KR20100088957A - An apparatus for detecting surface defects - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표면 결함 검사장치에 관한 것으로, 구체적으로는 반도제 제조시 사용되는 반도체 기판 또는 마스크의 표면의 결함 존재 유무를 검사하기 위한 표면 결함 검사장치에 관한 것이다. The present invention relates to a surface defect inspection apparatus, and more particularly, to a surface defect inspection apparatus for inspecting the presence or absence of defects on the surface of the semiconductor substrate or mask used in the manufacture of semiconductors.
일반적으로 반도체 소자의 회로 패턴을 형성하는 데, 리소그래피 공정이 널리 이용되고 있다. 이러한 리소그래피 공정은 회로 패턴에 대응도록 패턴이 형성되어 있는 마스크를 이용하여, 노광 및 식각 처리 등을 거쳐 마스크의 패턴을 기판 상에 전사하여 패턴을 형성한다.In general, lithographic processes are widely used to form circuit patterns of semiconductor devices. In such a lithography process, the pattern of the mask is transferred onto a substrate through an exposure and etching process using a mask having a pattern formed to correspond to a circuit pattern to form a pattern.
최근 들어, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라, 반도체 소자에 요구되는 패턴의 크기는 점점 축소되고 있다. 이처럼, 패턴의 크기가 축소됨에 따라, 반도체 소자 제조 공정상의 한계로 인하여 실제 기판 상에 패턴 브릿지, 핀치 불량 등의 표면 결함(surface defect)이 발생할 수 있다.In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of patterns required for semiconductor devices has gradually decreased. As such, as the size of the pattern is reduced, surface defects such as pattern bridges and pinch defects may occur on the actual substrate due to limitations in the semiconductor device manufacturing process.
그런데, 종래의 검사장치의 경우 피검사체의 표면 형상이 점차적으로 미세화 됨에 따라 결함을 발견하는 것이 용이하지 않고, 이를 발견하는데 상당한 시간이 요소되는 문제점이 발생하고 있다.However, in the case of the conventional inspection apparatus, as the surface shape of the inspected object is gradually miniaturized, it is not easy to find a defect and a problem arises in that a considerable time is required to find it.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 대상 패턴으로부터 형상 정보를 확대하여 이를 검사할 수 있는 표면 결함 검사장치를 제공하기 위함이다.The present invention is to provide a surface defect inspection apparatus that can enlarge and inspect the shape information from the target pattern to solve the above problems.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 광원, 피검사체가 고정되어 안착되는 스테이지, 상기 광원으로부터 입사되는 입사광을 집광하여 상기 피검사체의 표면으로 조사하는 조명 광학계 그리고, 상기 피검사체의 표면으로부터 반사된 반사광이 진행하는 복수개의 경로를 구비하며, 각각의 경로로 진행하는 반사광을 확대 결상시키는 결상 광학계를 포함하는 표면 결함 검사장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a light source, a stage on which an inspected object is fixed and seated, an illumination optical system that collects incident light incident from the light source, and illuminates the surface of the inspected object, and reflects from the surface of the inspected object. Provided is a surface defect inspection apparatus having a plurality of paths through which the reflected light passes, and including an imaging optical system for expanding and imaging the reflected light traveling in each path.
여기서, 상기 결상광학계는 상기 반사광의 결상 이미지를 검출할 수 있는 복수개의 영상검출기를 더 포함하며, 상기 반사광은 진행하는 경로에 대응되는 영상검출기에 각각 결상되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 영상검출기는 CCD 센서로 이루어질 수 있다.Here, the imaging optical system further includes a plurality of image detectors capable of detecting an image of the reflected light, and the reflected light is preferably imaged in each of the image detectors corresponding to the traveling path. In this case, the image detector may be made of a CCD sensor.
그리고, 상기 결상 광학계는 상기 복수개의 경로를 따라 진행되는 반사광을 각각 확대 결상시키는 복수개의 존 플레이트를 포함하여 구성될 수 있다.The imaging optical system may include a plurality of zone plates each configured to enlarge and image the reflected light traveling along the plurality of paths.
이때, 상기 복수개의 존 플레이트는 상기 반사광이 진행하는 각각의 경로에 대응되도록 병렬적으로 배치되어, 상기 대응되는 영상검출기로 해당 경로를 진행하는 반사광을 결상시킬 수 있다. In this case, the plurality of zone plates may be disposed in parallel to correspond to respective paths through which the reflected light travels, and may image reflected light traveling along the corresponding paths with the corresponding image detector.
여기서, 상기 결상 광학계는 복수개의 미세 거울을 포함하여 구성되며, 상기 피검사체의 표면으로부터 반사된 반사광이 상기 각각의 미세 거울에 입사하여 상기 미세 거울의 위치 및 경사도에 의해 상기 복수개의 경로로 나뉘어 진행하도록 구성할 수 있다.Here, the imaging optical system includes a plurality of fine mirrors, and the reflected light reflected from the surface of the inspected object is incident on each of the fine mirrors and divided into the plurality of paths by the position and inclination of the fine mirrors. Can be configured to
이때, 상기 결상 광학계는 상기 반사광의 진행 경로를 분지하는 복수개의 미세 거울을 더 포함하여 구성되며, 상기 피검사체의 표면으로부터 반사된 반사광은 각각의 미세거울에 반사되면서 복수개의 경로를 형성하는 것이 가능하다.In this case, the imaging optical system may further include a plurality of fine mirrors branching the path of the reflected light, and the reflected light reflected from the surface of the inspected object may be formed in a plurality of paths while being reflected in each micromirror. Do.
또는, 상기 반사광의 진행 경로를 분지하는 다중 모세관을 포함하여 구성되며, 상기 피검사체의 표면으로부터 반사된 반사광은 상기 다중 모세관 내측으로 입사되어 각각의 모세관이 형성하는 경로를 따라 나뉘어 진행하는 것도 가능하다.Alternatively, the capillary may include a multi capillary tube branching the path of the reflected light, and the reflected light reflected from the surface of the test object may be incident into the multi capillary tube and divided along the path formed by each capillary tube. .
이때, 각각의 경로를 따라 진행하는 반사광은 상기 대응되는 존 플레이트에 수직방향으로 조사되는 것이 바람직하다.In this case, the reflected light traveling along each path is preferably irradiated in the vertical direction to the corresponding zone plate.
한편, 상기 존플레이트는 초점이 상이한 복수개의 2차원 이미지를 상기 영상검출기에 결상하며, 상기 영상검출기는 상기 복수개의 2차원 이미지를 이용하여 입체적 형상을 획득하도록 구성할 수도 있다.Meanwhile, the zone plate may form a plurality of two-dimensional images having different focal points in the image detector, and the image detector may be configured to acquire a three-dimensional shape using the plurality of two-dimensional images.
이 경우, 상기 존 플레이트는 초점 거리가 서로 다른 회절격자를 포함하는 존 플레이트 더블릿(Zone plate doublet)으로 구성할 수 있다.In this case, the zone plate may be configured as a zone plate doublet including diffraction gratings having different focal lengths.
아니면, 상기 존 플레이트는 회절되지 않고 투과하는 광과 회절되면서 투과하는 광에 대하여 0.5π의 위상차를 발생시키는 제니크 존 플레이트(Zernike zone plate)로 구성되는 것도 가능하다.Alternatively, the zone plate may be configured as a Zernike zone plate which generates a phase difference of 0.5π with respect to the light transmitted while being diffracted without being diffracted.
또는 상기 존 플레이트의 전방에는 상기 존 플레이트를 통과한 반사광의 위 상차를 유도하는 위상판(Phase plate)을 구비할 수도 있다.Alternatively, a phase plate may be provided in front of the zone plate to induce a phase difference of reflected light passing through the zone plate.
나아가, 상기 존 플레이트는 상기 반사광이 조사되는 방향과 경사지도록 형성된 회절격자를 구비하는 볼륨 존 플레이트(Volume zone plate)로 구성되는 것도 가능하다.Further, the zone plate may be configured as a volume zone plate having a diffraction grating formed to be inclined with the direction in which the reflected light is irradiated.
한편, 본 발명에서 사용되는 광원은 10∼15nm 범위의 전자기파를 조사하는 것이 바람직하다.On the other hand, the light source used in the present invention is preferably irradiated with electromagnetic waves in the range of 10 to 15nm.
본 발명에 의할 경우, 확대된 이미지를 통하여 피검사체 표면의 결함을 검사하는 것이 가능한 바, 결함을 검사하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그리고, 구역별로 분할하여 각각 이미지 확대가 이루어지는 바, 이미지 왜곡이 현저하게 감소하여 용이하게 검사를 진행할 수 있다.According to the present invention, it is possible to inspect the defect on the surface of the inspected object through the enlarged image, thereby reducing the time required for inspecting the defect. In addition, since the image is divided and divided into zones to enlarge the image, the image distortion is significantly reduced, so that the inspection can be easily performed.
이하에서는 첨부된 도면을 이용하여, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 표면 결함 검사장치를 구체적으로 설명하도록 한다. 본 실시예에서는 본 발명을 설명하기 위해 반도체 기판에 형성된 패턴을 검사하는 패턴 결함 검사장치를 일 예로 설명하고자 한다. 다만, 본 발명이 기판의 패턴 결함 검사장치에 한정되는 것은 아니며, 기판의 표면에 형성된 기타 결함에 대한 검사, 리스크래피용 마스크의 패턴 검사, LCD 등의 액정표시장시의 패턴 검사 등에 널리 이용될 수 있다. 이 이외에도 광파를 반사시켜 형상 이미지를 파악하는 각종 검사장치에 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.Hereinafter, a surface defect inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present exemplary embodiment, a pattern defect inspection apparatus for inspecting a pattern formed on a semiconductor substrate will be described as an example. However, the present invention is not limited to the pattern defect inspection apparatus of the substrate, and may be widely used for inspecting other defects formed on the surface of the substrate, inspecting the pattern of the mask for risk repetition, and inspecting the pattern during liquid crystal display such as LCD. have. In addition to the above, it will be apparent that the light beam can be applied to various inspection apparatuses for identifying shape images by reflecting light waves.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 패턴 결함 검사장치의 내부구성을 도시한 개략도이다. 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 패턴 결함 검사장치를 더욱 구체적으로 설명한다.1 is a schematic diagram showing an internal configuration of a pattern defect inspection apparatus according to a first preferred embodiment of the present invention. The pattern defect inspection apparatus according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 1.
본 실시예의 패턴 결함 검사장치는 광원(10), 상기 광원(10)에서 조사된 광이 상기 스테이지(30)로 진행하는 경로를 형성하는 조명 광학계(20), 패턴(미도시)이 형성된 기판(31) 등이 안착되는 스테이지(30) 및 상기 기판(31)에서 반사되는 광을 결상하여 패턴의 이미지를 획득하는 결상 광학계(100)를 포함하여 구성된다.The pattern defect inspection apparatus of the present embodiment includes a
광원(10)은 기판(31)에 형성된 패턴의 이미지 정보를 전달하기 위한 광을 조사한다. 이때, 광원(10)은 수 나노미터 대의 노드로 이루어지는 패턴들까지도 검사가 가능할 수 있도록 극자외선(EUV, extreme Ultraviolet), 을 조사하도록 구성될 수 있다. 레이저 조사 플라즈마(laser produced plasma)나 방전 여기 플라즈마(discharge produced plasma) 등을 이용하여 광을 발생하는 것이 가능하다. 그리고, 타겟(target) 물질로서는 Sn 또는 Xe 등을 사용할 수 있다. The
이로 인해, 광원(10)에서 발생되는 광파는 10∼15nm 범위의 파장을 갖을 수 있고, 바람직하게는 13.5nm의 파장을 갖는 극자외선일 수 있다. 그리고, 평균 레이저 펄스 에너지는 0.1∼1 mJ, 반복률은 1∼10Hz이고, 스펙트럼 대역의 분해능은 1×10- 4이하의 범위를 갖을 수 있다.For this reason, the light waves generated by the
광원(10)에서 조사된 광은 조명 광학계(20)를 통하여 스테이지(30) 방향으로 진행한다. 조명 광학계(20)는 광원(10)에서 조사된 광을 집광시켜 기판(31)의 패턴 으로 입사시키는 것이 바람직하다. 기판(31)에 입사되는 입사광이 집광되는 정도가 높을수록, 선명한 해상도의 패턴 이미지 정보를 획득할 수 있기 때문이다. 본 실시예에서는 집광 광학계의 일예로서, 슈바르트실트(Schwarzchild) 광학계를 포함하여 구성된다. 따라서, 광원(10)에서 조사된 입사광은 조명 광학계(20)를 통과하면서 집광이 이루어진 상태로 기판(31) 상에 조사될 수 있다.The light irradiated from the
스테이지(30)는 본 실시예의 피검사체인 기판(31)을 안착시키는 구성으로, 기판(31)은 상기 스테이지(30)에 안착된 상태로 고정된다. 따라서, 광원(10)에서 조사된 입사광은 상기 기판(31) 방향으로 입사되어 패턴이 형성된 기판(31)에 의해 반사되어, 반대 방향으로 진행된다.The
이때, 스테이지(30)는 안착된 기판(31)의 위치를 미세하게 조절할 수 있도록 별도의 구동부(미도시)를 구비할 수 있다. 그리고, 스테이지(30)는 구동부에 의해 수평 또는 수직 방향으로 이동하거나, 경사도가 조절될 수 있도록 구성될 수 있다. 이 경우, 해당 구역의 패턴 검사가 완료되면 광원(10) 및 기타 광학계의 위치를 조절하지 않고, 스테이지(30) 위치를 조절하여 기판(31)의 다음 검사 구역의 패턴 검사를 수행할 수 있다.In this case, the
기판(31)으로부터 반사된 반사광은 기판(31)의 패턴에 대한 이미지 정보를 포함한 상태로 반사되고, 이후 결상 광학계(100)를 통과하면서 결상이 이루어진다. 구체적으로, 광원(10)으로부터 조사된 광이 기판(31)으로부터 반사되면, 상기 반사광은 결상 광학계(100)를 통과하면서 복수개의 경로로 분할하여 진행되며, 각각의 경로를 진행하는 반사광을 확대 결상시키는 광학기기를 통과하면서 영상 검출 기(130)에 결상되는 구조이다. 이하에서는, 도 2 내지 도 6을 참고하여 본 발명에 따른 결상 광학계(100)를 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.The reflected light reflected from the
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 확대도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 결상 광학계(100)는 복수개의 경로를 형성하는 다중 모세관(110) 및 각각의 경로를 진행하는 반사광을 확대 결상시키는 존 플레이트(121)를 포함하여 구성될 수 있다. 2 is an enlarged view illustrating an enlarged portion A of FIG. 1. As shown in FIG. 2, the imaging
즉, 본 발명에서 광을 확대 결상시킨다는 것은 집광된 광이 초점거리를 지나면서 자연스럽게 확대되는 것뿐만 아니라, 확대 결상을 위한 별도의 광학기기를 더 포함하는 것을 의미한다. 따라서, 본 실시예에서는 확대 결상을 위한 광학기기로서 존 플레이트(121)를 이용할 수 있다. 이 경우, 짧은 광학계의 길이로도 원하는 만큼의 확대 결상을 이룰 수 있어, 작은 규모의 검사장치를 구성하는 것이 가능하다.That is, in the present invention, expanding and magnifying the light means not only naturally expanding the focused light while passing the focal length, but also including an additional optical device for expanding the imaging. Therefore, in the present embodiment, the
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 복수개의 존 플레이트(121)가 형성된 존 플레이트 어레이(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 각각의 존 플레이트(121)는 반사광이 진행하는 복수개의 경로에 각각 대응되도록 병렬적으로 위치할 수 있다. 따라서, 복수개의 경로로 나뉘어 진행하는 반사광은 해당 경로에 대응되는 존 플레이트(121)를 통과하면서 각각 확대 결상이 이루어질 수 있다. 이 경우, 하나의 반사광을 일체로 확대 결상 시킬 때에 비해, 확대 결상으로 인한 이미지의 왜곡을 감소시킬 수 있다.As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a
각각의 경로를 따라 진행하던 반사광은 각각의 존 플레이트(121)을 통과하면서 상기 영상 검출기(130)에 결상된다. 본 실시예에서는 영상 검출기(130)로서 CCD 센서를 이용하여 구성할 수 있다.The reflected light traveling along each path passes through each
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 CCD 센서로 구성되는 복수개의 영상 검출기(130)가 구비되며, 각각의 영상 검출기(130)는 반사광이 진행하는 각각의 경로에 대응되도록 설치될 수 있다. 따라서, 해당 경로를 따라 진행하는 반사광은 대응되는 존 플레이트(121)를 통과하여 해당 영상 검출기(130)에 결상될 수 있다.As shown in FIG. 1, a plurality of
만약, 이미지가 결상되는 영상검출기가 하나의 CCD 센서로 구성되는 경우, CCD 센서의 크기를 확대시키는 데에는 한계가 있는 바, 충분히 확대된 이미지를 획득하는 것이 곤란할 수 있다. 또한, CCD 센서를 충분한 크기로 구성할 수 있다고 하더라도, 비용이 크게 증가할 우려가 있다. 따라서, 본 실시예와 같이 복수개의 CCD 센서를 이용하여 복수개의 영상 검출기(130)를 구성하고, 반사광을 구역별로 분할한 후 독립적으로 확대하여 각각의 영상 검출기(130)에 결상시키는 것이 바람직하다.If the image detector in which an image is imaged is composed of a single CCD sensor, there is a limit in enlarging the size of the CCD sensor. Therefore, it may be difficult to obtain a sufficiently enlarged image. In addition, even if the CCD sensor can be configured with a sufficient size, there is a concern that the cost will increase significantly. Therefore, it is preferable to configure the plurality of
이처럼 본 발명에 의할 경우, 확대 결상되는 이미지의 크기에 제한을 받지 않을 수 있고, 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 대단위 면적의 CCD 센서를 이용하여 이미지 정보를 처리하는 것에 비해, 각각의 CCD 센서에서 해당 이미지에 대한 처리가 병렬적으로 이루어지는 바 처리 속도를 월등히 개선하는 것이 가능하다.As such, according to the present invention, the size of the image to be enlarged and imaged may not be limited, and the cost may be reduced. In addition, as compared to processing image information using a large-area CCD sensor, the processing speed of the image can be improved in parallel in each CCD sensor.
이하에서는, 본 실시예의 결상 광학계를 구성하는 구성요소에 대하여 간략하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the components constituting the imaging optical system of the present embodiment will be briefly described.
도 3은 일반적인 존 플레이트의 형상을 도시한 것이고, 도 4는 존 플레이트에 의해서 확대 결상되는 원리를 도시한 개략도이다.FIG. 3 shows the shape of a general zone plate, and FIG. 4 is a schematic diagram showing the principle of enlarged image formation by the zone plate.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 반사광을 확대 결상시키기 위한 별도의 광학기기를 구비하고, 본 실시예에서는 일 예로서 존 플레이트를 이용하여 구성하고 있다.As described above, in the present invention, another optical device for expanding and forming the reflected light is provided. In this embodiment, the zone plate is used as an example.
존 플레이트(121)의 일반적인 원리는 복수개의 회절격자가 동심원을 형성하면서 이루어진 구성이다.(도 3b 참조) 그리고, 각각의 회절격자(121a) 사이에서는 동심원 형상의 개구된 창(121b)이 반복적으로 형성되며, 빛이 개구된 창(121b)을 통과하면서 회절이 발생한다. 이때, 상기 인접한 창(121b)을 통과하는 광이 상호간에 보강간섭이 발생할 수 있도록, 각 회절격자(121a)의 간격 및 두께를 설계하는 것이 바람직하다. (도 3a 참조)A general principle of the
여기서, 존 플레이트(121)를 통과하는 광은 광축 방향 뿐만 아니라 광축과 경사진 방향으로 진행하는 것도 가능하다. 따라서, 존 플레이트(121)는 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 역할을 동시에 수행하면서 빔을 집속하거나 확대시킬 수 있다.Here, the light passing through the
이때, 존 플레이트(121)의 각각의 회절격자(121a)는 입사되는 광을 차단하거나 위상반전을 유도할 수 있다. 일반적으로 위상 존 플레이트(Phase zone plate)가 진폭 존 플레이트(Amplitude zone plate)보다 집광 효율이 높으므로 이를 활용하며, π와 0ㅀ의 위상반전을 번갈아 가지는 동심원의 구조로서 각 회절격자의 반지름은 초점에서 보강간섭을 일으키도록 결정될 수 있다.In this case, each of the
도 4에 도시된 바와 같이, 존 플레이트(121)는 전술한 성질을 이용하여 이를 통하는 광을 확대 결상하는 것이 가능하다. 샘플과 존 플레이트 사이의 거리를 a, 존 플레이트와 결상면 사이의 거리를 b, 초점거리를 f라고 하면,가 되고, 이미지 확대 비율 가 될 수 있는 것이다. 통상적인 존 플레이트는 지름이 약 0.5mm, 최외곽의 폭은 약 10∼100nm이며, 초점거리는 2mm 내외로서 통상적으로 480배 이상으로 확대 결상하는 것이 가능하다. As shown in FIG. 4, the
따라서, 기판(31)으로부터 반사된 반사광이 진행되는 경로에 존 플레이트(121)를 설치하여, 반사광을 확대 결상시킬 수 있다. 이때, 복수개의 경로로 나뉘어 진행하는 반사광은 대응되는 존 플레이트(121)를 수직 방향으로 통과할 수 있도록 각각 입사되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예의 결상 광학계(100)는 반사광이 진행하는 복수개의 경로를 형성하면서, 각각의 경로를 통과하는 반사광을 존 플레이트(121)에 수직 방향으로 입사시킬 수 있도록 다중 모세관(110)을 이용하여 구성할 수 있다.Therefore, the
도 5는 일반적인 다중 모세관의 단면을 도시한 단면도이고, 도 6은 다중 모세관의 각 경로를 따라 빛이 진행하는 원리를 도시한 개략도이다.5 is a cross-sectional view showing a cross section of a general multiple capillary tube, and FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a principle of light traveling along each path of the multiple capillary tube.
도 5에 도시된 바와 같이, 일반적인 다중 모세관(110)은 광이 통과할 수 있는 복수개의 모세관(111)으로 구성된다. 그리고, 다중 모세관(110)이 밀집 형성되어 있는 일단(110a)으로 광이 유입되면, 각각의 모세관이 형성하는 경로를 따라 분리되어 진행할 수 있다. 따라서, 일 방향으로 진행하던 광은 다중 모세관(110)에 유입되면서 각각의 모세관(111)에 의해 형성되는 경로를 따라 서로 다른 경로를 따라 진행된다.As shown in FIG. 5, the general multiple
도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 모세관(111)은 내측에 중공 형상의 경로가 형성된 유리관으로 구성될 수 있다. 따라서, 반사광이 임계각 이하의 각도로 입사하면, 모세관(111) 내측에서 전반사를 일으키면서 진행하게 된다.As shown in FIG. 6, each
본 실시예의 다중 모세관(110)은 반사광이 기판(31)으로부터 반사되는 위치에 인접하도록 설치될 수 있다.(도 2 참조) 이때, 상기 기판(31)과 인접한 위치에서는 각각의 모세관(111) 단부가 밀집되어 형성되는 바, 반사광은 모든 모세관(111)으로 각각 분리되어 입사될 수 있다. 그리고 각각의 모세관(111)은 존 플레이트 어레이(120)가 설치된 위치까지 반사광이 진행하는 복수개의 경로를 형성한다. 이때, 존 플레이트 어레이(120)에 인접한 각각의 모세관(111) 단부는 각각의 존 플레이트(121)와 수직 방향을 향하도록 설치되는 것이 바람직하다. 따라서, 각각의 모세관(111) 내측에서 전반사 되며 진행되는 반사광은, 상기 모세관을 통과한 후 대응되는 존 플레이트(121)에 수직으로 입사하는 것이 가능하다.The
전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 반사광을 구역별로 분리하여 진행할 수 있도록 다중 모세관(110)을 이용하여 구성하였다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 구성요소를 이용하여 복수개의 광경로를 구성하는 것도 가능하다.As described above, in the present embodiment, the
다른 일 예로서, 복수개의 마이크로 미러(211)를 구비하는 마이크로 미러 어레이(210)를 이용하여 반사광의 경로를 분할할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 반사광이 기판(31)으로부터 반사되어 진행하는 경로상에 마이크로 미러 어레이(210)를 배치한다. 반사광은 상기 마이크로 미러 어레이(210)로 조사되어, 복수개의 마이크로 미러(211)에 의해 반사가 이루어질 수 있다.As another example, the path of the reflected light may be divided using the
이때, 각각의 마이크로 미러 어레이(210)는 서로 다른 위치에서 반사광을 반사시킨다. 나아가, 각각의 마이크로 미러(211)는 개별적으로 경사도를 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 기판(31)에서 입사되는 반사광은 복수개의 마이크로 미러(211)에 각각 나뉘어 조사되며, 해당 마이크로 미러(211)의 위치 및 경사각에 의해 서로 다른 방향으로 반사된다. 그리고, 복수개의 경로로 분할되어 진행하는 반사광은 각각 대응되는 존 플레이트(121)로 입사하여 확대 결상이 이루어질 수 있다.At this time, each
도 7에서는 구체적으로 도시하지 않았으나, 반사광이 마이크로 미러(211)에서 반사되어 진행하는 경로 상에는, 반사광의 진행 방향 등을 조절할 수 있는 별도의 광학기기를 추가적으로 배치하는 것도 가능하다. 따라서, 이를 이용하여 대응되는 존 플레이트(121)에 수직 방향으로 입사되도록 경로를 제어할 수 있다.Although not specifically illustrated in FIG. 7, an additional optical device may be additionally disposed on the path where the reflected light is reflected by the
이와 같이, 본 발명은 다양한 방법을 이용하여 기판(31)에서 반사되는 반사광의 경로를 복수개로 분할하고, 각각을 확대 결상시켜 대응되는 영상 검출기(130)에서 이미지를 획득하는 것이 가능하다. 이 경우, 복수개의 영상 검출기(130)를 구비하여 처리 속도가 개선되며, 반사광을 분할하여 각각 확대 결상이 이루어지는바 용이하게 검사를 수행할 수 있다.As described above, the present invention may divide the paths of the reflected light reflected from the
이하에서는, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 제2 실시예를 설명하도록 한다. 다만, 전술한 실시예와 유사한 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며, 중복된 설명을 피하기 위하여 공통되는 내용에 대한 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, a second preferred embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. 8. However, the same name and the same reference numerals are used for similar configurations to the above-described embodiment, and descriptions of common contents will be omitted in order to avoid duplicate descriptions.
본 실시예에서는 전술한 실시예와 마찬가지로 광원(10)에서 조사되는 광이 기판(31)상에서 반사되면, 반사광이 분할되어 복수개의 영상 검출기(130)에 확대 결상되는 방식으로 패턴의 결함을 검사할 수 있다. 다만, 전술한 실시예에서는 영상 검출기(130)에서 하나의 이미지만을 획득하였던 것에 비하여, 본 실시예에서는 각각의 영상 검출기(130)에서 두 개 이상의 이미지를 획득할 수 있도록 구성하는 것이 가능하다. 이를 위해, 전술한 실시예에서는 일반적인 존 플레이트를 이용하여 구성하였던 것에 비해, 본 실시예에서는 특수한 형태의 존 플레이트를 이용할 수 있다.In the present exemplary embodiment, when the light emitted from the
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 존 플레이트 더블릿 및 이에 의한 영상이미지를 도시한 도면이다. 도 8의 a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 반사광을 확대 결상하기 위하여 존 플레이트 더블릿(Zone plate doublet)(320)을 이용하여 구성할 수 있다. 여기서, 존 플레이트 더블릿은 중심점이 서로 다른 두 개의 존 플레이트(ZP1, ZP2)가 조합된 구성이다.FIG. 8 is a view showing a zone plate doublet and a video image according to a second preferred embodiment of the present invention. As shown in a of FIG. 8, in the present embodiment, a zone plate doublet 320 may be used to enlarge and reflect the reflected light. Here, the zone plate doublet has a configuration in which two zone plates ZP1 and ZP2 having different center points are combined.
존 플레이트 더블릿(320)을 통과하는 반사광은 회절이 발생되는 위치에 따라 서로 다른 초점위치(O1, O2)를 갖는다. 따라서 도 8에 도시된 바와 같이, 영상검출기에는 상이한 두 개의 이미지가 결상될 수 있다.The reflected light passing through the zone plate doublet 320 has different focal positions O1 and O2 depending on the position where diffraction occurs. Therefore, as shown in FIG. 8, two different images may be formed in the image detector.
이와 같이, 소정 구역의 패턴 이미지 정보를 수반하는 하나의 반사광은 서로 다른 복수개의 이미지로 결상될 수 있다. 이때, 영상검출기는 상기 복수개의 이미지를 처리하여, 패턴의 이미지를 입체 이미지로 형성시키는 것이 가능하다. 따라서, 입체 이미지를 이용하여 용이하게 패턴의 결함을 검사할 수 있다. (도 8의 b참조)As described above, one reflected light accompanying the pattern image information of the predetermined area may be formed into a plurality of different images. In this case, the image detector may process the plurality of images to form a three-dimensional image of the pattern. Therefore, the defect of the pattern can be easily inspected using the three-dimensional image. (See b of FIG. 8)
본 실시예에서는 하나의 반사광을 이용하여 복수개의 상이한 이미지를 획득하기 위하여 존 플레이트 더블릿(320)을 이용하였으나, 이 이외에도 다른 형태의 존 플레이트를 이용하여 구성하는 것이 가능하다.In the present exemplary embodiment, the zone plate doublet 320 is used to acquire a plurality of different images by using one reflected light. However, the zone plate doublet 320 may be configured using another zone plate.
다른 예로서, 도 9에 도시된 바와 같이 결상 광학계가 별도의 위상판(422)을 포함하여 구성하는 것도 가능하다. 도 9의 a에 도시된 바와 같이, 존 플레이트(421)의 후방 초점면(back focal plane) 상에 위상판(422)을 설치할 수 있다. 이 경우, 편향된 빔만이 초점이 맞추어지게 되고, 이렇게 위상판(422)을 통과한 반사광은 상기 위상판에 의하여 기준광에 비해 1/4파장만큼의 위상차가 발생하게 되어, 이미지 콘트라스트를 증가시킬 수 있다.(도 9의 b 참조)As another example, as shown in FIG. 9, the imaging optical system may include a
또 다른 예로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제니크 존 플레이트(Zernike zone plate)를 이용할 수도 있다. 여기서, 제니크 존 플레이트는 회절되지 않은 상태로 존 플레이트를 통과하는 광과 회절되면서 통과하는 광에 대하여 0.5π의 위상차를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이를 이용하여 이미지 콘트라스트를 개선할 수 있다.As another example, as illustrated in FIG. 10, a Zernike zone plate may be used. Here, the Zenique zone plate may generate a phase difference of 0.5π with respect to the light passing through the zone plate and diffracted with the light passing through the zone plate. Thus, this can be used to improve image contrast.
이 이외에도, 이미지의 해상도를 증가시키기 위하여 다른 형태의 존 플레이 트를 이용하여 구성하는 것도 가능하다. 일예로서, 도 11에서는 볼륨 존 플레이트(Volume zone plate)의 여러 예를 도시하고 있다. 여기서, 볼륨 존 플레이트는 회절격자가 형성된 방향이, 광축과 소정 각도 경사지도록 형성된 구성이다.In addition to this, other types of zone plates may be used to increase the resolution of the image. As an example, FIG. 11 illustrates various examples of volume zone plates. Here, the volume zone plate has a configuration in which the direction in which the diffraction grating is formed is inclined at a predetermined angle with the optical axis.
기존의 존 플레이트를 이용하는 경우, 해상도를 개선하기 위해서는 최외각의 폭을 20 nm이하로 축소해야 하므로 제작이 용이한 단점이 있었다. 다만, 전술한 볼륨 존 플레이트를 이용하여 종횡비(aspect ratio)를 20:1 까지 증가시켜 회절의 차수를 높일 수 있고, 회절의 차수를 높이게 되면 해상도를 높이는 것이 가능하다. 이처럼, 광축에 대하여 회절격자가 경사진 볼륨 존 플레이트는 일반적인 존 플레이트에 비하여 회절 효율이 50% 이상 증가하므로 해상도가 개선된 패턴 이미지를 획득하는 것이 가능하다.In the case of using the existing zone plate, in order to improve the resolution, since the outermost width should be reduced to 20 nm or less, it was easy to manufacture. However, by using the above-described volume zone plate, the aspect ratio can be increased to 20: 1 to increase the order of diffraction, and the resolution can be increased by increasing the order of diffraction. As described above, the volume zone plate inclined by the diffraction grating with respect to the optical axis has a 50% or more increase in diffraction efficiency compared to a general zone plate, thereby obtaining a pattern image having improved resolution.
이처럼, 본 발명에 의할 경우, 피검사체의 표면으로부터 반사되면서 표면의 이미지 정보를 수반한 반사광을 분할하여, 이를 각각 확대 결상시켜 표면의 상태 및 결함의 유무 등을 검사하는 것이 가능하다. 나아가, 다양한 형태의 존 플레이트를 이용하여 식별이 용이한 표면 3차원 이미지를 획득해 표면의 결함을 검사할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to inspect the state of the surface and the presence or absence of defects by dividing the reflected light with the image information of the surface while reflecting it from the surface of the inspected object. Further, by using various types of zone plates, it is possible to inspect surface defects by obtaining a three-dimensional image for easy identification.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 표면 결함 검사장치의 내부구성을 도시한 개략도,1 is a schematic diagram showing the internal configuration of a surface defect inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 확대도,2 is an enlarged view illustrating an enlarged portion A of FIG. 1;
도 3는 일반적인 존 플레이트의 단면 및 형상을 도시한 도면,3 is a view showing a cross section and a shape of a general zone plate,
도 4는 존 플레이트에 의해서 확대 결상되는 원리를 도시한 개략도,4 is a schematic diagram showing the principle of enlarged image formation by the zone plate,
도 5는 일반적인 다중 모세관의 단면을 도시한 단면도,5 is a cross-sectional view showing a cross section of a general multiple capillary tube,
도 6은 다중 모세관의 각 경로를 따라 빛이 진행하는 원리를 도시한 개략도,6 is a schematic diagram showing the principle of light traveling along each path of multiple capillaries;
도 7은 다른 실시예에 따른 결상 광학계를 도시한 개략도,7 is a schematic diagram showing an imaging optical system according to another embodiment;
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예의 존 플레이트 더블릿 및 이에 의한 영상이미지를 도시한 도면,8 is a view showing a zone plate doublet and a video image thereby according to a second embodiment of the present invention;
도 9는 위상판을 포함한 결상 광학계 및 이에 의한 영상이미지를 도시한 도면,9 is a view showing an imaging optical system including a phase plate and an image image thereby;
도 10은 제니크 존 플레이트를 이용한 결상 광학계에 의해 획득된 영상이미지를 도시한 도면, 그리고,10 is a view showing an image image obtained by the imaging optical system using the jennik zone plate, and
도 11에서는 다양한 볼륨 존 플레이트의 단면을 도시한 단면도이다.11 is a cross-sectional view showing a cross section of various volume zone plates.
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