Barewafer를 검사하는 이미징 모듈?

아마 ‘Bare wafer’라는 단어도 처음 들었을 것 같은데요. 반도체에 패턴이나 구조를 올리기 전 매끈한 상태의 Wafer라고 말할 수 있어요. Bare wafer에서의 이물 검사는 아무것도 없어야하는 Wafer 위의 먼지나 입자들이 있는지 확인하는 일이죠.

1μm보다 큰 이물은 충분히 상상할 수 있지만 그 크기가 작아질수록 이물의 밝기와 시료의 밝기값이 섞여진 형태로 나오게 될 것이에요.

이렇게 작은 크기의 이물검사는 다크필드 조명으로 검사하죠. LED로 다크 필드를 조사할 때보다 더 강한 빛을 조사할 수 있는 레이저를 사용한다면 더 강력한 검출력을 가질 수 있습니다.

 

[레이저 산란 이미징 모듈]

레이저 산란 이미징 모듈은 국책과제를 통해 개발된 제품이에요.

그래서 여러 개의 제품 조합으로 이루어져 있는데요. 레이저 산란 모듈은 작은 이물을 보기 위한 고배율 광학계가 필수적으로 필요해요. 그리고 고배율하면 떠오르는 솔루션인 AFM도 필요하겠죠. 그리고 동축 조명에서 결상력을 강화시킨 NCM조명계도 포함되었습니다. NCM 조명계는 Numerical Aperture, Chief Ray Angle Matching 조명계라는 뜻으로 렌즈의 최대 수용 각도인 NA(Numerical Aperture)와 조명계의 최대 발산 각도인(Chief Ray angle)을 동일하게 설계한 조명이에요. 원하지 않은 고각도 빛을 제거했기 때문에 이미지 퀄리티가 더 좋답니다. 그리고 라인 스캔을 위해 라인 레이저 조명시스템이 필요하구요. 생소할 수 있겠지만 파장별 Crosstalk이 없는 Multifield3 카메라도 사용합니다.

 

 

[파장별 Crosstalk?]

우선, 모듈이 사용되는 Bare wafer 검사 상황을 상상해봅시다. 아무 패턴이 없는 Wafer를 스캔하는데 다크 필드 레이저만 사용한다면, 촬영하고 있는 영역이 Wafer 위인지, 빈 공간인지 구분하기 불가능하겠죠? 또 레이저가 시료 위를 잘 초점을 잡고 있는지 확인하기 위해서도 동축 조명이 필요합니다. 그래서 동축 조명도 사용해야 하고 레이저 조명도 사용해야 합니다. 그려러면 여러번 스캔해서 이미지를 획득해야 하죠.

 

여기서 재미있는 솔루션이 있는데요. 빨간색은 레이저, 녹색은 또 다른 레이저, 파란색은 동축 조명을 사용하면 한번의 스캔만에 세가지 정보를 얻을 수 있겠죠. 그럼 이미지가 하얗게 나올거라고 생각하실 수도 있겠지만 Red, Green, Blue를 독립적으로 분리하면 서로 다른 세 가지 이미지를 동시에 획득할 수 있습니다. 여기서 Crosstalk의 개념이 등장하는데요. 만약 동축 조명으로 사용한 조명이 어중간하게 청록색이면 어떻게 될까요? 파란 빛은 동축으로 분류되겠지만 섞여있는 녹색 빛은 이미지가 동축 조명에 의한 것인지 레이저 때문인 것인지 구분하기 힘듭니다. 카메라에서도 이런 현상이 있는데 이것이 Crosstalk예요. Multifield3 카메라는 레이저 조명과 동축 조명을 정확하게 분리하기 위해 센서의 Crosstalk이 거의 없는 카메라라고 이해하시면 됩니다.

 

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필진 소개

 

정세진, Jason 앤비젼 광학모듈 엔지니어 복잡한 광학 모듈도 예시를 통해 쉽게 설명해주는 전문가