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KR20100078311A - Apparatus for inspecting a surface of semiconductor wafer - Google Patents

Apparatus for inspecting a surface of semiconductor wafer Download PDF

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KR20100078311A
KR20100078311A KR1020080136538A KR20080136538A KR20100078311A KR 20100078311 A KR20100078311 A KR 20100078311A KR 1020080136538 A KR1020080136538 A KR 1020080136538A KR 20080136538 A KR20080136538 A KR 20080136538A KR 20100078311 A KR20100078311 A KR 20100078311A
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배은한
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주식회사 동부하이텍
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 웨이퍼의 표면검사장치는 각각 다른 파장의 빛을 조사하는 복수의 광원부(32)(34)(36)(38)와, 상기 광원부(32)(34)(36)(38)의 각각에서 조사된 빛의 파장별로 그 조사각을 수평으로 변환하는 변환유닛(40)과, 상기 변환유닛(40)에 의해 조사각이 변환된 빛을 웨이퍼(2)에 반사하는 빔 스플릿터(12)와, 상기 빔 스플릿트(12)에서 반사된 빛을 상기 웨이퍼(2)의 검사영역으로 투과시키며, 상기 웨이퍼(2)에서 반사된 회절광을 모아주는 오브젝티브 렌즈(13) 및 상기 오브젝티브 렌즈(13)에서 모아진 회전광의 이미지 정보를 검사하는 이미지센서부(20)를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a surface inspection apparatus for a semiconductor wafer includes a plurality of light source units 32, 34, 36, 38, and the light source units 32, 34, 36 that irradiate light of different wavelengths. A conversion unit 40 for horizontally converting the irradiation angle for each wavelength of light irradiated from each of the? 38 and reflecting the light whose irradiation angle is converted by the conversion unit 40 to the wafer 2. The beam splitter 12 and the objective lens 13 which transmits the light reflected by the beam split 12 to the inspection region of the wafer 2 and collects the diffracted light reflected by the wafer 2. And an image sensor unit 20 for inspecting image information of the rotation light collected by the objective lens 13.

본 발명에 의하면, 웨이퍼 막질의 종류에 따라 가장 적절한 파장의 범위를 가지는 광원을 선별적으로 사용함으로서 검사결과의 질적 저하를 방지하고 노이즈의 발생도 줄여서 검사 결과의 신뢰성을 높이는 효과를 가진다.According to the present invention, by selectively using a light source having the most suitable wavelength range according to the type of wafer film quality, it is possible to prevent the degradation of the inspection results and to reduce the occurrence of noise, thereby improving the reliability of the inspection results.

Description

반도체 웨이퍼의 표면검사장치{APPARATUS FOR INSPECTING A SURFACE OF SEMICONDUCTOR WAFER}Surface inspection apparatus for semiconductor wafers {APPARATUS FOR INSPECTING A SURFACE OF SEMICONDUCTOR WAFER}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 표면검사장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 웨이퍼 막질의 종류에 따라 가장 적절한 파장의 범위를 가지는 광원을 선별적으로 사용함으로서 검사결과의 질적 저하를 방지하고 노이즈의 발생도 줄여서 검사 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 반도체 웨이퍼의 표면검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a surface inspection apparatus of a semiconductor wafer. More specifically, the present invention is to selectively use a light source having the most suitable wavelength range according to the type of wafer film quality to prevent the degradation of the test results and to reduce the occurrence of noise to increase the reliability of the test results semiconductor wafers It relates to a surface inspection apparatus of.

일반적으로, 반도체 웨이퍼는 패턴을 형성하기 위하여 반복되는 식각공정과포토레지스크 코팅공정을 진행하게 된다.In general, a semiconductor wafer is subjected to a repeated etching process and a photoresist coating process to form a pattern.

이와 같이 반도체 웨이퍼에 패턴을 형성하는 식각공정에서 상기 패턴이 정상적으로 형성되어 있는 가를 확인하거나 또는 반도체 웨이퍼면에 존재하는 파티클 등을 검사하는 공정을 수행하게 되는데 이러한 공정을 수행하는 것이 반도체 웨이퍼의 표면검사장치이다.In the etching process of forming a pattern on the semiconductor wafer as described above, a process of confirming whether the pattern is normally formed or inspecting particles and the like present on the surface of the semiconductor wafer is performed. Device.

도 1은 종래의 기술에 따른 반도체 웨이퍼의 표면검사장치의 구성을 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a surface inspection apparatus of a semiconductor wafer according to the prior art.

도시된 바와 같이 종래의 반도체 웨이퍼 표면검사장치는 빛을 조명하는 광원부(light source)(10)와, 상기 광원부(10)에서 나오는 빛을 필터링하는 필터(11)와, 상기 필터(11)를 투과한 빛을 수직으로 웨이퍼(2)에 반사하는 빔 스플릿터(beam splitter)(12)와, 상기 빔 스플릿터(12)에서 반사된 빛을 반도체 웨이퍼(2)의 반사하고자 하는 영역으로 투과시키며, 상기 웨이퍼(2)의 검사영역에서 반사된 회절광을 모아주는 오브젝티브 렌즈(objective lens)(13) 및 상기 오브젝티브 렌즈(13)에서 모아진 회절광의 이미지 정보를 검사하는 이미지 검출 센서부(20)로 구성되어, 검사하고자 하는 영역의 이미지를 인식하고, 이 인식 영역에 이웃하는 영역을 동일한 방법으로 인식한 후, 그 차이를 인식하여 표면의 불량을 검출하게 된다.As shown in the drawing, a conventional semiconductor wafer surface inspection apparatus includes a light source 10 for illuminating light, a filter 11 for filtering light emitted from the light source 10, and a filter 11 passing through the filter 11. A beam splitter 12 that reflects light vertically onto the wafer 2, and transmits the light reflected by the beam splitter 12 to a region to be reflected of the semiconductor wafer 2, It consists of an objective lens 13 for collecting the diffracted light reflected from the inspection region of the wafer 2 and an image detection sensor unit 20 for inspecting the image information of the diffracted light collected from the objective lens 13. Then, the image of the region to be inspected is recognized, the region neighboring the recognition region is recognized in the same manner, and the difference is recognized to detect the defect of the surface.

그런데 종래의 이와 같은 반도체 웨이퍼의 표면검사장치는 하나의 램프(lamp)를 광원부(light source)로서 사용하여 웨이퍼 표면의 이미지를 이미지 검출 센서부를 통해 프로세싱(processing)하고 있으나, 웨이퍼 막질의 종류에 따라서는 검사를 할 수 없거나 검사를 하더라도 장치의 감응도(sensitivity)가 떨어지거나 노이즈(Noise)가 발생하는 경우가 발생함에 따라 그 검사 결과의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.However, the conventional surface inspection apparatus of the semiconductor wafer is processing the image of the wafer surface through the image detection sensor using a lamp as a light source, depending on the type of wafer film quality Even if the test cannot be performed or the test is performed, the sensitivity of the test result is inferior as the sensitivity of the device or the noise occurs.

따라서, 본 발명의 하나의 목적은 웨이퍼 막질의 종류에 따라 가장 적절한 파장의 범위를 가지는 광원을 선별적으로 사용함으로서 검사결과의 질적 저하를 방 지하고 노이즈의 발생도 줄여서 검사 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 반도체 웨이퍼의 표면검사장치를 제공함에 있다.Therefore, one object of the present invention is to selectively increase the reliability of the inspection results by preventing the quality of the inspection results and reducing the occurrence of noise by selectively using a light source having the most suitable wavelength range according to the type of wafer film. The present invention provides a surface inspection apparatus for a semiconductor wafer.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 표면검사장치는 각각 다른 파장의 빛을 조사하는 복수의 광원부와, 상기 광원부의 각각에서 조사된 빛의 파장별로 그 조사각을 수평으로 변환하는 변환유닛과, 상기 변환유닛에 의해 조사각이 변환된 빛을 웨이퍼에 반사하는 빔 스플릿터와, 상기 빔 스플릿트에서 반사된 빛을 상기 웨이퍼의 검사영역으로 투과시키며, 상기 웨이퍼에서 반사된 회절광을 모아주는 오브젝티브 렌즈 및 상기 오브젝티브 렌즈에서 모아진 회전광의 이미지 정보를 검사하는 이미지센서부를 포함한다.The surface inspection apparatus of the semiconductor wafer according to the present invention includes a plurality of light source units for irradiating light of different wavelengths, a conversion unit for horizontally converting the irradiation angle for each wavelength of light irradiated from each of the light source units, and the conversion unit A beam splitter for reflecting light converted by the irradiation angle to the wafer, an objective lens for transmitting the light reflected from the beam split to the inspection region of the wafer, and collecting diffracted light reflected from the wafer; It includes an image sensor unit for inspecting the image information of the rotation light collected from the objective lens.

변환유닛은 프리즘으로, 상기 광원부의 각각의 빛의 파장은 380nm ~ 780 nm 범위이며, 웨이퍼의 막질이 금속층이어서 높은 검사질을 요구할 때에는 상기 빛의 파장이 680 nm ~ 780nm인 광원부를 사용하고, 상기 웨이퍼의 막질이 질화막인 경우, 상기 빛의 파장이 480 nm ~ 580nm인 광원부를 사용하고, 상기 웨이퍼의 막질이 산화막인 경우, 상기 빛의 파장이 380 nm ~ 480nm인 광원부를 사용하고, 상기 웨이퍼의 막질이 폴리막질 또는 기타의 막질인 경우, 상기 빛의 파장이 580 nm ~ 680nm인 광원부를 사용한다.The converting unit is a prism, and the wavelength of each light of the light source unit is in the range of 380 nm to 780 nm, and when the film quality of the wafer is a metal layer and a high inspection quality is required, the light source unit having the light wavelength of 680 nm to 780 nm is used. When the film quality of the wafer is a nitride film, a light source unit having a wavelength of 480 nm to 580 nm is used, and when the film quality of the wafer is an oxide film, a light source unit having a wavelength of 380 nm to 480 nm is used. When the film quality is polyfilm or other film quality, a light source having a wavelength of 580 nm to 680 nm is used.

본 발명에 의하면, 웨이퍼 막질의 종류에 따라 가장 적절한 파장의 범위를 가지는 광원을 선별적으로 사용함으로서 검사결과의 질적 저하를 방지하고 노이즈 의 발생도 줄여서 검사 결과의 신뢰성을 높이는 효과를 가진다.According to the present invention, by selectively using a light source having the most suitable wavelength range according to the type of wafer film quality, it is possible to prevent the degradation of the inspection results and to reduce the occurrence of noise, thereby improving the reliability of the inspection results.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 웨이퍼의 표면검사장치에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. Hereinafter, an apparatus for inspecting a surface of a semiconductor wafer according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below. Those skilled in the art can implement the present invention in various other forms without departing from the technical spirit of the present invention.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 웨이퍼의 표면검사장치의 구성을타나내는 개략도이고, 도 3은 도 2의 이미지 검출 센서부의 블록도이다.FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of a surface inspection apparatus of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of the image detection sensor unit of FIG. 2.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 웨이퍼의 표면검사장치는 각각 다른 파장의 빛을 조사하는 복수의 광원부(32)(34)(36)(38)와, 상기 광원부(32)(34)(36)(38)의 각각에서 조사된 빛을 필터링하는 필터(11)와, 상기 필터(11)에서 필터링된 빛의 파장별로 그 조사각을 수평으로 변환하는 변환유닛(40)과, 상기 변환유닛(40)에 의해 조사각이 변환된 빛을 웨이퍼(2)에 수직으로 반사하는 빔 스플릿터(12)와, 상기 빔 스플릿트(12)에서 반사된 빛을 상기 웨이퍼(2)의 검사영역으로 투과시키며, 상기 웨이퍼(2)에서 반사된 회절광을 모아주는 오브젝티브 렌즈(13) 및 상기 오브젝티브 렌즈(13)에서 모아진 회절광의 이미지 정보를 검사하는 이미지 검출 센서부(20)를 포함한다.2, a surface inspection apparatus of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention includes a plurality of light source units 32, 34, 36, 38, and the light source unit 32 for irradiating light of different wavelengths. Filter 11 for filtering the light irradiated from each of the (34) (36) (38), and the conversion unit 40 for horizontally converting the irradiation angle for each wavelength of the light filtered by the filter (11) And a beam splitter 12 that reflects the light whose irradiation angle is converted by the conversion unit 40 perpendicularly to the wafer 2, and the light reflected by the beam split 12. An objective lens 13 for transmitting diffracted light reflected from the wafer 2 and an image detection sensor unit 20 for inspecting image information of the diffracted light collected from the objective lens 13. Include.

본 발명에 있어서, 변환유닛(40)으로서 프리즘을 사용하였으며, 광원부(32)(34)(36)(38)의 각각의 빛의 파장은 380nm ~ 780 nm 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 380nm이하가 자외선 영역이고, 780nm이상이 적외선 영역으로 이 영역들은 프리즘이 인식하지 못하기 때문이다.In the present invention, a prism is used as the conversion unit 40, and the wavelength of each of the light sources 32, 34, 36 and 38 is preferably in the range of 380 nm to 780 nm. This is because less than 380nm is in the ultraviolet region, and more than 780nm is in the infrared region, and these regions are not recognized by the prism.

본 발명은 표면을 검사하고자 하는 웨이퍼(2)의 막질에 따라 가장 적절한 파장의 광원부(32) ~ (38)를 선별적으로 이용하여 웨이퍼의 표면을 검사한다. 예를 들어 검사하고자 하는 웨이퍼(2)의 막질이 금속층(metal layer)인 경우, 이러한 금속층은 높은 검사질(inspection quality)를 요구한다. 따라서 금속층 막질의 경우에는 빛의 파장이 680 nm ~ 780nm인 광원부(38)를 사용하고, 웨이퍼(2)의 막질이 질화막(nitride)인 경우, 빛의 파장이 480 nm ~ 580nm인 광원부(34)를 사용하고, 웨이퍼(2)의 막질이 산화막(oxide)인 경우, 빛의 파장이 380 nm ~ 480nm인 광원부(32)를 사용한다. 이때 광원부(32)는 사용하는 파장이 380 ~ 480 nm 으로 가장 짧으므로 노이즈에 강하다. 또한 웨이퍼(2)의 막질이 폴리(poly) 막질 또는 기타의 막질인 경우, 빛의 파장이 580 nm ~ 680nm인 광원부(36)를 사용한다.According to the present invention, the surface of the wafer is selectively inspected using light source parts 32 to 38 having the most appropriate wavelengths depending on the film quality of the wafer 2 to be inspected. For example, when the film quality of the wafer 2 to be inspected is a metal layer, this metal layer requires high inspection quality. Therefore, in the case of the metal layer film quality, the light source part 38 having a wavelength of light of 680 nm to 780 nm is used, and the light source part 34 having a wavelength of light of 480 nm to 580 nm when the film quality of the wafer 2 is a nitride film. In the case where the film quality of the wafer 2 is an oxide, the light source unit 32 having a wavelength of light of 380 nm to 480 nm is used. At this time, the light source 32 has a shortest wavelength of 380 to 480 nm, and thus is resistant to noise. In addition, when the film quality of the wafer 2 is a poly film quality or other film quality, the light source part 36 whose wavelength of light is 580 nm-680 nm is used.

도 3에는 도 2의 이미지 검출 센서부의 상세 구성을 나타내고 있다. 이미지 검출 센서부(20)는 오브젝티브 렌즈(13)에서 모아진 회절광의 이미지 정보를 검사하는 TDI 센서(Time Delay Image sensor)(24)와, 회절광의 이미지 정보를 증폭하기 위하여 상기 TDI 센서(24)과 오브젝티브 렌즈(13)사이에 개제된 위상 변위기(magnitude changer)(25)와 줌 렌즈(26), 증폭된 이미지 정보를 리뷰하기 위한 리뷰 카메라로 구성된다.3 illustrates a detailed configuration of the image detection sensor unit of FIG. 2. The image detection sensor unit 20 includes a time delay image sensor 24 for inspecting image information of the diffracted light collected by the objective lens 13, and the TDI sensor 24 to amplify the image information of the diffracted light. It consists of a phase changer 25 interposed between the objective lens 13 and a zoom lens 26, and a review camera for reviewing the amplified image information.

이상과 같이 구성된 본 발명의 반도체 웨이퍼 표면검사장치는 검사하고자 하는 웨이퍼(2)의 막질에 따라 가장 적절한 파장을 가지는 광원부를 선택하고, 이 선 택된 광원부로 부터의 빛을 종래와 마찬가지로 검사하고자 하는 웨이퍼의 검사영역에 조사하여 그 이미지를 인식하고, 이 인식 영역에 이웃하는 영역을 동일한 방법으로 인식한 후, 그 차이를 인식하여 표면의 불량을 검출하게 되는 것으로, 종래에 광원의 한계로 인한 검사결과의 신뢰성 저하를 해소한다.The semiconductor wafer surface inspection apparatus of the present invention configured as described above selects a light source unit having the most suitable wavelength according to the film quality of the wafer 2 to be inspected, and the wafer to be inspected in the same manner as in the prior art by the light from the selected light source unit. The inspection area is irradiated to recognize the image, the area adjacent to this recognition area is recognized in the same way, and then the difference is detected to detect the defect of the surface. Eliminates reliability deterioration.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary knowledge in the scope of the present invention described in the claims and It will be appreciated that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the art.

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼의 표면검사장치의 구성을 나타내는 개략도이고,1 is a schematic view showing the configuration of a surface inspection apparatus of a conventional semiconductor wafer,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 웨이퍼의 표면검사장치의 구성을나타내는 개략도이고,2 is a schematic diagram showing the configuration of a surface inspection apparatus of a semiconductor wafer according to one embodiment of the present invention;

도 3은 도 1 및 도 2의 이미지 검출 센서부의 구성도이다.3 is a configuration diagram of the image detection sensor unit of FIGS. 1 and 2.

<도면의 주요부에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 광원부 11 : 필터10 light source 11 filter

12 : 빔 스플릿터 13 : 오브젝티브 렌즈12: beam splitter 13: objective lens

20 : 이미지 검출 센서부 24 : TDI 센서20: image detection sensor unit 24: TDI sensor

25 : 위상 변위기 26 : 줌 렌즈25: phase shifter 26: zoom lens

32,34,36,38 : 본 발명 광원부 40 : 변환유닛32, 34, 36, 38: light source unit 40 of the present invention: conversion unit

Claims (3)

반도체 웨이퍼의 표면검사장치로서,As a surface inspection apparatus of a semiconductor wafer, 각각 다른 파장의 빛을 조사하는 복수의 광원부와,A plurality of light source units for irradiating light of different wavelengths, 상기 광원부의 각각에서 조사된 빛의 파장별로 그 조사각을 수평으로 변환하는 변환유닛과,A conversion unit for horizontally converting an irradiation angle for each wavelength of light irradiated from each of the light source units; 상기 변환유닛에 의해 조사각이 변환된 빛을 웨이퍼에 반사하는 빔 스플릿터와,A beam splitter for reflecting the light whose radiation angle is converted by the conversion unit to the wafer; 상기 빔 스플릿트에서 반사된 빛을 상기 웨이퍼의 검사영역으로 투과시키며,상기 웨이퍼에서 반사된 회절광을 모아주는 오브젝티브 렌즈 및 An objective lens for transmitting the light reflected from the beam split to the inspection region of the wafer, and collecting the diffracted light reflected from the wafer; 상기 오브젝티브 렌즈에서 모아진 회전광의 이미지 정보를 검사하는 이미지센서부를 포함하는An image sensor unit for inspecting the image information of the rotation light collected by the objective lens 반도체 웨이퍼의 표면검사장치.Surface inspection apparatus for semiconductor wafers. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 변환유닛은 프리즘으로, 상기 광원부의 각각의 빛의 파장은 380nm ~ 780 nm 범위인 것을 특징으로 하는The conversion unit is a prism, the wavelength of each light of the light source unit is characterized in that the range of 380nm ~ 780nm 반도체 웨이퍼의 표면검사장치.Surface inspection apparatus for semiconductor wafers. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 웨이퍼의 막질이 금속층이어서 높은 검사질을 요구할 때에는 상기 빛의 파장이 680 nm ~ 780nm인 광원부를 사용하고,When the film quality of the wafer is a metal layer and a high inspection quality is required, a light source having a wavelength of 680 nm to 780 nm is used. 상기 웨이퍼의 막질이 질화막인 경우, 상기 빛의 파장이 480 nm ~ 580nm인 광원부를 사용하고,When the film quality of the wafer is a nitride film, a light source having a wavelength of 480 nm to 580 nm is used, 상기 웨이퍼의 막질이 산화막인 경우, 상기 빛의 파장이 380 nm ~ 480nm인 광원부를 사용하며,When the film quality of the wafer is an oxide film, a light source having a wavelength of 380 nm to 480 nm is used, 상기 웨이퍼의 막질이 폴리 막질 또는 기타의 막질인 경우, 상기 빛의 파장이 580 nm ~ 680nm인 광원부를 사용하는 것을 특징으로 하는When the film quality of the wafer is poly film quality or other film quality, a light source having a wavelength of 580 nm to 680 nm is used. 반도체 웨이퍼의 표면검사장치.Surface inspection apparatus for semiconductor wafers.
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Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20081230

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid