초록 ▼

□ 핵심기술
◦ 반도체 패턴 미소 결함 검출 기술
- UV Dark-field 광학계 설계/제작 기술
- 다중검출기로 구성된 초점면조립체 설계/제작 기술
- Die-to-die 비교 알고리즘을 이용한 미소 결함 검출 기술
- 고속 결함검출이 가능한 시스템 통합 및 평가 기술

□ 최종목표
◦ 다중검출기 배열 기술을 적용한 고속 결함 검사 장비 개발
◦ 고속의 Dark-Field 패턴 미소 결함 검사 장비 개발
◦ End Product
- 이미지 센서로 구성된 초점면조립체 모

□ 핵심기술
◦ 반도체 패턴 미소 결함 검출 기술
- UV Dark-field 광학계 설계/제작 기술
- 다중검출기로 구성된 초점면조립체 설계/제작 기술
- Die-to-die 비교 알고리즘을 이용한 미소 결함 검출 기술
- 고속 결함검출이 가능한 시스템 통합 및 평가 기술

□ 최종목표
◦ 다중검출기 배열 기술을 적용한 고속 결함 검사 장비 개발
◦ 고속의 Dark-Field 패턴 미소 결함 검사 장비 개발
◦ End Product
- 이미지 센서로 구성된 초점면조립체 모듈
- 반복정밀도 0.10um 이내의 정밀 스테이지
- 초미세 진동(Nano-Damping) 모듈: Active Isolator 적용
- UV 파장의 Dark-field 광원 모듈
- 초고속 이미지 데이터 처리 기술
- Die to die 비교에 기반을 둔 검출 알고리즘
- 반도체 웨이퍼의 패턴 미소결함 고속 검사 시스템

□ 개발내용 및 결과
◦ 30nm급 Dark-Field 반도체 패턴 미소 결함 검사기 개발
- 최대 검출감도: 30nm
- 검사 속도 @ 최대 검출감도: 8 WPH
- 검사 속도 @ 50nm 검출감도: 30 WPH
- 스테이지 반복정밀도: 0.1 um
- 스테이지 최대속도: 800 mm/s
- 단일검출기 이미지 처리속도: 960 MPS
- Uptime: >95%
◦ Dark-Field 패턴 미소 결함 검사기 Hardware 개발
- 12개의 이미지 센서로 구성된 48M, 180Hz 초점면조립체
- 355nm UV 파장기반의 Imager
- 5가지 조명모드 및 Polarizer를 갖는 DF 조명 모듈
- 355nm, 1%이하의 광파워 안정성을 갖는 레이저 시스템
- λ/2와 λ/4 위상지연 판으로 구성된 7가지 모드의 Analyzer
- DOF 0.2um 대물렌즈에 대응가능한 180Hz 자동초점시스템
- 최고속도 800mm/s, 반복재현성 0.1um의 XY Stage
- 3nm 분해능, 9nm 반복재현성, 250Hz의 Z-Stage
- SMFF,FFF+ 알고리즘을 적용한 Active vibration isolator
- 듀얼암 웨이퍼 이송로봇을 채용을 EFEM
◦ Dark-Field 패턴 미소 결함 검사기 Software 개발
- DF 결함검사기 운용 소프트웨어
- 결함 검출을 위한 Advanced 2D Die 비교 알고리즘
- 이미지 전처리를 위한 Histogram matching 및 RANSAC 알고리즘
- SIMD와 Open MP를 이용한 이미지 처리 고속화
- Test Utility 제작

□ 기술개발 배경
◦ 양산 수율 확보 및 단위 공정 개발
- 반도체소자제조의 단위공정들은 필연적으로 결함을 수반함.
- 결함은 신규 단위공정의 개발을 지연시키고 양산 수율의 저하를 초래함.
- 단위 공정에서 결함을 신속, 정확하게 검출하는 것은 단위 공정 개발과 양산 수율 확보의 가장 중요한 관건임.
- 단위공정 후 진행하는 검사공정의 결과는 단위공정 장비에 피드백(Feed-back) 되어 후속 공정의 보정에 사용되어 공정개발 및 양산수율 확보에 기여하게 됨.
- 최근 1x/2x nm급 소자의 제조공정은 2,000회의 단위공정으로 구성되어 있으며 결함검사 공정이 약 20-30%를 차지하고 있음.
◦ 기존 결함 검사장비의 한계
- 결함 검사기의 검출감도는 광원의 파장(λ), 렌즈의 개구수,Contrast, 결함의 물질 종류, 결함의 모양, 필름의 광학 상수 등 다양한 요인에 의하여 영향을 받음.
- 기존 결과를 보면 검사기 방식에 따라 검출되는 결함의 종류가 서로 다르기 때문에 단일 장비가 모든 종류의 결함을 검출하지 못함.

□ 핵심개발 기술의 의의
◦ 반도체 결함검사 장비의 국산화
- 국내 반도체 소자업체는 결함검사장비 구매를 위해 매년 수천억 원의 비용을 지불하고 있으므로 상업화 성공시 천억 원대의 수입대체 효과 기대.
- 국내 결함검사기 시장의 70%이상을 장악하고 있는 미국 KLA-Tencor사에 대한 국내 업체의 기술종속도 완화.
◦ 355nm UV DF 광학계 설계 및 제작 기술 확보
- 서브마이크로 결함검출을 위해 필요한 UV대역의 광학설계 및 제작기술 확보로 국내 광학업체 수준 향상
◦ 다중이미지센서로 구성된 초점면조립체 설계/제작기술 확보
- 작은 화각을 가진 이미지센서를 조합하여 단위센서로는 구현할 수 없는 하나의 큰 화각을 구현하여 화각크기에 대한 기술적 경계와 이미지 획득속도 문제를 극복함.
◦ 800mm/s, 0.1um급의 초정밀 고속 스테이지 국내개발
- Air bearing와 세라믹 재질을 채용한 800mm/s, 0.1um 반복재현성의 초정밀 고속 스테이지를 국내 개발함으로서 LM Guide와 Granite기반의 국내 스테이지 제작기술의 수준을 한 단계 높임.
◦ Die-to-Die 알고리즘의 신뢰성 및 고속화 기술 확보
- 조명으로 인한 Contrast variation의 영향을 제거하고 5-Die를 이용한 2차원 비교 알고리즘을 개발하여 결함 검출률을 향상시키면서 이미지처리계산량을 3-Die 알고리즘 수준으로 저감시킴.
◦ 나노급 결함검사 시스템 통합 및 성능평가 기술 개발
- 나노급 결함검사 시스템 제작에 필요한 단위요소 평가 및 제작기술, 시스템 통합에 필요한 통합체계 평가 및 제작기술을 체계화함으로써 나노급 결함검사장비 및 비패턴 웨이퍼 표면검사장비에 활용 가능함.

□ 적용 분야
◦ 실리콘웨이퍼 기반의 DRAM 패턴 결함 검사 공정
◦ 실리콘웨이퍼 기반의 Flash Memory 패턴 결함 검사 공정
◦ 실리콘웨이퍼 기반의 비패턴 웨이퍼 표면검사

( 출처: 최종보고서 초록 - 3. 개발결과 요약 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 15
• 제 1 장 서론 ... 16
• 제 1 절 과제의 개요 ... 16
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 20
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 20
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 24
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 35
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 36
• 제 3 장 결과 ... 37
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 37
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 37
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 40
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 417
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 442
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 442
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 446
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 447
• 제 4 장 사업화 계획 ... 448
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 448
• 제 2 절 사업화 계획 ... 449
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 452
• 부록. 연차별 수요기업 평가보고서 ... 453
• 끝페이지 ... 554