KR20230009611A - 기준 시편을 갖는 검사 시스템 및 반도체 소자 형성 방법 - Google Patents
기준 시편을 갖는 검사 시스템 및 반도체 소자 형성 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230009611A KR20230009611A KR1020210090224A KR20210090224A KR20230009611A KR 20230009611 A KR20230009611 A KR 20230009611A KR 1020210090224 A KR1020210090224 A KR 1020210090224A KR 20210090224 A KR20210090224 A KR 20210090224A KR 20230009611 A KR20230009611 A KR 20230009611A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- reference specimen
- objective lens
- lens unit
- disposed
- specimen
- Prior art date
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 24
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 5
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000004148 unit process Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2823—Imaging spectrometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0291—Housings; Spectrometer accessories; Spatial arrangement of elements, e.g. folded path arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9501—Semiconductor wafers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/02—Objectives
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0224—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using polarising or depolarising elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
검사 시스템은 타겟 시료가 안착되는 메인 지지대를 포함한다. 상기 메인 지지대에 인접한 보조 지지대가 제공된다. 상기 보조 지지대 상에 기준 시편이 배치된다. 상기 기준 시편에 인접한 세정 장치가 제공된다. 상기 메인 지지대 상에 대물 렌즈 유닛이 배치된다. 상기 대물 렌즈 유닛에 인접한 광원이 제공된다. 상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 광원 사이에 분광기가 배치된다. 상기 대물 렌즈 유닛에 인접한 검출기가 제공된다. 상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 검출기 사이에 결상기가 배치된다. 상기 검출기에 접속된 컴퓨터 시스템이 제공된다.
Description
기준 시편을 갖는 검사 시스템, 그 운전 방법, 및 이것을 이용한 반도체 소자 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화 및 다기능화에 따라 전자 산업에서 널리 사용되고 있다. 상기 반도체 소자는 박막 형성 공정, 패터닝 공정, 이온 주입 공정, 및 세정 공정과 같은 다수의 제조 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 반도체 소자는 다수의 패턴 및 다수의 층을 포함할 수 있다. 상기 다수의 제조 공정이 수행되는 동안 또는 각각의 단위 공정이 수행된 후 검사 공정을 수행하여 상기 다수의 패턴 또는 상기 다수의 층의 상태를 판별할 수 있다. 상기 검사 공정은 불량의 조기 발견, 단위 공정의 최적화, 등에 이용될 수 있다.
본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 과제는 정확한 검사가 가능하고 우수한 가동률을 갖는 검사 시스템, 그 운전 방법, 및 이것을 이용한 반도체 소자 형성 방법을 제공하는데 있다.
본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템은 타겟 시료가 안착되는 메인 지지대를 포함한다. 상기 메인 지지대에 인접한 보조 지지대가 제공된다. 상기 보조 지지대 상에 기준 시편이 배치된다. 상기 기준 시편에 인접한 세정 장치가 제공된다. 상기 메인 지지대 상에 대물 렌즈 유닛이 배치된다. 상기 대물 렌즈 유닛에 인접한 광원이 제공된다. 상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 광원 사이에 분광기가 배치된다. 상기 대물 렌즈 유닛에 인접한 검출기가 제공된다. 상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 검출기 사이에 결상기가 배치된다. 상기 검출기에 접속된 컴퓨터 시스템이 제공된다.
본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 방법은 상기 검사 시스템을 제공하는 것을 포함한다. 상기 기준 시편의 오염 상태를 분석하고, 상기 기준 시편을 세정하고, 상기 기준 시편의 기준 신호를 획득하고, 상기 타겟 시료의 타겟 신호를 획득하고, 그리고 상기 타겟 신호 및 상기 기준 신호를 비교 분석한다.
본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 반도체 소자 형성 방법은 상기 검사 시스템을 제공하는 것을 포함한다. 반도체 기판 상에 다수의 패턴을 형성하고, 상기 기준 시편의 오염 상태를 분석하고, 상기 기준 시편을 세정하고, 상기 기준 시편의 기준 신호를 획득하고, 상기 다수의 패턴의 타겟 신호를 획득하고, 그리고 상기 타겟 신호 및 상기 기준 신호를 비교 분석한다.
본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 에스엠아이(Spectro-Microscopic Inspection; SMI) 시스템은 타겟 시료가 안착되는 메인 지지대를 포함한다. 상기 메인 지지대에 인접한 보조 지지대가 제공된다. 상기 보조 지지대 상에 기준 시편이 배치된다. 상기 기준 시편에 인접한 세정 장치가 제공된다. 상기 메인 지지대 상에 대물 렌즈 유닛이 배치된다. 상기 대물 렌즈 유닛에 인접한 광원이 제공된다. 상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 광원 사이에 분광기가 배치된다. 상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 분광기 사이에 편광기가 배치된다. 상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 편광기 사이에 보상기가 배치된다. 상기 대물 렌즈 유닛에 인접하게 배치되고, 대면적 CCD(Large Area Charge Coupled Device)를 갖는 검출기가 제공된다. 상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 검출기 사이에 결상기가 배치된다. 상기 검출기에 접속된 컴퓨터 시스템이 제공된다.
본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따르면, 메인 지지대에 인접한 보조 지지대 상에 기준 시편이 배치된다. 상기 기준 시편에 인접한 세정 장치가 제공된다. 상기 세정 장치는 상기 기준 시편의 오염을 제거하는 역할을 할 수 있다. 정확한 검사가 가능하고 우수한 가동률을 갖는 검사 시스템, 상기 검사 시스템을 이용한 검사 방법, 및 상기 검사 시스템을 이용한 반도체 소자 형성 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템 및 그 운전 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 일부분을 보여주는 확대도들이다.
도 4는 도 1의 일부 구성을 보여주는 평면도이다.
도 5 내지 도 13은 도 4의 일부분을 보여주는 확대도들이다.
도 14는 도 1의 일부 구성을 보여주는 평면도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템 및 그 운전 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 17은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템의 신호 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템의 운전 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 19는 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템을 이용한 반도체 소자 형성 방법들을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 일부분을 보여주는 확대도들이다.
도 4는 도 1의 일부 구성을 보여주는 평면도이다.
도 5 내지 도 13은 도 4의 일부분을 보여주는 확대도들이다.
도 14는 도 1의 일부 구성을 보여주는 평면도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템 및 그 운전 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 17은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템의 신호 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템의 운전 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 19는 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템을 이용한 반도체 소자 형성 방법들을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 1은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템(1000) 및 그 운전 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 상기 검사 시스템(1000)은 SMI(Spectro-Microscopic Inspection) 시스템, ISR(Imaging Spectroscopic Reflectometry), SR(Spectroscopic Reflectometer), ISE(Imaging Spectroscopic Ellipsometer), SE(Spectroscopic Ellipsometer), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 검사 시스템(1000)은 비-파괴 테스트(Non-Destructive Test)에 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템(1000)은 메인 지지대(18), 제1 기준 시편(21), 제1 보조 지지대(25), 제1 세정 장치(31), 광원(51), 분광기(53), 편광기(55), 보상기(57), 대물 렌즈 유닛(61), 각도/초점 조절기(64), 결상기(72), 검출기(75), 및 컴퓨터 시스템(81)을 포함할 수 있다. 상기 메인 지지대(18) 상에 타겟 시료(12)가 안착될 수 있다. 상기 제1 세정 장치(31)는 제1 가스 분출기(34) 및 제1 배기 장치(37)를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 시스템(81)은 프로세서(83), 제어기(85), 및 디스플레이(87)을 포함할 수 있다.
상기 광원(51)은 다파장 광원(Broadband Light Source)을 포함할 수 있다. 상기 광원(51)은 자외선(Ultraviolet Ray)으로부터 근적외선(Near Infrared Ray)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 광원(51)은 LDLS(Laser-Driven Light Sources)를 포함할 수 있다. 상기 광원(51)은 170 나노미터(nm) 내지 2500 나노미터(nm)의 파장 범위를 갖는 것일 수 있다.
상기 분광기(53)는 상기 광원(51) 및 상기 편광기(55) 사이에 배치될 수 있다. 상기 편광기(55)는 상기 분광기(53) 및 상기 보상기(57) 사이에 배치될 수 있다. 상기 보상기(57)는 상기 편광기(55) 및 상기 대물 렌즈 유닛(61) 사이에 배치될 수 있다. 상기 대물 렌즈 유닛(61)은 하나 또는 다수의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 각도/초점 조절기(64)는 상기 분광기(53), 상기 편광기(55), 상기 보상기(57), 상기 대물 렌즈 유닛(61), 상기 결상기(72), 및 상기 검출기(75)의 각도 및 초점을 제어할 수 있다. 상기 결상기(72)는 상기 대물 렌즈 유닛(61) 및 상기 검출기(75)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 검출기(75)는 상기 컴퓨터 시스템(81)에 접속될 수 있다. 상기 검출기(75)는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS 이미지 센서(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 검출기(75)는 대면적 CCD(Large Area Charge Coupled Device)를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 시스템(81)은 상기 분광기(53), 상기 편광기(55), 상기 보상기(57), 상기 대물 렌즈 유닛(61), 상기 각도/초점 조절기(64), 및 상기 결상기(72)에 접속될 수 있다.
상기 검사 시스템(1000)은 수직 분광 해석 장치, 분광 타원 해석 장치, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 검사 시스템(1000)은 에스엠아이(Spectro-Microscopic Inspection; SMI) 시스템 일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 검사 시스템(1000)은 상기 타겟 시료(12)의 OCD(Optical Critical Dimension) 분석, 3차원 구조 분석, 박막 두께 분석, 반사율 분석, 흡수율 분석, 광학 정수 분석, 및 물질 특성 분석을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사 시스템(1000)은 제1 입사광(LI1) 및 제1 반사광(LR1)을 이용하는 장치일 수 있다. 상기 제1 입사광(LI1) 및 상기 제1 반사광(LR1)의 각각은 상기 타겟 시료(12)의 표면에 대하여 실질적으로 수직일 수 있다. 상기 제1 입사광(LI1) 및 상기 제1 반사광(LR1)의 각각은 상기 타겟 시료(12)의 표면에 대하여 88도(Degree) 내지 92도의 각도를 가질 수 있다. 상기 제1 입사광(LI1)은 상기 광원(51)에서 상기 분광기(53), 상기 편광기(55), 상기 보상기(57), 및 상기 대물 렌즈 유닛(61)을 경유하여 상기 타겟 시료(12) 상에 조사될 수 있다. 상기 분광기(53)는 단색화 장치(Monochromator)를 포함할 수 있다. 상기 분광기(53), 상기 편광기(55), 및 상기 보상기(57)는 상기 제1 입사광(LI1)의 파장을 가변 하는 역할을 할 수 있다.
상기 타겟 시료(12)에서 반사된 상기 제1 반사광(LR1)은 상기 대물 렌즈 유닛(61) 및 상기 결상기(72)를 경유하여 상기 검출기(75)에 전달될 수 있다. 상기 결상기(72)는 편광기(Polarizer), 보상기(Compensator), 및 분석기(Analyzer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 검출기(75)에서 검출된 상기 제1 반사광(LR1)의 광학 신호는 상기 컴퓨터 시스템(81)에 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 검출기(75)에서 검출된 광학 신호는 스펙트럼 데이터(spectral data)를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 시스템(81)은 상기 검출기(75)에서 검출된 광학 신호를 저장 및 가공하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사 시스템(1000)은 제2 입사광(LI2) 및 제2 반사광(LR2)을 이용하는 장치일 수 있다. 상기 제2 입사광(LI2) 및 상기 제2 반사광(LR2)의 각각은 상기 타겟 시료(12)의 표면에 대하여 50도(Degree) 내지 80도의 각도를 가질 수 있다. 상기 제2 입사광(LI2) 및 상기 제2 반사광(LR2)의 각각은 상기 타겟 시료(12)의 표면에 대하여 약 65도(Degree)의 경사를 가질 수 있다. 상기 대물 렌즈 유닛(61)은 입광 렌즈 및 상기 입광 렌즈와 이격된 수광 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 입사광(LI2)은 상기 광원(51)에서 상기 분광기(53), 상기 편광기(55), 상기 보상기(57), 및 상기 대물 렌즈 유닛(61)의 상기 입광 렌즈를 경유하여 상기 타겟 시료(12) 상에 조사될 수 있다. 상기 타겟 시료(12)에서 반사된 상기 제2 반사광(LR2)은 상기 대물 렌즈 유닛(61)의 상기 수광 렌즈 및 상기 결상기(72)를 경유하여 상기 검출기(75)에 전달될 수 있다.
상기 대물 렌즈 유닛(61)은 상기 메인 지지대(18) 상에 배치될 수 있다. 상기 메인 지지대(18)는 진공 척(Vacuum Chuck), 정전 척(ESD Chuck), 클램핑 척(Clamping Chuck), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 타겟 시료(12)는 상기 메인 지지대(18) 상에 로딩될 수 있다. 상기 메인 지지대(18)는 상기 타겟 시료(12)를 수평 이동, 수직 이동, 및 회전 이동하는 역할을 할 수 있다.
상기 타겟 시료(12)는 실리콘 웨이퍼, 에스오아이(Silicon On Insulator; SOI)웨이퍼, 또는 이들의 조합과 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 타겟 시료(12)는 반도체 기판 상에 형성된 다수의 층, 다수의 패턴, 또는 이들의 조합을 갖는 3차원 구조를 포함할 수 있다.
상기 제1 보조 지지대(25)는 상기 메인 지지대(18)에 인접하게 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 보조 지지대(25)는 상기 메인 지지대(18)의 측면에 장착될 수 있다. 상기 제1 보조 지지대(25)는 상기 메인 지지대(18)에 의하여 수평 이동, 수직 이동, 및 회전 이동을 할 수 있다. 상기 제1 보조 지지대(25)의 상면은 상기 메인 지지대(18)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 이룰 수 있다.
상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제1 보조 지지대(25) 상에 장착될 수 있다. 상기 제1 보조 지지대(25)는 상기 메인 지지대(18)와 독립적으로 수평 이동, 수직 이동, 및 회전 이동을 할 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)의 상면은 상기 타겟 시료(12)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 이룰 수 있다. 상기 제1 세정 장치(31)는 상기 제1 보조 지지대(25) 및 상기 제1 기준 시편(21)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1 보조 지지대(25) 및 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제1 가스 분출기(34) 및 상기 제1 배기 장치(37) 사이에 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 일부분을 보여주는 확대도들이다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 가스 분출기(34)는 하부 분출기(34L) 및 상기 하부 분출기(34L) 상의 상부 분출기(34U)를 포함할 수 있다. 상기 제1 가스 분출기(34)는 질소 가스, CDA(Clean Dry Air), 또는 이들의 조합과 같은 세정 가스를 분사할 수 있다. 상기 제1 가스 분출기(34)는 연속적 분사 방법, 간헐적 분사 방법, 또는 이들의 조합을 이용하여 다양한 밀도와 압력으로 세정 가스를 분사할 수 있다.
상기 하부 분출기(34L)는 상기 제1 기준 시편(21)을 향하여 세정 가스를 분사할 수 있다. 상기 하부 분출기(34L)는 경사진 방향으로 세정 가스를 분사할 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21) 상의 오염 물질은 상기 하부 분출기(34L)에서 분사되는 세정 가스에 의하여 제거될 수 있다. 상기 상부 분출기(34U)는 상기 하부 분출기(34L)보다 높은 레벨에 배치될 수 있다. 상기 상부 분출기(34U)는 상기 하부 분출기(34L)보다 높은 레벨에 세정 가스를 분사할 수 있다. 상기 상부 분출기(34U)는 수평 방향으로 세정 가스를 분사할 수 있다. 상기 상부 분출기(34U)는 상기 제1 기준 시편(21)의 상면과 평행한 방향으로 세정 가스를 분사할 수 있다. 상기 상부 분출기(34U)에서 분사된 세정 가스는 가스 커튼의 역할을 할 수 있다. 상기 상부 분출기(34U)는 상기 하부 분출기(34L)에 의하여 상기 제1 기준 시편(21)에서 이탈한 오염 물질이 상기 타겟 시료(12) 또는 상기 메인 지지대(18)를 향하여 비산하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
상기 제1 배기 장치(37)는 상기 제1 가스 분출기(34)와 마주보게 배치될 수 있다. 상기 제1 배기 장치(37)는 배기 배관 또는 배기 펌프에 연통된 다수의 개구부(37H)를 포함할 수 있다. 상기 다수의 개구부(37H)는 홀(hole), 슬릿(Slit), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 다수의 개구부(37H) 중 몇몇은 상기 상부 분출기(34U)와 대향하게 배치될 수 있다. 상기 다수의 개구부(37H) 중 몇몇은 상기 상부 분출기(34U)에서 분사되는 세정 가스와 실질적으로 동일한 레벨에 정렬될 수 있다. 상기 제1 배기 장치(37)는 상기 제1 기준 시편(21)에서 이탈한 오염 물질 및 상기 제1 가스 분출기(34)에서 분사된 세정 가스를 배출하는 역할을 할 수 있다. 상기 제1 배기 장치(37)는 상기 제1 기준 시편(21)에서 이탈한 오염 물질이 주변의 다른 장치로 비산하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 상기 제1 배기 장치(37)는 상기 제1 기준 시편(21)에서 이탈한 오염 물질이 상기 타겟 시료(12) 또는 상기 메인 지지대(18)를 향하여 비산하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 하부 분출기(34L)는 상기 제1 기준 시편(21)을 향하여 다양한 경사 각도로 세정 가스를 분사할 수 있다.
도 4는 도 1의 일부 구성을 보여주는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 상기 타겟 시료(12)는 다수의 반도체 칩(12C)을 포함하는 반도체 기판을 포함할 수 있다. 상기 다수의 반도체 칩(12C)은 반도체 기판 상에 형성된 다수의 층, 다수의 패턴, 또는 이들의 조합을 갖는 3차원 구조를 포함할 수 있다. 상기 메인 지지대(18) 상에 상기 타겟 시료(12)가 안착될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21), 상기 제1 보조 지지대(25), 및 상기 제1 세정 장치(31)는 상기 메인 지지대(18)의 일 측에 배치될 수 있다. 상기 제1 세정 장치(31)는 상기 제1 가스 분출기(34) 및 상기 제1 배기 장치(37)를 포함할 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제1 가스 분출기(34) 및 상기 제1 배기 장치(37) 사이에 배치될 수 있다.
도 5 내지 도 13은 도 4의 일부분을 보여주는 확대도들이다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 가스 분출기(34)는 상기 제1 기준 시편(21) 및 상기 메인 지지대(18) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 가스 분출기(34)는 상기 제1 기준 시편(21) 및 상기 타겟 시료(12) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 배기 장치(37)는 제1 부분(37A), 제2 부분(37B), 및 제3 부분(37C)을 포함할 수 있다. 상기 제2 부분(37B)은 상기 제1 가스 분출기(34)와 대향하게 배치될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제2 부분(37B) 및 상기 제1 가스 분출기(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분(37A) 및 상기 제3 부분(37C)은 상기 제2 부분(37B) 및 상기 제1 가스 분출기(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분(37A) 및 상기 제3 부분(37C)은 서로 이격될 수 있다. 상기 제1 부분(37A) 및 상기 제3 부분(37C)은 상기 제2 부분(37B)에 연통될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제1 부분(37A) 및 상기 제3 부분(37C) 사이에 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 배기 장치(37)는 제2 부분(37B)을 포함할 수 있다. 상기 제2 부분(37B)은 상기 제1 가스 분출기(34)와 대향하게 배치될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제2 부분(37B) 및 상기 제1 가스 분출기(34) 사이에 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 배기 장치(37)는 제1 부분(37A) 및 제3 부분(37C)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(37A) 및 상기 제3 부분(37C)은 서로 이격될 수 있다. 상기 제1 부분(37A) 및 상기 제3 부분(37C)의 각각과 상기 타겟 시료(12) 사이의 최소 간격은 상기 제1 가스 분출기(34) 및 상기 타겟 시료(12) 사이의 최소 간격보다 클 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제1 부분(37A) 및 상기 제3 부분(37C) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 가스 분출기(34)는 상기 제1 기준 시편(21) 및 상기 타겟 시료(12) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 가스 분출기(34)는 상기 제1 부분(37A), 상기 제3 부분(37C), 및 상기 제1 기준 시편(21)과 상기 타겟 시료(12) 사이에 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 제1 배기 장치(37)는 제1 부분(37A)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(37A) 및 상기 타겟 시료(12) 사이의 최소 간격은 상기 제1 가스 분출기(34) 및 상기 타겟 시료(12) 사이의 최소 간격보다 클 수 있다. 상기 제1 부분(37A)은 상기 제1 기준 시편(21)의 일 측에 배치될 수 있다. 상기 제1 가스 분출기(34)는 상기 제1 기준 시편(21) 및 상기 타겟 시료(12) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 가스 분출기(34)는 상기 제1 부분(37A) 및 상기 제1 기준 시편(21)과 상기 타겟 시료(12) 사이에 배치될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 배기 장치(37)는 제1 부분(37A) 및 제2 부분(37B)을 포함할 수 있다. 상기 제2 부분(37B)은 상기 제1 가스 분출기(34)와 대향하게 배치될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제2 부분(37B) 및 상기 제1 가스 분출기(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분(37A)은 상기 제1 기준 시편(21)의 일 측에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분(37A)은 상기 제2 부분(37B) 및 상기 제1 가스 분출기(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 부분(37A)은 상기 제2 부분(37B)에 연통될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 제1 가스 분출기(34)는 상기 제1 기준 시편(21)의 일 측에 배치될 수 있다. 상기 제1 배기 장치(37)는 제2 부분(37B), 제3 부분(37C), 및 제4 부분(37D)을 포함할 수 있다. 상기 제3 부분(37C)은 상기 제1 가스 분출기(34)와 대향하게 배치될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제3 부분(37C) 및 상기 제1 가스 분출기(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제4 부분(37D)은 상기 제1 기준 시편(21) 및 상기 타겟 시료(12) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제4 부분(37D)은 상기 제3 부분(37C)에 연통될 수 있다. 상기 제2 부분(37B)은 상기 제4 부분(37D)과 대향하게 배치될 수 있다. 상기 제2 부분(37B)은 상기 제3 부분(37C)에 연통될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제2 부분(37B) 및 상기 제4 부분(37D) 사이에 배치될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 제1 배기 장치(37)는 제3 부분(37C) 및 제4 부분(37D)을 포함할 수 있다. 상기 제3 부분(37C)은 상기 제1 가스 분출기(34)와 대향하게 배치될 수 있다. 상기 제4 부분(37D)은 상기 제1 기준 시편(21) 및 상기 타겟 시료(12) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제4 부분(37D)은 상기 제3 부분(37C)에 연통될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 제1 배기 장치(37)는 제3 부분(37C)을 포함할 수 있다. 상기 제3 부분(37C)은 상기 제1 가스 분출기(34)와 대향하게 배치될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제3 부분(37C) 및 상기 제1 가스 분출기(34) 사이에 배치될 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 제1 배기 장치(37)는 제4 부분(37D)을 포함할 수 있다. 상기 제4 부분(37D)은 상기 제1 기준 시편(21) 및 상기 타겟 시료(12) 사이에 배치될 수 있다.
도 14는 도 1의 일부 구성을 보여주는 평면도이다.
도 14를 참조하면, 일 실시예에서, 상기 메인 지지대(18) 상에 상기 타겟 시료(12)가 안착될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21), 상기 제1 보조 지지대(25), 및 상기 제1 세정 장치(31)는 상기 메인 지지대(18)의 일 측에 배치될 수 있다. 상기 제1 세정 장치(31)는 상기 제1 가스 분출기(34) 및 상기 제1 배기 장치(37)를 포함할 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)은 상기 제1 가스 분출기(34) 및 상기 제1 배기 장치(37) 사이에 배치될 수 있다.
상기 메인 지지대(18)의 제2 측에 제2 기준 시편(22), 제2 보조 지지대(26), 및 제2 세정 장치(32)가 배치될 수 있다. 상기 제2 세정 장치(32)는 제2 가스 분출기(35) 및 제2 배기 장치(38)를 포함할 수 있다. 상기 제2 기준 시편(22), 상기 제2 보조 지지대(26), 및 상기 제2 세정 장치(32)는 상기 제1 기준 시편(21), 상기 제1 보조 지지대(25), 및 상기 제1 세정 장치(31)와 유사한 구성을 포함할 수 있다.
상기 메인 지지대(18)의 제3 측에 제3 기준 시편(23), 제3 보조 지지대(27), 및 제3 세정 장치(33)가 배치될 수 있다. 상기 제3 세정 장치(33)는 제3 가스 분출기(36) 및 제3 배기 장치(39)를 포함할 수 있다. 상기 제3 기준 시편(23), 상기 제3 보조 지지대(27), 및 상기 제3 세정 장치(33)는 상기 제1 기준 시편(21), 상기 제1 보조 지지대(25), 및 상기 제1 세정 장치(31)와 유사한 구성을 포함할 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템 및 그 운전 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 15를 참조하면, 메인 지지대(18) 및 제1 보조 지지대(25)를 이동하여 제1 기준 시편(21)이 대물 렌즈 유닛(61)의 하부에 정렬될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21) 상에 제1 입사광(LI1) 또는 제2 입사광(LI2)이 조사될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)에서 반사된 제1 반사광(LR1) 또는 제2 반사광(LR2)은 검출기(75)에 전달될 수 있다. 상기 검출기(75)에서 검출된 상기 제1 반사광(LR1) 또는 상기 제2 반사광(LR2)의 광학 신호는 상기 컴퓨터 시스템(81)에 전달될 수 있다.
도 16을 참조하면, 제1 보조 지지대(25)는 메인 지지대(18)에 인접하게 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 보조 지지대(25)는 상기 메인 지지대(18)의 측면에 장착될 수 있다. 상기 제1 보조 지지대(25)는 상기 메인 지지대(18)에 의하여 수평 이동, 수직 이동, 및 회전 이동을 할 수 있다. 상기 제1 보조 지지대(25)의 상면은 상기 메인 지지대(18)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 이룰 수 있다. 제1 기준 시편(21)은 상기 제1 보조 지지대(25) 상에 장착될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)의 상면은 타겟 시료(12)의 상면과 실질적으로 동일한 평면을 이룰 수 있다. 제1 세정 장치(31)는 상기 제1 보조 지지대(25) 및 상기 제1 기준 시편(21)에 인접하게 배치될 수 있다.
도 17은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템의 신호 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템의 신호 획득 방법은 상기 제1 기준 시편(도 1의 21) 및/또는 상기 타겟 시료(도 1의 12) 상의 대면적 분광 정보(AS1)를 획득하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광원(51)으로부터 상기 분광기(53), 상기 편광기(55), 상기 보상기(57), 및 상기 대물 렌즈 유닛(61)을 경유하여 상기 제1 기준 시편(21) 및/또는 상기 타겟 시료(12) 상에 상기 제1 입사광(LI1), 상기 제2 입사광(LI2), 또는 이들의 조합이 조사될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21) 및/또는 상기 타겟 시료(12)에서 반사되는 상기 제1 반사광(LR1), 상기 제2 반사광(LR2), 또는 이들의 조합을 상기 대물 렌즈 유닛(61) 및 상기 결상기(72)를 경유하여 상기 검출기(75)에서 상기 대면적 분광 정보(AS1)를 획득할 수 있다.
상기 대면적 분광 정보(AS1)는 다수의 측정 점(R1C1, R1C2, R2C1, RMCN)에서 획득된 다수의 광학 신호를 포함할 수 있다. 예를들면, 상기 대면적 분광 정보(AS1)는 상기 제1 기준 시편(21) 및/또는 상기 타겟 시료(12) 상의 적어도 2개의 행 및 적어도 2개의 열을 이루도록 2차원 배열된 적어도 4개의 측정 점에서 획득된 적어도 4개의 광학 신호를 포함할 수 있다. 상기 대면적 분광 정보(AS1)는 상기 검출기(75)에서 상기 컴퓨터 시스템(81)에 전달될 수 있다. 상기 컴퓨터 시스템(81)을 이용하여 상기 대면적 분광 정보(AS1)로부터 상기 제1 기준 시편(21)의 기준 신호 및/또는 상기 타겟 시료(12)의 타겟 신호를 획득할 수 있다. 상기 기준 신호 및/또는 상기 타겟 신호는 상기 다수의 광학 신호의 중앙값(Median) 또는 평균값에 해당될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기준 신호 및/또는 상기 타겟 신호는 상기 적어도 4개의 광학 신호의 중앙값 또는 평균값에 해당될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다수의 측정 점(R1C1, R1C2, R2C1, RMCN)의 각각은 1 마이크로미터(㎛) 내지 50 마이크로미터(㎛) X 1 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 크기일 수 있다. 예를들면, 상기 다수의 측정 점(R1C1, R1C2, R2C1, RMCN)의 각각은 약10 ㎛ X 약10 ㎛의 크기일 수 있다. 상기 대면적 분광 정보(AS1)는 상기 제1 기준 시편(21) 및/또는 상기 타겟 시료(12) 상의 1 밀리미터(mm) 내지 10 밀리미터(mm) X 1 mm 내지 10 mm 면적 내의 상기 다수의 측정 점(R1C1, R1C2, R2C1, RMCN)에서 획득된 다수의 광학 신호를 포함할 수 있다. 예를들면, 상기 대면적 분광 정보(AS1)는 상기 제1 기준 시편(21) 및/또는 상기 타겟 시료(12) 상의 약5 mm X 약5mm 면적 내의 상기 다수의 측정 점(R1C1, R1C2, R2C1, RMCN)에서 획득된 다수의 광학 신호를 포함할 수 있다. 상기 대면적 분광 정보(AS1)는 상기 제1 기준 시편(21) 및/또는 상기 타겟 시료(12) 상의 약500개 X 약500개의 측정 점들에서 획득된 다수의 광학 신호를 포함할 수 있다.
도 18은 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템의 운전 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 18을 참조하면, 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템의 운전 방법 및 상기 검사 시스템을 이용한 검사 방법은 기준 시편의 오염 상태를 분석하고(B110), 판정하고(B120), 기준 시편을 세정하고(B130), 기준 시편의 기준 신호를 획득하고(B140), 타겟 시료의 타겟 신호를 획득하고(B150), 타겟 신호 및 기준 신호를 비교 분석하는 것(B160)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준 시편의 오염 상태를 분석하는 것(B110)은 상기 보조 지지대(25) 및 상기 대물 렌즈 유닛(61) 사이에 상기 제1 기준 시편(21)을 정렬하고, 상기 검출기(75)를 통하여 상기 제1 기준 시편(21)의 영상 정보를 획득하고, 상기 컴퓨터 시스템(81)을 이용하여 상기 영상 정보로부터 상기 오염 상태를 분석하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)의 상기 영상 정보는 상기 제1 반사광(LR1), 상기 제2 반사광(LR2), 또는 이들의 조합으로부터 상기 대물 렌즈 유닛(61) 및 상기 결상기(72)를 경유하여 전달된 신호를 상기 검출기(75)가 감지하여 획득될 수 있다. 상기 검출기(75)에서 획득된 상기 제1 기준 시편(21)의 상기 영상 정보는 상기 컴퓨터 시스템(81)에 전달될 수 있다.
상기 컴퓨터 시스템(81)은 상기 제1 기준 시편(21)의 상기 영상 정보를 분석하여 상기 제1 기준 시편(21)의 오염 상태를 판정할 수 있다(B120). 일 실시예에서, 상기 제1 기준 시편(21)의 오염 상태는 수치화될 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)의 오염 상태가 관리 한계 범위 이내에 있는 경우, 상기 기준 시편의 기준 신호를 획득하는 단계(B140)가 수행될 수 있다.
상기 제1 기준 시편(21)의 오염 상태가 관리 한계 범위를 벗어나 있는 경우, 상기 기준 시편을 세정하는 단계(B130)가 수행될 수 있다. 상기 기준 시편을 세정하는 것(B130)은 상기 제1 세정 장치(31)를 이용하여 상기 제1 기준 시편(21) 상에 세정 가스를 분사하는 것을 포함할 수 있다. 상기 기준 시편의 오염 상태를 분석하고(B110), 상기 판정하고(B120), 그리고 상기 기준 시편을 세정하는 것(B130)은 반복 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준 시편의 오염 상태를 분석하고(B110), 상기 판정하고(B120), 그리고 상기 기준 시편을 세정하는 것(B130)의 소정 횟수 반복 수행에도 불구하고 상기 제1 기준 시편(21)의 오염 상태가 관리 한계 범위를 벗어나 있는 경우, 상기 제1 기준 시편(21)은 교체될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준 시편의 기준 신호를 획득하는 것(B140)은 상기 제1 보조 지지대(25) 및 상기 대물 렌즈 유닛(61) 사이에 상기 제1 기준 시편(21)을 정렬하는 것을 포함할 수 있다. 상기 광원(51)으로부터 상기 분광기(53), 상기 편광기(55), 상기 보상기(57), 및 상기 대물 렌즈 유닛(61)을 경유하여 상기 제1 기준 시편(21) 상에 제3 입사광이 조사될 수 있다. 상기 제3 입사광은 상기 제1 입사광(LI1), 상기 제2 입사광(LI2), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 제1 기준 시편(21)에서 반사되는 제3 반사광을 상기 대물 렌즈 유닛(61) 및 상기 결상기(72)를 경유하여 상기 검출기(75)에서 제1 대면적 분광 정보를 획득할 수 있다. 상기 제3 반사광은 상기 제1 반사광(LR1), 상기 제2 반사광(LR2), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1 대면적 분광 정보는 다수의 측정 점에서 획득된 다수의 광학 신호를 포함할 수 있다. 예를들면, 상기 제1 대면적 분광 정보는 상기 제1 기준 시편(21) 상의 적어도 2개의 행 및 적어도 2개의 열을 이루도록 2차원 배열된 적어도 4개의 측정 점에서 획득된 적어도 4개의 광학 신호를 포함할 수 있다. 상기 제1 대면적 분광 정보는 상기 검출기(75)에서 상기 컴퓨터 시스템(81)에 전달될 수 있다. 상기 컴퓨터 시스템(81)을 이용하여 상기 제1 대면적 분광 정보로부터 상기 기준 신호를 획득할 수 있다. 상기 기준 신호는 상기 다수의 광학 신호의 중앙값(Median) 또는 평균값에 해당될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기준 신호는 상기 적어도 4개의 광학 신호의 중앙값 또는 평균값에 해당될 수 있다.
상기 타겟 시료의 타겟 신호를 획득하는 것(B150)은 상기 메인 지지대(18) 및 상기 대물 렌즈 유닛(61) 사이에 상기 타겟 시료(12)를 정렬하는 것을 포함할 수 있다. 상기 광원(51)으로부터 상기 분광기(53), 상기 편광기(55), 상기 보상기(57), 및 상기 대물 렌즈 유닛(61)을 경유하여 상기 타겟 시료(12) 상에 제4 입사광이 조사될 수 있다. 상기 제4 입사광은 상기 제1 입사광(LI1), 상기 제2 입사광(LI2), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 타겟 시료(12)에서 반사되는 제4 반사광을 상기 대물 렌즈 유닛(61) 및 상기 결상기(72)를 경유하여 상기 검출기(75)에서 제2 대면적 분광 정보를 획득할 수 있다. 상기 제4 반사광은 상기 제1 반사광(LR1), 상기 제2 반사광(LR2), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제2 대면적 분광 정보는 다수의 측정 점에서 획득된 다수의 광학 신호를 포함할 수 있다. 예를들면, 상기 제2 대면적 분광 정보는 상기 타겟 시료(12) 상의 적어도 2개의 행 및 적어도 2개의 열을 이루도록 2차원 배열된 적어도 4개의 측정 점에서 획득된 적어도 4개의 광학 신호를 포함할 수 있다. 상기 제2 대면적 분광 정보는 상기 검출기(75)에서 상기 컴퓨터 시스템(81)에 전달될 수 있다. 상기 컴퓨터 시스템(81)을 이용하여 상기 제2 대면적 분광 정보로부터 상기 타겟 신호를 획득할 수 있다. 상기 타겟 신호는 상기 다수의 광학 신호의 중앙값(Median) 또는 평균값에 해당될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 타겟 신호는 상기 적어도 4개의 광학 신호의 중앙값 또는 평균값에 해당될 수 있다.
상기 컴퓨터 시스템(81)을 이용하여 상기 타겟 신호 및 상기 기준 신호를 비교 분석할 수 있다(B160).
도 19는 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템을 이용한 반도체 소자 형성 방법들을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 19를 참조하면, 본 발명 기술적 사상의 실시예들에 따른 검사 시스템을 이용한 반도체 소자 형성 방법들은 반도체 기판 상에 다수의 패턴을 형성하고(B209), 기준 시편의 오염 상태를 분석하고(B210), 판정하고(B220), 기준 시편을 세정하고(B230), 기준 시편의 기준 신호를 획득하고(B240), 다수의 패턴의 타겟 신호를 획득하고(B250), 타겟 신호 및 기준 신호를 비교 분석하는 것(B260)을 포함할 수 있다.
상기 반도체 기판 상에 다수의 패턴을 형성하는 것(B209)은 다수의 박막 형성 공정, 다수의 패터닝 공정, 및 다수의 이온 주입 공정과 같은 다수의 단위 공정들을 포함할 수 있다. 상기 반도체 기판 상에 다수의 층, 다수의 패턴, 또는 이들의 조합을 갖는 3차원 구조가 형성될 수 있다. 상기 기준 시편의 오염 상태를 분석하고(B210), 상기 판정하고(B220), 상기 기준 시편을 세정하고(B230), 그리고 상기 기준 시편의 기준 신호를 획득하는 것(B240)은 도 1 내지 도 18을 참조하여 설명된 것과 유사한 방법으로 수행될 수 있다.
상기 다수의 패턴의 타겟 신호를 획득하는 것(B250)은 상기 메인 지지대(18) 및 상기 대물 렌즈 유닛(61) 사이에 상기 타겟 시료(12)를 정렬하는 것을 포함할 수 있다. 상기 타겟 시료(12)는 상기 다수의 패턴을 갖는 상기 반도체 기판을 포함할 수 있다. 상기 광원(51)으로부터 상기 분광기(53), 상기 편광기(55), 상기 보상기(57), 및 상기 대물 렌즈 유닛(61)을 경유하여 상기 타겟 시료(12) 상에 제4 입사광이 조사될 수 있다. 상기 제4 입사광은 상기 제1 입사광(LI1), 상기 제2 입사광(LI2), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 타겟 시료(12)에서 반사되는 제4 반사광을 상기 대물 렌즈 유닛(61) 및 상기 결상기(72)를 경유하여 상기 검출기(75)에서 제2 대면적 분광 정보를 획득할 수 있다. 상기 제4 반사광은 상기 제1 반사광(LR1), 상기 제2 반사광(LR2), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 제4 반사광은 상기 반도체 기판 상의 상기 다수의 패턴에 의하여 결정될 수 있다.
상기 제2 대면적 분광 정보는 다수의 측정 점에서 획득된 다수의 광학 신호를 포함할 수 있다. 예를들면, 상기 제2 대면적 분광 정보는 상기 타겟 시료(12) 상의 적어도 2개의 행 및 적어도 2개의 열을 이루도록 2차원 배열된 적어도 4개의 측정 점에서 획득된 적어도 4개의 광학 신호를 포함할 수 있다. 상기 제2 대면적 분광 정보는 상기 검출기(75)에서 상기 컴퓨터 시스템(81)에 전달될 수 있다. 상기 컴퓨터 시스템(81)을 이용하여 상기 제2 대면적 분광 정보로부터 상기 타겟 신호를 획득할 수 있다. 상기 타겟 신호는 상기 다수의 광학 신호의 중앙값(Median) 또는 평균값에 해당될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 타겟 신호는 상기 적어도 4개의 광학 신호의 중앙값 또는 평균값에 해당될 수 있다. 상기 타겟 신호는 상기 반도체 기판 상의 상기 다수의 패턴에 의하여 결정될 수 있다.
상기 컴퓨터 시스템(81)을 이용하여 상기 타겟 신호 및 상기 기준 신호를 비교 분석할 수 있다(B260).
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
12: 타겟 시료
18: 메인 지지대
21, 22, 23: 기준 시편 25, 26, 27: 보조 지지대
31, 32, 33: 세정 장치 34, 35, 36: 가스 분출기
37, 38, 39: 배기 장치
51: 광원 53: 분광기
55: 편광기 57: 보상기
61: 대물 렌즈 유닛 64: 각도/초점 조절기
72: 결상기 75: 검출기
81: 컴퓨터 시스템
1000: 검사 시스템
21, 22, 23: 기준 시편 25, 26, 27: 보조 지지대
31, 32, 33: 세정 장치 34, 35, 36: 가스 분출기
37, 38, 39: 배기 장치
51: 광원 53: 분광기
55: 편광기 57: 보상기
61: 대물 렌즈 유닛 64: 각도/초점 조절기
72: 결상기 75: 검출기
81: 컴퓨터 시스템
1000: 검사 시스템
Claims (10)
- 타겟 시료가 안착되는 메인 지지대;
상기 메인 지지대에 인접한 보조 지지대;
상기 보조 지지대 상의 기준 시편;
상기 기준 시편에 인접한 세정 장치;
상기 메인 지지대 상의 대물 렌즈 유닛;
상기 대물 렌즈 유닛에 인접한 광원;
상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 광원 사이의 분광기;
상기 대물 렌즈 유닛에 인접한 검출기;
상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 검출기 사이의 결상기; 및
상기 검출기에 접속된 컴퓨터 시스템을 포함하는 검사 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 세정 장치는
세정 가스를 분사하는 가스 분출기; 및
상기 가스 분출기와 인접한 배기 장치를 포함하되,
상기 기준 시편은 상기 가스 분출기 및 상기 배기 장치 사이에 배치된 검사 시스템. - 제2 항에 있어서,
상기 가스 분출기는
상기 기준 시편을 향하여 상기 세정 가스를 분사하는 하부 분출기; 및
상기 하부 분출기보다 높은 레벨에 배치되고 상기 기준 시편의 상면과 평행한 방향으로 상기 세정 가스를 분사하는 상부 분출기를 포함하는 검사 시스템. - 제2 항에 있어서,
상기 배기 장치는 다수의 개구부를 포함하되,
상기 다수의 개구부 중 적어도 하나는 상기 상부 분출기에서 분사되는 상기 세정 가스와 동일한 레벨에 정렬된 검사 시스템. - 제2 항에 있어서,
상기 배기 장치는 상기 가스 분출기와 마주보게 배치되고,
상기 배기 장치의 적어도 일부분은 상기 기준 시편 및 상기 타겟 시료 사이에 배치된 검사 시스템. - 제2 항에 있어서,
상기 가스 분출기는 상기 기준 시편 및 상기 타겟 시료 사이에 배치된 검사 시스템. - 제6 항에 있어서,
상기 배기 장치는 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 포함하되,
상기 제2 부분은 상기 가스 분출기와 대향하게 배치되고,
상기 제1 부분 및 상기 제3 부분은 상기 제2 부분 및 상기 가스 분출기 사이에 배치되며,
상기 기준 시편은 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분 사이에 배치된 검사 시스템. - 청구항 제1 항의 검사 시스템을 제공하고,
상기 기준 시편의 오염 상태를 분석하고,
상기 기준 시편을 세정하고,
상기 기준 시편의 기준 신호를 획득하고,
상기 타겟 시료의 타겟 신호를 획득하고, 그리고
상기 타겟 신호 및 상기 기준 신호를 비교 분석하는 것을 포함하는 검사 방법. - 청구항 제1 항의 검사 시스템을 제공하고,
반도체 기판 상에 다수의 패턴을 형성하고,
상기 기준 시편의 오염 상태를 분석하고,
상기 기준 시편을 세정하고,
상기 기준 시편의 기준 신호를 획득하고,
상기 다수의 패턴의 타겟 신호를 획득하고, 그리고
상기 타겟 신호 및 상기 기준 신호를 비교 분석하는 것을 포함하는 반도체 소자 형성 방법. - 타겟 시료가 안착되는 메인 지지대;
상기 메인 지지대에 인접한 보조 지지대;
상기 보조 지지대 상의 기준 시편;
상기 기준 시편에 인접한 세정 장치;
상기 메인 지지대 상의 대물 렌즈 유닛;
상기 대물 렌즈 유닛에 인접한 광원;
상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 광원 사이의 분광기;
상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 분광기 사이의 편광기;
상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 편광기 사이의 보상기;
상기 대물 렌즈 유닛에 인접하게 배치되고, 대면적 CCD(Large Area Charge Coupled Device)를 갖는 검출기;
상기 대물 렌즈 유닛 및 상기 검출기 사이의 결상기; 및
상기 검출기에 접속된 컴퓨터 시스템을 포함하는 에스엠아이(Spectro-Microscopic Inspection; SMI) 시스템.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210090224A KR20230009611A (ko) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | 기준 시편을 갖는 검사 시스템 및 반도체 소자 형성 방법 |
| US17/561,276 US11921270B2 (en) | 2021-07-09 | 2021-12-23 | Inspection system including reference specimen and method of forming semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210090224A KR20230009611A (ko) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | 기준 시편을 갖는 검사 시스템 및 반도체 소자 형성 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230009611A true KR20230009611A (ko) | 2023-01-17 |
Family
ID=84798005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210090224A KR20230009611A (ko) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | 기준 시편을 갖는 검사 시스템 및 반도체 소자 형성 방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11921270B2 (ko) |
| KR (1) | KR20230009611A (ko) |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2231958A (en) * | 1989-04-07 | 1990-11-28 | Hamamatsu Photonics Kk | Measuring fluorescence characteristics |
| US5220403A (en) * | 1991-03-11 | 1993-06-15 | International Business Machines Corporation | Apparatus and a method for high numerical aperture microscopic examination of materials |
| US20050036143A1 (en) | 2003-08-15 | 2005-02-17 | Nanometrics Incorporated | Reference calibration of metrology instrument |
| WO2006091783A1 (en) * | 2005-02-25 | 2006-08-31 | Accent Optical Technologies, Inc. | Apparatus and method for enhanced critical dimension scatterometry |
| US7522263B2 (en) | 2005-12-27 | 2009-04-21 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and method |
| US7342235B1 (en) | 2006-04-27 | 2008-03-11 | Metrosol, Inc. | Contamination monitoring and control techniques for use with an optical metrology instrument |
| KR20080003958A (ko) * | 2006-07-04 | 2008-01-09 | 삼성전자주식회사 | 엑스선 분석장치 및 이를 이용한 엑스선 세기 보정방법 |
| KR100801708B1 (ko) * | 2006-12-22 | 2008-02-11 | 삼성전자주식회사 | 웨이퍼 오염물질 분석장비 및 방법 |
| US20140158578A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Jason Varan | Folding apparatus for the containment and transport of bottles and method of use |
| US9857291B2 (en) | 2013-05-16 | 2018-01-02 | Kla-Tencor Corporation | Metrology system calibration refinement |
| US9091667B2 (en) | 2013-10-25 | 2015-07-28 | Globalfoundries Inc. | Detection of particle contamination on wafers |
| KR102272697B1 (ko) | 2014-07-24 | 2021-07-02 | 삼성전자주식회사 | 분광 타원편광 측정 시스템과 방법 및 데이터 분석 장치와 방법 |
| US10082461B2 (en) | 2014-07-29 | 2018-09-25 | Nanometrics Incorporated | Optical metrology with purged reference chip |
| KR20170083678A (ko) | 2016-01-08 | 2017-07-19 | 삼성전자주식회사 | 기판 검사 방법 |
| KR102650697B1 (ko) * | 2018-12-04 | 2024-03-25 | 삼성전자주식회사 | 반도체 웨이퍼 검사 방법 및 시스템, 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 |
| CN113251943A (zh) * | 2020-02-12 | 2021-08-13 | 三营超精密光电(晋城)有限公司 | 基于光干涉的测量***及方法 |
-
2021
- 2021-07-09 KR KR1020210090224A patent/KR20230009611A/ko active Search and Examination
- 2021-12-23 US US17/561,276 patent/US11921270B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11921270B2 (en) | 2024-03-05 |
| US20230008686A1 (en) | 2023-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102525814B1 (ko) | 반도체 웨이퍼 검사용 3차원 이미징 | |
| TWI721993B (zh) | 用於量測在一半導體晶圓上之高度的方法及裝置 | |
| US10533954B2 (en) | Apparatus and methods for combined brightfield, darkfield, and photothermal inspection | |
| KR102235580B1 (ko) | 반도체 웨이퍼 검사를 위한 결함 마킹 | |
| CN108463877B (zh) | 用于扩展的红外线光谱椭偏测量的***及方法 | |
| US7912658B2 (en) | Systems and methods for determining two or more characteristics of a wafer | |
| US6842259B2 (en) | Analysis of isolated and aperiodic structures with simultaneous multiple angle of incidence measurements | |
| JP4746987B2 (ja) | 散乱計測を用いてオーバレイ誤差を検出する装置および方法 | |
| JP5112650B2 (ja) | チャックに対する光ビームの位置のドリフトを決定する方法およびシステム | |
| WO2004111623A1 (en) | Systems for inspection of patterned or unpatterned wafers and other specimen | |
| KR102296806B1 (ko) | 감소된 초점 에러 민감도를 갖는 광학 계측 | |
| US20240183655A1 (en) | Measuring apparatus and method for roughness and/or defect measurement on a surface | |
| CN112219113B (zh) | 基于多个散射信号的嵌入式粒子深度分级 | |
| US11703460B2 (en) | Methods and systems for optical surface defect material characterization | |
| KR20230009611A (ko) | 기준 시편을 갖는 검사 시스템 및 반도체 소자 형성 방법 | |
| KR102050960B1 (ko) | 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법 | |
| JP2007005690A (ja) | 半導体装置用検査装置およびこれを用いた半導体装置の検査方法 | |
| TWI608227B (zh) | 光學表面掃描系統及方法 | |
| TWI840582B (zh) | 用於光學表面缺陷材料特性化的方法及系統 | |
| Germer | Multidetector hemispherical polarized optical scattering instrument | |
| Qu et al. | Wafer Eccentricity Deviation Measurement Method Based on Line-Scanning Chromatic Confocal 3D Profiler. Photonics 2023, 10, 398 | |
| US20230360975A1 (en) | System and method for high speed inspection of semiconductor substrates | |
| WO2005001577A1 (en) | System and method for optical mertology of semiconductor wafers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |