KR20170046857A - 검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents

검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170046857A
KR20170046857A KR1020150146727A KR20150146727A KR20170046857A KR 20170046857 A KR20170046857 A KR 20170046857A KR 1020150146727 A KR1020150146727 A KR 1020150146727A KR 20150146727 A KR20150146727 A KR 20150146727A KR 20170046857 A KR20170046857 A KR 20170046857A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
image
reflected light
aperture
light
Prior art date
Application number
KR1020150146727A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102368587B1 (ko
Inventor
박상봉
전병환
김광수
김영덕
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020150146727A priority Critical patent/KR102368587B1/ko
Priority to US15/247,537 priority patent/US10489902B2/en
Publication of KR20170046857A publication Critical patent/KR20170046857A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102368587B1 publication Critical patent/KR102368587B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/0008—Industrial image inspection checking presence/absence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95623—Inspecting patterns on the surface of objects using a spatial filtering method
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/0095—Relay lenses or rod lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0988—Diaphragms, spatial filters, masks for removing or filtering a part of the beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/001—Industrial image inspection using an image reference approach
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67276—Production flow monitoring, e.g. for increasing throughput
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/90—Arrangement of cameras or camera modules, e.g. multiple cameras in TV studios or sports stadiums
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20212—Image combination
    • G06T2207/20224—Image subtraction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

본 발명은 검사 장치 및 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템을 개시한다. 그의 장치는, 기판 상에 입사광을 제공하는 광원과, 기판 상에서 반사되는 반사 광을 수광하는 오브젝티브와, 오브젝티브 상에 배치된 광 분배 유닛과, 광 분배 유닛 양측의 제 1 및 제 2 광 센서들과, 제 1 광 센서와 광 분배 유닛 사이 및 제 2 광 센서와 광 분배 유닛 사이에 배치되어 반사 광을 다른 모양으로 투과시키는 제 1 및 제 2 공간 필터들을 포함한다.

Description

검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법{inspection apparatus, semiconductor device manufacturing system including the same, and semiconductor device manufacturing method}
본 발명은 반도체 소자의 제조 시스템 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상의 불량을 검출하는 검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 정보통신기기(telecommunications equipment)의 핵심 부품으로 사용되고 있다. 정보통신분야의 급진적인 발달에 따라, 반도체 소자의 고성능화 및 고집적화는 가속화되고 있다. 더불어, 반도체 소자의 제조 공정들은 보다 정밀하게 제어되고 있다. 그럼에도 불구하고, 반도체 제조 장치들의 생산 수율은 쉽게 개선되지 않고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 불량을 실시간으로 검출할 수 있는 검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 싱글 스캔으로 불량을 검출할 수 있는 검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 검사 장치를 개시한다. 그의 장치는 기판이 제공되는 스테이지; 상기 기판 상에 입사 광을 제공하는 광원 유닛; 상기 기판으로부터 반사되는 반사 광을 수광하는 오브젝티브; 상기 오브젝티브 상에 배치되고, 수광된 상기 반사 광을 분할하는 광 분배 유닛; 상기 광 분배 유닛의 양측에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 검출하는 제 1 및 제 2 광 센서들; 및 상기 제 1 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이 및 제 2 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 서로 다른 모양으로 투과하는 제 1 및 제 2 공간 필터들을 각각 구비하는 제 1 및 제 2 공간 필터 유닛들을 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 반도체 소자의 제조 시스템은, 기판의 단위 제조 공정을 수행하는 단위 제조 장치; 및 상기 기판 처리 장치와 이격하여 배치되고, 상기 기판을 검사하는 검사 장치를 포함한다. 여기서, 상기 검사 장치는: 기판이 제공되는 스테이지; 상기 기판 상에 입사 광을 제공하는 광원 유닛; 상기 기판으로부터 반사되는 반사 광을 수광하는 오브젝티브; 상기 오브젝티브 상에 배치되고, 수광된 상기 반사 광을 분할하는 광 분배 유닛; 상기 광 분배 유닛의 양측에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 검출하는 제 1 및 제 2 광 센서들; 및 상기 제 1 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이 및 제 2 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 서로 다른 모양으로 투과하는 제 1 및 제 2 공간 필터들을 각각 구비하는 제 1 및 제 2 공간 필터 유닛들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 검사 장치는, 기판 상에 입사 광을 제공하는 광원 유닛; 상기 기판으로부터 반사되는 반사 광을 검출하는 제 1 및 제 2 광 센서들; 및 상기 제 1 광 센서와 상기 기판 사이 및 제 2 광 센서와 상기 기판 사이에 각각 배치되고, 상기 반사 광을 서로 다른 모양으로 투과하는 제 1 및 제 2 공간 필터들을 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 검사 장치는, 기판 상에 입사 광을 제공하는 광원 유닛; 상기 기판으로부터 반사되는 반사 광을 수광하는 오브젝티브; 및 상기 오브젝티브 상에 배치되고, 수광된 상기 반사 광을 분할하는 광 분배 유닛; 상기 광 분배 유닛의 양측에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 검출하는 제 1 및 제 2 광 센서들; 및 상기 제 1 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이 및 제 2 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 투과시키는 서로 다른 모양의 제 1 및 제 2 어퍼쳐들을 갖는 제 1 및 제 2 공간 필터들을 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 제 N 기판 상의 반도체 소자의 단위 제조 공정을 단위 제조 장치로 수행하는 단계; 상기 제 N 기판의 상부 면을 검사 장치로 검사하는 단계; 및 상기 검사 장치를 통해 획득되는 불량 패턴 이미지가 있는지를 판별하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 검사 장치는: 기판이 제공되는 스테이지; 상기 기판 상에 입사 광을 제공하는 광원 유닛; 상기 기판으로부터 반사되는 반사 광을 수광하는 오브젝티브; 상기 오브젝티브 상에 배치되고, 수광된 상기 반사 광을 분할하는 광 분배 유닛; 상기 광 분배 유닛의 양측에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 검출하는 제 1 및 제 2 광 센서들; 및 상기 제 1 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이 및 제 2 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 서로 다른 모양으로 투과하는 제 1 및 제 2 공간 필터들을 각각 구비하는 제 1 및 제 2 공간 필터 유닛들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 검사 장치는 반사 광을 제 1 및 제 2 광 센서들에 각각 서로 다른 모양으로 투과하는 제 1 및 제 2 결상 공간 필터 유닛들을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 광 센서들은 기판 표면의 제 1 및 제 2 이미지들을 반사 광의 싱글 스캔으로 각각 검출할 수 있다. 검사 장치의 제어 부는 제 1 및 제 2 이미지들의 차이에 따른 불량 이미지를 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 구비한 반도체 소자의 제조 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 검사 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 조명 공간 필터를 보여주는 평면도이다
도 4는 도 2의 제 1 결상 공간 필터의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 제 1 결상 공간 필터와 반사 광을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2의 제 2 결상 공간 필터의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 6의 제 2 결상 공간 필터와 반사 광을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 1의 단위 제조 장치에 의해 기판 상에 형성된 패턴들의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 9는 도 2의 제 1 광 센서로부터 검출된 제 1 이미지를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 2의 제 2 광 센서로부터 검출된 제 2 이미지를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 9의 제 1 이미지와 도 10의 제 2 이미지의 차이 이미지에 대응되는 불량 패턴 이미지를 보여준다.
도 12는 도 2의 제 2 결상 공간 필터의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 13은 도 12의 제 3 마스크와 반사 광을 보여주는 도면이다.
도 14는 도 2의 제 2 광 센서로부터 검출된 제 2 이미지를 보여주는 도면이다.
도 15는 도 9의 제 1 이미지와, 도 14의 제 2 이미지의 차이 이미지에 대응되는 불량 패턴 이미지를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 동일한 구성 요소들은 동일한 참조번호를 이용하여 인용될 것이다. 유사한 구성 요소들은 유사한 참조번호들을 이용하여 인용될 것이다. 아래에서 설명될 본 발명에 따른 아날로그-디지털 변환기와, 그것에 의해 수행되는 동작은 예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 구비한 반도체 소자의 제조 시스템(10)을 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 반도체 소자의 제조 시스템(10)은 단위 제조 장치(20) 및 검사 장치(30)를 포함할 수 있다. 단위 제조 장치(20)는 기판(도 2의 W)의 단위 제조 공정을 수행할 수 있다. 검사 장치(30)는 기판(W)을 검사할 수 있다. 일 예에 따르면, 단위 제조 장치(20)와 검사 장치(30)는 일렬로 배치될 수 있다.
단위 제조 장치(20)는 검사 장치(30)의 전단에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 단위 제조 장치(20)는 박막증착설비(22), 포토설비(24), 식각설비(26), 및 세정설비(28)를 포함할 수 있다. 박막증착설비(22)는 박막증착공정을 수행할 수 있다. 포토설비(24)는 포토리소그래피공정을 수행할 수 있다. 식각설비(26)는 기판의 식각공정을 수행할 수 있다. 세정설비(28)는 기판의 세정공정을 수행할 수 있다. 이와 달리, 단위 제조 장치(20)는 이온주입설비, 확산설비, 열처리설비, 및 스토커를 포함할 수 있다.
검사 장치(30)는 단위 제조 공정이 완료된 기판(W)의 상부 면을 검사할 수 있다. 검사 장치(30)는 단위 제조 장치(20)의 후단에 배치될 수 있다. 이와 달리, 검사 장치(30)는 단위 제조 공정 중에 기판(W)의 상부 면을 검사할 수 있다. 검사 장치(30)는 단위 제조 장치(20) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 검사 장치(30)는 박막증착설비(22)와 포토설비(24) 사이 및 포토설비(24)와 식각설비(26) 사이에 배치될 수도 있다. 검사 장치(30)는 단위 공정의 정상 유무를 검사할 수 있다. 일 예에 따르면, 검사 장치(30)는 단위 제조 공정의 결과에 대한 정보를 획득할 수 있다.
도 2는 도 1의 검사 장치(30)의 일 예를 보여준다.
도 2를 참조하면, 검사 장치(30)는 광학 검사 장치(optical inspection apparatus)를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 검사 장치(30)는 스테이지(32), 광원 유닛(40), 오브젝티브(50), 광 분배 유닛(60), 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64), 제 1 및 제 2 결상 공간 필터 유닛들(70, 80), 그리고, 제어 부(90)을 포함할 수 있다.
스테이지(32)는 기판(W)을 수납할 수 있다. 광원 유닛(40)은 입사 광(34)을 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 오브젝티브(50)는 기판(W)으로부터 반사되는 반사 광(36)을 수광할 수 있다. 광 분배 유닛(60)은 반사 광(36)을 분할시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)은 분할된 반사 광(36)을 검출할 수 있다. 제 1 및 제 2 결상 공간 필터 유닛들(70, 80)은 분할된 반사 광(36)을 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)에 서로 다른 모양으로 투과시킬 수 있다. 제어 부(90)는 투과된 반사 광(36)의 차이에 따른 불량 패턴 이미지를 획득할 수 있다.
스테이지(32)는 오브젝티브(50)의 아래에 배치될 수 있다. 스테이지(32)는 기판(W)을 이동시킬 수 있다. 기판(W)은 입사 광(34) 및 반사 광(36)의 광 축(optical axis, 33)에 교차하는 방향으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 스테이지(32)는 기판(W)을 광 축(33)에 수직한 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 기판(W)은 입사 광(34) 및 반사 광(36)에 의하여 스캐닝될 수 있다.
광원 유닛(40)은 입사 광(34)을 오브젝티브(50)에 제공할 수 있다. 일 예에 따르면, 광원 유닛(40)은 광원(42), 조명 렌즈들(illumination lens, 44), 조명 공간 필터(light spatial filter, 46), 빔 스플리터(48)를 포함할 수 있다. 광원(42)은 입사 광(34)을 생성할 수 있다. 조명 렌즈들(44)은 광원(42)과 빔 스플리터(48) 사이에 배치될 수 있다. 조명 렌즈들(44)은 입사 광(34)을 빔 스플리터(48)로 평행하게 진행시킬 수 있다. 조명 공간 필터(46)는 조명 렌즈들(44)과 빔 스플리터(48) 사이에 배치될 수 있다. 조명 공간 필터(46)는 입사 광(34)의 수차(abberation)을 제거할 수 있다. 이와 달리, 조명 공간 필터(46)는 입사 광(34)의 노이즈를 제거할 수 있다. 빔 스플리터(48)는 오브젝티브(50) 상에 정렬될 수 있다. 빔 스플리터(48)는 입사 광(34)을 오브젝티브(50)로 반사할 수 있다. 입사 광(34)은 오브젝티브(50)를 통해 기판(W) 상에 제공될 수 있다.
도 3은 도 2의 조명 공간 필터(46)를 보여준다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 조명 공간 필터(46)는 제 1 어퍼쳐(43)를 갖는 제 1 마스크(45)를 포함할 수 있다. 제 1 마스크(45)는 투명 기판 상의 크롬을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 마스크(45)는 정사각형 모양을 가질 수 있다. 제 1 어퍼쳐(43)는 제 1 마스크(45) 내에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 어퍼쳐(43)는 입사 광(34)의 빔 사이즈를 결정할 수 있다. 제 1 어퍼쳐(43)는 입사 광(34)의 단면 모양을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 어퍼쳐(43)는 원 모양을 가질 수 있다. 따라서, 입사 광(34)의 단면은 원 모양일 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 오브젝티브(50)는 기판(W) 상에 배치될 수 있다. 오브젝티브(50)는 입사 광(34)을 기판(W)의 상부 면 상에 집중(forcing)시킬 수 있다. 입사 광(34)은 기판(W)의 상부 면에서 반사될 수 있다. 오브젝티브(50)는 반사 광(36)을 수광하여 기판(W)의 상부 면을 확대시킬 수 있다. 기판(W)의 확대 배율은 오브젝티브(50)의 개구수(NA) 및/또는 입사 광(34)의 파장에 의해 결정될 수 있다. 오브젝티브(50)는 반사 광(36)을 평행하게 변환할 수 있다. 반사 광(36)은 빔 스플리터(48)를 투과하여 튜브 렌즈(54)에 제공될 수 있다. 튜브 렌즈(54)는 반사 광(36)을 광 분배 유닛(60)에 결상시킬 수 있다.
광 분배 유닛(60)은 반사 광(36)을 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)의 방향으로 분리할 수 있다. 일 예에 따르면, 광 분배 유닛(60)은 결상된 반사 광(36)을 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)로 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 광 분배 유닛(60)은 제 1 및 제 2 분기 미러들(56, 58)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 분기 미러들(56, 58)은 반사 광(36)의 광 축(33)에 대해 교차될 수 있다. 제 1 분기 미러(56)는 반사 광(36)을 제 1 광 센서(62)의 방향으로 반사할 수 있다. 제 2 분기 미러(58)는 반사 광(36)을 제 2 광 센서(64)의 방향으로 반사할 수 있다. 이와 달리, 광 분배 유닛(60)은 빔 스플리터를 포함할 수도 있다.
제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)은 광 분배 유닛(60)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)은 기판(W)의 이미지 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)의 각각은 CCD(charge coupled device) 촬상 소자(image pickup device) 및/또는 CMOS 촬상 소자를 포함할 수 있다.
제 1 결상 공간 필터 유닛(70)은 광 분배 유닛(60)과 제 1 광 센서(62) 사이에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 결상 공간 필터 유닛(70)은 제 1 결상 공간 필터(72) 및 제 1 릴레이 렌즈들(74)을 포함할 수 있다. 제 1 결상 공간 필터(72)는 제 1 릴레이 렌즈들(74) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 결상 공간 필터(72)는 반사 광(36)의 수차(abberation)을 제거할 수 있다. 이와 달리, 제 1 결상 공간 필터(72)는 반사 광(36)의 노이즈를 제거할 수 있다. 제 1 릴레이 렌즈들(74)은 광 분배 유닛(60)과 제 1 광 센서(62) 사이의 이격 거리를 연장시킬 수 있다. 반사 광(36)은 제 1 릴레이 렌즈들(74) 사이에 평행하게 진행될 수 있다. 이와 달리, 제 1 릴레이 렌즈들(74)은 반사 광(36)의 결상(image)을 반전시킬 수 있다.
도 4는 도 2의 제 1 결상 공간 필터(72)의 일 예를 보여준다.
도 4를 참조하면, 제 1 결상 공간 필터(72)는 제 2 어퍼쳐(71)를 갖는 제 2 마스크(73)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 마스크(73)는 정사각형 모양을 가질 수 있다. 제 2 어퍼쳐(71)는 제 2 마스크(73) 내에 배치될 수 있다. 제 2 어퍼쳐(71)는 광 분배 유닛(60)과 제 1 광 센서(62) 사이의 반사 광(36)의 빔 사이즈를 결정할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 어퍼쳐(71)는 제 1 어퍼쳐(43)와 동일한 모양을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 어퍼쳐(71)는 원 모양을 가질 수 있다. 반사 광(36)의 단면은 원모양일 수 있다. 이와 달리, 제 2 어퍼쳐(71)는 제 1 어퍼쳐(43)와 다른 모양을 가질 수도 있다. 예를 들어, 제 2 마스크(73)는 투명 기판 상의 크롬을 포함할 수 있다.
도 5는 도 4의 제 1 결상 공간 필터(72)와 반사 광(36)을 보여준다.
도 5를 참조하면, 제 1 결상 공간 필터(72)는 광 분배 유닛(60)과 제 1 광 센서(62) 사이의 반사 광(36)의 결상의 각도 성분의 투과 및/또는 흡수를 제어할 수 있다. 일 예에 따르면, 반사 광(36)은 정반사 광(regular reflection light, 35)과 난반사 광(scattered reflection light, 37)을 포함할 수 있다. 정반사 광(35)은 기판(W)의 표면에 단일 방향으로 반사되는 광일 수 있다. 정반사 광(35)은 스넬의 법칙에 따라 서로 동일한 각도의 입사각과 반사각을 가질 수 있다. 예를 들어, 정반사 광(35)은 기판(W)의 상부 면에 수직한 방향으로 반사할 수 있다. 난반사 광(37)은 기판(W)의 표면에 다양한 각도들(various angles)로 반사되는 광일 수 있다. 예를 들어, 난반사 광(37)은 기판(W) 상의 패턴들의 경계면에서 주로 발생될 수 있다. 난반사 광(37)은 기판(W)의 상부 면에 기울어진 방향으로 반사할 수 있다.
일 예에 따르면, 제 1 결상 공간 필터(72)의 제 2 어퍼쳐(71)는 반사 광(36)의 정반사 광(35)과 난반사 광(37)을 모두 투과할 수 있다. 정반사 광(35)은 제 2 어퍼쳐(71)의 중심에 주로 제공될 수 있다. 정반사 광(35)은 제 2 어퍼쳐(71)를 통과할 수 있다. 난반사 광(37)은 제 2 어퍼쳐(71)의 가장자리에 제공될 수 있다. 난반사 광(37)은 제 2 어퍼쳐(71)를 통과할 수 있다. 따라서, 제 1 결상 공간 필터(72)는 반사 광(36)을 모두 투과시킬 수 있다. 이와 달리, 제 1 결상 공간 필터(72)는 정반사 광(35)과 난반사 광(37) 중 어느 하나를 선택적으로 투과시킬 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제 2 결상 공간 필터 유닛(80)은 광 분배 유닛(60)과 제 2 광 센서(64) 사이에 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 결상 공간 필터 유닛(80)은 제 2 결상 공간 필터(82) 및 제 2 릴레이 렌즈들(84)을 포함할 수 있다. 제 2 결상 공간 필터(82)는 제 2 릴레이 렌즈들(84) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 결상 공간 필터(82)는 반사 광(36)의 수차(abberation)을 제거할 수 있다. 이와 달리, 제 2 결상 공간 필터(82)는 반사 광(36)의 노이즈를 제거할 수 있다. 제 2 릴레이 렌즈들(84)은 광 분배 유닛(60)과 제 2 광 센서(64) 사이의 이격 거리를 연장시킬 수 있다. 반사 광(36)은 제 2 릴레이 렌즈들(74) 사이에 평행하게 진행될 수 있기 때문이다. 이와 달리, 제 2 릴레이 렌즈들(84)은 반사 광(36)의 결상을 반전시킬 수 있다.
도 6은 도 2의 제 2 결상 공간 필터(82)의 일 예를 보여준다.
도 6을 참조하면, 제 2 결상 공간 필터(82)는 제 3 어퍼쳐(81)를 갖는 제 3 마스크(83)를 포함할 수 있다. 제 3 어퍼쳐(81)는 광 분배 유닛(60)과 제 2 광 센서(64) 사이의 반사 광(36)의 빔 사이즈를 결정할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 3 어퍼쳐(81)는 제 1 및 제 2 어퍼쳐들(43, 71)과 다른 모양을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 3 어퍼쳐(81)는 링 모양을 가질 수 있다. 제 3 어퍼쳐(81)의 외경은 제 2 어퍼쳐(71)의 직경과 동일할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 3 마스크(83)는 외부 패턴(85)과 내부 패턴(87)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 패턴(85)는 정사각형 모양을 가질 수 있다. 제 3 어퍼쳐(81)와 내부 패턴(87)은 외부 패턴(85) 내에 배치될 수 있다. 제 3 어퍼쳐(81)는 내부 패턴(87)보다 클 수 있다. 내부 패턴(87)은 제 3 어퍼쳐(81) 내에 배치될 수 있다. 내부 패턴(87)은 제 3 어퍼쳐(81)보다 작은 다크 디스크 패턴을 포함할 수 있다. 외부 패턴(85)과 내부 패턴(87)은 투명 기판 상의 크롬을 포함할 수 있다.
도 7은 도 6의 제 2 결상 공간 필터(82)와 반사 광(36)을 보여준다.
도 7을 참조하면, 제 2 결상 공간 필터(82)는 광 분배 유닛(60)과 제 2 광 센서(64) 사이의 반사 광(36)의 결상의 각도 성분의 투과 및/또는 흡수를 제어할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 3 어퍼쳐(81)는 반사 광(36)의 정반사 광(35)을 흡수하고, 난반사 광(37)을 투과할 수 있다. 정반사 광(35)은 제 3 어퍼쳐(81) 중심의 제 3 마스크(83)으로 제공될 수 있다. 제 3 마스크(83)는 정반사 광(35)을 흡수할 수 있다. 난반사 광(37)은 제 3 어퍼쳐(31) 내로 제공될 수 있다. 제 3 마스크(83)는 난반사 광(37)을 통과시킬 수 있다. 제 2 결상 공간 필터(82)는 정반사 광(35)을 제거하고, 난반사 광(37)을 투과시킬 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)은 제 1 및 제 2 결상 공간 필터들(72, 82)을 각각 통과한 반사 광(36)으로부터 서로 다른 이미지들을 검출할 수 있다. 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)은 이미지들을 거의 동시에 검출할 수 있다. 따라서, 이미지들은 반사 광(36)의 싱글 스캔에 의해 검출될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)은 이미지들을 거의 실시간으로 검출할 수 있다.
제어 부(90)는 제 1 및 제 2 광 센서들(62, 64)의 이미지들을 획득할 수 있다. 제어 부(90)는 이미지들을 비교하여 상기 이미지들의 차이 이미지(difference image)을 파악할 수 있다. 예를 들어, 이미지들의 공통적인 이미지는 제거될 수 있다. 이미지들의 차이 이미지는 기판(W) 상의 불량 패턴 이미지일 수 있다. 따라서, 제어 부(90)는 불량 이미지를 실시간으로 획득할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 개념에 따른 반도체 소자의 제조 시스템(10)의 불량 이미지 획득 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 8은 도 1의 단위 제조 장치(20)에 의해 기판(W) 상에 형성된 패턴들(100)의 일 예를 보여준다.
도 8을 참조하면, 패턴들(100)은 정상 패턴들(102)과 불량 패턴(104)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정상 패턴들(102)은 금속 배선들을 포함할 수 있다. 이와 달리, 정상 패턴들(102)은 다각형 블록들을 포함할 수 있다. 정상 패턴들(102)의 각각은 약 수 nm 내지 수십 nm의 폭을 가질 수 있다. 정상 패턴들(102)은 약 수십 nm 내지 수백 nm의 거리만큼 서로 이격될 수 있다. 불량 패턴(104)는 정상 패턴들(102) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 불량 패턴(104)은 정상 패턴들(102) 사이의 브릿지 패턴을 포함할 수 있다. 불량 패턴(104)의 폭은 정상 패턴들(102) 각각의 폭보다 클 수 있다. 불량 패턴(104)은 수십 nm 내지 수백 nm의 폭을 가질 수 있다. 이와 달리, 불량 패턴(104)은 금속 배선들의 단선 부분 및/또는 단락 부분을 포함할 수 있다.
입사 광(34)이 정상 패턴들(102)과 불량 패턴(104)에 제공되면, 정상 패턴들(102)과 불량 패턴(104)은 각각 정반사 광(35)과 난반사 광(37)을 생성할 수 있다. 정반사 광(35)은 정상 패턴들(102) 및 불량 패턴(104)에 수직한 방향으로 진행할 수 있다. 정반사 광(35)은 도 8의 지면 앞(front)으로 진행되는 것으로 표시될 수 있다.
난반사 광(37)은 정상 패턴들(102)과 불량 패턴(104) 각각의 가장자리 및/또는 경계(boundary)에서 주로 발생될 수 있다. 예를 들어, 난반사 광(37)은 정상 패턴들(102)과 불량 패턴(104) 각각의 외곽으로 진행될 수 있다.
도 9는 도 2의 제 1 광 센서(62)로부터 검출된 제 1 이미지(110)를 보여준다.
도 2, 도 5 및 도 9를 참조하면, 제어 부(90)는 제 1 광 센서(62)를 통해 제 1 이미지(110)를 획득할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 이미지(110)는 제 1 정상 패턴 이미지(112)와 제 1 불량 패턴 이미지(114)를 포함할 수 있다. 제 1 정상 패턴 이미지(112)는 정상 패턴들(102)의 정반사 광(35)과 난반사 광(37)으로부터 획득될 수 있다. 정반사 광(35)과 난반사 광(37)의 파장은 정상 패턴들(102)의 폭보다 크고, 정상 패턴들(102) 사이의 거리와 유사할 수 있다. 정반사 광(35)과 난반사 광(37)은 약 400nm 내지 약 700nm의 파장을 가질 수 있다. 정상 패턴들(102) 각각의 폭은 그의 길이에 비해 월등히 작기 때문에 제 1 정상 패턴 이미지(112)는 정상 패턴들(102)을 폭 방향과 거의 상관없이 길이 방향으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제 1 정상 패턴 이미지(112)는 스트라이프 이미지를 포함할 수 있다. 제 1 불량 패턴 이미지(114)는 불량 패턴(104)의 정반사 광(35)과 난반사 광(37)으로부터 획득될 수 있다. 정반사 광(35)과 난반사 광(37)은 불량 패턴(104)의 폭과 유사한 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 불량 패턴 이미지(114)는 다크 디스크 이미지 및/또는 블록 이미지를 포함할 수 있다.
도 10은 도 2의 제 2 광 센서(64)로부터 검출된 제 2 이미지(120)를 보여준다.
도 7 및 도 10을 참조하면, 제어 부(90)는 제 2 광 센서(64)를 통해 제 2 이미지(120)를 획득할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 이미지(120)는 제 2 정상 패턴 이미지(122)와 제 2 불량 패턴 이미지(124)를 포함할 수 있다. 제 2 정상 패턴 이미지(122)는 제 1 정상 패턴 이미지(112)와 유사할 수 있다. 정상 패턴들(102) 각각의 폭은 그의 길이에 비해 월등히 작기 때문에 제 2 정상 패턴 이미지(122)는 정상 패턴들(102)을 폭과 거의 상관없이 길이 방향으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제 2 정상 패턴 이미지(122)는 스트라이프 이미지를 포함할 수 있다. 제 2 정상 패턴 이미지(122)는 정상 패턴들(102)의 난반사 광(37)으로부터 획득될 수 있다. 정상 패턴들(102)의 정반사 광(35)은 제 2 결상 공간 필터(82)에 의해 제거될 수 있다. 반면, 정상 패턴(102)의 난반사 광(37)은 제 2 정상 패턴 이미지(122)로 검출될 수 있다.
제 2 불량 패턴 이미지(124)는 제 1 불량 패턴 이미지(114)와 다를 수 있다. 예를 들어, 제 2 불량 패턴 이미지(124)는 제 1 그레이 디스크 이미지를 포함할 수 있다. 불량 패턴(104)의 정반사 광(35)은 대부분 제거되고, 제 2 불량 패턴 이미지(124)는 불량 패턴(104)의 난반사 광(37)으로부터 획득될 수 있다. 제 2 불량 패턴 이미지(124)의 명암은 제 1 불량 패턴 이미지(114)의 명암보다 작을 수 있다. 즉, 제 2 불량 패턴 이미지(124)는 제 1 불량 패턴 이미지(114)보다 흐릴(blurred) 수 있다.
도 11은 도 9의 제 1 이미지와 도 10의 제 2 이미지의 차이 이미지에 대응되는 불량 패턴 이미지(130)를 보여준다.
도 2 및 도 9 내지 도 11를 참조하면, 제어 부(90)는 제 1 이미지(110)와 제 2 이미지(120)를 비교하여 불량 패턴 이미지(130)를 획득할 수 있다. 제 1 정상 패턴 이미지(112)와 제 2 정상 패턴 이미지(122)는 제 1 이미지(110)와 제 2 이미지(120)의 백그라운드 이미지일 수 있다. 제어 부(90)는 제 1 정상 패턴 이미지(112)와 제 2 정상 패턴 이미지(122)를 제거할 수 있다.
제 1 불량 패턴 이미지(114)와 제 2 불량 패턴 이미지(124)는 제 1 이미지(110)와 제 2 이미지(120)의 차이 이미지에 대응될 수 있다. 제어 부(90)는 불량 패턴 이미지(130)를 획득할 수 있다. 불량 패턴 이미지(130)는 제 1 불량 패턴 이미지(114)와 제 2 불량 패턴 이미지(124)의 차이 이미지에 대응될 수 있다. 일 예에 따르면, 불량 패턴 이미지(130)는 제 1 불량 패턴 이미지(114)보다 흐려질 수 있다. 예를 들어, 불량 패턴 이미지(130)는 제 2 그레이 디스크 이미지를 포함할 수 있다. 불량 패턴 이미지(130)는 기판(W)의 상부 면 상의 불량 패턴(104)에 대한 정보를 가질 수 있다. 불량 패턴 이미지(130)가 획득되면, 제어 부(90)는 의 단위 제조 공정을 불량으로 판별하고, 단위 제조 공정의 불량을 외부에 표시할 수 있다. 이와 달리, 불량 패턴 이미지(130)가 없으면, 제어 부(90)는 단위 제조 공정이 정상인 것으로 판별할 수 있다.
도 12는 도 2의 제 2 결상 공간 필터(82a)의 일 예를 보여준다.
도 12를 참조하면, 제 2 결상 공간 필터(82a)는 수평 센터 블록 원 모양의 제 3 어퍼쳐(81a)를 갖는 제 3 마스크(83a)를 포함할 수 있다. 제 3 어퍼쳐(81a)의 직경은 제 2 어퍼쳐(71)의 직경과 동일 할 수 있다. 이와 달리 제 3 어퍼쳐(81a)는 수직 센터 불록 원 모양을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 3 마스크(83a)는 외부 패턴(85a)과 내부 패턴(87a)을 포함할 수 있다. 외부 패턴(85a)은 정사각형 모양을 가질 수 있다. 제 3 어퍼쳐(81a)와 내부 패턴(87)은 외부 패턴(85a) 내에 배치될 수 있다. 제 3 어퍼쳐(81a)는 원 모양을 가질 수 있다. 내부 패턴(87a)는 제 3 어퍼쳐(81a)를 가로지르는 직사각형 모양을 가질 수 있다. 내부 패턴(87a)은 제 3 어퍼쳐(81a)를 수평 방향으로 가로지를 수 있다. 이와 달리, 내부 패턴(87a)은 제 3 어퍼쳐(81a)를 수직 방향으로 가로지를 수 있다.
도 13은 도 12의 제 3 마스크(83a)와 반사 광(36)을 보여준다.
도 13을 참조하면, 제 3 마스크(83a)는 정반사 광(35)을 흡수하고, 난반사 광(37)을 투과할 수 있다. 정반사 광(35)은 외부 패턴(85a)과 내부 패턴(87a)로 흡수될 수 있다. 난반사 광(37)는 외부 패턴(85a)과 내부 패턴(87a)로 흡수될 수 있다. 이와 달리, 난반사 광(37)은 내부 패턴(87a) 위 아래의 제 3 어퍼쳐(31a)를 통해 제 3 마스크(83a)를 투과할 수 있다.
도 14는 도 2의 제 2 광 센서(64)로부터 검출된 제 2 이미지(120)를 보여준다.
도 2, 도 13, 및 도 14를 참조하면, 제어 부(90)는 제 2 이미지(120a)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제 2 이미지(120a)는 스트라이프 이미지의 제 2 정상 패턴(122a)과 원형 이미지의 제 2 불량 패턴 이미지(124a)를 포함할 수 있다. 불량 패턴(104)의 정반사 광(35)은 제거되고, 제 2 불량 패턴 이미지(124a)는 불량 패턴(104)의 난반사 광(37)으로부터 획득될 수 있다. 따라서, 제 2 불량 패턴 이미지(124a)는 불량 패턴(104)의 외곽선(contour)에 대응될 수 있다.
도 15는 도 9의 제 1 이미지와, 도 14의 제 2 이미지(120a)의 차이 이미지에 대응되는 불량 패턴 이미지(130a)를 보여준다.
도 2, 도 9, 도 14 및 도 15를 참조하면, 제어 부(90)는 제 1 불량 패턴 이미지(114)와 제 2 불량 패턴 이미지(124a)의 차이에 따른 불량 패턴 이미지(130a)를 획득할 수 있다. 일 예에 따르면, 불량 패턴 이미지(130a)는 제 2 다크 디스크 이미지를 포함할 수 있다. 불량 패턴 이미지(130a)는 제 1 불량 패턴 이미지(114)보다 작을 수 있다. 이와 달리, 불량 패턴 이미지(130a)는 제 1 불량 패턴 이미지(114)보다 흐려질 수도 있다.
도 16은 도 1의 반도체 소자의 제조 시스템의 반도체 소자의 제조 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2, 도 8, 및 도 16을 참조하면, 반도체 소자의 제조 방법은 제 N 기판 상의 반도체 소자의 단위 제조 공정을 수행하는 단계(S10), 검사 공정을 수행하는 단계(S20), 제 N 기판의 상부 면 상에 불량 패턴이 존재하는 판별하는 단계(S30), 제 N+1 기판을 제 N 기판으로 인식하는 단계(S40), 및 반도체 소자의 제조 시스템(10)의 예방 정비를 지시하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
단위 제조 장치(20)는 제 N 기판의 반도체 소자의 단위 제조 공정을 수행할 수 있다(S10). 반도체 소자는 디램(DRAM), 에스램(SRAM), 낸드 플래시(NAND flash) 메모리, 및 3D 낸드 플레시 메모리의 메모리 소자를 포함할 수 있다. 단위 제조 공정은 제 N 기판 상에 패턴들(100)을 형성하는 공정일 수 있다. 예를 들어, 패턴들(100)의 각각은 STI(Shallow Trench Isolation), 워드 라인, 게이트 스택, 스페이서, 패드 전극, 층간 절연막, 콘택 홀, 비트 라인, 콘택 플러그, 커패시터, 및 금속 배선(metal line)을 포함할 수 있다.
도 2, 도 9 내지 도 11, 및 도 16을 참조하면, 검사 장치(30)는 제 N 기판의 상부 면의 검사 공정을 수행할 수 있다(S20). 검사 장치(30)는 싱글 스캔으로 제 1 및 제 2 이미지들(110, 120)을 검출할 수 있다. 제어 부(90)는 불량 패턴 이미지(130)를 획득할 수 있다. 따라서, 제어 부(90)는 검사 공정을 실시간으로 모니터링할 수 있다.
불량 패턴 이미지(130)가 있으면, 제어 부(90)는 단위 공정 장치(20)의 예방 정비를 지시할 수 있다. 작업자는 단위 공정 장치(20)의 예방 정비를 실시 할 수 있다. 이와 달리, 작업자는 검사 장치(30)의 예방 정비를 실시할 수도 있다.
반면, 불량 패턴 이미지(130)가 없으면, 제어 부(90)는 제 N+1 기판을 제 N 기판으로 인식하고(S40), 제 N 기판의 반도체 소자의 단위 제조 공정을 수행시킬 수 있다(S10). 제 N+1 기판은 제 N 기판의 후속 기판일 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 제 1 결상 공간 필터(72)의 제 2 어퍼쳐(71)는 수평 센터 블록 원 모양 및/또는 수평 센터 블록 원 모양을 가질 수 있다. 반면, 제 2 결상 공간 필터(82)의 제 3 어퍼쳐(81)는 원 모양 또는 링 모양을 가질 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 기판이 제공되는 스테이지;
    상기 기판 상에 입사 광을 제공하는 광원 유닛;
    상기 기판으로부터 반사되는 반사 광을 수광하는 오브젝티브;
    상기 오브젝티브 상에 배치되고, 수광된 상기 반사 광을 분할하는 광 분배 유닛;
    상기 광 분배 유닛의 양측에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 검출하는 제 1 및 제 2 광 센서들; 및
    상기 제 1 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이 및 제 2 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 서로 다른 모양으로 투과하는 제 1 및 제 2 공간 필터들을 각각 구비하는 제 1 및 제 2 공간 필터 유닛들을 포함하는 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 공간 필터들은 각각 상기 분할된 반사 광을 투과하는 제 1 및 제 2 어퍼쳐들을 갖는 제 1 및 제 2 마스크들을 각각 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 어퍼쳐들은 서로 다른 모양을 갖는 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 어퍼쳐는 원 모양을 갖고,
    상기 제 2 어퍼쳐는 상기 제 1 어퍼쳐와 동일한 외경의 링 모양을 갖는 검사 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 어퍼쳐는 원 모양을 갖고,
    상기 제 2 어퍼쳐는 상기 제 1 어퍼쳐와 동일한 직경의 센터 블록 원 모양을 갖는 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 유닛은:
    상기 입사 광을 생성하는 광원;
    상기 광원과 상기 오브젝티브 사이에 배치된 빔 스플리터; 및
    상기 빔 스플리터와 상기 광원 사이에 배치되고, 상기 입사 광의 수차를 제거하는 제 3 공간 필터를 포함하는 검사 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 공간 필터는 상기 입사 광의 빔 사이즈를 정의하는 제 3 어퍼쳐를 갖는 검사 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원 유닛은 상기 광원과 상기 제 3 공간 필터 사이에 배치된 조명 렌즈들을 더 포함하는 검사 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터와 상기 광 분배 유닛 사이에 배치된 튜브 렌즈를 더 포함하는 검사 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 분배 유닛은:
    상기 튜브 렌즈로부터 상기 제 1 광 센서로 상기 반사 광을 반사하는 제 1 분기 미러; 및
    상기 튜브 렌즈로부터 상기 제 2 광 센서로 상기 반사 광을 반사하는 제 2 분기 미러를 포함하는 검사 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 공간 필터 유닛들은:
    상기 제 1 광 센서와 상기 제 1 공간 필터 사이 및 제 1 공간 필터와 상기 광 분배 유닛 사이에 배치된 제 1 릴레이 렌즈들; 및
    상기 제 2 광 센서와 상기 제 2 공간 필터 사이 및 상기 제 2 공간 필터와 상기 광 분배 유닛 사이에 배치된 제 2 릴레이 렌즈들을 각각 더 포함하는 검사 장치.
  11. 기판의 단위 제조 공정을 수행하는 단위 제조 장치; 및
    상기 기판 처리 장치와 이격하여 배치되고, 상기 기판을 검사하는 검사 장치를 포함하되,
    상기 검사 장치는:
    기판이 제공되는 스테이지;
    상기 기판 상에 입사 광을 제공하는 광원 유닛;
    상기 기판으로부터 반사되는 반사 광을 수광하는 오브젝티브;
    상기 오브젝티브 상에 배치되고, 수광된 상기 반사 광을 분할하는 광 분배 유닛;
    상기 광 분배 유닛의 양측에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 검출하는 제 1 및 제 2 광 센서들; 및
    상기 제 1 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이 및 제 2 광 센서와 상기 광 분배 유닛 사이에 각각 배치되고, 상기 분할된 반사 광을 서로 다른 모양으로 투과하는 제 1 및 제 2 공간 필터들을 각각 구비하는 제 1 및 제 2 공간 필터 유닛들을 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 검사 장치는 상기 제 1 광 센서로부터 검출된 제 1 이미지와 상기 제 2 광 센서로부터 검출된 제 2 이미지를 비교하여 불량 패턴 이미지를 획득하는 제어 부를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 이미지는 제 1 정상 패턴 이미지와 제 1 불량 패턴 이미지를 포함하고, 상기 제 2 이미지는 제 2 정상 패턴 이미지와 제 2 불량 패턴 이미지를 포함할 경우,
    상기 제어 부는 상기 불량 패턴 이미지를 제 1 불량 패턴 이미지와 제 2 불량 패턴 이미지의 차이로부터 획득하는 반도체 소자의 제조 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 불량 패턴 이미지는 다크 디스크 이미지를 포함하고, 상기 제 2 불량 패턴 이미지는 제 1 그레이 디스크 이미지를 포함할 경우,
    상기 제어 부는 상기 불량 패턴 이미지를 상기 다크 디스크 이미지와 상기 제 1 그레이 디스크 이미지의 명암 차에 대응하는 제 2 그레이 디스크 이미지로 획득하는 반도체 소자의 제조 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    제 1 불량 패턴 이미지는 제 1 다크 디스크 이미지를 포함하고, 상기 제 2 불량 패턴 이미지는 원형 이미지를 포함할 경우,
    상기 제어 부는 상기 불량 패턴 이미지를 상기 제 1 다크 디스크 이미지보다 작은 제 2 다크 디스크 이미지로 획득하는 반도체 소자의 제조 시스템.
  16. 기판 상에 입사 광을 제공하는 광원 유닛;
    상기 기판으로부터 반사되는 반사 광을 검출하는 제 1 및 제 2 광 센서들; 및
    상기 제 1 광 센서와 상기 기판 사이 및 제 2 광 센서와 상기 기판 사이에 각각 배치되고, 상기 반사 광을 서로 다른 모양으로 투과하는 제 1 및 제 2 공간 필터들을 포함하는 검사 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 입사 광을 상기 기판의 상부 면에 제공하고, 상기 반사 광을 수광하는 오브젝티브; 및
    상기 오브젝티브 상에 배치되고, 수광된 상기 반사 광을 상기 제 1 및 제2 광 센서들로 분할하는 광 분배 유닛을 더 포함하는 검사 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 공간 필터들은 각각 상기 반사 광을 투과하는 제 1 및 제 2 어퍼쳐들을 갖는 제 1 및 제 2 마스크를 각각 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 어퍼쳐들은 서로 다른 모양을 갖는 검사 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 어퍼쳐는 원 모양을 갖고,
    상기 제 2 어퍼쳐는 상기 제 1 어퍼쳐와 동일한 직경의 링 모양을 갖는 검사 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 어퍼쳐는 원 모양을 갖고,
    상기 제 2 어퍼쳐는 상기 제 1 어퍼쳐와 동일한 직경의 센터 블록 원모양을 갖는 검사 장치.
KR1020150146727A 2015-10-21 2015-10-21 검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법 KR102368587B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150146727A KR102368587B1 (ko) 2015-10-21 2015-10-21 검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법
US15/247,537 US10489902B2 (en) 2015-10-21 2016-08-25 Inspection apparatus, semiconductor device manufacturing system including the same, and method of manufacturing a semiconductor device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150146727A KR102368587B1 (ko) 2015-10-21 2015-10-21 검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170046857A true KR20170046857A (ko) 2017-05-04
KR102368587B1 KR102368587B1 (ko) 2022-03-02

Family

ID=58561726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150146727A KR102368587B1 (ko) 2015-10-21 2015-10-21 검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10489902B2 (ko)
KR (1) KR102368587B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10887580B2 (en) * 2016-10-07 2021-01-05 Kla-Tencor Corporation Three-dimensional imaging for semiconductor wafer inspection
KR102682019B1 (ko) * 2018-06-08 2024-07-08 삼성전자주식회사 검사 계측 장치 그리고 그의 검사 계측 방법
US20230314336A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 Kla Corporation Multi-mode optical inspection
US11922619B2 (en) 2022-03-31 2024-03-05 Kla Corporation Context-based defect inspection

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020162979A1 (en) * 2001-05-02 2002-11-07 Lasertec Corporation Optically scanning apparatus and defect inspection system
JP3573587B2 (ja) * 1997-02-05 2004-10-06 株式会社ルネサステクノロジ 微小欠陥検査方法およびその装置並びに露光方法および半導体基板の製造方法
US7345754B1 (en) * 2005-09-16 2008-03-18 Kla-Tencor Technologies Corp. Fourier filters and wafer inspection systems

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0769162B2 (ja) * 1990-04-23 1995-07-26 大日本スクリーン製造株式会社 光学的検査システムのための自動焦点合わせ装置
US5177559A (en) * 1991-05-17 1993-01-05 International Business Machines Corporation Dark field imaging defect inspection system for repetitive pattern integrated circuits
US5264912A (en) * 1992-02-07 1993-11-23 Tencor Instruments Speckle reduction track filter apparatus for optical inspection of patterned substrates
US6429943B1 (en) * 2000-03-29 2002-08-06 Therma-Wave, Inc. Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements
JP4056412B2 (ja) * 2003-03-10 2008-03-05 株式会社東京精密 パターン検査方法及び装置
US7109654B2 (en) * 2003-03-14 2006-09-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Electroluminescence device
JP2005083948A (ja) 2003-09-10 2005-03-31 Hitachi High-Technologies Corp 検査装置及び検査方法並びにプロセス管理方法
US7176433B1 (en) 2004-05-07 2007-02-13 Kla-Teacor Technologies Corporation Resolution enhancement for macro wafer inspection
US7138619B1 (en) 2004-09-28 2006-11-21 Rockwell Collins, Inc. Method and apparatus for coincident viewing at a plurality of wavelengths
CN101305275B (zh) * 2005-11-30 2010-08-18 株式会社尼康 观察设备
US7623229B1 (en) * 2008-10-07 2009-11-24 Kla-Tencor Corporation Systems and methods for inspecting wafers
US8605275B2 (en) 2009-01-26 2013-12-10 Kla-Tencor Corp. Detecting defects on a wafer
WO2011011988A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Saint-Gobain Glass France Method and system for detecting and classifying defects of substrate
US20120287263A1 (en) 2009-11-16 2012-11-15 Rudolph Technologies, Inc. Infrared inspection of bonded substrates
KR101217173B1 (ko) 2010-04-26 2012-12-31 엘아이지에이디피 주식회사 기판검사장치 및 기판검사방법
KR20120068128A (ko) 2010-12-17 2012-06-27 삼성전자주식회사 패턴의 결함 검출 방법 및 이를 수행하기 위한 결함 검출 장치
US8831334B2 (en) 2012-01-20 2014-09-09 Kla-Tencor Corp. Segmentation for wafer inspection
US9442077B2 (en) * 2013-08-28 2016-09-13 Kla-Tencor Corp. Scratch filter for wafer inspection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3573587B2 (ja) * 1997-02-05 2004-10-06 株式会社ルネサステクノロジ 微小欠陥検査方法およびその装置並びに露光方法および半導体基板の製造方法
US20020162979A1 (en) * 2001-05-02 2002-11-07 Lasertec Corporation Optically scanning apparatus and defect inspection system
US7345754B1 (en) * 2005-09-16 2008-03-18 Kla-Tencor Technologies Corp. Fourier filters and wafer inspection systems

Also Published As

Publication number Publication date
US20170116727A1 (en) 2017-04-27
KR102368587B1 (ko) 2022-03-02
US10489902B2 (en) 2019-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI778264B (zh) 設計為基礎之對準之效能監控
KR102368587B1 (ko) 검사 장치, 그를 포함하는 반도체 소자의 제조 시스템, 및 반도체 소자의 제조 방법
US7463349B1 (en) Systems and methods for determining a characteristic of a specimen
US10317344B2 (en) Speed enhancement of chromatic confocal metrology
JP6640482B2 (ja) パターン検査装置及びパターン検査方法
US9746430B2 (en) Optical inspecting apparatus
US7746459B2 (en) Systems configured to inspect a wafer
JP6487617B2 (ja) マイクロレンズアレイの欠陥検査方法及び欠陥検査装置
JP2023129439A (ja) レーザ加工方法、半導体デバイス製造方法及び検査装置
TWI829958B (zh) 用於檢驗半導體裝置之系統及方法
TW202022687A (zh) 成像系統設計中之掃描差分干涉對比
TW202415969A (zh) 多重模式系統及方法
JP6259634B2 (ja) 検査装置
US20240046446A1 (en) Methods to automatically adjust one or more parameters of a camera system for optimal 3d reconstruction of features formed within/on a semiconductor substrate
JP2015203658A (ja) 検査装置
JPS61201107A (ja) 透明な膜の表面検査方法
TWI850194B (zh) 多重模式系統及方法
TWI853252B (zh) 彩色光學檢測裝置及包括其的系統
JP7531233B2 (ja) カラー光学検査装置及びこれを含むシステム
JP2019532339A (ja) デフォーカス検出方法
US10199282B2 (en) Inspection apparatus and method of manufacturing semiconductor device using the same
TWI847976B (zh) 用於檢驗物件之方法
CN111855662B (zh) 一种晶圆缺陷检测装置及方法
TW202127093A (zh) 灰場成像之裝置及方法
JP6851178B2 (ja) パターン検査方法及びパターン検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant