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KR200487281Y1 - 기판 검사 장치 - Google Patents

기판 검사 장치 Download PDF

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KR200487281Y1
KR200487281Y1 KR2020130004927U KR20130004927U KR200487281Y1 KR 200487281 Y1 KR200487281 Y1 KR 200487281Y1 KR 2020130004927 U KR2020130004927 U KR 2020130004927U KR 20130004927 U KR20130004927 U KR 20130004927U KR 200487281 Y1 KR200487281 Y1 KR 200487281Y1
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KR
South Korea
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wafer
light
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unit
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KR2020130004927U
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KR20130007503U (ko
Inventor
마사토시 가네다
쇼조우 마에다
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명의 과제는, 검사의 기능을 떨어뜨리지 않으면서 상이한 표면 검사를 행하는 검사 장치를 통합하여 케이스 내에 설치함으로써, 도포 현상 장치 전체에 탑재하는 기판의 처리 유닛을 늘려 기판 처리의 작업 처리량을 향상시키는 것이다.
기판인 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(120)와, 유지부에 유지된 웨이퍼를 회전시키는 회전 구동부와, 유지부를 수평 방향에서 이차원으로 이동시키는 이동 기구와, 유지부를 수용하는 처리 용기(110) 내에서, 상기 처리 용기의 외부와의 사이에서 웨이퍼의 전달을 행하는 전달 위치(P1)와, 웨이퍼 상에 성막된 도포막의 막두께를 측정하기 위한 프로브(156)와, 유지부에 유지된 웨이퍼의 표면을 촬상하는 촬상부(150)와, 유지부에 유지된 웨이퍼의 표면을 향해서 광을 조사하고, 연직 방향 위쪽으로 반사된 광의 광로의 방향을 수평 방향으로 설치되는 촬상부로 향하도록 광을 반사시키는 방향 변환부(157)를 구비한다.

Description

기판 검사 장치{APPARATUS FOR EXAMINING SUBSTRATE}
본 고안은, 기판의 표면에 실시된 처리의 상태를 검사하기 위한 기판 검사 장치에 관한 것이다.
예컨대 반도체 디바이스의 제조에서의 포토리소그래피 처리에서는, 예컨대 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 정해진 패턴을 노광하는 노광 처리, 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차적으로 행해져, 웨이퍼 상에 정해진 레지스트 패턴이 형성된다.
또, 전술한 바와 같이 포토리소그래피 처리가 행해지는 웨이퍼에는, 검사 장치에 의해, 소위 기판의 처리후의 표면 상태의 검사인, 도포막의 막두께 검사나 표면의 마크로 결함 검사가 행해진다. 이러한 경우, 예컨대 웨이퍼 표면에 정해진 레지스트막의 막두께가 형성되어 있는지의 여부, 기판면 내의 막두께의 균일성은 어떤지, 또는 손상, 이물질의 부착이 있는지의 여부 등이 검사된다.
이러한 마크로 결함 검사는, 검사 장치에 있어서, 예컨대 웨이퍼를 배치하고 있는 배치대를 이동시키면서, 조사부로부터 하프 미러를 통하여 배치대 상의 웨이퍼에 조명을 비추고, 또한 웨이퍼로부터의 반사광을 상기 하프 미러에서 반사시켜, 예컨대 CCD 라인 센서의 촬상 장치에 의해 웨이퍼의 화상을 취한다. 그리고, 이 화상을 화상 처리하여 결함의 유무를 판정하도록 하고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
또, 도포막의 막두께를 측정하는 막두께 측정기는, 예컨대 레지스트 처리된 기판의 막두께가 설정되는 목표 막두께인지의 여부, 면내의 변동 상태 등을 검사한다. 그 경우에 막두께를 측정하는 기판은 테스트용 기판을 이용하여 막두께를 측정하여, 그 결과의 측정치가 목표치의 허용 범위내에 있는 경우에는 생산용 기판에 대하여 도포 장치로 정해진 도포 처리를 실시하고, 측정치가 허용 범위에서 벗어난 경우에는, 도포 장치에 대하여 필요한 보정을 행하는 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1 : 일본특허공개 제2007-240519호 공보 특허문헌 2 : 일본특허공개 제2001-196298호 공보
그런데, 최근에는 반도체 디바이스가 미세화가 요구되고 있고, 예컨대, 특히 패턴 형성 프로세스에 있어서, 1장의 기판에 대하여 도포 현상 처리와 노광 처리를 각각 2회 행하여 패턴을 형성시키는 더블패터닝 기술(1개의 회로 패턴을 2개의 밀집도가 낮은 패턴으로 분할하여 노광하는 기술)이 행해지고 있다. 이러한 미세화한 처리를 연속하여 행하는 도중에 기판의 표면 상태를 검사하여 처리 상태의 문제점을 확인하는 동시에, 생산량을 떨어뜨리지 않으면서 연속하여 검사를 행하는 것이 요구되고 있다. 이러한 경우에 도포 현상 장치 중의 어떤 장소에 검사 장치를 부착하는 것이 요구된다.
또, 이러한 미세화 대응에 부응하는 장치에는 생산중인 기판의 처리 상태를 검사하는 것 외에도, 처리하는 웨이퍼의 종류가 변하면 처리액도 변경되기 때문에, 최적의 막두께 목표치가 나오는 도포 조건(예컨대, 회전수, 토출량, 배기량, 온도 등)을 맞출 필요가 있고, 이러한 조건이 세팅된 막두께 검사를 도포 현상 장치 내부에서 조건을 바꾸면서 연속적으로 행하여, 장치의 가동 시간의 향상을 도모하고자 하는 요구도 있다.
종래부터, 도포 현상 장치는 클린룸의 크기에 대한 점유 면적의 영향도를 낮추기 위해, 도포 현상 장치 전체의 풋프린트를 작게 하는 것이 요구되고 있다. 또 동시에 생산성을 높이기 위해, 장치 내부에 고밀도, 고배치로 하여 여러 복수의 처리 유닛을 탑재하지 않으면, 시간당 처리 매수의 요구에는 부응할 수 없다. 그러나, 종래에는 검사의 종류와 검사를 행하는 실행 타이밍이 상이하기 때문에, 기판의 표면 상태를 검사하는 검사 장치도 따로따로 상이한 위치에 설치되었다.
본 고안은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 검사의 기능을 떨어뜨리지 않으면서, 상이한 표면 검사를 행하는 검사 장치를 통합하여 케이스 내에 설치함으로써, 도포 현상 장치 전체에 탑재하는 기판의 처리 유닛을 늘려, 기판 처리의 작업 처리량을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 고안의 기판 검사 장치는, 기판을 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 유지된 기판을 회전시키는 회전 구동부와, 상기 유지부를 수평 방향에서 이차원으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 유지부를 수용하는 케이스 내에서, 상기 케이스의 외부와의 사이에서 기판의 전달을 행하는 전달 위치와, 기판 상에 성막(成膜)된 도포막의 막두께를 측정하기 위한 프로브와, 상기 유지부에 유지된 기판의 표면을 촬상하는 촬상부와, 상기 유지부에 유지된 기판의 표면을 향해서 광을 조사하고, 연직 방향 위쪽으로 반사된 광의 광로의 방향을 수평 방향으로 설치되는 상기 촬상부로 향하도록 광을 반사시키는 방향 변환부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 막두께 측정시에 사용되어 측정 대상의 기판의 표면의 위치와 막두께 측정하는 프로브 위치와의 위치 설정을 임의로 대응할 수 있도록 수직 방향을 제외한 수평 방향의 이동 및 회전할 수 있는 구성의 한방향의 이동 범위를 연장시켜 기판의 이동 범위로 하고, 그 도중에 기판의 검사기의 촬상부에 대하여 기판으로부터 수직으로 반사된 광의 각도를 바꾸는 방향 변환부를 구비하여 공용할 수 있다.
본 고안의 기판 검사 장치에 있어서, 상기 촬상부는 상기 전달 위치와 대향하는 측의 위치에 설치되고, 상기 방향 변환부는 상기 촬상부와 전달 위치 사이의 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성으로 함으로써, 기판을 전달할 때, 막두께 검사를 행하는 위치와의 간섭을 피할 수 있고, 촬상부를 기판의 전달 위치의 반대측으로 함으로써 표면 검사 위치에서 파티클이 기판면 상에 얹어지는 것을 억제할 수 있다.
본 고안의 기판 검사 장치에 있어서, 상기 방향 변환부를 적어도 기판의 직경과 동일한 길이로 하고, 상기 방향 변환부의 근방에 이 길이로 광을 일괄 조사하는 제1 광조사부와 제2 광조사부를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또, 상기 제1 광조사부와 제2 광조사부 중 한쪽은 레지스트 감광성의 파장의 광을 제거하는 필터를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성으로 함으로써, 기판의 표면에 대하여 직선형의 광을 반사광의 방향 변환부의 근방에서 조사할 수 있기 때문에, 촬상 검사하는 데에 있어서 보다 정밀도가 높게 반사시킬 수 있다.
본 고안의 기판 검사 장치에 있어서, 상기 유지부에 유지된 기판을 회전시키면서 기판 단부(端部)의 위치를 검출하는 위치 검출 센서와, 위치 검출 센서의 검출 결과에 기초하여, 기판의 편심량으로부터 기판의 중앙 위치를 연산하고, 동시에 기판의 노치 위치를 검출하고 나서 기판의 위치를 조정하도록 회전 구동부와 이동 기구를 제어하는 제어부를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제어부로 상기 기판의 위치가 조정된 기판에 기판 표면의 복수의 측정 위치가 설정되고, 이 복수의 설정 위치를 측정하기 위해 제어부가 프로브의 측정 위치에 맞춰 이동 기구를 수평 방향으로 이동 및 기판을 회전시켜 측정을 행하는 것이 바람직하다.
이러한 구성으로 함으로써, 기판의 중심 위치, 기판의 편심량을 제어부가 인식하는 얼라인먼트를 할 수 있어, 설정된 막두께 측정 위치와 프로브의 상대 위치를 정확하게 맞출 수 있고, 표면 검사할 때의 기판의 방향을, 노치의 위치를 일치시킴으로써 측정하는 기판에서 맞출 수 있다. 이 경우, 제어부로 기판의 위치가 조정된 기판에 기판 표면의 복수의 측정 위치가 설정되고, 이 복수의 설정 위치를 측정하기 위해 제어부가 프로브의 측정 위치에 맞춰 이동 기구를 수평 방향으로 이동 및 기판을 회전시켜 측정을 행함으로써, 어떠한 위치에 복수의 막두께 측정 위치가 설정되었다 하더라도 측정을 할 수 있다.
본 고안의 기판 검사 장치에 있어서, 상기 프로브는 상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 프로브와 접속되는 막두께 측정기의 본체는 상기 케이스의 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 고밀도로 적층되는 처리 유닛에서 프로브만은 기판 검사 장치 내에 설치하지만, 막두께 검사기 본체는 외부로 꺼내어 장치 내의 데드스페이스에 설치하는 것이 가능해진다.
본 고안의 기판 검사 장치에 있어서, 상기 케이스는, 상기 전달 위치에 기판을 수용하기 위한 반입 반출구와 이 반입 반출구를 개폐하는 개폐 셔터와 대향하는 위치에, 케이스의 내부를 배기하는 배기부를 갖는 것이 바람직하다.
이러한 구성으로 함으로써, 파티클을 신속하게 배출하는 것이 가능해져, 촬상 수단 자체에의 파티클의 부착이나 케이스 내부에서 파티클이 날아오르는 것 등을 억제할 수 있다.
본 고안에 의하면, 막두께 검사 장치와 표면 검사 장치를 일체화함으로써, 여러가지 처리를 행하는 처리 유닛에 배분하는 내부의 한정된 탑재 스페이스를 늘릴 수 있고, 나아가 도포 현상 장치의 기판 처리의 작업 처리량을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 고안에 따른 기판 검사 장치를 적용하는 웨이퍼 처리 장치를 구비한 도포 현상 처리 시스템의 내부 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
도 2는 도포 현상 처리 시스템의 내부 구성을 나타내는 개략 측면도이다.
도 3은 본 고안에 따른 기판 검사 장치의 개략 평면도이다.
도 4는 본 고안에 따른 기판 검사 장치의 개략 측면도이다.
도 5는 본 고안에서의 기판의 이동 기구의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 고안에 따른 기판 검사 장치와 제어부의 관계를 나타내는 개략 측면도이다.
도 7은 반송 장치가 기판을 유지하는 상태를 나타내는 개략 평면도이다.
도 8은 본 고안에 따른 표면 검사의 모습을 나타내는 개략 측면도이다.
도 9는 기판을 반입하여 얼라인먼트를 행하는 모습을 나타내는 개략 측면도이다.
도 10은 막두께 검사를 행하는 모습을 나타내는 개략 평면도이다.
도 11은 표면 검사를 행하는 모습을 나타내는 개략 측면도이다.
이하, 본 고안의 실시형태에 관해서 설명한다. 여기서는, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치로서의 웨이퍼 처리 장치를 구비한 도포 현상 처리 시스템에 적용한 경우에 관해서 설명한다.
도포 현상 처리 시스템(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 예컨대 외부와의 사이에서 복수매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(C)가 반입 반출되는 카세트 스테이션(2)과, 포토리소그래피 처리 중에서 매엽식으로 정해진 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)과, 처리 스테이션(3)에 인접하는 노광 장치(4)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 인터페이스 스테이션(5)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
카세트 스테이션(2)에는, 카세트 배치대(10)가 설치되어 있다. 카세트 배치대(10)에는, 복수, 예컨대 4개의 카세트 배치판(11)이 설치되어 있다. 카세트 배치판(11)은, 수평 방향의 X방향(도 1 중의 상하 방향)으로 일렬로 나란히 설치되어 있다. 이들 카세트 배치판(11)에는, 도포 현상 처리 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(C)를 반입 반출할 때 카세트(C)를 배치할 수 있다.
카세트 스테이션(2)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이 X방향으로 연장되는 반송로(20) 상을 이동할 수 있는 웨이퍼 반송 장치(21)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(21)는, 상하 방향 및 연직축 둘레(θ방향)로도 이동할 수 있어, 각 카세트 배치판(11) 상의 카세트(C)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 블록(G3)의 전달 장치와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 장치를 구비한 복수, 예컨대 4개의 블록(G1, G2, G3, G4)이 설치되어 있다. 예컨대 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X방향 부방향측)에는 제1 블록(G1)이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X방향 정방향측)에는 제2 블록(G2)이 설치되어 있다. 또, 처리 스테이션(3)의 카세트 스테이션(2)측(도 1의 Y방향 부방향측)에는 제3 블록(G3)이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 인터페이스 스테이션(5)측(도 1의 Y방향 정방향측)에는 제4 블록(G4)이 설치되어 있다.
예컨대 제1 블록(G1)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이 복수의 액처리 장치, 예컨대 웨이퍼(W)를 현상 처리하는 현상 장치(DEV)(30), 웨이퍼(W)의 레지스트막의 하층에 반사 방지막(이하, 「하부 반사 방지막」이라고 함)을 형성하는 하부 반사 방지막 형성 장치(BCT)(31), 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하여 도포막으로서의 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 장치(COT)(32), 웨이퍼(W)의 레지스트막의 상층에 반사 방지막(이하, 「상부 반사 방지막」이라고 함)을 형성하는 상부 반사 방지막 형성 장치(TCT)(33)가 아래로부터 순서대로 4단으로 중첩되어 있다.
예컨대 제1 블록(G1)의 각 장치(30∼33)는, 처리시에 웨이퍼(W)를 수용하는 컵(F)을 수평 방향으로 복수 가지며, 복수의 웨이퍼(W)를 병행하여 처리할 수 있다.
예컨대 제2 블록(G2)에는, 도 1에 나타내는 액처리 장치와 반송 장치를 사이에 두고 대향하는 측에 예컨대, 웨이퍼(W)의 열처리를 행하는 열처리 장치를 구비하는 열처리 유닛군이 배치되어 있다. 열처리 장치(40)는, 웨이퍼(W)를 배치하여 가열하는 열판과, 웨이퍼(W)를 배치하여 냉각시키는 냉각판을 가져, 가열 처리와 냉각 처리의 양쪽 처리를 행할 수 있다. 열처리 장치(40) 및 기판 검사 장치(42)의 수나 배치는 임의로 선택할 수 있다. 또한, 기판 검사 장치(42)의 상세한 구성에 관해서는 후술한다.
예컨대 제3 블록(G3)에는, 복수의 전달 장치(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56)가 아래로부터 순서대로 설치되어 있다. 또, 제4 블록(G4)에는, 복수의 전달 장치(60, 61, 62)가 아래로부터 순서대로 설치되어 있다. 여기에는, 도포 처리가 종료한 웨이퍼(W)의 결함과, 현상 처리가 종료한 웨이퍼(W)의 결함을 검사할 수 있는 기판 검사 장치(42)가, 예컨대 제3 블록(G3)의 최상단에 설치되어 있다. 또한, 기판 검사 장치(42)를 제4 블록(G4)의 최상단에 설치해도 좋다.
도 1에 나타낸 바와 같이 제1 블록(G1)∼제4 블록(G4)으로 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(D)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(D)에는, 예컨대 웨이퍼 반송 장치(70)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(70)는, 예컨대 Y방향, X방향, θ방향 및 상하 방향으로 이동할 수 있는 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(70)는, 웨이퍼 반송 영역(D) 내를 이동하여, 주위의 제1 블록(G1), 제2 블록(G2), 제3 블록(G3) 및 제4 블록(G4) 내의 정해진 장치에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
웨이퍼 반송 장치(70)는, 예컨대 도 2에 나타낸 바와 같이 상하로 복수대 배치되어, 예컨대 각 블록(G1∼G4)의 동일한 정도의 높이의 정해진 장치에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
또, 웨이퍼 반송 영역(D)에는, 제3 블록(G3)과 제4 블록(G4) 사이에서 직선적으로 웨이퍼(W)를 반송하는 셔틀 반송 장치(80)가 설치되어 있다.
셔틀 반송 장치(80)는, 예컨대 Y방향으로 직선적으로 이동할 수 있게 되어 있다. 셔틀 반송 장치(80)는, 웨이퍼(W)를 지지한 상태로 Y방향으로 이동시켜, 제3 블록(G3)의 전달 장치(52)와 제4 블록(G4)의 전달 장치(62) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제3 블록(G3)의 X방향 정방향측의 옆에는, 웨이퍼 반송 장치(90)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(90)는, 예컨대 X방향, θ방향 및 상하 방향으로 이동할 수 있는 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(90)는, 웨이퍼(W)를 지지한 상태로 상하로 이동하여, 제3 블록(G3) 내의 각 전달 장치(50∼56)에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
인터페이스 스테이션(5)에는, 웨이퍼 반송 장치(100)와 전달 장치(101)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는, 예컨대 Y방향, θ방향 및 상하 방향으로 이동할 수 있는 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(100)는, 예컨대 반송 아암에 웨이퍼(W)를 지지하여, 제4 블록(G4) 내의 각 전달 장치(60∼62)와 전달 장치(101)에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
다음으로, 전술한 기판 검사 장치(42)의 구성에 관해서 설명한다. 기판 검사 장치(42)는, 예컨대 도 2의 G3의 최상단의 배치 선반에 삽입되는 케이스로 구성되고, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 케이스인 처리 용기(110)를 갖고 있다. 처리 용기(110)의 길이 방향으로 향하는 웨이퍼 반송 영역이 되는 도 4 및 도 5의 X방향의 양측면의 한쪽에는, 웨이퍼(W)를 반입 반출시키는 반입 반출구(111)가 형성되고, 다른 쪽에는 후술하는 촬상 수단(150)을 구비하고 있다. 또한 반입 반출구(111)에는, 개폐 셔터(112)가 설치되어 있다.
처리 용기(110)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 척인 유지부(120)가 설치되어 있다. 유지부(120)는 수평한 상면을 가지며, 상기 상면에는, 예컨대 웨이퍼(W)를 흡인하는 흡인구(도시하지 않음)가 형성되고, 척모터인 회전 구동부(121)에 의해 수평 방향으로 회전할 수 있게 구성되어 있다. 이 흡인구로부터의 흡인에 의해, 웨이퍼(W)를 유지부(120) 상에 흡착 유지할 수 있다.
도 5는 유지부(120)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있는 이동 기구(119)를 설명하는 도면이다. 이동 기구(119)는, 유지부 스테이지(127)와 유지부(120)를 처리 용기(110)의 폭방향(도 5의 Y방향측)으로 이동시킬 수 있는 Y구동 볼나사(129)와 Y축 모터(128)를 구비하고 있다. 또, 유지부 스테이지(127)는, 처리 용기(110)의 X방향으로도 이동시킬 수 있기 위해 유지부 스테이지(127)의 양단부에 슬라이딩부(125a, 125b)를 구비한다. 이 경우, 슬라이딩부(125a)는, X방향으로 연장되는 직동 가이드(122)에 슬라이딩 가능하게 끼워지고, 슬라이딩부(125b)는 직동 가이드(122)와 병행하여 설치되는 X구동 볼나사(124)와 그 구동원이 되는 X축 모터(126)의 구동에 의해 X 정부방향으로 이동할 수 있게 구성되어 있다. 이에 따라, 유지부(120)는, 수평으로 회전 방향, 진퇴 방향, 좌우 방향으로 가능하고, 따라서 웨이퍼(W)를 이차원으로 이동시킬 수 있다. 이들 모두를 이동 기구(119)로 칭한다.
처리 용기(110)에는, 내부의 분위기를 배기하는 배기부(145a, 145b)가 웨이퍼(W)의 반입 반출구(111)의 개폐 셔터(112)와 반대측의 양측부에 설치되어 있고, 각 배기부(145a, 145b)에는 각각 배기팬(146a, 146b)이 부착되어, 배기팬(146a, 146b)에 의해 배기를 행하고 있다.
또, 전달 위치(P1)에 있어서, 처리 용기(110)의 외부와의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달할 때, 도 6에 나타낸 바와 같이, 유지부(120)는, 기판 검사 장치(42)의 외부에 설치된 웨이퍼 반송 장치(70)와 간섭하지 않도록 되어 있다. 여기서, 웨이퍼 반송 장치(70)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 예컨대 웨이퍼(W)보다 약간 큰 직경의 대략 C자형의 아암부(70a)를 갖고 있다. 아암부(70a)의 내측에는, 내측을 향해 돌출되어, 웨이퍼(W)의 외주부를 지지하는 지지부(70b)가 복수 개소, 예컨대 3개소에 설치되어 있다. 유지부(120)는, 웨이퍼(W)의 직경보다 작은 직경을 가지며, 웨이퍼(W)의 중심부를 흡착 유지한다. 따라서, 유지부(120)는 웨이퍼 반송 장치(70)와 간섭하지 않는다.
처리 용기(110)의 내부이자 얼라인먼트 위치(P2)에는, 유지부(120)에 유지된 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부의 위치를 검출하는 위치 검출 센서(130)가 설치되어 있다. 위치 검출 센서(130)는, 예컨대 CCD 카메라(도시하지 않음)를 가지며, 유지부(120)에 유지된 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 편심량이나 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출한다. 그리고, 웨이퍼(W)의 편심량에 기초하여, 기판의 중심 위치를 제어부(200)에서 연산하고 기억한다. 또, 위치 검출 센서(130)에 의해 노치부의 위치를 검출하면서, 구동부(121)에 의해 유지부(120)를 회전시켜, 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 기억시킨다.
도 6에 나타낸 처리 용기(110)의 내부에는, 유지부(120)에 유지된 웨이퍼(W)를 촬상하는 촬상부(150)가 설치되어 있다. 촬상부(150)는, 처리 용기(110)의 X방향 정방향 단부에 설치되고, 표면 검사 장치의 본체인 검사부(151)는 처리 용기(110)의 외부의 도포 현상 장치의 빈 공간을 유효하게 이용하는 위치에 설치되어 있다. 촬상부(150)에는, 예컨대 CCD 카메라가 이용된다. 또, 촬상부(150)에는, 상기 촬상부(150)에서 촬상한 화상이 출력되고, 이 화상에 기초하여 웨이퍼(W)의 표면 결함이 검사되는 검사부(151)가 설치되어 있다.
처리 용기(110)의 내부이자 전달 위치(P1)와 얼라인먼트 위치(P2) 사이의 중간 위치에는, 웨이퍼(W)의 직경과 동일하거나 또는 길이가 길고 웨이퍼(W)의 표면에 광조명을 조사하는 제1 광조사부(152)와 제2 광조사부(155)의 2개의 조명이 나란히 설치되어 있다. 제1 광조사부(152)와 제2 광조사부(155) 중 어느 한쪽에는, 레지스트 감광성의 파장의 광을 필터로 제거하여 감광성 레지스트가 감광되지 않고 검사되도록 되어 있다. 예컨대, 본 고안에서는 제2 광조사부(155)에 필터(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 제1 광조사부(152)는, 현상 처리가 완료된 웨이퍼(W)의 표면 검사를 하기 때문에 필터는 내장되어 있지 않다. 또한, 제1, 제2 광조사부(152, 155) 중 어느 하나를 선택하는 경우, 도포막의 종류에 따라서는 동일한 파장의 광이어도 좋다.
제1, 제2 광조사부(152, 155)는, 웨이퍼(W)에 조사한 광의 반사광을 유지부(120)에 유지된 웨이퍼(W)와 촬상부(150) 사이에서 형성되어 있는 광로의 방향(L)을 변경시키는 방향 변환부(157)에 설치되어 있다. 또, 이들 제1, 제2 광조사부(152, 155)를 구비하는 방향 변환부(157)는, 예컨대 지지 부재(153)에 의해 처리 용기(110)에 고정되어 있다.
방향 변환부(157)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 반사경(154)을 갖고 있다. 반사경(154)은, 제1, 제2 광조사부(152, 155)의 아래쪽에 설치되어 있다. 반사경(154)에는, 예컨대 하프 미러가 이용되며, 수평 방향으로부터 45도 경사져 설치되어 있다. 그리고, 제1, 제2 광조사부(152, 155)로부터의 조명은 반사경(154)을 통과하여 연직 방향 아래쪽으로 조사되어 웨이퍼(W) 상에서 반사된다. 또, 웨이퍼(W)로부터 연직 방향 위쪽으로 반사된 광은, 반사경(154)에서 반사되어 도 8의 X방향의 수평 방향으로 진행된다.
이 도포 현상 처리 시스템(1)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이 제어부(200)가 설치되어 있다. 제어부(200)는, 예컨대 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 기판 검사 장치(42)에서의 막두께의 측정 포인트의 수와 기판면에서의 좌표의 설정과 상기 웨이퍼(W)의 막두께 검사를 실행하는 처리 레시피가 되는 프로그램이 저장되어 있다.
제어부(200)와 기판 검사 장치(42)의 관계를 도 6에 나타내고 있다. 제어부(200)는 위치 검출 센서(130)에서 얻어진 신호를 수신하여 기판 정보를 연산하여 저장한다. 이 연산 정보를 이용하여 제어부(200)에 설정된 처리 레시피에 의해 웨이퍼(W)의 이동 기구(119)를 구성하는 X축 모터(126), Y축 모터(128), 회전 구동부(121)의 동작 제어를 행한다. 또, 제어부(200)는 막두께를 측정하는 프로브(156)를 접속한 막두께 측정기 본체(159)와 표면 검사기의 본체인 검사부(151)와 접속되어 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 도포 현상 처리 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼(W)의 처리 방법에 관해서 설명한다.
우선, 복수매의 테스트용의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(C)가, 카세트 스테이션(2)의 정해진 카세트 배치판(11)에 배치된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(21)에 의해 카세트(C) 내의 각 웨이퍼(W)가 순차적으로 꺼내어져, 처리 스테이션(3)의 제3 블록(G3)의, 예컨대 전달 장치(53)에 반송된다.
다음으로, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제2 블록(G2)의 열처리 장치(40)에 반송되어 온도 조절된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제1 블록(G1)의 레지스트막 형성 장치(32)에 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 제2 블록(G2)의 열처리 장치(40)에 반송되어 가열되어 온도 조절되고, 그 후 제3 블록(G3)의 전달 장치(53)로 복귀된다.
다음으로, 제3 블록(G3)의 최상단에 설치되는 기판 검사 장치(42)에 웨이퍼 반송 장치(90)를 통해 기판을 반송한다. 기판 검사 장치(42)는, 개폐 셔터(112)를 열어 전달 위치에 대기하는 유지부(120)에 웨이퍼(W)를 배치하고 유지한다. 기판 유지부(120)는 얼라인먼트 위치(P2)에 설치되는 위치 검출 센서(130)까지 웨이퍼(W)를 이동 기구(119)에 의해 이동시킨다. 이어서 유지부(120)를 회전시키면서 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부를 촬상하여 웨이퍼(W)의 중심 위치를 연산하고, 동시에 노치(N)의 위치를 검출한다.
다음으로 웨이퍼(W)를 전달 위치(P1)로 복귀시켜 도포된 레지스트의 막두께를 프로브(156)를 이용하여 측정하게 된다. 예컨대 도 10은 그 측정의 일례를 도면에 나타내는 것이다. 도 10의 (a)는 대표하여 방향 변환부(157)를 나타내고, 그 중앙 부근에 막두께 측정용의 프로브(156)가 설치되어 있고, 웨이퍼(W)의 노치 위치를 X축 방향에 맞춰 프로브(156)를 최초로 측정하는 측정 위치로 이동시킨 도면이다. 웨이퍼(W)를 십자로 측정하는 예를 도 10의 (a)~(f)에 나타낸다.
우선, 이동 기구(119)에 의해 유지부 스테이지(127)에 의해 유지부(120)를 설정된 정해진 위치로 이동시켜 동시에 노치 위치가 맞춰진다. 처음에 웨이퍼(W)의 노치 위치로부터 웨이퍼(W)의 중심에 대하여 90° 떨어진 직경 방향의 위치의 막두께를 측정한다. 다음으로 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)를 90° 회전시킨 위치를 측정한다. 다음으로 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이 다시 90° 회전시켜 측정을 한다. 마찬가지로 도 10의 (d)에 나타낸 바와 같이 다시 90° 회전시켜 측정을 한다. 마지막으로 도 10의 (e)에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심을 측정한다. 이와 같이 이동 기구(119)를 제어함으로써, 도 10의 (f)에 나타낸 바와 같이 십자로 측정할 수 있다. 측정 포인트를 늘리는 경우는, 이 동작중에 측정 개소를 늘리면 충분한 것이다.
다음으로, 측정이 완료된 웨이퍼(W)를 기판 검사 장치(42)로부터 반출하여, 카세트 스테이션(2)의 반출된 카세트(C) 또는 별도의 비어 있는 카세트(C)로 복귀시킨다. 이렇게 하여 테스트용 웨이퍼(W)에서의 막두께 측정만이 완료된다. 또, 막두께 측정과 동시에 웨이퍼(W)의 도포 불균일 등의 도포 상태를 표면 검사할 수도 있지만, 상세한 것은 후술하는 현상후의 웨이퍼(W)의 기재중에서 설명하는 것으로 한다.
다음으로, 현상 처리를 완료한 웨이퍼(W)의 표면 검사에 관해서 설명한다. 우선, 제품용의 복수매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(C)가, 카세트 스테이션(2)의 정해진 카세트 배치판(11)에 배치된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(21)에 의해 카세트(C) 내의 각 웨이퍼(W)가 순차적으로 꺼내어져, 처리 스테이션(3)의 제3 블록(G3)의, 예컨대 전달 장치(53)에 반송된다.
다음으로, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제2 블록(G2)의 열처리 장치(40)에 반송되어 온도 조절된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제1 블록(G1)의 레지스트막 형성 장치(32)에 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 제2 블록(G2)의 열처리 장치(40)에 반송되어 가열되어 온도 조절되고, 그 후 제3 블록(G3)의 전달 장치(53)로 복귀된다.
다음으로, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(90)에 의해 동일한 제3 블록(G3)의 전달 장치(54)에 반송된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제2 블록(G2)의 도시하지 않은 어드히젼 장치에 반송되어, 어드히젼 처리된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열처리 장치(40)에 반송되어 온도 조절된다.
그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 레지스트 도포 장치(32)에 반송되고, 회전중인 웨이퍼(W) 상에 레지스트액을 도포하여, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열처리 장치(40)에 반송되어 프리베이킹 처리된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제3 블록(G3)의 전달 장치(55)에 반송된다.
다음으로, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 상부 반사 방지막 형성 장치(33)에 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 상부 반사 방지막이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열처리 장치(40)에 반송되어, 가열되어 온도 조절된다.
그 후 웨이퍼(W)는, 인터페이스 스테이션(5)의 웨이퍼 반송 장치(100)에 의해 노광 장치(4)에 반송되어, 노광 처리된다.
다음으로, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(100)에 의해 노광 장치(4)로부터 제4 블록(G4)의 전달 장치(60)에 반송된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열처리 장치(40)에 반송되어, 노광후 베이크 처리된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 현상 장치(30)에 반송되어, 현상된다. 현상 종료후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 열처리 장치(40)에 반송되어, 포스트베이크 처리된다.
그 후, 현상 처리가 완료된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(70)에 의해 제3 블록(G3)의 전달 장치(50)에 반송되고, 웨이퍼 반송 장치(90)에 의해 기판 검사 장치(42)에 반입된다. 반입후에 전술한 웨이퍼(W)의 얼라인먼트 동작이 위치 검출 센서(130)와 제어부(200)에 의해 완료된다. 이 위치 검출 센서(130)에 의해, 유지부(120)에 유지된 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 편심량이 검출되고, 그 웨이퍼(W)의 편심량에 기초하여 중심 위치가 구해지고, 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 조정하여, 웨이퍼(W)를 정해진 위치에 배치할 수 있다.
그 후, 얼라인먼트 위치(P2)에 있는 상태로 이동 기구(119)를, 예컨대 노치 위치를 정확하게 방향 변환부(157)의 중심을 통과하는 위치가 되도록 이동시킨다. 반드시 검사 웨이퍼(W)의 노치 위치를 정해진 위치에 맞춤으로써 표면 검사 데이터의 변동의 판정을 용이하게 할 수 있다.
다음으로, 이동 기구(119)에 의해 웨이퍼(W)를 얼라인먼트 위치(P2)로부터 전달 위치(P1)측으로 정해진 속도로 이동시킨다. 그리고, 웨이퍼(W)가 반사경(154)의 아래를 통과할 때, 제1 광조사부(152)로부터 웨이퍼(W)에 대하여 조명을 비춘다. 이 조명에 의한 웨이퍼(W) 상에서의 반사광은, 전술한 바와 같이 반사경(154), 광로(L)를 따라서 진행하여 촬상부(150)에 취해진다. 그리고, 촬상부(150)에 의해 웨이퍼(W)가 촬상된다. 촬상된 웨이퍼(W)의 화상은 검사부(151)에 출력되고, 검사부(151)에 있어서, 출력된 화상에 기초하여 웨이퍼(W)의 결함이 검사된다.
그 후, 도 11에 나타낸 바와 같이 유지부(120)에 유지된 웨이퍼(W)가 웨이퍼 반송 장치(90)에 전달된다. 그리고, 반입 반출구(111)를 통해 웨이퍼(W)는 기판 검사 장치(42)로부터 반출된다. 측정이 완료된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(21)를 통해 카세트 스테이션(2)의 반출된 카세트(C) 또는 별도의 비어 있는 카세트(C)로 복귀된다. 이렇게 하여 생산용 웨이퍼(W)의 표면 검사가 완료된다.
또한, 테스트용 웨이퍼(W)에 대하여 막두께 측정과 표면 검사를 각각 행할 수도 있다. 전술한 생산용 웨이퍼(W)가 기판 검사 장치(42)에 반입되어 표면 검사되는 순서와 동일하게 검사를 행하지만, 상이한 것은 표면 검사하는 경우의 조명의 파장을 바꾸는 것에 있다. 테스트용 웨이퍼(W)는 막두께 검사하는 상태가 레지스트액 등의 감광성의 액막이 도포되어 있기 때문에, 표면 검사시의 영향을 최소한으로 억제하기 위해 감광 작용을 주는 파장을 제거하는 편이 바람직하다. 그 때문에 테스트용 웨이퍼(W)의 표면 검사를 행하는 경우의 조명은 도 11의 (a)에 기재된 제2 광조사부(155)를 이용할 수 있다.
이상의 실시형태에 의하면, 프로세스 조건의 세팅을 행할 때의 시험적으로 처리액의 성막 처리를 행하는 테스트용 웨이퍼(W)의 막두께를 측정하는 막두께 검사 장치와, 생산용 웨이퍼(W)의 패턴 형성 처리후의 표면 검사를 검사하는 표면 검사 장치를 합함으로써, 도포 현상 장치 내의 처리 유닛에 배분하는 스페이스를 늘릴 수 있다. 또, 종래 테스트용 웨이퍼(W)의 막두께 검사시에 할 수 없었던 표면 검사를 행할 수 있기 때문에, 표면의 검사 결과에 따라서 토출 상태나 노즐 오염 상태 등의 불량 원인을 추측할 수 있게 된다.
또, 이상의 실시형태에서는 막두께 측정기 본체(159)를 기판 검사 장치(42)의 외부의 도포 현상 장치 내의 빈 공간에 설치함으로써, 기판 검사 장치(42)의 높이를 억제할 수 있다. 이에 따라 다른 처리 유닛의 탑재수를 늘릴 수 있다. 또 이동 기구(119)를 내부에 설치하여 기판 검사 장치(42)의 높이를 억제했다 하더라도, 내부를 배기하는 배기부를 갖고 있기 때문에, 검사에 영향을 미치는 파티클의 신속한 배출이 가능하다. 이에 따라 막두께 검사 및 표면 검사의 신뢰성이 향상된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 고안의 바람직한 실시형태에 관해 설명했지만, 본 고안은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 고안은, 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용의 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
42 : 기판 검사 장치 110 : 처리 용기(케이스)
111 : 반입 반출구 112 : 개폐 셔터
119 : 이동 기구 120 : 유지부
121 : 회전 구동부 130 : 위치 검출 센서
145a, 145b : 배기부 146a, 146b : 배기팬
150 : 촬상부 152 : 제1 광조사부
151 : 막두께 측정기 154 : 반사경
155 : 제2 광조사부 156 : 프로브
157 : 방향 변환부 159 : 막두께 측정기
200 : 제어부 P1 : 전달 위치
P2 : 얼라인먼트 위치 W : 웨이퍼

Claims (8)

  1. 기판을 유지하는 유지부와,
    상기 유지부에 유지된 기판을 회전시키는 회전 구동부와,
    상기 유지부를 수평 방향에서 이차원으로 이동시키는 이동 기구와,
    상기 유지부를 수용하는 케이스 내에서, 상기 케이스의 외부와의 사이에서 기판의 전달을 행하는 전달 위치와,
    기판 상에 성막(成膜)된 도포막의 막두께를 측정하기 위한 프로브와,
    상기 유지부에 유지된 기판의 표면을 촬상하는 촬상부와,
    상기 유지부에 유지된 기판의 표면을 향해서 광을 조사하고, 연직 방향 위쪽으로 반사된 광의 광로의 방향을, 수평 방향으로 설치되는 상기 촬상부로 향하도록 광을 반사시키는 방향 변환부
    를 구비하고,
    상기 프로브는 상기 방향 변환부에 설치되어 있고,
    상기 방향 변환부는 적어도 기판의 직경과 동일한 길이를 가지며, 상기 방향 변환부의 근방에 상기 길이로 광을 일괄 조사하는 제1 광조사부와 제2 광조사부를 구비하고 있고,
    상기 제2 광조사부는 레지스트 감광성의 파장의 광을 제거하는 필터를 구비하고 있으며,
    생산용 기판의 표면 검사를 행하는 경우의 조명은 상기 제1 광조사부를 이용하고, 테스트용 기판의 표면 검사를 행하는 경우의 조명은 상기 제2 광조사부를 이용하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촬상부는 상기 전달 위치와 대향하는 측의 위치에 설치되고, 상기 방향 변환부는 상기 촬상부와 전달 위치 사이의 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 유지부에 유지된 기판을 회전시키면서 기판 단부(端部)의 위치를 검출하는 위치 검출 센서와,
    상기 위치 검출 센서의 검출 결과에 기초하여, 기판의 편심량으로부터 기판의 중앙 위치를 연산하고, 동시에 기판의 노치 위치를 검출하고 나서 기판의 위치를 조정하도록 상기 회전 구동부와 상기 이동 기구를 제어하는 제어부
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부로 상기 기판의 위치가 조정된 기판에 기판 표면의 복수의 측정 위치가 설정되고, 상기 복수의 측정 위치를 측정하기 위해 상기 제어부가 상기 프로브의 측정 위치에 맞춰 상기 이동 기구를 수평 방향으로 이동시키고 기판을 회전시켜 측정을 행하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프로브는 상기 케이스의 내부에 배치되고, 상기 프로브와 접속되는 막두께 측정기의 본체는 상기 케이스의 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  8. 제1항, 제2항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스는, 상기 전달 위치에 기판을 수용하기 위한 반입 반출구와 이 반입 반출구를 개폐하는 개폐 셔터와 대향하는 위치에, 케이스의 내부를 배기하는 배기부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
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