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반도체 웨이퍼 검사용 dark-field 조명계의
anamorphic적 접근에 관한 연구

한 우 준
명지대학교 대학원 물리학과
지도교수 김 재 순

반도체 웨이퍼의 회로 집적도가 향상됨에 따라 리소그래피 공정 과정 중 발생하는 결함의 크기 또한 작아지게 되었고, 기존에는 문제가 되지 않았던 굉장히 미세한 크기의 결함 혹은 particle이 치명적인 성능 저하를 야기하게 되었다. 따라서 공정 과정 중 발생하는 결함을 빠르고 정확하게 검출하여 시간당 양품 생산 수율을 향상시키는 것이 반도체 산업의 큰 과제가 되었다.
결함을 검출하는 다양한 방법 중 ...

반도체 웨이퍼 검사용 dark-field 조명계의
anamorphic적 접근에 관한 연구

한 우 준
명지대학교 대학원 물리학과
지도교수 김 재 순

반도체 웨이퍼의 회로 집적도가 향상됨에 따라 리소그래피 공정 과정 중 발생하는 결함의 크기 또한 작아지게 되었고, 기존에는 문제가 되지 않았던 굉장히 미세한 크기의 결함 혹은 particle이 치명적인 성능 저하를 야기하게 되었다. 따라서 공정 과정 중 발생하는 결함을 빠르고 정확하게 검출하여 시간당 양품 생산 수율을 향상시키는 것이 반도체 산업의 큰 과제가 되었다.
결함을 검출하는 다양한 방법 중 광학 현미경을 이용한 방법은 검사 대상에 손상을 주지 않고 다른 검사기기에 비해 비교적 빠른 속도로 검사를 진행 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 최대 원자크기까지 측정하고 검사할 수 있는 비광학적 방식에 비해 상대적으로 떨어지는 분해능을 가지고 있다. 이는 광학적 회절 한계(Diffraction limit)을 가지고 있기 때문이다. 분해능은 회절한계에 의해 형성된 Airy Disk의 절반 크기로 정의 된다(). 따라서 분해능을 향상시키기 위해서는 짧은 파장을 사용하고, 광학계의 NA(Numerical Aperture)를 크게 만들어야 한다. 그러나 극도로 짧은 파장을 사용할 경우 광학계의 구성에 많은 제한을 가져오고(광학계의 제질, 열, 광원 등) 에 의해 검사 영역의 손상을 야기할 수도 있다. 따라서 웨이퍼 결함 검사용 결상 광학계의 분해능에는 물리적 한계가 존재한다. 그러나 다행인 점은 조명을 적절하게 사용하면 결함을 완전히 ‘분해(resolving)’하지 않더라고 결함에 대한 정보를 충분히 얻을 수 있다.
조명의 방법 중 하나인 dark-field는 결상 광학계의 field-of-view 바깥에서 조명을 조사시켜 검사 영역에 의해 산란되는 빛만을 이용해 영을 획득한다. 이 조명의 경우 영상의 대비가 좋고 충분히 밝은 빛을 조사할 경우 결상 광학계의 분해능보다 작은 크기의 결함을 검출 할 수 있는 장점이 있다. 물론 하나의 광학계로 완벽한 정보를 얻을 수는 없지만 이는 굉장히 유리한 방법 중 하나이다.
Dark-field 조명계의 경우 빛의 세기가 굉장히 중요하다. 그러나 일반적인 광학계를 사용할 경우 조사 각도에 따른 조명 영역 세기의 손실이 발생하게 된다. 따라서 본 논문에서는 제한된 광원을 이용한 dark-field 조명계의 효율을 높이기 위한 방법으로 anamorphic optic을 이용한 조명계 세 가지를 제안한다.

Abstract ▼ AI-Helper

General approaches to realize higher sensitivity in optical inspection system are using shorter wavelength including UV and higher NA for objective lens. Extreme performances of imaging and illumination systems in a situation of well-matched to each other are inevitable for the further effort on an ...

General approaches to realize higher sensitivity in optical inspection system are using shorter wavelength including UV and higher NA for objective lens. Extreme performances of imaging and illumination systems in a situation of well-matched to each other are inevitable for the further effort on an effective optical detection of fine defects in patterned wafer.
This study focused on the dark field illumination systems satisfying hi areal uniformity and concentration efficiency for the specific conditions of non-symmetric illumination area and critical slanted angle. Three different types of anamorphic dark field illumination systems namely, Far-field Areal Illumination (FAI), Near-field Areal Illumination (NAI) and Far-field Linear Illumination (FLI), are designed and evaluated by brightness, uniformity and concentration efficiency of beam intensity.

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