KR101012177B1 - 광학 현미경을 부착한 전자주사현미경 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학 현미경을 부착한 전자 주사 현미경으로서, 광학 현미경은, 그 챔버(40)의 내부에 웨이퍼가 로딩된다. 램프 파이버(120)(140)는 챔버(40)의 좌우측에서 소정의 빛을 발생하도록 설치된다. 제 1 램프 파이버(120)의 광이 제 2 거울(240)과 제 1 거울(220)을 통해 웨이퍼(50)에 비추어진 광은 역순으로 제 1 거울(220)및 제 2 거울(240)과, 제 3 거울(260)을 거쳐서 최소인 2.5배율의 제 1 카메라(300)로 전달되거나, 또는 제 3 거울(260)에서 반사되어 최대인 100배율의 제 3 카메라(340)로 전달되는, 한편, 제 2 램프 파이버(140)의 광은 제 4 거울(280)과 제 1 거울(220)을 통해 웨이퍼(50)에 비추어진 광은 역순으로 제 1 거울(220)및 제 4 거울(240)을 거쳐서 중간인 25배율의 제 2 카메라(320)로 전달된다.
본 발명에 따른 광학 현미경을 부착한 전자 주자 현미경은 Z축의 모터 구동방식과 렌즈의 회전기능을 제거함으로써 기계적인 구동부분을 최소화하여 장치의 소형화에 기여하고, 광학 현미경에서의 웨이퍼 이미지 정렬과 관련한 에러발생빈도를 줄일 수 있고, 고정 광학계를 채용함으로서 단순한 스테이지 구동만을 통하여 상당한 출력을 얻는 효과를 가진다.
Description
도 1은 종래의 전자 주사 현미경을 구성을 나타내는 개략도이과,
도 2는 도 1의 전자 주사 현미경에 광학 현미경을 부착한 개략도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 전자 주사 현미경에 부착되는 광학 현미경의 구성을 나타내는 개략도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
40 ; 챔버 50 ; 웨이퍼
60 ; 윈도우 70 ; CCD 카메라
120, 140 ; 램프 파이버
220 ∼ 280 ; 제 1 내지 제 4 거울
300, 320, 340 ; 제 1 내지 제 3 카메라
본 발명은 전자 주사 현미경에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형화가 가능하고, 웨이퍼 이미지 얼라인먼트시의 에러 발생 빈도를 줄일 수 있고, 고정 광학계 를 채용함으로써 단순한 스테이지 구동만을 통하여 상당한 출력을 얻을 수 있는 광학 현미경을 부착한 전자 주사 현미경에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼의 표면에 다수의 반도체 소자를 집적하기 위해서는 많은 단위 공정이 실시되며, 각 단위 공정에서는 전자 주사 현미경을 사용하여 반도체 웨이퍼 표면의 결함이나 단면 분석 및 회로 선폭 및 두께등을 측정하게 된다.
이러한 전자 주사 현미경(Scanning Electron Micorscope:SEM)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(10)과, 이 하우징(10)의 내측상단에 조립되어, 전자빔을 발생하는 전자총(12)과, 이 전자총(12)에서 발생된 전자빔을 여과 및 집속하는 집속모듈(14)과, 시료로 주사되는 전자빔의 편향각도를 조절하기 위해 집속 모듈(14)과 대물 모듈(16)사이에 설치되는 주사 코일(18)과, 이 주사 코일(18)에 의해 편향 각도가 조절된 전자빔을 시료 안착부(20)에 안착된 시료로 주사하는 대물 모듈(16)과, 시료와 충돌하여 발생된 2차 전자(e2)를 검출하는 2차 전자 검출기(22)와, 및 2차 전자(e2) 검출 신호를 비디오 회로(24a)를 통해 수신하여 비디오 신호로 변환하며, 변환된 비디오 신호를 음극선관(24c)을 통해 표시하여 줌으로써, 작업자가 표시된 시료의 이미지를 이용하여 시료의 표면, 회로 선폭및 두께등을 측정할 수 있도록 하는 영상 처리부(24)를 포함한다. 도면중 미설명부호 (14a)와 (14b)는 집속 모듈의 집속 어퍼쳐와 집속렌즈를 나타내고, (16a)(16b)는 대물 모듈의 대물 렌즈와 대물 어퍼쳐를 각각 나타내며, (24a)(24b)는 영상처리부(24)의 동기회로 및 편향 코일을 각각 나타내는 것입니다.
이러한 종래의 전자 주사 현미경으로 웨이퍼의 표면을 분석하기 전에, 웨이퍼의 위치를 정렬하여 결점의 좌표와 전자 주사 현미경의 좌표를 일치시키고자 통상적인 일반 현미경의 기능이 적용된 광학 현미경(Optical Microscope : OM)이 전자 주사 현미경에 추가된다. 광학 현미경(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 그 본체(32)가 모터(도시하지 않음)에 의해 상하로 이동되며, 즉 그 광축의 Z축의 구동이 적용되며, 챔버(40)내에 웨이퍼(50)가 위치되고, 램프(36)로 부터의 광이 반사거울(42)에 반사되어 선택된 배율의 대물렌즈(44)를 통해 윈도우(60)을 통과하여 웨이퍼(50)의 상면에 비춰진 다음, 역순으로 대물렌즈(44)를 통해 반사거울(46)을 선택적으로 통과하여 CCD 카메라(70)와 레이저및 인페로메트(Laser & Inferomet)(80)로 전달된다.
하지만, 전자 주사 현미경에 부착되는 이상과 같은 광학 현미경은 회전형 대물렌즈를 채용하여, 이미지 검사를 행하기 위해서는 배율을 선택해야 하는 바, 이때의 배율 회전시 광축이 전체적으로 Z방향으로 업한 후 렌즈가 다시 회전하여 다시 Z 방향으로 다운되어 원상 복구하는데 걸리는 시간은 웨이퍼 정렬이 완료하는 시간까지 대략 30초 가량의 상당한 시간이 걸리는 문제가 있었다.
이와 같이 광학 현미경을 전자 주사 현미경에 부착하므로서,웨이퍼의 위치를 정렬하게 하는 시간과, 전자 주사 현미경의 이미지로 이동하여 리뷰하는 시간을 통하여 장치의 출력이 결정되는 바, 웨이퍼 이미지 정렬시 포커스전에 터릿의 회전 시간과, 광축의 Z축 구동시간이 모두 적용되면서 출력이 감소하는 문제가 발생되며, 또한, Z축 구동모터의 지속적인 구동에 의하여 정확한 한계위치를 벗어남으로 서 정확한 웨이퍼 이미지 정렬에 문제가 발생되어 장비의 가동율에 영향을 미치는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 Z축의 모터 구동방식과 렌즈의 회전기능을 제거함으로써 기계적인 구동부분을 최소화하여 장치를 소형화할 수 있고, 광학 현미경에서의 웨이퍼 이미지 정렬과 관련한 에러의 발생 빈도를 줄일 수 있고, 고정 광학계를 채용함으로서 단순한 스테이지 구동만을 통하여 상당한 출력을 얻을 수 있는 광학 현미경을 부착한 전자 주사 현미경을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 전자 주사 현미경은 내부에 웨이퍼가 로딩되는 챔버의 좌우측에서 소정의 빛을 발생하도록 설치된 램프 파이버와, 상기 램프 파이버로 부터의 광을 웨이퍼에 비추는 일련의 거울그룹과, 상기 웨이퍼에서 반사된 광이 상기 거울그룹을 통해 전달되도록 각각 설치된 소망 배율의 제 1내지 제 3 카메라를 포함하는 광학 현미경을 부착한다.
본 발명에 의하면, Z축의 모터 구동방식과 렌즈의 회전기능을 제거함으로써 기계적인 구동부분을 최소화하여 장치의 소형화에 기여하고, 광학 현미경에서의 웨이퍼 이미지 정렬과 관련한 에러발생빈도를 줄일 수 있고, 고정 광학계를 채용함으로서 단순한 스테이지 구동만을 통하여 상당한 출력을 얻는 효과를 가진다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고정 광학계를 채용하는 광학 현미경의 구성을 나타내는 개략도로서, 도 1및 도 2와 동일한 구성에는 동일한 참조부호를 사용하면서 그 상세한 설명은 생략하였다.
본 발명의 전자 주사 현미경에 있어서 부착되는 광학 현미경은, 도시된 바와 같이, 챔버(40)의 내부에 웨이퍼가 로딩된다. 램프 파이버(120)(140)는 챔버(40)의 좌우측에서 소정의 빛을 발생하도록 설치된다. 램프 파이버(120)(140)로 부터의 광은 각각 소정의 거울그룹을 통해 웨이퍼(50)에 비추어지고, 웨이퍼(50)에서 반사된 광은 역순으로 상기 거울 그룹을 통하여 각각 소망 배율의 제 1 내지 제 3 카메라(300)(320)(340)로 전달된다. 제 1 카메라(300)가 2.5배율의 최소배율이며, 제 2 카메라(320)가 25배율의 중간배율이고, 제 3 카메라(340)가 100배율의 최대 배율이다.
좀더 상세히 설명하면, 제 1 램프 파이버(120)의 광이 제 2 거울(240)과 제 1 거울(220)을 통해 웨이퍼(50)에 비추어진 광은 역순으로 제 1 거울(220)및 제 2 거울(240)과, 제 3 거울(260)을 거쳐서 최소 배율의 제 1 카메라(300)로 전달되거나, 또는 제 3 거울(260)에서 반사되어 최대 배율의 제 3 카메라(340)로 전달된다.
한편, 제 2 램프 파이버(140)의 광은 제 4 거울(280)과 제 1 거울(220)을 통해 웨이퍼(50)에 비추어진 광은 역순으로 제 1 거울(220)및 제 4 거울(240)을 거쳐서 중간 배율의 제 2 카메라(320)로 전달된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 현미경을 부착한 전자 주자 현미경은 Z축의 모터 구동방식과 렌즈의 회전기능을 제거함으로써 기계적인 구동부분을 최소화하여 장치의 소형화에 기여하고, 광학 현미경에서의 웨이퍼 이미지 정렬과 관련한 에러발생빈도를 줄일 수 있고, 고정 광학계를 채용함으로서 단순한 스테이지 구동만을 통하여 상당한 출력을 얻는 효과를 가진다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 광학 현미경을 부착한 전자 주사 현미경을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
Claims (3)
- 광학 현미경을 부착한 전자 주사 현미경에 있어서,상기 광학 현미경은내부에 웨이퍼가 로딩되는 챔버의 좌우측에서 소정의 빛을 발생하도록 설치된 램프 파이버와,상기 램프 파이버로 부터의 광을 웨이퍼에 비추는 일련의 거울그룹과,상기 웨이퍼에서 반사된 광이 상기 거울그룹을 통해 전달되도록 각각 설치된 소망 배율의 제 1내지 제 3 카메라를 포함하는 광학 현미경을 부착하는 전자 주사 현미경.
- 제 1 항에 있어서,제 1 램프 파이버의 광이 제 2 거울과 제 1 거울을 통해 웨이퍼에 비추어진 광은 역순으로 제 1및 제 2 거울과, 제 3 거울을 거쳐서 최소 배율의 제 1 카메라로 전달되거나, 상기 제 3 거울에서 반사되어 최대 배율의 제 3 카메라로 전달되는 것을 특징으로 하는 광학 현미경을 부착하는 전자 주사 현미경.
- 제 1 항에 있어서,제 2 램프 파이버의 광이 제 4 거울과 제 1 거울을 통해 웨이퍼에 비추어진 광은 역순으로 제 1및 제 4 거울을 거쳐서 중간 배율의 제 2 카메라로 전달되는 것 을 특징으로 하는 광학 현미경을 부착하는 전자 주사 현미경.
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