KR20200055457A - 혼합물 반도체 웨이퍼의 결함(defect)을 검출하는 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

혼합물 반도체 웨이퍼의 결함(defect)을 검출하는 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼에 물리적인 변형을 가하지 않는 비파괴적인 방법으로 반도체 웨이퍼의 내부 결함의 유무 및 결함의 위치를 검출하는 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법이 개시된다.
또한, 단일 에너지를 갖는 X선 또는 감마 선(Gamma-ray)에 대한 반응 특성을 검사하는 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법이 개시된다.

Description

혼합물 반도체 웨이퍼의 결함(defect)을 검출하는 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법 {NON-DESTRUCTIVE INSPECTION SYSTEM DETECTING DEFECTS IN COMPOUND SEMICONDUCTOR WAFER AND METHOD FOR OPERATING THE X-RAY SYSTEM}
본 개시는 혼합물 반도체 웨이퍼의 결함(defect)을 검출하는 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 비파괴적인 방법으로 광자 계수형 디텍터(Photon Counting Detector, PCD)의 원재료로 사용되는 혼합물 반도체 웨이퍼의 내부 결함의 유무 및 결함의 위치를 검출하고, 반응 특성을 검사하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
광자 계수형 디텍터(PCD)의 원재료로 사용되는 혼합물 반도체의 재료는 낮은 열전도율로 인하여 THM(Traveling Heater Method), Bridgeman 등의 방식으로 석영 앰플에 재료를 넣고 900℃ 이상의 고온으로 가열하여 잉곳(ingot)을 성장시키는 방식을 사용하고 있다. 잉곳의 성장 과정에서는 점 결함(point defect) 또는 확장 결함(extended defect)과 같은 다양한 종류의 결함(defect)이 발생될 수 있다. 이러한 결함들은 잉곳에서 잘라진 반도체 웨이퍼에 광자가 입사되어 발생되는 전하(charge)의 이동을 방해하고, 최종 산출물인 광자 계수형 디텍터의 누설 전류 증가 및 전하 수집 효율 저하 등의 악영향을 유발할 수 있다.
최근에는 반도체 웨이퍼 내부의 결함을 검출하는 방법으로 IR Transmission Microscope, Surface etching, X-ray Topography(XRT), Cathodoluminescence(CL), Transmission Electron Microscope(TEM) 등과 같은 다양한 방법들이 사용되고 있다. 그러나, 반도체 웨이퍼의 내부 구조를 관찰하기 위하여 상기 열거된 방법들은 측정 시료에 변형이 가해져 재사용이 불가능하고, 특히 잉곳에서 잘라진 반도체 웨이퍼의 내부 결함을 파악하는데 있어서 재료의 높은 X선, 감마 선(Gamma-ray)의 흡수율 때문에 한계가 있다. 또한 이러한 구조적인 결함들이 반도체 웨이퍼의 표면에서 내부로 들어감에 따라 불규칙적으로 형성되어 있기 때문에, 표면에서의 결함을 발견했다고 하더라도 실제 디텍터를 만들게 되면 발견되지 않는 결함으로 인하여 발생되는 문제점이 있다.
현재 사용되는 반도체 웨이퍼 내부의 결함을 검출하는 방법 중 IR Transmission Microscope 방법은 점 결함의 검출은 가능하지만, 확장 결함의 경우 검출할 수 없는 문제점이 있다. XRT 방법은 고가의 고 에너지 싱크로트론(synchrotron)에서 실험이 가능하며, 반사 모드는 반도체 웨이퍼의 표면에서의 결함만 관찰이 가능하며, 투과 모드는 재료의 높은 흡수율로 인해 측정이 어렵다. CL 방법은 반도체 웨이퍼 표면의 결함만 검출할 수 있으며, 진공의 극저온 환경에서만 측정이 가능하고, 진공 챔버에 넣기 위해서는 반도체 시료를 잘라야 하는 문제점이 있다. TEM 방법은 진공 환경에서 측정이 가능하고, 수 나노미터(nm)의 두께를 만들어야 하고, 수십 마이크로미터(μm) 면적으로 관찰이 가능하다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 전처리 과정을 거쳐야 하고, 표면만 관찰하거나 일부분만 측정이 가능한 방법으로는 실제 반도체 웨이퍼를 사용했을 때, 예상했던 것과 다른 성능의 디텍터가 제작되는 문제점이 있다.
본 개시는 반도체 웨이퍼에 물리적인 변형을 가하지 않는 비파괴적인 방법으로 반도체 웨이퍼의 내부 결함의 유무 및 결함의 위치를 검출하는 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시는 또한, 단일 에너지를 갖는 X선 또는 감마 선(Gamma-ray)에 대한 반응 특성을 검사하는 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 일 실시예는 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 형성되는 전극; 상기 전극을 통해 상기 반도체 웨이퍼에 고전압을 인가하여 전기장을 발생시키는 고전압 발생부(High Voltage bias, HV bias); 상기 반도체 웨이퍼의 내부에 전하(charge)를 발생시키는 광을 상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 조사하는 광원; 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에 부착되고, 상기 광원으로부터 조사된 광에 의해 상기 반도체 웨이퍼의 내부에서 발생되는 전자(electron) 및 정공(hole)의 이동으로 인한 전하를 검출하는 복수의 프로브(probe); 및 상기 복수의 프로브에 의해 검출된 전하의 양을 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 상기 반도체 웨이퍼의 결함을 검출하는 제어부를 포함하는, 혼합물 반도체 웨이퍼의 결함(defect)을 검출하는 비파괴 검사 시스템을 제공한다.
예를 들어, 제어부는 상기 측정된 전하량의 크기를 픽셀(pixel) 단위로 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 디지털 신호를 생성하는 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC); 및 상기 픽셀 단위로 생성된 디지털 신호를 기초로 상기 반도체 웨이퍼의 결함의 위치를 나타내는 웨이퍼 특성 맵을 생성하는 프로세서(processor)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 복수의 프로브 각각의 크기는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 픽셀 크기일 수 있다.
예를 들어, 복수의 프로브는 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 탈부착이 가능(detachable)할 수 있다.
예를 들어, 복수의 프로브는 상기 반도체 웨이퍼의 전체 영역에 걸쳐 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성되고, 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상의 전체 영역에 배치될 수 있다.
예를 들어, 복수의 프로브는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 칩(unit chip) 면적에 대응되는 영역에서의 전하를 검출할 수 있는 기설정된 개수로 구성되고, 기설정된 개수의 프로브가 프로브 어레이(probe array)를 형성할 수 있다.
예를 들어, 프로브 어레이는 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 상기 반도체 웨이퍼의 길이 방향과 평행한 방향으로 이동하면서 전하를 검출할 수 있다.
예를 들어, 전극의 크기는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 칩의 면적과 동일하고, 상기 복수의 프로브는 상기 전극의 크기와 동일한 단위 칩의 면적에 대응되는 영역의 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성될 수 있다.
예를 들어, 전극은 상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에서 상기 반도체 웨이퍼의의 길이 방향과 평행한 방향으로 단위 칩의 면적만큼 이동하고, 상기 복수의 프로브는 상기 전극의 위치와 정렬되도록 상기 전극의 이동 방향과 동일한 방향 및 상기 전극의 이동 거리와 동일한 거리만큼 이동하면서 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서의 전하를 검출할 수 있다.
예를 들어, 제어부는 특정 에너지 대역을 갖는 광자에 대한 반응성 정도를 나타내는 에너지 스펙트럼 데이터(energy spectrum data)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 제어부는 상기 복수의 프로브 각각을 통해 픽셀 단위로 에너지 스펙트럼 데이터를 생성할 수 있다.
예를 들어, 제어부는 상기 복수의 프로브 각각을 통해 획득된 에너지 스펙트럼 데이터를 합하여(sum) 상기 반도체 웨이퍼 전체의 에너지 스펙트럼 데이터를 생성할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 일 실시예는 광원을 통해 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 광을 조사하는 단계; 상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 형성되는 전극을 통해 고전압 바이어스(High Voltage bias, HV bias)를 인가하여 상기 반도체 웨이퍼의 내부에 전기장을 형성하는 단계; 복수의 프로브를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼의 내부에서 발생되는 전자(electron) 및 정공(hole)의 이동으로 인한 전하를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 전하의 양을 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 상기 반도체 웨이퍼의 결함을 검출하는 단계를 포함하는, 혼합물 반도체 웨이퍼의 결함(defect)을 검출하는 비파괴 검사 방법을 제공한다.
예를 들어, 상기 반도체 웨이퍼의 결함을 검출하는 단계는 상기 전하량의 크기를 픽셀(pixel) 단위로 측정하고, 픽셀 단위로 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 디지털 신호를 생성하는 단계; 및 상기 디지털 신호를 기초로 상기 반도체 웨이퍼의 결함의 위치를 나타내는 웨이퍼 특성 맵을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 프로브는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 칩(unit chip) 면적에 대응되는 영역에서의 전하를 검출할 수 있는 기설정된 개수로 구성되고, 기설정된 개수의 프로브가 프로브 어레이(probe array)를 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 전하를 검출하는 단계는 상기 반도체 웨이퍼의 제1 영역에 해당되는 영역의 전하를 검출하는 단계; 상기 프로브 어레이를 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 상기 반도체 웨이퍼의 길이 방향과 평행한 방향으로 이동하는 단계; 및 상기 프로브 어레이에 포함된 복수의 프로브를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼의 제2 영역의 전하를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전극의 크기는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 칩의 면적과 동일하고, 상기 복수의 프로브는 상기 전극의 크기와 동일한 단위 칩의 면적에 대응되는 영역의 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 전하를 검출하는 단계는 상기 전극을 상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에서 상기 반도체 웨이퍼의의 길이 방향과 평행한 방향으로 단위 칩의 면적만큼 이동하는 단계; 상기 복수의 프로브를 상기 전극의 위치와 정렬되도록 상기 전극의 이동 방향과 동일한 방향 및 상기 전극의 이동 거리와 동일한 거리만큼 이동하는 단계; 및 상기 복수의 프로브가 이동된 이후, 상기 복수의 프로브를 이용하여 반도체 웨이퍼의 전하를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 비파괴 검사 방법은 특정 에너지 대역에서의 에너지 반응성 정도를 나타내는 에너지 스펙트럼 데이터(energy spectrum data)를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 일 실시예는 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하고, 상기 저장 매체는 광원을 통해 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 광을 조사하는 단계; 상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 형성되는 전극을 통해 고전압 바이어스(High Voltage bias, HV bias)를 인가하여 상기 반도체 웨이퍼의 내부에 전기장을 형성하는 단계; 복수의 프로브를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼의 내부에서 발생되는 전자(electron) 및 정공(hole)의 이동으로 인한 전하를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 전하의 양을 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 상기 반도체 웨이퍼의 결함을 검출하는 단계를 포함하는 명령어들을 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템의 구성을 도시한 외관도이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 반도체 웨이퍼 내부의 전하를 측정하여 결함을 검출하는 원리를 설명하기 위한 개념도이고, 도 2b는 복수의 프로브를 통해 측정한 전하량을 나타내는 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 반도체 웨이퍼의 저면(bottom surface) 상에 배치되어 반도체 웨이퍼의 내부 결함을 검출하는 방법을 나타내는 저면도이고, 도 6b는 도 6a에 대응되는 비파괴 검사 시스템 및 반도체 웨이퍼의 단면도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 반도체 웨이퍼의 저면을 이동하면서 반도체 웨이퍼의 내부 결함을 검출하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 반도체 웨이퍼의 저면을 이동하면서 반도체 웨이퍼의 내부 결함을 검출하는 방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 생성한 반도체 웨이퍼의 내부 결함의 위치를 나타내는 웨이퍼 특성 맵을 도시한 도면이다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 생성한 반도체 웨이퍼의 단위 칩(unit chip)의 에너지 반응성을 나타내는 에너지 스펙트럼 데이터를 도시한 도면이고, 도 11b는 도 11a의 각 단위 칩의 에너지 스펙트럼 데이터를 도시한 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템의 구성을 도시한 단면도이다.
본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부'(part, portion)라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부'가 하나의 요소(unit, element)로 구현되거나, 하나의 '부'가 복수의 요소들을 포함하는 것도 가능하다. 이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
본 명세서에서 '결함(defect)'이란 반도체 웨이퍼 내의 물리적 불균일부, 반도체 웨이퍼의 표면 상의 충전 구역, 표면 화학 물질의 변화, 반도체 도핑 농도의 변화, 반도체 웨이퍼 내부의 오염 물질, 반도체 웨이퍼 표면 상의 금속 또는 유기 오염 물질 등을 총칭하는 개념일 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템(100)의 구성을 도시한 외관도이다.
도 1을 참조하면, 비파괴 검사 시스템(100)은 반도체 웨이퍼(W)에 물리적, 화학적인 손상 및 기타 영향을 가하지 않는 비파괴적인 방법으로 반도체 웨이퍼(W)의 내부 결함을 검출하는 시스템일 수 있다. 여기서, 반도체 웨이퍼(W)는 광자 계수형 디텍터(Photon Counting Detector, PCD)의 재료로 사용되는 혼합물 반도체일 수 있다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼(W)는 CdTe, CdZnTe, CdTeSe, CdMnTe, 및 Perovskite 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물 반도체일 수 있다.
비파괴 검사 시스템(100)은 전극(110), 고전압 바이어스(120), 고전압 인가용 프로브(122), 광원(130), 복수의 프로브(140), 집적 회로(150), 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템(100)은 디스플레이부(170)를 더 포함할 수 있다.
전극(110)은 광원(130)으로부터 광자(photon)가 입사되는 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 상에 형성될 수 있다. 전극(110)은 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 전체에 공통적으로 적용되는 공통 전극(common electrode)일 수 있다. 전극(110)은 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 표면에 부착되는 전도성 막으로 기능할 수 있다. 일 실시예에서, 전극(110)은 고전압 바이어스(120)로부터 고전압을 인가받아 반도체 웨이퍼(W)에 전기장을 형성할 수 있다.
고전압 바이어스(High Voltage bias, HV bias)(120)는 고전압 인가용 프로브(122)를 통해 전극(110)에 고전압을 인가할 수 있다. 고전압 바이어스(120)는 전극(110)에 고전압을 인가함으로써 반도체 웨이퍼(W) 내부에 전기장을 형성할 수 있다. 고전압 바이어스(120)에 의해 고전압을 인가받으면, 반도체 웨이퍼(W) 내부에는 전자-정공 쌍(electron-hole pair)이 형성되고, 전자-정공 쌍으로 인하여 내부 전기장이 형성될 수 있다.
광원(130)은 전극(110)이 형성된 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 상에 광을 조사(irradiate)할 수 있다. 광원(130)은 가변 강도, 또는 가변 파장을 갖고, 일정한 각도를 통해 반도체 웨이퍼(W)에 광을 조사하도록 배치될 수 있다. 광원(130)은 반도체 웨이퍼(W) 내부에 전하(charge)를 발생시키는 광을 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 상에 조사할 수 있다. 광원(130)은 반도체 웨이퍼(W)의 밴드갭(bandgap) 보다 큰 에너지를 갖는 파장을 갖는 광을 반도체 웨이퍼(W)에 조사할 수 있다. 광원(130)은 예를 들어, X선, 감마 선(Gamma-ray), 및 레이저(laser) 중 어느 하나의 광을 반도체 웨이퍼(W)에 조사하는 조명원일 수 있다. 그러나, 광원(130)이 조사하는 광의 종류가 전술한 예시로 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 광원(130)은 기설정된 파장, 강도의 광을 조사하기 위하여 다양한 광학 필터와 결합될 수도 있다.
복수의 프로브(probe)(140)는 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1)에 반대되는 면인 제2 면(W2) 상에 부착될 수 있다. 복수의 프로브(140)는 광원으로부터 조사된 광에 의해 반도체 웨이퍼(W) 내부에서 발생되는 전자 및 정공의 이동으로 인한 전하를 검출할 수 있다. 복수의 프로브(140)는 도전성을 갖는 금속 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 프로브(140)는 Hg와 같은 액체 금속(liquid metal)로 구성될 수도 있다. 복수의 프로브(140)는 반도체 웨이퍼(W)에 스크래치(scratch), 흠집 등 물리적, 화학적인 영향을 주지 않고 반도체 웨이퍼(W)에서의 전하를 검출할 수 있다. 복수의 프로브(140)는 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2) 상에서 탈부착이 가능(detachable)할 수 있다.
복수의 프로브(140) 각각의 크기는 반도체 웨이퍼(W)의 단위 픽셀(pixel) 크기와 동일할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 프로브(140)는 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2) 전체를 덮을 수 있고, 반도체 웨이퍼(W) 전체 영역에서의 전하를 검출할 수 있는 정도의 개수를 갖도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 복수의 프로브(140)는 반도체 웨이퍼(W)의 단위 칩(unit chip) 면적에 대응되는 영역에서의 전하를 검출할 수 있는 기설정된 개수로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 프로브(140)는 기설정된 개수만큼의 집합으로 구성된 프로브 어레이(probe array)를 형성할 수 있다. 복수의 프로브(140)가 반도체 웨이퍼(W)의 전체 영역이 아닌 일부 영역의 전하를 검출할 수 있도록 프로브 어레이를 형성하는 경우, 프로브 어레이는 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2) 상에서 이동(stepping)하면서 전하를 검출할 수 있다. 이에 대해서는 도 6a, 6b, 도 7, 및 도 8에서 상세하게 설명하기로 한다.
집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)(150)는 복수의 프로브(140)에 의해 검출된 전하의 양을 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 신호값을 생성할 수 있다. 집적 회로(150)는 예를 들어, 용량성 센서로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 집적 회로(150)는 복수의 프로브(140)에 의해 검출된 전하량의 아날로그 값을 임계치와 비교하여 디지털 신호값으로 변환하여 프로세서(160)로 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 집적 회로(150)는 복수의 프로브(140) 각각에 대응되어 픽셀 단위로 검출된 전하량을 기초로 디지털 신호값을 생성할 수 있다.
도 1에는 집적 회로(150)가 복수의 프로브(140)의 개수에 대응되도록 복수개로 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 도시된 구조로 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 집적 회로(150)는 단일의 회로로 구성될 수도 있다.
프로세서(160)는 집적 회로(150)에 의해 픽셀 단위로 생성된 디지털 신호를 기초로 반도체 웨이퍼(W)의 결함의 위치를 나타내는 웨이퍼 특성 맵을 생성할 수 있다. 프로세서(160)는 예를 들어, 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로 프로세서(microprocessor), 그래픽 프로세서(GPU), RAM(Random-Access Memory), ROM(Read-Only Memory) 중 적어도 하나를 포함하는 하드웨어 장치로 구성될 수 있다.
프로세서(160)는 범용의 이미지 프로세싱 방법을 사용하여 디지털 신호를 이미지 화할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(160)는 반도체 웨이퍼(W) 내부의 결함이 있는 위치에 대응되는 픽셀을 흰색으로 표시하고, 결함이 없는 정상적인 영역을 검은 색으로 표시하는 웨이퍼 특성 맵을 생성할 수 있다. 웨이퍼 특성 맵에 대해서는 도 10에서 상세하게 설명하기로 한다.
일 실시예에서, 프로세서(160)는 특정 에너지 대역을 갖는 광자에 대한 에너지 반응성 정도를 나타내는 에너지 스펙트럼 데이터(energy spectrum data)를 생성할 수 있다. 이에 대해서는 도 11a 및 도 11b에서 상세하게 설명하기로 한다.
디스플레이부(170)는 프로세서(160)에 의해 생성된 웨이퍼 특성 맵을 디스플레이할 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이부(170)는 반도체 웨이퍼(W)의 단위 칩 면적 또는 단위 픽셀 별로 특정 에너지를 갖는 광자에 대한 반응성 정도를 나타내는 에너지 스펙트럼을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이부(170)는 에너지 스펙트럼을 반도체 웨이퍼(W) 상의 대응되는 영역에 오버랩(overlap)하여 디스플레이할 수 있다. 이와 관련하여서는 도 11a에서 상세하게 설명하기로 한다.
일반적으로 혼합물 반도체의 내부에 존재하는 구조적인 결함(defect)들은 깊이(depth) 별로 불규칙하게 형성되어 있고, X선 등 광의 투과가 어렵기 때문에 종래의 방식으로는 검출이 쉽지 않은 문제점이 있었다. 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템(100)은 광자의 입사에 의해 반도체 웨이퍼(W) 내부에 발생되는 전하를 검출하여 이를 이미지화 함으로써 반도체 웨이퍼(W)의 결함의 유무는 물론이고, 결함의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 본 개시의 비파괴 검사 시스템(100)은 검사 과정에서 반도체 웨이퍼(W)에 물리적인 흠집이나 화학적인 어떠한 작용도 가하지 않는 비파괴적인 검사를 수행하기 때문에 검사가 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 광자 계수형 디텍터로 활용할 수 있고, 성능의 불균일이 있는 부분은 제품화하는데 있어서 미리 배제할 수 있는바, 수율 및 비용 관리 측면에서 유리하다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 반도체 웨이퍼 내부의 전하를 측정하여 결함을 검출하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a를 참조하면, 전극(110)에 고전압 바이어스가 인가되면, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 전기 전위가 변경될 수 있다. 도 2a에 도시된 예시에서는 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1)에는 음(-)의 전위가, 제2 면(W2)에는 양(+)의 전위가 적용될 수 있다. 또한, 전극(110)에 의한 고전압 바이어스에 의해 반도체 웨이퍼(W) 내부에는 전기장이 형성될 수 있다.
광원(130, 도 1 참조)에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 밴드갭을 초과하는 에너지를 갖는 광이 조사되면, 반도체 웨이퍼(W) 내부에는 전자(e-) 및 정공(h+)의 캐리어(carrier)가 발생될 수 있다. 전자(e-) 및 정공(h+)의 캐리어는 표류(drift) 및 재조합되고, 반도체 웨이퍼(W)의 표면 전위에 영향을 미치는 파퓰레이션(population) 및 디파퓰레이션(depopulation)을 야기할 수 있다. 이 때, 복수의 프로브(140-1 내지 140-7)은 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2)에서 전자(e-)를 검출할 수 있다.
복수의 프로브(140-1 내지 140-7) 각각은 프로세서(160)에 의해 생성되는 웨이퍼 특성 맵의 각 픽셀에 대응될 수 있다. 도 2a에는 복수의 프로브(140-1 내지 140-7)가 7개로 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것이고 복수의 프로브(140-1 내지 140-7)의 개수가 7개로 한정되는 것은 아니다. 도 2a에 도시된 실시예에서, 제1 프로브(140-1) 내지 제3 프로브(140-3), 제4 프로브(140-4) 내지 제7 프로브(140-7)는 반도체 웨이퍼(W)의 표면, 즉 제2 면 상에서 전하를 검출할 수 있다. 그러나, 제4 프로브(140-4)는 전하를 검출할 수 없는데 이는 반도체 웨이퍼(W)의 내부에 결함(defect)이 있다는 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 반도체 웨이퍼(W)의 특정 깊이에 결함(defect)이 있는 경우 전자(e-) 및 정공(h+) 쌍이 갖히는 트랩(trap) 현상이 일어나고, 전자(e-), 전공(h+)이 결함(defect)이 있는 영역에 트랩됨으로 인하여 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 도달하지 못하여 제4 프로브(140-4)가 전하를 검출하지 못하는 것이다.
집적 회로(150-1 내지 150-7)는 복수의 프로브(140-1 내지 140-7) 각각으로부터 검출된 전하량 정보를 수집하고, 수집된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 디지털 신호로 변환할 수 있다. 도 2a에서 집적 회로(150-1 내지 150-7)는 복수의 프로브(140-1 내지 140-7) 각각에 대응되도록 복수개로 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 집적 회로(150-1 내지 150-7)는 복수개로 구성될 수도 있지만, 단일의 집적 회로 칩으로 구성될 수도 있다.
도 2a에 도시된 실시예에서, 제4 프로브(140-4)와 연결된 제4 집적 회로(150-4)는 전하량 정보를 수집하지 못하거나, 미약한 전하량 정보를 수집할 수 있다. 이 경우, 제4 프로브(140-4)는 트랩된 전자(e-)의 전하 중 결함 영역으로부터 빠져나온 일부 전하를 검출하고, 제4 집적 회로(150-4)는 작은 값을 갖는 전하량 정보를 수집할 수 있다.
도 2b는 복수의 프로브(140-1 내지 140-7, 도 2a 참조)가 배치된 위치에 대응되는 픽셀에서 검출된 전하량을 신호값으로 변환한 그래프이다. 도 2b에 도시된 그래프에서 신호값은 복수의 프로브(140-1 내지 140-7, 도 2a 참조)에 의해 검출된 전하에 의한 전류 또는 전압값일 수 있다.
도 2b를 참조하면, 집적 회로(150-1 내지 150-7, 도 2a 참조)는 복수의 프로브(140-1 내지 140-7) 각각이 검출한 전하량을 기설정된 임계치(Th)와 비교할 수 있다. 집적 회로(150-1 내지 150-7)는 신호값 중 임계치(Th) 보다 작거나 같은 신호값을 갖는 픽셀(d)에 대응되는 영역에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 임계치 보다 작거나 같은 신호값을 갖는 픽셀(d)은 예를 들어 도 2a의 제4 프로브(140-4)가 배치된 영역일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템(300-1, 300-2)을 도시한 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 비파괴 검사 시스템(300-1)은 전극(310), 고전압 바이어스(320), 고전압 인가용 프로브(322), 광원(330), 복수의 프로브(340), 집적 회로(350), 및 프로세서(360)를 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 비파괴 검사 시스템(300-1)의 구성은 복수의 프로브(340)의 개수 및 복수의 프로브(340)의 배치 구조를 제외하고는 도 1에 도시된 비파괴 검사 시스템(100)의 구성과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 구체적으로, 비파괴 검사 시스템(300-1)의 전극(310)은 도 1에 도시된 전극(110)과, 고전압 바이어스(320) 및 고전압 인가용 프로브(322)는 도 1에 도시된 고전압 바이어스(120) 및 고전압 인가용 프로브(122)와, 광원(330)은 도 1에 도시된 광원(130)과, 프로세서(360)는 도 1에 도시된 프로세서(160)와 각각 동일한 구성 요소이다.
도 3a에 도시된 비파괴 검사 시스템(300-1)의 구조에서 복수의 프로브(340)는 광원(330)으로부터 광이 조사되는 면인 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1)과 반대면인 제2 면(W2)에 배치될 수 있다. 복수의 프로브(340)는 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2)에 접하여 부착될 수 있으나, 부착된 이후에 탈착이 가능(detachable)하도록 형성될 수 있다. 복수의 프로브(340)는 반도체 웨이퍼(W)의 전체 영역에 걸쳐 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성될 수 있다. 복수의 프로브(340) 각각은 기설정된 거리만큼 이격되고 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2) 상의 전체 영역에 배치될 수 있다.
복수의 프로브(340)는 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2) 상에서 일렬로 배치되어 프로브 어레이(probe array)를 형성할 수 있다.
집적 회로(350)는 복수의 프로브(340) 각각에 연결되도록 복수개로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 집적 회로(350)는 복수의 프로브(340) 전체와 연결되는 단일의 집적 회로로 구성될 수도 있다.
도 3b를 참조하면, 비파괴 검사 시스템(300-2)은 도 3a와 동일한 구성 요소를 포함하지만, 복수의 프로브(342)의 개수 및 구조가 다르게 형성된다. 도 3b에 도시된 비파괴 검사 시스템(300-2)에 포함되는 복수의 프로브(342)는 반도체 웨이퍼(W)의 전체 영역이 아닌 일부의 영역(S)에서의 전하를 검출할 수 있는 기설정된 개수를 갖도록 구성될 수 있다. 도 3b에서는 복수의 프로브(342)가 3개로 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것이고, 복수의 프로브(342)의 개수가 3개로 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 복수의 프로브(342)는 반도체 웨이퍼(W)의 단위 칩(unit chip)의 면적과 동일한 영역(S)에서의 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성될 수 있다. 이 경우, 복수의 프로브(342) 각각은 소정의 거리만큼 이격되어 나열되는 프로브 어레이(probe array)를 형성할 수 있다.
도 3b에 도시된 실시예와 같이 복수의 프로브(342)가 반도체 웨이퍼(W)의 전체 영역에 걸쳐 전하를 검출할 수 없는 구조로 형성되는 경우, 복수의 프로브(342)는 프로브 어레이를 형성하여 반도체 웨이퍼(W) 상에서 이동하면서(stepping) 전하를 검출할 수 있다. 프로브 어레이의 이동 및 전하 검출에 관해서는 도 6a, 6b 및 도 7에서 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템(400)을 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 비파괴 검사 시스템(400)은 전극(410), 고전압 바이어스(420), 고전압 인가용 프로브(422), 광원(430), 복수의 프로브(440), 집적 회로(450), 및 프로세서(460)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 비파괴 검사 시스템(400)의 구성은 전극(410)의 형태, 복수의 프로브(440)의 개수 및 복수의 프로브(440)의 배치 구조를 제외하고는 도 1에 도시된 비파괴 검사 시스템(100)의 구성과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 구체적으로, 비파괴 검사 시스템(400)의 구성 요소 중 고전압 바이어스(420) 및 고전압 인가용 프로브(422)는 도 1에 도시된 고전압 바이어스(120) 및 고전압 인가용 프로브(122)와, 광원(430)은 도 1에 도시된 광원(130)과, 프로세서(460)는 도 1에 도시된 프로세서(160)와 각각 동일한 구성 요소이다.
도 4에 도시된 비파괴 검사 시스템(400)의 구조에서 전극(410)은 광원(430)으로부터 광이 입사되는 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 상의 전체 영역이 아닌 일부 영역을 덮도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 전극(410)의 면적(S)의 크기는 반도체 웨이퍼(W)의 단위 칩(unit chip)의 크기와 동일할 수 있다. 전극(410)은 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 상에 일부 영역에 대하여 공통적으로 적용되는 공통 전극(common electrode)일 수 있다. 전극(410)은 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 표면에 부착되는 전도성 막으로 기능할 수 있다.
복수의 프로브(440)는 전극(410)의 면적(S)의 크기와 동일한 크기를 갖는 반도체 웨이퍼(W)의 표면 영역의 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성될 수 있다. 복수의 프로브(440)는 기설정된 개수만큼 정렬되어 프로브 어레이를 형성할 수 있다.
복수의 프로브(440)는 전극(410)의 위치와 정렬되도록 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2) 상에 접하여 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 전극(410)은 반도체 웨이퍼(W)의 길이 방향을 따라서 이동될 수 있고, 복수의 프로브(440)는 전극(410)의 위치에 대응되는 위치로 정렬되도록 전극(410)과 함께 이동될 수 있다. 전극(410) 및 복수의 프로브(440)의 이동에 대해서는 도 8 및 도 9에서 상세하게 설명하도록 한다.
집적 회로(450)는 복수의 프로브(440) 각각에 연결되도록 복수개로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 집적 회로(450)는 복수의 프로브(440)와 연결되는 단일의 집적 회로로 구성될 수도 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
단계 S510에서, 비파괴 검사 시스템은 광원을 통해 반도체 웨이퍼 상에 광을 조사한다. 일 실시예에서, 광원은 반도체 웨이퍼 내부에 전하(charge)를 발생시키는 광을 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 조사할 수 있다. 광원은 반도체 웨이퍼의 밴드갭(bandgap) 보다 큰 에너지를 갖는 파장을 갖는 광을 반도체 웨이퍼에 조사할 수 있다. 광원은 예를 들어, X선, 감마 선(Gamma-ray), 및 레이저(laser) 중 어느 하나의 광을 반도체 웨이퍼에 조사하는 조명원일 수 있다.
단계 S520에서, 비파괴 검사 시스템은 반도체 웨이퍼에 형성되는 전극을 통해 고전압 바이어스(HV bias)를 인가하여 반도체 웨이퍼의 내부에 전기장을 형성한다. 전극은 광원으로부터 광자가 입사되는 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 전극은 고전압 바이어스로부터 고전압을 인가받아 반도체 웨이퍼에 전기장을 형성할 수 있다.
단계 S530에서, 비파괴 검사 시스템은 복수의 프로브를 이용하여 반도체 웨이퍼의 내부에서 발생되는 전자(electron) 및 정공(hole)의 이동으로 인한 전하를 검출한다. 일 실시예에서, 복수의 프로브는 반도체 웨이퍼의 표면 전체를 덮도록 형성되고 반도체 웨이퍼의 전체 영역에 대하여 전하를 검출할 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 프로브는 반도체 웨이퍼의 단위 칩(unit chip) 면적에 대응되는 영역에서의 전하를 검출할 수 있는 기설정된 개수로 구성될 수 있다. 복수의 프로브는 고전압 바이어스가 인가됨에 따라 이동되는 전하를 검출하고, 검출된 전하를 수집할 수 있다.
단계 S540에서, 비파괴 검사 시스템은 검출된 전하의 양을 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 반도체 웨이퍼의 결함을 검출한다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템은 복수의 프로브를 통해 반도체 웨이퍼의 표면에서의 전하량의 크기를 픽셀(pixel) 단위로 측정하고, 픽셀 단위로 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 디지털 신호를 생성할 수 있다. 비파괴 검사 시스템은 생성된 디지털 신호를 기초로 반도체 웨이퍼의 내부 결함의 위치를 나타내는 웨이퍼 특성 맵을 생성할 수 있다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 반도체 웨이퍼(W)의 저면(bottom surface) 상에 배치되어 반도체 웨이퍼(W)의 내부 결함을 검출하는 방법을 나타내는 저면도이고, 도 6b는 도 6a에 대응되는 비파괴 검사 시스템 및 반도체 웨이퍼(W)의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 비파괴 검사 시스템의 구성 요소인 복수의 프로브(640a 내지 640n)은 반도체 웨이퍼(W)의 저면 상에 부착되고, 반도체 웨이퍼(W)의 저면에서 전하를 검출할 수 있다. 복수의 프로브(640a 내지 640n)는 기설정된 개수로 구성될 수 있고, 프로브 어레이(640)를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 프로브 어레이(640)는 반도체 웨이퍼(W)의 단위 칩(unit chip) 면적(Sc)에 대응되는 영역에서의 전하를 검출할 수 있는 기설정된 개수로 구성될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에서 복수의 프로브(640a 내지 640n)는 3×3 배열로 2차원 어레이를 형성하고, 총 9개로 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 예시이고, 복수의 프로브(640a 내지 640n)의 개수 및 어레이 형태, 어레이의 크기가 도시된 바와 같이 한정되는 것은 아니다.
프로브 어레이(640)는 반도체 웨이퍼(W)의 저면에 부착되었다가 탈착되면서 이동할 수 있다. 일 실시예에서, 프로브 어레이(640)는 반도체 웨이퍼(W)의 저면에서 반도체 웨이퍼의 길이 방향과 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 비파괴 검사 시스템은 프로브 어레이(640)에 포함되는 복수의 프로브(640a 내지 640n)를 고정된 높이에서 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 평행한 방향인 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동시키는 장치를 포함할 수 있다.
프로브 어레이(640)에 포함되는 복수의 프로브(640a 내지 640n)는 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동하면서 반도체 웨이퍼(W)의 저면에서의 전하를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 프로브(640a 내지 640n)는 반도체 웨이퍼(W)의 제1 단위 칩(C1)에 해당되는 영역의 전하를 검출하고, X축 방향으로 이동 후 제2 단위 칩(C2)에 해당되는 영역의 전하를 검출할 수 있다. 프로브 어레이(640)가 1회 이동 거리는 단위 칩의 면적(Sc)의 크기와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
단계 S710에서, 비파괴 검사 시스템은 복수의 프로브를 이용하여 반도체 웨이퍼의 제1 영역에 해당되는 영역의 전하를 검출한다. 일 실시예에서, 복수의 프로브는 기설정된 개수로 구성될 수 있고, 기설정된 개수의 프로브는 프로브 어레이를 형성할 수 있다. 프로브 어레이는 반도체 웨이퍼의 단위 칩 면적에 대응되는 제1 영역에서의 전하를 검출할 수 있다.
단계 S720에서, 비파괴 검사 시스템은 프로브 어레이를 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 분리하여 제1 방향을 따라 제2 영역으로 이동시킨다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템은 프로브 어레이는 반도체 웨이퍼의 제2 면에 부착되었다가 탈착되면서 이동시킬 수 있다. 비파괴 검사 시스템은 프로브 어레이를 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 반도체 웨이퍼의 길이 방향과 평행한 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템은 1회에 걸쳐 프로브 어레이를 단위 칩의 면적의 크기와 동일한 크기를 갖는 거리만큼 이동시킬 수 있다. 그러나, 프로브 어레이의 1회 이동 거리가 단위 칩의 면적으로 한정되는 것은 아니다.
단계 S730에서, 비파괴 검사 시스템은 프로브 어레이에 포함된 복수의 프로브를 이용하여 반도체 웨이퍼의 제2 영역의 전하를 검출한다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템은 복수의 프로브를 이용하여 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 단위 칩 면적에 대응되는 제2 영역의 전하를 검출할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템(800)이 반도체 웨이퍼의 저면을 이동하면서 반도체 웨이퍼의 내부 결함을 검출하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 비파괴 검사 시스템(800)은 전극(810), 고전압 바이어스(820), 고전압 인가용 프로브(822), 광원(830), 복수의 프로브(840), 집적 회로(850), 및 프로세서(860)를 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 비파괴 검사 시스템(800)의 구성은 도 4에 도시된 비파괴 검사 시스템(400)의 구성과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8에 도시된 비파괴 검사 시스템(800)의 구조에서 전극(810)은 광원(830)으로부터 광이 입사되는 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 상의 전체 영역이 아닌 일부 영역을 덮도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 전극(810)의 면적(Sc)의 크기는 반도체 웨이퍼(W)의 단위 칩(unit chip)의 크기와 동일할 수 있다. 전극(810)은 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 상에 일부 영역에 대하여 공통적으로 적용되는 공통 전극(common electrode)일 수 있다. 전극(810)은 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 표면에 부착되는 전도성 막으로 기능할 수 있다.
전극(810)은 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 상에서 반도체 웨이퍼(W)의 길이 방향과 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템(800)은 전극(810)과 결합되어 전극(810)을 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동시키는 장치를 더 포함할 수 있다. 전극(810)을 이동시키는 장치는 전극(810)이 결합되는 축 및 축을 따라 전극(810)을 이동시키는 모터를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 전극(810)은 축을 따라 기설정된 거리만큼 이동될 수 있다. 예를 들어, 전극(810)은 제1 면(W1) 상에서 1회에 걸쳐 단위 칩의 면적에 대응되는 거리만큼 이동될 수 있다.
복수의 프로브(840)는 전극(810)의 면적(Sc)의 크기와 동일한 크기를 갖는 반도체 웨이퍼(W)의 표면 영역의 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성될 수 있다. 복수의 프로브(840)는 기설정된 개수만큼 정렬되어 프로브 어레이를 형성할 수 있다.
복수의 프로브(840)는 전극(810)의 위치와 정렬되도록 반도체 웨이퍼(W)의 저면, 즉 제2 면(W2) 상에 접하여 부착될 수 있다. 복수의 프로브(840)는 전극(810)의 이동에 따라 전극(810)의 위치에 대응되는 위치에 정렬되도록 전극(810)과 함께 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템(800)은 복수의 프로브(840)를 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2) 상에서 소정의 거리만큼 이격된 위치에서 반도체 웨이퍼(W)의 길이 방향에 평행한 방향으로 이동시키는 장치를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 프로브(840)는 전극(810)의 이동 방향 및 이동 거리와 동일한 방향 및 거리만큼 이동될 수 있다. 예를 들어, 복수의 프로브(840)는 반도체 웨이퍼(W)의 길이 방향에 평행한 방향, 즉 X축 방향 또는 Y축 방향으로 이동되고, 1회의 이동 거리는 단위 칩 면적의 크기와 동일할 수 있다.
전극(810)의 위치가 이동됨에 따라 복수의 프로브(840)는 위치를 이동하면서 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2)에서의 전하를 검출할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 반도체 웨이퍼의 저면을 이동하면서 반도체 웨이퍼의 내부 결함을 검출하는 방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
단계 S910에서, 비파괴 검사 시스템은 전극을 반도체 웨이퍼 상에서 단위 칩(unit chip) 면적만큼 이동시킨다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템은 전극을 반도체 웨이퍼의 제1 면 상의 제1 위치에서 반도체 웨이퍼의 길이 방향과 평행한 방향으로 기설정된 거리만큼 이동시킬 수 있다. 전극의 이동 거리는 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 단위 칩 면적의 크기와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전극이 제1 위치에 있는 경우, 복수의 프로브는 반도체 웨이퍼의 제1 면과 반대면인 제2 면 상에서 전극의 위치와 정렬되는 위치에 배치될 수 있다. 복수의 프로브는 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 제1 위치에 대응되는 영역에서의 전하를 검출할 수 있다.
단계 S920에서, 비파괴 검사 시스템은 복수의 프로브를 전극의 위치와 정렬되도록 전극의 이동 방향 및 이동 거리와 동일한 이동 방향 및 이동 거리만큼 이동시킨다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템은 복수의 프로브를 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 반도체 웨이퍼의 길이 방향에 평행한 방향으로 이동시킬 수 있다. 복수의 프로브의 이동 거리는 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 단위 칩 면적의 크기와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
단계 S910에서 전극의 위치가 반도체 웨이퍼의 제1 면 상의 제1 위치에서 제2 위치로 이동하는 경우, 복수의 프로브는 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 제2 위치에 대응되는 위치로 이동될 수 있다.
단계 S930에서, 비파괴 검사 시스템은 복수의 프로브를 이용하여 반도체 웨이퍼의 전하를 검출한다. 단계 S920에서 복수의 프로브의 위치가 제2 위치에 대응되는 위치로 이동되어 전극의 위치와 정렬되는 경우, 복수의 프로브는 반도체 웨이퍼의 제2 면의 제2 위치에 대응되는 영역에서의 전하를 검출할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 생성한 반도체 웨이퍼의 내부 결함의 위치를 나타내는 웨이퍼 특성 맵(1000)을 도시한 도면이다.
비파괴 검사 시스템의 구성 요소 중 프로세서는 복수의 프로브에 연결된 집적 회로에서 생성한 디지털 신호값을 기초로 반도체 웨이퍼의 결함의 유무 및 결함의 위치를 나타내는 웨이퍼 특성 맵(1000)을 생성할 수 있다. 복수의 프로브 각각에 연결되는 집적 회로는 복수의 프로브에 의해 검출된 전하의 양을 기설정된 임계치와 비교하여 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 수신한 프로세서는 디지털 신호를 이미지 처리하여 웨이퍼 특성 맵(1000)을 생성할 수 있다.
도 10을 참조하면, 웨이퍼 특성 맵(1000)에서 각 픽셀의 밝기값(intensity)은 복수의 프로브가 검출한 전하의 양을 집적 회로에서 디지털 신호화하고, 프로세서의 의해 이미지화 된 것으로서, 웨이퍼 특성 맵(1000) 이미지의 각 픽셀은 복수의 프로브 각각에 의해 검출된 전하량 정보에 대응될 수 있다. 일 실시예에서, 단위 칩 이미지(1010)는 복수의 프로브가 형성하는 프로브 어레이가 1회에 검출하는 면적에 대응되는 이미지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
웨이퍼 특성 맵(1000)에서 검은 색으로 표시되는 영역은 반도체 웨이퍼의 표면에서 기설정된 전하량 이상의 전하가 검출된, 정상 영역에 해당되는 영역일 수 있다. 웨이퍼 특성 맵(1000)의 흰색으로 표시되는 영역은 결함 영역(1020)일 수 있다. 결함 영역(1020)은 반도체 웨이퍼 내의 물리적 불균일부, 반도체 웨이퍼의 표면 상의 충전 구역, 표면 화학 물질의 변화, 반도체 도핑 농도의 변화, 반도체 웨이퍼 내부의 오염 물질, 반도체 웨이퍼 표면 상의 금속 및 유기 오염 물질 중 적어도 하나와 관련된 결함이 있는 영역일 수 있다. 프로세서는 집적 회로로부터 수신한 디지털 신호를 이미지 처리하여 전하량이 기설정된 임계치 보다 낮은 것으로 인식된 영역에 대해서는 흰색으로 처리할 수 있다.
웨이퍼 특성 맵(1000)이 도 10에 도시된 바로 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 프로세서는 이미지 처리 방법에 따라 반도체 웨이퍼의 정상 영역을 흰색으로, 결함 영역을 검은 색으로 나타내는 웨이퍼 특성 맵을 생성할 수도 있다.
도 10에 도시된 웨이퍼 특성 맵(1000)을 통해 반도체 웨이퍼의 결함의 유무 뿐만 아니라 반도체 웨이퍼 내부의 결함의 위치를 파악할 수 있는바, 반도체 웨이퍼를 이용하여 디텍터를 생산하는데 있어 품질, 비용 관리 및 수율 향상의 효과를 기대할 수 있다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템이 생성한 에너지 스펙트럼 데이터(1100)를 웨이퍼(W)의 대응되는 영역에 표시한 도면이고, 도 11b는 도 11a의 각 단위 칩의 에너지 스펙트럼 데이터(1110)를 도시한 도면이다.
도 11a를 참조하면, 비파괴 검사 시스템은 반도체 웨이퍼(W)의 특정 에너지 대역을 갖는 광자에 대한 반응성 정도를 나타내는 에너지 스펙트럼 데이터(energy spectrum data)(1100)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 비파괴 검사 시스템의 구성 요소 중 프로세서는 반도체 웨이퍼(W)의 단위 칩 면적 당 광자에 대한 반응성 정도를 나타내는 에너지 스펙트럼 데이터(1110)를 생성할 수 있다. 도 11a는 설명의 편의를 위해 반도체 웨이퍼(W)의 단위 칩 면적 당 생성된 스펙트럼 데이터(1100)를 대응되는 단위 칩 영역 상에 시각적으로 표시한 것으로서, 실제 반도체 웨이퍼(W)에는 스펙트럼 데이터(1100)가 표시되지 않는다. 디스플레이부(170, 도 1 참조)는 에너지 반응성에 관한 정보를 획득한 반도체 웨이퍼(W)의 대응되는 영역 상에 에너지 스펙트럼 데이터(1100)를 오버랩(overlap)하여 디스플레이할 수 있다.
에너지 스펙트럼 데이터(1110)가 반도체 웨이퍼(W)의 단위 칩 면적 당 생성되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 프로세서는 픽셀 단위로 특정 에너지 대역의 광자에 대한 반응성 정도를 나타내는 픽셀 별 에너지 스펙트럼 데이터를 생성할 수도 있다.
또한, 다른 실시예에서, 프로세서는 픽셀 단위로 획득된 에너지 스펙트럼 데이터를 총합하여(sum) 반도체 웨이퍼 전체의 에너지 스펙트럼 데이터를 생성할 수도 있다. 도 11b를 참조하면, 단위 칩 또는 픽셀 별 에너지 스펙트럼 데이터의 그래프가 도시되어 있다. 단일 에너지 대역(mono energy band)을 갖는 광원으로부터 광을 입사받는 경우, 반도체 웨이퍼의 단위 칩 또는 픽셀에서는 광자에 대한 에너지 반응성이 다르게 나타날 수 있다. 예를 들어, Ek (keV)에서 최대 에너지를 갖는 에너지 대역을 갖는 광원으로부터 광이 조사되는 경우, 반도체 웨이퍼의 단위 칩 또는 픽셀에서는 Ek (keV)에서 최대의 크기를 갖는 광자가 검출될 수 있다. 에너지 스펙트럼 데이터에서 최대값(peak)을 갖는 에너지 대역의 범위는 반도체 웨이퍼의 품질과 반비례할 수 있다. 즉, 에너지 스펙트럼 데이터에서 최대값을 갖는 에너지 대역의 범위가 작을수록 반도체 웨이퍼의 품질이 좋다는 것을 의미할 수 있다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 실시예에서, 비파괴 검사 시스템은 반도체 웨이퍼의 단위 칩 별 또는 픽셀 별 에너지 스펙트럼을 생성하고, 디스플레이부(170, 도 1 참조)에 시각적으로 디스플레이함으로써, 사용자가 특정 에너지 대역을 갖는 광원에 대한 에너지 반응성 정도를 직관적으로 파악할 수 있게 하여 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한, 반도체 웨이퍼가 디텍터로 제품화 되기 전에 반도체 웨이퍼의 품질을 미리 판단할 수 있는바, 비용 절감 및 수율 향상의 효과를 기대할 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템(1200)의 구성을 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 비파괴 검사 시스템(1200)은 전극(1210), 고전압 바이어스(1220), 고전압 인가용 프로브(1222), 복수의 프로브(1230), 집적 회로(1240), 및 프로세서(1250)를 포함할 수 있다. 비파괴 검사 시스템(1200)은 디스플레이부(1260)를 더 포함할 수도 있다. 도 12에 도시된 비파괴 검사 시스템(1200)은 본 명세서의 도 1, 도 3a, 3b, 도 4, 도 8에 도시된 비파괴 검사 시스템들과는 달리, 광원이 존재하지 않는다. 이하에서는, 도 12에 도시된 비파괴 검사 시스템(1200)의 특징에 대해서 설명한다.
비파괴 검사 시스템(1200)은 고전압 바이어스(1220)를 통해 반도체 웨이퍼(W)의 제1 면(W1) 상에 형성된 전극(1210)에 고전압을 인가할 수 있다. 고전압의 인가에는 고전압 인가용 프로브(1222)가 사용될 수 있다.
전극(1210)에 고전압이 인가되면, 반도체 웨이퍼(W)의 내부에 전기장이 형성될 수 있다. 복수의 프로브(1230)는 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2)에 부착되고, 반도체 웨이퍼(W)의 제2 면(W2)에 흐르는 누설 전류(leakage current)를 검출할 수 있다. 여기서, 누설 전류는 광원으로부터 광이 조사되지 않은 상태에서 반도체 웨이퍼(W)의 표면 상에 흐르는 전류이므로, 다크 전류(dark current)를 의미할 수 있다.
집적 회로(1240)는 복수의 프로브(1230)에 의해 검출된 누설 전류의 양을 기설정된 임계치와 비교하고, 비교 결과를 디지털 신호를 출력할 수 있다. 도 12에서 집적 회로(1240)는 복수의 프로브(1230) 각각에 대응되도록 복수개로 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 도시된 바와 같은 구조로 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 집적 회로(1240)는 단일의 집적 회로 칩으로 구성될 수도 있다.
프로세서(1250)는 광원이 없는 상태에서 검출된 전류와 전압의 관계를 전류-전압 곡선(I-V curve)에 기초하여 판단하고, 누설 전류가 검출된 위치를 특정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(1250)는 집적 회로(1240)에서 수신한 디지털 신호를 분석하여 복수의 프로브(1230) 중 누설 전류가 검출된 프로브의 위치를 인식하고, 반도체 웨이퍼(W)에서 누설 전류가 검출된 위치를 특정할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(1250)는 범용의 이미지 프로세싱 방법을 사용하여 집적 회로(1240)에서 생성한 디지털 신호를 이미지 화할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1250)는 반도체 웨이퍼(W)의 표면에서 누설 전류가 흐르는 영역의 픽셀을 흰색으로 표시하고, 정상적인 영역을 검은 색으로 표시하는 특성 맵을 생성할 수 있다.
디스플레이부(1260)는 프로세서(1250)에서 생성한 반도체 웨이퍼(W)에 대한 특성 맵을 디스플레이할 수 있다.
도 12에 도시된 실시예에서, 비파괴 검사 시스템(1200)은 광원을 통한 광의 조사 없이도 반도체 웨이퍼(W)의 표면에서의 누설 전류를 검출하여 특성 맵을 생성함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 결함의 유무 뿐만 아니라 반도체 웨이퍼(W) 내부의 결함의 위치를 파악할 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 비파괴 검사 시스템(1200)을 통해 반도체 웨이퍼(W)를 검사하는 경우, 추후에 반도체 웨이퍼(W)를 이용하여 디텍터를 생산하는데 있어 품질 관리 및 수율 향상의 효과를 기대할 수 있다.
본 개시에 포함된 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어를 포함하는 S/W 프로그램으로 구현될 수 있다.
컴퓨터는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 개시된 실시예에 따른 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 엑스선 시스템을 포함할 수 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
또한, 개시된 실시예들에 따른 비파괴 검사 시스템 및 그 동작 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 제품은 S/W 프로그램, S/W 프로그램이 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램 제품은 비파괴 검사 시스템의 제조사 또는 전자 마켓(예, 구글 플레이 스토어, 앱 스토어)을 통해 전자적으로 배포되는 S/W 프로그램 형태의 상품(예, 다운로더블 앱)을 포함할 수 있다. 전자적 배포를 위하여, S/W 프로그램의 적어도 일부는 저장 매체에 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다. 이 경우, 저장 매체는 제조사의 서버, 전자 마켓의 서버, 또는 SW 프로그램을 임시적으로 저장하는 중계 서버의 저장매체가 될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 제품은, 서버 및 장치(예를 들어, 비파괴 검사 시스템)로 구성되는 시스템에서, 서버의 저장매체 또는 장치의 저장매체를 포함할 수 있다. 또는, 서버 또는 장치와 통신 연결되는 제3 장치(예를 들어, 스마트폰)가 존재하는 경우, 컴퓨터 프로그램 제품은 제3 장치의 저장매체를 포함할 수 있다. 또는, 컴퓨터 프로그램 제품은 서버로부터 장치 또는 제3 장치로 전송되거나, 제3 장치로부터 단말로 전송되는 S/W 프로그램 자체를 포함할 수 있다.
이 경우, 서버, 장치 및 제3 장치 중 하나가 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행할 수 있다. 또는, 서버, 장치 및 제3 장치 중 둘 이상이 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 분산하여 실시할 수 있다.
예를 들면, 서버(예로, 클라우드 서버 또는 인공 지능 서버 등)가 서버에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여, 서버와 통신 연결된 장치가 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행하도록 제어할 수 있다.
또 다른 예로, 제3 장치가 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여, 제3 장치와 통신 연결된 장치가 개시된 실시예에 따른 방법을 수행하도록 제어할 수 있다.
제3 장치가 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하는 경우, 제3 장치는 서버로부터 컴퓨터 프로그램 제품을 다운로드하고, 다운로드된 컴퓨터 프로그램 제품을 실행할 수 있다. 또는, 제3 장치는 프리로드된 상태로 제공된 컴퓨터 프로그램 제품을 실행하여 개시된 실시예들에 따른 방법을 수행할 수도 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어 및 데이터를 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 상기 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 소정의 프로그램 모듈을 생성하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때, 개시된 실시예들의 소정의 동작들을 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 개시의 실시예들이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (20)

  1. 혼합물 반도체 웨이퍼의 결함(defect)을 검출하는 비파괴 검사 시스템에 있어서,
    반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 형성되는 전극;
    상기 전극을 통해 상기 반도체 웨이퍼에 고전압을 인가하여 전기장을 발생시키는 고전압 발생부(High Voltage bias, HV bias);
    상기 반도체 웨이퍼의 내부에 전하(charge)를 발생시키는 광을 상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 조사하는 광원;
    상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에 부착되고, 상기 광원으로부터 조사된 광에 의해 상기 반도체 웨이퍼의 내부에서 발생되는 전자(electron) 및 정공(hole)의 이동으로 인한 전하를 검출하는 복수의 프로브(probe); 및
    상기 복수의 프로브에 의해 검출된 전하의 양을 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 상기 반도체 웨이퍼의 결함을 검출하는 제어부;
    를 포함하는, 비파괴 검사 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 측정된 전하량의 크기를 픽셀(pixel) 단위로 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 디지털 신호를 생성하는 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC); 및
    상기 픽셀 단위로 생성된 디지털 신호를 기초로 상기 반도체 웨이퍼의 결함의 위치를 나타내는 웨이퍼 특성 맵을 생성하는 프로세서(processor);
    를 포함하는, 비파괴 검사 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 프로브 각각의 크기는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 픽셀 크기인, 비파괴 검사 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 프로브는 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 탈부착이 가능한(detachable), 비파괴 검사 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 프로브는 상기 반도체 웨이퍼의 전체 영역에 걸쳐 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성되고, 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상의 전체 영역에 배치되는, 비파괴 검사 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 프로브는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 칩(unit chip) 면적에 대응되는 영역에서의 전하를 검출할 수 있는 기설정된 개수로 구성되고, 기설정된 개수의 프로브가 프로브 어레이(probe array)를 형성하는, 비파괴 검사 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 프로브 어레이는 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 상기 반도체 웨이퍼의 길이 방향과 평행한 방향으로 이동하면서 전하를 검출하는, 비파괴 검사 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전극의 크기는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 칩의 면적과 동일하고, 상기 복수의 프로브는 상기 전극의 크기와 동일한 단위 칩의 면적에 대응되는 영역의 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성되는, 비파괴 검사 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 전극은 상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에서 상기 반도체 웨이퍼의의 길이 방향과 평행한 방향으로 단위 칩의 면적만큼 이동하고, 상기 복수의 프로브는 상기 전극의 위치와 정렬되도록 상기 전극의 이동 방향과 동일한 방향 및 상기 전극의 이동 거리와 동일한 거리만큼 이동하면서 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서의 전하를 검출하는, 비파괴 검사 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 특정 에너지 대역을 갖는 광자에 대한 반응성 정도를 나타내는 에너지 스펙트럼 데이터(energy spectrum data)를 생성하는, 비파괴 검사 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 프로브 각각을 통해 픽셀 단위로 에너지 스펙트럼 데이터를 생성하는, 비파괴 검사 시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 프로브 각각을 통해 획득된 에너지 스펙트럼 데이터를 합하여(sum) 상기 반도체 웨이퍼 전체의 에너지 스펙트럼 데이터를 생성하는, 비파괴 검사 시스템.
  13. 혼합물 반도체 웨이퍼의 결함(defect)을 검출하는 비파괴 검사 방법에 있어서,
    광원을 통해 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 광을 조사하는 단계;
    상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 형성되는 전극을 통해 고전압 바이어스(High Voltage bias, HV bias)를 인가하여 상기 반도체 웨이퍼의 내부에 전기장을 형성하는 단계;
    복수의 프로브를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼의 내부에서 발생되는 전자(electron) 및 정공(hole)의 이동으로 인한 전하를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 전하의 양을 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 상기 반도체 웨이퍼의 결함을 검출하는 단계;
    를 포함하는, 비파괴 검사 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼의 결함을 검출하는 단계는,
    상기 전하량의 크기를 픽셀(pixel) 단위로 측정하고, 픽셀 단위로 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 디지털 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 디지털 신호를 기초로 상기 반도체 웨이퍼의 결함의 위치를 나타내는 웨이퍼 특성 맵을 생성하는 단계; 를 포함하는, 비파괴 검사 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 프로브는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 칩(unit chip) 면적에 대응되는 영역에서의 전하를 검출할 수 있는 기설정된 개수로 구성되고, 기설정된 개수의 프로브가 프로브 어레이(probe array)를 형성하는, 비파괴 검사 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 전하를 검출하는 단계는,
    상기 반도체 웨이퍼의 제1 영역에 해당되는 영역의 전하를 검출하는 단계;
    상기 프로브 어레이를 상기 반도체 웨이퍼의 제2 면 상에서 상기 반도체 웨이퍼의 길이 방향과 평행한 방향으로 이동하는 단계; 및
    상기 프로브 어레이에 포함된 복수의 프로브를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼의 제2 영역의 전하를 검출하는 단계;
    를 포함하는, 비파괴 검사 방법.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 전극의 크기는 상기 반도체 웨이퍼의 단위 칩의 면적과 동일하고, 상기 복수의 프로브는 상기 전극의 크기와 동일한 단위 칩의 면적에 대응되는 영역의 전하를 검출할 수 있는 개수로 구성되는, 비파괴 검사 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 전하를 검출하는 단계는,
    상기 전극을 상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에서 상기 반도체 웨이퍼의의 길이 방향과 평행한 방향으로 단위 칩의 면적만큼 이동하는 단계;
    상기 복수의 프로브를 상기 전극의 위치와 정렬되도록 상기 전극의 이동 방향과 동일한 방향 및 상기 전극의 이동 거리와 동일한 거리만큼 이동하는 단계; 및
    상기 복수의 프로브가 이동된 이후, 상기 복수의 프로브를 이용하여 반도체 웨이퍼의 전하를 검출하는 단계;
    를 포함하는, 비파괴 검사 방법.
  19. 제13 항에 있어서,
    특정 에너지 대역에서의 에너지 반응성 정도를 나타내는 에너지 스펙트럼 데이터(energy spectrum data)를 생성하는 단계;
    를 더 포함하는, 비파괴 검사 방법.
  20. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서,
    상기 저장 매체는,
    광원을 통해 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 광을 조사하는 단계;
    상기 반도체 웨이퍼의 제1 면 상에 형성되는 전극을 통해 고전압 바이어스(High Voltage bias, HV bias)를 인가하여 상기 반도체 웨이퍼의 내부에 전기장을 형성하는 단계;
    복수의 프로브를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼의 내부에서 발생되는 전자(electron) 및 정공(hole)의 이동으로 인한 전하를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 전하의 양을 측정하고, 측정된 전하량을 기설정된 임계치와 비교하여 상기 반도체 웨이퍼의 결함을 검출하는 단계;
    를 포함하는, 혼합물 반도체 웨이퍼의 결함을 검출하는 비파괴 검사 방법을 수행하는 명령어들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023121069A1 (ko) * 2021-12-22 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 저전압 전지 셀의 이물 위치 검출 장치 및 이를 이용한 분석 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116953468B (zh) * 2023-09-20 2023-12-19 中国科学技术大学苏州高等研究院 一种半导体材料原子点缺陷检测系统及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5216362A (en) * 1991-10-08 1993-06-01 International Business Machines Corporation Contactless technique for measuring epitaxial dopant concentration profiles in semiconductor wafers
JPH11284039A (ja) * 1998-01-31 1999-10-15 Horiba Ltd 半導体ウェーハの結晶欠陥検査装置
JP2000150603A (ja) * 1998-11-13 2000-05-30 Horiba Ltd 半導体ウェーハの結晶欠陥検査方法
JP2000154094A (ja) * 1998-11-13 2000-06-06 Horiba Ltd 半導体ウェーハの結晶欠陥検査方法
JP2009008626A (ja) * 2007-06-29 2009-01-15 Nec Electronics Corp 故障解析方法及び故障解析装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023121069A1 (ko) * 2021-12-22 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 저전압 전지 셀의 이물 위치 검출 장치 및 이를 이용한 분석 방법

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