를 일정하게 유지하면서 양자를 상대적으로 이동시키며,

상기 코일 센서로부터 출력되는 신호의 변화 또는 상기 고주파 인가부로부터 인가하는 고주파의 변화를 검출함으로써 상기 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상방법.
웨이퍼의 저저항 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상의 탐상방법으로서,

상기 실리콘층의 표면으로부터 소정의 거리에 배치된 코일 센서에 주파수가 0.5㎒∼200㎒인 고주파를 인가하여 상기 실리콘층에 과전류를 발생시키고,

상기 실리콘층의 표면과 상기 코일 센서의 거리를 일정하게 유지하면서 양자를 상대적으로 이동시키며,

상기 코일 센서로부터 출력되는 신호의 변화 또는 상기 고주파 인가부로부터 인가하는 고주파의 변화를 검출함으로써 상기 실리콘층에 존재하는 크랙 또는 손상을 검지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상방법.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,

상기 실리콘층이, 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상방법.
청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,

상기 웨이퍼가 실리콘형 태양전지의 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 실리콘층의 탐상방법.