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다중 초점 광학 계측/검사 기술

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작성자 관리자 작성일18-03-14 14:19 조회50회 댓글0건

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다중 초점 광학 계측/검사 기술
Through-focus Scanning Optical Microscope (TSOM) 기술 개발
project ing2014~2019년
TSOM
다중초점광학현미경(Through-focus Scanning Optical Microscopy : TSOM)은 기존의 광학현미경을 이용한 새로운 개념의 반도체 검사 장비로써 초점에서부터 서서히 단계별로 초점을 디포커스(Defocus)시켜 이미지를 획득하고, 이 이미지들의 프로파일을 추출 한 후, 축적하여 3차원 이미지를 획득하는 방식이다. 이러한 방식을 이용하게 되면 기존의 회절 현상으로 인한 광학 현미경의 분해능 극복이 가능하고, 3차원 형태의 반도체로 구성된 부품의 미소한 결함을 감지할 수 있으며 폭이 10 nm보다 더 작은 특성에도 민감하여 3차원 구조물에 형성된 결함 검출이 용이한 계측/검사 기술이다.
TSOM의 원리
수 ~ 수십 μs 이상의 크기로 수평 수직방향으로 다중초점 이미지를 획득하고, 획득 된 다중초점 이미지에서 광 강도 프로파일을 추출하며, 추출된 데이터들의 2D 다중초점 이미지를 구성하기 위하여 초점 위치에서의 이미지와 디포커스 시킨 위치에서의 각각의 프로파일을 쌓아 올린다. 컴퓨터를 이용하여 얻은 광 강도 프로파일을 알고리즘을 이용하여 다중초점 이미지를 획득하게 된다. 이 획득한 이미지와 미리 표본을 시뮬레이션 하여 얻어진 데이터를 프로그래밍 한 후 비교하여 결함을 검출하는 원리이다.
<그림 1> TSOM 이미지

<그림 2> TSOM의 원리

TSOM 광학계
이 광학계는 조명부에 회절격자를 이용한 모노크로미터(Monochromator)방식을 적용하여 약 4nm의 파장 폭을 갖도록 설계 하였으며, 조명단의 빛이 확인하고자 하는 시료에 균일하게 도달하기 위하여 쾰러(Kohler) 조명방식을 택하였다. 현재 조명되고 있는 빛의 파장을 확인하기 위하여, 스펙트로미터(Spectrometer)를 설치하였으며, 대물렌즈(Objective lens)로 입사하는 빛의 세기를 확인 하기 위하여 빔 프로파일러(Beam Profiler)를 설치하였고 정렬도와 디포커스(Defocus)량을 확인하기 위하여 샥-하트만센서(Shack-Hartmann sensor)를 분석기로 두어 광학계를 구성 하였다.
<그림 3>TSOM 광학계 구성도

<그림 4> TSOM 광학계

참여기관 협업 내용
<그림 5> 참여기관 협업 관계도

본 연구는 TSOM 기반으로 3차원 반도체의 Wclassth, Height, Sclassewall 값의 계측과 결함 검출을 고속으로 처리할 수 있으므로, FinFET 또는 VDNAND 개발 장비 및 공정에 활용하여 반도체 소자기업의 3차원 반도체 개발과 양산 수율 확보에 기여함으로써 국내 반도체 산업의 경쟁력을 더욱 높일 수 있을 것으로 전망하고 있다.

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