KR20230001007A - 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 방법 및 셋업 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재료가 가시적인 표면 결함이 없음을 식별하기 위해, 재료에 대해 수행되는 예비 검사; 및 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위해, 표면 헤이즈 검사를 포함하는 재료의 표면 헤이즈를 검출하는 방법을 제공하며, 광학 필터 모듈은 검출기에 의해 검출되는 광발광 신호를 피하기 위해, 검출기로의 광 경로에서 재료의 광발광 신호를 필터링하도록 표면 헤이즈 검사 셋업에 구성된다. 본 발명은 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업을 추가로 제공한다. 본 발명의 표면 헤이즈 검출 방법 및 셋업을 이용하면, 표면 헤이즈 값 및/또는 재료의 분포를 정확하게 획득할 수 있다.
Description
본 발명은 재료 검출 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 재료 표면 검출 방법 및 셋업(setup)에 관한 것으로, 특히 재료의 표면 헤이즈(surface haze) 검출 방법 및 셋업에 관한 것이다.
과학 기술의 발달로서, 재료(반도체 웨이퍼, 유리 또는 세라믹 등)의 표면 평활성(smoothness)은 일부 분야에서 크게 요구되고 있다. 예컨대, 전자 및 통신 분야에서, 반도체 웨이퍼의 표면 품질에 대한 요건이 점점 더 까다로워졌다. 1950년대의 전자 부품의 생성 이후, 반도체 재료는 현대 생산 및 우리의 일상 생활에서 널리 사용되어 왔고, 그의 중요성은 자명하다. 반도체 디바이스의 계속적인 소형화 및 집적화에 따라, 기판의 표면 상태는 디바이스의 속성에 점점 더 큰 영향을 미치고 있다. 특히, 기판들의 더 높은 표면 거칠기(roughness)는 캐리어 이동도에 영향을 미칠 것이고, 이에 의해 더 적은 이동도 및 과도하게 더 긴 지연을 초래한다. 또한, 기판의 더 높은 표면 거칠기는 또한 표면 상의 캐리어의 재결합 속도(recombination velocity)를 증가시킬 것이고, 따라서 디바이스의 더 짧은 비-평형(non-equilibrium) 캐리어 수명 및 불량한 성능을 초래할 것이다. 분명히, 양호한 기판 표면 조건은 전자 디바이스들의 피크 성능에 중요하다.
재료의 표면 상의 "표면 헤이즈(Surface haze)"(또는 "헤이즈")는 재료들(예를 들어, 웨이퍼들)의 표면 모폴로지(morphology)(즉, 마이크로-거칠기) 및 고농도의 표면 상의 또는 표면에 근접한 불완전성에 의해 야기된 비지향성(non-directional) 광 산란 현상을 지칭한다. 일반적으로, "표면 헤이즈"는 표면 입자 크기의 검출 한계 이하의 스케일에서 불균일 품질을 특성화하는데 사용된다. 표면이 매끄러운(기판과 같은) 특정 재료의 제조 프로세스 동안, 표면 헤이즈는 불가피할 것이다. 표면 헤이즈는 재료의 표면 마이크로-거칠기(surface micro-roughness)에 의해 야기되고, 재료의 성능에 직접적으로 영향을 미칠 것이고, 예를 들어, 기판의 에피택셜 품질을 손상시킬 것이고, 이는 결국 결과적인 에피택셜 층 및 디바이스의 품질에 영향을 미칠 것이다. 따라서 제조 시, 재료의 표면 헤이즈 분포와 값을 정확하게 획득하는 것은 재질의 표면 품질 조절 및 향상에 가장 중요한 의미가 있다.
현재, 표면 검사의 기술들은 주로 레이저 산란에 기초하고; 그리고 이러한 기술들에 기초한 방법들 또는 셋업들은 감지할 수 없는 표면 속성들을 검출할 수 있다. 이러한 속성을 테스트할 때, 검사될 재료의 표면 상으로 레이저가 일정 각도로 조사되고, 동시에 검사될 샘플 또는 검출기를 고속으로 회전시키고; 검출기는 모든 방향으로 산란된 광을 수집하고; 최종적으로 수집된 광 신호를 분석하여 재료의 표면 속성 정보를 획득한다. 이 방법은 비교적 높은 거칠기를 갖는 재료 표면의 입자나 재료를 검출하는데 매우 효율적이나, 종래의 표면 헤이즈 신호의 검출이 표면 흡수와 같은 다양한 요인에 의해 종종 방해를 받아 표면 헤이즈 검사 결과의 정확도에 영향을 미치기 때문에, 표면 헤이즈와 같은 마이크로-거칠기를 효과적이고 정확하게 검출할 수 없다. 정확한 표면 검사를 달성하기 위해 표면 헤이즈 신호를 정확하게 획득하는 것은 항상 어려웠다.
전술한 바와 같이, 기존의 표면 검사 방법 또는 셋업이 표면 헤이즈를 검출하기 위해 사용되는 경우에 문제가 발생할 수 있다. 종래의 표면 검사 방법 또는 셋업은 주로 재료(웨이퍼와 같은)의 표면 상의 더 높은 거칠기(예를 들어, 입자)의 검출을 위해 설계된다. 10-6 (ppm) 차수의 값으로 표현되는 표면 헤이즈와 같은 마이크로-거칠기의 경우, 신호는 통상적인 기기에 의해 노이즈 신호와 구별하기 어렵다. 따라서, 표면 헤이즈 신호가 포착(capture)되더라도, 노이즈 신호를 배제하지 않은 검출 결과는 "거짓" 표면 헤이즈일 수 있다. 이러한 검사 결과는 웨이퍼 표면의 품질 제어를 위한 기준 값이 거의 없다.
본 발명자들은 종래의 표면 검사 기구들을 사용하여, 재료들, 특히 화합물 반도체 웨이퍼들의 표면 헤이즈의 검사가 유효한 기준 중요성(reference significance)이 아닐 수 있다는 것을 발견했는데 -- 왜냐하면 종래의 방법들은 레이저 조사 하에서 반도체 재료의 광발광(photoluminescence)에 의해 야기되는 표면 간섭(surface interference)을 고려하지 않기 때문이다.
본 발명자들은 또한, 재료들의 진행에 따라, 기존의 검사 셋업들을 사용하여 재료 표면에 대해 표면 헤이즈 검사를 수행할 때, 재료들의 광발광이 정확한 검출에 영향을 미치는 무시할 수 없는 인자들 중 하나가 될 수 있다는 것을 발견하였다.
광발광(photoluminescence)은 외부 광원의 조사 하에 재료들이 여기되어 에너지를 흡수하여 광을 방출하는 현상을 의미한다. 반도체의 광발광은 이러한 방식으로 작동한다: 재료의 가전자대(valence band)는 전자로 채워진다 - 심지어 불순물 없는 반도체 재료의 경우에서도; 열 또는 광 여기로 인해, 가전자대의 상부의 전자들은 전도대(conduction band)로 여기되고, 이에 의해 진성 전도(intrinsic conduction)를 초래한다; 후속하여, 전도대의 전자들은 격자 이완(lattice relaxation) 후에 전도대로부터 가전자대로 자발적으로 전이하며, 동시에 특정 파장을 갖는 광자(photon)들을 방출한다. 이는 반도체 재료의 광발광이 일어나는 프로세스이다. 세라믹 또는 유리(예를 들어, 발광 재료로 도핑된 유리와 같은 발광 유리)에 대해, 광자의 흡수 후에, 또한 유사한 광발광 프로세스가 존재한다.
본 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 재료의 광발광 파장은 재료 자체의 밴드갭 크기(bandgap size)에 의해 결정되며, 그 구체적인 관계는 하기 공식 I로 표시된다:
λem = 1240 / Eg
(I)
여기서,
λem은 nm로 표현된 광발광 파장이고;
Eg는 eV로 표현되는 재료의 밴드갭 크기이다.
상기 공식에서, 밴드갭(Eg)은 도 1에 도시된 바와 같이 재료에 의존한다. 실제로 일단 측정 대상 재료가 결정되면, 이 공식에 의해 발광 파장이 계산될 수 있다.
원소 반도체 재료의 대표로서 실리콘(Si)(1.12 eV의 밴드갭) 및 게르마늄(Ge)(0.67 eV의 밴드갭)과 같은 간접 밴드갭 반도체 재료가 광발광을 생성할 수 없어서 고려되지 않는 것으로 밝혀졌다.
그러나, 본 발명자들은 화합물 반도체 재료들, 특히 예컨대 갈륨 비소(GaAs)(1.42 eV의 밴드갭을 가짐) 및 인듐 인화물(InP)(1.35 eV의 밴드갭을 가짐)와 같은 III-V족 화합물 반도체들을 포함하는 직접 밴드갭 반도체 재료들에 대해, 일반적인 검출 조건들 하에서, 표면 헤이즈 검사에 대한 그러한 재료들의 광발광의 효과들이 무시될 수 없다는 것을 발견했다. 직접 밴드갭 반도체의 초기 및 최종 상태의 웨이브 벡터(wave vector)는 광 전이 과정(optical transition process)에서 변하지 않고 높은 광발광 효율을 갖는 것으로 볼 수 있고, 그 광발광 파장은 정확하게 종래 Si-검출기(또는 실리콘 광 검출기)의 민감한 범위 내에 속하기 때문에, 발광 효과는 표면 헤이즈 검사에 현저하게 영향을 미칠 것이다. 유사하게, 세라믹 및 유리(예를 들어, 발광 재료로 도핑된 유리와 같은 발광 유리)의 경우, 전술한 문제들이 또한 발생할 수 있다.
화합물 반도체는 아날로그 또는 디지털 휴대폰, 페이저(pager), 기지국, 무선 LAN(wireless local area networks), 위성 통신 및 마이크로파 통신 등 많은 분야에서 널리 사용되고 있다. 이러한 제품들의 애플리케이션 가치는 5G와 같은 통신 기술의 등장으로 계속 증가하고 있다. 그리고 품질 제어는 그러한 재료들로 제조된 웨이퍼들에서 훨씬 더 중요한 역할을 한다.
그러나, 해당 분야에서 재료(예를 들어, 웨이퍼, 특히 화합물 반도체 웨이퍼)의 표면 헤이즈를 정확하게 검출하기 위한 효과적인 방법이 절실히 요구된다.
CN111272773A는 반도체 웨이퍼의 표면 결함을 검출하기 위한 고해상도 시스템, 및 이와 관련된 시프트된 조명에 기초한 결함(defect) 검사 방법 및 셋업을 개시한다. 그러나, 표면 헤이즈의 검출이 아닌 반도체의 표면 입자 검출을 목적으로 한다.
CN105870033A는 연마된 반도체 웨이퍼들의 표면 스크래치들을 검출하는 방법을 개시하며, 여기서 반도체 웨이퍼의 표면은 펄스 레이저로 조사되고, 에너지 손상 임계치가 정의되어 웨이퍼 표면 상의 스크래치들의 신속한 검출을 달성한다. 이 방법은 스크래치에 관한 것이며, 스크래치의 신호 강도는 입자의 신호 강도와 동일한 차수(order)이므로 신호가 쉽게 캡처될 수 있다. 그러나, 표면 헤이즈 검사에 관한 것은 침묵하고 있다.
CN112461861A는 연마된 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면 품질을 평가하는 방법을 개시하고, 표면 헤이즈 검사는 당해 기술분야에서 흔히 사용되는 산란 광과 레이저 방출 사이의 광 강도의 비율에 의해 특징 지어진다. 그럼에도 불구하고, 검출기에서 검출되는 산란 광의 광 신호가 표면 헤이즈로부터 완전히 발원하지 않는 것(즉, 검출된 광 신호에 간섭 신호가 여전히 포함될 수 있음)을 고려하지 않고 주로 연마된 단결정 실리콘 웨이퍼에 관한 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 방법은 여전히 정확한 표면 헤이즈 검사, 특히 화합물 반도체 웨이퍼 또는 직접 밴드갭 반도체 웨이퍼의 정확한 표면 헤이즈 검사에 대한 단점을 갖는다.
상기 분석에 따르면, 기존의 일반적인 검사 방법을 이용하여 재료(반도체 기판, 특히 화합물 반도체 기판 또는 직접 밴드갭 반도체 기판 등)의 표면 헤이즈 분포 및/또는 값을 정확하게 검출할 경우에 문제가 발생할 수 있고, 따라서 재료의 표면 헤이즈 분포 및/또는 값을 정확하게 검출할 수 없다.
본 발명자는, 표면 헤이즈 속성의 측면에서 재료가 적격인지 여부를 평가하는 기준이 관련 분야에서 재료의 상이한 용도에 따라 다르지만, 간섭 신호로 인해 검출된 표면 헤이즈 분포 및 값이 실제 재료 표면 조건보다 높을 수 있거나, 실제 표면 헤이즈 조건(특별히 낮은 표면 헤이즈의 경우)이 간섭 신호에 의해 가려져 검출할 수 없는 경우, --- 이러한 경우에, 표면 헤이즈 검사의 결과가 실제로 "거짓(false)"임을 발견하였다. 또는 심지어, 테스트된 재료는 그러한 거짓 결과 때문에 수락되지 않는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 그러한 검사 결과는 재료의 품질 제어에 대한 어떠한 기준 중요성도 없을 것이다. 더욱이, 그러한 검사 결과들은 상기 문제들의 기원을 역추적하거나 추적할 때에 유익한 의미를 갖지 않을 것이다.
따라서, 정확한 표면 헤이즈 분포 및/또는 값들을 획득하기 위해 재료 표면 헤이즈(그 분포 및/또는 값들을 포함함)를 검출하기 위한 방법들 및 셋업들을 개선하는 것이 필요하다.
본 발명은 상기 종래기술의 단점 중 하나 이상을 극복하기 위한 것으로, 재료의 표면 헤이즈 검출을 위한 개선된 방법 및 셋업을 제공한다.
본 발명의 일 양태는 다음을 포함하는 재료의 표면 헤이즈 검출 방법을 제공한다:
-
재료들이 가시적인 표면 결함들이 없음을 식별하기 위해, 옵션으로, 재료들에 대해 수행되는 예비 검사(preliminary inspection); 및
-
상기 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 표면 헤이즈 검사;
여기서, 광학 필터 모듈은 광발광 신호(photoluminescence signal)가 검출기에 의해 검출되는 것을 피하기 위해, 검출기로의 광 경로 내의 재료들의 광발광 신호를 필터링하도록 표면 헤이즈 검사 셋업에 구성된다.
일부 실시예에서, 표면 헤이즈 검사는 입사 광으로 재료를 조사하는 것을 포함하고, 상기 입사 광은 임의의 파장의 레이저, 바람직하게는 
660 nm, 더 바람직하게는 
490 nm의 파장을 갖는 1 파장 레이저(one-wavelength laser)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 필터링은 신호 검사가 광발광 파장보다 작은 파장을 갖는 광, 바람직하게는 광발광 파장 마이너스(-) 20 nm보다 크지 않은 파장을 갖는 광이 검출될 수 있게 한다.
일부 실시예에서, 필터링은 입사 광 파장 ± 20 nm 범위, 바람직하게는 입사 광 파장 ± 10 nm 범위의 파장, 더 바람직하게는 입사 광 파장과 동일한 파장을 갖는 광이 신호 검출 단계에서 검출될 수 있게 한다.
일부 실시예들에서, 재료는 매끄러운 표면을 갖는 임의의 재료이고; 바람직하게는, 재료는 반도체 재료, 유리 또는 세라믹이고; 더 바람직하게는, 재료는 반도체 웨이퍼이고; 보다 더 바람직하게는, 반도체 웨이퍼는 1.12 내지 1.53 eV, 바람직하게는 1.35 내지 1.43 eV의 밴드갭을 갖는다.
일부 실시예에서, 반도체 웨이퍼는 화합물 반도체 웨이퍼, 바람직하게는 직접 밴드갭 반도체 웨이퍼, 더 바람직하게는 InP 웨이퍼 또는 GaAs 웨이퍼로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태는, 재료의 표면 헤이즈(surface haze)를 검출하기 위한 셋업을 제공하며, 상기 셋업은,
상기 재료를 홀딩하기 위한 샘플 홀더를 포함하는 재료 로딩 유닛(material-loading unit);
입사 광을 방출하기 위한 레이저 소스를 포함하는 레이저 스캐닝 유닛; 바람직하게는, 입사 광은 임의의 파장의 레이저, 바람직하게는 
660 nm, 더 바람직하게는 
490 nm의 파장을 갖는 1 파장 레이저일 수 있고;
검출기; 바람직하게는 280 내지 1100 nm의 파장을 갖는 광 신호에 응답하는 검출기; 바람직하게는 가시 광 검출기, 더 바람직하게는 Si-검출기 또는 통합 검출기인 검출기를 포함하는 신호 검사 유닛; 및
상기 신호 검사 유닛에 의해 검출된 신호를 분석하는 소프트웨어를 포함하는 데이터 분석 유닛;을 포함하고,
상기 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업은 광학 필터 모듈(optical filter module)을 더 포함하고, 상기 광학 필터 모듈은 필터들, 필터 코팅 또는 이들의 조합, 바람직하게는 저역 통과 필터들, 대역 통과 필터들, 저역 통과 필터 코팅, 대역 통과 필터 코팅, 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고; 바람직하게는 상기 광학 필터 모듈은 대역 통과 필터들, 대역 통과 필터 코팅 또는 이들의 조합을 포함하며; 바람직하게는 상기 광학 필터 모듈은 별개의 모듈, 또는 상기 광학 검출기의 표면 상의 하나 이상의 필터 코팅일 수 있고; 상기 광학 필터 모듈은 상기 재료의 광발광 신호를 필터링하기 위해 사용되고; 상기 광학 필터 모듈은 검출하고자 하는 광 신호의 전파 방향으로 상기 검출기 앞에 배열된다.
일부 실시예에서, 광학 필터 모듈은 광발광 파장 미만, 바람직하게는 (광발광 파장 - 20 nm) 보다 크지 않은 파장을 갖는 광을 선택적으로 투과 시킬 수 있는 광학 부재를 포함한다.
일부 실시예에서, 광학 필터 모듈은 입사 광 파장 ± 20 nm 범위의 파장, 바람직하게는 입사 광 파장 ± 10 nm 범위의 파장, 더 바람직하게는 입사 광 파장과 동일한 파장의 파장을 갖는 광을 선택적으로 투과 시킬 수 있는 광학 부재를 포함한다.
일부 실시예에서, 광학 필터 모듈은 필터, 필터 코팅 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터, 바람직하게는 저역 통과 필터, 대역 통과 필터, 저역 통과 필터 코팅, 대역 통과 필터 코팅 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고; 바람직하게는, 광학 필터 모듈은 대역 통과 필터, 대역 통과 필터 코팅 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고; 바람직하게는, 광학 필터 모듈은 별개의 모듈, 또는 광학 검출기의 표면 상의 필터 코팅, 또는 이들의 조합일 수 있다.
일부 실시예에서, 광학 필터 모듈은 신호 광 투과율이 50% 초과, 바람직하게는 ≥ 95%, 그리고 더 바람직하게는 ≥ 99%이다.
일부 실시예들에서, 재료들의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업은 매끄러운 표면을 갖는 임의의 재료를 검출하기 위해 사용되며; 바람직하게, 재료는 반도체 재료, 유리 또는 세라믹이고; 더 바람직하게는, 재료는 반도체 웨이퍼이고; 더 바람직하게는, 반도체 웨이퍼는 1.12-1.53 eV, 바람직하게는 1.35 내지 1.43 eV의 밴드갭을 갖는 반도체 재료로 제조된 웨이퍼, 바람직하게는 단원자 반도체들 또는 화합물 반도체들로 제조된 웨이퍼, 및 바람직하게는 직접 밴드갭 반도체 재료로 제조된 웨이퍼, 및 더 바람직하게는 InP 또는 GaAs로 제조된 웨이퍼이다.
본 발명의 방법 및 셋업은 표면 헤이즈 검사 상에서 재료의 광발광에 의해 유발된 간섭을 제거하거나 감소시킴으로써 분포 및/또는 값 측면에서 확실하고 정확한 표면 헤이즈 검사를 달성한다.
도 1은 결정질 재료의 에너지 밴드의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업의 개략도로서, 각각의 숫자는 다음의 부재 중 하나를 지정한다: 1: 레이저 소스, 2: 정전 척, 3: (정전 척에 배치된) 검사될 재료, 4: 광학 필터 모듈, 5: 검출기, 6: 입사 신호광, 7: 검출하고자 하는 신호광, 8: 데이터 분석 유닛.
도 4는 예제 1에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(Sulfur-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 5는 예제 1에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 InP(sulfur-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 6은 예제 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(Sulfur-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 7은 예제 2에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 InP(sulfur-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 8은 예제 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 Un-type InP(비도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 9는 예제 3에 예시된 바와 같이 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 Un-type InP (non-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 10은 예제 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 GaAs(실리콘 도핑된) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 11은 예제 4에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 GaAs(silicon-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 12는 예제 5에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 13은 예제 5에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 14는 예제 6에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(황-도핑된) 웨이퍼들에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 15는 예제 6에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 16은 예제 7에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 17은 예제 7에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 InP(황-도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 18은 예제 8에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(황-도핑된) 웨이퍼들에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 19는 예제 8에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업의 개략도로서, 각각의 숫자는 다음의 부재 중 하나를 지정한다: 1: 레이저 소스, 2: 정전 척, 3: (정전 척에 배치된) 검사될 재료, 4: 광학 필터 모듈, 5: 검출기, 6: 입사 신호광, 7: 검출하고자 하는 신호광, 8: 데이터 분석 유닛.
도 4는 예제 1에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(Sulfur-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 5는 예제 1에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 InP(sulfur-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 6은 예제 2에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(Sulfur-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 7은 예제 2에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 InP(sulfur-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 8은 예제 3에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 Un-type InP(비도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 9는 예제 3에 예시된 바와 같이 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 Un-type InP (non-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 10은 예제 4에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 GaAs(실리콘 도핑된) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 11은 예제 4에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 GaAs(silicon-doped) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 12는 예제 5에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 13은 예제 5에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 14는 예제 6에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(황-도핑된) 웨이퍼들에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 15는 예제 6에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 16은 예제 7에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 17은 예제 7에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 이용하지 않고 N형 InP(황-도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 18은 예제 8에 예시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하고 N형 InP(황-도핑된) 웨이퍼들에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
도 19는 예제 8에 예시된 바와 같이, 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 N형 InP(황 도핑) 웨이퍼에 대해 수행된 표면 헤이즈 검사 결과를 도시한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 단지 예시적인 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않을 수 있다. 본 발명의 보호 범위는 청구항들에 의해서만 정의된다. 또한, 본 발명의 실시 중에, 이하의 실시예에서 설명된 모든 특징이 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다. 추가로, 본 발명의 맥락에서, 이러한 특징들의 다수의 조합이 있고, 일반적인 정의 및 바람직한 정의는 서로 조합될 수 있다. 이러한 조합에 의해 형성된 새로운 기술적 해결책도 본 발명에 의해 포함된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 양태는 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 방법을 제공하고, 상기 방법은 :
-
재료가 다음의 표면 헤이즈 검사를 위해 가시적인 표면 결함이 없음을 식별하기 위해 옵션으로, 재료에 대해 수행되는 예비 검사(preliminary inspection); 및
-
재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 표면 헤이즈 검사;를 포함하고,
여기서, 광학 필터 모듈은 광발광 신호가 검출되는 것을 피하기 위해, 검출기로의 광 경로에 있는 재료의 광발광 신호를 필터링하도록 표면 헤이즈 검사 셋업에 구성된다.
일부 실시예에서, 표면 헤이즈 검사는 표면 헤이즈 검사 셋업을 통해 수행된다. 표면 헤이즈 검사 셋업은 재료의 광발광 신호를 필터링할 수 있지만, 원하는 신호의 검출에는 영향을 주지 않는 광학 필터 모듈이 구비된다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "표면 헤이즈(surface haze)"(또는 "헤이즈")는 표면 모폴로지(morphology)(즉, 마이크로-거칠기) 및 고농도의 표면 상의 또는 표면에 근접한 불완전성에 의해 야기된 비지향성(non-directional) 광 산란 현상을 지칭한다. 일반적으로, "표면 헤이즈"는 표면 입자 크기의 검출 한계 미만의 스케일에서 표면의 불균일 상태를 설명하기 위해 사용된다. 따라서, (예비 검사에서) 표면 과립(granularity) 검출을 통과한 샘플들만이 표면 헤이즈 스캐닝 및 검출을 수행할 것이다. 헤이즈 값과 분포는 재료 표면의 마이크로-거칠기의 정도를 반영한다.
일부 실시예들에서, 재료는 반도체 재료, 유리, 또는 세라믹이다. 일부 실시예들에서, 바람직하게는 재료는 반도체 웨이퍼, 특히 세정되고 건조된 반도체 웨이퍼이다. 일부 실시예에 있어서, 상기 유리는 발광성(luminescent)이고, 바람직하게는 발광성 재료가 첨가된 유리이다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "웨이퍼(wafer)"는 반도체 또는 비-반도체 재료들로 형성된 기판(에피택셜 층을 갖거나 갖지 않는)을 지칭한다. 웨이퍼의 예들은 단결정 실리콘, 단결정 게르마늄, 갈륨 비소, 또는 인듐 인화물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼는 기판(즉, 베어 웨이퍼(bare wafer))이다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼는 또한 기판 상에 형성된 상이한 재료들의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 반도체 웨이퍼는 반도체 기판이다. 다른 실시예들에서, 반도체 웨이퍼는 또한 에피택셜 웨이퍼(epitaxial wafer)일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "기판(substrate)"은 특정 격자면 및 적절한 전기적, 광학적 및 기계적 속성들을 갖는 깨끗한 단결정 웨이퍼를 지칭하며, 이 웨이퍼는 그 위에 에피택셜 층을 성장시키기 위해 사용된다.
일부 실시예들에서, 반도체 웨이퍼는 광발광 속성들을 갖는다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "예비 검사(preliminary inspection)"는 웨이퍼 표면의 과립 검사/체크를 지칭한다. 예비 검사는 당업계에 일반적으로 알려진 다양한 방법 또는 셋업에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예비 검사는 광 보조 검사이다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "광 보조 검사(light-assisted inspection)"는 고 강도 광 하에서 시각적으로 웨이퍼 표면을 체크하는 것을 지칭한다.
일부 실시예에서, 예비 검사에 사용되는 광원의 휘도는 종래의 검사에 사용되는 휘도의 통상적인 범위 내에 속한다. 바람직하게는 휘도는 300,000 lux 이상이다. 더 바람직하게는, 상기 휘도는 400,000 lux 이상이다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "휘도(luminance)"는 단위 면적당 수신되는 가시 광의 광속, 즉 광도(lux, lx)를 의미하며, 이는 물체의 표면이 조사되는 광의 강도 및/또는 정도를 나타내기 위해 사용되는 물리량이다.
반도체 웨이퍼들에 대해, 웨이퍼 표면의 과도한 거칠기(roughness)가 (표면 헤이즈를 포함하는) 작은 국부적 광-산란(light-scatter)의 검출에 영향을 미칠 것이라는 것이 당업계에 공지되어 있다. 예비 검사는 추가의 표면 헤이즈 검출을 위해 완제품(즉, 연마, 세정, 건조 등의 처리를 받은 웨이퍼)으로부터 주요 결함(예를 들어, 가시적 결함)이 없는 반도체 웨이퍼를 선택하기 위해 배열되어, 웨이퍼 품질을 더욱 향상시킨다. 본 출원에서는 예비 검사를 실시하여 가시적인 표면 결함이 없는 재료를 선택하거나 식별하고, 이런 재료가 표면 헤이즈에 대하여 추가로 검출된다. 즉, 가시적인 표면 결함을 갖는 웨이퍼는 직접 부적격(unqualified)으로 간주되고, 더 이상 표면 헤이즈 검출이 수행되지 않을 것이다.
본 명세서에 사용되는, 용어 "가시적 결함(visible defect)"은 고 강도 광 하에 가시적인 웨이퍼 표면 상의 결함들, 예컨대, 스크래치, 화학적 잔류물, 오렌지 껍질형 결함들(peel-like defects), 밝은 스팟들, 입자들, 트윈 라멜라(twin lamellae), 에지 파손, 균열, 얕은 피트(shallow pit)들, 나이프 마크(knife mark)들, 줄무늬(streak)들, 부식 피트(corrosion pit)들, 얼룩들, 불량하게 연마된 영역들 및 마이크로-돌출부(micro-protrusion)를 지칭한다. 따라서, 가시적인 표면 결함들을 갖지 않는 재료(즉, 반도체 웨이퍼)는 그 표면에서 상기에서 언급된 결함들 중 어느 것도 발견되지 않음을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "세정(cleaning)"은 재료들(예를 들어, 웨이퍼들)의 표면으로부터 불필요한 잔여물들을 제거하는 것을 지칭한다.
일부 실시예들에서, 예비 검사는 옵션이다. 일부 실시예들에서, 예비 검사는 수행되지 않는다. 일부 실시예에서, 세라믹 또는 유리와 같은 일부 재료에 대해, 예비 검사 단계가 생략될 수 있다.
일부 실시예들에서, 본 발명의 방법에 따르면, 검사될 재료가 반도체 웨이퍼인 경우, 예비 검사 전에 웨이퍼를 세정 또는 건조시키는 것과 같은 추가적인 단계들이 또한 포함된다. 이들 단계들은 당업계의 통상적인 방법 및 장치를 사용함으로써 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 표면 헤이즈 검사에 사용되는 셋업은 당업계에서 통상적으로 사용되는 표면 검출 셋업일 수 있다. 바람직하게는, 표면 헤이즈 검사는 한정되는 것은 아니지만, KLA Surfscan, KLA Candela series 또는 Unity Lightspeed 검사 시스템들과 같은 당업계에서 통상적으로 사용되는 웨이퍼 표면 검출 시스템들을 사용하여 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 표면 헤이즈 검사는 웨이퍼 표면 검출을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 파장을 갖는 레이저일 수 있는 입사 광으로 검출하고자 하는 웨이퍼를 조사하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 입사 광은 단파장(short-wavelength) 레이저이다. 일부 실시예들에서, 입사 광은 스펙트럼의 적색 또는 청색-자색 대역들 내에 속하는 임의의 파장을 갖는 1 파장 레이저일 수 있다. 일부 실시예에서, 입사 광은 
660 nm, 바람직하게는 
490 nm의 파장을 갖는 레이저이다. 일부 실시예들에서, 입사 광은 < 490 nm 미만의 파장을 갖는다. 바람직하게는 파장 
490 nm를 갖는 블루-바이올렛 레이저를 입사 광으로서 사용하여, 표면 검사의 검출성을 향상시키는 것이 가능한 것으로 밝혀졌다. 더욱 바람직하게는, 입사 광은 405 nm, 473 nm 또는 488 nm의 파장을 갖는 레이저이고; 특히 바람직하게는, 입사 광은 473 nm의 파장을 갖는 레이저이다. 일부 실시예에서, 655 nm의 파장을 갖는 레이저가 또한 입사 광으로서 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 표면 헤이즈 검사는 신호 검출을 포함한다. 바람직하게는, 신호 검출은 1100 nm 이하, 바람직하게는 280 내지 1100 nm, 더 바람직하게는 280 내지 980 nm, 특히 바람직하게는 350 내지 850 nm 일 수 있는 임의의 파장의 광 신호를 검출하는 것이다. 바람직하게는, 신호 검출은 입사 광의 파장과 동일한 파장을 갖는 광 신호를 검출하기 위한 것이다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "광발광(photoluminescence)"은 외부 광원에 노출될 때 재료가 여기되어 에너지를 흡수하여 광을 방출하는 현상을 의미한다. 반도체 재료를 예로 들면, 광 발광은 광에 의해 전자가 여기되어 가전자대(valence band)에서 전도대(conduction band)로 전이한 다음 격자 이완(lattice relaxation)을 통해 가전자대로 되돌아오고 동시에 광자(photon)를 방출하는 과정을 말한다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "광발광 신호(photoluminescence signal)"는 재료의 광발광(photoluminescence)에 의해 생성된 광 신호를 의미한다.
에너지 밴드 구조를 갖는 검출하고자 하는 재료의 경우, 적합한 광학 필터 모듈을 선택하기 위해, 상기 공식 (I)을 사용하여 재료의 광발광 파장이 결정될 수 있다. 세라믹 및 반도체 재료와 같은 결정질 재료의 경우, Eg는 재료 자체의 밴드갭 폭이고; 유리, 특히 발광 재료를 갖는 유리와 같은 비정질 재료의 경우, Eg는 발광 재료의 밴드갭 폭이다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "밴드갭 폭(bandgap width)"은 재료의 전도대의 최저 에너지 레벨과 가전자대의 최고 에너지 레벨 사이의 에너지 차이를 지칭한다.
본 발명자들은 표면 상태의 검사가 수행될 때, 시험된 재료의 광발광이 표면 헤이즈의 정확한 검출에 영향을 미친다는 것을 발견하였다. 이는 특히 시험된 재료의 표면 헤이즈 신호가 낮은 경우에 그러하다. 따라서, 표면 헤이즈를 정확하게 검출하기 위해서는 재료의 광 발광 신호를 필터링하여 간섭을 제거 및 감소시킬 필요가 있다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "필터링(filtering)"은 바람직하지 않은 광 신호(테스트되는 재료의 광발광에 의해 생성된 광 신호와 같은)를 실질적으로 제거함으로써 표면 헤이즈 검출에 대한 간섭 또는 영향을 실질적으로 제거하거나 감소시키는 것을 지칭한다.
비-표면-헤이즈 신호(non-surface-haze signal)를 효과적으로 제거하기 위해(본 발명에 따르면, 일반적으로 재료의 광발광 신호를 지칭함), 일부 실시예에서, 웨이퍼의 광발광 신호는 표면 헤이즈 검사 동안 필터링된다.
일부 실시예에서, 표면 헤이즈 검사에서, 필터링은 광발광 파장 미만, 바람직하게는 광발광 파장 마이너스 20 nm보다 크지 않은 파장을 갖는 광만이 신호 검사 단계에서 검출되는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 상기 신호 검사 단계에서 상기 입사 광과 동등한 파장의 광만이 검출된다.
대안으로, 일부 실시예에서, 표면 헤이즈 검사에서, 필터링은 입사 광 파장의 플러스 또는 마이너스 (±) 20 nm의 범위, 바람직하게는 입사 광 파장의 플러스 또는 마이너스 10 nm의 범위, 그리고 더 바람직하게는 입사 광의 파장과 동일한 파장을 갖는 광만이 신호 검출 단계에서 검출되는 것을 가능하게 한다.
일부 실시예에서, 표면 헤이즈 검사에서, 필터링은 광학 필터 모듈을 선택하는 것을 포함한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 표면 헤이즈 검사의 경우, 광학 필터 모듈의 선택은 a) 상기 공식 (I)를 이용하여 반도체의 광발광 파장 λem을 계산하고; b) λem 미만의 파장을 갖는 광을 투과시키는 광학 필터 모듈을 선택하는 방식으로 수행된다.
바람직하게는, 광학 필터 모듈은 필터 및/또는 필터 코팅을 포함한다. 일부 실시예에서, 필터링하는 단계는 입사 광 파장(λex) 이상 및 광발광 파장(λem) 미만의 차단 파장(cut-off wavelength)을 갖는 저역 통과 필터 또는 필터 코팅을 선택하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 차단 파장은 (λex + 20) nm 이상 및 (λem-20) nm 이하이다. 일부 실시예에서, 필터링하는 단계는 (λex ± 20) nm의 파장, 바람직하게는 (λex ± 10) nm의 파장, 더 바람직하게는, 입사 광의 파장과 동일한 파장을 갖는 광을 투과시키는 대역 통과 필터 또는 필터 코팅을 선택하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 방법에 따르면, 테스트된 재료는 매끄러운 표면들을 가진 임의의 재료이다. 바람직하게는, 재료는 반도체 재료, 유리 또는 세라믹으로부터 선택되고; 더 바람직하게는, 재료는 반도체 웨이퍼이다. 일부 실시예에 있어서, 상기 유리는 발광 유리, 및 바람직하게는 발광 재료로 도핑된 유리이다. 바람직하게, 반도체 웨이퍼는 1.12-1.53 eV의 밴드갭을 가지며, 바람직하게는 1.35-1.43 eV의 밴드갭을 갖는다. 일부 실시예들에서, 반도체 웨이퍼의 재료는 원소 반도체 재료들 또는 화합물 반도체 재료들, 및 바람직하게는 화합물 반도체 재료들로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 반도체 웨이퍼의 재료는 직접 밴드갭 반도체 재료, 바람직하게는 1.12 내지 1.53 eV, 또는 더 바람직하게는 1.35 내지 1.43 eV의 밴드갭을 갖는 직접 밴드갭 반도체 재료로부터 선택된다. 바람직하게는, 반도체 웨이퍼의 재료는 InP 또는 GaAs이다.
일부 실시예들에서, 본 발명의 방법에 따르면, 입사 광원이 473 nm의 파장을 갖고, 광학 필터 모듈이 <460 nm 및 > 485 nm의 차단 대역들 및 이에 따라 460 내지 485 nm의 투과 대역을 갖는 대역 통과 필터 또는 필터 코팅인 것이 특히 바람직하며, 473 nm의 파장에서의 투과율은 100%이다. 이러한 조건은 갈륨 비소(GaAs) 또는 인듐 인화물(InP)의 웨이퍼와 같은 III-V족 화합물 반도체의 웨이퍼의 표면 헤이즈를 검출하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 표면 헤이즈 검사는 재료 로딩 단계 및 데이터 분석 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 도 3에 도시된 바와 같이, 다음을 포함하는 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업을 제공한다:
재료(3)를 홀딩하기 위한 샘플 홀더(예를 들어, 정전 척(2))를 포함하는 재료 로딩 유닛;
입사 광(6)을 방출하는 레이저 소스(1)를 포함하는 레이저 스캐닝 유닛(laser-scanning unit);
검출기(5)를 포함하는 신호 검출 유닛; 및
신호 검사 유닛에 의해 검출된 신호를 분석하기 위한 테스트 소프트웨어를 포함하는 데이터 분석 유닛(8);를 포함하고,
재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업은 재료(3)의 광발광 신호를 필터링하기 위한 광학 필터 모듈(4)을 더 포함하고; 광학 필터 모듈(4)은 검출하고자 하는 광 신호(7)의 전파 방향으로 검출기(5) 앞에 배열된다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "샘플 홀더(sample holder)"는 검출 프로세스 동안 검출하고자 하는 샘플을 홀딩하고 고정하는 셋업을 지칭한다. 일부 실시예들에서, 샘플 홀더들은 본 기술분야에서 표면 검출을 위해 통상적으로 사용되는 것들이다. 바람직하게는, 샘플 홀더는 정전 척이다. 검출하고자 하는 재료가 웨이퍼인 경우, 샘플 홀더는 웨이퍼 척(wafer chuck)이다.
일부 실시예에서, 재료 로딩 유닛은 샘플 홀더 상에서 검출하고자 하는 재료를 자동으로 로딩하기 위한 재료 클램핑 수단(조작기, 및 백-컨택 또는 에지-컨택 클램핑 수단을 포함하지만 이에 제한되지 않음)을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 옵션으로, 본 발명의 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업은 예비 검사 유닛을 포함한다. 일부 실시예들에서, 예비 검사 유닛은 본 기술분야의 재료들(예를 들어, 반도체 웨이퍼들)의 예비 검사에 통상적으로 사용되는 셋업이다. 일부 실시예들에서, 예비 검사 유닛은 광 보조 검사에 유용한 셋업이다. 일부 실시예에서, 예비 검사 셋업은 광원, 바람직하게는 고 강도(high-intensity) 광원이다. 바람직하게는, 고 강도 광원은 고 휘도 할로겐 광일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 예비 검사 유닛은 300,000 lx 이상, 바람직하게는 400,000 lx 이상의 휘도를 갖는 광원을 포함한다.
일부 실시예들에서, 레이저 스캐닝 유닛에서, 입사 광을 방출하기 위한 레이저 소스는 결정된 파장을 갖는 레이저를 방출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 레이저 소스는 바람직하게는 스펙트럼의 적색 또는 청색-자색(blue-violet) 대역들 내의 파장, 바람직하게는 스펙트럼의 청색-자색 대역 내의 파장을 갖는 레이저를 방출한다. 일부 실시예에서, 레이저 소스는 ≤660 nm, 바람직하게는 ≤490 nm의 파장을 갖는 레이저를 방출한다. 스펙트럼의 청색-자색 대역 내의 파장, 특히 <490 nm의 파장을 갖는 레이저 소스를 사용함으로써, 표면 검사의 검출성을 향상시키는 것이 가능한 것으로 밝혀졌다. 바람직하게는, 레이저 소스는 405 nm, 473 nm 또는 488 nm의 파장을 갖는 레이저를 방출할 수 있다. 일부 실시예에서, 레이저 소스는 655 nm의 파장을 갖는 레이저를 방출할 수 있다. 일부 실시예에서, 바람직하게 레이저 소스는 473 nm의 파장을 갖는 레이저를 방출할 수 있다.
일부 실시예들에서, 신호 검출 유닛은 수신기들과 검출기들을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 본 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 디바이스이다. 바람직하게는, 상기 신호 검출 유닛은 검출기이고, 더 바람직하게는 상기 신호 검출 유닛은 통합 검출기이다. 일부 실시예들에서, 검출기들은 당업계에서 웨이퍼 표면 검출에 통상적으로 사용되는 것들일 수 있다. 검출기는 입사 광으로 검출하고자 하는 반도체의 표면을 조사함으로써 결과적인 산란 광 신호를 수집 및 검출하는데 사용된다. 더 바람직하게는, 검출기는 1100 nm 이하, 바람직하게는 280 내지 1100 nm, 더 바람직하게는 280 내지 980 nm, 보다 더 바람직하게는 350 내지 850 nm의 파장을 갖는 광 신호에 응답한다. 더 바람직하게는, 검출기는 가시 광 반응 검출기(visible-light responding detector)이고, 보다 더 바람직하게는 Si-검출기이다.
본 발명의 실시예들에서, 데이터 분석 유닛는 신호 검출 유닛에서 검출된 신호를 분석하기 위한 테스트 소프트웨어를 포함하고, 테스트 소프트웨어는 당업계에서 알려진 상용 소프트웨어이다. 일부 실시예들에서 테스트 소프트웨어는 상용 표면 검출 디바이스에 통합된다.
본 발명자들은, 표면 헤이즈를 정확하게 검사하기 위해서는 검출하고자 하는 재료(반도체 기판 등)의 광발광 신호를 검출기에 의해 검출할 수 없을 정도로 제거하여야 하거나, 너무 약하여 검출기에 의한 표면 헤이즈 신호의 검출에 영향을 미치지 못하여, 표면 헤이즈에 의해 생성되는 광신호가 검출기에 의해 정확하게 포착되어 표면 헤이즈 분포와 값의 정확한 결과를 제공할 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명에 따른 광학 필터 모듈을 이용하면, 바람직하지 않은 교란 신호(즉, 비표면 헤이즈 신호, 예를 들어, 바람직하게는 광발광 신호)를 효과적으로 필터링/제거/감소시킬 수 있으므로, 검사에 대한 반도체 재료의 광발광 신호(특히, 낮은 표면 헤이즈의 경우)의 영향을 최소화하거나 제거하면서, 표면 헤이즈 신호가 검출기에 정확하게 수집 및 검출될 수 있다. 반대로, 본 발명의 광학 필터 모듈이 없다면(예를 들어, 종래의 표면 검사 장비가 사용되는 경우), 표면 헤이즈 신호는 광발광 신호에 의해 간섭되거나 심지어 마스킹(mask)되어, 재료(예를 들어, 반도체 웨이퍼)의 표면 헤이즈의 실제 값 및/또는 분포가 정확하게 획득되지 않을(또는 심지어 어쩌면 획득될 수 없을) 것임을 쉽게 이해할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광학 필터 모듈은 파장이 원하는 범위 내에 속하는 광을 투과시키는 동시에 원하지 않는 파장의 광을 "차단(intercepting)"하기 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 광학 필터 모듈은 특정 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 하나 이상의 광학 부재를 포함한다.
일부 실시예에서, 광학 필터 모듈은 광발광 파장(λem)보다 작은 파장을 갖는 광을 선택적으로 투과시키는 광학 부재를 포함한다. 바람직하게는, 광학 필터 모듈은 파장이 (λem- 20) nm 이하인 광을 선택적으로 투과시키는 광학 부재를 포함한다.
일부 실시예에서, 광학 필터 모듈은 (λex ± 20)nm의 파장 범위를 갖는 광을 선택적으로 투과시키는 광학 부재를 포함한다. 바람직하게는, 광학 필터 모듈은 (λex ± 10)nm의 파장 범위를 갖는 광을 선택적으로 투과시키는 광학 부재를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 광학 필터 모듈은 λex와 같은 파장의 광을 선택적으로 투과시키는 광학 부재를 포함한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는 광학 필터 모듈은 필터, 필터 코팅 또는 이들의 조합, 바람직하게는 저역 통과 필터, 대역 통과 필터, 저역 통과 필터 코팅, 대역 통과 필터 코팅 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 바람직하게는 광학 필터 모듈은 저역 통과 필터, 저역 통과 필터 코팅, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 바람직하게는 광학 필터 모듈은 대역 통과 필터, 대역 통과 필터 코팅, 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "필터(filter)" 및 "필터 코팅(filter coating)"은 모두 특정 조사 파장 대역의 파장을 갖는 광을 선택적으로 투과시키기 위해 사용되는 광학 필터 모듈을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "저역 통과 필터/코팅(low-pass filter/coating)"은 일정 값 미만의 파장의 광을 투과시키고, 상기 값 이상의 파장의 광을 차단할 수 있는 광학 필터 모듈을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 "대역 통과 필터/필름(band-pass filter/film)"은 특정 범위 내의 파장을 갖는 광을 투과시키고 상기 범위를 벗어난 파장의 광을 차단할 수 있는 광학 필터 모듈을 지칭한다.
일부 실시예들에서, 필터들 또는 필터 코팅들은 본 기술분야에 공지된 임의의 유형의 것들일 수 있다. 바람직하게는, 광학 필터는 본 기술분야에서 통상적으로 공지된 방식으로, 검출하고자 하는 광 신호의 전파 방향에서 검출기 앞에 구성된다. 일부 실시예들에서, 필터는 재료 로딩 유닛과 신호 검출 유닛 사이에 구성된다. 바람직하게는, 필터 코팅은 검출기 상에서 종래에 공지된 방법을 통해 검출기 상에 배열된다. 바람직하게는, 필터 코팅은 검출기의 표면 상에 도금된다.
일부 실시예에서, 선택된 저역 통과 필터 또는 필터 코팅의 차단 파장은 여기 광 파장(λex)이상이고, 광발광 파장(λem)보다 작다. 바람직하게는, 선택된 저역 통과 필터 또는 필터 코팅의 차단 파장은 (λex + 20) nm 이상 및 (λem - 20) nm 이하이다.
일부 실시예에서, 선택된 대역 통과 필터 또는 필터 필름의 투과 파장은 (λex ± 20) nm이고; 바람직하게는, 투과 파장은 (λex ± 10) nm이다.
일부 실시예에서, 본 발명의 광학 필터 모듈은 필터 또는 필터 코팅을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 필터 모듈은 동일하거나 상이한 유형의 2개 이상의 필터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 필터 모듈은 동일하거나 상이한 유형의 2개 이상의 필터 코팅을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명의 광학 필터 모듈은 적어도 하나의 필터와 적어도 하나의 필터 코팅(filter coating)의 조합을 포함할 수 있으며, 필터 및 필터 코팅은 동일하거나 상이한 유형일 수 있고, 서로 다른 투과 파장을 가질 수 있다.
다양한 투과 파장을 갖는, 동일하거나 상이한 유형의 하나 이상의 필터 및/또는 필터 코팅을 포함하는 광학 필터 모듈을 이용함으로써, 바람직하지 않은 파장(광발광 신호를 포함하지만 이에 제한되지 않음)을 갖는 간섭 광 신호를 필터링할 수 있고, 따라서 보다 정확한 표면 헤이즈 검출 결과를 달성할 수 있다.
상이한 반도체 재료에 대해 선택된 광학 필터/코팅은 표 1에 도시된 것(그러나 이에 제한되지 않음)일 수 있다.
표 1 : 상이한 반도체 재료에 대해 선택될 수 있는 저대역 필터/코팅의 차단 파장 범위 및 대역 통과 필터/필름의 투과 파장 범위.
일부 실시예에서, 광학 필터 모듈은 ≥50%의 투과율, 바람직하게는 ≥95%의 투과율, 더 바람직하게는 ≥99%의 투과율을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명의 광학 필터 모듈은, 상이한 반도체 재료로 이루어진 웨이퍼의 표면 헤이즈 분포 및 값을 자동으로 선택적으로 획득하기 위해, 검출하고자 하는 반도체 웨이퍼(반도체 기판 등)의 재료에 따라 적합한 필터를 자동으로 선택할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 광학 필터 모듈은 필터 선택 유닛을 포함할 수 있다: 테스트될 웨이퍼의 반도체 재료 유형의 정보가 주어진 후, 컴퓨터는 적절한 광학 필터 모듈(예를 들어, 필터 또는 필터 코팅)을 자동으로 선택하고, 그런 다음 검출을 위해 준비되도록 적절한 광학 컴포넌트들을 자동으로 변경할 것이다.
일부 실시예에서, 본 발명에 따른 재료의 표면 헤이즈를 검사하기 위한 셋업은 1.12 내지 1.53 eV, 더 바람직하게는 1.35 내지 1.42 eV의 밴드갭을 갖는 반도체 재료의 웨이퍼를 검사하는데 유용하다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 검사 셋업은 원소 반도체 재료들 또는 화합물 반도체 재료들로 제조된 웨이퍼들, 바람직하게는 화합물 반도체 재료들로 제조된 웨이퍼들의 표면 헤이즈를 검출하는데 사용된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 검사 셋업은 직접 밴드갭 반도체 재료로 제조된 웨이퍼, 바람직하게는 1.12 내지 1.53 eV, 더 바람직하게는 1.35 내지 1.42 eV의 밴드갭을 갖는 직접 밴드갭 반도체 재료로 제조된 웨이퍼의 표면 헤이즈를 검사하기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 검사 셋업은 InP 또는 GaAs의 웨이퍼들을 검사하는데 사용된다.
예제
예제 1
3-인치 N-형 InP(황-도핑된) 웨이퍼를 표면 헤이즈 검사를 수행하였다. 세정 및 건조된 후, 웨이퍼가 다음 단계들에서 추가로 처리되었다:
1. 예비 검사
세정된 웨이퍼는 고 강도 광원(Yamada Optics, Japan으로부터 구입)의 도움으로 검사되었다. 휘도는 400,000 lx 이상이었다. 검사 동안, 웨이퍼 표면 상에 가시적인 결함들(예를 들어, 스크래치들, 화학적 잔류물들, 및 오렌지 껍질형 결함들(peel-like defects))이 있는지 여부를 결정하기 위해, 웨이퍼를 시계 방향으로 천천히 회전시킨 다음 반시계 방향으로, 고 강도 광원 하에서 주의 깊게 관찰하였다. 가시적 결함이 없는, 즉 예비 검사를 통과한 웨이퍼는 표면 헤이즈에 대해 검사될 것이다.
2. 표면 헤이즈 검사
UnitySC 회사(프랑스)의 4See 시리즈 하의 LIGHTSpEED 검사 시스템이 사용되었다.
a. 예비 검사를 통과한 웨이퍼는 검사 시스템의 웨이퍼 홀더 (즉, 웨이퍼 정전 척) 상에 배치되었다. 입사 광은 473 nm 파장의 청색 레이저를 사용하였다.
b. 광학 필터 모듈은 다음과 같은 방식으로 선택되었다: 검사될 웨이퍼는 1.35 eV의 밴드갭을 갖는 InP 재료로 만들어졌고, 따라서 재료의 광발광 파장은 λem = 1240 / 1.35 = 918 nm 인 것으로 계산되었다. 따라서, 918nm 파장의 광 신호를 필터링할 수 있는 광학 필터 모듈 --- 918nm 미만의 차단 파장을 갖는 저역 통과 필터가 선택될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는 차단 파장이 550 nm이고, 투과 대역 투과율이 95%인 저역 통과 필터가 사용되었다.
c. 신호 검사 및 분석
검출하고자 하는 광 신호의 전파 방향에서 신호 검사 유닛(즉, Si-검출기) 앞에 적합한 광학 필터 모듈이 선택되고 구성되었다. 이어서, 레이저 스캐닝 유닛으로 웨이퍼를 스캐닝하고, 광학 필터 모듈을 통과한 산란광 신호가 Si-검출기에 의해 검사되고, 검출된 신호 데이터가 데이터 분석 유닛(내장된 테스트 소프트웨어 포함)에 의해 분석되었다. 표면 헤이즈 검사의 결과가 도 4에 도시된다.
광학 필터 모듈을 사용하지 않은 경우, 예비 검사를 통과한 동일한 웨이퍼에 대해서는 동일한 조건으로 표면 헤이즈 검사를 실시하였다. 그 결과가 도 5에 도시된다.
도 5는 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 표면 상의 표면 헤이즈 분포는 흐릿하게 관찰되었고; a, b, c 및 d 영역에서 높은 표면 헤이즈 강도가 관찰되었으며, 강도 값은 각각 2.223 ppm, 2.134 ppm, 1.324 ppm 및 1.153 ppm 이었고; 따라서, 전체 웨이퍼의 표면 헤이즈에 대한 중앙값(median value)은 1.877 ppm이었다. 일반적으로, InP 웨이퍼의 표면 헤이즈 강도의 중앙값이 0.15 ppm보다 크지 않을 때, 웨이퍼의 표면 헤이즈는 허용 가능한 것으로 간주될 것이다. 따라서, 상기 결과에 기초하여, 웨이퍼는 허용할 수 없는 것으로 간주될 것이다.
도 4는 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하여 검출된 동일한 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 a, b, c 및 d 영역에서 높은 표면 헤이즈의 강도가 관찰되었지만, 강도 값은 각각 0.253 ppm, 0.142 ppm, 0.041 ppm 및 0.023 ppm이었다. 또한, 웨이퍼 표면 상의 표면 헤이즈 분포는, 특히 표면 헤이즈의 경계선을 명확하게 관찰할 수 있는 영역 d에서 매우 명확하였다. 전체 웨이퍼의 표면 헤이즈의 중앙값은 0.036 ppm이었다. 따라서, 웨이퍼는 실제로 허용가능한 표면 헤이즈를 갖는 웨이퍼였다.
도 4와 도 5를 비교하면, 도 5에 도시된 바와 같이 a, b, c, d로 표시된 웨이퍼의 각 영역에서 검출된 표면 헤이즈 값은 실제로 웨이퍼 재료의 광발광에 의해 거짓 결과이며, 웨이퍼의 광발광에 의한 간섭으로 인해, 표면 헤이즈 분포의 불명확한 분포가 관찰될 수 있음을 알 수 있다. 이에 반해, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광학 필터 모듈을 사용한 후, 웨이퍼의 발광 신호를 효과적으로 제거하여, 보다 정확한 표면 헤이즈 분포 맵(도 4) 및 보다 정확한 표면 헤이즈 값을 얻을 수 있어, 웨이퍼의 신뢰성 있는 품질 평가를 가능하게 할 수 있었다.
여기서 사용되는 광학 필터 모듈이 옵션으로 중심 파장이 473 nm인 대역 통과 필터(또는 그렇지 않으면 필터 코팅, 또는 이들의 조합)일 때 유사한 결과가 획득될 수 있다.
예제 2
3-인치 N-형 InP(황-도핑된) 웨이퍼를 표면 헤이즈 검사를 수행하였다. 세정 및 건조된 후, 웨이퍼를 다음 단계들이 추가로 처리되었다:
1. 예비 검사
세정된 웨이퍼는 고 강도 광원(Yamada Optics, Japan으로부터 구입)의 도움으로 검사되었다. 휘도는 400,000 lx 이상이었다. 광 보조 검사에 대한 프로세스 및 기준은 예제 1에 기재된 것과 동일하였다. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 표면 헤이즈 검사에 사용되었다.
2. 표면 헤이즈 검사
UnitySC 회사(프랑스)의 4See 시리즈 하의 LIGHTSpEED 검사 시스템이 사용되었다.
a. 예비 검사를 통과한 웨이퍼는 검사 시스템의 웨이퍼 홀더 (즉, 웨이퍼 정전 척) 상에 배치되었다. 입사 광으로 473nm 파장의 청색 레이저가 사용되었다.
b. 광학 필터 모듈은 다음과 같은 방식으로 선택되었다: 검사될 웨이퍼는 1.35 eV의 밴드갭을 갖는 InP 재료로 이루어졌고, 따라서 재료의 광발광 파장은 λem = 1240 / 1.35 = 918 nm 인 것으로 계산되었다. 따라서, 918nm 파장의 광 신호를 필터링할 수 있는 광학 필터 모듈 --- 918nm 미만의 차단 파장을 갖는 저역 통과 필터가 선택될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 차단 파장이 550 nm이고, 투과 대역 투과율이 90%인 저역 통과 필터가 사용되었다.
c. 신호 검사 및 분석
검출하고자 하는 광 신호의 전파 방향에서 신호 검사 유닛(즉, Si-검출기) 앞에 적합한 광학 필터 모듈이 선택되고 구성되었다. 이어서, 레이저 스캐닝 유닛으로 웨이퍼를 스캐닝하고; 광학 필터 모듈을 통과한 산란광 신호를 Si-검출기에 의해 검사하고, 검출된 신호 데이터가 데이터 분석 유닛(내장된 테스트 소프트웨어 포함)에 의해 분석되었다. 표면 헤이즈 검사 후 획득된 결과가 도 6에 도시된다.
광학 필터 모듈을 사용하지 않은 경우, 예비 검사를 통과한 동일한 웨이퍼에 대해서는 동일한 조건으로 표면 헤이즈 검사가 수행되었다. 그 결과가 도 7에 도시된다.
도 7은 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 중앙 영역에서 3.562 ppm의 높은 표면 헤이즈 값이 관찰되었다. 일반적으로, InP 웨이퍼의 표면 상의 헤이즈 강도의 중앙값이 0.15 ppm보다 크지 않을 때, 웨이퍼의 표면 헤이즈는 허용 가능한 것으로 간주될 것이다. 따라서, 상기 검사 결과에 기초하여, 웨이퍼는 허용될 수 없는 표면 헤이즈 특성을 갖는 것으로 간주되었다.
도 6은 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하여 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 고 강도 표면 헤이즈 영역이 관찰되지 않고, 웨이퍼는 균일한 표면을 나타내었으며; 표면 헤이즈 값은 0.024 ppm이었다. 따라서, 웨이퍼는 실제로 허용가능한 표면 헤이즈 특성을 가졌다.
도 6 및 도 7을 비교하면, 도 7에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 중앙 영역에서 "높은" 강도의 표면 헤이즈 분포는 웨이퍼 재료의 광발광에 기인하여 실제로 거짓 결과임을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 광학 필터 모듈을 사용한 후에는 웨이퍼의 발광 신호를 효과적으로 제거하여 보다 정확한 표면 헤이즈 분포 맵(도 6)과 보다 정확한 표면 헤이즈 값을 획득할 수 있었다.
여기서 사용되는 광학 필터 모듈이 옵션으로 중심 파장이 473 nm인 대역 통과 필터(또는 그렇지 않으면 필터 코팅, 또는 이들의 조합)일 때 유사한 결과가 획득될 수 있다.
예제 3
3-인치 N-유형 InP(비도핑) 웨이퍼를 표면 헤이즈 검사를 수행하였다. 세정 및 건조된 후, 웨이퍼이 다음 단계들에서 추가로 처리되었다:
1. 예비 검사
세정된 웨이퍼는 고 강도 광원(Yamada Optics, Japan)으로부터 구입함)의 도움으로 검사되었다. 휘도는 400,000 lx 이상이었다. 광 보조 검사의 프로세스 및 기준은 예제 1에 기재된 것과 동일하였다. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 표면 헤이즈 검사에 사용되었다.
2. 표면 헤이즈 검사
UnitySC 회사(프랑스)의 4See 시리즈 하의 LIGHTSpEED 검사 시스템이 사용되었다.
a. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 검사 시스템의 웨이퍼 홀더 (즉, 웨이퍼 정전 척) 상에 배치되었다. 입사 광으로 473 nm 파장의 청색 레이저가 사용되었다.
b. 광학 필터 모듈을 다음과 같은 방식으로 선택되었다: 검사 대상 웨이퍼는 1.35 eV의 밴드갭을 갖는 InP 재료로 이루어졌으며, 따라서 재료의 광발광 파장은 : λem = 1240 / 1.35 = 918 nm인 것으로 계산되었다. 따라서, 918nm 파장의 광 신호를 필터링할 수 있는 광학 필터 모듈 --- 918nm 미만의 차단 파장을 갖는 저역 통과 필터가 선택될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 차단 파장이 550 nm이고, 투과 대역 투과율이 90%인 저역 통과 필터가 사용되었다.
c. 신호 검사 및 분석
검출하고자 하는 광 신호의 전파 방향에서 신호 검사 유닛(즉, Si-검출기) d앞에 적합한 광학 필터 모듈이 선택되고 구성되었다. 이어서, 레이저 스캐닝 유닛으로 웨이퍼를 스캐닝하고, 광학 필터 모듈을 통과한 산란광 신호가 Si-검출기에 의해 검사되었고, 검출된 신호 데이터가 데이터-분석 유닛(내장된 테스트 소프트웨어 포함)에 의해 분석되었다. 표면 헤이즈 검사 후 획득된 결과가 도 8에 도시된다.
광학 필터 모듈을 사용하지 않은 경우, 예비 검사를 통과한 동일한 웨이퍼에 대해서는 동일한 조건으로 표면 헤이즈 검사를 실시하였다. 그 결과가 도 9에 도시된다.
도 9는 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 중앙 영역에서 4.026 ppm의 높은 표면 헤이즈 값이 관찰되었다. 일반적으로, InP 웨이퍼의 표면 상의 헤이즈 강도의 중앙값이 0.15 ppm보다 크지 않을 때, 웨이퍼의 표면 헤이즈가 허용 가능한 것으로 간주될 것이다. 따라서, 상기 검사 결과에 기초하여, 웨이퍼는 허용할 수 없는 표면 헤이즈 특성을 갖는 것으로 간주되었다.
도 8은 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하여 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 고 강도 표면 헤이즈 영역이 관찰되지 않고, 웨이퍼의 표면이 균일하였으며, 표면 헤이즈 값은 0.028 ppm이었다. 따라서, 웨이퍼는 실제로 허용가능한 표면 헤이즈 특성을 가졌다.
도 8과 도 9를 비교하면, 도 9와 같이 웨이퍼의 중앙 영역에서 강도가 "높은" 표면 헤이즈 분포는 실제로는 웨이퍼 재료의 광발광에 의해 야기된 거짓 결과임을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 광학 필터 모듈을 사용한 후에는 웨이퍼의 발광 신호를 효과적으로 제거하여 보다 정확한 표면 헤이즈 분포 맵(도 8) 및 보다 정확한 표면 헤이즈 값을 획득할 수 있었다.
여기서 사용되는 광학 필터 모듈이 옵션으로 중심 파장이 473 nm인 대역 통과 필터(또는 그렇지 않으면 필터 코팅, 또는 이들의 조합)일 때 유사한 결과가 획득될 수 있다.
예제 4
4-인치 N-유형 GaAs(실리콘-도핑된) 웨이퍼는 표면 헤이즈 검사를 받았다. 세정 및 건조된 후, 웨이퍼가 다음 단계들에서 추가로 처리되었다:
1. 예비 검사
세정된 웨이퍼는 고 강도 광원(Yamada Optics, Japan으로부터 구입)의 도움으로 검사되었다. 휘도는 400,000 lx 이상이었다. 광 보조 검사의 프로세스 및 기준은 예제 1에 기재된 것과 동일하였다. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 표면 헤이즈 검사에 사용되었다.
2. 표면 헤이즈 검사
UnitySC 회사(프랑스)의 4See 시리즈 하의 LIGHTSpEED 검사 시스템이 사용되었다.
a. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 검사 시스템의 웨이퍼 홀더 (즉, 웨이퍼 정전 척) 상에 배치되었다. 입사 광으로 473 nm 파장의 청색 레이저가 사용되었다.
b. 광학 필터 모듈은 다음과 같은 방식으로 선택되었다: 검사 대상 웨이퍼는 1.42 eV의 밴드갭을 갖는 GaAs 재료로 만들어졌고, 따라서 재료의 광발광 파장은 λem = 1240 / 1.42 = 873 nm 인 것으로 계산되었다. 이에 따라, 873nm 파장의 광 신호를 필터링할 수 있는 광학 필터 모듈 - 873nm 미만의 차단 파장을 갖는 저역 통과 필터 모듈 -이 선택될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 차단 파장이 550 nm이고, 투과 대역 투과율이 90%인 저역 통과 필터가 사용되었다.
c. 신호 검사 및 분석
검출하고자 하는 광 신호의 전파 방향에서 신호 검사 유닛(즉, Si-검출기) 이전에 적합한 광학 필터 모듈이 선택되고 구성되었다. 이어서, 웨이퍼를 레이저 스캐닝 유닛으로 스캐닝하고, 광학 필터 모듈을 통과한 산란광 신호가 Si-검출기에 의해 검사되고, 검출된 신호 데이터가 데이터 분석 유닛(내장된 테스트 소프트웨어 포함)에 의해 분석되었다. 표면 헤이즈 검사 후 획득된 결과가 도 10에 도시된다.
광학 필터 모듈을 사용하지 않은 경우, 예비 검사를 통과한 동일한 웨이퍼에 대해서는 동일한 조건으로 표면 헤이즈 검사를 실시하였다. 그 결과가 도 11에 도시된다.
도 11은 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 검출된 N-형 GaAs 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 위에 표면 헤이즈가 높은 여러 영역이 나비 형상으로 흩어져 있었으며, 강도 값은 0.852 ppm이었다. 당업계에서 일반적으로 인식되는 바와 같이, GaAs 웨이퍼가 0.250 ppm 미만의 표면 헤이즈 값을 가질 때, 표면 헤이즈 검사를 통과한 것으로 간주된다. 따라서, 상기 검사 결과에 기초하여, 웨이퍼는 허용되지 않는 표면 헤이즈 특성을 갖는 것으로 간주되었다.
도 10은 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하여 검출된 N형 GaAs 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 고 강도 표면 헤이즈 영역이 관찰되지 않고, 웨이퍼 표면이 균일하였으며, 표면 헤이즈 값은 0.176 ppm이었다. 따라서, 웨이퍼는 실제로 허용가능한 표면 헤이즈 특성을 가졌다.
도 10과 도 11을 비교하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 위에 산란된 표면 헤이즈의 고 강도를 갖는 몇몇 영역들이 웨이퍼 재료의 광발광 신호에 의해 야기된 거짓 결과들임을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 광학 필터 모듈을 사용한 후, 웨이퍼의 광발광 신호가 효과적으로 제거되었으며, -- 도 10 및 도 11의 비교로부터 명백한 바와 같이, 광학 필터 모듈을 사용한 후 높은 표면 헤이즈의 나비 형상의 산란 영역이 관찰되지 않을 것이고, 이는 보다 정확한 표면 헤이즈 분포 맵 및 보다 정확한 표면 헤이즈 값을 얻을 수 있게 한다.
여기서 사용되는 광학 필터 모듈이 선택적으로 중심 파장이 473 nm인 대역 통과 필터(또는 그렇지 않으면 필터 코팅, 또는 이들의 조합)일 때 유사한 결과가 획득될 수 있다.
예제 5
3-인치 N-형 InP(황-도핑된) 웨이퍼를 표면 헤이즈 검사가 수행되었다. 세정 및 건조된 후, 웨이퍼는 다음 단계들에서 추가로 처리되었다:
1. 예비 검사
세정된 웨이퍼는 고 강도 광원의 도움으로 검사되었다(Yamada Optics, Japan). 휘도는 400,000 lx 이상이었다. 광 보조 검사의 프로세스 및 기준은 예제 1에서 기재된 것과 동일하였다. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 표면 헤이즈 검사에 사용되었다.
2. 표면 헤이즈 검사
UnitySC 회사(프랑스)의 4See 시리즈 하의 LIGHTSpEED 검사 시스템이 사용되었다.
a. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 검사 시스템의 웨이퍼 홀더 (즉, 웨이퍼 정전 척) 상에 배치되었다. 입사 광으로 473 nm 파장의 청색 레이저가 사용되었다.
b. 광학 필터 모듈은 다음과 같은 방식으로 선택되었다: 검사 대상 웨이퍼는 1.35 eV의 밴드갭을 갖는 InP 재료로 이루어졌고, 따라서 재료의 광발광 파장은 : λem = 1240 / 1.35 = 918 nm인 것으로 계산되었다. 따라서, 918 nm의 파장을 갖는 광 신호를 필터링할 수 있는 광학 필터 모듈 --- 918 nm 미만의 차단 파장을 갖는 저역 통과 필터가 선택될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 490-540nm의 차단 파장, 90%의 투과 대역 투과율을 갖는 저역 통과 필터가 사용되었다.
c. 신호 검사 및 분석
검출하고자 하는 광 신호의 전파 방향에서 신호 검사 유닛(즉, Si-검출기) 이전에 적합한 광학 필터 모듈이 선택되고 구성되었다. 이어서, 웨이퍼를 레이저 스캐닝 유닛으로 스캐닝하고, 광학 필터 모듈을 통과한 산란광 신호가 Si-검출기에 의해 검사되고, 검출된 신호 데이터가 데이터 분석 유닛(내장된 테스트 소프트웨어 포함)에 의해 분석되었다. 표면 헤이즈 검사 후 획득된 결과가 도 12에 도시된다.
광학 필터 모듈을 사용하지 않은 경우, 예비 검사를 통과한 동일한 웨이퍼에 대해서는 동일한 조건으로 표면 헤이즈 검사를 수행하였다. 그 결과가 도 13에 도시된다.
도 13은 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 중앙 영역에서 1.791 ppm의 높은 표면 헤이즈 값이 관찰되었다. 당업계에서 일반적으로 인정되는 바와 같이, InP계 웨이퍼가 0.150 ppm 미만의 표면 헤이즈 강도 값을 가질 때, 표면 헤이즈 검사를 통과한 것으로 간주된다. 따라서, 상기 검사 결과를 기초로, 상기 웨이퍼는 허용할 수 없는 표면 헤이즈 특성을 갖는 것으로 간주되었다.
도 12는 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하여 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 고 강도 표면 헤이즈 영역이 관찰되지 않고, 웨이퍼의 표면이 균일하였으며, 표면 헤이즈 값은 0.041 ppm이었다. 따라서, 웨이퍼는 실제로 허용가능한 표면 헤이즈 특성을 가졌다.
도 12와 도 13을 비교하면, 도 13에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 중앙 영역에서 "높은" 강도를 갖는 표면 헤이즈 분포는 웨이퍼 재료의 광발광에 기인하여 실제로 거짓 결과임을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 광학 필터 모듈을 사용한 후에는 웨이퍼의 발광 신호를 효과적으로 제거하여 보다 정확한 표면 헤이즈 분포 맵(도 12) 및 보다 정확한 표면 헤이즈 값을 획득할 수 있었다.
여기서 사용되는 광학 필터 모듈이 옵션으로 중심 파장이 473 nm인 대역 통과 필터(또는 그렇지 않으면 필터 코팅, 또는 이들의 조합)일 때 유사한 결과가 획득될 수 있다.
예제 6
3-인치 N-형 InP(황-도핑된) 웨이퍼를 표면 헤이즈 검사를 수행하였다. 세정 및 건조된 후, 웨이퍼가 다음 단계들에서 추가로 처리되었다:
1. 예비 검사
세정된 웨이퍼는 고 강도 광원(Yamada Optics, Japan)으로부터 구입함)의 도움으로 검사되었다. 휘도는 400,000 lx 이상이었다. 광 보조 검사의 프로세스 및 기준은 예제 1에 기재된 것과 동일하였다. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 표면 헤이즈 검사에 사용되었다.
2. 표면 헤이즈 검사
UnitySC 회사(프랑스)의 4See 시리즈 하의 LIGHTSpEED 검사 시스템이 사용되었다.
a. 예비 검사를 통과한 웨이퍼는 검사 시스템의 웨이퍼 홀더 (즉, 웨이퍼 정전 척) 상에 배치되었다. 입사 광으로 473 nm 파장의 청색 레이저가 사용되었다.
b. 광학 필터 모듈은 다음과 같은 방식으로 선택되었다: 검사 대상 웨이퍼는 1.35 eV의 밴드갭을 갖는 InP 재료로 이루어졌고, 따라서 재료의 광발광 파장은 : λem = 1240 / 1.35 = 918 nm인 것으로 계산되었다. 따라서, 918nm 파장의 광 신호를 필터링할 수 있는 광학 필터 모듈 --- 918nm 미만의 차단 파장을 갖는 저역 통과 필터가 선택될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 830-1200nm의 차단 파장을 갖고, 96%의 투과율을 갖는 투과 대역을 갖는 저역 통과 필터가 사용되었다.
c. 신호 검사 및 분석
검출하고자 하는 광신호의 진행방향으로 신호 검사 유닛(즉, Si-검출기) 앞에 적합한 광학 필터 모듈이 선택되어 구성되었다. 이어서, 웨이퍼를 레이저 스캐닝 유닛으로 스캐닝하고, 광학 필터 모듈을 통과한 산란광 신호가 Si-검출기에 의해 검사되고, 검출된 신호 데이터가 데이터 분석 유닛(내장된 테스트 소프트웨어 포함)에 의해 분석되었다. 표면 헤이즈 검사 후 획득된 결과가 도 14에 도시된다.
광학 필터 모듈을 사용하지 않은 경우, 예비 검사를 통과한 동일한 웨이퍼에 대해서는 동일한 조건으로 표면 헤이즈 검사를 실시하였다. 그 결과가 도 15에 도시된다.
도 15는 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 중앙 영역에서 1.919 ppm의 높은 표면 헤이즈 값이 관찰되었다. 당업계에서 일반적으로 인정되는 바와 같이, InP계 웨이퍼가 0.150 ppm 미만의 표면 헤이즈 강도 값을 가질 때, 표면 헤이즈 검사를 통과한 것으로 간주된다. 따라서, 상기 검사 결과를 기초로, 상기 웨이퍼는 허용할 수 없는 표면 헤이즈 특성을 갖는 것으로 간주되었다.
도 14는 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하여 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 고 강도 표면 헤이즈 영역이 관찰되지 않고, 웨이퍼는 균일한 표면을 가지며, 표면 헤이즈 값은 0.019 ppm이었다. 따라서, 웨이퍼는 실제로 허용가능한 표면 헤이즈 특성을 가졌다.
도 14와 도 15를 비교하면, 도 15에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 중앙 영역에서 "높은" 강도를 갖는 표면 헤이즈 분포가 웨이퍼 재료의 광발광에 기인하여 실제로 거짓의 결과임을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 광학 필터 모듈을 사용한 후에는 웨이퍼의 발광 신호를 효과적으로 제거하여 보다 정확한 표면 헤이즈 분포 맵(도 14) 및 보다 정확한 표면 헤이즈 값을 획득할 수 있었다.
여기서 사용되는 광학 필터 모듈이 옵션으로 중심 파장이 473 nm인 대역 통과 필터(또는 다른 방식으로 필터 코팅, 또는 이들의 조합)일 때 유사한 결과들이 획득될 수 있다.
예제 7
3-인치 N-형 InP(황-도핑된) 웨이퍼를 표면 헤이즈 검사를 수행하였다. 세정 및 건조된 후, 웨이퍼를 다음 단계들에서 추가로 처리하였다:
1. 예비 검사
세정된 웨이퍼는 고 강도 광원(Yamada Optics, Japan)으로부터 구입함)의 도움으로 검사되었다. 휘도는 400,000 lx 이상이었다. 광 보조 검사의 프로세스 및 기준은 예제 1에 기재된 것과 동일하였다. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 표면 헤이즈 검사에 사용되었다.
2. 표면 헤이즈 검사
UnitySC 회사(프랑스)의 4See 시리즈 하의 LIGHTSpEED 검사 시스템이 사용되었다.
a. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 검사 시스템의 웨이퍼 홀더 (즉, 웨이퍼 정전 척) 상에 배치되었다. 입사 광으로 473 nm 파장의 청색 레이저가 사용되었다.
b. 광학 필터 모듈은 다음과 같은 방식으로 선택되었다: 검사 대상 웨이퍼는 1.35 eV의 밴드갭을 갖는 InP 재료로 이루어졌고, 따라서 재료의 광발광 파장은 : λem = 1240 / 1.35 = 918 nm 인 것으로 계산되었다. 따라서, 918nm 파장의 광 신호를 필터링할 수 있는 광학 필터 모듈 --- 918nm 미만의 차단 파장을 갖는 저역 통과 필터가 선택될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 860-1300nm의 차단 파장을 갖고 90%의 투과 대역 투과율을 갖는 저역 통과 필터가 사용되었다.
c. 신호 검사 및 분석
검출하고자 하는 광 신호의 전파 방향에서 신호 검사 유닛(즉, Si-검출기) 앞에 적합한 광학 필터 모듈이 선택되고 구성되었다. 이어서, 웨이퍼를 레이저 스캐닝 유닛으로 스캐닝하고, 광학 필터 모듈을 통과한 산란광 신호가 Si-검출기에 의해 검사되고, 검출된 신호 데이터가 데이터 분석 유닛(내장된 테스트 소프트웨어 포함)에 의해 분석되었다. 표면 헤이즈 검사 후 획득된 결과가 도 16에 도시된다.
광학 필터 모듈을 사용하지 않은 경우, 예비 검사를 통과한 동일한 웨이퍼에 대해서는 동일한 조건으로 표면 헤이즈 검사를 실시하였다. 그 결과가 도 17에 도시된다.
도 17은 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 중앙 영역에서 1.719 ppm의 높은 표면 헤이즈 값이 관찰되었다. 당업계에서 일반적으로 인정되는 바와 같이, InP계 웨이퍼가 0.150 ppm 미만의 표면 헤이즈 강도 값을 가질 때, 표면 헤이즈 검사를 통과한 것으로 간주된다. 따라서, 상기 검사 결과를 기초로, 상기 웨이퍼는 허용할 수 없는 표면 헤이즈 특성을 갖는 것으로 간주되었다.
도 16은 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하여 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 고 강도 표면 헤이즈 영역이 관찰되지 않고, 웨이퍼는 균일한 표면을 가지며, 표면 헤이즈 값은 0.027 ppm이었다. 따라서, 웨이퍼는 실제로 허용가능한 표면 헤이즈 특성을 가졌다.
도 16과 도 17을 비교하면, 도 17에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 중앙 영역에서 "높은" 강도를 갖는 표면 헤이즈 분포가 웨이퍼 재료의 광발광 때문에 실제로 거짓 결과임을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 광학 필터 모듈을 사용한 후에는 웨이퍼의 발광 신호를 효과적으로 제거하여 보다 정확한 표면 헤이즈 분포 맵(도 16) 및 보다 정확한 표면 헤이즈 값을 획득할 수 있었다.
여기서 사용되는 광학 필터 모듈이 옵션으로 473 nm의 중앙 파장을 갖는 대역 통과 필터(또는 다른 방식으로 필터 코팅, 또는 이들의 조합)일 때 유사한 결과가 획득될 수 있다.
예제 8
3-인치 N-형 InP(황-도핑된) 웨이퍼를 표면 헤이즈 검사를 수행하였다. 세정 및 건조된 후, 웨이퍼가 다음 단계들에서 추가로 처리되었다:
1. 예비 검사
세정된 웨이퍼는 고 강도 광원(Yamada Optics, Japan으로부터 구입)의 도움으로 검사되었다. 휘도는 400,000 lx 이상이었다. 광 보조 검사의 프로세스 및 기준은 예제 1에 기재된 것과 동일하였다. 예비 검사를 통과한 웨이퍼가 표면 헤이즈 검사에 사용되었다.
2. 표면 헤이즈 검사
UnitySC 회사(프랑스)의 4See 시리즈 하의 LIGHTSpEED 검사 시스템이 사용되었다.
a. 예비 검사를 통과한 웨이퍼는 검사 시스템의 웨이퍼 홀더 (즉, 웨이퍼 정전 척) 상에 배치되었다. 입사 광으로 473 nm 파장의 청색 레이저가 사용되었다.
b. 광학 필터 모듈은 다음과 같은 방식으로 선택되었다: 검사 대상 웨이퍼는 1.35 eV의 밴드갭을 갖는 InP 재료로 이루어졌고, 따라서 재료의 광발광 파장은 : λem = 1240 / 1.35 = 918 nm 인 것으로 계산되었다. 따라서, 918nm 파장의 광 신호를 필터링할 수 있는 광학 필터 모듈 --- 918nm 미만의 차단 파장을 갖는 저역 통과 필터가 선택될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 차단 파장이 <460 nm 및 >485nm이고, 460-485nm의 투과 대역 투과율(473nm 파장의 투과율이 100%임)인 대역 통과 필터가 사용되었다.
c. 신호 검사 및 분석
검출하고자 하는 광신호의 진행 방향으로 신호 검사 유닛(즉, Si-검출기) 앞에 적합한 광학 필터 모듈이 선택되고 구성되었다. 이어서, 웨이퍼를 레이저 스캐닝 유닛으로 스캐닝하고, 광학 필터 모듈을 통과한 산란광 신호가 Si-검출기에 의해 검사하고, 검출된 신호 데이터가 데이터 분석 유닛(내장된 테스트 소프트웨어 포함)에 의해 분석되었다. 표면 헤이즈 검사 후 획득된 결과가 도 18에 도시된다.
광학 필터 모듈을 사용하지 않은 경우, 예비 검사를 통과한 동일한 웨이퍼에 대해서는 동일한 조건으로 표면 헤이즈 검사를 실시하였다. 그 결과가 도 19에 도시된다.
도 19는 광학 필터 모듈을 사용하지 않고 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 중앙 영역에서 2.227 ppm의 높은 표면 헤이즈 값이 관찰되었다. 종래에서 일반적으로 인식된 바와 같이, InP계 웨이퍼가 0.150 ppm 미만의 표면 헤이즈 강도 값을 가질 때, 표면 헤이즈 검사를 통과한 것으로 간주되었다. 따라서, 상기 검사 결과에 기초하여, 웨이퍼는 허용할 수 없는 표면 헤이즈 특성을 갖는 것으로 간주되었다.
도 18은 본 발명의 광학 필터 모듈을 이용하여 검출된 N형 InP 웨이퍼의 표면 헤이즈를 도시한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 고 강도 표면 헤이즈 영역이 관찰되지 않고, 웨이퍼는 균일한 표면을 가지며, 표면 헤이즈 값은 0.002 ppm이었다. 따라서, 웨이퍼는 실제로 허용가능한 표면 헤이즈 특성을 가졌다.
도 18과 도 19를 비교하면, 도 19에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 중앙 영역에서 "높은" 강도를 갖는 표면 헤이즈 분포가 실제로 웨이퍼 재료의 광발광으로 인해 거짓 결과임을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 광학 필터 모듈을 사용한 후에는 웨이퍼의 발광 신호를 효과적으로 제거하여 보다 정확한 표면 헤이즈 분포 맵(도 18) 및 보다 정확한 표면 헤이즈 값을 획득할 수 있었다.
여기서 사용되는 광학 필터 모듈이 옵션으로 차단 파장이 <918 nm인 저역 통과 필터(또는 그렇지 않으면 필터 코팅, 또는 이들의 조합)일 때 유사한 결과가 획득될 수 있다.
Claims (12)
- 재료의 표면 헤이즈(surface haze)를 검출하기 위한 방법에 있어서,
- 재료가 가시적인 표면 결함이 없음을 식별하기 위해 옵션으로, 재료에 대해 수행되는 예비 검사(preliminary inspection); 및
- 상기 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 표면 헤이즈 검사(surface haze inspection);를 포함하고,
광학 필터 모듈이 광발광 신호(photoluminescence signal)가 검출기에 의해 검출되는 것을 피하기 위해, 상기 검출기로의 광 경로에서 상기 재료의 상기 광발광 신호를 필터링하도록 표면 헤이즈 검사 셋업에 구성된, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 표면 헤이즈 검사는 입사 광으로 상기 재료를 조사(irradiate)하는 것을 포함하고, 상기 입사 광은 임의의 파장의 레이저, 바람직하게는660 nm의 파장, 더 바람직하게는
490 nm의 파장을 갖는 1 파장(one-wavelength) 레이저일 수 있는, , 방법.
- 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터링은 상기 광발광 파장보다 작은 파장을 갖는 광, 바람직하게는 상기 광발광 파장 - 20 nm보다 크지 않은 파장을 갖는 광이 상기 신호 검출에서 검출되도록 하는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터링은 상기 입사 광 파장 ± 20 nm 범위, 바람직하게는 상기 입사 광 파장 ± 10 nm 범위, 더욱 바람직하게는 상기 입사 광 파장과 동일한 파장의 광이 상기 신호 검출에서 검출되도록 하는, 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료는 매끄러운 표면을 갖는 임의의 재료이고; 바람직하게는, 상기 재료는 반도체 재료, 유리 또는 세라믹이고; 더 바람직하게는, 상기 재료는 반도체 웨이퍼이고; 보다 더 바람직하게는, 상기 반도체 웨이퍼는 1.12 내지 1.53 eV, 바람직하게는 1.35 내지 1.43 eV의 밴드갭을 갖는, 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼는 화합물 반도체 웨이퍼, 바람직하게는 직접 밴드갭(direct bandgap) 반도체 웨이퍼, 더 바람직하게는 InP 웨이퍼 또는 GaAs 웨이퍼로부터 선택되는, 방법.
- 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업(setup)에 있어서,
상기 재료를 홀딩하기 위한 샘플 홀더를 포함하는 재료 로딩 유닛(material-loading unit);
입사 광을 방출하기 위한 레이저 소스를 포함하는 레이저 스캐닝 유닛(laser-scanning unit); 바람직하게는, 상기 입사 광은 임의의 파장의 레이저, 바람직하게는660 nm, 더 바람직하게는
490 nm의 파장을 갖는 1 파장 레이저(one-wavelength laser)일 수 있는, 상기 레이저 스캐닝 유닛;
검출기; 바람직하게는 280 내지 1100 nm의 파장을 갖는 광 신호에 응답하는 검출기; 바람직하게는 가시 광 검출기, 더 바람직하게는 Si-검출기 또는 통합 검출기인 검출기를 포함하는 신호 검사 유닛; 및
상기 신호 검사 유닛에 의해 검출된 신호를 분석하기 위한 소프트웨어를 포함하는 데이터 분석 유닛;을 포함하고,
상기 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업은 상기 재료의 광발광 신호를 필터링하기 위한 광학 필터 모듈을 더 포함하며; 상기 광학 필터 모듈은 검출하고자 하는 광 신호의 전파 방향으로 상기 검출기 앞에 구성되는, 셋업. - 제7항에 있어서, 상기 광학 필터 모듈은 상기 광발광 파장 미만, 바람직하게는 상기 광발광 파장 마이너스 20 nm 이하의 파장을 갖는 광을 선택적으로 투과 시킬 수 있는 광학 부재를 포함하는, 셋업.
- 제7항에 있어서, 상기 광학 필터 모듈은 입사 광 파장 ±20nm 범위, 바람직하게는 입사 광 파장 ±10nm 범위의 파장, 더 바람직하게는 상기 입사 광 파장과 동일한 파장을 갖는 광을 선택적으로 투과 시킬 수 있는 광학 부재를 포함하는, 셋업.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 필터 모듈은 필터, 필터 코팅 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 바람직하게는, 저역 통과 필터, 대역 통과 필터, 저역 통과 필터 코팅, 대역 통과 필터 코팅 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 바람직하게는, 상기 광학 필터 모듈은 대역 통과 필터, 대역 통과 필터 코팅 또는 이들의 조합을 포함하며, 바람직하게는, 상기 광학 필터 모듈은 개별 모듈, 또는 상기 광 검출기 표면의 필터 코팅 또는 이들의 조합일 수 있는, 셋업.
- 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 필터 모듈은 > 50%, 바람직하게는 ≥ 95%, 더욱 바람직하게는 ≥ 99%의 신호 광 투과율을 갖는, 셋업.
- 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료의 표면 헤이즈를 검출하기 위한 셋업은 매끄러운 표면을 갖는 임의의 재료를 검출하기 위해 사용되고; 바람직하게는, 상기 재료는 반도체 재료, 유리 또는 세라믹이고; 더욱 바람직하게는, 상기 재료는 반도체 웨이퍼이고; 더욱 바람직하게는, 상기 반도체 웨이퍼는 1.12 내지 1.53 eV, 바람직하게는 1.35 내지 1.43 eV의 밴드갭을 갖는 반도체 재료로 만들어진 웨이퍼이고; 바람직하게는 단원자 반도체 또는 화합물 반도체의 웨이퍼이고; 바람직하게는, 직접 밴드갭 반도체 재료의 웨이퍼이고, 더욱 바람직하게는, InP 또는 GaAs의 웨이퍼인, 셋업.
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