KR200285996Y1 - Scanning Electron Microscope - Google Patents
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Abstract
본 고안의 목적은 건 챔버부와 내부 챔버부 사이를 분명하게 차단하여 건 챔버부의 내부를 고청정 상태로 유지되도록 하는 것으로, 이에 따른 웨이퍼 검사장치는 건 에미터에서 방출된 전자가 복수의 집속렌즈군에서 집속되도록 한 후 상기 분리판의 통공을 관통하며, 분리판의 상측에 배치되는 건 챔버부; 상기 분리판의 하측에 설치되고, 실린더에 의해 좌우 이동이 가능하며, 상면에 상기 통공을 막는 오링이 설치되는 이동블록; 상기 이동블록의 하측에 위치하고 상기 전자가 통과하는 나사홀이 형성되는 나사홀블록; 상기 나사홀을 통과한 전자의 진행 방향을 조절하는 스캔 코일; 상기 스캔 코일의 하측에 안착된 시료에서 반사된 전자를 검출하는 검출기; 및 상기 검출기에서 검출된 시료 표면의 상태를 디스플레이하는 모니터를 포함한다.An object of the present invention is to clearly block between the gun chamber and the inner chamber to maintain the inside of the gun chamber in a high clean state, according to the wafer inspection device is the electron emitted from the gun emitter a plurality of focusing lens A gun chamber portion which penetrates through the through hole of the separator plate after being focused in a group and is disposed above the separator plate; A moving block installed at a lower side of the separation plate and movable left and right by a cylinder and having an O-ring blocking the through hole at an upper surface thereof; A screw hole block formed under the moving block and having a screw hole through which the electron passes; A scan coil for adjusting a traveling direction of electrons passing through the screw hole; A detector for detecting electrons reflected from a sample seated on a lower side of the scan coil; And a monitor displaying the state of the sample surface detected by the detector.
Description
본 고안은 반도체 제조장비에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 웨이퍼의 상태를 검사하는 웨이퍼 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing equipment, and more particularly to a wafer inspection apparatus for inspecting the state of the wafer.
일반적으로 웨이퍼 검사장치는 반도체의 제조과정에서 각 공정의 전후에 반도체 웨이퍼 또는 다이(die)의 상태가 공정의 특징에 따라 정확하게 진행되었는지를 파악하기 위한 장치이다.In general, a wafer inspection apparatus is a device for determining whether the state of a semiconductor wafer or die has been correctly performed before and after each step in the semiconductor manufacturing process according to the characteristics of the process.
이러한 웨이퍼 검사장치 중에서 셈장비(SEM; Scanning Electron Microscope)는 전자총에서 분사된 2차 전자를 고진공(5×10-7Pa) 상태의 챔버를 관통하여 시료(웨이퍼)에 주사하고, 시료에서 반사된 전자를 디텍터를 이용하여 감지하며, 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 디스플레이 된 화면에서 시료의 상태를 검사하는 전자 현미경이다.Among these wafer inspection apparatuses, a SEM (Scanning Electron Microscope) scans the secondary electrons injected from the electron gun through the chamber in a high vacuum (5 × 10 -7 Pa) state and scans the sample (wafer), and is reflected from the sample. It is an electron microscope that detects electrons using a detector, and converts the detected analog signal into a digital signal to check the condition of the sample on the displayed screen.
이 셈장비는 웨이퍼의 현상 후 현상부위의 폭을 재거나 웨이퍼의 식각 및 스트립 후 식각부의 폭을 검사하는 데 사용된다.This tool is used to measure the width of the developing part after developing the wafer or to inspect the width of the etching part after etching and stripping of the wafer.
도 1은 종래 웨이퍼 검사장치를 측면에서 개략적으로 나타내고 있다.Figure 1 schematically shows a conventional wafer inspection apparatus from the side.
웨이퍼 검사장치는 크게 세 개의 챔버로 구성되는 데, 가장 진공도가 좋은 건 챔버부(진공도 5×10-8Pa)(1), 건 챔버부(1)의 바로 하단에 위치한 내부 챔버부(진공도 5×10-6Pa 또는 대기압)(3) 그리고 웨이퍼를 인터 챔버 쪽으로 이동해주는 챔버인 교환 챔버(5×10-5Pa)로 구성된다.The wafer inspection apparatus is composed of three chambers, the gun chamber part having the best vacuum degree (vacuum degree of 5 × 10 -8 Pa) (1), and the inner chamber part directly below the gun chamber part (vacuum figure 5). 10 × 6 Pa or atmospheric pressure) and an exchange chamber (5 × 10 −5 Pa), which is a chamber that moves the wafer toward the interchamber.
이러한 웨이퍼 검사장치에서, 건 챔버부(1)의 건 에미터(5)에서 방출된 전자는 제1집속렌즈군(7), 500㎛ 어퍼처(aperture)(9) 및 제2집속렌즈군(11)을 통과하여 내부 챔버부(3)로 진입하게 되고, 내부 챔버부(3)에 진입된 전자는 셔터 밸브(13)의 나사홀(15)을 통과하여 30㎛ 어퍼처 및 스캔 코일(17)을 통과한 후 시료(19)로 진입한다. 그리고 시료(19)의 표면에서 반사된 전자는 검출기(PMT)(21)에서 감지되어 모니터(23) 상에 디스플레이 된다.In such a wafer inspection apparatus, electrons emitted from the gun emitter 5 of the gun chamber 1 are collected by the first focusing lens group 7, the 500 μm aperture 9, and the second focusing lens group ( 11 passes through the inner chamber part 3, and electrons entering the inner chamber part 3 pass through the screw hole 15 of the shutter valve 13 and have a 30 μm aperture and scan coil 17. After passing through) enters the sample (19). The electrons reflected from the surface of the sample 19 are detected by the detector (PMT) 21 and displayed on the monitor 23.
그런데 이와 같은 검사 과정 중에서 전자가 정확하게 시료까지 도달하기 위해서는 챔버 내 진공도가 매우 중요하다. 이는 진공도 여부가 결함 이미지의 분석을 결정하기 때문이다.However, the vacuum in the chamber is very important for the electrons to accurately reach the sample during the inspection process. This is because the degree of vacuum determines the analysis of the defect image.
항상 진동도를 유지해야 하는 건 챔버부(1)와 내부 챔버부(3) 사이에는 상기한 바와 같이 진공차가 발생하게 되는 데, 특히 내부 챔버부(3)는 장비 유지 보수나 또는 장비 트러블의 발생시에 장비를 개방하여야 하기 때문에 대기압 상태를 유지함으로써 진공을 깨야 하며, 그 결과 건 챔버부(1)와 내부 챔버부(3)의 사이에는 두 챔버 간에는 큰 압력 차가 발생하게 된다.As described above, a vacuum difference is generated between the gun chamber part 1 and the inner chamber part 3, which must maintain the vibration level at all times. In particular, the inner chamber part 3 is used in the case of equipment maintenance or equipment trouble. Since the equipment must be opened, the vacuum must be broken by maintaining the atmospheric pressure, resulting in a large pressure difference between the two chambers between the gun chamber 1 and the internal chamber 3.
하지만 건 챔버부(1)는 항상 고진공(5×10-8Pa)을 유지해야 하기 때문에 내부 청정도 유지를 위하여 건 챔버부(1)에는 이온 펌프가 달려 있어 원자나 분자들을 제거하고, 주기적으로 챔버 내 진공도 향상을 위해서 건 에미터(5) 자체에 5000V, 1300℃의 온도로 13시간 이상 가하는 백킹(backing)을 실시하여 건 챔버부(1) 내부의 분자 및 원자들을 제거한다.However, since the gun chamber 1 must always maintain a high vacuum (5 × 10 -8 Pa), in order to maintain the internal cleanliness, the gun chamber 1 has an ion pump to remove atoms or molecules and periodically In order to improve the vacuum in the chamber, backing is applied to the gun emitter 5 itself at a temperature of 5000 V and 1300 ° C. for at least 13 hours to remove molecules and atoms inside the gun chamber part 1.
이러한 일련의 과정에서 셔터 밸브(13)는 도 2에 도시한 바와 같이, 건 챔버부(1)와 내부 챔버부(3) 사이를 차단하여 두 챔버 간의 압력차에 따른 장비 손상을방지하고, 건 챔버 내의 진공도를 유지시켜 주는 역할을 하고 있다.In this series of processes, the shutter valve 13 blocks the gun chamber 1 and the inner chamber 3 as shown in FIG. 2 to prevent equipment damage due to the pressure difference between the two chambers. It plays a role of maintaining the vacuum degree in the chamber.
그러나 종래 사용되고 있는 밸브는 건 챔버부 내부의 어퍼처 홀을 막는 빔 블로킹 유닛이 고무 성분의 오링(13a)으로 되어 있기 때문에 파트 교체 주기가 짧고, 또 파트 교체시 챔버 오염이 불가피하다.However, the valve conventionally used has a short part replacement cycle because the beam blocking unit for blocking the aperture hole inside the gun chamber part is made of an O-ring 13a of rubber component, and the contamination of the chamber is inevitable when the part is replaced.
또한 건 챔버부 내부의 진공도 향상을 위해서 고압 고온(5000V, 1500℃)으로 10시간 이상 백킹을 걸 때 밸브는 열린 상태가 되어 건 챔버부의 어퍼처 홀을 막을 수 없게 된다.In addition, when the backing is applied for 10 hours or more at high pressure and high temperature (5000V, 1500 ° C) to improve the degree of vacuum inside the gun chamber, the valve becomes open and the aperture hole of the gun chamber cannot be blocked.
아울러 밸브의 빔 블로킹 재질이 고무이므로 고온에 쉽게 녹는 문제점도 있다.In addition, because the beam blocking material of the valve is rubber, there is also a problem that is easily melted at high temperatures.
그래서 현재 진공 손실을 수반하면서 PM 실시하여 PM 타임이 증가하고 있으며, 장비의 다운 시간 증가와 함께 생산성이 감소하는 문제가 있다.Therefore, PM time is increased by performing PM with vacuum loss, and there is a problem that productivity decreases with increasing down time of equipment.
본 고안은 이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 건 챔버부와 내부 챔버부 사이를 분명하게 차단하여 건 챔버부의 내부를 고청정 상태로 유지되도록 한 웨이퍼 검사장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed to solve such problems of the prior art, and an object thereof is to provide a wafer inspection apparatus in which the interior of the gun chamber portion is maintained in a high clean state by clearly blocking between the gun chamber portion and the internal chamber portion. There is.
도 1은 종래 웨이퍼 검사장치를 개략적으로 도시한 측면도.1 is a side view schematically showing a conventional wafer inspection apparatus.
도 2는 종래 웨이퍼 검사장치의 진공도를 유지하기 위해 밸브가 작동된 상태를 개략적으로 도시한 측면도.2 is a side view schematically showing a state in which a valve is operated to maintain a vacuum degree of a conventional wafer inspection apparatus.
도 3은 본 고안에 따른 웨이퍼 검사장치를 개략적으로 도시한 측면도.Figure 3 is a side view schematically showing a wafer inspection apparatus according to the present invention.
도 4는 본 고안에 따른 웨이퍼 검사장치의 진공도를 유지하기 위해 설치된 블록 유닛의 작동을 도시한 측면도.Figure 4 is a side view showing the operation of the block unit installed to maintain the degree of vacuum of the wafer inspection apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
31 : 건 챔버부 33 : 건 에미터31: gun chamber 33: gun emitter
41 : 내부 챔버부 43 : 분리판41: inner chamber portion 43: separation plate
43a : 통공 49 : 이동블록43a: through hole 49: moving block
49a : 오링 51 : 나사홀블록49a: O-ring 51: screw hole block
51a : 나사홀51a: screw hole
상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 웨이퍼 검사장치는 건 에미터에서 방출된 전자가 복수의 집속렌즈군에서 집속되도록 한 후 상기 분리판의 통공을 관통하며, 분리판의 상측에 배치되는 건 챔버부; 상기 분리판의 하측에 설치되고, 실린더에 의해 좌우 이동이 가능하며, 상면에 상기 통공을 막는 오링이 설치되는 이동블록; 상기 이동블록의 하측에 위치하고 상기 전자가 통과하는 나사홀이 형성되는 나사홀블록; 상기 나사홀을 통과한 전자의 진행 방향을 조절하는 스캔 코일; 상기 스캔 코일의 하측에 안착된 시료에서 반사된 전자를 검출하는 검출기; 및 상기 검출기에서 검출된 시료 표면의 상태를 디스플레이하는 모니터를 포함한다.In the wafer inspection apparatus of the present invention for achieving the above object, the electron chamber emitted from the gun emitter is focused in a plurality of focusing lens groups, and then passes through the through hole of the separation plate and is disposed in the upper side of the separation plate. part; A moving block installed at a lower side of the separation plate and movable left and right by a cylinder and having an O-ring blocking the through hole at an upper surface thereof; A screw hole block formed under the moving block and having a screw hole through which the electron passes; A scan coil for adjusting a traveling direction of electrons passing through the screw hole; A detector for detecting electrons reflected from a sample seated on a lower side of the scan coil; And a monitor displaying the state of the sample surface detected by the detector.
이하 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 고안에 따른 웨이퍼 검사장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 3 is a side view schematically showing a wafer inspection apparatus according to the present invention.
웨이퍼 검사장치는 복수의 집속렌즈군이 상부 어퍼처판을 사이에 두고 설치된 건 챔버부(31)와, 분리판을 사이에 두고 건 챔버부의 하측에 위치하는 내부 챔버부(41)와, 내부 챔버부에 안착된 시료에서 반사된 아날로그 아미지를 디지털 이미지로 검출하는 검출부(61)로 구성된다.The wafer inspection apparatus includes a gun chamber portion 31 provided with a plurality of focusing lens groups with an upper aperture plate therebetween, an inner chamber portion 41 positioned below the gun chamber portion with a separator plate therebetween, and an inner chamber portion. It consists of a detection part 61 which detects the analog image reflected from the sample seated in the digital image.
건 챔버부(31)에는 전자를 방출하는 건 에미터(33)가 설치되고, 그 하측에 방출된 전자를 집속하는 제1집속렌즈군(35)이 설치되며, 그 제1집속렌즈군(35)의 하측에는 500㎛ 관통공(37a)이 형성된 어퍼처판(37)을 사이에 두고 제1집속렌즈군(35)에 의해 집속된 전자를 다시 집속하는 제2집속렌즈군(39)이 설치된다.The gun chamber part 31 is provided with a gun emitter 33 for emitting electrons, and a first focusing lens group 35 for focusing electrons emitted below is provided, and the first focusing lens group 35 is provided. ), A second focusing lens group 39 for focusing electrons focused by the first focusing lens group 35 again with an aperture plate 37 having a 500 μm through hole 37a formed therebetween. .
내부 챔버부(41)에는 상기한 분리판(43)의 하측에 본 고안에 따른 블록 유닛이 설치되고, 블록 유닛의 하측에는 스캔 코일(45)이 설치되며, 스캔 코일(45)의 하측에는 시료(47)가 안착된다.In the inner chamber part 41, a block unit according to the present invention is installed below the separation plate 43, a scan coil 45 is installed below the block unit, and a sample is provided below the scan coil 45. (47) is seated.
이러한 스캔 코일(45)은 2차 전자가 주변으로 퍼지는 것을 방지해주고, 또시료까지 도달하기 쉽도록 시료쪽으로 밀어주는 역할을 하게 된다.The scan coil 45 prevents secondary electrons from spreading to the surroundings, and also serves to push toward the sample to easily reach the sample.
분리판(43)은 통공(43a)이 형성되어 제2집속렌즈군(39)에서 집속된 전자빔이 통과하게 된다.The separator 43 has a through hole 43a formed therein so that the electron beam focused in the second focusing lens group 39 passes.
이 분리판(43)의 하측에 설치된 블록 유닛은 상하 방향으로 배치된 이동블록(49)과 나사홀블록(51)으로 구성된다.The block unit provided below the separating plate 43 is composed of a moving block 49 and a screw hole block 51 arranged in the vertical direction.
이동블록(49)은 상면에 오링(O-ring)(49a)이 설치된 구조로서, 오링(49a)의 재질은 내열성이 있는 금속이나 세라믹으로 제작되며, 30㎛ 관통공(53a)이 형성된 하부 어퍼처판(53)을 선택적으로 막을 수 있도록 실린더(55)에 의해 좌우 유동이 가능하도록 구성된다.The moving block 49 has a structure in which an O-ring 49a is installed on the upper surface. The O-ring 49a is made of a heat resistant metal or ceramic, and has a lower upper having a 30 μm through hole 53a. The cylinder 55 is configured to allow left and right flow so as to selectively block the treatment plate 53.
그리고 나사홀블록(51)은 나사홀(51a)이 수직되는 방향으로 형성되고, 이동블록(49)과는 달리 항상 고정되어 있으며, 수리를 요할 때만 분리가 가능하도록 설치된다.The screw hole block 51 is formed in a direction in which the screw hole 51a is vertical, and is fixed at all times unlike the moving block 49, and is installed to be detachable only when a repair is required.
한편, 검출부(61)는 스캔 코일(45)을 통과하고 시료(47)에서 반사된 전자를 검출기(63)에서 검출하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후 모니터(65)에서 디스플레이 되도록 한다.Meanwhile, the detector 61 detects electrons passing through the scan coil 45 and reflected from the sample 47 by the detector 63, converts the analog signal into a digital signal, and then displays it on the monitor 65.
이와 같이 구성되는 본 고안에 따른 웨이퍼 검사장치는 다음과 같은 작용을 나타낸다.The wafer inspection apparatus according to the present invention configured as described above has the following effects.
먼저 시료(47) 표면의 상태를 검사하는 과정을 설명하면, 건 에미터(33)에서 방출된 전자는 제1집속렌즈군(35)을 통과하여 집속된 후 상부 어퍼처판(37)의 500㎛ 관통공(37a)을 통과하고, 통과된 전자는 제2집속렌즈군(39)에서 재집속된 다음,분리판(43)의 통공(43a)을 통과하게 된다.First, the process of inspecting the state of the surface of the sample 47 will be described. The electrons emitted from the gun emitter 33 are focused through the first focusing lens group 35 and then 500 μm of the upper aperture plate 37. The electrons passing through the through hole 37a are refocused in the second focusing lens group 39, and then pass through the through hole 43a of the separator 43.
통공(43a)을 통과한 전자는 내부 챔버부(41)로 진입하게 되는 데, 이를 위하여 이동블록(49)은 이동되지 않은 상태이고, 따라서 오링(49a)이 통공(43a)을 막고 있지 않은 상태이다.The electrons having passed through the through hole 43a enter the inner chamber part 41. For this, the moving block 49 is not moved, and thus the O-ring 49a does not block the through hole 43a. to be.
통공(43a)을 통과하는 전자는 나사홀블록(51)의 나사홀(51a)을 통과하여 하부 어퍼처판(53)의 30㎛ 관통공(53a)을 지나 스캔 코일(45)을 통과한 다음, 시료(47)의 표면에 도달하게 된다.The electrons passing through the through hole 43a pass through the screw hole 51a of the screw hole block 51 and pass through the scan coil 45 through the 30 μm through hole 53a of the lower aperture plate 53. The surface of the sample 47 is reached.
시료(47)의 표면에서 반사된 전자는 검출기(63)를 거쳐 모니터(65) 상에 디스플레이 된다. 작업자는 모니터(65)를 통해 시료(47)의 결함 유무를 판단하게 된다.Electrons reflected from the surface of the sample 47 are displayed on the monitor 65 via the detector 63. The operator determines whether the sample 47 is defective through the monitor 65.
한편, 내부 챔버부(41)의 수리시에 대해 설명하면, 내부 챔버부(41)가 대기압 상태가 되는 것이기 때문에 건 챔버부(31)와 내부 챔버부(41) 사이를 차단해야 한다. 이를 위하여 이동블록(49)의 실린더(55)를 작동하여 이동블록(49)을 우측으로 이동시킨다. 이에 따라 오링(49a)이 분리판(43)의 하면에 접촉된 상태에서 이동하여 통공(43a)을 막게 된다.On the other hand, when the repair of the inner chamber 41 is described, the inner chamber 41 is to be at atmospheric pressure, so it is necessary to shut off between the gun chamber 31 and the inner chamber 41. To this end, the cylinder 55 of the movable block 49 is operated to move the movable block 49 to the right. Accordingly, the O-ring 49a moves in contact with the bottom surface of the separator 43 to block the through hole 43a.
이 상태에서, 내부 챔버부(41)를 개방하여 대기압 상태가 되더라도 본 고안에 따른 이동블록(49)의 오링(49a)이 통공(43a)을 막고 있으므로, 건 챔버부(31)는 항상 고진공 상태를 유지할 수 있게 된다.In this state, even if the internal chamber portion 41 is opened to the atmospheric pressure state, since the O-ring 49a of the moving block 49 according to the present invention blocks the through hole 43a, the gun chamber portion 31 is always in a high vacuum state. Will be able to maintain.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 바람직한 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.As described above, the preferred embodiment of the present invention substantially solves the conventional problems.
즉, 이동블록과 나사홀블록으로 된 블록 유닛을 채택하여 분리판의 통공을 막도록 함으로써, 건 챔버부의 백킹시 건 챔버부의 기밀이 유지되어 고진공도(5×10-8Pa)에 빠르게 도달할 수 있게 된다.In other words, by adopting a block unit consisting of a moving block and a screw hole block to block the through-holes of the separator plate, the airtightness of the gun chamber is maintained during the backing of the gun chamber to reach high vacuum (5 × 10 -8 Pa) quickly. It becomes possible.
그리고 오링의 재질이 금속 또는 세라믹으로 되어 있기 때문에 종래 고무에 비해 파손이 잘 되지 않으므로, 오링 파손에 의한 파티클이 상대적으로 적게 발생되어 챔버 내부의 오염을 방지하게 된다.In addition, since the O-ring material is made of metal or ceramic, it is less likely to be damaged than conventional rubber, so that particles generated by O-ring breakage are generated relatively less, thereby preventing contamination in the chamber.
또한 오링의 교체주기가 길게 되어 잦은 부품 교체에 따른 감가상각비를 낮출 수 있게 된다.In addition, the replacement cycle of the O-ring is long, which can reduce the depreciation cost of frequent parts replacement.
아울러 부품 교체를 자주 하지 않아도 되기 때문에 장비가 정지되는 시간이 줄어들어 생산의 연속성을 유지할 수 있게 되어 생산성 향상에 기여하게 된다.In addition, frequent replacement of parts eliminates machine downtime, helping to maintain production continuity, contributing to increased productivity.
Claims (2)
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REGI | Registration of establishment | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080630 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |