KR20050032239A - 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치 및 이를이용한 레이저 스폿제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체의 결함을 검사하기 위한 레이저 광학장치 및 이를 이용한 레이저 빔의 스폿제어방법에 관한 것이며, 레이저 빔의 진행경로에 위치하는 회전체에 다수 개의 조리개를 설치하고 원하는 스폿크기를 형성하는 조리개가 레이저 빔의 진행경로에 위치하도록 회전체를 회전함으로써, 레이저 빔의 스폿크기를 용이하게 제어하며, 또한 하나의 회전체에 다수 개의 조리개가 장착된 상태에서 하나의 구동부로 회전체를 회전하여 조리개를 교체함으로써, 구성이 간단하다는 장점이 있다.

Description

회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치 및 이를 이용한 레이저 스폿제어방법{Laser Optic Apparatus with A Revolution Shift Type of Aperture and Laser Spot Control Method using The Laser Optic Apparatus}

본 발명은 반도체의 결함을 검사하기 위한 레이저 광학장치 및 이를 이용한 레이저 빔의 스폿제어방법에 관한 것으로, 특히, 다양한 종류의 조리개를 구비한 하우징이 회전하며 선택적으로 어느 한 조리개를 레이저 빔의 진행경로에 위치시키며, 그 구성이 간단하고, 레이저 빔과의 정렬이 필요치 않는 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치 및 이를 이용한 레이저 스폿제어방법을 제공하는 데 있다.

집적회로나 반도체 웨이퍼의 제조시 이상 상태를 모니터링 하는 것은 생산율을 증가시키는데 있어서 중요한 요인이 된다. 예를 들어 패턴 결함이나 미립자로 된 오염물질과 같은 여러 가지 유형의 이상 상태(anomaly)들이 웨이퍼 표면상에 발생할 수 있다. 이와 같은 이상 상태의 존재, 위치 및 유형을 확인하는 것은 어떤 공정 단계에서 이상이 발생하였는지, 그리고 웨이퍼를 폐기하여야 하는지의 여부를 판단하는데 도움이 된다.

이와 같은 표면결함을 모니터링 하기 위해 레이저 광학장치가 이용된다.

도면에서, 도 1은 종래의 기술에 따른 레이저 광학장치를 나타낸 개략도이며, 도 2는 도 1에 도시된 조리개의 단면도들이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 소스(laser source)(11)에서 나온 레이저 빔(13)은 다수 개의 렌즈들 및 조리개(15)들을 거쳐 원하는 스폿 크기의 빔으로 조절되어 타깃인 웨이퍼(1)에 입사된다.

여기에서 조리개(15)는 빛의 양을 조절하는 장치로서, 진행하는 빛이 원하는 단면적의 크기를 갖도록 일부의 빛을 차단시키는 필터 역할을 수행한다.

종래의 반도체 결함 검사장치인 레이저 광학장치(10)는 5㎛, 7㎛, 10㎛ 등의 조리개(15f, 15s, 15t)를 구비하며, 레이저 빔(13)의 진행경로에 조리개들이 위치하여 레이저 빔(13)의 스폿 크기를 조절하는데, 도 1에 보이듯이 레이저 소스(11)와 트리플엣(17)의 사이에 2개의 조리개(15f, 15s 또는 15f, 15t)가 위치하여 원하는 레이저 빔(13)의 스폿 크기를 제어한다.

레이저 빔(13)의 진행방향의 선단에는 5㎛의 조리개(15f)가 고정되어 위치하고, 후단에는 7㎛ 또는 10㎛의 조리개(15s, 15t)가 레이저 빔(13)의 진행경로에서 교체되어 위치하거나 위치하지 않음으로써, 각각의 조리개(15s, 15f, 15t) 특성에 따라 스폿의 크기가 조절된다.

이와 같은 구성을 구현하기 위해서는 7㎛와 10㎛의 조리개(15s, 15f)를 레이저 빔(13)의 방향으로 직선 이동하는 구동부(20s, 20t)가 각각의 조리개(15s, 15f)에 장착되어 각 조리개(15s, 15f)를 선택적으로 레이저 빔(13)의 진행경로에 위치한다.

한편 도 2의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이, 각 5㎛, 7㎛, 10㎛의 조리개(15f, 15s, 15t)는 입사된 레이저 빔(13)을 각 조리개(15f, 15s, 15t)에 따라 정해진 빔의 양만을 통과시킨다.

한편 조리개가 빔의 양을 정확하게 필터링 하기 위해서는 조리개의 중심축과 빔의 중심축이 일치하여야 한다. 하지만, 종래의 레이저 광학장치의 구성에 따르면, 구동부에 의해 이동하는 각 조리개가 레이저 빔의 경로에 진입 또는 이탈하기 때문에 이동 가능한 조리개를 빔의 경로에 위치하기 위해서는 빔과 조리개의 정렬상태를 확인하여야 하는 작업이 수행되어야 하는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 다양한 종류의 조리개들이 하우징 내에 위치하여 회전하면서 레이저 빔의 진행경로에 정렬된 상태로 위치하게 구성한 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치 및 이를 이용한 레이저 스폿제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 레이저 빔을 생성하여 타깃에 입사하는 레이저 광학장치에 있어서, 상기 레이저 빔의 진행경로에 위치하며 다수 개의 조리개가 원형으로 배치되어 각 조리개가 상기 레이저 빔의 진행경로에 대응하여 위치하도록 회전하는 하우징과, 상기 하우징에 연결되어 상기 하우징을 회전시키는 구동부를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 하우징은 원통형으로서 그 중심에 회전축이 형성되고, 상기 회전축을 중심으로 소정의 거리에 상기 조리개들의 중심축이 등각으로 위치하며, 상기 소정의 거리는 상기 회전축과 상기 레이저 빔의 진행경로 사이의 거리이다.

또한, 본 발명의 상기 구동부는 회전모터로서, 상기 하우징에 형성된 회전축에 연결된다.

또한, 본 발명의 상기 하우징에 형성된 회전축에는 제1 풀리가 고정되고 상기 구동부인 회전모터의 회전축에는 제2 풀리가 고정되며 상기 제1 풀리와 제2 풀리는 벨트에 의해 연결된다.

또한, 본 발명의 상기 구동부는, 회전모터와, 상기 회전모터에 의해 회전하며 상기 하우징의 외주면에 접해 위치하는 롤러를 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 레이저 빔의 진행경로에 위치하며 다수 개의 조리개가 원형으로 배치되어 각 조리개가 상기 레이저 빔의 진행경로에 대응하여 위치하도록 회전하는 하우징과, 상기 하우징에 연결되어 상기 하우징을 회전시키는 구동부를 포함하는 레이저 광학장치의 레이저 스폿제어방법에 있어서, 상기 구동부를 작동하여 상기 하우징을 회전하는 단계와, 상기 레이저 빔의 진행경로에 상기 하우징의 어느 한 조리개를 위치하는 단계와, 상기 어느 한 조리개를 통과하는 상기 레이저 빔의 양을 필터링 하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치 및 이를 이용한 레이저 스폿제어방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치를 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 회전식 하우징을 나타낸 측면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 회전식 하우징과 회전모터의 다른 한 체결관계를 나타낸 개략도이며, 도 6은 도 3에 도시된 회전식 하우징과 회전모터의 또 다른 체결관계를 나타낸 개략도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 소스(111)와 트리플엣(117)의 사이에 회전식 하우징(200)이 위치한다. 이런 회전식 하우징(200)에는 중앙에 회전축(201)이 위치하고, 회전축(201)을 중심으로 다수 개의 조리개(210)가 원형으로 배치되는데, 각 조리개(210)의 중심축과 회전축(201)은 동일한 거리와 동일한 각도로 위치한다. 여기에서 거리는 회전식 하우징(200)의 회전축(201)에서 레이저 빔(113)의 진행경로까지의 거리이다.

따라서 회전식 하우징(200)이 그 회전축(201)을 중심으로 회전하게 되면 각 조리개(210)의 중심축은 레이저 빔(113)의 진행경로를 지나가게 된다. 이런 회전식 하우징(200)을 설치함에 있어, 레이저 빔(113)의 진행경로를 중심으로 상기의 거리를 고려하여 회전식 하우징(200)의 회전축(201)을 회전 가능하게 설치한다. 그러면 하우징(200)이 회전하여 레이저 빔(113)의 진행경로에 어느 조리개(210)가 위치하더라도 그 조리개(210)의 중심축이 레이저 빔(113)의 진행경로에 정렬된 상태로 위치한다.

이와 같은 구성에 있어서, 회전식 하우징(200)의 회전축(201) 양단에는 베어링(203)이 체결되어 자유롭게 회전 가능하며, 베어링(203)은 레이저 광학장치의 베이스에 고정된 지지대(205)에 의해 지지된다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이 회전식 하우징(200)의 회전축(201)에는 감속기(222)가 장착된 회전모터(220)가 연결되고, 이런 회전모터(220)에 의해 하우징(200)은 회전한다.

한편 이와 같은 하우징(200)과 회전모터(220)의 체결 구조 외에도, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전식 하우징(200)의 회전축(201)에 고정된 제1 풀리(231)와 회전모터(220)의 회전축(201)에 고정된 제2 풀리(232)를 벨트(235)로 연결하여 하우징(200)을 회전하게 구현할 수 있다.

또 다른 구성으로서, 도 6에 도시된 바와 같이 회전식 하우징(200)의 외주면에 롤러(241)가 접하도록 위치하고 롤러(241)를 회전모터(220)로 회전시키면 하우징(200)이 롤러(241)와의 마찰력에 의해 회전한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치를 이용하여 레이저 빔의 스폿 크기를 제어하는 방법에 대해 설명한다.

레이저 소스(111)에서 나온 레이저 빔(113)은 회전식 하우징(200)에 어느 한 조리개(210)를 관통하여 트리플엣(117)으로 입사된다. 이런 레이저 빔(113)은 다시 반사경 및 기타 장치를 통해 웨이퍼(1)의 상면에 스폿의 형상으로 입사된다. 입사된 레이저 빔(113)은 웨이퍼(1)의 상면에 회절되고 회절된 빔은 영상장치(2)로 입사되어 웨이퍼(1) 상의 결함을 찾아낸다.

이와 같은 웨이퍼의 결함검사 과정에서 있어서, 정밀도에 따라 검사속도가 바뀌는데, 이럴 경우에 적합한 검사속도에 따라 레이저 빔(113)의 스폿 크기를 조절한다. 이와 같이 스폿크기를 조절하기 위해서는 우선, 회전모터(220)를 작동한다. 그러면 회전모터(220)에 연결된 회전식 하우징(200)이 회전하면서, 레이저 빔(113)의 진행경로에 있던 어느 한 조리개(210)가 진행경로에서 이탈하고, 다른 한 조리개(210)가 레이저 빔(113)의 진행경로로 이동한다.

이때 하우징(200)에 장착된 각 조리개(210)의 중심축은 하우징(200)의 회전축(201)으로부터 동일한 거리에 위치함에 따라 하우징(200)에 장착된 조리개(210)들 사이의 등각 만큼씩 하우징(200)을 회전하면, 상기 다른 한 하우징(200)이 레이저 빔(113)의 진행경로에 정렬된 상태로 위치한다.

이와 같이 하우징(200)에 장착된 다수 개의 조리개(210)를 이용하여 레이저 빔(113)의 스폿 크기를 제어한다.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 하우징(200)은 회전모터(220)와 연결되어 회전력을 전달하는 벨트(235) 및 롤러(241)에 의해 회전한다.

또한 앞에서 설명한 하우징에는 다수 개의 조리개가 장착되었다 설명하였으나, 경우에 따라서는 레이저 빔이 조리개를 통과하지 않고 바로 하우징을 통과할 수 있도록 하우징에 조리개가 장착되지 않은 관통공이 형성될 수도 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치 및 이를 이용한 레이저 스폿제어방법은 레이저 빔의 진행경로에 위치하는 회전체에 다수 개의 조리개를 설치하고 원하는 스폿크기에 해당하는 조리개가 레이저 빔의 진행경로에 위치하도록 회전체를 회전함으로써, 레이저 빔의 스폿제어가 용이하다는 장점이 있다. 또한 본 발명의 회전식 하우징은 하나의 회전체에 다수 개의 조리개가 장착된 상태에서 하나의 구동부로 회전체를 회전하여 조리개를 교체함으로써, 구성이 간단하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치는 회전체에 장착된 다수 개의 조리개들이 레이저 빔의 진행경로에 대해 이미 정렬된 상태로 장착되어 있어, 회전체를 회전시켜 어떤 조리개가 레이저 빔의 진행경로에 위치하더라도 조리개와 레이저 빔이 정렬된 상태를 유지한다. 따라서 레이저 빔과 조리개의 정렬에 필요한 작업을 생략하여도 된다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치 및 이를 이용한 레이저 스폿제어방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 1은 종래의 기술에 따른 레이저 광학장치를 나타낸 개략도이고,

도 2는 도 1에 도시된 조리개의 단면도들이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치를 나타낸 개략도이고,

도 4는 도 3에 도시된 회전식 하우징을 나타낸 측면도이고,

도 5는 도 3에 도시된 회전식 하우징과 회전모터의 다른 한 체결관계를 나타낸 개략도이며,

도 6은 도 3에 도시된 회전식 하우징과 회전모터의 또 다른 체결관계를 나타낸 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 광학장치 11, 111 : 레이저 소스

13, 113 : 레이저 빔 15f, 15s, 15t, 210 : 조리개

200 : 하우징 201 : 회전축

220 : 회전모터 235 : 벨트

241 : 롤러

Claims (6)

1. 레이저 빔을 생성하여 타깃에 입사하는 레이저 광학장치에 있어서,

   상기 레이저 빔의 진행경로에 위치하며 다수 개의 조리개가 원형으로 배치되어 각 조리개가 상기 레이저 빔의 진행경로에 대응하여 위치하도록 회전하는 하우징과,

   상기 하우징에 연결되어 상기 하우징을 회전시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 하우징은 원통형으로서 그 중심에 회전축이 형성되고, 상기 회전축을 중심으로 소정의 거리에 상기 조리개들의 중심축이 등각으로 위치하며, 상기 소정의 거리는 상기 회전축과 상기 레이저 빔의 진행경로 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 구동부는 회전모터로서, 상기 하우징에 형성된 회전축에 연결된 것을 특징으로 하는 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 하우징에 형성된 회전축에는 제1 풀리가 고정되고 상기 구동부인 회전모터의 회전축에는 제2 풀리가 고정되며 상기 제1 풀리와 제2 풀리는 벨트에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 구동부는 회전모터와 상기 회전모터에 의해 회전하며 상기 하우징의 외주면에 접해 위치하는 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전교체식 조리개를 구비한 레이저 광학장치.
6. 레이저 빔의 진행경로에 위치하며 다수 개의 조리개가 원형으로 배치되어 각 조리개가 상기 레이저 빔의 진행경로에 대응하여 위치하도록 회전하는 하우징과, 상기 하우징에 연결되어 상기 하우징을 회전시키는 구동부를 포함하는 레이저 광학장치의 레이저 스폿제어방법에 있어서,

   상기 구동부를 작동하여 상기 하우징을 회전하는 단계와,

   상기 레이저 빔의 진행경로에 상기 하우징의 어느 한 조리개를 위치하는 단계와,

   상기 어느 한 조리개를 통과하는 상기 레이저 빔의 양을 필터링 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하우징을 구비한 레이저 광학장치를 이용한 레이저 스폿제어방법.