편광 제어 기반 패턴 산란 억제 확산 레이저 암시야 현미경을 이용한 미세 결함 검출 기법
Detection of Nanoscale Defects Using Polarization-controlled Pattern Suppression in Diffused Laser Dark-field Microscopy
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초록
반도체 소자의 미세화와 고집적화 경향에 따라 검출해야 하는 결함의 크기는 나노미터 수준으로 작아지고 있으며, 대면적 웨이퍼 검사 과정 에서는 이를 빠르고 비파괴적으로 검출할 수 있는 기술이 필요하다. 이때 이용하는 암시야 현미경은 미세한 산란 구조를 높은 대비로 관찰할 수있는 장점이 있으나, 파장 이하 크기의 입자를 관찰할 때에는 그 특성상 산란 강도가 약하고, 패턴이나 회로 구조에서 발생하는 강한 산란 신호와 구분하기 어렵다는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 고출력 레이저를 광원으로 사용하고, 회전 디퓨저를 통한 스펙클 억제, 편광 제어를 통한 패턴 산란 신호 감소, 그리고 TDI (time-delay integration) 카메라를 이용한 신호 누적과 고속 검출을 결합하여 레이저 기반 암시야 현미경을 구현하였다. 이를 통해 직경 약 100 nm 수준의 나노 입자에서 발생하는 산란 신호를 검출할 수 있음을 확인하였다.
Abstract
With the miniaturization and higher integration of semiconductor devices, the size of defects to be detected has decreased to the nanometer scale, and in large-area wafer inspection there is a need for technologies that can detect such defects rapidly and in a non-destructive manner. Dark-field microscopy offers the advantage of observing fine scattering structures with high contrast; however, it has limitations in detecting subwavelength particles because their scattering is weak and it is difficult to distinguish their signals from the strong scattering originating from patterns or circuit structures. To address these issues, we implemented a laser-based dark-field microscopy system that uses a high-power laser source, speckle suppression through a rotating diffuser, reduction of pattern-scattering signals with polarization control, and a time-delay integration (TDI) camera that combines signal accumulation with high-speed detection. We confirmed that scattering signals from nanoparticles approximately 100 nm in diameter can be detected using this system.