KR20190139652A - 검사 계측 장치 그리고 그의 검사 계측 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 검사 계측 장치 및 그의 검사 계측 방법을 개시한다. 그의 장치는, 기판이 제공되는 스테이지와, 상기 스테이지 상에 배치되는 센서와, 상기 센서와 상기 스테이지 사이에 배치되어 상기 기판을 투영하는 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 통해 상기 기판 상에 조명 광을 제공하는 광원과, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 상기 조명 광의 파장을 제 1 대역폭으로 제어하여 상기 센서에 상기 기판의 광대역 이미지를 검출시키는 제 1 대역폭 필터부와, 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 상기 조명 광의 파장을 상기 제 1 대역폭보다 작은 제 2 대역폭으로 제어하여 상기 센서에 상기 기판의 협대역 이미지를 검출시키는 제 2 대역폭 필터부를 포함한다.

Description

검사 계측 장치 그리고 그의 검사 계측 방법{Inspection and metrology apparatus, and inspection and metrology method of the same}
본 발명은 검사 계측 장치 및 그의 검사 계측 방법에 관한 것으로, 상세하게는 반도체 소자의 제조 공정에서 사용되는 검사 계측 장치 그리고 그의 검사 계측 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 과제는 기판의 결함을 검사하고 상기 검사된 기판의 표면특성을 계측할 수 있는 검사 계측 장치 그리고 그의 검사 계측 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 검사 계측 장치를 개시한다. 그의 장치는 기판이 제공되는 스테이지; 상기 스테이지 상에 배치되는 센서; 상기 센서와 상기 스테이지 사이에 배치되어 상기 기판을 투영하는 대물 렌즈; 상기 대물 렌즈를 통해 상기 기판 상에 조명 광을 제공하는 광원; 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 상기 조명 광의 파장을 제 1 대역폭으로 제어하여 상기 센서에 상기 기판의 광대역 이미지를 검출시키는 제 1 대역폭 필터부; 및 상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 상기 조명 광의 파장을 상기 제 1 대역폭보다 작은 제 2 대역폭으로 제어하여 상기 센서에 상기 기판의 협대역 이미지를 검출시키는 제 2 대역폭 필터부를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 검사 계측 장치는, 기판이 제공되는 스테이지; 상기 스테이지 상에 배치되고, 상기 기판을 투영하는 대물 렌즈; 상기 대물 렌즈 상에 배치되는 이미지 센서; 상기 이미지 센서와 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 상기 기판의 이미지를 결상시키는 대안 렌즈; 상기 기판 상에 제 1 대역폭을 갖는 제 1 조명 광을 제공하여 상기 센서에 상기 기판의 광대역 이미지를 검출시키는 제 1 조명 광 소스; 및 상기 제 1 대역폭보다 작은 제 2 대역폭을 갖는 제 2 조명 광을 상기 기판 상에 제공하여 상기 센서에 상기 기판의 협대역 이미지를 검출시키는 제 2 조명 광 소스를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 검사 계측 방법은, 기판의 위치를 인식하는 단계; 상기 기판의 결함을 검사할 것인지를 판별하는 단계; 상기 기판의 결함을 검사할 경우, 상기 기판 상에 제 1 대역폭의 조명 광을 제공하여 상기 기판 상의 결함에 대응되는 결함 이미지를 갖는 광대역 이미지를 검출하는 단계; 상기 기판의 표면 특성을 계측할 것인지를 판별하는 단계; 및 상기 기판의 표면 특성을 계측할 경우, 상기 기판 상에 상기 제 1 대역폭보다 작은 제 2 대역폭의 상기 조명 광을 제공하여 복수개의 협대역 이미지들을 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 검사 계측 장치는 기판 상에 제 1 대역폭의 제 1 조명 광을 제공하여 센서에 광대역 이미지를 검출시키는 제 1 조명 광 소스와, 상기 기판 상에 상기 제 1 대역폭보다 작은 제 2 대역폭들을 갖는 제 2 조명 광을 제공하여 협대역 이미지들을 검출시키는 제 2 조명 광 소스를 포함할 수 있다. 제어부는 광대역 이미지를 분석하여 상기 기판의 결함을 검사하고, 상기 검사된 기판의 이동 없이 상기 협대역 이미지들을 분석하여 상기 기판의 표면 특성을 계측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 검사 계측 장치를 구비한 반도체 제조 설비를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 검사 계측 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 제 1 반사 광에 의해 검출된 광대역 이미지를 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 결상 조리개, 그리고 제 1 및 제 2 조명 조리개들의 일 예를 보여주는 도면들이다.
도 6은 도 2의 제 2 반사 광에 의해 검출된 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들을 보여주는 도면들이다.
도 7은 도 6의 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들로부터 획득되는 제 1 및 제 2 스펙트럼들을 보여주는 그래프들이다.
도 8은 도 2의 검사 계측 장치를 이용한 검사 계측 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 9는 도 3의 결함 이미지들을 보여준다.
도 10은 도 2의 검사 계측 장치를 이용한 검사 계측 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 11은 도 10의 결함 검사를 표면 특성 계측보다 앞서 수행하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 12는 도 10의 표면 특성 계측을 상기 결함 검사보다 앞서 수행하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 13 및 도 14는 도 1의 검사 계측 장치의 일 예를 보여주는 도면들이다.
도 15 및 도 16은 도 1의 검사 계측 장치의 일 예를 보여주는 도면들이다.
도 17는 도 15 및 도 16의 검사 계측 장치를 이용한 검사 계측 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 검사 계측 장치(20)를 구비한 반도체 제조 설비(1)를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 반도체 제조 설비(1)는 단위 공정 장치(10) 및 검사 계측 장치(20)를 포함할 수 있다. 상기 단위 공정 장치(10)는 기판(도 2의 W)의 단위 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 단위 공정은 박막 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정 및 세정 공정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 단위 공정은 확산 공정, 열처리 공정 및 이온주입 공정을 포함할 수 있다. 상기 검사 계측 장치(20)는 상기 기판(W)의 검사 공정 및 계측 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 검사 공정은 상기 기판(W) 상의 결함 불량(ex, 파티클 결함, 전기적 쇼트 결함, 라인 컷 결함)을 검사하는 공정일 수 있다. 상기 계측 공정(metrology process)은 상기 기판(W)의 표면 특성(ex, 임계치수(CD) 박막 두께, 라인 폭)을 측정(measure)하는 공정일 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 단위 공정 장치(10)와 상기 검사 계측 장치(20)는 일렬로 배치될 수 있다. 상기 단위 공정 장치(10)는 검사 계측 장치(20)의 전단에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단위 공정 장치(10)는 박막증착장치(12), 포토리소그래피장치(14), 식각장치(16), 및 세정장치(18)를 포함할 수 있다. 상기 박막증착장치(12)는 상기 기판(W) 상에 박막을 형성할 수 있다. 포토리소그래피장치(14)는 상기 기판(W) 또는 상기 박막 상에 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 식각장치(16)는 상기 기판(W) 상기 박막을 상기 포토레지스트 패턴에 근거하여 식각할 수 있다. 상기 세정장치(18)는 상기 기판(W)을 세정할 수 있다. 이와 달리, 단위 공정 장치(10)는 확산장치, 열처리장치, 이온주입장치를 포함할 수 있다.
상기 검사 계측 장치(20)는 단위 공정 장치(10)의 후단에 배치될 수 있다. 상기 검사 계측 장치(20)는 단위 공정이 완료된 상기 기판(W)의 상부 면을 검사 및 계측할 수 있다. 이와 달리, 상기 검사 계측 장치(20)는 단위 공정 장치(10) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 검사 계측 장치(20)는 박막증착장치(12)와 포토리소그래피장치(14) 사이 및 포토리소그래피장치(14)와 식각장치(16) 사이에 배치될 수도 있다. 상기 검사 계측 장치(20)는 단위 공정의 정상 유무를 검사할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 검사 계측 장치(20)는 단위 공정의 결과에 대한 정보를 획득할 수 있다.
도 2는 도 1의 검사 계측 장치(20)의 일 예를 보여준다.
도 2를 참조하면, 상기 검사 계측 장치(20)는 광학 검사 장치(ex, Bright Field Microscope)와 광학 계측 장치(ex, spectroscopic ellipsometry, spectroscopic reflectometry)가 결합된 장치 수 있다. 일 예에 따르면, 검사 계측 장치(20)는 스테이지(30), 대물 렌즈(32), 이미지 센서(40), 결상(imaging) 광학계(50), 제 1 조명 광(illumination light) 소스(60), 제 1 조명 광학계(70), 제 2 조명 광 소스(80), 제 2 조명 광학계(90), 및 제어부(100)를 포함할 수 있다.
상기 스테이지(30)는 상기 기판(W)을 수납할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 스테이지(30)를 제어하여 상기 기판(W)을 이동시킬 수 있다. 상기 기판(W)의 검사 및 계측 공정 중에, 상기 스테이지(30)는 상기 기판(W)과 평행한 방향(ex, x 방향, y 방향)으로 이동될 수 있다.
상기 대물 렌즈(32)는 상기 스테이지(30) 상에 배치될 수 있다. 상기 대물 렌즈(32)는 상기 기판(W)을 상기 이미지 센서(40)에 확대 투영시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 대물 렌즈(32)는 약 0.92의 개구수(NA)를 가질 수 있다.
상기 이미지 센서(40)는 상기 대물 렌즈(32) 상에 배치될 수 있다. 상기 이미지 센서(40)는 상기 기판(W)에서 반사되는 제 1 및 제 2 반사 광들(reflected lights, 65, 85)의 광 축(optical axis, 101)에 배치될 수 있다. 상기 결상 광학계(50)의 광 축(101)은 제 3 방향(z)으로 연장할 수 있다. 상기 이미지 센서(40)는 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85)을 이용하여 상기 기판(W)의 이미지를 검출할 수 있다. 상기 이미지 센서(40)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS 이미지 센서를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 이미지 센서(40)는 매트릭스 형태로 배열된 복수개의 화소들을 가질 수 있다. 상기 이미지 센서(40)의 분해 거리(resolved distance)는 상기 대물 렌즈(32)의 개구수(NA) 반비례하고, 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85)의 파장에 비례할 수 있다(ex, R=Kλ/NA, R은 상기 이미지 센서(40)의 분해 거리고, K=0.5, NA는 대물 렌즈(32)의 개구수이다). 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85)들이 약 200nm의 파장(λ)을 갖고, 상기 대물 렌즈(32)가 약 0.92의 개구수(NA)를 가질 경우, 상기 이미지 센서(40)는 약 108nm 폭 이상의 이미지들을 구별시킬 수 있는 분해 거리를 가질 수 있다. 또한, 상기 이미지 센서(40)의 감도(sensitivity)는 상기 대물 렌즈(32)에 의해 상기 기판(W)에 입사되는 제 1 및 제 2 조명 광들(63, 83)의 입사각(θ)과 동일할 수 있다(ex, NA=n sinθ, 여기서, NA는 대물 렌즈(32)의 개구수이고, n은 공기의 굴절율(n=1)이고, θ는 입사각이다). 상기 대물 렌즈(32)의 개구수(NA)가 0.92일 때, 상기 이미지 센서(40)의 감도와 상기 제 1 및 제 2 조명 광들(63, 83)의 입사각(θ)의 각각은 66.66일 수 있다.
상기 결상 광학계(50)는 상기 대물 렌즈(32)와 상기 이미지 센서(40) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 결상 광학계(50)의 '결상(imaging)'은 제 1 및 제 2 조명 광학계들(70, 90)의 '조명(illumination)'과 구분하기 위해 사용되는 용어이고, 결상 측(imaging side)으로 이해 및/또는 해석될 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 결상 광학계(50)는 결상 릴레이 렌즈들(51), 결상 편광자(52), 결상 조리개(53), 및 대안 렌즈(54)를 포함할 수 있다. 상기 결상 릴레이 렌즈들(51)은 상기 대물 렌즈(32)의 상기 대안 렌즈(54) 사이의 거리 조절을 가능하도록 할 수 있다. 상기 결상 편광자(52)는 상기 결상 릴레이 렌즈들(51)과 상기 이미지 센서(40) 사이에 배치될 수 있다. 상기 결상 편광자(52)는 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85)을 편광시킬 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85)은 선 편광 또는 타원 편광될 수 있다.
상기 결상 조리개(53)는 상기 결상 편광자(52)와 상기 이미지 센서(40) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85)은 상기 결상 조리개(53)를 통과할 수 있다. 상기 결상 조리개(53)는 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85) 각각의 빔 사이즈를 정의할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 결상 조리개(53)는 제 1 다이아프램(55)과 상기 제 1 다이아프램(55) 내의 제 1 및 제 2 결상 홀들(56, 57)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 다이아프램(55)은 원모양의 흑색 필름을 포함할 수 있다. 상기 제 1 다이아프램(55)은 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85)을 흡수할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 결상 홀들(56, 57)은 상기 제 1 다이아프램(55)의 양측으로 분리될 수 있다. 상기 제 1 결상 홀(56)이 상기 제 1 방향(x)의 일측(ex, 왼쪽)에 배치되면, 상기 제 2 결상 홀(57)은 제 1 방향(x)의 타측(ex, 오른쪽)에 배치될 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 제 1 및 제 2 결상 홀들(56, 57)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 상기 제 1 결상 홀(56)은 상기 제 1 반사 광(65)을 통과시키고, 상기 제 2 결상 홀(57)은 상기 제 2 반사 광(85)를 통과시킬 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 결상 홀들(56, 57)은 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85)의 빔 사이즈를 결정할 수 있다.
상기 대안 렌즈(54)는 상기 결상 조리개(53)와 상기 이미지 센서(40) 사이에 배치될 수 있다. 상기 대안 렌즈(54)는 상기 제 1 및 제 2 반사 광들(65, 85)를 상기 이미지 센서(40)에 결상시켜 상기 이미지 센서(40)에 상기 기판(W)의 이미지를 검출시킬 수 있다. 상기 대안 렌즈(54)는 튜브 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 기판(W) 이미지의 배율은 상기 기판(W)의 이미지의 배율은 상기 대물 렌즈(32)의 배율과 상기 대안 렌즈(54)의 배율의 곱으로 계산될 수 있다.
상기 제 1 조명 광 소스(60)는 상기 대물 렌즈(32)의 일측에 배치될 수 있다. 상기 제 2 조명 광(83)이 제거될 때, 상기 제 1 조명 광 소스(60)는 상기 기판(W) 상에 제 1 조명 광(63)을 제공할 수 있다. 상기 제 1 조명 광(63)은 상기 기판(W) 상에 반사되어 상기 제 1 반사 광(65)을 생성시킬 수 있다. 상기 제 1 조명 광(63)은 상기 제 1 반사 광(65)의 파장과 동일한 파장을 가질 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 제 1 조명 광 소스(60)는 제 1 광원(62)과 제 1 대역폭 필터부(64)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 광원(62)은 제 1 소스 광(61)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 광원(62)은 제논 플라즈마 램프, 또는 자외선 레이저를 포함할 수 있다.
상기 제 1 대역폭 필터부(64)는 상기 제 1 광원(62)과 상기 대물 렌즈(32) 사이의 상기 제 1 조명 광(63)의 광 축(102)에 배치될 수 있다. 상기 제 1 조명 광(63)의 광 축(102)은 제 1 방향(x)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 대역폭 필터부(64)는 광학 필터를 포함할 수 있다. 상기 제 1 대역폭 필터부(64)는 상기 제 1 소스 광(61)의 일부를 투과시켜 상기 제 1 조명 광(63)을 획득할 수 있다. 상기 제 1 조명 광(63)은 제 1 파장대(wavelength band)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 파장대는 약 260nm 내지 약 360nm의 파장 범주이고, 약 100nm의 대역폭(bandwidth)을 가질 수 있다. 여기서, 파장대는 하한 파장과 상한 파장 사이의 파장 범주(wavelength range)로 정의되고, 대역폭은 상기 상한 파장과 상기 하한 파장의 파장 차이로 정의될 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있다. 상기 제 1 파장대는 약 100nm 내지 약 2000nm의 파장 범주에서 선택되고, 약 30nm 내지 약 100nm의 대역폭을 가질 수 있다.
상기 제 1 조명 광학계(70)는 상기 제 1 대역폭 필터부(64)와 상기 대물 렌즈(32) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 1 조명 광학계(70)는 상기 제 1 조명 광(63)을 상기 대물 렌즈(32)에 전송시킬 수 있다. 여기서, 상기 제 1 조명 광학계(70)의 '조명'은 '조명 측(illuminating side)'으로 이해 및/또는 해석될 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 제 1 조명 광학계(70)는 제 1 로드(rod) 렌즈(71), 제 1 시준 렌즈(72), 제 1 조명 조리개(73), 제 1 조명 릴레이 렌즈들(74), 제 1 조명 편광자(75) 및 제 1 빔 스플리터(76)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 로드 렌즈(71)는 상기 제 1 조명 광(63)을 상기 시준 렌즈(72)에 전달할 수 있다. 상기 제 1 시준 렌즈(72)는 상기 제 1 조명 광(63)을 제 1 조명 조리개(73)에 제공할 수 있다.
상기 제 1 조명 조리개(73)는 상기 제 1 조명 광(63)의 빔 사이즈를 정의할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 조명 조리개(73)는 제 2 다이아프램(77) 및 상기 제 2 다이아프램(77) 내의 제 1 조명 홀(78)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 다이아프램(77)은 제 1 다이아프램(55)와 동일할 수 있다. 상기 제 2 다이아프램(77)은 흑색의 원형 필름을 포함할 수 있다. 상기 제 1 조명 홀(78)은 원형을 가질 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있으며, 상기 제 1 조명 홀(78)은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형의 다각형 모양과 링 모양을 가질 수 있다. 상기 제 1 조명 홀(78)과 상기 제 1 결상 홀(56)이 서로 동일한 모양과 동일한 배치구조를 가질 때, 상기 제 1 조명 광(63)과 상기 제 1 반사 광(65)는 서로 동일한 빔 사이즈를 가질 수 있다. 이에 따라, 광 전달 효율은 최대로 증가할 수 있다. 상기 제 1 결상 홀(56)이 상기 제 1 다이아프램(55)의 일측(ex, 왼쪽)에 배치되면, 상기 제 1 조명 홀(78)은 상기 제 2 다이아프램(77)의 일측(ex, 왼쪽)에 배치될 수 있다. 반대로, 상기 제 1 결상 홀(56)이 상기 제 1 다이아프램(55)의 타측(ex, 오른쪽)에 배치되면, 상기 제 1 조명 홀(78)은 상기 제 2 다이아프램(77)의 타측(ex, 오른쪽)에 배치될 수 있다.
상기 제 1 조명 릴레이 렌즈들(74)은 상기 제 1 조명 조리개(73)와 상기 대물 렌즈(32) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 1 조명 릴레이 렌즈들(74)은 상기 제 1 조명 광 소스(60)와 상기 대물 렌즈(32) 사이의 거리 조절을 가능하도록 할 수 있다. 상기 제 1 조명 편광자(75)는 상기 제 1 조명 릴레이 렌즈들(74) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 조명 편광자(75)는 상기 제 1 조명 광(63)을 편광시킬 수 있다. 상기 제 1 조명 편광자(75)는 상기 결상 편광자(52)와 동일할 수 있다. 상기 제 1 조명 광(63)의 편광 모양과 편광 방향은 상기 제 1 반사 광(65)의 편광 모양과 편광 방향과 동일할 수 있다. 상기 제 1 조명 광(63)이 선 편광되면, 상기 제 1 반사 광(65)은 선 평광될 수 있다. 또한, 상기 제 1 조명 광(63)이 타원 편광되면, 상기 제 1 반사 광(65)은 타원 편광될 수 있다.
상기 제 1 빔 스플리터(76)는 상기 제 1 조명 릴레이 렌즈들(74)과 상기 대물 렌즈(32) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 빔 스플리터(76)는 상기 대물 렌즈(32)와 상기 결상 릴레이 렌즈들(51) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 1 빔 스플리터(76)는 상기 제 1 조명 광(63)을 상기 대물 렌즈(32)에 제공할 수 있다. 상기 제 1 조명 광(63)은 상기 대물 렌즈(32)를 통해 상기 기판(W) 상에 입사될 수 있다. 상기 제 1 조명 광(63)은 상기 기판(W)에 반사되어 상기 제 1 반사 광(65)를 생성시킬 수 있다. 상기 제 1 반사 광(65)은 상기 대물 렌즈(32), 상기 제 1 빔 스플리터(76) 및 상기 결상 광학계(50)를 통해 상기 이미지 센서(40)에 제공될 수 있다.
도 3은 도 2의 제 1 반사 광(65)에 의해 검출된 광대역 이미지(110)를 보여준다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 반사 광(65)은 상기 이미지 센서(40) 및 상기 제어부(100)에 상기 기판(W)의 광대역 이미지(110)를 검출시킬 수 있다. 상기 광대역 이미지(110)는 검사 이미지일 수 있다. 일 에에 따르면, 상기 광대역 이미지(110)은 결함 이미지들(112)를 가질 수 있다. 상기 결함 이미지들(112)은 상기 기판(W) 상의 파티클 결함, 쇼트 결함, 또는 라인 컷 결함에 의해 나타날 수 있다. 따라서, 상기 제어부(100)는 상기 광대역 이미지(110) 및 상기 결함 이미지들(112)를 분석하여 상기 기판(W) 상의 결함들을 검사할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 제 1 조명 광(63)이 턴오프(turned off)될 때, 상기 제 2 조명 광 소스(80)는 상기 기판(W) 상에 제 2 조명 광(83)을 제공할 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 제 2 조명 광(83)을 이용하여 검사된 상기 기판(W)의 이동 없이 상기 기판(W)의 표면 특성을 계측할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 제 2 조명 광 소스(80)는 제 2 광원(82) 및 제 2 대역폭 필터부(84)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 광원(82)은 제 2 소스 광(81)을 생성할 수 있다. 상기 제 2 광원(82)은 상기 제 1 광원(62)과 동일할 수 있다.
상기 제 2 대역폭 필터부(84)는 상기 제 2 광원(82)과 상기 제 2 조명 광학계(90) 사이의 상기 제 2 조명 광(83)의 광 축(102)에 배치될 수 있다. 상기 제 2 조명 광(83)의 광 축(102)은 제 1 방향(x)일 수 있다. 상기 제 2 대역폭 필터부(84)는 모노크로메이터를 포함할 수 있다. 상기 제 2 대역폭 필터부(84)는 상기 제 2 소스 광(81)을 분광하여 상기 제 2 조명 광(83)을 추출할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 대역폭 필터부(84)는 프리즘(86) 및 슬릿 구조체(88)을 포함할 수 있다. 상기 프리즘(86)은 상기 제 2 소스 광(81)을 분광시킬 수 있다. 상기 슬릿 구조체(88)은 슬릿(87)을 가질 수 있다. 상기 슬릿(87)은 상기 분광된 상기 소스 광(81)의 일부를 선택적으로 통과시켜 상기 제 2 조명 광(83)을 생성할 수 있다. 상기 제 2 조명 광(83)은 상기 제 1 파장대 내의 복수개의 제 2 파장대들을 가질 수 있다. 상기 제 2 파장대들 각각의 상기 제 2 조명 광(83)은 상기 제 1 대역폭보다 작은 제 2 대역폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 대역폭이 약 100nm일 때, 상기 제 2 대역폭은 약 20nm일 수 있다. 상기 제 2 조명 광(83)의 상기 제 2 파장대들은 240nm 내지 260nm, 260nm 내지 280nm, 280nm 내지 300nm, 및 300nm 내지 320nm의 파장 범주들일 수 있다. 따라서, 상기 제 2 대역폭 필터부(84)는 상기 제 2 조명 광(83)을 상기 제 1 조명 광(63)의 상기 제 1 대역폭보다 좁은 상기 제 2 대역폭으로 추출시킬 수 있다.
상기 제 2 조명 광학계(90)는 상기 슬릿 구조체(88)와 상기 대물 렌즈(32) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 2 조명 광학계(90)는 상기 제 2 조명 광(83)을 상기 대물 렌즈(32)에 전송시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 제 2 조명 광학계(90)는 제 2 로드 렌즈(91), 제 2 시준 렌즈(92), 제 2 조명 조리개(93), 제 2 조명 릴레이 렌즈들(94), 제 2 조명 편광자(95) 및 제 2 빔 스플리터(96)를 포함할 수 있다. 제 2 로드 렌즈(91) 상기 제 2 조명 광(83)을 상기 제 2 시준 렌즈(92)에 전송할 수 있다. 상기 제 2 시준 렌즈(92)는 상기 제 2 조명 광(83)을 상기 제 2 조명 조리개(93)에 제공할 수 있다.
상기 제 2 조명 조리개(93)는 상기 제 2 조명 광(83)의 빔 사이즈를 정의할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 조명 조리개(93)는 제 3 다이아프램(97) 및 상기 제 3 다이아프램(97) 내의 제 2 조명 홀(98)을 포함할 수 있다. 상기 제 3 다이아프램(97)은 제 1 및 제 2 다이아프램들(55, 77)과 동일할 수 있다. 상기 제 3 다이아프램(97)은 흑색의 원형 필름을 포함할 수 있다. 상기 제 2 조명 홀(98)은 원형을 가질 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않을 수 있으며, 상기 제 2 조명 홀(98)은 다양한 모양을 가질 수 있다. 상기 제 2 조명 홀(98)과 상기 제 2 결상 홀(57)이 서로 동일한 모양과 동일한 배치구조를 가질 때, 상기 제 2 조명 광(83)과 상기 제 2 반사 광(85)는 서로 동일한 빔 사이즈를 가질 수 있다. 또한, 광 전달 효율은 최대로 높을 수 있다. 상기 제 2 결상 홀(57)이 분광 경사 광학계의 계측 시에 상기 제 1 다이아프램(55)의 타측(ex, 오른쪽)에 배치되면, 상기 제 2 조명 홀(98)은 상기 제 3 다이아프램(97)의 타측(ex, 오른쪽)에 배치될 수 있다. 반대로, 상기 제 2 결상 홀(57)이 상기 제 1 다이아프램(55)의 일측(ex, 왼쪽)에 배치되면, 상기 제 2 조명 홀(98)은 상기 제 3 다이아프램(97)의 일측(ex, 왼쪽)에 배치될 수 있다.
도 4는 도 2의 결상 조리개(53), 그리고 제 1 및 제 2 조명 조리개들(73, 93)의 일 예를 보여준다.
도 4를 참조하면, 분광 수직 광학계의 계측 시에 상기 결상 조리개(53), 그리고 상기 제 1 및 제 2 조명 조리개들(73, 93)은 모두 동일한 모양과 배치 구조를 가질 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 결상 조리개(53), 그리고 상기 제 1 및 제 2 조명 조리개들(73, 93)은 제 1 내지 제 3 다이아프램들(55, 77, 97) 중심의 제 1 내지 제 3 중심 홀들(59, 79, 99)을 각각 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 3 중심 홀들(59, 79, 99)은 동일한 모양과 크기를 가질 수 있다.
도 5는 도 2의 결상 조리개(53), 그리고 제 1 및 제 2 조명 조리개들(73, 93)의 일 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 분광 수직 광학계의 계측 시에 상기 결상 조리개(53), 그리고 상기 제 1 및 제 2 조명 조리개들(73, 93)은 제 1 내지 제 3 다이아프램들(55, 77, 97) 가장자리의 제 1 내지 제 3 에지 홀들(59a, 79a, 99a)을 각각 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 3 에지 홀들(59a, 79a, 99a)은 동일한 모양과 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 내지 제 3 에지 홀들(59a, 79a, 99a)은 링 모양을 가질 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 제 2 조명 릴레이 렌즈들(94)은 상기 제 2 조명 조리개(93)와 상기 대물 렌즈(32) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 2 조명 릴레이 렌즈들(94)은 상기 제 2 조명 광 소스(80)와 상기 대물 렌즈(32) 사이의 거리 조절을 가능하도록 할 수 있다. 상기 제 2 조명 편광자(95)는 상기 제 2 조명 릴레이 렌즈들(94) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 2 조명 편광자(95)는 상기 제 2 조명 광(83)을 편광시킬 수 있다. 상기 제 2 조명 편광자(95)는 상기 결상 편광자(52)와 동일할 수 있다. 상기 제 2 조명 광(83)의 편광 모양과 편광 방향은 상기 제 2 반사 광(85)의 편광 모양과 편광 방향과 동일할 수 있다.
상기 제 2 빔 스플리터(96)는 상기 제 2 조명 릴레이 렌즈들(94)과 상기 대물 렌즈(32) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 빔 스플리터(96)는 상기 대물 렌즈(32)와 상기 결상 릴레이 렌즈들(51) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 2 빔 스플리터(96)는 상기 제 1 빔 스플리터(76)와 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 상기 대물 렌즈(32)는 상기 제 2 조명 광(83)을 상기 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 상기 제 1 조명 광(63)과 상기 제 2 조명 광(83)의 입사 방향들은 서로 반대될 수 있다. 상기 제 2 조명 광(83)은 상기 기판(W) 상에 반사되어 상기 제 2 반사 광(85)을 생성시킬 수 있다. 상기 제 2 반사 광(85)은 상기 대물 렌즈(32) 및 상기 결상 광학계(50)를 통해 상기 이미지 센서(40)에 제공될 수 있다.
도 6은 도 2의 제 2 반사 광(85)에 의해 검출된 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들(122-128)을 보여준다.
도 6을 참조하면, 제 2 반사 광(85)은 상기 이미지 센서(40) 및 상기 제어부(100)를 통해 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들(122-128)로 검출될 수 있다. 상기 제 1 협대역 이미지(122)는 약 240nm 내지 약 260nm의 파장대의 제 2 반사 광(85)에 의해 검출되었다. 상기 제 2 내지 제 4 협대역 이미지들(124, 126, 128)은 약 260nm 내지 약 280nm, 약 280nm 내지 약 300nm 및 약 300nm 내지 약 320nm의 파장대들의 제 2 반사 광(85)에 의해 각각 검출되었다. 상기 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들(122-128)은 그들의 위치마다 서로 다른 세기(intensity) 및/또는 밝기(brightness)를 가질 수 있다.
도 7은 도 6의 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들(122-128)로부터 획득되는 제 1 및 제 2 스펙트럼들(132, 134)을 보여준다.
도 7을 참조하면, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들(122-128)을 분석하여 제 1 및 제 2 스펙트럼들(132, 134)을 획득할 수 있다. 상기 제 1 스펙트럼(132)은 상기 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들(122-128) 각각의 제 1 화소(P1) 내에서의 상기 제 2 반사 광(85)의 세기에 대응할 수 있다. 또한, 상기 제 2 스펙트럼(134)은 상기 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들(122-128) 각각의 제 2 화소(P2) 내에서의 상기 제 2 반사 광(85)의 세기에 대응할 수 있다.
상기 제어부(100)는 상기 제 1 및 제 2 스펙트럼들(132, 134)을 분석하여 상기 기판(W)의 표면 특성(ex, 박막 두께, 패턴의 폭)를 계산 및/또는 측정할 수 있다. 표면 특성의 계산방법은 검사 계측 방법에서 구체적으로 설명될 것이다. 따라서, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 해당 위치에서 결함을 검사하고, 상기 검사된 기판(W)의 이동 없이 상기 기판(W)의 표면 특성을 계측 및/또는 측정할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 검사 계측 장치(20)의 검사 계측 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 8은 도 2의 검사 계측 장치(20)을 이용한 검사 계측 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 검사 계측 방법은, 상기 기판(W)의 위치를 인식하는 단계(S10), 상기 기판(W)의 결함을 검사할 것인지를 판별하는 단계(S20), 광대역 이미지(110)를 획득하는 단계(S30), 결함 이미지들(112)을 획득하는 단계(S40), 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 것인지를 판단하는 단계(S50), 협대역 이미지들을 획득하는 단계(S60), 스펙트럼들을 획득하는 단계(S70), 및 상기 기판(W)의 표면 특성을 획득하는 단계(S80)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 기판(W)이 상기 스테이지(30) 상에 제공되면, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 해당 위치(를 인식한다(S10).
다음, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 결함을 검사할 것인지를 판별한다(S20).
상기 기판(W)의 결함이 검사되는 것으로 판단될 경우, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 조명 광 소스(60) 및 상기 이미지 센서(40)를 이용하여 광대역 이미지(110)를 획득한다(S30). 상기 제 1 조명 광 소스(60)가 상기 제 1 조명 광(63)을 상기 기판(W) 상에 제공하면, 상기 이미지 센서(40)는 상기 기판(W)으로부터 상기 제 1 반사 광(65)을 수신하여 상기 제어부(100)에 광대역 이미지(110)를 획득시킬 수 있다. 상기 제 1 반사 광(65)는 상기 제 1 파장대와 상기 제 1 대역폭을 가질 수 있다. 상기 광대역 이미지(110)는 결함 이미지들(112)을 가질 수 있다. 상기 기판(W)의 결함이 검사되지 않는 것으로 판단될 경우, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 것인지를 판별할 수 있다(S50).
도 9는 도 3의 결함 이미지들(112)을 보여준다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 제어부(100)는 상기 광대역 이미지(110)로부터 결함 이미지들(112)를 획득한다(S40). 예를 들어, 상기 제어부(100)는 상기 광대역 이미지(110)를 기준 이미지(미도시)와 비교하여 즉, 광대역 이미지(110)의 배경 이미지를 제거하여 상기 결함 이미지들(112)를 획득할 수 있다. 상기 기준 이미지는 미리 저장된 기준 검사 이미지일 수 있다. 이와 달리, 상기 기준 이미지는 상기 기판(W) 상의 다른 위치에서 검출된 기준 검사 이미지일 수 있다. 상기 기판(W)의 해당 위치에서의 검사 공정이 완료되면, 상기 제 1 조명 광(63)은 턴오프(turned off)될 수 있다.
이후, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 것인지를 판별한다(S50).
상기 기판(W)의 표면 특성이 측정되는 것으로 판단될 경우, 상기 제어부(100)는 상기 제 2 조명 광 소스(80) 및 상기 이미지 센서(40)를 이용하여 협대역 이미지들을 획득한다(S60). 상기 제 2 조명 광 소스(80)가 상기 기판(W) 상에 제 2 조명 광(83)을 제공하면, 상기 이미지 센서(40)는 상기 기판(W)으로부터 상기 제 2 반사 광(85)를 수신하여 상기 제어부(100)에 협대역 이미지들을 획득시킬 수 있다. 상기 협대역 이미지들은 상기 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들(122-128)일 수 있다. 상기 제 1 내지 제 4 협대역 이미지들(122-128)은 제 2 파장대들 각각의 제 2 반사 광(85)에 의해 검출된 이미지들일 수 있다. 상기 기판(W)의 표면 특성이 측정되지 않는 것으로 판단될 경우, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 인식된 위치에서의 검사 공정 및 계측 공정을 종료할 수 있다.
다음, 상기 제어부(100)는 협대역 이미지들 각각의 화소들 내에서의 밝기 세기를 분석하여 스펙트럼들을 획득한다(S70). 상기 스펙트럼들은 상기 기판(W)의 위치들마다 획득될 수 있다. 상기 스펙트럼들이 도 7의 제 1 및 제 2 스펙트럼들(132, 134)일 경우, 상기 제 1 및 제 2 스펙트럼들(132, 134)은 제 1 및 제 2 화소(P1, P2)에 대응되는 상기 기판(W) 위치들에서의 계측 값들일 수 있다.
그리고, 상기 제어부(100)는 스펙트럼들을 분석하여 상기 기판(W)의 표면 특성을 획득한다(S80). 예를 들어, 상기 제어부(100)는 스펙트럼들을 기준 스펙트럼들과 비교하여 상기 기판(W)의 표면 특성을 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 스펙트럼들은 상기 기판(W)의 표면 특성들에 대한 정보를 가질 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 스펙트럼들과 일치하는 상기 기준 스펙트럼들의 정보를 판독하여 상기 기판(W)의 표면 특성을 화소들마다 획득할 수 있다. 상기 기판(W)의 해당 위치에서의 검사 공정이 완료되면, 상기 제 2 조명 광(83)은 턴오프될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 스테이지(30)는 상기 기판(W)을 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동시킬 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 제 2 위치에 대해 단계 10(S10) 내지 단계 80(S80)의 검사 공정과 계측 공정을 수행할 수 있다.
도 10은 도 2의 검사 계측 장치(20)를 이용한 검사 계측 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 10을 참조하면, 검사 계측 방법은, 기판(W)을 준비하는 단계(S100), 결함 검사를 먼저 진행할 것인지를 판단하는 단계(S200), 상기 결함 검사를 표면 특성 계측보다 앞서 수행하는 단계(S300), 및 상기 표면 특성 계측을 상기 결함 검사보다 앞서 수행하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
먼저, 기판 제조 장치 및/또는 기판 제조 설비는 기판(W)을 준비한다(S100). 로봇 암은 상기 기판(W)을 스테이지(30) 상에 제공할 수 있다.
다음, 상기 제어 부(100)는 상기 기판(W)의 결함 검사를 먼저 진행할 것인지를 판단한다(S200).
상기 결함 검사가 먼저 진행되어야 한다면, 상기 제어 부(100)는 상기 결함 검사를 표면 특성 계측 보다 앞서 수행한다(S300).
도 11은 도 10의 결함 검사를 표면 특성 계측보다 앞서 수행하는 단계(S300)의 일 예를 보여준다.
도 11을 참조하면, 결함 검사를 표면 특성 계측보다 앞서 수행하는 단계(S300)는 도 8과 동일한 방법으로 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 결함 검사를 표면 특성 계측보다 앞서 수행하는 단계(S300)는 상기 기판(W)의 위치를 인식하는 단계(S10), 상기 기판(W)의 결함을 검사할 것인지를 판별하는 단계(S20), 광대역 이미지(110)를 획득하는 단계(S30), 결함 이미지들(112)을 획득하는 단계(S40), 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 것인지를 판단하는 단계(S50), 협대역 이미지들을 획득하는 단계(S60), 스펙트럼들을 획득하는 단계(S70), 및 상기 기판(W)의 표면 특성을 획득하는 단계(S80)를 포함할 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 상기 결함 검사가 먼저 진행되지 않는다면, 상기 제어 부(100)는 상기 표면 특성 계측을 상기 결함 검사보다 앞서 수행한다(S400).
도 12는 도 10의 표면 특성 계측을 상기 결함 검사보다 앞서 수행하는 단계(S400)의 일 예를 보여준다.
도 12를 참조하면, 표면 특성 계측을 상기 결함 검사보다 앞서 수행하는 단계(S400)는 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 것인지를 판단하는 단계(S50), 협대역 이미지들을 획득하는 단계(S60), 스펙트럼들을 획득하는 단계(S70), 상기 기판(W)의 표면 특성을 획득하는 단계(S80), 상기 기판(W)의 위치를 인식하는 단계(S10), 상기 기판(W)의 결함을 검사할 것인지를 판별하는 단계(S20), 및 광대역 이미지(110)를 획득하는 단계(S30), 결함 이미지들(112)을 획득하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
도 13 및 도 14은 도 1의 검사 계측 장치(20)의 일 예를 보여준다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 검사 계측 장치(20)는 기판(W)의 결함 검사 또는 표면 특성 계측에 따라 제 1 및 제 2 조명 광 소스들(60, 80) 중 어느 하나를 제 1 및 제 2 조명 광들(63, 83)의 광 축(102)에 선택적으로 제공하는 대역폭 선택부(130)를 포함할 수 있다. 상기 대역폭 선택부(130)는 상기 제어부(100)에 연결될 수 있다. 상기 대역폭 선택부(130)는 제 1 및 제 2 조명 광 소스들(60, 80) 중 어느 하나를 상기 제 1 및 제 2 조명 광들(63, 83)의 광 축(102)에 정렬시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 대역폭 선택부(130)는 제 1 및 제 2 조명 광 소스들(60, 80)에 연결될 수 있다. 상기 광 축(102)이 제 1 방향(x)일 때, 상기 대역폭 선택부(130)는 제 1 및 제 2 조명 광 소스들(60, 80)을 제 2 방향(y) 또는 제 3 방향(z)으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 대역폭 선택부(130)는 평판 구동기(plate driver)을 포함할 수 있다.
스테이지(30), 이미지 센서(40), 결상 광학계(50) 및 제어부(100)는 도 2와 동일하게 구성될 수 있다. 상기 조명 광학계(170)는 도 2의 제 1 및 제 2 조명 광학계들(70, 90) 중 어느 하나와 동일할 수 있다. 상기 조명 광학계(170)의 로드 렌즈(171), 시준 렌즈(172), 조명 조리개(173), 조명 릴레이 렌즈들(174), 조명 편광자(175) 및 빔 스플리터(176)는 도 2의 제 1 조명 광학계(70)의 제 1 로드 렌즈(71), 제 1 시준 렌즈(72), 제 1 조명 조리개(73), 제 1 조명 릴레이 렌즈들(74), 제 1 조명 편광자(75) 및 제 1 빔 스플리터(76)에 각각 대응될 수 있다. 결상 조리개(53)의 결상 홀(56a)은 제 1 조명 조리개(73)의 제 1 조명 홀(78)과 동일한 모양 및 방향을 가질 수 있다. 마찬가지로, 상기 조명 광학계(170)의 로드 렌즈(171), 시준 렌즈(172), 조명 조리개(173), 조명 릴레이 렌즈들(174), 조명 편광자(175) 및 빔 스플리터(176)는 도 2의 제 2 조명 광학계(90)의 제 2 로드 렌즈(91), 제 2 시준 렌즈(92), 제 2 조명 조리개(93), 제 2 조명 릴레이 렌즈들(94), 제 2 조명 편광자(95) 및 제 2 빔 스플리터(96)에 각각 대응될 수 있다. 상기 결상 홀(56a)은 제 2 조명 조리개(93)의 제 2 조명 홀(98)과 동일한 모양 및 방향을 가질 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 기판(W)의 결함을 검사할 때, 상기 대역폭 선택부(130)는 상기 제 1 조명 광 소스(60)을 상기 제 1 조명 광(63)의 광 축(102)에 제공할 수 있다. 상기 제 1 조명 광 소스(60)는 제 1 조명 광(63)을 상기 기판(W) 상에 제공하여 상기 이미지 센서(40) 및 상기 제어부(100)에 광대역 이미지(110)를 검출시킬 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 광대역 이미지(110)를 분석하여 상기 기판(W)의 결함을 검사할 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 때, 상기 대역폭 선택부(130)는 상기 제 2 조명 광 소스(80)을 상기 제 2 조명 광(83)의 광 축(102)에 제공할 수 있다. 상기 제 2 조명 광 소스(80)는 제 2 조명 광(83)을 상기 기판(W) 상에 제공하여 상기 이미지 센서(40) 및 상기 제어부(100)에 협대역 이미지들을 검출시킬 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 협대역 이미지들을 분석하여 상기 기판(W)의 표면 특성을 계측 및/또는 측정할 수 있다.
도 15 및 도 16은 도 1의 검사 계측 장치(20)의 일 예를 보여준다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 검사 계측 장치(20)의 대역폭 선택부(130)는 기판(W)의 결함 검사 또는 표면 특성 계측에 따라 제 1 및 제 2 대역폭 필터부들(164, 184) 중 어느 하나를 제 1 및 제 2 조명 광들(163, 183)의 광 축(102)에 선택적으로 제공할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 대역폭 선택부(130)는 상기 제 1 및 제 2 대역폭 필터부들(164, 184)에 연결될 수 있다. 상기 광 축(102)이 제 1 방향(x)일 때, 상기 대역폭 선택부(130)는 상기 제 1 및 제 2 대역폭 필터부들(164, 184)을 제 2 방향(y) 또는 제 3 방향(z)으로 이동시킬 수 있다.
스테이지(30), 이미지 센서(40), 결상 광학계(50), 조명 광학계(170) 및 제어부(100)는 도 13 및 도 14와 동일하게 구성될 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 기판(W)의 결함을 검사할 때, 상기 대역폭 선택부(130)는 상기 제 1 대역폭 필터부(164)를 상기 조명 광학계(170)와 광원(162) 사이의 상기 광 축(102)에 제공할 수 있다. 상기 광원(162)은 조명 광(161)을 생성할 수 있다. 상기 제 1 대역폭 필터부(164)는 조명 광(161)의 일부를 투과시켜 제 1 조명 광(163)을 획득할 수 있다. 상기 제 1 대역폭 필터부(164)는 제 1 조명 광(163)을 상기 기판(W) 상에 제공하여 상기 이미지 센서(40) 및 상기 제어부(100)에 광대역 이미지(110)를 검출시킬 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 광대역 이미지(110)를 분석하여 상기 기판(W)의 결함을 검사할 수 있다.
도 16을 참조하면, 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 때, 상기 대역폭 선택부(130)는 상기 제 2 대역폭 필터부(184)를 광 축(102)에 제공할 수 있다. 상기 제 2 대역폭 필터부(184)는 상기 조명 광(161)을 분광시켜 제 2 조명 광(183)을 획득할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 제 2 대역폭 필터부(184)는 프리즘(186) 및 슬릿 구조체(188)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 대역폭 필터부(184)는 제 2 조명 광(183)을 상기 기판(W) 상에 제공하여 상기 이미지 센서(40) 및 상기 제어부(100)에 협대역 이미지들을 검출시킬 수 있다. 상기 제어부(100)는 상기 협대역 이미지들을 분석하여 상기 기판(W)의 표면 특성을 계측 및/또는 측정할 수 있다.
도 17은 도 15 및 도 16의 검사 계측 장치(20)을 이용한 검사 계측 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 검사 계측 방법은 상기 기판(W)의 위치를 인식하는 단계(S10), 상기 기판(W)의 결함을 검사할 것인지를 판별하는 단계(S20), 상기 제 1 대역폭 필터부(164)를 제공하는 단계(S22), 상기 광대역 이미지(110)를 획득하는 단계(S30), 상기 결함 이미지들(112)을 획득하는 단계(S40), 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 것인지를 판단하는 단계(S50), 상기 제 2 대역폭 필터부(184)를 제공하는 단계(S52), 협대역 이미지들을 획득하는 단계(S60), 스펙트럼들을 획득하는 단계(S70), 및 상기 기판(W)의 표면 특성을 획득하는 단계(S80)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 기판(W)이 상기 스테이지(30) 상에 제공되면, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 해당 위치(를 인식한다(S10).
다음, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 결함을 검사할 것인지를 판별한다(S20).
상기 제어부(100)가 상기 기판(W)의 결함을 검사하는 것으로 판단할 경우, 상기 대역폭 선택부(130)는 상기 광 축(102) 상에 상기 제 1 대역폭 필터부(164)를 제공한다(S22). 상기 기판(W)의 결함이 검사되지 않을 경우, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 것인지를 판별할 수 있다(S50).
다음, 상기 제어부(100)는 상기 제 1 대역폭 필터부(164) 및 상기 이미지 센서(40)를 이용하여 광대역 이미지(110)를 획득한다(S30). 상기 제 1 대역폭 필터부(164)는 상기 제 1 조명 광(163)을 상기 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 상기 이미지 센서(40)는 상기 기판(W)으로부터 상기 제 1 반사 광(65)을 수신하여 상기 제어부(100)에 광대역 이미지(110)를 획득시킬 수 있다.
그 다음, 상기 제어부(100)는 상기 광대역 이미지(110)로부터 결함 이미지들(112)를 획득한다(S40).
그리고, 상기 제어부(100)는 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정할 것인지를 판별한다(S50).
상기 제어부(100)가 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정하는 것으로 판단하면, 상기 대역폭 선택부(130)는 제 2 대역폭 필터부(184)를 상기 광 축(102)에 제공한다(S52). 상기 제어부(100)가 상기 기판(W)의 표면 특성을 측정하지 않는 것으로 판단하면, 상기 기판(W)의 인식된 위치에서의 검사 공정 및 계측 공정은 종료될 수 있다.
다음, 상기 제어부(100)는 상기 제 2 대역폭 필터부(184) 및 상기 이미지 센서(40)를 이용하여 협대역 이미지들을 획득한다(S60). 상기 제 2 대역폭 필터부(184)가 상기 기판(W) 상에 제 2 조명 광(183)을 제공하면, 상기 이미지 센서(40)는 상기 기판(W)으로부터 상기 제 2 반사 광(85)를 수신하여 상기 제어부(100)에 협대역 이미지들을 획득시킬 수 있다.
그 다음, 상기 제어부(100)는 협대역 이미지들 각각의 화소들 내에서의 밝기 세기를 분석하여 스펙트럼들을 획득한다(S70). 상기 스펙트럼들은 상기 기판(W)의 위치들마다 획득될 수 있다.
마지막으로, 상기 제어부(100)는 스펙트럼들을 분석하여 상기 기판(W)의 표면 특성을 획득한다(S80). 예를 들어, 상기 제어부(100)는 스펙트럼들을 기준 스펙트럼들과 비교하여 상기 기판(W)의 표면 특성을 획득할 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. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기판이 제공되는 스테이지;
    상기 스테이지 상에 배치되는 센서;
    상기 센서와 상기 스테이지 사이에 배치되어 상기 기판을 투영하는 대물 렌즈;
    상기 대물 렌즈를 통해 상기 기판 상에 조명 광을 제공하는 광원;
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 상기 조명 광의 파장을 제 1 대역폭으로 제어하여 상기 센서에 상기 기판의 광대역 이미지를 검출시키는 제 1 대역폭 필터부; 및
    상기 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되고, 상기 조명 광의 파장을 상기 제 1 대역폭보다 작은 제 2 대역폭으로 제어하여 상기 센서에 상기 기판의 협대역 이미지를 검출시키는 제 2 대역폭 필터부를 포함하는 검사 계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 대역폭 필터부들에 연결되고, 상기 기판의 결함 검사 또는 표면 특성 계측에 따라 상기 제 1 및 제 2 대역폭 필터부들 중 어느 하나를 상기 광원과 상기 대물렌즈 사이의 상기 조명 광의 광 축에 선택적으로 제공하는 대역폭 선택부를 더 포함하는 검사 계측 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 대역폭 선택부는 평판 구동기를 포함하는 검사 계측 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 대역폭 필터부는 상기 조명 광을 투과하여 제 1 조명 광으로 필터링하는 광학 필터를 포함하되,
    상기 제 2 대역폭 필터부는 상기 조명 광을 분광시켜 제 2 조명 광을 추출하는 모노크로메이터를 포함하는 검사 계측 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 모노크로메이터는:
    상기 조명 광을 분광하는 프리즘; 및
    상기 분광된 조명 광의 스펙트럼의 일부를 투과하는 슬릿을 갖는 슬릿 구조체를 포함하는 검사 계측 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서와 상기 대물 렌즈 사이에 배치되어 상기 조명 광의 반사 광을 상기 센서에 전달하는 결상 광학계를 더 포함하되,
    상기 결상 광학계는:
    결상 조리개; 및
    상기 결상 조리개와 상기 센서 사이에 배치되어 상기 반사 광을 상기 센서에 결상시키는 대안 렌즈를 포함하는 검사 계측 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 결상 조리개는:
    제 1 다이아프램; 및
    상기 제 1 다이아프램 내에 배치되어 상기 반사 광을 통과시키는 제 1 및 제 2 결상 홀들을 포함하는 검사 계측 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광원은:
    상기 제 1 대역폭 필터부에 인접한 제 1 광원; 및
    상기 제 2 대역폭 필터부에 인접한 제 2 광원을 포함하는 검사 계측 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되어 상기 조명 광을 상기 기판으로 전달하는 제 1 조명 광학계를 더 포함하되,
    상기 제 1 조명 광학계는 상기 제 1 결상 홀과 동일한 제 1 조명 홀을 갖는 제 1 조명 조리개를 포함하는 검사 계측 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 광원과 상기 대물 렌즈 사이에 배치되어 상기 조명 광을 상기 기판으로 전달하는 제 2 조명 광학계를 더 포함하되,
    상기 제 2 조명 광학계는 상기 제 2 결상 홀과 동일한 제 2 조명 홀을 갖는 제 2 조명 조리개를 포함하는 검사 계측 장치.
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