KR20230090854A - 3차원 영상을 이용한 웨이퍼 검사 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 검사 방법 - Google Patents

3차원 영상을 이용한 웨이퍼 검사 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상은, 웨이퍼가 배치되도록 구성되는 스테이지(stage); 상기 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 얼라인하도록 구성되며, 광세기 프로파일을 포함하는 광세기 영상을 생성하도록 구성된 광학 장치; 상기 웨이퍼로 입사되는 광을 정 포커스(in-focus)로 정렬하도록 구성된 포커스 조정부; 및 상기 광세기 영상 및 상기 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합 처리하여 3차원 영상(3-dimensional image)을 생성하고 분석하는 영상처리장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치를 제공한다.

Description

3차원 영상을 이용한 웨이퍼 검사 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 검사 방법{Wafer inspection apparatus using 3-dimensional image and method for wafer inspection using the same}
본 발명의 기술적 사상은 웨이퍼 검사 장치와 이를 이용한 웨이퍼 검사 방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 상에 발생한 디펙을 검출할 수 있는 웨이퍼 검사 장치와 이를 이용한 웨이퍼 검사 방법에 관한 것이다.
근래 반도체 공정이 미세 및 복잡화됨에 따라 수율(yield)에 영향을 미치는 디펙(defect)의 종류도 다양해 지고 있다. 하지만 일반적인 웨이퍼의 검사 방법이나 장치는 디펙 위치에 대한 수평적(lateral) 정보만을 제공할 뿐, 디펙의 깊이 방향의 정보가 부족하여 디펙에 대한 정확한 모니터링을 하기 어렵다. 최근, 웨이퍼 상의 패턴의 초 미세화로 인해 디펙에 대한 광학 검사들의 측정 한계를 넘어선 디펙에 대한 검사가 요구되고 있으며, 이에 따라 웨이퍼를 모니터링 하기 위한 새로운 방법들이 연구되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 웨이퍼 상의 3차원 영상을 획득하고 상기 3차원 영상을 이용하여 웨이퍼를 검사함으로써, 웨이퍼 상의 패턴들의 대한 3차원적 검사를 정확하고 고속으로 수행할 수 있는 3차원 영상을 이용한 웨이퍼 검사 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 검사 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 웨이퍼가 배치되도록 구성되는 스테이지; 상기 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 얼라인(align)하도록 구성되며, 광세기 프로파일을 포함하는 광세기 영상을 생성하도록 구성된 광학 장치; 상기 웨이퍼로 입사되는 광을 정 포커스(in-focus)로 정렬하도록 구성된 포커스 조정부; 및 상기 광세기 영상 및 상기 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합 처리하여 3차원 영상(3-dimensional image)을 생성하고 분석하는 영상처리장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 웨이퍼가 배치되고, 스캔을 위해 이동하는 스테이지; 상기 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 얼라인하도록 구성되며, 광세기 프로파일을 포함하는 광세기 영상을 생성하도록 구성된 광학 장치; 상기 웨이퍼로 입사되는 광을 정 포커스로 정렬하도록 구성된 포커스 조정부; 상기 광세기 영상 및 상기 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합 처리하여 3차원 영상을 생성하고 분석하는 영상처리장치; 및 상기 스테이지, 상기 광학 장치, 상기 포커스 조정부 또는 상기 영상처리장치를 제어하도록 구성된 제어부;를 포함하고, 상기 광학 장치는, 상기 웨이퍼로 광을 입사하는 광학계 및 상기 웨이퍼로부터 반사된 광을 수용하는 센서를 구비하며, 상기 스테이지가 이동되어 상기 광을 정 포커스로 정렬하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치를 제공한다.
끝으로, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 웨이퍼를 스테이지 상에 배치하는 단계; 광세기 프로파일을 포함하는 광세기 영상을 생성하는 광학 장치를 이용하여 상기 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 얼라인하는 단계; 상기 웨이퍼로 광을 입사 후 상기 웨이퍼로 입사되는 광의 포커스를 정 포커스로 변경하는 단계; 상기 웨이퍼 상의 3차원 영상을 생성하는 단계; 및 상기 3차원 영상을 분석하는 단계;를 포함하고, 상기 3차원 영상은 상기 광세기 영상 및 상기 정 포커스의 수직 레벨 데이터들이 통합되어 생성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 웨이퍼 검사 장치와 이를 이용한 웨이퍼 검사 방법은 포커스 조정부가 정 포커스(in-focus)의 수직 레벨 데이터들을 획득하고, 영상처리장치는 그러한 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합 처리하여 3차원 영상을 생성 및 분석함으로써, 웨이퍼에 대한 3차원적 디펙 검사를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 웨이퍼 검사 장치와 이를 이용한 웨이퍼 검사 방법은 스테이지 상의 웨이퍼를 얼라인하도록 구성된 광학 장치가 웨이퍼 상의 광세기 프로파일을 포함하는 광세기 영상들을 획득하고, 영상처리장치는 그러한 광세기 영상들을 통합 처리하여 3차원 영상을 생성 및 분석함으로써, 웨이퍼에 대한 3차원적 디펙 검사를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 장치에 대한 블럭 구조도이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 검사 장치에 대한 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 조정부의 동작을 예시적으로 나타내는 도면들이다.
도 4는 웨이퍼(500)의 X 좌표에 대한 정 포커스의 수직 레벨을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 장치에 대한 블록 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 장치(100)에 대한 블럭 구조도이다. 도 2는 도 1의 웨이퍼 검사 장치(100)에 대한 개략도이다. 도 1에서, 점선은 광학 신호의 경로를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치(100)는 스테이지(110), 광학 장치(130), 포커스 조정부(150), 영상처리장치(170) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼 검사 장치(100)는 상기 광학 장치(130)의 광세기 프로파일을 포함하는 광세기 영상(Optical Intensity) 및 상기 포커스 조정부(150)가 생성한 웨이퍼(500)에 입사되는 광의 정 포커스(in-focus)의 수직 레벨 데이터들을 통합 처리하여 웨이퍼(500)의 표면에 대한 3차원 영상(3-dimensional image)을 생성할 수 있다. 상기 3차원 영상을 이용하여, 웨이퍼 검사 장치(100)는 상기 웨이퍼(500)의 표면 상에 형성된 디펙(defect)을 용이하게 분석할 수 있다.
스테이지(110)는 검사 대상인 웨이퍼(500)를 고정하여 지지하는 장치로서, 검사 시에 웨이퍼(500)가 배치되고, 배치된 웨이퍼(500)를 제1 및 제2 수평 방향(X 방향, Y 방향) 또는 수직 방향(Z 방향)로 이동시킬 수 있다. 또한, 스테이지(110)는 Z축을 기준으로 X-Y 평면 상에서 회전하거나, X-Y 평면 상의 어느 한 축, 예컨대 제1 수평 축(X축) 또는 제2 수평 축(Y축)을 기준으로 하여 Y-Z 평면 또는 X-Z 평면 상에서 회전할 수 있다.
웨이퍼(500)는 진공 고정 방식 등에 의해 스테이지(110) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 스테이지(110)는 진공 척일 수 있다. 여기서, 검사 대상으로 웨이퍼(500)를 예시하였지만 검사 대상은 웨이퍼(500)에 한하지 않고, 반도체 패키지, 반도체 칩, 디스플레이 패널 등 3차원적인 검사가 요구되는 다양한 반도체 장치들일 수 있다.
스테이지 구동부(112)는 상기 스테이지(110)를 제1 및 제2 수평 방향(X 방향, Y 방향) 또는 수직 방향(Z 방향)로 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 스테이지 구동부(112)는 상기 스테이지(110)를 회전시킬 수 있다. 상기 스테이지 구동부(112)는 상기 스테이지(110)를 이동시켜, 상기 웨이퍼(500)가 광학 장치(130)에 얼라인(align) 되거나 또는 상기 광이 정 포커스에 위치하도록 한다.
광학 장치(130)는 광학계(132) 및/또는 센서(134)와 웨이퍼(500)를 얼라인할 수 있다. 또한, 광학 장치(130)는 웨이퍼(500)에서 반사된 광을 수용하여 웨이퍼(500) 상에 형성된 패턴들에 대한 영상을 획득할 수 있다. 광학 장치(130)는 광학계(132) 및 센서(134)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 장치(130)는 웨이퍼(500) 상의 2차원 영상을 획득한 후, 광세기 프로파일을 추출하여, 웨이퍼(500) 상의 광세기 영상을 생성할 수 있다.
예를 들어, 광학 장치(130)는 상기 센서(134)를 이용하여 스캔(scan) 방식으로 웨이퍼(500)에 대한 영상을 획득할 수 있다. 상기 스캔은 광학 장치(130)의 이동이나, 또는 스테이지(110)에 의한 웨이퍼(500)의 이동에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치(100)에서 광학 장치(130)의 스캔은 스테이지(110)의 이동에 의해 구현될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, 광학 장치(130)는 조리개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 조리개는 상기 광학 장치(130)로 들어오는 광의 양을 조절할 수 있다. 또한, 상기 조리개는 상기 광학 장치(130)로 들어오는 광의 포커스의 위치를 변화시킬 수 있다.
한편, 광학 장치(130)는 포커스 조정부(150)를 이용하여 웨이퍼(500)로 입사되는 광을 정 포커스 위치로 변경하면서 웨이퍼(500)를 스캔할 수 있다. 그에 따라, 광학 장치(130)는 검사 대상인 웨이퍼(500)에 대하여 정 포커스 위치에 따른 다수의 영상 데이터들을 획득할 수 있다.
상기 광학계(132)는 웨이퍼(500)로 광을 조사시키고 웨이퍼(500)로부터 반사된 광을 상기 센서(134)로 전달하는 기능을 할 수 있다. 광학계(132)는 요구되는 파장의 광을 생성하여 웨이퍼(500)로 입사시킬 수 있다. 광학계(132)는 다파장 및/또는 단파장의 입사 광선을 생성하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 광학계(132)는 코히런트(coherent) 광을 생성하여 출력할 수 있다. 코히런트 광은 둘 이상의 광이 겹쳐질 때 위상 차이에 의해 보강 간섭(constructive interference), 또는 상쇄 간섭(destructive interference)과 같은 간섭을 일으키는 광을 의미할 수 있다. 예컨대, 광학계(132)는 광원과 모노크로메이터(monochromator)를 포함할 수 있다. 또는, 광원은 광대역(broadband)의 광을 생성하여 출력할 수 있다. 모노크로메이터는 광대역 광을 단색광(monochromatic light)으로 변환하여 출력시킬 수 있다. 광학계(132)는, 광원으로부터의 광대역 광을 단색광으로 변환하여 출력시키는 방식으로 동작할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 광학계(132)는 단색광을 출력하는 점 광원(point source)을 복수 개 포함하여 구현될 수도 있다. 상기 광학계(132)는 콜리메이터(collimator)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 콜리메이터는 입사 광의 경로를 실질적으로 평행하게 보정할 수 있다.
광학계(132)는 나트륨 램프, 수은 램프 등과 같은 비연속 스펙트럼의 광을 방출할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 광학계(132)는, 레이저 광을 생성하여 출력하는 레이저일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 광학계(132)는 헬륨-네온 레이저, 제논 레이저 및 이산화탄소 레이저 등과 같은 가스 레이저, 루비 결정 레이저 및 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저 등과 같은 고체 레이저(Solid-state Laser) 및 GaAs(gallium arsenide) 레이저 및 InP(indium phosphide) 레이저 등과 같은 반도체 레이저 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 광학계(132)는 약 150nm 내지 약 500nm의 파장을 가지는 빛을 생성 및 방출할 수 있다. 즉, 상기 광학계(132)는 DUV(deep UV) 혹은 UV의 파장을 가지는 광을 방출할 수 있다.
상기 센서(134)는 웨이퍼(500)에서 반사된 광을 수용하여 영상들을 획득할 수 있다. 상기 센서(134)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 광전변환부 및 광전변환부에서 전하를 이동시켜서 화상신호를 읽기 시작하는 수직 및/또는 수평 전송로 등을 포함할 수 있다. 상기 센서(134)는 다양한 종류의 센서, 예를 들어 이미지 센서들을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 센서(134)는 CCD(Charged Coupled Device) 센서, CMOS(complementary metal oxide semiconductor)센서, TDI(Time Delayed Integration) 센서, PMT(Photo Multiplier Tube)나 PD(Photo Diode) 어레이 센서, 및/또는 라인 스캔 CCD 센서 등을 포함할 수 있다.
포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)로 조사되는 광의 포커스의 위치를 변경할 수 있다. 이러한 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)로 조사되는 광의 경로를 조절함으로써, 광학 장치(130)가 웨이퍼(500)의 각 영역에서 정 포커스의 영상들을 스캔하도록 할 수 있다. 즉, 검사 대상인 웨이퍼(500)의 표면 또는 웨이퍼(500) 내의 어느 한 평면을 포커스가 맞는 정 포커스 위치라고 할 때, 광학 장치(130)는 정 포커스 위치에서 상기 웨이퍼(500)를 스캔하는 것이 바람직하다. 한편, 포커스 조정부(150)는 광학 장치(130)의 내부에 배치될 수도 있고 광학 장치(130)의 외부에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)로 조사되는 광의 포커스를 피사체에 맞추어 자동으로 조절하는 오토 포커스(auto focus) 기능을 포함할 수 있다. 상기 피사체는 웨이퍼(500)의 표면일 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 포커스 조정부(150)는 광학 장치(130)로부터 웨이퍼(500)로 조사되어 반사된 광의 이미지(image, IM, 도 3a 참조)가 생성되는 위치를 이용하여, 상기 광의 포커스를 조정할 수 있다. 이는 예시적인 것으로, 상기 포커스 조정부(150)가 포커스를 조정하는 방식은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 상기 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)로 조사된 광이 반사되어 상기 센서로 돌아오는 시간을 이용하여, 상기 광의 포커스를 조정할 수 있다. 즉, 상기 포커스 조정부(150)는 TOF(time of flight) 방식으로 상기 광의 포커스를 조정할 수 있다. 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)의 표면의 각 위치에서 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 생성할 수 있다.
포커스 조정부(150)는 광학 장치(130)의 외부로 스테이지(110)와 광학 장치(130) 사이에 배치될 수 있다. 상기 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)로 입사되는 광의 포커스를 정 포커스로 변경하는 과정에서, 웨이퍼(500)에 입사되는 광의 정 포커스(in-focus)의 수직 레벨 데이터들을 얻을 수 있다.
또 다른 실시예에 따라서, 포커스 조정부(150)는 광학계(132)에 포함된 렌즈들 사이에 배치될 수 있다. 또한, 포커스 조정부(150)는 광학계(132)의 내부에 배치되어 광학계(132)의 일부로서 기능을 할 수도 있다.
영상처리장치(170)는 상기 광학 장치(130)의 광세기 영상 및 상기 포커스 조정부(150)가 생성한 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합 처리하여 3차원 영상을 생성할 수 있다. 또한, 생성된 3차원 영상들을 비교 분석하여 웨이퍼(500)에 대한 3차원적 디펙 검사를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 영상처리장치(170)의 수직 분해능(resolution)의 범위는 약 20nm 이하일 수 있다. 또한, 상기 영상처리장치(170)의 3차원 영상의 수평 분해능의 범위는 약 10nm이하일 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼 검사 장치(100)는 약 20nm 이하의 수직 높이를 가지거나 및/또는 약 10nm 이하의 수평 폭을 가지는 디펙을 판별할 수 있다.
제어부(190)는 웨이퍼 검사 장치(100)의 전반적인 동작 및 웨이퍼 검사 장치(100)의 구성 요소들 사이의 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 제어부(190)는 포커스 조정부(150)의 신호를 받아, 스테이지(110) 및/또는 광학계(132)를 이동시킬 수 있다. 좀 더 자세하게, 웨이퍼(500) 상의 임의의 지점에서, 입사 광의 정 포커스를 형성하기 위해 제어부(190)는 스테이지 구동부(112)를 제어하여, 상기 웨이퍼(500)가 상기 입사 광의 정 포커스의 위치에 배치되도록 제어할 수 있다.
상기 제어부(190)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어부(190)는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 예를 들어, 제어부(190)는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)등의 메모리 장치와, 소정의 연산 및 알고리즘을 수행하도록 구성된 프로세서, 예를 들어 마이크로 프로세서, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit)등을 포함할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 전기적 신호를 수신 및 송신하기 위한 수신기 및 전송기를 포함할 수 있다.
웨이퍼(500)는 예를 들면, 실리콘(Si, silicon)을 포함할 수 있다. 웨이퍼(500)는 게르마늄(Ge, germanium)과 같은 반도체 원소, 또는 SiC(silicon carbide), GaAs(gallium arsenide), InAs(indium arsenide), 및 InP(indium phosphide)와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 웨이퍼(500)는 SOI(silicon on insulator) 구조를 가질 수 있다. 웨이퍼(500)는 웨이퍼(500)의 전면에 형성된 매립 산화물 층(buried oxide layer)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 웨이퍼(500)는 웨이퍼(500)의 전면에 형성된 도전 영역, 예컨대, 불순물이 도핑된 웰(well)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 웨이퍼(500)는 상기 도핑된 웰을 서로 분리하는 STI(shallow trench isolation)와 같은 다양한 소자 분리 구조를 가질 수 있다.
웨이퍼(500)의 내부에 형성된 반도체 소자는 메모리 소자 및 비메모리 소자 중 어느 하나일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 메모리 소자는, 비 휘발성 낸드 플래시 메모리(NAND-type Flash memory)일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 메모리 소자는, PRAM, MRAM, ReRAM, FRAM, NOR 플래시 메모리 등을 포함할 수도 있다. 또한, 메모리 소자는 DRAM, 및 SRAM 등과 같이, 전원이 차단되면 데이터가 손실되는 휘발성 메모리 소자(volatile memory device)일 수도 있다. 일부 실시예들에 따르면, 메모리 소자는 로직 칩이나 계측 소자, 통신 소자, 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor: DSP) 또는 시스템-온-칩(System-On-Chip: SOC) 등일 수 있다.
상술한 다양한 종류의 반도체 소자를 형성하기 위해, 웨이퍼(500) 상에 복수의 물질 층이 퇴적되고, 패터닝될 수 있다. 웨이퍼(500) 상에 형성된 복수의 패턴들이 누적되고 중첩되어 반도체 소자를 구성할 수 있다. 반도체 소자를 형성하기 위해, 각 층의 패턴들을 미리 설계한 데이터는 회로 디자인 레이아웃이라고 지칭되며, 상기 회로 디자인 레이아웃은 예컨대, GDS(Graphic data system) II, CIF(Caltech intermediate form) 등의 파일 형식으로 저장될 수 있다.
이하, 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치(100)에서, 영상처리장치(170)는 상기 광학 장치(130)의 광세기 영상 및 포커스 조정부(150)의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합할 수 있다. 또한, 영상처리장치(170)가 그러한 데이터들을 통합 처리하여 3차원 영상들을 생성하며, 상기 3차원 영상들을 분석하여 디펙을 검출하는 원리들을 상세히 설명한다.
먼저, 광학 장치(130)는 웨이퍼(500)의 표면에 대한 영상을 스캔하여 광세기 영상을 생성할 수 있다. 검사 대상인 웨이퍼(500)의 표면 또는 웨이퍼(500) 내의 어느 한 평면을 포커스가 맞는 정 포커스 위치라고 할 때, 광학 장치(130)는 정 포커스 위치에서 웨이퍼(500)를 스캔하는 것이 바람직하다.
광학 장치(130)는 먼저, 웨이퍼(500)에 대한 스캔을 진행하여 2차원 광학 영상들을 획득한다. 이러한 2차원 광학 영상들은 디지털 신호처리가 수행된 디지털 영상들일 수 있다. 2차원 광학 영상들은 디지털 신호처리 알고리즘들이 설치된 영상처리장치, 예컨대 분석용 컴퓨터로 전달될 수 있다. 다음, 어느 하나의 고정된 제2 수평 축(Y축) 값에 대하여 포커스 위치에 따른 2차원 광학 영상들 각각에서 광세기 프로파일을 추출한다. 광세기 프로파일은 분석용 컴퓨터 내에 설치된 소정 알고리즘을 이용하여 상기 2차원 광학 영상들로부터 추출할 수 있다.
이후, 광학 장치(130)는 광세기 프로파일을 통합하여 광세기 영상을 생성한다. 예를 들어, 광세기 영상은 X-Z 평면상에서 광세기에 대응하는 컬러를 할당함으로써 구현될 수 있다. 여기서, 할당되는 컬러들은 광세기에 대응하는 상대적인 수치일 뿐 정확한 값을 대표하는 것은 아니다.
예를 들어, 직사각형 형태의 광세기 영상에서, 제1 수평 축(X축)은 스캔이 진행하는 방향이고, 수직 축(Z축)은 포커스 위치 변경에 대응하는 방향, 즉 포커스의 깊이 방향일 수 있다. 또한, 고정된 제2 수평 축(Y축) 값에 대한 광세기 영상이라도 깊이 즉, 수직 축(Z축)에 대한 정보가 포함되므로 상기 영상은 역시 전술한 3차원 영상으로 간주될 수 있다.
포커스 조정부(150)가 측정한 입사 광의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들은 다음과 같은 방법으로 획득될 수 있다. 포커스 조정부(150)가 웨이퍼(500)의 표면에 대해 입사 광을 정 포커스로 위치 시키는 포커싱을 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 포커싱은 오토 포커싱일 수 있다. 상기 포커싱이 진행되는 동안, 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)의 표면의 각 지점에서 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합할 수 있다. 상기 수직 레벨 데이터들은 상기 웨이퍼(500)의 표면의 수직 레벨에 대한 정보를 포함하고 있어, 영상처리장치(170)는 웨이퍼(500)의 표면의 3차원 영상을 생성할 수 있다. 즉, 영상처리장치(170)는 광학 장치(130)의 광세기 영상들과 포커스 조정부(150)의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합하여, 웨이퍼(500)의 표면의 3차원 영상을 생성할 수 있다.
다음으로, 포커스 조정부(150)의 정 포커스의 수직 레벨 데이터 등을 이용하여 스캔을 진행하여 웨이퍼(500)에 대한 영상들을 획득하는 경우에는 다음과 같은 과정을 통해 디펙의 깊이 정보를 얻을 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(500)상의 임의의 지점에서 수직 방향(Z 방향) 높이의 정 포커스 위치를 기준 높이로 할 수 있다. 예컨대, 디펙이 존재하는 부분을 정 포커스 위치로 설정할 수도 있고, 웨이퍼(500)의 표면을 정 포커스 위치로 설정할 수도 있다. 디펙이 존재하는 부분을 정확히 알 수 없으므로 웨이퍼(500)의 표면을 정 포커스 위치로 설정하는 것이 일반적이다. 영상처리장치(170)는 웨이퍼(500)의 전면에 대해, 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합하여, 3차원 영상을 획득할 수 있다.
상기 광학 장치(130)를 통해 획득한 광세기 영상 및/또는 상기 포커스 조정부(150)의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들은 라이브러리에 저장된 광세기 영상 및/또는 수직 레벨 데이터들과 비교될 수 있다. 라이브러리에 저장된 비교 대상 광세기 영상 및/또는 수직 레벨 데이터들은 웨이퍼(500) 종류별, X-Y 평면상의 디펙 위치별, 그리고 디펙의 깊이별 등 다양한 기준들을 통해 구별될 수 있다.
라이브러리에 저장된 비교 대상 광세기 영상 및/또는 수직 레벨 데이터들은 웨이퍼(500)에 대한 시뮬레이션 또는 실험을 통해 획득한 데이터들일 수 있다. 또한, 웨이퍼(500)에 대하여 수직 단면 SEM(Scanning Electron Microscope) 또는 TEM(Transmission Electron Microscope) 분석이 행해질 수 있고, 그러한 SEM 또는 TEM 분석 결과를 반영하여 새로운 비교 대상 광세기 영상 및/또는 수직 레벨 데이터들이 생성되거나 또는 기존의 비교 대상 광세기 영상 및/또는 수직 레벨 데이터들이 변경되어 업데이트 될 수 있다. 예컨대, SEM 또는 TEM 분석 결과와 시뮬레이션 등을 통해 얻은 데이터들 사이에 차이가 큰 경우에, 시뮬레이션 등을 통해 얻은 데이터를 폐기하거나 변경하는 업데이트를 수행할 수 있다.
상기 영상처리장치(170)가 3차원 영상을 분석하는 방법은 다음과 같다. 상기 과정들을 통해 얻어진 웨이퍼(500)의 3차원 영상들을 이용하여, 상기 영상처리장치(170)는 상기 웨이퍼(500)를 복수 개의 케어 영역들(care area)로 분할할 수 있다. 상기 복수 개의 케어 영역들은 예를 들어, 광학 장치(130)의 광세기 영상 및/또는 포커스 조정부(150)의 정 포커스의 수직 레벨 데이터에 의해 분류될 수 있다. 영상처리장치(170)는 각각의 케어 영역들별로, 디펙을 검사하기 위한 웨이퍼 검사 파라미터를 설정할 수 있다. 상기 각각의 케어 영역들별로, 웨이퍼 검사 파라미터는 상이할 수 있다. 웨이퍼 검사 파라미터는 광의 파장, 편광의 상태, 광량, 포커스의 수직 레벨, 입사각 및/또는 반사각을 포함할 수 있다. 즉, 디펙의 종류 별로 웨이퍼 검사 파라미터는 달라질 수 있다.
상기 3차원 영상이 분석되는 동안, 상기 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)의 표면에 대한 입사 광의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 추가로 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 영상처리장치(170)가 복수 개의 케어 영역들 중 어느 하나를 분석하는 동안, 상기 포커스 조정부(150)가 상기 케어 영역에 대한 입사 광의 정 포커스의 수직 레벨 데이터를 생성하여, 상기 케어 영역에 대한 웨이퍼 검사 파라미터들을 업데이트할 수 있다.
일반적인 웨이퍼 검사 장치는 웨이퍼에 대한 2차원 영상을 이용하여 디펙을 제거하였다. 따라서, 수평 평면(X-Y 평면) 상의 동일한 위치에 서로 다른 깊이로 디펙이 존재하는 경우, 일반적인 스캔을 통해 웨이퍼에 대한 영상을 획득하게 되면, 디펙의 깊이와 상관없이 거의 동일한 광학 신호만을 얻을 수 있다. 다시 말해서, 일반적인 스캔을 통해서는 디펙의 수평적(lateral) 정보만을 얻을 수 있을 뿐, 디펙의 깊이에 대한 정보는 얻을 수 없다. 따라서, 디펙의 깊이의 정보를 얻기 위해서, 일반적인 웨이퍼 검사 장치는 3차원 영상을 획득하기 위한 별도의 장비를 필요로 하였다.
또는, 일반적인 웨이퍼 검사 장치는 웨이퍼의 표면에 대한 3차원 영상의 생성이 어려워, 웨이퍼에 광을 입사하고, 산란된 광을 이용하여, 디펙 검사를 수행하였다. 하지만, 상기 디펙의 크기가 감소함에 따라, 웨이퍼의 표면에서 산란된 광을 이용하여 웨이퍼를 검사하는 방식의 효율이 상대적으로 낮았다.
반면, 본 실시예의 따른 웨이퍼 검사 장치(100)는 웨이퍼(500)에 대한 3차원 영상을 생성 및 분석함으로써, 웨이퍼(500)에 대한 3차원적 디펙 검사를 수행할 수 있다.
본 실시예의 따른 웨이퍼 검사 장치(100)는 광학 장치(130)의 광세기 영상 또는 포커스 조정부(150)의 정 포커스의 수직 레벨 데이터 등을 이용하여 웨이퍼(500)의 3차원 영상을 생성 및 분석하는 영상처리장치(170)를 포함하여 웨이퍼에 대한 영상들을 획득할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 따른 웨이퍼 검사 장치(100)는 추가적인 구성 요소를 포함하지 않고, 웨이퍼(500)의 3차원 영상을 생성 및 분석함으로써, 웨이퍼(500)에 대한 3차원적 디펙 검사를 수행할 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼 검사 장치(100)의 신뢰성이 제고될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 조정부(150)의 동작을 예시적으로 나타내는 도면들이다. 도 3a는 피사체(object)에 대한 광의 포커스가 맞지 않은 상태를 예시적으로 나타내는 도면이고, 도 3b는 피사체(object)에 대한 광의 포커스가 맞은 상태를 예시적으로 나타낸다.
도 1 내지 도 3a를 참조하면, 상기 피사체(object)에 광을 입사하고, 상기 피사체(object)에서 반사되어 상기 광이 반사되어 생긴 이미지(IM)는 광학 장치(130)의 센서(134) 부근에 형성될 수 있다. 상기 이미지(IM)가 상기 센서(134)의 내부에 형성되는 경우, 정 포커스 상태라고 할 수 있다. 또한, 상기 이미지(IM)가 상기 센서(134)에 형성되지 않는 경우, 포커스가 맞지 않은 상태이다. 상기 광학 장치(130)가 피사체(object)에 대해 정 포커스 상태를 유지하는 경우, 광학 장치(130)는 상기 피사체(object)를 효과적으로 스캔할 수 있다.
도 3a의 이미지(IM)는 상기 센서(134)의 내부에 형성되지 않아, 광의 포커스가 맞지 않은 상태이다. 따라서, 제어부(190)는 상기 포커스 조정부(150)를 이용하여 피사체(object)에 대한 광이 정 포커스 상태가 되도록 웨이퍼 검사 장치(100)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(190)는 상기 광학 장치(130)와 상기 피사체(object)의 거리를 조정하여, 피사체(object)에 대한 광이 정 포커스 상태가 되도록 변화시킬 수 있다. 상기 광학 장치(130)와 상기 피사체(object)의 거리를 조정하는 방법은, 상기 광학 장치(130)를 이동시키거나 및/또는 상기 피사체(object)를 이동시키는 방법일 수 있다. 예를 들어, 상기 피사체(object)가 본 실시예의 스테이지(110) 상에 배치된 웨이퍼(500)인 경우, 상기 제어부(190)는 스테이지 구동부(112)를 제어하여, 웨이퍼(500)와 광학 장치(130)의 거리를 변화시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제어부(190)는 대물 렌즈의 배율을 조정하여, 피사체(object)에 대한 광이 정 포커스 상태가 되도록 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 대물 렌즈(lens)는 상기 광학 장치(130), 포커스 조정부(150) 및/또는 웨이퍼 검사 장치(100)의 각 구성 요소들의 사이에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제어부(190)는 상기 광학 장치(130)의 조리개를 변화시켜, 피사체(object)에 대한 광이 정 포커스 상태가 되도록 변화시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3b를 함께 참조하면, 상기 이미지(IM)가 광학 장치(130)의 센서(134)의 내부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 광학 장치(130)는 피사체(object)에 대해 정 포커스 상태에 있을 수 있다. 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)의 임의의 지점에서 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 생성할 수 있다. 또한, 포커스 조정부(150)는 광학 장치(130)에서 생성된 광이 웨이퍼(500)의 임의의 지점에서 정 포커스 상태를 유지하도록 할 수 있다.
도 4는 웨이퍼(500)의 X 좌표에 대한 정 포커스의 수직 레벨을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 포커스 조정부(150)가 광의 포커스를 맞추는 과정에서, 광의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 생성할 수 있다. 상기 수직 레벨 데이터들은 상기 스테이지(110)의 이동 변위 및/또는 상기 광학 장치(130)의 이동 변위 등으로부터 획득될 수 있다. 즉, 상기 수직 레벨 데이터들은 웨이퍼(500) 상의 표면의 높이에 대한 정보를 가지고 있을 수 있다. 즉, 상기 수직 레벨 데이터들을 이용하여, 영상처리장치(170)는 웨이퍼(500) 상의 3차원 영상들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 그래프들의 기준 수직 높이, 즉 수직 높이가 0인 지점은 디펙이 존재하지 않는 웨이퍼(500)의 표면의 높이를 의미할 수 있다. 도 4는 예시적으로 웨이퍼(500)의 X 좌표에 대한 정 포커스의 수직 레벨만을 나타냈지만, 웨이퍼(500)의 Y 좌표에 대한 정 포커스의 수직 레벨도 유사하게 도시될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 장치(100)에 대한 블록 구조도이다. 도 1 내지 도 4의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치(100a)는 스테이지(110), 광학 장치(130a), 포커스 조정부(150), 영상처리장치(170) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다. 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치(100a)의 스테이지(110), 포커스 조정부(150), 영상처리장치(170) 및 제어부(190)는 도 1의 스테이지(110), 포커스 조정부(150), 영상처리장치(170) 및 제어부(190)와 실질적으로 동일할 수 있다.
광학 장치(130a)는 광학계(132), 센서(134), 분기부(135), 편광 제어기(136), 파장 제어기(137) 및/또는 스펙트럼 제어기(138)를 포함할 수 있다. 본 실시예의 광학 장치(130a)의 광학계(132) 및 센서(134)는 도 1의 광학계(132) 및 센서(134)와 실질적으로 동일할 수 있다.
광학 장치(130a)는 웨이퍼(500)에 대한 3차원 영상을 생성하기 위한 입사 광선을 방출할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 광학 장치(130a)는 시준기, 편광기 및 집광 렌즈 등 다수의 광학 요소들로 구성된 계일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
분기부(135)는 입사 광 및/또는 반사 광의 경로를 제어하도록 구성될 수 있다. 분기부(135)는 광 서큘레이터(circulator) 및/또는 빔 스플리터(beam splitter)를 포함할 수 있다. 분기부(135)는 광원부(312)에서 생성된 입사 광이 웨이퍼(500)로 입사되도록 하고, 웨이퍼(500)에서 반사된 반사 광이 센서(134)로 입사되도록 할 수 있다. 예를 들어, 분기부(135)는 광학 장치(130)와 포커스 조정부(150) 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 분기부(135)는 웨이퍼 검사 장치(100)의 구성 요소들 사이에 배치될 수 있다.
편광 제어기(136)는 입사 광 또는 반사 광의 편광 특성을 제어할 수 있다. 상기 입사 광이 웨이퍼(500)에서 반사되는 경우, 웨이퍼(500) 상의 배선 등 노이즈(noise)에 의해, 반사 광의 편광 상태가 변경될 수 있다. 즉, 편광 제어기(136)는 상기 노이즈를 제거할 수 있다.
파장 제어기(137)는 입사 광 및/또는 반사 광의 파장을 제어할 수 있다. 또한, 스펙트럼 제어기(138)는 입사 광 및/또는 반사 광의 스펙트럼을 제어할 수 있다. 전술한 바와 같이, 케어 영역별로 웨이퍼 검사 파라미터는 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 케어 영역을 분석하기 위해 파장 및/또는 스펙트럼의 변화가 필요한 경우, 상기 파장 제어기(137) 및/또는 스펙트럼 제어기(138)가 사용될 수 있다. 상기 파장 제어기(137)는 상기 광학계(132)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 영상처리장치(170)는 편광 제어기(137) 및/또는 스펙트럼 제어기(138)를 선택적으로 포함할 수 있다. 따라서, 입사 광 및/또는 반사 광 각각의 편광 상태 및/또는 스펙트럼이 제어될 수 있다. 전술한 바와 같이, 케어 영역별로 웨이퍼 검사 파라미터들이 다양하게 제어될 수 있다.
광학 장치(130a)는 조리개(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 조리개는 상기 광학 장치(130a)로 들어오는 광의 양을 조절할 수 있다. 또한, 상기 조리개는 상기 광학 장치(130a)로 들어오는 광의 포커스의 위치를 변화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1 내지 도 6을 함께 참조하면, S110에서 웨이퍼(500)는 스테이지(110) 상에 배치될 수 있다. 상기 웨이퍼(500)는 진공압에 의해 스테이지(110) 상에 고정될 수 있다.
S120에서, 상기 웨이퍼(500)와 광학 장치(130)가 얼라인될 수 있다. 웨이퍼(500)와 광학 장치(130)를 얼라인 하기 위하여, 광학 장치(130)의 광학계(132)는 광을 발생시킬 수 있다. 상기 광학 장치(130)가 웨이퍼(500)와 얼라인할 때, 상기 광학 장치(130)는 웨이퍼(500)의 표면을 스캔하여 웨이퍼(500)에 대한 광세기 영상을 생성할 수 있다. 상기 스캔은 스테이지(110)의 이동 및/또는 상기 광학 장치(130)의 이동을 통해 이루어질 수 있다.
광학 장치(130)가 웨이퍼(500)에 대한 광세기 영상을 생성하는 과정은 다음과 같다. 광학 장치(130)는 먼저, 웨이퍼(500)에 대한 스캔을 진행하여 2차원 광학 영상들을 획득한다. 이러한 2차원 광학 영상들은 디지털 신호처리가 수행된 디지털 영상들일 수 있다. 2차원 광학 영상들은 디지털 신호처리 알고리즘들이 설치된 영상처리장치, 예컨대 분석용 컴퓨터로 전달될 수 있다. 다음, 어느 하나의 고정된 제1 또는 제2 수평 축(X축, Y축) 값에 대하여 포커스 위치에 따른 2차원 광학 영상들 각각에서 광세기 프로파일을 추출한다. 광세기 프로파일은 분석용 컴퓨터 내에 설치된 소정 알고리즘을 이용하여 상기 2차원 광학 영상들로부터 추출할 수 있다.
이후, 광학 장치(130)는 상기 광세기 프로파일을 통합하여 광세기 영상을 생성한다. 예를 들어, 광세기 영상은 X-Z 평면 또는 Y-Z 평면상에서 광세기에 대응하는 컬러를 할당함으로써 구현될 수 있다. 여기서, 할당되는 컬러들은 광세기에 대응하는 상대적인 수치일 뿐 정확한 값을 대표하는 것은 아니다. 상기 고정된 제1 또는 제2 수평 축(X축, Y축) 값에 대한 광세기 영상이라도 깊이 즉, 수직 축(Z축)에 대한 정보가 포함되므로 상기 영상 데이터는 역시 전술한 3차원 영상 정보를 포함하는 데이터로 간주될 수 있다
S130에서, 포커스 조정부(150)는 상기 웨이퍼(500)의 표면에 대해 광의 포커스를 맞출 수 있다. 예를 들어, 상기 포커스 조정부(150)는 오토 포커싱 방식으로 입사 광의 포커스를 맞출 수 있다. 상기 포커스 조정부(150)가 입사 광의 포커스를 맞추는 과정에서, 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500) 상의 각 영역에서 입사 광의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 생성할 수 있다. 따라서, 상기 입사 광의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들은 상기 웨이퍼(500)의 표면의 수직 레벨에 대한 정보들을 포함할 수 있다. 즉, 상기 포커스 조정부(150)는 입사 광의 포커스를 맞추는 과정에서, 웨이퍼(500)의 표면에 대한 입사 광의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 동시에 생성할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500) 상의 임의의 위치의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 생성하는 과정에서, 상기 위치에 근접한 위치들의 정 포커스의 수직 레벨 데이터를 보간(interpolation)하여 보정할 수 있다.
예를 들어, 웨이퍼(500) 상의 제1 위치의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 생성하는 과정에서, 상기 제1 위치에 근접한 제2 위치들의 정 포커스의 수직 레벨 데이터를 보간하여 보정할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 위치들은 모두 같은 케어 영역에 속할 수 있다. 즉, 동일 케어 영역에 속하는 수직 레벨 데이터들을 보간하여, 상기 케어 영역의 임의의 지점의 수직 레벨 데이터를 보정할 수 있다.
S140에서, 영상처리장치(170)는 상기 광학 장치(130)의 광세기 영상 및 포커스 조정부(150)의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합하여, 상기 웨이퍼(500)의 표면에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다. 상기 광학 장치(130)를 통해 획득한 광세기 영상 및/또는 상기 포커스 조정부(150)의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들은 라이브러리에 저장된 광세기 영상 및/또는 수직 레벨 데이터들과 비교될 수 있다. 라이브러리에 저장된 비교 대상 영상 데이터 및/또는 수직 레벨 데이터들은 웨이퍼(500) 종류별, X-Y 평면상의 디펙 위치별, 그리고 디펙의 깊이별 등 다양한 기준들을 통해 구별될 수 있다.
S150에서, 영상처리장치(170)는 상기 3차원 영상을 분석할 수 있다. 상기 영상처리장치(170)는 웨이퍼(500)의 표면을 복수 개의 케어 영역들로 분할할 수 있다. 예를 들어, 상기 영상처리장치(170)가 웨이퍼(500)의 표면을 복수 개의 케어 영역들로 분할되는 과정은 상기 광학 장치(130)의 광세기 영상 및/또는 포커스 조정부(150)의 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 이용하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 영상처리장치(170)는 동일하거나 유사한 수직 높이를 가지며, 근접한 영역들을 통합하여 하나의 케어 영역으로 지정할 수 있다.
상기 영상처리장치(170)는 복수 개의 케어 영역들 각각에 웨이퍼 검사 파라미터를 설정할 수 있다. 상기 웨이퍼 검사 파라미터는 광의 파장, 편광의 상태, 광량, 포커스의 수직 레벨, 입사각 및/또는 반사각을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 광학 장치(130)의 편광 제어기(136), 파장 제어기(137) 및/또는 스펙트럼 제어기(138)는 웨이퍼 검사 파라미터에 따라 각각의 설정이 다양하게 변화될 수 있다. 상기 웨이퍼 검사 파라미터는 상기 케어 영역에 존재하는 디펙의 높이, 디펙의 모양 등의 특성에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
또한, 상기 영상처리장치(170)가 상기 3차원 영상을 분석하는 동안, 상기 포커스 조정부(150)는 웨이퍼(500)의 표면에 대한 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 추가로 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 영상처리장치(170)가 케어 영역 중 어느 하나를 분석하는 동안, 상기 포커스 조정부(150)가 상기 케어 영역의 정 포커스의 수직 레벨 데이터를 생성하여, 상기 케어 영역에 대한 웨이퍼 검사 파라미터들을 업데이트할 수 있다.
100, 100a, 100b: 웨이퍼 검사 장치, 110: 스테이지, 130: 광학 장치, 132: 광학 시스템, 134: 센서, 150: 포커스 조정부 170: 영상처리장치, 190: 제어부, 500: 웨이퍼

Claims (10)

  1. 웨이퍼가 배치되도록 구성되는 스테이지;
    상기 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 얼라인(align)하도록 구성되며, 광세기 프로파일을 포함하는 광세기 영상을 생성하도록 구성된 광학 장치;
    상기 웨이퍼로 입사되는 광을 정 포커스(in-focus)로 정렬하도록 구성된 포커스 조정부; 및
    상기 광세기 영상 및 상기 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합 처리하여 3차원 영상을 생성하고 분석하는 영상처리장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 장치는, 상기 웨이퍼로 광을 입사하는 광학계 및 상기 웨이퍼로부터 반사된 광을 수용하는 센서를 구비하고,
    상기 포커스 조정부는 상기 웨이퍼에서 반사된 광의 이미지(image)가 맺히는 위치를 기준으로, 상기 광의 포커스를 조정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 장치는 상기 웨이퍼로 입사되는 광의 파장, 편광의 상태, 광량, 포커스의 수직 레벨, 입사각 및 반사각 중 적어도 하나를 변경하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
  4. 웨이퍼가 배치되고, 스캔을 위해 이동하는 스테이지;
    상기 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 얼라인하도록 구성되며, 광세기 프로파일을 포함하는 광세기 영상을 생성하도록 구성된 광학 장치;
    상기 웨이퍼로 입사되는 광을 정 포커스로 정렬하도록 구성된 포커스 조정부;
    상기 광세기 영상 및 상기 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 통합 처리하여 3차원 영상을 생성하고 분석하는 영상처리장치; 및
    상기 스테이지, 상기 광학 장치, 상기 포커스 조정부 또는 상기 영상처리장치를 제어하도록 구성된 제어부;를 포함하고,
    상기 광학 장치는, 상기 웨이퍼로 광을 입사하는 광학계 및 상기 웨이퍼로부터 반사된 광을 수용하는 센서를 구비하며,
    상기 스테이지가 이동되어 상기 광을 정 포커스로 정렬하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 영상처리장치는, 상기 웨이퍼를 복수 개의 케어 영역들로 분할하며,
    상기 복수 개의 검사 영역 중 적어도 두 검사 영역들의 웨이퍼 검사 파라미터는 상이하고,
    상기 웨이퍼 검사 파라미터는 광의 파장, 편광의 상태, 광량, 포커스의 수직 레벨, 입사각 및 반사각 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
  6. 웨이퍼를 스테이지 상에 배치하는 단계;
    광세기 프로파일을 포함하는 광세기 영상을 생성하는 광학 장치를 이용하여 상기 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 얼라인하는 단계;
    상기 웨이퍼로 광을 입사 후 상기 웨이퍼로 입사되는 광의 포커스를 정 포커스로 변경하는 단계;
    상기 웨이퍼 상의 3차원 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 3차원 영상을 분석하는 단계;를 포함하고,
    상기 3차원 영상은 상기 광세기 영상 및 상기 정 포커스의 수직 레벨 데이터들이 통합되어 생성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 3차원 영상을 분석하는 단계는,
    상기 광의 파장, 편광의 상태, 광량, 포커스의 수직 레벨, 입사각 및 반사각 중 적어도 하나를 포함하는 웨이퍼 검사 파라미터를 변경하며 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    복수 개의 케어 영역들을 생성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 케어 영역들은 정 포커스의 수직 레벨을 기준으로 분류되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 상의 3차원 영상을 생성하는 단계에서, 상기 웨이퍼 상의 제1 위치의 정 포커스의 수직 레벨 데이터는 상기 제1 위치에 근접한 제2 위치들의 수직 레벨 데이터로부터 보간(interpolation)으로 보정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 3차원 영상을 분석하는 단계에서,
    상기 정 포커스의 수직 레벨 데이터들을 생성하여 복수의 케어 영역별로 광의 파장, 편광의 상태, 광량, 포커스의 수직 레벨, 입사각 및 반사각 중 적어도 하나를 포함하는 웨이퍼 검사 파라미터를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
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