KR20010030380A

KR20010030380A - Ｕｖ광의 초점 위치를 제어하기 위한 메카니즘 및 방법과검사 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20010030380A
Application number: KR1020000053999A
Authority: KR
Inventors: 기꾸찌히로끼; 노가미아사히꼬; 모리따마사유끼
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2001-04-16
Also published as: KR100711173B1; TW451056B; US6801650B1; JP2001082925A

Abstract

집광된 UV광을 자동 포커싱하기 위해 UV광의 위치를 제어하는 방법 및 장치와, 집광된 UV광이 정확하고 스피드하게 자동 포커싱되는 집광된 UV광을 사용하는 반도체 웨이퍼 또는 액정과 같은 디바이스를 검사하는 방법 및 장치가 개시된다. 이 방법은 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 검사단(11), 반도체 웨이퍼에 집광된 레이저 광을 조시하기 위한 UV광을 집광하거나 또는 UV광(40)용의 대물렌즈, 및 UV광(40)용 대물렌즈에 고정되어 검사단(11)이 수직 방향으로 이동되게 하기 위해 반도체 웨이퍼 및 제어기에 대한 거리를 검출하게 되는 거리센서(41)를 포함한다. 제어기는 UV광(40)용 대물렌즈와 반도체 웨이퍼 사이의 거리가 거리센서(41)에 의해 검출된 거리를 근거로 한 타깃 거리 T와 일치되게 한다.

Description

ＵＶ광의 초점 위치를 제어하기 위한 메카니즘 및 방법과 검사 장치 및 방법{MECHANISM AND METHOD FOR CONTROLLING THE FOCAL POINT POSITION OF UV LIGHT AND APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTION}

본 발명은 집광된 UV광을 자동 포커싱하기 위해 UV광의 초점 위치를 제어하기 위한 메카니즘 및 방법에 관한 것이며, 집광된 UV광을 사용하여 반도체 웨이퍼 또는 액정과 같은 디바이스를 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스는 반도체 웨이퍼 상의 미세 디바이스 패턴을 형성함에 의해 제공된다. 반도체 디바이스 제조 프로세스에서 오염물질이 부착된다면, 다시 생성되거나 또는 특이한 치수의 패턴 결함에 직면하게 되고 결함은 디바이스 패턴에서 생성된다. 이런 결함을 가진 반도체 디바이스는 거절 디바이스를 나타내며, 제조 프로세스에서 수율을 떨어뜨리게 한다.

제조 프로세스에서 수율을 높은 레벨로 안정되게 하기 위해서는, 특이한 치스의 패턴 결함 또는 결함을 찾아내고 그 이유를 찾아내어 제조 프로세스에서 효율적인 조치를 취해야만 한다. 수율을 개선하기 위하여 제조 프로세스에서 결함의 이유를 찾아 적절한 조치를 취함에 의해 새로운 프로세스는 프로세스에서 높은 이득을 실현하기 위해 즉각적으로 시작될 수 있다.

결함이 반도체 디바이스에서 생성되는 경우, 결함은 반도체 검사용 마이크로스코픽 디바이스를 사용하여 탐색되어, 탐색된 결과에 기초를 둔 결함에 기인한 설비 또는 프로세스를 특정하기 위해 결함의 원인을 탐색한다. 반도체 검사용 마이크로스코픽 디바이스는 반도체 웨이퍼상의 결함이 확대되거나 관찰될 수 있으며 확대된 결함이 모니터상에서 이미지를 디스플레이하는데 이미지될 수 있는 광학 마이크로스코픽으로 특정되는 디바이스이다. 반도체 검사용의 이런 마이크로스코픽 디바이스를 사용하여 결함 디바이스 상의 결함의 속성을 판별할 수 있다.

지금까지, 반도체 디바이스용 설계 규칙은 선폭이 바람직하게는 0.18 μm이거나 또는 그보다 더 미세하여 0.15 μm 또는 0.13 μm의 선폭을 갖는 프로세스가 도입되었다. 반도체 프로세스에서 이런 미세한 설계 규칙에 대한 경향에 보조를 맞추기 위하여, 지금까지 고려하지 않았던 미세한 결함이 문제를 일이키며 검출된 결함의 크기가 보다 작아지게 되었다.

따라서, 종래의 반도체 디바이스용 마이크로스코픽 디바이스에서는, 결함이 가시광용 광원을 사용하여 확대되어 확대된 이미지를 관찰하였다. 이런 미세 설계 규칙에 만족하는 제안들은, 결함이 UV광용 광원을 사용하여 확대되어 확대된 이미지를 관찰하는 반도체 검사용 마이크로스코픽 디바이스에 대해 행해졌다. UV광원을 사용함에 의해, 고해상도가 달성될 수 있어 보다 미세한 결함이 관찰될 수 있게 되었다.

가시광용 광원에 대해 설계된 대물렌즈가 UV광을 전송하지 않기 때문에, UV광원을 사용하는 반도체 검사용 마이크로스코픽 디바이스는 UV광의 파장에 최적인 이미징 성능을 드러내도록 설계된 UV광용 렌즈를 사용해야만 한다.

그러나, 고배율을 보장하는 UV광용 대물렌즈는 그 초점 깊이가 매우 짧게 된다. 예컨데, 개구비 NA가 0.9인 경우, 배율은 100이며, UV광의 파장은 266nm이며, 초점 깊이는 ±0.16 μm 이다. 이런 짧은 초점 깊이의 초점 위치는 검사가 수행될 때마다 수동 동작에 의해 조절하는 것을 매우 어렵게 한다. 그래서, UV광원을 사용하는 반도체 검사용 마이크로스코픽 디바이스에서는 수동 동작에 의존함이 없이 자동 포커싱을 정확하고 스피드 있게 할 수 있는 메카니즘을 요구한다.

본 발명의 일 목적은 집광된 UV광의 자동 포커싱이 정확하고 스피드 있게 실현될 수 있는 UV광의 초점 위치를 제어하는 메카니즘 및 방법과, 집광된 UV광의 자동 포커싱이 정확하고 스피드 있게 실현될 수 있는 집광된 UV광을 이용하는 디바이스를 검사하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일면에 따르면, 본 발명은 조사 대상을 지지하기 위한 지지 수단을 포함하는 UV광용 초점 위치 제어 메카니즘, 대물렌즈에 의해 집광된 UV광을 지지수단에 의해 운반된 조사 대상으로 조사하기 위한 UV광 조사 수단, 대물렌즈에 대한 고정된 위치에서 장착되어 조사 대상에 대한 거리를 검출하기 위한 거리 검출 수단, 및 지지 수단 및/또는, 조사 대상과 대물렌즈 사이의 상대적인 위치를 제어하기 위한 대물렌즈를 시프트시키기 위한 위치 제어 수단을 제공하는 것이다. 상기 위치 제어 수단은 조사 대상과 대물렌즈 사이의 거리를 제어하여 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 타깃 거리를 프리세트한다.

본 발명의 초점 위치 제어 메카니즘에서는 대물렌즈 및 조사 대상은 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리를 기초로 서로에 대해 상대적으로 이동하며, 이들 사이의 거리는 프리세트 타깃 거리로서 사용되며, 대물렌즈에 의해 집광된 UV광의 초점 위치는 조사 대상의 선택적인 위치와 일치되게 된다.

본 발명에 따른 UV광용 초점 위치 제어 방법에서, 조사 대상에 대한 거리는 대물렌즈에 대해 고정된 위치에서 장착된 거리 검출 디바이스에 의해 검출된다. 조사 대상과 대물렌즈 사이의 거리는 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어된다.

본 발명에 따른 UV광용 초점 위치 제어 방법에서는, 대물렌즈 및 조사 대상은 서로에 대해 상대적으로 이동하여 이들 사이의 거리가 프리세트 타깃 거리가 되게 한다. 대물렌즈에 의해 집광된 UV광의 초점 위치는 조사 대상의 선택적인 위치와 일치되게 된다.

본 발명의 다른 면에서, 본 발명은 디바이스를 지지하기 위한 지지 수단을 포함하는 검사 수단, 대물렌즈에 의해 집광된 UV광을 지지 수단에 의해 운반되는 디바이스로 조사하기 위한 UV광 조사 수단, 대물렌즈에 대해 고정된 위치에서 장착되어 디바이스에 대한 거리를 검출하기 위한 거리 검출 수단, 디바이스와 대물렌즈 사이의 상대적인 위치를 제어하기 위하여 지지 수단 및/또는 대물렌즈를 시프트시키기 위한 위치 제어 수단, 디바이스상에 조사된 반사 UV광을 검출하여 디바이스의 이미지를 촬영하기 위한 UV광 촬영 수단, 및 UV광 촬영 수단에 의해 촬영된 이미지를 처리하여 디바이스를 검사하기 위한 검사 수단을 제공한다. 위치 제어 수단은 디바이스와 대물렌즈 사이의 거리를 제어하여 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 타깃 거리를 프리세트한다.

이런 검사 장치에서, 대물렌즈 및 조사 대상은 서로에 대해 상대적으로 이동하여 이들 사이의 거리가 프리세트 타깃 거리가 되게 하며 대물렌즈에 의해 집광된 UV광의 초점 위치가 조사 대상의 선택적인 위치와 일치되게 한다. 본 발명의 검사 장치에서, 디바이스에 의해 조사된 UV광의 반사광은 디바이스 이미지를 촬영하고 검사하기 위해 검출된다.

본 발명의 또 다른 면에서, 본 발명은 대물렌즈에 의해 집광된 UV광이 반사광을 검출하기 위해 디바이스상에 조사되어 디바이스를 검사하는 검사 방법을 제공하며, 이 방법은, 대물렌즈에 대해 고정된 위치에서 장착된 거리 검출 디바이스에 의해 거리를 검출하는 단계, 디바이스와 대물렌즈 사이의 거리를 제어하여 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 거리를 기초로 타깃 거리를 프리세트하는 단계, 대물렌즈에 의해 집광된 UV광을 조사하는 단계, 디바이스상에 조사된 UV광의 반사광을 검출하여 디바이스의 이미지를 촬영하는 단계, 및 디바이스를 검사히기 위해 촬영된 디바이스의 이미지를 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 검사 방법에 있어서, 대물렌즈 및 조사 대상은 서로 상대적으로 이동되며, 이들 사이의 거리는 프리세트 타깃 거리로서 사용된다. 대물렌즈에 의해 집광된 UV광의 초점 위치는 조사 대상의 선택적 위치와 일치되게 한다. 이런 검사 방법에 있어서, 디바이스상에 조사된 UV광의 반사광은 검사용 디바이스의 이미지를 촬영하기 위해 검출된다.

본 발명에 따른 초점 위치 제어 메카니즘 및 UV광용 방법에 있어서, 대물렌즈 및 조사 대상은 거리 검출 수단 또는 장치에 의해 측정된 거리를 기초로 하여 상대적으로 이동되며, 이들 사이의 거리는 프리세트 타깃 거리로서 사용된다. 대물렌즈에 의해 집광된 UV광의 초점 위치는 조사 대상의 선택적 위치와 일치하게 된다.

본 발명에 따른 초점 위치 제어 메카니즘 및 방법에 있어서, 대물렌즈에 의해 집광된 UV광은 정확하고 스피드 있고 매우 용이하게 자동 포커싱될 수 있다.

본 발명에 따른 검사 방법 및 장치에 있어서, 대물렌즈 및 조사 대상은 거리 검출 수단 또는 장치에 의해 측정된 거리를 기초로 하여 상대적으로 이동되어, 이들 사이의 거리가 프리세트 타깃 거리가 될 것이다. 대물렌즈에 의해 집광된 UV광의 초점 위치는 조사 대상의 선택적 위치와 일치하게 된다. 본 발명에 따른 검사 방법 및 디바이스에 있어서, 디바이스상에 조사된 UV광 또는 반사광은 디바이스 이미지를 촬영 및 검사하기 위하여 검출된다.

따라서, 본 발명의 검사 방법 및 디바이스에서, 대물렌즈에 의해 집광된 UV광은 정확하고 스피드 있고 용이하게 자동 포커싱될 수 있어 디바이스상의 미세 결함의 검사를 허용하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 검사 디바이스의 외관을 도시한 도.

도 2는 도 1에 도시된 검사 디바이스의 클린 유닛의 내부 구조를 도시한 전면도이고, 도 1의 화살표 A1에 의해 지시된 방향에서 클린 유닛의 내부를 나타낸다.

도 3은 도 1에 도시된 검사 디바이스의 클린 유닛의 내부 구조를 도시한 평면도이고, 도 1의 화살표 A2에 의해 지시된 방향에서 클린 유닛의 내부를 나타낸다.

도 4는 도 1에 도시된 검사 디바이스의 구조를 도시한 블럭도.

도 5는 UV광용 대물렌즈와 거리 센서의 구조를 예시한 도.

도 6은 도 1에 도시된 검사 디바이스의 광학 유닛의 광학 시스템의 구조를 예시한 도.

도 7은 도 1에 도시된 검사 디바이스의 광학 유닛의 광학 시스템의 다른 구조를 예시한 도.

도 8은 도 1에 도시된 검사 디바이스의 UV광원의 다른 구조를 예시한 도.

도 9는 본 발명에 따른 검사 디바이스에 의해 반도체 웨이퍼를 검사시 전형적인 동작 시컨스를 도시한 플로우챠트.

도 10은 본 발명에 따른 검사 디바이스에 의해 반도체 웨이퍼를 검사시 다른 전형적인 동작 시컨스를 도시한 플로우챠트.

도 11은 본 발명에 따른 검사 디바이스에 의해 반도체 웨이퍼를 검사시 또 다른 전형적인 동작 시컨스를 도시한 플로우챠트.

도 12는 본 발명에 따른 검사 디바이스에 의해 반도체 웨이퍼를 검사시 또 다른 전형적인 동작 시컨스를 도시한 플로우챠트.

도 13은 참조 이미지 및 결함 이미지로부터 결함 검출을 위한 기술을 도시한 도.

도 14는 본 발명에 따른 검사 디바이스에 의해 반도체 웨이퍼를 검사시 자동 포커싱 동작과 측정 대상의 좌표에 대한 UV광용 대물렌즈의 이동 동작의 동작 시컨스를 예시하는 플로우챠트.

도 15는 UV광용 대물렌즈와 반도체 웨이퍼 사이의 거리와 검사단의 이동 위치에서 거리센서와 반도체 웨이퍼 사이의 거리 사이의 관계를 예시한 도.

도 16은 제1 정정치의 저장을 위한 매트릭스 테이블을 예시한 도.

도 17은 복수의 다이가 형성된 반도체 웨이퍼를 예시한 도.

도 18은 다이에 형성된 단차를 예시한 도.

도 19는 UV광용 대물렌즈상의 하나로서 장착된 거리센서를 예시한 도.

도 20은 UV광용 대물렌즈가 검사 타깃 위치에 직접 이동된체 거리센서에 의한 자동 포커싱에 대한 동작을 예시한다.

도 21은 결함 이미지의 좌표에 대한 UV광용 대물렌즈를 참조 이미지용 좌표로 직접 이동시키는 동작을 예시한 도.

〈도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명〉

1: 검사 디바이스

2: 클린 유닛

3: 클린 에어 유닛

4: 밀봉 베셀

5: 외부 유닛

6, 7: 디스플레이 유닛

10: 반진동 베이스

12: 광학 유닛

18: 흡입판

30: 이미지 처리 컴퓨터

31: 제어 컴퓨터

37: 자동포커싱 제어기

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 검사 디바이스의 외관을 도시한다. 검사 디바이스(1)는 프리세트 디바이스 패턴이 실린 반도체 웨이퍼를 검사하도록 설계된다. 결함이 프리세트 디바이스 패턴이 실린 반도체 웨이퍼에서 발견되는 경우, 검사 디바이스는 결함의 속성을 자세히 검사하여 분류로 진행한다.

도 1을 참조하면, 이런 검사 디바이스(1)는 먼지 보장 기능을 가지며, 내부 환경을 깨끗하게 유지하기 위한 클린 유닛(2)을 포함한다. 클린 유닛(2)은 그 상부에서 오염물질이 없는 깨끗한 공기를 제공하기 위한 클린 에어 유닛(3)을 가진다. 이런 클린 에어 유닛(3)으로부터 오염물질이 없는 클린 에어는 대략 클래스 1 청결도에서 내부 환경의 청결도를 유지하도록 제공된다.

이런 검사 디바이스(1)는 클린 유닛(2)에서 프리세트 디바이스 패턴을 갖는 반도체 웨이퍼를 검사한다. 검사될 대상으로서의 반도체 웨이퍼는 프리세트 밀봉 베셀(a pre-set hermetically sealed vessel)(4)에서 밀봉되어 운송되어 이 베셀(4)을 통해 클린 유닛(2)으로 전달된다. 즉, 반도체체이퍼를 검사할 때, 반도체 웨이퍼가 실린 베셀(4)은 도 1에서 일점 쇄선으로 표시된 바와 같이 클린 유닛(2)상에 장착된다. 반도체 웨이퍼는 후술할 운송 로버트에 의해 베셀(4)로부터 꺼내져서 웨이퍼를 주변 공기에 노출되지 않게 유지되게 하며 클린 유닛(2)내에 제공된 검사단 상에 장착된다.

클린 유닛(2)내의 반도체 웨이퍼를 검사함에 의해, 검사 동안 오염물질이 반도체 웨이퍼에 부착되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 더욱이, 검사될 반도체 웨이퍼가 밀봉 베셀(4)에 유지되어 운송되며 이런 베셀(4)을 통해 클린 유닛(2)으로 전달되는 경우, 검사 디바이스(1)가 설치되는 전체 환경의 청결도 정도를 증가시킬 필요없이, 클린 유닛(2) 및 베셀(4)의 내부만을 충분한 청결도로 유지함에 의해 오염물질이 반도체 웨이퍼에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

소정의 장소에만 청결도를 국부적으로 증가시킴에 의해 고도의 청결도가 유지될 수 있으며, 반면에 클린 환경을 구현하는 비용은 상당히 줄어들 수 있게 된다. 밀봉 베셀(4)과 클린 유닛(2) 사이의 기계적인 인터페이스로서, 소위 표준 기계적 인터페이스(SMI)가 바람직하다. 이 경우, 소위 SMIF-POD는 밀봉 베셀(4)로서 사용된다.

클린 유닛(2)의 외부에서 검사 디바이스(2)는 예컨데 검사 디바이스(1)를 동작시키기 위한 컴퓨터를 구비한 외부 유닛(5)을 포함한다. 외부 유닛(5)은 예컨데 반도체 웨이퍼의 촬영된 이미지를 표시하기 위한 디스플레이 디바이스(6), 다양한 검사 디바이스(1)를 표시하기 위한 디스플레이 유닛(7), 및 명령을 검사 디바이스(1)에 입력하기 위한 입력 디바이스(8)를 구비한다. 반도체 웨이퍼의 검사를 담당하는 오퍼레이터는 외부 유닛(5)에 배열된 입력 디바이스(8)로부터 필요한 명령을 입력하여 외부 유닛(5)상에 배열된 디스플레이 디바이스(6, 7)를 관찰하면서 반도체 웨이퍼의 검사를 실행한다.

도 2 및 3을 참조하면, 검사 디바이스(1)의 클린 유닛(2)의 내부가 설명된다. 도 2는 도 1의 화살표 A1에 표시된 방향에서 본 클린 유닛(2)의 내부를 도시한 전면도이고, 반면에 도 3은 도 1의 화살표 A2에 의해 표시된 방향에서 본 클린 유닛(2)의 내부를 도시한 평면도이다.

도 2를 참조하면, 클린 유닛(2), 지지 베이스(9), 반진동 베이스(10), 반진동 베이스(10)상에 장착된 검사된 검사단(11), 및 반진동 베이스(10)상에 장착된 광학 유닛(12)이 장착된다.

지지 베이스(9)는 클린 유닛(2)에 배열된 요소를 지지하는데 사용된다. 지지 베이스(9) 및 외부 유닛(5)의 바닥부상에는 검사 디바이스(1)가 쉽게 이동될 수 있는 타이어(13)에 의해 장착된다. 한편, 검사 디바이스(1)를 고정할 때, 고정 레그는 도 2에 도시된 바와 같이 타이어(13)가 플로팅되게 플로어상에 고정된다.

반진동 베이스(10)는 검사단(11)을 시프트할 때 생성된 진동 또는 플로어로부터 방사된 진동을 억제한다. 이런 검사 디바이스(1)에 의해 검사된 미세 디바이스 패턴이 실린 반도체 웨이퍼가 있기 때문에, 가장 작은 진동도 검사 동작에서 장해를 제공한다. 그래서, 이런 검사 디바이스(1)는 진동을 억제하기 위해 반진동 베이스(10)를 사용한다.

이런 검사 디바이스(1)에서 사용되는 반진동 베이스로서, 소위 활성 반진동 베이스가 바람직하다. 반진동 베이스(10)는 진동을 검출하여 진동을 빠르게 제거하기 위하여 진동 삭제 방향에서 동작하며 진동 보장 효과에서 우수하게 된다.

UV광을 사용하여 고 해상도에서 검사를 수행하는 이런 검사 디바이스(1)에서, 진동의 효과는 매우 중요할 수 있다. 그러나, 검사 디바이스(1)용 반진동 베이스(10)로서 반진동 효과에서 우수한 반진동 베이스를 사용함에 의해, 진동의 효과를 억제하여 UV광을 사용하는 고 해상도 검사에서 검사 성능을 개선하게 된다.

반지동 베이스(10)상에는 검사될 대상으로서 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 단인 검사단(11)이 장착된다. 이런 검사단(11)은 검사될 대상으로서의 반도체 웨이퍼를 지지하는 것 뿐만 아니라, 반도체 웨이퍼를 프로세트 검사 위치로 시프트시키는 기능을 가진다.

특히, 검사단(11)은 반진동 베이스(10)상에 장착된 X-단(14), X-단(14)상에 고정된 Y-단(15), Y-단(15)상에 고정된 θ-단(16), θ-단(16)상에 고정된 Z-단(17), 및 Z-단(17)장착된 흡입판(18)을 포함한다.

X-단(14) 및 Y-단(15)은 수평 방향에서 이동된 단들이다. 특히, X-단(14) 및 Y-단(15)은 서로 직교하는 방향에서 이동하도록 구성된다. 반도체 웨이퍼 검사 동안, 반도체 웨이퍼는 X-단(14) 및 Y-단(15)에 의해 검사의 위치로 이동된다.

θ-단(16)은 소위 회전단이며 반도체 웨이퍼를 회전시키기 위해 적용된다.

반도체 웨이퍼 검사동안, 반도체 웨이퍼는 θ-단(16)에 의해 회전되어 반도체 웨이퍼상의 디바이스 패턴이 예컨데 스크린에 대해 수평 또는 수직이게 된다.

Z-단(17)은 단 높이를 조절하기 위해 수직 방향으로 이동가능하다. 반도체 웨이퍼 검사 동안, 단 높이는 Z-단(17)에 의해 조절되어 반도체 웨이퍼의 검사면이 적절한 높이가 되게 한다.

흡입판(18)은 흡입하에서 검사될 반도체 웨이퍼를 고정하는데 사용된다. 반도체 웨이퍼 검사 동안, 검사될 반도체 웨이퍼는 이런 흡입판(18)상에 고정된다. 반도체 웨이퍼는 흡입판(18)에 의한 이동에 대향해서 흡입된다.

반진동 베이스(10)상에는 검사단(11)상에 놓이게 하기 위하여 지지 부재(19)에 의해 지지되는 광학 유닛(12)이 배열된다. 반도체 웨이퍼 검사 동안, 광학 유닛(12)은 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영하는 기능을 한다. 이런 광학 유닛(12)은 가시광을 사용하여 저 해상도로 검사될 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영하는 기능과 UV광을 사용하여 고 해상도로 검사될 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영하는 기능 모두를 가진다.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 클린 유닛(2)내에는 지지 베이스(9)상에 고정된 엘리베이터(20)가 배열된다. 클린 유닛(2)내에서는, 또한, 지지 베이스(9)상에 고정된 운송 로버트(21) 및 지지 베이스(9)상에 고정된 정렬기(22)가 배열된다.

엘리베이터(20), 운송 로버트(21) 및 정렬기(22)는 SMIF-POD와 같은 밀봉 베셀(4)에 실려서 운송될 반도체 웨이퍼를 베셀(4)로부터 꺼내서 검사단(11)상에 반도체 웨이퍼를 고정하는 작용을 한다.

반도체 웨이퍼의 검사시. 반도체 웨이퍼는 먼저 밀봉 베셀(4)에 실려 운송된다. 베셀(4)은 도 1의 일점쇄선으로 표시된 바와 같이 클린 유닛(2)상에 장착된다. 반도체 웨이퍼는 베셀(4)의 바닥으로부터 엘리베이터(20)에 의해 꺼내져서 외부 공기가 클린 유닛(2)의 내부로 들어가는 것을 배제시킨다. 반도체 웨이퍼는 메가진내에 하우징되고, 밀봉 베셀(4)에서의 메가진과 함께 실린다. 엘리베이터(20)로부터 반도체 웨이퍼는 메가진과 함께 꺼내져서 내려오게 된다.

반도체 웨이퍼들중에서, 메가진과 함께 엘리베이커(20)에 의해 내려오며 베셀로부터 꺼내지고, 검사될 반도체 웨이퍼는 선택되어 운송 로버트(21)에 의해 베셀(4)로부터 메가진과 함께 꺼내진다. 운송 로버트(21)의 원심단은 반도체 웨이퍼의 운송을 흡입 및 가능하게 하는 흡입 메카니즘으로 적합하게 된다.

운송 로버트(21)에 의해 메가진으로부터 꺼내진 반도체 웨이퍼는 정렬기(22)에 운송된다. 정렬기(22)는 참고로서 반도체 웨이퍼에 미리 제공된 배향 플랫 및 노치를 갖는 반도체 웨이퍼의 페이징 및 센터링을 한다. 따라서 페이징되고 센터링된 반도체 웨이퍼는 운송 로버트(21)에 의해 다시 흡입되고, 흡입판(18)상에 장착된 검사단(11)에 운송된다.

반도체 웨이퍼를 꺼내는 메카니즘의 예로서, 밀봉 베셀(4)에 실려서 운송되며 검사단(11)상에 장착하며, 그 하나가 엘리베이터(20), 운송 로버트(21) 및 정렬기(22)를 포함하는 것은 상술한 바와 같이 도시된다. 그러나, 당연하게, 베셀(4)로부터 반도체 웨이퍼를 꺼내어 이를 검사단(11)에 두는 메카니즘은 상술한 예에 제한되지 않는다. 즉, 상술한 것 이외의 임의의 다른 적당한 메카니즘은 이런 메카니즘에 의해 제공된다면 사용될 수 있으며, 베셀(4)에 실려서 운송된 반도체웨이퍼는 베셀로부터 꺼내져서 주변 분위기에 노출됨이 없이 검사단(11)상에 고정된다.

도 4의 블럭도를 참조하면, 상술한 검사 디바이스(1)는 더욱 상세히 설명된다.

도 4를 참조하면, 디스플레이 디바이스(6) 및 입력 디바이스(8a)에 연결된 이미지 처리 컴퓨터(30)과, 디스플레이 디바이스(7) 및 입력 디바이스(8b)에 연결되는 제어 컴퓨터(31)는 검사 디바이스(1)의 외부 유닛(5)상에 배열된다. 도 1 및 2에서 이미지 처리 컴퓨터(30)에 연결된 입력 디바이스(8b)와, 제어 컴퓨터(31)에 연결된 입력 디바이스(8b)는 집합적으로 입력 디바이스(8)로 칭함에 유의해야 한다.

이미지 처리 컴퓨터(30)는 반도체웨이퍼를 검사할 때 광학 유닛(12) 내에 배열된 CCD(Charge-Coupled-Device) 카메라에 의해 반도체 웨이퍼의 촬영된 이미지를 캡쳐하는 컴퓨터이다. 즉, 본 발명의 검사 디바이스(1)는 이미지 처리 컴퓨터(30)로 처리함에 의해 광학 유닛(12)에 의해 설치된 CCD 카메라(32, 33)에 의해 촬영된 반도체 웨이퍼의 이미지를 분석함에 의해 반도체 웨이퍼를 검사한다.

한편, 이미지 처리 컴퓨터(30)에 연결된 입력 디바이스(8a)는 CCD 카메라(32, 33)으로부터 요구되는 이미지를 분석하는데 요구되는 명령을 이미지 처리 컴퓨터(30)에 입력하며, 마우스 또는 키보드와 같은 포인팅 디바이스로 이루어진다. 이미지 처리 컴퓨터(30)에 연결된 디스플레이 디바이스(6)는 예컨데 CCD 카메라(32, 33)로부터 요구되는 이미지의 분석결과를 나타내며, 예컨데 CRT 디스플레이, 액정 디스플레이등으로 이루어진다.

제어 컴퓨터(31)는 반도체 웨이퍼를 검사시 검사단(11), 엘리베이터(20), 운송 로버트(21), 정렬기(22) 및 광학 유닛(12) 내의 각각의 설비를 제어하는데 사용된다. 특히, 이런 검사 디바이스(1)는 반도체 웨이퍼를 검사시 검사단(11), 엘리베이터(20), 운송 로버트(21), 정렬기(22) 및 광학 유닛(12) 내의 각각의 설비를 제어하여, 검사될 반도체 웨이퍼의 이미지가 광학 유닛(12)의 내부에 설치된 CCD 카메라(32, 33)에 의해 촬영되게 된다.

한편, 제어 컴퓨터(31)에 연결된 입력 디바이스(8b)는 검사단(11), 엘리베이터(20), 운송 로버트(21), 정렬기(22) 및 광학 유닛(12) 내의 각각의 설비를 제어하는데 필요한 명령을 제어 컴퓨터(30)에 입력하는 작용을 하며, 마우스 또는 키보드와 같은 포인팅 디바이스로 이루어진다. 제어 컴퓨터(31)에 연결된 디스플레이 디바이스는 반도체웨이퍼를 검사할 때 다양한 조건을 나타내며, CRT 디스플레이, 액정 디스플레이등으로 이루어진다.

이미지 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)는 메모리 링킹 메카니즘에 의해 상호 데이터를 교환할 수 있다. 특히, 이미지 처리 컴퓨터(30) 및 제어 컴퓨터(31)는 각각의 메모리 링킹 인터페이스(30a, 31a)에 의해 상호연결되어, 이미지 처리 컴퓨터(30)와 제어 컴퓨터(31) 사이의 상호 데이터 교환을 가능하게 한다.

검사 디바이스(1)의 클린 유닛(2)의 내부에서는, 엘리베이터(20), 운송 로버트(21), 및 정렬기(22)는 밀봉 베셀(4)에 실리며 이런 상태로 운송되는 반도체 웨이퍼를 꺼내어 반도체 웨이퍼를 검사단(11)상에 두는 메카니즘과 같은 상술한 바와 같이 배열된다. 이들 디바이스는 로버트 제어 인터페이스(31b)를 통해 제어 컴퓨터(31)에 연결된다. 엘리베이터(20), 운송 로버트(21), 및 정렬기(22)는 로버트 제어 인터페이스(31b)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터의 제어 신호를 공급받는다.

즉, 밀봉 베셀(4)에 실려 이런 상태로 운송되는 반도체 웨이퍼를 꺼낼때, 및 반도체 웨이퍼를 고정하여 검사단(11)을 꺼낼때, 제어 신호는 로버트 제어 인터페이스(31b)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 엘리베이터(20), 운송 로버트(21), 및 정렬기(22)로 전송된다. 이런 제어 신호를 기초로 하여, 엘리베이터(20), 운송 로버트(21), 및 정렬기(22)는 베셀(4)로부터 검사단(11)상의 반도체 웨이퍼로 밀봉 베셀(4)에 운송된 반도체 웨이퍼를 꺼낸다,

검사 디바이스(1)의 클린 유닛(2)의 내부에서는 X-단(14), Y-단(15), θ-단(16), Z-단(17), 및 흡입판(18)을 포함하며 검사단(11)에 설치되는 반진동 베이스(10)이 배열된다.

X-단(14), Y-단(15), θ-단(16), Z-단(17), 및 흡입판(18)이 단제어 인터페이스(31c)를 통해 외부 유닛(5)에 제공된 제어 컴퓨터(31)에 연결됨에 유의해야 한다. X-단(14), Y-단(15), θ-단(16), Z-단(17), 및 흡입판(18)은 단제어 인터페이스(31c)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 제어 신호가 공급한다.

반도체 웨이퍼를 검사할 때, 제어 신호는 단제어 인터페이스(31c)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 X-단(14), Y-단(15), θ-단(16), Z-단(17), 및 흡입판(18)에 공급된다. 제어 신호를 기초로 하여, X-단(14), Y-단(15), θ-단(16), Z-단(17), 및 흡입판(18)은 흡입판(18)에 의해 검사될 반도체 웨이퍼를 흡입 및 고정하도록 구동되며, 반면에 X-단(14), Y-단(15), θ-단(16), 및 Z-단(17)은 반도체 웨이퍼가 프리세트 위치, 프리세트 각 및 프리세트 높이에 있도록 구동된다.

반진동 베이스(10)상에는, 반도체 웨이퍼를 검사시 반도체 웨이퍼를 이미징하는 작용하며, 상술한 바와 같이 가시광을 사용하여 저 해상도로 검사될 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영하며, UV광을 사용하여 고 해상도로 검사될 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영하는 모든 기능을 갖는 광학 유닛(12)이 장착된다.

광학 유닛(12)내에는, 가시광으로 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영하는 메카니즘, 가시광용 CCD 카메라(32), 할로겐 램프(34), 가시광용 광학 시스템(35), 가시광용 대물렌즈(36), 및 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)이 배열된다.

가시광으로 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영할 때, 할로겐 램프(34)는 턴온된다. 할로겐 램프(34)가 광원 제어 인터페이스(31d)를 통해 외부 유닛(5)에 배열된 제어 컴퓨터(31)에 연결되는 구동원을 가짐에 유의해야 한다. 할로겐 램프(34)의 구동원은 제어 컴퓨터(31)로부터 광원 제어 인터페이스(31d)를 통해 제어 신호가 공급된다. 할로겐 램프(34)는 이런 제어 신호에 기초로 온 및 오프된다.

가시광으로 반도체 웨이퍼를 촬영하기 위해서는, 할로겐 램프(34)는 턴온 되어 이를로부터의 가시광이 가시광용 광학 시스템(35)을 통해 반도체 웨이퍼상에 조사되게되며 후에 조사하기 위하여 반도체 웨이퍼상의 가시광용 대물렌즈(36)에 조사되게 된다. 가시광에 의해 조사된 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 대물렌즈(36)에 의해 확대되며, 확대된 이미지는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영된다.

가시광용 CCD 카메라(32)가 이미지 검색 인터페이스(30b)를 통해 외부 유닛(5)에 배열된 이미지 처리 컴퓨터(30)에 연결됨에 유의해야 한다. 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영된 반도체 웨이퍼의 이미지는 이미지 검색 인터페이스(30b)를 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 검색된다.

상술한 바와 같이 가시광으로 반도체 웨이퍼를 촬영할 때, 자동 포커싱 동작은 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)에 의해 제어하에서 수행된다. 특히, 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)은 가시광용 대물렌즈(36)와 반도체 웨이퍼 사이의 분리가 가시광용 대물렌즈(36)의 초점 길이와 일치하는지 여부를 검출한다. 비일치인 경우, 가시광용 대물렌즈(36) 또는 Z-단(17)은 반도체웨이퍼의 검사면이 가시광용 대물렌즈(36)의 초점면과 일치되도록 이동된다.

가시광용 자동 포커싱 유닛(37)이 자동 포커싱 제어 인터페이스(31e)를 통해 외부 유닛(5)에 배열된 제어 컴퓨터(31)에 연결됨에 유의해야 한다. 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)은 자동 포커싱 제어 인터페이스(31e)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 제어 신호가 공급된다. 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)에 의한 제어하에서 가시광용 대물렌즈(36)의 자동 포커싱은 이 제어 신호를 기초로 일어난다.

광학 유닛(12)의 내부에서는, UV광으로 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영하기 위하여 UV광용 CCD 카메라(33), UV광용 레이저 광원(38), UV광용 광학 시스템(33), UV광용 대물렌즈(40), 및 거리 센서(41)가 배열된다.

UV광으로 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영할 때, UV광용 레이저 광원(38)은 턴온된다. UV광용 레이저 광원(38)의 구동원이 광원제어 인터페이스(31d)를 통해 외부 유닛(5)에 배열된 제어 컴퓨터(31)에 열결됨에 유의해야 한다. UV광용 레이저 광원(38)의 구동원은 광원제어 인터페이스(31d)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 제어 신호가 공급된다. UV광용 레이저 광원은 이런 제어 신호를 기초로 하여 온/오프된다.

한편, 실제 산업 응용분야에서 이용가능한 UV 고체 레이저의 상한 파장은 355nm이다. 바람직하게는, 355NM 보다 길지않은 파장을 갖는 UV 레이저광을 방사하는 그런 레이저 광원은 UV광용 레이저 광원(38)으로서 사용된다. 355nm의 파장을 갖는 UV 레이저광은 YAG레이저의 삼분파로서 얻어질 수 있다. YAG레이저의 사분파로서 266nm의 파장을 갖는 UV 레이저 광을 또한 얻을 수 있다. 레이저 광원으로서, 166nm의 진동 파장을 갖는 하나가 또한 개발되었다. 레이저 광원은 UV광용 레이저 광원(38)으로서 또한 사용될 수 있다. 해상도를 개선하기 위하여 IV광용 레이저 광원(38)으로부터 방사되는 UV 레이저광이 바람직하게는 가장 짧은 파장을 가짐에 유의해야 한다. 그러나, 파장이 너무 짧으면, 파장에 정합되는 광학 시스템을 구현하기가 어렵다. 따라서, UV광용 레이저 광원(38)으로부터 방사된 UV광의 파장 λ는 바람직하게는 355 내지 166 nm의 정도이다.

UV광으로 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영할 때, UV광용 레이저 광원(38)은 UV광용 광학 시스템(39) 및 UV광용 대물렌즈(40)를 통해 반도체 웨이퍼상에 조사되어 반도체 웨이퍼를 조사한다. UV광에 의해 조사된 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV광용 대물렌즈(40)에 의해 확대되어 확대된 이미지는 UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영된다.

UV광용 CCD 카메라(33)가 이미지 검색 임터페이스(30c)를 통해 외부 유닛(5)에 배열된 이미지 처리 컴퓨터(30)에 연결됨에 유의해야 한다. UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영된 반도체 웨이퍼의 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 이미지 검색 인터페이스(30c)를 통해 검색된다.

상술한 바와 같이, UV광에 의해 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영할 때, UV광용 대물렌즈(40)의 자동 포커싱은 거리 센서(41)를 사용하여 수행된다. 즉, UV광용 대물렌즈(40)과 반도체 웨이퍼 사이의 분리는 거리 센서(41)에 의해 검출되며, UV광용 대물렌즈(40) 또는 Z-단(17)은 검출결과를 기초로 하여 이동되어, 반도체 웨이퍼의 검사면이 UV광용 대물렌즈의 초점면과 일치되게 한다.

거리센서(41)는 센서 인터페이스(31f)를 통해 외부 유닛(5)에 제공된 제어 컴퓨터(31)에 연결된다. 거리 센서(41)는 센서 인터페이스(31f)를 통해 제어 컴퓨터(31)로부터 제어 신호가 공급된다. 거리센서(41)는 제어 신호에 응답하여 반도체 웨이퍼로의 거리를 검출하여 센서 인터페이스(31f)를 통해 검출결과를 제어 컴퓨터(31)에 전송한다. 거리 센서(41)에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 제어 컴퓨터(31)는 X-단(14), Y-단(15) 및 Z-단(17)의 이동이 UV광용 대물렌즈(40)를 자동 포커싱하게 한다.

이런 거리센서(41)로서, 예컨데 커패시턴스형 센서가 사용된다. 커패시턴스형 센서는 이 센서와 측정될 대상 사이의 커패시턴스를 측정하여 센서와 측정될 대상 사이의 거리에 접점이 없는 측정이 가능하게 한다. 커패시턴스형 센서는 거리 센서(41)로서 사용되며, 완전한 측정 스케일은 예컨데 ±10V/±100μm이다.

거리센서(41)는 UV광용 대물렌즈(40)에 대해 고정된 상대적인 위치에서 광학 유닛(12)내에 장착된다. 예컨데, 거리센서(41)는 도 5에 도시된 바와 같이 UV광용 대물렌즈(40)와 동일한 높이 레벨(수직 위치)에서 연결부재(41)를 통해 UV광용 대물렌즈(40)에 고정된다. 거리센서(41)는 UV광용 대물렌즈(40)를 통해 반도체 웨이퍼상에 조사된는 UV광의 광 방사 방향에서 거리를 검출한다. 즉, 거리센서(41)는 거리센서(41)와 반도체 웨이퍼 사이의 수직 방향에서 거리를 검출한다.

검사 디바이스(1)의 광학 유닛(12)의 광학 시스템은 도 6을 참고로 보다 상세히 설명된다. 한편, 자동 포커싱 제어기(37, 41)에 대한 설명은 생략되며 이 설명은 검사될 반도체 웨이퍼를 조사하는 광학 시스템 및 검사될 반도체 웨이퍼를 이미징하는 광학 시스템에서 이루어진다.

도 6을 참조하면, 광학 유닛(12)은 가시광에 의해 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영하는 광학 시스템, 할로겐 램프(34), 가시광용 광학 시스템(35) 및 가시광용 대물렌즈(36)을 포함한다.

할로겐 램프(34)로부터의 가시광은 광섬유(50)에 의해서 가시광용 광학 시스템(35)으로 전송된다. 가시광용 광학 시스템(35)이 렌즈(51, 52)로 이루어지는 조사 광학 시스템(53)을 포함하며 가시광은 광섬유(50)에 의해서 조사 광학 시스템(53)상에 먼저 떨어지는 가시광용 광학 시스템(53)에 전송된에 유의해야 한다. 광섬유(50)에 의해서 가시광용 광학 시스템(35)에 전송된 가시광은 절반 미러(half mirror)에 가서 가시광용 대물렌즈(36)를 향해 반사되어 가시광용 대물렌즈(36)를 통해 반도체 웨이퍼에 가게된다. 이는 가시광으로 반도체 웨이퍼를 조사한다.

가시광에 의해 조사된 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 대물렌즈(36)에 의해 확대되고 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해서 촬영된다. 즉, 가시광에 의해 조사된 반도체 웨이퍼로부터 반사된 광은 가시광용 대물렌즈(36)를 통해 가시광용 CCD 카메라(32), 절반 미러(54) 및 이미징 렌즈(55)에 가게되어, 반도체 웨이퍼의 확대된 이미지가 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영된다. 가시광으로 이하 언급되는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영된 반도체 웨이퍼의 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송된다.

광학 유닛(12)은 UV광으로 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영하는 광학 시스템, UV광용 레이저 광원(38), UV광용 광학 시스템(39), 및 UV광용 대물렌즈(40)를 포함한다.

UV광용 레이저 광원(38)으로부터의 UV광은 광섬유(60)에 의해 UV광용 광학 시스템(39)에 전송된다. UV광용 광학 시스템(39)은 2개의 렌즈(61, 62)에 의해 구성되는 조사용 광학 시스템(63)을 포함한다. 광섬유(60)에 의해 UV광용 광학 시스템(39)에 전송되는 UV광은 조사용 광학 시스템(63)에 먼저 간다. 광섬유(60)에 의해 UV광용 광학 시스템(39)에 전송되는 UV광은 조사용 광학 시스템(63)을 통해 절반 미러(64)에 입사되어 UV광용 대물렌즈(40)를 향해 반사 미러(64)에 의해 반사되어 UV광으로 조사하기 위하여 반도체 웨이퍼상에 간다.

UV광에 의해 조사된 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV광용 대물렌즈(40)에 의해 확대되고 UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영된다. 즉, UV광에 의해 조사된 반도체 웨이퍼로부터 반사된 광은 UV광용 대물렌즈(40), 절반 미러(64) 및 이미징 렌즈(65)를 통해 UV광용 CCD 카메라(33)에 들어가게 되어, 반도체 웨이퍼의 확대된 이미지는 UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영된다. UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영된 반도체 웨이퍼의 이미지(이하, UV 이지지로서 언급됨)는 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송된다.

UV광용 광학 시스템(39)에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 편광빔 스플리터(70)는 절반 미러(64) 대신에 제공될 수 있으며, 사분파판(71)은 편광빔 스플리터(70)와 UV광용 대물렌즈(40) 사이에 제공된다. 이런 구조를 사용함에 의해, UV 레이저는 효울적으로 사용될 수 있다.

반도체 웨이퍼의 이미지가 가시광 보다 짧은 파장의 광인 UV광에 의해 검사되며 촬영될 수 있는 상술한 검사 디바이스(1)에서는, 가시광이 결함 검출 또는 분류를 수행하는데 사용되는 것 보다 더 미세한 결함을 검출 또는 분류할 수 있다.

더욱이, 가시광용 광학 시스템 및 UV광용 광학 시스템 모두에 제공되는 검사 디바이스(1)에서는, 가시광을 사용하여 저 해상도로 또한 UV광을 사용하여 고 해상도로 반도체 웨이퍼를 검사할 수 있게 된다. 따라서, 검사 디바이스(1)에서는 가시광을 사용하여 저 해상도로 반도체 웨이퍼 검사에 의해 보다 거친 결함을 검출 또는 분류하며 뿐만아니라 UV광을 사용하여 보다 높은 해상도로 반도체 웨이퍼 검사에 의해 보다 미세한 결함을 검출 또는 분류하는 것이 가능하다.

한편, 상술한 검사 디바이스(1)에서, UV광용 대물렌즈(40)의 보다 큰 개구비 NA가 바람직하다. 예컨데, 0.9 또는 그보다 큰 것으로 정해진다. UV광용 대물렌즈(40)로서 보다 큰 개구비 NA를 갖는 렌즈를 사용함에 의해, 미세한 결함을 검출할 수 있다.

한편, 반도체 웨이퍼 결함이 크레스트(crest) 및 리세스(recess)로만 이루어지고 컬러 정보가 없다면, 이런 결함은 인코히어런트(incoherent) 광으로 전혀 인식되지 않는다. 반대로 높은 코히어런스를 갖는 광이라면, 예컨데 크레스트 및 리세스로만 이루어지고 컬러 정보가 없는 레이저 광은 광이 크레스트 및 리세스의 단차 근처에서 차이를 가지기 때문에 명확히 관찰될 수 있다. 검사 디바이스(1)는 적외선 범위의 레이저 광을 방사하는 UV광용 레이저 광원(38)을 UV광원으로서 사용한다. 따라서, 검사 디바이스(1)에서, 크레스트 및 리세스로만 이루어지고 컬러 정보가 없는 결함은 예컨데, 그레이징(grazing)은 쉽게 검출될 수 있다. 즉, 상술한 검사 디바이스(1)에서, 할로겐 램프(34)로부터 가시광(인코히어런트 광)과 함께 위치시키기가 어려운 위상 정보는 UV광용 레이저 광원으로부터 UV 레이저광(코히어런트 광)을 사용하여 쉽게 검출될 수 있다.

검사 디바이스(1)에서 사용되는 UV광용 레이저 광원(39)의 예시적인 구조는 도 8을 참고로 이하 상세히 설명된다.

도 8에 도시된 UV광용 레이저 광원(38)은 고체 레이저 광원으로부터 레이저 광의 파장을 변형하여 UV 레이저 광을 발생하고 방출한다. UV광용 레이저 광원(38)은 녹색 레이저광을 발생시키기 위한 녹색 레이저광 발생 유닛(111), 및 녹색 레이저 광 발생 유닛(111)으로부터의 녹색 레이저 광의 파장을 변형하기 위한 UV 레이저 광 발생 유닛(112)을 포함하여 UV 레이저광을 발생시킨다.

녹색 레이저 광 발생 유닛(111)에서, 반도체 레이저(113)는 파장 λ=808 nm를 갖는 고출력 레이저 광을 방출한다. 고출력 레이저광은 집광 렌즈(114)에 의해 집광되어 Nd:YAG 레이저(115)를 여기시키는 여기광으로서 비평면 모노리식 링형 Nd;YAG 레이저(115)에 간다. 이는 Nd:YAG 레이저(115)여기시켜 파장 λ=1064 nm를 갖는 IR 레이저 광을 발생시킨다. 이때, 외부 자계는 Nd:YAG 레이저(115)에 인가된다. 이는 Nd:YAG 레이저(115)가 세로 단순 모드에서 하나의 방향에서만 진동되게 한다. 진동의 원리는 예컨데 미국특허 제4,749,842호에 개시된다.

여기서, 사용되는 Nd:YAG 레이저(115)은 모노리식 링형이다. 모노리식 링형 광 레조네이터는 진동 안정도가 높으며, T. Kane et al., Opt. Vol.10(1985),pp 65에 도시된 바와 같이 우수한 시간 코히어런스 특성을 나타낸다. 한편, 레조네이터에서의 광 경로는 바람직하게는 비 공통 평면이다. 레조네이터에서의 광경로가 바람직하게 비공통 평면이라면, IR 레이저 광의 진동을 보다 안정되게 하는 것이 가능하다.

Nd:YAG 레이저(115)로부터 방사된 IR 레이저광은 모드 정합 렌즈(116)를 통해 모노리식 링형 MgO:LN 결정(117)에 간다. 파장 λ=1064 nm를 갖는 IR 레이저광이 들어가는 MgO:LN 결정(117)은 파장 λ=532 nm를 갖는 제2 고조파를 발생시킨다. 이런 MgO:LN 결정(117)은 파장 λ=1064 nm를 갖는 IR 레이저광에 대해 레조네이터를 구성하도록 설계된다. 레조네이터에서 고 전력 밀도가 사용된다면, 고효율 파장 변환은 연속파로 실현될 수 있다. 특히, IR 레이저광이 MgO:LN 결정(117)의 내부에서 진동 파장과 일치하도록 광 레조네이터를 형성함에 의해, 제2 고조파는 약 65% 만큼 높은 효율로 발생될 수 있다.

MgO:LN 결정(117)에 의한 제2 고조파의 발생에 의해, 파장 λ=1064 nm를 갖는 IR 레이저광의 파장 변환에 의해 얻어지는 파장 λ=532 nm를 갖는 녹색 레이저광은 광 반사 미러(118)에 의해 반사되고 렌즈(119)에 의해 프리세트 빔 직경으로 형상되어 녹색 레이저 광 발생 유닛(111)을 빠져나간다.

상술한 바와 같이 구성되는 녹색 레이저 광 발생 유닛(111)에서, 우수한 시간 코히어런스를 갖는 녹색 레이저광은 매우 높은 효율로 발생될 수 있다. 녹색 레이저 발생 유닛(111)에서 1W의 레이저광은 반도체 레이저(113)로부터 방사되며 500mW의 IR 레이광은 Nd;YAG 레이저(115)로부터 발생되며, 200mW의 녹색 레이저 광은 MgO:LN 결정(117)에 의해 발생된다. 즉, 녹색 레이저광 발생 유닛(111)은 매우 높은 효율을 가진다. 더욱이, 반도체 레이저(113)는 가스 레이저 보다 높은 전기 효율을 가지며, 대략 30%정도이다. 따라서, 예컨데 제어 회로에 의한 전력 소모가 고려된다면, 녹색 레이저 광 발생 유닛(111)에 의한 전력 소비는 매우 감소된다.

상술한 바와 같이, 녹색 레이저광 발생 유닛(111)에 의해 발생된 녹색 레이저광은 UV 레이저광 발생 유닛(112)에 입사된다. UV 레이저광 발생 유닛(112)은 파장 λ=266 nm의 UV 레이저광을 발생시키기 위하여 비선형 광학 요소로서 BB(121)로서 이하 언급되는 β-BaB₂O₄를 사용하여 녹색 레이저광의 제2 고조파를 발생시킨다. 즉, UV 레이저광 발생 유닛(112)은 기본파로서 녹색 레이저광을 갖는 제2 고조파로서 BBO(121)에 의한 UV 레이저광을 발생시킨다.

레이저 손상에 견딜수 있으며 높은 복굴절률을 가지는 190 nm의 원 적외선 범위까지의 광을 전송하는 BBO(121)은 넓은 파장 범위에 대해 제2 고조파를 발생시킬 수 있으며 원 적외선 범위에서 제2 고조파를 발생키기기 위한 소자로서 최적이다. 그러나, 파장 λ=266 nm의 제2 고조파가 BBO(121)에 의해 발생된다면, 각위상 정합은 요구되며, 반면에 MgO:LN 결정(117)에서 사용되는 온도 위상 정합은 사용될 수 없다. 따라서, 녹색 레이저광 발생 유닛(111)의 경우로서 모노리식 링형 결정을 사용하는 제2 고조파를 발생시키는 것은 어렵다. 따라서, UV 레이저광 발생 유닛(112)은 외부 공진형으로 제2 고조파를 발생시키기 위하여 4개의 독립적인 미러(122 내지 125)를 구비한 링형 광 레조네이터(126)를 사용한다.

UV 레이저광 발생 유닛(112)에 입사되는 기본파, 즉 녹색 레이저광은 위상 변조기(127) 및 모드 정합 렌즈(118)을 통해 광 레조네이터(126)에 입사된다. 광 레조네이터(126)가 4개의 미러(122 내지 125)로 이루어지며, BBO(121)가 제1 미러(122)와 제2 미러(123) 사이에 삽입되는 것에 유의해야 한다.

기본파는 제1 미러(122)를 통해 광 레조네이터(126)로 도입된다. 기본파의 일부는 제1 미러(122)에 의해 반사되며, 미러(129)에 의해 더욱 반사되어 검출용 광검출기(130)에 반사된다. 한편, 제1 미러(122)를 통해 전송된 광 및 광 레조네이터(126)의 내부로 도입된 광은 직접 BBO(121)에 의해 먼저제2 미러(123)로 향하여 제3 미러(124)를 향해 반사되고 제4 미러(125)를 향해 반사된다. 광은 제1 미러(122)를 향해 제4 미러(125)에 의해 다시 반사되어 BBO(121)을 통해 다시 제2 미러(123)로 향하게 된다.

광레조네이터(126)의 제1 미러(122)에 의해 반사된 기본파는 상술한 바와 같이 광검출기(130)에 의해 검출된다. 광검출기(130)에 의해서 광 레조네이터(126)의 제1 미러(122)에 의해 반사된 기본파를 검출할때 얻어지는 검출 신호는 제어 회로(131)에 전송된다. UV 레이저광 발생 유닛(111)에서, 위상 변조기(127)는 위상 변조기 구동회로(128)로부터 변조된 신호에 의해 광 레조네이터(126)에 입사되는 기본파를 위상 변조한다. 제어회로(131)는 변조 신호에 동기하여 검출 신호를 검출하여 광 레조네이터(126)의 광경로 위상차의 에러 신호를 검출하며, 이 에러 신호에 기초하여 전자기 액츄에이터(132)를 구동하여, 광 레조네이터(126)의 레조네이터 길이가 공진 조건을 만족하게 되어 제3 미러(124)의 위치를 연속적이며 정확하게 제어하게 된다.

상술한 바와 같이, 제3 미러(124)의 위치를 연속적이미며 정확하게 제어함에 의해, 광 레조네이터(126)의 레조네이터 길이는 광 레조네이터(126)가 독립적인 복수의 미러(122 내지 125)로 이루어진다 할지라도, 수백의 광 파장의 매우 높은 정확도로 제어될 수 있다. 항상 공진 조건을 만족시키기 위하여 광 레조네이터(126)의 레조네이터 길이를 정확하게 제어함에 의해, 제2 고조파는 BBO(121)에 의해 매우 효율적으로 발생될 수 있다.

광 레조네이터(126)에서, 반반사막은 레조네이터 손실을 줄이기 위하여 BBO(121)에 제공된다. 또한, 99.9%의 반사도를 갖는 고반사 미러는 광 레조네이터(126)를 구성하기 위하여 제2 내지 제4 미러(123 내지 125)로서 사용된다. BBO(121)상의 반반사막을 제공하며 제2 내지 제4 미러(123 내지 125)로서 99.9%의 반사도를 갖는 고 반사 미러를 사용함에 의해, 광 레조네이터(126)의 레조네이터 손실은 0.5% 이하로 억제될 수 있다.

상술한 UV 레이저광 발생 유닛(112)에서, 우수한 시간 코히어런트 특성을 갖는 UV 레이저 광은, 매우 사이(sigh) 효율로 발생될 수 있다. 실제로, 녹색 레이저 광 발생 유닛(111)으로부터 UV 레이저 광 발생 유닛(112)로 입사된 녹색 레이저 광의 200mW의 출력을 가지고 UV 레이저 광이 UV 레이저 광 발생 유닛(112)에 의해 발생될 때, 50 mW의 UV 레이저광이 얻어진다.

한편, UV 광은 높은 광자 에너지를 가져서, 그결과 UV 레이저광이 광 레조네이터에 배열된 BBO에 의해 제2 고조파를 발생시킴에 의해 발생될 때, 광 레조네이터를 구성하는 미러 또는 BBO는 악화될 수 있다. 다라서, 광 레조네이터에 배열된 BBO에 의해 제2 고조파의 발생에 의해 UV 레이저 광을 발생하도록 구성된 광원은 유효 생명이 짧아지거나 또는 안정도가 짧아지게 되어, 측정 도구용 광원으로서 실제로 사용될 수 없다.

그러나, 본 발명자는 BBO 결정 성장 또는 BBO상에 제공된 반반사막을 개선하고, BBO에 입사되는 광의 스폿 크기를 최적화하고, 광 레조네이터의 내부 또는 분위기를 청결하게 하여, 제2 고조파가 도 8에 도시된 바와 같이 광 레조네이터(126)내에 제공된 BBO(121)에 의해 발생된다 할지라도 충분한 신뢰도와 유효 생명이 보장될 수 있다는 것을 확신하게 되었다. 특히, 상술한 바와 같이 개선 및 최적화에 의해, 1000시간 정도 동안 100㎽의 UV 레이저 광이 발생된다 할지라도 안정한 동작을 보장하며, 5000시간 정도 동안에는 30mW의 레이저 광이 발생된다할지라도 안정한 동작이 보장되게 되었다. 이들 결과로부터, 20mW의 UV 레이저광을 발생시키는 경우 유효 생명이 최고 1000시간에 도달한다고 가정할 수 있다. 이러한 정도의 지속성으로, 광원은 검사 장치용 광원으로서 실질적으로 만족할만하게 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 UV 레이저광 발생 유닛(112)에 의해 발생된 UV 레이저 광은 콜리메이트 렌즈(133)에 의해 콜리메이트되고 왜상 프리즘쌍(134)에 의해 빔정형되어, UV 레이저광원(138)으로부터 방출된다. 한편, 왜상 프리즘쌍(134)은 빔 정형을 실행하여 UV 레이저광원(138)으로부터 방사된 UV 레이저광의 스폿이 실질적으로 원형 프로파일이 되게 된다. 광 레조네이터(126)에 의해 방사된 UV 레이저광은 BBO(121)의 복굴절에 의해 워크-오프(walk-off)효과에 기인하여 타원형빔이 된다. 따라서, 이런 UV 레이저 광원(138)에서, 레이저광은 UV 레이저 광이 방사된 후 스폿이 실질적으로 원형 프로파일일 때까지 왜상 프리즘쌍(134)에 의해 빔정형된다.

UV 레이저광(38)에서, 고체 레이저 광원(Nd:YAG 레이저(115))로부터의 레이저광은 UV 레이저광을 발생시키기 위하여 비선형 광학 요소(MgO:LN 결정(117) 및 BBO(121))를 사용하여 제2 고조파의 발생에 의해 2단 파장 변형된다. 즉, 본 발명의 UV 레이저 광원(138)은 고체 소자에 의해서만 UV 광을 발생시키는 완전 고체 UV 레이저 광원(138)으로서 동작한다.

고체 소자만으로만 UV 레이저 광원(138)을 구성함에 의해, 작은 크기, 고효율, 저전력 소비, 고 안정성 및 고 빔품질의 광원을 구현할 수 있다. 더욱이, UV 레이저 광원(138)에서는 우수한 시간 코히어런스를 갖는 UV 레이저 광이 얻어진다.

UV 레이저광을 발생시키기 위한 레이저 광원으로서는 에컨데 엑시머 레이저 또는 아르곤 레이저와 같은 가스 레이저가 있다. 이들 가스 레이저는 크기가 크며 효율이 떨어지며 전력 소모가 많은 장치의 문제점을 가지고 있다. 예컨데, 351 nm의 파장으로 진동하는 아르곤 레이저에 있어서, 효율은 보통 0.001% 이하이다. 반대로, 모두 고체 소자로 설계된 UV광용 레이저 광원(138)에서는 효율이 더 높아지며, 장치는 크기가 작아지게 된다.

아르곤 가스의 경우에는 냉각수가 많이 필요하다는 문제가 또한 있다. 진동이 냉각수의 순환에서 생성되기 때문에, 많은 냉각수를 필요로 하는 아르곤 가스는 미세한 구조의 검사에 적당하지 않다. 더욱이, 아르곤 가스는 진동 파장 안정도가 떨어지는 문제가 있다. 엑시머 레이저의 경우, 위험한 물질인 플루오르화 가스를 필요로 한다. 또한, 높은 피크 전력으로 펄스를 발생시키는 엑시머 레이저는 반도체 웨이퍼의 이미지를 촬영함에 의해 검사를 수행하는 검사 디바이스(1)의 광원으로서 적당하지 않다.

반대로, 고체 레이저 광원으로부터 레이저 광의 파장 변형에 의해 UV 레이저 광을 발생시키는 UV 레이저 광원(38)은 엑시머 레이저 또는 아르곤 레이저와 같은 가스 레이저의 사용으로 나타나는 문제를 극복한다.

검사 디바이스(1)에 의한 반도체 웨이퍼를 검사하는 경우에서의 동작 시컨스는 도 9 내지 12의 플로우챠트를 참고로 설명된다. 한편, 도 9 내지 12의 플로우챠트에서, 반도체 웨이퍼를 검사할 시간으로부터의 동작 시컨스는 검사단(11)에 설치된다. 많은 수의 유사한 디바이스 패턴이 반도체 웨이퍼상에 형성되며, 결함이 존재하는 영역의 이미지(결함 이미지) 및 남아있는 영역의 이미지(참조 이미지)를 촬영하고 이 이미지들을 비교함에 의해 결함의 검출 및 분류가 행해진다고 가정하자.

먼저, 반도체 웨이퍼의 검사시 동작 시컨스는 도 9의 플로우챠트에 따라 설명된다. 한편, 도 9의 플로우챠트는 검사 디바이스(1)에 의한 반도체 웨이퍼를 검사할 때 및 결함의 위치가 외부로부터 알려진 경우에 검사된 결함을 분류할 때의 동작의 전형적인 시컨스를 도시한다.

이 경우, 결함 위치 좌표 파일은 단계 S1-1에서 도시된 바와 같이 제어 컴퓨터(31)로 판독된다. 결함위치 좌표 파일이 반도체 웨이퍼상의 결함의 위치에 대한 정보를 시작하며 예컨데 결함 검출 디바이스에 의해 반도체 웨이퍼상의 결함 위치를 이전에 측정할때 제공된 파일임에 유의해야 한다. 여기서, 결함 위치 좌표 파일은 제어 컴퓨터(31)로 판독된다.

단계 S1-2에서 X-단(14) 및 Y-단(15)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 반도체 웨이퍼를 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표로 시프트시켜, 검사시 반도체 웨이퍼의 영역이 가시광용 대물렌즈(36)의 시계에 있게 된다.

단계 S1-3에서, 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 가시광용 대물렌즈(36)의 자동 포커싱을 하게 된다.

다음으로, 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영되고, 촬영된 가시 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송된다. 한편, 촬영된 가시 이미지는 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표에서의 이미지이며, 즉 결함이 있는 곳으로 추정되는 영역의 이미지이다. 이 이미지는 결함 이미지로서 이하 언급된다.

단계 S1-5에서 X-단(14) 및 Y-단(15)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 시프트시켜, 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 가시광용 대물렌즈(36)의 시계에 있게 된다. 참조 영역이 검사될 영역이외의 반도체 웨이퍼의 영역, 즉 디바이스 패턴이 반도체 웨이퍼의 검사하에서 영역에서 디바이스 패턴과 유사한 영역임에 유의해야 한다.

단계 S1-6에서, 가시광용 자동 포커싱(37)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 가시광용 대물렌즈(36)의 자동 포커싱을 하게 된다.

단계 S1-7에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 CCD 카메라에 의해 촬영되며, 촬영된 가시 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 라우팅된다. 여기서 촬영된 가시 이미지가 반도체 웨이퍼의 검사하의 영역에서의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 영역의 이미지임에 유의해야 한다.

이 이미지는 참조 이미지로서 이하 언급된다.

다음으로, 단계 S1-8에서, 단계 S1-4에서 검색된 결함 이미지는 결함 이미지로부터 결함을 찾기 위하여 단계 S1-7에서 검색된 참조 이미지와 비교된다. 결함이 발견되는 경우, 처리는 단계 S1-9로 전달되며, 그렇치 않으면 처리는 단계 S1-11로 진행한다.

단계 S1-9에서, 이미지 처리 컴퓨터(30)는 발견된 결함의 속성을 자세히 검사하여 분류로 진행한다. 결함 분류가 완료되는 경우, 처리는 단계 S1-10로 전달되고, 그렇치 않으면 처리는 단계 S1-11로 진행한다.

단계 S1-10에서, 결함 분류의 결과는 저장된다. 결함 분류의 결과가 이미지 처리 컴퓨터(30) 또는 제어 컴퓨터(31)에 연결된 저장 디바이스에 저장됨에 유의해야 한다. 한편, 결함 분류의 결과는 네트워크를 통해 이미지 처리 컴퓨터(30) 또는 제어 컴퓨터(31)에 연결된 다른 컴퓨터에 전달되거나 또는 저장될 수 있다.

단계 S1-10에서의 처리가 종료되는 경우, 반도체 웨이퍼의 결함 분류는 끝나고 처리는 종료된다. 그러나, 반도체 웨이퍼 상에 복수의 결함이 있다면, 프로그램은 단계 S1-2로 반전되어 다른 결함을 검출하고 분류한다.

다른 결함이 단계 S108에서 발견되지 않은 경우, 또는 결함이 단계 S1-9에서 분류되지 않은 경우, 처리는 단계 S1-11로 진행하여 결함을 찾고 분류하기 위하여 UV 광을 이용하여 고 해상도로 이미징하게 된다.

이 경우, X-단(14) 및 Y-단(15)은 단계 S1 내지 S11에서 구동되어 반도체 웨이퍼를 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표로 시프트시켜, 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역이 UV 광용 대물렌즈(40)의 시계에 있게한다. 동시에, Z-단(17)은 거리 센서(41)에 의해 검출된 거리에 기초로 하여 시프트되어, 결함 위치 좌표에서 자동 포커싱된다. 단계 S1-11에서의 좌표 시프팅 동작 및 자동 포커싱 동작의 처리 내용은 이하 상세히 설명된다.

단계 S1-13에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영되어 촬영된 UV 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)에 전송하게 된다. 한편, 촬영된 UV 이미지는 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표에서의 이미지이다. 결함 이미지가 가시광 보다 짧은 파장 및 가시광의 사용 보다 높은 해상도의 UV 광을 이용하여 촬영됨에 유의해야 한다.

단계 S1-14에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 시프트시켜 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 UV 광용 대물렌즈(40)의 시계에 들어가게 한다. 한편, 이런 참조 위치 좌표에서 자동 포커싱은 거리센서(41)에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 Z-단(17)을 구동함에 의해 달성된다. 한편, 이런 단계 S1-11에서의 좌표 시프팅 동작 및 자동 포커싱 동작의 처리 내용은 이하 상세히 설명된다.

참조 영역은 반도체 웨이퍼의 검사 이외의 영역이며, 반도체 웨이퍼의 검사하의 영역에서의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 영역이다.

단계 S1-15에서, UV광용 자동 포커싱 제어기(41)는 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 UV 광용 대물렌즈(40)의 자동 포커싱을 행한다.

단계 S1-16에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV 광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영되어 촬영된 UV 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)에 전송한다. 여기서 촬영된 UV 이미지가 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼의 영역의 이미지임에 유의해야 한다. 즉, 이런 UV 이미지는 참조 이미지이다. 여기서, 참조 이미지는 가시광을 사용하는 경우보다 높은 해상도로 가시광 보다 짧은 파장인 UV 광을 이용하여 촬영된다.

단계 S1-17에서, 단계 S1-13에서 검색된 결함 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 단계 S1-16에서 검색된 참조 이미지와 비교되어, 결함 이미지로부터 결함을 찾아낸다. 결함이 발견되는 경우, 처리는 단계 S1-18로 진행하며, 그렇치 않은 경우는 처리는 단계 S1-19로 진행한다.

단계 S1-18에서, 이미지 처리 컴퓨터(30)는 검출된 이미지의 속성을 자세히 검사하여 분류를 진행한다. 결함이 분류되는 경우, 처리는 단계 S1-10으로 진행하여 결함 분류의 결과를 저장한다. 결함이 분류되지 않은 경우, 처리는 단계 S1-19로 전달된다.

단계 S1-19에서, 결함 분류에서의 실패를 나타내는 정보가 저장된다. 결함 분류시 실패를 나타내는 정보는 예컨데 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 저장 디바이스에 저장된다. 한편, 이런 정보는 네트워크를 통해 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 다른 컴퓨터에 전달되고 저장된다.

상술한 처리 절차에 의해, 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영된 이미지는 저 해상도로 반도체 웨이퍼를 검사하기 위하여 처리되고 분석된다. 가시광으로 결함을 검출 또는 분류하는 것이 가능하지 않은 경우, UV 광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영된 이미지는 고 해상도로 반도체 웨이퍼를 검사하기 위해 처리되며 분석된다. 이렇게 함에 의해, 미세한 패턴은 가시광만을 사용하여 결함을 검출 및 분류하는 경우에서 가능한 것 보다 더 검출 및 분류될 수 있다.

그러나, 가시광이 저 해상도에서 이미징하는데 사용된다면, 그때 이미징될 수 있는 영역은 보다 넓어진다. 따라서, 결함이 크기에 있어서 보다 크다면, 보다 높은 효율로 저 해상도에서 가시광을 사용하여 반도체 웨이퍼를 검사하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 반도체 웨이퍼는 상술한 바와 같이 UV 광을 사용하여 결함을 검출 및 분류하는 것 보다 가시광을 사용하여 결함을 검출 및 분류함에 의해 보다 효율적으로 검사될 수 있다.

도 10의 플로우챠트에 따른 반도체 웨이퍼를 검사할 때의 동작 시컨스는 이하 설명된다. 한편, 도 10에 도시된 플로우챠트는 반도체 웨이퍼 상의 결함 위치 및 크기가 외부에서 알려질 때 검사 디바이스(1)에 의해 결함을 검출 및 분류하는 전형적인 동작 시컨스를 예시한다.

이 경우, 결함 위치 좌표 및 결함 크기의 파일은 단계 S2-1에 표시된 제어 컴퓨터(31)로 판독된다. 결함 위치 좌표 및 결함 크기의 파일이 반도체 웨이퍼상의 결함 위치에 관한 정보 및 결함 크기에 관한 정보를 시작하는 파일이며, 에컨데 결함 검출 디바이스에 의해 외부에서 측정된 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치 및 크기에 기초로 제공된다. 여기서, 파일은 제어 컴퓨터(31)에 의해 판독된다.

단계 S2-2에서, 조사 대상의 결함의 크기는 단계 S2-1에서 판독된 파일을 기초로 하여 검증된다. 크기가 프리세트 크기보다 큰 경우, 프로그램은 단계 S2-3으로 진행하고, 그렇치 않은 경우 프로그램은 단계 S2-12로 이동한다.

한편, 결함 크기가 참조로서 UV 광으로 이미징하기 위한 해상도로 검증된다. 조사 대상의 결함의 직경 A이고 UV광용 레이저 광원(38)으로부터 방사된 UV 광의 파장이 λ이고, UV 광용 대물렌즈(40)의 개구비 NA가 일때, A≥2×λ/NA인 경우, 프로그램은 단계 S2-3으로 이동하며, 그렇치 않으면 프로그램은 단계 S2-12로 이동한다.

예컨데, λ=0.266μm이며 NA=0.9인 경우, A=0.6μm이다. 이런 크기는 가시광의 스폿 사이즈와 대응한다. 따라서, 이 크기는 가시광을 사용하여 결함 검사를 행하는 경우에서의 임계값과 대응한다. 다르게 말하자면, 이런 크기보다 작은 결함으로, 결함 검출비는 가시광으로 결함 검출이 상당히 낮다. 한편, 결함 사이즈는 충분한 크기를 가진다. 따라서, 결함 사이즈가 2×λ/NA로 분류되거나 또는 경게로서 그 근처인 것이 바람직하다. 2×λ/NA의 근처에서 결함 사이즈의 분류는 수많은 실험을 기초로 하여 본 발명자에 의해 발견된 결과이다. 이런 방식으로 분류를 수행함에 의해, 결함 사이즈와 무관하게 간과함이 없이 효율적으로 결함을 검사하는 것이 가능하다.

단계 S2-3에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 반도체 웨이퍼를 결함 위치 좌표에 의해 표시된 결함 위치 좌표로 시프트시켜 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역이 가시광용 대물렌즈의 시계에 있게 한다.

단계 S2-4에서, 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 가시광용 대물렌즈(36)의 자동포커싱을 행한다.

단계 S2-5에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영되며, 촬영된 가시 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송된다. 한편, 여기서 촬영된 가시 이미지는 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표에서의 이미지, 즉 결함 이미지이다.

단계 S2-6에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 시프트시켜 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 가시광용 대물렌즈(36)의 시계에 있게한다. 한편, 참조 영역은 검사될 영역과는 다른 반도체 웨이퍼의 영역이며, 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 영역이다.

단계 S2-7에서, 가시광용 자동 포커싱(37)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 가시광용 대물렌즈(36)의 자동 포커싱을 수행한다.

단계 S2-8에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영되어 촬영된 가시 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송한다. 한편, 여기서 촬영된 가시 이미지는 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼의 영역의 이미지, 즉 참조 이미지이다.

단계 S2-9에서, 단계 S2-5에서 캡쳐된 결함 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 단계 S2-5에서 캡쳐된 참조 이미지와 비교되어 결함 이미지로부터 결함을 찾는다. 결함이 찾아진다면, 프로그램은 단계 S2-10으로 이동하며, 그렇치 않으면 프로그램은 단계 S2-12로 이동한다.

단계 S2-10에서, 찾아진 결함의 속성은 분류를 수행함에 의해 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 체크된다. 결함이 분류되는 경우 프로그램은 단계 S2-11로 진행하며, 그렇치 않은 경우 프로그램은 단계 S2-12로 이동한다.

단계 S2-11에서, 결함 분류의 결과는 저장된다. 결함 분류의 저장이 이미지 처리 컴퓨터(30) 또는 제어 컴퓨터(31)에 연결되는 저장 디바이스에 저장됨에 유의해야 한다. 한편, 결함 분류의 결과는 네트워크를 통해 이미지 처리 컴퓨터(30) 또는 제어 컴퓨터(31)와 연결되는 다른 컴퓨터에 전달되고 저장된다.

단계 S2-11에서의 처리가 끝나는 경우, 반도체 웨이퍼의 결함의 분류도 끝나게 되어, 처리가 종료된다. 그러나, 반도체 웨이퍼상에 복수의 결함이 있는 경우, 프로그램은 단계 S2-2로 반전되어 제2 및 차후의 결함의 검출 및 분류를 행한다.

결함이 단계 S2-2에서 프리세트 사이즈 보다 작은 것으로 발견되는 경우, 결함이 단계 S2-9에서 발견되지 않는 경우, 또는 결함이 단계 S2-10에서 분류되지 않는 경우, 프로그램은 단계 S2-12ff로 이동하여, 결함의 검출 및 분류를 수행함에 의해 UV 광의 사용으로 고 해상도에서 이미징한다.

이런 경우, X-단(14) 및 Y-단(15)은 단계 S2-12에서 구동되어 반도체 웨이퍼를 결함 위치 좌표에 의해 표시된 결함 위치 좌표로 시프트시켜, 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역이 UV광용 대물렌즈(40)의 시계에 있게한다. 동시에, 이런 결함 위치 좌표에서의 자동 포커싱은 거리 센서(41)에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 Z-단(17)을 구동하게 한다. 한편, 단계 S2-12에서의 좌표 위치 시프팅 및 자동 포커싱의 처리 내용은 이하 설명된다.

단계 S2-14에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV 광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영된다. 촬영된 UV 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 보내진다. 한편, 촬영된 UV 이미지는 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표에서의 이미지, 즉 결함 이미지이다. 결함 이미지가 가시광으로 이미징하는 것 보다 높은 해상도로 가시광의 파장 보다 짧은 파장의 광으로서 UV광을 사용하여 촬영된다.

단계 S2-15에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 시프트시켜 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 UV광용 대물렌즈(40)의 시계에 있게한다. 동시에, 이런 참조 위치 좌표에서의 자동 포커싱은 거리 센서(41)에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 Z-단(17)을 구동하게 한다. 한편, 단계 S2-15에서의 좌표 위치 시프팅 및 자동 포커싱의 처리 내용은 이하 설명된다.

참조 영역이 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역과는 다른 영역이며, 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 영역임에 유의해야 한다..

단계 S2-16에서, UV광용 자동 포커싱 센서(41)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 UV광용 대물렌즈(40)의 자동 포커싱을 수행한다.

단계 S2-17에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영되어 촬영된 UV 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송한다. 한편, 여기서 촬영된 UV 이미지는 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼의 영역의 이미지, 즉 참조 이미지이다. 참조 이미지가 가시광을 사용하는 경우보다 높은 해상도로 가시광 보다 짧은 파장인 UV 광을 이용하여 촬영됨에 유의해야 한다.

단계 S2-18에서, 단계 S2-14에서 캡쳐된 결함 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 단계 S2-17에서 검색된 참조 이미지와 비교되어, 결함 이미지로부터 결함을 찾아낸다. 결함이 발견되는 경우, 처리는 단계 S2-19로 진행하며, 그렇치 않은 경우는 처리는 단계 S2-20로 진행한다.

단계 S2-19에서, 이미지 처리 컴퓨터(30)는 검출된 이미지의 속성을 자세히 검사하여 분류를 진행한다. 결함이 분류되는 경우, 처리는 단계 S2-11으로 진행하여 결함 분류의 결과를 저장한다. 결함이 분류되지 않은 경우, 처리는 단계 S2-20로 전달된다.

단계 S2-20에서, 결함 분류에서의 실패를 나타내는 정보가 저장된다. 결함 분류시 실패를 나타내는 정보는 예컨데 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 저장 디바이스에 저장된다. 한편, 이런 정보는 네트워크를 통해 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 다른 컴퓨터에 전달되고 저장된다.

결함 크기가 알려진 경우, 보다 작은 결함은 가시광에 의한 검사를 수행함이 없이 UV광을 사용하여 고해상도로 외부로부터 검사될 수 있어 보다 높은 효율로 검사가 가능하게 한다.

도 11의 플로우챠트를 참고하여, 반도체 웨이퍼를 검사할 때의 동작 시컨스가 이하 설명된다. 한편, 도 11에 도시된 플로우챠트는 반도체 웨이퍼 상의 결함 위치 및 크기가 외부에서 알려질 때 검사 디바이스(1)에 의해 결함을 검출 및 분류하는 전형적인 동작 시컨스를 예시한다.

이 경우, 결함 위치 좌표 및 결함 크기의 파일은 단계 S3-1에 표시된 제어 컴퓨터(31)로 판독된다. 결함 위치 좌표 및 결함 크기의 파일이 반도체 웨이퍼상의 결함 위치에 관한 정보 및 결함 크기에 관한 정보를 시작하는 파일이며, 에컨데 결함 검출 디바이스에 의해 외부에서 측정된 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치 및 크기에 기초로 제공된다. 여기서, 파일은 제어 컴퓨터(31)에 의해 판독된다.

단계 S3-2에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 시프트시켜 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 UV광용 대물렌즈(40)의 시계에 있게한다. 동시에, 이런 참조 위치 좌표에서의 자동 포커싱은 거리 센서(41)에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 Z-단(17)을 구동하게 한다. 한편, 단계 S3-2에서의 좌표 위치 시프팅 및 자동 포커싱의 처리 내용은 이하 설명된다.

단계 S3-4에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영되어 촬영된 UV 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송한다. 한편, 여기서 촬영된 UV 이미지는 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 좌표에서의 이미지, 즉 결함 이미지이다.

단계 S3-5에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 시프트시켜 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 UV 광용 대물렌즈(40)의 시계에 들어가게 한다. 동시에, 이런 참조 위치 좌표에서 자동 포커싱은 거리센서(41)에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 Z-단(17)을 구동함에 의해 달성된다. 한편, 이런 단계 S2-15에서의 좌표 시프팅 동작 및 자동 포커싱 동작의 처리 내용은 이하 상세히 설명된다.

단계 S3-7에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV 광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영되어 촬영된 UV 이미지를 이미지 처리 첨퓨터(30)에 전송한다. 여기서 촬영된 UV 이미지는 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼의 영역의 이미지, 즉, 참조 이미지이다.

단계 S3-8에서, 단계 S3-4에서 캡쳐된 결함 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 단계 S3-4에서 검색된 참조 이미지와 비교되어, 결함 이미지로부터 결함을 찾아낸다. 결함이 발견되는 경우, 처리는 단계 S3-9로 진행하며, 그렇치 않은 경우는 처리는 단계 S3-11로 진행한다.

단계 S3-9에서, 이미지 처리 컴퓨터(30)는 검출된 이미지의 속성을 자세히 검사하여 분류를 진행한다. 결함이 분류되는 경우, 처리는 단계 S3-10으로 진행하여 결함 분류의 결과를 저장한다. 결함이 분류되지 않은 경우, 처리는 단계 S3-11로 전달된다.

단계 S3-10에서, 결함 분류의 결과가 저장된다. 한편, 결함 분류의 결과는 예컨데 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 저장 디바이스에 저장된다. 한편, 결함 분류의 결과는 네트워크를 통해 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 다른 컴퓨터에 전달되고 저장된다.

단계 S3-10에서의 처리가 끝나는 경우, 반도체 웨이퍼의 결함의 분류도 끝나게 되어, 처리가 종료된다. 그러나, 반도체 웨이퍼상에 복수의 결함이 있는 경우, 프로그램은 단계 S3-2로 반전되어 제2 및 차후의 결함의 검출 및 분류를 행한다.

결함이 단계 S3-8에서 발견되는 경우, 또는 결함이 단계 S3-9에서 분류되지 않는 경우, 처리는 단계 S3-11 ff로 이동하여, 결함의 검출 및 분류를 수행함에 의해 가시광을 사용하여 저 해상도에서 이미징한다.

이런 경우, X-단(14) 및 Y-단(15)은 단계 S3-11에서 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 반도체 웨이퍼를 결함 위치 좌표에 의해 표시된 결함 위치 좌표로 시프트시켜, 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역이 가시광용 대물렌즈(36)의 시계에 있게한다.

단계 S3-12에서, 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 가시광용 대물렌즈(36)의 자동 포커싱을 수행한다.

단계 S3-13에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영되어 촬영된 가시 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송한다. 한편, 여기서 촬영된 가시 이미지는 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표에서의 이미지, 즉 결함 이미지이다. 결함 이미지가 UV광을 사용하는 경우보다 낮은 해상도로 UV광 보다 짧은 파장인 가시광을 이용하여 촬영됨에 유의해야 한다.

단계 S3-14에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 시프트시켜 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 가시광용 대물렌즈(36)의 시계에 있게한다. 한편, 참조 영역은 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역과는 다른 영역이며, 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 영역이다.

단계 S3-15에서, 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 가시광용 대물렌즈(36)의 자동 포커싱을 수행한다.

단계 S3-16에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영되어 촬영된 가시 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송한다. 한편, 여기서 촬영된 가시 이미지는 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼의 영역의 이미지, 즉 참조 이미지이다. 참조 이미지가 UV광을 사용하는 경우보다 낮은 해상도로 UV광 보다 긴 파장인 가시광을 이용하여 촬영됨에 유의해야 한다.

단계 S3-17에서, 단계 S3-13에서 캡쳐된 결함 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 단계 S3-16에서 검색된 참조 이미지와 비교되어, 결함 이미지로부터 결함을 찾아낸다. 결함이 발견되는 경우, 처리는 단계 S3-18로 진행하며, 그렇치 않은 경우는 처리는 단계 S3-19로 진행한다.

단계 S3-18에서, 이미지 처리 컴퓨터(30)는 검출된 이미지의 속성을 자세히 검사하여 분류를 진행한다. 결함이 분류되는 경우, 처리는 단계 S3-10으로 진행하여 결함 분류의 결과를 저장한다. 결함이 분류되지 않은 경우, 처리는 단계 S3-19로 전달된다.

단계 S3-19에서, 결함 분류에서의 실패를 나타내는 정보가 저장된다. 결함 분류시 실패를 나타내는 정보는 예컨데 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 저장 디바이스에 저장된다. 한편, 이런 정보는 네트워크를 통해 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 다른 컴퓨터에 전달되고 저장된다.

상술한 처리 절차에 의해, 반도체 웨이퍼는 UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영된 이미지를 처리하고 분석함에 의해 고 해상도에서 검사되어 반도에 웨이퍼를 고 해상도로 검사하게 된다. UV광으로 결함을 검출 또는 분류하는 것이 가능하지 않은 경우, 반도체 웨이퍼는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영된 이미지를 처리하고 분석함에 의해 저 해상도로 검사된다. 이렇게 함에 의해, 미세한 패턴은 가시광만을 사용하여 결함을 검출 및 분류하는 경우에서 가능한 것 보다 더 검출 및 분류될 수 있다.

도 12의 플로우챠트를 참고하면, 반도체 웨이퍼의 검사 처리가 설명된다. 한편, 도 12에 도시된 플로우챠트는 반도체 웨이퍼 상의 결함 위치가 외부에서 알려질 때 검사 디바이스(1)에 의해 반도체 웨이퍼상의 결함을 검사 및 분류하는 전형적인 동작 시컨스를 예시한다.

이 경우, 결함 위치 좌표 파일은 단계 S4-1에 표시된 제어 컴퓨터(31)로 판독된다. 결함 위치 좌표 파일이 반도체 웨이퍼상의 결함 위치에 관한 정보를 시작하는 파일이며, 에컨데 결함 검출 디바이스에 의해 외부에서 측정된 반도체 웨이퍼 상의 결함의 위치에 기초로 제공된다. 여기서, 파일은 제어 컴퓨터(31)에 의해 판독된다.

단계 S4-2에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 반도체 웨이퍼를 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표로 시프트시키게 구동되어 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역이 UV 광용 대물렌즈(40)의 시계에 들어가게 한다. 동시에, 이런 결함 위치 좌표에서 자동 포커싱은 거리센서(41)에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 Z-단(17)을 구동함에 의해 달성된다. 한편, 이런 단계 S4-2에서의 좌표 이동 동작 및 자동 포커싱 동작의 처리 내용은 이하 상세히 설명된다.

단계 S4-4에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV 광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영되어 촬영된 UV 이미지를 이미지 처리 첨퓨터(30)에 전송한다. 여기서 촬영된 UV 이미지는 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표에서의 이미지, 즉, 결함 이미지이다.

단계 S4-5에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 시프트시키게 구동되어 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 UV 광용 대물렌즈(40)의 시계에 들어가게 한다. 동시에, 이런 참조 위치 좌표에서 자동 포커싱은 거리센서(41)에 의해 검출된 거리를 기초로 하여 Z-단(17)을 구동함에 의해 달성된다. 한편, 이런 단계 S4-5에서의 좌표 이동 동작 및 자동 포커싱 동작의 처리 내용은 이하 상세히 설명된다.

한편, 참조 영역은 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역과는 다른 영역이며, 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 영역이다.

단계 S4-6에서, UV광용 자동 포커싱 유닛(41)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 UV광용 대물렌즈(40)의 자동 포커싱을 수행한다.

단계 S4-7에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영되어 촬영된 가시 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송한다. 한편, 여기서 촬영된 가시 이미지는 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼의 영역의 이미지, 즉 참조 이미지이다.

단계 S4-8에서, 단계 S4-4에서 캡쳐된 결함 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 단계 S4-7에서 검색된 참조 이미지와 비교되어, 결함 이미지로부터 결함을 찾아낸다. 결함이 발견되는 경우, 처리는 단계 S4-9로 진행하며, 그렇치 않은 경우는 처리는 단계 S4-12로 진행한다.

단계 S4-9에서, 단계 S4-8에서 검출된 결함의 크기는 검증된다. 결함이 프리세트 크기보다 큰 경우, 프로그램은 단계 S4-12으로 진행하고, 그렇치 않은 경우 프로그램은 단계 S4-10로 이동한다.

한편, 결함 크기가 참조로서 UV 광으로 이미징하기 위한 해상도로 검증된다. 조사 대상의 결함의 직경 A이고 UV광용 레이저 광원(38)으로부터 방사된 UV 광의 파장이 λ이고, UV 광용 대물렌즈(40)의 개구비 NA가 일때, A≥2×λ/NA인 경우, 프로그램은 단계 S4-12으로 이동하며, 그렇치 않으면 프로그램은 단계 S4-10로 이동한다.

예컨데, λ=0.266μm이며 NA=0.9인 경우, A=0.6μm이다. 이런 크기는 가시광의 스폿 사이즈와 대응한다. 따라서, 이 크기는 가시광을 사용하여 결함 검사를 행하는 경우에서의 임계값과 대응한다. 다르게 말하자면, 이런 크기보다 작은 결함으로, 결함 검출비는 가시광으로 결함 검출이 상당히 낮다. 한편, 결함 사이즈는 결함이 UV광을 사용하여 검사되는 경우 충분한 크기를 가진다. 따라서, 결함 사이즈가 2×λ/NA로 분류되거나 또는 경게로서 그 근처인 것이 바람직하다. 2×λ/NA의 근처에서 결함 사이즈의 분류는 수많은 실험을 기초로 하여 본 발명자에 의해 발견된 결과이다. 이런 방식으로 분류를 수행함에 의해, 결함 사이즈와 무관하게 간과함이 없이 효율적으로 결함을 검사하는 것이 가능하다.

단계 S2-10에서, 찾아진 결함의 속성은 결함 분류를 수행하기 의해 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 체크된다. 결함이 분류되는 경우 프로그램은 단계 S4-11로 진행하며, 그렇치 않은 경우 프로그램은 단계 S4-12로 이동한다.

단계 S4-11에서, 결함 분류의 결과는 저장된다. 한편, 결함 분류의 결과는 예컨데 이미지 처리 컴퓨터(30) 또는 제어 컴퓨터(31)에 연결되는 저장 디바이스에 저장된다. 한편, 결함 분류의 결과는 네트워크를 통해 이미지 처리 컴퓨터(30) 또는 제어 컴퓨터(31)와 연결되는 다른 컴퓨터에 전달되고 저장된다.

단계 S4-11에서의 처리가 끝나는 경우, 반도체 웨이퍼의 결함의 분류도 끝나게 되어, 처리가 종료된다. 그러나, 반도체 웨이퍼상에 복수의 결함이 있는 경우, 프로그램은 단계 S4-2로 반전되어 다음 및 차후의 결함의 검출 및 분류를 행한다.

결함이 단계 S4-8에서 발견되지 않는 경우, 또는 결함이 단계 S4-9에서 분류되지 않는 경우, 프로그램은 단계 S4-10 ff로 이동하여, 결함의 검출 및 분류를 수행함에 의해 가시광의 사용으로 저 해상도에서 이미징한다.

이런 경우, X-단(14) 및 Y-단(15)은 단계 S4-12에서 구동되어 반도체 웨이퍼를 결함 위치 좌표에 의해 표시된 결함 위치 좌표로 시프트시켜, 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역이 가시광용 대물렌즈(36)의 시계에 있게한다.

단계 S4-13에서, 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 가시광용 대물렌즈(36)의 자동 포커싱을 수행한다.

단계 S4-14에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영되어 촬영된 가시 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송한다. 한편, 여기서 촬영된 가시 이미지는 결함 위치 좌표 파일에 의해 표시된 결함 위치 좌표에서의 이미지, 즉 결함 이미지이다. 결함 이미지가 UV광을 사용하는 경우보다 낮은 해상도로 UV광 보다 긴 파장인 가시광을 이용하여 촬영됨에 유의해야 한다.

단계 S4-15에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 반도체 웨이퍼를 참조 위치 좌표로 시프트시키게 구동되어 반도체 웨이퍼의 참조 영역이 가시광용 대물렌즈(36)의 시계에 들어가게 한다. 한편, 참조 영역은 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역과는 다른 영역이며, 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 영역이다.

단계 S4-16에서, 가시광용 자동 포커싱 유닛(37)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 가시광용 대물렌즈(36)의 자동 포커싱을 수행한다.

단계 S4-17에서, 반도체 웨이퍼의 이미지는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영되어 촬영된 가시 이미지를 이미지 처리 컴퓨터(30)로 전송한다. 한편, 여기서 촬영된 가시 이미지는 반도체 웨이퍼의 검사하에서의 영역의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼의 영역의 이미지, 즉 참조 이미지이다. 참조 이미지가 UV광을 사용하는 경우보다 낮은 해상도로 UV광 보다 긴 파장인 가시광을 이용하여 촬영됨에 유의해야 한다.

단계 S4-18에서, 단계 S4-18에서 캡쳐된 결함 이미지는 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 단계 S4-14에서 검색된 참조 이미지와 비교되어, 결함 이미지로부터 결함을 찾아낸다. 결함이 발견되는 경우, 처리는 단계 S4-19로 진행하며, 그렇치 않은 경우는 처리는 단계 S4-20으로 진행한다.

단계 S4-19에서, 이미지 처리 컴퓨터(30)는 검출된 이미지의 속성을 자세히 검사하여 분류를 진행한다. 결함이 분류되는 경우, 처리는 단계 S4-11으로 진행하여 결함 분류의 결과를 저장한다. 결함이 분류되지 않은 경우, 처리는 단계 S4-20으로 전달된다.

단계 S4-20에서, 결함 분류에서의 실패를 나타내는 정보가 저장된다. 결함 분류시 실패를 나타내는 정보는 예컨데 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 저장 디바이스에 저장된다. 한편, 이런 정보는 네트워크를 통해 제어 컴퓨터(31) 또는 이미지 처리 컴퓨터(30)와 연결된 다른 컴퓨터에 전달되고 저장된다.

상술한 처리 절차에 의해, 반도체 웨이퍼는 UV광용 CCD 카메라(33)에 의해 촬영된 이미지를 처리하고 분석함에 의해 고 해상도에서 검사되어 반도에 웨이퍼를 고 해상도로 검사하게 된다. UV광으로 결함을 검출 또는 분류하는 것이 가능하지 않은 경우, 반도체 웨이퍼는 가시광용 CCD 카메라(32)에 의해 촬영된 이미지를 처리하고 분석함에 의해 저 해상도로 검사된다. 이렇게 함에 의해, 미세한 패턴은 가시광만을 사용하여 결함을 검출 및 분류하는 경우에서 가능한 것 보다 더 검출 및 분류될 수 있다. UV광을 사용하여 찾아진 결함이 보다 큰 사이즈를 가지며, 결함 검출 및 분류가 가시광을 사용하여 수행되는 경우, 보다 거친 사이즈의 분류는 보다 높은 정밀도로 수행될 수 있다.

한편, 상술한 검사 디바이스(1)에서, 결함은 CCD 카메라(32, 33)에 의해 촬영되는 참조 및 결함 이미지로부터 발견된다. 이런 방식으로 참조 및 결함 이미지로부터 결함을 발견하는 기술은 도 13을 참고로 이하 설명된다.

도 13a는 검사하에서의 디바이스 패턴과 유사한 디바이스 패턴이 실린 참조 영역의 이미지, 즉 참조 이미지의 예를 도시하며, 도 13b는 결함이 존재하는 곳으로 추정되는 검사하의 영역의 이미지, 즉 결함 이미지의 예를 도시한다.

참조 및 결함 이미지로부터 결함을 검출시, 디바이스 패턴은 도 13c에 도시된 바와 같이 컬러 정보 및 그레이 스케일 정보를 기초로 하여 참조 이미지로부터 추출된다. 차이 이미지는 참조 및 결함 이미지로부터 발견되며, 보다 큰 차이를 갖는 부분은 도 13d에 도시된 바와 같이 결함으로서 추출된다.

도 13f를 참고하면, 이미지는 도 13d에 도시된 바와 같이 결함의 추출의 결과에 대응하는 이미지상에 도 13c에 도시된 디바이스 패턴의 추출 결과에 대응하는 이미지가 중첩됨에 의해 얻어지며, 예컨데, 디바이스 패턴에 존재하는 결함의 부분은 결함에 관한 특성값으로서 추출된다.

검사 디바이스(1)에서, CCD 카메라(32, 33)에 의해 촬영된 참조 및 결함 이미지는 반도체 웨이퍼를 검사하여 결함을 찾기 위하여 이미지 처리 컴퓨터(30)에 의해 처리되며 분석된다.

상술한 바와 같이 반도체 웨이퍼를 검사할 때 실행되는 UV광용 대물렌즈(40)를 측정될 좌표로 시프트시키며 UV광용 대물렌즈(40)를 자동 포커싱하는 동작 시컨스는 이하 상세히 설명된다. 한편, 다음 동작은 도 9에 도시된 단계 S1-1 및 S1-14와, 도 10에 도시된 단계 S2-12 및 S2-15와, 도 11에 도시된 단계 S3-2 및 S3-5와, 도 12에 도시된 단계 S4-2 및 S4-5의 동작과 연관된다.

UV광용 대물렌즈(40)를 측정될 좌표로 시프트시키며 UV광용 대물렌즈(40)를 자동 포커싱하는 동작을 실행할 때, X-단(14) 및 Y-단(15)은 단계 S5-1에서 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 반도체 웨이퍼의 타깃 조사 위치가 거리 센서(41)의 측정 시계에 들어가게 한다. 즉, 반도체 웨이퍼는 거리센서(41)를 조사 타깃 위치로 시프트시키기 위하여 수평 방향으로 시프트된다.

단계 S5-2에서, Z-단(17)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어, 반도체 웨이퍼까지의 거리가 거리센서(41)에 의해 검출될 때 거리센서(41)와 반도체 웨이퍼 사이의 거리를 타깃 거리 T와 일치시키게 한다. 즉, 반도체 웨이퍼는 거리센서(41)의 출력값이 타깃 거리 T와 동일할 때까지 높이 방향(수직 방향)으로 시프트된다.

단계 S5-3에서, X-단(14) 및 Y-단(15)은 제어 컴퓨터(31)에 의해 구동되어 반도체 웨이퍼의 조사 타깃 위치가 UV광용 대물렌즈(40)의 시계에 들어가게 한다. 즉, 반도체 웨이퍼는 수평 방향으로 시프트되어 UV광용 대물렌즈(40)가 조사 타깃 위치로 시프트되게 한다. 이때, Z-단(17)은 시스트되지 않는다. 즉, 반도체 웨이퍼는 수직 방향으로 이동되지 않는다.

측정될 좌표로의 좌표 시프트 동작 및 측정될 이런 좌표에서의 자동 포커싱은 상술한 동작 시컨스에 의해 달성된다. 조사 타깃 위치는 이런 좌표 시프팅 및 자동 포커싱 동작에 후속하여 이미징된다.

한편, 단계 S5-2에서 조정되는 타깃 거리 T는 다음 제어 컴퓨터(31)에 의해 설정된다:

타깃 거리 T=Ti+C1+C2+C3

여기서, Ti는 고정된 타깃값

C1은 검사단(11)의 XY 좌표로 유지할 때의 제1 정정값

C2는 반도체 웨이퍼의 XY 좌표로 유지될 때의 제2 정정값

C3는 거리센서(41)의 드리프트 크기로 유지될 때의 제3 정정값을 나타낸다.

고정 타깃값 Ti는 거리센서(41)와 반도체 웨이퍼 사이의 초기 설정 거리이다. 이런 타깃값 Ti에서, UV광용 대물렌즈(40)의 초점에 대응하는 거리가 설정된다. 예컨데, UV광용 대물렌즈(40)에 평행하게 위치되는 UV광용 대물렌즈(40)의 초점 위치가 반도체 웨이퍼와 일치할 때 거리 센서(41)로부터 나온 출력은 이런 고정된 타깃값 Ti이다.

이런 고정된 타깃값 Ti는 검사 디바이스(1)의 선적 시간 또는 초기 설정에서 설정된다. 이런 고정된 타깃 거리 Ti를 설정할 때, 충분히 평탄화된 참조 반도체 웨이퍼는 검사단(11)의 흡입판(18)으로 흡착된다(동작 단계 1). X-단(14) 및 Y-단(15)은 참조 반도체 웨이퍼상의 관찰 지점을 시프트시켜 구동하여 UV광용 대물렌즈(40) 바로 아래있게 된다(동작 단계 2). UV광용 대물렌즈(40)의 초점 위치가 가시적으로 관찰될 때, Z-단(17)은 초점 위치가 참조 반도체 웨이퍼와 일치될 때까지 시프트된다(동작 단계 3). 이때 거리센서(41)의 출력값은 고정 타깃 거리로서 판독되어 메모리된다. 많은 회수로 상술한 동작을 수행하여 고정 타깃 거리 Ti로서 평균값을 사용하는 것이 가능하다.

제어 컴퓨터(31)는 UV광용 대물렌즈(40)의 좌표가 시프트될 때 마다 또는 UV광용 대물렌즈(40)가 상기 타깃 거리 T를 설정하기 위하여 자동 포커싱도리 때마다 검사 디바이스(1)의 초기 설정의 선적 시간을 설정할 때 고정 타깃 거리 Ti를 취소한다.

제1 정정값은 에컨데 검사단(11)의 틸트에 기인하여 생성되는 고정 타깃값 Ti의 편차를 정정하기 위한 값이다. 이런 검사 디바이스(1)에서, UV광용 대물렌즈(40) 및 거리센서(41)는 서로로부터 수평 방향으로 프로세트 거리에서 제공된다. 따라서, 수평 방향에서의 검사단(11)의 구동이 틸트 또는 왜곡되는 경우, UV광용 대물렌즈(40)와 반도체 웨이퍼 사이의 거리, 및 거리센서(41)와 반도체 웨이퍼 사이의 거리의 상대적인 크기는 검사단(11)의 시프트 위치와는 다르게 된다. 예컨데, 검사단(11)이 도 15a에 도시된 바와 같이 X 방향에서 검사단(11)의 끝단에서 UV광용 대물렌즈(40)에 대해 수평이라면, 검사단(11)은 도 15b에 도시된 바와 같이 검사단(11)의 중심 근처에서 UV광용 대물렌즈(40)에 대해 틸트되거나, 또는 도 15c에 도시된 바와 같이 검사단(11)의 X 방향에서의 끝단에서 UV광용 대물렌즈(40)에 대해 대향 방향으로 틸트되는 가능성이 있을 수 있다. 제1 정정값 C1은 선적 위치와 연관된 검사단(11)의 시프팅 위치와는 다른 UV광용 대물렌즈(40)와 반도체 웨이퍼 사이의 거리, 및 거리센서(41)와 반도체 웨이퍼 사이의 거리의 상대적인 크기를 정정한다.

제1 정정값 C1을 설정할 때, 충분히 평탄화된 참조 반도체 웨이퍼는 검사단(11)의 흡입판(18)으로 흡입된다(동작 단계 11). X-단(14) 및 Y-단(15)은 프리세트 피치에서 매트릭스 구성으로 X 및 Y 방향으로 시프트된다. UV광용 대물렌즈(40)의 초점 위치가 각각의 매트릭스 위치에서 가시적으로 관찰될 때, 초점 위치는 참조 반도체 웨이퍼와 일치되게 된다(동작 단계 11). 고정 타깃 거리 Ti는 제1 정정값 C1으로서 사용되는 차이값을 제공하는 각각의 위치에서 거리센서(41)의 출력값으로부터 추출된다. 이 제1 정정값 C1은 도 16에 도시된 매트릭스형 테이블을 제공하기 위하여 XY 좌표와 연관된다(동작 단계 12).

상기 단계 S5-2에서의 제어 컴퓨터(31)는 타깃 거리 T를 찾기 위하여 매트릭스형 테이블로부터 조사 타깃 위치의 XY 좌표와 연관된 제1 정정값 C1을 판독한다. 한편, 이런 제1 정정값 C1은 검사 디바이스(1)의 선적 또는 초기 설정의 시간에서 한번 설정되고 주기적으로 정확하게 된다.

제2 정정값 C2는 반도체 웨이퍼의 다이에서의 단차에 기인하여 생성된 고정 타깃 거리 Ti의 편차를 정정하는데 사용된다. 단독 디스크형 반도체 웨이퍼에서, 약 10 ×10nm의 동일 패턴의 복수의 직각 다이는 도 17에 도시된 바와 같이 형성된다. 로직 및 DRAM이 함께 존재하는 다이에서는 패턴 형성 프로세스에서의 차이에 기인하는 로직부와 DRAM부 사이의 경계에서의 단차가 커지게 된다. 패턴 구성에 의존하여, 이런 경계부에서의 단차는 초점 깊이보다 크게될 가능성이 있게 된다. 거리센서(41)로서 사용되는 커패시턴스형 센서에서, 측정 시계는 통상 3mm이다. 따라서, 단차가 측정 시계에 존재하는 경우, 조사 타깃가지의 거리가 정확하게 측정될 수 없는 가능성이 있을 수 있다. 이런 제2 정정값 C2는 다이에서의 각각의 위치와 연관된 다이에서의 각각의 위치에서 높이차를 정정한다.

제2 정정값 C2는 검사될 셈(sem)의 각 종류에 대해 설정되며 데이터 파일에 저장된다. 이런 데이터 파일에서, 다이에서의 XY 좌표와 대응하는 높이 정보는 제2 정정값 C2로서 저장된다. 예컨데, 도 18에 도시된 세이딩부(로직부)의 다이에서의 위치는 저장되며, 이런 세리딩부가 남아있는 부분(DRAM부)보다 1μm 크게 되는 효과에 대한 정보는 제2 정정값 C2로서 저장된다. 이런 세이딩부가 조사 타깃부이라면, 이런 제2 정정값 C2는 고정 타깃 거리 Ti에 부가된다.

상기 단계 S5-2에서 제어 컴퓨터(31)는 데이터 파일을 판독하여 제2 정정값 C2를 다이에서의 조사 타깃 위치에 의존하는 프리세트 타깃 거리 Ti에 합산하여 타깃 거리 T를 찾는다. 한편, 제2 정정값 C2는 반도체 웨이퍼와는 다르며, 다이에서의 좌표에 의해 표시된다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 검사 시작시, 검사 디바이스(1)는 검사단(11)에서 사용되는 XY 좌표의 참조 지점으로서 다이에서의 상대적인 위치를 찾고, 반도체 웨이퍼상의 XY 좌표는 서로 일치하게 된다. 특히, 반도체 웨이퍼상의 좌표는 반도체 웨이퍼 핸들링부이며 웨이퍼상의 참조 지점을 나타내는 반도체 웨이퍼상의 소위 K-마크를 검출함에 의해 검사단(11)의 시프트 좌표와 일치하게 된다.

제3 정정값 C3는 거리센서(41)의 시간적인 변화, 예컨데 온도 변화에 의해 야기된 출력값의 드리프트에 기인하여 생성된 에러를 정정하는데 사용된다. 예컨데, 거리센서(41)로서 사용되는 커패시턴스형 센서에서 센서 출력 변화는 외부 공기 온도에서의 변화로 변한다. 따라서, 온도 변화가 검사 디바이스(1)에서 일어나는 경우, 거리센서의 출력값에는 에러가 생성되며, 이런 에러는 시간 경과에 따라 크기가 증가하게 된다. 제3 정정값 C3는 거리센서(41)의 출력값의 드리프트의 효과를 제거한다.

제3 정정값 C3를 설정함에 의해, 충분히 평판화된 참조 반도체 웨이퍼는 검사단(11)의 흡입판(18)으로 흡입된다. X-단(14) 및 Y-단(15)은 가시광용 대물렌즈를 반도체 웨이퍼상의 프리세트 측정 위치로 시프트시켜 이런 프리세트 위치에서 자동 포커싱되게 한다. 가시광용 대물렌즈(36)를 사용하여 자동 포커싱을 수행함에 의해, UV광용 대물렌즈(40)와 반도체 웨이퍼간의 거리가 "임의의 기지값"이 되게 한다. X-단(14) 및 Y-단(15)은 거리센서(41)를 상술한 프리세트 위치로 시프트시켜 이때 센서 출력을 검출한다(동작 단계 23). "기지값"의 "센서 출력"은 찾아지고 이렇게 찾아진 값은 매번 제3 정정값 C3를 갱신하기 위하여 반복해서 수행된다. 한편, 상술한 동작 단계 21 내지 23은 "임의의 기지값"안 "센서 출력"을 찾기 위해 선적 시간 또는 초기 설정에서 수행된다.

상기 단계 S5-2에서 제어 컴퓨터(31)는 타깃 거리 T를 찾기 위하여 제3 정정값 C3을 판독한다. 제3 정정값 C3은 시간 변화된 값이다. 따라서, 제3 정정값 C3은 검사 디바이스(1)의 선적 시간 또는 초기 설정에서 발견되어 규칙적인 간격에서 연속적으로 정정된다.

검사 디바이스(1)가 거리센서(41)를 사용한다면, UV광용 대물렌즈(40)의 자동 포커싱은 정확하고, 스피드있고 쉽게 수행될 수 있다. 타깃 거리 T가 제1 내지 제3 정정값 C1 내지 C3를 사용하여 정정되기 때문에, 자동 포커싱은 더욱 정확하게 달성될 수 있다.

한편, 거리센서(41)는 UV광용 대물렌즈(40)의 초점 깊이 보다 짧은 거리를 검출할 수 있는 비접촉형 거리 검출 수단이라면 어느 것이나 가능하다. 따라서, 거리센서(41)는 커패시턴스형 센서로 제한됨이 없이 레이저 도플러 메터와 같은 광학 수단을 적용한 것일 수 있다. 그러나, 실리콘막은 반도체 웨이퍼상의 절연막으로서 형성된다. 실리콘 산화물이 광을 투과하기 때문에, 정확한 거리 검출은 광학 수단을 채택한 거리 센서가 적용된다면 어렵게 된다. 광학 수단을 채택하지 않은 커패시턴스형 센서는 반도체 웨이퍼를 검사하는데 사용되는 검사 디바이스에 더욱 바람직하다.

최근, 작은 크기의 커패시턴스형 센서의 개발이 진행중이다. 따라서, 작은 크기의 커패시턴스형 센서는 도 19에 도시된 바와 같이, 검사 디바이스(1)와 연관되어 설명된 UV광용 대물렌즈(40)로부터 프리세트 분리에서 거리센서를 제공하는 대신에 UV광용 대물렌즈(40)와 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 도 14에 도시된 UV광용 대물렌즈(40)를 측정될 좌표로 시프트하는 동작 및 자동 포커싱 동작에서, 단계 S5-3에서 반도체 웨이퍼의 조사 타깃 위치가 UV광용 대물렌즈(40)의 시계에 들어가게 하는 동작 단계는 불필요하며, 제1 정정값 C1은 타깃 거리 T를 찾는데 불필요하다.

그러나, 거리센서(41)가 UV광용 대물렌즈(40)와 일체로 형성되지 않는 경우, UV광용 대물렌즈(40)와 거리센서(41) 사이의 거리는 충분히 작아지며, 또는 검사단(11)의 틸트가 작은 경우에는 UV광용 대물렌즈(40)를 조사 타깃 위치로 직접 시프트시켜, 도 20에 도시된 바와 같이, UV광용 대물렌즈(40)를 조사 타깃 위치로 포커싱 및 연속적으로 시프트시키기 위하여 거리센서(41)를 조사 타깃 위치로 시프트시키는 2단계 동작 대신에, 이런 위치에서 거리센서(41)에 의해 자동 포커싱하게 되는 것이 가능하게 된다.

도 9 내지 12의 플로우챠트와 관련되서 설명된 반도체 웨이퍼용 검사 프로세스에서, 측정될 좌표를 시프트시키며 도 14의 단계 S5-1 내지 S5-3의 자동 포커싱의 동작은 결함 이미지(단계 S1-11, S2-12, S3-2 및 S4-2) 및 참조 이미지(단계 S1-14, S2-15, S3-5 및 S4-5) 모두에서 수행된다. 2단계로 결함 이미지 촤표로부터 참조 이미지 좌표로의 이동을 수행하는대신에, 결함 이미지 좌표상의 UV광용 대물렌즈(40)는 참조 이미지 좌표로 시프트되어 이 위치에서 참조 이미지 좌표의 자동 포커싱이 행해진다.

상술한 설명에서, 본 발명에 따르는 검사 디바이스(1)는 반도체 웨이퍼에서의 결함의 속성을 자세히 검사하기 위하여 사용된다. 그러나, 본 발명의 검사 디바이스(1)는 반도체 웨이퍼상의 결함 분별 이외의 다른 목적에서도 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 검사 디바이스(1)는 반도체 웨이퍼상에 형성된 디바이스 패턴이 소정의 패턴에 만족하는 적당한 형상으로 형성되는지 여부를 검사하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 검사 디바이스(1)의 사용은 반도체 웨이퍼의 검사에 제한되지 않는다. 즉, 검사 디바이스(1)는 예컨데, 파이(fie) 패턴이 실린 플랫 패널 디스플레이의 검사와 같은 미세 패턴의 검사에 널리 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 초점 위치 제어 메카니즘 및 방법에 있어서는, 대물렌즈에 의해 집광된 UV광은 정확하고 스피드 있고 매우 용이하게 자동 포커싱될 수 있다.

또한, 본 발명의 검사 방법 및 디바이스에서는, 대물렌즈에 의해 집광된 UV광은 정확하고 스피드 있고 용이하게 자동 포커싱될 수 있어 디바이스상의 미세 결함의 검사를 허용하게 한다.

Claims

UV광용 초점위치 제어 메카니즘에 있어서,

조사 대상을 지지하기 위한 지지수단,

대물렌즈에 의해 집광된 UV광을 상기 지지수단에 의해 지지된 상기 조사 대상에 조사하기 위한 UV광 조사 수단,

상기 대물렌즈에 대한 고정 위치에 장착되어 상기 조사 대상에 대한 거리를 검출하기 위한 거리 검출 수단, 및

상기 지지수단 및/또는 상기 대물렌즈를 시프트시켜 상기 조사 대상과 상기 대물렌즈 사이의 상대적인 위치를 제어하기 위한 위치 제어 수단

을 포함하되,

상기 위치 제어 수단은 상기 조사 대상과 상기 대물렌즈 사이의 거리를 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리를 기초로 프리세트 타깃(pre-set target) 거리로 제어하는 초점위치 제어 메카니즘.
제1항에 있어서,

상기 위치 제어 수단은 상기 조사 대상과 상기 대물렌즈를 서로 상대적으로 시프트시켜 상기 대물렌즈를 상기 조사 대상의 조사 타깃 지점과 일치되는 위치에 설정하며,

상기 위치 제어 수단은 상기 거리 검출 수단이 상기 조사 대상과의 거리를 검출하게 하여 상기 조사 대상과 상기 대물렌즈 사이의 거리를 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어하는 초점위치 제어 메카니즘.
제1항에 있어서,

상기 위치 제어 수단은 상기 조사 대상과 상기 대물렌즈를 서로 상대적으로 시프트시켜 상기 거리 검출 수단을 상기 조사 대상의 조사 타깃 지점과 일치되는 위치로 설정하며,

상기 위치 제어 수단은 상기 거리 검출 수단이 상기 조사 대상과의 거리를 검출하게 하여 상기 조사 대상과 상기 대물렌즈 사이의 상대적인 이동이 상기 대물렌즈를 상기 조사 대상의 조사 타깃 지점과 일치하는 위치에 설정되게 하며,

상기 위치 제어 수단은 상기 조사 대상과 상기 대물렌즈 사이의 거리를 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어하는 초점위치 제어 메카니즘.
제1항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은 상기 조사 대상이 상기 대물렌즈와 평행할때 이동 좌표상의 각각의 위치를 유지하게 설정된 제1 정정값을 기초로 프리세트 타깃 거리를 정정하는 초점위치 제어 메카니즘.
제1항에 있어서,상기 위치 제어 수단은 상기 조사 대상의 각각의 조사 위치를 유지하게 설정된 제2 정정값을 기초로 프리세트 타깃 거리를 정정하는 초점위치 제어 메카니즘.
제1항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리의 시간 변화를 수반하는 드리프트(drift)에 응답하여 설정되는 제3 정정값을 기초로 하여 상기 거리 검출 수단에 의해 검출되는 거리를 정정하는 초점위치 제어 메카니즘.
제1항에 있어서,

상기 위치 제어 수단은 상기 조사 대상이 상기 대물렌즈와 평행할때 이동 좌표상의 각각의 위치를 유지하게 설정된 제1 정정값 및 상기 조사 대상의 각각의 조사 위치를 유지하게 설정된 제2 정정값을 기초로 프리세트 타깃 거리를 정정하며,

상기 위치 제어 수단은 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리의 시간 변화를 수반하는 드리프트에 응답하여 설정되는 제3 정정값을 기초로 하여 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리를 정정하는 초점위치 제어 메카니즘.
제1항에 있어서, 상기 거리 검출 수단은 커패시턴스형 센서인 초점위치 제어 메카니즘.
제1항에 있어서, 상기 거리 검출 수단은 상기 대물렌즈와 일체로 형성되는 초점위치 제어 메카니즘.
대물렌즈에 의해 집광된 UV광의 초점위치가 조사 대상의 선택적인 위치와 일치되는, 상기 UV광의 초점 위치를 제어하는 방법에 있어서,

상기 대물렌즈에 대한 고정된 상대적인 위치를 갖는 거리 검출 디바이스에 의해 상기 조사 대상까지의 거리를 검출하는 단계, 및

상기 조사 대상과 상기 대물렌즈 사이의 거리를 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어하는 단계

를 포함하는 초점 위치 제어 방법.
제10항에 있어서,

상기 조사 대상과 상기 대물렌즈는 상기 대물렌즈가 상기 조사 대상의 조사 타깃 지점과 일치되는 위치에 있을때까지 변환되며,

상기 조사 대상과의 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출되며,

상기 조사 대상과 상기 대물렌즈 사이의 거리는 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어되는 초점위치 제어 방법.
제10항에 있어서,

상기 조사 대상과 상기 대물렌즈는 상기 거리 검출 디바이스가 상기 조사 대상의 조사 타깃 지점과 일치되는 위치에 있을때까지 변환되며,

상기 조사 대상과의 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출되며,

상기 조사 대상과 상기 대물렌즈는 상기 대물렌즈가 상기 조사 대상의 조사 타깃 지점과 일치되는 위치에 있을때까지 변환되며,

상기 조사 대상과 상기 대물렌즈 사이의 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어되는 초점위치 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 프리세트 타깃 거리는 상기 조사 대상이 상기 대물렌즈와 평행할때 상기 이동 좌표상의 각각의 위치와 연관되서 설정되는 제1 정정값을 기초로 정정되는 초점위치 제어방법.
제10항에 있어서,

상기 프리세트 타깃 거리는 상기 조사 대상의 각각의 조사 위치로 유지되게 설정되는 제2 정정값을 기초로 정정되며,

상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리의 시간 변화를 수반하는 드리프트로 유지되게 설정되는 제3 정정값을 기초로 정정되는 초점위치 제어방법.
제10항에 있어서, 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리의 시간 변화를 수반하는 드리프트로 유지되게 설정되는 제3 정정값을 기초로 정정되는 초점위치 제어방법.
제10항에 있어서,

상기 프리세트 타깃 거리는 상기 조사 대상이 상기 대물렌즈와 평행할때 이동 좌표의 각각의 위치로 유지되게 설정되는 제1 정정값, 및 상기 조사 대상의 각각의 조사 위치로 유지되게 설정되는 제2 정정값을 기초로 정정되며,

상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리의 시간 변화를 수반하는 드리프트로 유지되게 설정되는 제3 정정값을 기초로 정정되는 초점위치 제어방법.
제10항에 있어서, 상기 조사 대상까지의 거리는 커패시턴스형 센서를 사용하는 거리 검출디바이스에 의해 검출되는 초점위치 제어방법.
제10항에 있어서, 상기 조사 대상까지의 거리는 상기 대물렌즈와 일체로 형성된 거리 검출 디바이스에 의해 검출되는 초점위치 제어방법.
검사 장치에 있어서,

디바이스를 지지하기 위한 지지 수단,

대물렌즈에 의해 집광된 UV광을 상기 지지 수단에 의해 지지된 상기 디바이스로 조사하기 위한 UV광 조사 수단,

상기 대물렌즈에 대해 고정된 위치에서 장착되어 상기 디바이스와의 상기 거리를 검출하기 위한 거리 검출 수단,

상기 지지 수단 및/또는 상기 대물렌즈를 시프트시켜 상기 디바이스와 상기 대물렌즈 사이의 상대적인 위치를 제어하기 위한 위치 제어 수단,

상기 디바이스상에 조사된 반사 UV광을 검출하여 상기 디바이스의 이미지를 촬영하기 위한 UV광 촬영 수단, 및

상기 UV광 촬영 수단에 의해 촬영된 상기 이미지를 처리하여 상기 디바이스를 검사하기 위한 검사 수단

을 포함하되,

상기 위치 제어 수단은 상기 디바이스와 상기 대물렌즈 사이의 거리를 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어하는 검사 장치.
제19항에 있어서,

상기 위치 제어 수단은 상기 대물렌즈를 상기 디바이스의 조사 타깃 지점과 일치하는 위치에 설정하기 위하여 상기 디바이스와 상기 대물렌즈를 서로 상대적으로 시프트시키며,

상기 위치 제어 수단은 상기 거리 검출 수단이 상기 디바이스와의 거리를 검출하게 하여 상기 디바이스와 상기 대물렌즈 사이의 거리를 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어하는 검사 장치.
제19항에 있어서,

상기 위치 제어 수단은 상기 디바이스 및 상기 대물렌즈를 서로 상대적으로 시프트시켜 상기 거리 검출 수단을 상기 디바이스의 조사 타깃 지점과 일치하는 위치에 설정하며,

상기 위치 제어 수단은 상기 거리 검출 수단이 상기 디바이스와의 거리를 검출하게 하여 상기 디바이스와 상기 대물렌즈 사이의 상대적인 이동이 상기 대물렌즈를 상기 디바이스의 조사 타깃 지점과 일치하는 위치에 설정하게 하며,

상기 위치 제어 수단은 상기 디바이스와 상기 대물렌즈 사이의 거리를 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어하는 검사 장치.
제19항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은 상기 디바이스가 상기 대물렌즈와 평행할 때 이동 좌표의 각각의 위치로 유지되게 설정되는 제1 정정값을 기초로 상기 프리세트 타깃 거리를 정정하는 검사 장치.
제19항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은 상기 디바이스의 각각의 조사 위치로 유지되게 설정되는 제2 정정값을 기초로 상기 프리세트 타깃 거리를 정정하는 검사 장치.
제19항에 있어서, 상기 위치 제어 수단은 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리의 시간 변화를 수반하는 드리프트에 응답하게 설정되는 제3 정정값을 기초로 하여 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리를 정정하는 검사 장치.
제19항에 있어서,

상기 위치 제어 수단은 상기 디바이스가 상기 대물렌즈와 평행할 때 이동 좌표의 각각의 위치로 유지되게 설정되는 제1 정정값, 및 상기 디바이스의 각각의 조사 위치로 유지되게 설정되는 제2 정정값을 기초로 상기 프리세트 타깃 거리를 정정하며,

상기 위치 제어 수단은 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리의 시간 변화를 수반하는 드리프트에 응답하게 설정되는 제3 정정값을 기초로 하여 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리를 정정하는 검사 장치.
제19항에 있어서, 상기 거리 검출 수단은 커패시턴스형 센서인 검사 장치.
제19항에 있어서, 상기 거리 검출 수단은 상기 대물렌즈와 일체로 형성되는 검사 장치.
대믈렌즈에 의해 집광되는 UV광이 디바이스를 조사하여 반사된 광을 검출하며 디바이스를 검사하는 검사 방법에 있어서,

상기 대물렌즈에 대해 고정된 위치에 장착된 거리 검출 디바이스에 의해 상기 디바이스와의 거리를 검출하는 단계,

상기 디바이스와 상기 대물렌즈 사이의 거리를 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어하는 단계,

상기 대물렌즈에 의해 집광된 상기 UV광을 조사하는 단계,

상기 디바이스 상에 조사된 상기 UV광의 반사광을 검출하여 상기 디바이스의 이미지를 촬영하는 단계, 및

상기 디바이스를 검사하기 위해 촬영된 상기 디바이스의 이미지를 처리하는 단계

를 포함하는 검사 방법.
제28항에 있어서,

상기 디바이스와 상기 대물렌즈는 상기 대물렌즈를 상기 디바이스의 조사 타깃 지점과 일치하는 위치로 시프트하도록 변환하며,

상기 디바이스와의 상기 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출되며,

상기 디바이스와 상기 대물렌즈 사이의 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어되는 검사 방법.
제28항에 있어서,

상기 디바이스와 상기 대물렌즈는 상기 대물렌즈를 상기 디바이스의 조사 타깃 지점과 일치하는 위치로 시프트하도록 변환하며,

상기 디바이스와의 상기 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출되며,

상기 디바이스와 상기 대물렌즈는 상기 대물렌즈를 상기 디바이스의 조사 타깃 지점과 일치하는 위치로 시프트하도록 변환하며,

상기 디바이스와 상기 대물렌즈 사이의 거리는 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리를 기초로 프리세트 타깃 거리로 제어되는 검사 방법.
제28항에 있어서, 상기 프리세트 타깃 거리는 상기 디바이스가 상기 대물렌즈와 평행할 때 이동 좌표의 각각의 위치로 유지되게 설정되는 제1 정정값을 기초로 정정되는 검사 방법.
제28항에 있어서, 상기 프리세트 타깃 거리는 상기 디바이스의 각각의 조사 위치로 유지되게 설정되는 제2 정정값을 기초로 정정되는 검사방법.
제28항에 있어서, 상기 거리 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 거리는 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리의 시간 변화를 수반하는 드리프트에 응답하게 설정되는 제3 정정값을 기초로 하여 정정되는 검사방법.
제28항에 있어서,

상기 프리세트 타깃 거리는 상기 디바이스가 상기 대물렌즈와 평행할 때 이동 좌표의 각각의 위치로 유지되게 설정되는 제1 정정값, 및 상기 디바이스의 각각의 조사 위치로 유지되게 설정되는 제2 정정값을 기초로 정정되며,

상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리는 상기 거리 검출 수단에 의해 검출된 상기 거리의 시간 변화를 수반하는 드리프트에 응답하게 설정되는 제3 정정값을 기초로 하여 정정되는 검사방법.
제28항에 있어서, 상기 디바이스까지의 상기 더리는 커패시턴스형 센서를 사용하는 거리 검출 디바이스에 의해 검출되는 검사방법.
제28항에 있어서, 상기 디바이스와의 상기 거리는 상기 대물렌즈와 일체로 형성된 거리 검출 디바이스에 의해 검출되는 검사방법.