KR102316146B1 - 표면 검사용 광학 모듈 및 이를 포함하는 표면 검사 장치 - Google Patents

Abstract

1/4 파장판 및 거울을 이용하여, 피검사 기판에 조사되는 광의 효율을 증가시킬 수 있는 표면 검사용 광학 모듈을 제공하는 것이다. 상기 표면 검사용 광학 모듈은 제1 광을 피검사 기판에 조사하는 제1 광원부로서, 상기 제1 광을 생성하는 제1 광원과 상기 제1 광의 경로를 바꿔주는 제1 광속 분리기(beam splitter)를 포함하는 제1 광원부, 제1 방향으로 편광된 제2 광을 상기 피검사 기판에 조사하는 제2 광원부, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 편광된 제3 광을 상기 피검사 기판에 제공하는 편광 방향 변환부로서, 상기 제3 광은 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 상기 제2 광의 편광 방향을 변환시킨 편광 방향 변환부, 및 상기 제1 광이 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 제4 광과, 상기 제2 광이 상기 피검사 기판에서 산란되어 나온 제5 광과, 상기 제3 광이 상기 피검사 기판에서 산란되어 나온 제6 광을 검출하는 검출부를 포함한다.

Description

표면 검사용 광학 모듈 및 이를 포함하는 표면 검사 장치{Optical module for surface inspection and surface inspection apparatus including the same}

본 발명은 표면 검사용 광학 모듈 및 이를 포함하는 표면 검사 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로, 명시야(bright-field) 및 암시야(dark-field) 표면 검사용 광학 모듈 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이다.

최근 반도체 제조 공정 및 디스플레이 제조 공정이 세분화되고 정밀해짐에 따라, 공정 중 발생하는 결함에 의해 제품의 신뢰성 및 생산 수율이 점점 더 큰 영향을 받고 있다.

따라서, 반도체 제조 공정 및 디스플레이 제조 공정 전에 발생한 결함 및/또는 제조 공정 중에 발생하는 결함을 검출하는 공정에 대해, 더욱 더 정밀한 수준이 요구되고 있으며, 검사 종류와 방법 또한 검출하고자 하는 결함의 특성에 따라서 세분화되고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 1/4 파장판 및 거울을 이용하여, 피검사 기판에 조사되는 광의 효율을 증가시킬 수 있는 표면 검사용 광학 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 명시야 광원에 대해서는 50%의 투과율을 갖고, 암시야 광원에 대해서는 90% 이상의 투과율을 갖는 이색성의 광속 분리기를 이용하여, 암시야 광원에 의한 광학적 신호의 검출 효율을 증가시킬 수 있는 표면 검사용 광학 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 상기 표면 검사용 광학 모듈을 포함하는 표면 검사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 표면 검사용 광학 모듈의 일 태양(aspect)은 제1 광을 피검사 기판에 조사하는 제1 광원부로서, 상기 제1 광을 생성하는 제1 광원과 상기 제1 광의 경로를 바꿔주는 제1 광속 분리기(beam splitter)를 포함하는 제1 광원부, 제1 방향으로 편광된 제2 광을 상기 피검사 기판에 조사하는 제2 광원부, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 편광된 제3 광을 상기 피검사 기판에 제공하는 편광 방향 변환부로서, 상기 제3 광은 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 상기 제2 광의 편광 방향을 변환시킨 편광 방향 변환부, 및 상기 제1 광이 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 제4 광과, 상기 제2 광이 상기 피검사 기판에서 산란되어 나온 제5 광과, 상기 제3 광이 상기 피검사 기판에서 산란되어 나온 제6 광을 검출하는 검출부를 포함한다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제4 광과, 상기 제5 광과, 상기 제6 광은 상기 제1 광속 분리기를 통과하여 상기 검출부에 도달한다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 편광 방향 변환부는 1/4 파장판(quarter wave plate)과 오목 거울을 포함한다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 광속 분리기는 이색성 광속 분리기(dichroic beam splitter)이고, 상기 제4 광에 대한 상기 제1 광속 분리기의 투과율은 50%이고, 상기 제5 광 및 상기 제6 광에 대한 상기 제1 광속 분리기의 투과율은 90% 이상이다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제4 광과, 상기 제5 광과, 상기 제6 광이 상기 검출부에 검출되기 전에 경유하는 제2 광속 분리기를 더 포함하고, 상기 검출부는 제1 감지기와 제2 감지기를 포함한다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 광속 분리기는 편광 광속 분리기이고, 상기 편광 광속 분리기는 상기 제5 광을 투과시키고, 상기 제6 광은 반사시키고, 상기 제1 감지기는 상기 제5 광을 검출하고, 상기 제2 감지기는 상기 제6 광을 검출한다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 광속 분리기는 이색성 광속 분리기이고, 상기 이색성 광속 분리기는 상기 제5 광 및 상기 제6 광을 투과시키고, 상기 제4 광을 반사시키고, 상기 제1 감지기는 상기 제5 광 및 상기 제6 광을 검출하고, 상기 제2 감지기는 상기 제4 광을 검출한다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 광속 분리기를 경유한 상기 제5 광 및 상기 제6 광이 경유하는 편광 광속 분리기를 더 포함하고, 상기 편광 광속 분리기는 상기 제5 광은 반사시키고, 상기 제6 광은 투과시킨다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 광원부는 제2 광원과, 편광 광속 분리기(polarizing beam splitter)와, 광속 덤퍼(beam dumper)를 포함하고, 상기 제2 광원은 레이저 광원이고, 상기 편광 광속 분리기는 상기 제2 광을 투과시키고, 상기 제3 광을 반사시키고, 상기 광속 덤퍼는 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 상기 제3 광을 흡수한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 표면 검사용 광학 모듈의 다른 태양은 제1 광을 피검사 기판에 조사하는 제1 광원부로서, 상기 제1 광을 생성하는 제1 광원과 상기 제1 광의 경로를 바꿔주는 제1 이색성 광속 분리기를 포함하는 제1 광원부, 제2 광을 상기 기판에 조사하는 제2 광원부, 및 상기 제1 광이 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 제3 광과, 상기 제2 광이 상기 피검사 기판에서 산란되어 나온 제4 광을 검출하는 검출부를 포함하고, 상기 제3 광 및 상기 제4 광은 상기 제1 이색성 광속 분리기를 통과하여 상기 검출부에 도달하고, 상기 제3 광에 대한 상기 제1 이색성 광속 분리기의 투과율은 50%이고, 상기 제4 광에 대한 상기 제1 이색성 광속 분리기의 투과율은 90% 이상이다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 도 1의 편광 방향 변환부를 통과함에 따른 광의 편광 방향 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 도 1의 제2 광의 진행 방향과 편광 방향의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 도 2의 제3 광의 진행 방향과 편광 방향의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 표면 검사 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하에서, 도 1 내지 도 3b를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다. 도 2는 도 1의 편광 방향 변환부를 통과함에 따른 광의 편광 방향 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 도 1의 제2 광의 진행 방향과 편광 방향의 관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 도 1의 제3 광의 진행 방향과 편광 방향의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3b를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈(1)은 제1 광원부(110)와, 제2 광원부(120)와, 편광 방향 변환부(130)와, 검출부(140)와, 대물 렌즈(150) 등을 포함한다.

제1 광원부(110)는 피검사 기판(100)에 제1 광(L1)을 조사할 수 있다. 제1 광원부(110)는 제1 광원(111)과, 제1 광속 분리기(beam splitter)(112) 등을 포함할 수 있다.

제1 광원(111)은 제1 광(L1)을 생성한다. 제1 광원(111)은 예를 들어, 램프(lamp) 등의 빛을 발생시키는 다양한 종류가 될 수 있다. 제1 광원(111)은 예를 들어, LED(Light Emitting Diode) 램프, 텅스텐 할로겐(Tungsten Halogen) 램프, 제논(Xenon) 램프 등이 될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

제1 광원(111)은 다양한 색을 갖는 제1 광(L1)을 생성할 수 있다. 하지만, 설명의 편의성을 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 표면 검사용 광학 모듈에서, 제1 광원(111)은 백색 광원인 것으로 설명한다.

제1 광속 분리기(112)는 제1 광원(111)에서 생성된 제1 광(L1)의 경로를 바꿔줄 수 있다. 제1 광속 분리기(112)는 제1 광(L1)의 경로를 바꿔주고, 경로가 바뀐 제1 광(L1)은 피검사 기판(100)에 조사될 수 있다.

제1 광속 분리기(112)는 제1 광(L1)의 일부를 반사시키고, 나머지는 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 광속 분리기(112)는 제1 광원(111)에서 발생된 제1 광(L1)의 50%는 반사하고, 제1 광원(111)에서 발생된 제1 광(L1)의 50%는 투과시킬 수 있다. 즉, 제1 광원(111)에서 발생된 50%의 제1 광(L1)은 제1 광속 분리기(112)에 반사되어, 피검사 기판(100)에 조사될 수 있다.

제1 광(L1)이 제1 광속 분리기(112)를 경유하면서 발생할 수 있는 현상으로 반사 및 투과만을 가정하였다. 이를 통해, 제1 광원(111)에서 발생된 제1 광(L1)의 50%는 투과하고, 나머지는 반사되는 것으로 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 광(L1)이 제1 광속 분리기(112)에 의해 일부 흡수된다면, 제1 광(L1)의 반사 비율 및 투과 비율을 50%보다 작아질 수 있음은 물론이다.

제1 광속 분리기(112)에 반사된 제1 광(L1)은 대물 렌즈(150)를 통과하여 피검사 기판(100)에 조사된다.

제1 광원(111)과 제1 광속 분리기(112) 사이에는, 제1 광원(111)에서 발생된 제1 광(L1)을 집광할 수 있도록 렌즈가 배치될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

피검사 기판(100)은 예를 들어, 실리콘 기판, 실리콘게르마늄 기판, SOI(Silicon On Insulator) 기판, 갈륨비소 기판, 디스플레이용 유리 기판 등의 강성 기판이거나 가요성 기판 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 피검사 기판(100)은 표면에 형성된 패턴을 포함할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다(즉, 실질적으로 평평할 수도 있다).

제1 광원부(110)가 제공하는 제1 광(L1)은 피검사 기판(100)에 조사되어, 명시야 이미지(Bright Field Image)를 만드는데 사용될 수 있다.

제2 광원부(120)은 피검사 기판(100)에 제2 광(L2)을 조사할 수 있다. 피검사 기판(100)에 조사되는 제2 광(L2)은 제1 방향(X)으로 편광된 광일 수 있다. 즉, 제2 광(L2)은 제1 방향(X)으로 선형 편광된 광일 수 있다.

제2 광원부(120)는 제2 광원(121)과, 제1 렌즈(122) 등을 포함할 수 있다.

제2 광원(121)은 제2 광(L2)을 생성할 수 있다. 제2 광원(121)은 예를 들어, 레이저 광원일 수 있다. 제2 광원(121)은 예를 들어, 헬륨네온(HeNe) 레이저, 아르곤(Ar) 레이저, 다양한 파장의 레이저 다이오드(LD, Laser Diode) 등이 될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

제2 광원(121)에서 생성된 제2 광(L2)이 제1 방향(X)으로 편광된 광일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2 광원(121)에서 생성된 레이저를 광학적 아이솔레이터(optical isolator)(124)를 통과시킴으로써, 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)이 생성될 수도 있다.

도 1에서, 광학적 아이솔레이터(124)가 제2 광원(121)과 연결되어, 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)을 생성하는 것으로 도시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

즉, 제2 광원(121)의 설치 방향에 조절함으로써, 제2 광원(121)에서 생성된 제2 광(L2)의 편광 방향을 제1 방향(X)으로 조절할 수 있으므로, 광학적 아이솔레이터(124)가 사용되지 않을 수 있다.

본 발명의 실시예들에 관한 설명에서, 제2 광(L2)이 피검사 기판(100)에 조사되는 제2 광(L2)의 입사면(incident plane)은 Y - Z 면일 수 있다.

제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)은 제2 광(L2)의 입사면의 법선과 평행한 광일 수 있다. 제2 광(L2)의 입사면의 법선과 평행한 제2 광(L2)은 "S polarized light"일 수 있다.

이 후에 설명이 되겠지만, 제2 광(L2)의 입사면과 평행하면서 제2 광(L2)의 진행 방향에 수직인 제2 방향(Y) 또는 제3 방향(A)으로 편광된 광은 "P polarized light"일 수 있다. 여기에서, 제3 방향(A)은 제2 광(L2)이 제1 거울(123)에 반사되어 진행 방향이 바뀜으로써 정의되는 제1 방향(X)과 수직인 임의의 방향일 수 있다. 제3 방향(A)는 제2 광(L2)의 진행 방향과 수직임과 동시에, 제1 방향(X)과도 수직이다.

도 1에서 도시된 것을 참고하면, 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)은 "S polarized light"일 수 있지만, 설명의 편의성을 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)은 "P polarized light"일 수 있음은 물론이다.

제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)은 제1 광원부(110)에 포함된 제1 광속 분리기(112)를 경유하지 않는다.

제1 렌즈(122)는 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)을 선형 집속(line focused) 광으로 만들어 줄 수 있다. 즉, 제1 렌즈(122)를 통과한 제2 광(L2)은 일방향으로 길게 연장된 직사각형 모양의 광일 수 있다.

제2 광(L2)을 선형 집속 광으로 만들어주기 위해, 제1 렌즈(122)는 예를 들어, 원통형 렌즈(cylindrical lens)일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

제1 렌즈(122)과 피검사 기판(100) 사이에, 선형 집속된 제2 광(L2)의 경로를 바꿔주기 위해, 제1 거울(123)이 배치될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

즉, 제2 광원(121)의 광축이 피검사 기판(100)에 비스듬하게 놓이도록 제2 광원(121)을 설치할 경우, 제1 렌즈(122)를 통과한 제2 광(L2)은 제1 거울(123)에 반사되지 않고, 피검사 기판(100)에 조사될 수 있다.

제2 광원부(120)가 제공하는 제2 광(L2)은 피검사 기판(100)에 조사되어, 암시야 이미지(Dark Field Image)를 만드는데 사용될 수 있다.

편광 방향 변환부(130)는 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)의 입사면(Y Z 면)과 수직인 제3_1 방향(B)으로 편광된 제3 광(L3)을 피검사 기판(100)에 제공할 수 있다. 여기에서, 제3_1 방향(B)은 제2 광(L2)이 피검사 기판(100)에 반사되어 진행 방향이 바뀜으로써 정의되는 제1 방향(X)과 수직인 임의의 방향일 수 있다. 제3_1 방향(B)는 제3 광(L3)의 진행 방향과 수직임과 동시에, 제1 방향(X)과도 수직이다.

편광 방향 변환부(130)는 피검사 기판(100)에서 반사되어 나온 제2 광(L2_1)을 이용하여, 제3 광(L3)을 피검사 기판(100)에 제공할 수 있다. 다시 말하면, 제3 광(L3)은 피검사 기판(100)에서 반사되어 나온 제2 광(L2_1)의 편광 방향을 변환시킨 광일 수 있다.

편광 방향 변환부(130)는 1/4 파장판(quarter wave plate)(131)과 제2 거울(132) 등을 포함할 수 있다.

편광 방향 변환부(130)를 통과함으로써, 제1 방향(X)으로 편광된 반사된 제2 광(L2-1)이 제2 광(L2)의 입사면(Y - Z 면)과 평행하면서 제3 광(L3)의 진행 방향에 수직인 제3_1 방향(B)으로 편광된 제3 광(L3)으로 변환되는 과정을 도 2를 참고하여 설명한다.

먼저, 피검사 기판(100)에 반사되어 나온 제2 광(L2_1)은 도 2의 (a)에서 도시되는 것과 같이, 제1 방향(X)으로 선형 편광된 광이다.

이 후, 제1 방향(X)으로 선형 편광된 제2 광(L2_1)이 1/4 파장판(131)을 통과하게 되면, 도 2의 (b)에서 도시되는 것과 같이 원형 편광된 광으로 변화하게 된다. 제2 광(L2_1)이 1/4 파장판(131)을 통과하면서 선형 편광에서 원형 편광으로 변화하는 것은 1/4 파장판(131)의 특성 행렬의 영향을 받기 때문이다. 즉, 1/4 파장판(131)을 이루는 물질의 광학적 성질로 인해, 선형 편광되어 있던 광이 원형 편광된 광으로 변환되게 된다.

이어서, 원형 편광된 광은 제2 거울(132)에 반사되어, 1/4 파장판(131)에 재입사되게 된다. 이 때, 제2 거울(132)은 예를 들어, 오목 거울일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2 거울(132)과 1/4 파장판(131) 사이의 거리를 조절해줌으로써, 원형 편광된 광이 발산되지 않고, 1/4 파장판(131)에 재입사될 수 있다.

도 1에서, 오목 거울인 제2 거울(132)과 1/4 파장판(131)에 다른 광학적 도구가 배치되지 않는 것으로 도시하였지만, 설명의 편의성을 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다.

만약, 제2 거울(132)이 오목 거울이 아닐 경우, 제2 거울(132)과 1/4 파장판(131) 사이에 다른 광학적 도구(예를 들어, 렌즈 등) 등을 추가적으로 배치함으로써, 원형 편광된 광을 발산시키지 않고, 1/4 파장판(131)에 재입사시킬 수 있다.

1/4 파장판(131)에 재입사된 원형 편광된 광이 1/4 파장판(131)을 통과하게 되면, 도 2의 (c)에서 도시되는 것과 같이 선형 편광된 제3 광(L3)으로 변화하게 된다. 즉, 편광 방향 변환부(130)에 입사한 제2 광(L2_1)이 편광 방향 변환부(130)를 빠져나오면, 제2 광(L2)의 입사면(YZ 면)과 평행하면서 제3 광(L3)의 진행 방향에 수직인 제3_1 방향(B)으로 편광된 제3 광(L3)이 된다.

다시 말하면, 제1 방향(X)으로 선형 편광된 제2 광(L2)이 1/4 파장판(131)을 두 번 통과함으로써, 제1 방향(X)과 수직인 제3_1 방향(B)으로 선형 편광된 제3 광(L3)이 된다.

피검사 기판(100)에 제공된 제3 광(L3_1)은 피검사 기판(100)에서 반사되어 나와 제1 거울(123) 및 제1 렌즈(122)를 거쳐 제2 광원(121)으로 향할 수 있다. 피검사 기판(100)에서 반사되어 나온 제3 광(L3_1)이 제2 광원(121)으로 향하여도, 광학적 아이솔레이터(124)에 의해 제2 광원(121) 내부로 들어오는 것이 차단될 수 있다.

편광 방향 변환부(130)에 의해 제공되는 제3 광(L3)은 피검사 기판(100)에 다시 조사되게 된다. 편광 방향 변환부(130)가 제공하는 제3 광(L3)은 피검사 기판(100)에 조사되어, 암시야 이미지(Dark Field Image)를 만드는데 사용될 수 있다.

또한, 도 1에서, 제1 광(L1), 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)은 피검사 기판(100)의 서로 다른 위치에 조사되는 것으로 도시되었지만, 설명의 편의를 위한 것일 뿐이다. 즉, 제1 광, 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)은 피검사 기판(100)의 동일 영역에 조사될 수 있다.

검출부(140)는 피검사 기판(100)에서 반사되거나 산란된 제4 광(L4)과, 제5 광(L5)과 제6 광(L6)을 검출한다. 제4 광(L4)은 제1 광(L1)이 피검사 기판(100)에 반사되어 나온 광이고, 제5 광(L5)은 제2 광(L2)이 피검사 기판(100)에서 산란되어 나온 광이고, 제6 광(L6)은 제3 광(L3)이 피검사 기판(100)에서 산란되어 나온 광이다.

예를 들어, 제5 광(L5)은 제2 광(L2)이 피검사 기판(100)에서 산란되어 나온 광이므로, 제5 광(L5)은 제1 방향(X)으로 편광된 광일 수 있다. 마찬가지로, 제6 광(L6)은 제2 방향(Y)으로 편광된 광일 수 있다.

피검사 기판(100)에서 반사되거나, 산란된 제4 광(L4), 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)은 검출부(140)에 검출되기 전에, 대물 렌즈(150) 및 제1 광속 분리기(112)를 통과하게 된다.

제4 광(L4), 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)이 제1 광속 분리기(112)를 통과하면, 제4 광(L4), 제5 광(L5) 및 제6 광(L6) 각각의 일부는 투과하고, 일부는 반사될 수 있다. 예를 들어, 제4 광(L4), 제5 광(L5) 및 제6 광(L6) 각각의 50%는 투과하고, 제4 광(L4), 제5 광(L5) 및 제6 광(L6) 각각의 50%는 반사될 수 있다.

검출부(140)는 제1 감지기(141) 등을 포함할 수 있다. 피검사 기판(100)에 조사되는 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)이 선형 집속(line focused) 광이 있으므로, 제1 감지기(141)는 선형 스캔 카메라(line scan camera)일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

피검사 기판(100)의 명시야 이미지를 얻기 위해, 제1 감지기(141)는 제4 광(L4)을 검출할 수 있다. 또한, 피검사 기판(100)의 암시야 이미지를 얻기 위해, 제1 감지기(141)는 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)을 검출할 수 있다.

도 1에 도시되지 않았지만, 검출부(140)는 제1 감지기(141)와 제1 광속 분리기(112) 사이에 배치되는 렌즈를 더 포함할 수 있다. 제1 감지기(141)와 제1 광속 분리기(112) 사이에 배치되는 렌즈는 제1 감지기(141)에 명시야 이미지 및/또는 암시야 이미지가 결상되도록 도와주는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 표면 검사용 광학 모듈에서, 명시야 이미지를 얻는데 사용되는 제4 광(L4)과, 암시야 이미지를 얻는데 사용되는 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)이 동일한 대물 렌즈(150) 및 제1 광속 분리기(112)를 각각 통과한다. 이를 통해, 표면 검사용 광학 모듈을 소형화할 수 있다.

이하에서, 편광 방향 변환부(130)를 통해 얻을 수 있는 효과에 대해서 설명한다.

먼저, 제2 광원부(120)가 피검사 기판(100)에 조사한 제2 광(L2)을 이용하여, 편광 방향 변환부(130)는 제3 광(L3)을 피검사 기판(100)에 제공한다. 즉, 편광 방향 변환부(130)를 사용함으로써, 피검사 기판(100)에 조사되는 광량이 증가하게 된다.

다시 말하면, 편광 방향 변환부(130)를 사용하지 않을 때보다, 피검사 기판(100)에 조사되어 암시야 이미지를 만드는데 사용되는 광량이 증가한다.

따라서, 편광 방향 변환부(130)를 통해, 추가적인 제2 광원(121) 없이, 피검사 기판(100)에 조사되어 암시야 이미지를 만드는데 사용되는 광량을 증가시킬 수 있다. 이를 통해, 표면 검사용 광학 모듈의 크기 및 단가를 낮출 수 있다.

다음으로, 제2 광원부(120)가 피검사 기판(100)에 조사하는 제2 광(L2)은 제1 방향(X)으로 편광된 광이고, 편광 방향 변환부(130)가 피검사 기판(100)에 제공하는 제3 광(L3)은 제3_1 방향(B)으로 편광된 광이다. 즉, 하나의 광원인 제2 광원(121)에 의해, 서로 다른 방향으로 선형 편광된 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)이 피검사 기판(100)에 조사될 수 있다.

피검사 기판(100)이 결함을 포함할 경우, 결함의 이미지는 조사되는 광의 편광 방향에 따라서 서로 다를 수 있다. 즉, 피검사 기판(100)에 포함된 결함의 모양 등에 따라, 결함은 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)에 의해 민감하게 검출될 수도 있고, 제3_1 방향(B)으로 편광된 제3 광(L3)에 의해 민감하게 검출될 수도 있다.

따라서, 하나의 광원인 제2 광원(121)을 이용하여, 서로 다른 편광 방향을 갖는 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)을 피검사 기판(100)에 조사함으로써, 피검사 기판(100)에 포함된 결함을 좀 더 정밀하게 검출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 3b를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈(2)에서, 제2 광원부(120)는 제2 광속 분리기(125) 및 광속 덤퍼(beam dumper)(126)을 더 포함할 수 있다.

제2 광속 분리기(125)는 제2 광원(121)과 제1 렌즈(122) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)은 제2 광속 분리기(125)를 경유하여, 제1 렌즈(122)에 도달할 수 있다.

제2 광속 분리기(125)는 예를 들어, 편광 광속 분리기(polarizing beam splitter)일 수 있다. 즉, 제2 광속 분리기(125)는 입사되는 광의 편광 방향에 따라, 제2 광속 분리기(125)는 입사되는 광은 투과될 수도 있고, 반사될 수도 있다.

예를 들어, 제2 광속 분리기(125)는 제1 방향(X)으로 편광된 광은 투과시키고, 제2 방향(Y)으로 편광된 광은 반사시킬 수 있다. 즉, 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)은 제2 광속 분리기(125)를 투과할 수 있지만, 제2 방향(Y)으로 편광된 제3 광(L3)은 제2 광속 분리기(125)를 투과하지 못하고, 제2 광속 분리기(125)에서 반사된다.

편광 방향 변환부(130)에 의해 피검사 기판(100)에 제공되는 제3 광(L3)이 피검사 기판(100)에 반사되어 나올 경우, 반사된 제3 광(L3_1)은 제2 광속 분리기(125)에 도달하기 전에 제1 거울(123)에 반사됨으로써 제2 방향(Y)으로 편광되어 있다. 그러므로, 제2 방향(Y)으로 편광된 제3 광(L3_1)은 제2 광속 분리기(125)를 투과하여 제2 광원(121)에 도달하지 못한다.

제3 광(L3_1)이 제2 광원(121)에 조사됨으로써, 제2 광원(121)이 받을 수 있는 피해(damage)를 방지할 수 있다.

또한, 제2 광원(121)에서 생성된 제2 광(L2)은 제2 광속 분리기(125)를 경유하여 피검사 기판(100)에 제공되므로, 제2 광원부(120)는 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)만을 피검사 기판(100)에 조사할 수 있다.

광속 덤퍼(126)는 제2 광속 분리기(125)를 투과하지 못하고, 반사되어 나온 제3 광(L3_1)을 흡수할 수 있다. 즉, 광속 덤퍼(126)는 편광 방향 변환부(130)에 의해 제공된 후 피검사 기판(100)에 반사되어 나온 제3 광(L3_1)을 흡수할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.

도 5를 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈(3)에서, 제3 광속 분리기(113)는 제1 광속 분리기(112)를 대체한다.

제3 광속 분리기(113)는 예를 들어, 이색성 광속 분리기(dichroic beam splitter) 일 수 있다. 즉, 제3 광속 분리기(113)는 입사되는 광의 파장에 따라 다른 투과율을 가질 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈(3)에서, 제1 광(L1) 및 제4 광(L4)에 대한 제3 광속 분리기(113)의 투과율은 약 50%이고, 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)에 대한 제3 광속 분리기(113)의 투과율은 90%이상일 수 있다.

즉, 제3 광속 분리기(113)는 명시야 이미지를 만드는데 사용되는 제4 광(L4)의 50%를 투과시키고, 암시야 이미지를 만드는데 사용되는 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)의 대부분을 통과시킬 수 있다.

좀 더 구체적으로, 제4 광(L4)은 제1 광(L1)이 반사되어 나온 광이므로, 제1 광(L1)과 실질적으로 동일한 파장 스펙트럼을 가질 수 있다. 또한, 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)은 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)이 산란되어 나온 광이므로, 제2 광원(121)에서 생성하는 광과 실질적으로 동일한 파장 스펙트럼을 가질 수 있다.

덧붙여, 제1 광원(111)은 백색 광원이고, 제2 광원(121)은 레이저 광원일 수 있다고 상술하였다. 백색 광원은 넓은 파장 대역을 포함할 수 있다.

제3 광속 분리기(113)는 제2 광원(121)의 레이저 파장에 해당되는 빛은 90% 이상 투과시키면서, 나머지 파장의 빛은 50%만 투과시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 이를 통해, 제3 광속 분리기(113)는 제4 광(L4)의 50%를 투과시키고, 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)의 대부분을 통과시킬 수 있다.

이색성 광속 분리기인 제3 광속 분리기(113)를 이용함으로써, 얻을 수 있는 효과는 다음과 같다.

명시야 이미지를 만드는데 사용되는 제4 광(L4)은 제1 광(L1)이 피검사 기판(100)에 반사되어 나온 광이다. 하지만, 암시야 이미지를 만드는데 사용되는 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)은 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)이 각각 피검사 기판(100)에서 산란되어 나온 빛이다.

즉, 제2 광(L2) 및 제3 광(L3) 중 일부만이 피검사 기판(100)에서 산란되고, 산란된 광 중 대물 렌즈(150)로 향하는 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)만이 검출부(140)에 의해 검출된다.

다시 말하면, 암시야 이미지를 만드는데 사용되는 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)의 광량은 명시야 이미지를 만드는데 사용되는 제4 광(L4)의 광량과 비교하여 매우 적을 수 있다.

좀 더 뚜렷한 암시야 이미지를 얻기 위해, 제1 감지기(141)에 도달되는 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)의 광량을 증가시킬 필요가 있다. 따라서, 이색성 광속 분리기인 제3 광속 분리기(113)를 이용함으로써, 제1 감지기(141)는 좀 더 뚜렷한 암시야 이미지를 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다. 설명의 편의상, 도 5를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.

도 6을 참고하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈(4)은 제4 광속 분리기(160)를 더 포함할 수 있다. 또한, 검출부(140)는 제1 감지기(141)와 제2 감지기(142)를 포함할 수 있다.

제4 광속 분리기(160)는 제3 광속 분리기(113)와 검출부(140) 사이에 위치한다. 즉, 제3 광속 분리기(113)를 투과한 제4 광(L4), 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)은 제4 광속 분리기(160)를 경유하여 검출부(140)에 검출된다.

제4 광속 분리기(160)는 예를 들어, 이색성 광속 분리기(dichroic beam splitter) 일 수 있다. 제4 광속 분리기(160)는 입사되는 특정 파장 대역의 빛은 90% 이상 투과시키고, 나머지 대역의 빛은 모두 반사시킬 수 있다.

예를 들어, 레이저 광원일 수 있는 제2 광원(121)으로부터 유래된 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)에 대한 제4 광속 분리기(160)의 투과율은 90% 이상이고, 제4 광(L4)에 대한 제4 광속 분리기(160)의 투과율은 0%에 가까울 수 있다. 즉, 제4 광(L4)은 제4 광속 분리기(160)에서 거의 100% 반사될 수 있다.

제4 광속 분리기(160)를 투과한 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)은 제1 감지기(141)에 의해 검출될 수 있다. 반면, 제4 광속 분리기(160)에서 반사된 제4 광(L4)은 제2 감지기(142)에 의해 검출될 수 있다.

다시 말하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈에서, 제1 감지기(141)는 암시야 이미지를 만드는데 사용되는 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)을 검출하고, 제2 감지기(142)는 명시야 이미지를 만드는데 사용되는 제4 광(L4)을 검출할 수 있다.

이를 통해, 제1 광원부(110) 및 제2 광원부(120)가 동시에 피검사 기판(100)에 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)을 조사하여도, 제1 감지기(141) 및 제2 감지기(142)를 통해 암시야 이미지 및 명시야 이미지를 동시에 얻을 수 있다.

즉, 제4 광속 분리기(160)에 의해 제4 광(L4)과, 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)이 분리되기 때문에, 제1 감지기(141) 및 제2 감지기(142)는 각각 암시야 이미지 및 명시야 이미지를 각각 동시에 얻을 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈에서, 제1 광원(111)은 백색 광원이고, 제2 광원(121)은 가시 광선 영역의 레이저를 생성하는 레이저 광원일 경우, 제1 감지기(141) 및 제2 감지기(142)의 검출 영역은 가시 광선 영역일 수 있다. 백색 광원을 이루는 대부분의 에너지는 가시 광선 영역에 분포되어 있기 때문이다.

피검사 기판(100)에 포함된 결함에 의해 발생되는 빛의 산란은 빛의 파장이 짧을수록 강하게 나타난다. 즉, 짧은 파장의 빛을 사용할 경우, 빛의 산란은 강해지고, 이를 통해 얻을 수 있는 암시야 이미지도 명확해질 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈에서, 제1 광원(111)은 백색 광원이고, 제2 광원(121)은 자외선 영역의 레이저를 생성하는 레이저 광원일 경우, 제1 감지기(141)의 검출 영역은 자외선 영역이고, 제2 감지기(142)의 검출 영역은 가시 광선 영역일 수 있다.

제1 광원(111) 및 제2 광원(121)이 생성하는 빛의 파장 영역에 따라 제1 감지기(141) 및 제2 감지기(142) 각각의 검출 영역이 변경될 수 있음을 설명하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 자외선 영역부터 적외선 영역까지 넓은 파장 대역을 동일한 감도를 가지고 검출할 수 있는 감지기를 사용할 경우, 제1 광원(111) 및 제2 광원(121)이 생성하는 빛의 파장 영역에 따라 제1 감지기(141) 및 제2 감지기(142) 각각의 검출 영역이 변경될 필요는 없다.

도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다. 설명의 편의상, 도 6을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.

도 7을 참고하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈(5)은 제5 광속 분리기(165)를 더 포함할 수 있다. 또한, 검출부(140)는 제3 감지기(143)를 더 포함할 수 있다.

제5 광속 분리기(165)는 제4 광속 분리기(160)를 경유하여 투과된 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)이 입사된다. 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)은 추가적으로 제5 광속 분리기(165)를 경유하여 검출부(140)에 검출된다.

제5 광속 분리기(165)는 예를 들어, 편광 광속 분리기(polarizing beam splitter) 일 수 있다. 제5 광속 분리기(165)는 특정 방향으로 편광된 광은 투과시키고, 나머지 광은 반사시킬 수 있다.

예를 들어, 제5 광속 분리기(165)는 제5 광(L5)을 반사시키고, 제6 광(L6)을 투과시킬 수 있다. 즉, 제5 광(L5)은 제1 방향(X)으로 편광된 제2 광(L2)이 산란된 광이고, 제6 광(L6)은 제2 방향(Y)으로 편광된 제3 광(L3)이 산란된 광이므로, 제5 광속 분리기(165)는 제2 방향(Y)으로 편광된 광은 투과시키고, 제1 방향(X)으로 편광된 광은 반사시킬 수 있다.

제5 광속 분리기(165)를 투과한 제6 광(L6)은 제1 감지기(141)에 의해 검출될 수 있다. 반면, 제5 광속 분리기(165)에서 반사된 제5 광(L5)은 제3 감지기(143)에 의해 검출될 수 있다.

제5 광속 분리기(165)를 통해 서로 다른 방향으로 편광된 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)을 분리함으로써, 서로 다른 방향으로 편광된 광에 의해 검출되는 암시야 이미지를 얻을 수 있다. 이를 통해, 피검사 기판(100)에 포함되어 있는 결함의 모양, 크기 등을 좀 더 정밀하게 분석할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다. 설명의 편의상, 도 5를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.

도 8을 참고하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈(6)은 제5 광속 분리기(165)를 더 포함할 수 있다, 또한, 검출부(140)는 제1 감지기(141)와 제2 감지기(142)를 포함할 수 있다.

제5 광속 분리기(165)는 제3 광속 분리기(113)와 검출부(140) 사이에 위치한다. 즉, 제3 광속 분리기(113)를 투과한 제4 광(L4), 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)은 제4 광속 분리기(160)를 경유하여 검출부(140)에 검출된다.

제5 광속 분리기(165)는 예를 들어, 편광 광속 분리기(polarizing beam splitter) 일 수 있다. 제5 광속 분리기(165)는 특정 방향으로 편광된 광은 투과시키고, 나머지 광은 반사시킬 수 있다.

예를 들어, 제5 광속 분리기(165)는 제2 방향(Y)으로 편광된 광은 투과시키고, 제1 방향(X)으로 편광된 광은 반사시킬 수 있다.

제5 광(L5)은 제1 방향(X)으로 편광된 광이므로, 제5 광속 분리기(165)는 제5 광(L5)을 반사시킨다. 또한, 제4 광(L4)은 제1 광원(111)에 의한 광이므로, 제4 광(L4)은 원형 편광되어 있을 수 있다.

따라서, 제5 광속 분리기(165)는 제4 광(L4) 중 제1 방향(X) 편광 성분을 반사시킨다.

제6 광(L6)은 제2 방향(Y)으로 편광된 광이므로, 제5 광속 분리기(165)는 제6 광(L6)을 투과시킨다. 또한, 제5 광속 분리기(165)는 제4 광(L4) 중 제2 방향(Y) 편광 성분을 투과시킨다.

즉, 제5 광속 분리기(165)는 제5 광(L5) 및 제4 광(L4)의 일부를 반사시키고, 제6 광(L6) 및 제4 광(L4)의 다른 일부를 투과시킨다.

제4 광(L4), 제5 광(L5) 및 제6 광(L6)이 제5 광속 분리기(165)를 경유한 후, 제5 광(L5) 및 제4 광(L4)의 일부는 제2 감지기(142)에 의해 검출되고, 제6 광(L6) 및 제4 광(L4)의 다른 일부는 제1 감지기(141)에 의해 검출된다.

도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈을 설명하기 위한 개략도이다. 본 발명의 제7 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈은 편광 방향 변환부(130), 제2 광속 분리기(125), 광속 덤퍼(126) 및 광학적 아이솔레이터(124)를 제외하고, 도 5를 이용한 실시예와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.

도 9를 참고하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈(7)은 제1 광원부(110)와, 제2 광원부(120)와, 검출부(140)와, 대물 렌즈(150) 등을 포함한다.

제1 광원부(110)는 피검사 기판(100)에 제1 광(L1)을 조사할 수 있다. 제1 광원부(110)는 제1 광원(111)과, 제3 광속 분리기(beam splitter)(113) 등을 포함할 수 있다.

제3 광속 분리기(113)는 제1 광원(111)에서 생성된 제1 광(L1)의 경로를 바꿔줄 수 있다. 제3 광속 분리기(113)는 제1 광(L1)의 경로를 바꿔주고, 경로가 바뀐 제1 광(L1)은 피검사 기판(100)에 조사될 수 있다.

제3 광속 분리기(113)는 예를 들어, 이색성 광속 분리기(dichroic beam splitter)일 수 있다. 제3 광속 분리기(113)는 제1 광(L1)의 일부를 반사시키고, 나머지는 투과시킬 수 있다.

예를 들어, 제3 광속 분리기(112)는 제1 광원(111)에서 발생된 제1 광(L1)의 50%를 반사하고, 제1 광원(111)에서 발생된 제1 광(L1)의 50%를 투과시킬 수 있다.

제1 광속 분리기(112)에 반사된 제1 광(L1)은 대물 렌즈(150)를 통과하여 피검사 기판(100)에 조사된다.

제2 광원부(120)은 피검사 기판(100)에 제7 광(L7)을 조사할 수 있다. 제2 광원부(120)는 제2 광원(121)과, 제1 렌즈(122) 등을 포함할 수 있다.

제2 광원(121)에서 생성된 제7 광(L7)은 제1 렌즈(122)를 통과하면서, 선형 집속 광으로 변할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

제2 광원(121)에서 생성되는 제7 광(L7)에 대한 제3 광속 분리기(113)의 투과율은 90%이상일 수 있다. 하지만, 제7 광(L7)은 피검사 기판(100)에 조사되기 전에 제3 광속 분리기(113)를 통과하지 않는다.

검출부(140)는 피검사 기판(100)에서 반사되거나 산란된 제4 광(L4)과, 제8 광(L8)을 검출한다. 제4 광(L4)은 제1 광(L1)이 피검사 기판(100)에 반사되어 나온 광이고, 제8 광(L8)은 제7 광(L7)이 피검사 기판(100)에서 산란되어 나온 광이다.

피검사 기판(100)에서 반사되거나, 산란된 제4 광(L4) 및 제8 광(L8)은 검출부(140)에 검출되기 전에, 대물 렌즈(150) 및 제3 광속 분리기(113)를 통과하게 된다.

본 발명의 제7 실시예에 따른 표면 검사용 광학 모듈(7)에서, 제4 광(L4)에 대한 제3 광속 분리기(113)의 투과율은 약 50%이고, 제8 광(L8)에 대한 제3 광속 분리기(113)의 투과율은 90%이상일 수 있다.

즉, 제3 광속 분리기(113)는 명시야 이미지를 만드는데 사용되는 제4 광(L4)의 50%를 투과시키고, 암시야 이미지를 만드는데 사용되는 제8 광(L8)의 대부분을 통과시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 표면 검사 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 10을 참고하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 표면 검사 장치(8)는 기판 지지대(20), 표면 검사용 광학 모듈(30) 등을 포함할 수 있다.

기판 지지대(20)는 피검사 기판(100)을 배치하는 곳이다. 기판 지지대(20)는 기판 지지대(20)를 이동시킬 수 있는 이동 부재를 포함할 수 있다. 피검사 기판(100)은 기판 지지대(20)에 고정될 수 있다.

표면 검사용 광학 모듈(30)은 피검사 기판(100) 상에 배치되고, 피검사 기판(100)으로부터 광학적 신호(Optical Signal)를 검출한다. 표면 검사용 광학 모듈(30)은 하나 이상의 세트일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

피검사 기판(100)을 전체적으로 검사하기 위해, 기판 지지대(20)와 표면 검사용 광학 모듈(30)은 상대적으로 움직일 수 있다. 즉, 기판 지지대(20)와 표면 검사용 광학 모듈(30)이 상대적으로 움직이면서, 표면 검사용 광학 모듈(30)은 피검사 기판(100)으로부터 광학적 신호(O.S.)를 검출할 수 있다.

본 발명의 제8 실시예에 따른 표면 검사 장치에서, 표면 검사용 광학 모듈(30)은 도 1 내지 도 9를 이용하여 설명한 표면 검사용 광학 모듈(1 - 7) 중 하나일 수 있다. 따라서, 표면 검사용 광학 모듈(30)에 대한 설명은 생략한다.

표면 검사용 광학 모듈(30)이 피검사 기판(100)으로부터 검출하는 광학적 신호(O.S.)는 피검사 기판(100)에 반사되어 나오는 광 및/또는 피검사 기판(100)에서 산란되어 나오는 광일 수 있다.

표면 검사용 광학 모듈(30)이 검출한 광학적 신호(O.S.)는 프로세서(40)로 전달될 수 있다. 전달된 광학적 신호(O.S.)를 이용하여, 피검사 기판(100)의 표면 상태 즉, 결함 여부 등이 판단될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 피검사 기판 110: 제1 광원부
120: 제2 광원부 130: 편광 방향 변환부
140: 검출부 150: 대물렌즈

Claims (10)

1. 제1 광을 피검사 기판에 조사하는 제1 광원부로서, 상기 제1 광을 생성하는 제1 광원과 상기 제1 광의 경로를 바꿔주는 제1 광속 분리기(beam splitter)를 포함하는 제1 광원부;
   제1 방향으로 편광된 제2 광을 상기 피검사 기판에 조사하는 제2 광원부;
   상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 편광된 제3 광을 상기 피검사 기판에 제공하는 편광 방향 변환부로서, 상기 제3 광은 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 상기 제2 광의 편광 방향을 변환시킨 편광 방향 변환부; 및
   상기 제1 광이 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 제4 광과, 상기 제2 광이 상기 피검사 기판에서 산란되어 나온 제5 광과, 상기 제3 광이 상기 피검사 기판에서 산란되어 나온 제6 광을 검출하는 검출부를 포함하는 표면 검사용 광학 모듈.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제4 광과, 상기 제5 광과, 상기 제6 광은 상기 제1 광속 분리기를 통과하여 상기 검출부에 도달하는 표면 검사용 광학 모듈.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 편광 방향 변환부는 1/4 파장판(quarter wave plate)과 오목 거울을 포함하는 표면 검사용 광학 모듈.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 광속 분리기는 이색성 광속 분리기(dichroic beam splitter)이고,
   상기 제4 광에 대한 상기 제1 광속 분리기의 투과율은 50%이고, 상기 제5 광 및 상기 제6 광에 대한 상기 제1 광속 분리기의 투과율은 90% 이상인 표면 검사용 광학 모듈.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제4 광과, 상기 제5 광과, 상기 제6 광이 상기 검출부에 검출되기 전에 경유하는 제2 광속 분리기를 더 포함하고,
   상기 검출부는 제1 감지기와 제2 감지기를 포함하는 표면 검사용 광학 모듈.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 광속 분리기는 편광 광속 분리기이고,
   상기 편광 광속 분리기는 상기 제5 광을 투과시키고, 상기 제6 광은 반사시키고,
   상기 제1 감지기는 상기 제5 광을 검출하고, 상기 제2 감지기는 상기 제6 광을 검출하는 표면 검사용 광학 모듈.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 광속 분리기는 이색성 광속 분리기이고,
   상기 이색성 광속 분리기는 상기 제5 광 및 상기 제6 광을 투과시키고, 상기 제4 광을 반사시키고,
   상기 제1 감지기는 상기 제5 광 및 상기 제6 광을 검출하고, 상기 제2 감지기는 상기 제4 광을 검출하는 표면 검사용 광학 모듈.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제2 광속 분리기를 경유한 상기 제5 광 및 상기 제6 광이 경유하는 편광 광속 분리기를 더 포함하고,
   상기 편광 광속 분리기는 상기 제5 광은 반사시키고, 상기 제6 광은 투과시키는 표면 검사용 광학 모듈.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 광원부는 제2 광원과, 편광 광속 분리기(polarizing beam splitter)와, 광속 덤퍼(beam dumper)를 포함하고,
   상기 제2 광원은 레이저 광원이고,
   상기 편광 광속 분리기는 상기 제2 광을 투과시키고, 상기 제3 광을 반사시키고,
   상기 광속 덤퍼는 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 상기 제3 광을 흡수하는 표면 검사용 광학 모듈.
10. 제1 광을 피검사 기판에 조사하는 제1 광원부로서, 상기 제1 광을 생성하는 제1 광원과 상기 제1 광의 경로를 바꿔주는 제1 이색성 광속 분리기를 포함하는 제1 광원부;
    제2 광을 상기 피검사 기판에 조사하는 제2 광원부; 및
    상기 제1 광이 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 제3 광과, 상기 제2 광이 상기 피검사 기판에서 산란되어 나온 제4 광과, 상기 피검사 기판에 반사되어 나온 상기 제2 광과 편광 방향이 수직하도록 변환된 제5 광이 상기 피검사 기판에서 산란되어 나온 제6 광을 검출하는 검출부를 포함하고,
    상기 제3 광 및 상기 제4 광은 상기 제1 이색성 광속 분리기를 통과하여 상기 검출부에 도달하고,
    상기 제3 광에 대한 상기 제1 이색성 광속 분리기의 투과율은 50%이고, 상기 제4 광에 대한 상기 제1 이색성 광속 분리기의 투과율은 90% 이상인 표면 검사용 광학 모듈.

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