(57)【要約】【課題】基板の表面欠陥を検出するために用いられる光学的検査装置を提供する。【解決手段】  基板５５がローディングされるチャック５３及びチャック５３上に位置するレンズユニット６０を具備する。レンズユニット６０はその内部に少なくとも一対のビーム経路を具備し、前記ビーム経路は光を直進させる。レンズユニット６０上にカメラ６１が設けられ、カメラ６１はレンズユニット６０を貫通する光をイメージとして変換させる。前記検査装置を用いて基板５５の表面欠陥を検出する方法をも提供する。【選択図】図３
2007024876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するチャックと、
前記チャック上部に位置し、光が直進するための少なくとも一対のビーム経路を内部に備えるレンズユニットと、
前記レンズユニット上に設けられて前記レンズユニットを貫通する光をイメージに変換させるカメラと、
を含むことを特徴とする光学的検査装置。
【請求項２】
前記少なくとも一対のビーム経路は、前記レンズユニットの垂直中心軸に対して互いに対称である少なくとも１つの第１ビーム経路及び少なくとも１つの第２ビーム経路を含むことを特徴とする請求項１記載の光学的検査装置。
【請求項３】
前記ビーム経路のそれぞれは、前記レンズユニットを構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つのレンズの一部を貫通する空間であることを特徴とする請求項１記載の光学的検査装置。
【請求項４】
前記ビーム経路のそれぞれは、開いたスリット形状またはホール形状を有することを特徴とする請求項３記載の光学的検査装置。
【請求項５】
前記ビーム経路のそれぞれは、前記レンズユニットを構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つのレンズの一部に形成された平面部を有することを特徴とする請求項１記載の光学的検査装置。
【請求項６】
前記平面部は、互いに平行な上部面及び下部面を有することを特徴とする請求項５記載の光学的検査装置。
【請求項７】
前記第１ビーム経路を経て前記基板上に照射されるメイン斜入射光を提供するメイン光源と、
前記第２ビーム経路を経て前記基板の表面から反射されるメイン反射光を受け入れる光トラップと、をさらに含み、
前記メイン光源及び前記光トラップは前記レンズユニットに固定されていることを特徴とする請求項２記載の光学的検査装置。
【請求項８】
前記基板上に照射される補助斜入射光を提供する補助光源と、
前記補助斜入射光によって前記基板から反射される補助反射光を感知するセンシングユニットと、をさらに含み、
前記補助光源及び前記センシングユニットは前記レンズユニットに固定され、前記補助反射光が前記センシングユニットに照射される領域の位置は前記基板と前記レンズユニットとの間の距離によって変化することを特徴とする請求項７記載の光学的検査装置。
【請求項９】
前記レンズユニットと前記カメラとの間に介在されたビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタに向けて照射されるメイン入射光を提供するメイン光源と、をさらに含み、
前記ビームスプリッタは前記メイン入射光の一部を前記基板上に照射するメイン垂直入射光に変換させることを特徴とする請求項２記載の光学的検査装置。
【請求項１０】
前記第１ビーム経路を経て前記基板上に照射される補助斜入射光を提供する補助光源と、
前記第２ビーム経路を経て前記基板の表面から反射される補助反射光を感知するセンシングユニットと、をさらに含み、
前記補助光源及び前記センシングユニットは前記レンズユニットに固定され、前記補助反射光が前記センシングユニットに照射される領域の位置は前記基板と前記レンズユニットとの間の距離によって変化することを特徴とする請求項９記載の光学的検査装置。
【請求項１１】
基板を準備する段階と、
前記基板をチャック上に保持させる段階と、
光が直進するための少なくとも１つの第１ビーム経路及び少なくとも一つの第２ビーム経路を内部に備えたレンズユニットを前記チャック上部に配置する段階と、
前記基板を前記レンズユニットの焦点距離に位置させる段階と、
前記焦点距離に位置する前記基板の表面上にメイン入射光を照射して前記基板の表面から反射するメイン反射光を生成させる段階と、
前記メイン入射光が照射される間に前記レンズユニット上に設けられたカメラを用いて前記基板の表面形状に相応するイメージを生成させる段階と、
を含むことを特徴とする光学的検査方法。
【請求項１２】
前記第１ビーム経路及び前記第２ビーム経路は、前記レンズユニットの垂直中心軸に対して互いに対称になるように配置することを特徴とする請求項１１記載の光学的検査方法。
【請求項１３】
前記第１及び第２ビーム経路のそれぞれは、前記レンズユニットを構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つのレンズ内に空間を有するように設けることを特徴とする請求項１１記載の光学的検査方法。
【請求項１４】
前記空間のそれぞれは、開いたスリット形状またはホール形状を有することを特徴とする請求項１３記載の光学的検査方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２ビーム経路のそれぞれは、前記レンズユニットを構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つのレンズ内に平面部を有するように設けられることを特徴とする請求項１１記載の光学的検査方法。
【請求項１６】
前記平面部のそれぞれは、互いに平行な上部面及び下部面を有することを特徴とする請求項１５記載の光学的検査方法。
【請求項１７】
前記基板を前記レンズユニットの焦点距離に位置させる段階は、
前記レンズユニットに固定された補助光源を用いて前記基板上に補助斜入射光を照射して前記レンズユニットに固定されたセンシングユニットに向かう補助反射光を生成させる段階と、
前記補助反射光が前記センシングユニットの特定センサに照射されるまで前記基板と前記レンズユニットとの間の距離を変化させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１２記載の光学的検査方法。
【請求項１８】
前記補助斜入射光は、前記第１ビーム経路を経て照射され、前記補助反射光は前記第２ビーム経路を経て反射されることを特徴とする請求項１７記載の光学的検査方法。
【請求項１９】
前記基板と前記レンズユニットとの間の距離は、前記基板及び前記レンズユニットのうち、少なくともいずれか１つを上／下に移動させることによって変化させることを特徴とする請求項１７記載の光学的検査方法。
【請求項２０】
前記メイン入射光は、前記レンズユニットに固定されたメイン光源を用いて前記第１ビーム経路を経るように提供するメイン斜入射光であり、前記メイン反射光は前記第２ビーム経路を経て前記レンズユニットに固定された光トラップによって捕獲され、前記メイン斜入射光が照射される間に前記基板の表面からの散乱光は前記レンズユニットを介して前記カメラに照射されることを特徴とする請求項１１記載の光学的検査方法。
【請求項２１】
前記メイン入射光は、前記レンズユニットと前記カメラとの間に設けられたビームスプリッタを介して前記基板上に照射されるメイン垂直入射光であり、前記メイン反射光は前記基板の表面から反射されるメイン垂直反射光であり、前記メイン垂直入射光が照射される間に前記基板の表面からの散乱光及び前記メイン垂直反射光は前記レンズユニット及び前記ビームスプリッタを介して前記カメラに照射されることを特徴とする請求項１１記載の光学的検査方法。
【請求項２２】
前記メイン入射光は、前記レンズユニットに固定されたメイン光源を用いて提供されることを特徴とする請求項２１記載の光学的検査方法。
【請求項２３】
前記補助斜入射光のビームサイズは、前記メイン入射光のビームサイズよりも小さいことを特徴とする請求項１７記載の光学的検査方法。
【請求項２４】
垂直方向に対して互いに対称となるように傾斜された第１及び第２ビーム経路を内部に有するレンズモジュールを含み、前記ビーム経路を通過する光は直進することを特徴とするレンズユニット。
【請求項２５】
前記レンズモジュールを取り囲むレンズハウジングをさらに含み、前記レンズハウジングは前記レンズモジュールの前記傾斜された第１及び第２ビーム経路にそれぞれ整列された第１及び第２ビーム経路を有することを特徴とする請求項２４記載のレンズユニット。
【請求項２６】
前記レンズモジュール及び前記レンズハウジングを貫通する前記第１及び第２ビーム経路は、空間であることを特徴とする請求項２５記載のレンズユニット。
【請求項２７】
前記レンズモジュールを貫通する前記第１及び第２ビーム経路は、それぞれ複数個の第１空間及び複数個の第２空間を備え、複数個のメイン光源からの光を同時に収容することを特徴とする請求項２５記載のレンズユニット。
【請求項２８】
前記空間は、スリット形状を有することを特徴とする請求項２６記載のレンズユニット。
【請求項２９】
前記空間は、ホール形状を有することを特徴とする請求項２６記載のレンズユニット。
【請求項３０】
前記第１及び第２ビーム経路は、それぞれ前記レンズモジュールを構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つのレンズに形成された第１及び第２平面部を具備し、前記第１及び第２平面部のそれぞれは互いに平行な上部面及び下部面を有することを特徴とする請求項２４記載のレンズユニット。
【請求項３１】
前記平面部は、前記レンズの外周面から離隔されることを特徴とする請求項３０記載のレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的検査装置及びその使用方法に関し、特に、内部に少なくとも一対のビーム経路を有するレンズユニットを具備する光学的検査装置及びこれを用いて基板の表面欠陥を検出する方法（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ｔｏｏｌｓ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｌｅｎｓ  ｕｎｉｔ  ｗｉｔｈ  ａｔ  ｌｅａｓｔ  ａｐａｉｒ  ｏｆ  ｂｅａｍ  ｐａｔｈｓ  ｔｈｅｒｅｉｎ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｄｅｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ａ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓａｍｅ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は、半導体ウエハのような基板に様々な単位工程によって製造される。前記単位工程は、絶縁膜、導電膜、または半導体膜のような物質膜を形成するための蒸着工程、前記物質膜をパターニングするための写真／エッチング工程、前記物質膜、または前記半導体基板の所定の領域を不純物でドーピングさせるためのイオン注入工程、前記物質膜の表面を平坦化させるための化学機械的研磨工程、及び前記各工程が適用された基板の表面に残存する汚染源（ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ）を除去するための洗浄工程などを含むことができる。
【０００３】
前記各単位工程が適用された基板の表面は、パーティクル及び／またはスクラッチのような所望してない欠陥（ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ  ｄｅｆｅｃｔｓ）により非正常的な表面形状（ｓｕｒｆａｃｅ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を表すことがある。このようなパーティクルまたはスクラッチは後続工程で他の工程欠陥を発生させて半導体素子の歩留まり及び信頼性を低下させる致命的な要因として作用することもある。よって、前記半導体素子の歩留まり及び信頼性を改善させるためには前記半導体基板の表面欠陥を正確に測定して分析することが要求される。前記半導体基板の表面欠陥は光源及びレンズを採用する光学的検査装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ｔｏｏｌ）を用いて検出することができる。
【０００４】
図１は、明視野（ｂｒｉｇｈｔ  ｆｉｅｌｄ）を用いる従来の光学的検査装置を示す概略図である。
【０００５】
図１を参照すると、従来の光学的検査装置はレンズモジュール５、レンズモジュール５上に位置するビームスプリッタ（ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ）３及びビームスプリッタ３上に配置されたカメラ７を含む。ビームスプリッタ３の一側に光源９が設けられ、光源９はレンズモジュール５の下部に位置する基板１の表面に平行な第１入射光（ｆｉｒｓｔ  ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ）９ａを生成する。ビームスプリッタ３は第１入射光９ａを基板１に垂直な第２入射光９ｂに変換させ（ｃｏｎｖｅｒｔ）、第２入射光９ｂは基板１またはレンズモジュール５に９０゜の入射角度（ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ａｎｇｌｅ）で照射される。その結果、基板１の表面上で前記入射角度と同一の角度で反射される正常な反射光（ｎｏｒｍａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ）９ｒが生成される。反射光９ｒの一部９ｒ’はビームスプリッタ３を介してカメラ７に照射されて明視野（ｂｒｉｇｈｔ  ｆｉｅｌｄ）を提供し、反射光９ｒの残り部分９ｒ”はビームスプリッタ３によって基板１の表面に平行する方向に向けて反射されて前記明視野の形成に寄与しない。
【０００６】
一方、基板１の表面にパーティクルまたはスクラッチのような表面欠陥ＳＤが存在すると、第２入射光９ｂは表面欠陥ＳＤにより乱反射されて散乱光（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ）９ｓを生成する。すなわち、表面欠陥ＳＤは散乱光９ｓのような非正常的な反射光（ａｂｎｏｒｍａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ）を提供して前記明視野内に暗いイメージ（ｄａｒｋ  ｉｍａｇｅ）を生成する。
【０００７】
表面欠陥ＳＤに相応する前記暗いイメージの解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）Ｒは次の数式（１）で表現することができる。
【０００８】
【数１】
2007024876.tif 000003
【０００９】
ここで、“λ”は入射光９ａ，９ｂの波長を示し、“ＮＡ”はレンズモジュール５の開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）を示す。前記開口数ＮＡはレンズモジュール５の直径ＤＭに近似的に（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）比例し、レンズモジュール５と基板１との間の距離ｄ、すなわち、レンズモジュール５の焦点距離（ｆｏｃａｌ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）に近似的に反比例する。
【００１０】
また、前記開口数ＮＡは次の数式（２）として示されることができる。
【００１１】
【数２】
2007024876.tif 000004
【００１２】
ここで、“ｎ”は空気中で１の値を有し、“θ”はレンズモジュール５の中心垂直軸とレンズモジュール５の焦点からその端に向かう光との間の角度を示す。
【００１３】
レンズモジュール５の性能を改善するためには前記解像度Ｒを減少させなければならない。すなわち、数式（１）及び数式（２）から分かるように、前記解像度Ｒを向上させるためには“θ”を増加させなければならない。言い替えれば、前記解像度Ｒを向上させるためにはレンズモジュール５の直径ＤＭを増加させるか、またはレンズモジュール５の焦点距離ｄを減少させなければならない。
【００１４】
図１に示す従来の光学的検査装置は、レンズモジュール５の焦点距離ｄを減少することに何の制約もない。したがって、明視野を用いる従来の光学的検査装置の解像度を向上させることは非常に容易である。しかし、明視野を採用する従来の光学的検査装置は基板の表面に垂直な入射光を用いて欠陥のイメージを生成させている。よって、前記欠陥の形態によっては鮮明なイメージを得ることができない。例えば、平坦な底面を有するグルーブ状の欠陥（ｇｒｏｏｖｅ−ｓｈａｐｅｄ  ｄｅｆｅｃｔｓ）は、明視野を採用した従来の光学的検査装置が用いられても高解像度のイメージ（ｈｉｇｈ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｉｍａｇｅ）を提供できない場合がある。このようなグルーブ状の欠陥とともにパーティクル及びスクラッチを含むあらゆる表面欠陥は、斜入射照明方式（ｏｂｌｉｑｕｅ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｍａｎｎｅｒ）を採用する検査装置、すなわち、暗視野（ｄａｒｋ  ｆｉｅｌｄ）を用いる光学的検査装置によって容易に検出することができる。
【００１５】
図２は、暗視野を用いる従来の光学的検査装置を示す概略図である。
【００１６】
図２を参照すると、従来の光学的検査装置はレンズモジュール１３、レンズモジュール１３を取り囲むレンズハウジング１７、及びレンズモジュール１３上に設けられたカメラ１５を含む。レンズモジュール１３の一側及び他側にそれぞれ光源１９及び光トラップ２１が設けられる。光源１９はレンズモジュール１３の下部に位置する基板１１の表面上に９０゜より小さい入射角αで照射される入射光１９ａを発生する。光トラップ２１は基板１１の表面上で正常に反射される反射光１９ｎを受光する（ｒｅｃｅｉｖｅ）ことができる位置に設けられる。正常な反射光１９ｎの反射角（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ａｎｇｌｅ）βは入射角αと等しい。よって、基板１１の表面にいかなる欠陥も存在しない場合、レンズモジュール１３にいかなる光も照射されないのでカメラ１５は暗視野（ｄａｒｋ  ｆｉｅｌｄ）を提供する。
【００１７】
例えば、基板１１の表面にパーティクルまたはスクラッチのような表面欠陥１１ａが存在している場合、入射光１９ａは表面欠陥１１ａにより乱反射されて散乱光（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ）１９ｓを生成し、散乱光１９ｓの一部はレンズモジュール１３に照射されて前記暗視野内において相対的に明るいイメージ（ｂｒｉｇｈｔ  ｉｍａｇｅ）を生成する。
【００１８】
表面欠陥１１ａに相応する前記明るいイメージの解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）Ｒも上述した数式（１）として示すことができる。結果的に、表面欠陥１１ａの解像度Ｒは、レンズモジュール１３と基板１１との間の距離（焦点距離）ｄに近似的に反比例し、レンズモジュール１３の直径ＤＭに近似的に比例する。よって、前記解像度Ｒを向上させるためにはレンズモジュール１３と基板１１との間の距離ｄを減少させるか、またはレンズモジュール１３の直径ＤＭを増加させなければならない。しかし、図２に示す従来の光学的検査装置において、焦点距離ｄを減少させ、またはレンズモジュール１３の直径ＤＭを増加させることに制約がある。それは、焦点距離ｄを減少させ、またはレンズモジュール１３の直径ＤＭを増加させた場合、レンズモジュール１３及びそれを取り囲むレンズハウジング１７が入射光１９ａを遮断するからである。
【００１９】
前記斜入射照明（ｏｂｌｉｑｕｅ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）を用いる光学的検査装置は、特許文献１に「きれいな表面製造のための大面積欠陥モニタ装置（Ｌａｒｇｅ  Ａｒｅａ  Ｄｅｆｅｃｔ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｃｌｅａｎ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ）」という名称でヘンリ（Ｈｅｎｌｅｙ）によって開示されている。ヘンリによれば、複数個のレンズモジュール及びそれに相応する複数個のカメラが設けられて１回の斜入射照明（ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｓｔｅｐ  ｏｆ  ｏｂｌｉｑｕｅ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）により広い面積の表面欠陥を検出する。
【特許文献１】米国特許第５６３１７３３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明が解決しようとする技術的課題は、斜入射照明とともに解像度を向上させるのに好適な光学的検査装置及びそれを用いて基板の表面欠陥を検出する方法を提供することにある。
【００２１】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、基板をレンズモジュールの焦点距離に正確に位置させるのに好適な光学的検査装置及びそれを用いて基板の表面欠陥を検出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一様態によれば、その内部に少なくとも一対のビーム経路を有するレンズユニットを具備する光学的検査装置が提供される。前記光学的検査装置は、チャック及び前記チャック上部に位置するレンズユニットを含む。前記チャックは、基板が保持（ローディング）する場所を提供し、前記レンズユニットは、その内部に少なくとも一対のビーム経路を具備する。前記ビーム経路はレンズの機能を有しない。したがって、前記ビーム経路を通過する光は直進する。前記レンズユニット上にカメラが設けられる。前記カメラは前記レンズユニットを貫通して前記カメラに到逹する光をイメージに変換させる。
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態において、前記少なくとも一対のビーム経路は、前記レンズユニットの垂直中心軸に対して互いに対称に配置される少なくとも１つの第１ビーム経路及び少なくとも１つの第２ビーム経路を含むことができる。前記ビーム経路のそれぞれは前記レンズユニットを構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つのレンズの一部を貫通する空間とすることができる。この場合、前記ビーム経路のそれぞれは開いたスリット形状（ｏｐｅｎｅｄ  ｓｌｉｔ  ｓｈａｐｅ）、またはホール形状を有することができる。
【００２４】
他の実施形態において、前記ビーム経路のそれぞれは前記レンズユニットを構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つのレンズの一部に形成された平面部を含むことができる。前記平面部は互いに平行な上部面及び下部面を有することができる。
【００２５】
さらに他の実施形態において、前記レンズユニットにメイン光源及び光トラップが固定されることができる。前記メイン光源は前記第１ビーム経路を経て前記基板上に照射されるメイン斜入射光を提供するように設けることができ、前記光トラップは前記第２ビーム経路を経て前記基板の表面から反射するメイン反射光を受け入れるように設けることができる。さらに、前記レンズユニットに補助光源及びセンシングユニットが固定されることができる。前記補助光源は前記基板上に照射される補助斜入射光を提供することができ、前記センシングユニットは前記補助斜入射光によって前記基板から反射する補助反射光を感知することができる。よって、前記補助反射光が前記センシングユニットに照射される領域の位置は前記基板と前記レンズユニットとの間の距離によって変化することができる。結果的に、前記補助反射光が前記センシングユニットを構成する複数個のセンサのうち所望するセンサに照射されるまで前記基板と前記レンズユニットとの間の距離を変化させることによって前記基板を前記レンズユニットから所定の距離に位置させることができる。
【００２６】
さらに他の実施形態において、前記レンズユニットと前記カメラとの間にビームスプリッタが介在することができ、前記ビームスプリッタに照射されるメイン入射光を提供するようにメイン光源を設けることができる。前記ビームスプリッタは前記メイン入射光の一部を前記基板上に照射されるメイン垂直入射光に変換させる。この場合、前記レンズユニットに固定された補助光源及びセンシングユニットが追加として設けられることができる。前記補助光源は前記第１ビーム経路を経て前記基板上に照射される補助斜入射光を提供することができ、前記センシングユニットは前記第２ビーム経路を経て前記基板の表面から反射する補助反射光を感知することができる。結果的に、前記補助反射光が前記センシングユニットに照射される領域の位置は前記基板と前記レンズユニットとの間の距離によって変化することができる。
【００２７】
本発明の他の様態によれば、前記光学的検査装置を用いて基板の表面欠陥を検出する方法を提供する。この方法は基板を準備する段階と、前記基板をチャック上に保持させる段階を含む。前記チャック上部にレンズユニットが配置され、前記レンズユニットはその内部に少なくとも１つの第１ビーム経路及び少なくとも１つの第２ビーム経路を具備する。前記第１及び第２ビーム経路は光を直進させるためのものである。前記基板を前記レンズユニットの焦点距離に位置させる。続いて、前記レンズユニット上に設けられたカメラを用いて前記基板の表面の表面形状に相応するイメージを生成する。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態において、前記第１ビーム経路及び前記第２ビーム経路は前記レンズユニットの垂直中心軸に対して互いに対称とすることができる。前記ビーム経路のそれぞれは前記レンズユニットを構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つのレンズの一部を貫通する空間とすることができる。この場合、前記ビーム経路のそれぞれは開いたスリット形状（ｏｐｅｎｅｄ  ｓｌｉｔ  ｓｈａｐｅ）またはホール形状を有することができる。
【００２９】
他の実施形態において、前記ビーム経路のそれぞれは前記レンズユニットを構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つのレンズの一部に形成された平面部を有することができる。前記平面部は互いに平行な上部面及び下部面を有することができる。
【００３０】
さらに他の実施形態において、前記基板を前記レンズユニットの焦点距離に位置させる段階は、前記レンズユニットに固定された補助光源を用いて前記基板上に補助斜入射光を照射して前記レンズユニットに固定されたセンシングユニットに向かう補助反射光を生成させる段階と、前記補助反射光が前記センシングユニットの特定センサに照射されるまで前記基板と前記レンズユニットとの間の距離を変化させる段階とを含むことができる。前記補助斜入射光は前記第１ビーム経路を経て照射することができ、前記補助反射光は前記第２ビーム経路を経て反射することができる。これに加えて、前記基板と前記レンズユニットとの間の距離は前記基板及び前記レンズユニットのうち、少なくともいずれか１つを上／下に移動させることによって変化することができる。
【００３１】
さらに他の実施形態において、前記イメージを生成させる段階は、前記第１ビーム経路を経て前記基板上にメイン斜入射光を照射して前記第２ビーム経路を通るメイン反射光を生成させる段階と、前記メイン斜入射光が照射される間に前記基板の表面からの散乱光を前記レンズユニットによって前記カメラに照射させる段階とを含むことができる。前記メイン斜入射光は前記レンズユニットに固定されたメイン光源を用いて提供することができ、前記メイン反射光は前記レンズユニットに固定された光トラップによって捕獲することができる。
【００３２】
さらに他の実施形態において、前記イメージを生成させる段階は、前記レンズユニットと前記カメラとの間に設けられたビームスプリッタを用いて前記基板上にメイン垂直入射光を照射して前記基板の表面からのメイン垂直反射光及び散乱光を生成させる段階と、前記メイン垂直反射光及び前記散乱光を前記レンズユニット及び前記ビームスプリッタによって前記カメラに照射させる段階とを含むことができる。前記メイン垂直入射光は前記レンズユニットに固定されたメイン光源を用いて提供することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、レンズモジュールを具備するレンズユニット内に第１及び第２ビーム経路が提供される。前記第１ビーム経路を経て前記レンズユニット下部に位置する基板にメイン斜入射光が照射され、前記基板からのメイン反射光は前記第２ビーム経路を通る。したがって、前記レンズモジュールの焦点距離を減少させ、または前記レンズモジュールの直径を増加させても前記メイン斜入射光は前記基板に正常に照射されることができ、前記メイン反射光は前記レンズユニットに隣接した光トラップに正常に到逹する。これによって、暗視野を用いる光学的検査装置の解像度を向上させることができる。
【００３４】
さらに、前記基板を前記レンズモジュールの焦点距離に位置させるために用いられる補助斜入射光及び補助反射光はそれぞれ前記第１及び第２ビーム経路を経て正常に照射され反射されることができる。すなわち、前記レンズモジュールの焦点距離を減少させ、または前記レンズモジュールの直径を増加させても、前記補助斜入射光の入射角にかかわらず前記基板を前記レンズモジュールの焦点距離に正確に位置させることができる。
【００３５】
結論的に、本発明によれば、明視野及び暗視野を用いる光学的検査装置の解像度をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態に限られず、他の形態で具体化されることもある。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された発明が完成されていることを示すと共に、当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供するものである。図面において、層及び領域の厚みは明確性をあたえるために誇張して図示されたものである。明細書全体にわたって同じ参照番号は、同様の構成要素を示す。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態による光学的検査装置を示す概略図で、図４Ａ及び図４Ｂはそれぞれ図３のレンズハウジング及びレンズモジュールを示す斜視図である。
【００３８】
図３、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、密閉された空間（ｓｅａｌｅｄ  ｓｐａｃｅ）を提供するケース５１内にチャック（ｃｈｕｃｋ）５３が設けられる。チャック５３はその上に半導体ウエハのような基板５５がローディングされる場所を提供する。基板５５はケース５１の側壁の一部を貫通するスリット状の開口部５１ａを介して取り付けられ、または取り外しされることができる。
【００３９】
チャック５３上部にレンズユニット６０が設けられる。レンズユニット６０はレンズモジュール５７及びレンズモジュール５７の側壁を取り囲むレンズハウジング５９を含むことができる。レンズモジュール５７は複数個のレンズで構成することができる。例えば、レンズモジュール５７は少なくとも１つの凸レンズ及び少なくとも１つの凹レンズで構成することができる。また、レンズモジュール５７は図４Ｂに示すように円柱状を有することができる。レンズハウジング５９はレンズモジュール５７の下部面の端までを覆うように延長させることもできる。
【００４０】
レンズユニット６０はその内部に少なくとも一対のビーム経路（ａ  ｐａｉｒ  ｏｆ  ｂｅａｍ  ｐａｔｈｓ）、例えば、第１ビーム経路６０ａ及び第２ビーム経路６０ｂを具備することができる。
【００４１】
本発明の一実施形態において、第１及び第２ビーム経路６０ａ，６０ｂはレンズユニット６０を貫通する第１及び第２空間（ｅｍｐｔｙ  ｓｐａｃｅｓ）とすることができる。この場合、第１空間６０ａはレンズユニット６０の一側に設けられたメイン光源６３から基板５５を向けて照射されるメイン斜入射光（ｏｂｌｉｑｕｅ  ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ）６３ａの通路の役目をする。メイン斜入射光６３ａの入射角（ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ａｎｇｌｅ）α’は図３に示すように９０゜より小さい傾斜角度（ｏｂｌｉｑｕｅ  ａｎｇｌｅ）である。よって、第１空間６０ａはレンズユニット６０の下部コーナー領域を貫通することができる。言い替えれば、第１空間６０ａはレンズモジュール５７を構成する複数個のレンズのうち、少なくとも最下部のレンズ（ｌｏｗｅｒｍｏｓｔ  ｌｅｎｓ）の一部とともにレンズハウジング５９の下部コーナー領域を貫通することができる。この場合、第１空間６０ａはレンズハウジング５９を貫通する第１ハウジング開口部（図４Ａの５９ａ）及び前記レンズモジュール５７を貫通する第１レンズ開口部（図４Ｂの５７ａ）を含むことができる。すなわち、レンズモジュール５７は第１レンズ開口部５７ａが第１ハウジング開口部５９ａと整列されるようにレンズハウジング５９内に挿入される。
【００４２】
第２空間６０ｂは、メイン斜入射光６３ａが第１空間６０ａを介して基板５５に照射される間に基板５５上で反射されるメイン反射光（ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ）６３ｎの通路の役目をする。この場合、メイン反射光６３ｎの反射角β’は入射角α’と等しい。よって、第１及び第２空間６０ａ，６０ｂはレンズユニット６０の中心を通る垂直軸６０ｃに対して互いに対称であることが望ましく、第２空間６０ｂも第１空間６０ａのようにレンズハウジング５９を貫通する第２ハウジング開口部（図４Ａの５９ｂ）及びレンズモジュール５７を貫通する第２レンズ開口部（図４Ｂの５７ｂ）を含むことができる。結果的に、第２ハウジング開口部５９ｂは中心軸６０ｃに対して第１ハウジング開口部５９ａと対称とすることができ、第２レンズ開口部５７ｂは中心軸６０ｃに対して第１レンズ開口部５７ａと対称とすることができる。この場合、第１レンズ開口部５７ａが第１ハウジング開口部５９ａと整列されると、第２レンズ開口部５７ｂも第２ハウジング開口部５９ｂと整列されることができる。第２空間６０ｂを通るメイン反射光６３ｎはレンズユニット６０の他側に設けられた光トラップ６５によって捕獲される。メイン光源６３及び光トラップ６５はレンズユニット６０に固定されてレンズユニット６０とともに移動させることができる。
【００４３】
上述したように、本実施形態によれば、レンズモジュール５７と基板５５との間の距離ｄ’が減少し、またはレンズモジュール５７の直径ＤＭ’が増加しても、第１及び第２空間６０ａ，６０ｂの存在によりメイン斜入射光６３ａは損失なしに基板５５上に正常に照射されることができ、基板５５からのメイン反射光６３ｎも損失なしに光トラップ６５に到逹することができる。ここで、第１及び第２空間６０ａ，６０ｂによりレンズモジュール５７の機能を低下させうる。しかし、それにもかかわらず、レンズモジュール５７の解像度は従来技術に比べて著しく改善することができる。これは、レンズモジュール５７の直径ＤＭ’の増加及び／またはレンズモジュール５７における焦点距離の減少による解像度の増加率が第１及び第２空間６０ａ，６０ｂの存在による解像度の低下率よりも大きくなるからである。
【００４４】
本発明の他の実施形態において、第１空間６０ａは第１ハウジング開口部５９ａのみを含むこともできる。これと同様に、第２空間６０ｂも第２ハウジング開口部５９ｂのみを含むことができる。この場合、第１及び第２空間６０ａ，６０ｂはレンズモジュール５７のいかなる機能の低下も誘発させない。
【００４５】
本発明のさらに他の実施形態において、レンズユニット６０は、複数個の第１ビーム経路及びこれらにそれぞれ相応する複数個の第２ビーム経路を具備することができる。すなわち、レンズユニット６０は複数個の第１空間及びこれらにそれぞれ相応する複数個の第２空間を具備することができる。この場合、単一メイン光源６３の代りに複数個のメイン光源が設けられることができ、単一光トラップ６５の代りに複数個の光トラップが設けられることができる。
【００４６】
一方、メイン斜入射光６３ａの入射角α’は、検査すべき表面欠陥の形態及び種類にしたがって変化させることもできる。この場合、第１及び第２空間６０ａ，６０ｂは入射角α’及び反射角β’の変化を考慮しても図４Ａ及び図４Ｂに示すように開いているスリット形状（ｏｐｅｎｅｄ  ｓｌｉｔ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を有することが好ましい。
【００４７】
基板５５上に表面欠陥５５ａが存在すると、メイン斜入射光６３ａが基板５５上に照射される間に表面欠陥５５ａから乱反射される（ｉｒｒｅｇｕｌａｒｌｙ  ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ）散乱された光（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ）が生成され、前記散乱光の一部はレンズモジュール５７に向けて照射される。レンズモジュール５７は前記散乱光を集光させ、前記集光された散乱光はレンズモジュール５７上に附着された電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳ  ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ）ＣＩＳを具備するカメラ６１によって表面欠陥５５ａに相応するイメージに変換される。
【００４８】
本発明のさらに他の実施形態によると、レンズユニット６０に固定された補助光源１５１及びセンシングユニットＳＳがさらに設けられることができる。補助光源１５１は基板５５上に照射される補助斜入射光１５１ａを提供する。補助斜入射光１５１ａは、前記第１ビーム経路、すなわち第１空間６０ａを介して照射されることができる。補助斜入射光１５１ａの入射角はメイン斜入射光６３ａの入射角α’と異なることもある。補助斜入射光１５１ａが照射されると、基板５５の表面から反射される補助反射光１５１ｎが生成され、補助反射光１５１ｎはセンシングユニットＳＳに向けて照射される。
【００４９】
センシングユニットＳＳは、複数個のセンサ、例えばｎ個のセンサＳＳ１、・・・、ＳＳｎを具備することができ、センサＳＳ１、・・・、ＳＳｎは互いに異なる高さを有するように設けることができる。よって、補助斜入射光１５１ａが基板５５上に照射される間、補助反射光１５１ｎがセンシングユニットＳＳに照射される領域の位置は基板５５とレンズモジュール５７との間の距離によって変わる。例えば、基板５５とレンズモジュール５７との間の距離が増加すると補助反射光１５１ｎはセンシングユニットＳＳの下部領域を通ることができるし、基板５５とレンズモジュール５７との間の距離が減少すると補助反射光１５１ｎはセンシングユニットＳＳの上部領域を通ることができる。これは、補助光源１５１及びセンシングユニットＳＳが上述したようにレンズユニット６０に固定されてレンズモジュール５７とともに移動するからである。
【００５０】
補助反射光１５１ｎがセンサＳＳ１、・・・、ＳＳｎのうち、特定センサに照射されるまで基板５５とレンズモジュール５７との間の距離を変化させると、基板５５とレンズモジュール５７との間の距離がいつも一定になるように調節することができる。言い替えれば、補助光源１５１及びセンシングユニットＳＳはレンズモジュール５７の焦点調節器として用いられることができる。基板５５とレンズモジュール５７との間の距離はチャック５３及びレンズユニット６０のうち少なくともいずれか１つを上／下に移動させることによって変化させることができる。レンズモジュール５７を含むレンズユニット６０は図３の矢印Ａが示すように上／下に移動するように設けることができ、チャック５３は図３の矢印Ｂが示すように上／下に移動するように設けることができる。
【００５１】
補助斜入射光１５１ａは、前記メイン斜入射光より小さいビームサイズを有することができる。補助斜入射光１５１ａのビームサイズが減少すると、基板５５とレンズモジュール５７との間の距離を精密に制御することができる。結果的に、補助斜入射光１５１ａのビームサイズを減少させると、基板５５をレンズモジュール５７の焦点距離に正確に位置させることができる。
【００５２】
前記焦点調節器を用いて基板５５をレンズモジュール５７の焦点距離に位置させた後にメイン光源６３及び光トラップ６５を用いて基板５５の表面欠陥を検出すると、前記表面欠陥のイメージ解像度をさらに向上させることができる。
【００５３】
ケース５１の外部に制御器（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）７０が設けられることができる。制御器７０は中央処理装置６７及びモニタ６９を含むことができる。中央処理装置６７はカメラ６１によって生成されたイメージデータを分析し、メイン光源６３の動作を制御する。また、中央処理装置６７は前記イメージデータの分析結果を作業者が認識することができるようにモニタ６９に表示させることができる。さらに、中央処理装置６７は補助光源１５１の動作を制御し、補助反射光１５１ｎがセンサＳＳ１、・・・、ＳＳｎのうち、所望するセンサに照射されるかどうかを感知する。
【００５４】
第１及び第２レンズ開口部５７ａ，５７ｂの形は図４Ａ及び図４Ｂに示す前記開いたスリット形状に限定されず、多様な形態で変形することができる。例えば、メイン斜入射光６３ａが固定された入射角に照射される点状のビーム（ｓｐｏｔ−ｓｈａｐｅｄ  ｂｅａｍ）の場合、第１及び第２ビーム経路６０ａ，６０ｂはそれぞれ図４Ｃに示すようにレンズモジュール５７の内部を貫通する第１レンズ開口部５７ａ’及び第２レンズ開口部５７ｂ’を含むことができる。すなわち、第１及び第２レンズ開口部５７ａ’，５７ｂ’はホール形状を有することができる。
【００５５】
さらに他の実施形態において、第１及び第２ビーム経路６０ａ，６０ｂは、図４Ｄないし図４Ｋに示すように図４Ｂ及び図４Ｃのレンズ開口部５７ａ，５７ａ’，５７ｂ，５７ｂ’とは異なる形を有することができる。
【００５６】
図４Ｄは、図３のレンズモジュール５７を構成する少なくとも１つの凸レンズの一例を示す平面図で、図４Ｅは、図４ＤのＩ−Ｉ’の断面図である。
【００５７】
図４Ｄ及び図４Ｅを参照すると、レンズモジュール５７を構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つの凸レンズ５７ｅはその両端にそれぞれ設けられた第１及び第２平面部ＦＰ１’，ＦＰ１”を有することができる。第１及び第２平面部ＦＰ１’，ＦＰ１”は凸レンズ５７ｅの中心点Ｐに対して互いに対称とすることができ、凸レンズ５７ｅの外周面に接することができる。また、第１及び第２平面部ＦＰ１’，ＦＰ１”は互いに平行な上部面及び下部面を有する。よって、第１及び第２平面部ＦＰ１’，ＦＰ１”は光を屈折させるレンズの機能を持たない。言い替えれば、平面部ＦＰ１’，ＦＰ１”を貫通する光は直進する。結果的に、第１及び第２平面部ＦＰ１’，ＦＰ１”は図４Ｂに示す第１及び第２レンズ開口部５７ａ，５７ｂの代りに採用することができる。
【００５８】
図４Ｆは、図３のレンズモジュール５７を構成する少なくとも１つの凹レンズの一例を示す平面図で、図４Ｇは図４ＦのＩＩ−ＩＩ’の断面図である。
【００５９】
図４Ｆ及び図４Ｇを参照すると、レンズモジュール５７を構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つの凹レンズ５７ｆはそれの両端にそれぞれ設けられた第１及び第２平面部ＦＰ２’，ＦＰ２”を有することができる。第１及び第２平面部ＦＰ２’，ＦＰ２”は凹レンズ５７ｆの中心点Ｐに対して互いに対称とすることができ、凹レンズ５７ｆの外周面に接することができる。また、第１及び第２平面部ＦＰ２’，ＦＰ２”は互いに平行な上部面及び下部面を有する。よって、第１及び第２平面部ＦＰ２’，ＦＰ２”は光を屈折させるレンズの機能を持たない。言い替えれば、平面部ＦＰ２’，ＦＰ２”を貫通する光も直進する。結果的に、第１及び第２平面部ＦＰ２’，ＦＰ２”は図４Ｂに示す第１及び第２レンズ開口部５７ａ，５７ｂの代りに採用することができる。
【００６０】
図３のレンズモジュール５７が凸レンズ５７ｅ及び凹レンズ５７ｆを含む場合、凸レンズ５７ｅの平面部ＦＰ１’，ＦＰ１”の第１幅ＤＴ１は凹レンズ５７ｆの平面部ＦＰ２’，ＦＰ２”の第２幅ＤＴ２と異なることもある。例えば、凸レンズ５７ｅが凹レンズ５７ｆ上に積層されると、第１幅ＤＴ１は第２幅ＤＴ２よりも小さくなることもある。この場合、第１平面部ＦＰ１’，ＦＰ２’及び第２平面部ＦＰ１”，ＦＰ２”はそれぞれ図４Ｂの第１及び第２レンズ開口部５７ａ，５７ｂに相応する位置に設けられることができる。結果的に、平面部ＦＰ１’、ＦＰ１”、ＦＰ２’、ＦＰ２”はメイン斜入射光６３ａ及びメイン反射光６３ｎの経路提供とともにレンズモジュール５７の機能低下を最小化することができる。
【００６１】
図４Ｈは、図３のレンズモジュール５７を構成する少なくとも１つの凸レンズの他例を示す平面図で、図４Ｉは図４ＨのＩＩＩ−ＩＩＩ’の断面図である。
【００６２】
図４Ｈ及び図４Ｉを参照すると、レンズモジュール５７を構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つの凸レンズ５７ｇはそれの両端にそれぞれ設けられた第１及び第２平面部ＦＰ３’，ＦＰ３”を具備することができる。第１及び第２平面部ＦＰ３’，ＦＰ３”は凸レンズ５７ｇの中心点Ｐに対して互いに対称とすることができ、凸レンズ５７ｇの外周面から離隔することができる。また、第１及び第２平面部ＦＰ３’，ＦＰ３”は互いに平行な上部面及び下部面を有する。よって、第１及び第２平面部ＦＰ３’，ＦＰ３”は光を屈折させるレンズの機能を持たない。言い替えれば、平面部ＦＰ３’，ＦＰ３”を貫通する光は直進する。結果的に、第１及び第２平面部ＦＰ３’，ＦＰ３”は図４Ｃに示す第１及び第２レンズ開口部５７ａ’，５７ｂ’の代りに採用することができる。
【００６３】
図４Ｊは、図３のレンズモジュール５７を構成する少なくとも１つの凹レンズの他例を示す平面図で、図４Ｋは図４ＪのＩＶ−ＩＶ’の断面図である。
【００６４】
図４Ｊ及び図４Ｋを参照すると、レンズモジュール５７を構成する複数個のレンズのうち、少なくとも１つの凹レンズ５７ｈはそれの両端にそれぞれ設けられた第１及び第２平面部ＦＰ４’，ＦＰ４”を有することができる。第１及び第２平面部ＦＰ４’，ＦＰ４”は凹レンズ５７ｈの中心点Ｐに対して互いに対称とすることができ、凹レンズ５７ｈの外周面から離隔することができる。また、第１及び第２平面部ＦＰ４’，ＦＰ４”は互いに平行な上部面及び下部面を有する。よって、第１及び第２平面部ＦＰ４’，ＦＰ４”は光を屈折させるレンズの機能を持たない。言い替えれば、平面部ＦＰ４’，ＦＰ４”を貫通する光も直進する。結果的に、第１及び第２平面部ＦＰ４’，ＦＰ４”は図４Ｃに示す第１及び第２レンズ開口部５７ａ’，５７ｂ’の代りに採用することができる。
【００６５】
図３のレンズモジュール５７が凸レンズ５７ｇ及び凹レンズ５７ｈを含む場合、凸レンズ５７ｇの平面部ＦＰ３’，ＦＰ３”とその中心点Ｐとの間の第１距離Ｓ１は、凹レンズ５７ｈの平面部ＦＰ４’，ＦＰ４”とそれの中心点Ｐとの間の第２距離Ｓ２と異なる場合もある。例えば、凸レンズ５７ｇが凹レンズ５７ｈ上に積層されると、第１距離Ｓ１は第２距離Ｓ２よりも大きくなることもある。この場合、第１平面部ＦＰ３’，ＦＰ４’及び第２平面部ＦＰ３”，ＦＰ４”はそれぞれ図４Ｃの第１及び第２レンズ開口部５７ａ’，５７ｂ’に相応する位置に設けられることができる。
【００６６】
図５は、本発明の他の実施形態による光学的検査装置を示す概略図である。図３及び図５の実施形態において、同一参照番号は同一構成要素を示す。よって、本実施形態では、図３の実施形態において用いられた同一参照番号の構成要素についての詳しい説明は省略する。
【００６７】
図５を参照すると、カメラ６１とレンズユニット６０との間にビームスプリッタ７１を介在することができる。レンズユニット６０に固定されたメイン光源７３が設けられ、メイン光源７３はビームスプリッタ７１に向けて照射するメイン入射光７３ａを提供する。ビームスプリッタ７１はメイン入射光７３ａを基板５５に垂直なメイン入射光７３ｖに変換させる。メイン垂直入射光７３ｖは基板５５上で反射してメイン垂直反射光７３ｒを生成する。メイン垂直反射光７３ｒの一部７３ｒ’はレンズモジュール５７及びビームスプリッタ７１を通過してカメラ６１に到逹し、メイン垂直反射光７３ｒの残り７３ｒ”はビームスプリッタ７１から反射してメイン光源７３に向かうことができる。メイン垂直入射光７３ｖが照射される間に基板５５上に表面欠陥が存在する場合、前記表面欠陥から乱反射される散乱光の一部もレンズモジュール５７及びビームスプリッタ７１を通過してカメラ６１に到逹する。
【００６８】
さらに、本実施形態による光学的検査装置は図３を参照して説明したように補助光源１５１及びセンシングユニットＳＳで構成された焦点調節器を具備することができる。したがって、本実施形態によれば、前記焦点距離調節器を用いて基板５５をレンズモジュール５７の焦点距離Ｆに正確に位置させることができ、ビームスプリッタ７１及びメイン光源７３は明視野を提供する。結果的に、本実施形態によれば、明視野を用いる光学的検査装置の解像度を向上させることができる。
【００６９】
次に、図６及び図７を参照して図３及び図５に示す光学的検査装置を用いて基板の表面欠陥を検出する方法を説明する。
【００７０】
図６は、図３の光学的検査装置を用いて基板の表面欠陥を検出する方法を説明するための工程フローチャート（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｌｏｗｃｈａｒｔ）である。
【００７１】
図３及び図６を参照すると、半導体ウエハのような基板５５を準備する（図６の段階８１）。基板５５を密閉された空間を提供するケース５１内のチャック５３上にローディングさせる（図６の段階８３）。基板５５はケース５１の側壁を貫通するスリット形状の開口部５１ａを介してローディングすることができる。チャック５３上部にレンズユニット６０が配置される（図６の段階８５）。レンズユニット６０は図３を参照して説明したようにその内部を通過する第１及び第２ビーム経路６０ａ，６０ｂを含む。また、レンズユニット６０は複数個のレンズで構成されたレンズモジュール５７及びレンズモジュール５７の側壁を取り囲むレンズハウジング５９を含むことができる。
【００７２】
レンズユニット６０に固定された補助光源１５１及びセンシングユニットＳＳを用いて基板５５をレンズモジュール５７の焦点距離に位置させることができる（図６の段階９０）。センシングユニットＳＳは互いに異なる高さを有する複数個のセンサを含む。また、センシングユニットＳＳは、補助斜入射光１５１ａがレンズモジュール５７の焦点面（ｆｏｃａｌ  ｐｌａｎｅ）に照射されるときに、前記焦点面から反射する光が到逹する位置に特定センサを有するように構成される。
【００７３】
具体的に、基板５５をレンズモジュール５７の焦点距離に位置させるためには、基板５５上に補助斜入射光１５１ａを照射して基板５５の表面から反射する補助反射光１５１ｎを生成する（図６の段階８７）。続いて、補助反射光１５１ｎがセンシングユニットＳＳの前記特定センサに照射されるまで基板５５とレンズモジュール５７との間の距離を変化させる（図６の段階８９）。その結果、基板５５はレンズモジュール５７の焦点距離に正確に位置することができる。補助斜入射光１５１ａはレンズユニット６０の第１ビーム経路６０ａを介して照射することができる。この場合、補助反射光１５１ｎは第２ビーム経路６０ｂを介してセンシングユニットＳＳに到逹することができる。したがって、レンズモジュール５７の解像度を向上させるためにレンズモジュール５７の焦点距離を減少させ、またはレンズモジュール５７の直径を増加させても、基板５５は第１及び第２ビーム経路６０ａ，６０ｂの存在によりレンズモジュール５７の焦点距離に正確に位置することができる。
【００７４】
続いて、レンズモジュール５７の焦点距離に位置した基板５５上にメイン斜入射光（ｍａｉｎ  ｏｂｌｉｑｕｅ  ｉｎｃｉｄｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ）６３ａを照射する（段階９１）。メイン斜入射光６３ａは、第１ビーム経路６０ａを介して基板５５に対して９０゜よりも小さい入射角α’で照射することができる。メイン斜入射光６３ａが照射する間に基板５５上から反射されたメイン反射光６３ｎが生成される。メイン反射光６３ｎはレンズユニット６０に固定された光トラップ６５に照射され、光トラップ６５はメイン反射光６３ｎがケース５１内でさらに反射されることを防止するためにメイン反射光６３ｎを捕獲する。ここで、メイン反射光６３ｎは、入射角α’と同一角度で反射する光を意味する。すなわち、前記メイン反射光の反射角（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ａｎｇｌｅ）β’はメイン斜入射光６３ａの入射角αと等しい。メイン反射光６３ｎは第２ビーム経路６０ｂを介して光トラップ６５に到逹することができる。
【００７５】
上述のように、第１及び第２ビーム経路６０ａ，６０ｂは、それぞれメイン斜入射光６３ａ及びメイン反射光６３ｎが通る光経路の役目をする。よって、レンズモジュール５７と基板５５との間の距離ｄ’が減少し、またはレンズモジュール５７の直径ＤＭ’が増加しても、メイン斜入射光６３ａは第１ビーム経路６０ａの存在により基板５５に正常に照射することができ、メイン反射光６３ｎは第２ビーム経路６０ｂの存在により光トラップ６５に正常に到逹することができる。よって、基板５５上にパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）のような表面欠陥５５ａが存在する場合、表面欠陥５５ａから乱反射されてレンズモジュール５７に向かう散乱光の量を著しく増加させることができる。言い替えれば、レンズモジュール５７の解像度は第１及び第２ビーム経路６０ａ，６０ｂの存在により著しく改善させることができる。
【００７６】
レンズモジュール５７は、表面欠陥５５ａから乱反射された前記散乱光の一部を集光させ、前記集光された散乱光は表面欠陥５５ａに相応するイメージを生成させる（段階９３）。前記イメージはレンズモジュール５７上に設けられたカメラ６１によって生成することができる。
【００７７】
図７は、図５の光学的検査装置を用いて基板の表面欠陥を検出する方法を説明するための工程フローチャートである。
【００７８】
図５及び図７を参照すると、図６の段階８１、８３、８５、及び９０と同じ方法を用いて基板５５をレンズモジュール５７の焦点距離Ｆに位置させることができる。続いて、レンズユニット６０とカメラ６１との間のビームスプリッタ７１にメイン入射光７３ａを照射して基板５５の表面欠陥を検出する（段階９５）。
【００７９】
ビームスプリッタ７１に向けてメイン入射光７３ａが照射されると、ビームスプリッタ７１は基板５５に垂直なメイン入射光７３ｖを生成する。メイン垂直入射光７３ｖは、基板５５の表面からのメイン垂直反射光７３ｒを発生させる。基板５５の表面に表面欠陥が存在すると、メイン垂直入射光７３ｖはメイン垂直反射光７３ｒとともに前記表面欠陥からの散乱光を生成する。この場合、メイン垂直反射光７３ｒは明視野を生成し、前記散乱光はレンズモジュール５７及びカメラ６１によって前記表面欠陥に相応する暗いイメージに変換される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】明視野を用いる従来の光学的検査装置を示す概略図である。
【図２】暗視野を用いる従来の光学的検査装置を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態による光学的検査装置の概略図である。
【図４Ａ】図３のレンズハウジングを示す斜視図である。
【図４Ｂ】図３のレンズモジュールの一例を示す斜視図である。
【図４Ｃ】図３のレンズモジュールの他例を示す斜視図である。
【図４Ｄ】図３のレンズモジュールに採用する凸レンズの一例を示す平面図である。
【図４Ｅ】図４ＤのＩ−Ｉ’線の断面図である。
【図４Ｆ】図３のレンズモジュールに採用する凹レンズの一例を示す平面図である。
【図４Ｇ】図４ＦのＩＩ−ＩＩ’線の断面図である。
【図４Ｈ】図３のレンズモジュールに採用する凸レンズの他例を示す平面図である。
【図４Ｉ】図４ＨのＩＩＩ−ＩＩＩ’線の断面図である。
【図４Ｊ】図３のレンズモジュールに採用する凹レンズの他例を示す平面図である。
【図４Ｋ】図４ＪのＩＶ−ＩＶ’線の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態による光学的検査装置の概略図である。
【図６】図３の光学的検査装置を用いて基板の表面欠陥を検出する方法を説明するための工程フローチャートである。
【図７】図５の光学的検査装置を用いて基板の表面欠陥を検出する方法を説明するための工程フローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
５１    ケース、
５１ａ    開口部、
５３    チャック、
５５    基板、
５５ａ    表面欠陥、
５７    レンズモジュール、
５７ａ，５７ｂ    第１及び第２レンズ開口部、
５９    レンズハウジング、
５９ａ    第１ハウジング開口部、
５９ｂ    第２ハウジング開口部、
６０    レンズユニット、
６０ａ，６０ｂ    第１及び第２ビーム経路、
６０ｃ    垂直軸、
６１    カメラ、
６３    メイン光源、
６３ａ    メイン斜入射光、
６３ａ    メイン斜入射光、
６３ｎ    メイン反射光、
６５    光トラップ、
６７    中央処理装置、
６９    モニタ、
７０    制御器、
１５１    補助光源、
１５１ａ    補助斜入射光、
１５１ｎ    補助反射光、
ＳＳ    センシングユニット、
ＳＳ１、・・・、ＳＳｎ    センサ、
α’    入射角、
β’    反射角。
【図１】
2007024876.tif 000005
【図２】
2007024876.tif 000006
【図３】
2007024876.tif 000007
【図４Ａ】
2007024876.tif 000008
【図４Ｂ】
2007024876.tif 000009
【図４Ｃ】
2007024876.tif 000010
【図４Ｄ】
2007024876.tif 000011
【図４Ｅ】
2007024876.tif 000012
【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
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【図４Ｋ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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