KR102248379B1 - Defect inspection equipment for semiconductor devices - Google Patents

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Abstract

본 발명은 샘플(10)을 스캐닝하여 결함의 유/무 와 종류를 검사하는 검사장치(100)에 있어서 홀을 통과하여 극초단파장의 광선을 생성시키는 광 생성부(110);와 상기 광 생성부로부터 입사되는 광선을 반사 또는 산란시키는 샘플(10);과 상기 샘플로부터 반사되는 광선을 검출하는 검출부(150);와 상기 검출부(150)로부터 검출된 결과를 처리하는 연산처리부(180);를 포함하되, 상기 광 생성부(110)는 상기 샘플에 입사하는 광선의 입사각이 브루스터각(Brewster's angle)이 되도록 입사함으로써 극초단파장의 광선을 이용하여 높은 광학적 해상력과 SNR을 이용하여 검사를 수행함으로써, 반도체 소자 결함검사의 신뢰성 및 검출력을 향상 시킬 수 있는 반도체 소자의 결함 검사 장치에 관한 것이다.In the present invention, in an inspection apparatus 100 for scanning a sample 10 to check the presence/absence and type of defects, a light generation unit 110 for generating a light beam of a very short wavelength through a hole; And from the light generation unit A sample 10 reflecting or scattering incident light rays; and a detection unit 150 for detecting light reflected from the sample; and an operation processing unit 180 for processing a result detected from the detection unit 150; , The light generator 110 performs inspection using high optical resolution and SNR using ultra-short-wavelength rays by incidence so that the incident angle of the light incident on the sample becomes Brewster's angle, thereby performing a semiconductor device defect. It relates to a defect inspection apparatus of a semiconductor device capable of improving the reliability and detection power of the inspection.

Description

반도체 소자의 결함 검사장치.{Defect inspection equipment for semiconductor devices}Defect inspection equipment for semiconductor devices.

본 발명은 반도체 소자의 결함 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 , X-Ray 대역의 파장 및 Brewster's angle이라는 광학적 특성을 이용하여 반도체 소자 샘플의 Defect 유/무 및 종류 판별하기 위한 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for inspecting defects in a semiconductor device, and more particularly, to an inspection apparatus for discriminating the presence/absence and type of defects of a semiconductor element sample using an optical characteristic such as a wavelength of an X-ray band and a Brewster's angle. will be.

최근 반도체 공정의 미세화로 인해 광학적 해상도 및 신호의 신호대잡음비(SNR)를 높이기 위해 극초단파의 광원을 이용하여 반도체 소자를 검사하고자 하는 요구가 높아지고 있다.Recently, due to the miniaturization of semiconductor processes, there is a growing demand to inspect semiconductor devices using a microwave light source in order to increase optical resolution and signal-to-noise ratio (SNR).

기존의 반도체 공정은 193 nm 파장의 광원을 이용하여 반도체를 노광 하며 노광기 대비 긴 파장을 이용하여 노광된 반도체 소자를 검사하고 있기 때문에, 검사의 신호대잡음비(SNR)가 낮아 결함 검사 시 과검(Over kill) 및 미검(Under kill)의 원인이 되고 있다.Since the conventional semiconductor process exposes the semiconductor using a light source of 193 nm wavelength and inspects the exposed semiconductor device using a longer wavelength than the exposure machine, the signal-to-noise ratio (SNR) of the inspection is low, so overkill when inspecting defects. ) And under kill.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 근래에는 13.5 nm의 EUV를 이용한 반도체 공정이 도입되고 있으며, 향후에는 더 낮은 파장을 이용하는 노광기 및 검사기의 필요성이 강조될 것이다.In order to solve this problem, a semiconductor process using EUV of 13.5 nm has been recently introduced, and in the future, the need for an exposure machine and an inspection machine using a lower wavelength will be emphasized.

빛은 굴절율이 다른 두 매질의 경계면을 진행할 때, 굴절율의 차이 및 입사각도 조건에 따라 편광에 따른 반사율이 달라지는 광학적 특성을 가진다.When light travels through the interface between two media having different refractive indices, the reflectance according to polarization varies depending on the difference in refractive index and the incidence angle condition.

국내 출원 특허 제 10-2016-7011323호에 의하면, 애퍼처(aperture)를 통해 EUV 조사(illumination)를 지향시키는(directing) EUV 소스; 기판으로부터 반사되는(reflected off) 감소된 탈축 광선(off axis ray)들을 갖는 마스크 조사를 검출하는 광 검출기; 및 광 검출기에 의해 검출되는 이미지 데이터를 프로세싱하는 컴퓨팅 디바이스를 포함한 극자외선(EUV) 기판 검사 시스템을 제공한다.According to Korean Patent Application No. 10-2016-7011323, EUV source directing EUV illumination through an aperture; A photo detector that detects mask irradiation with reduced off axis rays reflected off from the substrate; And a computing device that processes image data detected by the photo detector.

그러나 EUV 대비 장파장 대역을 사용하고 편광에 따른 검사조건을 고려하지 않아 마스크에서 반사되는 빛의 검출력 및 SNR이 저하된다.However, since it uses a longer wavelength band than EUV and does not consider inspection conditions according to polarization, the detection power and SNR of the light reflected from the mask decrease.

따라서 반도체 소자의 Defect 유/무 및 종류를 높은 해상력으로 검사하는 것에 어려움이 동반되고, 검사의 신뢰성이 하락하게 된다.Therefore, it is accompanied by difficulties in inspecting the presence/absence of defects and types of semiconductor devices with high resolution, and the reliability of the inspection decreases.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 반도체 소자에 빛을 Brewster's angle로 입사할 경우 P 편광의 반사율은 0%가 되며, 경계면의 특성이 변하면 P 편광도 반사가 일어나게 된다.The present invention is to solve the above-described problem. When light is incident on the semiconductor device at Brewster's angle, the reflectance of P polarization becomes 0%, and when the characteristics of the interface change, P polarization also reflects.

샘플(10)에 결함이 없는 경우 상기 입사광선은 상기 샘플을 투과하고 반사율이 0이 되며, 샘플(10)에 결함이 존재하는 경우 반사율 값이 변화하여 이미지 또는 신호가 검출된다.When there is no defect in the sample 10, the incident light passes through the sample and the reflectance becomes 0, and when there is a defect in the sample 10, the reflectance value changes and an image or signal is detected.

본 발명은 상기와 같은 빔의 입사각이 Brewster's angle이 되도록 하는 간단한 광학적 원리를 이용하여 X-Ray를 이용한 극초단파 Defect 검사기를 제공함으로써 반도체 소자의 결함 유/무 및 종류를 높은 해상력으로 검사하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to inspect the presence/absence of defects and types of semiconductor devices with high resolution by providing a microwave defect inspection machine using X-ray using a simple optical principle that makes the beam incidence angle be Brewster's angle as described above. There is this.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and another object not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 샘플(10)을 스캐닝하여 결함의 유/무 와 종류를 검사하는 검사장치(100)에 있어서, 홀을 통과하여 극초단파장의 광선을 생성시키는 광 생성부(110);와 상기 광 생성부로부터 입사되는 광선을 반사 또는 산란시키는 샘플(10);과 상기 샘플로부터 반사되는 광선을 검출하는 검출부(150);와 상기 검출부(150)로부터 검출된 결과를 처리하는 연산처리부(180);를 포함하되, 상기 광 생성부(110)는 상기 샘플에 입사하는 광선의 입사각이 브루스터각(Brewster's angle)이 되도록 입사한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an inspection apparatus 100 for scanning a sample 10 to check the presence/absence and type of defects, the light generation unit 110 for generating a light beam of ultra-short wavelength through a hole. ); and a sample 10 that reflects or scatters the light incident from the light generation unit; and a detection unit 150 that detects the light reflected from the sample; and an operation that processes the result detected from the detection unit 150 Processing unit 180; including, but the light generating unit 110 is incident so that the incident angle of the light incident on the sample is Brewster's angle (Brewster's angle).

상기 검출부(150);는 상기 샘플로부터 광선을 수집하는 광학모듈(170);과 상기 광학모듈(170)에서 수집한 광이 입사되도록 배치된 검출모듈(160)을 포함한다.The detection unit 150; includes an optical module 170 for collecting light rays from the sample; and a detection module 160 arranged so that the light collected by the optical module 170 is incident.

또한 상기 샘플(10)은 상기 광 생성부와 경사를 갖도록 배치되되, 상기 광 생성부의 입사각에 의해 위치가 결정되며 상기 샘플은 상기 광 생성부로부터 입사되는 입사광선을 일부 반사시킴으로써 반사광선;을 발생시키고 또한 상기 광 생성부로부터 입사되는 입사광의 일부를 투과시킨다.In addition, the sample 10 is disposed so as to have an inclination with the light generating unit, the position is determined by the incident angle of the light generating unit, and the sample partially reflects the incident light incident from the light generating unit to generate a reflected ray; In addition, a part of the incident light incident from the light generating unit is transmitted.

또한 상기 검출모듈(160)은 상기 샘플(10)에서 반사 또는 산란된 광선으로부터 샘플의 이미지 및 반사 또는 산란 된 신호를 측정하고 상기 연산처리부에 송신한다.In addition, the detection module 160 measures the image of the sample and the reflected or scattered signal from the light reflected or scattered from the sample 10 and transmits it to the operation processing unit.

또한 상기 검출모듈(160)은 상기 반사광선의 브라이트필드(Brightfield)를 측정하는 제1검사모드;와 상기 반사광선의 다크필드(Darkfield)를 측정하는 제2검사모드;를 구비함에 따라 상기 각각의 검사모드로부터 샘플의 결함을 검출한다.In addition, the detection module 160 includes a first inspection mode for measuring a brightfield of the reflected light; and a second inspection mode for measuring a darkfield of the reflected light. The defect of the sample is detected from.

또한 상기 광 생성부(110)는 극자외선 광원(X-ray)을 생성하여 샘플로 입사시키되 상기 샘플의 표면과의 수직선('L'line)은 상기 입사광의 중심선('C' line)과 특정각도는 극자외선의 Brewster's angle이 되도록 샘플(10)에 배치한다.In addition, the light generation unit 110 generates an extreme ultraviolet light source (X-ray) and makes it incident on the sample, but the vertical line ('L'line) with the surface of the sample is a specific line with the center line ('C' line) of the incident light. The angle is placed on the sample 10 so as to be the Brewster's angle of extreme ultraviolet rays.

또한 상기 브루스터각(Brewster's angle)은,

Figure 112019063455524-pat00001
,(여기서 n: 굴절율)이되 상기 브루스터각은 샘플의 굴절율에 따라 결정된다.In addition, the Brewster's angle,
Figure 112019063455524-pat00001
, (Where n: refractive index), but the Brewster angle is determined according to the refractive index of the sample.

또한 상기 Brewster's angle로 입사되는 입사광선은 샘플(10)에 결함이 없는 경우, 상기 입사광선이 상기 샘플을 투과하고 반사율이 0이 되어 상기 검출모듈(160)에 의해 검출되는 이미지와 상기 광학모듈(170)에 의해 검출되는 신호가 없으며, 샘플(10)에 결함이 존재하는 경우 반사율 값이 변화하여 상기 검출모듈(160);에 이미지가 검출되거나 또는/및 상기 광학모듈(170)에 신호가 검출되는 것을 특징으로 한다. In addition, when the incident light incident at the Brewster's angle does not have a defect in the sample 10, the incident light passes through the sample and the reflectance becomes 0, so that the image detected by the detection module 160 and the optical module ( When there is no signal detected by 170) and a defect exists in the sample 10, the reflectance value changes and an image is detected in the detection module 160; or/and a signal is detected in the optical module 170 It is characterized by being.

상기 광 생성부(110)에서 생성되어 샘플로 입사되는 상기 입사광은 지면에 수직으로 진동하는 p파만을 갖는 선형편광을 보유한 상태에서 상기 샘플로 입사시에 브루스터각으로 입사된 후에 샘플에 결함이 있을 경우 반사 또는 산란되고 만약 샘플에 결함이 없는 경우에는 모두 샘플을 투과된다.The incident light generated by the light generating unit 110 and incident on the sample has a linearly polarized light having only a p-wave vibrating perpendicular to the ground, and is incident at a Brewster angle when incident to the sample, and there is a defect in the sample. If there is no defect in the sample, it is reflected or scattered.

따라서 샘플에 결함이 없다면, 샘플에 입사된 빔이 모두 투과되어 반사되는빔이 없으므로 결함의 유무 판단을 쉽게 진행할 수 있다. Therefore, if there are no defects in the sample, all the beams incident on the sample are transmitted and there is no reflected beam, so it is easy to determine the presence or absence of a defect.

또한 상기 광학모듈(160)은 반사 또는 산란 신호 및 이미지를 획득하기 위한 검출모듈이며 Brewster's angle을 기준으로 변화된 신호를 측정하여 상기 각각의 모드에서 샘플의 결함의 유/무를 검사한다.In addition, the optical module 160 is a detection module for acquiring a reflection or scattering signal and an image, and inspects the presence/absence of defects in the sample in each mode by measuring the changed signal based on the Brewster's angle.

또한 상기 광 생성부는 X-Ray의 파장 변화에 따른 Brewster's angle 조건을 예측하여 상기 샘플(10)의 입사각을 변화시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the light generating unit is characterized in that it changes the incident angle of the sample 10 by predicting the Brewster's angle condition according to the wavelength change of the X-ray.

또한 상기 샘플(10)은 단층 또는 다층의 박막 구조 등, 다양한 구조를 가지며 다층의 구조를 가지는 EUV 마스크 뿐만 아니라 반도체 Wafer를 포함한다.In addition, the sample 10 includes a semiconductor wafer as well as an EUV mask having a multilayer structure having various structures such as a single layer or a multilayer thin film structure.

또한 상기 광 생성부와 샘플 사이에는 극자외선의 입사각을 유지 또는 조절시키는 각도조절유닛(120);이 더 구비되되 광 생성부로부터 입사되는 극자외선의 입사각을 Brewster's angle로 유지시키는 것을 특징으로 한다.In addition, an angle adjustment unit 120 for maintaining or adjusting the incident angle of extreme ultraviolet rays between the light generating unit and the sample is further provided, but it is characterized in that the incident angle of the extreme ultraviolet rays incident from the light generating unit is maintained at Brewster's angle.

또한 상기 샘플(10)의 하부에는 상기 전송광선으로부터 샘플을 스캐닝 함으로써 샘플의 스캔 데이터를 획득하는 정밀 스캔부(130);가 더 구비되되 상기 정밀 스캔부(130)는 획득 된 스캔 데이터를 상기 연산처리부(180)에 송신한다.In addition, a precision scan unit 130 for acquiring scan data of a sample by scanning a sample from the transmission light is further provided below the sample 10, wherein the precision scan unit 130 calculates the obtained scan data. It transmits to the processing unit 180.

또한 상기 검출모듈(160)은 복수의 Aperture 나 TDI(Time delay and Integration) 센서를 사용한다.In addition, the detection module 160 uses a plurality of Aperture or Time Delay and Integration (TDI) sensors.

또한 상기 각도조절유닛(120)은 상기 광 생성부에서 생성된 광원을 반사시키는 반사체가 하나이상 배치된 것이되, 상기 광 생성부에서 생성된 편광을 가지는 광선을 입사할 경우, 상기 각각의 반사체는 편광에 따른 반사율 차이를 최소화하기 위해 그래이징 앵글(Grazing angle)로 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the angle control unit 120, one or more reflectors that reflect the light source generated by the light generating unit are disposed, and when the light having polarized light generated by the light generating unit is incident, each of the reflectors is It is characterized in that it is provided with a grazing angle in order to minimize a difference in reflectance according to polarization.

그리고 상기 검출모듈(160)과 샘플(10)의 사이에는 상기 반사광선의 경로상에 위치한 다층 박막미러(140);가 더 구비되되 상기 다층 박막미러(140)는 반사광선을 공간적으로 필터링하고, 필터링 된 반사광선을 상기 검출모듈로 전달함으로써 측정의 효율과 정확도를 향상시킬 수 있도록 한다.And between the detection module 160 and the sample 10, a multi-layered thin-film mirror 140 located on the path of the reflected light is further provided, wherein the multi-layered thin-film mirror 140 spatially filters and filters the reflected light. By transmitting the reflected light to the detection module, the efficiency and accuracy of the measurement can be improved.

또한 상기 다층 박막미러(140);는 박막이 하나이상 적층 된 다층의 구조의 반사체이면서 표면이 소정의 곡률을 가짐에 따라 상기 반사광선의 광 손실을 최소화하는 역할을 수행함과 동시에, 신호의 공간적 특성에 따라 검출되는 특성을 다르게 조절한다.In addition, the multi-layered thin-film mirror 140; is a reflector of a multi-layered structure in which one or more thin films are stacked, and as the surface has a predetermined curvature, it plays a role of minimizing the light loss of the reflected light, and at the same time, According to this, the detected characteristics are adjusted differently.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted in a conventional and dictionary meaning, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면 극초단파장의 광이 샘플에 입사됨에 있어서 광의 입사각을 Brewster's angle로 유지시키는 광학구성을 가짐에 따라, 반도체 소자의 결함 유무/ 및 종류를 높은 해상력으로 검사할 수 있으며 결과적으로 초미세 반도체 공정의 수율을 높이고 검사의 신뢰성을 향상하여 반도체 산업발전에 기여할 수 있는 반도체 소자의 결함 검사장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, according to the present invention, since the optical configuration that maintains the incident angle of the light at the Brewster's angle when the ultra-short wavelength light is incident on the sample, the presence/absence of defects in the semiconductor device and the type can be inspected with high resolution. As a result, it is possible to provide an apparatus for inspecting defects of semiconductor devices that can contribute to the development of the semiconductor industry by increasing the yield of the ultrafine semiconductor process and improving the reliability of inspection.

도 1은 본 발명의 반도체 소자의 결함 검사장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 반도체 소자의 결함 검사장치에 있어서 다층의 박막구조를 갖는 샘플의 검사상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 소자의 결함 검사장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 소자의 결함 검사장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 반도체 소자의 결함 검사장치에 있어서 편광을 입사하는 상태를 도시한 것이다.1 schematically shows the configuration of a defect inspection apparatus for a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 schematically shows an inspection state of a sample having a multi-layered thin film structure in the apparatus for inspecting defects of a semiconductor device of the present invention.
3 schematically shows a configuration of a defect inspection apparatus for a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
4 schematically shows the configuration of a defect inspection apparatus for a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
Fig. 5 shows a state in which polarized light is incident in the defect inspection apparatus for a semiconductor device of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the following examples are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely exemplary matters of the elements presented in the claims of the present invention, and are included in the technical idea throughout the specification of the present invention and the constitution of the claims. Embodiments including elements that can be substituted as equivalents in elements may be included in the scope of the present invention.

첨부된 도 1은 본 발명의 반도체 소자의 결함 검사장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically shows the configuration of a defect inspection apparatus for a semiconductor device of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명은 샘플(10)을 스캐닝하여 결함의 유/무 와 종류를 검사하는 검사장치(100)에 있어서, 홀을 통과하여 극초단파장의 광선을 생성시키는 광 생성부(110);와 상기 광 생성부로부터 입사되는 광선을 반사 또는 산란시키는 샘플(10);과 상기 샘플로부터 반사되는 광선을 검출하는 검출부(150);와 상기 검출부(150)로부터 검출된 결과를 처리하는 연산처리부(180);를 포함하되 상기 광 생성부(110)는 상기 샘플에 입사하는 광선의 입사각이 브루스터각(Brewster's angle)이 되도록 입사한다.Referring to FIG. 1, in the inspection apparatus 100 for inspecting the presence/absence and type of defects by scanning a sample 10, a light generation unit 110 for generating ultra-short-wavelength rays through a hole according to the present invention. And a sample 10 that reflects or scatters the light incident from the light generation unit; and a detection unit 150 that detects the light reflected from the sample; and an operation processing unit that processes the result detected from the detection unit 150 (180); Including, the light generating unit 110 is incident so that the incident angle of the light incident on the sample is Brewster's angle (Brewster's angle).

상기 검출부(150);는 상기 샘플로부터 광선을 수집하는 광학모듈(170);과 상기 광학모듈(170)에서 수집한 광이 입사되도록 배치된 검출모듈(160)을 포함한다.The detection unit 150; includes an optical module 170 for collecting light rays from the sample; and a detection module 160 arranged so that the light collected by the optical module 170 is incident.

이때 상기에서 검출부는 상기 검출모듈와 광학모듈 이외에도 그밖의 센서를 포함하는 샘플 및 신호의 특성을 검출하기 위한 복수의 센서 어레이(sensor array)일 수 있다.In this case, the detection unit may be a plurality of sensor arrays for detecting characteristics of samples and signals including other sensors in addition to the detection module and the optical module.

또한 상기 샘플(10)은 상기 광 생성부와 경사를 갖도록 배치되되, 상기 광 생성부의 입사각에 의해 위치가 결정되며 상기 샘플은 상기 광 생성부로부터 입사되는 입사광선을 일부 반사시킴으로써 반사광선;을 발생시키고 또한 상기 광 생성부로부터 입사되는 입사광의 일부를 투과시킨다.In addition, the sample 10 is disposed so as to have an inclination with the light generating unit, the position is determined by the incident angle of the light generating unit, and the sample partially reflects the incident light incident from the light generating unit to generate a reflected ray; In addition, a part of the incident light incident from the light generating unit is transmitted.

그리고 상기 검출모듈(160)은 상기 샘플(10)에서 반사 또는 산란된 광선으로부터 샘플의 이미지 및 반사 또는 산란 된 신호를 측정하고 상기 연산처리부에 송신한다.In addition, the detection module 160 measures the image of the sample and the reflected or scattered signal from the light reflected or scattered from the sample 10 and transmits it to the operation processing unit.

또한 상기 검출모듈(160)은 상기 반사광선의 Brightfield를 측정하는 제1검사모드;와 상기 반사광선의 Darkfield를 측정하는 제2검사모드;를 구비함에 따라 상기 각각의 검사모드로부터 샘플의 결함을 검출한다.In addition, the detection module 160 includes a first inspection mode for measuring the brightfield of the reflected light; and a second inspection mode for measuring the darkfield of the reflected light, thereby detecting defects in the sample from each of the inspection modes.

상기 광 생성부(110)는 입사광을 생성하여 상기 샘플로 입사하되, 이때 상기 샘플에 입사되는 입사광의 입사각은 Brewster's angle로 입사되는 것을 특징으로 한다.The light generating unit 110 generates incident light and is incident on the sample, and at this time, the incident light incident on the sample is incident at a Brewster's angle.

상기 검출모듈(160)은 복수의 Aperture 나 TDI(Time delay and Integration) 센서를 사용한다.The detection module 160 uses a plurality of Aperture or Time Delay and Integration (TDI) sensors.

첨부된 도 2는 본 발명의 반도체 소자의 결함 검사장치에 있어서 다층의 박막구조를 갖는 샘플의 검사상태를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 2 schematically shows an inspection state of a sample having a multi-layered thin film structure in the apparatus for inspecting defects of a semiconductor device of the present invention.

도 2를 참조하면 상기 샘플(10)은 단층 또는 다층의 박막 구조 등, 다양한 구조를 가질 수 있으며, 다층의 구조를 가지는 EUV 마스크뿐만 아니라 반도체 Wafer를 포함한다.Referring to FIG. 2, the sample 10 may have various structures such as a single layer or a multilayer thin film structure, and includes a semiconductor wafer as well as an EUV mask having a multilayer structure.

또한 상기 광 생성부(110)는 극자외선 광원(X-ray)을 생성하여 샘플로 입사시키되 상기 샘플의 표면과의 수직선('L'line)은 상기 입사광의 중심선('C' line)과 특정각도는 극자외선의 Brewster's angle이 되도록 샘플(10)에 배치한다.In addition, the light generation unit 110 generates an extreme ultraviolet light source (X-ray) and makes it incident on the sample, but the vertical line ('L'line) with the surface of the sample is a specific line with the center line ('C' line) of the incident light. The angle is placed on the sample 10 so as to be the Brewster's angle of extreme ultraviolet rays.

상기 브루스터각(Brewster's angle)은,

Figure 112019063455524-pat00002
,(여기서 n: 굴절율)이되 상기 브루스터각은 샘플의 굴절율에 따라 결정된다.The Brewster's angle,
Figure 112019063455524-pat00002
, (Where n: refractive index), but the Brewster angle is determined according to the refractive index of the sample.

그리고 상기 광학모듈(160)은 반사 또는 산란 신호 및 이미지를 획득하기 위한 검출모듈이며 Brewster's angle을 기준으로 변화된 신호를 측정하여 상기 각각의 모드에서 샘플의 결함의 유/무를 검사한다.In addition, the optical module 160 is a detection module for acquiring a reflection or scattering signal and an image, and measures the changed signal based on the Brewster's angle to check the presence/absence of defects in the sample in each mode.

상기에서 광 생성부는 X-Ray의 파장 변화에 따른 Brewster's angle 조건을 예측하여 상기 샘플(10)의 입사각을 변화시키는 것을 특징으로 한다.In the above, the light generating unit is characterized in that the incidence angle of the sample 10 is changed by predicting the Brewster's angle condition according to the wavelength change of the X-ray.

도2의 (a)를 참조하면 상기 Brewster's angle로 입사되는 입사광선은 샘플(10)에 결함이 없는 경우, 상기 입사광선이 상기 샘플을 투과하고 반사율이 0이 되어 상기 검출모듈(160)에 의해 검출되는 이미지와 상기 광학모듈(170)에 의해 검출되는 신호가 없는 것을 특징으로 한다.Referring to Figure 2 (a), when there is no defect in the sample 10, the incident light incident at the Brewster's angle is transmitted through the sample and the reflectance becomes 0, and the detection module 160 It is characterized in that there is no image to be detected and a signal to be detected by the optical module 170.

도 2의(b)를 참조하면 샘플(10)에 결함이 존재하는 경우 반사율 값이 변화하여 상기 검출모듈(160);에 이미지가 검출되거나 또는/및 상기 광학모듈(170)에 신호가 검출되는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 2(b), when a defect exists in the sample 10, the reflectance value changes and an image is detected in the detection module 160; or/and a signal is detected in the optical module 170. It is characterized by that.

첨부된 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 소자의 결함 검사장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.3 schematically shows the configuration of a defect inspection apparatus for a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

도 3의(a)를 참조하면 상기 광 생성부와 샘플 사이에는 극자외선의 입사각을 유지 또는 조절시키는 각도조절유닛(120);이 더 구비될 수 있으며, 상기 각도조절 유닛은 광 생성부로부터 입사되는 극자외선의 입사각을 Brewster's angle로 유지시키는 기능을 수행한다.Referring to FIG. 3A, an angle adjusting unit 120 for maintaining or adjusting the incident angle of extreme ultraviolet rays between the light generating unit and the sample may be further provided, and the angle adjusting unit is incident from the light generating unit. It performs the function of maintaining the incident angle of extreme ultraviolet rays at the Brewster's angle.

또한 상기 샘플(10)의 하부에는 상기 전송광선으로부터 샘플을 스캐닝 함으로써 샘플의 스캔 데이터를 획득하는 정밀 스캔부(130);가 더 구비되되 상기 정밀 스캔부(130)는 획득 된 스캔 데이터를 상기 연산처리부(180)에 송신한다.In addition, a precision scan unit 130 for acquiring scan data of a sample by scanning a sample from the transmission light is further provided below the sample 10, wherein the precision scan unit 130 calculates the obtained scan data. It transmits to the processing unit 180.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 각도조절유닛(120)은 상기 광 생성부에서 생성된 광원을 반사시키는 반사체가 하나이상 배치된 것이되, 상기 광 생성부에서 생성된 편광을 가지는 광선을 입사할 경우, 상기 각각의 반사체는 편광에 따른 반사율 차이를 최소화하기 위해 Grazing angle로 구비되는 것을 특징으로 한다.To explain this in more detail, the angle control unit 120 is one or more reflectors that reflect the light source generated by the light generating unit is disposed, when the light beam having polarization generated by the light generating unit is incident , Each of the reflectors is characterized in that it is provided at a grazing angle to minimize a difference in reflectance according to polarization.

또한 상기 정밀 스캔부(130)는 상기 샘플의 결함을 검사함에 있어서, 샘플을 이동시킬 수 있는 이동모듈과 상기 샘플의 이동 방향, 이동속도 등을 감지하는 엔코더(Encoder)를 포함한다.In addition, the precision scan unit 130 includes a moving module capable of moving a sample and an encoder detecting a moving direction and a moving speed of the sample when inspecting for defects in the sample.

상기에서 정밀 스캔부는 상기 엔코더를 이용하여 결함이 측정된 샘플의 위치를 측정하여 검사를 수행한다.In the above, the precision scan unit performs inspection by measuring the position of the sample on which the defect is measured using the encoder.

도 3의 (b)를 참조하면 본 발명의 검사장치 구성에 있어서 상기 검출부는 검출모듈(160)이 생략 된 하나의 싱글 센서로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 하나의 싱글센서는 빛의 강도(Intensity)를 측정하는 광학모듈(170)인 것을 특징으로 한다.Referring to (b) of FIG. 3, in the configuration of the inspection apparatus of the present invention, the detection unit may be formed of a single sensor from which the detection module 160 is omitted, wherein the single sensor is the intensity of light. It characterized in that it is an optical module 170 for measuring.

첨부된 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반도체 소자의 결함 검사장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.4 schematically shows the configuration of a defect inspection apparatus for a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

그리고 상기 검출모듈(160)과 샘플(10)의 사이에는 상기 반사광선의 경로상에 위치한 다층 박막미러(140);가 더 구비될 수 있다.In addition, a multilayer thin film mirror 140 positioned on the path of the reflected light beam may be further provided between the detection module 160 and the sample 10.

상기에서 다층 박막미러(140)는 반사광선을 공간적으로 필터링하고, 필터링 된 반사광선을 상기 검출모듈로 전달함으로써 측정의 효율과 정확도를 향상시킬 수 있도록 한다.In the above, the multilayer thin film mirror 140 spatially filters the reflected light and transmits the filtered reflected light to the detection module, thereby improving the efficiency and accuracy of measurement.

또한 상기 다층 박막미러(140);는 박막이 하나이상 적층 된 다층의 구조의 반사체이면서 표면이 소정의 곡률을 가짐에 따라 상기 반사광선의 광손실을 최소화하는 역할을 수행함과 동시에, 신호의 공간적 특성에 따라 검출되는 특성을 다르게 조절한다.In addition, the multi-layered thin-film mirror 140; is a reflector of a multi-layered structure in which one or more thin films are stacked and the surface has a predetermined curvature, thereby minimizing the optical loss of the reflected light, and at the same time, the spatial characteristics of the signal According to this, the detected characteristics are adjusted differently.

도 5는 본 발명의 반도체 소자의 결함 검사장치에 있어서 편광을 입사하는 상태를 도시한 것이다.Fig. 5 shows a state in which polarized light is incident in the defect inspection apparatus for a semiconductor device of the present invention.

도 5의 (a)는 p파와 s파 편광을 생성하여 샘플에 입사하는 상태를 도시한 것이고 도5의 (b)는 p파 편광을 생성하여 결함이 존재하는 샘플에 입사하는 상태를 도시한 것이며 도 5의 (c)는 p파 편광을 생성하여 결함이 존재하지 않는 샘플에 입사하는 상태를 도시한 것이다.FIG. 5(a) shows a state in which p-wave and s-wave polarized light are generated and incident on the sample, and FIG. 5(b) shows a state in which p-wave polarized light is generated and incident on a sample with defects. FIG. 5C shows a state in which p-wave polarization is generated and incident on a sample without defects.

도 5의 (a)를 참조하면 상기 광 생성부(110)는 지면에 수직으로 진동하는 p파와 수평으로 진동하는 s파를 갖는 입사광을 생성하고 상기 샘플로 입사한다.Referring to FIG. 5A, the light generating unit 110 generates incident light having a p-wave vibrating perpendicularly to the ground and an s-wave vibrating horizontally and incident on the sample.

또한 상기 s파를 갖는 입사광은 브루스터각으로 입사된 후에 샘플의 결함 유무에 따라 반사 및 투과되는 비율이 변경되며, 상기 p파를 갖는 입사광은 샘플의 결함이 없을 경우 전부 투과한다.In addition, after the incident light having the s-wave is incident at the Brewster angle, the ratio of reflection and transmission is changed according to the presence or absence of defects in the sample, and the incident light having the p-wave is all transmitted when there is no defect in the sample.

또한 다른 방법으로 도 5의 (b)를 참조하면 상기 광 생성부(110)는 지면에 수직으로 진동하는 p파만을 갖는 입사광을 생성하고 상기 샘플로 입사한다.In addition, referring to FIG. 5B as another method, the light generating unit 110 generates incident light having only a p-wave vibrating perpendicularly to the ground and enters the sample.

상기 입사광이 p파만을 갖는 선형편광을 보유한 상태에서 상기 샘플로 입사되며, 상기 p파만을 갖는 입사광은 브루스터각으로 입사된 후에 샘플에 결함이 없는 부위에서는 입사광이 투과되고, 샘플에 결함이 있는 부위에서는 상기 입사광이 반사 또는 산란된다.The incident light is incident on the sample while holding the linearly polarized light having only p-waves, and after the incident light having only p-waves is incident at Brewster's angle, the incident light is transmitted through the defect-free area of the sample, and the defective area of the sample At, the incident light is reflected or scattered.

따라서 입사광이 p파만을 갖을 경우에는 샘플의 결함을 좀더 쉽게 판단할 수 있는 장점이 있음에 따라 상기 샘플에서 반사 또는 산란된 빔을 검출함으로써 샘플의 결함 유무를 판단할 수 있다.Therefore, when the incident light has only p-waves, it is possible to more easily determine the defects of the sample. Accordingly, it is possible to determine the presence or absence of defects in the sample by detecting a beam reflected or scattered from the sample.

도 5의 (c)를 참조하면 상기 광 생성부(110)는 지면에 수직으로 진동하는 p파만을 갖는 입사광을 생성하고 상기 샘플로 입사한다.Referring to FIG. 5C, the light generating unit 110 generates incident light having only a p-wave vibrating perpendicularly to the ground and enters the sample.

이때 상기 샘플에 결함이 존재하지 않을 경우, 상기 입사광이 모두 투과되어 본 발명의 검출장치에 검출되지 않는 것을 특징으로 한다.At this time, if there is no defect in the sample, all of the incident light is transmitted and is not detected by the detection apparatus of the present invention.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and within the technical idea of the present invention, by those of ordinary skill in the art. It is clear that modifications or improvements are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.All simple modifications to changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

10 샘플
100 검사장치
110 광 생성부
120 각도조절유닛
130 정밀 스캔부
140 다층 박막미러
150 검출부
160 검출모듈
170 광학모듈
180 연산처리부10 samples
100 inspection device
110 light generator
120 angle adjustment unit
130 Precision Scanning Unit
140 Multi-layer thin-film mirror
150 detection unit
160 detection module
170 optical module
180 Operation processing unit

Claims (10)

샘플(10)을 스캐닝하여 결함의 유/무 와 종류를 검사하는 검사장치(100)에 있어서,
홀을 통과하여 극초단파장의 광선을 생성시키는 광 생성부(110);와
상기 광 생성부로부터 입사되는 광선을 반사 또는 산란시키는 샘플(10);과
상기 샘플로부터 반사되는 광선을 검출하는 검출부(150);와
상기 검출부(150)로부터 검출된 결과를 처리하는 연산처리부(180);를 포함하되, 상기 광 생성부(110)는 상기 샘플에 입사하는 광선의 입사각이 브루스터각(Brewster's angle)이 되도록 입사하되,
상기 검출부(150);는
상기 샘플로부터 광선을 수집하는 광학모듈(170);과 상기 광학모듈(170)에서 수집한 광이 입사되도록 배치된 검출모듈(160)을 포함하며,
상기 샘플(10)은
입사광의 중심선('C' line)에 경사를 갖도록 배치되되, 상기 샘플의 표면과의 수직선('L'line)은 상기 입사광의 중심선('C' line)과 특정각도를 이루도록 배치되며
상기 샘플은 결함의 유무에 따라 상기 광 생성부로부터 입사되는 입사광선을 일부 반사시킴으로써 반사광선;을 발생시키고
또한 상기 광 생성부로부터 입사되는 입사광을 투과시키며,
상기 검출모듈(160)은
상기 반사광선의 브라이트필드(Brightfield)를 측정하는 제1검사모드;와
상기 반사광선의 다크필드(Darkfield)를 측정하는 제2검사모드;를 구비함에 따라
상기 각각의 검사모드로부터 샘플의 결함을 검출하되
상기 광 생성부(110)에서 생성되어 샘플로 입사되는 상기 입사광은 지면에 수직으로 진동하는 p파만을 갖는 선형편광을 보유한 상태에서 상기 샘플로 입사시킨후에 샘플에 결함이 있을 경우 반사 또는 산란되며,
상기 광 생성부(110)와 상기 샘플(10) 사이에는 입사각을 유지 또는 조절시키는 각도조절유닛(120);이 더 구비되되,
상기 각도조절유닛(120)은 상기 광 생성부에서 생성된 광원을 반사시키는 반사체가 하나이상 배치된 것이며, 상기 각각의 반사체는 편광에 따른 반사율 차이를 최소화하기 위해 그레이징 앵글(Grazing angle)로 입사되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검사 장치.In the inspection apparatus 100 for scanning the sample 10 to inspect the presence/absence and type of defects,
A light generating unit 110 for generating a light beam of ultra-short wavelength through the hole; And
A sample 10 reflecting or scattering the light incident from the light generating unit; and
A detection unit 150 that detects light rays reflected from the sample; and
An operation processing unit 180 for processing the result detected from the detection unit 150, wherein the light generating unit 110 is incident so that the incident angle of the light incident on the sample is Brewster's angle,
The detection unit 150;
And an optical module 170 for collecting light rays from the sample; and a detection module 160 arranged so that the light collected by the optical module 170 is incident,
The sample 10 is
It is arranged so as to have an inclination to the center line ('C' line) of the incident light, and the vertical line ('L'line) with the surface of the sample is arranged to form a specific angle with the center line ('C' line) of the incident light.
The sample generates reflected light by partially reflecting the incident light incident from the light generating unit according to the presence or absence of a defect.
In addition, the incident light incident from the light generating unit is transmitted,
The detection module 160 is
A first inspection mode for measuring a brightfield of the reflected light; and
As a second inspection mode for measuring the dark field of the reflected light;
To detect defects in the sample from each of the above inspection modes,
The incident light generated by the light generating unit 110 and incident on the sample is reflected or scattered when there is a defect in the sample after entering the sample while holding a linearly polarized light having only a p-wave vibrating perpendicular to the ground,
An angle adjustment unit 120 for maintaining or adjusting an incident angle between the light generating unit 110 and the sample 10; is further provided,
In the angle control unit 120, one or more reflectors that reflect the light source generated by the light generating unit are disposed, and each of the reflectors is incident at a grazing angle in order to minimize a difference in reflectance according to polarization. A semiconductor device defect inspection apparatus, characterized in that provided so as to be. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서
상기 광 생성부(110)는
극자외선 광원(X-ray)을 생성하여 샘플로 입사시키되
상기 샘플의 표면과의 수직선('L'line)은 상기 입사광의 중심선('C' line)과 특정각도는 극자외선의 Brewster's angle이 되도록 샘플(10)에 배치하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검사 장치.The method of claim 1
The light generation unit 110
An extreme ultraviolet light source (X-ray) is generated and incident on the sample
A defect of a semiconductor device, characterized in that the vertical line ('L'line) with the surface of the sample is arranged on the sample 10 so that the center line ('C' line) of the incident light and a specific angle are Brewster's angle of extreme ultraviolet rays. Inspection device. 제6항에 있어서
상기 브루스터각(Brewster's angle)은,
Figure 112019063455524-pat00003
,(여기서 n: 굴절율)이되
상기 브루스터각은 샘플의 굴절율에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검사 장치.According to claim 6
The Brewster's angle,
Figure 112019063455524-pat00003
,(Where n: refractive index)
The Brewster angle is a defect inspection apparatus for a semiconductor device, characterized in that determined according to the refractive index of the sample. 제7항에 있어서
상기 광 생성부(110)는,
편광을 조절하여 P 편광을 가지는 극자외선(EUV) 또는 X-Ray를 생성하되 해당 광원의 파장은 수십 nm 파장 대역인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검사 장치.According to claim 7
The light generation unit 110,
An apparatus for inspecting defects of a semiconductor device, characterized in that the polarization is adjusted to generate extreme ultraviolet (EUV) or X-ray having P polarization, but the wavelength of the corresponding light source is in a wavelength band of several tens of nm. 삭제delete 제8항에 있어서
상기 검출모듈(160)은 반사 또는 산란 신호 및 이미지를 획득하기 위한 검출모듈이며
Brewster's angle을 기준으로 변화된 신호를 측정하여 샘플의 결함의 유/무를 검사하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검사 장치.
According to claim 8
The detection module 160 is a detection module for acquiring a reflection or scattering signal and an image
A defect inspection apparatus for a semiconductor device, characterized in that for inspecting the presence/absence of a defect in a sample by measuring a changed signal based on a Brewster's angle.
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