KR20110084092A

KR20110084092A - 결함 검사 장치

Info

Publication number: KR20110084092A
Application number: KR1020100119865A
Authority: KR
Inventors: 히로시 도미타
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2011-07-21
Also published as: TW201200862A; JP2011145193A

Abstract

본 발명은 기판의 결함 검사를 보다 적은 스페이스에서 행하는 것을 가능하게 하는 검사 장치를 제공한다.
결함 검사 장치(1)는, 회전 가능한 척(13)을 구비하고, 척(13)의 상측에, 배치된 웨이퍼(W)의 회전 중심으로부터 외연부로 연장되는 직선 영역과 평행하게 배치된 조명 장치(21)를 설치하며, 이 조명 장치(21)의 바로 아래에 웨이퍼(W)의 반사광을 반사시키는 하프 미러(22)가 고정되고, 또한 하프 미러(22)의 대향측에 하프 미러(22)로부터의 반사광을 취득하는 촬상 장치(20)가 설치되며, 웨이퍼(W)의 회전과 함께 웨이퍼 표면을 촬상한다.

Description

결함 검사 장치{DEFECT INSPECTION DEVICE}

본 발명은 기판을 촬상함으로써 기판의 결함을 검사하는 기판의 결함 검사 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조에서의 포토리소그래피 처리에서는, 예컨대 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 한다) 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 그 레지스트막에 소정의 패턴을 노광하는 노광 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차 행해져, 웨이퍼 상에 소정의 레지스트의 패턴이 형성된다.

일련의 포토리소그래피 처리가 행해진 웨이퍼는, 검사 장치에 의해, 웨이퍼 표면에 소정의 레지스트막이 형성되어 있는지의 여부, 혹은 적절한 노광 처리가 행해져 있는지의 여부에 대해서, 또한 상처, 이물의 부착이 있는지의 여부 등을 검사하는, 소위 매크로 결함 검사가 행해지고 있다.

도 12 및 도 13은 종래의 매크로 결함 검사 장치의 구성과 동작의 개략을 나타내고 있다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이, 종래 매크로 결함 검사는, 웨이퍼(W)를 배치하고 있는 배치대(201)를 가이드 레일(202)을 따라 수평으로 이동시키면서, 조명 장치(203)로부터 하프 미러(204)를 통해 배치대(201) 상의 웨이퍼(W)에 조명을 비추어, 예컨대 CCD 카메라 등의 촬상 장치(205)에 의해 웨이퍼(W)의 화상을 취득하고, 이 화상을 화상 처리하여 결함의 유무를 판정하도록 하고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2007-240519호 공보

그러나, 전술한 검사 방법에서는, 웨이퍼 표면 전체의 화상을 촬상하기 위해, 배치대(201)를 적어도 웨이퍼(W)의 직경의 길이만큼 이동시키지 않으면 안 된다. 따라서, 검사 장치는, 웨이퍼(W)의 직경의 2배의 길이를 한 변으로 하고, 웨이퍼(W)의 직경의 길이를 다른 한 변으로 하는 직사각형의 면적이 최소한이라도 필요로 되어, 검사 장치는 필연적으로 대형이 된다. 또한, 웨이퍼 구경은 최근 대구경화되고 있어, 검사 장치를 점점 더 대형화하는 것은 피할 수 없다.

한편, 풋 프린트를 감소시킨다고 하는 관점에서는, 보다 공간 절약을 실현하고, 검사 장치를 할 수 있는 한 소형화하는 것이 요구된다.

본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼의 검사를 보다 적은 스페이스에서 행하는 것을 가능하게 하는 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 기판을 촬상 장치에 의해 촬상하여, 상기 기판의 결함을 검사하는 결함 검사 장치로서, 상기 기판을 배치하는 회전 가능한 배치대와, 상기 배치대의 수직 방향 상측에 설치되고, 또한 배치된 상기 기판의 회전 중심으로부터 외연부(外緣部)로 연장되는 직선 영역과 평행하게 배치된 상기 기판을 조사하는 대략 직육면체의 조명 장치와, 상기 조명 장치의 바로 아래에 고정되며, 상기 조명 장치로부터의 조명을 통과시켜 상기 기판의 반사광을 반사시키는 하프 미러와, 상기 하프 미러로부터의 반사광을 취득하는 촬상 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다(청구항 1).

본 발명에 따르면, 기판이 회전되면서, 기판의 회전 중심으로부터 외연부로 연장되는 직선 영역과 평행하게 배치된 조명 장치로부터의 반사광이 촬상 장치에 의해 취득된다. 여기서, 기판 상의 직선 영역은, 조사 영역에 포함되는 경우도 있고, 완전히 겹치는 경우도 있다. 본 발명에서는, 기판의 회전과 함께 조명 장치의 조사 영역이 촬상되기 때문에, 기판을 실은 상태로 배치대를 수평 이동시키는 종래의 경우에 비하여 기판의 수평 이동분의 스페이스를 생략할 수 있다.

또한, 상기 조명 장치 및 상기 하프 미러의 길이 방향의 길이는, 상기 기판의 직경의 길이와 동일하거나, 또는 그보다도 약간 길어도 좋다(청구항 2).

조명 장치 및 하프 미러의 길이 방향의 길이가 기판의 직경보다도 크게 초과되면, 검사 장치의 대형화를 초래하여 버리기 때문에, 이들 길이는, 기판의 직경의 길이와 거의 같은 정도가 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치 및 상기 하프 미러의 길이 방향의 길이는, 상기 기판의 반경의 길이와 동일하거나, 또는 그보다도 길고, 또한 상기 기판의 직경의 길이보다도 짧아도 좋다(청구항 3).

조명 장치 및 하프 미러의 길이를 짧게 함으로써, 조명 장치나 하프 미러에 요하는 스페이스 및 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 상기 배치대의 수직 방향 상측에 대략 직육면체의 커버를 더 구비하고, 상기 커버는, 그 내부의 일단부에 상기 조명 장치와 상기 하프 미러를 구비하며, 타단부에 상기 촬상 장치를 설치하고, 상기 조명 장치와 상기 하프 미러의 하측에 개구부를 갖는 구성이어도 좋다(청구항 4).

(1) 청구항 1 기재의 발명에 따르면, 웨이퍼를 배치하는 배치대를 수평 이동시켜 스캔 촬상하는 것이 아니라, 웨이퍼를 회전시켜 촬상할 수 있기 때문에, 종래의 검사 장치와 비교하여, 웨이퍼 1장분의 면적분, 모듈 사이즈를 작게 할 수 있다. 또한, 배치대를 이동시키지 않기 때문에, 이동축을 필요로 하지 않아, 장치 구성이 간소화된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

(2) 청구항 2 기재의 발명에 따르면, 기판을 적어도 180도 회전시키는 것만으로 촬상이 완료되기 때문에, 촬상 시간을 단축할 수 있다.

(3) 청구항 3 기재의 발명에 따르면, 조명 장치 및 하프 미러의 길이 방향의 길이가 기판 직경보다도 짧고, 적어도 기판의 반경의 길이분의 길이가 있으면 되기 때문에, 종래의 검사 장치와 비교하여 장치의 소형화 및 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 촬상하는 범위가 좁아지기 때문에, 워킹 디스턴스를 단축할 수 있어, 더욱 모듈 사이즈를 감소시킬 수 있다. 또한, 동일한 해상도의 촬상 장치를 이용하여도, 촬상하는 범위가 좁아지기 때문에, 보다 고밀도의 화상을 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.

(4) 청구항 4 기재의 발명에 따르면, 커버 내부에 하프 미러 및 촬상 장치를 설치함으로써, 예컨대 배치대가 회전할 때에 생기는 파티클 등의 촬상 장치 및 하프 미러에의 부착을 방지할 수 있다. 또한, 개구부 이외의 부분은 커버에 의해 덮어져 있기 때문에, 하프 미러로부터의 반사광 이외의 반사광의 영향을 받는 일이 없어, 보다 고정밀도의 화상을 촬상할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 결함 검사 장치의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 결함 검사 장치의 개략 구성을 나타내는 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 결함 검사 장치의 동작을 나타내는 개략 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 결함 검사 장치의 개략 구성을 나타내는 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 결함 검사 장치의 동작을 나타내는 개략 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 결함 검사 장치의 개략 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 결함 검사 장치의 개략 구성을 나타내는 횡단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 결함 검사 장치를 편입한 레지스트 패턴 형성 시스템의 평면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 결함 검사 장치를 편입한 레지스트 패턴 형성 시스템의 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 결함 검사 장치를 편입한 도포 현상 처리 장치의 종단 측면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 결함 검사 장치를 편입한 레지스트 패턴 형성 시스템의 변형예의 평면도이다.
도 12는 종래의 결함 검사 장치의 구성 및 동작의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 13은 종래의 결함 검사 장치의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도이다.

이하에, 본 발명의 실시형태에 대해서, 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 결함 검사 장치(1)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 결함 검사 장치(1)의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도이다.

결함 검사 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 케이싱(10)을 갖고 있다. 케이싱(10)의 일단측(도 1 중 X방향 반대 방향측)의 측벽에는, 웨이퍼(W)를 반입출시키는 반입출구(11)가 형성되어 있다. 반입출구(11)에는, 개폐 셔터(12)가 개폐가능하게 설치되어 있다.

케이싱(10) 내에는, 웨이퍼(W)의 이면 중앙부를 흡착하여 웨이퍼(W)를 수평으로 유지하는 배치대인 척(13)이 설치되어 있다. 척(13)은, 모터 등의 회전 구동부(14)에 접속되어 있다. 이 회전 구동부(14)에 의해, 척(13)은, 후술하는 제어 장치(30)로부터 송신되는 제어 신호에 따라 웨이퍼(W)를 유지한 상태로 수직축 둘레로 회전하고, 정지한다.

척(13)의 외주부에는, 웨이퍼(W)를 전달할 때의 복수의 지지핀(15)이 설치되어 있다. 지지핀(15)은, 예컨대 실린더 등의 승강 구동부(도시하지 않음)에 승강 가능하게 부착되어 있고, 반입출구(11)로부터 케이싱(10) 내에 진입하는 웨이퍼(W)를 반송 기구(D)(도 10 참조)로부터 수취하여, 척(13) 상에 웨이퍼(W)를 배치한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 척(13)을 사이에 두고 케이싱(10)의 반입출구(11)의 대향측에는, 척(13) 상의 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출하는 노치 검출 센서(16)가 설치되어 있다. 노치 검출 센서(16)에 의해 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출하면서, 회전 구동부(14)에 의해 척(13)을 회전시켜, 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 조절할 수 있다. 이와 같이, 회전 구동부(14)는, 웨이퍼(W)의 위치를 조절하는 얼라인먼트 기능을 갖고 있다.

케이싱(10)의 반입출구(11)의 타단측(도 1의 X방향 정방향측)의 측면에는, 촬상 장치(20)가 설치되어 있다. 촬상 장치(20)에는, 예컨대 광각형의 CCD 카메라가 이용된다.

또한, 케이싱(10)의 천장에는, 척(13)의 수직 방향 상측에, 웨이퍼(W)에 광을 조사하는 대략 직육면체의 조명 장치(21)가 고정되어 있고, 그 조명 장치(21)의 바로 아래에, 하프 미러(22)가 고정되어 있다. 하프 미러(22)는, 촬상 장치(20)와 대향하는 위치에 설치되고, 수직 방향으로부터 45도 경사하여 설치되어 있다.

조명 장치(21)로부터의 조명이 하프 미러(22)를 통과하여 하측을 향하여 비춰지면, 조명 장치(21)의 조사 영역에 있는 물체가 광을 반사하고, 그 반사광은, 하프 미러(22)로 반사되어, 촬상 장치(20)에 취득된다. 즉, 촬상 장치(20)는, 조사 영역에 있는 물체를 촬상할 수 있다.

본 실시형태에 따른 결함 검사 장치(1)의 조명 장치(21)와 하프 미러(22)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전 중심으로부터 외연부로 연장되는 직선 영역과 평행하게 배치되어 있고, 조명 장치(21)와, 하프 미러(22)의 길이 방향의 길이는, 웨이퍼(W)의 직경보다도 길게 형성되어 있다. 이 구성에 의해, 웨이퍼(W)를 적어도 180도 회전시킴으로써, 웨이퍼(W)의 표면 전체를 촬상할 수 있다. 단, 조명 장치(21) 및 하프 미러(22)의 치수는, 웨이퍼(W)의 직경의 길이만큼 있으면 된다.

조명 장치(21)와 촬상 장치(20)는, 제어 장치(30)에 의해 제어된다. 제어 장치(30)로부터 조명 장치(21)에 대하여 출력되는 신호에 의해, 조명 장치(21)의 조명의 조도, 조사 시간 등이 제어된다. 또한, 제어 장치(30)로부터 촬상 장치(20)에 대하여 출력되는 신호에 따라, 촬상 장치(20)에 의한 촬상, 촬상 타이밍, 화상 취득 시간 등이 제어된다. 그리고 촬상한 화상은, 제어 장치(30)에 출력되고, 상기 제어 장치(30)에서, 필요한 화상 처리가 실시된다.

또한, 제어 장치(30)는 회전 구동부(14)도 제어한다. 즉, 제어 장치(30)로부터 회전 구동부(14)에 대하여 출력되는 신호에 의해, 회전 구동부(14)의 회전 속도, 회전 개시 및 정지 등이 제어된다.

전술한 제어 장치(30)는, 예컨대 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 결함 검사 장치(1) 내의 웨이퍼(W)의 결함 검사를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 이에 부가하여, 프로그램 저장부에는, 전술한 각종 처리 장치나 반송체 등의 구동계의 동작을 제어하여, 후술하는 도포 현상 처리 장치(100)의 소정의 작용, 즉 웨이퍼(W)에의 레지스트액의 도포, 현상, 가열 처리, 웨이퍼(W)의 전달, 각 유닛의 제어 등을 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예컨대 하드 디스크(HD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 광디스크(M0), 메모리 카드 등의 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(30)에 인스톨된 것이어도 좋다.

그런데, 검사하는 웨이퍼(W)의 상태에 따라서는, 웨이퍼(W) 표면의 반사율의 차이에 의해 웨이퍼(W)의 휘도(명암)가 상이한 경우가 있어, 모든 경우에 동일한 화상 취득 시간으로 촬상하면, 취득된 화상이, 소위 노출 오버나, 노출 언더와 같은 화상이 되어 버려, 정밀도가 좋은 화상을 얻을 수 없다. 이 경우에는, 예컨대 조명 장치(21)의 조도를 그에 따라 변경하여도 좋지만, 그와 같은 변경을 할 수 없는 조명 장치를 사용한 경우나, 조도를 변경하면 조건이 상이해져 버려, 예컨대 기준 웨이퍼와의 대조, 비교 등을 할 수 없는 경우도 있다. 이러한 경우, 화상의 취득 주기의 길이를 변경하게 된다. 촬상 장치(20)에 의한 화상의 취득 주기의 길이를 변경하는 경우에는, 회전 구동부(14)에 의한 웨이퍼(W)의 회전 속도도 변경할 필요가 있다.

도 1을 참조하면, 결함 검사 장치(1) 내에는, 웨이퍼(W)의 표면의 반사율을 측정하는 반사율 측정 센서(23)가 척(13)의 상측에 고정되어 있다. 이 반사율 측정 센서(23)로부터의 신호에 기초하여, 제어 장치(30) 내의 광량 조정부(도시하지 않음)가, 촬상 장치(20)가 취득하는 화상의 밝기가 미리 설정한 소정의 밝기의 범위에 들어가도록, 화상의 취득 주기를 보정한다. 이렇게 해서 촬상 장치(20)에 의한 화상의 취득 주기의 길이가 자동적으로 보정되고, 또한 그에 따라, 회전 구동부(14)에 대한 구동 신호도 제어되어 회전 속도가 변경된다.

이렇게 해서, 표면 상의 각 부의 반사율이 상이한 웨이퍼(W)를 촬상하는 경우에도, 촬상 장치(20)의 화상 취득 주기의 길이와 회전 구동부(14)의 회전 속도의 변경에 의해, 고정밀도의 화상을 얻을 수 있다. 그리고 반사율이 높은 웨이퍼(W)여도, 반사율이 낮은 웨이퍼(W)여도, 동일한 기준으로 결함의 검사를 실시하는 것이 가능하다.

또한 검사 대상이 되는 웨이퍼(W)의 표면의 반사율이 미리 판명되어 있는 경우에는, 상기한 반사율 측정 센서(23)를 이용할 필요는 없고, 반사율이 기지인 웨이퍼(W)의 정보를 제어 장치(30) 내에 기억하여, 필요에 따라 광량 조정부에 판독하면 좋다.

다음에, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 결함 검사 장치(1)를 이용한 결함 검사 순서에 대해서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

우선, 반송 기구(D)(도 10 참조)에 의해 웨이퍼(W)가 반입출구(11)로부터 케이싱(10) 내에 반입되어, 지지핀(15) 상에 배치된다. 그리고, 지지핀(15)이 하강하여 웨이퍼(W)는 척(13) 상에 배치된다. 그 후, 노치 검출 센서(16)에 의해 웨이퍼(W)의 노치부가 검출된다. 그 노치부의 위치에 기초하여 웨이퍼(W)가 회전되어, 웨이퍼(W)의 노치부의 위치가 소정의 설정 각도에 맞추어 웨이퍼(W)가 얼라인먼트된다. 이때의 설정 각도는, 예컨대 웨이퍼 처리의 레시피에 따라 미리 정해져 있고, 최적의 화상을 취득할 수 있는 각도가 선택된다.

그 후, 웨이퍼(W)가 시계 방향(도 2의 화살표의 방향)으로 회전되면서, 촬상 장치(20)에 의해 조명 장치(21)의 조사 영역에 있는 웨이퍼(W)의 표면이 촬상된다. 도 3의 (a) 내지 (d)에서는, 촬상 장치(20)에 의해 웨이퍼(W) 표면이 촬상되는 모습을 나타내고 있다. 도면 중 해칭 부분은, 촬상 장치(20)에 의해 촬상된 범위를 나타내고 있다. 도 3의 (a) 내지 (d)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 회전에 맞추어 촬상 장치(20)가 하프 미러(22)로부터의 반사광을 취득함으로써, 2개의 동일 형상의 부채형의 중심각 부분을 중합시킨 것과 같은 조사 영역이 촬상된다. 웨이퍼(W)가 적어도 180도 회전하기 때문에, 웨이퍼(W)의 전체가 촬상되게 된다.

촬상이 완료되면, 지지핀(15)이 척(13)의 상측으로 상승하여, 척(13) 상의 웨이퍼(W)는, 지지핀(15) 상에 지지되어 들어 올려진다. 지지핀(15) 상에 지지되어 있는 웨이퍼(W)는, 반송 기구(D)(도 10 참조)에 수취되어 반입출구(11)로부터 반출되고, 다음 웨이퍼(W)가 지지핀(15) 상에 전달된다. 이들 동작이 반복되어 복수의 웨이퍼가 연속하여 검사된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 결함 검사 장치(1)에서는, 척(13)을 수평 이동시키는 일 없이 웨이퍼(W)의 표면을 촬상할 수 있기 때문에, 케이싱(10)의 길이 방향(도 2의 X방향)의 길이를, 수평 이동하기 위해 필요한 웨이퍼 2장분의 길이보다도 짧게 할 수 있어, 모듈 사이즈를 작게 할 수 있다. 또한, 수평 이동에 필요한 구동부, 가이드 레일도 불필요하게 되어, 장치 구성이 간소하게 된다. 또한, 기판을 180도 회전시키는 것만으로 촬상이 완료되기 때문에, 촬상 시간을 단축할 수 있다.

다음에, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 결함 검사 장치(2)에 대해서, 이하에 설명한다. 또한, 제1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 결함 검사 장치(2)에서, 조명 장치(21)와 하프 미러(22)는 웨이퍼(W)의 회전 중심으로부터 외연부로 연장되는 직선 영역과 평행하게 배치되어 있다. 조명 장치(21)와 하프 미러(22)의 길이 방향의 길이는, 적어도 웨이퍼(W)의 반경과 동일한 길이이고, 적합하게는 웨이퍼(W)의 반경보다도 약간 길게 형성된다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 촬상 장치(20)는, 케이싱(10)의 반입출구(11)에 대향하는 측벽 상에 설치되고, 하프 미러(22)로부터 반사되는 웨이퍼(W)의 적어도 반경 영역 부분의 반사광을 취득할 수 있는 위치에 고정된다. 즉, 촬상 장치(20)는, 케이싱(10)의 상기 측벽의 중심부보다도 조명 장치(21)측(Y방향 정방향측)에 설치된다.

다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 결함 검사 장치(2)를 이용한 결함 검사 순서에 대해서, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

우선, 반송 기구(D)(도 10 참조)에 의해 웨이퍼(W)가 반입출구(11)로부터 케이싱(10) 내에 반입되고, 지지핀(15)을 통해 척(13)에 전달되면, 우선 웨이퍼(W)의 얼라인먼트가 행해진다.

그 후, 웨이퍼(W)가 시계 방향(도 4의 화살표의 방향)으로 회전되면서, 촬상 장치(20)에 의해 조명 장치(21)의 조사 영역에 있는 웨이퍼(W)의 표면이 촬상된다. 도 5의 (a) 내지 (d)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)가 회전하며, 도 5의 (a), (b), (c), (d)와 같이 웨이퍼(W)의 표면의 해칭 부분이 촬상되어 간다. 그리고, 웨이퍼(W)가 적어도 360도 회전하기 때문에, 웨이퍼(W)의 전체가 촬상되게 된다.

웨이퍼(W)의 표면 전체가 촬상되면, 지지핀(15)이 척(13)의 상측으로 상승하여, 척(13) 상의 웨이퍼(W)는, 지지핀(15) 상에 지지되어 들어 올려진다. 지지핀(15) 상에 지지되어 있는 웨이퍼(W)는, 반송 기구(D)에 수취되어 반입출구(11)로부터 반출된다.

이 실시형태에서는, 조명 장치(21) 및 하프 미러는, 적어도 웨이퍼(W)의 반경분의 길이가 있으면 되기 때문에, 고가의 조명 장치의 사이즈를 작게 할 수 있어, 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 도 2 및 도 4를 비교하여 이해되는 바와 같이, 제2 실시형태에서는, 종래의 결함 검사 장치뿐만 아니라 제1 실시형태와 비교하여도, 워킹 디스턴스를 짧게 할 수 있기 때문에, 모듈의 사이즈를 보다 작게 하는 것이 가능해진다. 또한, 워킹 디스턴스가 짧기 때문에, 해상도가 동일한 카메라를 이용하여도, 보다 정밀한 화상을 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 결함 검사 장치(3)의 개략을 나타내는 종단면도이다.

본 실시형태에 따른 결함 검사 장치(3)는, 케이싱(10) 내의 상측 공간에 촬상 유닛(40)을 갖고 있다. 이 촬상 유닛(40)은, 대략 직육면체의 외형을 갖는 커버(41) 내의 일단부에, 촬상 장치(20)를 설치하고 있다. 커버(41) 내의 타단부측에는, 조명 장치(21)가 설치되어 있다. 그리고, 조명 장치(21)의 바로 아래에는, 하프 미러(22)가 설치되어 있다. 커버(41)에는, 하프 미러(22)의 하측에, 개구부(42)가 형성되어 있고, 조명 장치(21)로부터의 조명은, 하프 미러(22)를 통과하여, 개구부(42)로부터 촬상 유닛(40)의 하측을 향하여 조사된다. 이 조명 장치(21)의 조사 영역에 있는 물체의 반사광은, 하프 미러(22)로 반사되어, 촬상 장치(20)에 취득된다. 즉, 촬상 장치(20)는, 하프 미러(22)로 반사되는 반사광의 범위에 있는 물체를 촬상할 수 있다.

또한, 도 7에 나타내는 예에 따르면, 촬상 유닛(40)의 짧은 방향(도 7의 Y방향)의 치수는, 평면에서 보아 웨이퍼(W)의 직경의 길이이거나 혹은 그보다도 길다. 그러나, 본 발명에서는, 웨이퍼(W)의 4분의 1의 영역(도 7에서 웨이퍼(W)의 제2 상한(象限) 부분)을 촬상 유닛(40)이 덮도록, 촬상 유닛(40)의 짧은 방향의 치수를 웨이퍼(W)의 반경의 길이와 동일하거나, 또는 그보다도 약간 길게 구성하여도 좋다. 또한, 촬상 유닛(40)의 개구부(42)를, 투명한 유리판 등으로 막아 커버 내를 밀폐 상태로 하여도 좋다.

다음에, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 결함 검사 장치(3)를 이용한 결함 검사 순서에 대해서, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

우선, 반송 기구(D)(도 10 참조)에 의해 웨이퍼(W)가 반입출구(11)로부터 케이싱(10) 내에 반입되어, 척(13) 상에 배치되면, 척은 도 7 중의 화살표의 방향으로 회전을 개시한다. 그러면, 웨이퍼(W)가 회전되면서, 조명 장치(21)가 웨이퍼(W)에 광을 조사하고, 그 조사광을 하프 미러(22)에 의해 반사시켜, 촬상 장치(20)가 그 반사광을 취득한다. 웨이퍼(W)가 적어도 180도 회전함으로써, 웨이퍼(W)의 표면 전체가 촬상 장치(20)에 의해 촬상되게 된다.

본 실시형태에서는, 촬상 유닛(40)을 구성하는 촬상 장치(20), 조명 장치(21) 및 하프 미러(22)가 커버(41)의 안에 배치되어 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 반입출이나 회전 시에 생기는 파티클이 촬상 장치(20) 등에 부착되지 않아, 보다 정확한 화상을 얻을 수 있다. 또한, 개구부 이외의 부분은 커버(41)에 의해 덮어져 있기 때문에, 하프 미러로부터의 반사광 이외의 반사광의 영향을 받는 일이 없어, 보다 고정밀도의 화상을 촬상할 수 있다.

다음에, 상기 결함 검사 장치(1, 2, 3)를 편입한 도포 현상 처리 장치(100)에, 노광부(노광 장치)(S4)를 접속한 레지스트 패턴 형성 시스템의 일례에 대해서 간단하게 설명한다. 도 8은 상기 시스템의 평면도이고, 도 9는 동시스템의 사시도이다. 또한, 도 10은 상기 도포 현상 처리 장치(100)의 종단 측면도이다.

이 도포 현상 처리 장치(100)에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 캐리어 블록(S1)으로부터 노광 블록(S4)까지 순서대로, 캐리어 블록(S1), 검사 블록(S5), 처리 블록(S2), 인터페이스 블록(S3), 노광 블록(S4)이 연결되어 있다.

캐리어 블록(S1)에서는, 반송 기구(B)가, 배치대(101) 상에 배치된 밀폐형의 캐리어(102)로부터 웨이퍼(W)를 추출하여, 캐리어 블록(S1)에 인접된 검사 블록(S5)을 통해 처리 블록(S2)에 전달한다. 또한, 반송 기구(B)는, 처리 블록(S2)에서 처리되고, 검사 블록(S5)에서 검사된 후의 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(102)에 복귀시키도록 구성되어 있다.

검사 블록(S5)은, 도 10에 나타내는 바와 같이 전달 유닛(TRS1)과, 전달 유닛(TRS2)과, 본 발명에 따른 검사 장치(1, 2, 3)에 상당하는 검사 모듈(5)을 구비하고 있다. 또한 검사 블록(S5)에는, 전달 유닛(TRS1)과 처리 블록(S2)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 기구(C)와, 처리 블록(S2)과 검사 모듈(5)과 전달 유닛(TRS2)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 기구(D)가 설치되어 있다.

처리 블록(S2)은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 현상 처리를 행하기 위한 제1 블록(DEV층)(B1), 레지스트막의 하층측에 형성되는 반사 방지막의 형성 처리를 행하기 위한 제2 블록(BCT층)(B2), 레지스트액의 도포 처리를 행하기 위한 제3 블록(COT층)(B3), 레지스트막의 상층측에 형성되는 반사 방지막의 형성 처리를 행하기 위한 제4 블록(TCT층)(B4)을 밑에서부터 순서대로 적층하여 구성되어 있다.

상기 제2 블록(BCT층)(B2)과 제4 블록(TCT층)(B4)은, 각각 반사 방지막을 형성하기 위한 약액을 스핀 코팅에 의해 도포하는 도포부를 3개 포함한 액처리 모듈(110)과, 이 액처리 모듈(110)에서 행해지는 처리의 전처리 및 후처리를 행하기 위한 가열·냉각 처리 유닛군(120)과, 액처리 모듈(110)과 가열·냉각 처리 유닛군(120)의 사이에 설치되고, 이들 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 반송 기구(A2, A4)를 구비하고 있다.

제3 블록(COT층)(B3)에서는, 상기 약액이 레지스트액이고, 소수화 처리 유닛이 편입되는 것을 제외하면 동일한 구성이다. 한편, 제1 처리 블록(DEV층)(B1)에 대해서는, 예컨대 하나의 DEV층(B1) 내에 현상 유닛이 2단으로 적층되어 있다. 그리고 상기 DEV층(B1) 내에는, 이들 2단의 현상 유닛에 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 공통의 반송 기구(A1)가 설치되어 있다. 또한 처리 블록(S2)에는, 도 8 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 선반 유닛(U5)이 설치되고, 이 선반 유닛(U5)의 각 부끼리의 사이에서는, 선반 유닛(U5)의 근방에 설치된 승강 가능한 반송 기구(E)에 의해 웨이퍼(W)가 반송된다.

이러한 도포 현상 처리 장치(100)에서, 결함 검사를 행하는 경우에는, 캐리어(102)로부터의 웨이퍼(W)가, 반송 기구(B), 전달 스테이지(TRS1), 반송 기구(C)를 순서대로 통해, 선반 유닛(U5)의 하나의 전달 유닛, 예컨대 제2 블록(BCT층)(B2)이 대응하는 전달 유닛(CPL2)에 반송된다. 이곳으로부터, 웨이퍼(W)는 반송 기구(E), 전달 유닛(CPL3) 및 반송 기구(A3)를 통해 제3 블록(COT층)(B3)에 반입되고, 소수화 처리 유닛에서 웨이퍼 표면이 소수화된 후, 액처리 모듈(110)로 레지스트막이 형성된다. 레지스트막 형성 후의 웨이퍼(W)는, 반송 기구(A3)에 의해, 선반 유닛(U5)의 전달 유닛(BF3)에 전달된다.

그 후, 웨이퍼(W)는 전달 유닛(BF3)→반송 기구(E)→전달 유닛(CPL4)을 통해 반송 기구(A4)에 전달되고, 레지스트막의 위에 반사 방지막이 형성된 후, 반송 기구(A4)에 의해 전달 유닛(TRS4)에 전달된다. 또한 레지스트막의 위의 반사 방지막을 형성하지 않는 경우나, 웨이퍼(W)에 대하여 소수화 처리를 행하는 대신에, 제2 블록(BCT층)(B2)에서 반사 방지막이 형성되는 경우도 있다.

한편, DEV층(B1) 내의 상부에는, 선반 유닛(U5)에 설치된 전달 유닛(CPL11)으로부터 선반 유닛(U6)에 설치된 전달 유닛(CPL12)에 웨이퍼(W)를 직접 반송하기 위한 전용 반송 수단인 셔틀 아암(F)이 설치되어 있다. 레지스트막이나 또한 반사 방지막이 형성된 웨이퍼(W)는, 반송 기구(E)에 의해 전달 유닛(BF3이나 TRS4)을 통해 전달 유닛(CPL11)에 전달되고, 이곳으로부터 셔틀 아암(F)에 의해 선반 유닛(U6)의 전달 유닛(CPL12)에 직접 반송되어, 인터페이스 블록(S3)에 취득되게 된다. 도 10 중 CPL이 부여되어 있는 전달 유닛은, 온도 조절용의 냉각 유닛을 겸하고 있고, BF가 부여되어 있는 전달 유닛은, 복수매의 웨이퍼(W)를 배치할 수 있는 버퍼 유닛을 겸하고 있다. 또한, 여기서는 도시하고 있지 않지만, 웨이퍼(W)가 인터페이스 블록(S3)에 취득되기 전에, 웨이퍼(W)의 주연부를 미리 노광하기 위한, 주변 노광 모듈이 설치되는 경우도 있다.

계속해서, 웨이퍼(W)는 인터페이스 아암(G)에 의해 노광 장치(S4)에 반송되고, 여기서 소정의 노광 처리가 행해진 후, 선반 유닛(U6)의 전달 유닛(TRS6)에 배치되어 처리 블록(S2)에 복귀된다. 복귀된 웨이퍼(W)는, 제1 블록(DEV층)(B1)에서 현상 처리가 행해지고, 반송 기구(A1)에 의해 전달 유닛(TRS3)에 전달된다.

그 후, 반송 기구(D)에 의해 검사 모듈(5)에 반송되어, 앞서 서술한 검사를 받는다. 그리고 검사 모듈(5)→전달 유닛(TRS2)의 순으로 반송되고, 반송 기구(B)를 통해 캐리어(102)에 복귀된다. 또한, 도 8에서 부호 U1∼U4는 각각 가열부와 냉각부 등을 적층한 가열·냉각 처리 유닛군이다.

상기 실시형태에서는, 결함 검사 장치(1, 2, 3)가 도 11에 나타내는 바와 같이 캐리어 블록(S1)에 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 결함 검사 장치(1, 2, 3)에 대한 웨이퍼(W)의 반송은, 반송 기구(B)에 의해 행하도록 하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명에 따른 결함 검사 장치(1, 2, 3)를 단독의 검사 모듈(5)로서 도포 현상 장치(100)의 소정 위치에 배치하고 있었지만, 단독의 모듈이 아니라, 회전 가능한 배치대를 갖는 다른 모듈, 예컨대, 도포 현상을 행하는 액처리 모듈이나 주변 노광 모듈 내에, 본 발명에 따른 결함 검사 장치(1, 2, 3)를 편입하도록 하여도 좋다.

이와 같이, 결함 검사 장치(1, 2, 3)와, 액처리 모듈이나 주변 노광 모듈을 일체화함으로써, 도포 현상 장치(100) 내에서의 모듈 점유 면적, 및 모듈수를 삭감할 수 있기 때문에, 도포 현상 장치(100) 자체의 사이즈를 축소하고, 풋 프린트의 저감이 가능해진다. 더욱이, 도포 현상 장치(100)의 메인터넌스수가 삭감된다.

또한, 상기한 실시형태에서는, 촬상 장치(20)에 의해 촬상하는 기판은 반도체 웨이퍼였지만, 이에 한정되지 않고 다른 기판, 예컨대 각종 플랫 디스플레이용의 기판이나 포토마스크 기판, 또한, 태양 전지 패널용의 기판, 나노임프린트용의 기판 플레이트 등을 검사 대상으로 하여 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.

1, 2, 3: 결함 검사 장치 13: 척(배치대)
14: 회전 구동부 20: 촬상 장치
21 :조명 장치 22: 하프 미러
40: 촬상 유닛 41: 커버
42: 개구부

Claims

기판을 촬상 장치에 의해 촬상하여, 상기 기판의 결함을 검사하는 결함 검사 장치로서,
상기 기판을 배치하는 회전 가능한 배치대와,
상기 배치대의 수직 방향 상측에 설치되고, 또한 배치된 상기 기판의 회전 중심으로부터 외연부(外緣部)로 연장되는 직선 영역과 평행하게 배치된, 상기 기판을 조사하는 직육면체의 조명 장치와,
상기 조명 장치의 바로 아래에 고정되며, 상기 조명 장치로부터의 조명을 통과시켜 상기 기판의 반사광을 반사시키는 하프 미러와,
상기 하프 미러로부터의 반사광을 취득하는 촬상 장치
를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 조명 장치 및 상기 하프 미러의 길이 방향의 길이는, 상기 기판의 직경의 길이와 동일하거나, 또는 그보다도 긴 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 조명 장치 및 상기 하프 미러의 길이 방향의 길이는, 상기 기판의 반경의 길이와 동일하거나, 또는 그보다도 길고, 또한 상기 기판의 직경의 길이보다도 짧은 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배치대의 수직 방향 상측에 직육면체의 커버를 더 구비하고,
상기 커버는, 그 내부의 일단부에 상기 조명 장치와 상기 하프 미러를 구비하며, 타단부에 상기 촬상 장치를 설치하고, 상기 조명 장치와 상기 하프 미러의 하측에 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.