KR20060013007A - 목적물 결함 검사 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상물의 결함을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 대상물 결함 검사 장치는 대상물을 수납하는 스테이지, 렌즈 조절부 및 상기 렌즈 조절부로부터 인가되는 렌즈 조절 신호에 의하여 두께가 조절되는 렌즈를 포함하는 광학 현미경을 포함한다. 본 발명에 따른 대상물 결함 검사 장치에 의하면, 렌즈의 두께를 조절하여 포커싱을 함으로써 광학 현미경, 특히 렌즈와 대상물인 반도체 웨이퍼와의 충돌을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 반응 속도의 감소를 방지할 수 있다.

웨이퍼, 스테이지, 렌즈

Description

목적물 결함 검사 방법 및 장치{Method and apparatus for inspecting defect of an object}

도 1은 종래 반도체 웨이퍼상의 결함을 검사하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 평면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 결함 검사 장치를 개략적으로 나타낸 평면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 렌즈 두께에 따른 이미지 포커싱을 예시적으로 나타낸 도면.

도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈의 구성을 상세히 나타낸 도면.

도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈를 통한 동적인 포커싱 동작을 나타낸 도면.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈의 구성을 상세히 나타낸 도면들.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈 및 렌즈 조절부를 나타낸 도면.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈를 통한 동적인 포커싱 동작을 나타낸 도면들.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

201…제어부 203…이미징 유닛

205…준반사 미러 207…조사원

209…렌즈 211…렌즈 조절부

213…웨이퍼 215…스테이지

본 발명은 반도체 공정 중 리소그래피 공정에서 적용되는 목적물의 결함을 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

미세 전자소자들은 통상적으로, 반도체 웨이퍼의 선택된 층에 미세 구조물(예를 들어, 패턴)을 형성함으로써 부분적으로 제조된다. 반도체 공정에서 고집적도가 중요한 관심사가 되는데, 고집적도를 위한 요건은 일정 크기 이하의 회로선폭 설계기술, 증대된 트랜지스터 및 회로속도, 높은 신뢰도 및 증대된 생산효율 등이 될 수 있다. 특정 크기 이하의 회로선폭의 설계를 위하여 종래의 반도체 제조기술의 한계가 극복되어야 한다. 회로설계 기술의 발전을 위하여 제조효율(수율)이 향 상되어야 하는데, 제조효율에 영향을 미치는 하나의 요인은 제조공정 중에서 반도체 웨이퍼상에 존재하는 결함을 들 수 있다. 반도체 웨이퍼상의 결함은 반도체 웨이퍼상의 스크래치, 미립자, 피복층의 미제거 부분과 같이 여러 형태를 띠게 된다. 미탐지된 웨이퍼상의 결함은 반도체 칩의 결함을 초래할 수 있다.

반도체 웨이퍼상의 결함은 결함원을 확인하기 위하여 결함의 크기, 형태 및 경계와 같은 정확한 정보를 추출함으로써 검사될 수 있다. 웨이퍼상의 결함을 검사하기 위해서는 매우 높은 이미지 해상도를 필요로 한다. 도 1은 종래 반도체 웨이퍼상의 결함을 검사하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 웨이퍼 검사 장치는 이송 장치에 연결된 스테이지(115)를 수용하는 진공 챔버(미도시)를 포함한다. 스테이지(115)는 예컨대 반도체 웨이퍼(113)와 같은 목적물이 위치될 수 있는 플랫폼으로서 구성된다. 이송 장치는 X 축선을 따라 반도체 웨이퍼(113)의 위치를 조절하기 위한 제1 모터식 베이스(123), Y 축선을 따라 반도체 웨이퍼(113)의 위치를 조절하기 위한 제2 모터식 베이스(121)를 포함한다. 제1 모터식 베이스(123) 및 제2 모터식 베이스(121)는 전기 모터와 같은 여러 형태의 구동 시스템을 사용하여 소정의 경로를 따라 작동되도록 제어될 수 있다. 따라서, 스테이지(115) 상에 위치된 반도체 웨이퍼(113)는 X 축선과 Y 축선에 의해 한정된 평면을 따라 이동할 수 있다.

종래의 웨이퍼 검사 장치는 스테이지(115)의 수직한 위치를 조절하기 위한 수직 변위 유닛을 포함할 수 있다. 수직 변위 유닛은 모터(119)에 의해 작동되는 리프트(117)를 포함할 수 있다. 수직 변위 유닛은 광학 현미경에 의해 관찰될 때, 반도체 웨이퍼(113)의 이미지 포커싱을 조력하는 역할을 한다.

광학 현미경은 조사원(107), 준반사 미러(105), 렌즈(111) 등을 포함하며, 제어기(101)의 제어신호에 의하여 작동된다. 조사원(107)에 의한 비임의 출력이 목적물의 표면을 가격하고 X-Y 평면에 실질적으로 수직한 조사 경로를 따라 반사되도록 준반사 미러(105)가 위치된다. 목적물을 검사하기 위하여, 제어기(101)의 제어신호를 바탕으로 조사원(107)으로부터의 비임은 준반사 미러(105)로부터 반사되고 렌즈(111)를 통과하여 반도체 웨이퍼(113)의 표면상에 포커싱된다. 반사되는 비임은 준반사 미러(105)를 통과하여, CCD(Charge Coupled Device)와 같은 이미징 유닛(103)에 의해 수용된다. 이미징 유닛(103)은 비임을 수집하고, 반도체 웨이퍼(113)의 선택된 부분을 나타내는 이미지를 형성한다.

종래의 웨이퍼 검사 장치는 웨이퍼 이미지의 포커싱을 위하여 스테이지를 상하로 이동하기 때문에, 고 배율에서 광학 현미경, 특히 렌즈와 반도체 웨이퍼 사이의 간격이 가까워질 수밖에 없는데, 이 경우 웨이퍼 검사 장치의 오작동시 광학 현미경, 특히 렌즈와 반도체 웨이퍼가 충돌을 하거나, 반응 속도가 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 렌즈의 두께를 조절하여 포커싱을 하는 웨이퍼 결함 검사 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 대상물을 수납하는 스테이지, 렌즈 조절부 및 상기 렌즈 조절부로부터 인가되는 렌즈 조절 신호에 의하여 두께가 조절되는 렌즈를 포함하는 광학 현미경을 포함하는 대상물 결함 검사 장치를 제공할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 대상물은 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 렌즈는 구동에 필요한 액체를 저장하는 저유공간, 대물렌즈를 구성하는 개구부, 상기 저유공간에서 상기 개구부로 상기 액체를 전송하거나, 상기 개구부로부터 상기 액체를 상기 저유공간으로 회수하기 위한 오일통로, 상기 오일통로를 통한 액체의 전송에 필요한 압력을 부여하기 위한 다이어프램부가 형성되는 상부기판, 상기 상부기판의 상기 개구부에 대응하는 위치에 대물렌즈로서의 개구부가 형성되고 상기 상부기판의 하부에 밀봉 부착되는 하부기판, 상기 상부기판의 개구부 상부 및 상기 하부기판의 개구부 하부에 밀봉되어 부착되는 적어도 하나의 박막 글래스 및 상기 상부기판의 상기 다이어프램부의 상측에 설치되어 상기 다이어프램부를 구동하기 위한 압전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 액체는 실리콘 오일인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 대상물 결함 검사 장치는 상기 렌즈 조절부의 렌즈 조절 신호에 따라, 상기 렌즈의 측면에 부착되어 인가되는 전류에 따라 상기 렌즈의 두께를 조절하는 굴절률 조절수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 렌즈를 포함하는 광학 현미경, 제어부 및 렌즈 조절부를 이용하여 대상물의 결함을 검사하는 방법에 있어서, 상기 제 어부의 제어신호에 따라 상기 렌즈 조절부는 상기 렌즈의 두께를 조절하여 상기 대상물의 이미지의 초점을 조절하는 대상물 결함 검사 방법을 제공할 수 있다.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 결함 검사 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 2를 참조하면, 웨이퍼 결함 검사 장치는 광학 현미경, 스테이지(215), 제어부(201) 및 렌즈 조절부(211)를 포함한다. 스테이지(215)는 반도체 웨이퍼(213)와 같은 목적물이 위치될 수 있는 플랫폼으로서 구성된다. 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 장치는 종래의 웨이퍼 검사 장치와 달리 스테이지의 수직한 위치를 조절하기 위한 수직 변위 유닛을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 렌즈(209)의 두께를 조절함으로써 이미지 포커싱을 하기 때문에, 종래와 같은 수직 변위 유닛은 반드시 필요로 하는 것은 아니다. 참조 번호 200과 관련하여, 렌즈 두께의 조절에 따른 이미지 포커싱은 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

광학 현미경은 조사원(207), 준반사 미러(205), 렌즈(209) 등을 포함하며, 제어기(201) 및 렌즈 조절부(211)의 제어신호에 의하여 작동된다. 조사원(207)에 의한 비임의 출력이 목적물의 표면을 가격하고 X-Y 평면에 실질적으로 수직한 조사 경로를 따라 반사되도록 준반사 미러(205)가 위치된다. 목적물을 검사하기 위하여, 제어기(201)의 제어신호를 바탕으로 조사원(207)으로부터의 비임은 준반사 미러 (205)로부터 반사되고 렌즈(209)를 통과하여 반도체 웨이퍼(213)의 표면상에 포커싱된다. 반사되는 비임은 준반사 미러(205)를 통과하여, CCD(Charge Coupled Device)와 같은 이미징 유닛(203)에 의해 수용된다. 이미징 유닛(203)은 비임을 수집하고, 반도체 웨이퍼(213)의 선택된 부분을 나타내는 이미지를 형성한다. 이때, 제어부(201)의 제어신호에 따라 렌즈 조절부(211)는 렌즈(209)의 두께를 조절함으로써 이미지 포커싱을 할 수 있다. 본 발명에 따른 웨이퍼 결함 검사 장치는 스테이지의 상하 이동이 필요없이 렌즈의 두께만으로 이미지 포커싱을 할 수 있기 때문에, 종래의 웨이퍼 결함 검사 장치에서의 렌즈와 반도체 웨이퍼가 충돌을 하거나, 반응 속도가 현저하게 떨어지는 문제점이 해결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 렌즈 두께에 따른 이미지 포커싱을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 렌즈는 피사체인 반도체 웨이퍼(213)의 원거리 부분(A)을 포커싱할 때는 209와 같은 형상이 되며, 피사체인 반도체 웨이퍼(213)의 근거리 부분(B)을 포커싱할 때는 렌즈 조절부에 의해 209'와 같은 형상이 된다. 본 발명에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈 및 두께 조절을 위한 렌즈 조절부를 실시예에 따라서 상세히 설명하기로 한다.

(제1 실시예)

도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈의 구성을 상세히 나타낸 도면이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈(209)는 실리콘 재질로 이루어진 상부기판(400), 상기 상부기판(400)에 밀봉되게 부착되는 하부기판(401)을 포함한다. 상기 상부기판(400)에는 상기 렌즈(209)의 구동에 필요한 특수 액체(예를 들어, 실리콘 오일)를 저장하는 저유공간(403), 대물렌즈를 구성하는 개구부(407), 상기 저유공간(403)에서 상기 개구부(407)로 실리콘 오일을 전송하거나 EH는 개구부(407)로부터 실리콘 오일을 회수하기 위한 오일통로(405), 상기 오일통로(405)를 통한 실리콘 오일의 이동에 필요한 압력을 부여하기 위해 변위가 가능한 다이어프램부(409)가 형성된다. 상기 하부기판(401)에는 상기 상부기판(400)의 개구부(407)에 대응하는 곳에 위치하는 대물렌즈로서의 개구부(407')가 형성된다. 또한, 상기 상부기판(400)의 개구부(407) 위쪽에는 박막 글래스(411)가 밀봉되게 부착되고, 상기 하부기판(401)의 개구부(409') 아래쪽에도 박막 글래스(411)가 밀봉되게 부착된다. 상기 다이어프램부(409)의 상측에는 다이어프램부(409)의 구동에 필요한 압력을 제공하는 구동기로서 압전소자(413)가 위치한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 렌즈(209)는 특정 액체(특히, 실리콘 오일)의 고유 굴절율에 의해 초기의 초점거리(FL)를 가진다.

도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈를 통한 동적인 포커싱 동작을 나타낸 도면이다.

압전소자는 전계의 입력이 있으면 압력을 발생하므로, 렌즈 조절부에서 압전소자에 소정의 전계를 인가하면 압전소자가 압력을 발생하여 다이어프램부를 도 4b에 도시된 것과 같이 변형시키게 된다. 변형된 다이어프램부에 의해 압전소자의 압 력이 저유공간 내의 특정 액체(특히, 실리콘 오일)에 가해지게 된다. 따라서, 실리콘 오일은 오일통로를 통해 개구부들에 의해 형성된 대물렌즈로 도입되고, 대물렌즈는 오일통로를 통해 도입되는 실리콘 오일에 의해 압력이 증대된다. 이와 같이 상승된 압력에 의해 박막 글래스들이 외방으로 볼록렌즈 형태로 돌출되게 된다. 이에 따라, 초기의 초점거리 FL이 짧아져 초점거리 FL'로 변하게 된다. 그리고, 압전소자의 압력이 사라지면 박막 글래스들은 초기의 상태로 복원되어 최초의 초점거리 FL을 가지게 된다.

(제2 실시예)

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈의 구성을 상세히 나타낸 도면들이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈(209)는 렌즈(501) 사이에 굴절률이 높은 액체(특히, 실리콘 액체)(503)를 채우고, 렌즈(501) 측면쪽에 띠 형태의 자성체인 굴절률 조절 수단(505)을 부착시켜 구성된다. 자장생성용 코일(507)에 흐르는 전류에 의하여 상기 굴절률 조절 수단(505)이 밀리거나 당겨져서 렌즈(209)의 두께를 조절할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈 및 렌즈 조절부를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 제어부(201)의 제어신호에 의하여 렌즈 조절부(211)는 자장생성용 코일(507)에 흐르는 전류를 제어하는 렌즈 조절 신호를 출력한다. 렌즈 조절 신호가 인가되면, 자장생성용 코일(507)이 자장을 생성하며, 생성된 자장에 의하여 굴절률 조절 수단(505)이 서로 밀리거나 당겨져서 렌즈(501)의 두께를 조정할 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 두께 조절이 가능한 렌즈를 통한 동적인 포커싱 동작을 나타낸 도면이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 굴절률 조절 수단이 밖으로 밀리면 굴절률이 높은 액체(특히, 실리콘 오일)가 밖으로 밀리고 렌즈 쌍이 서로 가까워지며, 이에 따라 포커스 위치가 변화되는데, 굴절률 조절 수단이 서로 밀리게 됨에 따라 포커스의 길이는 멀어지게 되며, 제어부 및 렌즈 조절부에서 제어하는 만큼 포커스 거리가 변화될 수 있다. 포커스의 길이를 짧은 쪽으로 구동하기 위하여 제어부 및 렌즈 조절부의 제어에 의하여 자장생성용 코일에 흐르는 전류의 방향을 반대로 하여 렌즈의 굴절률 조절 수단과 같은 극성을 띠게 하여 굴절률 조절 수단이 안쪽으로 밀리면 굴절률이 높은 액체(특히, 실리콘 오일)가 밀려서 렌즈 사이의 거리를 멀게 하여 포커스 거리를 짧게 한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 웨이퍼 결함 검사 방법 및 장치에 의하면, 렌즈의 두께를 조 절하여 포커싱을 함으로써 광학 현미경, 특히 렌즈와 대상물인 반도체 웨이퍼와의 충돌을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 반응 속도의 감소를 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 대상물을 수납하는 스테이지;

   렌즈 조절부; 및

   상기 렌즈 조절부로부터 인가되는 렌즈 조절 신호에 의하여 두께가 조절되는 렌즈를 포함하는 광학 현미경

   을 포함하는 대상물 결함 검사 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 대상물은 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 대상물 결함 검사 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈는

   구동에 필요한 액체를 저장하는 저유공간, 대물렌즈를 구성하는 개구부, 상기 저유공간에서 상기 개구부로 상기 액체를 전송하거나, 상기 개구부로부터 상기 액체를 상기 저유공간으로 회수하기 위한 오일통로, 상기 오일통로를 통한 액체의 전송에 필요한 압력을 부여하기 위한 다이어프램부가 형성되는 상부기판;

   상기 상부기판의 상기 개구부에 대응하는 위치에 대물렌즈로서의 개구부가 형성되고 상기 상부기판의 하부에 밀봉 부착되는 하부기판;

   상기 상부기판의 개구부 상부 및 상기 하부기판의 개구부 하부에 밀봉되어 부착되는 적어도 하나의 박막 글래스; 및

   상기 상부기판의 상기 다이어프램부의 상측에 설치되어 상기 다이어프램부를 구동하기 위한 압전소자

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 결함 검사 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 액체는 실리콘 오일인 것을 특징으로 하는 대상물 결함 검사 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈 조절부의 렌즈 조절 신호에 따라, 상기 렌즈의 측면에 부착되어 인가되는 전류에 따라 상기 렌즈의 두께를 조절하는 굴절률 조절수단

   을 더 포함하는 대상물 결함 검사 장치.
6. 적어도 렌즈를 포함하는 광학 현미경, 제어부 및 렌즈 조절부를 이용하여 대상물의 결함을 검사하는 방법에 있어서,

   상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 렌즈 조절부는 상기 렌즈의 두께를 조절하여 상기 대상물의 이미지의 초점을 조절하는 대상물 결함 검사 방법.

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