KR102728193B1 - Spectrometric optical system, and semiconductor inspection apparatus comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 기술적 사상은, 넓은 시야와 높은 공간 분해 능력, 및 파장 분해 능력을 양립시킴으로써, 비용을 감소할 수 있는 분광 광학계, 분광 계측 시스템 및 반도체 검사 방법을 제공한다. 그 분광 광학계는 소정 형태의 관통공을 가진 슬릿; 상기 슬릿을 투과한 광이 입사되는 제1 구면경; 상기 제1 구면경으로부터 반사된 광이 입사되는 제2 구면경; 상기 제2 구면경으로부터 반사된 광이 입사되는 분산 소자; 및 상기 분산 소자에 의해 파장마다 분산된 광을 검출하는 이미지 센서;를 포함하고, 상기 제1 구면경의 곡률 중심과 상기 제2 구면경의 곡률 중심은 광축과 평행하며, 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 광은 적어도 조리개 위치에서 평행하며, 상기 분산 소자는 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 광의 상기 조리개 위치에 배치된다.The technical idea of the present invention is to provide a spectroscopic optical system, a spectroscopic measuring system, and a semiconductor inspection method that can reduce costs by achieving a wide field of view, high spatial resolution, and wavelength resolution at the same time. The spectroscopic optical system includes: a slit having a through hole of a predetermined shape; a first spherical mirror on which light transmitted through the slit is incident; a second spherical mirror on which light reflected from the first spherical mirror is incident; a dispersive element on which light reflected from the second spherical mirror is incident; and an image sensor that detects light dispersed for each wavelength by the dispersive element; wherein the center of curvature of the first spherical mirror and the center of curvature of the second spherical mirror are parallel to an optical axis, the light reflected from the second spherical mirror is parallel at least at an aperture position, and the dispersive element is arranged at the aperture position of the light reflected from the second spherical mirror.
Description
본 발명의 기술적 사상은, 검사 장치에 관한 것으로, 특히 분광 광학계, 및 그 분광 광학계를 포함한 반도체 검사 장치에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to an inspection device, and more particularly, to a spectroscopic optical system and a semiconductor inspection device including the spectroscopic optical system.
반도체의 제조 과정에서, 제조된 반도체의 표면에 광을 조사하여 해당 반도체의 표면으로부터 반사된 반사광을 토대로 검사를 하는 반도체 검사 장치들이 알려져 있다. 이러한 반도체 검사 장치들의 하나로서, 광원으로부터 출사된 광을 분광하여 단색광을 반도체의 표면에 조사하는 검사 장치가 알려져 있다. 그러나 상기 반도체 검사 장치에서는, 반도체의 표면에 조사하는 광의 파장을 바꾸고자 경우에는 파장 전환을 위한 시간이 필요하다는 문제가 있다. 그리고 반도체 검사에 대한 높은 스루풋(high throughtput)의 요구가 높아짐에 따라, 반도체의 표면에 다색광을 조사하고, 반사광을 분광 광학계를 이용하여 분광하는 반도체 검사 장치가 개발되고 있다.In the semiconductor manufacturing process, semiconductor inspection devices are known that irradiate light onto the surface of the manufactured semiconductor and perform inspection based on the reflected light reflected from the surface of the semiconductor. As one of these semiconductor inspection devices, an inspection device that spectroscopically analyzes light emitted from a light source and irradiates monochromatic light onto the surface of a semiconductor is known. However, in the semiconductor inspection device, there is a problem in that time is required for wavelength conversion when the wavelength of the light irradiated onto the surface of the semiconductor is to be changed. In addition, as the demand for high throughput for semiconductor inspection increases, semiconductor inspection devices that irradiate polychromatic light onto the surface of a semiconductor and analyze the reflected light using a spectroscopic optical system are being developed.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 넓은 시야와 높은 공간 분해 능력, 및 파장 분해 능력을 양립시킴으로써, 비용을 감소할 수 있는 분광 광학계, 및 그 분광 광학계를 포함한 반도체 검사 장치를 제공하는 데에 있다.The problem to be solved by the technical idea of the present invention is to provide a spectroscopic optical system capable of reducing cost by simultaneously achieving a wide field of view, high spatial resolution, and wavelength resolution, and a semiconductor inspection device including the spectroscopic optical system.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 소정 형태의 관통공을 가진 슬릿; 상기 슬릿을 투과한 광이 입사되는 제1 구면경; 상기 제1 구면경으로부터 반사된 광이 입사되는 제2 구면경; 상기 제2 구면경으로부터 반사된 광이 입사되는 분산 소자; 및 상기 분산 소자에 의해 파장마다 분산된 광을 검출하는 이미지 센서;를 포함하고, 상기 제1 구면경의 곡률 중심과 상기 제2 구면경의 곡률 중심은 광축과 평행하며, 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 광은 적어도 조리개 위치에서 평행하며, 상기 분산 소자는 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 광의 상기 조리개 위치에 배치된, 분광 광학계를 제공한다.In order to solve the above problem, the technical idea of the present invention provides a spectroscopic optical system including: a slit having a through hole of a predetermined shape; a first spherical mirror on which light transmitted through the slit is incident; a second spherical mirror on which light reflected from the first spherical mirror is incident; a dispersive element on which light reflected from the second spherical mirror is incident; and an image sensor detecting light dispersed for each wavelength by the dispersive element; wherein the center of curvature of the first spherical mirror and the center of curvature of the second spherical mirror are parallel to an optical axis, the light reflected from the second spherical mirror is parallel at least at an aperture position, and the dispersive element is disposed at the aperture position of the light reflected from the second spherical mirror.
또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 라인 형태의 관통공을 가진 슬릿; 제1 구면경, 제2 구면경 및 분산 소자를 구비한 분광 장치; 및 상기 분광 장치에 의해 파장마다 분산된 광을 검출하는 이미지 센서;를 포함하고, 상기 제1 구면경의 곡률 중심과 상기 제2 구면경의 곡률 중심은 광축과 평행하며, 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 광은 적어도 조리개 위치에서 평행하며, 상기 분산 소자는 상기 조리개 위치에 배치된, 분광 광학계를 제공한다.In addition, the technical idea of the present invention provides a spectroscopic optical system including a slit having a line-shaped through hole; a spectroscopic device having a first spherical mirror, a second spherical mirror, and a dispersive element; and an image sensor detecting light dispersed for each wavelength by the spectroscopic device, in order to solve the above problem, wherein the center of curvature of the first spherical mirror and the center of curvature of the second spherical mirror are parallel to an optical axis, the light reflected from the second spherical mirror is parallel at least at an aperture position, and the dispersive element is arranged at the aperture position.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 다색광을 계측 대상물로 조사하고 상기 계측 대상물로부터 반사된 상기 다색광을 출사시키는 조사부; 및 상기 조사부로부터 출사된 상기 다색광이 입사되는 분광 광학계를 포함하고, 상기 분광 광학계는, 라인 형태의 관통공을 가진 슬릿, 제1 구면경, 제2 구면경 및 분산 소자를 구비한 분광 장치, 및 상기 분광 장치에 의해 파장마다 분산된 광을 검출하는 이미지 센서;를 포함하며, 상기 제1 구면경의 곡률 중심과 상기 제2 구면경의 곡률 중심은 광축과 평행하며, 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 다색광은 적어도 조리개 위치에서 평행하며, 상기 분산 소자는 상기 조리개 위치에 배치되며, 상기 분광 광학계를 통해 획득한 상기 다색광의 스펙트럼에 기초하여 상기 계측 대상물의 표면 구조를 검사하는, 반도체 검사 장치를 제공한다.Furthermore, the technical idea of the present invention provides a semiconductor inspection device, which comprises: an irradiation unit that irradiates a measurement target with polychromatic light and emits the polychromatic light reflected from the measurement target; and a spectroscopic optical system into which the polychromatic light emitted from the irradiation unit is incident, in order to solve the above problem, wherein the spectroscopic optical system comprises: a spectroscopic device having a slit having a line-shaped through-hole, a first spherical mirror, a second spherical mirror, and a dispersing element; and an image sensor that detects light dispersed for each wavelength by the spectroscopic device; wherein the center of curvature of the first spherical mirror and the center of curvature of the second spherical mirror are parallel to an optical axis, the polychromatic light reflected from the second spherical mirror is parallel at least at an aperture position, and the dispersing element is arranged at the aperture position, and inspects a surface structure of the measurement target based on a spectrum of the polychromatic light acquired through the spectroscopic optical system.
본 발명의 기술적 사상에 의한 분광 광학계 및 반도체 검사 장치는 반도체 웨이퍼 상에 다색광이 조사되는 조사 영역이 복수의 점 또는 라인을 포함한 넓은 시야라 해도, 제1 구면경과 제2 구면경에 의해 비점수차를 적절히 보정함으로써, 높은 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 얻을 수 있다. The spectroscopic optical system and semiconductor inspection device according to the technical idea of the present invention can obtain high spatial resolution and wavelength resolution capabilities by appropriately correcting astigmatism by the first spherical mirror and the second spherical mirror, even if the irradiation area where multi-colored light is irradiated on a semiconductor wafer is a wide field of view including a plurality of points or lines.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 분광 광학계 및 반도체 검사 장치는, 구면 형상을 가진 회절격자를 제조할 필요가 없으므로 설비 비용을 줄일 수 있으며, 또한, 넓은 시야와 높은 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 양립시킬 수 있으므로, 설비 비용을 더욱 줄일 수 있다.In addition, the spectroscopic optical system and semiconductor inspection device according to the technical idea of the present invention can reduce equipment costs because there is no need to manufacture a diffraction grating having a spherical shape, and can achieve both a wide field of view and high spatial resolution and wavelength resolution capabilities, so that equipment costs can be further reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 검사 장치를 개략적으로 보여주는 구조도이다.
도 2는 도 1의 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계 부분을 보여주는 구조도이다.
도 3은 도 1의 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계(100)의 제1 구면경 및 제2 구면경에 이용되는 유전체 다층막에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계 부분을 보여주는 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계 부분을 보여주는 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계 부분을 보여주는 구조도이다.FIG. 1 is a structural diagram schematically showing a semiconductor inspection device according to one embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a structural diagram showing a spectroscopic optical system portion of the semiconductor inspection device of Fig. 1.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a dielectric multilayer film used for the first spherical mirror and the second spherical mirror of the spectroscopic optical system (100) in the semiconductor inspection device of FIG. 1.
FIG. 4 is a structural diagram showing a spectroscopic optical system portion of a semiconductor inspection device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a structural diagram showing a spectroscopic optical system portion of a semiconductor inspection device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a structural diagram showing a spectroscopic optical system portion of a semiconductor inspection device according to one embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions thereof are omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 검사 장치를 개략적으로 보여주는 구조도다.Figure 1 is a structural diagram schematically showing a semiconductor inspection device according to one embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 반도체 검사 장치(300)는 분광 계측 시스템으로서 반도체 검사 장치일 수 있다. 본 실시예의 반도체 검사 장치(300)는, 예를 들면, 다색광을 계측 대상물인 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 조사하여 반도체 웨이퍼(W)로부터 반사된 해당 다색광의 스펙트럼에 기초하여, 반도체 웨이퍼(W)의 표면상에 형성된 구조의 치수 오차를 확인하는 반도체 검사 방법에 이용될 수 있다.Referring to FIG. 1, the semiconductor inspection device (300) of the present embodiment may be a semiconductor inspection device as a spectroscopic measurement system. The semiconductor inspection device (300) of the present embodiment may be used, for example, in a semiconductor inspection method for irradiating a surface of a semiconductor wafer (W) as a measurement target with multi-colored light and confirming a dimensional error of a structure formed on the surface of the semiconductor wafer (W) based on a spectrum of the multi-colored light reflected from the semiconductor wafer (W).
본 실시예의 반도체 검사 장치(300)는 분광 광학계(100, spectrometric optical system), 및 조사부(200)를 포함할 수 있다. 또한, 반도체 검사 장치(300)는, 도시하지 않았지만, CPU(Central Processing Unit), 기억부 등을 더 포함할 수 있다. 상기 CPU는 상기 기억부에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 반도체 검사 장치(300)의 각 구성부가 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 CPU가 상기 기억부에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 반도체 검사 장치(300)가 반도체 웨이퍼(W)로부터 반사된 다색광의 스펙트럼에 기초하여, 반도체 웨이퍼(W)의 표면상에 형성된 구조의 치수 오차를 확인하는 처리가 실행되도록 할 수 있다. 즉, 상기 CPU가 상기 기억부에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 반도체 검사 장치(300)는 반도체 웨이퍼(W)에 대한 반도체 검사를 실행할 수 있다.The semiconductor inspection device (300) of the present embodiment may include a spectrometric optical system (100) and an irradiation unit (200). In addition, the semiconductor inspection device (300) may further include a CPU (Central Processing Unit), a memory, etc., although not shown. The CPU may control each component of the semiconductor inspection device (300) by executing a program stored in the memory. For example, the semiconductor inspection device (300) may execute a process of checking a dimensional error of a structure formed on a surface of a semiconductor wafer (W) based on a spectrum of multi-colored light reflected from the semiconductor wafer (W) by the CPU executing the program stored in the memory. That is, the semiconductor inspection device (300) may execute a semiconductor inspection on the semiconductor wafer (W) by the CPU executing the program stored in the memory.
조사부(200)는, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 다색광을 조사하여 반도체 웨이퍼(W)로부터 반사된 다색광을 분광 광학계(100)의 슬릿(101)에 입사시킬 수 있다. 조사부(200)는, 광대역 광원(201), 파이버(202), 제1 편광판(203), 콘덴서 렌즈(204), 미러(205), 하프 프리즘(206), 개구 조리개(207), 대물렌즈(208), 결상 렌즈(209), 및 제2 편광판(210)을 포함할 수 있다.The irradiation unit (200) can irradiate the surface of a semiconductor wafer (W) with multi-colored light and cause the multi-colored light reflected from the semiconductor wafer (W) to enter the slit (101) of the spectroscopic optical system (100). The irradiation unit (200) can include a broadband light source (201), a fiber (202), a first polarizing plate (203), a condenser lens (204), a mirror (205), a half prism (206), an aperture stop (207), an objective lens (208), an imaging lens (209), and a second polarizing plate (210).
광대역 광원(201)은, 예를 들면, 파장이 다른 복수의 광을 포함한 다색광(L)을 생성하는 광원일 수 있다. 광대역 광원(201)은, 예를 들면, 연속 스펙트럼 광을 생성하는 할로겐 램프 광원이나 LED 광원으로 구현될 수 있다. 광원(201)의 출사구에는, 예를 들면, 파이버(202)의 일단이 접속될 수 있다. 광원(201)으로부터 생성된 다색광(L)은, 예를 들면, 파이버(202)를 통과하여 파이버(202)의 타단으로 출사될 수 있다. 예를 들면, 다색광(L)은 파이버(202)의 타단에서 발산광으로서 출사사될 수 있다. 또한, 다색광(L)은 파이버(202)의 타단에서 콜리메이터 등을 통해 평행광으로서 출사될 수도 있다.The broadband light source (201) may be, for example, a light source that generates polychromatic light (L) including a plurality of lights having different wavelengths. The broadband light source (201) may be implemented as, for example, a halogen lamp light source or an LED light source that generates continuous spectrum light. For example, one end of a fiber (202) may be connected to an exit port of the light source (201). The polychromatic light (L) generated from the light source (201) may, for example, pass through the fiber (202) and be emitted from the other end of the fiber (202). For example, the polychromatic light (L) may be emitted as divergent light from the other end of the fiber (202). Additionally, the polychromatic light (L) may be emitted as parallel light from the other end of the fiber (202) through a collimator or the like.
제1 편광판(203)은, 파이버(202)의 타단으로부터 출사된 다색광(L)을 편광시킬 수 있다. 콘덴서 렌즈(204)는 파이버(202)의 타단으로부터 출사된 다색광(L)을 집광할 수 있다. 구체적으로는, 콘덴서 렌즈(204)는 파이버(202)의 타단으로부터 출사된 발산광의 다색광(L)을 평행광으로 변환할 수 있다.The first polarizing plate (203) can polarize the multicolored light (L) emitted from the other end of the fiber (202). The condenser lens (204) can collect the multicolored light (L) emitted from the other end of the fiber (202). Specifically, the condenser lens (204) can convert the multicolored light (L) of the divergent light emitted from the other end of the fiber (202) into parallel light.
미러(205)는 콘덴서 렌즈(204)에 의해 평행광으로 변환된 다색광(L)을 하프 프리즘(206)을 향해 반사하도록 배치되어 있다.The mirror (205) is arranged to reflect the polychromatic light (L) converted into parallel light by the condenser lens (204) toward the half prism (206).
하프 프리즘(206)은 미러(205)로부터 반사된 다색광(L)의 적어도 일부를 반사할 수 있다. 예를 들면, 하프 프리즘(206)은 미러(205)로부터 반사된 평행광의 다색광(L)의 적어도 일부를 대물렌즈(208)를 향하도록 반사할 수 있다.The half prism (206) can reflect at least a portion of the polychromatic light (L) reflected from the mirror (205). For example, the half prism (206) can reflect at least a portion of the polychromatic light (L) of the parallel light reflected from the mirror (205) toward the objective lens (208).
개구 조리개(207)는 대물렌즈(208)의 입사동(entrance pupil) 위치(조명동 위치), 또는 결상 렌즈(209)의 출사동(exit pupil) 위치(결상동 위치)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두에 배치될 수 있다. 본 실시예의 반도체 검사 장치(3000)에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 개구 조리개(207)는 대물렌즈(208)의 입사동 위치에 배치될 수 있다. 개구 조리개(207)는 하프 프리즘(206)으로부터 반사된 평행광의 다색광(L)의 광속 직경을 제한할 수 있다. 또한, 개구 조리개(207)는 동공 안의 특정 위치만의 광을 투과시키는 개구부를 가질 수 있다. 또한, 개구 조리개(207)는 DMD(Digital Micromirror Device), LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 등의 공간 광 변조기로 구현될 수도 있다.The aperture stop (207) may be arranged at either or both of the entrance pupil position (illumination pupil position) of the objective lens (208) or the exit pupil position (imaging pupil position) of the imaging lens (209). In the semiconductor inspection device (3000) of the present embodiment, the aperture stop (207) may be arranged at the entrance pupil position of the objective lens (208), as illustrated in FIG. 1. The aperture stop (207) may limit the light flux diameter of the polychromatic light (L) of parallel light reflected from the half prism (206). In addition, the aperture stop (207) may have an opening that transmits light only at a specific position within the pupil. In addition, the aperture stop (207) may also be implemented as a spatial light modulator such as a DMD (Digital Micromirror Device) or an LCOS (Liquid Crystal on Silicon).
대물렌즈(208)는 개구 조리개(207)를 투과한 다색광(L)을 반도체 웨이퍼(W)의 표면 상에 집광할 수 있다. 대물렌즈(208)는 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 다색광(L)의 초점이 형성되도록 배치될 수 있다.The objective lens (208) can focus the polychromatic light (L) transmitted through the aperture stop (207) onto the surface of the semiconductor wafer (W). The objective lens (208) can be positioned so that the polychromatic light (L) is focused on the surface of the semiconductor wafer (W).
반도체 웨이퍼(W)의 표면 상에 집광된 다색광(L)은 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 의해 반사될 수 있다. 또한, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 의해 반사된 다색광(L)은 대물렌즈(208)에 입사될 수 있다.The multi-colored light (L) focused on the surface of the semiconductor wafer (W) can be reflected by the surface of the semiconductor wafer (W). In addition, the multi-colored light (L) reflected by the surface of the semiconductor wafer (W) can be incident on the objective lens (208).
대물렌즈(208)는 반도체 웨이퍼(W)의 표면으로부터 반사된 다색광(L)을 평행광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 대물렌즈(208)는 평행광으로 변환된 다색광(L)을 하프 프리즘(206)을 향해 출사시킬 수 있다.The objective lens (208) can convert the multi-colored light (L) reflected from the surface of the semiconductor wafer (W) into parallel light. In addition, the objective lens (208) can emit the multi-colored light (L) converted into parallel light toward the half prism (206).
개구 조리개(207)는 대물렌즈(208)로부터 출사된 평행광의 다색광(L)의 광속 직경을 제한할 수 있다. 또한, 개구 조리개(207)를 투과한 다색광(L)은 하프 프리즘(206)에 입사될 수 있다.The aperture stop (207) can limit the light flux diameter of the polychromatic light (L) of parallel light emitted from the objective lens (208). In addition, the polychromatic light (L) transmitted through the aperture stop (207) can be incident on the half prism (206).
하프 프리즘(206)은 개구 조리개(207)를 투과한 다색광(L)을 투과시켜 결상 렌즈(209)를 향해 출사시킬 수 있다. 하프 프리즘(206)의 반사와 투과를 통해 광을 분리하여 출사하는 기능에 기인하여 하프 프리즘(206)은 빔 스플리터라고 불리기도 한다.The half prism (206) can transmit polychromatic light (L) that has passed through the aperture stop (207) and output it toward the focusing lens (209). Due to the function of separating and outputting light through reflection and transmission of the half prism (206), the half prism (206) is also called a beam splitter.
결상 렌즈(209)는, 개구 조리개(207)를 투과한 다색광(L)을 분광 광학계(100)의 슬릿(101)의 관통공 위치에 집광할 수 있다. 결상 렌즈(209)는 분광 광학계(100)의 슬릿(101)의 관통공 위치에 다색광(L)의 초점이 형성되도록 배치될 수 있다.The focusing lens (209) can focus the polychromatic light (L) transmitted through the aperture stop (207) onto the through-hole position of the slit (101) of the spectroscopic optical system (100). The focusing lens (209) can be positioned so that the polychromatic light (L) is focused onto the through-hole position of the slit (101) of the spectroscopic optical system (100).
제2 편광판(210)은 결상 렌즈(209)로부터 출사된 다색광(L)을 편광시킬 수 있다.The second polarizing plate (210) can polarize the multi-colored light (L) emitted from the focusing lens (209).
분광 광학계(100)에 대해서는 이하 도 2의 설명 부분에서 상세히 설명한다.The spectrophotometer (100) is described in detail in the description section of Fig. 2 below.
도 2는 도 1의 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계 부분을 보여주는 구조도이다.Fig. 2 is a structural diagram showing a spectroscopic optical system portion of the semiconductor inspection device of Fig. 1.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 반도체 검사 장치(300)에서, 분광 광학계(100)는, 슬릿(101), 제1 구면경(102), 제2 구면경(103), 분산 소자로서의 회절격자(104), 오더 소팅 필터(Order Sorting Filter)(105), 및 이미지 센서(106)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the semiconductor inspection device (300) of the present embodiment, the spectroscopic optical system (100) may include a slit (101), a first spherical mirror (102), a second spherical mirror (103), a diffraction grating (104) as a dispersive element, an order sorting filter (105), and an image sensor (106).
슬릿(101)은 소정 형상의 관통공을 가질 수 있다. 예를 들면, 슬릿(101)의 관통공은 선형의 관통공이고, 다색광(L)의 주광선이 포함되는 면에 대해 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 다시 말하면, 슬릿(101)의 선형 관통공의 폭 방향은 회절격자(104)에 의해 광을 분산시키는 방향일 수 있다. 또한, 슬릿(101)은 복수의 선형 관통공을 가질 수도 있다. 또한, 슬릿(101)은 조사부(200)의 결상 렌즈(209)에 의해 집광되는 다색광(L)의 초점 위치(결상면 위치)에 배치될 수 있다. 슬릿(101)을 투과한 다색광(L)은 제1 구면경(102)에 입사될 수 있다.The slit (101) may have a through hole of a predetermined shape. For example, the through hole of the slit (101) may be a linear through hole and may extend in a direction perpendicular to a plane including a principal ray of the polychromatic light (L). In other words, the width direction of the linear through hole of the slit (101) may be a direction in which light is dispersed by the diffraction grating (104). In addition, the slit (101) may have a plurality of linear through holes. In addition, the slit (101) may be arranged at a focal point (image plane position) of the polychromatic light (L) collected by the image forming lens (209) of the irradiation unit (200). The polychromatic light (L) transmitted through the slit (101) may be incident on the first spherical mirror (102).
제1 구면경(102)은, 슬릿(101)을 투과한 다색광(L)을 제2 구면경(103)을 향해 반사시킬 수 있다.The first spherical mirror (102) can reflect polychromatic light (L) passing through the slit (101) toward the second spherical mirror (103).
제2 구면경(103)은 제1 구면경(102)으로부터 반사된 다색광(L)을 평행광으로 변환하여 회절격자(104)를 향해 반사시킬 수 있다.The second spherical mirror (103) can convert the polychromatic light (L) reflected from the first spherical mirror (102) into parallel light and reflect it toward the diffraction grating (104).
회절격자(104)는 제2 구면경(103)으로부터 반사된 다색광(L)을 회절 현상에 의해 파장마다 분산시키고, 분산된 다색광(L)을 제2 구면경(103)에 입사시킬 수 있다. 또한, 회절격자(104)는 제2 구면경(103)으로부터 반사된 다색광(L)의 조리개 위치에 배치될 수 있고, 회절격자(104)에는 반도체 웨이퍼(W) 상의 동일한 점으로부터 반사된 광이 평행광으로서 입사될 수 있다. 이를 통해, 후술하는 이미지 센서(106)의 검출 면에 형성되는 각 파장마다의 스폿(spot)이 희미해지는 것을 막을 수 있다.The diffraction grating (104) can disperse the polychromatic light (L) reflected from the second spherical mirror (103) into each wavelength by a diffraction phenomenon, and can cause the dispersed polychromatic light (L) to be incident on the second spherical mirror (103). In addition, the diffraction grating (104) can be placed at an aperture position of the polychromatic light (L) reflected from the second spherical mirror (103), and light reflected from the same point on the semiconductor wafer (W) can be incident on the diffraction grating (104) as parallel light. Through this, it is possible to prevent spots for each wavelength formed on the detection surface of the image sensor (106) described below from becoming blurred.
도 2에서, 회절격자(104)의 홈이 다색광(L)의 주광선이 포함되는 면에 대해 수직인 방향으로 연장되고, 회절격자(104)에 의해 다색광(L)이 해당 주광선이 포함되는 면에 평행한 방향으로 분산되는 예를 도시하였으나, 회절격자(104)에 형성되는 홈은 다색광(L)의 주광선이 포함되는 면에 대해 평행한 방향으로 연장될 수도 있다. 이를 통해, 제1 구면경(102) 및 제2 구면경(103)의 반사면의 면적을 작게 할 수 있다.In FIG. 2, an example is shown in which the grooves of the diffraction grating (104) extend in a direction perpendicular to the plane containing the principal ray of the polychromatic light (L), and the polychromatic light (L) is dispersed in a direction parallel to the plane containing the principal ray by the diffraction grating (104). However, the grooves formed in the diffraction grating (104) may also extend in a direction parallel to the plane containing the principal ray of the polychromatic light (L). Through this, the areas of the reflection surfaces of the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103) can be reduced.
제2 구면경(103)은 회절격자(104)에 의해 파장마다 분산된 다색광(L)을 제1 구면경(102)을 향해 반사시킬 수 있다.The second spherical mirror (103) can reflect polychromatic light (L) dispersed by wavelength by the diffraction grating (104) toward the first spherical mirror (102).
제1 구면경(102)은 제2 구면경(103)으로부터 반사된 다색광(L)을 이미지 센서(106)의 검출면에 집광시킬 수 있다.The first spherical mirror (102) can focus the multi-colored light (L) reflected from the second spherical mirror (103) onto the detection surface of the image sensor (106).
이미지 센서(106)는 검출면에 다색광(L)의 초점이 형성되도록 배치될 수 있다. 즉, 이미지 센서(106)의 검출면에는 다색광(L)에 포함되는 파장마다 스폿이 형성될 수 있다. 이미지 센서(106)는 회절격자(104)에 의해 파장마다 분산된 다색광(L)을 검출할 수 있다.The image sensor (106) can be arranged so that the focus of the multi-colored light (L) is formed on the detection surface. That is, a spot can be formed for each wavelength included in the multi-colored light (L) on the detection surface of the image sensor (106). The image sensor (106) can detect the multi-colored light (L) dispersed for each wavelength by the diffraction grating (104).
오더 소팅 필터(105)는 이미지 센서(106)의 다색광(L)의 입사측에 배치될 수 있다. 오더 소팅 필터(105)는 제1 구면경(102)으로부터 반사된 다색광(L)에 포함되어 있는 일차광 이외의 회절광을 제거할 수 있다. 이를 통해 이미지 센서(106)의 검출면에 일차광 이외의 회절광에 의한 스폿이 형성되는 것을 막을 수 있고, 또한, 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.The order sorting filter (105) can be placed on the incident side of the polychromatic light (L) of the image sensor (106). The order sorting filter (105) can remove diffracted light other than the primary light included in the polychromatic light (L) reflected from the first spherical mirror (102). Through this, it is possible to prevent a spot from being formed on the detection surface of the image sensor (106) due to diffracted light other than the primary light, and also further improve the spatial resolution capability and wavelength resolution capability.
여기서, 제1 구면경(102)의 다색광(L)을 반사하는 반사면의 곡률 중심과 제2 구면경(103)의 다색광(L)을 반사하는 반사면의 곡률 중심은 분광 광학계(100)의 광축과 평행하게 배치될 수 있다. 다시 말하면, 제1 구면경(102) 및 제2 구면경(103)은 이른바 오프너 광학계(Offner optics)를 구성할 수 있다. 따라서, 제1 구면경(102)의 수차가 제2 구면경(103)의 수차를 지워 3차 수차인 자이델의 5개 수차가 모두 보정될 수 있다.Here, the center of curvature of the reflection surface reflecting the polychromatic light (L) of the first spherical mirror (102) and the center of curvature of the reflection surface reflecting the polychromatic light (L) of the second spherical mirror (103) can be arranged parallel to the optical axis of the spectrophotometric system (100). In other words, the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103) can form a so-called Offner optics system. Accordingly, the aberration of the first spherical mirror (102) cancels the aberration of the second spherical mirror (103), so that all five aberrations of Seidel, which are third-order aberrations, can be corrected.
제1 구면경(102)의 반사면 및 상기 제2 구면경(103)의 반사면에 반사막이 형성될 수 있다. 또한, 제1 구면경(102)의 반사면 및 상기 제2 구면경(103)의 반사면에 형성되는 반사막은 유전체 다층막을 포함할 수 있다. 상기 유전체 다층막과 관련하여 이하 도 3의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.A reflective film may be formed on the reflective surface of the first spherical mirror (102) and the reflective surface of the second spherical mirror (103). In addition, the reflective film formed on the reflective surface of the first spherical mirror (102) and the reflective surface of the second spherical mirror (103) may include a dielectric multilayer film. The dielectric multilayer film will be described in more detail in the description of FIG. 3 below.
도 3은 도 1의 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계(100)의 제1 구면경 및 제2 구면경에 이용되는 유전체 다층막에 대한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of a dielectric multilayer film used for the first spherical mirror and the second spherical mirror of the spectroscopic optical system (100) in the semiconductor inspection device of FIG. 1.
도 3을 참조하면, 유전체 다층막(500)은 유리 기판(400) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 유리 기판(400)은 제1 구면경(102) 및 제2 구면경(103)의 유리 재질의 예시일 수 있다. 구체적으로는, 유전체 다층막(500)은 유리 기판(400) 상에 저굴절률 재료로 이루어진 저굴절률막(501)과 고굴절률 재료로 이루어진 고굴절률막(502)가 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 저굴절률막(501)의 막두께 및 고굴절률막(502)의 막두께는 각 층마다 다를 수 있다. 또한, 저굴절률막(501) 및 고굴절률막(502)은, 예를 들면, 수십층에서 200층에 걸쳐 적층될 수 있다. 저굴절률막(501) 및 고굴절률막(502)의 적층수가 많을수록 반사 효율이 향상될 수 있다. 또한, 고굴절률 재료로서는, 예를 들면 ZrO2(이산화지르코늄), TiO2(이산화티타늄) 등을 들 수 있다. 저굴절률 재료로서는, SiO2(이산화규소), MgF2(불화마그네슘) 등을 들 수 있다.Referring to FIG. 3, a dielectric multilayer film (500) may be formed on a glass substrate (400). Here, the glass substrate (400) may be an example of a glass material of the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103). Specifically, the dielectric multilayer film (500) may be formed by alternately stacking a low refractive index film (501) made of a low refractive index material and a high refractive index film (502) made of a high refractive index material on the glass substrate (400). In addition, the film thickness of the low refractive index film (501) and the film thickness of the high refractive index film (502) may be different for each layer. In addition, the low refractive index film (501) and the high refractive index film (502) may be stacked in, for example, several tens to 200 layers. The reflection efficiency can be improved as the number of layers of the low-refractive-index film (501) and the high-refractive-index film (502) increases. In addition, examples of the high-refractive-index material include ZrO 2 (zirconium dioxide), TiO 2 (titanium dioxide), etc. Examples of the low-refractive-index material include SiO 2 (silicon dioxide), MgF 2 (magnesium fluoride), etc.
또한, 제1 구면경(102)의 반사면 및 제2 구면경(103)의 반사면은 비구면 형상일 수 있다. 이를 통해 제1 구면경(102) 및 제2 구면경(103)에 의해 수차를 적절히 보정할 수 있다.In addition, the reflective surface of the first spherical mirror (102) and the reflective surface of the second spherical mirror (103) may have an aspherical shape. Through this, aberration can be appropriately corrected by the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103).
또한, 제1 구면경(102)은, 예를 들면, 제1 반사경(미도시)과 제2 반사경(미도시)으로 분할될 수도 있다. 구체적으로는, 제1 구면경(102)은 광축을 대칭축으로 하여, 제1 반사경과 제2 반사경이 2회 회전 대칭이 되도록 분할될 수도 있다. 이를 통해 상기 제1 반사경에 입사되는 광의 입사각과 상기 제2 반사경에 입사되는 광의 입사각을 곡률 반경과는 독립적으로 제어할 수 있다. 그에 따라, 비점수차를 적절히 보정할 수 있다.In addition, the first spherical mirror (102) may be divided into, for example, a first reflector (not shown) and a second reflector (not shown). Specifically, the first spherical mirror (102) may be divided so that the first reflector and the second reflector have two-fold rotational symmetry with the optical axis as the axis of symmetry. Through this, the incident angle of light incident on the first reflector and the incident angle of light incident on the second reflector can be controlled independently of the radius of curvature. Accordingly, astigmatism can be appropriately corrected.
또한, 제1 구면경(102) 및 제2 구면경(103)의 적어도 하나는 다색광(L)이 입사되는 쪽의 면과 반대쪽 면에서 해당 다색광(L)을 반사하는 맨긴 미러(Mangin mirror)일 수 있다. 이를 통해 해당 맨긴 미러의 입사면 및 반사면 양쪽에서 수차 보정을 할 수 있다.In addition, at least one of the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103) may be a Mangin mirror that reflects the polychromatic light (L) on the opposite side to the side on which the polychromatic light (L) is incident. Through this, aberration correction can be performed on both the incident side and the reflection side of the Mangin mirror.
이상에서 설명한 본 실시예에 따른 분광 광학계(100), 반도체 검사 장치(300) 및 반도체 검사 방법에 의하면, 반도체 웨이퍼(W) 상에 다색광(L)이 조사되는 조사 영역이 복수의 점 또는 라인을 포함한 넓은 시야(wide field of view)라 해도, 제1 구면경(102)과 제2 구면경(103)에 의해 비점수차를 적절히 보정할 수 있으므로 높은 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 얻을 수 있다. 또한, 구면 형상을 가진 회절격자를 제조할 필요가 없으므로 설비 비용을 줄일 수 있다. 따라서, 넓은 시야와 높은 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 양립시킬 수 있으므로 설비 비용을 줄일 수 있다.According to the spectroscopic optical system (100), the semiconductor inspection device (300), and the semiconductor inspection method according to the present embodiment described above, even if the irradiation area where the polychromatic light (L) is irradiated on the semiconductor wafer (W) is a wide field of view including a plurality of points or lines, astigmatism can be appropriately corrected by the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103), thus obtaining high spatial resolution and wavelength resolution capabilities. In addition, since there is no need to manufacture a diffraction grating having a spherical shape, equipment costs can be reduced. Accordingly, since a wide field of view and high spatial resolution and wavelength resolution capabilities can be achieved at the same time, equipment costs can be reduced.
또한, 제1 구면경(102)의 곡률 중심과 제2 구면경(103)의 곡률 중심은 광축과 평행하게 배치될 수 있고, 이러한 배치로부터의 차이에 따른 수차 악화량은 매우 작을 수 있다. 따라서, 특별한 조정 방법이 필요하지 않고, 제1 구면경(102) 및 제2 구면경(103)과 회절격자(104)의 배치를 맞추기만 하면 되므로 Czerney-Turner형 등의 다른 분광 광학계에 비해 분광 광학계(100)에서의 각 구성 부재의 얼라이먼트를 보다 용이하게 수행할 수 있다.In addition, the curvature center of the first spherical mirror (102) and the curvature center of the second spherical mirror (103) can be arranged parallel to the optical axis, and the amount of aberration deterioration due to the difference from this arrangement can be very small. Therefore, no special adjustment method is required, and only the arrangement of the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103) and the diffraction grating (104) needs to be aligned, so that the alignment of each component in the spectroscopic optical system (100) can be performed more easily than in other spectroscopic optical systems such as the Czerney-Turner type.
슬릿(101)에 의해, 분광 광학계(100)에 입사되는 광속의 형상을 선형으로 제한할 수 있다. 슬릿(101)의 선형 관통공의 폭 방향은 회절격자(104)에 의해 광을 분산시키는 방향이며, 해당 관통공의 폭이 좁을수록 높은 파장 분해 능력을 얻을 수 있다.By means of the slit (101), the shape of the light beam incident on the spectroscopic optical system (100) can be linearly restricted. The width direction of the linear through hole of the slit (101) is the direction in which light is dispersed by the diffraction grating (104), and the narrower the width of the through hole, the higher the wavelength resolution capability can be obtained.
제1 구면경(102) 및 제2 구면경(103)의 반사막을 유전체 다층막으로 구성함으로써 제1 구면경(102)의 반사율 및 제2 구면경(103)의 반사율을 높게 할 수 있어 반사에 의한 광량 저하를 줄일 수 있다. 이를 통해 분광 광학계(100)에서의 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.By configuring the reflective films of the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103) as dielectric multilayer films, the reflectivity of the first spherical mirror (102) and the reflectivity of the second spherical mirror (103) can be increased, thereby reducing the reduction in light quantity due to reflection. This can improve the light utilization efficiency in the spectroscopic optical system (100).
분산 소자로서 회절격자(104)를 이용함으로써 분산 소자가 프리즘인 경우에 비해 분산 소자의 배치에 필요한 공간을 줄일 수 있어 분광 광학계(100) 전체의 컴팩트화를 도모할 수 있다.By using a diffraction grating (104) as a dispersive element, the space required for arranging the dispersive element can be reduced compared to when the dispersive element is a prism, thereby promoting compactness of the entire spectroscopic optical system (100).
오더 소팅 필터(105)에 의해 일차광 이외의 회절광을 제거할 수 있고, 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.By using an order sorting filter (105), diffracted light other than primary light can be removed, and spatial resolution and wavelength resolution capabilities can be further improved.
슬릿(101)이 복수의 선형 관통공을 가짐에 따라, 반도체 웨이퍼(W) 표면의 복수의 부분으로부터 반사된 광을 동시에 분광시킬 수 있어 반도체 검사 장치(300)의 높은 스루풋을 도모할 수 있다. 또한, 계측 대상물의 표면을 주사하면서 계측하는 분광 계측 시스템에서 해당 분광 광학계가 이용되는 경우, 반도체 웨이퍼(W) 표면의 어느 부분으로부터 반사된 광은 반도체 검사 장치(300)의 주사(scanning)와 함께 차례대로 복수의 선형의 관통공을 투과하기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 해당 부분에 대해 여러 차례 계측을 실시할 수 있어 계측의 정밀도를 향상시킬 수 있다.Since the slit (101) has a plurality of linear through-holes, light reflected from a plurality of parts of the surface of the semiconductor wafer (W) can be simultaneously dispersed, thereby achieving high throughput of the semiconductor inspection device (300). In addition, when the spectroscopic optical system is used in a spectroscopic measurement system that measures while scanning the surface of a measurement target, light reflected from any part of the surface of the semiconductor wafer (W) passes through the plurality of linear through-holes sequentially together with the scanning of the semiconductor inspection device (300), so that measurement can be performed multiple times on the corresponding part of the semiconductor wafer (W), thereby improving the precision of the measurement.
제1 구면경(102)의 반사면 및 제2 구면경(103)의 반사면이 비구면 형상으로 형성됨으로써, 수차를 적절히 보정할 수 있다. 또한, 제1 구면경(102)이 2장의 반사경으로 분할되는 경우에, 2장의 반사광에 입사되는 광의 입사각을 곡률 반경과는 독립적으로 제어할 수 있다. 이로써 비점수차를 적절히 보정할 수 있다. 더 나아가, 제1 구면경(102) 및 제2 구면경(103)의 적어도 한쪽이 맨긴 미러로 형성될 수 있고, 그에 따라, 상기 맨긴 미러의 광이 입사되는 쪽의 면과 그 반대쪽 면 양쪽에서 수차 보정을 할 수 있다.Since the reflective surface of the first spherical mirror (102) and the reflective surface of the second spherical mirror (103) are formed in an aspherical shape, aberration can be appropriately corrected. In addition, when the first spherical mirror (102) is divided into two reflective mirrors, the incident angle of light incident on the two reflected light can be controlled independently of the radius of curvature. As a result, astigmatism can be appropriately corrected. Furthermore, at least one of the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103) can be formed as a man-length mirror, and accordingly, aberration can be corrected on both the surface on which light of the man-length mirror is incident and the opposite surface.
회절격자(104)의 홈이 다색광(L)의 주광선이 포함되는 면에 대해 수직 방향으로 연장됨으로써, 다색광(L)은 해당 주광선이 포함되는 면에 평행 방향으로 분산될 수 있다. 이를 통해 각 파장마다 분산된 광의 이미지 센서(106) 상에서의 면내 왜곡을 줄일 수 있다.Since the grooves of the diffraction grating (104) extend in a direction perpendicular to the plane containing the principal ray of the polychromatic light (L), the polychromatic light (L) can be dispersed in a direction parallel to the plane containing the principal ray. This can reduce the in-plane distortion of the light dispersed for each wavelength on the image sensor (106).
개구 조리개(207)는 동공 안의 특정 위치만의 광을 투과시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 입사되는 광 중 원하는 입사 각도로 입사되는 광의 반사광만을 계측에 이용할 수 있다. 이를 통해 계측 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 개구 조리개(207)가 공간 광 변조기로 구현되는 경우, 개구 조리개를 교환하지 않아도 계측하고자 하는 반사광의 반도체 웨이퍼(W)로의 입사 각도를 변경할 수 있다.The aperture stop (207) transmits only light at a specific location within the pupil, so that only the reflected light of light incident at a desired incident angle among the light incident on the surface of the semiconductor wafer (W) can be used for measurement. This can further improve the measurement precision. In addition, if the aperture stop (207) is implemented as a spatial light modulator, the incident angle of the reflected light to be measured onto the semiconductor wafer (W) can be changed without replacing the aperture stop.
참고로, 반도체 검사 장치에서 이용되는 분광 광학계로서, 1장의 구면경과 회절격자를 이용한 Fastie-Ebert형이 있다. Fastie-Ebert형은 구성이 단순하여 저렴하게 제조 가능하지만 구면 수차, 비점수차, 코마 수차가 크고 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력이 낮다는 문제가 있다. 또한, Fastie-Ebert형을 개선한 구성으로서, 구면경을 2장으로 분할하고 2장의 구면경을 포물면경으로 한 Czerney-Turner형이 있다. Czerney-Turner형은 반도체 검사 장치뿐 아니라 다양한 제품에 폭넓게 채용되고 있다. Czerney-Turner형은 수차도 적절하게 보정되어 있고, 조사 영역이 1개의 점일 때, 충분한 성능을 가질 수 있다. 그러나 Czerney-Turner형은 비점수차가 비교적 크기 때문에, 조사 영역이 복수의 점 또는 라인인 경우에는 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력 등의 성능이 제한될 수 있다. For reference, there is a Fastie-Ebert type spectroscopic optical system used in semiconductor inspection equipment that uses a single spherical mirror and a diffraction grating. The Fastie-Ebert type has a simple configuration and can be manufactured inexpensively, but it has problems such as large spherical aberration, astigmatism, and coma aberration, and low spatial resolution and wavelength resolution. In addition, there is a Czerney-Turner type that is an improved configuration of the Fastie-Ebert type, which divides the spherical mirror into two and uses the two spherical mirrors as parabolic mirrors. The Czerney-Turner type is widely used in various products as well as semiconductor inspection equipment. The Czerney-Turner type has appropriately corrected aberrations, and can have sufficient performance when the irradiation area is one point. However, since the Czerney-Turner type has relatively large astigmatism, when the irradiation area is multiple points or lines, the performance such as spatial resolution and wavelength resolution may be limited.
한편, Czerney-Turner형 분광 광학계의 결점을 해결하기 위해, Offner 반사 광학계의 2장의 구면경 중 1장을 회절격자로 변경한 광학계(이하, 'modified-Offner형 광학계'라고 한다.)가 제안되고 있다. modified-Offner형 광학계는 넓은 시야를 실현할 수 있어 높은 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 가질 수 있다. 그러나 modified-Offner형 광학계는 구면 형상을 가진 회절격자를 제조하기 위해 고비용을 필요로 한다.Meanwhile, in order to solve the shortcomings of the Czerney-Turner type spectroscopic optical system, an optical system (hereinafter referred to as a 'modified-Offner type optical system') in which one of the two spherical mirrors of the Offner reflective optical system is changed to a diffraction grating has been proposed. The modified-Offner type optical system can realize a wide field of view and thus can have high spatial resolution and wavelength resolution capabilities. However, the modified-Offner type optical system requires high cost to manufacture a diffraction grating with a spherical shape.
본 실시예의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100)는 전술한 다양한 장점들 가짐으로써, 앞서 분광 광학계의 문제점들을 해결할 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100)는 반도체 웨이퍼(W) 상에 다색광(L)이 조사되는 조사 영역이 복수의 점 또는 라인을 포함한 넓은 시야(wide field of view)라 해도, 제1 구면경(102)과 제2 구면경(103)에 의해 비점수차를 적절히 보정함으로써, 높은 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 얻을 수 있다. 또한, 구면 형상을 가진 회절격자를 제조할 필요가 없으므로 설비 비용을 줄일 수 있으며, 또한, 넓은 시야와 높은 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 양립시킬 수 있으므로, 설비 비용을 더욱 줄일 수 있다.The spectroscopic optical system (100) of the semiconductor inspection device (300) of the present embodiment has the various advantages described above, and thus can solve the problems of the spectroscopic optical system described above. For example, the spectroscopic optical system (100) of the semiconductor inspection device (300) of the present embodiment can obtain high spatial resolution and wavelength resolution capabilities by appropriately correcting astigmatism by the first spherical mirror (102) and the second spherical mirror (103) even if the irradiation area where polychromatic light (L) is irradiated on the semiconductor wafer (W) is a wide field of view including a plurality of points or lines. In addition, since there is no need to manufacture a diffraction grating having a spherical shape, equipment costs can be reduced, and since a wide field of view and high spatial resolution and wavelength resolution capabilities can be achieved at the same time, equipment costs can be further reduced.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계 부분을 보여주는 구조도이다. 도 1 내지 도 3의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.FIG. 4 is a structural diagram showing a spectroscopic optical system section of a semiconductor inspection device according to one embodiment of the present invention. Contents already described in the description of FIGS. 1 to 3 are briefly described or omitted.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 반도체 검사 장치(300)에서, 분광 광학계(100A)는 도 1의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 분광 광학계(100A)는 분산 소자로서 그리즘(Grism)(107)을 포함하고, 또한, 평면경(108)을 더 포함한다는 점에서, 도 1의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100)와 다를 수 있다.Referring to FIG. 4, in the semiconductor inspection device (300) of the present embodiment, the spectrophotometer (100A) may be different from the spectrophotometer (100) of the semiconductor inspection device (300) of FIG. 1. Specifically, as shown in FIG. 4, the spectrophotometer (100A) may be different from the spectrophotometer (100) of the semiconductor inspection device (300) of FIG. 1 in that it includes a grism (107) as a dispersive element and further includes a plane mirror (108).
그리즘(107)은, 제2 구면경(103)으로부터 반사된 다색광(L)을 회절 현상에 의해 파장마다 분산시키고, 분산된 다색광(L)을 평면경(108)에 입사시킬 수 있다. 또한, 그리즘(107)은 제2 구면경(103)으로부터 반사된 다색광(L)의 조리개 위치에 배치될 수 있고, 그리즘(107)에는 반도체 웨이퍼(W) 상의 동일한 점으로부터 반사된 광이 평행광으로서 입사될 수 있다. 이를 통해 이미지 센서(106)의 검출면에 형성되는 각 파장마다의 스폿이 희미해지는 것을 막을 수 있다.The grism (107) can disperse the polychromatic light (L) reflected from the second spherical mirror (103) into each wavelength by a diffraction phenomenon and can cause the dispersed polychromatic light (L) to be incident on the plane mirror (108). In addition, the grism (107) can be placed at an aperture position of the polychromatic light (L) reflected from the second spherical mirror (103), and light reflected from the same point on the semiconductor wafer (W) can be incident on the grism (107) as parallel light. This can prevent the spots for each wavelength formed on the detection surface of the image sensor (106) from being blurred.
평면경(108)은, 그리즘(107)과 제1 구면경(102) 사이에 배치될 수 있고, 그리즘(107)에 의해 분산된 다색광(L)을 제2 구면경(103)을 향해 반사시킬 수 있다. 평면경(108)에 의해 반사된 다색광(L)은 그리즘(107)을 통해 제2 구면경(103)에 입사될 수 있다.The plane mirror (108) can be placed between the greem (107) and the first spherical mirror (102), and can reflect the polychromatic light (L) dispersed by the greem (107) toward the second spherical mirror (103). The polychromatic light (L) reflected by the plane mirror (108) can be incident on the second spherical mirror (103) through the greem (107).
이상에서 설명한 본 실시예에 따른 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100A)에 의하면, 도 1의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100)와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 물론, 그리즘(107)으로부터 출사되는 다색광(L)의 광축이 분광 광학계(100A)의 광축과 평행하므로, 평면경(108)의 광축을 분광 광학계(100A)의 광축에 대해 기울일 필요가 없다. 따라서, 분광 광학계(100A)에서의 각 구성 부재의 얼라이먼트가 어려워지는 것을 막을 수 있다.According to the spectroscopic optical system (100A) of the semiconductor inspection device (300) according to the present embodiment described above, not only can the same effect as the spectroscopic optical system (100) of the semiconductor inspection device (300) of FIG. 1 be obtained, but also, since the optical axis of the polychromatic light (L) emitted from the lens (107) is parallel to the optical axis of the spectroscopic optical system (100A), there is no need to tilt the optical axis of the plane mirror (108) with respect to the optical axis of the spectroscopic optical system (100A). Accordingly, it is possible to prevent the alignment of each component in the spectroscopic optical system (100A) from becoming difficult.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계 부분을 보여주는 구조도이다. 도 1 내지 도 4의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.FIG. 5 is a structural diagram showing a spectroscopic optical system section of a semiconductor inspection device according to one embodiment of the present invention. Contents already described in the description of FIGS. 1 to 4 are briefly described or omitted.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100B)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 분산 소자로서 프리즘(109)을 포함하고, 또한 평면경(110)을 더 포함하며, 오더 소팅 필터(105)를 포함하지 않는다는 점에서, 도 1의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100)와 다를 수 있다.Referring to FIG. 5, the spectroscopic optical system (100B) of the semiconductor inspection device (300) of the present embodiment may be different from the spectroscopic optical system (100) of the semiconductor inspection device (300) of FIG. 1 in that it includes a prism (109) as a dispersive element, further includes a plane mirror (110), and does not include an order sorting filter (105), as shown in FIG. 5.
프리즘(109)은 제2 구면경(103)으로부터 반사된 다색광(L)을 굴절 작용에 의해 파장마다 분산시키고, 분산된 다색광(L)을 평면경(110)에 입사시킬 수 있다. 또한, 프리즘(109)는 제2 구면경(103)으로부터 반사된 다색광(L)의 조리개 위치에 배치될 수 있고, 프리즘(109)에는 반도체 웨이퍼(W) 상의 동일한 점으로부터 반사된 광이 평행광으로서 입사될 수 있다. 이를 통해 이미지 센서(106)의 검출면에 형성되는 각 파장마다의 스폿이 희미해지는 것을 막을 수 있다.The prism (109) can disperse the polychromatic light (L) reflected from the second spherical mirror (103) into each wavelength by a refractive action, and can cause the dispersed polychromatic light (L) to be incident on the plane mirror (110). In addition, the prism (109) can be placed at an aperture position of the polychromatic light (L) reflected from the second spherical mirror (103), and light reflected from the same point on the semiconductor wafer (W) can be incident on the prism (109) as parallel light. Through this, it is possible to prevent the spot for each wavelength formed on the detection surface of the image sensor (106) from being blurred.
평면경(110)은 프리즘(109)과 제1 구면경(102) 사이에 배치될 수 있고, 프리즘(109)에 의해 분산된 다색광(L)을 제2 구면경(103)을 향해 반사시킬 수 있다. 평면경(110)에 의해 반사된 다색광(L)은 프리즘(109)을 투과하여 제2 구면경(103)에 입사될 수 있다.A plane mirror (110) can be placed between the prism (109) and the first spherical mirror (102), and can reflect the polychromatic light (L) dispersed by the prism (109) toward the second spherical mirror (103). The polychromatic light (L) reflected by the plane mirror (110) can pass through the prism (109) and enter the second spherical mirror (103).
이상에서 설명한 본 실시예에 따른 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100B)에 의하면, 도 1의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100)와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 물론, 분산 소자로서 프리즘(109)을 이용하기 때문에 분산 소자가 회절격자(104)인 경우에 비해 분산 소자의 회절 효율을 향상시킬 수 있다. 이를 통해 분광 광학계(100B)의 공간 분해 능력 및 파장 분해 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 분산 소자로서 프리즘(109)를 이용함으로써 오더 소팅 필터(105)를 생략할 수 있다. 이를 통해 분광 광학계(100B)의 제조 비용을 더 줄일 수 있다.According to the spectroscopic optical system (100B) of the semiconductor inspection device (300) according to the present embodiment described above, not only can the same effect as the spectroscopic optical system (100) of the semiconductor inspection device (300) of FIG. 1 be obtained, but also, since the prism (109) is used as the dispersive element, the diffraction efficiency of the dispersive element can be improved compared to the case where the dispersive element is a diffraction grating (104). Through this, the spatial resolution capability and wavelength resolution capability of the spectroscopic optical system (100B) can be improved. In addition, by using the prism (109) as the dispersive element, the order sorting filter (105) can be omitted. Through this, the manufacturing cost of the spectroscopic optical system (100B) can be further reduced.
예컨대, modified-Offner형 광학계는 분산 소자로서 회절격자 대신에 프리즘을 사용할 수 없다는 결점이 있다. 그러나 본 실시예의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100B)는 프리즘을 사용함으로써, 회절격자에서는 30% ~ 60%인 회절 효율을 100% 가깝게 향상시킬 수 있다. 또한, 회절격자를 이용할 경우, 원리적으로 발생하는 고차 회절광을 커팅하는 오더 소팅 필터(105)와 같은 필터가 필요하지만, 프리즘을 이용할 경우에는 그러한 필터가 불필요하다. 따라서, 본 실시예의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100B)는 프리즘을 이용함으로써, 비용이나 회절 효율면에서 큰 이점이 있다.For example, a modified-Offner type optical system has a disadvantage in that it cannot use a prism instead of a diffraction grating as a dispersive element. However, the spectroscopic optical system (100B) of the semiconductor inspection device (300) of the present embodiment can improve the diffraction efficiency, which is 30% to 60% with a diffraction grating, to close to 100% by using a prism. In addition, when a diffraction grating is used, a filter such as an order sorting filter (105) that cuts high-order diffracted light that occurs in principle is required, but when a prism is used, such a filter is unnecessary. Therefore, the spectroscopic optical system (100B) of the semiconductor inspection device (300) of the present embodiment has a great advantage in terms of cost and diffraction efficiency by using a prism.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 검사 장치에서, 분광 광학계 부분을 보여주는 구조도이다. 도 1 내지 도 5의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Fig. 6 is a structural diagram showing a spectroscopic optical system section of a semiconductor inspection device according to one embodiment of the present invention. Contents already described in the description of Figs. 1 to 5 are briefly described or omitted.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100C)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 구면경(111)의 중앙부에 구멍(111A)을 포함한다는 점과 회절격자(112)가 배치되는 위치에서, 도 1의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100)와 다를 수 있다.Referring to FIG. 6, the spectroscopic optical system (100C) of the semiconductor inspection device (300) of the present embodiment may differ from the spectroscopic optical system (100) of the semiconductor inspection device (300) of FIG. 1 in that it includes a hole (111A) in the central portion of the first spherical mirror (111), as shown in FIG. 6, and in the position where the diffraction grating (112) is arranged.
도 6에 도시된 바와 같이, 분광 광학계(100C)의 제1 구면경(111)의 중앙부에는 제1 구면경(111)을 관통하는 구멍(111A)이 형성될 수 있다. 구멍(111A)이 형성되어 있는 점을 제외하면, 제1 구면경(111)은 도 1의 분광 광학계(100)의 제1 구면경(102)과 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.As illustrated in FIG. 6, a hole (111A) penetrating the first spherical mirror (111) may be formed in the center of the first spherical mirror (111) of the spectroscopic optical system (100C). Except for the fact that the hole (111A) is formed, the first spherical mirror (111) is the same as the first spherical mirror (102) of the spectroscopic optical system (100) of FIG. 1, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.
본 실시예의 분광 광학계(100C)에서, 회절격자(112)는, 제1 구면경(111)의 구멍(111A)의 내부, 또는 제1 구면경(111)의 제2 구면경(103) 쪽의 반대쪽에 배치될 수 있다. 회절격자(112)는 그 배치 위치를 제외하면 도 1의 분광 광학계(100)의 회절격자(104)와 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 아울러 본 실시예의 분광 광학계(100C)는 회절격자(112) 대신에 도 4의 분광 광학계(100A)에서 예시한 그리즘(107), 또는 도 5의 분광 광학계(100B)에서 예시한 프리즘(109)을 포함할 수도 있다.In the spectroscopic optical system (100C) of the present embodiment, the diffraction grating (112) may be arranged inside the hole (111A) of the first spherical mirror (111), or on the opposite side of the second spherical mirror (103) of the first spherical mirror (111). Since the diffraction grating (112) is the same as the diffraction grating (104) of the spectroscopic optical system (100) of FIG. 1 except for its arrangement position, a detailed description thereof will be omitted. In addition, the spectroscopic optical system (100C) of the present embodiment may include a prism (107) as exemplified in the spectroscopic optical system (100A) of FIG. 4, or a prism (109) as exemplified in the spectroscopic optical system (100B) of FIG. 5, instead of the diffraction grating (112).
이상에서 설명한 본 실시예에 따른 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100C)에 의하면, 도 1의 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계(100)와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 물론, 회절격자(112)가 구멍(111A)의 내부 또는 제1 구면경(111)의 제2 구면경(103) 쪽의 반대쪽에 배치되어 있기 때문에, 제1 구면경(111)과 제2 구면경(103) 간의 간격을 좁힐 수 있어, 분광 광학계(100C)의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 또한 회절격자(112)를 쉽게 지지할 수 있다.According to the spectroscopic optical system (100C) of the semiconductor inspection device (300) according to the present embodiment described above, not only can the same effect as the spectroscopic optical system (100) of the semiconductor inspection device (300) of FIG. 1 be obtained, but also, since the diffraction grating (112) is arranged inside the hole (111A) or on the opposite side of the second spherical mirror (103) of the first spherical mirror (111), the gap between the first spherical mirror (111) and the second spherical mirror (103) can be narrowed, thereby promoting compactness of the spectroscopic optical system (100C). In addition, the diffraction grating (112) can be easily supported.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않으며 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경할 수 있다. 예를 들면, 본 실시예들에 의한 반도체 검사 장치(300)의 분광 광학계들(100, 100A, 100B, 100C)는 반도체 검사 장치(300) 이외의 장치에 이용될 수도 있다.Meanwhile, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments and may be appropriately changed within a scope that does not deviate from the spirit. For example, the spectroscopic optical systems (100, 100A, 100B, 100C) of the semiconductor inspection device (300) according to the embodiments may be used in devices other than the semiconductor inspection device (300).
또한, 도 2의 분광 광학계(100)에서 제1 구면경(102)이 제1 구면경(102)의 곡률 중심에서 제1 반사경 및 제2 반사경으로 분할되는 경우, 회절격자(104) 등의 분산 소자는 해당 제1 반사경과 제2 반사경 사이, 또는 제1 구면경(102)의 제2 구면경(103) 쪽의 반대쪽에 배치될 수 있다. 이를 통해 제1 구면경(111)과 제2 구면경(103)과의 간격을 좁힐 수 있어 분광 광학계(100)의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 또한, 회절격자(112) 등의 분산 소자를 쉽게 지지할 수 있다.In addition, in the spectroscopic optical system (100) of FIG. 2, when the first spherical mirror (102) is divided into a first reflector and a second reflector at the center of curvature of the first spherical mirror (102), a dispersive element such as a diffraction grating (104) may be placed between the first reflector and the second reflector, or on the opposite side of the second spherical mirror (103) of the first spherical mirror (102). Through this, the gap between the first spherical mirror (111) and the second spherical mirror (103) can be narrowed, thereby facilitating compactness of the spectroscopic optical system (100). In addition, a dispersive element such as a diffraction grating (112) can be easily supported.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Up to now, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended patent claims.
100, 100A, 100B, 100C: 분광 광학계, 101: 슬릿, 102, 111: 제1 구면경, 111A: 구멍, 103: 제2 구면경, 104, 112: 회절격자(분산 소자), 105: 오더 소팅 필터, 106: 이미지 센서, 107: 그리즘(분산 소자), 108, 110: 평면경, 109: 프리즘(분산 소자), 200: 조사부, 201: 광대역 광원, 202: 파이버, 203: 제1 편광판, 204: 콘덴서 렌즈, 205: 미러, 206: 하프 프리즘, 207: 개구 조리개, 208: 대물 렌즈, 209: 결상 렌즈, 210: 제2 편광판, 500: 유전체 다층막, 501: 저굴절률막, 502: 고굴절률막, W: 반도체 웨이퍼100, 100A, 100B, 100C: spectroscopic optical system, 101: slit, 102, 111: first spherical mirror, 111A: hole, 103: second spherical mirror, 104, 112: diffraction grating (dispersing element), 105: order sorting filter, 106: image sensor, 107: grism (dispersing element), 108, 110: plane mirror, 109: prism (dispersing element), 200: illumination unit, 201: broadband light source, 202: fiber, 203: first polarizing plate, 204: condenser lens, 205: mirror, 206: half prism, 207: aperture stop, 208: objective lens, 209: imaging lens, 210: second polarizing plate, 500: dielectric multilayer film, 501: low refractive index film, 502: high refractive index film, W: semiconductor wafer
Claims (10)
상기 슬릿을 투과한 광이 입사되는 제1 구면경;
상기 제1 구면경으로부터 반사된 광이 입사되는 제2 구면경;
상기 제2 구면경으로부터 반사된 광이 입사되는 분산 소자; 및
상기 분산 소자에 의해 파장마다 분산된 광을 검출하는 이미지 센서;를 포함하고,
상기 제1 구면경의 곡률 중심과 상기 제2 구면경의 곡률 중심은 광축과 평행하며, 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 광은 적어도 조리개 위치에서 평행하며, 상기 분산 소자는 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 광의 상기 조리개 위치에 배치되며,
상기 제1 구면경 및 상기 제2 구면경의 반사면에 반사막이 형성되어 있고,
상기 반사막은 고굴절층과 저굴절층이 번갈아 배치된 유전체 다층막이며,
상기 제1 구면경에는 상기 제1 구면경의 중앙부를 관통하는 구멍이 형성되어 있고,
상기 분산 소자는, 상기 구멍의 내부에 배치되거나, 또는 상기 제1 구면경을 기준으로 상기 제2 구면경이 배치된 방향과 반대 방향으로 상기 제1 구면경의 외부에 배치된 것을 특징으로 하는 분광 광학계.A slit having a through hole of a predetermined shape;
A first spherical mirror into which light passing through the above slit is incident;
A second spherical mirror onto which light reflected from the first spherical mirror is incident;
A dispersing element into which light reflected from the second spherical mirror is incident; and
An image sensor that detects light dispersed by each wavelength by the above-mentioned dispersion element;
The center of curvature of the first spherical mirror and the center of curvature of the second spherical mirror are parallel to the optical axis, the light reflected from the second spherical mirror is parallel at least at the aperture position, and the dispersing element is arranged at the aperture position of the light reflected from the second spherical mirror.
A reflective film is formed on the reflective surfaces of the first spherical mirror and the second spherical mirror,
The above reflective film is a dielectric multilayer film in which high-refractive-index layers and low-refractive-index layers are arranged alternately.
The first spherical mirror has a hole formed through the center of the first spherical mirror.
A spectroscopic optical system, characterized in that the dispersive element is arranged inside the hole or outside the first spherical mirror in a direction opposite to the direction in which the second spherical mirror is arranged with respect to the first spherical mirror.
상기 슬릿의 상기 관통공은 선형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 분광 광학계.In the first paragraph,
A spectroscopic optical system, characterized in that the through hole of the slit has a linear shape.
상기 분산 소자는 회절격자, 그리즘, 또는 프리즘 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분광 광학계.In the first paragraph,
A spectroscopic optical system, characterized in that the above dispersive element is any one of a diffraction grating, a grating, or a prism.
상기 분산 소자는 회절격자인 경우에,
상기 이미지 센서의 상기 광의 입사측에는 오더 소팅 필터(Order Sorting Filter)가 배치된 것을 특징으로 하는 분광 광학계.In clause 5,
In the case where the above dispersive element is a diffraction grating,
A spectroscopic optical system characterized in that an order sorting filter is arranged on the light incident side of the image sensor.
제1 구면경, 제2 구면경 및 분산 소자를 구비한 분광 장치; 및
상기 분광 장치에 의해 파장마다 분산된 광을 검출하는 이미지 센서;를 포함하고,
상기 제1 구면경의 곡률 중심과 상기 제2 구면경의 곡률 중심은 광축과 평행하며, 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 광은 적어도 조리개 위치에서 평행하며, 상기 분산 소자는 상기 조리개 위치에 배치되며,
상기 제1 구면경 및 상기 제2 구면경의 반사면에 반사막이 형성되어 있고,
상기 반사막은 고굴절층과 저굴절층이 번갈아 배치된 유전체 다층막이며,
상기 제1 구면경에는 상기 제1 구면경의 중앙부를 관통하는 구멍이 형성되어 있고,
상기 분산 소자는, 상기 구멍의 내부에 배치되거나, 또는 상기 제1 구면경을 기준으로 상기 제2 구면경이 배치된 방향과 반대 방향으로 상기 제1 구면경의 외부에 배치된 것을 특징으로 하는, 분광 광학계.A slit having a line-shaped through hole;
A spectroscopic device having a first spherical mirror, a second spherical mirror and a dispersive element; and
An image sensor that detects light dispersed by wavelength by the above spectroscopic device;
The center of curvature of the first spherical mirror and the center of curvature of the second spherical mirror are parallel to the optical axis, the light reflected from the second spherical mirror is parallel at least at the aperture position, and the dispersing element is arranged at the aperture position.
A reflective film is formed on the reflective surfaces of the first spherical mirror and the second spherical mirror,
The above reflective film is a dielectric multilayer film in which high-refractive-index layers and low-refractive-index layers are arranged alternately.
The first spherical mirror has a hole formed through the center of the first spherical mirror.
A spectroscopic optical system, characterized in that the dispersive element is arranged inside the hole or outside the first spherical mirror in a direction opposite to the direction in which the second spherical mirror is arranged with respect to the first spherical mirror.
상기 조사부로부터 출사된 상기 다색광이 입사되는 분광 광학계를 포함하고,
상기 분광 광학계는,
라인 형태의 관통공을 가진 슬릿, 제1 구면경, 제2 구면경 및 분산 소자를 구비한 분광 장치, 및 상기 분광 장치에 의해 파장마다 분산된 광을 검출하는 이미지 센서;를 포함하며,
상기 제1 구면경의 곡률 중심과 상기 제2 구면경의 곡률 중심은 광축과 평행하며, 상기 제2 구면경으로부터 반사된 상기 다색광은 적어도 조리개 위치에서 평행하며, 상기 분산 소자는 상기 조리개 위치에 배치되며,
상기 분광 광학계를 통해 획득한 상기 다색광의 스펙트럼에 기초하여 상기 계측 대상물의 표면 구조를 검사하며,
상기 제1 구면경 및 상기 제2 구면경의 반사면에 반사막이 형성되어 있고,
상기 반사막은 고굴절층과 저굴절층이 번갈아 배치된 유전체 다층막이며,
상기 제1 구면경에는 상기 제1 구면경의 중앙부를 관통하는 구멍이 형성되어 있고,
상기 분산 소자는, 상기 구멍의 내부에 배치되거나, 또는 상기 제1 구면경을 기준으로 상기 제2 구면경이 배치된 방향과 반대 방향으로 상기 제1 구면경의 외부에 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.An irradiation unit that irradiates a multi-colored light onto a measurement target and emits the multi-colored light reflected from the measurement target; and
Including a spectroscopic optical system into which the multi-colored light emitted from the above investigation unit is incident,
The above spectroscopic optical system,
A spectroscopic device having a slit having a line-shaped through hole, a first spherical mirror, a second spherical mirror and a dispersing element, and an image sensor detecting light dispersed by each wavelength by the spectroscopic device;
The center of curvature of the first spherical mirror and the center of curvature of the second spherical mirror are parallel to the optical axis, the polychromatic light reflected from the second spherical mirror is parallel at least at the aperture position, and the dispersing element is arranged at the aperture position.
The surface structure of the measurement target is inspected based on the spectrum of the multi-colored light obtained through the above spectroscopic optical system,
A reflective film is formed on the reflective surfaces of the first spherical mirror and the second spherical mirror,
The above reflective film is a dielectric multilayer film in which high-refractive-index layers and low-refractive-index layers are arranged alternately.
The first spherical mirror has a hole formed through the center of the first spherical mirror.
A semiconductor inspection device, characterized in that the dispersive element is arranged inside the hole or outside the first spherical mirror in a direction opposite to the direction in which the second spherical mirror is arranged with respect to the first spherical mirror.
상기 분산 소자는 회절격자, 그리즘, 및 프리즘 중 어느 하나이고,
상기 분산소자가 회절격자인 경우에, 상기 이미지 센서의 광의 입사측에 배치된 오더 소팅 필터를 더 포함하고,
상기 분산 소자가 그리즈 또는 프리즘인 경우에, 상기 분산 소자와 제1 구면경 사이에 배치된 평면경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.In Article 8,
The above dispersive element is any one of a diffraction grating, a grism, and a prism,
In the case where the above-mentioned dispersion element is a diffraction grating, the image sensor further includes an order sorting filter arranged on the light incident side,
A semiconductor inspection device characterized in that, when the above-mentioned dispersion element is a grease or a prism, it further includes a plane mirror arranged between the above-mentioned dispersion element and the first spherical mirror.
상기 조사부는 입사동 위치 또는 사출동 위치의 어느 한쪽 혹은 양쪽에 배치된 개구 조리개를 포함하고,
상기 개구 조리개는 동공 안의 특정 위치만의 광을 투과하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치.In Article 8,
The above-mentioned investigation unit includes an aperture stop positioned on one or both sides of the entrance or exit location,
A semiconductor inspection device characterized in that the above aperture diaphragm transmits light only to a specific location within the pupil.
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