KR20200010058A - 기판 검사 방법 및 기판 검사 장치 - Google Patents

기판 검사 방법 및 기판 검사 장치 Download PDF

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가츠야 히사노
아키코 기요토미
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판의 검사 시에, 기판 주연부에 있어서의 거시적인 이상을 정확하게 검지 가능하게 한다.
기판을 검사하는 방법으로서, 기판의 주연부의 화상에 있어서의 소정의 영역을 복수로 분할한 영역을 분할 영역으로 했을 때, 검사 대상의 대상 기판의 주연부의 화상인 검사 대상 주연 화상에 있어서의, 상기 분할 영역 각각의 특징량을 취득하는 특징량 취득 공정과, 상기 특징량 취득 공정에서의 취득 결과에 기초하여, 상기 대상 기판의 주연부 검사에 관한 소정의 판정을 행하는 판정 공정을 갖는다.

Description

기판 검사 방법 및 기판 검사 장치{SUBSTRATE INSPECTION METHOD AND SUBSTRATE INSPECTION APPARATUS}
본 개시는, 기판 검사 방법 및 기판 검사 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1은, 기판의 주연에 있어서의 각 면(표면, 이면 및 단부면)을 검사하는 검사 유닛을 개시하고 있다. 이 검사 유닛은, 기판을 보유 지지하여 회전시키도록 구성된 보유 지지대와, 이하의 미러 부재 및 카메라를 구비한다. 미러 부재는, 보유 지지대의 회전축에 대해 경사짐과 함께, 보유 지지대에 보유 지지된 기판의 단부면과 이면의 주연 영역에 대향하는 반사면을 갖는 것이다. 또한, 카메라는, 보유 지지대에 보유 지지된 기판 표면의 주연 영역으로부터의 광과, 보유 지지대에 보유 지지된 기판의 단부면으로부터의 광이 미러 부재의 반사면에서 반사된 반사광과 함께 렌즈를 통해 입력되는 촬상 소자를 갖는 것이다.
일본 특허 공개 제2017-152443호 공보
본 개시에 관한 기술은, 기판의 검사 시에, 기판 주연부에 있어서의 거시적인 이상을 정확하게 검지 가능하게 한다.
본 개시의 일 형태는, 기판을 검사하는 방법이며, 기판의 주연부의 화상에 있어서의 소정의 영역을 복수로 분할한 영역을 분할 영역으로 했을 때, 검사 대상의 대상 기판의 주연부의 화상인 검사 대상 주연 화상에 있어서의, 상기 분할 영역 각각의 특징량을 취득하는 특징량 취득 공정과, 상기 특징량 취득 공정에서의 취득 결과에 기초하여, 상기 대상 기판의 주연부의 검사에 관한 소정의 판정을 행하는 판정 공정을 갖는다.
본 개시에 의하면, 기판의 검사 시에, 기판 주연부에 있어서의 거시적인 이상을 정확하게 검지할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 4는 검사 장치의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도이다.
도 5는 검사 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 6은 주연 촬상 서브유닛의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 7은 기판의 주연부로부터의 광의 반사 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 제어부의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 9는 검사 대상 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10a는 기준 주연 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10b는 검사 대상 주연 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11a는 촬상 주연 화상의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11b는 촬상 주연 화상의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11c는 촬상 주연 화상의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12a는 판정부에 있어서의 판정 및 검사부에 있어서의 검사의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 12b는 판정부에 있어서의 판정 및 검사부에 있어서의 검사의 구체예를 설명하는 도면이다.
도 13a는 판정부에 있어서의 판정 및 검사부에 있어서의 검사의 다른 구체예를 설명하는 도면이다.
도 13b는 판정부에 있어서의 판정 및 검사부에 있어서의 검사의 다른 구체예를 설명하는 도면이다.
도 13c는 판정부에 있어서의 판정 및 검사부에 있어서의 검사의 다른 구체예를 설명하는 도면이다.
도 13d는 판정부에 있어서의 판정 및 검사부에 있어서의 검사의 다른 구체예를 설명하는 도면이다.
[발명을 실시하기 위한 형태]
먼저, 특허문헌 1에 기재되어 있는 종래의 기판 검사 장치에 대해 설명한다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)에 대하여, 이온 주입 처리, 성막 처리, 포토리소그래피 처리, 에칭 처리 등의 각종 처리가 행해진다. 또한, 웨이퍼 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 포토리소그래피 처리에서는, 웨이퍼 상에 레지스트액을 도포하고 레지스트막을 형성하는 처리, 소정의 패턴에 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차 행해진다.
상술한 반도체 디바이스의 제조 공정에 관한 각종 처리가 행해지는 웨이퍼는, 그 주연부가, 웨이퍼의 연마 가공에 의해 웨이퍼 중앙에 비하여 얇게 된다. 그 때문에, 웨이퍼 표면의 주연 영역은 웨이퍼 표면의 중앙 영역에 대해 경사져 있다. 또한, 웨이퍼의 주연부는, 상기 경사와 상기 제조 공정에 관한 각종 처리에 있어서의 처리 조건의 변동 등과도 더불어, 상태의 제어가 어렵다. 이러한 웨이퍼의 주연부의 상태를 감시하고 이상을 검지하는 것은, 유효 칩 수의 증대뿐만 아니라, 주연부 근방의 칩 수율 향상에도 기여한다.
그래서, 특허문헌 1의 검사 유닛은, 웨이퍼의 주연을 검사하기 위해서, 웨이퍼 표면의 주연 영역으로부터의 광과, 웨이퍼의 측단부면으로부터의 광이 미러 부재의 반사면에서 반사된 반사광이 입력되는 촬상 소자를 갖는 카메라를 구비한다. 바꾸어 말하면, 특허문헌 1의 검사 유닛은, 웨이퍼의 주연부를 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여, 웨이퍼의 주연부를 검사하는 것이다.
이와 같이, 웨이퍼의 주연부의 촬상 결과에 기초하는 촬상 주연 화상을 사용하여, 웨이퍼의 주연부의 상태를 검사하는 방법으로는, 예를 들어 이하의 것이 있다. 주위 비교법은, 촬상 화상 내에 있어서 검사 대상 영역의 화상과 그 주변의 영역 화상의 차로부터 이상을 검출하는 방법이다. 또한, 웨이퍼에 형성된 막의 에지의 위치를 촬상 화상에 있어서의 명암으로부터 취득하는 방법(에지 트레이스법)도 있다. 이 방법에서는, 예를 들어 웨이퍼의 주연부를 따라서 환형의 막을 형성하는 경우에 있어서, 환형의 막의 내측 에지의 위치를 취득한다. 그리고, 웨이퍼의 에지로부터 환형의 막의 내측 에지까지의 거리를 계산하고, 계산 결과에 기초하여 성막의 합격 여부를 판정할 수 있다.
그러나, 어느 방법에 있어서도, 거시적인 이상을 검지할 수 없다. 거시적인 이상이란, 예를 들어 웨이퍼의 주연부에 해당 주연부를 따라 환형으로 레지스트막을 형성하는 경우에 있어서의, 후술하는 도 11c에 도시된 바와 같은 상태 등을 말한다. 도 11c에서는, 웨이퍼 W의 주위 단부면측과 반대측의 레지스트막 R의 에지는 명확하지만, 웨이퍼 W의 주위 단부면측에 있어서 레지스트막 R을 형성할 수 없다. 도 11c에 도시된 바와 같은 이상이 있는 경우, 상술한 주위 비교법에서는 중앙부에 원형막이 형성되어 있는 것이라고 판정하고, 상술한 에지 트레이스법에서는 레지스트막의 에지를 취득할 수 있으므로, 이상 없음이라고 판정해 버린다.
또한, 웨이퍼의 주연부에 관한 검사에서는, 기준이 되는 기판 화상(골든 화상)을 등록해 두고 그 골든 화상에 기초하는 패턴 매칭에 의한 이상 판정은 행하여지지 않는다. 웨이퍼의 주연부에서는, 패턴끼리의 매칭이 나쁘고, 화상을 비교해도 정확한 이상 판정은 어렵기 때문이다.
이하, 기판의 검사 시에, 기판 주연부에 있어서의 거시적인 이상을 검지 가능하게 하기 위한, 본 실시 형태에 관한 기판처리방법 및 기판 검사 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 기판 검사 장치를 구비한 기판 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다. 도 2 및 도 3은, 각각 기판 처리 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 정면도와 배면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기판 처리 시스템(1)이 웨이퍼 W에 대해 도포 현상 처리를 행하는 도포 현상 처리 시스템인 경우를 예로 들어 설명한다.
기판 처리 시스템(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수매의 웨이퍼 W를 수용한 카세트 C가 반출입되는 카세트 스테이션(10)과, 웨이퍼 W에 소정의 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(11)을 갖는다. 그리고, 기판 처리 시스템(1)은, 카세트 스테이션(10)과, 처리 스테이션(11)과, 처리 스테이션(11)에 인접하는 노광 장치(12) 사이에서 웨이퍼 W의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(13)을 일체로 접속시킨 구성을 갖고 있다.
카세트 스테이션(10)에는, 카세트 적재대(20)가 마련되어 있다. 카세트 적재대(20)에는, 기판 처리 시스템(1)의 외부에 대해 카세트 C를 반출입할 때에 카세트 C를 적재하는 카세트 적재판(21)이 복수 마련되어 있다.
카세트 스테이션(10)에는, X 방향으로 연장되는 반송로(22) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(23)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(23)는, 상하 방향 및 연직축 주위(θ 방향)으로도 이동 가능하며, 각 카세트 적재판(21) 상의 카세트 C와, 후술하는 처리 스테이션(11)의 제3 블록 G3의 전달 장치 사이에서 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(11)에는, 각종 장치를 구비한 복수 예를 들어 4개의 블록 G1, G2, G3, G4가 마련되어 있다. 예를 들어 처리 스테이션(11)의 정면측(도 1의 X 방향 부방향측)에는, 제1 블록 G1이 마련되고, 처리 스테이션(11)의 배면측(도 1의 X 방향 정방향측)에는, 제2 블록 G2가 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(11)의 카세트 스테이션(10)측(도 1의 Y 방향 부방향측)에는, 제3 블록 G3이 마련되고, 처리 스테이션(11)의 인터페이스 스테이션(13)측(도 1의 Y 방향 정방향측)에는, 제4 블록 G4가 마련되어 있다.
제1 블록 G1에는, 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 액 처리 장치, 예를 들어 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)가 아래부터 이 순서대로 배치되어 있다. 현상 처리 장치(30)는, 웨이퍼 W를 현상 처리하는 것으로, 하부 반사 방지막 형성 장치(31)는, 웨이퍼 W의 레지스트막의 하층에 반사 방지막(이하 「하부 반사 방지막」이라고 함)을 형성하는 것이다. 레지스트 도포 장치(32)는, 웨이퍼 W에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 것이며, 상부 반사 방지막 형성 장치(33)는, 웨이퍼 W의 레지스트막의 상층에 반사 방지막(이하 「상부 반사 방지막」이라고 함)을 형성하는 것이다.
예를 들어 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)는, 각각 수평 방향으로 3개 배열하여 배치되어 있다. 또한, 이들 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)의 수나 배치는, 임의로 선택할 수 있다.
이들 현상 처리 장치(30), 하부 반사 방지막 형성 장치(31), 레지스트 도포 장치(32), 상부 반사 방지막 형성 장치(33)에서는, 예를 들어 웨이퍼 W 상에 소정의 도포액을 도포하는 스핀코팅이 행해진다. 스핀코팅에서는, 예를 들어 도포 노즐로부터 웨이퍼 W 상에 도포액을 토출함과 함께, 웨이퍼 W를 회전시켜, 도포액을 웨이퍼 W의 표면에 확산시킨다.
제2 블록 G2에는, 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼 W의 가열이나 냉각과 같은 열처리를 행하는 열처리 장치(40)나, 레지스트액과 웨이퍼 W의 정착성을 높이기 위한 접착 장치(41), 웨이퍼 W의 외주부를 노광하는 주변 노광 장치(42)가 마련되어 있다. 이들 열처리 장치(40), 접착 장치(41), 주변 노광 장치(42)는, 상하 방향과 수평 방향으로 배열하여 마련되어 있고, 그 수나 배치는, 임의로 선택할 수 있다.
예를 들어 제3 블록 G3에는, 복수의 전달 장치(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56)가 아래부터 순서대로 마련되어 있다. 또한, 제4 블록 G4에는, 복수의 전달 장치(60, 61, 62)와, 기판 검사 장치로서의 검사 장치(63)가 아래부터 순서대로 마련되어 있다. 검사 장치(63)의 구성에 대해서는 후술한다.
도 1에 도시된 바와 같이 제1 블록 G1 내지 제4 블록 G4에 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역 D가 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역 D에는, 웨이퍼 반송 장치(70)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(70)는, 예를 들어 Y 방향, X 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(70a)을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는, 웨이퍼 반송 영역 D 내를 이동하고, 주위의 제1 블록 G1, 제2 블록 G2, 제3 블록 G3 및 제4 블록 G4 내의 소정의 유닛에 웨이퍼 W를 반송할 수 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 상하로 복수대 배치되어, 예를 들어 각 블록 G1 내지 G4의 동일 정도 높이의 소정의 유닛에 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
또한, 웨이퍼 반송 영역 D에는, 제3 블록 G3과 제4 블록 G4 사이에서 직선적으로 웨이퍼 W를 반송하는 셔틀 반송 장치(80)가 마련되어 있다.
셔틀 반송 장치(80)는, 예를 들어 도 3의 Y 방향으로 직선적으로 이동 가능하게 되어 있다. 셔틀 반송 장치(80)는, 웨이퍼 W를 지지한 상태에서 Y 방향으로 이동하여, 제3 블록 G3의 전달 장치(52)와 제4 블록 G4의 전달 장치(62) 사이에서 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 제3 블록 G3의 X 방향 정방향측의 옆에는, 웨이퍼 반송 장치(90)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(90)는, 예를 들어 X 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(90a)을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(90)는, 웨이퍼 W를 지지한 상태에서 상하로 이동하여, 제3 블록 G3 내의 각 전달 장치에 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
인터페이스 스테이션(13)에는, 웨이퍼 반송 장치(100)와 전달 장치(101)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는, 예를 들어 Y 방향, θ 방향 및 상하 방향으로 이동 가능한 반송 암(100a)을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는, 예를 들어 반송 암(100a)에 웨이퍼 W를 지지하고, 제4 블록 G4 내의 각 전달 장치, 전달 장치(101) 및 노광 장치(12) 사이에서 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
다음에, 상술한 검사 장치(63)의 구성에 대해 설명한다. 검사 장치(63)는, 도 4에 도시된 바와 같이 케이싱(150)을 갖고 있다. 케이싱(150)의 일측벽에는, 해당 케이싱(150)에 대한 웨이퍼 W의 반출입을 행하기 위한 반입 출구(150a)가 형성되어 있다.
또한, 케이싱(150) 내에는, 도 5에 도시된 바와 같이 웨이퍼 W를 보유 지지하는 웨이퍼 척(151)이 마련되어 있다. 케이싱(150)의 저면에는, 케이싱(150) 내의 일단부측(도 4 중의 X 방향 정방향측)으로부터 타단부측(도 4 중의 X 방향 부방향측)까지 연신하는 가이드 레일(152)이 마련되어 있다. 가이드 레일(152) 상에는, 웨이퍼 척(151)을 회전시킴과 함께, 가이드 레일(152)을 따라 이동 가능한 구동부(153)가 마련되어 있다. 이 구성에 의해, 웨이퍼 척(151)으로 보유 지지되어 있는 웨이퍼 W는, 반입 출구(150a) 근처의 제1 위치와, 주연 촬상 서브유닛(170) 및 이면 촬상 서브유닛(180) 근처의 제2 위치 사이에서 이동 가능하다.
또한, 케이싱(150) 내에는, 표면 촬상 서브유닛(160)과, 주연 촬상 서브유닛(170)과, 이면 촬상 서브유닛(180)이 마련되어 있다.
표면 촬상 서브유닛(160)은, 카메라(161)와, 조명 모듈(162)을 갖는다. 카메라(161)는, 케이싱(150) 내의 상기 타단부측(도 4 중의 X 방향 부방향측)에 있어서의 상방에 마련되어 있고, 렌즈(도시되지 않음)와 CMOS 이미지 센서 등의 촬상 소자(도시되지 않음)를 갖는다.
조명 모듈(162)은, 케이싱(150) 내의 중앙 상방에 마련되어 있고, 하프 미러(163)와 광원(164)을 갖는다. 하프 미러(163)는, 카메라(161)와 대향하는 위치에, 경면이 연직 하방을 향한 상태로부터 카메라(161)의 방향을 향하여 45도 상방으로 경사진 상태로 마련되어 있다. 광원(164)은, 하프 미러(163)의 상방에 마련되어 있다. 광원(164)으로부터의 조명은, 하프 미러(163)를 통과하여 하방을 향하여 조사된다. 또한, 하프 미러(163)를 통과한 광은, 하프 미러(163)의 하방에 있는 물체에 의해 반사되고, 하프 미러(163)에서 더욱 반사되어, 카메라(161)에 도입된다. 즉, 카메라(161)는, 광원(164)에 의한 조사 영역에 있는 물체를 촬상할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 W를 보유 지지하는 웨이퍼 척(151)이 가이드 레일(152)을 따라 이동할 때에 카메라(161)는, 광원(164)의 조사 영역을 통과하는 웨이퍼 W의 표면을 촬상할 수 있다. 그리고, 카메라(161)로 촬상된 화상의 데이터는, 후술하는 제어부(200)에 입력된다.
주연 촬상 서브유닛(170)은, 도 4 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 카메라(171)와, 조명 모듈(172)과, 미러 부재(173)를 포함한다. 카메라(171)는, 렌즈(도시되지 않음)와 CMOS 이미지 센서 등의 촬상 소자(도시되지 않음)를 갖는다.
조명 모듈(172)은, 웨이퍼 척(151)에 보유 지지된 웨이퍼 W의 상방에 마련되어 있고, 광원(174)과, 하프 미러(175)와, 초점 조절 렌즈(176)를 갖는다. 광원(174)은, 하프 미러(175)의 상방에 마련되어 있다. 하프 미러(175)는, 카메라(171)와 대향하는 위치에, 경면이 연직 하방을 향한 상태로부터 카메라(171)의 방향을 향하여 45도 상방으로 경사진 상태로 마련되어 있다. 초점 조절 렌즈(176)는, 카메라(171)와 하프 미러(175) 사이에 마련되어 있다. 초점 조절 렌즈(176)는, 카메라(171)의 렌즈와의 합성 초점 거리를 변화시키는 기능을 갖는 렌즈라면 특별히 한정되지 않는다.
미러 부재(173)는, 조명 모듈(172)의 하방에 마련되어 있고, 반사면(173a)을 갖는다.
반사면(173a)은, 웨이퍼 척(151)에 보유 지지된 웨이퍼 W가 제2 위치에 있는 경우, 웨이퍼 척(151)에 보유 지지된 웨이퍼 W의 측단부면 Ws와 이면 Wb의 주연 영역 Wp에 대향한다.
조명 모듈(172)에 있어서는, 광원(174)으로부터 출사된 광은, 하프 미러(175)를 전체적으로 통과하여 하방을 향하여 조사된다. 하프 미러(175)를 통과한 확산 광은, 웨이퍼 척(151)에 보유 지지된 웨이퍼 W가 제2 위치에 있는 경우, 하프 미러(175)의 하방에 위치하는 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 Wp 또는 미러 부재(173)의 반사면(173a)에서 반사된다. 또한, 반사면(173a)에서 반사된 반사광은, 주로 웨이퍼 W의 측단부면 Ws(웨이퍼 W의 에지에 베벨이 존재하는 경우에는, 특히 베벨 부분의 상단측)와 표면 Wf의 주연 영역 Wp에 조사된다.
웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 Wp로부터 반사된 반사광은, 도 7에 도시되는 바와 같이, 미러 부재(173)의 반사면(173a)으로는 향하지 않고 하프 미러(175)를 향한다. 그리고, 하프 미러(175)를 향한 광은 해당 하프 미러(175)에서 다시 반사되어, 초점 조절 렌즈(176)는 통과하지 않고 카메라(171)에 입사한다. 한편, 웨이퍼 W의 측단부면 Ws로부터 반사된 반사광은, 미러 부재(173)의 반사면(173a)과 하프 미러(175)에서 순차 반사하고, 초점 조절 렌즈(176)를 통과하여, 카메라(171)에 입사된다. 이와 같이, 카메라(171)에는, 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 Wp로부터의 광과, 웨이퍼 W의 측단부면 Ws로부터의 광의 양쪽이 입력된다. 즉, 웨이퍼 척(151)에 보유 지지된 웨이퍼 W가 제2 위치에 있는 경우, 카메라(171)는, 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 Wp와 웨이퍼 W의 측단부면 Ws의 양쪽을 촬상할 수 있다. 카메라(171)로 촬상된 화상 데이터는, 후술하는 제어부(200)에 입력된다.
또한, 초점 조절 렌즈(176)를 마련함으로써, 카메라(171)에 의해 촬상된 화상에 있어서, 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 Wp와 웨이퍼 W의 측단부면 Ws가 모두 선명해진다.
이면 촬상 서브유닛(180)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 카메라(181)와, 조명 모듈(182)을 갖는다.
카메라(181)는, 케이싱(150) 내의 상기 타단부측(도 5 중의 X 방향 부방향측)에 있어서의 하방에 마련되어 있고, 렌즈(도시되지 않음)와 CMOS 이미지 센서 등의 촬상 소자(도시되지 않음)를 갖는다.
조명 모듈(182)은, 조명 모듈(172)의 하방이며, 웨이퍼 척(151)에 보유 지지된 웨이퍼 W의 하방에 배치되어 있다. 조명 모듈(182)은, 하프 미러(도시되지 않음)와, 광원(도시되지 않음)을 포함한다. 하프 미러는, 카메라(181)와 대향하는 위치에, 경면이 연직 상방을 향한 상태로부터 카메라(181)의 방향을 향하여 45도 하방으로 경사진 상태로 마련되어 있다. 광원은, 하프 미러의 하방에 마련되어 있다. 광원으로부터의 조명은, 하프 미러를 통과하여 상방을 향하여 조사된다. 또한, 하프 미러를 통과한 광은, 하프 미러의 상방에 있는 물체에 의해 반사되어, 하프 미러에서 더욱 반사되고, 카메라(181)에 도입된다. 즉, 카메라(181)는, 조명 모듈(182)의 광원에 의한 조사 영역에 있는 물체를 촬상할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 척(151)에 보유 지지된 웨이퍼 W가 제2 위치에 있는 경우, 카메라(181)는, 웨이퍼 W의 이면을 촬상할 수 있다. 그리고, 카메라(181)로 촬상된 화상의 데이터는, 후술하는 제어부(200)에 입력된다.
이상과 같이 구성된 검사 장치(63)에서는, 웨이퍼 W가 제2 위치에 있는 경우에, 해당 웨이퍼 W를 보유 지지하고 있는 웨이퍼 척(151)의 회전에 동기시켜, 촬상부로서의 주연 촬상 서브유닛(170) 및 이면 촬상 서브유닛(180)에서 촬상한다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 주연부 전체면에 대해, 구체적으로는, 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 Wp의 전체면과, 웨이퍼 W의 측단부면 Ws의 전체면과, 웨이퍼 W의 이면의 주연 영역 Wp의 전체면에 대해, 실질적으로 주위 방향으로 주사한 화상이 얻어진다.
이상의 기판 처리 시스템(1)에는, 도 1에 도시된 바와 같이 제어부(200)가 마련되어 있다. 제어부(200)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성되고, 프로그램 저장부(도시되지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 검사 장치(63)에서 촬상된 기판 화상에 기초하여 행해지는 웨이퍼 W의 검사를 제어하는 프로그램을 포함하는, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼 W의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체 H에 기록되어 있던 것으로서, 해당 기억 매체 H로부터 제어부(200)에 인스톨된 것이어도 된다. 또한, 검사 장치(63)의 전용 제어부(200)가 아니고, 기판 처리 시스템(1)의 외부에 접속되는 컴퓨터 장치에 있어서의 애플리케이션 프로그램에 의해 검사 제어를 실시하는 형태로 해도 된다.
또한, 제어부(200)는, 도 8에 도시되는 바와 같이, 화상 취득부(210)와, 특징량 취득부(211)와, 판정부(212)와, 검사부(213)를 갖는다.
화상 취득부(210)는, 검사 대상 주연 화상을 취득한다. 검사 대상 주연 화상은, 주연 촬상 서브유닛(170) 및 이면 촬상 서브유닛(180)에서의 촬상 결과에 기초하는 웨이퍼 W의 주연부의 화상인 촬상 주연 화상의 하나이며, 검사 대상에 관한 것이다. 화상 취득부(210)는, 구체적으로는, 주연 촬상 서브유닛(170) 및 이면 촬상 서브유닛(180)으로 촬상된 화상에 대해 필요한 화상 처리를 실시한다. 이에 의해, 검사 대상 주연 화상으로 하고, 검사 대상의 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 Wp, 웨이퍼 W의 측단부면 Ws 및 웨이퍼 W의 이면의 주연 영역 Wp 각각에 대해, 그 전체면을 주위 방향으로 주사한 화상이 얻어진다.
특징량 취득부(211)는, 웨이퍼 W의 주연부의 화상에 있어서의 소정의 영역을 복수로 분할한 영역을 분할 영역으로 했을 때, 화상 취득부(210)에서 취득된 검사 대상 주연 화상에 있어서의, 분할 영역 각각의 특징량을 취득한다.
예를 들어, 도 9에 도시되는 바와 같이, 상술한 소정의 영역 A1은, 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 Wp이며, 웨이퍼 W의 측단부면 Ws 및 베벨을 포함하지 않는 영역이다. 또한, 도 9의 화상 Im1은 검사 대상 주연 화상의 일례이며, 이 화상 Im1에서는, 웨이퍼 W의 주위 방향과, 화상의 좌우 방향이 일치하고, 웨이퍼 W의 직경 방향과 화상의 상하 방향이 일치하고 있다. 또한, 도 9의 화상 Im1에 있어서, 부호 N은 노치이다.
또한, 도면의 예에서는, 분할 영역 A11 내지 A15는, 상기 소정의 영역 A1을 웨이퍼 W의 직경 방향으로 분할한 것이다. 상기 소정의 영역을 웨이퍼 W의 직경 방향으로 분할하는 경우, 각 분할 영역의 직경 방향의 크기는 0.5㎜ 이상으로 된다.
또한, 소정의 영역, 해당 소정 영역의 분할수(분할 영역의 수) 및 각 분할 영역의 크기(본 예에서는 웨이퍼 W의 직경 방향의 폭)는 예를 들어 유저에 의해 설정된다.
또한, 상술한 「분할 영역의 특징량」이란, 예를 들어 검사 대상 주연 화상이나 후술하는 기준 주연 화상 등의 촬상 주연 화상의 해당 분할 영역 내에 있어서의 화소값의 평균값이다.
또한, 촬상 주연 화상이 RGB(Red, Green, Blue)의 세 색성분으로 구성되어 있다. 따라서, 촬상 주연 화상의 해당 분할 영역 내에 있어서의 특정 색성분의 화소값/휘도값의 평균값을 「분할 영역의 특징량」이라고 해도 된다. 본 예에서는, 「분할 영역의 특징량」은, 이 촬상 주연 화상의 해당 분할 영역 내에 있어서의 특정 색성분의 화소값/휘도값의 평균값인 것으로 한다. 또한, 상기 특정 색은 예를 들어 유저로 설정된다.
판정부(212)는, 특징량 취득부(211)에서의 취득 결과에 기초하여, 웨이퍼 W의 주연부의 검사에 관한 소정의 판정을 행한다. 상기 판정의 종류는, 유저가 희망하는 검사에 따라 상이하다. 판정부(212)는, 예를 들어 특징량 취득부(211)에서의 취득 결과와, 상기 소정의 판정 기준이 되는 웨이퍼의 주연부의 화상인 기준 주연 화상에 있어서의, 전술한 분할 영역의 특징량에 기초하여, 상기 소정의 판정을 행한다. 보다 구체적으로는, 판정부(212)는, 분할 영역별로, 해당 분할 영역 내에 있어서의 특정 색성분의 화소값의 평균값을, 검사 대상 주연 화상과 기준 주연 화상으로 비교하여, 비교 결과에 기초하여, 상기 소정의 판정을 행한다. 예를 들어, 비교 결과, 촬상 주연 화상과 기준 주연 화상에서, 분할 영역 내에 있어서의 상기 평균값의 차분의 크기가 임계값 이상이면, 해당 분할 영역에서 이상 있음으로 판정되고, 임계값 미만이면 해당 분할 영역에서 이상 없음으로 판정된다. 기준 주연 화상에 있어서의 분할 영역 각각의 특징량이나, 상술한 임계값은 미리 설정되고, 그 설정은 예를 들어 유저에 의해 행해진다. 또한, 기준 주연 화상에 있어서의 상술한 특징량이나 임계값은 기억부(도시되지 않음)에 기억되어 있다.
검사부(213)는, 판정부(212)에서의 판정 결과에 기초하여, 검사 합격 또는 검사 불합격을 판정한다. 구체적으로는, 검사부(213)는, 판정부(212)에 있어서 이상 있음으로 판정된 분할 영역이 하나 이상 있는 경우에 검사 불합격으로 판정하고, 그 이외의 경우는 검사 합격으로 판정한다.
도 10a 및 도 10b는 판정부(212)에 있어서의 판정 및 검사부(213)에서의 검사의 구체예를 설명하는 도면이며, 도 10a는 기준 주연 화상의 일례를 나타내고, 도 10b는, 검사 대상 주연 화상의 일례를 나타낸다. 또한, 도 10a 및 도 10b 이후에 도시되는 화상은, 웨이퍼 W의 표면 또는 이면의 주연부 주연 영역 전체의 화상이며, 화상의 좌우 방향과 웨이퍼의 주위 방향을 일치시킴과 함께 화상의 상하 방향과 웨이퍼의 직경 방향을 일치시킨 것이다. 또한, 도 10a 및 도 10b 이후에 도시되는 화상은 실제의 것이 아니고, 간략화하여 그레이스케일로 도시한 것이다. 또한, 도 10a 및 도 10b의 화상에 있어서의 짙은 회색 부분은 실제의 화상에 있어서는 청색을 나타내며, 엷은 회색 부분은 실제의 화상에 있어서는 엷은 남색을 나타내는 것으로 한다. 또한, 이하의 설명에서는, 슬라이스 F1 내지 F5는 각각, 웨이퍼 W의 측단부면 Ws를 기준으로 설정되어 있다. 그리고, 슬라이스 F1은, 웨이퍼 W의 측단부면 Ws로부터 직경 방향으로 1.0㎜ 내지 1.5㎜ 이격된 분할 영역이다. 마찬가지로, 슬라이스 F2, F3, F4, F5는 각각 웨이퍼 W의 측단부면 Ws로부터 직경 방향으로 1.5 내지 2㎜, 2 내지 2.5㎜, 2.5 내지 3㎜, 3 내지 3.5㎜ 이격된 분할 영역이다.
도 10a의 화상 및 도 10b의 화상은 모두, 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 전체의 화상이며, 짙은 회색 부분 P1, P11과 회색 부분 P2, P12를 갖고, 짙은 회색 부분 P1, P11과 회색 부분 P2, P12의 경계가 매끄럽지 않고 미세한 기어 형상을 갖고 있다. 이러한 경계, 즉, 서로의 화소값의 차가 작은 영역간을 이격함과 함께, 미세한 기어 형상을 갖는 경계는, 종래의 방법(전술한 주위 비교법이나 에지 트레이스법)으로 검출하기는 어렵다. 따라서, 종래의 방법에서는, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같은, 짙은 회색 부분 P1, P11과 회색 부분 P2, P12의 경계를 갖는 화상에 있어서의 해당 회색 부분 P2, P12의 폭에 대해 판정할 수는 없다.
또한, 도 10a의 화상은, 회색 부분 P2의 폭이 웨이퍼 W의 주위 방향에 있어서 약13㎜이고 대략 일정한 것에 비해, 도 10b의 화상은, 회색 부분 P12의 폭이, 주위 방향으로 대략 일정하지만, 그 폭은 도 10a의 화상보다 작다. 이러한 상위는, 웨이퍼 처리의 처리 조건(처리 후의 도포막 용해 상황이나 막 두께 거동의 차이 등을 포함함)에 의해 생긴다.
도 10a의 화상의 슬라이스 F1 내지 F5 각각에 있어서의, 각 색성분의 화소값의 평균값의 예를 표 1에, 도 10b의 화상의 슬라이스 F1 내지 F5 각각에 있어서의, 각 색성분의 화소값의 평균값의 예를 표 2에 나타낸다.
Figure pat00001
Figure pat00002
표 3은, 슬라이스 F1 내지 F5 각각에 있어서의, 도 10a의 화상에서의 상기 평균값과 도 10b의 화상에서의 상기 평균값의 차분을 나타내고 있다.
Figure pat00003
판정부(212)에서의 판정에 있어서, 도 10a의 화상을 기준 주연 화상으로 하여, 화상의 녹색(G) 성분의 화소값의 평균값을 판정의 파라미터로 하고, 상기 판정에 관한 임계값을 예를 들어 5로 한다. 그렇게 하면, 슬라이스 F2에 있어서의 녹색 성분의 화소값의 평균값의 차분의 크기가 상기 임계값을 초과하기 때문에, 판정부(212)에서는, 도 10b의 검사 대상 주연 화상의 슬라이스 F2에서 이상 있음으로 판정한다. 그리고, 검사부(213)에서는, 검사 대상 주연 화상에 나타내는 웨이퍼 W에 대해 검사 불합격으로 판정한다. 즉, 검사 장치(63)에 의하면, 회색 부분 P12의 폭이 좁다는 거시적인 이상이 생기고 있는 도 10b와 같은 검사 대상 주연 화상이 취득되었을 때, 검사 불합격으로 판정할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는, 촬상 주연 화상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 도 11a 내지 도 11c의 화상은 각각 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 전체의 화상이다. 도 11a는, 주연부를 따른 환형의 레지스트막 R이 형성된 웨이퍼 W의 촬상 주연 화상을 나타내고, 도 11b는, 주연부에 레지스트막이 형성되지 않은 웨이퍼 W의 촬상 주연 화상을 나타낸다. 도 11c는, 웨이퍼 주위 단부면과 반대측의 레지스트막 R의 에지는 명확하지만, 웨이퍼 주위 단부면측의 레지스트막 R이 형성되지 않은 웨이퍼 W의 촬상 주연 화상이다.
판정부(212)의 판정에 있어서, 도 11a의 화상(또는 그것과 유사한 화상)을 기준 주연 화상으로 하여, 상기 소정의 영역 내에 환형의 레지스트막의 형성 영역이 포함되도록 상기 소정의 영역을 설정한 것으로 하자. 또한, 판정부(212)의 판정에 있어서, 분할 영역에서의, 특정 색성분의 휘도값 평균값을 해당 판정의 파라미터로 했다고 하자. 그렇게 하면, 검사 장치(63)에서는, 도 11a와 같은 검사 대상 주연 화상이 취득되었을 때, 판정부(212)에 있어서 어느 분할 영역에서도 이상 있음으로 판정되지 않아, 검사부(213)에 있어서 검사 합격으로 판정된다. 또한, 도 11b와 같은 검사 대상 주연 화상이 취득되었을 때, 판정부(212)에 있어서 측단부면측의 분할 영역에 대해 이상 있음으로 판정되어, 검사부(213)에 있어서 검사 불합격으로 판정된다. 그뿐 아니라, 종래의 방법에서는 검지 불능인 이상을 포함하는 도 11c와 같은 검사 대상 주연 화상이 취득되었을 때는, 판정부(212)에 있어서 어느 하나의 분할 영역에 대해 이상 있음으로 판정되어, 검사부(213)에 있어서 검사 불합격으로 판정된다. 즉, 검사 장치(63)에 의하면, 거시적인 도포 불량이라는 거시적인 이상의 유무를 보다 정확하게 검지하고, 그 검지 결과에 기초하여 보다 정확한 검사를 행할 수 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 기판 처리 시스템(1)을 사용하여 행해지는 웨이퍼 W에 관한 처리에 대해 설명한다.
웨이퍼 W의 처리에 있어서는, 먼저, 복수의 웨이퍼 W를 수납한 카세트 C가, 카세트 스테이션(10)의 소정의 적재판(21)에 적재된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(23)에 의해 카세트 C 내의 각 웨이퍼 W가 순차 취출되어, 처리 스테이션(11)의 제3 블록 G3의 예를 들어 전달 장치(53)에 반송된다.
다음에 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제2 블록 G2의 열처리 장치(40)에 반송되어, 온도 조절 처리된다. 그 후, 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 예를 들어 제1 블록 G1의 하부 반사 방지막 형성 장치(31)에 반송되어, 웨이퍼 W 상에 하부 반사 방지막이 형성된다. 그 후 웨이퍼 W는, 제2 블록 G2의 열처리 장치(40)에 반송되어, 가열 처리되어, 온도 조절된다.
다음에 웨이퍼 W는 접착 장치(41)에 반송되어, 접착 처리된다. 그 후 웨이퍼 W는, 제1 블록 G1의 레지스트 도포 장치(32)에 반송되어, 웨이퍼 W 상에 레지스트막이 형성된다.
다음에 웨이퍼 W는, 제1 블록 G1의 상부 반사 방지막 형성 장치(33)에 반송되어, 웨이퍼 W 상에 상부 반사 방지막이 형성된다. 그 후, 웨이퍼 W는 제2 블록 G2의 열처리 장치(40)에 반송되어, 가열 처리가 행해진다. 그 후, 웨이퍼 W는, 주변 노광 장치(42)에 반송되어, 주변 노광 처리된다.
다음에 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 전달 장치(52)에 반송되고, 셔틀 반송 장치(80)에 의해 제4 블록 G4의 전달 장치(62)에 반송된다. 그 후, 웨이퍼 W는, 인터페이스 스테이션(13)의 웨이퍼 반송 장치(100)에 의해 검사 장치(63)에 반송된다.
검사 장치(63)에서는, 웨이퍼 W가 전술한 제2 위치로 이동되고, 해당 웨이퍼 W를 보유 지지하고 있는 웨이퍼 척(151)의 회전에 동기하여, 주연 촬상 서브유닛(170) 및 이면 촬상 서브유닛(180)에 의한 촬상이 행해진다. 촬상 결과는, 제어부(200)에 입력되고, 화상 취득부(210)에 의해, 해당 웨이퍼 W의 촬상 주연 화상이 취득된다. 이어서, 특징량 취득부(211)에 의해, 화상 취득부(210)에서 취득된 촬상 주연 화상에 있어서의 분할 영역 각각의 특징량이 취득된다. 계속해서, 판정부(212)에 의해, 특징량 취득부(211)에서의 취득 결과에 기초하는, 웨이퍼 W의 주연부 검사에 관한 소정의 판정이 행해진다. 그리고, 검사부(213)에 의해, 판정부(212)에서의 판정 결과에 기초하는, 검사 합격 또는 검사 불합격의 판정이 행해진다.
결함 불합격으로 판정된 경우, 웨이퍼 W는, 이후의 노광 처리 등이 행하여지지 않고, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제3 블록 G3의 전달 장치(50)에 반송된다. 그 후, 카세트 스테이션(10)의 웨이퍼 반송 장치(23)에 의해 소정의 적재판(21)의 카세트 C에 반송된다.
한편, 검사 합격으로 판정된 경우, 웨이퍼 W는, 인터페이스 스테이션(13)의 웨이퍼 반송 장치(100)에 의해 노광 장치(12)에 반송되어, 소정의 패턴으로 노광 처리된다. 다음에 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(100)에 의해 제4 블록 G4의 전달 장치(60)에 반송된다. 그 후, 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열처리 장치(40)에 반송되고, 노광 후 베이크 처리된다. 다음에, 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 현상 처리 장치(30)에 반송되어, 현상 처리가 행해진다.
현상 처리의 종료 후, 웨이퍼 W는 열처리 장치(40)에 반송되어, 포스트베이크 처리된다. 다음에, 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제3 블록 G3의 전달 장치(50)에 반송된다. 그 후, 웨이퍼 W는, 카세트 스테이션(10)의 웨이퍼 반송 장치(23)에 의해 소정의 카세트 적재판(21)의 카세트 C에 반송되어, 일련의 포토리소그래피 공정이 완료된다. 그리고, 이 일련의 포토리소그래피 공정이, 동일 카세트 C 내의 후속의 웨이퍼 W에 대해서도 실시된다.
본 실시 형태에 따르면, 검사 대상 주연 화상에 있어서의 소정의 영역을, 비교적 큰 분할 영역으로 분할하고, 분할 영역별로, 해당 분할 영역의 특징량에 기초하여, 웨이퍼 W의 주연부 검사에 관한 판정을 행하고 있다. 따라서, 대규모인 도포 불량 등의 거시적인 이상을 정확하게 검지할 수 있다.
또한, 종래의 이상 검지 방법으로 사용되는 전술한 주위 비교법에서는, 허용되는 도포 불균일을 결함으로 오검지하는 경우가 있지만, 본 실시 형태에 따르면, 그러한 도포 불균일을 오검지하는 경우가 없다.
또한, 웨이퍼 W의 표면의 주연 영역을 따라서 환형의 레지스트막을 형성하는 경우에, 레지스트막의 내측 단부의 근방에 선형의 큰 결함이 존재하면, 전술한 에지 트레이스 방법 등에서는, 상기 선형의 큰 결함을 환형의 레지스트막의 내측 단부로 오인식해버리는 경우가 있다. 이와 같이 오인식해버리면, 상기 환형의 레지스트막의 양부를 정확하게 검사할 수 없다. 본 실시 형태에 따르면, 이러한 선형의 큰 결함을 환형의 레지스트막의 내측 단부로 오인식하지 않고, 상기 레지스트막의 형성 상태를 정확하게 검사할 수 있다.
또한, 웨이퍼 W에 관한 정보를 나타내기 위하여 웨이퍼 W의 이면의 주연 영역이 복수의 도트로 이루어지는 레이저 마크를 형성하는 경우가 있다. 종래의 방법에서는, 이 레이저 마크를 레지스트막의 에지로 오인식 해버리는 경우가 있다. 또한, 종래의 방법에서는, 웨이퍼 W의 주연부에 형성될 수 있는 보트 자국을 결함으로 오인식해버리는 경우가 있다. 그것에 대하여, 본 실시 형태에서는, 전술한 소정의 영역의 설정 시에, 레이저 마크 형성 영역이나 보트 자국 형성 영역을 제외 영역으로서 해당 소정의 영역으로부터 제외해 둠으로써, 레이저 마크나 보트 자국을 오인식하는 경우가 없다. 또한, 레이저 마크 형성 영역의 위치는 일정하지만, 보트 자국 형성 영역은 웨이퍼 W별로 상이하다. 그 때문에, 보트 자국 형성 영역을 제외 영역으로 하는 경우는, 보트 자국의 특징적인 형상(패턴)을 등록해 두고, 등록된 패턴에 기초하여 보트 자국 형성 영역을 자동 인식하는 것이 바람직하다.
이상의 예에서는, 특징량 취득부(211)가, 검사 대상의 웨이퍼 W의 표면 Wf의 주연 영역 Wp에 있어서의 특징량을 취득하고 있었다. 그러나, 특징량 취득부(211)가 검사 대상의 웨이퍼 W의 이면 Wb의 주연 영역 Wp에 있어서의 특징량을 취득하도록 해도 된다.
도 12a 및 도 12b는, 웨이퍼 W의 이면 Wb의 주연 영역 Wp에 있어서의 특징량을 취득하는 경우의, 판정부(212)에 있어서의 판정 및 검사부(213)에 있어서의 검사의 구체예를 설명하는 도면이다. 도 12a는 기준 주연 화상의 일례를 나타내고, 도 12b는, 검사 대상 주연 화상의 일례를 나타낸다. 또한, 도 12a 및 도 12b의 화상에 있어서의 엷은 회색 부분은 실제의 화상에 있어서는 적색을 나타내며, 회색 부분은 실제의 화상에 있어서는 주황색을 나타내는 것으로 한다. 이하의 설명에서는, 라인 B1은, 웨이퍼 W의 측단부면 Ws를 기준으로 0㎜ 내지 3㎜의 분할 영역이며, 마찬가지로, 라인 B2, B3, B4는 각각 웨이퍼 W의 측단부면 Ws로부터 3 내지 6㎜, 6 내지 9㎜, 9 내지 12㎜의 분할 영역이다.
도 12a의 화상 및 도 12b의 화상은 모두, 웨이퍼 W의 이면 Wb의 주연 영역 Wp의 화상이며, 엷은 회색(적색) 성분을 기본으로 하는 화상이며, 도 12b의 화상이, 도 12a의 화상에는 없는 거시적인 결함에 기인하는 큰 짙은 회색 부분 P21을 갖는다. 이와 같은 형태로 색이 상위한 영역이 크면, 종래의 방법에서는 이상을 검출하는 것은 어렵다.
도 12a의 화상의 라인 B1 내지 B4 각각에 있어서의, 적색 성분의 화소값의 평균값의 예를 표 4에, 도 12b의 화상의 라인 B1 내지 B4 각각에 있어서의, 적색 성분의 화소값의 평균값의 예를 표 5에 나타낸다.
Figure pat00004
Figure pat00005
판정부(212)에서의 판정에 있어서, 도 12a의 화상을 기준 주연 화상으로 하고, 화상의 적색 성분의 화소값의 평균값을 판정의 파라미터로 하여, 상기 판정에 관한 임계값을 예를 들어 5로 한다. 그렇게 하면, 도 12a의 기준 주연 화상과 도 12b의 검사 대상 주연 화상의 라인 B2, B3에 있어서의 적색 성분의 화소값의 평균값의 차분의 크기가 상기 임계값을 초과하기 때문에, 판정부(212)에서는, 라인 B2, B3에 해당하는 분할 영역에서 이상 있음으로 판정한다. 그리고, 검사부(213)에서는, 검사 대상 주연 화상에 나타나는 웨이퍼 W에 대해 검사 불합격으로 판정한다. 즉, 따라서, 검사 장치(63)에 의하면, 거시적인 결함이 생기고 있는 도 12b와 같은 검사 대상 주연 화상이 취득되었을 때, 검사 불합격으로 판정할 수 있다.
이상의 예에서는, 기판의 주연부의 화상에 있어서의 소정의 영역을 직경 방향으로 분할된 영역을 분할 영역으로 하고 있었다. 분할 영역은, 상기 소정의 영역을 주위 방향으로 분할한 것이어도 된다. 주위 방향으로 분할하는 경우에 있어서의, 분할 영역의 주위 방향 폭은 예를 들어 30° 내지 60°이다. 또한, 이상의 예에서는, 분할 영역의 특징량으로서, 해당 분할 영역에서의 특정 색성분의 화소값의 평균값을 취득하고 있었다. 이에 대신하여, 분할 영역의 특징량으로서, 해당 분할 영역에서의 화소값의 표준 편차를 취득하도록 해도 된다.
도 13a 내지 도 13d는, 상기 소정의 영역을 주위 방향으로 분할한 것을 분할 영역으로 하고 분할 영역의 특징량으로서, 해당 분할 영역에서의 화소값의 표준 편차를 취득하는 경우의 판정부(212)에 있어서의 판정 및 검사부(213)에서의 검사의 구체예를 설명하는 도면이다. 도 13a는 기준 주연 화상의 일례를 나타내고, 도 13b 내지 도 13d는, 검사 대상 주연 화상의 일례를 나타낸다. 또한, 도 13a 내지 도 13d의 화상에 있어서의 엷은 회색 부분은 실제의 화상에 있어서는 주황색을 나타내며, 짙은 회색 부분은 실제의 화상에 있어서는 청색을 나타내는 것으로 한다. 또한, 이하의 설명에서는, 블록 K1이란, 웨이퍼 W의 노치로부터 0° 내지 60의 범위를 차지하는 분할 영역이다. 마찬가지로, 블록 K2, K3, K4, K5, K6은 각각 웨이퍼 W의 노치로부터 60° 내지 120°, 120° 내지 180°, 180° 내지 240°, 240° 내지 300°, 300° 내지 360°의 분할 영역이다.
도 13a의 화상 및 도 13d의 화상은, 레지스트막의 주연 상에 해당 주연을 따라 환형의 막이 양호하게 형성된 웨이퍼 W의 촬상 주연 화상이다. 또한, 도 13a 의 화상보다 도 13d의 화상의 쪽이, 화소값이 높다. 또한, 도 13b의 화상 및 도 13c의 화상은, 레지스트막의 주연 상에 상기 환형의 막이 부분적으로 형성되지 않은 웨이퍼 W의 촬상 주연 화상이다.
도 13b의 화상의 각 블록에 있어서의, 각 색성분의 화소값의 평균값 및 표준 편차와, 도 13a의 화상의 해당 값의 차분의 일례를 표 6에 나타낸다. 또한, 도 13c의 화상의 각 블록에 있어서의, 각 색성분의 화소값의 평균값 및 표준 편차와, 도 13a의 화상의 해당 값의 차분의 일례를 표 7에 나타낸다. 도 13d의 화상의 각 블록에 있어서의, 각 색성분의 화소값의 평균값 및 표준 편차와, 도 13a의 화상의 해당 값의 차분의 일례를 표 8에 나타낸다.
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
판정부(212)에서의 판정에 있어서, 도 13a 의 화상을 기준 주연 화상으로 하고, 화상의 적색(R) 성분의 화소값의 평균값을 판정의 파라미터로 하여, 상기 판정에 관한 임계값을 예를 들어 10으로 한다. 또한, 검사부(213)에서는, 어느 하나의 블록(분할 영역)에서도 이상 있음으로 판정된 경우는, 검사 불합격으로 판정하는 것으로 한다. 그렇게 하면, 도 13b의 화상, 도 13c의 화상, 도 13d의 화상은 각각 적어도 하나의 블록이, 그 적색 성분의 화소값의 평균값이 임계값을 초과한다. 그 때문에, 이들 화상이 검사 대상 주연 화상으로서 취득되면, 판정부(212)에 있어서 이상 있음으로 판정되어, 검사부(213)에서 검사 불합격으로 판정된다. 즉, 레지스트막의 주연 상에 해당 주연에 따라 환형의 막이 양호하게 형성된 도 13d의 화상이, 웨이퍼 W의 촬상 주연 화상으로서 취득된 경우에도, 검사 불합격으로 판정해 버리는 경우가 있다.
그래서, 이하와 같이, 특징량 취득부(211)와 판정부(212)를 구성한다.
특징량 취득부(211)에서는, 검사 대상 주연 화상의 분할 영역의 특징량으로서, 검사 대상 주연 화상의 각 블록(분할 영역)에 있어서의, 각 색성분의 화소값의 표준 편차를 취득한다.
그리고, 판정부(212)에서는, 블록별로, 해당 블록에 있어서의 특정 색성분(본 예에서는 적색 성분)의 표준 편차에 대해, 검사 대상 주연 화상과 기준 주연 화상에서 차분을 산출한다. 판정부(212)는, 그 차분이 소정의 범위 내에 수렴되고 있는 경우는, 검사 대상 주연 화상의 해당 블록에서 이상 없음으로 판정하고, 수렴되지 않는 경우는, 이상 있음으로 판정한다.
여기서, 판정부(212)에서의 판정에 있어서, 도 13a 의 화상을 기준 주연 화상으로 하고, 적색(R) 성분의 화소값의 표준 편차를 특징량으로서 사용하는 것으로 하고, 상기 판정에 관한 상기 소정의 범위를 예를 들어 10 내지 19로 한다. 그렇게 하면, 도 13b의 화상, 도 13c의 화상은, 적색 성분의 상기 표준 편차의 기준 주연 화상(도 13a 의 화상)과의 차분이 상기 소정의 범위 내에 수렴되지 않는 블록을 갖는다. 그것에 비하여, 도 13d의 화상은, 모든 블록이 적색 성분의 상기 표준 편차의 기준 주연 화상(도 13a의 화상)과의 차분이 상기 소정의 범위 내에 수렴된다. 따라서, 도 13b의 화상, 도 13c의 화상을 검사 대상 주연 화상으로서 취득된 경우만, 판정부(212)에서 이상 있음으로 판정되어 검사부(213)에서 검사 불합격으로 판정된다. 도 13d의 화상을 검사 대상 주연 화상으로서 취득된 경우는, 판정부(212)에서 이상 있음으로 판정되지 않고, 검사부(213)에서 검사 합격으로 판정된다. 따라서, 본 예에 의하면, 거시적인 도포 불량의 유무를, 정확하게 검사할 수 있다.
또한, 직경 방향으로 분할된 영역을 분할 영역으로 한 경우에, 특징량으로서, 해당 분할 영역에서의 화소값의 평균값을 이용해도 된다. 또한, 주위 방향으로 분할된 영역을 분할 영역으로 한 경우에, 특징량으로서, 해당 분할 영역에서의 화소값의 표준 편차를 사용해도 된다.
또한, 이상의 예에서는, 분할 영역은, 기판의 주연부의 화상에 있어서의 소정의 영역을 주위 방향 및 직경 방향 중 어느 하나의 방향으로 분할된 영역이었지만, 주위 방향 및 직경 방향의 양 방향으로 분할된 영역이어도 된다. 이와 같이 주위 방향 및 직경 방향의 양 방향으로 분할된 영역을 분할 영역으로 함으로써, 이상이 발생되고 있는 영역을 보다 고정밀도로 판별할 수 있다.
또한, 특징량을 취득하는 범위인 상기 소정의 영역에는, 웨이퍼 W의 표면의 주연 영역 및 이면의 주연 영역 중 어느 한쪽만이 포함되어 있었지만, 표면의 주연 영역 및 이면의 주연 영역의 양쪽이 포함되도록 해도 된다.
상기 소정의 영역에, 웨이퍼 W의 표면의 주연 영역 및 이면의 주연 영역의 양쪽을 포함하는 경우, 표면과 이면에서 마찬가지로 분할 영역을 형성하고, 표면의 분할 영역과, 해당 분할 영역의 이면측에 위치하는 이면의 분할 영역의 양쪽에서, 이상 있음으로 판정된 경우에, 검사 불합격으로 하도록 해도 된다.
또한, 상기 소정의 영역에, 웨이퍼 W의 표면의 주연 영역만을 포함하여 판정부(212)에 의한 판정을 행하고, 이상 있음으로 판정된 분할 영역이 있는 경우에, 소정의 영역에, 웨이퍼 W의 이면의 주연 영역만을 포함하며, 판정부(212)에 의한 추가 판정을 행하도록 해도 된다. 또한, 소정의 영역에, 웨이퍼 W의 이면의 주연 영역만을 포함하여 판정부(212)에 의한 판정을 행하고, 이상 있음으로 판정된 분할 영역이 있는 경우에, 소정의 영역에, 웨이퍼 W의 표면의 주연 영역만을 포함하여, 판정부(212)에 의한 추가 판정을 행하도록 해도 된다.
이러한 추가 판정을 행하는 경우는, 앞의 판정에서 이상 있음으로 판정된 분할 영역의 이면측의 분할 영역을 더 분할하여 추가 판정을 행하도록 해도 된다.
또한, 상기 소정의 영역에는, 웨이퍼 W의 표면 및/또는 이면의 주연 영역뿐만 아니라 웨이퍼의 측단부면을 포함하도록 해도 된다.
또한, 상기 소정의 영역은, 웨이퍼 W의 에지의 검출 결과 등에 기초하여, 베벨이 해당 소정의 영역으로부터 제외되도록 설정되어도 된다. 또한, 베벨이 형성되어 있는 부분을 포함하는 해당 부분보다 외측 부분만이 상기 소정의 영역에 포함되도록, 웨이퍼 W의 에지의 검출 결과 등에 기초하여, 해당 소정의 영역을 설정해도 된다.
이상의 예와는 달리, 촬상 주연 화상의 분할 영역의 특징량으로서, 해당 분할 영역에서의 화소값의 히스토그램을 추출하도록 해도 된다. 이 경우, 판정부(212)는, 판정 대상의 분할 영역에 있어서, 예를 들어 기준 주연 화상과의 빈도의 해리가 소정값 이상인 화소값이 존재할 때에, 이상 있음으로 판정한다.
또한, 기판의 주연부의 화상에 있어서의 소정의 영역, 해당 소정 영역의 분할수 및 각 분할 영역의 크기 설정은 예를 들어 유저에 의해 행해진다. 이 설정 시, 기준 주연 화상 등을 표시부(도시되지 않음)에 표시해도 된다.
기준 주연 화상은, 주연부에 이상이 없는 웨이퍼 W를 제작하고, 해당 웨이퍼 W를 검사 장치(63)에서 촬상 결과에 기초하여 제작해도 된다. 또한, 기준 주연 화상은, 복수매(예를 들어 수 로트 분)의 웨이퍼 W에 포토리소그래피 처리를 행하고, 그 과정에서 각 웨이퍼 W를 검사 장치(63)에서 촬상하고, 그 촬상 결과에 기초하여 기준 주연 화상을 제작해도 된다. 또한, 이 경우, 복수매의 웨이퍼의 촬상 주연 화상의 화소값을 평균하고, 기준 주연 화상을 제작해도 되고, 복수매의 웨이퍼의 촬상 주연 화상을 표시부에 표시하며, 그 중에서, 기준 주연 화상으로 할 촬상 주연 화상을 선택시켜도 된다.
특징량에 관한 전술한 「임계값」이나 「소정의 범위」, 특정 색성분의 설정은, 상술과 동일하게 실제로 복수매의 포토리소그래피 처리를 행하고, 그때의 촬상 결과에 기초하는 촬상 주연 화상의 화소값 등을 표시하고, 그 표시 결과에 기초하여, 유저에게 설정시켜도 된다. 또한, 이들 「임계값」 등은, 기준 주연 화상의 특징량에 따라 자동으로 설정해도 된다.
또한, 기준 주연 화상을 설정/선택하지 않고, 기준 주연 화상의 각 분할 영역의 특징량만을 설정해도 된다.
또한, 검사 장치(63)의 탑재 위치는, 블록 G4에 한정되지 않고, 블록 G1 내지 3 중 어느 것에 탑재되어 있어도 된다.
이상의 설명에서는, 검사 대상 주연 화상은, 기판 처리 시스템(1) 내의 검사 장치(63)에서의 촬상 결과에 기초하는 것이다. 그러나, 검사 대상 주연 화상은, 기판 처리 시스템(1)의 외부의 검사 장치 또는 촬상 장치에서의 촬상 결과에 기초하는 것이어도 된다.
또한, 이상의 설명에 있어서, 검사는, 반도체 장치의 제조 과정에 있어서 웨이퍼 W 상에 형성된 레지스트막에 대한 것이었지만, 본 개시에 관한 기술은, 반도체 디바이스의 제조 공정에 관한 각종 처리 시에 있어서 행해지는 다른 검사에도 적용할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그의 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1) 기판을 검사하는 방법으로서,
기판의 주연부의 화상에 있어서의 소정의 영역을 복수로 분할한 영역을 분할 영역으로 했을 때, 검사 대상의 대상 기판의 주연부의 화상인 검사 대상 주연 화상에 있어서의, 상기 분할 영역 각각의 특징량을 취득하는 특징량 취득 공정과,
상기 특징량 취득 공정에서의 취득 결과에 기초하여, 상기 대상 기판의 주연부 검사에 관한 소정의 판정을 행하는 판정 공정을 갖는 기판 검사 방법 .
상기 (1)에서는, 검사 대상 주연 화상에 있어서의 소정의 영역을, 분할 영역으로 분할하고, 분할 영역별로, 해당 분할 영역의 특징량에 기초하여, 기판의 주연부 검사에 관한 판정을 행하고 있다. 따라서, 대규모의 도포 불량 등의 거시적인 이상을 정확하게 검지할 수 있다.
(2) 상기 판정 공정은, 상기 특징량 취득 공정에서의 취득 결과와, 상기 소정의 판정 기준이 되는 기준 기판의 주연부의 화상인 기준 주연 화상에 있어서의, 분할 영역의 특징량에 기초하여, 상기 소정의 판정을 행하는, 상기 (1)에 기재된 기판 검사 방법 .
(3) 상기 특징량은, 상기 분할 영역에서의 화소값의 평균값인, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 기판 검사 방법 .
(4) 상기 특징량은, 상기 분할 영역에서의 화소값의 표준 편차인, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 기판 검사 방법 .
(5) 상기 특징량은, 상기 분할 영역에서의 화소값의 히스토그램인, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 기판 검사 방법 .
(6) 상기 특징량은, 특정 색의 화소값에 관한 양인, 상기 (3) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 기판 검사 방법 .
(7) 상기 분할 영역은, 상기 소정의 영역을 상기 기판의 직경 방향으로 분할한 것인, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 기판 검사 방법 .
(8) 상기 분할 영역은, 상기 소정의 영역을 상기 기판의 주위 방향으로 분할한 것인, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 기판 검사 방법 .
(9) 상기 기판의 주연부를 촬상하는 촬상 공정을 더 갖고,
상기 검사 대상 주연 화상은, 상기 촬상 공정에서의 촬상 결과에 기초하는 상기 대상 기판의 주연부의 화상인, 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 기판 검사 방법 .
(10) 기판을 검사하는 장치로서,
기판의 주연부의 화상에 있어서의 소정의 영역을 복수로 분할한 영역을 분할 영역으로 했을 때, 촬상부에서의 촬상 결과에 기초하는 검사 대상의 기판의 주연부의 화상인 검사 대상 주연 화상에 있어서의, 상기 분할 영역 각각의 특징량을 취득하는 특징량 취득부와,
상기 특징량 취득부에서의 취득 결과에 기초하여, 상기 기판의 주연부 검사에 관한 소정의 판정을 행하는 판정부를 갖는 기판 검사 장치.

Claims (10)

  1. 기판을 검사하는 방법으로서,
    기판의 주연부의 화상에 있어서의 미리 정해진 영역을 복수로 분할한 영역을 분할 영역으로 했을 때, 검사 대상의 대상 기판의 주연부의 화상인 검사 대상 주연 화상에 있어서의, 상기 분할 영역 각각의 특징량을 취득하는 특징량 취득 공정과,
    상기 특징량 취득 공정에서의 취득 결과에 기초하여, 상기 대상 기판의 주연부 검사에 관한 미리 정해진 판정을 행하는 판정 공정을 갖는 기판 검사 방법 .
  2. 제1항에 있어서, 상기 판정 공정은, 상기 특징량 취득 공정에서의 취득 결과와, 상기 미리 정해진 판정 기준이 되는 기준 기판의 주연부의 화상인 기준 주연 화상에 있어서의, 분할 영역의 특징량에 기초하여, 상기 미리 정해진 판정을 행하는, 기판 검사 방법 .
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 특징량은, 상기 분할 영역에서의 화소값의 평균값인, 기판 검사 방법 .
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 특징량은, 상기 분할 영역에서의 화소값의 표준 편차인, 기판 검사 방법 .
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 특징량은, 상기 분할 영역에서의 화소값의 히스토그램인, 기판 검사 방법 .
  6. 제3항에 있어서, 상기 특징량은, 특정 색의 화소값에 관한 양인, 기판 검사 방법 .
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분할 영역은, 상기 미리 정해진 영역을 상기 대상 기판의 직경 방향으로 분할한 것인, 기판 검사 방법 .
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분할 영역은, 상기 미리 정해진 영역을 상기 대상 기판의 주위 방향으로 분할한 것인, 기판 검사 방법 .
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대상 기판의 주연부를 촬상하는 촬상 공정을 더 갖고,
    상기 검사 대상 주연 화상은, 상기 촬상 공정에서의 촬상 결과에 기초하는 상기 대상 기판의 주연부의 화상인, 기판 검사 방법 .
  10. 기판을 검사하는 장치로서,
    기판의 주연부의 화상에 있어서의 미리 정해진 영역을 복수로 분할한 영역을 분할 영역으로 했을 때, 검사 대상의 기판의 주연부의 화상인 검사 대상 주연 화상에 있어서의, 상기 분할 영역 각각의 특징량을 취득하는 특징량 취득부와,
    상기 특징량 취득부에서의 취득 결과에 기초하여, 상기 기판의 주연부 검사에 관한 미리 정해진 판정을 행하는 판정부를 갖는 기판 검사 장치.
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