KR20230050911A - Non-contact, non-destructive semiconductor light emitting device inspection method and inspection device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 시료를 검사하는 방법과 이를 이용한 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시료를 구성하는 반도체 소자에서 밴드간 전이를 통한 발광을 유도하고 이를 토대로 비접촉, 비파괴 검사를 수행하는 방법과 이를 이용한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for inspecting a semiconductor sample and an inspection device using the same, and more particularly, to a method for inducing light emission through band-to-band transition in a semiconductor element constituting a sample and performing a non-contact, non-destructive test based thereon device using it.
발광 다이오드(LED) 디스플레이는 웨이퍼 위에 성장된 다이오드를 웨이퍼로부터 분리한 후 최종적으로 디스플레이 기판에 이식하는 방식으로 제작되고 있다. 종래에는 이미 디스플레이 패널이나 모듈을 제작한 다음에 회로를 구동하여 다이오드를 발광시키고 불량이나 특성을 파악하기 위한 검사가 이루어졌기 때문에, 이 단계에서 불량이 검출된 경우 손실되는 비용이 과도하였다.A light emitting diode (LED) display is manufactured by separating a diode grown on a wafer from the wafer and finally transplanting it to a display substrate. Conventionally, since a display panel or module has already been manufactured, a circuit is driven to emit diodes, and an inspection is performed to identify defects or characteristics, the cost is excessive when a defect is detected at this stage.
또한, 이러한 검사 방법은 직접 접촉을 통해 다이오드를 발광시킨 상태에서 이루어지는 것이기 때문에, 시료의 손상, 파괴, 결손 등의 문제를 유발하였으며, 검사 가능한 픽셀의 크기에도 제한이 있었다.In addition, since this inspection method is performed in a state in which the diode emits light through direct contact, problems such as damage, destruction, and defect of the sample are caused, and the size of a pixel that can be inspected is also limited.
한편, 열방출[Thermal Emission] 방식으로 시료의 발광 검사를 하는 방법도 알려져 있으나, 열방출을 일으키는 누설전류를 발생하기 위하여는 전극의 직접 접촉을 위한 준비단계 또는 공정이 필요하며 전극탐침[Electrical Probe]를 사용하는 경우 압력조절에 따라 픽셀의 파괴를 유발할 수 있으며, 최근의 추세인 픽셀 미세화에 따라 더욱이 누설전류(Leakage Current)가 작아져 검출의 정확도가 떨어지는 문제와 더불어 검출이 불가능해지고 있는 문제와 언급한 픽셀의 물리적인 손상을 발생시킬 수 있다.On the other hand, a method of luminescence inspection of a sample by the thermal emission method is also known, but in order to generate a leakage current that causes heat emission, a preparation step or process for direct contact of electrodes is required, and an electrode probe [Electrical Probe When using ], it can cause pixel destruction according to pressure control, and according to the recent trend of pixel miniaturization, the leakage current becomes smaller and the accuracy of detection decreases, as well as the problem that detection becomes impossible. Physical damage to the mentioned pixels may occur.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비접촉, 비파괴 방식으로 시료에 전위차를 유발할 수 있는 자극을 가해 발광을 유도하고, 이때 발생한 광을 분석하여 시료의 결합이나 특성을 파악할 수 있는 시료 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것이다.An object to be solved by the present invention is to induce light emission by applying a stimulus capable of causing a potential difference to a sample in a non-contact and non-destructive manner, and to analyze the light generated at this time to determine the coupling or characteristics of the sample. A sample inspection device and inspection method. is to provide
본 발명은 반도체 소자를 구비한 시료를 검사하는 방법에 관한 것으로써, 전위차 유발 장치에 의해, 스테이지 상의 시료에 전위차를 유발할 수 있는 외부 자극을 가하여 상기 시료 내의 전자를 여기시켜 상기 반도체 소자에 밴드간 전이(band to band transition)를 유도하는 (a)단계와, 상기 전위차 유발 장치의 작동 전환에 의해, 상기 여기된 전자와 정공과의 재조합을 유도하는 (b)단계와, 광 검출기(detector)에 의해, 상기 재조합 과정에서 발생한 광을 검출하는 (c)단계를 포함한다.The present invention relates to a method for inspecting a sample having a semiconductor device, and by applying an external stimulus capable of inducing a potential difference to a sample on a stage by means of a potential difference inducing device to excite electrons in the sample, thereby causing the semiconductor device to inter-band Step (a) of inducing a band to band transition, step (b) of inducing recombination of the excited electrons and holes by switching the operation of the potential difference inducing device, and and (c) detecting the light generated in the recombination process.
상기 시료는, 기판과 상기 기판의 상면에 실장된 LED 소자를 포함할 수 있다. 상기 (a)단계는, 상기 LED 소자의 상면을 하전시켜 상기 반도체 소자의 가전대의 전자를 여기 시키는 단계를 포함할 수 있다. The sample may include a substrate and an LED device mounted on an upper surface of the substrate. The step (a) may include exciting electrons in a valence band of the semiconductor device by charging an upper surface of the LED device.
상기 (b)단계는, 상기 외부 자극에 의해 상기 반도체 소자의 발광이 유발될 수 있는 상태로 상기 전위치 유발 장치를 전환하여, 상기 시료 표면의 하전 입자가 상기 스테이지에 연결된 그라운드로 빠져나가고, 상기 (a)단계에서 여기된 전자가 정공과 재조합되는 단계를 포함할 수 있다.In the step (b), the potential induction device is switched to a state in which light emission of the semiconductor element can be induced by the external stimulus, so that charged particles on the surface of the sample escape to the ground connected to the stage, A step of recombination of electrons excited in step (a) with holes may be included.
상기 광 검출기는, 상기 시료로부터 발생한 광 여과하는 적어도 하나의 필터와, 상기 필터에 의해 여과된 광을 수집하는 RGB 카메라를 포함할 수 있다.The photodetector may include at least one filter for filtering light emitted from the sample and an RGB camera for collecting light filtered by the filter.
상기 (c)단계에서 검출된 광의 파장 특성을, 미리 알고 있는 기준 시료로부터 획득한 검출 광의 파장 특성과 비교하여 시료의 특성을 분석하는 (d)단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include a step (d) of analyzing the characteristics of the sample by comparing the wavelength characteristics of the light detected in the step (c) with the wavelength characteristics of the detection light obtained from a previously known reference sample.
본 발명의 시료 검사 장치 및 검사 방법은, 최종품(예를 들어, 디스플레이 패널)의 전단계(예를 들어, 사파이어 기판에 LED가 성장된 상태)에서 비접촉, 비파괴 방식으로 시료를 발광하여 불량 검사 및 특성 평가를 진행할 수 있다. 따라서, 최종품의 동작을 통해 불량을 검사하던 종래의 방식에 비해, 불량 발생시의 손실 또는 기회비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.The sample inspection apparatus and inspection method of the present invention are a non-contact, non-destructive method of emitting a sample at a stage before a final product (eg, a display panel) (eg, a state in which LEDs are grown on a sapphire substrate) to inspect defects and A characterization evaluation can be performed. Therefore, compared to the conventional method of inspecting defects through the operation of the final product, there is an effect of reducing loss or opportunity cost when a defect occurs.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 장치를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 시료 검사 장치를 구성하는 회로를 모식적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 코로나 방전에 의해 시료 표면이 하전되는 과정을 모식화한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 밴드간 전이(band to band transition)가 이루어지는 과정을 모식화한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 전자-정공 재조합과정에서의 발광을 모식화한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 검사 장치를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 검사 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 여기 광이 시료에 조사되어 밴드간 전이(band to band transition)가 이루어지는 과정을 모식화한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 전자-정공 재조합과 그로 인한 발광을 모식화한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 적용되는 광 검출기에서 검출되는 값들을 보인 그래프이다.1 illustrates a sample inspection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 schematically illustrates a circuit constituting the sample inspection device shown in FIG. 1 .
3 is a flowchart illustrating a sample inspection method according to an embodiment of the present invention.
4 schematically illustrates a process in which a sample surface is charged by corona discharge in a sample inspection method according to an embodiment of the present invention.
5 schematically illustrates a process of band to band transition in a sample inspection method according to an embodiment of the present invention.
6 schematically illustrates light emission in an electron-hole recombination process in a sample inspection method according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates a sample inspection device according to another embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a sample inspection method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 schematically illustrates a process in which excitation light is irradiated on a sample to perform a band to band transition in a sample inspection method according to another embodiment of the present invention.
10 schematically illustrates electron-hole recombination and light emission resulting from the electron-hole recombination in a sample inspection method according to another embodiment of the present invention.
11 is a graph showing values detected by an optical detector applied to embodiments of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Hereinafter, the technical ideas described in the embodiments of the present invention may be implemented independently, or may be implemented in combination with each other. In addition, the present invention has been described through the embodiments described in the drawings and detailed description of the invention, but these are only exemplary, and various modifications and other equivalent embodiments may be made by those skilled in the art in the art to which the present invention belongs. possible. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.
본 발명은 반도체 소자를 구비한 시료를 검사하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 시료 검사 방법은, 전위차 유발 장치에 의해, 스테이지 상의 시료에 전위차를 유발할 수 있는 외부 자극을 가하여 시료 내의 전자를 여기시켜 상기 반도체 소자에 밴드간 전이(band to band transition)를 유도한 후, 상기 전위차 유발 장치의 작동을 전환하여 상기 여기된 전자와 정공과의 재조합을 유도하고, 이후, 광 검출기(detector)에 의해, 상기 재조합 과정에서 발생한 광을 검출하는 단계들을 포함한다.The present invention relates to a method for inspecting a sample having a semiconductor device. Specifically, in the sample inspection method of the present invention, an external stimulus capable of inducing a potential difference is applied to a sample on a stage by a potential difference inducing device to excite electrons in the sample, thereby causing a band to band transition in the semiconductor device. After induction, switching the operation of the potential difference inducing device to induce recombination of the excited electrons and holes, and then detecting light generated in the recombination process by a photodetector.
상기 전위차 유발 장치는, 시료에 전위차를 유발할 수 있는 외부 자극을 가하는 것으로써, 외부 자극은 시료에 비접촉, 비파괴 방식으로 전위차를 유발할 수 있는 것이면 어느 것이어도 좋다. 이하, 실시예들에서는 코로나와 외부 광을 각각 예로 드나, 이에 한정되어야 하는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 외부 자극은 E-beam일 수도 있다.The potential difference inducing device applies an external stimulus capable of inducing a potential difference to a sample, and the external stimulus may be any one capable of inducing a potential difference in a non-contact and non-destructive manner to the sample. Hereinafter, corona and external light are each exemplified in the embodiments, but are not limited thereto. For example, the external stimulus may be an E-beam.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 장치를 도시한 것이다. 도 2는 도 1에 도시된 시료 검사 장치를 구성하는 회로를 모식적으로 도시한 것이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 방법을 도시한 순서도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 코로나 방전에 의해 시료 표면이 하전되는 과정을 모식화한 것이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 밴드간 전이(band to band transition)가 이루어지는 과정을 모식화한 것이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 전자-정공 재조합과정에서의 발광을 모식화한 것이다.1 illustrates a sample inspection device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 schematically illustrates a circuit constituting the sample inspection device shown in FIG. 1 . 3 is a flowchart illustrating a sample inspection method according to an embodiment of the present invention. 4 schematically illustrates a process in which a sample surface is charged by corona discharge in a sample inspection method according to an embodiment of the present invention. 5 schematically illustrates a process of band to band transition in a sample inspection method according to an embodiment of the present invention. 6 schematically illustrates light emission in an electron-hole recombination process in a sample inspection method according to an embodiment of the present invention.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 장치(1)와, 시료 검사 방법을 설명한다. Hereinafter, a
본 발명의 일 실시예에 따른 시료 검사 장치(1)는 시료(20)에 전위차를 유발하기 위한 전위차 유발 장치로써 코로나 발생기(30)를 이용한 것이다.A
보다 상세하게, 시료 검사 장치(1)는, 시료(20)가 거치되는 스테이지(10)와, 전극(32)에 고압의 전원을 인가하여 코로나 방전을 유도하고 전극 주변의 유체(예를 들어, 공기)를 이온화 또는 하전시키는 코로나 발생기(30)와, 시료(20)의 발광(Luminescence)을 계측 또는 검출하는 광 검출기(40)를 포함할 수 있다. 코로나 발생기(30)와 스테이지(10) 사이에는 시료(20)를 보호하기 위한 쉴드(50)가 더 구비될 수 있다.More specifically, the
코로나 발생기(30)는 스테이지(10)의 상측에 위치할 수 있다. 코로나 발생기(30)는 전원(31)과, 전원(31)의 양극과 전극(32)을 연결하는 양극선(33)과, 스테이지(10)와 접지단(90)을 연결하는 접지선(15)에 연결된 음극선(34)과, 전원(31)으로부터 전극(32)으로의 전원 공급을 제어하는 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 전원의 공급 이외에도 코로나 발생기(30)의 작동 전반에 대한 제어를 담당할 수 있다. 더 나아가, 상기 제어기는 코로나 발생기(30) 뿐만 아니라 검사 장치(1, 2)의 작동 전반을 제어할 수 있다.The
시료(10)는 코로나 발생기(30)의 전극(32)에 인접해 있으며, 바람직하게는, 전극(32)에 의해 형성된 전계 내에 위치한다. 따라서, 코로나 발생기(30) 작동시 시료(20)의 일면(즉, 전극(32)을 대향하는 면)이 하전(charge)된다.The
하전이 되는 시료(20)의 일면은 상측으로 노출되어 있으나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니며, 전극(32)에 의해 형성된 전계의 영향을 받는 범위 내에서 시료(20)의 배치가 다르게 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.One surface of the
코로나 발생기(30)는 고전압이 입력되면 방전되어 주변 매질(예를 들어, 공기)를 하전시키는 것이다. 코로나 방전에 의해 플라즈마 또는 하전된 입자, 예를 들어, 자유전자, 이온, 중성원자, 이온화된 기체 분자 등이 생성될 수 있다. 코로나 발생기(30)는 일방향으로 긴 전극(32)을 갖는 라인 코로나 발생기일 수 있다.The
시료(20)는 반도체 소자를 포함할 수 있다. 시료(20)는 코로나 발생기(30)에 의해 생성된 하전 입자가 반도체 소자의 회로에 입력되는 경우 여기된다. 이때 회로에 공급되는 에너지가 일정 수준 이상인 경우 밴드간 전이(band to band transition)가 발생할 수 있다. 상기 반도체 소자는 GaN, AlN, InN 등을 포함하는 것일 수 있다.The
실시예에서, 시료(20)는 웨이퍼 또는 기판과, 상기 기판에 실장된 LED소자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 시료(20)는 웨이퍼 또는 기판 상에 적어도 하나의 다이오드가 성장된 것일 수 있다. 상기 기판은, 바람직하게는 사파이어 기판이나, 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다. 그리고, 상기 다이오드는 마이크로 LED일 수 있다.In an embodiment, the
도 2를 참조하면, 시료(20)는 전극(32)에 의해 형성된 전계에 의해 하전되는 일면을 가질 수 있다. 시료(20)가 LED인 경우 인듐주석산화물(ITO) 투명전극(이하, ITO로 약칭)이 하전(charge)될 수 있다.Referring to FIG. 2 , a
광 검출기(40)는 카메라 모듈과 분광기를 포함할 수 잇다. 상기 카메라 모듈은 2D 카메라 모듈 및 RGB 2D 카메라 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
광 검출기(40)는 시료(20)로부터 발생한 광(Luminescence)을 검출할 수 있다. 광 검출기(40)는 장파장 및/또는 단파장의 광을 여과하는 필터(41, 도 7 참조.)를 포함할 수 있다.The
필터(41)를 통과하며 여과된 광은 적어도 하나의 카메라 모듈(42, 도 7 참조.)과 분광기를 거쳐 검출되며, 제어기는 PL 신호의 강도(intensity)를 기 준비된 표준 시료의 기준값 또는 표준 광원의 값과 비교하여 광량의 균질성, FWHM(Full width at half maximum), 스펙트럼의 중심파장 및/또는 RGB 색좌표를 바탕으로 한 발광소자의 효율 및/또는 물리 화학적 특성을 판단할 수 있다.The filtered light passing through the
시료 검사 장치(1)는 상기 표준 시료의 기준값 또는 표준 광원의 값이 저장된 전자적 기록매체(예를 들어, 메모리, RAM, 하드 디스크, SSD 등)를 포함할 수 있으며, 전술한 제어기는 상기 기록매체에 저장된 데이트를 처리하는 프로세서(processor, 예를 들어, CPU 등)를 포함할 수 있다.The
본 실시예에 따른 시료의 검사 방법은, 코로나 발생기(30)의 작동에 의해 시료(20)의 표면을 하전시켜 전위차를 유도하여 시료(20) 내의 전자를 여기시켜 시료(20)를 구성하는 반도체 소자에 밴드간 전이(band to band transition)를 유도(S11)한 후, 코로나 발생기(30)의 작동 전환(예를 들어, 전원(31)의 출력을 줄이거나 코로나 발생기(30)의 작동을 중단)을 통해 상기 여기된 전자와 정공과의 재조합(recombination)을 유도(S12)하며, 이러한 재조합 과정에서 발생하는 여기 광(excitation light)을 계측(S13)하여 시료의 불량 또는 특성을 판단(S14)한다.In the sample inspection method according to the present embodiment, the surface of the
여기서, 밴드간 전이는 외부로부터 인가된 전계에 의해 여기된 가전자대(valence band)의 전자가 밴드갭 에너지를 극복하고 전도대(conduction band)로 이동하는 것이다. 이러한 밴드 간 전이에 의해 에너지가 상승된 이후 공급 에너지를 차단하여 전자와 정공의 재조합을 유도하면, 이 과정에서 발광이 이루어지게 된다.Here, inter-band transition is when electrons in a valence band excited by an externally applied electric field overcome band gap energy and move to a conduction band. After the energy is increased by the band-to-band transition, when recombination of electrons and holes is induced by blocking the supplied energy, light emission is achieved in this process.
도 1 내지 도 3을 참조하면, S11단계는, 코로나 발생기(30)의 전극(32)에 고전압을 인가함으로써 주변 공기를 이온화시켜 코로나 전하를 형성하는 단계이다. 이 과정에서 시료(20)의 표면이 하전된다. 시료(20)가 LED 또는 마이크로 LED인 경우 ITO 투명 전극이 하전될 수 있다. 이때, 회로에 입력된 에너지는 밴드간 전이가 이루어기에 충분한 정도, 다시 말해, 밴드 갭 에너지 이상인 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 1 to 3 , step S11 is a step of forming corona charges by ionizing ambient air by applying a high voltage to the
이와 같이 시료(20) 표면을 하전시키는 과정이 비접촉식으로 이루어지기 때문에 검사 과정에서 시료(20)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.Since the process of charging the surface of the
한편, 시료(20)에 유발된 전위차에 의해 가전자대의 전하가 여기되고, 전도대로의 밴드간 전이가 유도된다. Meanwhile, charges in the valence band are excited by the potential difference induced in the
S12단계는, 이와 같이 밴드간 전이가 이루어진 상태에서, 코로나 발생기(30)의 작동 전환 또는 작동을 중단시켜 전자와 정공의 재조합을 유도하는 단계일 수 있다.Step S12 may be a step of inducing recombination of electrons and holes by switching or stopping the operation of the
여기서, 시료(20)가 놓여진 스테이지(10)는 접지선(15)에 의해 그라운드에 접지되어 있고, 접지선(15)에는 전원(31)의 음극과 연결된 음극선(34)이 접속해 있기 때문에 폐회로가 구성되기 때문에 전류가 흐르게 되어 시료(20)의 발광이 유도된다.Here, the
이때 접지선(15)은 웨이퍼(wafer)가 위치한 척(chuck)에 접속될 수 있으며, 이 경우, 시료(20) 표면에 하전된 입자 또는 전자가 상기 척과 접지선(15)을 통해 그라운드로 흐를 수 있다. 특히, 상기 척을 그라운드에 접지하는 방식은 상기 척에서 시료(20)와 접촉되는 부분을 니켈과 같이 일함수가 높은 금속으로 구성하거나, 상기 척이 시료(20)를 구성하는 웨이퍼의 측면 부분에 접촉되도록 하는 것이 좋다.At this time, the
S13단계는, S12단계에서 발생한 광을 검출하는 단계로서, 전술한 바와 같이 광 검출기(40)에 의해 이루어질 수 있다.Step S13 is a step of detecting the light generated in step S12, and may be performed by the
S14단계는 광 검출기(40)에 의해 검출된 광을 바탕으로 시료(20)의 분석이 이루어질 수 있다. 시료(20)의 광점, 흑점, 서브 픽셀 등의 불량과 색 또는 휘도 균일도 등의 소자 불량이나 특성이 파악될 수 있다.In step S14, analysis of the
구체적으로, S14단계는, S13단계에서 검출된 광의 파장 특성을, 미리 알고 있는 기준 시료로부터 획득한 검출 광의 파장 특성과 비교하여 시료의 특성을 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 기준 시료로부터 획득한 검출 광의 파장 특성은 전술한 기록매체에 미리 저장된 정보일 수 있다.Specifically, step S14 may include analyzing the characteristics of the sample by comparing the wavelength characteristics of the light detected in step S13 with the wavelength characteristics of detection light obtained from a previously known reference sample. The wavelength characteristic of the detection light obtained from the reference sample may be information pre-stored in the above-described recording medium.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 검사 장치를 도시한 것이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 검사 방법을 도시한 순서도이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 여기 광이 시료에 조사되어 밴드간 전이(band to band transition)가 이루어지는 과정을 모식화한 것이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 검사 방법에서, 전자-정공 재조합과 그로 인한 발광을 모식화한 것이다.7 illustrates a sample inspection device according to another embodiment of the present invention. 8 is a flowchart illustrating a sample inspection method according to another embodiment of the present invention. FIG. 9 schematically illustrates a process in which excitation light is irradiated on a sample to perform a band to band transition in a sample inspection method according to another embodiment of the present invention. 10 schematically illustrates electron-hole recombination and light emission resulting from the electron-hole recombination in a sample inspection method according to another embodiment of the present invention.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 검사 장치(2)는, 전술한 실시예와 비교하여, 시료(20)에 전위차를 유발하는 외부 자극으로써 광을 이용한다는 점에 있어서 차이가 있다. 이하, 전술한 구성들과 동일한 것에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 설명은 전술한 바를 따르기로 하고 생략한다.7 to 10, the
광원(60)은 시료(20)에 여기 광(excitation beam)을 조사하는 것이다. 광원(60)으로부터 조사된 여기 광은 밴드 갭 에너지 이상의 에너지를 가질 수 있다. 여기 광에 의해 가전자대의 전하가 여기되어 전도대로 이동하게 된다. (S21)The
이렇게 전자가 여기된 상태에서, 광원(60)에 인가되는 전원을 차단(또는 광원(60)을 오프)하면 전자와 정공간의 재조합이 유도되며, 이 과정에서 시료(20)가 발광하게 된다.In this state in which electrons are excited, if power applied to the
도시 되지는 않았으나, 시료(20)가 거치된 스테이지(10)는 전술한 실시예에서와 실질적으로 동일한 구조로 구성될 수 있으며, 구체적으로, S21단계에서의 하전에 의한 전위차로 인해 유발된 전류가 시료(20), 스테이지(10) 및 접지선(15, 도 2 참조.)을 통해 접지단(90, ground)으로 흐르는 폐회로가 구성될 수 있다. (S22) Although not shown, the
한편, 실시예에 따른 시료 검사 장치(2)는 광원(60)으로부터 발생한 광 중 필요한 성분만을 시료(20)로 반사하는 선별 거울(dichroic mirror, 70)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the
또한, 실시예에 따른 시료 검사 방법은, S22단계에서 발생한 광을 검출하는 단계(S23)와, S23단계에서 검출된 광을 바탕으로 시료(20)를 분석하는 단계(S24)를 더 포함할 수 있으며, S23, S24단계는 각각 전술한 실시예에서의 S13 및 S14와 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.In addition, the sample inspection method according to the embodiment may further include detecting the light generated in step S22 (S23) and analyzing the
Claims (5)
전위차 유발 장치에 의해, 스테이지 상의 시료에 전위차를 유발할 수 있는 외부 자극을 가하여 상기 시료 내의 전자를 여기시켜 상기 반도체 소자에 밴드간 전이(band to band transition)를 유도하는 (a)단계;
상기 전위차 유발 장치의 작동 전환에 의해, 상기 여기된 전자와 정공과의 재조합을 유도하는 (b)단계; 및
광 검출기(detector)에 의해, 상기 재조합 과정에서 발생한 광을 검출하는 (c)단계를 포함하는 시료 검사 방법.In the method of inspecting a sample having a semiconductor device,
(a) inducing a band to band transition in the semiconductor device by applying an external stimulus capable of inducing a potential difference to a sample on a stage by a potential difference inducing device to excite electrons in the sample;
(b) inducing recombination of the excited electrons and holes by switching the operation of the potential difference inducing device; and
A sample inspection method comprising the step of (c) detecting light generated in the recombination process by a photodetector.
상기 시료는,
기판과 상기 기판의 상면에 실장된 LED 소자를 포함하고,
상기 (a)단계는,
상기 LED 소자의 상면을 하전시켜 상기 반도체 소자의 가전대의 전자를 여기 시키는 단계를 포함하는 시료 검사 방법. According to claim 1,
The sample is
Including a substrate and an LED device mounted on the upper surface of the substrate,
In step (a),
and exciting electrons in a valence band of the semiconductor device by charging an upper surface of the LED device.
상기 (b)단계는,
상기 외부 자극에 의해 상기 반도체 소자의 발광이 유발될 수 있는 상태로 상기 전위치 유발 장치를 전환하여, 상기 시료 표면의 하전 입자가 상기 스테이지에 연결된 그라운드로 빠져나가고, 상기 (a)단계에서 여기된 전자가 정공과 재조합되는 단계를 포함하는 시료 검사 방법.According to claim 2,
In step (b),
By switching the potential induction device to a state in which light emission of the semiconductor element can be induced by the external stimulus, the charged particles on the surface of the sample escape to the ground connected to the stage, and the excited in step (a) A method for inspecting a sample comprising recombination of electrons with holes.
상기 광 검출기는,
상기 시료로부터 발생한 광 여과하는 적어도 하나의 필터; 및
상기 필터에 의해 여과된 광을 수집하는 RGB 카메라를 포함하는 시료 검사 방법.According to claim 3,
The photodetector,
at least one filter for filtering light emitted from the sample; and
A sample inspection method comprising an RGB camera collecting light filtered by the filter.
상기 (c)단계에서 검출된 광의 파장 특성을, 미리 알고 있는 기준 시료로부터 획득한 검출 광의 파장 특성과 비교하여 시료의 특성을 분석하는 (d)단계를 더 포함하는 시료 검사 방법.According to claim 4,
The sample inspection method further comprising the step (d) of analyzing the characteristics of the sample by comparing the wavelength characteristics of the light detected in the step (c) with the wavelength characteristics of the detection light obtained from a previously known reference sample.
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