KR100760214B1 - Optical system for inspection of wafer - Google Patents

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Abstract

An optical system for inspecting a wafer is provided to change imaging magnification by fixing an object lens and replacing an expensive relay lens. A light splitter(14) is provided on one side of an object lens(21) to split a light of beam into at least two images. An illumination lens(12) is provided on a lower portion of the light splitter. A relay lens(23) is provided on one side of the light splitter, and is capable of being changed according to magnification. A reflective optical system(30) is provided on one side of the relay lens. A line CCD(Charge Coupled Device)(25) is provided on one side of the reflective optical system.

Description

웨이퍼 검사용 광학계{OPTICAL SYSTEM FOR INSPECTION OF WAFER}Optical system for wafer inspection {OPTICAL SYSTEM FOR INSPECTION OF WAFER}

도 1 은 본 발명의 웨이퍼 검사용 광학계의 조립도로서, 도 1a, 1b, 1c는 각각 분해능이 0.3㎛, 0.5㎛, 1.0㎛ 인 경우의 정면도이다.1 is an assembly view of a wafer inspection optical system according to the present invention, and FIGS. 1A, 1B, and 1C are front views when the resolutions are 0.3 µm, 0.5 µm, and 1.0 µm, respectively.

도 2 는 본 발명의 조명광학계의 광로도로서, 도 2(a) 는 분해능이 0.3㎛, 0.5㎛, 1.0㎛ 인 광학계의 결상배율에 따라 조명배율이 변하는 각각의 광로도를 나타내며, 도 2(b) 는 상기 도 2(a) 에서 주광선의 광로를 나타내고 있다.FIG. 2 is an optical path diagram of the illumination optical system of the present invention, and FIG. 2 (a) shows each optical path diagram in which the illumination magnification is changed according to the imaging magnification of an optical system having resolutions of 0.3 µm, 0.5 µm and 1.0 µm. b) shows the optical path of the chief ray in FIG.

도 3 은 본 발명의 결상광학계의 광로도로서, 결상배율에 따라 분해능이 0.3㎛, 0.5㎛, 1.0㎛ 인 각각의 광로도를 나타내고 있다.Fig. 3 is an optical path diagram of the imaging optical system of the present invention, and shows optical path diagrams each having a resolution of 0.3 µm, 0.5 µm, and 1.0 µm according to the imaging magnification.

도 4 는 본 발명의 라인 CCD와 종래의 Area CCD의 관측면적 차이를 나타내는 도이다.Fig. 4 is a diagram showing the observed area difference between the line CCD of the present invention and the conventional Area CCD.

도 5는 종래의 가시광선용 현미경 대물렌즈와 성능을 나타내는 도이며, 도 5(a) 는 광로도이고, 도 5(b) 는 성능을 나타내는 그래프이다.Fig. 5 is a diagram showing the performance of a conventional visible light objective lens, Fig. 5 (a) is an optical path diagram, and Fig. 5 (b) is a graph showing the performance.

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

1 : 광학계 10 : 광원1: optical system 10: light source

11 : 글라스로드 (glass rod) 12 : 조명렌즈11 glass rod 12 lighting lens

13 : 투과필터 14 : 조명용 광분할기13 transmission filter 14 light splitter for illumination

15 : 포커싱용 광분할기 21 : 대물렌즈15: optical splitter for focusing 21: objective lens

22 : 조리개 23 : 릴레이렌즈 (relay lens)22: aperture 23: relay lens

24 : 필터 25 : 라인 CCD (line CCD)24 filter 25 line CCD

30 : 반사광학계 31 : 프리즘형 반사거울30: reflective optical system 31: prism type mirror

32 : V형 반사거울 40 : 피검물체32: V type mirror 40: Object

본 발명은 반도체 웨이퍼, LCD, PCB기판 등의 각종 미세패턴의 결함과 치수를 검사하는 웨이퍼 검사용 광학계로서, 보다 구체적으로는 하나의 대물렌즈에 교환가능한 릴레이렌즈를 포함하는 웨이퍼 검사용 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer inspection optical system for inspecting defects and dimensions of various fine patterns such as semiconductor wafers, LCDs, and PCB substrates, and more particularly, to a wafer inspection optical system including a relay lens interchangeable with one objective lens. will be.

종래의 웨이퍼 검사방식은 가시광선을 사용하여 광학현미경으로 대략 측정하고 난후에 주사전자현미경 (SEM) 을 사용하여 측정하는 방식을 택하였다. The conventional wafer inspection method is a method of measuring by using a scanning electron microscope (SEM) after approximately measuring with an optical microscope using visible light.

또한, 가시광선영역을 사용하는 광학현미경은 가시광선 전체 영역을 사용하기 때문에, 색수차를 완벽하게 제거하기 어려워 충분한 분해능을 확보하기가 불가능하고, 또한 관측상의 중심부와 주변부에서 분해능이 현격하게 차이가 나는 문제가 발생하였다.In addition, since the optical microscope using the visible light region uses the entire visible light region, it is difficult to completely remove chromatic aberration and thus it is impossible to secure sufficient resolution, and the resolution is significantly different at the center and the peripheral part of the observation. A problem occurred.

도 5는 종래 가시광선용 현미경 대물렌즈의 광로도와 성능을 나타내는 것이다. 중심광선의 MTF (Modulation Transfer Function) 는 1000 cycles/mm에서 0.3 정도를 보이나, 주변광선인 0.7시역 (field) 경우에 싸지탈 (Saggital) 방향 (S) 에서 500cycles/mm 에 있어서의 MTF는 0.3이고, 탄젠셜 (Tangential) 방향 (T) 에 서 200cycles/mm 에 있어서의 MTF는 0.3 정도를 보이고 있다. 5 shows the optical path and performance of a conventional microscope objective lens for visible light. The MTF (Modulation Transfer Function) of the central beam shows about 0.3 at 1000 cycles / mm, but the MTF at 500 cycles / mm in the sagittal direction (S) is 0.3 for 0.7 field of ambient light. The MTF at 200 cycles / mm in the tangential direction (T) is about 0.3.

또한, 완전 주변광인 1.0 시역에서는 싸지탈방향 (S) 에서 400cycles/mm 에 있어서 MTF는 0.3이고, 탄젠셜방향에서 100cycles/mm 에 있어서의 MTF는 0.3 정도를 보이고 있다. 이러한 광학성능 때문에 현미경 광학계는 중심에서는 분해능이 0.6㎛ 까지의 성능을 보이나 주변에서는 분해능이 1.0㎛도 보기가 어렵게 되는 문제가 있었다.In the 1.0 viewing region, which is the full ambient light, the MTF is 0.3 in 400 cycles / mm in the digital direction S, and the MTF in 100 cycles / mm in the tangential direction is about 0.3. Due to such optical performance, the microscope optical system has a resolution of up to 0.6 μm at the center, but it is difficult to see a resolution of 1.0 μm at the periphery.

Leica사에서는 상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 가시광선보다 파장이 짧은 단일파장의 UV광선을 이용하는 광학 현미경을 개발하였다. 일반적으로 짧은 파장의 광선을 사용하면 파장에 비례하여 분해능을 높일 수 있으므로 단파장을 사용하고, 단일파장을 사용하면 색수차를 제거하지 않아도 되므로 보다 높은 성능을 얻을 수 있다. Leica has developed an optical microscope that uses a single wavelength of UV light shorter than visible light to compensate for the above problems. In general, the use of short wavelength light can increase the resolution in proportion to the wavelength, so that shorter wavelengths can be used, and single wavelengths can be used to eliminate the chromatic aberration, thereby achieving higher performance.

그러나 이러한 UV 현미경 방식은 분해능은 우수하나 Area CCD를 사용하는 관계로 국부적인 면적을 측정할 수밖에 없고, 작업거리 (working distance) 가 1mm 이내로 매우 짧아서 웨이퍼면을 모두 스캔하여 측정하기 위하여는 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.However, this UV microscope method has excellent resolution, but it has no choice but to measure the local area due to the use of an area CCD, and the working distance is very short within 1 mm. There was a problem.

또한, 주사전자현미경을 사용함에 따라 시료로서 사용된 웨이퍼에 전하가 충전되어 재사용이 불가능한 단점이 존재한다.In addition, the use of a scanning electron microscope has a disadvantage that the charge used in the wafer used as a sample is impossible to reuse.

한편, 종래는 기존의 광학계에서는 배율을 변화시키기 위해 대물렌즈를 교환하는 방식을 채택하였으나, 대물렌즈는 제작이 용이하지 않으며 비용도 많이 소요되는 단점이 존재하고 있었다.Meanwhile, the conventional optical system adopts a method of exchanging an objective lens to change the magnification. However, the objective lens has a disadvantage in that it is not easy to manufacture and requires a lot of cost.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 측정하는 면적이 넓어 측정 속도가 빠르고 작업거리가 길어 사용이 편리하며, 시료로서 사용된 웨이퍼에 전하가 충전되는 것을 방지할 수 있어 재사용이 가능한 웨이퍼 검사용 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the measurement area is wide, the measurement speed is fast, and the working distance is long, which is convenient to use, and the charge used on the wafer used as a sample can be prevented from being charged. It is an object of the present invention to provide an optical system for wafer inspection that can be reused.

또한, 본 발명은 대물렌즈를 고정하고 제작이 용이하며 비용도 저렴한 릴레이렌즈를 교환하는 방식으로 함으로써, 배율을 용이하게 변화시킬 수 있는 웨이퍼 검사용 광학계를 제공하는 것을 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide an optical system for wafer inspection that can easily change magnification by fixing an objective lens and replacing a relay lens that is easy to manufacture and inexpensive.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 하나의 대물렌즈와; 상기 대물렌즈의 일측으로 형성되며, 빔의 빛을 두 개 이상의 이미지로 분할하도록 사용되는 반사경인 광분할기와; 상기 광분할기의 하부 측으로 형성되는 조명렌즈와; 상기 광분할기의 일측으로 형성되며, 배율에 따라 교환가능한 릴레이렌즈와; 상기 릴레이렌즈의 일측으로 형성되는 반사광학계와; 상기 반사광학계의 일측으로 형성되는 라인 CCD로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention, in order to achieve the above object, one objective lens; A light splitter formed on one side of the objective lens and used as a reflector to split light of the beam into two or more images; An illumination lens formed at a lower side of the light splitter; A relay lens formed on one side of the light splitter and interchangeable according to magnification; A reflection optical system formed on one side of the relay lens; And a line CCD formed on one side of the reflective optical system.

또한, 본 발명은 피검물체와 라인 CCD 사이의 거리가 고정될 수 있도록, 상기 릴레이렌즈의 후방에 위치하는 프리즘형 반사거울과, 상기 프리즘형 반사거울의 수직방향에 대해 상대 이동 가능하게 설치되는 V형 반사거울을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a prism-shaped reflection mirror located behind the relay lens, and the V is installed so as to be movable relative to the vertical direction of the prism-shaped reflection mirror so that the distance between the object under test and the line CCD can be fixed. It is characterized by comprising a reflection mirror.

본 발명은 상기 대물렌즈가 그의 중간부에 개구수를 변화시키기 위한 조리개를 포함하며, 상기 조명렌즈를 포함하는 조명광학계는 더블 텔레 센트릭 (double telecentric) 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the objective lens comprises an aperture for changing the numerical aperture in the middle thereof, and the illumination optical system including the illumination lens has a double telecentric structure.

한편, 본 발명에서 조명렌즈와 릴레이렌즈에는 각각 G-line 협대역 필터가 형성되어 있고, 상기 필터를 투과하는 모든 광선의 입사각은 90°±6°이내인 것을 특징으로 한다.Meanwhile, in the present invention, the illumination lens and the relay lens are each formed with a G-line narrowband filter, and the incident angles of all the light rays passing through the filter are within 90 ° ± 6 °.

이하, 본 발명의 특징적 구성을 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the characteristic configuration of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 광학계는 도 1 에 나타내는 바와 같이 배치되어 광원 (10) 으로부터 출사된 광이 글라스 로드 (11), 조명렌즈 (12), 광분할기 (14, 15), 대물렌즈 (21), 릴레이렌즈 (23) 및 반사광학계 (30) 를 거쳐 라인 CCD (25) 에 수광되도록 구성된다.The optical system of the present invention is arranged as shown in Fig. 1 so that the light emitted from the light source 10 is transferred to the glass rod 11, the illumination lens 12, the light splitters 14 and 15, the objective lens 21, and the relay lens. It is configured to receive the line CCD 25 via the 23 and the reflection optical system 30.

상기 광원 (10) 은 수은등이며, 365nm (I-line), 404.7nm (H-line ), 435.8nm (G-line )의 파장이 많이 방출된다. 본 발명의 광학계는 435.8nm (+2nm, -3nm)의 파장에서 사용되도록 하였다.The light source 10 is a mercury lamp, and many wavelengths of 365 nm (I-line), 404.7 nm (H-line), and 435.8 nm (G-line) are emitted. The optical system of the present invention was intended to be used at a wavelength of 435.8 nm (+2 nm, -3 nm).

글라스 로드 (11) 는 공지된 구성이며 배율의 변화에 따라 관측면적이 변하면 글라스로드 (11) 의 면적을 변화되도록 구성될 수 있다.The glass rod 11 is a known configuration and may be configured to change the area of the glass rod 11 when the observation area changes with the change of magnification.

상기 글라스 로드 (11) 의 단부에는 조명렌즈 (12) 가 설치되며 4장의 렌즈로 구성되고 조명렌즈 (12) 의 중간에는 필터 (13) 가 설치되어 있다.An illumination lens 12 is provided at the end of the glass rod 11 and is composed of four lenses, and a filter 13 is provided in the middle of the illumination lens 12.

상기 필터 (13) 는 두께 10mm 를 가지며 435.8nm(+2nm,-3nm)의 파장의 광만을 투과시키고 다른 대역의 광은 반사시키는 G-line 협대역 투과 필터를 사용하였다. The filter 13 used a G-line narrowband transmission filter having a thickness of 10 mm and transmitting only light having a wavelength of 435.8 nm (+2 nm, -3 nm) and reflecting light of another band.

필터 (13) 는 유전체막을 100 층 정도 코팅하여 형성되며 입사각이 수직입사에 대하여 경사지게 입사될수록 투과 파장이 짧은 파장 방향으로 이동하는 경향이 있으므로 필터 (13) 를 투과하는 모든 광선은 90도 ± 6도 이내가 되도록 하였다.The filter 13 is formed by coating about 100 layers of the dielectric film, and as the incident angle is inclined with respect to the vertical incidence, the transmission wavelength tends to move in the shorter wavelength direction, so all the light rays passing through the filter 13 are 90 degrees ± 6 degrees. To be within.

조명렌즈 (12) 의 상측에는 조명용 광분할기 (14) 와 포커싱용 광분할기 (15) 가 나란히 배치되며, 조명용 광분할기 (14) 는 조명렌즈 (12) 로부터 입사된 광을 두 개 이상의 이미지로 분할하는 작용을 하며, 포커싱용 광분할기 (15) 는 대물렌즈 (21) 로부터의 광이 조명용 광분할기 (14) 를 통과한 후 오토 포커싱되게 하는 작용을 한다.An illumination light splitter 14 and a focusing light splitter 15 are arranged side by side on the upper side of the illumination lens 12, and the illumination light splitter 14 divides the light incident from the illumination lens 12 into two or more images. The light splitter 15 for focusing has an effect of auto focusing after the light from the objective lens 21 passes through the light splitter 14 for illumination.

상기 대물렌즈 (21) 는 공지된 구성으로서 11장의 렌즈로 구성되고 상기 대물렌즈 (21) 의 중간에는 균일조명의 확보를 위해 조리개 (22) 가 삽입되어 있다.The objective lens 21 is composed of 11 lenses in a known configuration, and an aperture 22 is inserted in the middle of the objective lens 21 to ensure uniform illumination.

포커싱용 광분할기 (15) 의 하류에 배치된 릴레이렌즈 (23) 는 4장 (분해능이 1.0㎛ 일때) 또는 5장의 렌즈로 형성되며 교환가능하게 장착된다.The relay lenses 23 disposed downstream of the focusing splitter 15 are formed of four lenses (when resolution is 1.0 mu m) or five lenses and are interchangeably mounted.

즉, 사용자는 필요에 따라 0.3㎛, 0.5㎛ 또는 1.0㎛의 분해능을 갖는 릴레이렌즈 중 하나를 선택적으로 장착하여 사용할 수 있다.That is, the user may selectively mount and use one of the relay lenses having a resolution of 0.3 μm, 0.5 μm, or 1.0 μm as needed.

한편, 릴레이렌즈 (23) 의 중간에는 조명렌즈 (12) 에 삽입된 것과 동일한 필터 (24) 가 설치되어 있으며, 대물렌즈 (21) 의 경우와 마찬가지로 필터 (24) 를 투과하는 모든 광선은 90도 ± 6도 이내가 되도록 하였다. On the other hand, the same filter 24 as that inserted in the illumination lens 12 is provided in the middle of the relay lens 23, and all the light rays passing through the filter 24 are 90 degrees as in the case of the objective lens 21. It was made to be within 6 degrees.

릴레이렌즈 (23) 의 후방에는 반사광학계 (30) 가 설치되며, 반사광학계 (30) 는 릴레이렌즈 (23) 의 후방에 위치하는 프리즘형 반사거울 (31)과, 상기 프리즘형 반사거울 (31) 의 수직방향에 대해 상대 이동 가능하게 설치되는 V형 반사 거울 (32) 를 구비한다.A reflecting optical system 30 is provided behind the relay lens 23, and the reflecting optical system 30 includes a prismatic reflecting mirror 31 positioned behind the relay lens 23, and the prism reflecting mirror 31. A V-shaped reflecting mirror 32 is provided to be movable relative to the vertical direction of the.

라인 CCD (25) 는 반사광학계 (30) 의 일측에 설치되어 있어 광원으로부터의 광이 피검물체 (40) 에 반사되어 최종적으로 도달하는 장치로서, 측정면적은 12K (12288pixel) 로서 넓은 시야를 확보할 수 있는 광폭의 것이 사용되었다.The line CCD 25 is provided on one side of the reflecting optical system 30 so that the light from the light source is reflected on the object 40 to be finally reached. The measuring area is 12K (12288 pixels) to secure a wide field of view. As wide as possible was used.

다음으로 본 발명의 검사용 광학계의 조명광학계에 대해 이하 도 2a, 2b 를 참조하여 설명하기로 한다.Next, the illumination optical system of the inspection optical system of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A and 2B.

본 발명의 조명광학계는 광원 (10), 글라스 로드 (11), 조명렌즈 (12), 대물렌즈 (21) 로 이루어진다. The illumination optical system of the present invention comprises a light source 10, a glass rod 11, an illumination lens 12, and an objective lens 21.

광원 (10) 으로부터의 광이 광파이버 (미도시) 를 통하여 글라스로드 (11) 에 입사되고 글라스로드 (11) 내부에서 전반사되면서 광이 혼합되고 글라스로드 (11) 의 출구에서는 균일한 광으로 출사되어 조명렌즈 (12) 와 조명용 광분할기 (14) 및 대물렌즈 (21) 를 통하여 피검물체 (40) 를 조명한다. The light from the light source 10 is incident on the glass rod 11 through the optical fiber (not shown), and is totally reflected inside the glass rod 11 so that the light is mixed and emitted as uniform light at the exit of the glass rod 11. The object 40 is illuminated through the illumination lens 12, the illumination light splitter 14, and the objective lens 21.

균일조명 효과를 높이기 위하여 더블 텔레 센트릭 구조를 택하였다. 이 구조에서는 도 2b 에 나타난 주광선 (한점에서 출사하여 조리개를 통과하는 광선) 이 광축과 평행하게 진행하고 상기 대물렌즈 (21) 의 중간에 삽입된 조리개 (22) 의 중심을 통과한 후 피검물체 (40) 면에 평행하게 입사된다.In order to enhance the uniform lighting effect, the double telecentric structure is adopted. In this structure, the main light beam (rays emitted from one point and passing through the aperture) travels in parallel with the optical axis and passes through the center of the aperture 22 inserted in the middle of the objective lens 21. 40) is incident parallel to the plane.

이러한 특징의 광학계는 조명 후 반사되는 광선이 동일한 광로로 반사되어 대물렌즈 (21) 로 진행되기 때문에 대물렌즈 (21) 에서 주변광선이 차단되는 현상을 적게 하여 중심부의 밝기와 주변부의 밝기를 동일하게 한다.In the optical system having this characteristic, since the light reflected after the illumination is reflected to the same optical path and proceeds to the objective lens 21, the peripheral light is blocked from the objective lens 21 so that the brightness of the central part and the brightness of the peripheral part are the same. do.

다음으로 도 3을 참조하여 본 발명의 결상광학계에 대해 설명하기로 한다. Next, the imaging optical system of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

본 발명의 결상광학계는 대물렌즈 (21), 광분할기 (14, 15), 릴레이렌즈 (23), 반사광학계 (30) 로 형성되며 이하 도 3 을 참조하여 설명한다.The imaging optical system of the present invention is formed of the objective lens 21, the light splitters 14 and 15, the relay lens 23, and the reflective optical system 30, which will be described below with reference to FIG.

도 3 은 결상광학계의 광로도로서, 결상배율에 따라 분해능이 0.3㎛, 0.5㎛, 1.0㎛ 인 각각의 광로도를 도시한다.Fig. 3 is an optical path diagram of an imaging optical system, and shows optical path diagrams each having a resolution of 0.3 µm, 0.5 µm, and 1.0 µm depending on the imaging magnification.

피검물체 (40) 의 표면에서 반사된 광은 대물렌즈 (21) 를 통과하며 대물렌즈 (21) 의 중간에 설치된 조리개 (22) 의 수치의 변화에 의해 개구수가 변경되고, 상기 대물렌즈 (21) 를 통과한 빛은 조명용 광분할기 (14) 를 통과한 후 오토포커싱을 위하여 설치된 포커싱용 광분할기 (15) 를 투과하여 릴레이렌즈 (23) 로 진행된다.The light reflected from the surface of the object 40 passes through the objective lens 21 and the numerical aperture of the aperture 22 is changed by the change of the numerical value of the diaphragm 22 provided in the middle of the objective lens 21, and the objective lens 21 After passing through the light splitter 14 for illumination, the light passes through the focusing splitter 15 installed for autofocusing and proceeds to the relay lens 23.

릴레이렌즈 (23) 와 라인 CCD (25) 사이에 설치된 반사광학계 (30) 는, 결상배율을 변화시키기 위해 분해능에 따라 릴레이렌즈 (23) 의 종류를 교환하는 경우에도 피검물체 (40) 에서 라인 CCD (25) 간의 거리, 본 실시예에서는 11.25mm 를 일정하게 한다. The reflection optical system 30 provided between the relay lens 23 and the line CCD 25 has a line CCD in the object 40 even when the type of the relay lens 23 is exchanged in accordance with the resolution in order to change the imaging magnification. The distance between 25 and 11.25 mm are made constant in this embodiment.

본 실시예에서는 분해능 0.3㎛ 및 0.5㎛ 을 갖게 하는 릴레이렌즈 (23) 를 설치한 경우에는 각각 도 1a 및 도 1b 에 도시된 바와 같이, 프리즘형 반사거울 (31) 의 수직방향으로 V형 반사거울 (32) 을 이동시킴으로써 광로를 외부로 더 멀게 돌려서 직선거리가 일정하게 유지되도록 하였다. 분해능 0.5㎛ 에 대한 경우인 도 1b 에서 프리즘형 반사거울 (31) 과 V형 반사거울 (32) 간의 거리가 분해능 0.3㎛ 경우인 도 1a 에 비해 더 가까운 것을 알 수 있다.In the present embodiment, in the case where the relay lens 23 having a resolution of 0.3 µm and 0.5 µm is provided, as shown in Figs. 1A and 1B, the V-shaped reflection mirror in the vertical direction of the prism-type reflection mirror 31 is shown. By moving (32), the optical path was turned farther to the outside so that the straight line distance was kept constant. It can be seen that the distance between the prism-type reflection mirror 31 and the V-type reflection mirror 32 is closer than that of FIG. 1A when the resolution is 0.3 μm in FIG.

다만, 분해능이 1.0㎛ 인 경우에는 도 1c 에 나타낸 바와 같이 피검물체 (40) 와 라인 CCD (25) 간의 거리가 기준거리인 577.35mm 에 해당되어 반사광학계 (30) 가 사용되지 않았다.However, when the resolution was 1.0 mu m, the reflection optical system 30 was not used because the distance between the object 40 and the line CCD 25 corresponded to 577.35 mm as a reference distance as shown in FIG. 1C.

전술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 종래의 대물렌즈를 교환하는 방식과는 전혀 새로운 릴레이렌즈 교환방식이며, 이와 함께 반사광학계를 이용하여 광로의 거리를 변경가능토록 함으로써, 매우 효율적이고 조작이 용이한 광학계를 제공할 수 있게 되었다.The present invention made of the above-described configuration is a relay lens replacement method that is completely new from the conventional method of replacing the objective lens, and together with the reflection optical system, it is possible to change the distance of the optical path, which is very efficient and easy to operate. It is possible to provide an optical system.

본 실시예서는 라인 CCD (25) 가 사용되었는 데 종래의 Area CCD 에 비해 여러가지 장점을 가지며 이에 대하여는 도 4 에 정리되어 있다.In the present embodiment, the line CCD 25 is used, which has various advantages over the conventional area CCD, which is summarized in FIG.

즉, Area CCD 의 측정면적은 1K (1024pixel) 인 반면, 본 실시예의 12K 라인 CCD 의 측정면적은 12K (12288pixel) 로서 대략 12배 넓은 시야를 확보할 수 있어 측정하는 면적이 넓어지며 따라서 측정 속도도 더 빠르게 된다. 또한, 작업거리에 있어서도 종래 광학계는 0.37mm 이나, 본 실시예의 경우는 15mm 로 작업거리가 더 길어져서 사용이 편리하게 된다.That is, the area of the area CCD is 1K (1024 pixels), whereas the area of the 12K line CCD of the present embodiment is 12K (12288 pixels), which can secure a field of view approximately 12 times wider, thereby increasing the area to be measured and thus measuring speed. Faster. In addition, even in the working distance, the conventional optical system is 0.37mm, but in the case of the present embodiment is 15mm, the working distance is longer, it is convenient to use.

본 발명은 대물렌즈를 고정하고 제작이 용이하고 비용도 저렴한 릴레이렌즈를 교환하는 방식으로 함으로써, 결상배율을 용이하게 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 조작이 편리하고 성능이 우수하여 비용과 시간을 절약할 수 있다.According to the present invention, by fixing the objective lens and replacing the relay lens, which is easy to manufacture and inexpensive, the image magnification can be easily changed, and the operation is convenient and the performance is excellent, thereby saving cost and time. Can be.

또, 반사광학계에 의해서 릴레이렌즈를 교환하는 경우에도 피검물체와 라인 CCD 사이의 거리를 고정시킴으로써, 라인 CCD의 위치를 변경하지 않아도 되므로, 조작이 편리하여 작업능률을 향상시킬 수 있다.In addition, even when the relay lens is replaced by the reflective optical system, by fixing the distance between the object under test and the line CCD, the position of the line CCD does not have to be changed, so that the operation is convenient and the work efficiency can be improved.

본 발명은 12k 라인-CCD를 사용하므로 종래의 Area CCD를 사용하는 경우보다 측정하는 면적이 넓어 측정속도가 빠르고, 작업거리가 길어서 사용이 편리하게 된다.Since the present invention uses a 12k line-CCD, the measurement area is wider than the conventional area CCD, so the measurement speed is fast and the working distance is long.

아울러, 검사시 웨이퍼에 전하가 충전되어 기존의 측정한 시료의 사용이 불가한 단점도 해소된다.In addition, since the charge is charged to the wafer during inspection, the disadvantage that the use of the existing measured sample is not solved.

Claims (5)

PCB 및 반도체 웨이퍼에 있는 미세패턴의 결함 및 패턴의 간격, 치수를 검사하는 검사용 광학계 (1) 로서, An inspection optical system (1) for inspecting defects of micropatterns on a PCB and a semiconductor wafer, pattern spacing, and dimensions, 하나의 대물렌즈 (21) 와;One objective lens 21; 상기 대물렌즈 (21) 의 일측으로 형성되며, 빔의 빛을 두 개 이상의 이미지로 분할하도록 사용되는 반사경인 광분할기 (14) 와;A light splitter (14) formed to one side of the objective lens (21), the reflector being used to split light of the beam into two or more images; 상기 광분할기 (14) 의 하부 측으로 형성되는 조명렌즈 (12) 와;An illumination lens 12 formed at a lower side of the light splitter 14; 상기 광분할기 (14) 의 일측으로 형성되며, 배율에 따라 교환가능한 릴레이렌즈 (23) 와;A relay lens 23 formed on one side of the light splitter 14 and interchangeable according to magnification; 상기 릴레이렌즈 (23) 의 일측으로 형성되는 반사광학계 (30) 와;A reflection optical system 30 formed at one side of the relay lens 23; 상기 반사광학계 (30) 의 일측으로 형성되는 라인 CCD (25) 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 광학계.A wafer inspection optical system comprising a line CCD (25) formed on one side of the reflective optical system (30). 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 반사광학계 (30) 는 상기 릴레이렌즈 (23) 를 교환하는 경우에도 피검물체 (40) 와 라인 CCD (25) 사이의 거리가 고정될 수 있도록, 상기 릴레이렌즈 (23) 의 후방에 위치하는 프리즘형 반사거울 (31) 과, 상기 프리즘형 반사거울 (31) 의 수직방향에 대해 상대 이동 가능하게 설치되는 V형 반사거울 (32) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 광학계.The reflecting optical system 30 is a prism located behind the relay lens 23 so that the distance between the object 40 and the line CCD 25 can be fixed even when the relay lens 23 is replaced. And a V-shaped reflection mirror (32) provided so as to be movable relative to the vertical direction of the prism-type reflection mirror (31). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 대물렌즈 (21) 는 그의 중간부에 개구수를 변화시키기 위한 조리개 (22) 를 포함하며, 상기 조명렌즈 (12) 를 포함하는 조명광학계는 더블 텔레 센트릭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 광학계.The objective lens 21 includes an aperture 22 for changing the numerical aperture in the middle thereof, and the illumination optical system including the illumination lens 12 has a double telecentric structure. Optical system. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 조명렌즈 (12) 와 릴레이렌즈 (23) 에는 각각 G-line 협대역 필터 (13, 24) 가 형성되어 있고, 상기 필터 (13, 24) 를 투과하는 모든 광선의 입사각은 90°±6°이내인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 광학계.G-line narrowband filters 13 and 24 are formed in the illumination lens 12 and the relay lens 23, respectively, and the incident angles of all the light beams passing through the filters 13 and 24 are 90 ° ± 6 °. Wafer inspection optical system characterized by the above. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 교환가능한 릴레이렌즈 (23) 는 0.3㎛, 0.5㎛ 또는 1.0㎛의 분해능을 갖는 것 중 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 광학계.The interchangeable relay lens (23) is a wafer inspection optical system, characterized in that one having a resolution of 0.3㎛, 0.5㎛ or 1.0㎛.
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