KR20080098811A

KR20080098811A - Surface measurement apparatus

Info

Publication number: KR20080098811A
Application number: KR1020070044143A
Authority: KR
Inventors: 김택겸; 김배균; 김홍기; 박준식; 이창윤; 강동훈; 홍상수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2008-11-12
Also published as: KR100878425B1

Abstract

The precision is improved even when measuring the large area to be the superhigh speed. The surface measurement apparatus in which the measurement of three dimensional shape is possible can be provided. The light source is for irradiating the laser beam(L). A rotating reflection mirror is for irradiating the laser beam on one-way. The first optical system(214) receives the laser beam from the rotating reflection mirror and scan the measurement object. The beam(Ls) is reflected to the rotating reflection mirror. The second optical system(215) have the fixed beam path. One or more reflected beam detection unit detects the beam reflected with the rotating reflection mirror.

Description

SURFACE MEASUREMENT APPARATUS

도 1은 종래 기술에 따른 표면 측정 장치를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic view for explaining a surface measuring apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 표면 측정 장치를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing a surface measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 실시 형태에서 에프쎄타 렌즈가 추가된 구성을 갖는 표면 측정 장치를 나타내는 개략도이다.3 is a schematic view showing a surface measuring apparatus having a configuration in which an ftheta lens is added in the embodiment of FIG. 2.

도 4는 도 3의 실시 형태에서 반사빔 검출부가 2개인 표면 측정 장치를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating a surface measuring apparatus having two reflection beam detection units in the embodiment of FIG. 3.

도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 표면 측정 장치를 나타내는 개략도이다.5 is a schematic view showing a surface measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

201 : 갈바노 미러 501 : 폴리곤 미러201: galvano mirror 501: polygon mirror

202,205 : 릴레이 렌즈군 203,204 : 반사미러202,205: Relay lens group 203,204: Reflective mirror

206 : 웨이퍼 207 : 산란빔 검출부206: wafer 207: scattering beam detection unit

208 : 집광렌즈 209 : 반사빔 검출부208: condenser lens 209: reflected beam detector

210a, 210b : 제1 및 제2 에프쎄타 렌즈 211 : 빔스플리터210a and 210b: first and second f-theta lenses 211: beam splitter

214,215 : 제1 및 제2 광학계 212 : 위치신호 검출부214, 215: first and second optical system 212: position signal detector

213 : 반사광량 검출부213: reflected light amount detector

본 발명은 웨이퍼 표면의 이물 등을 측정하기 위한 표면 측정 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 빔 스캔 방식을 사용함으로써 측정속도 및 정밀도가 향상된 표면 측정 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface measuring apparatus for measuring foreign matters on the surface of a wafer, and more particularly, to a surface measuring apparatus having improved measurement speed and precision by using a beam scan method.

일반적으로 반도체 집적회로는 웨이퍼 상에 포토 리소그래피 공정 등에 따라서 회로를 형성하는 방식으로 제조된다. 이 경우, 웨이퍼 상에 다수의 동일한 집적회로가 배치되며, 그것들을 분리하여 개개의 집적 회로 칩이 제조된다.In general, semiconductor integrated circuits are manufactured by forming circuits on a wafer in accordance with photolithography processes or the like. In this case, a plurality of identical integrated circuits are arranged on the wafer, and the individual integrated circuit chips are manufactured by separating them.

이러한 반도체 집적회로에서 웨이퍼 상에 이물 등이 존재한다면, 이물 등이 존재하는 부분에 형성되는 회로 패턴에 결함이 생기기 쉬우며, 이에 따라, 해당 집적 회로의 사용이 불가능해지게 될 수 있다. 그 결과 한 장의 웨이퍼로부터 얻을 수 있는 집적회로의 수가 감소하고 수율 저하를 초래한다. If foreign matters or the like exist on the wafer in such a semiconductor integrated circuit, defects are likely to occur in the circuit pattern formed in the portion where the foreign matters and the like exist, and thus, the use of the integrated circuit may become impossible. As a result, the number of integrated circuits that can be obtained from a single wafer is reduced and yield is lowered.

반도체 집적회로 이외도 마이크로미터 크기의 이물이나 결함이 불량의 원인이 되는 첨단 소재는 디스플레이용 유리와 기판회로 소재 등을 예로 들 수 있다.In addition to semiconductor integrated circuits, advanced materials for which micrometer-sized foreign substances or defects cause defects include glass for display and substrate circuit materials.

따라서, 이러한 이물이나 결함을 측정 및 검사할 수 있는 장비가 요구된다. Therefore, there is a need for equipment capable of measuring and inspecting such foreign objects or defects.

일반적으로 웨이퍼 상의 이물이나 결함을 측정하는 방법으로는 웨이퍼 표면에 레이저를 집광하고 그 집광점으로부터 흩어지는 산란 빛을 수광하고 그 신호로부터 이물 등을 검출하는 방법이 사용되고 있다. In general, as a method of measuring a foreign material or a defect on a wafer, a laser is focused on the wafer surface, a scattered light scattered from the light collecting point, and a foreign material or the like is detected from the signal.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 표면 측정 장치(10)는 레이저빔(L)을 출사하는 광원, 웨이퍼 등의 측정대상물(11), 제1 및 제2 빔 검출부(12,13)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the surface measuring apparatus 10 according to the related art includes a measurement object 11, such as a light source and a wafer that emit a laser beam L, and first and second beam detectors 12 and 13. It is configured by.

이 경우, 상기 제1 빔 검출부(12)는 상기 웨이퍼(11)로부터 산란됨 빔(Ls)를 검출한다. 즉, 상기 웨이퍼(11) 상의 집광 점으로부터의 산란 되는 빛을 렌즈를 이용하여 광전 변환기에 해당하는 제1 빔 검출부(12)에 수집되는 것이다. 산란 되는 빛을 수집한 상기 제1 빔 검출부는 레이저빔(L)이 이물 등에 의해 산란된 빔의 강도에 따르는 펄스모양의 신호를 출력하고, 그 신호출력의 크기에 따라서 이물 물체의 크기를 판단할 수 있다.In this case, the first beam detector 12 detects the scattered beam Ls from the wafer 11. That is, the light scattered from the light collecting point on the wafer 11 is collected by the first beam detector 12 corresponding to the photoelectric converter using a lens. The first beam detector which collects the scattered light outputs a pulse-shaped signal according to the intensity of the beam scattered by the laser beam L by the foreign material, and determines the size of the foreign object according to the magnitude of the signal output. Can be.

또한, 상기 제2 빔 검출부(13)는 상기 웨어퍼(11)에 의해 반사된 빔(Lr)을 검출한다.In addition, the second beam detector 13 detects the beam Lr reflected by the wafer 11.

이와 같이, 상기 표면 측정 장치(10)는 산란빔과 반사빔에 의한 신호를 모두 검출함으로써, 웨이퍼(11) 상의 이물의 존재 유무와 이물의 크기를 측정하고, 나아가 반사되는 빔의 각도를 측정하여 3차원 형상을 측정할 수 있다. As described above, the surface measuring apparatus 10 detects both signals by the scattering beam and the reflection beam, thereby measuring the presence or absence of foreign matter on the wafer 11 and the size of the foreign matter, and further measuring the angle of the reflected beam. Three-dimensional shape can be measured.

그러나, 일반적으로 상기 표면 측정 장치(10)는 제1 및 제2 빔 검출 부(12,13) 등의 광학적인 구성 요소들은 고정되며 웨이퍼(11)가 배치된 스테이지(미도시)가 이송되는 방식이다. However, in general, the surface measuring apparatus 10 is a method in which optical components such as the first and second beam detectors 12 and 13 are fixed and a stage (not shown) in which the wafer 11 is disposed is transferred. to be.

이러한 스테이지 이송방식은 측정속도가 매우 느린 것이 단점으로 지적될 수 있으며, 나아가, 스테이지가 이동함에 따라 산란 및 반사되는 빔의 경로도 변화되므로 빔 검출부 역시 같은 방식으로 이동시켜야 하는 문제가 있다.This stage transfer method can be pointed out as a disadvantage that the measurement speed is very slow, and furthermore, because the path of the scattered and reflected beam changes as the stage moves, there is a problem that the beam detector must move in the same manner.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 빔 스캔 방식을 사용함으로써 대면적을 초고속으로 측정할 수 있으면서도 정밀도가 향상되며, 나아가, 3차원 형상의 측정이 가능한 표면 측정 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to measure a large area at a high speed by using a beam scan method, while improving accuracy, and furthermore, a surface measuring apparatus capable of measuring a three-dimensional shape. To provide.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

레이저빔을 출사하는 광원과, 상기 레이저빔을 일 방향에 주사하는 회전반사미러와, 상기 회전반사미러에 의해 주사된 레이저빔을 받아 측정대상물에 주사하는 제1 광학계와, 상기 주사된 레이저빔 중 상기 측정대상물에 의해 반사된 빔을 상기 회전반사미러에 제공하며, 상기 회전반사미러에 제공된 빔이 상기 회전반사미러에 의해 반사되어 일정한 빔 경로를 갖도록 구성된 제2 광학계 및 상기 제2 광학계로부터 제공되어 상기 회전반사미러에 의해 반사된 빔을 검출하기 위한 적어도 하나 의 반사빔 검출부를 포함하는 표면 측정 장치를 제공한다.A light source for emitting a laser beam, a rotating reflection mirror that scans the laser beam in one direction, a first optical system that receives the laser beam scanned by the rotating reflection mirror, and scans the laser beam to a measurement object; A second optical system and a second optical system configured to provide a beam reflected by the measurement object to the rotating reflection mirror, and the beam provided on the rotating reflection mirror is reflected by the rotating reflection mirror to have a constant beam path The present invention provides a surface measuring apparatus including at least one reflected beam detector for detecting a beam reflected by the rotating reflection mirror.

추가적으로, 상기 반사빔 검출부는 제1 및 제2 반사빔 검출부를 포함하며, 상기 회전반사미러에서 반사되어 상기 반사빔 검출부를 향하는 빔을 분할하여 상기 제1 및 제2 반사빔 검출부에 각각 제공하는 빔스플리터를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 반사빔 검출부는 위치신호 검출부이며, 상기 제2 반사빔 검출부는 반사광량 검출부인 것이 바람직하다.Additionally, the reflected beam detector includes first and second reflected beam detectors, and splits a beam reflected from the rotating reflection mirror toward the reflective beam detector and provides the beams to the first and second reflected beam detectors, respectively. It may further include a splitter. In this case, the first reflected beam detector is a position signal detector, and the second reflected beam detector is a reflected light amount detector.

또한, 상기 빔스플리터는 빔 투과율은 50%인 것일 수 있다.In addition, the beam splitter may have a beam transmittance of 50%.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2 광학계는 각각 릴레이 렌즈군 및 반사미러를 포함할 수 있다.Preferably, the first and second optical systems may include a relay lens group and a reflection mirror, respectively.

한편, 상기 회전반사미러는 상기 레이저빔이 입사하는 제1 반사면과 상기 제2 광학계를 거쳐 되돌아온 빔이 입사하는 제2 반사면을 갖는 것일 수 있다.The rotation reflecting mirror may have a first reflecting surface through which the laser beam is incident and a second reflecting surface through which the beam returned through the second optical system is incident.

구체적으로는, 상기 회전반사미러는 갈바노 미러일 수 있으며, 또한, 폴리곤 미러일 수도 있다.Specifically, the rotation reflecting mirror may be a galvano mirror, and may also be a polygon mirror.

2차원 빔 주사 효과를 위해서, 상기 레이저빔이 측정대상물에 주사되는 방향과 다른 방향으로 상기 측정대상물을 이동시키기 위한 스테이지를 더 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 상기 스테이지의 이동방향은 상기 레이저빔이 측정대상물에 주사되는 방향과 수직인 것일 수 있다.For the two-dimensional beam scanning effect, the laser beam may further include a stage for moving the measurement object in a direction different from the direction in which it is scanned to the measurement object, more preferably, the moving direction of the stage is the laser The beam may be perpendicular to the direction in which the beam is scanned onto the measurement object.

추가적인 구성요소로서, 상기 표면 측정 장치는, 상기 제1 광학계와 측정대상물 사이의 빔 경로 상에 배치된 제1 에프쎄타 렌즈 및 상기 측정대상물과 제2 광학계 사이의 빔 경로 상에 배치된 제2 에프쎄타 렌즈를 더 포함할 수 있다.As an additional component, the surface measuring apparatus may include a first f-theta lens disposed on a beam path between the first optical system and a measurement object and a second f disposed on a beam path between the measurement object and the second optical system. Theta lens may further include.

한편, 상기 측정대상물 상에 배치되며, 상기 측정대상물로부터 산란된 빔을 검출하기 위한 산란빔 검출부를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 추가적으로, 상기 측정대상물로부터 산란된 빔을 집광하여 상기 산란빔 검출부에 제공하는 집광렌즈를 더 포함할 수 있다.On the other hand, disposed on the measurement object, may further include a scattering beam detector for detecting the scattered beam from the measurement object, in this case, additionally, by condensing the beam scattered from the measurement object to the scattering beam detector It may further include a condenser lens provided in.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 표면 측정 장치는 레이저빔(L)을 출 사하는 광원과 갈바노 미러(201), 제1 및 제2 광학계(214, 215), 제1 및 제2 에프세타(F-theta) 렌즈(210a, 210b), 산란빔 검출부(207) 및 반사빔 검출부(209)를 갖추어 구성된다.Referring to FIG. 2, the surface measuring apparatus according to the present embodiment includes a light source for emitting a laser beam L, a galvano mirror 201, first and second optical systems 214 and 215, and first and second devices. F-theta lenses 210a and 210b, scattered beam detector 207, and reflected beam detector 209 are provided.

이 경우, 표면 측정의 대상이 되는 웨이퍼(206) 등의 측정대상물은 미도시된 이동가능한 스테이지 상에 배치된다.In this case, a measurement object such as a wafer 206 to be subjected to surface measurement is disposed on a movable stage not shown.

이하, 상기 표면 측정 장치의 구성 요소들을 상세히 설명한다.Hereinafter, the components of the surface measuring apparatus will be described in detail.

상기 갈바노 미러(201)는 회전부(201a)와 반사부(201b)로 구성되며, 광원에서 출사된 레이저빔(L)을 일 방향을 따라 주사하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 갈바노 미러(201)는 모터 등의 회전부(201a)에 의해 반사부(201b)가 회전축을 따라 회전됨으로써 반사부(201b)에 입사된 상기 레이저빔(L)의 반사 경로가 달라지는 것이다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반사부(201b)가 회전함에 따라, 상기 레이저빔(L)은 반사 경로는 L1에서 L2, 다시 L2에서 L3로 변화된다. 또한, 상기 경로 변화는 연속적이므로, 상기 반사빔들(L1, L2, L3) 사이에는 도시되지 않은 무수히 많은 빔들이 존재한다. 따라서, 본 실시 형태에서 주사된 빔의 거동과 관련하여 상기 반사빔(L1, L2, L3)을 기준으로 설명하고 있으나, 이러한 거동은 도시되지 않은 다른 빔들에 대해서도 적용될 수 있다.The galvano mirror 201 includes a rotating unit 201a and a reflecting unit 201b, and performs a function of scanning the laser beam L emitted from the light source along one direction. That is, in the galvano mirror 201, the reflection path of the laser beam L incident on the reflection part 201b is changed by rotating the reflection part 201b along the rotation axis by the rotation part 201a such as a motor. . Specifically, as shown in FIG. 2, as the reflector 201b rotates, the laser beam L changes its reflection path from L1 to L2 and again from L2 to L3. In addition, since the path change is continuous, there are countless beams not shown between the reflected beams L1, L2, and L3. Therefore, in the present embodiment, the reflection beams L1, L2, and L3 are described with reference to the behavior of the scanned beam, but this behavior can be applied to other beams not shown.

한편, 본 실시 형태에서는 빔의 주사 수단으로서 갈바노 미러를 채용하였으나, 실시 형태에 따라, 후술할 바와 같이, 폴리곤 미러 등의 다른 구조의 회전반사미러가 채용될 수 있다. In the present embodiment, a galvano mirror is employed as the beam scanning means. However, according to the embodiment, as described later, a rotation reflecting mirror of another structure such as a polygon mirror may be employed.

상기 갈바노 미러(201)에 의해 주사된 레이저빔들(L1, L2, L3)은 제1 광학계(214)에 의해 빔 경로가 조정되어 상기 웨이퍼(206)에 주사된다.The laser beams L1, L2, and L3 scanned by the galvano mirror 201 are adjusted to a beam path by the first optical system 214 and are scanned onto the wafer 206.

상기 제1 광학계(214)는 릴레이 렌즈군(202)과 반사미러(203)를 포함하는 구조이다. 이 경우, 상기 릴레이 렌즈군(202)은 상기 갈바노 미러(201)에서 반사된 빔들의 초점이 상기 반사미러(203)의 반사면 상에 소정의 직선을 형성하도록 하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개 또는 3개 이상의 렌즈가 조합된 구조일 수 있다. The first optical system 214 has a structure including a relay lens group 202 and a reflection mirror 203. In this case, the relay lens group 202 causes the focal point of the beams reflected by the galvano mirror 201 to form a predetermined straight line on the reflection surface of the reflection mirror 203, as shown in FIG. 2. Likewise, two or three or more lenses may be combined.

상기 반사미러(203)는 상기 릴레이렌즈군(202)을 거친 빔을 반사시켜 상기 웨이퍼(206)에 주사한다.The reflection mirror 203 reflects the beam passing through the relay lens group 202 to scan the wafer 206.

다만, 상기 제1 광학계(214)는 상기 갈바노 미러(201)에서 빔을 제공받아 상기 웨이퍼(206)에 주사할 수 있다면 본 실시 형태와 다르게 광학요소들이 채택 및 배치된 형태일 수 있다.However, if the first optical system 214 can receive the beam from the galvano mirror 201 and scan the wafer 206, the first optical system 214 may have a form in which optical elements are adopted and arranged differently from the present embodiment.

이어서, 상기 제1 광학계(214)를 거친 빔은 상기 웨이퍼(206)에 주사되며, 상기 웨이퍼(206) 표면의 형상에 따라 산란 또는 반사된다.Subsequently, the beam passing through the first optical system 214 is scanned onto the wafer 206 and scattered or reflected depending on the shape of the surface of the wafer 206.

우선, 상기 웨이퍼(206) 표면에서 산란된 빔(Ls)은 산란빔 검출부(207)에 입사된다. 본 실시 형태에서, 상기 산란빔 검출부(207)는 상기 웨이퍼(206) 상에 배치되며, 광신호를 전류신호로 변환하여 이를 해석함으로써 상기 웨이퍼(206)의 위치 등을 판단할 수 있으며, 후술할 반사빔 검출부(209)의 출력을 보정하는데 이용될 수 있다. 즉, 상기 산란빔 검출부(207)는 상기 웨이퍼(206)로부터 산란된 빔, 즉, 표면에 존재하는 이물 등에 의해 난반사된 잡음 신호(Ls)를 검출하기 위한 것이다. 상기 웨이퍼(206) 표면에서 빔이 주사되는 과정에서 이물이나 흠집 등이 없는 경우에는 대부분의 빔은 산란되지 않고 반사되어 후술할 반사빔 검출기(209)에 수광되나, 이물 등이 존재하는 경우에는 순간적으로 산란빔(Ls)의 강도가 증가되며, 이러한 신호와 반사된 빔을 함께 분석하여 이물이 존재하는 위치나 이물의 크기 등을 알아낼 수 있다.First, the beam Ls scattered from the surface of the wafer 206 is incident on the scattering beam detector 207. In the present embodiment, the scattering beam detection unit 207 is disposed on the wafer 206, and the position of the wafer 206 can be determined by converting an optical signal into a current signal and analyzing it, which will be described later. It may be used to correct the output of the reflected beam detector 209. That is, the scattering beam detector 207 is for detecting the noise signal Ls diffusely reflected by the beam scattered from the wafer 206, that is, foreign matter present on the surface. When there is no foreign material or scratches in the process of scanning the beam on the wafer 206 surface, most of the beam is reflected without being scattered and received by the reflective beam detector 209 which will be described later. As a result, the intensity of the scattering beam Ls is increased, and the signal and the reflected beam may be analyzed together to determine the location of the foreign material or the size of the foreign material.

덧붙여, 본 실시 형태와 같이, 검출하고자 하는 산란 빔(Ls)을 집광하여 산란빔 검출부(207)에 제공하도록 상기 산란빔 검출부(207)와 웨이퍼(206) 사이에 집광렌즈(208)를 배치할 수 있다.In addition, as in the present embodiment, a condenser lens 208 is disposed between the scattered beam detector 207 and the wafer 206 so as to focus the scattered beam Ls to be detected and provide the scattered beam detector 207. Can be.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 웨이퍼(206)는 이동이 가능한 스테이지 상에 배치됨으로써, 2차원에 대하여 빔이 주사되는 효과를 볼 수 있다. 즉, 종래 기술에 따른 표면 측정 장치에서는, 레이저빔을 고정하고 웨이퍼를 좌우로 이동하는 방식이나, 본 실시 형태에 따른 표면 측정 장치는, 고정된 한 점(0차원)에 입사된 레이저빔(L)이 상기 갈바노 미러(201)에 의해 1차원으로 주사될 수 있으며, 나아가, 상기 웨이퍼(206)가 빔이 주사되는 방향과 다른 방향으로 이동함으로써, 보다 용이하게 2차원 빔 주사 효과를 볼 수 있는 것이다.On the other hand, as described above, the wafer 206 is disposed on the movable stage, it can be seen that the beam is scanned in two dimensions. That is, in the surface measuring apparatus according to the prior art, the method of fixing the laser beam and moving the wafer from side to side, but the surface measuring apparatus according to the present embodiment, the laser beam (L) incident at a fixed point (0 dimension) ) Can be scanned in one dimension by the galvano mirror 201, and furthermore, the wafer 206 is moved in a direction different from the direction in which the beam is scanned, thereby making it easier to see the two-dimensional beam scanning effect. It is.

이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(206)는 레이저빔이 주사되는 방향에 수직으로 이동하는 것이 빔 주사 효율 측면에서 가장 바람직하나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 2차원의 빔 주사 효과를 보일 수 있는 다른 이동 방향 이 선택될 수도 있다.In this case, as shown in FIG. 2, the wafer 206 is most preferably moved in a direction perpendicular to the direction in which the laser beam is scanned. However, the present invention is not limited thereto. Another direction of movement may be chosen which may have an injection effect.

상술한 바와 같이, 상기 산란빔 검출부(207)에 의해 상기 웨이퍼(206)에서 산란됨 빔(Ls)의 신호를 측정함과 아울러, 본 실시 형태에 따른 표면 측정 장치는 상기 웨이퍼(206)에 의해 반사된 빔을 검출한다.As described above, the scattering beam detection unit 207 measures the signal of the beam Ls scattered from the wafer 206, and the surface measuring apparatus according to the present embodiment uses the wafer 206. Detects the reflected beam.

이를 위해, 상기 주사 빔 중 상기 웨이퍼(206)에서 반사된 빔은 제2 광학계(215)를 향하여 진행한다. 상기 제2 광학계(215)는 상기 제1 광학계(214)와 대칭적인 구조로서, 제1 광학계(214)와 마찬가지로 반사미러(204)와 릴레이렌즈군(205)를 포함하여 구성된다.To this end, the beam reflected from the wafer 206 of the scanning beam travels toward the second optical system 215. The second optical system 215 has a symmetrical structure with the first optical system 214 and includes a reflection mirror 204 and a relay lens group 205 like the first optical system 214.

상기 웨이퍼(206)에서 산란되지 않고 반사된 빔들은 상기 반사미러(204)의 반사면 상에 일정한 직선을 형성하도록 초점이 위치된다. 이에 따라, 상기 반사된 빔들은 상기 반사미러(204)에 의해 상기 릴레이렌즈군(205)에 제공되며, 상기 릴레이렌즈군(205)에 의해 상기 갈바노 미러(201)로 되돌아오게 된다. 따라서, 상기 릴레이렌즈군(205)은 제1 광학계에 포함된 릴레이렌즈군(202)과 동일한 구조가 채택되며 수행하는 기능도 동일할 수 있다.Non-scattered and reflected beams at the wafer 206 are focused to form a constant straight line on the reflective surface of the reflective mirror 204. Accordingly, the reflected beams are provided to the relay lens group 205 by the reflection mirror 204 and returned to the galvano mirror 201 by the relay lens group 205. Accordingly, the relay lens group 205 may have the same structure as that of the relay lens group 202 included in the first optical system and perform the same function.

한편, 상기 웨이퍼(206)에서 반사된 빔들의 초점 위치를 상기 반사미러(204)의 일정한 직선을 형성하도록 하는 것은, 상기 제1 광학계(214)와 반사미러(204)의 배치 구조를 조정함으로써 가능할 수 있다.Meanwhile, it is possible to adjust the arrangement of the first optical system 214 and the reflecting mirror 204 to form a constant straight line of the reflecting mirror 204 with the focal position of the beams reflected from the wafer 206. Can be.

상기 제2 광학계(215)를 거쳐 상기 갈바노 미러(201)로 되돌아 온 빔은 반사 부(201b)에 의해 다시 반사되어 반사빔 검출부(209)로 입사된다. 구체적으로 상기 갈바노 미러(201)로 되돌아 온 빔은 상기 레이저빔(L)의 입사면과 반대면으로 입사된다. 이 경우, 상기 반사부(201b)에서 반사된 빔(Lr)은 시간의 경과에도 불구하고 일정한 빔 경로를 갖는다. 즉, 서로 다른 빔 경로를 가지고 상기 웨이퍼(206)에 주사되어 반사부(201b)로 되돌아 온 빔들(L1, L2, L3)은 상기 반사부(201b)에 의해 반사되는 경우 동일한 경로로 상기 반사빔 검출부(209)에 입사될 수 있으며, 이는 상기 제2 광학계(215)의 배치 구조를 조정함으로써 가능하다.The beam returned to the galvano mirror 201 through the second optical system 215 is reflected by the reflecting unit 201b and is incident to the reflecting beam detector 209. Specifically, the beam returned to the galvano mirror 201 is incident on the surface opposite to the incident surface of the laser beam (L). In this case, the beam Lr reflected by the reflector 201b has a constant beam path despite the passage of time. That is, the beams L1, L2, and L3 scanned on the wafer 206 having different beam paths and returned to the reflector 201b are reflected by the reflector 201b to reflect the beams in the same path. The detector 209 may be incident to the detector 209 by adjusting the arrangement of the second optical system 215.

상술한 바와 같이, 상기 표면 측정 장치는 상기 갈바노 미러(201)가 회전하여 빔의 경로가 연속적으로 변화되며, 이에 따라, 상기 웨이퍼(206)를 거쳐 상기 갈바노 미러(201)에 재차 입사되는 빔의 경로 역시 연속적으로 변화된다. As described above, in the surface measuring apparatus, the galvano mirror 201 is rotated so that the beam path is continuously changed. Accordingly, the surface measuring apparatus is incident again to the galvano mirror 201 through the wafer 206. The path of the beam also changes continuously.

그러나, 상기 갈바노 미러(201)가 회전되어 상기 레이저빔(L)의 입사각이 변화됨과 동시에 반대편 반사면으로 되돌아 온 빔의 입사각도 반대 방향으로 같은 크기 만큼 변화된다. 따라서, 상기 갈바노 미러(201)에 의해 재차 반사된 빔(Lr)의 경로는 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 본 실시 형태에 따르면, 검출용으로 사용될 반사빔의 경로를 일정하게 유지할 수 있으므로, 반사빔 검출부(209)를 이동시킬 필요가 없다. 또한, 도 4에 도시된 실시 형태에서 설명할 바와 같이, 검출용으로 사용될 반사빔의 경로가 일정하다면, 이를 분할함으로써 복수의 검출부를 통하여 다양한 신호를 분석할 수 있다. 이에 따라, 복수의 검출부를 적절히 배치한다면 보다 정밀한 표면 상태의 측정이 가능하며, 나아가, 3차원의 입체적인 정보까지 얻어낼 수 있다. 이에 관한 보다 자세한 사항은 후술한다.However, as the galvano mirror 201 is rotated to change the incident angle of the laser beam L, the incident angle of the beam returned to the opposite reflective surface is also changed by the same amount in the opposite direction. Therefore, the path of the beam Lr reflected again by the galvano mirror 201 may be kept constant. Accordingly, according to this embodiment, since the path of the reflection beam to be used for detection can be kept constant, there is no need to move the reflection beam detection unit 209. In addition, as will be described in the embodiment shown in FIG. 4, if the path of the reflection beam to be used for detection is constant, various signals can be analyzed through the plurality of detection units by dividing them. Accordingly, if a plurality of detection units are properly disposed, more accurate surface state can be measured, and further, three-dimensional three-dimensional information can be obtained. More details on this will be described later.

한편, 상기 빔(Lr)을 검출하는 상기 반사빔 검출부(209)는 상기 산란빔 검출부(207)와 같이 광신호를 전기신호로 변환하여 이를 분석한다. 이와 같이, 상기 반사빔 검출부(209)와 산란빔 검출부(207)의 신호를 함께 분석함으로써 정밀하게 표면을 측정할 수 있다.Meanwhile, the reflected beam detector 209 detecting the beam Lr converts an optical signal into an electrical signal like the scattered beam detector 207 and analyzes it. As described above, the surface of the reflective beam detector 209 and the scattered beam detector 207 may be analyzed together.

본 실시 형태에서는, 상기 갈바노 미러(201)가 두 개의 반사면을 갖는 경우로서 상기 갈바노 미러(201)로 되돌아 온 빔의 입사면이 레이저빔(L)이 처음 입사되는 면의 반대면인 경우를 설명하였다. 대부분의 경우 본 실시 형태와 같은 구조일 것이나, 실시 형태에 따라서는 상기 갈바노 미러(201)로 되돌아 온 빔이 처음 입사되는 면과 동일한 면일 수도 있다. 즉, 필요에 따라서는, 상기 제2 광학계(215)의 구조를 조정하여 처음 입사되는 빔과 되돌아 온 빔의 입사면을 동일하게 할 수 있으며, 이 경우에는 상기 갈바노 미러(201)가 1개의 반사면 만을 가져도 본 실시 형태와 유사하게 표면 측정 기능을 수행할 수 있다. 나아가, 레이저빔(L)을 출사하는 광원과 반사빔 검출부(209) 같은 측에 배치될 수 있을 것이다.In this embodiment, the galvano mirror 201 has two reflective surfaces, and the incident surface of the beam returned to the galvano mirror 201 is the opposite surface to the surface where the laser beam L is first incident. The case was explained. In most cases, the structure will be the same as that of the present embodiment, but depending on the embodiment, the beam returned to the galvano mirror 201 may be the same surface as the first incident surface. That is, if necessary, the structure of the second optical system 215 can be adjusted to make the incident surface of the first incident beam and the returned beam the same. In this case, the galvano mirror 201 has one The surface measuring function can be performed similarly to this embodiment only by having a reflective surface. Furthermore, the light source emitting the laser beam L and the reflected beam detector 209 may be disposed on the same side.

이어, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다.Next, with reference to FIG. 3, 2nd Embodiment of this invention is described.

도 3에 도시된 표면 측정 장치는 도 2의 표면 측정 장치에서 제1 및 제2 에프세타(F-Theta) 렌즈(210a, 210b)가 추가된 구조이다. 따라서, 동일 번호로 표시된 구성 요소들은 도 2의 경우와 동일한 것으로 이해될 수 있다.The surface measuring apparatus shown in FIG. 3 has a structure in which first and second F-Theta lenses 210a and 210b are added to the surface measuring apparatus of FIG. 2. Therefore, the components denoted by the same numerals may be understood to be the same as in the case of FIG.

다만, 도 2의 실시 형태와는 달리, 제1 및 제2 광학계(214, 215)의 배치 구조를 조정하여 상기 제1 릴레이 렌즈군(202)을 거친 빔들과 상기 웨이퍼(206)에서 반사된 빔들의 초점을 각각 두 반사미러(204, 205)의 일정한 영역에 위치시킬 수 있다.However, unlike the embodiment of FIG. 2, the beams passing through the first relay lens group 202 and the beams reflected from the wafer 206 are adjusted by adjusting the arrangement of the first and second optical systems 214 and 215. These focal points can be positioned in a constant area of the two reflecting mirrors 204 and 205, respectively.

상기 제1 에프쎄타 렌즈(210a)는 상기 제1 광학계(214)와 웨이퍼(206) 사이의 빔 경로 상에 배치되며, 상기 제2 제1 에프쎄타 렌즈(201b)는 상기 웨이퍼(206)와 제2 광학계(215) 사이의 빔 경로 상에 배치된다.The first f-theta lens 210a is disposed on a beam path between the first optical system 214 and the wafer 206, and the second first-f-theta lens 201b is formed of the wafer 206 and the first. It is disposed on the beam path between the two optical system (215).

상기 제1 및 제2 에프쎄타 렌즈(210a, 210b)는 서로 동일한 구조를 갖는 렌즈가 채용될 수 있으며, 각각, 빔 주사 방향 및 입사각을 일정하게 유지하도록 하는 기능과 반사된 주사 빔의 초점을 상기 제2 광학계의 반사미러(204) 상의 일정한 영역에 위치시키는 기능을 수행할 수 있다.As the first and second f-theta lenses 210a and 210b, lenses having the same structure may be employed, and the first and second f-theta lenses 210a and 210b may have a function of maintaining a constant beam scanning direction and incident angle and focusing the reflected scan beam. A function of positioning a predetermined area on the reflective mirror 204 of the second optical system may be performed.

따라서, 상기 제1 및 제2 에프쎄타 렌즈(210a, 210b)를 채용함에 따라 도 2의 실시 형태에 비하여 보다 정밀하게 표면을 측정할 수 있다.Therefore, as the first and second f-theta lenses 210a and 210b are employed, the surface can be measured more precisely than in the embodiment of FIG. 2.

도 4에 도시된 표면 측정 장치는 도 3의 표면 측정 장치에서 빔스플리터(211)가 추가되며, 2개의 반사빔 검출부(212, 213)가 채용된 형태이다. 따라서, 동일 번호로 표시된 구성 요소들은 도 3의 경우와 동일한 것으로 이해될 수 있다.In the surface measuring apparatus of FIG. 4, the beam splitter 211 is added to the surface measuring apparatus of FIG. 3, and two reflection beam detectors 212 and 213 are employed. Therefore, the components denoted by the same numerals may be understood to be the same as in the case of FIG.

본 실시 형태에 따른 표면 측정 장치는 상기 갈바노 미러(201)에 되돌아 온 빔이 반사된 후, 상기 빔스플리터(211)에 의해 분할되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 상기 빔스플리터(11)의 광투과율은 50%일 수 있으며, 각각의 검출부의 필요한 빔의 강도에 따라 광투과율은 적절히 조절될 수 있다.The surface measuring apparatus according to the present embodiment is characterized by being split by the beam splitter 211 after the beam returned to the galvano mirror 201 is reflected. In this case, the light transmittance of the beam splitter 11 may be 50%, and the light transmittance may be appropriately adjusted according to the required beam intensity of each detector.

상기와 같이 분할된 빔은 각각 위치신호 검출부(212)와 반사광량 검출부(213)에 수광되며, 이 경우, 상기 두 검출부(212, 213)의 위치는 서로 바뀔 수도 있다.The divided beams are received by the position signal detector 212 and the reflected light amount detector 213, respectively. In this case, the positions of the two detectors 212 and 213 may be interchanged.

상기 위치신호 검출부(PSD, 212)를 이용하여 반사된 빔 각도의 변화를 측정할 수 있으며, 이러한 측정값을 토대로 삼각측정법으로써 3차원 형상의 측정이 가능하다.The change in the reflected beam angle may be measured using the position signal detector PSD, and a three-dimensional shape may be measured by a triangulation method based on the measured values.

이에 따라, 모폴로지(morphology) 변화에 따른 3차원 형상을 측정할 수 있다. 또한, 상기 반사광량 검출부(213)는 도 2의 실시 형태에서 설명한 반사빔 검출부(209)와 동일한 기능을 수행하는 것으로 이해될 수 있다.Accordingly, the three-dimensional shape according to the change in morphology can be measured. In addition, the reflected light amount detector 213 may be understood to perform the same function as the reflected beam detector 209 described in the embodiment of FIG. 2.

한편, 본 실시 형태에서는 1개의 빔스플리터(211)와 2개의 빔 검출부(212, 213)를 배치한 것을 설명하였으나, 검출에 필요한 수에 따라 복수의 빔스플리터를 배치함으로써 더 많은 수의 빔으로 분할하여 이를 검출하도록 할 수 있을 것이다.In the present embodiment, one beam splitter 211 and two beam detectors 212 and 213 have been described. However, the plurality of beam splitters are divided into a larger number of beams by arranging a plurality of beam splitters according to the number required for detection. This can be detected.

마지막으로, 도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 표면 측정 장치를 나타내는 개략도이다.5 is a schematic diagram which shows the surface measuring apparatus which concerns on other embodiment of this invention.

본 실시 형태에 따른 표면 측정 장치는 도 4의 실시 형태에서 갈바노 미러가 6면체로 이루어진 폴리곤 미러(501)로 대체된 형태이다.In the embodiment of FIG. 4, the surface measuring apparatus according to the present embodiment is a form in which a galvano mirror is replaced with a polygon mirror 501 consisting of a hexagonal body.

즉, 본 실시 형태에서는 빔 주사 수단으로서 폴리곤 미러(501)를 사용하며, 도 4의 실시 형태와 마찬가지로 레이저빔(L)을 출사하는 광원, 제1 및 제2 광학계(514, 515), 제1 및 제2 에프세타 렌즈(510a, 510b), 산란빔 검출부(507), 빔 스플리터(511), 위치신호 검출부(512) 및 반사광량 검출부(513)를 갖추어 구성된다.That is, in the present embodiment, the polygon mirror 501 is used as the beam scanning means, and the light source emitting the laser beam L, the first and second optical systems 514 and 515, and the first as in the embodiment of FIG. 4. And the second f-theta lenses 510a and 510b, the scattering beam detector 507, the beam splitter 511, the position signal detector 512 and the reflected light amount detector 513.

또한, 이전의 실시 형태와 마찬가지로, 상기 제1 및 제2 광학계(514, 515)는 각각 릴레이렌즈군(502, 505)과 반사미러(503, 504)를 가지고 있다.As in the previous embodiment, the first and second optical systems 514 and 515 have relay lens groups 502 and 505 and reflecting mirrors 503 and 504, respectively.

상기 표면 측정 장치를 구성하는 각각의 요소들의 배치 구조 및 기능은 이전에서 설명한 바와 같으며, 이하에서는 상기 폴리곤 미러(501)에 대하여만 설명하기로 한다.The arrangement structure and function of each element constituting the surface measuring apparatus are as described above, and only the polygon mirror 501 will be described below.

상기 폴리곤 미러(501)는 갈바노 미러와 유사하게 회전축을 기준으로 회전하도록 모터(미도시) 등과 연결되어 있으며, 이와 같이 회전함으로써 일정한 방향에서 입사된 상기 레이저빔(L)을 일 방향으로 주사한다. 일 방향으로 주사되어 상기 제1 광학계(514) 및 제1 에프쎄타 렌즈(510a)를 거친 빔은 웨이퍼(506)에서 반사된다. 이후, 상기 웨이퍼(506)에서 반사된 빔 상기 제2 에프쎄타 렌즈(510b)와 제2 광학계(515)를 거쳐 상기 폴리곤 미러(501)로 되돌아 오며, 이전의 실시 형태와 마찬가지의 원리로 상기 폴리곤 미러(501)에서 재차 반사된 빔은 시간의 경과에 관계없이 일정한 빔 경로로 검출될 수 있다.Similar to the galvano mirror, the polygon mirror 501 is connected to a motor (not shown) to rotate about a rotation axis, and rotates as described above to scan the laser beam L incident in a predetermined direction in one direction. . The beam scanned in one direction and passed through the first optical system 514 and the first f-theta lens 510a is reflected by the wafer 506. Thereafter, the beam reflected from the wafer 506 is returned to the polygon mirror 501 via the second f-theta lens 510b and the second optical system 515, and the polygon is the same as in the previous embodiment. The beam reflected back from the mirror 501 can be detected with a constant beam path regardless of the passage of time.

다만, 본 실시 형태와 같이 폴리곤 미러(501)가 6면체인 경우 외에도, 다른 실시 형태에서는, 4면체 또는 다른 면의 수를 가진 다면체로 이루어진 폴리곤 미러를 채용할 수도 있다.However, in addition to the case where the polygon mirror 501 is a hexahedron like the present embodiment, in another embodiment, a polygon mirror made of a tetrahedron or a polyhedron having a different number of surfaces may be employed.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and alteration may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, which are also within the scope of the present invention. something to do.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 대면적을 초고속으로 측정할 수 있으면서도 정밀도가 향상되며, 나아가, 3차원 형상의 측정이 가능한 표면 측정 장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a surface measuring apparatus capable of measuring a large area at an extremely high speed while improving accuracy, and further capable of measuring a three-dimensional shape.

Claims

A light source for emitting a laser beam;

A rotation reflection mirror which scans the laser beam in one direction;

A first optical system that receives the laser beam scanned by the rotation reflecting mirror and scans the laser beam to a measurement object;

A second optical system configured to provide a beam reflected by the measurement object among the scanned laser beams to the rotation reflecting mirror, wherein the beam provided on the rotation reflecting mirror is reflected by the rotation reflecting mirror to have a constant beam path; And

And at least one reflected beam detector for detecting a beam provided from the second optical system and reflected by the rotating reflection mirror.

The method of claim 1,

The reflected beam detector includes first and second reflected beam detectors,

And a beam splitter which splits the beam reflected from the rotation reflecting mirror toward the reflection beam detector and provides the beam splitter to the first and second reflection beam detectors, respectively.

The method of claim 2,

And the first reflected beam detector is a position signal detector, and the second reflected beam detector is a reflected light amount detector.

The method of claim 2,

The beam splitter has a surface transmittance of 50%.

The method of claim 1,

And the first and second optical systems each comprise a relay lens group and a reflection mirror.

The method of claim 1,

The rotating reflection mirror has a first reflecting surface to which the laser beam is incident and a second reflecting surface to which the beam returned through the second optical system is incident.

The method of claim 1,

The rotating reflection mirror is a surface measuring device, characterized in that the galvano mirror.

The method of claim 1,

The rotating reflection mirror is a surface measuring device, characterized in that the polygon mirror.

The method of claim 1,

And a stage for moving the measurement object in a direction different from the direction in which the laser beam is scanned onto the measurement object.

The method of claim 9,

The moving direction of the stage is a surface measuring apparatus, characterized in that the perpendicular to the direction in which the laser beam is scanned to the measurement object.

The method of claim 1,

And a first f-theta lens disposed on the beam path between the first optical system and the measurement object and a second f-theta lens disposed on the beam path between the measurement object and the second optical system. Measuring device.

The method of claim 1,

It is disposed on the measurement object, the surface measuring apparatus further comprises a scattering beam detector for detecting the scattered beam from the measurement object.

The method of claim 12,

And a condenser lens for condensing the beam scattered from the measurement object and providing the scattered beam detector to the scattering beam detector.