BF (Bright Field) & DF (Dark Field) 란?
Inspection, BF & DF에 대해 알아보기
In-line Inspection 이란?
반도체 Fab Line 안에서 제조 공정을 진행하며, 공정 간 발생하는 불량(Defect)을 확인하기 위해 진행하는 검사(Inspection)를 일반적으로 In-line Inspection(이하 Inspection) 라고 부릅니다. 이와 같은 Inspection은 패턴 왜곡(Open, Bridge 등), Particle, Scratch 등 다양한 형태의 불량을 검출하는 것을 목적으로 하며, 불량으로 인한 사고를 예방하고 수율을 개선하기 위해 제조 공정 간에 필수적으로 수행되는 중요한 관리 과정입니다.
일반적으로 Inspection 장비는 광학을 이용하는 방식과 전자빔을 이용하는 방식 2가지가 있으며, Wafer 표면에 Pattern이 있는지 없는지(Pattern & Non-Pattern), 물리적인 불량인지 전기적인 불량인지 등 각기 다른 목적에 따라 적합한 방식을 사용해서 검사를 진행하게 됩니다. 공통점은 In-line에서 진행하는 검사의 특성상 반드시 Wafer 상태에 영향을 주지 않는 비파괴 방식으로 진행되어야 한다는 점이 있습니다.
BF & DF 란?
광학을 이용하는 방식 중 Pattern Wafer를 검사하기 위한 장비로 BF(Bright Field)와 DF(Dark Field)가 있습니다.
BF는 DUV 파장대를 가지는 빛(일반적으로 플라즈마 광원을 이용)을 Wafer에 입사시켜 정반사되는 반사광을 수집해 불량을 검출하는 방식입니다. 비교적 짧은 파장대인 DUV를 광원으로 활용해 해상도(Resoultion)가 좋은 반면에, 검사 속도가 비교적 느려 미세한 불량을 검출하기 위해 주로 사용됩니다.
DF는 Laser를 광원으로 Wafer에 입사시켜 난반사되어 나오는 산란광(Scattered light)을 수집해 불량을 검출하는 방식입니다. 산란광을 수집하기 때문에 속도가 BF 대비 빠른 반면 해상도가 떨어지기 때문에, Particle과 같이 크기가 비교적 큰 불량을 검출하기 위해 사용됩니다.
BF와 DF 모두 Wafer 표면을 한줄씩 Scan하는 방식으로 검사를 진행하는데, Scan과 동시에 실시간으로 불량 유무를 확인하기 위해 일반적으로 Comparison 알고리즘(Pattern Wafer의 경우)을 사용합니다.
Comparison 알고리즘은 아래 그림과 같이 불량 유무를 확인하고자 하는 Chip(Die 또는 Shot 이라고도 부름)과 인접한 Chip간의 차이를 구해 신호가 다른 위치가 있으면 해당 위치를 불량으로 인식하는 방법입니다. 이렇게 불량으로 인식 되면 해당 위치의 좌표 정보가 실시간으로 저장됩니다.
SEM Review 란?
BF 및 DF와 같은 광학 기반 검사의 경우 빛의 해상도의 한계로 인해서, 광학 이미지(보통 patch라고 부름)에서는 불량이 단순 Particle인지 혹은 패턴의 왜곡 등으로 인한 것인지 구별이 되지 않습니다.
또한, Wafer의 표면에서 반사된 빛과 깊이 방향으로 투과되어 안쪽에서 반사되는 빛이 서로 중첩되면서 오탐지(설비에서는 불량으로 검출이 되었지만 실제 불량이 아닌 경우)가 발생되기도 합니다.
즉, 불량 검사 후 검출된 불량이 실제 불량인지 어떤 형태인지 등을 SEM (Scanning Electron Microscopy) 이미지를 통해 확인하는 과정이 반드시 필요하며 이를 보통 SEM Review라고 부릅니다.