KR20010007337A

KR20010007337A - 검사 장비

Info

Publication number: KR20010007337A
Application number: KR1020000031940A
Authority: KR
Inventors: 에구찌나오야
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 2000-06-10
Publication date: 2001-01-26
Also published as: US6937754B1; DE60030208T8; JP4332933B2; EP1061359A2; EP1061359B1; TW434398B; DE60030208T2; KR100709156B1; DE60030208D1; JP2000352507A; EP1061359A3

Abstract

반도체 웨이퍼에 형성된 미세 디바이스 패턴을 검사하기 위하여 반도체 웨이퍼 견본을 지지하고 이 견본을 선정된 검사 위치로 이동시키기 위한 수단, 상기 견본 지지 수단 상에 지지된 견본에 자외선 광을 조사하기 위한 수단, 상기 자외선 광 조사 수단에 의해 조사된 견본으로부터의 반사광 또는 투과광을 검출하여 상기 견본의 화상을 촬상하기 위한 자외선 촬상 수단, 및 상기 자외선 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 처리하기 위한 수단을 포함하는 검사 장비를 제공한다. 촬상 수단에 의해 촬상된 화상이 화상 처리 수단에 의해 처리되고 분석되어 견본의 검사가 이루어진다.

Description

검사 장비{INSPECTION EQUIPMENT}

본 발명은 선정된 디바이스 패턴이 형성되어 있는 반도체 웨이퍼 등을 검사하기 위해 사용되는 검사 장비(inspection equipment)에 관한 것이다.

반도체 장치는 반도체 웨이퍼 상에 미세 디바이스 패턴을 형성함으로써 형성된다. 이러한 장치 패턴 형성에 있어, 반도체 웨이퍼 표면 상에 있는 먼지 또는 스크래치는 결함을 야기시킬 것이다. 이러한 결함이 야기된 반도체는 불량 디바이스로서 거부되며, 반도체 장치 생산 라인에서의 수율을 저하시킬 것이다.

따라서, 생산 라인에서의 수율을 고레벨로 안정화시키기 위해서는, 먼지 또는 스크래치에 의해 야기된 결함을 미리 발견하여 결함의 원인을 알아내며, 장비 제조 및 공정에 효과적인 대책을 적용할 필요가 있다.

생성된 반도체 장치 중 어떤 것이 결함이 있는 것으로 발견된다면, 검사 장비를 사용하여 어떤 결함인지 검사하고 그 결함을 분류하며, 장비 제조 및 공정의 어디에서 결함이 존재하는 지 알아낸다. 결함이 무엇인지는 광학 마이크로스코프와 같은 검사 장비에 의해 검사된다. 확인을 위해서, 화상을 확대하여 결함을 관찰한다.

반도체 장치가 점차 고집적화되는 추세에 따라, 좀 더 미세한 디바이스 패턴이 요구된다. 최근, 0.18 ㎛ 미만의 선폭을 달성하였다. 그리하여, 결함 크기가 그만큼 미세하므로 종래의 검사 장비로는 어떤 결함인지 조사하기도 어렵고 결함을 분류하는 것도 어려워 진다.

따라서, 본 발명의 목적은 미세한 디바이스 패턴을 검사할 수 있는 검사 장비를 제공함으로써 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하는 데 있다.

상술한 목적은, 본 발명에 따른, 견본(specimen)을 지지하고, 상기 견본을 선정된 검사 위치로 이동시키기 위한 수단과, 상기 견본 지지 수단 상에 지지된 견본에 자외선 광을 조사하기 위한 수단과, 상기 견본의 화상을 촬상하기 위하여 상기 자외선 광 조사 수단에 의해 조사되는 견본으로부터의 반사광 또는 투과광을 검출하기 위한 자외선 촬상 수단과, 상기 자외선 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 처리하기 위한 수단을 포함하며, 상기 자외선 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 상기 화상 처리 수단에 의해 처리, 분석하여 견본을 검사하는 검사 장비를 제공함으로써 달성될 수 있다.

매우 짧은 파장을 갖는 자외 광을 이용하여 견본을 촬상하는 본 발명의 검사 장비에 따르면, 가시 광을 이용하여 검사하는 종래의 검사보다 더 미세한 디바이스 패턴을 검사할 수 있다.

본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적, 특성 및 장점들은 첨부된 도면을 참조로 한 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 좀 더 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 검사 장비의 외관도.

도 2는 검사 장비의 클린 유닛의 내부 구조를 도 1에서 화살표 A1의 방향으로부터 본, 도 1의 검사 장비의 정면도.

도 3은 검사 장비의 클린 유닛의 내부 구조를 도 1의 화살표 A2의 방향으로부터 본, 도 1의 검사 장비의 평면도.

도 4는 도 1의 검사 장비의 블럭도.

도 5는 도 1의 검사 장비에서 광학 유닛의 광학 시스템 구성의 예를 도시하는 도면.

도 6은 도 1의 검사 장비의 광학 유닛의 광학 시스템 구성의 다른 예를 도시하는 도면.

도 7은 도 1의 검사 장비에 사용된 자외선 레이저원 구성의 예를 도시하는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 검사 장비에 의해 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 절차의 일례에서 실시되는 동작의 흐름도.

도 9는 본 발명에 따른 검사 장비에 의해 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 절차의 다른 예에서 실시되는 동작의 흐름도.

도 10은 본 발명에 따른 검사 장비에 의해 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 절차의 또 다른 예에서 실시되는 동작의 흐름도.

도 11은 본 발명에 따른 검사 장비에 의해 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 절차의 또 다른 예에서 실시되는 동작의 흐름도.

도 12는 참조 화상 및 결함 화상에 기초하여 결함을 검출하기 위한 방법을 설명하는 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 검사 장비

5 : 외부 유닛

6 : 표시 장치

12 : 광학 유닛

30 : 화상 처리 컴퓨터

31 : 제어 컴퓨터

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 검사 장비의 외관도가 있다. 검사 장비는 통상 참조 번호(1)로 나타낸다. 이 검사 장비는 선정된 디바이스 패턴이 상부에 형성된 반도체 웨이퍼를 검사하기 위해 사용된다. 선정된 디바이스 패턴이 내부에 형성된 반도체 웨이퍼에서 결함이 발견되면, 어떤 결함인지 조사하고 그 결함을 분류하기 위해 검사 장비가 사용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 검사 장비(1)는 검사 장비에서 내부 환경을 청결하게 유지하기 위한 클린 유닛(2)을 포함한다. 클린 유닛(2)은 먼지가 제거된 청결한 대기를 제공하도록 꼭대기에 청결한 대기 유닛(3)을 구비한다. 청결한 대기 유닛(3)으로부터 제공된 먼지가 없는 청결한 대기에 의해, 내부 환경의 대기 청결함을 1 등급으로 유지할 수 있다.

검사 장비(1)의 클린 유닛(2)에서, 자체 내에 형성되고 선정된 디바이스 패턴을 갖는 반도체 웨이퍼를 검사한다. 검사할 견본으로서의 반도체 웨이퍼를 밀폐식 용기(4) 내로 주입하여 클린 유닛(2) 내로 전송할 것이다. 반도체 웨이퍼 검사용으로서, 내부에 반도체 웨이퍼를 갖는 용기(4)를 도 1의 클린 유닛에 1점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 설치하고, 대기와 접촉하지 않게 되도록, 이하에서 설명될 전송 로보트에 의해 용기(4)로부터 반도체 웨이퍼를 끄집어내어 클린 유닛(2) 내에 설치된 검사대 위에 위치시킨다.

그리하면, 클린 유닛(2) 내에서 반도체 웨이퍼를 검사할 수 있기 때문에, 검사 중에 반도체 웨이퍼에 먼지가 없는 상태를 유지할 수 있게 된다. 또한, 견본으로서의 반도체 웨이퍼를 밀폐식 용기(4) 내에 두고 용기(4)에 위치되어 있는 동안 클린 유닛(2)으로 전송되기 때문에, 검사 장비(1)가 설치되는 전체 환경의 대기 청결함이 높지 않더라도 반도체 웨이퍼가 클린 유닛(2) 내에 있으면서 용기(4) 내부가 충분할 정도로 청결한 상태로 유지되는 한, 반도체 웨이퍼로부터 먼지가 털어진 상태를 유지할 수 있다.

실제 검사에서 대기 청결함이 충분히 높게 유지되는 공간을 제한함으로써, 높은 대기 청결도를 달성하고 깨끗한 환경을 실현하기 위한 비용을 상당히 감소시킬 수 있다. 밀폐가능용기(4)와 클린 유닛(2) 사이에 기계적인 인터페이스를 위해, 바람직하게는 소위 표준 기계적 인터페이스(SMIF; Standard Mechanical Interface)를 사용할 수 있다. 이러한 경우, 소위 SMIF-포드가 밀폐식 용기(4)로서 사용된다.

또한, 검사 장비(1)는 클린 유닛(2) 외부에 검사 장비(1)를 제어하는 컴퓨터가 배치되는 외부 유닛(5)을 구비한다. 외부 유닛(5)은 또한 내부에 검사된 반도체 웨이퍼의 화상을 표시하는 표시 장치(6)와, 테스트 조건을 표시하는 표시 장치(7)를 표시한다. 또한 외부 유닛(5)은 외부에 검사 장비(1)로의 명령 등을 제공하기 위한 입력 유닛(8)을 구비한다. 검사 장비(1)에 의해 반도체 웨이퍼를 검사하기 위해, 검사기는 외부 유닛(5) 내에 구비된 표시 유닛(6 및 7)을 보면서 외부 유닛(5) 바깥에 배치된 입력 유닛(8)으로부터 검사 장비(1)로 필요한 명령을 제공한다.

검사 장비(1)의 클린 유닛(2)의 내부는 도 2 및 3을 참조하여 이하에서 설명하기로 한다. 도 2는 도 1의 검사 장비(1)의 클린 유닛(2)의 내부 구조를 화살표 A1의 방향으로부터 본 도 1의 검사 장비(1)의 정면도이고, 도 3은 검사 장비(1)의 클린 유닛(2)의 내부 구조를 도 1의 화살표 A2의 방향으로부터 본, 도 1의 검사 장비(1)의 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 클린 유닛(2) 내에 지지대(9), 지지대(9) 위에 장착된 진동 제어기(10), 진동 제어기(10) 위에 장착된 검사대, 및 진동 제어기(10) 위에 장착된 광학 유닛(12)이 구비된다.

지지대(9)는 클린 유닛(2) 내에 구비된 다른 컴포넌트 유닛을 떠받치고 있다. 지지대(9) 및 외부 유닛(5) 각각은 하부에 휠(13)을 구비함으로써 검사 장비(1)를 용이하게 이동시킬 수 있게 된다. 또한, 지지대(9) 및 외부 유닛(5) 각각은 하부에 고정 레그를 갖는다. 바닥 위에 검사 장비(1)를 고정시키기 위해, 휠(13)이 도 2에 도시된 바와 같이, 바닥면에서 떨어져 있는 동안 고정 레그를 바닥면 위에 위치시킨다.

진동 제어기(10)는 검사대(11)가 이동할 때 발생하거나 또는 바닥에서 전송된 진동을 제어하기 위해 구비된다. 검사 장비(1)가, 미세 디바이스 패턴이 내부에 형성된 반도체 웨이퍼를 검사하기 위해 사용되기 때문에, 미소한 진동이더라도 검사에 악영향을 미칠 것이다. 이를 피하기 위해, 검사 장비(1)의 진동 제어기(10)는 진동을 제어하도록 동작한다.

이러한 검사 장비(1)로서, 진동 제어기(10)는 바람직하게는 진동을 검출하면 진동을 상쇄하는 방향으로 이동하도록 설계된 소위 액티브 진동 제어기이다. 그리하여, 이러한 종류의 진동 제어기는 진동을 빠르고 효율적으로 제거할 수 있다.

검사 장비(1)는, 자외선 광을 사용하여 고해상도로 형성된 미세 디바이스 패턴을 갖는 반도체 웨이퍼를 검사하기 때문에, 검사는 진동에 민감하다. 검사 장비(1)용의 진동 제어기(10)로서 우수한 진동 제어 기능을 갖는 진동 제어기를 사용하여, 진동의 영향이 효율적으로 제어될 수 있으므로, 검사 장비(1)는 자외선 광을 사용하여 고 해상도의 반도체 웨이퍼를 검사하는 데 있어 향상된 성능을 나타낼 수 있다.

진동 제어기(10) 위에 장착된 검사대(11)는 견본으로서 반도체 웨이퍼를 지지한다. 검사대(11)는 견본을 지지하고 이를 선정된 검사 위치로 이동시킨다.

좀 더 상세히는, 검사대(11)는 진동 제어기(10) 위에 장착된 X 스테이지(14), X 스테이지(14) 상에 장착된 Y 스테이지(15), Y 스테이지(15) 상에 장착된 θ 스테이지(16), θ 스테이지(16) 상에 장착된 Z 스테이지(17), 및 Z 스테이지(17) 상에 장착된 흡착판(18)을 포함한다.

X 및 Y 스테이지(14 및 15)는 상호 직각으로 수평 방향으로 이동가능하다. X 및 Y 스테이지(14 및 15) 상에 있는 반도체 웨이퍼는 검사 중에 검사 위치로 이동할 것이다.

θ 스테이지(16)는 반도체 웨이퍼를 회전시키기 위한 소위 회전단이다. 검사 중에 있는 반도체 웨이퍼는 θ 스테이지(16) 상에서 회전함으로써 반도체 웨이퍼 상에 형성된 디바이스 패턴의 화상은 표시 장치 화면 상에서 수평 또는 수직 지점에 있을 것이다.

Z 스테이지(17)는 스테이지 높이를 조정하기 위해 수직으로 이동가능하다. 스테이지 높이는 Z 스테이지(17)에 의해 조정되어 검사 중에 있는 반도체 웨이퍼의 조사될 표면이 적절한 높이로 된다.

흡착판(18)은 검사 중인 반도체 웨이퍼를 후면에 고정시킨다. 검사 중인 반도체 웨이퍼는 이 흡착판(18) 위에 배치되고, 흡착판에 의해 흡착되어 움직일 수 없게 된다.

또한, 진동 제어기(10) 위에 광학 유닛(12)이 제공되는 데 이 광학 유닛(12)은 검사대(11) 위에 위치될 지지 부재(19) 위에 지지된다. 광학 유닛(12)은 검사 중인 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하기 위해 제공된다. 이러한 광학 유닛(12)은 검사 중인 반도체 웨이퍼의 화상을 가시광을 사용하여 저해상도로 촬상하도록 동작하고, 또한 자외선 광을 사용하여 고해상도로 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하도록 동작한다.

또한, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 클린 유닛(2) 내에, 지지대(9) 위에 장착된 엘리베이터(20), 및 도 3에 도시된 바와 같이 지지대(9) 위에 장착된 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22)를 구비한다.

반도체 웨이퍼가 SMIF-포드 등의 밀폐식 용기(4) 내의 소정 위치로 운반되면, 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22)가 함께 동작하여 용기(4)로부터 반도체 웨이퍼를 검사대(11) 위에 위치시킨다.

좀 더 상세히는, 반도체 웨이퍼 검사용으로서, 우선 견본을 밀폐식 용기(4) 내로 운송하고 용기(4)를 도 1에서 1점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 클린 유닛(2)에 부착한다. 그러면, 반도체 웨이퍼는 클린 유닛(2) 내로 외기가 침입하지 않게 되는 방법으로 용기(4)의 바닥으로부터 엘리베이터(20)에 의해 제거된다. 견본으로서의 반도체 웨이퍼 각각이 매거진으로 둘러싸이고 반도체 웨이퍼를 포함하는 각 매거진이 밀폐식 용기(4) 내에 놓여지고, 엘리베이터(20)는 용기(4)로부터 반도체 웨이퍼를 포함하는 각 매거진을 끄집어내어 끌어내린다.

또한, 용기(4)로부터 끄집어내어 엘리베이터(20)에 의해 끌어내려진 매거진의 반도체 웨이퍼로부터 검사용의 반도체 웨이퍼를 선택하고, 매거진으로부터 반도체 웨이퍼를 전송 로보트(21)에 의해 취득한다. 전송 로보트(21)의 선단에는 흡착 패드가 구비된다. 반도체 웨이퍼가 흡착 패드에 의해 흡착되고 전송 로보트(21)에 의해 운반될 수 있다.

매거진으로부터 전송 로보트(21)에 의해 취득된 반도체 웨이퍼는 얼라이너(22)로 운반된다. 얼라이너(22)는 반도체 웨이퍼에 미리 형성된 방위 플랫 및 노치를 기준으로 반도체 웨이퍼를 배치시키고 중심에 오도록 조정한다. 이렇게 배치되고 중심 조정된 반도체 웨이퍼는 전송 로보트(21)에 의해 흡착되어 검사대(11)로 운반되고, 검사대(11)의 흡착판(18) 위에 설치된다.

상술한 설명에서, 밀폐식 용기(4)로부터 반도체 웨이퍼를 끄집어내어 운반하고 검사용으로 선택된 반도체 웨이퍼를 검사대(11) 위에 위치시키는 기구는 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22)로 구성된다. 그러나, 이러한 기구가 상기 예로만 한정되는 것은 아니다. 상기 기구는 밀폐식 용기(4)로부터 반도체 웨이퍼를 끄집어내어 대기에 노출시키지 않는 방법으로 반도체 웨이퍼 중 선택된 반도체 웨이퍼를 검사대(11) 위에 배치시킬 수 있는 임의의 기구일 수 있다.

다음, 검사 장비(1)는 도 4를 참조하여 이하에서 좀 더 상세하게 설명될 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 검사 장비(1)의 외부 유닛(5)은 표시 장치(6) 및 입력 유닛(8a)이 접속되는 화상 처리 컴퓨터(30)와, 표시 장치(7) 및 입력 유닛(8b)이 접속되는 제어 컴퓨터(31)를 포함한다. 화상 처리 컴퓨터(30)에 접속된 입력 유닛(8a)과 제어 컴퓨터(31)에 접속된 입력 유닛(8b)은 도 1 및 2에서 도시된 입력 유닛(8)에 포함된다.

반도체 웨이퍼 검사시, 화상 처리 컴퓨터(30)는 광학 유닛(12)에 구비된 CCD(charge-coupled device) 카메라(32 및 33)에 의해 촬상된다. 즉, 검사 장비(1)에서, 광학 유닛(12)에서 CCD 카메라(32 및 33)에 의해 촬상된 반도체 웨이퍼의 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해 처리, 분석하여 반도체 웨이퍼를 검사한다.

화상 처리 컴퓨터(30)에 접속된 입력 유닛(8a)은 CCD 카메라(32 및 33)로부터 제공된 화상을 분석하기 위해 필요한 명령을 화상 처리 컴퓨터(30)에 제공하도록 구비된다. 입력 유닛(8a)은 예를 들어 마우스 또는 키보드와 같은 지시 장치이다. 화상 처리 컴퓨터(30)에 접속된 표시 유닛(6)은 CCD 카메라(32 및 33)로부터 제공된 화상의 분석 결과를 표시하도록 제공된다. 표시 유닛(6)은 CRT 디스플레이 또는 액정 디스플레이 등이다.

반도체 웨이퍼 검사시, 제어 컴퓨터(31)는 검사대(11), 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22), 및 광학 유닛(12) 내에 구비된 컴포넌트를 제어한다. 좀 더 상세히는, 검사 장비(1)에서, 검사대(11), 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22) 및 광학 유닛(12)에 구비된 컴포넌트가 반도체 웨이퍼를 검사하는 방법으로 제어 컴퓨터(31)에 의해 제어되고, 반도체 웨이퍼의 화상은 광학 유닛(12)에 배치된 CCD 카메라(32 및 33)에 의해 정확하게 촬상된다.

제어 컴퓨터(31)에 접속된 입력 유닛(8b)은 검사대(11), 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22), 및 광학 유닛(12)에 구비된 컴포넌트에 필요한 명령을 제어 컴퓨터(31)에 제공하도록 구비된다. 입력 유닛(8b)은 예를 들어, 마우스 또는 키보드 등의 지시 장치이다. 제어 컴퓨터(31)에 접속된 표시 장치(7)는 반도체 웨이퍼 검사를 위한 다양한 파라미터를 표시하는 것으로, 예를 들어 CRT 디스플레이 또는 액정 디스플레이이다.

화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)는 메모리 링크 기구를 통해 이들 사이에 데이타를 전송할 수 있다. 즉, 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31) 각각에 구비된 메모리 링크 인터페이스(30a 및 31a)를 통해 상호 접속된다. 그리하여, 화상 처리 컴퓨터(30)와 제어 컴퓨터(31) 사이에 데이타가 전송될 수 있다.

검사 장비(1)의 클린 유닛(2) 내에 구비되고, 견본 배치 기구의 일부로서 각각 포함된 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22)는 미리 설명한 바와 같이, 밀폐식 용기(4) 내로 운반된 견본을 용기(4)로부터 취득하여 검사대(11) 위에 설치하는 동작을 행한다. 이러한 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22)는 로보트 제어 인퍼페이스(31b)를 통해 외부 유닛(5)에 구비된 제어 컴퓨터(31)에 접속되고 제어 컴퓨터(31)로부터의 신호들이 각각 로보트 제어 인터페이스(31b)를 통해 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22)로 전송될 것이다.

운반되어 검사대(11) 위에 위치하고 있는 반도체 웨이퍼를 용기(4)로부터 취득해내기 위해서는, 제어 컴퓨터(31)는 제어 신호를 로보트 제어 이너페이스(31b)를 통해 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22)로 전송한다. 이러한 제어 신호에 기초하여, 엘리베이터(20), 전송 로보트(21) 및 얼라이너(22)는 운반되어 검사대(11) 위에 위치한 밀폐 용기(4)롤부터 반도체 웨이퍼를 취득하도록 이동된다.

또한, 진동 제어기(10)가 검사 장비(1)의 클린 유닛(2) 내에 제공된다. 진동 제어기(10) 위에는 X 스테이지(14), Y 스테이지(15), θ 스테이지(16), Z 스테이지(17) 및 흡착판(18)을 포함하는 검사대(11)가 구비된다.

X 스테이지(14), Y 스테이지(15), θ 스테이지(16), Z 스테이지(17) 및 흡착판(18)은 스테이지 제어 인터페이스(31c)를 통해 외부 유닛(5) 외부에 배치된 제어 컴퓨터(31)에 접속된다. X 스테이지(14), Y 스테이지(15), θ 스테이지(16), Z 스테이지(17) 및 흡착판(18)은 각각 스테이지 제어 인터페이스(31c)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터의 각각 제어 신호들로 제공된다.

반도체 웨이퍼 검사시, 제어 컴퓨터(31)는 스테이지 제어 인터페이스(31c)를 통해 제어 신호를 X 스테이지(14), Y 스테이지(15), θ 스테이지(16), Z 스테이지(17) 및 흡착판(18) 각각으로 전송한다. 제어 신호에 기초하여, X 스테이지(14), Y 스테이지(15), θ 스테이지(16), Z 스테이지(17) 및 흡착판(18)이 이동한다. 반도체 웨이퍼는 반도체 웨이퍼를 흡착하는 흡착판(18)에 의해 고정된다. 또한 X 스테이지(14), Y 스테이지(15), θ 스테이지(16), Z 스테이지(17)가 사전설정된 위치, 각도 및 높이에서 반도체 웨이퍼를 위치시키기 위해 이동한다.

광학 유닛(12)은 또한 진동 제어기(10)에 구비된다. 반도체 웨이퍼 검사시, 광학 유닛(12)은 반도체 웨이퍼를 촬상한다. 상술한 바와 같이, 광학 유닛(12)은 가시광을 이용하여 저해상도로 반도체 웨이퍼를 촬상하는 기능과 자외선 광을 이용하여 고해상도로 반도체 웨이퍼를 촬상하는 기능을 갖는다.

광학 유닛(12) 내에 가시광을 사용하여 반도체 웨이퍼를 촬상하는 기구로서, 할로겐 램프(34), 가시광학 시스템(35), 가시광 대물 렌즈(36), 및 가시광 오토 포커스 제어기(37) 뿐아니라 전술한 가시광 CCD 카메라(32)가 구비된다.

반도체 웨이퍼를 촬상하기 위해, 할로겐 램프(34)가 턴온된다. 할로겐 램프(34)용 구동원은 광원 제어 인터페이스(31d)를 통해 외부 유닛(5)에서 제어 컴퓨터(31)에 접속된다. 할로겐 램프(34)용 구동원은 광원 제어 인터페이스(31)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 제어 신호로 제공된다. 할로겐 램프(34)는 제어 신호에 따라 턴온/오프된다.

반도체 웨이퍼 촬상시, 할로겐 램프(34)가 턴온되어 가시광 광학 시스템(35) 및 가시광 대물 렌즈(36)를 통해 반도체 웨이퍼에 가시광을 투사한다. 그리하여 가시광으로 조사된 반도체 웨이퍼의 화상이 가시광 대물 렌즈(36)에 의해 확대되고 이렇게 확대된 화상은 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 촬상된다.

가시광 CCD 카메라(32)는 화상 취득 인터페이스(30b)를 통해 외부 유닛(5) 내에 구비된다. 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 촬상된 반도체 웨이퍼는 화상 취득 인터페이스(30b)를 통해 화상 처리 컴퓨터(30)로 취득된다.

상기에서와 같이 가시광으로 반도체 웨이퍼를 촬상할 때, 가시광 오토 포커스 제어기(37)에 의해 오토 포커싱이 행해진다. 즉, 가시광 오토 포커스 제어기(37)는 가시광 대물 렌즈(36)와 반도체 웨이퍼 사이에 공간이 가시광 대물 렌즈(36)의 초점 거리와 일치하는지 여부를 판정한다. 가시광 오토 포커스 제어기(37)에서 일치하지 않는 것으로 판정하면, 반도체 웨이퍼의 검사용 표면이 가시광 대물 렌즈(36)의 포커스 면과 일치할 때까지 가시광 대물 렌즈(36) 또는 Z 스테이지(17)를 이동시킨다.

가시광 오토 포커스 제어기(37)가 오토 포커스 제어 인터페이스(31e)를 통해 외부 유닛(5)에 구비된 제어 컴퓨터(31)에 접속되면, 제어 신호가 오토 포커스 제어 인터페이스(31e)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 가시광 오토 포커스 제어기(37)로 전송된다. 제공된 제어 신호에 따르면, 가시광 오토 포커스 제어기(37)는 가시광 대물 렌즈(36)를 오토 포커싱한다.

광학 유닛(12) 내에 자외선 광을 사용하여 반도체 웨이퍼를 촬상하기 위한 기구로서, 전술한 자외선 CCD 카메라(33) 뿐아니라 자외선 광원(38), 자외선 광학 시스템(39), 자외선 대물 렌즈(40) 및 자외선 오토 포커스 제어기(41)를 포함한 구비한다.

반도체 웨이퍼 촬상시, 자외선 광원(38)이 턴온된다. 자외선 광원(38)용 구동원은 광원 제어 인터페이스(31d)를 통해 외부 유닛(5)에서 제어 컴퓨터(31)에 접속된다. 자외선 광원(38)용 구동원은 광원 제어 인터페이스(31)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 제어 신호로 제공된다. 자외선 광원(38)은 제어 신호에 따라 턴온/오프된다.

현재 산업 분야에서 사용가능한 자외선 고체 레이저 파장의 상한선은 355 ㎚이다. 자외선 광원(38)은 바람직하게는 355 ㎚ 미만의 파장을 갖는 자외선 광을 방출할 수 있어야 한다. 355 ㎚의 파장 길이를 갖는 자외선 광은 YAG 레이저의 제3 고조파 방사로서 제공된다. 다음에 좀 더 설명되는 바와 같이, 266 ㎚의 파장을 갖는 자외선 광이 YAG 레이저의 제4 고조파로서 제공될 수 있다. 또한, 진동 파장이 166 ㎚인 레이저가 개발되었다. 이 레이저는 자외선 광원(38)으로서 사용될 수 있다. 높은 해상도를 위해, 자외선 광원(38)으로부터 방사된 자외선 파장은 짧은 것이 바람직하다. 그러나, 파장이 너무 짧다면, 파장을 지지하는 광학 시스템을 만드는 것이 어렵게 된다. 따라서, 자외선 광원(38)으로부터 조사된 자외선 광의 파장 λ는 바람직하게는 355 내지 166 ㎚이다.

반도체 웨이퍼 촬상시, 자외선 광원(38)이 턴온되어 자외선 광을 자외선 광학 시스템(39) 및 자외선 대물 렌즈(40)를 통해 반도체 웨이퍼로 자외선 광을 투사한다. 그리하여 자외선 광으로 조사된 반도체 웨이퍼의 화상이 자외선 대물 렌즈에 의해 확대되면 이 확대된 화상은 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 촬상된다.

자외선 CCD 카메라(33)는 화상 취득 인터페이스(30c)를 통해 외부 유닛(5) 내에 구비된 화상 처리 컴퓨터(30)에 접속된다. 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 촬상된 반도체 웨이퍼 화상은 화상 취득 인터페이스(30c)를 통해 화상 처리 컴퓨터(30) 내에서 취득된다.

상기한 바와 같이 자외선으로 반도체 웨이퍼를 촬상하기 위해, 자외선 오토 포커스 제어기(41)에 의해 오토 포커싱이 행해진다. 즉, 자외선 오토 포커스 제어기(41)는 자외선 대물 렌즈(40)와 반도체 웨이퍼 사이의 간격이 자외선 대물 렌즈(40)의 초점 거리와 일치하는 지의 여부를 판정한다. 자외선 오토 포커스 제어기(41)는, 일치하지 않다고 판정할 때, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 표면이 자외선 대물 렌즈(40)의 초점면과 일치할 때까지 자외선 대물 렌즈(40) 또는 Z 스테이지(17)를 이동시킨다.

자외선 오토 포커스 제어기(41)는 오토 포커스 제어 인터페이스(31e)를 통해 외부 유닛(5) 내에 제공된 제어 컴퓨터(31)로 접속되고, 따라서, 오토 포커스 제어 인터페이스(31e)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 자외선 오토 포커스 제어기(41)로 제어 신호가 전송된다. 공급된 제어 신호에 따라, 자외선 오토 포커스 제어기(41)는 자외선 대물 렌즈(40)의 오토 포커싱을 행한다.

도 5를 참조하여, 검사 장비(1) 내의 광학부(12)의 광학계를 이하에 보다 자세히 설명하기로 한다. 오토 포커스 제어기(37 및 41)는 더 이상 설명하지 않기로 한다. 검사 대상 반도체 웨이퍼를 조명하기 위한 광학계와, 이 반도체 웨이퍼를 촬상하기 위한 광학계가 이하로 설명될 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 광학부(12)는, 가시광을 사용하는 반도체 웨이퍼의 상을 촬상하기 위해 전술한 바와 같이 할로겐 램프(34), 가시광 광학계(35) 및 가시광 대물 렌즈(36)를 포함한다.

할로겐 램프(35)로부터의 가시광(34)이 광섬유(50)를 통해 가시광 광학계(35)로 도광된다. 가시광 광학계(35)는 2개의 렌즈(51 및 52)를 포함하는 조명 광학계(53)를 포함한다. 광섬유(50)를 통해 가시광 광학계(35)로 도광되는 가시광이 우선 조명 광학계(35)로 입사된다. 광섬유(50)를 통해 가시광 광학 계(35)로 도광된 가시광은 조명 광학계(53)를 통해 반면 거울(half mirror; 54)로 입사하고, 반면 거울(54)에 의해 가시광 대물 렌즈(36) 쪽으로 반사된다. 가시광은 가시광 대물 렌즈(36)를 통해 반도체 웨이퍼로 입사된다. 따라서, 반도체 웨이퍼가 가시광에 의해 조명된다.

가시광으로 조명된 반도체 웨이퍼의 화상은, 가시광 대물 렌즈(36)에 의해 확대되고, 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 촬상된다. 즉, 가시광이 조명된 반도체 웨이퍼로부터의 반사광은, 가시광 대물 렌즈(36), 반면 거울(54) 및 촬상 렌즈(55)를 통해 가시광 CCD 카메라(32)로 입사한다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 확대된 화상은 가시광 CCD 카메라에 의해 촬상된다. 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 촬상된 반도체 웨이퍼의 화상(이하 "가시 화상"으로 언급함)은, 화상 처리 컴퓨터(30)로 전송된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 광학부(12)는, 자외선 광을 사용하는 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하기 위해 전술한 바와 같이 자외선 레이저원(38), 자외선 광학계(39) 및 자외선 대물 렌즈(40)를 포함한다.

자외선 레이저원(38)으로부터의 자외선 광은, 광섬유(60)를 통해 자외선 광학계(39)로 도광된다. 자외선 광학계(39)는 2개의 렌즈(61 및 62)를 포함하는 조명 광학계(63)를 포함한다. 광섬유(60)를 통해 자외선 광학계(39)로 도광되는 자외선 광이 우선 조명 광학계(63)로 입사한다. 광 섬유(60)를 통해 자외선 광학계(39)로 도광된 자외선 광은 조명 광학계(63)를 통해 반면 거울(64)로 입사하고, 반면 거울(64)에 의해 자외선 대물 렌즈(40)쪽으로 반사된다. 자외선 광은 자외선 대물 렌즈(40)를 통해 반도체 웨이퍼로 입사한다. 따라서, 반도체 웨이퍼가 자외선 광에 의해 조사(irradiate)된다.

자외선 광으로 조사된 반도체 웨이퍼의 화상은, 자외선 대물 렌즈(40)에 의해 확대되고, 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 촬상된다. 즉, 자외선 광이 조사된 반도체 웨이퍼로부터의 반사광은, 자외선 대물 렌즈(40), 반면 거울(64) 및 촬상 렌즈(65)를 통해 가시광 CCD 카메라(33)로 입사한다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 확대된 화상은 가시광선 CCD 카메라(33)에 의해 촬상된다. 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 촬상된 반도체 웨이퍼의 화상(이하로 "자외선 화상"으로 언급됨)은, 화상 처리 컴퓨터(30)로 전송된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 자외선 광학계(39)에서, 반면 거울(64)은 편광 빔 스플리터(polarizing beam splitter; 70)로 대체될 수 있으며, 4분의 1 파장 플레이트(quarter wave plate; 71)는 편광 빔 스플리트(70)와 자외선 대물 렌즈(40) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 자외선 광학계(39)의 구조는 자외선 레이저를 효율이 높게 사용할 수 있도록 할 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 검사 장비(1)에서, 가시광보다 짧은 파장을 갖는 자외선 광으로 촬상함으로써 반도체 웨이퍼를 검사하는 것이 가능하며, 따라서, 가시광으로 검출되고 분류될 수 있는 결함보다 더 미세한 결함을 검출하고 분류할 수 있다.

상기한 검사 장비(1)는 가시광 광학계와 자외선 광학계를 포함하며, 따라서, 가시광에 의한 저해상도 검사와, 자외선 광에 의한 고해상도 검사를 동시에 가능하게 한다. 따라서, 이 검사 장비(1)는, 자외선 광에 의한 고해상도 검사에 의해 미세 결함을 검출하고 분류하는 동시에, 가시광에 의한 저해상도 검사에 의해 큰 결함을 검출하고 분류하는 데에도 또한 사용될 수 있다.

상기한 검사 장비(1)에서, 자외선 대물 렌즈(40)는 바람직하게는, 큰 개구수(NA), 예컨데 0.9 이상의 개구수를 가져야 한다. 보다 큰 개구수(NA)를 갖는 자외선 대물 렌즈(40)는 보다 미세한 결함을 검출하도록 할 것이다.

반도체 웨이퍼의 결함이, 스크래치와 같은 컬러 정보가 없는 단지 오목부 또는 볼록부라면, 인코히어런트 광으로는 이를 거의 볼 수 없다. 그러나, 레이저와 같은 높은 코히어런트 광을 사용하면, 광의 간섭이 오목부의 스텝 인근 또는 오목부 인근에 발생하기 때문에, 스크래치와 같은 컬러 정보를 갖지 않는 단지 오목부 또는 볼록부인 결함도 명확하게 볼 수 있다. 상기 검사 장비(1)가 자외선 레이저 광을 방사하는 자외선 레이저원(38)을 사용하기 때문에, 스크래치와 같은 컬러 정보를 갖지 않는 단지 오목부 또는 볼록부인 결함도 정확하게 검출할 수 있다. 더욱 상세하게는, 자외선 레이저원(38)으로부터 방사된 자외선 레이저(코히어런트 광)를 사용해서, 상기 검사 장비(1)는, 할로겐 램프(34)로부터의 가시광선(인코히어런트 광)으로 검출하는 것과는 달리, 위상 정보를 용이하게 검출할 수 있다.

이제 도 7을 참조하여, 도 1의 검사 장비(1)에 사용된 자외선 레이저원(38)의 구조의 일례가 예시된다. 자외선 레이저원(38)이 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 7에 도시된 자외선 레이저원(38)은 고체 레이저원으로부터의 레이저 광의 파장을 변화시킴으로써 자외선 레이저 광을 발생시킨다. 자외선 레이저원(38)은 녹색 레이저 광 발생기(111), 및 녹색 레이저 발생기(111)로부터의 녹색 레이저 광의 파장을 변화시킴으로써 자외선 광을 발생시키는 자외선 레이저 광 발생기(112)를 포함한다.

녹색 레이저 광 발생기(111)는 반도체 레이저(113)로부터의 808 nm 파장을 갖는 고전력 레이저 광을 발산한다. 고전력 레이저 광은, 압축 렌즈(114)에 의해 압축되고, 여기 광(excitation light)으로서, 비평면 모놀리틱 링형(non-planer monolithic ring type) Nd:YAG 레이저(115)에 입사하고 이를 여기하여 1064 nm 파장의 적외선 레이저 광을 발생시킨다. Nd:YAG 레이저(115)는 외부 자기장과 함께 인가된다. 그 결과, Nd:YAG 레이저(115)는 단지 한 방향 단일 수직 모드로만 진동한다. 이러한 레이저 발생의 원리는 예컨데 미국 특허 제4749842호에 개시되어 있다.

본 발명에 따르면, Nd:YAG 레이저(115)는 모놀리틱 링형이다. T. Kane 등의 Opt Lett Vol. 10(1985), p65에 서술된 바와 같이, 모놀리틱 링형의 광 공진기는 진동의 높은 안정성 및 탁월한 시간 일관성(temporal coherence)을 나타낸다. 이러한 Nd:YAG 레이저(115)에서, 공진기 내의 광 경로는 바람직하게는 비평면이어야 한다. 공진기 내의 비평면 광 경로로 인해, 적외선 레이저 광은 더욱 안정적으로 발생될 수 있다.

Nd:YAG 레이저(115)로부터 발산된 적외선 레이저 광은 모드 매칭 렌즈(116)를 통해 모놀리틱 링형 MgO:LN 광석(117)으로 입사한다. 파장 1064 nm의 적외선 레이저 광으로 조사될 때, MgO:LN 광석(117)은 532 nm 파장의 제2 고조파(second harmonic)를 발생시킨다. MgO:LN 광석(117)은 1064 nm 파장의 적외선 레이저 광용 광 공진기를 형성한다. 광 공진기 내의 고전력 압축을 이용하여, 연속파에 대해 고효율의 파장이 변화될 수 있다. 더 구체적으로는, MgO:LN 광석(117) 내부의 공진 파장과 일치하도록 만들어진 적외선 레이저 광의 파장과 함께 광 공진기를 구성함에 의해, 제2 고조파는 65% 정도의 효율로 발생될 수 있다.

제2 고조파가 MgO:LN 광석(117)에 의해 발생되기 때문에, 1064 nm 파장의 적외선 레이저 광 파장을 변화시킴으로써 획득되는 532 nm 파장의 녹색 레이저 광은, 광 반사 미러(118)에 의해 반사되고, 렌즈(119)에 의해 세이핑(shaping)되어 선정된 빔 직경을 갖고, 녹색 레이저 광 발생기(111)로부터 발산된다.

상기한 바와 같이 구성된 녹색 레이저 광 발생기(111)는 매우 높은 효율과 함께 탁월한 시간 일관성을 갖는 녹색 레이저 광을 발생시킬 수 있다. 녹색 레이저 광 발생기(111)에서, 1W 전력의 레이저 광이 반도체 레이저(113)로부터 발산될 때, Nd:YAG 레이저(115)는 대략 500 mW의 적외선 레이저 광을 발생시키며, 반면에 MgO:LN 광석(117)은 200 mW 정도의 녹색 레이저 광을 발생시킬 것이다. 위에 언급한 바와 같이, 녹색 레이저 광 발생기(111)는 매우 높은 효율의 레이저 발생을 보장한다. 또한, 반도체 레이저(113)의 전기 효율은 기체 레이저 등의 효율보다 훨씬 더 높다. 이 효율은 30% 정도이다. 따라서, 녹색 레이저 광 발생기(111)는 제어 회로 등에 의한 전력 소비를 포함해도 전력 소비가 적다.

녹색 레이저 광 발생기(111)에 의해 발생된 녹색 레이저 광은 자외선 레이저 광 발생기(112)에 입사한다. 비선형 광 디바이스 β-BaB2O4(이후로 "BBO"로 언급됨)(121)을 사용해서, 자외선 레이저 광 발생기(112)는 녹색 레이저 광의 제2 고조파를 발생시킴으로써, 파장 266 nm의 자외선 레이저 광을 발생시킨다. 즉, 녹색 레이저 광을 기본파(basic wave)로서 간주하면, BBO(121)는 녹색 레이저 광의 제2 고조파로서 자외선 레이저 광을 발생시킨다.

BBO(121)는 190 nm 파장의 자외선까지의 광에 대해 투과성이고, 레이저 손상에 강하고, 큰 복굴절성을 갖는다. 따라서, BBO(121)는 광범위로 제2 고조파를 발생시킬 수 있으며, 자외선 대역에 대한 제2 고조파 발생 디바이스로서 사용하기에 적합하다. 그런데, BBO(121)에 의해 266 nm 파장의 제2 고조파를 발생시키기 위해, 회전 위상 정합(rotational phase matching)이 필요하다. MgO:LN 광석(117)에서와 같은 온도 위상 정합이 불가능하기 때문에, 녹색 레이저 광 발생기(111)에서와 같은 모놀리틱 링형 광석을 사용하는 제2 고조파를 발생시키는 것은 어렵다. 이 경우에, 자외선 레이저 광 발생기(112)는, 4개의 독립적인 미러(122, 123, 124 및 125)를 포함하는 링형 광 공진기(126)를 사용하는 외부 공진에 의해 제2 고조파를 발생시킨다.

자외선 레이저 광 발생기(112)에 입사하는 기본파(녹색 레이저 광)는 위상 변조기(127) 및 모드 정합 렌즈(128)를 통해 광 공진기(126)에 입사한다. 상기한 바와 같이, 광 공진기(126)는 4개의 미러(122에서 125)를 포함하며, BBO(121)는 제1 미러(122)와 제2 미러(123) 사이에 배치된다.

다음에, 제1 미러(122)를 통해 광 공진기(126)로 기본파가 유도된다. 이 시점에, 기본파의 일부가 제1 미러(122)에 의해 반사되며, 미러(129)에 의해 기본파를 검출하는 사진 검출기(photodetector; 130)쪽으로 또 반사된다. 다른 한편으로, 제1 미러(122)를 통해 광 공진기(126)로 유도된 기본파는 BBO(121)를 통해 우선 제2 미러(123)쪽으로 향하고, 다음에 제2 미러(123)에 의해 제3 미러(124)쪽으로 반사되며, 다음에 제3 미러(124)에 의해 제4 미러(125)쪽으로 반사되고, 제4 미러(125)에 의해 제1 미러(122)쪽으로 반사되고, 반복해서 제1 미러(122)에 의해 제2 미러(123)쪽으로 BBO(121)를 통해 반사된다.

광 공진기(126)의 제1 미러(122)에 의해 반사된 기본파가 전술한 바와 같이 사진 검출기(130)에 의해 검출된다. 사진 검출기(130)로부터의 검출 신호가 제어 회로(131)로 송신된다. 자외선 광 발생기(112)에서, 위상 변조기(127)는 위상 변조 구동 회로(135)로부터의 변조 신호에 의해 광 공진기(126)에 입사하는 기본파의 위상을 변조한다. 변조 신호와 함께 검출 신호의 동기 검출을 행하면서, 제어 회로(131)는 광 공진기(126)의 광 경로 위상 차이를 표시하는 에러 신호를 검출하며, 이 에러 신호에 기초하여, 전자기 액츄에이터(132)를 구동하여, 광 공진기(126)의 공진기 길이가 공진 조건과 항상 일치하도록 높은 정밀도로 제3 미러(124)의 위치를 연속적으로 제어한다.

상기한 바와 같이 고정밀도로 연속적으로 제어되는 제3 미러(124)의 위치와 함께, 광 공진기(126)가 복수의 독립적인 미러(122에서 125)를 포함하더라도, 광 공진기(126)의 공진기 길이는 광 파장의 수백분의 일 정도로 고정밀도로 제어된다. 따라서 광 공진기(126)의 공진기 길이가 고정밀도로 제어되어 공진 조건을 충족하고, BBO(121)는 제2 고조파를 매우 효율적으로 발생시킬 수 있다.

광 공진기(126)에서, BBO(121)가 반사 방지층과 함께 제공되어 공진기 손실을 감소시킨다. 또한, 공진기 손실을 감소시키기 위해, 함께 광 공진기(126)를 형성하는 제2에서 제4 미러(123에서 125) 각각은 99.9% 정도의 높은 반사율을 갖는 미러이다. BBO(121)의 반사 방지층으로 인해, 광 공진기(126)의 공진기 손실은 대략 0.5% 이하로 제한될 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 자외선 레이저 발생기(112)는 매우 고효율이며 탁월한 시간 코히어런스를 갖는 자외선 레이저 광을 발생시킬 수 있다. 실제로, 녹색 레이저 광 발생기(111)로부터 자외선 레이저 광 발생기(112)로 입사하며 200 mW의 전력을 갖도록 설정된 녹색 레이저 광과 함께, 대략 50 mW 전력의 자외선 레이저 광이 이 경우에 제공될 수 있다.

자외선 레이저 광은 높은 광자 에너지를 갖기 때문에, 함께 광 공진기를 형성하는 미러들 및 BBO는, 광 공진기 내에 제공된 BBO에 의해 발생된 제2 고조파에 기초하여 자외선 레이저 광을 발생시키도록 한다면 열화될 수 있다. 따라서, 광 공진기 내에 제공된 BBO에 의해 발생된 제2 고조파에 기초하여 자외선 레이저 광을 발생시키기 위한 종래의 레이저원은 신뢰성이 높지는 않다. 측정 장치에서 레이저원을 사용하는 것은 어렵다.

그런데, 본 발명의 출원인은, BBO 결정의 성장을 개선하고, BBO에 인가된 반사 방지 레이저를 개선하고, BBO에 입사하는 광 스폿 크기를 최적화하고, 광 공진기의 내부를 클리닝하고, 광 공진기 내부의 공기를 최적화함에 의해, 도 7에 도시된 바와 같이 광 공진기(126) 내의 BBO(121)에 의해 제2 고조파가 발생되더라도, 레이저원의 충분한 신뢰성 및 서비스 수명이 달성될 수 있음을 확신하였다. 더욱 구체적으로, 상기한 개선 및 최적화는, BBO(121)를 사용하는 레이저원이 100 mW 전력을 갖는 자외선 광을 1000 시간 이상 안정적으로 발생시키고, 50 mW 전력을 갖는 자외선 레이저를 5000 시간 이상 안정적으로 발생시킬 수 있다는 사실 때문이다. 이들 결과에 기초하여, BBO(121)사용하는 레이저원이 20 mW 자외선 레이저 광을 10000 시간 동안 안정적으로 발생시킬 수 있음이 추정될 수 있다. 이러한 서비스 수명은, 레이저원이 검사 장비 내의 광원으로서 사용될 수 있으며 실질적으로 유지 보수가 필요없다는 것을 나타낸다.

자외선 레이저 광 발생기(112)에 의해 발생된 자외선 레이저 광은 콜리미네이터 렌즈(133)를 거치며 레이저 광을 평행 광으로 셰이핑한다. 평행 광은 왜상 프리즘 쌍(anamorphic prism pair; 134)에 의해 빔으로 셰이핑되며 자외선 레이저 광원(38)로부터 발산된다. 왜상 프리즘 쌍(134)은 자외선 레이저 광원(38)으로부터 발산된 자외선 레이저 광을 그 스폿이 거의 원형 단면을 갖는 빔으로 셰이핑한다는 사실을 주목하라. 다른 한편으로, 광 공진기(126)로부터 발산된 자외선 레이저 광은 BBO(121)에 의한 복굴절의 탈락 현상(walk off effect) 때문에 타원형 단면을 갖는다. 따라서, 자외선 레이저원(38)으로부터 발산되기 전에, 자외선 레이저 광은 왜상 프리즘 쌍에 의해 거의 원형 단면의 스폿을 갖는 빔으로 셰이핑된다.

상기한 바와 같이 구성된 레이저원(38)은, 비선형 광 디바이스(MgO:LN 광석(117) 및 BBO(121))에 의한 제2 고조파에 기초하여, 솔리드 레이저원(Nd:YAG 레이저; 115)으로부터의 레이저 광의 2단계 변화에 의해 자외선 레이저 광을 발생시킨다. 즉, 자외선 레이저원(38)은, 모두가, 솔리드 광 디바이스들에 의해서만 자이선 레이저를 발생시키는 솔리드 자외선 레이저원이다.

솔리드 광 디바이스들만으로부터 형성된 자외선 레이저원(38)은 컴팩트하고, 고효율이고, 전력 소비가 적고, 매우 안정하고 빔 품질이 높다. 또한, 자외선 레이저원(38)은 탁월한 시간 코히어런스의 자외선 레이저 광을 제공할 수 있다.

자외선 레이저 광의 발생을 위한 레이저원을 위해, 엑시머 레이저, 아르곤 레이저 등의 기체 레이저를 사용할 수 있다. 그런데, 기체 레이저는 큰 용적, 낮은 효율, 높은 전력 소비 등의 이유로 바람직하지 못하다. 예컨데 351 nm 파장의 레이저 광용의 아르곤 레이저는 0.001% 이하의 효율을 가진 레이저 광을 발생시킨다. 전술한 자외선 레이저원(38)은 고효율의 레이저 광을 발생시킬 수 있고, 아르곤 레이저와 비교해서 다소 컴팩트하게 설계될 수 있다.

또한, 아르곤 레이저는 많은 양의 냉가수를 필요로 한다는 단점이 있다. 냉각수가 순환될 때, 진동이 발생할 것이다. 따라서, 많은 양의 냉각수를 필요로하는 아르곤 레이저는 미세 구조를 검사하는 어떤 검사 장비에 사용되기에 적합하지 않다. 또한, 아르곤 레이저는 안정한 파장을 갖는 레이저 광을 발생시킬 수 없다. 엑시머 레이저는 위험한 불소 기체를 필요로 한다. 또한, 엑시머 레이저가 높은 피크 전력을 갖는 펄스 레이저 광을 발생시키기 때문에, 검사용 반도체 웨이퍼를 촬상하는 검사 장비(1) 내의 레이저원으로서 사용하기에 적합하지 않다.

자외선 레이저원(38)은, 자외선 레이저 광을 제공하기 위해 솔리드 레이저원으로부터의 레이저 광의 파장을 변화시킴으로써, 엑시머 레이저 및 아르곤 레이저를 사용할 때 야기될 수 있는 상기한 문제들을 해결한다.

다음에, 본 발명에 따른 검사 장비(1)에 의해서 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 프로시저가 도 8에서 도 11의 흐름도를 참조하여 이하로 설명될 것이다. 도 8에서 11의 흐름도는 시편으로서의 반도체 웨이퍼가 검사 스테이지에 위치된 이후의 동작을 설명한다. 여기서 반도체 웨이퍼는 많은 유사한 디바이스 패턴들 및 결함(결함 화상)이 존재하는 반도체 웨이퍼의 영역의 화상을 가지며, 다른 영역(참조 화상)의 화상이 촬상되고 결함의 검출 애드 분류(detection ad classification)를 위해 이들이 비교된다.

이제 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 검사 장비(1)에 의해 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 순서를 나타낸 동작들의 흐름도가 주어진다. 이 흐름도는 검사 순서의 일례를 나타내며, 여기서, 반도체 기판 상의 결함의 위치가 이미 알려졌을 때 결함이 검출되고, 검사 장비(1)에 의해 분류된다.

이러한 예에서,먼저, 단계 S1-1에서 결함 위치 좌표 파일이 제어 컴퓨터(31)로 판독된다. 결함 위치 좌표 파일은 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치에 대한 정보를 기술하고 있다. 이 파일은, 결함 검출기 등에 의해 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치를 예비 측정함으로써 마련되었다. 결함 위치 좌표 파일이 마련되고 제어 컴퓨터(31)로 판독된다.

다음에, 단계 S1-3에서, 제어 컴퓨터(31)는 가시광 오토 포커스 제어기(37)를 구동시켜서 가시광 대물 렌즈(36)를 오토 포커싱한다.

다음에, 단계 S1-4에서, 반도체 웨이퍼의 화상은 가시광선 CCD 카메라(32)에 의해 촬상되고, 촬상된 가시광 화상은 화상 처리 컴퓨터(30)로 전송된다. 촬상된 가시광 화상은 결함 위치 좌표 파일 내에 표시된 결함 위치 좌표에서의 화상, 즉, 결함이 존재하는 영역의 화상(이후 "결함 화상"으로 언급함)이다.

다음에, 단계 S1-5에서, 제어 컴퓨터(31)는 X 및 Y 스테이지(14 및 15)를 구동시켜서, 가시광 대물 렌즈(36)의 시야(field of view)으로 들어 가기 위해 웨이퍼의 참조 영역에 대한 참조 위치 좌표로 반도체 웨이퍼를 이동시킨다.

참조 영역은 검사 대상 영역 이외의 반도체 웨이퍼의 영역이며, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역 내에 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴을 형성한다.

다음에, 단계 S1-6에서, 제어 컴퓨터(31)는 가시광 오토 포커스 제어기(37)를 구동시켜서 가시광 대물 렌즈(36)를 오토 포커싱한다.

다음에, 단계 S1-7에서, 반도체 웨이퍼의 화상은 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 촬상되고, 촬상된 가시광 화상은 화상 처리 컴퓨터(30)로 전송된다. 촬상된 가시광 화상은 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역 내에 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴을 형성하는 영역의 화상(이하 "참조 화상"으로 언급함)이다.

다음에, 단계 S1-8에서, 화상 처리 컴퓨터(30)는 단계 S1-4에서 획득된 결함 화상과 단계 S1-7에서 획득된 참조 화상을 비교하여 결함 화상으로부터 결함을 겸출한다. 결함이 검출되면, 단계 S1-9로 진행한다. 결함이 없다면, 단계 S1-11로 진행한다.

단계 S1-9에서, 화상 처리 컴퓨터(30)는 검출된 결함이 결함을 분류하는 것인지를 조사한다. 결함이 분류되었다면, 단계 S1-10으로 진행한다. 결함이 분류되었을 때, 단계 S1-11로 진행한다.

단계 S1-10에서, 결함 분류의 결과가 저장된다. 이는 예컨데 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 저장 장치에 저장된다. 결함 분류의 결과는 전송될 수 있으며, 네트워크를 통해 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 다른 컴퓨터들로 저장될 수 있다.

단계 S1-10의 완료 시에, 반도체 웨이퍼 내의 결함의 분류가 완성될 것이다. 따라서, 검사 처리가 종료된다. 그런데, 복수의 결함들이 반도체 웨이퍼 상에 존재한다면, 단계 S1-2로 돌아가서 다른 결함들이 검출되고 분류될 수 있다.

다른 한편으로, 단계 S1-8에서 어떤 결함도 검출되지 않거나 단계 S1-9에서 어떠 결함 분류도 행해지지 않는다면, 단계 S1-11로 진행해서 자외선 광이 결함 검출 및 분류를 위한 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하기 위해 사용된다.

이 경우에, 단계 S1-11에서, 제어 컴퓨터(31)가 X 및 Y 스테이지(14 및 15)를 구동시켜서, 자외선 대물 렌즈(40)의 시야로 들어가기 위한 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에 대한 검출 위치 좌표 파일 내에 표시된 검출 위치 좌표들로 반도체 웨이퍼를 이동시킨다.

다음에 단계 S1-12에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 자외선 오토 포커스 제어기(41)를 구동시켜 자외선 대물 렌즈(40)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에 단계 S1-13에서, 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여, 촬상한 자외선 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)로 보낸다. 촬상된 자외선 화상은, 결함 위치 좌표 파일이 나타낸 결함 위치 좌표에서의 화상, 즉 결함 화상임에 유의한다. 또한, 결함 화상의 촬상은 가시광보다 짧은 파장과 고분해능을 갖는 자외선 광을 이용하여 행한다.

다음에 단계 S1-14에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지(14, 15)를 구동시켜서, 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 이동시킴으로써, 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 자외선 대물 렌즈(40)의 시야 내로 들어가도록 한다. 참조 영역은, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역 이외의 영역으로서, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스가 형성되어 있는 영역이다.

다음에 단계 S1-15에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 자외선 오토 포커스 제어기(41)를 구동시켜 자외선 대물 렌즈(40)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에 단계 S1-16에서, 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 촬상한 자외선 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)로 보낸다. 촬상된 자외선 화상은, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역의 화상, 즉 참조 화상임에 유의한다. 또한, 참조 화상의 촬상은 가시광보다 짧은 파장과 고분해능을 갖는 자외선 광을 이용하여 행한다.

다음에, 단계 S1-17에서, 화상 처리 컴퓨터(30)는 단계 S1-13에서 획득된 결함 화상과, 단계 S1-16에서 획득된 참조 화상을 비교하여 이 결함 화상으로부터 결함을 검출한다. 결함이 검출될 수 있으면, 단계 S1-18로 진행한다. 결함이 검출될 수 없으면, 단계 S1-19로 진행한다.

단계 S1-18에서, 화상 처리 컴퓨터(30)는, 검출된 결함이 무엇인지를 조사하여 결함의 분류를 행한다. 결함이 분류될 수 있었으면, 단계 S1-10으로 진행하고, 전술한 바와 같이 결함 분류 결과를 저장한다. 결함이 분류될 수 없었으면, 단계 S1-19로 진행한다.

단계 S1-19에서, 결함이 분류될 수 없었음을 나타내는 정보를 저장한다. 이 정보는 예를 들면 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 저장 장치에 저장된다. 이 정보는, 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 네트워크를 통해 접속된 임의의 다른 컴퓨터로 전송되거나 저장될 수도 있다.

전술한 처리를 행한 후, 우선 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 촬상된 화상을 처리하여 분석함으로써 저분해능으로 반도체 웨이퍼의 검사를 행한다. 가시광을 이용하여 결함이 검출될 수 없었고 분류될 수 없었으면, 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 촬상된 화상을 처리하여 분석함으로써 고분해능에 의한 반도체 웨이퍼의 검사를 행한다. 이와 같이 함으로써, 가시광만을 이용하여 결함의 검출이나 분류를 행하는 경우에 비해, 보다 미세한 결함의 검출 및 분류를 행할 수 있다.

가시광을 이용하여 저분해능으로 검사한 쪽이, 한번에 촬상가능한 영역이 크다. 따라서, 결함이 충분히 큰 경우에는 가시광을 이용하여 저분해능에 의해 반도체 웨이퍼의 검사를 행한 쪽이 효율이 좋다. 따라서, 최초에 자외선 광을 이용하여 결함의 검출이나 분류를 행하지 않고, 최초에 가시광을 이용하여 결함의 검출이나 분류를 행함으로써, 보다 효율적으로 반도체 웨이퍼의 검사를 행할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 검사 장비(1)에 의해 반도체 웨이퍼의 검사를 행할 때의 순서를 나타낸 흐름도이다. 도 9에 도시한 흐름도는, 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치 및 크기가 미리 알려져 있는 경우에, 그 결함을 검사 장비(1)에 의해 검출하여 분류를 행할 때의 검사 순서의 일례를 나타내고 있다.

이 예에서는, 우선, 단계 S2-1에 나타낸 바와 같이, 제어 컴퓨터(31)로 결함 위치 좌표 및 결함 크기의 파일을 판독한다. 결함 위치 좌표 및 결함 크기의 파일은, 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치에 관한 정보와, 결함의 크기에 관한 정보가 기술된 파일이다. 이는 결함 검출기 등에 의해, 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치나 크기를 미리 측정하여 준비한다. 이에 따라 준비된 파일을 제어 컴퓨터(31)에서 판독한다.

다음에 단계 S2-2에서, 단계 S2-1에서 판독한 파일에 근거하여, 반도체 웨이퍼 상의 결함의 크기를 판별한다. 이 결함이 선정된 크기보다도 큰 경우에는 단계 S2-3으로 진행한다. 이 결함이 선정된 크기보다도 작은 경우에는 단계 S2-12로 진행한다.

결함의 크기 판별은, 자외선 광을 이용하여 반도체 웨이퍼를 촬상할 때의 분해능에 근거하여 행한다. 구체적으로는, 반도체 웨이퍼 내의 결함의 직경을 A로 하고, 자외선 레이저 광원(38)으로부터 출사되는 자외선 광의 파장을 λ로 하고, 자외선 대물 렌즈(40)의 개구수를 NA로 하면, A≥2×λ/NA의 경우에는 단계 S2-3으로 진행한다. A〈2×λ/NA의 경우에는, 단계 S2-12로 진행하도록 한다.

λ=0.266μm, NA=0.9이면, A=0.6μm로 된다. 이 결함 크기는, 가시광의 스폿(spot) 사이즈와 동일하다. 따라서, 이 크기는, 가시광을 이용하여 결함 조사를 행할 때의 최대 결함 크기이다. 즉, 이 크기 이하의 결함에 대해서는, 결함 검출율이 큰폭으로 저하될 것이다. 한편, 이와 같은 작은 크기의 결함은, 자외선 광을 이용하여 충분히 검출될 수 있다. 따라서, 결함 검사를 위해 가시광을 사용할지 혹은 자외선 광을 사용할 지를 판단해야 하는 기준으로서 A(=2×λ/NA)를 취하는 것이 매우 바람직하다. 이 기준은 본 발명자가 많은 실험을 통해 얻은 결과이다. 이 기준에 근거하여, 가시광 및/또는 자외선 광을 이용하는 결함 검출을 효과적으로 선택할 수 있어서, 크기가 큰 결함으로부터 작은 크기의 결함까지 거의 모든 결함을 검출할 수 있게 된다.

단계 S2-3에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지(14, 15)를 구동시켜, 결함 위치 좌표 파일이 나타내는 결함 위치 좌표로 반도체 웨이퍼를 이동시켜서, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역이 가시광 대물 렌즈(36)의 시야 내로 들어가게 한다.

다음에 단계 S2-4에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 가시광 오토 포커스 제어기(37)를 구동시켜 가시광 대물 렌즈(36)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에 단계 S2-5에서, 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 촬상한 가시광 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 보낸다. 여기서 촬상된 가시광 화상은, 결함 위치 좌표 파일이 나타내는 결함 위치 좌표에서의 화상, 즉 결함 화상이다.

다음에 단계 S2-6에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지(14, 15)를 구동시켜 참조 위치 좌표로 반도체 웨이퍼를 이동시켜서, 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 가시광 대물 렌즈(36)의 시야내에 들어가도록 한다. 이 참조 영역은 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역 이외의 영역으로서, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역이다.

다음에 단계 S2-7에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 가시광 오토 포커스 제어기(37)를 구동시켜, 가시광 대물 렌즈(36)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에 단계 S2-8에서, 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여, 촬상한 가시광 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 보낸다. 여기서 촬상된 가시광 화상은, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역의 화상, 즉 참조 화상이다.

다음에 단계 S2-9에서, 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해, 단계 S2-5에서 얻은 결함 화상과, 단계 S2-8에서 얻은 참조 화상을 비교하여, 결함 화상으로부터 결함을 검출한다. 결함이 검출될 수 있는 경우에는 단계 S2-10으로 진행한다. 결함이 검출될 수 없는 경우에는 단계 S2-12로 진행한다.

단계 S2-10에서는, 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해, 검출된 결함이 무엇인지를 조사하여 그 결함의 분류를 행한다. 결함이 분류될 수 있었으면, 단계 S2-11로 진행하며, 결함이 분류될 수 없었으면 단계 S2-12로 진행한다.

단계 S2-11에서는, 결함의 분류 결과를 저장한다. 결함의 분류 결과는, 예를 들면, 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 기억 장치에 보존한다. 결함의 분류 결과는, 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 네트워크를 통해 접속된 다른 컴퓨터에 전송하여 저장될 수도 있다.

단계 S2-11에서의 처리가 완료되면, 반도체 웨이퍼의 결함의 분류가 완료된다. 이에 따라 검사 처리가 종료된다. 그러나, 반도체 웨이퍼 상에 다수의 결함이 있는 경우에는, 단계 S2-2로 돌아가서, 다른 결함의 검출 및 분류를 행한다.

한편, 단계 S2-2에서 검출된 결함이 선정된 크기보다도 작은 것으로 판정되고, 단계 S2-9에서 결함이 검출될 수 없거나, 혹은 단계 S2-10에서 결함의 분류를 행할 수 없었던 경우에는, 단계 S2-12 이후로 진행하여 자외선 광을 이용하여 고분해능으로 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 결함 검출 및 분류를 행한다.

이 경우, 우선 단계 S2-12에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지(14, 15)를 구동시켜 결함 위치 좌표 파일이 나타내는 결함 위치 좌표로 반도체 웨이퍼를 이동시켜서, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역이 자외선 대물 렌즈(40)의 시야 내에 들어가도록 한다.

다음에 단계 S2-13에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 자외선 오토 포커스 제어기(41)를 구동시켜, 자외선 대물 렌즈(40)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에, 단계 S2-14에서, 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 촬상한 자외선 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 보낸다. 이 촬상된 자외선 화상은, 결함 위치 좌표 파일이 나타내는 결함 위치 좌표에서의 화상, 즉 결함 화상임에 유의한다. 또한, 이 결함 화상의 촬상은 가시광보다 짧은 파장과 고분해능을 갖는 자외선 광을 이용하여 행한다.

다음에 단계 S2-15에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지(14, 15)를 구동시켜, 참조 위치 좌표로 반도체 웨이퍼를 이동시켜, 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 자외선 대물 렌즈(40)의 시야 내로 들어가도록 한다. 이 참조 영역은, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역 이외의 영역으로서, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역이다.

다음에 단계 S2-16에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 자외선 오토 포커스 제어기(41)를 구동시켜, 자외선 대물 렌즈(40)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에 단계 S2-17에서, 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 촬상한 자외선 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 보낸다. 이 촬상된 자외선 화상은, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역의 화상, 즉 참조 화상임에 유의한다. 또한, 이 참조 화상의 촬상은, 가시광보다 짧은 파장과 고분해능을 갖는 자외선 광을 이용하여 행한다.

다음에 단계 S2-18에서, 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해 단계 S2-14에서 획득된 결함 화상과, 단계 S2-17에서 획득된 참조 화상을 비교하여, 결함 화상으로부터 결함을 검출한다. 결함이 검출될 수 있는 경우에는, 단계 S2-19로 진행하고, 결함이 검출될 수 없는 경우에는 단계 S2-20으로 진행한다.

단계 S2-19에서는, 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해, 검출된 결함이 무엇인지를 조사하여 결함의 분류를 행한다. 결함이 분류될 수 있었는 경우에는, 단계 S2-11로 진행하여, 전술한 바와 같이 결함의 분류 결과를 저장한다. 결함이 분류될 수 없었는 경우에는, 단계 S2-20으로 진행한다.

단계 S2-20에서는, 결함의 분류가 행해질 수 없었음을 나타내는 정보를 저장한다. 결함의 분류가 행해질 수 없었음을 나타내는 정보는, 예를 들면 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 기억 장치에 저장한다. 이 정보는, 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 네트워크를 통해 접속된 다른 컴퓨터에 전송되어 저장될 수도 있다.

결함의 크기가 알려져 있는 경우에는, 작은 결함에 대해서는, 가시광을 이용한 저분해능에 의한 검사를 행하지 않고, 최초에 자외선 광을 이용한 고분해능에서의 검사를 행하도록 한다. 이에 따라 보다 효율적인 결함 검사를 행할 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 검사 장비(1)에 의해 반도체 웨이퍼의 검사를 행할 때의 순서에 대한 흐름도가 도시되어 있다. 도 10에 도시한 흐름도는, 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치가 미리 알려져 있는 경우에, 그 결함을 이 검사 장비(1)에 의해 검출하여 분류를 행하는 검사 순서의 또다른 예를 나타내고 있다.

이 예에서는, 우선 단계 S3-1에 나타낸 바와 같이, 제어 컴퓨터(31)로 결함 위치 좌표 파일을 판독한다. 이 결함 위치 좌표 파일은, 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치 정보가 기술된 파일이다. 이는, 결함 검출기 등에 의해 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치를 미리 측정하여 준비된 것이다. 이렇게 준비된 결함 위치 좌표 파일을 제어 컴퓨터(31)에 의해 판독한다.

다음에 단계 S3-2에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지(14, 15)를 구동시켜 결함 위치 좌표 파일이 나타내는 결함 위치 좌표로 반도체 웨이퍼를 이동시켜서, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역이 자외선 대물 렌즈(40)의 시야 내로 들어가도록 한다.

다음에 단계 S3-3에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 자외선 오토 포커스 제어기(41)를 구동시켜 자외선 대물 렌즈(40)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에 단계 S3-4에서, 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 촬상한 자외선 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 보낸다. 이 촬상된 자외선 화상은, 결함 위치 좌표 파일이 나타내는 결함 위치 좌표에서의 화상, 즉 결함 화상임에 유의한다.

다음에 단계 S3-5에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지(14, 15)를 구동시켜 참조 위치 좌표로 반도체 웨이퍼를 이동시켜서, 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 자외선 대물 렌즈(40)의 시야 내로 들어가도록 한다. 이 참조 영역은 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역 이외의 영역으로서, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역이다.

다음에 단계 S3-6에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 자외선 오토 포커스 제어기(41)를 구동시켜 자외선 대물 렌즈(40)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에 단계 S3-7에서, 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 촬상한 자외선 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 보낸다. 이 촬상된 자외선 화상은, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역의 화상, 즉 참조 화상임에 유의한다.

다음에 단계 S3-8에서, 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해, 단계 S3-4에서 획득한 결함 화상과, 단계 S3-7에서 획득한 참조 화상을 비교하여 결함 화상으로부터 결함을 검출한다. 결함이 검출될 수 있는 경우에는 단계 S3-9로 진행한다. 결함이 검출될 수 없는 경우에는 단계 S3-11로 진행한다.

단계 S3-9에서는, 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해, 검출된 결함이 무엇인지를 조사하여 결함의 분류를 행한다. 결함의 분류가 행해질 수 있었는 경우에는, 단계 S3-10으로 진행한다. 결함의 분류가 행해질 수 없었는 경우에는 단계 S3-11로 진행한다.

단계 S3-10에서는, 결함의 분류 결과를 저장한다. 이 결함의 분류 결과는, 예를 들면 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 기억 장치에 저장된다. 이 결함의 분류 결과는, 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 네트워크를 통해 접속된 다른 컴퓨터에 전송되어 저장될 수도 있다.

단계 S3-10에서의 처리가 완료되면, 반도체 웨이퍼의 결함의 분류가 완료될 것이다. 이에 따라 처리가 종료된다. 그러나, 반도체 웨이퍼 상에 다수의 결함이 있는 경우에는 단계 S3-2로 돌아가서, 다른 결함의 검출 및 분류를 행하도록 할 수도 있다.

한편, 단계 S3-8에서 결함 검출이 행해질 수 없었거나, 혹은 단계 S3-9에서 결함의 분류가 행해질 수 없었는 경우에는, 단계 S3-11 이후로 진행하여, 자외선을 이용하여 고분해능으로 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 결함의 검출 및 분류를 행한다.

이 경우는, 우선 단계 S3-11에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지(14, 15)를 구동시켜 결함 위치 좌표 파일이 나타내는 결함 위치 좌표로 반도체 웨이퍼를 이동시켜서, 반도체 웨이퍼의 조사 대상 영역이 가시광 대물 렌즈(36)의 시야 내로 들어오도록 한다.

다음에 단계 S3-12에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 가시광 오토 포커스 제어기(37)를 구동시켜 가시광 대물 렌즈(36)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에 단계 S3-13에서, 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 촬상한 가시광 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 보낸다. 이 촬상된 가시광 화상은, 결함 위치 좌표 파일이 나타내는 결함 위치 좌표에서의 화상, 즉 결함 화상임에 유의한다. 또한 이 결함 화상의 촬상은, 자외선 광보다 긴 파장과 저분해능을 갖는 가시광을 이용하여 행해진다.

다음에 단계 S3-14에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지(14, 15)를 구동시켜 참조 위치 좌표로 반도체 웨이퍼를 이동시켜서, 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 가시광 대물 렌즈(36)의 시야 내로 들어오도록 한다. 이 참조 영역은, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역 이외의 영역이며, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역이다.

다음에 단계 S3-15에서, 제어 컴퓨터(31)에 의해 가시광 오토 포커스 제어기(37)를 구동시켜 가시광 대물 렌즈(36)의 오토 포커싱을 행한다.

다음에, 단계 S3-16에서, 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상을 촬상하여 촬상한 가시광 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 보낸다. 이 촬상된 가시광 화상은, 반도체 웨이퍼의 검사 대상 영역에서 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역의 화상, 즉 참조 화상임에 유의한다. 또한, 이 참조 화상의 촬상은, 자외선 광보다 긴 파장과 저분해능을 갖는 가시광을 이용하여 행한다.

다음에 단계 S3-17에서, 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해, 단계 S3-13에서 획득된 결함 화상과, 단계 S3-16에서 획득된 참조 화상을 비교하여 결함 화상으로부터 결함을 검출한다. 결함이 검출될 수 있는 경우에는 단계 S3-18로 진행한다. 결함이 검출될 수 없는 경우에는 단계 S3-19로 진행한다.

단계 S3-18에서는, 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해, 검출된 결함이 무엇인지를 조사하여 결함의 분류를 행한다. 결함의 분류가 가능했던 경우에는 단계 S3-10으로 진행하여, 전술한 바와 같이, 결함의 분류 결과를 저장한다. 결함의 분류가 가능하지 않았던 경우에는 단계 S3-19로 진행한다.

단계 S3-19에서, 결함이 분류될 수 없었다는 정보가 저장된다. 이 정보는 예컨대 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 기억 장치에 저장된다. 이 정보는 네트워크를 통해 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 다른 컴퓨터로 전송되어 저장될 수도 있다.

전술한 절차에 따르면, 먼저 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 촬상된 화상이 처리되고 분석되어 고분해능으로 반도체 웨이퍼가 검사된다. 자외선 광을 이용하여 결함이 검출되고 분류될 수 없을 때에는 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 촬상된 화상이 처리되고 분석되어 저분해능으로 반도체 웨이퍼가 검사된다. 따라서, 가시광만을 이용한 결함 검출 및 분류시보다 더 미세한 결함이 검출되고 분류될 수 있다.

이제 도11을 참조하면, 본 발명에 따른 검사 장비로 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 절차에서 실시되는 동작의 순서도가 주어진다. 이 순서도는 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치 및 크기가 이미 알려져 있는 때 검사 장비(1)에 의해 결함이 검출되고 분류되는 검사 절차의 또 다른 예를 나타낸다.

이 예에서는 먼저 단계 S4-1에서 제어 컴퓨터(31) 내로 결함 위치 좌표 파일이 판독된다. 결함 위치 좌표 파일은 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치에 관한 정보를 갖고 있다. 이 파일은 결함 검출기 등에 의해 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치를 예비 측정함으로써 준비된 파일이다. 이렇게 준비된 결함 위치 좌표 파일은 제어 컴퓨터(31) 내로 판독된다.

그 다음, 단계 S4-2에서 제어 컴퓨터(31)에 의해 X 및 Y 스테이지가 구동되어 반도체 웨이퍼가 결함 위치 좌표 파일에서 지시된 결함 위치 좌표로 이동됨으로써 반도체 웨이퍼의 검사 영역이 자외선 대물 렌즈(40)의 시야에 들어간다.

그 다음, 단계 S4-3에서 제어 컴퓨터(31)는 자외선 오토 포커스 제어기(41)를 구동시켜 자외선 대물 렌즈(40)의 오토 포커싱을 행한다.

그 다음, 단계 S4-4에서 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상이 촬상되고, 촬상된 자외선 화상은 화상 처리 컴퓨터(30)로 전송된다. 촬상된 자외선 화상은 결함 위치 좌표 파일에서 지시된 결함 위치 좌표에서의 화상, 즉 결함 화상이다.

그 다음, 단계 S4-5에서 제어 컴퓨터(31)가 X 및 Y 스테이지를 구동시켜 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 이동시킴으로써 반도체 웨이퍼의 참조 영역을 자외선 대물 렌즈(40)의 시야 내로 들어가도록 한다. 참조 영역은 검사 영역이 아닌 반도체 웨이퍼 영역이며, 그 안에는 반도체 웨이퍼의 검사 영역에 형성된 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있다.

그 다음, 단계 S4-6에서 제어 컴퓨터(31)가 자외선 오토 포커스 제어기(41)를 구동시켜 자외선 대물 렌즈(40)의 오토 포커싱을 행한다.

그 다음, 단계 S4-7에서 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상이 촬상되고, 촬상된 자외선 화상은 화상 처리 컴퓨터(30)로 전송된다. 촬상된 자외선 화상은 반도체 웨이퍼의 검사 영역에 형성된 것과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있는 영역, 즉 참조 영역의 화상이다.

그 다음, 단계 S4-8에서 화상 처리 컴퓨터(30)가 단계 S4-4에서 얻은 결함 화상과 단계 S4-7에서 얻은 참조 화상 간의 비교를 실시하여 결함 화상으로부터 결함을 검출한다. 결함이 검출될 수 있을 때, 동작은 단계 S4-9로 진행한다. 결함이 검출될 수 없는 때에는 동작은 단계 S4-12로 이동한다.

그 다음, 단계 S4-9에서, 단계 S4-8에서 검출된 결함의 크기가 측정된다. 결함이 선정된 크기보다 큰 경우, 동작은 단계 S4-12로 진행한다. 결함이 선정된 크기보다 작은 경우, 동작은 S4-10으로 이동한다.

결함 크기의 판정은 반도체 웨이퍼를 촬상하기 위하여 자외선 광이 사용될 때 얻을 수 있는 해상도에 기초하여 이루어진다. 보다 구체적으로는, 반도체 웨이퍼의 결함이 직경 A이고, 자외선 레이저원(38)으로부터 방출되는 자외선 광의 파장이 λ이고, 자외선 대물 렌즈(40)의 개구수 NA가 NA라고 가정하면, A≥2×λ/NA일 때, 동작은 단계 S4-12로 이동한다. A＜2×λ/NA인 경우, 동작은 단계 S4-10로 이동한다.

λ=0.266μm이고 NA=0.9일 때, A=O.6μm이다. 이러한 결함 크기는 가시광 스폿의 크기와 동일하다. 따라서, 이 크기는 가시광을 사용하여 검출할 수 있는 최소 결함 크기이다. 즉, 더 작은 결함의 검출 확률은 훨씬 더 작아진다. 반면, 이러한 작은 크기의 결함은 자외선 광을 사용하여 만족스럽게 검출될 수 있다. 따라서, 상기한 결함 크기 또는 직경 A(=2×λ/NA)를 가시광 또는 자외선 광을 결함 검사에 사용할 것인지를 판정하는 기준으로 취하는 것이 매우 바람직하다. 이러한 기준은 본 발명의 발명자에 의해 이루어진 많은 경험을 통해 얻어졌다. 이 기준에 기초하여 가시광에 의한 결함 검출 및/또는 자외선 광에 의한 결함 검출이 효과적으로 선택되어 크고 작은 범위의 거의 모든 결함이 고효율로 검출된다.

단계 S4-10에서, 화상 처리 컴퓨터(30)는 검출된 결함이 분류될 수 있는가를 검사한다. 결함이 분류될 수 있는 때에는 동작은 단계 S4-11로 이동한다. 결함이 분류될 수 없는 때에는 동작은 단계 S4-12로 이동한다.

단계 S4-11에서, 결함 분류의 결과가 저장된다. 이 결과는 예컨대 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 기억 장치에 저장된다. 결함 분류의 결과는 네트워크를 통해 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 다른 컴퓨터로 전송되어 저장될 수도 있다.

단계 S4-11의 동작을 완료한 후, 반도체 웨이퍼의 결함의 분류는 완료된다. 따라서, 검사 절차는 종료된다. 그러나, 반도체 웨이퍼에 복수의 결함이 존재하는 경우, 동작은 단계 S4-2로 복귀되어 다른 결함이 검출, 분류될 수 있다.

한편, 단계 S4-8에서 결함이 검출될 수 없는 경우, 검출된 결함이 단계 S4-9에서 선정된 크기보다 큰 것으로 판정된 경우에는, 또는 단계 S4-10에서 결함이 검출될 수 없는 경우에는 동작은 단계 S4-12 및 후속 단계로 진행되고, 여기서 결함 검출 및 분류를 위해 가시광이 사용되어 저해상도로 반도체 웨이퍼의 화상이 촬상된다.

이 경우, 먼저 단계 S4-12에서 제어 컴퓨터(31)가 X 및 Y 스테이지를 구동시켜 반도체 웨이퍼를 결함 위치 좌표 파일에서 지시된 결함 위치 좌표로 이동시킴으로서 반도체 웨이퍼의 검사 영역이 가시광 대물 렌즈(36)의 시야에 들어가도록 한다.

그 다음, 단계 S4-13에서, 제어 컴퓨터(31)가 가시광 오토 포커스 제어기(37)를 구동시켜 가시광 대물 렌즈(36)의 오토 포커싱을 행한다.

그 다음, 단계 S4-14에서, 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상이 촬상되고, 촬상된 가시광 화상은 화상 처리 컴퓨터(30)로 전송된다. 촬상된 가시광 화상은 결함 위치 좌표 파일에서 지시된 결함 위치 좌표에서의 화상, 즉 결함 화상이다. 또한, 결함 화상은 자외선 광보다 긴 파장을 가진 가시광을 사용하여 자외선 광보다 낮은 해상도로 촬상된다.

그 다음, 단계 S4-15에서, 제어 컴퓨터(31)가 X 및 Y 스테이지를 구동시켜 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 이동시킴으로써 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 가시광 대물 렌즈(36)의 시야로 들어가게 한다. 참조 영역은 검사 영역이 아닌 반도체 웨이퍼 영역이며, 그 안에는 반도체 웨이퍼의 검사 영역에 형성된 것과 유사한 디바이스 패턴이 형성되어 있다.

그 다음, 단계 S4-16에서 제어 컴퓨터(31)가 가시광 오토 제어기(37)를 구동시켜 가시광 대물 렌즈(36)의 오토 포커싱을 행한다.

그 다음, 단계 S4-17에서, 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 반도체 웨이퍼의 화상이 촬상되고, 촬상된 가시광 화상은 화상 처리 컴퓨터(30)로 전송된다. 촬상된 가시광 화상은 반도체 웨이퍼의 검사 영역에 형성된 것과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 영역, 즉 참조 영역의 화상이다. 또한, 참조 화상은 자외선 광보다 긴 파장을 가진 가시광을 사용하여 자외선 광보다 낮은 해상도로 촬상된다.

그 다음, 단계 S4-18에서 화상 처리 컴퓨터(30)는 단계 S4-14에서 얻은 결함 화상과 단계 S4-17에서 얻은 참조 화상간의 비교를 실시하여 결함 화상으로부터 결함을 검출한다. 결함이 검출될 수 있을 때, 동작은 단계 S4-19로 진행한다. 결함이 검출될 수 없는 경우, 동작은 단계 S4-20으로 이동한다.

단계 S4-19에서, 화상 처리 컴퓨터(30)는 검출된 결함이 분류될 수 있는지를 검사한다. 결함이 검출될 수 있는 때에는 동작은 단계 S4-11로 이동하여 결함 분류의 결과가 전술한 바와 같이 저장된다. 결함이 분류될 수 없는 때에는 동작은 S4-20으로 진행한다.

단계 S4-20에서, 결함이 분류될 수 없다는 정보가 저장된다. 정보는 예컨대 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 기억 장치에 저장된다. 정보는 네트워크를 통해 화상 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)에 접속된 다른 컴퓨터로 전송되어 저장될 수도 있다.

전술한 절차에 따르면, 먼저 자외선 CCD 카메라(33)에 의해 촬상된 화상이 처리되고 분석되어 고해상도로 반도체 웨이퍼가 검사된다. 자외선 광을 사용하여 결함이 검출, 분류될 수 없는 경우에는, 또는 검출된 결함이 선정된 크기보다 큰 경우에는, 가시광 CCD 카메라(32)에 의해 촬상된 화상이 처리되고 분석되어 저해상도로 반도체 웨이퍼가 검사된다. 따라서, 가시광만을 사용한 결함 검출 및 분류에 비해 더 미세한 결함이 검출, 분류될 수 있다. 또한, 자외선 광을 사용하여 검출된 결함이 큰 경우에는, 다시 가시광을 사용하여 결함을 검출, 분류한다. 따라서, 비교적 큰 결함이 높은 정확도로 분류될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 검사 장비(1)는 CCD 카메라(32, 33)에 의해 촬상된 참조 및 결함 화상으로부터 결함을 검출한다. 이러한 참조 및 결함 화상으로부터의 결함 검출은 도 12를 참조하여 아래에 더 설명된다.

도 12의 (a)는 검사 영역 내의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 참조 영역의 화상, 즉 참조 화상의 일례를 나타낸다. 도 12의 (b)는 결함이 존재하는 검사 영역의 화상, 즉 결함 화상의 일례를 나타낸다.

참조 및 결함 화상으로부터 결함을 검출하기 위하여, 도 12의 (c)에 도시된 바와 같이, 칼라 및 계조 정보에 기초하여 참조 화상으로부터 디바이스 패턴이 추출된다. 또한, 도 12의 (d)에 도시된 바와 같이, 참조 화상과 결함 화상간의 차 화상이 결정되어 큰 차이를 나타내는 부분을 결함으로 추출한다.

그 다음, 도 12의 (c)에 도시된 추출 디바이스 패턴의 화상 및 도 12의 (d)에 도시된 추출 결함의 화상은 서로 중첩되어 도 12의 (e)에 도시된 바와 같은 합성 화상을 제공하는데, 이로부터 디바이스 패턴의 결함 확률이 결함의 특성으로서 추출된다.

전술한 바와 같이, 검사 장비(1)는 CCD 카메라(32, 33)에 의해 촬상된 참조 및 결함 화상을 화상 처리 컴퓨터(30)에 의해 처리, 분석하여 반도체 웨이퍼의 결함을 검사한다.

반도체 웨이퍼 상의 결함을 검사하는 데 사용하는 검사 장비(1)가 설명되었다. 그러나, 검사 장비(1)는 또한 반도체 웨이퍼의 결함의 판정 외의 다른 응용 분야에 사용된다. 즉, 검사 장비(1)는 또한 반도체 웨이퍼에 형성된 디바이스 패턴이 원하는 패턴을 정확히 반영한 적당한 형상을 갖는지를 판정하는 데 사용할 수 있다. 또한, 검사 장비(1)의 응용은 반도체 웨이퍼의 검사에 한정되는 것이 아니라, 미세 패턴의 검사, 예컨대 미세 패턴이 형성된 평면 디스플레이의 검사에도 널리 이용될 수 있다.

Claims

견본(specimen)을 지지하고, 상기 견본을 선정된 검사 위치로 이동시키기 위한 수단;

상기 견본 지지 수단 상에 지지된 견본에 자외선 광을 조사하기 위한 수단;

상기 견본의 화상을 촬상하기 위하여 상기 자외선 광 조사 수단에 의해 조사되는 견본으로부터의 반사광 또는 투과광을 검출하기 위한 자외선 촬상 수단; 및

상기 자외선 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 처리하기 위한 수단

을 포함하며,

상기 자외선 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 상기 화상 처리 수단에 의해 처리, 분석하여 견본을 검사하는 검사 장비.
제1항에 있어서, 상기 견본 지지 수단 상에 지지되는 견본에 가시광을 조사하기 위한 수단; 및

상기 견본의 화상을 촬상하기 위하여 상기 가시광 조사 수단에 의해 조사되는 견본으로부터의 반사광 또는 투과광을 검출하기 위한 가시광 촬상 수단

을 더 포함하며,

상기 가시광 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 상기 화상 처리 수단에 의해 처리, 분석하여 상기 견본을 저해상도로 검사하고, 상기 자외선 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 상기 화상 처리 수단에 의해 처리, 분석하여 상기 견본을 고해상도로 검사하는 검사 장비.
제2항에 있어서, 상기 가시광 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 상기 화상 처리 수단에 의해 처리, 분석하여 저주파수 성분을 검출하고, 상기 자외선 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 상기 화상 처리 수단에 의해 처리, 분석하여 고주파수 성분을 검출함으로써 검사 공간 주파수 대역을 분할하는 검사 장비.
제2항에 있어서, 상기 가시광 촬상 수단은 광원으로서 램프를 포함하여, 상기 광원에서 상기 견본으로 인코히어런트 광(incoherent light)을 조사하고,

상기 자외선 촬상 수단은 광원으로서 레이저를 포함하여, 상기 레이저에서 상기 견본으로 코히어런트 광(coherent light)을 조사하는 검사 장비.
제1항에 있어서, 상기 견본의 다른 영역들의 화상들을 상기 자외선 촬상 수단에 의해 촬상하고, 상기 화상 처리 수단에 의해 상기 화상들을 서로 비교하여 상기 견본을 검사하는 검사 장비.
제1항에 있어서, 선정된 컨테이터에 있는 견본을 상기 컨테이너로부터 꺼내어 상기 견본을 상기 견본 지지 수단 상에 위치시키기 위한 견본 배치 기구; 및

내부 환경을 청결하게 유지하기 위한 제진 장치(dedusting clean unit)

를 더 포함하며,

적어도 상기 견본 지지 수단 및 상기 견본 배치 기구는 상기 제진 장치 내에 제공되는 검사 장비.
제1항에 있어서, 상기 자외선 촬상 수단은 광원으로서 자외선 레이저원을 포함하여, 상기 광원에서 상기 견본으로 자외선 레이저를 조사하는 검사 장비.
제7항에 있어서, 상기 자외선 레이저원은 355nm 이하의 파장을 가진 자외선 레이저를 방출하는 검사 장비.
제7항에 있어서, 상기 자외선 레이저원은 고체 레이저인 검사 장비.
제1항에 있어서, 상기 견본은 선정된 디바이스 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼인 검사 장비.