KR20220046305A - 산화물 반도체 박막 검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산화물 반도체 박막에 접촉되기 위한 접속부; 상기 접속부에 연결되고, 기설정된 초기전압에서 기설정된 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 상기 접속부를 통해 상기 산화물 반도체 박막에 인가하는 전압인가부; 상기 산화물 반도체 박막에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 측정하는 전류측정부; 및 상기 검사전압이 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지면서 상기 산화물 반도체 박막에 인가되는 동안, 상기 전압인가부가 상기 산화물 반도체 박막에 인가한 검사전압과 상기 검사전압별로 상기 전류측정부가 측정한 검사전류를 이용하여 상기 산화물 반도체 박막에 대한 제1전기적 특성값 또는 상기 제1전기적 특성값과 상이한 제2전기적 특성값을 산출하는 산출부를 포함하는 산화물 반도체 박막 검사장치에 관한 것이다.

Description

산화물 반도체 박막 검사장치{Apparatus for Testing Oxide Semiconductor Thin Film}
본 발명은 산화물 반도체 박막의 전기적 특성 등을 검사하기 위한 산화물 반도체 박막 검사장치에 관한 것이다.
산화물 반도체(Oxide Semiconductor)는 반도체 중에서 금속 산화물로 만들어진 것으로, 디스플레이장치, 태양전지(Solar Cell) 등을 제조하는 과정에서 기판 상에 증착되어 산화물 반도체 박막으로 구현될 수 있다.
예컨대, 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 산소(O)로 구성된 이그조(IGZO)는 디스플레이장치의 박막트랜지스터(TFT)를 제조하는 과정에서 기판 상에 증착되어 산화물 반도체 박막으로 구현될 수 있다.
종래에는 산화물 반도체 박막 외에 다른 물질로 이루어진 박막들을 증착한 상태에서 산화물 반도체 박막에 대한 전기적 특성을 검사하였다. 이에 따라, 종래에는 산화물 반도체 박막과 다른 박막들 간의 상호 교호작용으로 인해 산화물 반도체 박막 자체의 전기적 특성을 검사하기 어렵고 검사결과의 정확성이 낮은 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 산화물 반도체 박막 자체의 전기적 특성을 검사하는 작업의 어려움을 해소할 수 있고, 검사결과의 정확성을 높일 수 있는 산화물 반도체 박막 검사장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치는 산화물 반도체 박막에 접촉되기 위한 접속부; 상기 접속부에 연결되고, 기설정된 초기전압에서 기설정된 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 상기 접속부를 통해 상기 산화물 반도체 박막에 인가하는 전압인가부; 상기 산화물 반도체 박막에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 측정하는 전류측정부; 및 상기 검사전압이 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지면서 상기 산화물 반도체 박막에 인가되는 동안, 상기 전압인가부가 상기 산화물 반도체 박막에 인가한 검사전압과 상기 검사전압별로 상기 전류측정부가 측정한 검사전류를 이용하여 상기 산화물 반도체 박막에 대한 제1전기적 특성값 또는 상기 제1전기적 특성값과 상이한 제2전기적 특성값을 산출하는 산출부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은 산화물 반도체 박막의 전기적 특성과 상관관계가 있는 전기적 특성값을 산출함으로써, 산화물 반도체 박막 자체에 대한 전기적 특성을 검사할 수 있도록 구현된다. 따라서, 본 발명은 산화물 반도체 박막 자체에 대한 전기적 특성을 검사하는 작업의 용이성을 향상시킬 수 있고, 산화물 반도체 박막 자체의 전기적 특성을 검사한 검사결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치에 대한 개략적인 구성도
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치가 산화물 반도체 박막을 검사한 결과에 따른 검사전압과 검사전류에 대한 그래프
도 5는 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치가 문턱전압을 산출하는 과정을 설명하기 위해 도 2의 A 부분을 확대하여 나타낸 그래프
이하에서는 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 디스플레이장치, 태양전지(Solar Cell) 등을 제조하는 과정에서 기판 상에 형성되는 산화물 반도체 박막(미도시)의 전기적 특성을 검사하는 것이다. 예컨대, 상기 산화물 반도체 박막은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 산소(O)로 구성된 이그조(IGZO)일 수 있다.
본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 상기 산화물 반도체 박막(100)에 접촉되기 위한 접속부(2), 상기 접속부(2)를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 검사전압을 인가하는 전압인가부(3), 상기 산화물 반도체 박막(100)에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 측정하는 전류측정부(4), 및 상기 전압인가부(3)가 상기 산화물 반도체 박막에 인가한 검사전압과 상기 검사전압별로 상기 전류측정부(4)가 측정한 검사전류를 이용하여 상기 산화물 반도체 박막에 대해 전기적 특성값을 산출하는 산출부(5)를 포함할 수 있다.
상기 전압인가부(3)는 기설정된 초기전압에서 기설정된 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 상기 접속부(2)를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 인가한다. 이 과정에서 상기 전류측정부(4)가 상기 검사전압별로 상기 검사전류를 측정한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 검사전압과 검사전류에 대한 그래프를 도출할 수 있다. 이로부터 상기 산출부(5)는 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 전기적 특성값을 산출할 수 있다.
여기서, 상기 산화물 반도체 박막(100)은 박막 물질에 따라 충전가능용량이 상이하게 구현될 수 있고, 박막 물질이 동일하더라도 박막 형성조건, 박막 밀도 등에 따라 충전가능용량이 상이하게 구현될 수 있다. 이와 같이 상기 산화물 반도체 박막(100)이 상이한 특성을 갖도록 구현될 수 있는데, 상기 산출부(5)가 상기 산화물 반도체 박막(100)의 특성에 관계없이 항상 동일한 전기적 특성값만을 산출하면 상기 산화물 반도체 박막(100)의 품질을 평가한 데이터의 신뢰성이 저하될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 상기 산출부(5)는 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 제1전기적 특성값 또는 상기 제1전기적 특성값과 상이한 제2전기적 특성값을 산출하도록 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 산출부(5)는 상기 산화물 반도체 박막(100)의 특성에 따라 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 도출할 수 있다. 예컨대, 상기 산출부(5)는 상기 제1전기적 특성값으로 유지전류변화값, 구간전류변화값, 비교문턱전압 중에서 적어도 하나를 산출할 수 있다. 상기 산출부(5)는 상기 제2전기적 특성값으로 총검사전류를 산출할 수 있다. 본 특허출원인은 상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값이 상기 산화물 반도체 박막(100) 자체(즉, 상기 산화물 반도체 박막(100) 단층막)에 대한 산소(O2) 분압율과 상관관계가 있음을 도출하였다. 산소 분압율과 소자 이동도가 상관관계가 있으므로, 상기 제1전기적 특성값, 상기 제2전기적 특성값, 산소 분압율 및 소자 이동도가 상관관계가 있음을 알 수 있다.
상기 제1전기적 특성값 중에서 유지전류변화값은 상기 검사전압이 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아지는 상승구간(US)에서 상기 검사전압이 상기 최대전압에 도달한 시점의 초기검사전류와 상기 최대전압에 도달한 시점에서부터 상기 최대전압이 유지된 상태에서 기설정된 기준시간이 경과한 시점의 최종검사전류 간의 차이에 해당하는 값이다. 상기 유지전류변화값은 상기 초기검사전류와 상기 최종검사전류 간의 차이에 대한 절대값에 해당할 수 있다. 상기 유지전류변화값이 높을수록 산소 분압률과 산소 결핍도(O2 Defect)가 낮고, 소자 이동도가 높은 것으로 볼 수 있다.
상기 제1전기적 특성값 중에서 구간전류변화값은 상기 검사전압이 상기 최대전압에서 상기 초기전압으로 낮아지는 하강구간(DS)에서 기설정된 기준구간을 기설정된 구간전압에 따라 복수개의 단위구간으로 구분하고, 상기 단위구간별로 검사전류가 변화한 값이다. 예컨대, 상기 기준구간이 500V에서 400V이고, 상기 구간전압이 20V이면, 상기 구간전류변화값은 500V~480V, 480V~460V, 460V~440V, 440V~420V, 420V~400V로 이루어진 단위구간별로 검사전류가 변화한 값일 수 있다. 상기 구간전류변화값이 높을수록 산소 분압률과 산소 결핍도가 낮고, 소자 이동도가 높은 것으로 볼 수 있다.
상기 제1전기적 특성값 중에서 비교문턱전압은 상기 상승구간(US)에서의 검사전압과 검사전류를 이용하여 산출된 문턱전압에 관련된 것이다. 문턱전압은 상기 산화물 반도체 박막(100)에 전류가 흐르는 시점의 전압에 해당하는 값이다. 이러한 문턱전압이 복수회에 걸쳐 산출된 경우, 상기 비교문턱전압은 상기 문턱전압들 중에서 선택된 2개의 문턱전압 간의 차이에 해당하는 값이다. 예컨대, 상기 비교문턱전압은 마지막으로 산출된 문턱전압과 두 번째로 산출된 문턱전압 간의 차이에 해당하는 값일 수 있다. 상기 비교문턱전압이 높을수록 산소 분압률과 산소 결핍도가 높고, 소자 이동도가 낮은 것으로 볼 수 있다.
상기 제2전기적 특성값 중에서 총검사전류는 상기 검사전압이 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아질 때까지의 검사전류를 모두 합한 값이다. 상기 총검사전류가 높을수록 산소 분압률과 산소 결핍도가 낮고, 소자 이동도가 높은 것으로 볼 수 있다.
이러한 상기 제2전기적 특성값 또는 상기 제1전기적 특성값을 제1측정지점과 제2측정지점 각각에 대해 산출한 후에 서로 간의 상대적 차이를 비교하는 작업을 통해, 상기 산화물 반도체 박막(100)의 품질이 평가될 수 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점은 서로 상이한 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)에 대해 산출된 것일 수 있다. 예컨대, 상기 제1측정지점은 제1기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)에 대해 산출된 것이고, 상기 제2측정지점은 제2기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)에 대해 산출된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 제1기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)과 상기 제2기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100) 간의 상대적인 품질이 평가될 수 있다. 상기 제1기판과 상기 제2기판 중에서 어느 하나는 기준시편일 수도 있다. 이 경우, 기준시편에 대해 산출된 제1전기적 특성값 또는 제2전기적 특성값을 기준으로 나머지 하나의 기판에 대해 산출된 제1전기적 특성값 또는 제2전기적 특성값을 비교하여 합/부 판정이 이루어질 수도 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점은 서로 동일한 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)에 대해 산출된 것일 수도 있다. 이 경우, 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점은 상기 산화물 반도체 박막(100)의 서로 다른 부분에 해당하고, 상기 산화물 반도체 박막(100)의 서로 다른 부분에 대한 상대적인 품질이 평가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 상기 산화물 반도체 박막(100)의 전기적 특성과 상관관계가 있는 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 산출함으로써, 상기 산화물 반도체 박막(100) 자체에 대한 전기적 특성을 검사할 수 있도록 구현된다. 따라서, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 상기 산화물 반도체 박막(100) 자체에 대한 전기적 특성을 검사하는 작업의 용이성을 향상시킬 수 있고, 상기 산화물 반도체 박막(100) 자체의 전기적 특성을 검사한 검사결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 상기 산화물 반도체 박막(100)을 산소 분압율별로 구분하여 제조된 기준시편을 통해 미리 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 산출하여 표준값을 저장하고, 검사의 대상이 되는 산화물 반도체 박막(100)에 대해 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 산출한 후에 기저장된 표준값과 비교함으로써 상기 산화물 반도체 박막(100)의 불량 여부, 균일도 등을 판정한 검사결과를 검출할 수도 있다.
이하에서는 상기 접속부(2), 상기 전압인가부(3), 상기 전류측정부(4), 및 상기 산출부(5)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 접속부(2)는 상기 산화물 반도체 박막(100)에 접촉되기 위한 것이다. 상기 접속부(2)는 상기 전압인가부(3)와 상기 전류측정부(4)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 접속부(2)가 상기 산화물 반도체 박막(100)에 접속되면, 상기 전압인가부(3)는 상기 접속부(2)를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 상기 검사전압을 인가할 수 있다. 이 과정에서 상기 전류측정부(4)는 상기 접속부(2)를 통해 상기 검사전류를 측정할 수 있다. 상기 산화물 반도체 박막(100)이 기판(200) 상에 형성된 상태에서, 상기 접속부(2)는 상기 산화물 반도체 박막(100)에 접촉될 수 있다. 상기 기판(200)은 스테이지(미도시)에 지지된 상태일 수 있다.
상기 접속부(2)는 제1접속부재(21), 및 제2접속부재(22)를 포함할 수 있다.
상기 제1접속부재(21)와 상기 제2접속부재(22)는 상기 산화물 반도체 박막(100)의 서로 다른 부분에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 2탐침법을 이용하여 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 상기 전기적 특성값을 산출하도록 구현될 수 있다. 상기 접속부(2)는 프로브카드(Probe Card)로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 제1접속부재(21)와 상기 제2접속부재(22)는 상기 프로브카드가 갖는 복수개의 프로브핀(Probe Pin)들에 해당할 수 있다. 상기 전압인가부(3)는 상기 제1접속부재(21)와 상기 제2접속부재(22)를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 상기 검사전압을 인가할 수 있다. 상기 전류측정부(4)는 상기 제1접속부재(21)와 상기 제2접속부재(22)를 통해 상기 검사전류를 측정할 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 접속부(2)는 이동부에 의해 이동 가능하게 구현될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 상기 이동부를 통해 상기 접속부(2)를 이동시킴으로써, 상기 접속부(2)를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)을 검사하는 위치를 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 대면적으로 구현된 산화물 반도체 박막(100)에 대해서도 상기 전기적 특성값을 산출하도록 구현될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 전압인가부(3)는 상기 접속부(2)를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 상기 검사전압을 인가하는 것이다. 상기 전압인가부(3)는 상기 접속부(2)에 전기적으로 연결될수 있다. 상기 전압인가부(3)는 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 인가할 수 있다. 상기 초기전압과 상기 최대전압은 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 상기 초기전압과 상기 최대전압은 검사의 대상이 되는 산화물 반도체 박막(100)의 물질, 산소 분압율 등이 일치하는 시편의 사전 검사를 통해 미리 획득될 수 있다.
상기 전압인가부(3)는 전압발생모듈(31), 및 전압가변모듈(32)을 포함할 수 있다.
상기 전압발생모듈(31)은 전압을 발생시키는 것이다. 상기 전압발생모듈(31)에 의해 발생된 전압은 상기 전압가변모듈(32)에 의해 가변되면서 상기 접속부(2)를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 인가될 수 있다.
상기 전압가변모듈(32)은 상기 전압발생모듈(31)이 발생시킨 전압을 상기 초기전압과 상기 최대전압 간에 가변시킴으로써, 상기 검사전압을 생성할 수 있다. 상기 전압가변모듈(32)은 상기 전압발생모듈(31)이 발생시킨 전압을 음(Negative, -)의 전압에 해당하는 상기 초기전압과 양(Positive, +)의 전압에 해당하는 상기 최대전압 간에 가변시킬 수도 있다. 상기 접속부(2)가 상기 산화물 반도체 박막(100)에 접촉된 상태에서, 상기 전압가변모듈(32)은 상기 전압발생모듈(31)이 발생시킨 전압을 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높인 후에 다시 상기 초기전압으로 낮추는 가변을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 산화물 반도체 박막(100)에는 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압이 인가될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 전류측정부(4)는 상기 산화물 반도체 박막(100)에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 측정하는 것이다. 상기 전류측정부(4)는 상기 접속부(2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 전류측정부(4)는 상기 접속부(2)를 통해 상기 검사전류를 측정할 수 있다. 상기 검사전압이 상기 초기전압과 상기 최대전압 간에 가변되면서 상기 산화물 반도체 박막(100)에 인가되므로, 상기 전류측정부(4)는 상기 검사전압별로 상기 검사전류를 측정할 수 있다. 상기 전류측정부(4)는 전류계로 구현될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 산출부(5)는 상기 산화물 반도체 박막(100)에 인가된 검사전압과 상기 검사전압별로 측정된 검사전류를 이용하여 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 전기적 특성값을 산출하는 것이다. 이 경우, 상기 산출부(5)는 상기 산화물 반도체 박막(100)의 특성에 따라 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 산출할 수 있다. 상기 산출부(5)는 상기 전압인가부(3)로부터 상기 산화물 반도체 박막(100)에 인가하는 검사전압을 수신할 수 있다. 상기 산출부(5)는 상기 전류측정부(4)로부터 상기 검사전압별로 측정된 상기 검사전류를 수신할 수 있다. 이와 같이 수신된 상기 검사전압과 상기 검사전류를 이용하여, 상기 산출부(5)는 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 산출할 수 있다. 상기 산출부(5)는 상기 제1전기적 특성값으로 상기 유지전류변화값, 상기 구간전류변화값, 상기 비교문턱전압 중에서 적어도 하나를 산출할 수 있다. 상기 산출부(5)는 상기 제2전기적 특성값으로 상기 총검사전류를 산출할 수 있다.
상기 산출부(5)는 산출모듈(51)을 포함할 수 있다.
상기 산출모듈(51)은 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 산출하는 것이다. 상기 산화물 반도체 박막(100)의 특성에 따라 상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값 중에서 어느 것을 산출할지가 결정되면, 상기 산출모듈(51)은 결정 결과에 따라 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 산출할 수 있다.
상기 산출모듈(51)이 상기 제1전기적 특성값에 속하는 상기 유지전류변화값, 상기 구간전류변화값, 및 상기 비교문턱전압을 산출하는 과정을 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.
우선, 도 1과 도 4를 참고하여 상기 유지전류변화값을 산출하는 과정을 살펴보면, 상기 전압인가부(3)는 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아지면 상기 최대전압을 기설정된 기준시간 동안 유지한 후에 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 인가할 수 있다. 상기 기준시간은 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 상기 기준시간은 검사의 대상의 되는 산화물 반도체 박막(100)의 물질, 산소 분압률 등이 일치하는 시편의 사전 검사를 통해 미리 획득될 수 있다.
상기 산출모듈(51)은 상기 최대전압에 도달한 시점의 초기검사전류와 상기 최대전압에 도달한 시점에서부터 상기 최대전압이 유지된 상태에서 상기 기준시간이 경과한 시점의 최종검사전류를 추출하고, 상기 초기검사전류와 상기 최종검사전류 간의 차이를 연산함으로써 상기 유지전류변화값을 산출할 수 있다. 도 4에서 Vf가 최대전압이고, Ii가 초기검사전류이며, If가 최종검사전류이다. 이 경우, 상기 유지전류변화값은 (Ii - If)를 연산한 값의 절대값일 수 있다.
상기 산출모듈(51)은 상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값을 복수개 산출하고, 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값을 복수개 산출할 수도 있다. 이 경우, 상기 접속부(2)가 상기 제1측정지점에 접촉된 상태에서, 상기 전압인가부(3)는 상기 제1측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압을 높아지고 상기 최대전압에서 상기 기준시간 동안 유지된 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 복수회 인가할 수 있다. 이 과정에서 상기 전류측정부(4)는 상기 제1측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 복수회 측정할 수 있다. 이를 이용하여, 상기 산출모듈(51)은 상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값을 복수개 산출할 수 있다. 그리고, 상기 접속부(2)가 상기 제2측정지점에 접촉된 상태에서, 상기 전압인가부(3)는 상기 제2측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압을 높아지고 상기 최대전압에서 상기 기준시간 동안 유지된 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 복수회 인가할 수 있다. 이 과정에서 상기 전류측정부(4)는 상기 제2측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 복수회 측정할 수 있다. 이를 이용하여, 상기 산출모듈(51)은 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값을 복수개 산출할 수 있다.
상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값들을 비교하기 위해, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 비교부(6)를 포함할 수 있다.
상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 제1전기적 특성값과 상기 제2측정지점에 대한 제1전기적 특성값을 비교하는 것이다. 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값들 간의 산출값, 산포값, 및 평균값 중에서 적어도 하나를 비교할 수 있다. 상기 산출값은 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대해 회차별로 산출된 유지전류변화값을 의미할 수 있다. 이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값들 중에서 동일 회차에 속하는 것들을 비교할 수 있다. 상기 산포값은 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대해 유지전류변화값들이 기준값을 중심으로 얼마나 집중되어 있는지를 나타내는 값으로, 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대해 전체 회차의 유지전류변화값들을 이용하여 산출될 수 있다. 상기 평균값은 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대해 유지전류변화값들을 평균한 값으로, 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대해 전체 회차의 유지전류변화값들을 이용하여 산출될 수 있다. 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 중에서 상기 유지전류변화값이 더 높은 것이 산소 분압률과 산소 결핍도(O2 Defect)가 더 낮고, 소자 이동도가 더 높은 것으로 판단할 수 있다.
상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 중에서 어느 하나가 기준시편의 산화물 반도체 박막(100)인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값들 간의 비교를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 합/부 판정을 수행할 수 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점이 검사의 대상이 되는 2개의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값들 간의 비교를 통해 2개의 기판 각각에 형성된 산화물 반도체 박막(100)들 간의 상대적인 품질 평가를 수행할 수 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점이 검사의 대상이 되는 하나의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)의 서로 다른 부분인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값들 간의 비교를 통해 하나의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)의 균일성 등의 평가를 수행할 수 있다.
한편, 상기 전압인가부(3)는 상기 제1전기적 특성값 중에서 상기 유지전류변화값을 산출하는 경우에만 상기 최대전압을 상기 기준시간 동안 유지하는 검사전압을 인가하고, 상기 제1전기적 특성값 중에서 상기 구간전류변화값과 상기 비교문턱전압을 산출하는 경우에는 상기 최대전압을 상기 기준시간 동안 유지하지 않고 바로 상기 하강구간(DS)으로 진입하는 검사전압을 인가할 수 있다. 상기 전압인가부(3)는 상기 제2전기적 특성값을 산출하는 경우에도 상기 최대전압을 상기 기준시간 동안 유지하지 않고 바로 상기 하강구간(DS)으로 진입하는 검사전압을 인가할 수 있다. 상기 전압인가부(3)는 상기 구간전류변화값, 상기 비교문턱전압, 및 상기 제2전기적 특성값을 산출하는 경우에 상기 최대전압을 상기 기준시간 동안 유지하는 검사전압을 인가할 수도 있다.
다음, 도 1과 도 2를 참고하여 상기 구간전류변화값을 산출하는 과정을 살펴보면, 상기 산출모듈(51)은 상기 하강구간(DS) 중에서 기설정된 기준구간을 기설정된 구간전압에 따라 복수개의 단위구간으로 구분하고, 상기 단위구간별로 검사전류가 변화한 구간전류변화값을 산출할 수 있다. 상기 기준구간과 상기 구간전압은 작업자에의해 미리 설정될 수 있다. 상기 기준구간과 상기 구간전압은 검사의 대상의 되는 산화물 반도체 박막(100)의 물질, 산소 분압률 등이 일치하는 시편의 사전 검사를 통해 미리 획득될 수 있다. 바람직하게는 상기 기준구간은 상기 최대전압에서 일정 전압까지의 구간으로 설정될 수 있다.
예컨대, 상기 기준구간이 500V에서 400V이고 상기 구간전압이 20V이면, 상기 산출모듈(51)은 500V~480V, 480V~460V, 460V~440V, 440V~420V, 420V~400V로 이루어진 단위구간들을 추출하고, 상기 단위구간들별로 초기검사전류와 최종검사전류 간의 차이를 연산함으로써 상기 단위구간들별로 검사전류가 변화한 구간전류변화값들을 산출할 수 있다.
상기 산출모듈(51)은 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들을 산출하고, 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들을 산출할 수도 있다. 이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들 간의 최대변화값, 최소변화값, 및 평균변화값 중에서 적어도 하나를 비교할 수 있다. 상기 최대변화값은 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대해 구간전류변화값들 중에서 가장 큰 값을 추출함으로써 획득될 수 있다. 이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들 중에서 최대변화값과 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들 중에서 최대변화값을 비교할 수 있다. 상기 최소변화값은 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대한 구간전류변화값들 중에서 가장 작은 값을 추출함으로써 획득될 수 있다. 이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들 중에서 최소변화값과 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들 중에서 최소변화값을 비교할 수 있다. 상기 평균변화값은 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대한 구간전류변화값들을 평균한 값을 산출함으로써 획득될 수 있다. 이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들의 평균변화값과 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들의 평균변화값을 비교할 수 있다. 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들을 동일한 단위구간들별로 비교할 수도 있다. 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 중에서 상기 구간전류변화값이 더 높은 것이 산소 분압률과 산소 결핍도가 더 낮고, 소자 이동도가 더 높은 것으로 판단할 수 있다.
상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 중에서 어느 하나가 기준시편의 산화물 반도체 박막(100)인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들 간의 비교를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 합/부 판정을 수행할 수 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점이 검사의 대상이 되는 2개의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들 간의 비교를 통해 2개의 기판 각각에 형성된 산화물 반도체 박막(100)들 간의 상대적인 품질 평가를 수행할 수 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점이 검사의 대상이 되는 하나의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)의 서로 다른 부분인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들 간의 비교를 통해 하나의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)의 균일성 등의 평가를 수행할 수 있다.
다음, 도 1, 도 2, 및 도 5를 참고하여 상기 비교문턱전압을 산출하는 과정을 살펴보면, 상기 산출모듈(51)은 상기 비교문턱전압을 산출하기에 앞서 문턱전압(FVth)을 산출할 수 있다. 상기 문턱전압(FVth)을 산출하기 위해, 상기 산출모듈(51)은 상기 상승구간(US)에서 상기 검사전류가 0보다 커진 이후에 기설정된 상승값 이상으로 상승한 시점의 제1검사전압과 제1검사전류를 추출할 수 있다. 그리고, 상기 산출모듈(51)은 상기 제1검사전압에서 단위전압만큼 상승한 제2검사전압이 상기 산화물 반도체 박막(100)에 인가됨에 따라 측정된 제2검사전류를 추출할 수 있다. 상기 단위전압과 상기 상승값은 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 상기 단위전압과 상기 상승값은 검사의 대상이 되는 산화물 반도체 박막(100)과 물질, 산소 분압율 등이 일치하는 시편의 사전 검사를 통해 미리 획득될 수 있다.
상기 제1검사전압, 상기 제1검사전류, 상기 제2검사전류, 및 상기 검사전류가 추출되면, 상기 산출모듈(51)은 상기 검사전류가 0 일 때의 검사전압에 해당하는 문턱전압(FVth)을 산출할 수 있다. 이 경우, 상기 산출모듈(51)은 아래 수학식 1을 이용하여 상기 문턱전압(FVth)을 산출할 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1은 상기 제1검사전압과 상기 제1검사전류에 대한 측정점 및 상기 제2검사전압과 상기 제2검사전류에 대한 측정점을 연결하는 직선의 방정식으로부터 변환된 것이다. 상기 수학식 1에서 a와 b는 아래 수학식 2와 수학식 3을 이용한 상기 산출모듈(51)의 연산을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
상기 수학식 2와 상기 수학식 3에서 V1은 상기 제1검사전압, V2는 상기 제2검사전압, I1은 상기 제1검사전류, I2는 상기 제2검사전류이다. 상기 수학식 3에서 a는 상기 산출모듈(51)이 상기 수학식 2를 이용하여 산출한 값이 대입될 수 있다. 상기 수학식 3에서 상기 제2검사전류와 상기 제2검사전압을 대신하여 상기 제1검사전류와 상기 제1검사전압이 이용될 수도 있다.
이러한 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여, 상기 산출부(5)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 검사전류가 0 일 때의 상기 검사전압에 해당하는 상기 문턱전압(FVth)을 산출할 수 있다. 이 경우, 상기 문턱전압(FVth)은 상기 산화물 반도체 박막(100)에 전류가 흐르는 시점의 전압에 해당하는 값일 수 있다.
이러한 문턱전압(FVth)의 산출을 N회(N은 2보다 큰 정수) 수행함으로써, 상기 산출모듈(51)은 N개의 문턱전압(FVth)을 산출할 수 있다. 이 경우, 상기 전압인가부(3)는 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 N회 인가할 수 있다. 상기 전류측정부(4)는 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 N회 측정할 수 있다. 이를 통해 상기 문턱전압(FVth)을 N개 산출하면, 상기 산출모듈(51)은 N회째 산출된 문턱전압(FVth)에서 2회째 산출된 문턱전압(FVth)을 감산함으로써 상기 비교문턱전압을 산출할 수 있다. 이 경우, 1회째 산출된 문턱전압(FVth)이 아닌 2회째 문턱전압(FVth)을 이용하는 이유는, 1회째 산출된 문턱전압(FVth)은 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대해 초기에 전압을 인가하므로 전자의 충전과 방전에 의해 불균일한 결과가 도출되기 때문이다. 이를 고려하여, 상기 산출모듈(51)은 2회째 산출된 문턱전압(FVth)을 이용하는 것이고, 이를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)의 검사 결과에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 산출모듈(51)은 상기 제1측정지점에 대한 비교문턱전압을 산출하고, 상기 제2측정지점에 대한 비교문턱전압을 산출할 수도 있다. 이 경우, 상기 접속부(2)가 상기 제1측정지점에 접촉된 상태에서, 상기 전압인가부(3)는 상기 제1측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 N회 인가할 수 있다. 이 과정에서 상기 전류측정부(4)는 상기 제1측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 N회 측정할 수 있다. 이를 이용하여, 상기 산출모듈(51)은 상기 제1측정지점에 대한 문턱전압(FVth)을 N개 산출한 후에 상기 제1측정지점에 대한 비교문턱전압을 산출할 수 있다. 그리고, 상기 접속부(2)가 상기 제2측정지점에 접촉된 상태에서, 상기 전압인가부(3)는 상기 제2측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 N회 인가할 수 있다. 이 과정에서 상기 전류측정부(4)는 상기 제2측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 N회 측정할 수 있다. 이를 이용하여, 상기 산출모듈(51)은 상기 제2측정지점에 대한 문턱전압(FVth)을 N개 산출한 후에 상기 제2측정지점에 대한 비교문턱전압을 산출할 수 있다. 그 후, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 비교문턱전압과 상기 제2측정지점에 대한 비교문턱전압을 비교할 수 있다. 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 중에서 상기 비교문턱전압이 더 높은 것이 산소 분압률과 산소 결핍도가 더 높고, 소자 이동도가 더 낮은 것으로 판단할 수 있다.
상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 중에서 어느 하나가 기준시편의 산화물 반도체 박막(100)인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 비교문턱전압과 상기 제2측정지점에 대한 비교문턱전압 간의 비교를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 합/부 판정을 수행할 수 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점이 검사의 대상이 되는 2개의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 비교문턱전압과 상기 제2측정지점에 대한 비교문턱전압 간의 비교를 통해 2개의 기판 각각에 형성된 산화물 반도체 박막(100)들 간의 상대적인 품질 평가를 수행할 수 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점이 검사의 대상이 되는 하나의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)의 서로 다른 부분인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 비교문턱전압과 상기 제2측정지점에 대한 비교문턱전압 간의 비교를 통해 하나의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)의 균일성 등의 평가를 수행할 수 있다.
상기 산출모듈(51)이 상기 제2전기적 특성값에 속하는 상기 총검사전류 산출하는 과정을 도 1과 도 3을 참고하여 구체적으로 살펴보면, 다음과 같다.
상기 산출모듈(51)은 상기 검사전압이 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아질 때까지의 검사전류를 모두 추출한 후에, 추출한 검사전류를 모두 합하는 연산을 수행함으로써, 상기 총검사전류를 산출할 수 있다.
상기 산출모듈(51)은 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류를 산출하고, 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류를 산출할 수 있다. 이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류와 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류를 비교할 수 있다. 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 중에서 상기 총검사전류가 더 높은 것이 산소 분압률과 산소 결핍도가 더 낮고, 소자 이동도가 더 높은 것으로 판단할 수 있다.
상기 산출모듈(51)은 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류를 복수개 산출하고, 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류를 복수개 산출할 수도 있다. 이 경우, 상기 접속부(2)가 상기 제1측정지점에 접촉된 상태에서, 상기 전압인가부(3)는 상기 제1측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 복수회 인가할 수 있다. 이 과정에서 상기 전류측정부(4)는 상기 제1측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 복수회 측정할 수 있다. 이를 이용하여, 상기 산출모듈(51)은 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류를 복수개 산출할 수 있다. 그리고, 상기 접속부(2)가 상기 제2측정지점에 접촉된 상태에서, 상기 전압인가부(3)는 상기 제2측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 복수회 인가할 수 있다. 이 과정에서 상기 전류측정부(4)는 상기 제2측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 복수회 측정할 수 있다. 이를 이용하여, 상기 산출모듈(51)은 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류를 복수개 산출할 수 있다.
이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류들과 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류들 간의 최대값, 최소값, 및 평균값 중에서 적어도 하나를 비교할 수 있다. 상기 최대값은 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대해 총검사전류들 중에서 가장 큰 값을 추출함으로써 획득될 수 있다. 이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류들 중에서 최대값과 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류들 중에서 최대값을 비교할 수 있다. 상기 최소값은 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대한 총검사전류들 중에서 가장 작은 값을 추출함으로써 획득될 수 있다. 이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류들 중에서 최소값과 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류들 중에서 최소값을 비교할 수 있다. 상기 평균값은 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 각각에 대한 총검사전류들을 평균한 값을 산출함으로써 획득될 수 있다. 이 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류들의 평균값과 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류들의 평균값을 비교할 수 있다.
상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점 중에서 어느 하나가 기준시편의 산화물 반도체 박막(100)인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류와 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류 간의 비교를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 합/부 판정을 수행할 수 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점이 검사의 대상이 되는 2개의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류와 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류 간의 비교를 통해 2개의 기판 각각에 형성된 산화물 반도체 박막(100)들 간의 상대적인 품질 평가를 수행할 수 있다. 상기 제1측정지점과 상기 제2측정지점이 검사의 대상이 되는 하나의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)의 서로 다른 부분인 경우, 상기 비교부(6)는 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류와 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류 간의 비교를 통해 하나의 기판에 형성된 산화물 반도체 박막(100)의 균일성 등의 평가를 수행할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 산출부(5)는 결정모듈(52)을 포함할 수 있다.
상기 결정모듈(52)은 상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값 중에서 어느 것을 산출할지를 결정하는 것이다. 상기 결정모듈(52)은 검사의 대상이 되는 산화물 반도체 박막(100)의 충전가능용량 등과 같은 특성에 따라 상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값 중에서 어느 것을 산출할지를 결정할 수 있다. 상기 결정모듈(52)에 의한 결정 결과에 따라, 상기 산출모듈(51)은 상기 검사전압과 상기 검사전류를 이용하여 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 산출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 검사의 대상이 되는 산화물 반도체 박막(100)의 특성에 따라 상이한 전기적 특성값을 산출함으로써, 상기 산화물 반도체 박막(100)의 품질을 평가한 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 결정모듈(52)은 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대해 기저장된 박막데이터를 독출하여 상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값 중에서 어느 것을 산출할지를 결정할 수 있다. 상기 박막데이터는 상기 산화물 반도체 박막(100)을 이루는 박막 물질, 박막 형성조건, 박막 밀도, 충전가능용량 등 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 산화물 반도체 박막(100)이 형성된 기판(200)이 상기 스테이지에 지지되면, 상기 결정모듈(52)은 리더기(미도기)를 통해 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 박막데이터를 독출할 수 있다. 상기 리더기는 큐알 코드드(QR Code), 바코드(Bar Code) 등의 코드를 독출할 수 있는 것이다. 상기 코드는 상기 기판(200) 또는 상기 기판(200)이 안착된 캐리어(미도시)에 표시될 수 있다. 상기 결정모듈(52)은 상기 산화물 반도체 박막(100)이 형성된 기판(200)을 운반하는 운반장치(미도시)로부터 박막데이터를 수신하고, 수신된 박막데이터를 독출할 수도 있다.
상기 결정모듈(52)은 상기 산화물 반도체 박막(100)에 상기 검사전압을 인가하여 상기 검사전류를 측정한 결과를 이용하여 상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값 중에서 어느 것을 산출할지를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 결정모듈(52)은 상기 상승구간(US)에서 기설정된 기준전압값에 대응되는 상승전류값 및 상기 하강구간(DS)에서 상기 기준전압값에 대응되는 하강전류값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값 중에서 어느 것을 산출할지를 결정할 수 있다. 상기 기준전압값은 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 상기 기준전압값은 상기 검사전압의 최대값과 상기 검사전압의 최소값 각각과 동일한 차이가 있는 중간값으로 설정될 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 검사의 대상이 되는 산화물 반도체 박막(100)에 대한 사전 정보가 없는 상태에서도, 상기 결정모듈(52)을 이용하여 해당 산화물 반도체 박막(100)에 대해 전기적 특성값을 결정하여 검사를 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 검사장치(1)는 다양한 산화물 반도체 박막(100)에 대해 검사를 수행할 수 있는 범용성을 향상시킬 수 있다.
상기 결정모듈(52)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 상승전류값이 상기 하강전류값에 비해 더 크면, 상기 제1전기적 특성값을 산출하는 것으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 상기 산출모듈(51)은 상기 유지전류변화값, 상기 구간전류변화값, 및 상기 비교문턱전압 중에서 적어도 하나를 산출할 수 있다. 상기 비교부(6)는 상기 유지전류변화값, 상기 구간전류변화값, 및 상기 비교문턱전압 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 합/부 판정, 상대적인 품질 평가, 균일성 등의 평가를 수행할 수 있다.
상기 결정모듈(52)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 상승전류값이 상기 하강전류값에 비해 더 작으면, 상기 제2전기적 특성값을 산출하는 것으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 상기 산출모듈(51)은 상기 총검사전류를 산출할 수 있다. 상기 비교부(6)는 상기 총검사전류를 이용하여 상기 산화물 반도체 박막(100)에 대한 합/부 판정, 상대적인 품질 평가, 균일성 등의 평가를 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 산화물 반도체 박막 검사장치 2 : 접속부
3 : 전압인가부 4 : 전류측정부
5 : 산출부 6 : 비교부
100 : 산화물 반도체 박막 200 : 기판

Claims (15)

  1. 산화물 반도체 박막에 접촉되기 위한 접속부;
    상기 접속부에 연결되고, 기설정된 초기전압에서 기설정된 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 상기 접속부를 통해 상기 산화물 반도체 박막에 인가하는 전압인가부;
    상기 산화물 반도체 박막에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 측정하는 전류측정부; 및
    상기 검사전압이 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지면서 상기 산화물 반도체 박막에 인가되는 동안, 상기 전압인가부가 상기 산화물 반도체 박막에 인가한 검사전압과 상기 검사전압별로 상기 전류측정부가 측정한 검사전류를 이용하여 상기 산화물 반도체 박막에 대한 제1전기적 특성값 또는 상기 제1전기적 특성값과 상이한 제2전기적 특성값을 산출하는 산출부를 포함하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산출부는
    상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값 중에서 어느 것을 산출할지를 결정하는 결정모듈; 및
    상기 결정모듈에 의한 결정 결과에 따라 상기 검사전압과 상기 검사전류를 이용하여 상기 제1전기적 특성값 또는 상기 제2전기적 특성값을 산출하는 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결정모듈은 상기 산화물 반도체 박막에 대해 기저장된 박막데이터를 독출하여 상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값 중에서 어느 것을 산출할지를 결정하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 결정모듈은 상기 검사전압이 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아지는 상승구간에서 기설정된 기준전압값에 대응되는 상승전류값 및 상기 검사전압이 상기 최대전압에서 상기 초기전압으로 낮아지는 하강구간에서 상기 기준전압값에 대응되는 하강전류값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제1전기적 특성값과 상기 제2전기적 특성값 중에서 어느 것을 산출할지를 결정하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결정모듈은 상기 상승전류값이 상기 하강전류값에 비해 더 크면 상기 제1전기적 특성값을 산출하는 것으로 결정하고, 상기 상승전류값이 상기 하강전류값에 비해 더 작으면 상기 제2전기적 특성값을 산출하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전압인가부는 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아지면 상기 최대전압을 기설정된 기준시간 동안 유지한 후에 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 인가하고,
    상기 산출부는 상기 제1전기적 특성값을 산출하는 경우, 상기 최대전압에 도달한 시점의 초기검사전류와 상기 최대전압에 도달한 시점에서부터 상기 최대전압이 유지된 상태에서 상기 기준시간이 경과한 시점의 최종검사전류 간의 유지전류변화값을 상기 제1전기적 특성값으로 산출하는 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  7. 제6항에 있어서,
    제1측정지점에 대한 제1전기적 특성값과 제2측정지점에 대한 제1전기적 특성값을 비교하는 비교부를 포함하고,
    상기 전압인가부는 상기 제1측정지점에 상기 검사전압을 복수회 인가하고, 상기 제2측정지점에 상기 검사전압을 복수회 인가하며,
    상기 전류측정부는 상기 제1측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 복수회 측정하고, 상기 제2측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 복수회 측정하며,
    상기 산출모듈은 상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값을 복수개 산출하고, 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값을 복수개 산출하며,
    상기 비교부는 상기 제1측정지점에 대한 유지전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 유지전류변화값들 간의 산출값, 산포값, 및 평균값 중에서 적어도 하나를 비교하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 산출부는 상기 제1전기적 특성값을 산출하는 경우, 상기 검사전압이 상기 최대전압에서 상기 초기전압으로 낮아지는 하강구간 중에서 기설정된 기준구간을 기설정된 구간전압에 따라 복수개의 단위구간으로 구분하고, 상기 단위구간별로 검사전류가 변화한 구간전류변화값들을 상기 제1전기적 특성값으로 산출하는 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  9. 제8항에 있어서,
    제1측정지점에 대한 제1전기적 특성값과 제2측정지점에 대한 제1전기적 특성값을 비교하는 비교부를 포함하고,
    상기 비교부는 상기 제1측정지점에 대한 구간전류변화값들과 상기 제2측정지점에 대한 구간전류변화값들 간의 최대변화값, 최소변화값, 및 평균변화값 중에서 적어도 하나를 비교하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 산출부는 상기 제1전기적 특성값을 산출하는 경우, 문턱전압을 산출하는 산출모듈을 포함하고,
    상기 산출모듈은,
    상기 검사전압이 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아지는 상승구간에서 상기 검사전류가 0보다 커진 이후에 기설정된 상승값 이상으로 상승한 시점의 제1검사전압과 제1검사전류를 추출하고,
    상기 제1검사전압에서 기설정된 단위전압만큼 상승한 제2검사전압이 인가됨에 따라 측정된 제2검사전류를 추출하며,
    상기 제1검사전압, 상기 제1검사전류, 상기 제2검사전압, 및 상기 제2검사전류를 이용하여 상기 검사전류가 0 일 때의 검사전압에 해당하는 문턱전압을 산출하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 산출모듈은 수학식
    Figure pat00004
    를 이용하여 상기 문턱전압(FVth)을 산출하고,
    상기 수학식에서 a와 b는 각각 수학식
    Figure pat00005
    과
    Figure pat00006
    을 이용하여 산출되되, V1은 상기 제1검사전압, V2는 상기 제2검사전압, I1은 상기 제1검사전류, I2는 상기 제2검사전류인 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 전압인가부는 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 N회(N은 2보다 큰 정수) 인가하고,
    상기 전류측정부는 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 N회 측정하며,
    상기 산출모듈은 상기 문턱전압을 N개 산출한 후에 N회째 산출된 문턱전압에서 2회째 산출된 문턱전압을 감산한 비교문턱전압을 상기 제1전기적 특성값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    제1측정지점에 대한 제1전기적 특성값과 제2측정지점에 대한 제1전기적 특성값을 비교하는 비교부를 포함하고,
    상기 전압인가부는 상기 제1측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 N회(N은 2보다 큰 정수) 인가하고, 상기 제2측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압을 N회 인가하며,
    상기 전류측정부는 상기 제1측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 N회 측정하고, 상기 제2측정지점에 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아지는 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 N회 측정하며,
    상기 산출모듈은 상기 제1측정지점에 대한 문턱전압을 N개 산출한 후에 N회째 산출된 문턱전압에서 2회째 산출된 문턱전압을 감산한 비교문턱전압을 산출하고, 상기 제2측정지점에 대한 문턱전압을 N개 산출한 후에 N회째 산출된 문턱전압에서 2회째 산출된 문턱전압을 감산한 비교문턱전압을 산출하며,
    상기 비교부는 상기 제1측정지점에 대한 비교문턱전압과 상기 제2측정지점에 대한 비교문턱전압을 비교하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 산출부는 상기 제2전기적 특성값을 산출하는 경우, 상기 검사전압이 상기 초기전압에서 상기 최대전압으로 높아진 후에 다시 상기 초기전압으로 낮아질 때까지의 검사전류를 모두 합한 총검사전류를 상기 제2전기적 특성값으로 산출하는 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체 박막 검사장치.
  15. 제14항에 있어서,
    제1측정지점에 대한 제2전기적 특성값과 제2측정지점에 대한 제2전기적 특성값을 비교하는 비교부를 포함하고,
    상기 전압인가부는 상기 제1측정지점에 상기 검사전압을 복수회 인가하고, 상기 제2측정지점에 상기 검사전압을 복수회 인가하며,
    상기 전류측정부는 상기 제1측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 복수회 측정하고, 상기 제2측정지점에 상기 검사전압이 인가됨에 따른 검사전류를 복수회 측정하며,
    상기 산출모듈은 상기 제1측정지점에 대한 총검사전류를 복수개 산출하고, 상기 제2측정지점에 대한 총검사전류를 복수개 산출하며,
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