KR100636011B1

KR100636011B1 - Defect detection apparatus

Info

Publication number: KR100636011B1
Application number: KR1020000056457A
Authority: KR
Inventors: 김기정; 최삼종; 한신혁
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2006-10-18
Also published as: KR20020024684A

Abstract

웨이퍼(100)가 놓여지는 XYZ-스테이지(104), 그 끝부분에 탐침(118a)을 갖는 캔틸레버(118)를 포함하고 상기 웨이퍼(100) 상의 결함(106) 형태를 측정하기 위해 상기 웨이퍼(100)의 표면을 따라 상기 캔틸레버(118)를 스캐닝하는 원자현미경(122), 상기 웨이퍼(100)를 관찰하기 위한 전하결합소자 카메라(112), 및 상기 웨이퍼(100) 표면에 대해 비스듬하게 레이저 광선을 조사하기 위한 레이저 광원(108)을 갖는 결함 검출장치가 개시되어 있다. 상기 전하결합소자 카메라(112)에 다크 필드(120)를 설치하여 영상 발생 부위가 밝은 점으로 보이는 다크 상태에서 상기 웨이퍼(100)를 관찰하고, 상기 레이저 광원(108)은 주기적인 신호에 따라 상기 레이저 광선을 발산한다. 웨이퍼 상의 결함 검출에 대한 감도를 크게 향상시킬 수 있다.The wafer 100 for measuring the shape of the defect 106 on the wafer 100 and including a XYZ-stage 104 on which the wafer 100 is placed, a cantilever 118 having a probe 118a at its tip. Atomic force microscope 122 scanning the cantilever 118 along the surface of the wafer, charge coupled device camera 112 for observing the wafer 100, and a laser beam obliquely with respect to the surface of the wafer 100. A defect detection apparatus having a laser light source 108 for irradiation is disclosed. The dark field 120 is installed in the charge coupled device camera 112 to observe the wafer 100 in a dark state where the image generating part is seen as a bright spot, and the laser light source 108 is configured to perform the Emits a laser beam. The sensitivity to defect detection on the wafer can be greatly improved.

Description

Defect detection apparatus

도 1은 종래의 결함 검출장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional defect detection apparatus.

도 2는 본 발명에 의한 결함 검출장치의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a defect detection apparatus according to the present invention.

도 3은 결함으로부터 스캐터링된 광선이 도 2의 CCD 카메라에서 밝은 점의 형태로 나타나는 것을 도시한 사진이다. FIG. 3 is a photograph showing that light scattered from defects appears in the form of bright spots in the CCD camera of FIG. 2.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 웨이퍼 102 : 지지대100: wafer 102: support

104 : XYZ 스테이지 106 : 결함104: XYZ stage 106: defect

108 : 레이저 광원 110 : PSPD 검출기108: laser light source 110: PSPD detector

112 : CCD 카메라 114 : 광학 현미경112: CCD camera 114: optical microscope

116 : 스캐너 118 : 캔틸레버116: scanner 118: cantilever

120 : 다크 필드 122 : 원자현미경120: dark field 122: atomic force microscope

124 : 레이저 스캐터링 광학 시스템 118a : 탐침124: laser scattering optical system 118a: probe

본 발명은 결함 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 스캐터링 광학 시스템과 원자현미경(atomic force microscopy; AFM)이 융합된 결함 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a defect detection apparatus, and more particularly, to a defect detection apparatus in which a laser scattering optical system and an atomic force microscopy (AFM) are fused.

반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라, 입자(particle) 뿐만 아니라 실리콘 격자로부터 야기되는 결함(defect)들이 소자의 작동에 치명적인 영향을 미치게 되었다. 따라서, 수율 관리 측면에서 실리콘 웨이퍼 표면의 결함조사(defect review)의 중요성이 증가하고 있는 실정이다.As the degree of integration of semiconductor devices has increased, not only particles but also defects resulting from silicon lattice have a fatal effect on the operation of the device. Therefore, the importance of defect review of the silicon wafer surface in terms of yield management is increasing.

소자의 디자인-룰이 0.25㎛ 이하로 감소되어 현재 0.18㎛에 이르고 있는데, 소자의 작동에 치명적인 영향을 미치는 결함의 크기는 그 소자의 디자인-룰의 절반 이상이 된다.즉, 0.18㎛의 디자인-룰을 갖는 소자의 경우, 0.09㎛의 크기를 갖는 결함이 소자의 작동에 영향을 미칠 수 있다. 고배율 결함조사 장치인 주사전자현미경(scanning electro microscopy; SEM)으로는 0.1㎛ 이하의 결함을 판독할 수 없을 뿐만 아니라 결함의 형태가 어떤 것인지를 인식하는 것도 매우 어렵다. 따라서, 이러한 미세 크기의 결함을 판독할 수 있는 새로운 계측장비의 필요성이 대두되고 있는데, 원자 단위의 고배율 영상을 3차원적으로 얻을 수 있는 원자현미경(AFM)이 이러한 미세 결함을 조사하는데 크게 기여할 수 있다.The design-rule of the device has been reduced to less than 0.25 μm and now reaches 0.18 μm, and the size of the defect that has a fatal effect on the operation of the device is more than half of the device's design rule. In the case of a device having a rule, a defect having a size of 0.09 μm may affect the operation of the device. Scanning electromicroscopy (SEM), which is a high magnification defect inspection apparatus, is not only able to read defects smaller than 0.1 µm, but also difficult to recognize the shape of the defects. Therefore, there is a need for a new measuring device capable of reading such fine size defects. An atomic force microscope (AFM) capable of obtaining three-dimensional high magnification images of atomic units can greatly contribute to the investigation of such fine defects. have.

원자간의 상호작용력을 이용하여 시료 표면의 형상을 원자단위로 측정하는 원자현미경은 10여년 전에 발명된 이래 주로 연구용 분석기기로 사용되어왔다. 근래에는 반도체 표면의 계측(metrology), 결함조사, 그리고 콤팩트 디스크나 자기 디스크에 쓰인 비트(bit)의 모양새 검사 등에 원자현미경을 사용하고 있으며, 평판 디스플레이(flat panel display; FPD)의 공정 개발에도 원자현미경이 중요한 역할 을 하고 있다.Atomic Force Microscope, which measures the shape of a sample surface atomically by using the interaction force between atoms, has been used mainly as a research analyzer since it was invented more than 10 years ago. In recent years, atomic force microscopy has been used to measure the surface of semiconductors, inspect defects, and examine the shape of bits used on compact and magnetic disks, and to develop flat panel displays (FPDs). Microscopes play an important role.

원자현미경의 핵심 부품은 마이크로머싱으로 제조된 캔틸레버(cantilever)이다. 캔틸레버는 길이가 100㎛, 폭이 10㎛, 두께가 1㎛의 아주 작은 실리콘 막대로서, 미세한 힘에 의해서도 위아래로 쉽게 휘어지도록 만들어졌다. 또한, 캔틸레버의 끝 부분에는 높이 5㎛ 정도의 뾰족한 탐침(tip)이 달려 있으며, 이 탐침의 끝은 원자 몇 개 정도의 크기(즉, 수 ㎚)로 매우 첨예하다. 이 탐침을 시료의 표면에 접근시키면 탐침 끝의 원자와 시료 표면의 원자 사이에 서로의 간격에 따라 끌어당기거나(인력) 밀치는 힘(척력)이 작용한다. 탐침 끝과 시료 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 탐침의 높이를 조정하면서 캔틸레버를 좌우, 전후로 스캐닝(scanning)해가면 탐침이 시료의 높낮이를 따라가게 된다. 이때, 각 지점에서 탐침의 끝부분이 전기적 또는 광학적으로 움직인 값을 기록하여 얻어진 수치를 컴퓨터 화면에서 밝기로 나타내면, 이것이 시료의 표면 형상을 나타내는 3차원 영상(image)이 된다.The key component of an atomic force microscope is a cantilever made by micromachining. The cantilever is a very small silicon rod of 100 µm in length, 10 µm in width and 1 µm in thickness, and is designed to bend up and down easily even by fine force. In addition, the tip of the cantilever has a sharp tip of about 5 μm in height, and the tip of the cantilever is very sharp at the size of several atoms (ie, several nm). When the probe approaches the surface of the sample, a force (pulling force) is applied between the atoms at the tip of the probe and the atoms at the surface of the sample according to the distance between them. When the cantilever is scanned from side to side and back and forth while adjusting the height of the probe so that the gap between the tip and the sample is kept constant, the probe follows the height of the sample. At this point, if the numerical value obtained by recording the electric or optical movement of the tip of the probe at each point is represented by the brightness on the computer screen, it becomes a three-dimensional image representing the surface shape of the sample.

원자간에 상호 작용하는 힘은 시료의 전기적 성질에 관계없이 항상 존재하므로, 원자현미경은 도체나 부도체 모두를 높은 분해능으로 관찰할 수 있으며, 일단 AFM 영상이 얻어지면 모폴로지(morphology) 뿐만 아니라 각 부위의 단면도 및 입체도 등을 얻을 수 있다.Since the interaction force between atoms is always present irrespective of the electrical properties of the sample, the atomic force microscope can observe both the conductor and the nonconductor with high resolution, and once the AFM image is obtained, the cross section of each part as well as the morphology is obtained. And stereoscopic degrees.

그러나, 원자현미경은 기계적인 스캔을 행하기 때문에 그 스캐닝 속도가 느리다. 또한, 최대 시야면(field of view)이 좁아서 0.1㎛ 이하의 결함이 검출될 확률이 낮다. 이에 따라, 최근에는 레이저 스캐터링 광학 시스템과 원자현미경이 융합된 새로운 결함 검출장치가 도입되었다.However, atomic microscopes are slow in scanning because they perform mechanical scanning. In addition, the maximum field of view is narrow, so that a defect of 0.1 μm or less is less likely to be detected. Accordingly, a new defect detection apparatus has recently been introduced in which a laser scattering optical system and an atomic force microscope are fused.

도 1은 레이저 스캐터링과 원자현미경이 융합된 종래의 결함 검출장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional defect detection apparatus in which laser scattering and an atomic force microscope are fused.

도 1을 참조하면, 레이저 광원(16)으로부터 발산된 광선은 웨이퍼(10)에 θ의 각도로 입사되고, 이 광선은 웨이퍼 표면의 결함(14)으로부터 스캐터링된다. 스캐터링된 광선(a)의 영상은 광학 현미경(22)과 전하결합소자(charge coupled device; CCD) 카메라(20)에 의해 검출된다. 스테이지(12)를 이동시켜 스캐터링 광선(a)의 영상 발생 부위를 광학 현미경(22)의 광축 아래에 가져온 다음, 원자현미경(18)의 광축을 향해 스테이지(12)를 이동시킨다. 그러면, 웨이퍼 표면의 결함(14)이 캔틸레버(24)의 바로 아래에 위치하게 된다. 이어서, 캔틸레버(24)를 스캐닝하면서 탐침 끝부분의 움직임을 측정하면, 결함(14)의 형태(morphology)를 나타내는 3차원 영상이 얻어진다.Referring to FIG. 1, light rays emitted from the laser light source 16 are incident on the wafer 10 at an angle of θ, which is scattered from defects 14 on the wafer surface. An image of the scattered ray a is detected by the optical microscope 22 and the charge coupled device (CCD) camera 20. The stage 12 is moved to bring the image generating portion of the scattering ray a below the optical axis of the optical microscope 22, and then the stage 12 is moved toward the optical axis of the atomic force microscope 18. The defect 14 on the wafer surface is then located just below the cantilever 24. Subsequently, by measuring the movement of the tip of the probe while scanning the cantilever 24, a three-dimensional image showing the morphology of the defect 14 is obtained.

그러나, 상술한 종래방법에 의하면, 실제로 0.1㎛ 이하의 미세 결함을 갖는 웨이퍼 상에 레이저 광선을 조사할 때 결함의 크기가 너무 작기 때문에 웨이퍼 표면의 결함으로부터 스캐터링된 광선의 영상과 결함 이외의 부위로부터 스캐터링된 광선의 영상을 구별하기가 매우 어렵다. 따라서, 결함에 의한 스캐터링 광선의 영상 발생 부위를 정확하게 찾아내지 못하므로, 결함 모폴로지를 스캐닝하여 조사할 수 없게 된다.However, according to the conventional method described above, when the laser beam is actually irradiated onto a wafer having a fine defect of 0.1 μm or less, the size of the defect is too small, so that a portion other than the image and the defect of the scattered ray from the defect on the surface of the wafer It is very difficult to distinguish the image of the scattered rays from. Therefore, since the image generating part of the scattering light beam due to the defect cannot be found accurately, the defect morphology cannot be scanned and irradiated.

상술한 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은 레이저 스캐터링 광학 시스템과 원자현미경을 이용하여 미세 결함을 정확하게 검출할 수 있는 결함 검출장치를 제 공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a defect detection apparatus capable of accurately detecting fine defects using a laser scattering optical system and an atomic force microscope.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼가 놓여지는 XYZ-스테이지, 그 끝부분에 탐침을 갖는 캔틸레버를 포함하고 상기 웨이퍼 상의 결함 형태를 측정하기 위해 상기 웨이퍼의 표면을 따라 상기 탐침을 스캐닝하는 원자현미경, 상기 웨이퍼를 관찰하기 위한 전하결합소자(CCD) 카메라, 및 상기 웨이퍼에 소정의 입사각으로 레이저 광선을 조사하기 위한 레이저 광원을 갖는 결함 검출장치에 있어서, 상기 전하결합소자 카메라에 다크 필드(dark field)를 설치하여 다크 상태에서 상기 웨이퍼를 관찰하고, 상기 레이저 광원은 주기적인 신호에 따라 상기 레이저 광선을 발산하는 것을 특징으로 하는 결함 검출장치를 제공한다. 상기 웨이퍼 상에 입사되는 상기 레이저 광선의 입사각을 변화시킨다. 이를 구현하기 위해 서로 다른 입사각으로 레이저 광선을 발산하는 두 개의 레이저 광원을 사용할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention includes an XYZ-stage on which a wafer is placed, a cantilever having a probe at its tip, and an atom scanning the probe along the surface of the wafer to measure a defect shape on the wafer. A defect detection apparatus having a microscope, a charge coupled device (CCD) camera for observing the wafer, and a laser light source for irradiating a laser beam at a predetermined angle of incidence on the wafer, the defect detection apparatus comprising: a dark field in the charge coupled device camera; and a field to observe the wafer in a dark state, and the laser light source emits the laser beam according to a periodic signal. The incident angle of the laser beam incident on the wafer is changed. To implement this, two laser light sources emitting laser beams at different incidence angles may be used.

본 발명에 의하면, 웨이퍼를 관찰하기 위한 CCD 카메라에 다크 필드를 설치하여 웨이퍼 상의 결함으로부터 스캐터링된 광선의 영상을 다크 상태에서 검출하므로 밝은 상태에서 웨이퍼를 관찰하는 것에 비해 검출에 대한 감도(sensitivity)를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since a dark field is installed in a CCD camera for observing a wafer to detect an image of scattered light rays from a defect on a wafer in a dark state, sensitivity to detection is higher than that of observing a wafer in a bright state. Can improve.

또한, 레이저 광선을 주기적인 신호에 따라 조사하면 웨이퍼에서의 스캐터링이 불규칙하게 발생하므로, 스캐터링이 웨이퍼 상의 결함으로부터 일어났는지 또는 결함 이외의 부위로부터 일어났는지를 알 수 있다.In addition, when the laser beam is irradiated according to the periodic signal, scattering on the wafer occurs irregularly, it can be seen whether scattering has occurred from a defect on the wafer or from a portion other than the defect.

따라서, 웨이퍼 표면의 결함으로부터 스캐터링된 광선의 영상과 결함 이외의 부위로부터 스캐터링된 광선의 영상을 정확하게 구별할 수 있으므로, 0.1㎛ 이하의 미세 결함을 효과적으로 검출할 수 있다.Therefore, it is possible to accurately distinguish the image of the scattered light beam from the defect on the wafer surface and the image of the scattered light beam from a portion other than the defect, so that the microscopic defect of 0.1 μm or less can be effectively detected.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명에서 사용되는 결함 검출장치는 레이저 스캐터링 광학 시스템(124)과 원자현미경(122)을 구비한다.Referring to FIG. 2, the defect detection apparatus used in the present invention includes a laser scattering optical system 124 and an atomic force microscope 122.

레이저 스캐터링 광학 시스템(124)은 레이저 광원(108), 광학 현미경(114) 및 고감도 전하결합소자(CCD) 카메라(112)를 구비한다. 또한, 도시하지는 않았으나, CCD 카메라(112)에는 고감도의 영상 검출 제어기 및 영상 디스플레이 장치가 차례로 연결된다.The laser scattering optical system 124 includes a laser light source 108, an optical microscope 114, and a high sensitivity charge coupled device (CCD) camera 112. In addition, although not shown, a high sensitivity image detection controller and an image display device are sequentially connected to the CCD camera 112.

본 실시예에서, CCD 카메라(112)에 다크 필드(120)가 설치된다. 다크 필드(120)는 투명 아크릴이나 유리에 투과성 막을 코팅하여 형성되며, 필터와 유사한 역할을 한다. 즉, CCD 카메라(112)에 다크 필드(120)를 설치하면, 도 3에 도시한 바와 같이 스캐터링 광선의 영상 발생 부위만이 밝은 점(bright spot)으로 보이게 되므로, 결함 검출에 대한 감도(sensitivity)를 향상시킬 수 있다.In this embodiment, the dark field 120 is installed in the CCD camera 112. The dark field 120 is formed by coating a permeable membrane on transparent acrylic or glass, and serves as a filter. That is, when the dark field 120 is installed in the CCD camera 112, as shown in FIG. 3, only the image generating portion of the scattering beam is seen as a bright spot, and thus sensitivity to defect detection is shown. ) Can be improved.

웨이퍼(100)는 지지대(102)를 통해 XYZ-스테이지(104) 위에 놓여진다.Wafer 100 is placed on XYZ-stage 104 via support 102.

원자현미경(122)은 압전 세라믹으로 만들어진 스캐너(116)에 연결된 캔틸레버(118)로 구성된다. 캔틸레버(118)는 길이가 100㎛, 폭이 10㎛, 두께가 1㎛의 아주 작은 실리콘 막대로서, 미세한 힘에 의해서도 위아래로 쉽게 휘어지도록 만들어졌다. 또한, 캔틸레버(118)의 끝 부분에는 높이 5㎛ 정도의 뾰족한 탐침(tip)(118a)이 달려 있으며, 상기 탐침(118a)의 끝은 원자 몇 개 정도의 크기(즉, 수 ㎚)로 매우 첨예하다. 이 탐침(118a)을 웨이퍼(100)의 표면에 접근시키면 탐침(118a) 끝의 원자와 웨이퍼(100) 표면의 원자 간에 거리에 따라 인력이나 척력이 작용한다.The atomic force microscope 122 consists of a cantilever 118 connected to a scanner 116 made of piezoelectric ceramic. The cantilever 118 is a very small silicon rod having a length of 100 μm, a width of 10 μm, and a thickness of 1 μm. The cantilever 118 is made to bend easily up and down even by a fine force. In addition, the tip of the cantilever 118 has a pointed tip (118a) of about 5㎛ height, the tip of the probe 118a is very sharp at the size of a few atoms (that is, several nm) Do. When the probe 118a approaches the surface of the wafer 100, the attraction force or repulsive force acts depending on the distance between the atoms at the tip of the probe 118a and the atoms on the surface of the wafer 100.

접촉 모드(contact mode)의 원자현미경(122)에서는 척력을 사용하는데, 그 힘의 크기는 1∼10nN 정도로 아주 미세하지만, 캔틸레버(118) 역시 아주 민감하므로 그 힘에 의해 휘어지게 된다. 이 캔틸레버(118)가 아래위로 휘는 것을 측정하기 위하여 레이저 광선을 캔틸레버(118)에 조사하고 캔틸레버(118)의 윗면에서 반사된 광선의 각도를 PSPD(position sensitive photo detector; PSPD) 검출기(110)로 검출한다. 이렇게 하면 바늘 끝이 0.01㎚ 정도로 미세하게 움직이는 것까지 측정할 수 있다.The atomic force 122 of the contact mode (resonance mode) uses a repulsive force, the magnitude of the force is very fine, such as 1 ~ 10nN, but the cantilever 118 is also very sensitive and bent by the force. In order to measure the bending of the cantilever 118 up and down, the laser beam is irradiated onto the cantilever 118 and the angle of the light reflected from the upper surface of the cantilever 118 is transferred to the position sensitive photo detector (PSPD) detector 110. Detect. In this way, the tip of the needle can be measured down to about 0.01 nm.

비접촉 모드(non-contact mode)의 원자현미경(122)에서는 원자간의 인력을 사용하는데, 그 힘의 크기가 0.1∼0.01nN 정도로 접촉 모드의 경우보다 훨씬 작아 손상되기 쉬운 부드러운 시료를 측정하는데 적합하다. 원자간 인력의 크기가 너무 작아 캔틸레버(118)가 휘는 각도를 직접 잴 수 없기 때문에, 캔틸레버(118)를 고유진동수 부근에서 기계적으로 진동시킨다. 즉, 시료 표면에 접근하면 원자간 인력에 의해 고유진동수가 변하게 되어 진폭와 위상에 변화가 생기는데, 이 변화된 양을 록-인 증폭기로 측정한다.Atomic force microscope 122 in the non-contact mode (atomic microscope) uses the attraction between the atoms, the magnitude of the force is 0.1 ~ 0.01 nN is much smaller than the case of the contact mode is suitable for measuring a soft sample that is easy to damage. Since the magnitude of the interatomic attraction is too small to directly measure the angle at which the cantilever 118 is bent, the cantilever 118 is mechanically vibrated near the natural frequency. In other words, when approaching the surface of the sample, the natural frequency changes due to interatomic attraction, resulting in a change in amplitude and phase, which is measured by a lock-in amplifier.

레이저 광원(108)은 θ₁의 각도, 예컨대 10°의 각도로 웨이퍼(100) 상에 입사되는 제1 레이저 광선과 θ₂의 각도, 예컨대 40°의 각도로 웨이퍼(100) 상에 입 사되는 제2 레이저 광선을 방출한다. 바람직하게는, 두 개의 레이저 광원(108a, 108b)을 사용하여 서로 다른 입사각을 갖는 레이저 광선을 방출한다. 또한, 하나의 레이저 광원에 두 개로 분리되어진 광 섬유를 이용하여 서로 다른 입사각을 갖는 레이저 광선을 방출할 수도 있다.The laser light source 108 is incident on the wafer 100 at an angle of θ ₁ , for example 10 °, and on the wafer 100 at an angle of θ ₂ , for example 40 °, with the first laser beam incident on the wafer 100. Emits a second laser beam. Preferably, two laser light sources 108a, 108b are used to emit laser beams having different angles of incidence. In addition, two optical fibers separated by one laser light source may be used to emit laser beams having different incidence angles.

웨이퍼(100) 상의 울퉁불퉁한 표면 위로 입사되는 광선의 입사각이 변하면 그 부위로부터 스캐터링되는 광선의 세기가 변하게 된다. 즉, 오목한 결함 위로 입사되는 광선의 입사각이 증가하면 스캐터링 광선의 세기가 감소하게 된다. 반면에, 볼록한 결함에 대해서는 스캐터링 광선의 세기가 증가한다. 따라서, 웨이퍼(100)의 표면에 입사되는 레이저 광선의 입사각을 변화시키면서 광학 현미경(114)으로 관찰되는 스캐터링 광선의 세기 변화를 측정하면, 웨이퍼(100) 표면의 결함(106)이 오목한지 볼록한지를 알 수 있다.If the angle of incidence of the light incident on the bumpy surface on the wafer 100 changes, the intensity of the light scattered from that portion changes. That is, as the incident angle of the light beam incident on the concave defect increases, the intensity of the scattering light beam decreases. On the other hand, for convex defects the intensity of the scattering beams increases. Therefore, when the intensity change of the scattering beam observed by the optical microscope 114 is measured while changing the incident angle of the laser beam incident on the surface of the wafer 100, the defect 106 on the surface of the wafer 100 is concave or convex. I can see.

본 실시예에서, 레이저 광원(108)은 연속적으로 레이저 광선을 방출하지 않고 주기적인 신호로 레이저 광선을 방출한다. 즉, 펄스 레이저 광선을 방출한다. 펄스 레이저 광선이 웨이퍼(100) 상에 입사하면, 웨이퍼(100)에서의 스캐터링이 불규칙하게 발생하여 스캐터링이 웨이퍼 상의 어떤 부위에서 일어났는지를 알 수 있다. 따라서, 본 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이 0.1㎛ 이하의 미세 결함을 검출하는데 매우 효과적이다.In the present embodiment, the laser light source 108 emits the laser beam as a periodic signal without continuously emitting the laser beam. That is, it emits a pulsed laser beam. When the pulsed laser beam is incident on the wafer 100, scattering at the wafer 100 occurs irregularly to know where the scattering occurred on the wafer. Therefore, this embodiment is very effective for detecting fine defects of 0.1 mu m or less as shown in FIG.

이하, 본 발명에 의한 결함 검출방법에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, a defect detection method according to the present invention will be described.

먼저, 레이저 광원(108a, 108b)으로부터 발산된 레이저 광선은 웨이퍼(100) 에 각각 θ₁ 및 θ₂의 각도로 입사되고, 이 광선은 웨이퍼 표면의 결함(106)으로부터 스캐터링된다.First, the laser beams emitted from the laser light sources 108a and 108b are incident on the wafer 100 at angles θ ₁ and θ ₂ , respectively, and these rays are scattered from the defects 106 on the wafer surface.

스캐터링된 광선은 PSPD 검출기(110)에 의해 검출되어 영상으로 변환되며, 그 영상이 광학 현미경(114)과 CCD 카메라(112)에 의해 관측된다. XYZ-스테이지(104)를 이동시켜 스캐터링 광선의 영상 발생 부위를 광학 현미경(114)의 광축 아래에 가져온 다음, 원자현미경(122)의 광축을 향해 스테이지(104)를 이동시킨다.The scattered light rays are detected by the PSPD detector 110 and converted into images, which are observed by the optical microscope 114 and the CCD camera 112. The XYZ-stage 104 is moved to bring the image generating portion of the scattering beam below the optical axis of the optical microscope 114 and then to move the stage 104 toward the optical axis of the atomic force microscope 122.

그러면, 웨이퍼 표면의 결함(106)이 캔틸레버(118)의 바로 아래에 위치하게 된다. 이어서, 캔틸레버(118)가 감지한 웨이퍼(100) 표면과의 거리를 스캐너(116)로 피드백(feedback)하여 탐침(118a) 끝과 웨이퍼(100) 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 탐침(118a)의 높이를 조정하면서 캔틸레버(118)를 좌우, 전후로 스캐닝하면 탐침(118a)이 웨이퍼(100)의 높낮이를 따라가면서 상하로 움직이게 된다.The defect 106 on the wafer surface is then located just below the cantilever 118. Subsequently, the probe 118a feeds back the distance from the surface of the wafer 100 sensed by the cantilever 118 to the scanner 116 to maintain a constant distance between the tip of the probe 118a and the wafer 100. When the cantilever 118 is scanned from side to side and back and forth while adjusting the height of the probe, the probe 118a moves up and down while following the height of the wafer 100.

이와 동시에, 레이저 광선을 캔틸레버(118)의 탐침(118a)에 조사하면, 상하로 움직여진 탐침(118a)으로부터 반사된 광선이 PSPD 검출기(110)에 검출되어 영상으로 변환된다. 따라서, 캔틸레버(118)를 스캐닝하면서 탐침(118a) 끝부분의 움직임을 측정하면, 결함(106)의 형태를 나타내는 3차원 영상을 얻을 수 있다.At the same time, when the laser beam is irradiated onto the probe 118a of the cantilever 118, the beam reflected from the probe 118a moved up and down is detected by the PSPD detector 110 and converted into an image. Therefore, by measuring the movement of the tip of the probe 118a while scanning the cantilever 118, it is possible to obtain a three-dimensional image showing the shape of the defect 106.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 웨이퍼를 관찰하기 위한 CCD 카메라에 다크 필드를 설치하여 웨이퍼 상의 결함으로부터 스캐터링된 광선의 영상을 다크 상태에서 검출하므로 밝은 상태에서 웨이퍼를 관찰하는 것에 비해 검출에 대한 감도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, a dark field is installed in a CCD camera for observing a wafer to detect an image of scattered light rays from a defect on the wafer in a dark state, so that the detection of the wafer in a bright state is more difficult. Sensitivity can be improved.

또한, 레이저 광선을 주기적인 신호에 따라 조사하면 웨이퍼에서의 스캐터링이 불규칙하게 발생하므로, 스캐터링이 웨이퍼 상의 어떤 부위에서 일어났는지를 알 수 있다.In addition, when the laser beam is irradiated according to a periodic signal, scattering occurs irregularly on the wafer, and thus, it is possible to know where the scattering occurs on the wafer.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims

The wafer 100 for measuring the shape of the defect 106 on the wafer 100 and including a XYZ-stage 104 on which the wafer 100 is placed, a cantilever 118 having a probe 118a at its tip. Atomic force microscope 122 scanning the cantilever 118 along the surface of the wafer, charge coupled device camera 112 for observing the wafer 100, and a laser beam obliquely with respect to the surface of the wafer 100. In the defect detection apparatus having the laser light source 108 for irradiation,

The dark field 120 is installed in the charge coupled device camera 112 to observe the wafer 100 in the dark state where the image generating region is seen as a bright spot,

And the laser light source (108) emits the laser beam according to a periodic signal.

The defect detection apparatus according to claim 1, wherein the laser beams incident on the wafer (100) use a plurality of laser beams to have different incidence angles.

3. The apparatus of claim 2, wherein the laser beam is emitted from two laser light sources (108a, 108b) that emit laser beams at different angles of incidence.