KR20240034081A - Apparatus and method for inspecting semiconductor device - Google Patents

Apparatus and method for inspecting semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
KR20240034081A
KR20240034081A KR1020220149776A KR20220149776A KR20240034081A KR 20240034081 A KR20240034081 A KR 20240034081A KR 1020220149776 A KR1020220149776 A KR 1020220149776A KR 20220149776 A KR20220149776 A KR 20220149776A KR 20240034081 A KR20240034081 A KR 20240034081A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
raman spectra
semiconductor device
detection unit
measured variable
variable
Prior art date
Application number
KR1020220149776A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
류현우
송슬지
전민지
곽희동
안정호
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 US18/222,608 priority Critical patent/US20240077424A1/en
Publication of KR20240034081A publication Critical patent/KR20240034081A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65Raman scattering
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/44Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501Semiconductor wafers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004Industrial image inspection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing 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
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8887Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

본 개시의 기술적 사상은 계측 대상이 배치되도록 구성된 스테이지; 상기 스테이지를 수직 방향으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터; 상기 계측 대상에서 산란된 산란광으로부터 복수의 라만 스펙트럼을 검출하도록 구성된 검출부; 및 상기 검출부에서 검출된 상기 복수의 라만 스펙트럼을 이용하여, 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 생성하도록 구성된 처리부;를 포함하고, 상기 검출부는 상이한 수직 레벨에서 상기 복수의 라만 스펙트럼을 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치를 제공한다.The technical idea of the present disclosure is to include a stage configured to place a measurement object; an actuator configured to move the stage in a vertical direction; a detection unit configured to detect a plurality of Raman spectra from scattered light scattered from the measurement object; and a processing unit configured to generate a spectral image for a measured variable using the plurality of Raman spectra detected by the detection unit, wherein the detection unit detects the plurality of Raman spectra at different vertical levels. Provides a semiconductor device inspection device.

Description

반도체 소자 검사 장치 및 검사 방법{Apparatus and method for inspecting semiconductor device}Semiconductor device inspection device and inspection method {Apparatus and method for inspecting semiconductor device}

본 개시의 기술적 사상은 반도체 소자 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것으로, 특히 라만 스펙트럼을 이용한 반도체 소자 검사 장치 및 검사 방법 에 관한 것이다.The technical idea of the present disclosure relates to a semiconductor device inspection device and inspection method, and particularly to a semiconductor device inspection device and inspection method using a Raman spectrum.

라만 분광법(Raman spectroscopy)은 피검체에 조사된 여기광(excitation light)에 의해 피검체 내에서 일어나는 비탄성 산란(inelastic scattering)을 측정하여 다양한 물질에 대한 성분 분석을 할 수 있다.Raman spectroscopy can analyze the components of various substances by measuring inelastic scattering that occurs within the subject by excitation light irradiated on the subject.

광이 측정될 샘플에 입사되면, 입사광과 상이한 파장의 비탄성적으로 산란된 광이 검출되어 측정된다. 입사광과 산란광 사이의 파장 시프트는 라만 시프트(Raman shift)라고 하며, 이러한 시프트는 피검체의 구성 요소의 진동 또는 회전 에너지 상태를 나타낸다. 라만 산란광의 강도는 피검체의 구성 요소의 물성에 직접적으로 대응하는 것으로 알려져 있어 라만 분광법을 이용한 피검체 분석은 매우 유용하게 사용된다.When light is incident on the sample to be measured, inelasticly scattered light of a different wavelength from the incident light is detected and measured. The wavelength shift between incident light and scattered light is called Raman shift, and this shift represents the vibrational or rotational energy state of the component of the object under test. It is known that the intensity of Raman scattered light directly corresponds to the physical properties of the components of the object, so analyzing the object using Raman spectroscopy is very useful.

본 개시의 기술적 과제는, 계측 정밀도 및 검사 속도를 향상시키는 반도체 소자 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 데에 있다.The technical problem of the present disclosure is to provide a semiconductor device inspection device and inspection method that improves measurement precision and inspection speed.

상술한 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 기술적 사상은 계측 대상이 배치되도록 구성된 스테이지; 상기 스테이지를 수직 방향으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터; 상기 계측 대상에서 산란된 산란광으로부터 복수의 라만 스펙트럼을 검출하도록 구성된 검출부; 및 상기 검출부에서 검출된 상기 복수의 라만 스펙트럼을 이용하여, 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 생성하도록 구성된 처리부;를 포함하고, 상기 검출부는 상이한 수직 레벨에서 상기 복수의 라만 스펙트럼을 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치를 제공한다.In order to solve the above-described problem, the technical idea of the present disclosure is to include a stage configured to place a measurement object; an actuator configured to move the stage in a vertical direction; a detection unit configured to detect a plurality of Raman spectra from scattered light scattered from the measurement object; and a processing unit configured to generate a spectral image for a measured variable using the plurality of Raman spectra detected by the detection unit, wherein the detection unit detects the plurality of Raman spectra at different vertical levels. Provides a semiconductor device inspection device.

상술한 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 기술적 사상은 계측 대상이 배치되도록 구성된 스테이지; 상기 스테이지를 수직 방향으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터; 입사광을 생성하여 출력하도록 구성된 광원부; 상기 입사광을 투과시킴과 아울러, 상기 입사광이 상기 계측 대상에서 산란된 산란광을 투과시키는 대물 렌즈; 상기 산란광을 파장별로 분기시키도록 구성된 분광기; 상기 산란광으로부터 복수의 라만 스펙트럼을 검출하도록 구성된 검출부; 상기 대물 렌즈의 사출동을 상기 검출부 상에 결상시키는 집광 광학계; 상기 검출부에서 검출된 상기 복수의 라만 스펙트럼을 분절화하고, 상기 분절화된 라만 스펙트럼을 분류(classification)하며, 분류된 상기 복수의 라만 스펙트럼을 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 생성하도록 구성된 제1 처리 장치; 및 상기 측정 변수에 대한 상기 스펙트럴 이미지를 조합하여, 상기 측정 변수에 대한 스펙트럴 매트릭스를 생성하도록 구성된 제2 처리 장치;를 포함하고, 상기 검출부는 상이한 수직 레벨에서 상기 복수의 라만 스펙트럼을 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치를 제공한다.In order to solve the above-described problem, the technical idea of the present disclosure is to include a stage configured to place a measurement object; an actuator configured to move the stage in a vertical direction; a light source unit configured to generate and output incident light; an objective lens that transmits the incident light and transmits scattered light scattered by the incident light from the measurement object; a spectrometer configured to split the scattered light by wavelength; a detection unit configured to detect a plurality of Raman spectra from the scattered light; a condensing optical system that forms an image of the exit pupil of the objective lens on the detection unit; a first processing device configured to segment the plurality of Raman spectra detected by the detection unit, classify the segmented Raman spectra, and generate a spectral image for a measurement variable using the classified plurality of Raman spectra; and a second processing device configured to combine the spectral images for the measured variable to generate a spectral matrix for the measured variable, wherein the detection unit detects the plurality of Raman spectra at different vertical levels. Provided is a semiconductor device inspection device characterized in that.

상술한 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 기술적 사상은 계측 대상을 제공하는 단계; 상기 계측 대상에 산란된 산란광으로부터 복수의 라만 스펙트럼을 검출하는 단계; 상기 복수의 라만 스펙트럼을 이용하여, 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 생성하는 단계; 및 상기 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 이용하여, 상기 측정 변수에 대한 스펙트럴 매트릭스를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 복수의 라만 스펙트럼을 측정하는 단계는 상이한 수직 레벨에서 상기 계측 대상에서 산란된 상기 산란광을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법을 제공한다.In order to solve the above-described problem, the technical idea of the present disclosure includes providing a measurement object; detecting a plurality of Raman spectra from scattered light scattered on the measurement object; Generating a spectral image for a measured variable using the plurality of Raman spectra; and generating a spectral matrix for the measurement variable using the spectral image for the measurement variable, wherein the step of measuring the plurality of Raman spectra includes spectral images scattered from the measurement object at different vertical levels. A semiconductor device inspection method is provided, characterized by using the scattered light.

본 개시에 따른 반도체 소자 검사 장치 및 검사 방법은 라만 스펙트럼을 이용하여, 반도체 소자의 밴드 갭 에너지, 패턴의 높이(height), 물성(material), 화학 결합(chemical bonding), 진동(vibration) 및/또는 응력(stress)을 효과적으로 검출할 수 있다.The semiconductor device inspection device and inspection method according to the present disclosure uses a Raman spectrum to determine the band gap energy, pattern height, material, chemical bonding, vibration, and/or pattern of the semiconductor device. Alternatively, stress can be effectively detected.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 통해 검사되는 대상을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 개시의 일 실시예에 따른, 반도체 소자 검사 장치가 복수의 라만 스펙트럼에서 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지를 생성하는 방법을 나타내는 그래프들이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 높이에 대한 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지를 나타내는 개념도이다.
도 6는 본 개시의 일 실시예에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스를 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 높이에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럼을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 이용하여, 반도체 소자를 검사하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
1 is a conceptual diagram for explaining a semiconductor device inspection apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 2 is a schematic configuration diagram of a semiconductor device inspection device according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 3 is a perspective view illustrating an object inspected using a semiconductor device inspection apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
FIGS. 4A to 4E are graphs showing a method by which a semiconductor device inspection apparatus generates a band gap energy spectral image from a plurality of Raman spectra, according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 5 is a conceptual diagram showing a band gap energy spectral image for height according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 6 is a conceptual diagram showing a band gap energy spectral matrix according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 7 is a conceptual diagram showing a band gap energy spectrum according to height according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 8 is a flowchart showing a method of inspecting a semiconductor device using a semiconductor device inspection device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 9 is a flowchart showing a method for generating a band gap energy spectral image according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 10 is a flowchart showing a method for generating a band gap energy spectral image according to an embodiment of the present disclosure.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions thereof are omitted.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 설명하기 위한 개념도이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a semiconductor device inspection apparatus according to an embodiment of the present disclosure. Figure 2 is a schematic configuration diagram of a semiconductor device inspection device according to an embodiment of the present disclosure.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 반도체 소자 검사 장치(1)는 스테이지(90), 조명 광학계(110), 집광 광학계(120), 분광기(spectrometer, 130), 검출부(detector, 140) 및 처리부(200)를 포함할 수 있다. 반도체 소자 검사 장치(1)는, 웨이퍼(80)에서 반사된 산란광(S)을 수광하여, 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(도 5의 20)를 취득할 수 있다.1 and 2, the semiconductor device inspection apparatus 1 of this embodiment includes a stage 90, an illumination optical system 110, a condensing optical system 120, a spectrometer 130, and a detector 140. and a processing unit 200. The semiconductor device inspection apparatus 1 can receive the scattered light S reflected from the wafer 80 and acquire a band gap energy spectral image (20 in FIG. 5).

본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치(1)는 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 이용하여 웨이퍼(80)를 검사할 수 있다. 먼저, 광원(111)에서 웨이퍼(80) 상의 측정 영역(82)으로 입사광(L)을 조사한다. 웨이퍼(80) 상에는 제조 공정이 수행되어 복수 개의 영역들, 예컨대 칩 영역들(84)이 형성되어 있을 수 있다. 측정 영역(82)은 입사광(L)을 조사하는 범위에 따라 하나의 칩 영역(84)일 수 도 있고, 복수 개의 칩 영역들(84)일 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 측정 영역(82)은 하나 이상의 셀 영역일 수 있다.The semiconductor device inspection apparatus 1 according to an embodiment of the present disclosure can inspect the wafer 80 using Raman spectroscopy. First, incident light L is irradiated from the light source 111 to the measurement area 82 on the wafer 80. A manufacturing process may be performed on the wafer 80 to form a plurality of regions, for example, chip regions 84. The measurement area 82 may be one chip area 84 or a plurality of chip areas 84 depending on the range of irradiation of the incident light L. In another embodiment, measurement area 82 may be one or more cell areas.

웨이퍼(80)에 조사된 입사광(L)은 웨이퍼(80) 상의 측정 영역(82)에서 반사되고, 측정 영역(82)에서 산란된 산란광(S)은 검출부(140)로 입사될 수 있다. 웨이퍼(80)는 측정 영역(82)을 포함할 수 있다. 웨이퍼(80)는 예를 들어, 반도체(semiconductor) 기판일 수 있다. 이러한 기판은 실리콘, 스트레인 실리콘(strained Si), 실리콘 합금, 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 게르마늄 카바이드(SiGeC), 게르마늄, 게르마늄 합금, 갈륨 아세나이드(GaAs), 인듐 아세나이드(InAs) 및 III-V 반도체, II-VI 반도체 중 하나, 이들의 조합물, 이들의 적층물을 포함할 수 있다. The incident light (L) irradiated to the wafer 80 is reflected in the measurement area 82 on the wafer 80, and the scattered light (S) scattered in the measurement area 82 may be incident on the detection unit 140. Wafer 80 may include measurement area 82. The wafer 80 may be, for example, a semiconductor substrate. These substrates include silicon, strained silicon (Si), silicon alloy, silicon carbide (SiC), silicon germanium (SiGe), silicon germanium carbide (SiGeC), germanium, germanium alloy, gallium arsenide (GaAs), and indium arsenide ( InAs) and III-V semiconductors, one of II-VI semiconductors, combinations thereof, and stacks thereof.

예를 들어, 반도체 기판은 가변 저항 요소 및/또는 OTS(Ovonic Threshold Switching) 물질을 포함할 수 있다. 상기 가변 저항 요소는 가열 시간에 따라 비정질(amorphous) 상태와 결정질(crystalline) 상태 사이에서 가역적으로 변화하는 상변화 물질을 포함할 수 있다. 상기 가변 저항 요소는 저마늄(Ge), 안티모니(Sb), 인듐(In), 비소(As), 알루미늄(Al), 비스무트(Bi) 및/또는 스칸듐(Sc)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가변 저항 요소는 Ge2Sb2Te5를 포함할 수 있다. 상기 OTS 물질은 칼코게나이드 스위칭 물질을 포함할 수 있다. 또한, 웨이퍼(80)는 필요에 따라서 반도체 기판이 아닌 유기(organic) 플라스틱 기판일 수도 있다. 웨이퍼(80)는 스테이지(90) 상에 위치할 수 있다.For example, the semiconductor substrate may include variable resistance elements and/or ovonic threshold switching (OTS) materials. The variable resistance element may include a phase change material that reversibly changes between an amorphous state and a crystalline state depending on the heating time. The variable resistance element may include germanium (Ge), antimony (Sb), indium (In), arsenic (As), aluminum (Al), bismuth (Bi), and/or scandium (Sc). For example, the variable resistance element may include Ge 2 Sb 2 Te 5 . The OTS material may include a chalcogenide switching material. Additionally, the wafer 80 may be an organic plastic substrate rather than a semiconductor substrate, if necessary. Wafer 80 may be positioned on stage 90 .

스테이지(90)는 웨이퍼(80)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 스테이지(90)는 직경이 약 300mm인 웨이퍼(80)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 스테이지(90)는 약 150mm, 약 200mm 또는 약 450mm 이거나, 그 이상의 직경을 가지는 웨이퍼(80)를 지지할 수 있다. 스테이지(90)는 반도체 공정 중에 웨이퍼(80)의 위치를 고정시키거나, 웨이퍼(80)를 특정 위치로 이동시킬 수 있다. 액츄에이터(92)는 스테이지(90)를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 액츄에이터(92)는 스테이지(90)를 수평 방향(X 방향 및/또는 Y 방향) 및 수직 방향(Z 방향)으로 이동시킬 수 있다. 즉, 스테이지(90)는 수평 방향(X 방향 및/또는 Y 방향) 및 수직 방향(Z 방향)으로 웨이퍼(80)를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 액츄에이터(92)는 약 10nm 내지 약 10μm 간격으로 스테이지(90)를 수직 방향(Z 방향)으로 이동시킬 수 있다.The stage 90 may support the wafer 80. For example, stage 90 can support a wafer 80 with a diameter of approximately 300 mm. For example, the stage 90 can support a wafer 80 having a diameter of about 150 mm, about 200 mm, about 450 mm, or more. The stage 90 can fix the position of the wafer 80 or move the wafer 80 to a specific position during a semiconductor process. The actuator 92 can move the stage 90. For example, the actuator 92 may move the stage 90 in the horizontal direction (X direction and/or Y direction) and the vertical direction (Z direction). That is, the stage 90 can move the wafer 80 in the horizontal direction (X direction and/or Y direction) and the vertical direction (Z direction). For example, the actuator 92 may move the stage 90 in the vertical direction (Z direction) at intervals of about 10 nm to about 10 μm.

여기서, 본 실시예의 반도체 소자 검사 장치(1)에 대한 설명의 편의를 위해, XYZ 직교좌표축계를 도입한다. 수직 방향(Z 방향)을 광축(C)으로 한다. 수직 방향(Z 방향)에 직교하며, 서로 직교하는 2개 방향을 수평 방향(X 방향 및/또는 Y 방향)으로 한다.Here, for convenience of description of the semiconductor device inspection apparatus 1 of this embodiment, the XYZ orthogonal coordinate axis system is introduced. The vertical direction (Z direction) is taken as the optical axis (C). It is orthogonal to the vertical direction (Z direction), and the two directions orthogonal to each other are referred to as the horizontal directions (X direction and/or Y direction).

조명 광학계(110)는, 입사광(L)으로 시료를 조명할 수 있다. 상기 시료는 웨이퍼(80)일 수 있다. 조명 광학계(110)는 광원(111), 제1 렌즈부(112), 빔 스플리터(114), 및 대물 렌즈(115)를 포함할 수 있다.The illumination optical system 110 can illuminate the sample with incident light (L). The sample may be a wafer 80. The illumination optical system 110 may include a light source 111, a first lens unit 112, a beam splitter 114, and an objective lens 115.

광원(111)은, 입사광(L)을 생성할 수 있다. 광원(111)이 생성하는 입사광(L)은, 광대역 파장의 광(broadband light)을 포함할 수 있다. 입사광(L)은, 예컨대, 백색광일 수 있다. 예를 들어, 광원(111)은 가시광선을 생성하여 방출할 수 있다. 이때, 가시광선의 파장 범위는 약 400nm 내지 약 800nm일 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니고, 광원(111)의 파장대역은 측정 대상물에 따라 가변될 수 있으며, 통상적으로 UV 대역으로부터 NIR 대역까지의 대역폭을 가질 수 있다. 광원(111)은 특정 파장의 광을 방출하거나, 여러 파장의 광을 동시에 방출할 수 있다. 그러나 광원(111)이 생성하는 입사광(L)이 백색광에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 입사광(L)은 특정 파장을 갖는 단색광, 또는 특정의 파장 폭을 갖는 광을 포함할 수 있다. 광원(111)은, 웨이퍼(80) 상의 측정 영역(82)에 대한 감도가 광원(111)의 파장대마다 다르므로, 여러 범위의 파장대를 사용할 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 광원(111)에서 생성된 입사광(L)은, 제1 렌즈부(112)에 입사할 수 있다.The light source 111 may generate incident light (L). The incident light L generated by the light source 111 may include broadband light. The incident light L may be, for example, white light. For example, the light source 111 may generate and emit visible light. At this time, the wavelength range of visible light may be about 400 nm to about 800 nm. However, the present disclosure is not limited to this, and the wavelength band of the light source 111 may vary depending on the measurement object, and may typically have a bandwidth from the UV band to the NIR band. The light source 111 may emit light of a specific wavelength or may emit light of multiple wavelengths simultaneously. However, the incident light (L) generated by the light source 111 is not limited to white light. For example, the incident light L may include monochromatic light having a specific wavelength, or light having a specific wavelength width. Since the sensitivity of the light source 111 to the measurement area 82 on the wafer 80 varies depending on the wavelength of the light source 111, various ranges of wavelengths can be used. However, the present disclosure is not limited to this. The incident light L generated by the light source 111 may be incident on the first lens unit 112.

제1 렌즈부(112)는, 예컨대, 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 렌즈부(112)는, 입사한 입사광(L)의 각도 분포를 변화시키며, 입사광(L)을 빔 스플리터(114)에 조사시킬 수 있다. 예컨대, 제1 렌즈부(112)는 광원(111)에서 출사한 입사광(L)을 평행광으로 변환할 수 있다. 또한, 제1 렌즈부(112)는 평행광으로 변환된 입사광(L)을 빔 스플리터(114)에 입사시킬 수 있다.The first lens unit 112 may include, for example, a convex lens. The first lens unit 112 changes the angle distribution of the incident light L and can irradiate the incident light L to the beam splitter 114. For example, the first lens unit 112 may convert the incident light L emitted from the light source 111 into parallel light. Additionally, the first lens unit 112 may cause the incident light L converted into parallel light to enter the beam splitter 114.

빔 스플리터(114)는, 입사한 입사광(L)의 일부를 반사하고, 입사한 입사광(L)의 일부를 투과시킬 수 있다. 빔 스플리터(114)는, 입사한 입사광(L)의 일부가 대물 렌즈(115)를 향하도록 반사할 수 있다. 빔 스플리터(114)에서 반사된 입사광(L)은, 대물 렌즈(115)에 입사할 수 있다.The beam splitter 114 may reflect a part of the incident light L and transmit a part of the incident light L. The beam splitter 114 may reflect a portion of the incident light L toward the objective lens 115. The incident light L reflected from the beam splitter 114 may be incident on the objective lens 115.

대물 렌즈(115)는, 입사광(L)으로 웨이퍼(80)를 조명할 수 있다. 대물 렌즈(115)는, 빔 스플리터(114)에서 반사된 입사광(L)을 점 형상으로 집광시켜 웨이퍼(80)를 조명할 수 있다. 대물 렌즈(115)는, 입사광(L)을 투과시킴과 아울러, 입사광(L)이 웨이퍼(80)의 측정면에서 반사된 산란광(S)을 투과시킬 수 있다. 본 실시예의 반도체 소자 검사 장치(1)에서, 웨이퍼(80)에 입사하는 입사광(L)의 광축(C)과 웨이퍼(80)에서 반사된 산란광(S)의 광축(C)은, 웨이퍼(80)의 측정면에 대해 직교할 수 있다.The objective lens 115 can illuminate the wafer 80 with incident light (L). The objective lens 115 may illuminate the wafer 80 by concentrating the incident light L reflected from the beam splitter 114 into a point shape. The objective lens 115 may transmit the incident light (L) and also transmit the scattered light (S) in which the incident light (L) is reflected from the measurement surface of the wafer 80. In the semiconductor device inspection apparatus 1 of this embodiment, the optical axis C of the incident light L incident on the wafer 80 and the optical axis C of the scattered light S reflected from the wafer 80 are connected to the wafer 80. ) can be perpendicular to the measurement plane.

집광 광학계(120)는, 웨이퍼(80)에서 산란된 산란광(S)을 선택적으로 집광할 수 있다. 집광 광학계(120)는, 대물 렌즈(115), 빔 스플리터(114) 및 제2 렌즈부(122)를 포함할 수 있다. 빔 스플리터(114) 및 대물 렌즈(115)는, 조명 광학계(110)의 부재이기도 하고, 집광 광학계(120)의 부재이기도 하다. 빔 스플리터(114)는, 입사한 산란광(S)의 일부를 투과시킬 수 있다. 예컨대, 빔 스플리터(114)를 투과한 산란광(S)은 제2 렌즈부(122)에 입사할 수 있다. 대물 렌즈(115)는, 입사광(L)이 웨이퍼(80)에서 반사된 산란광(S)을 투과시켜 빔 스플리터(114)에 입사시킬 수 있다.The condensing optical system 120 can selectively converge the scattered light S scattered from the wafer 80 . The condensing optical system 120 may include an objective lens 115, a beam splitter 114, and a second lens unit 122. The beam splitter 114 and the objective lens 115 are members of the illumination optical system 110 and the condensing optical system 120. The beam splitter 114 may transmit a portion of the incident scattered light (S). For example, the scattered light S that passes through the beam splitter 114 may be incident on the second lens unit 122. The objective lens 115 may allow the incident light (L) to enter the beam splitter 114 by transmitting the scattered light (S) reflected from the wafer 80.

제2 렌즈부(122)는, 빔 스플리터(114)를 투과한 산란광(S)을 집광시켜 분광기(130)에 입사시킬 수 있다. 제2 렌즈부(122)는 예를 들어, 하부 릴레이 렌즈(122-1) 및 상부 릴레이 렌즈(122-2)를 포함할 수 있다. The second lens unit 122 may condense the scattered light S that has passed through the beam splitter 114 and make it incident on the spectrometer 130. The second lens unit 122 may include, for example, a lower relay lens 122-1 and an upper relay lens 122-2.

분광기(130)는 집광 광학계(120)로부터 방출되는 산란광(S)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 분광기(130)는 프리즘 및/또는 회절 격자(diffraction grating)을 포함할 수 있다. 분광기(130)는 제2 렌즈부(122)를 투과한 산란광(S)을 파장별로 분기할 수 있다. 예를 들어, 분광기(130)는 산란광(S)을 파장에 따라 다른 각도로 굴절시킬 수 있다.The spectrometer 130 may receive scattered light S emitted from the condensing optical system 120. For example, spectrometer 130 may include a prism and/or a diffraction grating. The spectrometer 130 may split the scattered light S that has passed through the second lens unit 122 by wavelength. For example, the spectrometer 130 may refract the scattered light S at different angles depending on the wavelength.

집광 광학계(120)를 통해 입사된 광은 분광기(130)에서 각 파장별 광 인텐서티로 변환되어 데이터로써 수집될 수 있다. 이와 같이 수집된 광 인텐서티 데이터는 해석 가능한 분광 신호로 변환될 수 있다.Light incident through the condensing optical system 120 can be converted into light intensity for each wavelength in the spectroscope 130 and collected as data. The light intensity data collected in this way can be converted into interpretable spectral signals.

검출부(140)는 예컨대, CCD 카메라일 수 있다. 물론, 검출부(140)가 CCD 카메라에 한정되는 것은 아니다. 검출부(140)는 파장 별 광 인텐서티 데이터 및/또는 라만 스펙트럼을 검출할 수 있다. 검출부(140)는 입사된 산란광(S)으로부터 라만 스펙트럼(Raman spectrum)을 검출할 수 있다.The detector 140 may be, for example, a CCD camera. Of course, the detection unit 140 is not limited to a CCD camera. The detection unit 140 may detect light intensity data and/or Raman spectrum for each wavelength. The detection unit 140 may detect a Raman spectrum from the incident scattered light (S).

처리부(200)는 검출부(140)로부터 라만 스펙트럼을 입력받을 수 있다. 처리부(200)는 입력받은 라만 스펙트럼을 이용하여 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(도 6의 30)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 처리부(200)는 검출부(140)로부터, 제1 높이에 대응되는 제1 라만 스펙트럼과, 상기 제1 높이와 상이한 제2 높이에 대응되는 제2 라만 스펙트럼을 입력받을 수 있다. 처리부(200)는 상기 제1 및 제2 라만 스펙트럼을 이용하여, 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(도 6의 30)를 생성할 수 있다. The processing unit 200 may receive a Raman spectrum from the detection unit 140. The processing unit 200 may generate a band gap energy spectral matrix (30 in FIG. 6) using the input Raman spectrum. For example, the processing unit 200 may receive, from the detection unit 140, a first Raman spectrum corresponding to the first height and a second Raman spectrum corresponding to a second height that is different from the first height. The processing unit 200 may generate a band gap energy spectral matrix (30 in FIG. 6) using the first and second Raman spectra.

구체적으로, 처리부(200)는 제1 처리 장치(210)와 제2 처리 장치(220)를 포함할 수 있다. 제1 처리 장치(210)는 검출부(140)에서 검출된 라만 스펙트럼을 분절화하여 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(도 5의 20)을 생성할 수 있다. 제2 처리 장치(220)는 제1 처리 장치(210)에서 생성된 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(도 5의 20)를 이용하여, 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(도 6의 30)를 생성할 수 있다. 제1 처리 장치(210) 및 제2 처리 장치(220)의 작동 방식은 후술하도록 한다. 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(도 6의 30)는 수직 레벨, 높이 및/또는 깊이에 따른 밴드 갭 에너지의 크기를 나타낼 수 있다. 제1 처리 장치(210)는 제2 처리 장치(220)와 연결될 수 있다. Specifically, the processing unit 200 may include a first processing device 210 and a second processing device 220. The first processing device 210 may generate a band gap energy spectral image (20 in FIG. 5) by segmenting the Raman spectrum detected by the detection unit 140. The second processing device 220 can generate a band gap energy spectral matrix (30 in FIG. 6) using the band gap energy spectral image (20 in FIG. 5) generated in the first processing device 210. there is. The operating methods of the first processing device 210 and the second processing device 220 will be described later. The band gap energy spectral matrix (30 in FIG. 6) may indicate the size of the band gap energy according to the vertical level, height, and/or depth. The first processing device 210 may be connected to the second processing device 220.

예를 들어, 제1 처리 장치(210)는 데이터 분석기(data analyzer)일 수 있고, 제2 처리 장치(220)는 맵핑 시스템(mapping system)일 수 있다. 제1 처리 장치(210)는 웨이퍼(80)의 검사 영역의 물리적인 파라미터들을 라만 스펙트럼 데이터로부터 추출할 수 있다. 예를 들어, 제1 처리 장치(210) 및/또는 제2 처리 장치(220)는 데이터 리드아웃 컴퓨터(Data readout computer)일 수 있다.For example, the first processing device 210 may be a data analyzer, and the second processing device 220 may be a mapping system. The first processing device 210 may extract physical parameters of the inspection area of the wafer 80 from Raman spectrum data. For example, the first processing device 210 and/or the second processing device 220 may be a data readout computer.

반도체 소자 검사 장치(1)가 측정할 수 있는 측정 변수에는 밴드 갭 에너지, 패턴의 높이(height), 물성(material), 화학 결합(chemical bonding), 진동(vibration) 및/또는 응력(stress) 등 이 있을 수 있다.Measurement variables that the semiconductor device inspection device 1 can measure include band gap energy, pattern height, material, chemical bonding, vibration and/or stress, etc. This can be.

일반적인 반도체 소자 검사 장치는 웨이퍼 스테이지를 수직 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함하지 않아, 상이한 높이에서 라만 스펙트럼 데이터를 획득하기가 상대적으로 어려웠다. A typical semiconductor device inspection device does not include an actuator that moves the wafer stage in the vertical direction, making it relatively difficult to acquire Raman spectrum data at different heights.

반면 본 실시예의 반도체 소자 검사 장치(1)는 웨이퍼 스테이지(90)를 수직 방향(Z 방향)으로 이동시키는 액츄에이터(92)를 포함할 수 있다. 따라서, 반도체 소자 검사 장치(1)는 상이한 높이에서 복수의 라만 스펙트럼 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 반도체 소자 검사 장치(1)는 라만 스펙트럼 데이터를 이용하여, 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(도 6의 30)를 생성할 수 있다. 따라서, 반도체 소자 검사 장치(1)는 수직 레벨에 따른 반도체 소자의 밴드 갭 에너지의 세기를 정밀하게 계측할 수 있다.On the other hand, the semiconductor device inspection apparatus 1 of this embodiment may include an actuator 92 that moves the wafer stage 90 in the vertical direction (Z direction). Accordingly, the semiconductor device inspection apparatus 1 can acquire a plurality of Raman spectrum data at different heights. Additionally, the semiconductor device inspection apparatus 1 can generate a band gap energy spectral matrix (30 in FIG. 6) using Raman spectrum data. Accordingly, the semiconductor device inspection apparatus 1 can precisely measure the intensity of the band gap energy of the semiconductor device according to the vertical level.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 통해 검사되는 대상을 설명하기 위한 사시도이다.FIG. 3 is a perspective view illustrating an object inspected using a semiconductor device inspection apparatus according to an embodiment of the present disclosure.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 반도체 소자 검사 장치(1)는 메모리 소자(300)를 검사할 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자 검사 장치(1)는 메모리 소자(300)의 가변 저항 요소(PM) 및/또는 스위칭 요소(SW) 각각의 밴드 갭 에너지 데이터, 패턴의 높이 데이터, 물성 데이터, 화학 결합 데이터, 진동 데이터 및/또는 응력 데이터를 측정할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3 , the semiconductor device inspection apparatus 1 can inspect the memory device 300. For example, the semiconductor device inspection device 1 may include band gap energy data, pattern height data, physical property data, and chemical bond data for each variable resistance element (PM) and/or switching element (SW) of the memory element 300. , vibration data and/or stress data may be measured.

메모리 소자(300)는 워드 라인(WL), 비트 라인(BL), 전극 요소(EL), 가변 저항 요소(PM) 및 스위칭 요소(SW)를 포함할 수 있다. 가변 저항 요소(PM)가 온도에 따라 저항이 변화하는 상변화 물질을 포함하는 경우, 메모리 소자(300)는 PRAM(phase-change random access memory) 소자일 수 있다.The memory element 300 may include a word line (WL), a bit line (BL), an electrode element (EL), a variable resistance element (PM), and a switching element (SW). If the variable resistance element (PM) includes a phase-change material whose resistance changes depending on temperature, the memory device 300 may be a phase-change random access memory (PRAM) device.

워드 라인(WL)과 비트 라인(BL)의 사이에 전극 요소(EL), 가변 저항 요소(PM) 및 스위칭 요소(SW)가 개재될 수 있다. 또한, 가변 저항 요소(PM)와 스위칭 요소(SW) 사이에는, 전극 요소(EL)가 개재될 수 있다.An electrode element (EL), a variable resistance element (PM), and a switching element (SW) may be interposed between the word line (WL) and the bit line (BL). Additionally, an electrode element EL may be interposed between the variable resistance element PM and the switching element SW.

전극 요소(El)는 전도성 재료, 예를 들면 W, Ti, Ta, Al, Cu, C, CN, TiN, TiAlN, TiSiN, TiCN, TiCSiN, WN, CoSiN, WSiN, TaN, TaCN, TaSiN, TiO, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.The electrode element (El) is a conductive material such as W, Ti, Ta, Al, Cu, C, CN, TiN, TiAlN, TiSiN, TiCN, TiCSiN, WN, CoSiN, WSiN, TaN, TaCN, TaSiN, TiO, Or it may be a combination of these.

가변 저항 요소(PM)는 가열 시간에 따라 비정질(amorphous) 상태와 결정질(crystalline) 상태 사이에서 가역적으로 변화하는 상변화 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 가변 저항 요소(PM)는 가변 저항 요소(PM)의 양단에 인가되는 전압에 의해 발생하는 줄 열(Joule heat)에 의해 상(phase)이 가역적으로 변화될 수 있고, 이러한 상 변화에 의해 저항이 변화될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 가변 저항 요소(PM)는 상변화 물질로서 칼코게나이드 물질을 포함할 수 있다. The variable resistance element (PM) may include a phase change material that reversibly changes between an amorphous state and a crystalline state depending on heating time. For example, the phase of the variable resistance element (PM) can be reversibly changed by Joule heat generated by the voltage applied to both ends of the variable resistance element (PM), and this phase change It may contain a material whose resistance can be changed by . In example embodiments, the variable resistance element (PM) may include a chalcogenide material as a phase change material.

예시적인 실시예들에서, 가변 저항 요소(PM)는 저마늄(Ge), 안티모니(Sb), 인듐(In), 비소(As), 알루미늄(Al), 비스무트(Bi) 및/또는 스칸듐(Sc)을 포함하는 2 내지 5 성분계 물질들을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the variable resistance element (PM) is made of germanium (Ge), antimony (Sb), indium (In), arsenic (As), aluminum (Al), bismuth (Bi), and/or scandium ( It may contain 2 to 5 component substances including Sc).

다른 예시적인 실시예들에서, 가변 저항 요소(PM)는 위에서 가변 저항 요소(PM)의 구성 물질로서 예시한 2 성분계 내지 5 성분계 물질들 중에서 선택된 물질과, B, C, N, O, P, Cd, W, Ti, Hf, 및 Zr 중에서 선택된 적어도 하나의 추가 원소를 포함할 수 있다.In other exemplary embodiments, the variable resistance element (PM) includes a material selected from the two-component to five-component materials illustrated above as constituent materials of the variable resistance element (PM), B, C, N, O, P, It may contain at least one additional element selected from Cd, W, Ti, Hf, and Zr.

스위칭 요소(SW)는 비정질 상태의 칼코게나이드 스위칭 물질을 포함할 수 있다. 스위칭 요소(SW)는 스위칭 요소(SW)의 양단에 걸린 전압의 크기에 따라 저항이 변화할 수 있는 물질층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 요소(SW)는 OTS(Ovonic Threshold Switching) 물질을 포함할 수 있다. 상기 OTS 물질은 칼코게나이드 스위칭 물질을 포함할 수 있다. The switching element (SW) may include a chalcogenide switching material in an amorphous state. The switching element (SW) may include a material layer whose resistance can change depending on the magnitude of the voltage applied to both ends of the switching element (SW). For example, the switching element (SW) may include an ovonic threshold switching (OTS) material. The OTS material may include a chalcogenide switching material.

예시적인 실시예들에서, 스위칭 요소(SW)는 저마늄(Ge), 비소(As) 및/또는 규소(Si)를 포함하는 2 내지 6 성분계 물질들을 포함할 수 있다.In example embodiments, the switching element (SW) may include two to six component materials including germanium (Ge), arsenic (As), and/or silicon (Si).

다른 예시적인 실시예들에서, 스위칭 요소(SW)는 위에서 스위칭 요소(SW)의 구성 물질로서 예시한 2 성분계 내지 6 성분계 물질들 중에서 선택된 적어도 하나의 물질과, B, C, N, 및 O 중에서 선택된 적어도 하나의 추가 원소를 포함할 수 있다.In other exemplary embodiments, the switching element (SW) includes at least one material selected from the two- to six-component materials illustrated above as constituent materials of the switching element (SW), and B, C, N, and O. It may contain at least one additional element selected.

도 4a 내지 도 4e는 본 개시의 일 실시예에 따른, 반도체 소자 검사 장치가 복수의 라만 스펙트럼에서 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지를 생성하는 방법을 나타내는 그래프들이다.FIGS. 4A to 4E are graphs showing a method by which a semiconductor device inspection apparatus generates a band gap energy spectral image from a plurality of Raman spectra, according to an embodiment of the present disclosure.

도 4a 및 도 4b의 그래프에서, 세로축은 라만 인텐시티(Raman intensity)를 나타내고, 가로축은 라만 시프트(Raman shift)를 나타낼 수 있다. 가로축과 세로축은 임의 단위(arbitrary unit, 이하 a.u.)로 표시된다.In the graphs of FIGS. 4A and 4B, the vertical axis may represent Raman intensity, and the horizontal axis may represent Raman shift. The horizontal and vertical axes are expressed in arbitrary units (a.u.).

도 1, 도 2 및 도 4a를 참조하면, 반도체 소자 검사 장치(1)의 제1 처리 장치(210)는 검출부(140)에서 검출된 복수의 라만 스펙트럼을 입력받을 수 있다. 웨이퍼(80)의 측정 영역(82)에는 서로 상이한 파라미터를 갖는 물질들이 배치되는 바, 검출부(140)는 복수의 라만 스펙트럼을 검출할 수 있다.Referring to FIGS. 1, 2, and 4A, the first processing device 210 of the semiconductor device inspection apparatus 1 may receive a plurality of Raman spectra detected by the detector 140. Materials having different parameters are disposed in the measurement area 82 of the wafer 80, and the detection unit 140 can detect a plurality of Raman spectra.

도 4b를 참조하면, 제1 처리 장치(210)는 도 4a의 복수의 라만 스펙트럼을 분절화할 수 있다. 예를 들어, 제1 처리 장치(210)는 도 4a의 복수의 라만 스펙트럼을 디콘볼루션(deconvolution)하여, 분절화할 수 있다. 제1 처리 장치(210)는 복수의 라만 스펙트럼을 분절화하여, 서로 다른 물질의 라만 스펙트럼을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 4B, the first processing device 210 may segment a plurality of Raman spectra of FIG. 4A. For example, the first processing device 210 may deconvolve and segment the plurality of Raman spectra of FIG. 4A. The first processing device 210 may obtain Raman spectra of different materials by segmenting a plurality of Raman spectra.

도 4b에서는 예시적으로 측정 영역(도 1의 82) 상에 세 개의 다른 물질이 포함되어 있는 것을 도시하였으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 측정 영역(82) 상에 두 개 또는 네 개 이상의 상이한 물질이 포함되어 있는 경우에도, 제1 처리 장치(210)가 상기 물질을 분절화할 수 있음은 물론이다.Although FIG. 4B exemplarily shows that three different materials are included in the measurement area (82 in FIG. 1), the present disclosure is not limited thereto. For example, even if two, four or more different materials are included in the measurement area 82, the first processing device 210 can of course segment the materials.

도 4c의 그래프에서, 세로축은 분절화된 복수의 라만 스펙트럼의 상대적 세기(relative intensity)를 나타낼 수 있다. 세로축은 임의 단위(a.u.)로 표시된다.In the graph of FIG. 4C, the vertical axis may represent the relative intensity of a plurality of segmented Raman spectra. The vertical axis is expressed in arbitrary units (a.u.).

도 2 및 도 4c를 참조하면, 제1 처리 장치(210)는 분절화된 라만 스펙트럼을 분류(classification)할 수 있다. 예를 들어, 제1 처리 장치(210)는 피크(peak) 면적, 피크의 세기, 반치전폭(full width at half maximum; FWHM) 및/또는 피크가 위치하는 라만 시프트 위치를 변수로 하여 분절된 복수의 라만 스펙트럼을 분류할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 4C , the first processing device 210 may classify the segmented Raman spectrum. For example, the first processing device 210 uses the peak area, peak intensity, full width at half maximum (FWHM), and/or the Raman shift position where the peak is located as variables to process a plurality of segmented The Raman spectrum can be classified.

도 4d의 그래프에서, 가로축은 분류된 복수의 라만 스펙트럼의 상대적 세기(relative intensity)를 나타내고, 세로축은 밴드 갭 에너지의 세기를 나타낼 수 있다. 가로축 및 세로축은 임의 단위(a.u.)로 표시된다.In the graph of FIG. 4D, the horizontal axis may represent the relative intensity of a plurality of classified Raman spectra, and the vertical axis may represent the intensity of the band gap energy. The horizontal and vertical axes are expressed in arbitrary units (a.u.).

도 4d를 참조하면, 제1 처리 장치(210)는 분류된 복수의 라만 스펙트럼 데이터를 측정 변수의 세기에 대응시킬 수 있다. 측정 변수는 예를 들어, 밴드 갭 에너지, 패턴의 높이, 물성, 화학 결합, 진동 및/또는 응력을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4D, the first processing device 210 may correspond a plurality of classified Raman spectrum data to the intensity of the measured variable. Measured variables may include, for example, band gap energy, pattern height, physical properties, chemical bonding, vibration, and/or stress.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 분류된 복수의 라만 스펙트럼 데이터를 보조 파라미터의 크기에 대응시킨 후, 측정 변수의 세기에 대응시킬 수 있다. 보조 파라미터는 예를 들어, 밴드 갭 에너지, 패턴의 높이, 물성, 화학 결합, 진동 및/또는 응력을 포함할 수 있다. 보조 파라미터는 측정 변수와 상이한 측정 변수일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a plurality of classified Raman spectrum data can be matched to the size of the auxiliary parameter and then matched to the intensity of the measurement variable. Auxiliary parameters may include, for example, band gap energy, pattern height, physical properties, chemical bonding, vibration, and/or stress. The auxiliary parameter may be a measured variable that is different from the measured variable.

측정하고자 하는 측정 변수와, 분류된 복수의 라만 스펙트럼 데이터의 관계가 알려져 있지 않은 경우, 보조 파라미터의 세기를 측정한 후, 측정 변수의 세기를 측정할 수 있다.If the relationship between the measurement variable to be measured and the plurality of classified Raman spectrum data is not known, the intensity of the measurement variable may be measured after measuring the intensity of the auxiliary parameter.

본 개시의 일 실시예에서, 측정하고자 하는 측정 변수와, 분류된 복수의 라만 스펙트럼 데이터의 관계가 알려져있는 경우, 제1 처리 장치(210)는 분류된 복수의 라만 스펙트럼 데이터를 측정 변수의 세기에 직접 대응할 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, when the relationship between the measurement variable to be measured and the plurality of classified Raman spectrum data is known, the first processing device 210 combines the plurality of classified Raman spectrum data with the intensity of the measurement variable. You can respond directly.

도 4d에서는 예시적으로 분류된 복수의 라만 스펙트럼 데이터를 밴드 갭 에너지의 세기에 대응시켰다. 즉, 여기서 측정 변수는 밴드 갭 에너지다.In FIG. 4D, a plurality of exemplary classified Raman spectrum data are corresponded to the intensity of the band gap energy. That is, the measured variable here is the band gap energy.

도 4e는 웨이퍼에 대한 밴드 갭 에너지의 세기를 보여주는 그래프로서, 가로축은 웨이퍼(80)의 반지름(R)을 나타내고, 세로축은 밴드 갭 에너지의 세기(bandgap intensity)를 나타낸다. 가로축 및 세로축은 임의 단위(a.u.)로 표시된다.FIG. 4E is a graph showing the intensity of the band gap energy for the wafer, where the horizontal axis represents the radius (R) of the wafer 80 and the vertical axis represents the intensity of the band gap energy. The horizontal and vertical axes are expressed in arbitrary units (a.u.).

도 1, 도 2 및 도 4e를 참조하면, 제1 처리 장치(210)는 웨이퍼(80)의 위치에 따른 밴드 갭 에너지의 세기를 나타낼 수 있다. 도 4e의 그래프는 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)라 칭할 수 있다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼(80)의 위치에 따른 패턴의 높이, 물성, 화학 결합, 진동 및/또는 응력 스펙트럼이 생성될 수 있다.Referring to FIGS. 1, 2, and 4E, the first processing device 210 may indicate the intensity of band gap energy according to the position of the wafer 80. The graph in FIG. 4E may be referred to as a band gap energy spectral image 20. As described above, the pattern height, physical properties, chemical bond, vibration, and/or stress spectrum may be generated depending on the position of the wafer 80.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 높이에 대한 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지를 나타내는 개념도이다. 도 6는 본 개시의 일 실시예에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스를 나타내는 개념도이다.Figure 5 is a conceptual diagram showing a band gap energy spectral image for height according to an embodiment of the present disclosure. Figure 6 is a conceptual diagram showing a band gap energy spectral matrix according to an embodiment of the present disclosure.

도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 계측 대상(22)의 상이한 높이에서 각각의 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)가 생성될 수 있다. 여기서 계측 대상(22)은 도 1의 웨이퍼(80) 및/또는 도 3의 메모리 소자(300)일 수 있다. 예를 들어, 계측 대상(22)은 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 또는 SRAM(Static Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 반도체 칩이거나, 플래시 메모리 반도체 칩, MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory), FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 또는 RRAM(Resistive Random Access Memory)과 같은 비휘발성 메모리 반도체 칩일 수 있다. 예를 들어, 계측 대상(22)은 로직 반도체 칩일 수 있다. 예를 들어, 반도체 유전막을 포함하고 있는 반도체 소자는 계측 대상(22)이 될 수 있다. 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)는 공간좌표 X(spatial X) 및 공간좌표 Y(spatial Y)에 대한 데이터로 구성될 수 있다. 예를 들어, n개의 상이한 높이에 대하여, n개의 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)가 측정될 수 있다.Referring to FIGS. 2, 5, and 6, each band gap energy spectral image 20 may be generated at different heights of the measurement object 22. Here, the measurement object 22 may be the wafer 80 of FIG. 1 and/or the memory device 300 of FIG. 3. For example, the measurement target 22 is a volatile memory semiconductor chip such as Dynamic Random Access Memory (DRAM) or Static Random Access Memory (SRAM), or a flash memory semiconductor chip, Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM), or Ferroelectric Random Access Memory (FeRAM). It may be a non-volatile memory semiconductor chip such as Access Memory (RRAM) or Resistive Random Access Memory (RRAM). For example, the measurement object 22 may be a logic semiconductor chip. For example, a semiconductor device containing a semiconductor dielectric film may be the measurement target 22. The band gap energy spectral image 20 may be composed of data about spatial coordinates X (spatial X) and spatial coordinates Y (spatial Y). For example, for n different heights, n band gap energy spectral images 20 can be measured.

밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)는 복수의 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)를 이용하여 제2 처리 장치(220)에서 형성될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니고, 검출부(140)에서 산란광(S)을 측정하여 검출부(140) 내에서 바로 얻어질 수 있고, 검출부(140)에서 출력된 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)는 처리부(200)의 제1 처리 장치(210)에 저장될 수 있다.The band gap energy spectral matrix 30 may be formed in the second processing device 220 using a plurality of band gap energy spectral images 20. However, the present disclosure is not limited to this, and can be directly obtained within the detection unit 140 by measuring the scattered light (S) in the detection unit 140, and the band gap energy spectral matrix 30 output from the detection unit 140 ) may be stored in the first processing device 210 of the processing unit 200.

밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)는 공간 영역(spatial area)의 라만 스펙트럼 분절화, 분류 및 측정 변수에 대응하는 과정을 통해 얻어지는 가상적인 밴드 갭 에너지 스펙트럴 데이터 구조일 수 있다. 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)는 스펙트럴 도메인(Spectral Domain)으로 명명될 수 있다. 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)는 밴드 갭 에너지 스펙트럴 큐브(spectral cube)라 칭할 수 있다. 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)는 도 6에 도시한 바와 같이 즉 공간좌표 X(spatial X), 공간좌표 Y(spatial Y)로 구성되고, 폭으로는 공간좌표 Z(spatial Z)에 따른 복수 개의 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)로 구성될 수 있다. 즉, 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)는 상기 측정 샘플의 밴드 갭 에너지의 세기에 대한 공간좌표 X 및 공간좌표 Y와, 공간좌표 Z 를 좌표축으로 갖는 스펙트럴 큐브(spectral cube) 형태의 데이터로 구성될 수 있다. 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)의 각 좌표는 I(x, y, z)로 명명될 수 있다.The band gap energy spectral matrix 30 may be a virtual band gap energy spectral data structure obtained through processes corresponding to Raman spectrum segmentation, classification, and measurement variables in the spatial area. The band gap energy spectral image 20 may be named a spectral domain. The band gap energy spectral matrix 30 may be referred to as a band gap energy spectral cube. As shown in FIG. 6, the band gap energy spectral matrix 30 is composed of spatial coordinates It may be composed of two band gap energy spectral images (20). That is, the band gap energy spectral matrix 30 is data in the form of a spectral cube with spatial coordinates It can be configured. Each coordinate of the band gap energy spectral matrix 30 may be named I(x, y, z).

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 높이에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럼을 나타내는 개념도이다. 도 7에서, 가로축은 공간좌표 Z를 나타내고, 세로축은 밴드 갭 에너지의 세기(bandgap intensity)를 나타낸다. 가로축 및 세로축은 임의 단위(a.u.)로 표시된다.Figure 7 is a conceptual diagram showing a band gap energy spectrum according to height according to an embodiment of the present disclosure. In Figure 7, the horizontal axis represents the spatial coordinate Z, and the vertical axis represents the intensity of bandgap energy. The horizontal and vertical axes are expressed in arbitrary units (a.u.).

도 2, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 처리 장치(220)는 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)를 이용하여, 수직 레벨에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럼(40)을 생성할 수 있다. 즉, 제2 처리 장치(220)는 공간좌표 Z(spatial Z)에 따른 밴드 갭 에너지의 세기를 나타낼 수 있다. 따라서, 반도체 소자 검사 장치(1)는 측정 영역(82)의 높이에 따른 측정 변수의 세기를 측정할 수 있다.Referring to FIGS. 2, 6, and 7, the second processing device 220 may generate a band gap energy spectrum 40 according to the vertical level using the band gap energy spectral matrix 30. That is, the second processing device 220 can indicate the intensity of the band gap energy according to spatial coordinate Z (spatial Z). Accordingly, the semiconductor device inspection apparatus 1 can measure the intensity of the measurement variable according to the height of the measurement area 82.

도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 반도체 소자 검사 장치를 이용하여, 반도체 소자를 검사하는 방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 8 is a flowchart showing a method of inspecting a semiconductor device using a semiconductor device inspection device according to an embodiment of the present disclosure.

도 2, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 먼저 계측 대상(22)을 준비한다(S100). 예를 들어, 계측 대상(22)은 도 1의 웨이퍼(80) 또는 도 3의 메모리 소자(300)일 수 있다.Referring to FIGS. 2, 5, 6, 7, and 8, the measurement object 22 is first prepared (S100). For example, the measurement object 22 may be the wafer 80 of FIG. 1 or the memory device 300 of FIG. 3 .

이어서, 계측 대상(22)의 라만 스펙트럼을 측정한다(S200). 반도체 소자 검사 장치(1)는 측정 샘플에 입사광(L)을 조사한 후, 측정 샘플에서 산란된 산란광(S)을 검출하여, 복수의 라만 스펙트럼을 측정할 수 있다.Next, the Raman spectrum of the measurement object 22 is measured (S200). The semiconductor device inspection apparatus 1 can measure a plurality of Raman spectra by irradiating incident light (L) to a measurement sample and then detecting scattered light (S) scattered from the measurement sample.

이어서, 복수의 라만 스펙트럼을 이용하여, 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)를 생성할 수 있다(S300). 제1 처리 장치(210)는 상이한 물질들 각각에 대한 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)를 생성할 수 있다.Next, a band gap energy spectral image 20 can be generated using a plurality of Raman spectra (S300). The first processing device 210 may generate a band gap energy spectral image 20 for each of the different materials.

이어서, 제2 처리 장치(220)는 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)를 이용하여, 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)를 생성할 수 있다(S400). 제2 처리 장치(220)는 상이한 공간좌표 Z에서 생성된 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지(20)를 조합하여, 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)를 생성할 수 있다. Next, the second processing device 220 may generate a band gap energy spectral matrix 30 using the band gap energy spectral image 20 (S400). The second processing device 220 may generate a band gap energy spectral matrix 30 by combining the band gap energy spectral images 20 generated at different spatial coordinates Z.

이어서, 제2 처리 장치(220)는 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스(30)를 이용하여, 수직 레벨에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럼(40)을 생성할 수 있다(S500). 즉, 반도체 소자 검사 장치(1)는 높이, 즉 수직 레벨에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럼(40)을 생성할 수 있다.Next, the second processing device 220 may generate a band gap energy spectrum 40 according to the vertical level using the band gap energy spectral matrix 30 (S500). That is, the semiconductor device inspection apparatus 1 can generate a band gap energy spectrum 40 according to height, that is, vertical level.

도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지 생성 방법을 나타내는 순서도이다.Figure 9 is a flowchart showing a method for generating a band gap energy spectral image according to an embodiment of the present disclosure.

도 2, 도 7 및 도 9를 참조하면, 제1 처리 장치(210)는 복수의 라만 스펙트럼을 분절화할 수 있다(S320). 제1 처리 장치(210)는 복수의 라만 스펙트럼을 디콘볼루션(deconvolution)하여 분절화할 수 있다.Referring to FIGS. 2, 7, and 9, the first processing device 210 may segment a plurality of Raman spectra (S320). The first processing device 210 may deconvolve and segment a plurality of Raman spectra.

이어서, 제1 처리 장치(210)는 분절화된 복수의 라만 스펙트럼을 분류(classification)할 수 있다(S340). 분절화된 복수의 라만 스펙트럼을 분류하는 것은, 분절화된 복수의 라만 스펙트럼 각각의 피크(peak) 면적, 피크의 세기, 반치전폭(full width at half maximum; FWHM) 및/또는 피크가 위치하는 라만 시프트 위치를 변수로 하여 나타내는 것을 의미할 수 있다.Next, the first processing device 210 may classify the plurality of segmented Raman spectra (S340). Classifying a plurality of segmented Raman spectra is based on the peak area, intensity of the peak, full width at half maximum (FWHM), and/or Raman shift position where the peak is located, of each of the plurality of segmented Raman spectra. It can mean expressing as a variable.

이어서, 제1 처리 장치(210)는 분류된 라만 스펙트럼을 보조 파라미터의 세기에 대응시킬 수 있다(S360). 분류된 라만 스펙트럼과 측정 변수의 직접적인 상관관계가 알려져 있지 않을 수 있다. 분류된 라만 스펙트럼과 보조 파라미터의 상관관계가 알려져 있고, 보조 파라미터와 측정 변수의 상관관계가 알려져 있는 경우, 우회적으로 분류된 라만 스펙트럼과 측정 변수의 상관관계를 알 수 있다. Subsequently, the first processing device 210 may correspond the classified Raman spectrum to the intensity of the auxiliary parameter (S360). The direct correlation between the classified Raman spectrum and the measured variable may not be known. If the correlation between the classified Raman spectrum and the auxiliary parameter is known, and the correlation between the auxiliary parameter and the measured variable is known, the correlation between the classified Raman spectrum and the measured variable can be indirectly known.

보조 파라미터는 측정 변수와 상이하다. 예를 들어, 보조 파라미터는 밴드 갭 에너지, 패턴의 높이, 물성, 화학 결합, 진동 및/또는 응력을 포함할 수 있다.An auxiliary parameter is different from the measured variable. For example, auxiliary parameters may include band gap energy, pattern height, physical properties, chemical bonding, vibration, and/or stress.

이어서, 제1 처리 장치(210)는 보조 파라미터의 세기를 측정 변수의 세기에 대응시킬 수 있다(S380). 예를 들어, 측정 변수는 밴드 갭 에너지일 수 있다. 따라서, 제1 처리 장치(210)는 복수의 라만 스펙트럼을 이용하여, 측정 변수의 세기를 계산할 수 있다.Next, the first processing device 210 may correspond the strength of the auxiliary parameter to the strength of the measurement variable (S380). For example, the measured variable may be band gap energy. Accordingly, the first processing device 210 can calculate the intensity of the measured variable using a plurality of Raman spectra.

도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지 생성 방법을 나타내는 순서도이다. 도 10의 복수의 라만 스펙트럼을 분절화하는 단계(S320) 및 분절화된 복수의 라만 스펙트럼을 분류하는 단계(S340)는 도 9의 복수의 라만 스펙트럼을 분절화하는 단계(S320) 및 분절화된 복수의 라만 스펙트럼을 분류하는 단계(S340)와 실질적으로 동일한 바, 여기서는 분류된 라만 스펙트럼을 측정 변수에 대응하는 단계(S360a)에 대해서만 서술한다.Figure 10 is a flowchart showing a method for generating a band gap energy spectral image according to an embodiment of the present disclosure. The step of segmenting the plurality of Raman spectra of FIG. 10 (S320) and the step of classifying the plurality of segmented Raman spectra (S340) include the step of segmenting the plurality of Raman spectra of FIG. 9 (S320) and the step of classifying the plurality of segmented Raman spectra. It is substantially the same as the step of classifying (S340), and here, only the step (S360a) of classifying the Raman spectrum corresponding to the measurement variable is described.

도 2, 도 9 및 도 10을 참조하면, 분류된 라만 스펙트럼과 측정 변수의 직접적인 상관관계가 알려져 있는 경우, 제1 처리 장치(210)는 분류된 라만 스펙트럼과 측정 변수를 대응시킬 수 있다(S360a). 예를 들어, 측정 변수는 밴드 갭 에너지일 수 있다. 따라서, 제1 처리 장치(210)는 복수의 라만 스펙트럼을 이용하여, 측정 변수의 세기를 계산할 수 있다.Referring to FIGS. 2, 9, and 10, when a direct correlation between the classified Raman spectrum and the measured variable is known, the first processing device 210 may correspond the classified Raman spectrum to the measured variable (S360a ). For example, the measured variable may be band gap energy. Accordingly, the first processing device 210 can calculate the intensity of the measured variable using a plurality of Raman spectra.

지금까지, 본 개시를 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 개시의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.So far, the present disclosure has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present disclosure should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.

1: 반도체 소자 검사 장치, 20: 밴드 갭 에너지 스펙트럴 이미지, 30: 밴드 갭 에너지 스펙트럴 매트릭스, 40: 밴드 갭 에너지 스펙트럼, 80: 웨이퍼, 90: 스테이지, 92: 액츄에이터, 111: 광원, 140: 검출부, 200: 처리부1: Semiconductor device inspection device, 20: Band gap energy spectral image, 30: Band gap energy spectral matrix, 40: Band gap energy spectrum, 80: Wafer, 90: Stage, 92: Actuator, 111: Light source, 140: Detection unit, 200: Processing unit

Claims (10)

계측 대상이 배치되도록 구성된 스테이지;
상기 스테이지를 수직 방향으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터;
상기 계측 대상에서 산란된 산란광으로부터 복수의 라만 스펙트럼을 검출하도록 구성된 검출부; 및
상기 검출부에서 검출된 상기 복수의 라만 스펙트럼을 이용하여, 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 생성하도록 구성된 처리부;를 포함하고,
상기 검출부는 상이한 수직 레벨에서 상기 복수의 라만 스펙트럼을 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
A stage configured to place a measurement object;
an actuator configured to move the stage in a vertical direction;
a detection unit configured to detect a plurality of Raman spectra from scattered light scattered from the measurement object; and
A processing unit configured to generate a spectral image for a measured variable using the plurality of Raman spectra detected by the detection unit,
A semiconductor device inspection device, wherein the detection unit detects the plurality of Raman spectra at different vertical levels.
제1 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 검출부에서 검출된 상기 복수의 라만 스펙트럼을 분절화하고, 상기 분절화된 복수의 라만 스펙트럼을 분류(classification)하며, 분류된 상기 복수의 라만 스펙트럼을 상기 측정 변수에 대한 상기 스펙트럴 이미지를 생성하도록 구성된 제1 처리 장치; 및
상기 측정 변수에 대한 상기 스펙트럴 이미지를 조합하여, 상기 측정 변수에 대한 스펙트럴 매트릭스를 생성하도록 구성된 제2 처리 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
According to claim 1,
The processing unit,
A device configured to segment the plurality of Raman spectra detected by the detection unit, classify the plurality of segmented Raman spectra, and generate the spectral image for the measured variable using the classified plurality of Raman spectra. 1 processing unit; and
A semiconductor device inspection device comprising: a second processing device configured to generate a spectral matrix for the measured variable by combining the spectral images for the measured variable.
제1 항에 있어서,
상기 측정 변수는 밴드 갭 에너지, 패턴의 높이(height), 물성(material), 화학 결합(chemical bonding), 진동(vibration) 및 응력(stress) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
According to claim 1,
The measurement variable is a semiconductor device inspection device characterized in that it includes at least one of band gap energy, pattern height, material, chemical bonding, vibration, and stress. .
제1 항에 있어서,
상기 액츄에이터는 10nm 내지 10μm 간격으로 상기 스테이지를 수직 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
According to claim 1,
A semiconductor device inspection device, wherein the actuator moves the stage in the vertical direction at intervals of 10 nm to 10 μm.
계측 대상이 배치되도록 구성된 스테이지;
상기 스테이지를 수직 방향으로 이동시키도록 구성된 액츄에이터;
입사광을 생성하여 출력하도록 구성된 광원부;
상기 입사광을 투과시킴과 아울러, 상기 입사광이 상기 계측 대상에서 산란된 산란광을 투과시키는 대물 렌즈;
상기 산란광을 파장별로 분기시키도록 구성된 분광기;
상기 산란광으로부터 복수의 라만 스펙트럼을 검출하도록 구성된 검출부;
상기 대물 렌즈의 사출동을 상기 검출부 상에 결상시키는 집광 광학계;
상기 검출부에서 검출된 상기 복수의 라만 스펙트럼을 분절화하고, 상기 분절화된 라만 스펙트럼을 분류(classification)하며, 분류된 상기 복수의 라만 스펙트럼을 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 생성하도록 구성된 제1 처리 장치; 및
상기 측정 변수에 대한 상기 스펙트럴 이미지를 조합하여, 상기 측정 변수에 대한 스펙트럴 매트릭스를 생성하도록 구성된 제2 처리 장치;를 포함하고,
상기 검출부는 상이한 수직 레벨에서 상기 복수의 라만 스펙트럼을 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
A stage configured to place a measurement object;
an actuator configured to move the stage in a vertical direction;
a light source unit configured to generate and output incident light;
an objective lens that transmits the incident light and transmits scattered light scattered by the incident light from the measurement object;
a spectrometer configured to split the scattered light by wavelength;
a detection unit configured to detect a plurality of Raman spectra from the scattered light;
a condensing optical system that forms an image of the exit pupil of the objective lens on the detection unit;
a first processing device configured to segment the plurality of Raman spectra detected by the detection unit, classify the segmented Raman spectra, and generate a spectral image for a measurement variable using the classified plurality of Raman spectra; and
A second processing device configured to combine the spectral images for the measured variable to generate a spectral matrix for the measured variable,
A semiconductor device inspection device, wherein the detection unit detects the plurality of Raman spectra at different vertical levels.
제5 항에 있어서,
상기 제1 처리 장치는,
상기 분류된 복수의 라만 스펙트럼을 보조 파라미터에 대응시키며, 및
상기 대응된 보조 파라미터를 상기 측정 변수에 대응시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 장치.
According to clause 5,
The first processing device,
Corresponding the plurality of classified Raman spectra to auxiliary parameters, and
A semiconductor device inspection device, characterized in that the corresponding auxiliary parameter corresponds to the measurement variable.
계측 대상을 제공하는 단계;
상기 계측 대상에 산란된 산란광으로부터 복수의 라만 스펙트럼을 검출하는 단계;
상기 복수의 라만 스펙트럼을 이용하여, 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 이용하여, 상기 측정 변수에 대한 스펙트럴 매트릭스를 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 복수의 라만 스펙트럼을 측정하는 단계는 상이한 수직 레벨에서 상기 계측 대상에서 산란된 상기 산란광을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법.
providing a measurement object;
detecting a plurality of Raman spectra from scattered light scattered on the measurement object;
Generating a spectral image for a measured variable using the plurality of Raman spectra; and
A step of generating a spectral matrix for the measured variable using a spectral image for the measured variable,
A semiconductor device inspection method, wherein the step of measuring the plurality of Raman spectra uses the scattered light scattered from the measurement object at different vertical levels.
제7 항에 있어서,
상기 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 생성하는 단계는,
상기 복수의 라만 스펙트럼을 분절화하는 단계; 및
상기 분절화된 복수의 라만 스펙트럼을 분류하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법.
According to clause 7,
The step of generating a spectral image for the measured variable is,
segmenting the plurality of Raman spectra; and
A semiconductor device inspection method comprising: classifying the plurality of segmented Raman spectra.
제7 항에 있어서,
상기 분류된 복수의 라만 스펙트럼에서 상기 측정 변수에 대한 스펙트럴 이미지를 생성하는 단계는,
상기 분류된 복수의 라만 스펙트럼을 보조 파라미터의 세기에 대응하는 단계; 및
상기 보조 파라미터의 세기를 상기 측정 변수에 대한 세기에 대응하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법.
According to clause 7,
The step of generating a spectral image for the measured variable from the plurality of classified Raman spectra includes:
Corresponding the plurality of classified Raman spectra to the intensity of an auxiliary parameter; and
Corresponding the intensity of the auxiliary parameter to the intensity of the measurement variable;
A semiconductor device inspection method further comprising:
제7 항에 있어서,
상기 분류된 복수의 라만 스펙트럼을 상기 측정 변수에 직접 대응하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 검사 방법.

According to clause 7,
A semiconductor device inspection method further comprising: directly corresponding the plurality of classified Raman spectra to the measurement variable.

KR1020220149776A 2022-09-06 2022-11-10 Apparatus and method for inspecting semiconductor device KR20240034081A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/222,608 US20240077424A1 (en) 2022-09-06 2023-07-17 Apparatus and method for inspecting semiconductor device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20220113052 2022-09-06
KR1020220113052 2022-09-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240034081A true KR20240034081A (en) 2024-03-13

Family

ID=90299351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220149776A KR20240034081A (en) 2022-09-06 2022-11-10 Apparatus and method for inspecting semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240034081A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4789438B2 (en) Method and apparatus for determining surface layer thickness using continuous multiwavelength surface scanning
KR101486899B1 (en) High resolution monitoring of CD variations
US10690602B2 (en) Methods and systems for measurement of thick films and high aspect ratio structures
US9921152B2 (en) Systems and methods for extended infrared spectroscopic ellipsometry
TWI603076B (en) Apparatus and methods for determining defect depths in vertical stack memory
US8699027B2 (en) Multiple measurement techniques including focused beam scatterometry for characterization of samples
KR102137295B1 (en) Apparatus and method for optical metrology with optimized system parameters
US7436527B2 (en) Systems and methods for immersion metrology
US9305341B2 (en) System and method for measurement of through silicon structures
TW201825867A (en) Full beam metrology for x-ray scatterometry systems
Spesivtsev et al. Development of methods and instruments for optical ellipsometry at the Institute of Semiconductor Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
US20160025618A1 (en) Spectral Ellipsometry Measurement and Data Analysis Device and Related Systems and Methods
TW200821571A (en) Multiple measurement techniques including focused beam scatterometry for characterization of samples
JP2004510972A (en) Differential numerical aperture method and device
US9709386B1 (en) Apparatus and methods for measuring properties in a TSV structure using beam profile reflectometry
JP2019523874A (en) Simultaneous multi-angle spectroscopy
WO2020159778A1 (en) Mid-infrared spectroscopy for measurement of high aspect ratio structures
EP3124912B1 (en) Method and assembly for determining the thickness of a layer in a stack of layers
KR20240034081A (en) Apparatus and method for inspecting semiconductor device
US20240077424A1 (en) Apparatus and method for inspecting semiconductor device
JP7463551B2 (en) Trench optical measurement target
JP2022038389A (en) Measuring device, measuring method, and semiconductor storage device
Tessier et al. High resolution thermal imaging inside integrated circuits
US11231362B1 (en) Multi-environment polarized infrared reflectometer for semiconductor metrology
US20240201073A1 (en) Methods And Systems For Scatterometry Based Metrology Of Structures Fabricated On Transparent Substrates