KR20080056086A - 웨이퍼 검사장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼(23) 검사를 위한 장치가 개시된다. 각 조명 빔 경로(20a)의 조명광 빔을 웨이퍼(23) 표면(22)상으로 방사하기 위한 적어도 하나의 조명 수단(20)이 제공된다. 검출 빔 경로(21a)는 검출기 수단(21)에 의해 형성되는데, 상기 검출기 수단(21)은 미리 설정된 스펙트럼 감지도를 가지며, 상기 웨이퍼(23)의 표면(22)상에서 스캔 방향을 따라 이동 가능한 적어도 하나의 조사 영역(26)의 데이터를 복수의 서로 다른 스펙트럼 범위로 검출한다. 적어도 하나의 조명 수단(20)은 연속적인 광원이다.

Description

웨이퍼 검사장치 {Apparatus for wafer inspection}

본 발명은 웨이퍼 검사장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 조명 빔 경로에서 조명광 빔을 웨이퍼 표면상으로 방사하기 위한 적어도 하나의 조명 수단을 포함하는 웨이퍼 검사장치에 관한 것이다. 또한, 검출 빔 경로를 결정하고, 미리 설정된 스펙트럼 감지도를 가지는 검출기 수단이 제공된다. 상기 검출기 수단은 웨이퍼 표면상의 적어도 하나의 조사된 영역의 데이터를 저장한다. 이때, 웨이퍼 표면으로부터 나오는 광은 복수의 서로 다른 스펙트럼 범위를 가질 수 있다.

본 발명은 또한, 제1조명 빔 경로의 조명광 빔을 웨이퍼 표면상으로 방사하기 위한 제1조명 수단과, 제2조명 빔 경로의 조명광 빔을 웨이퍼 표면상으로 방사하기 위한 제2조명 수단을 포함하는 웨이퍼 검사장치에 관한 것이다. 제1검출 빔 경로를 형성하는 제1검출기 수단이 제공된다. 또한, 제2검출 빔 경로를 형성하는 제2검출기 수단이 제공된다. 상기 2개의 검출기 수단은 미리 설정된 스펙트럼 감지도를 가지며, 상기 웨이퍼의 표면상의 조사 영역으로부터의 데이터가 복수의 서로 다른 스펙트럼 범위로 검출된다.

집적회로의 제조에서 품질과 효율을 향상시키기 위하여, 웨이퍼 표면상에 있 는 매크로(macro) 결함을 검출하기 위한 장치가 사용되고, 결함이 있는 웨이퍼는 버려질 수도 있고, 현재 검사되는 웨이퍼의 품질이 충분할 때까지 후처리될 수도 있다.

광학 검사장치는 조명 수단에 의해 웨이퍼의 표면상에 조명광 빔을 방사하는 장치로 알려져 있다. 또한, 복수의 스펙트럼 범위로 즉, 스펙트럼으로 분해된 상태로 웨이퍼의 표면상의 조사된 영역으로부터의 이미지 또는 데이터를 검출하도록 이미지 저장 수단이 제공된다. 여기서, 이미지 검출기 수단의 컬러 이미지 채널이 비정규적인 방식으로 구동되면, 이미지 검출기 수단에 의해 검출된 컬러 신호의 이후의 처리에 문제가 생길 수 있다. 이는 노이즈에 대한 신호의 상대적으로 낮은 비율을 초래하고, 개별적인 컬러 신호를 오버드라이브시킨다.

독일공개특허공보 DE10132360호에는 현미경의 조명 빔 경로에서 컬러 중립 휘도의 조정을 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 발명은 비가시광선(black light)에 유사한 백열 램프로 작동되는 현미경을 가지고, 입력 램프 파워가 감소할 때 백열 램프에 의해 방사되는 컬러 스펙트럼의 색온도는 청색 스펙트럼 범위에서 적색 스펙트럼 범위로 이동된다는 아이디어에 기초한 것이다. 적색 시프트(red shift)를 보상하기 위하여, 필터 면적을 통해 적색광을 위한 가변 전송부를 가지는 가변 광학 필터가 조명 빔 경로에 제공된다. 조명 빔 경로에 필터를 배치함으로써, 청색 시프트(blue shift)가 야기되고, 이는 전기 파워의 감소로 인한 적색 시프트에 의해 보상된다.

독일공개특허공보 DE10031303호에는 LED를 가지는 조명 장치가 개시되어 있 다. LED 재료의 열화(degradation)로 인해, LED에 의해 방사되는 광의 강도 및 파장이 시간이 지날수록 변화한다. 균일한 조명 특성을 얻기 위하여, LED의 미리 설정된 컬러 온도 및 강도가 유지될 수 있도록 피드백 제어가 제공된다.

미국등록특허공보 제6,847,443호에는 협대역폭(narrow band width)을 가지는 복수의 파장을 구비하는 광에 의해 표면의 결함을 검출하기 위한 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 결함들은 주로 반도체 웨이퍼의 표면상에 형성된 표면 구조체에서 발생한다. 광원, 바람직하게는 섬광 램프 광원이 제공되어 조명광을 공급한다. 조명광은 필터에 의해 각각의 대역폭을 가지는 복수의 선택된 대역들로 분리된다. 광은 광학 파이버에 의해 디퓨저로 전송되고, 그곳으로부터 광은 반도체 웨이퍼의 표면상으로 향하게 된다. 카메라는 복수의 이미지를 수신하는데, 각 이미지는 스펙트럼의 서로 다른 부분으로부터 생성된다. 이미지는 반사되고 회절된 광에 의해 생성될 수 있다. 이미지는 저장될 수도 있고 또는 캘리브레이션(calibration) 웨이퍼의 이미지와 비교될 수도 있다. 조명광의 파장이 각 카메라 채널의 최대 감지도의 범위 내에 있도록, 조명광의 작은 대역폭이 선택된다. 측정된 광 강도와 결함이 없는 웨이퍼 상에서 측정된 광 강도를 비교함으로써, 웨이퍼 표면의 각 영역에서 대비값(contrast value)들이 결정될 수 있다. 결함을 클수록 대비값이 커짐을 알 수 있다. 협대역 조명과 이와 연관된 협대역 검출은 실질적으로 향상된 대비를 가져온다. 그러나, 이러한 원칙은 검출 속도 및 검출 감지도를 더 향상시키는데 충분하지 않다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 검출 속도와 검출 감지도가 한층 더 향상될 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 조명 빔 경로에 각각 배치되며, 웨이퍼 표면상에 조명 스팟(spot)을 방사하고, 연속적인 광원인 적어도 하나의 조명 수단을 가진 장치에 의해 달성된다. 검출기 수단은, 검출 빔 경로에 배치되며, 미리 설정된 스펙트럼 감지도를 가진다. 상기 검출기 수단은 상기 웨이퍼 표면의 상기 적어도 하나의 조명 스팟으로부터의 데이터를 기록한다. 이미지 수단은 상기 웨이퍼 표면과 상기 검출기 수단 사이에서 상대적인 이동을 생성하는데, 구불구불한 움직임으로 상기 조명 스팟은 스캔 방향을 따라 상기 웨이퍼의 전체 표면을 가로질러 통과한다. 상기 적어도 하나의 조명 스팟은 복수의 서로 다른 스펙트럼 범위로 검출된다.

상기 목적은, 제1조명 빔 경로의 조명광 빔을 웨이퍼 표면상으로 방사하며, 연속적인 광원으로 구성된 제1조명 수단을 구비하는 장치에 의해 달성된다. 제2조명 빔 경로의 조명광 빔을 웨이퍼 표면상으로 방사하며, 연속적인 광원으로 구성되도록, 제2조명 수단이 제공된다. 제1검출기 수단은 제1검출 빔 경로를 형성한다. 제2검출기 수단은 제2검출 빔 경로를 형성하는데, 상기 제1검출기 수단과 상기 제2검출기 수단은 미리 설정된 스펙트럼 감지도를 가지며, 상기 웨이퍼의 표면상에서 스캔 방향을 따라 이동 가능한 적어도 하나의 조사 영역의 데이터를 검출한다. 검 출은 복수의 서로 다른 스펙트럼 범위로 수행된다.

한층 더 유리한 실시양태들은, 각 독립항을 인용하는 종속항들의 청구 대상이다.

본 발명에 따르면, 조명 수단이 적어도 하나의 연속적인 광원을 포함하는 웨이퍼 표면의 검사를 위한 장치가 제공된다. 다른 실시양태에서, 편광기가 조명 빔 경로에서 상기 조명 수단의 하류에 배치된다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 또한 상기 목적은 각각 연속적인 광원으로 구성된 2개의 조명 수단을 포함하는 장치에 의해 달성된다. 또한, 편광기는 2개의 조명 수단의 조명 빔 경로들 중 적어도 하나의 조명 빔 경로에 제공된다.

상기 조명 수단은, 서로 다른 파장에서 복수의 이산되게 형성된 강도 피크(peak)를 구비하는 광을 방사하는 광원을 포함할 수 있다. 게다가, 각각 필요한 파장 범위가 조정될 수 있도록, 상기 조명 수단은 연속적으로 조정 가능한 광원을 포함할 수 있다. 필요한 파장 범위의 스펙트럼 폭은 검사에 필요한 필요조건에 맞춰질 수 있다는 것은 당연하다.

상기 조명 수단은 LED 조명을 더 포함한다. 상기 조명 수단은 광대역 광원으로 제공될 수 있으며, 여기서 개별적인 파장들 또는 파장 범위들은 대응되는 필터들에 의해 조정 가능하다.

상기 검출기 수단은 라인 카메라(line camera)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 검출기 수단은 3열의 검출기를 포함하고, 상기 3열의 검출기의 개별적인 열들에는 적합한 파장 필터가 제공되는 것을 생각할 수 있다. 또한, 상기 검출기 수단은 프리즘 장치의 둘레에 배치된 3개의 광감지(light-sensitive) 칩들을 포함하며, 상기 칩들 각각은 서로 다른 파장을 수신한다. 상기 검출기 수단은, 그 상류에 분산 요소가 배치된, 2차원적인 광감지 검출기 칩을 포함할 수 있으며, 상기 광감지 검출기 칩은, 서로 다른 파장 범위들을 상기 광감지 칩의 서로 다른 영역들로 향하게 한다. 이러한 검출기 수단은 이미지 분광계로 생각될 수 있다.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 조명 수단의 광이 상기 검출기 수단의 검출 빔 경로와 동일선상에 있도록, 빔 스플리터가 제공된다. 여기서 사용되는 빔 스플리터는 편광 특성을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시양태에 있어서, 상기 조명 빔 경로와 상기 검출 빔 경로가 각각 상기 웨이퍼 표면의 수직선에 대해 각도를 이루며 경사지도록, 상기 조명 수단과 상기 검출기 수단이 배치된다. 상기 조명 수단과 상기 검출기 수단의 경사진 배치구조는 명시야(bright-field) 배치구조로 제공될 수 있는데, 이는 상기 조명 빔 경로와 상기 검출 빔 경로가 상기 웨이퍼 표면의 수직선에 대해 경사진 각도가 동일하다는 것을 의미한다. 암시야(dark field) 배치구조에서는, 상기 조명 빔 경로가 상기 웨이퍼 표면의 수직선에 대해 경사진 각도가 상기 검출 빔 경로가 경사된 각도와 다르다.

본 발명의 다른 실시양태에 있어서, 제1,2조명 수단과 제1,2검출기 수단이 제공된다. 상기 조명 수단 각각은 연속적인 광원을 포함하며, 다른 실시양태에서는 적어도 하나의 조명 수단의 조명 빔 경로에서 편광기가 제공될 수 있다.

상기 제1조명 수단으로부터의 광 및 상기 제2조명 수단으로부터의 광이, 상 기 웨이퍼의 표면상의 공통의 영역에 일치하도록, 2개의 조명 수단이 배치된다. 제1조명 수단의 조명 빔 경로는, 빔 스플리터를 통과하여 제1검출기 수단의 검출 빔 경로와 동일선상에 있게 된다.

제2조명 수단과 제2검출기 수단은 웨이퍼 표면의 수직선과 일정 각도를 이루도록 배치된다. 여기서, 제2검출 빔 경로가 경사진 각도는 조정 가능하다.

상기 제1검출기 수단은 고 분해능의 검출을 위하여, 예를 들면, 단색으로(monochromatically) 구성될 수 있다. 상기 제2검출기 수단은 제1검출기 수단보다 낮은 분해능을 가지는, 예를 들면, 다색(polychromatic)일 수 있다.

편광기가 조명 빔 경로들 중 적어도 하나에 배치되면 유리하다. 또한, 그레이팅 형식(grating-type)의 구조체(소위 제로 오더 그레이팅(zero order grating))를 이용하면, 편광 방향에 대한 그레이팅의 방위가 결정될 수 있다. 이와 같은 방식으로 웨이퍼 상에 그레이팅 구조체가 있는지 여부(그리고, 필요하다면 웨이퍼 상에 그레이팅 구조체가 어디에 있는지)를 결정하는 것이 가능하다. 이와 같은 일은, 현재의 매크로 검사의 5㎛ 이상의 범위에서 통상적인 다소 낮은 분해능으로 달성될 수 없다. 웨이퍼 상에 존재하는 구조체의 그레이팅 주기가 수 조명 파장의 영역 내에 있으면, 본 발명을 이용하는 것이 특히 유리하다.

본 발명은, 예시적인 방식 및 수반하는 도면들을 참조하며 하기에 설명될 것이다. 본 발명의 다른 특징들, 목적들 및 장점들은 수반하는 도면들로부터 인식될 수 있다.

동일한 부재번호들은 동일한 요소들, 또는 효과에 있어서 실질적으로 동등한 요소들 또는 기능적인 그룹들을 가리킨다.

도 1은 반도체 기판들 위의 구조체들은 검사하기 위한 시스템을 나타낸다. 시스템(1)은 그 내부에 본 발명을 포함한다. 시스템(1)은, 예를 들어, 반도체 기판들 또는 웨이퍼들을 위한 적어도 하나의 카트리지 요소(3)를 포함한다. 개별적인 웨이퍼 또는 구조화된 반도체 기판들의 이미지들 또는 이미지 데이터는 측정 유닛(5)에 기록된다. 반도체 기판들 또는 웨이퍼들을 위한 카트리지 요소(3)와 측정 유닛(5) 사이에 이송 메커니즘(9)이 제공된다. 시스템 자체는 하우징(11)에 둘러싸이며, 하우징(11)은 베이스 면(12)을 형성한다. 게다가, 적어도 하나의 컴퓨터가 시스템(1)에 집적되는데, 이는 각각의 이미지 데이터를 계산하거나 처리하기 위한 것이다. 시스템(1)에는 디스플레이(13)와 키보드(14)가 제공된다. 사용자는 키보드(14)를 이용하여, 시스템을 제어하기 위한 데이터를 입력할 수 있고, 기록된 데이터, 이미지 데이터 또는 각각의 웨이퍼로부터의 이미지들을 계산하기 위한 패러미터들을 입력할 수 있다. 복수의 사용자 인터페이스가 디스플레이(13)상에서 시스템(1)의 사용자에게 보여진다. 추가적으로, 현재 측정에 대한 정보는 사용자 인터페이스상의 사용자에게 나타난다. 시스템(1)은, 부가적인 측정 수단(미도시)이 시스템(1)에 부가될 수 있도록 모듈 구조체를 더 구비할 수 있다. 부가적인 측정 수단은 다른 검사 방법을 위해 사용 가능하다.

도 2는 본 발명의 일 실시양태를 나타낸다. 상기 장치는 조명 빔 경로(20a) 를 형성하는 조명 수단(20)을 포함한다. 상기 장치는 또한 검출 빔 경로(21a)를 형성하는 검출기 수단(21)을 더 포함한다. 조명 빔 경로(20a)가 검출 빔 경로(21a)와 동일선상에 있도록, 편광 특성을 가지는 빔 스플리터(25)가 제공된다. 그러므로 빔 스플리터(25)는 조명 수단(20)으로부터 조사된 광을 웨이퍼(23)의 표면(22)상으로 향하게 한다. 웨이퍼(23)의 표면(22)에 의해 방사된 또는 반사된 광은 검출 빔 경로(21a)를 따라 검출기(21)로 진행한다. 조명 수단(20)에 의해 방사된 광이 웨이퍼의 표면 위에 실질적으로 수직으로 조사되도록, 빔 스플리터(25)가 배치되는 것 또한 주목하여야 한다. 조명 수단(20)의 광은 웨이퍼(23)의 표면(22) 상의 일 영역(26)을 조사한다. 결과적으로, 웨이퍼(23)의 표면(22) 중 현재 조사된 영역(26)만이 검출기 수단(21)에 의해 검출된다. 웨이퍼(23)(또는 반도체 기판)는 이동 가능하게 구성된 지지 수단(28) 상에 배치된다. 지지 수단(28)은, 예를 들면, 회전 가능하게 또는 x 및 y 좌표 방향과 같이 공간상의 2개의 직교하는 방향을 따라 이동 가능하게 구성될 수 있다. 이러한 이동 설비를 제공함으로써, 본 발명의 장치를 이용하여 웨이퍼(23)의 전체 표면(22)을 검출하는 것이 가능하다. 웨이퍼(23) 표면(22)을 스캔하기 위한 방법은 도 6을 참조하며 상세히 설명될 것이다.

도 2를 참조하면, 검출기 수단(21)은 컴퓨터(15)와 연결되는데, 컴퓨터(15)는 데이터 라인(21b)을 통하여 검출된 데이터를 읽어내고, 계산 또는 래치하기(latching) 위한 데이터 판독 수단의 역할을 한다. 연속적인 광원으로 웨이퍼(23) 표면(22)의 연속적인 스캐닝이 가능하도록, 상기 데이터 판독 수단이 구성 되고 조정된다. 여기서, 데이터 판독 수단의 판독 속도는 웨이퍼(23)의 이미지 수단(28)의 이동 속도와 동기화되어야 한다.

도 3은 편광기(27)가 조명 빔 경로(20a)에 배치되는, 조명 수단(20)과 검출기 수단(21)의 배치구조의 일 실시양태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 적어도 하나의 편광기(27)가 조명 수단(20)과 빔 스플리터(25) 사이에 제공된다. 본 발명에 따른 장치의 분해능은 상기 편광기(27)에 의해 향상될 수 있다. 편광기(27)가 없다면, 본 장치는 도 2를 참조하여 도시된 장치와 동일한 특성들을 포함한다.

도 4는 웨이퍼(23) 표면(22)의 고 분해능 검사에 적합한, 본 발명에 따른 장치의 다른 실시양태를 나타낸다. 조명 수단(20)과 검출기 수단(21)은, 웨이퍼(23) 표면(22)의 수직선(30)에 대하여 작은 각도(34)로 경사지게 배치된다. 이러한 배치구조에서, 조명 빔 경로(20a)는 웨이퍼(23) 표면(22)과 직각인 수직선(30)에 대해 작은 각도(34)를 형성한다. 또한, 검출기 수단(21)에 의해 형성된 검출 빔 경로(21a)가 수직선(30)에 대하여 작은 각도(35)로 경사지도록, 검출기 수단(21)이 배치된다. 조명 빔 경로(20a)에 광학 부품 또는 렌즈(31)가 배치되는데, 이는 조명 수단(20)에 의해 방사되는 광을 형성하고, 상기 광을 협소한 선 또는 광 스팟으로 웨이퍼(23) 표면(22) 상에 비추게 한다. 추가적으로 편광기(27)가 렌즈(31)의 하류에 배치될 수 있다. 편광기(27)는 본 발명에 반드시 필요한 것은 아니다. 편광기(27)는 검출기 수단(21)에 의한 이미지 데이터의 기록의 명암을 향상시키기 위한 것이다. 웨이퍼(23) 표면(22)에 의해 반사된 또는 방사된 광은 또한 광학 부품(32)을 통과하여 검출기 수단(21)으로 진행하고, 거기에서 적절한 방식으로 분석 되고 등록된다.

도 5a는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시양태를 나타낸다. 여기서, 제1조명 빔 경로(20a1)를 형성하는 제1조명 수단(201)이 제공된다. 또한, 제2조명 빔 경로(20a2)를 형성하는 제2조명 수단(202)이 제공된다. 제1조명 수단(201)은 그와 연관된 제1검출기 수단(211)을 가진다. 제2조명 수단(202)은 그와 연관된 제2검출기 수단(212)을 가진다. 제1조명 수단(201)의 제1조명 빔 경로(20a1)에는, 제1조명 빔 경로(20a1)가 제1검출 빔 경로(21a1)와 동일선상에 있도록, 빔 스플리터(25)가 또한 제공된다. 바람직하게, 빔 스플리터(25)는 편광 빔 스플리터로 구성된다. 제2조명 빔 경로(20a2)와 제2검출 빔 경로(21a2)가 제1각도(41)와 제2각도(42)에 의해 웨이퍼(23) 표면(22)상의 수직선(30)에 대하여 경사지도록, 제2조명 수단(202)과 제2검출기 수단(212)의 제2조명 빔 경로(20a2)가 배치된다. 제1검출기 수단(211)과 제2검출기 수단(212)은 단색(monochromatically) 또는 다색(polychromatic)으로 구성될 수 있다. 제1검출기 수단(211) 또는 제2검출기 수단(212)이 단색인 경우, 웨이퍼(23) 표면(22)의 고 분해능 검출이 가능하다. 제1검출기 수단(211) 또는 제2검출기 수단(212)이 다색인 경우, 웨이퍼(23) 표면(22)의 저 분해능 검출이 가능하다. 수직선(30)에 대하여 제2조명 빔 경로(20a2)의 경사각을 형성하는 제1각도(41)는, 수직선(30)에 대하여 제2검출 빔 경로(21a2)가 경사진 제2각도(42)와 동일하며, 이를 명시야(bright-field) 배치구조라 한다. 암시야(dark-field) 배치구조 또한 생각할 수 있는데, 제1각도(41)와 제2각도(42)가 동일하지 않다. 검출기 수단(211)(212)을 구성하는 실시양태들은 여러 가지가 있다. 웨이퍼(23) 표면(22)으로부터 반사된 광을 다색의 검출기의 각각의 검출기 요소로 향하게 하도록, 제2검출 빔 경로(21a2)에는 분산 요소가 더 배치된다. 도 8a, 도 8b 및 도 8c는 검출기 수단(211)(212)의 가능한 구성에 대한 3개의 다른 실시양태들을 나타낸다.

도 5b는 웨이퍼(23)의 표면(22) 위에서 조명 필드(35a)(35b)들의 가능한 배치구조를 나타낸다. 제1조명 수단(201)과 제2조명 수단(202)의 조명 필드(35a)(35b)들이 중첩되는 가능성(미도시)은 별문제로 하고, 도 5b는 조명 필드(35a)(35b)들이 스캔 방향(63)을 따라 서로 분리된 것을 나타낸다. 웨이퍼(23)가 x 및 y 좌표 방향으로 이동 가능한 지지 수단(28) 위에 배치되므로, 조명 필드(35a)(35b)는 웨이퍼(23)의 표면(22) 위에 배치된 다이(64)들 위에서 이동한다.

도 6은 조명 수단(20)과 검출기 수단(21)의 다양한 배치구조를 예시한다. 도 6에 도시된 배치구조에서, 조명 빔 경로(20a)는, 웨이퍼(23)의 표면(22)상의 수직선(30)에 대하여 일 각도(41) 또는 다른 각도(42)만큼, 검출 빔 경로(21a)에 대하여 경사진다. 만약 일 각도(41)가 다른 각도(42)와 동일하면, 이를 명시야 배치구조라 한다. 만약 일 각도(41)가 다른 각도(42)와 동일하지 않으면, 이를 암시야 배치구조라 한다. 이는 사용자가 측정 문제에 따라서 상기 두 배치구조 사이에서 전환할 수 있다는 점에서 특정한 장점을 가진다. 어떤 경우에서, 암시야 배치구조보다 명시야 배치구조가 측정 문제를 해결하는데 더 적합할 수 있고, 그 반대일 수도 있다.

도 7은 웨이퍼(23)의 전체 표면(22)의 검출 또는 스캐닝이 어떻게 수행되는 지를 나타낸다. 적어도 하나의 조명 수단(20)은 웨이퍼(23)의 표면(22) 위에 조명 스팟(60)을 생성하는데, 오직 하나의 조명 수단이 제공될 때, 도 5b의 조명 필드(35a)(35b)들 중 어느 하나에 대응된다. 조명 스팟(60)은 또한 복수의 조명 수단으로부터의 2개 이상의 조명 필드들을 중첩하여 생성될 수도 있다. 조명 스팟(60)은 선, 작은 영역, 임의의 특정 형상의 영역 또는 대칭적인 영역으로 구성될 수 있다. 만약 조명 스팟(60)이 선이라면, 조명 스팟(60)의 길이는 그 폭보다 크다. 웨이퍼(23)의 전체 표면(22)을 스캔하기 위하여, x 방향(스캔 방향(63), 화살표 참조) 및 y 방향을 따라 웨이퍼(23)를 이동시킴으로써, 조명 스팟(60)은 구불구불한 선(61)을 따라 안내된다.

도 8a는 검출기 수단이 3열의 검출기를 포함하는, 도 5a의 배치구조의 상세도이다. 검출기(211 또는 212)는 3개의 검출기 라인(501)(502)(503)을 포함하고, 각각에는 대응되는 칼라 필터(511)(512)(513)가 제공된다. 3열의 검출기를 이용하여, 칼라 필터 또는 파장 필터(511)(512)(513)의 실시양태에 따라 좌우되는, 서로 다른 칼라로, 각각의 검출기 라인(501)(502)(503)이 웨이퍼(23)의 표면(22)으로부터의 광 정보를 검출하는 것이 가능하다.

도 8b는 검출기 수단이 복수의 검출기 칩(531)(532)(533)들을 포함하는, 검출기 수단(211 및/또는 212)의 다른 실시양태를 나타낸다. 충돌하는 광을 공간적으로 분할하기 위하여, 검출기 칩(531)(532)(533)들은 분산 장치(54) 둘레에 배치되어, 개별적인 검출기 칩(531)(532)(533)은 각각 서로 다른 칼라 정보를 수신한다. 특정 실시양태에서, 제1검출기 칩(531)은 적색 광을 검출할 수 있고, 제2검출 기 칩(532)은 녹색 광을 검출할 수 있고, 제3검출기 칩(533)은 청색 광을 검출할 수 있다.

도 8c는 검출기 수단이 2차원적인 검출기 칩(55)을 포함하는, 검출기 수단(211 및/또는 212)의 일 실시양태를 나타낸다. 본 실시양태에 있어서, 분산 요소(70)는 검출 빔 경로(21a1 또는 21a2)에 배치된다. 분산 요소(70)는 검출 빔 경로(21a1 또는 21a2)에서 검출된 광의 스펙트럼 부분을 공간적으로 분리시키기 위한 것으로, 검출된 광은 공간적으로 분할된 방식으로 검출기 칩(55)의 개별적인 검출기 라인(71)들 위로 비춰질 수 있다. 렌즈(미도시)가 분산 요소(70)의 하류에 배치될 수 있는데, 이는 2차원적인 검출기 칩(55)의 개별적인 검출기 라인(71)들 상에 적합한 방식으로 공간적으로 분할된 광을 비춘다. 여기에 도시된 예시적인 실시양태는 이미지 분광계이다.

도 9a는 조명 빔 경로(20a)에서의 조명 수단(65)의 다른 실시양태의 개략도이다. 조명 수단(65)은 광원(67)의 조명 빔 경로(20a)에 있는 디지털 변조기(66)(DMD)를 포함한다. 조명 수단(65)은 조명 빔 경로(20a)에 배치된다. 도 9a에 도시된 배치구조에서, 조명 빔 경로(20a)는 웨이퍼(23)의 표면(22)상의 수직선(30)에 대하여 각각 일 각도(41) 또는 다른 각도(42)만큼, 검출 빔 경로(21a)에 대하여 경사진다. 만약 일 각도(41)가 다른 각도(42)와 동일하면, 이를 명시야 배치구조라 한다. 만약 일 각도(41)가 다른 각도(42)와 동일하지 않으면, 이를 암시야 배치구조라 한다. 본 실시양태는 사용자가 측정 문제에 따라서 두 배치구조 사이에서 전환할 수 있다는 점에서 특정한 장점을 가진다. 어떤 경우에서, 암시야 배치구조보다 명시야 배치구조가 측정 문제를 해결하는데 더 적합할 수 있고, 그 반대일 수도 있다.

도 9b는 웨이퍼(23)의 표면(22)상에서 DMD(66)에 의해 생성될 수 있는, 가능한 조명 패턴(85)의 개략도이다. 도 9b에는, 웨이퍼(23)의 표면(22)상에 배치된 다이(64)들을 고려한 조명 패턴(85)이 도시된다. 또한, 예를 들면, 영역(86)들, 다이(64)들 사이의 소위 "스트리트"가 다이(64)들과 다른 강도로 조사되도록, 조명 패턴(85)이 구성될 수 있다. 또한, 조명 패턴(85)의 영역들이 파장 및/또는 강도에 따라 서로 다를 수 있다는 것도 생각할 수 있다.

도 10은 조명 수단(20)이 스펙트럼 선 광원으로 구성될 때 조명 광의 스펙트럼 구성을 나타낸다. 도 8에서, 가로좌표(82)는 파장(λ)이고, 세로좌표(83)는 강도(I)이다. 스펙트럼 선 광원이 서로 다른 파장(λ)에서 서로 다른 피크(80)를 보이고 있음을 쉽게 알 수 있다. 스펙트럼 선 광원으로 형성된 피크들로부터 웨이퍼(23)의 표면(22)은 스펙트럼으로 조사되는 것이 분명해진다.

도 11에서, 가로좌표(90)는 파장(λ)이고, 세로좌표(91)는 강도이다. 연속적으로 조정 가능한 광원은 파장(λ)과는 실질적으로 독립된 강도 특성(92)을 나타낸다. 사용자에 의해 선택된 파장 범위 또는 파장 피크(93)가 방사되도록, 연속적으로 조정 가능한 광원이 제어될 수 있다. 이후, 웨이퍼(23)의 표면(22)은 이러한 파장 피크(93) 또는 이러한 스펙트럼 간격으로 조사될 수 있다.

도 12는 조명 수단(20)이 LED로 구성될 때 조명의 강도를 나타낸다. 다시, 가로좌표(100)는 파장(λ)이고, 세로좌표(101)는 강도이다. 오직 한 가지 형식의 LED가 사용될 때, 파장(λ)에서 현저한 피크(102)를 볼 수 있다. 이후, 웨이퍼의 표면은 이러한 강도 피크로 조사된다. 서로 다른 파장들의 광을 방사하는 LED들이 사용될 수 있다는 것은 두말할 필요도 없다. 도 10의 도표와 같이 복수의 강도 피크들이 서로 다른 파장에서 식별될 수 있다는 것은 분명하다.

도 13은 필터, 바람직하게는 콤 필터(comb filter)와 함께 이용되는 광대역 광원을 나타낸다. 우선 광대역 광원은 파장(λ)과는 실질적으로 독립된 광을 방사한다. 이러한 점은 도 13a에 도시된다. 도면에서, 가로좌표(110)는 파장(λ)이고, 세로좌표(111)는 강도(I)이다. 콤 필터는 광이 협소한 파장 범위에서 전송되는 효과를 가진다. 가로좌표(110)는 파장(λ)이고, 세로좌표(111)는 강도(I)인, 도 13b에 도시된 바와 같이, 콤 필터는 서로 다른 파장에서 강한 파장 피크를 생성한다. 광대역 광원과 콤 필터의 조합의 결과는 도 11c에 도시된다. 다시 가로좌표(110)는 파장(λ)이고, 세로좌표(111)는 강도(I)이다. 3개 대역의 콤 필터가 이용될 때, 광대역 광원으로부터의 최종 결과는, 서로 다른 파장에서 대응되는 3개의 서로 다른 파장 피크들에 의해 특징져지는 광이다.

본 발명은 특정 실시양태에 대하여 기술되었지만, 수반되는 청구범위들로부터 벗어나지 않는 범위에서 본 발명에 대한 개조 및 변형이 만들어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.

도 1은 웨이퍼들 또는 구조화된 반도체 기판들 위의 결함들을 검출하기 위한 시스템의 개략적인 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 장치에 있어서, 조명 수단과 검출기 수단의 배치를 개략적으로 나타내는 도면이고,

도 3은 편광기가 조명 빔 경로에 배치되는, 조명 수단과 검출기 수단의 배치의 일 실시양태를 개략적으로 나타내는 도면이고,

도 4는 조명 수단과 검출기 수단의 배치를 나타내는 본 발명의 다른 실시양태를 나타내며,

도 5a는 제1,2조명 수단 및 제1,2검출기 수단이 제공되는, 본 발명의 다른 실시양태를 개략적으로 나타내는 도면이고,

도 5b는 웨이퍼의 표면 위에서 조명 필드의 가능한 배치구조를 나타내며,

도 6은 조명 수단과 검출기 수단이 서로 각도를 이루며 배치된, 본 발명의 다른 실시양태를 개략적으로 나타내는 도면이고,

도 7은 웨이퍼 또는 구조화된 반도체 구성요소의 전체 표면적이 본 발명에 따른 장치에 의해 어떻게 검출되는지를 나타내는 개략도이며,

도 8a는 검출기 수단이 3열의 검출기를 포함하는, 도 5a에 도시된 배치구조의 상세도이며,

도 8b는 검출기 수단이 복수의 검출기 칩들을 포함하는, 검출기 수단의 다른 실시양태를 나타내며,

도 8c는 검출기 수단이 2차원적인 검출기 칩을 포함하는, 검출기 수단의 일 실시양태를 나타내며,

도 9a는 DMD가 조명 빔 경로에 배치된, 조명 수단 및 검출기 수단의 배치구조의 일 실시양태의 개략도이며,

도 9b는 웨이퍼의 표면상에서 DMD에 의해 생성되는, 가능한 조명 패턴의 개략도이며,

도 10은 1열의 광원에 의해 방사된 광의 도면이고,

도 11은 연속적으로 조정 가능한 광원의 강도 특성의 도면이고,

도 12는 LED에 의해 방사된 광의 강도 특성의 도면이고,

도 13은 이용되는 광원이 광대역 광원인, 대응하는 스펙트럼 조명 대역의 획득을 개략적으로 나타내는 도면이다.

Claims (32)

1. 조명 빔 경로에 각각 배치되며, 웨이퍼 표면상에 조명 스팟(spot)을 방사하고, 연속적인 광원인 적어도 하나의 조명 수단;

   검출 빔 경로에 배치되고, 미리 설정된 스펙트럼 감지도를 가지며, 상기 웨이퍼 표면의 상기 적어도 하나의 조명 스팟으로부터의 데이터를 기록하는 검출기 수단; 및

   구불구불한 움직임으로 상기 조명 스팟이 스캔 방향을 따라 상기 웨이퍼의 전체 표면을 가로질러 통과하도록, 상기 웨이퍼 표면과 상기 검출기 수단 사이에서 상대적인 이동을 생성하는 이미지 수단;을 포함하고,

   상기 적어도 하나의 조명 스팟은 복수의 서로 다른 스펙트럼 범위로 검출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
2. 제1항에 있어서,

   편광기가 각 조명 빔 경로에서 상기 적어도 하나의 조명 수단의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 웨이퍼 표면상에서 조명 필드를 형성하는 상기 적어도 하나의 조명 수단의 하류에 디지털 변조기가 배치되며,

   상기 조명 필드는, 파장 및/또는 강도에 따라 상기 웨이퍼 표면상에서 국부적으로 서로 다른 영역들을 생성하는 조명 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 조명 수단은, 서로 다른 파장에서 복수의 이산되게 형성된 강도 피크(peak)를 구비하는 광을 방사하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
5. 제1항에 있어서,

   각각 필요한 파장 범위가 조정될 수 있도록, 상기 조명 수단은 연속적으로 조정 가능한 광원인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 조명 수단은 적어도 하나의 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 조명 수단은 광대역 광원이며,

   개별적인 파장들 또는 파장 범위들은 대응되는 필터들에 의해 조정 가능한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 검출기 수단은 라인 카메라(line camera)인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 검출기 수단은 3열의 검출기를 포함하며,

   상기 3열의 검출기의 개별적인 열들에는 적합한 파장 필터가 제공되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 검출기 수단은 분산 장치의 둘레에 배치된 3개의 광감지(light-sensitive) 검출기 칩들을 포함하며,

    상기 검출기 칩들 각각은 서로 다른 파장을 수신하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 검출기 수단은, 그 상류에 분산 요소가 배치된, 2차원적인 광감지 검출기 칩을 포함하며,

    상기 광감지 검출기 칩은, 서로 다른 파장 범위들을 상기 광감지 검출기 칩의 서로 다른 검출기 라인으로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
12. 제1항에 있어서,

    상기 조명 수단의 광이 상기 검출기 수단의 검출 빔 경로와 동일선상에 있도록, 빔 스플리터가 제공되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 빔 스플리터는 편광 특성을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
14. 제1항에 있어서,

    상기 조명 빔 경로와 상기 검출 빔 경로가 각각 상기 웨이퍼 표면의 수직선에 대해 각도를 이루며 경사지도록, 상기 조명 수단과 상기 검출기 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 조명 빔 경로와 상기 검출 빔 경로의 각도는 조정 가능한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
16. 제1항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 조명 수단은 상기 스캔 방향을 따라 상기 웨이퍼 표면상에서 공간적으로 분리된 조명 필드들을 생성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
17. 제1조명 빔 경로의 조명광 빔을 웨이퍼 표면상으로 방사하며, 연속적인 광원으로 구성된 제1조명 수단;

    제2조명 빔 경로의 조명광 빔을 웨이퍼 표면상으로 방사하며, 연속적인 광원으로 구성된 제2조명 수단;

    제1검출 빔 경로를 형성하는 제1검출기 수단; 및

    제2검출 빔 경로를 형성하는 제2검출기 수단;을 포함하며,

    상기 제1검출기 수단과 상기 제2검출기 수단은 미리 설정된 스펙트럼 감지도를 가지며, 상기 웨이퍼의 표면상에서 스캔 방향을 따라 이동 가능한 적어도 하나의 조사 영역의 데이터를 복수의 서로 다른 스펙트럼 범위로 검출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
18. 제17항에 있어서,

    편광기가 상기 제1조명 수단 및/또는 상기 제2조명 수단 중 적어도 하나의 조명 빔 경로에 제공되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
19. 제17항에 있어서,

    파장 및/또는 강도에 따라 상기 웨이퍼 표면상에서 국부적으로 서로 다른 영역들을 생성하기 위하여,

    조명 필드가 상기 웨이퍼 표면상에서 생성되도록 하는 상기 제1,2조명 수단 중 적어도 하나의 조명 수단의 하류에, 디지털 변조기가 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
20. 제17항에 있어서,

    상기 제1조명 수단으로부터의 광 및 상기 제2조명 수단으로부터의 광은, 상기 웨이퍼의 표면상의 공통의 조사 영역에 일치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
21. 제17항에 있어서,

    상기 제1조명 수단으로부터의 광 및 상기 제2조명 수단으로부터의 광은, 상기 웨이퍼의 표면상에서 상기 스캔 방향을 따라 공간적으로 분리된 영역들을 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
22. 제17항에 있어서,

    상기 제2조명 빔 경로와 상기 제2검출 빔 경로가 각각 상기 웨이퍼 표면의 수직선에 대해 각도를 이루며 경사지도록, 상기 제2조명 수단과 상기 제2검출기 수 단이 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
23. 제22항에 있어서,

    상기 제2검출 빔 경로가 경사진 각도는 조정 가능한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
24. 제17항에 있어서,

    상기 제1검출기 수단 또는 상기 제2검출기 수단은 단색으로(monochromatically) 또는 다색으로(polychromatically) 검출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
25. 제17항에 있어서,

    상기 제1조명 수단 및/또는 상기 제2조명 수단은, 서로 다른 파장에서 복수의 이산되게 형성된 강도 피크(peak)를 구비하는 광을 방사하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
26. 제17항에 있어서,

    각각 필요한 파장 범위가 조정될 수 있도록, 상기 제1조명 수단 및/또는 상기 제2조명 수단은 연속적으로 조정 가능한 광원인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
27. 제17항에 있어서,

    상기 제1조명 수단 및/또는 상기 제2조명 수단은 적어도 하나의 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
28. 제17항에 있어서,

    상기 제1조명 수단 및/또는 상기 제2조명 수단은 광대역 광원을 포함하며,

    개별적인 파장들 또는 파장 범위들은 대응되는 필터들에 의해 조정 가능한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
29. 제17항에 있어서,

    상기 제1검출기 수단 및/또는 상기 제2검출기 수단은 라인 카메라인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
30. 제17항에 있어서,

    상기 제1검출기 수단 및/또는 상기 제2검출기 수단은 3열의 검출기를 포함하며,

    상기 3열의 검출기의 개별적인 열들에는 적합한 파장 필터가 제공되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
31. 제17항에 있어서,

    상기 제1검출기 수단 및/또는 상기 제2검출기 수단은 분산 장치의 둘레에 배치된 3개의 광감지(light-sensitive) 검출기 칩들을 포함하며,

    상기 검출기 칩들 각각은 서로 다른 파장을 수신하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.
32. 제17항에 있어서,

    상기 제1검출기 수단 및/또는 상기 제2검출기 수단은, 그 상류에 분산 요소가 배치된, 2차원적인 광감지 검출기 칩을 포함하며,

    상기 광감지 검출기 칩은, 서로 다른 파장 범위들을 상기 광감지 검출기 칩의 서로 다른 검출기 라인으로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.

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