JP2004529485A - Method and apparatus for defining automated process inspection and hierarchical substrate testing - Google Patents
Method and apparatus for defining automated process inspection and hierarchical substrate testing Download PDFInfo
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Abstract
本発明は一般的に処理システム内の基板を検査するための装置と方法を提供する。1つの実施例において、基板処理検査システムは、それぞれが第1の程度の光学解像度で光学検査プロセスを行うよう構成された複数の光学検査システムと、第2の程度の光学解像度で光学検査プロセスを行うよう構成される検査プラットフォームとを備える。複数の光学検査システムのそれぞれは、送信装置ユニットと受信装置ユニットとを備える。基板処理検査システムはさらに、複数の光学検査システムと検査プラットフォームとに接続されたコントローラシステムを備える。コントローラシステムは、(i)複数の光学検査システムのうちの、少なくとも1つによって検査される基板上の位相状態を示す光学信号情報を処理し、(ii)位相状態に応じて、次の複数の基板ハンドリング工程の1つを実行させるよう構成され、第1の基板ハンドリング工程は、さらに光学検査をするために基板を検査プラットフォームに移送するステップを備える。The present invention generally provides an apparatus and method for inspecting a substrate in a processing system. In one embodiment, the substrate processing inspection system includes a plurality of optical inspection systems, each configured to perform an optical inspection process at a first degree of optical resolution, and an optical inspection process at a second degree of optical resolution. An inspection platform configured to perform. Each of the plurality of optical inspection systems includes a transmitting device unit and a receiving device unit. The substrate processing inspection system further includes a controller system connected to the plurality of optical inspection systems and the inspection platform. The controller system processes (i) optical signal information indicative of a phase state on a substrate to be inspected by at least one of the plurality of optical inspection systems, and (ii) responsive to the phase state, It is configured to perform one of the substrate handling steps, the first substrate handling step further comprising transferring the substrate to an inspection platform for optical inspection.
Description
【0001】
この発明は、1999年9月7日に出願された、発明の名称「基板の歩留まりとスループットを向上させるための異物検出埋め込み観察システム」、米国出願番号09/391,341の一部継続出願である。
【0002】
(発明の分野)
本発明は、検査方法と装置に関する。特に、処理およびハンドリングに関連する不具合や状態を特定するための基板検査方法と装置に関するものである。
【0003】
(関連技術の背景)
チップ製造設備は広範な技術からなる。半導体基板を収容するカセットが製造設備内の様々なステーションに送られる。
【0004】
半導体処理としては、通常、材料を基板に堆積させること、材料を基板から取り除くこと(「エッチングする」)が挙げられる。典型的な処理としては、化学気相成長法(CVD)、物理気相成長法(PVD)、電気めっき、化学機械研磨(CMP)、エッチングなどが挙げられる。基板の処理、ハンドリング中に、基板は様々な構造的かつ化学的変化を経る。変化の一例としては、基板に堆積した層の厚さ、基板上に形成される層の材料、表面形態、素子パターンの変化などである。基板上に形成される素子が所望する電気特性を得るためには、これらの変化を制御しなければならない。例えばエッチングの場合、必要量の材料がいつ基板から取り除かれたかを判定するのに終点検出方法が用いられる。より一般的には、首尾よく処理を行うためには、正確な処理レシピを保証し、処理エクスカーション(例えばガス流量、温度、圧力、電磁エネルギ、所要時間など)を制御することなどが求められる。
【0005】
また、処理環境は、十分安定して、汚染がないものでなければならない。汚染源には、機械的運動による磨耗、シールの劣化、汚染したガス、その他、汚染した基板、処理チャンバからの堆積物の小はがれ、反応ガスの核形成、チャンバポンプダウン中の凝集、プラズマチャンバ内での電弧の形成などがある。こうした汚染源が、基板に接触する異物を作り出し、その結果欠陥素子が生じる。よって、現在の半導体製造では、「汚れた」処理や装置を特定するため、異物について基板の定期的な検査が行われる。
【0006】
また、基板の中心を突き止めること、基板の配置は、基板に関する位置情報を生成するための処理時に必要な工程である。従来のシステムでは、こうした工程は処理システム内の指定された位置で行われる。よって、それぞれの工程を実行するためには基板を指定位置まで往復させる必要があり、このためシステムのスループットが低下する。
【0007】
処理コストを押し上げているもう一つの状況は、チップ製造施設内での基板の経路指示が不適切なことである。基板は、処理状況によって不安定な反応を引き起こすような処理チャンバまで不適切に送られることがしばしばあり、このため基板や処理チャンバが損傷する。例えば、フォトレジスト層を有する基板が誤ってPVDチャンバに送られた場合を考える。この基板をPVDチャンバ内で処理すると、チャンバにひどい損傷を与え、修理や交換費用がかなりかかることが知られている。現在の処理システムは経路の誤指示を防ぐような構成がなされておらず、所有者のコストは上昇する。
【0008】
現在、処理完全性と汚染についての基板の包括的検査解析では、1つ以上の基板を処理環境から定期的または常に取り除いて検査環境に送らねばならない。よって、基板の移送と検査中、製造フローは事実上中断する。その結果、従来の計測検査方法は、チップ製造に関連するオーバーヘッド時間を非常に増加させていた。さらに、こうした検査方法はスループットへ悪影響を及ぼすため定期的なサンプリングでのみ行われるので、多数の汚染基板は検査されることなく処理され、その結果、欠陥素子が製造される。基板がある一括処理から再分配される場合、問題は一層ひどくなり、汚染源をさかのぼって突き止めることが困難になる。
【0009】
よって、異物、処理における小はがれ、配置、心出し、反射率、基板のタイプ、不連続性などを含む、選ばれた特性について、処理システムと一体化した要素としての、基板を検査出来る統合的計測及び処理システム、「監視者」装置とその方法が求められている。このような検査は基板処理前、処理中、処理後に行われるのが好ましく、こうすればリアルタイムに基板の処理前と処理後の状態が判定される。
【0010】
従来の処理システムと検査システムで定期的に行われているその他の機能としては、ロボットと検査装置の較正が挙げられる。現在の較正方法は、較正を行うためには製造をストップしなければならないのでスループットに悪影響を及ぼす。劣化は、ひどい不具合が生じるまで検出されないことが普通である。処理システムは、ロボットと検査システムの状況を継続的に監視し、自動補正処理を容易にするような装置を一体化しているか埋め込んでいるのが好ましい。こうすれば、処理システムをさらに統合してスループットを増加させることが可能となる。また、こうした一体化した装置はロボットの挙動を監視出来ることが好ましい。注目しているロボット挙動としては、加速度、速度、繰り返し性、安定性などがある。さらに、こうした一体化した装置が移送中に基板を支持するロボットブレード上の汚れの存在を判定出来るのが好ましい。こうした汚染の存在は、基板ハンドリング工程中に基板の裏面に微小な傷がついたことや処理副産物が蓄積されたことを示している。しかしながら、以前は、このような一体化した装置あるいは方法が処理システム内に存在することは知られていない。
【0011】
従来の検査システムのもう一つの問題点は、システムのコストが非常に高いということである。現在のシステムは典型的には、クリーンルーム空間を占める高価なスタンドアロン型プラットフォームである。スタンドアロン型検査プラットフォームで必要な面積すなわち「フットプリント」が大きい結果として、このようなシステムを所有し、作動させるコストが高くなる。異物検出に関しては、電気光学装置を利用するためコストはさらに増加する。この装置は小規模の異物を高解像度で検出するよう構成され、忠実度の高い機構を必要とするが、このような機構は作動コストが高い。さらに、上述の低下したスループットへの配慮により、従来の検査システムのコストがさらに上昇する。
【0012】
したがって、異常を検出して、その後の基板ハンドリング決定を容易にするためにも、半導体基板を即座に検査し、基板の1つ以上の状態を判定することが可能な統合システムの出現が求められている。
【0013】
(発明の概要)
本発明は一般的には基板処理システムで用いられる基板検査システムを提供するものである。発明の一つの態様によれば、少なくとも1つの光学検査システムが、処理済基板の表面トポグラフィを検査するのに用いられる。光学検査システムは、ある特定の処理において、基板の表面トポグラフィ特性を表す信号を、1つ以上の光学検査システムを作動するよう構成される処理監視コントローラに送信する。
【0014】
一実施形態において、処理監視コントローラは、参照基板値に関する特定の基板表面の状態を判定する。基板特性が所定値を超えている場合、基板はより細かく深い解析をするために2次計測検査工程に送られる。さらに、処理監視コントローラは、処理システムの基板製造処理を最適化するか変化させるために情報を利用してもよい。
【0015】
別の実施形態において、複数の光学検査システムが、処理監視コントローラとともに複数の基板移送経路に沿って位置する様々な検査場所で基板表面トポグラフィを監視するのに用いられる。このような処理監視システムは、監視と解析を継続して行うことによって基板処理のスループットを最適化することが出来る。統合検査により、処理レシピ変化をほぼリアルタイムで監視することで処理レシピを最適化し、処理へのその後の影響を最適化することが出来る。
【0016】
発明の一実施形態は、処理検査のソフトウエア制御とシステムスループット向上のためのシステムを含む。このシステムは、処理監視のためのプログラムを含んだコントローラからなるデータ処理システムを備える。データ処理システムが実行される際のプログラムは、システム構成イベントに応答して光学検査システムを構成するステップと;光学検査システムのための設定調整するステップと;光学検査システムから基板表面のトポグラフィ情報を受信するステップと;基板トポグラフィ状態が所定値を超えるかどうかを判定するステップと;基板トポグラフィ状態が所定値を超える場合、基板は別のより深い解析を必要とするかどうかを判定するステップからなるステップを実行するよう構成されている。
【0017】
本発明の一実施形態は、光学文字認識および異物と欠陥検出のためのプログラムを備えるプログラム製品を含み、コントローラが実行する際のプログラムは、システム構成イベントに応答して光学検査システムを構成し、システムのための設定調整をして、信号源から、信号が基板を照射して、信号受信装置が基板表面から反射信号と散乱信号の両方またはいずれか一方を受信して表面トポグラフィ欠陥を検出する受信装置に対して信号を与えることを含む。
【0018】
好ましくは、プログラム製品は基板位置情報、基板反射率情報、反射情報、スペクトル情報、3次元画像、基板欠陥情報、基板損傷情報、基盤支持部材と支持部材上に配置された基板についての異物汚染情報、英数字文字情報、ロボットの挙動情報、ロボットと、送信装置ユニットと、受信装置ユニットのすべてかいずれか1つとそれらの任意な組み合わせについての較正情報とを与えるように適応されるのがよい。
【0019】
上で手短に述べた発明について、添付の図面に示された実施形態を参照しながらより具体的に説明していく。ただし、発明はその他の同様に効果的な実施形態にも適用されるので、添付の図面はこの発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがって図面が発明の範囲を制限していると考えるべきではないことに注意されたい。
【0020】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
I. 処理システム
本発明の実施形態は、マルチチャンバ処理システム、例えばクラスターツールにおいて特に効果的である。半導体業界で一般的に使用されるマルチチャンバ処理システムであって、ここで述べる検出装置を支援するのに好適なシステムの一例としては、クラスターツールとして知られているものがある。クラスターツールは、基板の中央を突き止めることと基板の配置、脱ガス、アニール、成長、エッチングなど、またはそれらのいずれかを含む様々な機能を実行する複数のチャンバを備えたモジュラーシステムである。複数のチャンバは、チャンバ間を往復するよう適応されたロボットを収容する中央移送チャンバに対して取付けられる。移送チャンバは、典型的には真空状態に保たれて、あるチャンバから別のチャンバとクラスターツールの前端に配置されたロードロックチャンバの両方、または、いずれか一方まで基板を往復させるための中間段階を提供する。
【0021】
図1Aは、本発明が効果的に用いられる半導体処理のための典型的な処理システム100の平面図である。2つのこのようなプラットフォームは、それぞれ、いずれもカリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手可能なCentura(登録商標)とEndura(登録商標)である。このような段階型真空基板処理システムの1つの詳細は、テップマンらによる、1993年2月16日に発行された発明の名称「段階型真空ウエハ処理システムとその方法」、米国特許第5,186,718号に開示されている。この特許をここに引例として取り込む。チャンバの正確な配置と組み合わせは製造方法の工程を実行する用途によって変化する。
【0022】
本発明によれば、処理システム100は、一般的に、複数のチャンバとロボットを備え、また好ましくは、処理システム100内で行われる種々の処理方法を実行するようプログラミングされた処理システムコントローラ102を備えるのがよい。フロントエンド環境104(ここでは工場インタフェースまたはFIとも呼ぶ)は、一対のロードロックチャンバ106と選択的に連絡するよう配置されている。フロントエンド環境104内に配置されたポッドローダ108A、108Bは、基板をロードロック106とフロントエンド環境104上に搭載される複数のポッド105間を往復させるよう線形、回転、及び垂直移動が可能である。ロードロック106はフロントエンド環境104と移送チャンバ110との間に第1の真空インタフェースを与える。2つのロードロック106は、移送チャンバ110とフロントエンド環境104と交互に連絡することによりスループットを増加させるよう設けられている。よって、一方のロードロック106が移送チャンバ110と連絡している間は、第2のロードロック106はフロントエンド環境104と連絡する。ロボット113は、移送チャンバ110の中央に配置されて、基板をロードロック106から様々な処理チャンバ114とサービスチャンバ116のひとつへ移送する。サービスチャンバ116が脱ガス、配置、冷却について適応されている一方で、処理チャンバ114は、物理気相成長、化学気相成長法、エッチングなど任意の数の処理を行う。多数のビューポート120によって移送チャンバ110内を目視出来る。
【0023】
本発明の実施形態としては、光学データを収集するよう構成された光学検査サブシステム(OIS)150が挙げられる。後で説明するように、OIS150は通常、信号を与えるよう適応された送信装置ユニットと、信号(暗視野照射)の反射(明視野照射)部分と散乱部分の両方またはいずれか一方を基板表面から受信するよう適応された受信装置ユニットとを備える。
【0024】
複数のOIS150を、例えば工場インタフェース104、移送チャンバ110、処理チャンバ114、サービスチャンバ116などの内部に、処理監視のために処理システム100上の任意の場所に配置し、処理システム100に接続してもよいし、または配置するか接続するかどちらか一方でもよい。それから、各OIS150から受信した情報を処理して、処理システム100内を移動する基板の様々な状態が判定出来る。
【0025】
OIS150の実施形態には、種々の受信装置と送信装置が含まれる。一実施形態では、受信装置は可視スペクトル内の光を検出するのに用いられる電荷結合素子(CCD)カメラである。あるいは受信装置は、入射光を受信して様々な光の波長とその強度を示すデータを出力するのに用いられるスペクトロメータであってもよい。例えば、赤色光は可視スペクトルの低波長内にグループ分けされた光成分強度より高い強度を有する。スペクトロメータとしては、典型的には、入射信号を光学的に成分に分けた後、線形CCD検出器アレイ上に投射する光学プリズム(または格子)インタフェースがある。スペクトロメータの一実施形態は、何千もの個々の検出器素子を有しプリズム(または格子)から得られるスペクトルを受信するCCD検出器アレイを備える。光スペクトル成分の相対的な強度は、例えば基板表面、基板表面パターン、またはプラズマ処理の色全体を表している。
【0026】
別の実施形態では、受信装置は光学式文字認識受信装置(OCR)である。OCR受信装置は光学文字と基板パターンとを検出しそれらを区別するのに用いられる。基板は基板の表面に刻まれた特定情報を含むことが多い。典型的には、特定情報は一連の英数字文字である。一実施形態では、OCR受信装置は文字を検出して、特定のOCRマーキングを有する基板が適切に取り扱われているか(例えば、処理のために適切なチャンバに送られているか)を判定するのに効果的に用いられる。別の実施形態では、OCRは関連する計測情報を関連付けるのに用いられる。
【0027】
受信装置のいずれも、基板からの反射信号と散乱信号の両方またはいずれか一方を集束させ、収集するための光学素子を備える。例えば、スペクトロメータは、光ファイバコレクタを利用して光スペクトルを受信し、方向付けしてもよいし、あるいは多量の光を収集する「魚眼レンズ」などの「レンズパースペクティブシステム」または、特定の基板検査用の視野を修正することが出来る特別のレンズを用いてもよい。レンズの配列は、光を増加または集中させるのに用いられる。より広い視野にわたってより多くの光を収集することにより、局所基板表面変動の平均が得られる。
【0028】
OIS150の送信装置は、処理検査中の特定の用途に対して適応される様々な構成であってよい。例えば、線光源を用いて基板の一部を照射するだけにしてもよいし、フラッシュ素子を用いてスペクトル情報を集める処理中に基板に対しストロボからフラッシュを発するようにしてもよい。送信装置はいずれも、ビーム集束光学系を中に備え、エネルギを基板に対して集中、投射させればよい。
【0029】
様々な受信装置と送信装置の実施形態を、処理データを収集するために処理システム100全体で単独で用いても組み合わせて用いてもよい。様々な実施形態から集められたデータを用いて、製造処理の様々な段階で基板処理状況を監視する。OIS150の作動は処理監視コントローラ(PMC)86に制御される。図1Aに示されるように、PMC86はコマンド信号をそれぞれのOIS150に与えるよう適応されたIO(入出力)ケーブル90によって各OIS150と電気的に接続している。さらに、PMC86はIOケーブル90によりそれぞれのOIS150からの出力信号を受信する。処理システム100における処理システムコントローラ102はPMC86とは分離しているのが好ましいが、一実施形態では、PMC86は処理システム100の制御ユニットとして機能し、こうすれば制御ユニットを新たに設ける必要がなくなる。
【0030】
ユーザが作動を開始させると、PMC86はOIS150の視野に入る基板を監視し続ける。PMC86は監視されている状態(例えば汚染基板)を検出すると、(図示しない)表示ユニットに警告メッセージを表示することでユーザに対し警告を与える。さらに、あるいはそれに代わって、処理システムコントローラ102は基板を最終的な配置、洗浄、あるいは別の検査のための特定の場所に移送するようPMC86に指示される。例えば、一実施形態では、処理システム100は異物検出用検査プラットフォーム135を有するが、検査プラットフォーム135の機能を拡張してFI104上や処理システム100上のいずれの場所にもあるOIS150を含むことも出来る。
【0031】
検査プラットフォーム135は、異物検出とともに表面異常検出、パターン認識、スペクトル解析など様々な計測タスクを行うよう適応させることが出来る。図では、検査プラットフォーム135は本発明の実施形態のための構成された統合異物監視(IPM)システムである。一般に、IPMはクラスターツール上で通常使用される異物検出用検査プラットフォームである。利用出来るIPMの一つとして、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手可能なExcite(商標)が知られている。本発明にしたがって実行されると、IPMはあらゆる等価な処理も含め、本発明の処理のいずれも行えるような処理監視装置として作動する。したがって、検査プラットフォーム135は単なる異物検出以上の処理が行える。
【0032】
一実施形態では、あるOIS150について特定の場所へアクセス可能かどうかが判定されると同時に、その特定の場所が(ロボットを効果的に用いるために)処理システム100内での基板の経路指示により判定される。例えば、ビューポート120は、チャンバ(例えば、ロードロック106、冷却チャンバ116、または処理チャンバ114)に入るか出る、または移送チャンバ110内の、2つの場所の間で移動するロボットブレード48の視野を与えるので、ビューポート120はあるOIS150についての好適な場所を与える。図では、矢印122、124は、基板の光学検査がポート120を使用して行うことが出来る地点を示している。図では、矢印122は、ロボットブレード48が伸張または収縮する地点を表している。矢印122は、ロボットブレード48が回転される地点を表し、矢印124は、ロボットブレード48が拡張される、または撤回される地点を表す。OIS150が移送チャンバ110上に配置されている一実施形態を、図6を参照しながら後述する。
【0033】
いくつかの実施形態においては、OIS150は、基板が移動中の処理システム100内の、任意の場所で用いられる。一実施形態では、工場インタフェース104は検査サイトを追加する。図では、検査サイトが矢印132、134、136、138で表されている。矢印132、134、136、138はさらに基板移送通路を表す。矢印136は工場インタフェース104とポッド105間の基板移動を表す。矢印132と138は、工場インタフェース104とロードロック106間の基板移動を表す。矢印134は、工場インタフェース104内、特にポッドローダ108Aと108B間の基板移動を表す。OIS150は、製造処理を監視するために移送経路132、134、138のそれぞれに沿って配置するようにしてもよい。しかし、後述のように、検査中の基板が移動していない実施形態についても考慮している。
【0034】
図1Bは、基板検査システムの高水準の図である。一実施形態において、検査システムは、処理システムコントローラ102に接続されたPMC86と、工場インタフェースコントローラ159と、複数のOIS150と、検査システム135とを備える。PMC86は、OIS150の処理監視を制御するのに用いられる。補助ユーザインタフェース152により、オペレータがPMC86を制御出来るようなスタンドアロン型作動が可能となる。一実施形態において、インターフェース152はグラフィカルユーザインタフェース(GUI)としてもよい。得られた処理監視情報は、ケーブル90を介して基板製造データサーバ162に送られる。
【0035】
例えば、一実施形態では、OIS150は光源群と1つの受信装置を含む。図1Cは、複数の光源56と、受信装置58に連絡する光信号マルチプレクサ141に接続された光ファイバケーブル143A−143Hを示している。光ケーブルは窓120を介して反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を収集して、光信号をマルチプレクサ141に送るよう位置づけされる。マルチプレクサ141は、光学データを多重化し、スペクトル解析装置58に送信して、単一の受信装置が複数の検査サイトを効果的に監視される。一実施形態では、受信装置58はスペクトロメータである。
【0036】
II.工場インタフェース
図1、図2、図4は、OIS150の送信装置ユニットと受信装置ユニットが矢印132、134、136、138で示されるように基板の様々な移動経路に沿ってFI104上またはFI104内部に配置される実施形態を示しているが、その他の実施形態を効果的に用いてもよい。図2には、ポッドローダ108A、108Bと、OIS150Aと、搭載部材160と、基板位置合わせ検出器168を含む移送支持部材166と、基板ホルダ162とを備えたFI104が示されている。FIはさらにフレーム218を備える。搭載部材160は、当該技術では公知のボルト、クランプやその他の留め具など従来の手段によってフレーム218に固定される。
【0037】
図2は、処理矢印134に沿った基板走査で用いられるOIS150の一実施形態を示している。OIS150Aは、一対の光源56Aと56B(すなわち送信装置)と、受信装置58Aとを備え、光源と受信装置は搭載部材160の上に配置されている。光源56Aと56Bは2つの角度での照射が出来るような角度で配置される。図では、光源56Aは基板前方照射をし、光源56Bは基板後方照射をする。一実施形態では、光源56Aと56Bのなす角はほぼ直角で、照射重複(すなわち照射クロストーク)量が最少になるようにしている。図示しないが、光源56Aと56Bは、それぞれの光源が与えるビームの微細化、調整が可能になるようビーム成形光学素子、例えばレンズなどを有してもよい。光受信装置58は、基板37の表面からの光の反射部分と散乱部分の両方または一方を受信するよう位置づけされる。光受信装置58は、収集されるべきデータに応じて選定される。図示の実施形態では、光受信装置58は、CCD素子、時間遅延積分(TDI)カメラ、光電子倍増管(PMT)、スペクトロメータ、OCRカメラなどを備える。光受信装置58はさらに、情報収集に役立つよう適応された光学素子を有してもよい。例えば、一実施形態では、光受信装置58Aは、検査地点から受信装置58までの受信光を入手して経路指示するための光ファイバ束を有する。
【0038】
作動中、基板37は、ポッドローダ108Aと108Bによって、FI内の2つの場所の間を移動する。次に、後述のような処理のために光受信装置58が反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信するようにOIS150Aが基板37を走査する。
【0039】
図では、基板37がロードロック106と基板ホルダ162間を往復していると、基板37は、OIS150A下のポッドローダ108Aと108Bのいずれかに位置づけされて走査される。好ましくは、基板37は通常の基板ハンドリング時に走査されるのがよい。例えば、ポッドローダ108Aと108B間での通常の基板交換工程で、基板37を移動中にOIS150Aが基板を走査すればよい。
【0040】
例えば、基板37がポッドローダ108Aからポッドローダ108Bに移動している場合を考える。まず、基板37はポッドローダ108Aによって運ばれて基板ホルダ162内に位置づけされる。基板ホルダ162により、ポッドローダ108Aと108B間での基板の通過/交換が容易になる。この移動中、基板37を前方照射光56Aによって走査することが出来る。一実施形態において、基板は中間点を越えて移動し、全基板走査される。図3Aから3Cは、前方照射光56Aで走査されているときの基板37の移動を示すものである。図3Aは、基板37の前縁が信号54の経路内に位置するように基板37が基板ホルダ162に向かって移動を開始した直後のポッドブレード48を示している。したがって、図では、影付き領域で表された、光源56Aに形成される光投射部53が基板37の前縁を交差している。図3Bから3Cに示されるように、ポッドブレード48が移動を継続中、光投射部53は基板37の上面を走査する。反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信装置58が受信し、後で述べるような処理が行われる。ポッドローダ108Bも上述の処理と同一の処理を用いて基板37を走査する。
【0041】
別の実施形態では、単一のポッドローダ108を、2つの光源56Aと56Bが利用する移動のために用いることも考慮されている。例えば、基板がポッドローダ108Aによって基板ホルダ162内にロードされると、OIS150Aが前方照射光源56Aと受信装置58を用いて基板を走査する。基板がポッドローダ108Aによって基板ホルダ162から取り出されると、光源56Bが起動され、基板が基板ホルダ162から取り出されるときに基板を走査するための後方照射が行われる。受信装置58Aは、基板が基板ホルダ162上に配置されて、ポッドローダ108Aによって取り出されると、基板からの反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信する。
【0042】
図4は、基板が矢印132、138で示されるような移送経路をとるときに用いられるOIS150Bの別の実施形態を示している。OIS150Bは、ビーム成形光学素子を有するような単一の光源56Aと、光受信装置58を備える。OIS150Cは搭載部材160上に配置される。光源56Aが基板を照射し、ビーム成形光学素子を有していてもよい。一実施形態では、基板37が工場インタフェース104からロードロック106内に移動すると、反射光と散乱光の両方またはいずれか一方が受信装置58に受信され、受信装置58は信号を下で説明するような処理のためにPMC86に送信する。
【0043】
図5Aから図5Cは、OIS150Bを用いた走査シーケンスを示している。図5Aは、基板の前縁が信号54の経路内に位置するようにロードロック106に向かってポッド180Aが移動を開始した直後のポッドブレード48を示している。したがって、図では、影付き領域で表された光投射部53が、基板37の前縁を交差している。図5Bから図5Cに示されるように、ポッドブレード48が移動を継続中、光投射部53は基板37の上面を走査する。反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信装置58が受信し、後で述べるような処理が行われる。
【0044】
上述のとおり、OIS150の各実施形態における受信装置は、CCD素子、時間遅延積分(TDI)カメラ、光電子倍増管(PMT)、スペクトロメータ、OCRカメラなどのいずれかを選べばよい。一般的に、CCD、TDI、PMTは、反射形跡解析のため基板全体での画像強度変化と、変動に関連する小はがれ/異物汚染を収集するように構成される。スペクトロメータは、基板37の表面から反射/散乱した光信号を集めて、信号の色スペクトル成分を表す出力を生成するよう構成される。OCRは、基板37の表面から反射/散乱した光信号を集めて、基板37の表面に配置される光学式文字を表す出力を生成するよう構成される。いずれの場合でも、光学素子が効果的に利用される。例えば、スペクトロメータの場合、受信した光信号は光ファイバ束を介して収集地点からスペクトロメータに伝播すればよい。また、拡散レンズを光ファイバ束に結合して、視野を効果的に拡大して画像の平均光スペクトルをスペクトロメータに送信すればよい。
【0045】
あるいは、OIS150の受信装置は検出装置の組み合わせたものであってもよい。例えば、受信装置の一実施形態は、スペクトロメータとCCDカメラを備える。このような場合、スペクトロメータをCCDカメラに隣接配置し、スペクトロメータとCCDカメラの両方の装置が基板37の同一視野を共有出来るようにしてもよい。このような実施形態によって、データ取得時間をひどく延ばすことなく、複数の処理監視方法を行うことが可能となる。図示した処理監視方法は後でより詳細に説明する。
【0046】
送信装置(すなわち光源)と受信装置との関係は一例を示したに過ぎないことを理解されたい。上記実施形態のいずれの場合も、受信装置と送信装置の位置を逆にしてもよい。例えば、図2に関していえば、OIS150Aは、光源56Aと56Bが示されている場所に搭載された一対の受信装置を備えていてもよい。光源は受信装置58Aが示されている場所に搭載することが出来る。このような実施形態では、受信装置は光源のすぐ下方に位置する基板の上面に対して略傾斜した角度で配置される。作動中、受信装置は基板37の表面からの光の反射部分と散乱部分の両方またはいずれか一方を受信するよう位置づけされる。基板37がローダ108Aと108B間を移動すると、OIS150Aは基板37を走査し、反射光と散乱光の両方またはいずれか一方が受信装置に受信されて後述の処理に用いられる。基板37のポッドローダ間での移動は、図3Aから3Cに示したものと同一である。
【0047】
III. 移送チャンバ
図6は、移送チャンバ42と真空チャンバ44が搭載された(図3Aから図3Cを参照)本発明の処理システム100の斜視切取図である。移送チャンバ42と真空チャンバ44は、(図示しない)スリットバルブドアの上方に配置されるスリットバルブ窓などの従来の装置によって密閉可能な開口46と選択的に連絡可能である。開口46の大きさは、その開口を介した基板の移送に合わせて設定される。ロボット50は移送チャンバ42の中央に配置され、かえる足形リンク機構39によってロボットハブ51に結合した基板37を保持するように構成されたブレード48を備える。ロボット50によって、ブレード48は移送面に沿って回転および放射移動が行え、これによって基板をシステム内の様々な位置間を往復させる。移送チャンバ42と真空チャンバ44は、図1Aに示されるような処理システム100の構成要素であるのが好ましい。したがって、真空チャンバ44はフロントエンド環境と移送チャンバ42の間にインタフェースチャンバを与えるようなロードロックチャンバ106で、一方移送チャンバ42は様々な周辺チャンバと連絡可能な真空環境を与える。あるいは、真空チャンバ44は、図12Aから12Cを参照して後述する実施形態に示されるような冷却チャンバや方向付けチャンバなどの処理チャンバでもよい。
【0048】
図6に示されるように、送信装置ユニット56と受信装置ユニット58は、移送チャンバ42の蓋52の外側に搭載されている。一実施形態では、送信装置ユニット56は、光源60とビーム成形光学装置62を備え、信号54がビューポート64を介して移送チャンバ42の空隙41内に送られるように位置づけされる。ビューポート64は、蓋52内に形成された開口部を備え、光源60の信号54を透過する材料からなるプレート66で密閉されている。一実施形態では、プレート66は例えばQuartz Glass(商標)や、ガラス、透明ポリマ、GaArなどの光透過が可能になるよう適応された任意のエネルギ透過媒体からなるものであってよい。
【0049】
作動中、信号54は図2に示されるx軸と平行に伝播し、移送チャンバ42の空隙41を介して回転する(か、そうでなければ信号54に対して移動する)基板37の上面上に送られる。信号は、基板37上に降りかかる光投射部53を定義する。後で詳細に説明するように、光投射部53のスポット径は、ビーム成形光学素子62と光源60の位置を調整することで、基板の大きさに合わせて変化させてもよい。
【0050】
一実施形態では、光源60は、例えばレーザーなどのコヒーレント光源、非コヒーレントで広スペクトルの光源、またはその他、赤外線などの非コヒーレントで狭スペクトルの光源であればよい。他の実施形態では、光源60は、無線周波数、マイクロ波などの照射信号を含むものであってよい。一般的に、光源60は、散乱強度、輝度、コストに応じて選択される。レーザー源が使用される場合、レーザー源は、望ましくは約808nmで操作可能である。しかし、波長が650nmまたは680nmのレーザー源などその他のレーザー源を用いるようにしてもよい。
【0051】
一般的に、光投射部53のスポット径は、ビーム成形光学素子62と基板表面に対する送信装置ユニット56の位置によって実質的に決定される。ビーム成形光学素子62は、基板の寸法に応じたスポット径となるように選択される。一実施形態では、スポットは狭いビーム内に集中する。ビームの幅は、ビームを横切るブレード移動(例えば垂直移動)を収容することが出来る。例えば260mmの基板の場合、基板上面では、光投射部53のスポット径は約1mm(幅)で、基板260mmの幅(長さ、y軸)であるのが好ましい。よって、作動中、260mmの基板の幅全体が1回の走査後信号54にさらされる。しかし、別の実施形態では、基板の一部のみが信号54にさらされる。例えば異物検出に関しては、(チャンバエクスカーションとしても知られている)小はがれなどのひどい処理チャンバ汚染の典型的な源が、基板の処理面に定着する何百もの異物が生む。基板全体を検査するのが好ましいが、汚染した一部分だけで汚染基板の存在を確認しても、処理検査が上手くいくことが多い。その他の基板特性(例えば膜厚、終点確認など)についての処理監視も、限られた基板を検査することで行うようにしてもよい。
【0052】
受信装置ユニット58は、蓋52内に形成されるビューポート70内に搭載され、空隙41全体を移動する基板37に向かう信号経路61を定義する。受信装置ユニット58は、信号54の動作波長に応じて選択される材料、好ましくはビューポート64内に配置されるプレート66と同一材料からなるエネルギ透過プレート72上に固定される。例えば、信号源60が約808nmで作動するレーザ源である場合、プレート66と72の材料は808nmの信号を受容するよう選択される。受信装置ユニット58は、作動中基板37からの信号54の散乱部74を受信するよう配置される。散乱部と反射部74の両方またはいずれか一方は、基板37の上面に対する様々な角度に指向する矢印の多重度によって表され、異物による汚染や基板37の上面に配置される素子パターンなどの障害物の存在を示す。信号54の反射部69は入射角αと実質的に等しい基板37に対する角度で伝播する。反射部69は基板37の上面を遮っても実質的に妨げられない信号54の部分を表す。
【0053】
受信装置ユニット58は1つ以上のレンズと1つの検出器82を備える光学素子アセンブリ80を有している。受信装置ユニット58の検出器82は、電荷結合素子(CCD)線カメラを備えているのが好ましい。CCD線カメラは、光源と受信装置との角度の関係が基板全体で保たれ、常に照射受信環境が形成されるので好ましい検出器である。CCD線カメラを使って受信環境内で移動中の基板を首尾よく走査することにより、画像が形成される。しかしながらCCD検出器は好ましいものの、時間遅延積分(TDI)カメラや光電子倍増管(PMT)などその他の検出器を本発明の実施形態で効果的に使用してもよい。他の実施形態では、受信装置ユニット58は、スペクトロメータとOCR受信装置のうちの1つまたはそれ以上から選択される。
【0054】
送信装置ユニット56と受信装置ユニット58の位置づけについての上述の記載は一例に過ぎず、その他の実施形態も可能である。例えば、図6では、移送チャンバの空隙41の外側に載置される送信装置ユニット56と受信装置ユニット58を示しているが、別の実施形態では、送信装置ユニット56と受信装置ユニット58が空隙41内部に、よって真空状態で位置づけされている。別の実施形態では、鏡面を空隙41内に配置してより臨界の角度を得ることが可能となる。
【0055】
図6に示される実施形態の作動は、移送チャンバ42を通る回転中の様々な位置にあるブレード48と基板37を示す処理システム100の上面図である図7Aから7Cに示されている。図3Aは基板37の前縁92が信号54の経路内に位置するよう反時計回りの回転を開始した直後のブレード48を示している。したがって、図では、影付き領域で表される光投射部53の一部が基板37の前縁92をさえぎっている。図3Bから3Cに示されるように、ブレード48が回転し続けている間、光投射部53は基板37の上面を走査する。光投射部53は信号54の散乱と反射の両方またはいずれか一方を引き起こすような基板37上の障害75を照射する。障害75はマイクロメートルの範囲のものであるが、わかりやすくするためにかなり強調して示されている。障害75は処理チャンバの小はがれ、表面欠陥(エロージョン、ディッシングなど)、または素子の意図した特徴などである。その後、信号54の散乱部と反射部の両方またはいずれか一方が受信装置ユニット58で制御される。検出器82はCCDであるが、散乱部と反射部の両方またはいずれか一方74は受信装置の光学素子82によって集束され、CCDの素子上に結像され、電気信号に変換され、処理のためにPMC86に送信される。
【0056】
上記のシーケンスは、基板37が処理チャンバ内で処理サイクルを受ける前と後の両方またはいずれか一方で行えばよいことが理解出来る。例えば、図3Aから3Cのように、基板が処理検査経路122と124に沿ってロードロックチャンバから処理チャンバまで移送されればよい。あるいは、図7Aから7Cに示すように、処理済の基板が処理後に冷却チャンバに移送されるかロードロック106に戻されるようにしてもよい。
【0057】
別の実施形態では、処理検査は、ロボット50が処理チャンバまたはサービスチャンバ内に引っ込むか、処理チャンバまたはサービスチャンバから延出している間、あるいは検査経路124に沿ったロードロック内に引っ込むかそこから延出している間に行われる。図8Aから8Cは、移送チャンバ42を介してチャンバ44から出る線形移動中の様々な位置にあるブレード48と基板37を示す処理システム100の上面図である。
【0058】
図8Aから図8Cは、ブレード48と、ブレード48が開口46を介して移送チャンバ42からチャンバ44内に延出中に載置される基板37を示す処理システム100の上面図である。チャンバ44は、例えば処理チャンバ、冷却チャンバ、計測チャンバ、または基板配置チャンバなど任意のタイプのチャンバであればよい。図8Aでは、基板37の前縁92が信号54の経路内に位置づけされるよう真空チャンバ44から移送チャンバ42への線形移動が開始された直後のブレード48が示されている。よって、図では、影付き領域で表される光投射部53の一部分が基板37の前縁92を遮っている。
【0059】
基板37の露出表面積を最大にするために、基板37が開口46でチャンバ42から出ると信号54が基板を遮るようにするのが好ましい。このように位置づけすることで、ブレード48を完全に引き込んだ後に基板37の実質的に上面全体を確実に露出し、これにより信号54で走査される基板37の表面積が最大になる。図8Bから8Cに示されるように、ブレード48が線形移動を続けている間、光投射部53が基板37の上面を走査する。
【0060】
図4、図7Aから図7C、図8Aから図8Cに示される実施形態は一例に過ぎない。それらに代わる実施形態では、一対の送信装置ユニット56と一対の受信装置ユニット58がそれぞれ、線形移動と回転移動中に基板を監視するように組み合わせて用いられている。このように配置することにより、検出精度が向上する。当業者であればその他の実施形態も理解するであろう。さらに、信号による基板の表面走査は、発明の処理監視方法を用いると精度が高いが、別の方法を用いて処理監視精度を向上させるようにしてもよい。例えば、ある障害が素子アレイ内の別のCCD検出器、おそらくは補助的な高解像度カメラの視野内に移動出来るようにロボットブレード48をぶらしたり、振動させたり、再位置付けしたりすればよい。また、障害の観察を向上させるように焦点、視野などが自動的に変化するマルチモードカメラを使用してもよい。ロボットを用いた多重検出器素子前後に挿入することで、様々な監視方法を実行するための解像度が加えられる。
【0061】
別の実施形態では、OIS150は移送チャンバ110からグレー領域構成内の(散乱光に対する)反射光を移送チャンバ110からまず受信するように構成されている。実施形態は図9と図10に示されている。図9と図10は、処理システム100、特に処理チャンバ114と移送チャンバ110の一部断面図を示している。図では、ロボット113が基板37を運搬して、処理チャンバ114の入り口に隣接するよう位置づけられている。図9の受信装置ユニット58Cと送信装置ユニット56は部材176に対して搭載されて、基板37の視野でビューポート120内に載置される。別の実施の形態では、図10中の受信装置ユニット58D及び、送信装置ユニット56は、部材176に搭載されており、基板の視野でビューポイント120に配置されている。受信装置ユニット58Cまたは58Dはスペクトルデータを受信するように適応された装置であることが好ましい。
【0062】
基板37が図示のようにOIS150Cの下方に位置するとき、送信装置ユニット56から発せられる光が基板37の上面から反射散乱する、または反射か散乱のどちらかをする。いくつかの実施形態では、基板37は上述の方法により照射源56で走査される。別の場合では、基板全体または実質的に全体が広帯域フラッシュ装置または同様な装置で照射される。いずれの場合でも、反射部分が図9の受信装置ユニット58Cまたは図10の受信装置ユニット58Dで集められ、処理のためにPMC86に送信される。特に、収集された情報は基板37のスペクトル特性を特定するために処理される。スペクトル解析については後で説明する。
【0063】
図9に示すような一実施形態では、受信装置ユニットは入射エネルギ/信号を受信し、スペクトル成分の分布およびその強度を出力して、エネルギの構成成分を判定するよう設計されたスペクトロメータ58Cであればよい。スペクトロメータ58Cは、光ファイバケーブルと魚眼レンズの両方またはいずれか一方を備える光学素子アセンブリ170と、拡散レンズとその他の光学素子のすべてまたはアセンブリ170のみか拡散レンズとその他の光学素子のみを介して、ビューポート66に結合して、スペクトロメータ58Cが基板37の全体とその一部の両方またはいずれか一方を観察出来るように信号を集束、成形、制御する。
【0064】
図10に示すような別の実施形態では、図10に示される受信装置ユニット58はOCRカメラ58Dを備える。OCRカメラ58Dは、基板37の上面に位置する文字画像を取得して特定出来るよう構成されている。文字としてはバーコードやその他の記号特定マーキングなどが含まれる。このような装置は上でも述べているで、詳細に説明する必要はない。
【0065】
図6、図7Aから図7C、図8Aから図8C、図9、図10は、送信装置ユニット56と受信装置ユニット58が移送チャンバ上または内部に設けられてなる実施形態を示しているが、その他の実施形態を効果的に用いてもよい。一般的に、送信装置ユニット56と受信装置ユニット58は、信号54を移動中または移動していない基板の上面に向かって発信し、分散信号と反射信号の両方またはいずれか一方の信号74が受信装置ユニット58に検出されるような処理システム100上の任意の地点に配置すればよい。複数の送信装置/受信装置をシステム全体にわたって配置することも可能である。
【0066】
IV. 蓋アセンブリ
図11と図12Aから12Cは、OIS150の一実施形態を示す蓋アセンブリ1100を示している。蓋1100は処理チャンバまたはサービスチャンバ上に(そうでなければ処理チャンバまたはサービスチャンバの一部として)配置されるように適応されている。蓋アセンブリ1100はOISの一部として作動する種々の装置と構成要素を有している。蓋アセンブリ1100は、一般的には、内部に3個のポート1110、1112、1114を定義する本体を有する。一実施形態では、第1のポート1110は受信装置ユニット、または電荷結合素子(CCD)などのカメラ1116に光入力をチャンバ内部から受信するための視界を与える。第2と第3のポート1112と1114は蓋1100内に形成され、1つ以上の送信装置ユニットか光源1118と1120をそれぞれのポートを通りチャンバ内に結合することができ、しかも光源1118と1120に対する光トラップ、すなわち基板表面からの反射光と散乱光の両方またはいずれか一方の出口を与えることが出来るようになっている。一実施形態では、光源1118と1120は、水平ビームを形成するように構成された光ファイバ束と光源の組み合わせである。ブラケット1152、1153、1154を取付けることによって、カメラ1116と光源1118、1120はいずれもチャンバに固定される。一実施形態では、光源1118と1120は400nmから700nmの領域で作動可能なハロゲン光源かその他の光源である。ポート1110、1112、1114はそれぞれ、内部に取付けられたエネルギ透過窓1122、1124、1126を有し、蓋アセンブリが配置されているチャンバ内部で真空分離を生じさせるようにしている。図示された特定の実施形態では、蓋アセンブリ1100は、窓1124、1126と光源1118、1120との間にそれぞれ設けられた光学素子アセンブリ1121と1123も有している。光学素子アセンブリ1121と1123は、任意の組み合わせのフィルタ、拡散装置、レンズなどを有することが出来る。
【0067】
窓1122、1124、1126と、CCDまたはカメラ1116と、光源1118、1120を搭載する蓋アセンブリ1100は、真空環境の脱ガス及び多孔度要求を満足するようなアルミニウムまたはその他の機械加工可能な材料で製造することが出来る。蓋アセンブリ1100内の各表面を機械加工または研磨して所望する表面反射率を得るようにするのが好ましい。ある実施形態では、蓋アセンブリ1100を金属材料で製造して、適切な粗さか研磨状態を持つ表面1130を備えるようにしている。光源1118、1120とCCD1116用ポート内ではいずれも表面が研磨されている。例えば、CCDポート1110は32Raになるよう仕上げられ、第1の光源ポート1114内の表面は16Raになるよう仕上げられ、第2の光源ポート1112内の表面は8Raになるよう仕上げられる。表面は、チャンバの光学環境内に二次光が散乱するのを最小限にとどめられるような表面平滑度になるよう仕上げられる。
【0068】
反射率の高い表面は、反射光が窓1126と1124の両方またはいずれか一方を介してチャンバから効果的に発せられるように位置づけられる。
【0069】
図12Aから図12Cは冷却チャンバなどの処理チャンバ1101の上端に位置する蓋アセンブリ1100の断面図である。チャンバ1101は通常、側壁1102と底面1104を持つチャンバ本体を有する。支持部材1106を、チャンバ底面を介して配置して、チャンバ1101内に導入された基板37を受け、支持するようにしてもよい。支持部材1106は、例えば基板を冷却するために流体路や冷却流体源などの冷却系を含んでもよい。OIS150Eを搭載した蓋アセンブリ1100はチャンバ壁の上面に設けられてその上面とのシールを形成する。
【0070】
CCD1116用のポート1110は、基板37がチャンバ1101内に導入される際の水平線(すなわち基板移送経路)に対して第1の角度θ1で配置される。この角度により、基板37がロボットブレード48上のチャンバ1101に入るとカメラ1116が基板37に対して視線を向け基板37を観察することが可能となる。光源1118、1120用のポート1110、1112、1114のそれぞれは、CCD1116に対して、第1の光源1118が基板の前方照射を与え、第2の光源1120がチャンバ1101内に導入される基板37の後方照射を与えるような角度で配置される。前方と後方照射は、チャンバ1101への基板導入または基板引き戻しがなされると、同時にまたは別々に、例えば、一方は導入時、他方は引き戻し時に行うようにすればよい。第1の光源1118用のポート1112は、ポート1110とカメラ1116の角度θ1からずれた第2の角度θ2で配置される。第2の光源1120(すなわち後方照射用光源1120)用のポート1114は、基板の移送面に対する、第1と第2の角度θ1とθ2からずれた、さらに別の第3の角度θ3で配置される。基板37に対して所期の光入射を行いながら、第2の光源1120を基板37に対してより鋭角の入射角で配置することが出来るように、信号反射面1128はポート1114の1つの壁上に配置される。図12Aに示されるように、光源1120から発せられるビームの基板37に対する入射角はθ4である。
【0071】
いくつかの実施形態では、カメラ1116と光源1118、1120の方向付けは(手動ではなく)自動的に調整される。例えば、図示しないが、制御システムに接続したサーボや同様のアクチュエータを使って、様々な構成要素を移動させ、開口の大きさを調整し、遠隔地点から焦点をあわせるようにしてもよい。一実施形態では、2つのカメラ1116を並べて配置して、基板がよりよく観察でき、カメラを直列で用いれば画像の解像度が向上するようにしてもよい。
【0072】
第1と第2の光源1118、1120用のポート1112と1114はそれぞれ、他の光源に対する光トラップとして作用するよう配置される。つまり、第2の光源1120用のポート1114は基板表面から反射して散乱した、あるいは反射か散乱した、第1の光源1118からの光に対する光トラップとして作用する。同様に、第1の光源1118用のポート1112は、第2の光源から放射される光のための光トラップとして、機能する。光源ポート1126に隣接した蓋1130の研磨表面もCCD1116の視線内で、光の後方散乱を最小限にすることにより光トラップとして効果的に作用する。光源ポート1126に隣接した蓋1130の内面は、主軸上のカメラに対する光の後方散乱を最小限にするように研磨してもよい。
【0073】
CCD1116と光源1118、1120用のポート1112、1114、1110はそれぞれ、偏光子、カラースペクトルフィルタやその他の帯域選択媒体などの光学フィルタを有していてもよい。フィルタは、ポート1112、1114、1110内の開口部にそれぞれ設けられる窓1126、1122、1124の大気側に位置づけ出来る。フィルタは、窓1126、1122、1124内部または窓1126、1122、1124と一体に設けるようにしてもよい。
【0074】
フィルタを用いると、基板37のパターン化した背景と基板上の障害との間のコントラストを増大し、波長が長く、集束が不適切な光を拒否するか、光の反射含有量を減らして散乱成分を増加させることにより画像の劣化を最小限にとどめることが出来る。例えば、一実施形態では、カラースペクトルフィルタを用いて、障害に関連する画像が集めたエネルギ(すなわち信号エネルギ)を高めるか選択することが出来る。基板上の材料、例えばフォトレジストが青色で障害が赤色の場合、赤色スペクトルフィルタを光源とカメラで用いて、フォトレジストに関連する波長強度を最小にして、障害に関連する波長を増加させることが出来る。
【0075】
線形偏光フィルタを使えば、受信した光の反射成分と散乱成分とを区別することが出来る。例えば、互いに対して90°となるように配置される2つの線形偏光フィルタを通して観察されるパターンで、光の散乱成分をまずフィルタリングする。散乱成分の変化は、基板構造パターンと汚染の両方またはいずれか一方の変化を表す。フィルタを使って、様々な用途における光学認識(すなわちOCR)を高めることが出来る。例えば、あるフィルタは異物検出度を高めるために用い、別のフィルタは基板特定文字などの文字認識度を向上させるために用いることが出来る。一実施形態では、光源1118、1120と受信装置CCD1116は、複数回にわたり基板走査を行うため異なる画像を与えて、処理検査を向上させるように複数の異なるフィルタを備えていてもよい。別の実施形態では、種々のフィルタがCCD1116の動作と関係なく取付けられるように、(図示しない)フィルタをCCD1116とポート1124の間に設置している。
【0076】
図12Aから図12Cに示されるように、前方照射用の第1の光源1118は、CCD1116の視線から離れた角度で指向している。光源1118の基板37への入射角は、光源1118からの反射が第2の光源1120用のポート1114によって形成された光トラップ内に入るように決定される。したがって、CCD1116は、照射のうち、基板37の表面の障害によって反射散乱した、または反射か散乱した光のみを収集する。残りの反射光は光トラップ1112と1114を介して吸収されるか経路指定される、あるいは表面1130から反射する。
【0077】
第2の光源1120は、CCD1116に対してある角度で光を投射するよう配置される。この角度で基板1108を照射することにより、後方照射が得られる。図12Aから12Cに示されるように、第2の光源1120は、光源1120が投影される方向とは反対の角度で配置される。第1の光源1118は信号ポート1114の内面1128にぶつかり、所望の角度で基板37に反射される。第2の光源1120の、通常の投射に沿った反射光は、第1の光源1112によって形成される光トラップ内に反射する。基板37の表面の凹凸で反射した光は、CCD1116の視線に沿って反射される。
【0078】
図12Aから図12Cは、第1と第2の光源1118と1120の両方を示している。しかし、特定の処理と基板特性の必要に応じて、単一の光源、すなわち第1の光源1120か第2の光源1118を効果的に用いてもよい。例えば、なめらかな基板を検出する場合には、単一の光源からの照射が必要となる。一方、パターンが形成された基板では、2つの光源と偏光子を利用して検査するのが最適である。前方照射と後方照射の両方を用いて形成される2つの画像にコントラストを与えることによって、2つの光源を持つ実施形態が効果的に利用出来ると思われる。検出システムによる受信と解釈が必要な情報は、カメラすなわちCCDの視線に沿って反射され、特定の処理に十分な判定をするのに十分な情報が与えられる。さらに、光源1118と1120の一方を用いて基板37をチャンバに挿入するのと同時に走査を行い、基板37がチャンバ1101から取り除かれると別の走査を行うことで、処理監視のために同一の基板37を2回別々に観察出来る。
【0079】
以上を踏まえ、図12Aから図12Cに示されるチャンバ1101内に延びるブレード48の3つの位置は走査処理を示し、この走査処理により基板1108の上面が走査される。作動中、受信装置ユニット1116(すなわちOCRカメラ)が収集した光学情報を用いて、異物、欠陥、表面損傷、パターン、識別子情報(例えば英数字文字)などの基板37の特性を解析する。このような情報の処理方法については後述する。
【0080】
別の実施形態では、蓋アセンブリ1100は、スペクトロメータ1150をさらに含む。したがって、図12Aから図12Cには、搭載部材1152上に、光源1120に隣接して搭載されたスペクトロメータ1150が示されている。スペクトロメータ1150は光ファイバケーブル1155を介して窓1126に結合される。光ファイバケーブルの中心は中心からはずれているが、光源1120と1118の両方またはいずれか一方のからの反射光の主軸に近接するよう配置される。この構成では、光ファイバケーブル1155は別の基板検査を行うために用いられる広帯域光源を多量に取得する。スペクトロメータを、光ファイバケーブルを介して任意の窓1122、1124、1126に対して配置して、その窓に結合することも考えられる。
【0081】
V. スキャナ
図13Aから図13Cは、冷却チャンバなどの処理チャンバ114についてのOIS150の一実施形態を示した蓋アセンブリ1300の断面図である。チャンバ114は通常、側壁1302と底面1304を持つチャンバ本体を含む。支持部材1306をチャンバの底面を介して配置して、チャンバ114に導入される基板37を受けて支持するようにしてもよい。支持部材1306は、例えば基板を冷却するために流体路や冷却流体源などの冷却系を含んでもよい。
【0082】
受信装置58と、送信装置56と、接続部材1308を備えたOIS150Fは、チャンバ壁の上面に設けられて、上面に密封可能に着座する。蓋アセンブリは通常、内部にあるポート1310を定義する本体を含み、受信装置58と送信装置56用の視線を与える。一実施形態では、ポート1310はエネルギ透過媒体1312で密封され、信号54が送信装置56から送信可能となる。
【0083】
受信装置58と送信装置56は走査アセンブリ1325を形成する接続部材1308を介して互いに接続されている。好ましくは、送信装置56と受信装置58は、反射光と散乱光1307の両方またはいずれか一方が受信装置58に入射して、光照射野のうちの暗視野照射を強調させるような角度をなすのがよい。走査アセンブリ1325は(図示しない)モータを備え、ロッドアセンブリ1318上で蓋アセンブリ1300の長さと幅に沿って横切るように適応される。好ましくは、ロッドアセンブリ1308によって支持部材1308が基板37を全体的に横切ること出来るのがよい。
【0084】
図13Aから図13Cは、処理検査実施形態の動作を示している。図13Aから13Cは、チャンバ114の側面図で、処理チャンバ114に沿った移動中、様々な位置にある走査アセンブリ1325を示している。
【0085】
図13Aは、アセンブリ1300の側面図で、処理チャンバ114内でアセンブリ1300上に配置された支持部材1308と基板37を示している。図13Aは、基板37の前縁92が信号54の経路内に位置するように線形移動を開始した直後の走査アセンブリ1325を示している。
【0086】
処理チャンバ114は、例えば冷却部材や基板配置チャンバなどの、任意のタイプのチャンバである。さらに、OIS150Fを、ツール100上の、任意の場所か専用の検査/計測チャンバ内に配置して、処理監視を行う。
【0087】
走査アセンブリ1325はチャンバ114の一方の側から反対側へ移動し続ける。一連の走査で解像度を上げるためには、OIS150Fを増加させながら進めながら、基板の新たな領域まで一連の走査を行えばよい。したがって、信号54は基板37を横断し、これによって基板37の上面が信号54に露出する。基板37の上面にある基板の障害(異物、パターン、ディッシングなど)は、矢印74で示されるように信号54を散乱、反射させるか、散乱か反射のどちらかをさせる。信号54の散乱部74は受信装置ユニット58に集められ、電気信号に変換され、処理のためにPMC86に送信される。図13Bから13Cは、走査アセンブリ1325が線形移動を継続している状態を示し、基板37の上面が信号54により照射されている。
【0088】
図11及び図13に示される実施形態は処理チャンバ114を参照しながら説明しているが、移送チャンバ110と、ロードロックインタフェースと、工場インタフェース104などツールの別の領域で用いてもよい。これらの場所では、システムのスループットに影響を及ぼすことなく、処理の前後に基板を検査出来る。
【0089】
VI. 基板位置あわせおよび検出
基板上の欠陥の場所は、基板やブレード上のある特徴を特定することで判定出来る。例えば、一実施形態では、前縁、すなわち受信装置ユニットの視野に最初に入る基板の湾曲と、遅れてくる縁部、すなわち受信装置に検出される最後の湾曲を、基板の線形または回転移動中に検出するようPMC86をプログラミングすればよい。基板の縁部は参照地点となり、CCD検出器素子の取得速度と視野は公知なので、その参照地点を2つの座標、XとYのうち1つを形成するのに用いればよい。取得速度とは、CCD検出器の視野内での基板の移動中に画像を形成する場合におけるカメラの線取得周波数を指す。好ましくは、基板に重複または抜け部分がないように連続画像を形成するのがよい。それによって、CCD検出器の処理後の出力は、基板表面全体の「写真」となる。欠陥/障害の位置の判定は、CCD検出器の検出器アレイを用いればよい。
【0090】
図14は、基板を検出する2つ以上のセンサを備える基板検出システム1400を示している。一実施形態において、検出システムは、第1のセンサと第2のセンサを備える。センサは、基板がセンサ1410Aと1410Bを横切って移動するときのブレード48の縁と基板を検出する。
【0091】
検出器の動作を図14に示す。図14は、ブレード48に支持され、センサ1410Aと1410Bに向かって移動中の基板を示す。基板がセンサ1410Aと1410Bの信号の光学経路内に入ると、波形出力が変化する。出力の変化を用いて、基板の存在、位置、速度を判定する。特に、検出器出力は正の検出基準と同等に論理的に高いことを示す電気信号である。
【0092】
位置Aでは、出力信号が低く、T=t1で高くなる。これは基板が検出されたばかりであることを示す。1410Aの出力信号が高いことは、ブレードがセンサ1410Aで検出されるとT=t1で高くなることを示している。位置Bはセンサ1410Aの前を横切るブレード48の縁部を示し、T=t2のときの波形が高いことが示されている。センサ1410Bについての出力が低いのは、ブレード48がセンサ1410Bで未検出であることを示している。位置CとEは、センサ1410Bに向かって移動し、1410Bの前を横切るブレード48の縁部を示している。T=t3で信号は高くなるが、このことはブレード縁部がセンサ1410Bに検出されたことを示している。
【0093】
T=t2とT=t4のとき、ブレードは検出器を完全に横切り、基板が検出される。基板が不均一な反射面を持っていると、誤ったトリガが領域1430Aと1430Bで確認されることがある。t1、t2、t3とt4では、1430Aと1430Bは領域を考慮していない。これらの考えられうる誤信号は、ブレード縁部の速度、幅、センサ間の距離と角度に特有なタイミング間隔を確認、比較することで判別される。
【0094】
基板の動き方向は、センサ1410Aか1410Bのどちらが基板を最初に検出したかを処理することで検出される。2つのセンサ間の距離を知り、時間全体で割ることで速度が判定される。
【0095】
VII. 装置説明のまとめ
上記の実施形態では、進行時と現場での基板を処理システムで監視することが出来る検出装置と方法を示している。現場と、進行時の検査により、当該技術で通常に使われているような専用の作動機構を備える従来のスタンドアロン型検査プラットフォームを使用する必要性が最小限になる。その他の実施形態では、基板が静止している、例えば冷却チャンバ内にある間、検査が行われる。さらに、本発明の実施形態では、(図1Aに示された)ロボット113などのあらゆる従来の処理システムに典型的に含まれる構成素子を効果的に使用し、非段階的検査システムを可能にする。いずれの場合でも、通常必要な動作シーケンス中に、基板を、別に設けたスタンドアロン型検査プラットフォームに移送することなく、処理システムの様々な位置で処理監視が行えることで、スループットへの影響を最小限にとどめることが出来る。したがって、処理システム全体を移動する各基板を検査でき、これによって、スループットへ与える悪影響を考慮して定期的なサンプリングしかできなかった従来のシステムや処理が改善される。
【0096】
製造時、本発明の実施形態は、製造を中止するべきか、汚染、処理に関係する欠陥や経路指定エラーについてより入念に特定の基板を検査すべきかを判定するための実行可能な方法を提供する。よって、選択した基板のみ、さらに検査する必要がある。基板はシステムで問題がないと証明されていれば、さらに位置あわせやその他の位置調整をする必要はない。さらに、移送チャンバや移送チャンバ内に設けられるビューポート、冷却チャンバや配置チャンバなどの処理チャンバ、移送ロボットなど従来の構成要素を用いることで、貴重な時間を改装、洗浄、再確認に費やす必要もなく、発明の実施形態で既存のシステムを改装することが容易になる。
【0097】
なお、発明の実施形態によって進行中に検査が容易になるが、その他の実施形態を利用して、上述の(図1Aに示される)検査プラットフォーム135などの専用計測プラットフォームを効果的に用いてもよい。特に、反射と散乱の両方またはいずれか一方の解析とスペクトル解析など後述の処理監視方法は特定の機構に依存せず、進行中に実行する必要がない。
【0098】
VIII. 埋め込み処理監視:
発明者らは、ここで述べる検査装置を、処理システムで必要な多くの発明的な使用、例えば、ロボットや検査装置の較正、ロボットの挙動の監視だけでなく、汚染、反射率、(反射または散乱している)基板のタイプ、不連続性、配置、中心検出などを含む基板の選択した特性を判定することに適応させることが出来ることを発見した。以下の説明では、本発明についての様々な実施形態を述べるが、当業者であればその他の可能な実施形態を容易に理解するので、ここで述べる実施形態に限られることはない。
【0099】
本発明ではまた、検査システム135により処理監視とその後の別の評価を行うことが出来る。基板が処理されると、各OIS150は基板の状態/状況を示すスペクトル形跡、色などを生成する。一実施形態では、各処理工程で、PMC86が各OIS150から得られるデータを用いて状態を監視する。状態中に欠陥が検出されると、PMC86は基板を検査プラットフォーム135に送ってさらに解析する必要があるのか、システム内の障害となる基盤を取り除くようオペレータによる介入を要求するか、予定している次の処理工程をつづけるかどうかを判定する。1つの実施形態では、検査プラットフォーム135はOIS150と同一のテストではあるもののはるかに高い解像度でテストを行えるよう適応される。全ての基板を検査することが出来、また特定の範囲に集中して検査することも出来る。処理を中止させるようなひどい処理イベントがなければ、処理を継続しつつ計測ユニットが疑わしい基板を検査することにより、スループットに深刻な影響を与えずにすむ。
【0100】
検査プラットフォーム135は、別の検査をするための1つのサイトを表しているに過ぎない。通常、システムは、OIS150だけでなく、任意の数の検査サイトを有していてよい。よって、実施形態によっては、二次的、さらには三次的なプラットフォームまでも設けてもよい。
【0101】
したがって、本発明は、基板の選択された特性についてのリアルタイム情報を生成するための装置と方法を提供する。基板検査は処理前と処理後に行うのが好ましい。本発明の好ましい動作は図1Aを参照して理解されると思われる。基板の光学検査をまず、工場インタフェース104内に配置されたOIS150によって行う。よって、基板が処理システムの処理チャンバ、サービスチャンバが配置された真空環境110に入る前に基板を解析することが出来る。ロボット113によって移送チャンバ110から処理チャンバ114またはサービスチャンバ116内に基板を移送した上で、本発明の実施形態は基板を走査するか、走査するのでなければ基板の一部分または全体の画像を取得するよう作動する。処理に引き続き、基板を処理チャンバかサービスチャンバから引き抜いている間に基板を再走査すればよい。また、処理結果に関しての判定をしてもよい。例えば、収集した基板画像走査を用いて、処理統一性についての情報を生成したり、終点で処理がなされたことを確認するようにしてもよい。
【0102】
したがって、処理システム100内の様々なステーションで基板を継続的に監視することが可能となる。例えば、得られた画像から、処理統一性、滑らかさ、基板タイプ、配置、中心検出、不連続性/縁部欠陥(例えば基板部分の分断を引き起こすような熱移動による基板の構造的欠陥)、反射と散乱の両方またはいずれか一方の形跡、異物の存在やその他の処理状態についての情報が生成される。一実施形態では、OISI150とPMC86が基板トポグラフィの写像(例えば二次元か三次元写像)を形成するよう作動する。写像を、平坦度、均一度、厚さなどのテクスチャ特性について解析する。また、チップや割れ目などの任意の基板損傷や欠陥を検出して写像してもよい。カラーCCD検出器とスペクトロメータの両方またはいずれか一方を用いれば解析を向上出来る。
【0103】
判定出来るもう一つの基板特性は、基板の光学表面特性である。光学表面特性に関する情報を用いて、エッチング処理の終点など、ある処理状態が首尾よく達成できたかを判定出来る。終点情報はほぼリアルタイムで、すなわち処理の終了と実質的に同時に処理チャンバ近辺で入手可能なので、処理中の基板をさらに処理するためにすぐに戻してもよい。従来、基板は終点検査のために離れた場所に送られた。その後の基板が処理中かどうかの判定により、典型的には更に処理をするために基板を戻したり、自然酸化物を成長させるに時間が非常にかかるために、基板を廃棄しなければならなかった。さらに、処理タイムがしばしば延長され、処理中の基板を回避することで、システムスループットが低下する。
【0104】
したがって、本発明は、処理中の基板の特性についてのほぼリアルタイムでの処理前と処理後の情報を提供する。その情報はほぼリアルタイムであるので、不良基盤のハンドリング方法についての決定も即座に費用効率よく行える。さらに、一連の基板から基板を選択するのではなく、各基板をシステム内での処理のほぼ直後に検査するので、追加の基板と処理環境で特定される問題を早急に是正出来るようその情報を利用することが出来る。これによって、処理監視はほぼリアルタイムとなり、処理レシピを最適化し、処理許容範囲に非常に近づけ、したがってスループットを増加させることが出来る。
【0105】
したがって、装置は基板とシステム特性について継続的な第1水準の役割を果たす「監視者」処理システムとして機能する。許容基準を満たさない場合、検査プラットフォーム135や同様の検査プラットフォームでさらに解析を行うことも出来る。このようなシステムであれば、広範な処理を特定し、スループットに悪影響を及ぼすことなく元からある欠陥の経路指定を取り扱う機会が増加する。
【0106】
A. 反射解析
一実施形態では、反射情報と散乱情報の両方またはいずれか一方の情報を用いて、基板特性を解析する。このような実施形態は特に、入射光の散乱を引き起こしかねないようなトポグラフィ変動を含むパターンが形成された基板に適用可能である。パターンが形成された基板を検査する場合、本発明では基板を照射することによって生成される形跡の特異な強度分布を利用する。独自の形跡は、基板上で形成されたパターン/構造の結果である。特定の処理を経た基板上のパターンが原因のトポグラフィは実質的に繰り返されるので、形跡は処理済基板のそれぞれにおいてほぼ一貫しているものの、それでも処理済基板ごとに異なっている。よって、独自の形跡をメモリに保存し、製造中の基板の表面状態を比較するのに用いる。さらに、最後の「n」枚の処理済基板の平均形跡、ただしnは1より大きい整数、を動的参照(または較正)基板として用いてもよい。
【0107】
図15は、上述の技術にしたがって走査される較正基板についての反射形跡と散乱形跡150またはいずれか一方の形跡150を示す3万個のデータ点からなる基板画像走査を示している。ある強度(x軸)レベルでの発生回数(y軸)、すなわち検出装置による読み出し回数がプロットされている。次に、2つの異なるテスト用基板を同様に走査して、2つの異なる、別個の反射形跡を得た。基板表面の相対的な状態を判定するため、2つのテスト基板についての形跡を較正基板形跡150用形跡150と比較した。図16に示されるグラフ152と154は、較正基板におけるある強度での発生回数を、2つのテスト基板における同じ強度での発生回数から減算して得られた結果である。よって、第1のグラフ152は、第1のテスト基板と較正基板間の検出装置の記録した強度出力の差を表している。第2のグラフ154は、第2のテスト基板と較正基板間の検出装置の記録した出力の差を表して、比較した基板間の表面状態の差を示す重要な変動を示している。
【0108】
反射情報と散乱情報の両方またはいずれか一方は、例えば線カメラ(例えば図11と図12Aから12Cに示されるCCD1116)が設けられた上記の実施形態を用いて収集することが出来る。このような実施形態では、基板から散乱した光を集めるよう線カメラが位置づけされている。CCDカメラの場合、カメラのCCD検出器は例えば、線形アレイ内に配置された4096個のピクセル素子からなる。これらの素子は、x軸における光強度を与える役割を果たす。y軸の値は、ロボットが冷却チャンバ内に(またはクールチャンバから)基板を移動させている間、連続するデータセット(x値)を収集することにより生成される。データセット内の各ピクセル値は0から255までの単位に及び、基板の特定部分で収集した光の強度レベルを表す。この場合、走査処理によって、各基板について16.5万個の強度値を超えるデータアレイが得られた。特に、データアレイを、反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の解析を利用して異物検出と処理整合性確認のために用いることが出来る。
【0109】
一実施形態において、0から255までの強度値の発生回数を強度分布ヒストグラム内で表現することが出来る。この強度分布ヒストグラムは基板表面上の構造に直接関連するので、これを特定の方法で処理した基板タイプの独自の反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方とみなすことが出来る。その量のデータが含まれている場合、基板表面のほんのわずかな変化も、反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方に大きな変化を引き起こしかねない。このような変化をプロットすれば、同一基板についての反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の形跡間の差を示すことが出来る。その他の形跡から減算された参照形跡は理想的/所望の処理対象を表す。特定の処理についてある欠陥モードが存在することが知られている場合、その形跡を参照として利用出来る。その結果得られる差のプロットは基板表面上の構造上の変化を表す。図17は、公称のオーバーエッチング時間である40秒に関しての一連のオーバーエッチング時間での反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の差を含んでいる。
【0110】
分かりやすくするために、255の強度ビン/範囲のうち最初の100が示されている。図17に示すように、反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の変化は大きく、その変化は処理状態が異なることによって生じる。例えば、18未満の強度ビンで、公称40秒より短いエッチング時間では、40秒より長いエッチング時間の場合より発生回数が約260,000多い。強度ビンが約18のとき、公称40秒より短いエッチング時間では、40秒より長いエッチング時間の場合より発生回数が数10万回少ない。これらの形跡変化は、言い換えれば処理の結果生じる基板上の特徴/構造の変化によるものである。40秒未満では、構造は完全には現れず、約40秒のとき、エッチング処理がフォトレジストとアルミニウム線に作用を及ぼす。わかりやすくするために、図18はオーバーエッチング間隔に印をつけた従来の終点プロットを示している。
【0111】
ユーザに与える表示を単純化するために、反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の扱いは平均輝度値(図19)として表現出来る。システムのオペレータは、システムが基板を処理していると、連続した平均値を観察する。警告とアラーム領域にも印をつければ、ユーザに処理完全性についてすばやくフィードバック出来る。
【0112】
図20は、参照反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方についてのデルタ平均として算出した基板の平均強度値を示している。デルタ平均値は、参照平均輝度値に関して、基板の強度分布に関連する平均重み付け平均輝度値を表す。図20は、参照基板平均値に関して、基板における連続するデルタ平均値を示している。上述のとおり、警告とアラーム制御限界にしるしをつければ、ユーザに処理完全性についてすばやくフィードバックすることが出来る。
【0113】
ここでの説明は、すでに実行中の終点システムを有するエッチング処理による参照反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方に焦点を当ててきたが、発明の実施形態は、基板の構造変化を含むその他の処理工程を監視する場合にも同様に適用可能である。例えば、図21は剥離時間が増加するにつれて見られる参照反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の変化を反映している。
【0114】
実施例
カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手可能なDPSメタルエッチチャンバとASP剥離/パッシベーションチャンバを備えるCenturaシステムで基板を処理した。エッチングと剥離処理の後、この高温になった基板を、本発明の一実施形態にしたがって装置システムを有する冷却チャンバ内で略室温にまで冷却する。
【0115】
処理された基板は、EPICで生成された基板からなり、アプライドマテリアル社の装置をリソグラフィ工程以外のすべての工程で利用した。基板上のフォトレジスト/金属積層は:8000AのDUVフォトレジスト/250AのTiN ARC/5500AのAl−Cu0.5%/250AのTiN/200AのTi/3000Aの熱酸化物であった。0.25マイクロメートルのライン/スペースからなる緻密なパターンが基板の約50%を占めた。
【0116】
すべての基板を典型的なレシピを用いてエッチングした。これによって金属積層全体がエッチングされ、約5200Aのフォトレジストの大部分がパターン形成された構成要素上に残った(パターン化ラインの肩部では3700Aが残った)。
【0117】
チップの幾何学構造が収縮するにつれ、薄い金属1積層と(特に論理上)高水準の金属との間でさらに多様な状態が観察される。連絡用チップが最も極端で、アルミニウム金属1は4000Aでアルミニウム最上部金属の厚さはしばしば4(mにもなる。よって、歩留まりは基板に残る腐食やフォトレジストにより敏感になっていながら、ASPチャンバの能力は、すべての金属積層に適合しなければならない。
【0118】
あるASPレシピをこの実験のために用いた。このレシピは、ASPチャンバで典型的に用いられるレシピより低い圧力でH2Oだけを流すたった1つの処理工程で構成されていた。この新たなレシピは次の通りである:温度250C、圧力0.5トル、H2O流量750sccm、マイクロ波パワー1400W、マトリックス内で指定される変動可能な時間での1回の工程。
【0119】
エッチングした基板を、0、10、20、26.40、50秒から最長200秒までの様々なASP処理時間で、本発明の1実施形態を用いて計測した。図22は、ASP処理の最長50秒までの様々な時間において強度走査が変化している状態を示している。図22の目盛り上では、40秒より長い剥離時間は40−50秒と同一に見えるので、別のグラフに再プロットして図23とする。この図から、40秒でフォトレジストが完全に除去されたことがわかる。
【0120】
これらの曲線ではなんら自明な傾向は見とめられないので、これらはノイズではないかと考えられる。ノイズレベルを確かめるため、1つの剥離済み基板を6回続けて検査して、繰り返し性を判定する。この情報が図24に示されている。繰り返し性走査が図23の走査と類似していると仮定すると、基板は40秒で完全に剥離され、ノイズレベルは強度ゼロのとき発生回数が約15,000回の包絡線に限定され、輝度値が高くなるにつれ減少していると結論付けることが出来る。この包絡線に3を掛けて、3−シグマ包絡線とする。この包絡線を超える値であればどれも統計的に有効なデータであることを意味する。製造施設において、シグマは製品の各タイプについて計測されるので、変動源の組織的検討も含まれる。
【0121】
いずれの場合でも、26秒の剥離時間では、強度ビン10でピーク70,000となり、投影した3−シグマ包絡線の倍以上である。これが残留フォトレジストの参照測定値である。この信号は3シグマより大きい(>3シグマ)ので、フォトレジストは35秒で剥離された基板で検出可能なはずである。よって、700Aのフォトレジストを基板上で検出することが出来る。
【0122】
別の実施形態では、平均値の移動平均、すなわちボックスカー平均を用いている。製造処理中に得られる連続する平均値の平均は、前回の平均値の量を足して、それを足した連続平均値の数で割ることによって得られる。平均値の平均がいったん得られると、その平均値の平均を移動参照値として用いて、新たな基板平均値と比較する。新たな基板平均値が平均値の平均について許容値以内であれば、新たな参照としての平均値の平均を、前回の平均値のうち1つを現在の基板からの現在の平均値と入れ替え、上述のように計算することで算出する。警告とアラーム制御限界を維持して、平均値の平均が「徐々に」増加または減少して処理許容値を越すことがないようにする。
【0123】
最適に処理された基板を参照形跡として用いることによって、一連のレシピでの実験をすぐに行うことができ、基板を独立した確認のために取り除く必要なく結果を観察出来る。走査は、形跡差が相対的に縮まるまで行えばよい。
【0124】
また、本発明の実施形態にしたがって得られた有用な情報を含む、パターンが形成された基板の画像を、基板上にあるその他の処理に関連するパラメータを計測するのに使用出来る。例えば、金属エッチングと剥離/パッシベーション処理後にパターンが形成された基板上に残ったフォトレジストを検出することが出来る。
【0125】
金属エッチング処理において、基板はその場でエッチングされて剥離される。現場での剥離およびパッシベーション処理は、処理済基板上のエッチングされたアルミニウム構造の腐食を防ぐためにも必要である。塩素を含有したフォトレジストは、基板を多少の水分を含有する製造雰囲気に排出した後の、アルミニウムの腐食の原因となるので、フォトレジストはすべて基板から取り除かなければならない。典型的な製造状況においては、基板は1時間から1日空気に露出した後、腐食が停止するその後の処理が行われる。
【0126】
製造環境において、本発明のOIS150をフォトレジスト検出器として用いて、残留フォトレジストを有するいかなる基板も、腐食が起こりうる大気に排出できないようにすることが出来る。本発明の実施形態を用いて、サイズの大きな異物、残留フォトレジスト、基板のコーナーの、酸化物の厚さなどの多くの基板状態を計測することが出来る。本発明の実施形態を用いてその他の処理を達成することも可能であるが、その場合基板表面に構造上の変化が起こるという程度にのみ限定される。
【0127】
一実施形態では、関連の検査装置を有する多くの処理システム100をネットワークでつなげれば、処理一体化問題を検出するように個々の基板のデータを追跡することが出来る。例えば、酸化物の厚さについては、酸化物成長から、酸化物エッチング/剥離、金属エッチング/剥離までの工程により、基板のコーナーのスペクトル走査を用いて追跡することが出来る。同様に、厚さ及び均一性の金属積層変化を追跡することが出来る。サイズの大きな異物については、異物を生成するハードウエアが正確に、すぐに特定出来るような様々な処理工程により追跡することが出来る。ネットワーク化された検査ウエブが、製造処理のはじめから終わりまでの製造ラインを用いた基板の処理統合監視能力を形成する。
【0128】
本発明の少なくとも一実施形態では、二段階異物検出方法を用いる。第一の段階では、様々な汚れ解析技術を用いて、ピクセル発生によって表されるような異物のおよその大きさと位置を判定する。この情報もこれらのピクセル発生の接近を判定するために使用することが出来る。第二の段階では、強度閾値以上のピクセル発生回数を用いて、警告とアラーム状態を判定する。このような方法を用いれば、異物のおよその大きさや位置を判定することができ、また個々のピクセル強度閾値がアラームを開始させることが出来る。
【0129】
一実施形態において、障害のコントラストは、偏光源と偏光源の偏光方向から約90度で回転した光を選択するよう構成された線形偏光フィルタを選択することにより最大にすればよい。この「相互偏光」フィルタリング方法の結果、散乱光が受信装置に入射する主要成分となる。信号の散乱は、ランダムに回転した信号を表している。信号が基板表面にある特徴/構造を照射すると回転が起こる。相互偏光を用いることで、散乱光を有してそれを強調させている基板から反射光パターンの反射成分を選択的に取り除き、障害のコントラストを増大させることが出来る。この方法は、パターンが形成された基板の構造からの光の貢献度を強調させる働きをし、これによって処理に関する問題、基板の層や厚さの問題、経路設定エラーのすべてまたはいずれか一つが原因で生じる強度変動への感度が向上する。
【0130】
別の実施形態においては、反射信号の強度変化の検出を、場合によっては「ディッシングされた」基板表面により形成される微小なミラーが原因で生じる反射光を強調させるのに利用する。ディッシングされた表面は、信号を受信装置から離間させ、受信装置に向ける。
【0131】
B. スペクトル解析
その他の実施形態では、ある基板から得られるスペクトルデータは画像で、これが効果的に用いられる。スペクトルデータは、スペクトロメータ、カラーCCDカメラ、あるいは当該技術で公知のその他の装置を用いて収集すればよい。カラー取得装置を用いた一例としての実施形態はすでに説明した。例えば、図9と図12Aから12Cは、スペクトロメータを用いたOIS150を示している。
【0132】
一実施形態において、ある基板から収集されたスペクトルデータを用いて、(既述の)反射形跡生成とほとんど同様な方法でスペクトル形跡を生成する。スペクトル形跡は色の構成要素と基板の強度を表す。反射形跡に関して説明したとおり、この色形跡をさらに参照色形跡と比較して、基板のタイプや処理中の残留材料などの特性を判定すればよい。
【0133】
図25は、スペクトルデータを用いて処理問題を識別している基板37の様々な領域を示している。例えば、基板領域2505は、処理中に様々な電子素子をエッチング、処理して基板を得ることを示す影付き領域により定義される。基板領域2510は、基板の処理された領域の拡大図である。基板領域2520は処理されるが回路はエッチングされていない基板37の開放領域である。基板領域2530は基板37の全体図で、基板のすべてを1つの図で捉えている。基板領域2540は上述のとおりOIS150の受信素子から見た基板の領域である。
【0134】
これらの領域はいずれも、光源などの信号で照射するとスペクトル情報が得られる。異なる色/スペクトル形跡を用いて、局所的や全体的な処理異常を判定するようにしてもよい。例えば、基板領域2510がスペクトロメータで見ると通常緑である場合を考える。OIS150による処理検査中、スペクトロメータは、新しい基板について基板領域2520の図を取得して、色が青の構成要素を有していると発見する。基板の厚さが変化するにつれ、色も変化することは知られているので、緑から青緑に変化したことは、処理問題が考えられるが、基板層の厚さが不正確であることを示している。
【0135】
観察される領域2510、2520、2530、2540はそれぞれ、処理監視地点と考えられうる問題点が異なる。例えば、基板領域2520の彩色は、処理中のプラズマ密度の変化を示す。オーバーエッチングでもスペクトル形跡が異なってくる。
【0136】
一実施形態において、同一の基板について連続して色走査をしてそれを重ねると、基板の色輪郭写像が得られる。色輪郭写像は、基板全体の色の変化を効果的に示すことで、処理検査を向上させる。例えば、均一で滑らかな表面の基板であれば、色のバリエーションにほとんど変化はない。色の変動を示す基板の色輪郭写像は、プラズマ処理工程での基板の厚さと均一性の両方またはいずれか一方の変化に関連する。
【0137】
別の実施形態では、受信したエネルギ量は光ファイバケーブルの大きさの関数である。例えば、図9に示されるように、光ファイバケーブル170は、光源56からの反射光を方向付けるのに用いられている。光ファイバケーブルは複数の光ファイバフィラメントの鎖からなる。鎖の数を増加させることは、スペクトロメータ58に送信される信号エネルギを集めたの量を増加させる。
【0138】
一実施形態では、検出器の光ファイバケーブルに対する角度が反射光の主軸に対して移動し、ある色スペクトルを高める。異なるスペクトルは、基板の厚さ、障害、基板材料の種類などの、基板のトポグラフィ差と材料差の両方またはいずれか一方に関連する。
【0139】
C. 基板タイプの特定と経路設定
一実施形態においては、本発明によって基板のタイプを判定する。上述のとおり、基板のパターンは独特の反射およびスペクトル形跡を生む。したがって、本発明を用いて、上述の方法で基板を走査し、受信信号をPMC86に送信して処理することにより、形跡に基づいて基板を認識すればよい。図9を参照して説明したように、受信装置58は光の反射部分と散乱部分を受信して、基板表面の色を判定する。次に、走査したパターンを保存している色形跡と反射形跡の両方またはいずれか一方と比較して、基板のタイプを判定する。このように用いることによって、システムにわたり誤った経路が設定された基板を検出することが出来る。例えば、OIS150であれば、フォトレジストを有した基板を検出して拒否することがありうるが、この基板は物理気相成長(PVD)チャンバへ誤って送られたものである。これによって、処理チャンバと基板が損傷されることを未然に防ぐことになる。また、基板パターンの認識を用いて、基板のタイプにしたがって処理レシピを自動的に変化させることも出来る。さらには、基板認識により、装置が警告とアラーム状態についての適切なテスト/監視基準を自動的に選択することが可能となる。
【0140】
D. 3D画像形成
本発明はまた、3次元(3D)で障害を監視することが出来る。図2を再び参照すると、一実施形態において、基板は光源56Aによって2つ以上の方向で走査され、その後光源56Bによって2つ以上の方向で走査される。受信装置58は、2つ以上の異なる画像を備える光源56Aと56Bから反射信号と散乱信号の両方またはいずれか一方を取得する。画像56Aと56Bが互いに直角であると、光照射が2つの異なる角度(すなわち遠近)から基板表面の障害に衝突する。したがって、光源56Aからの画像が障害の1つの側面に関係する情報を得て、一方光源56Bからの画像が障害の反対の側面に関係する情報を得る。
【0141】
光源56Aと56Bによる走査は、あらゆる方向における面と基板移動に用いられる。例えば、基板を1つの方向に移動させ光源56Aで走査させ、次に同じ方向かそれとは異なる方向に移動させて光源56Bで走査させる。別の実施形態では、複数の光源を別々の角度で用いて基板を走査する。
【0142】
データ積算と画像処理技術を用いれば、基板表面の適切な3次元表示が得られる。この画像によって、処理監視システムはある障害またはあるパターン化された特徴の大きさ、高さ、深さのすべてまたはいずれか1つを突き止めることが出来る。よって、3次元画像形成により、基板の表面トポグラフィを写像して、その写像をその他の基板トポグラフィと比較し、基板の相対的な均一度を判定することが出来る。
【0143】
E. 光学式文字認識
別の実施形態では、本発明は光学式文字認識(OCR)を提供する。OCRとは、映像形成による英数字文字の検出と処理を指す。基板はその表面に典型的には刻まれた文字によって特定されることがある。図10に示されるように、本発明の、図では隠れている送信装置ユニットと受信装置ユニット58が、文字を照射検出し、信号をPMC86に方向付けて処理させることが出来る装置を与える。受信装置ユニット58は、反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信するよう位置づけされている。作動中、基板は上述の方法で走査される。走査中、信号54が基板上の文字にぶつかり、文字の幾何学構造にしたがって反射/散乱する。上述のとおり、反射/散乱は、文字の配置と構成それぞれに独自である。OCR技術は通常、画像、例えば文字、記号、バーコードなどを認識して読み取るよう適応されたパターン認識アルゴリズムを利用する。
【0144】
F. 配置と中心検出
別の実施形態において、本発明は、基板の配置と中心を判定するのに用いられる。配置と中心検出は、処理のためにチャンバ内に基板を確実に正しく位置づけするために必要である。例えば、エッチングではしばしばマスク、ガードリングまたはクランプを用いて、基板表面のある部分を覆う。マスク、ガードリングまたはクランプを基板の適切な部分に位置づけするためには、基板の中心を処理チャンバ内に正確に位置づけしなければならない。したがって、基板縁部の曲率を用いて基板のセンタリング/配置をすることが出来る。さらに、典型的に基板上に設けられる平坦部やノッチを用いて配置を確かめることも出来る。
【0145】
基板の中心を突き止める場合は、1つ以上のセンサを用いて基板の中心を判定する。本発明を利用することにより、基板中心検出能力が得られ、これによって別のセンサを追加する必要性を最小限にする。特に、基板を処理監視と異物検出のためにFI104において走査することが出来る。したがって、走査中に受信する情報を処理して、中心と配置の両方またはいずれか一方を判定することが出来る。
【0146】
一実施形態において、中心と配置の両方またはいずれか一方は基板が移動中に発見される。上述のとおり、基板はブレードの引き戻し、延長、回転のすべてまたはいずれか1つを行っている最中にOIS150(すなわち送信装置ユニット56と受信装置ユニット58)により照射、走査される。よって、一実施形態において、基板の直径と、したがって中心をPMC86が判定することが出来る。例えば、基板が信号経路内に移動すると、基板の前縁が反射光により検出される。いったん基板が信号を通過し、その上を通ると、受信装置ユニット58は信号の検出を中止する。信号の最初の検出と中止検出との間の時間を記録する。公知のロボット速度であれば、記録された時間を基板の直径を算出するのに用いてもよい。基板が較正値に対してセンタリングされていないと判定されれば、ロボットの目的地座標を調整してずれを直す。基板中心の特定の算出方法は本発明を限定するものではなく、当業者であればその他の可能性も理解出来ると思われる。例えば、別の実施形態において、基板の前縁と後縁の検出は、検出時のロボットのエンコーダ値に関連している。エンコーダ値を同一直径の基板についての較正値と比較して、ずれを判定し、このずれを調整しなければならない。
【0147】
別の実施形態では、基板がクールチャンバ、脱ガスチャンバや図1Aに示されているような処理システムのあらゆるチャンバなどのチャンバ内に位置づけされている(すなわち、基板が静止している)状態で、基板の配置と中心を見つけることが出来る。基板を受信装置ユニット58の視野内に位置づけすれば、中心検出と配置を同時に行うことが出来る。図13Aから13Cは、基板が移動していない場合の配置と中心検出に適応されたOIS150の一実施形態を示している。基板表面は、基板を移動させるのではなくOISの構成素子を移動させることにより照射される。あるいは、図9と図10を参照して、送信装置ユニットを、OISの構成素子か基板のいずれかを移動させずに基板の十分な部分を照射させるよう構成してもよい(例えば送信装置ユニットがフラッシュ素子と任意の光学素子を備えている場合)。このように、チャンバは、冷却あるいは脱ガスといった処理機能を果たすだけでなく、基板解析における領域としても機能する。その結果、処理システムのスループットに影響を及ぼすことなく解析を進めることが可能となる。
【0148】
G. 装置較正
基板検査だけでなく、本発明は較正用にも適応される。一実施形態において、検出装置の較正に本発明を用いる。本発明の照射および検出用光学素子は均一ではないので、動作を標準化しなければならない。一実施形態では、標準化は次のようにして行われる。OIS150(送信装置ユニットと受信装置ユニット)がまず取付けられ、基板がロボットブレード上でさかさまに置かれて、散乱面を当てる。次に、ロボットブレードがOIS150の下で基板を移動させる。ブレードの回転と線形移動中、OIS150により基板表面全体について頂点から頂点、2乗平均平方根(RMS)が計測され、それがPMC86に送信される。次に、各OIS150測定の平均読み出し値を比較して、システムの標準化に必要な訂正係数を決定する。さらに、基板を取り除き、ロボットブレードの固い部分、すなわち、穴と縁部を除いた部分を同様なやり方で走査する。その後、ブレード上の頂点から頂点と2乗平均平方根の値が標準化された訂正係数と比較されて、行程全体の適切なブレード訂正係数を決定する。ブレード標準化係数が得られれば、ブレードが固有の較正基準として機能することが可能となる。よって、PMC86とともにOIS150が、通常動作中の空のブレードを監視して、受信装置と送信装置が正しく機能しているかを判定することが出来る。受信装置と送信装置が汚染されていれば、上述の背景テストで検出される。また、ブレードの平坦性と一貫性も監視され確認される。
【0149】
H. ブレード汚染
さらに、ブレード表面にある汚染も、上記実施形態において説明したテストにより検出される。ブレード上の汚染は、基板の裏側に基板のハンドリング中のある地点で傷がついたこと、残留処理副産物が基板上に集まったことの両方またはいずれか一方示している。よって、ブレード上の汚染を検出すれば、システムを検査のために停止させ、これにより処理環境をさらに汚染することを防止出来る。
【0150】
I. ロボット較正
別の実施形態では、OIS150によりロボットの較正が容易に行える。移送チャンバロボット113などの処理システムロボットは、正しい配置、位置合わせを確実に行うために定期的に較正しなければならない。OIS150は処理システムの固定位置に取付けられているので、OIS150が移送チャンバロボット較正のための基準点をPMC86に与えることが出来る。上述のようにいったんブレード標準化係数が決定されれば、ブレードの特徴を検出してロボットの位置を確かめることが出来る。速度と振動を監視して、動き制御システムの比例、積分、微分(PID)値を監視/調整することが出来る。検出された位置値と、PMC86に記憶された較正された位置値との間に十分な変動があると、ブレードが心ずれしていることがわかる。したがって、心ずれは自動的に訂正出来る。
【0151】
J. ロボットの挙動
本発明では、ロボットの挙動を監視することも出来る。例えば、ロボットのブレードが受信装置ユニット58の(図6に示される)光路61内を回転していると、回転中心に最も近いブレードのエッジが最初に光路に入る。このエッジが次に、ブレード速度で決定される速度で、それぞれの検出器素子の視野(FOV)に次々と入る。これにより、OIS150が整定時間、安定性などの特徴を含むロボットの挙動を独立して計測/監視することが可能となる。収集したデータを用いて、ロボット113のPIDパラメータを手動または自動で設定出来る。
【0152】
その他様々な考えられる用途についてはここでは詳述しない。例えば、本発明を用いて、基板がブレード移動中に基板を固定させるのに用いられるブレードクランプ内にあるかどうかを判定するとともに、ロボットブレード上に基板が存在していることを検出してもよい。当業者であれば、本発明により考えられるその他の用途を理解するであろう。
【0153】
このように、本発明は、典型的な処理ツール内の異なる構成素子により現在達成されている無数の機能の統合化を容易にする。移送チャンバ内などに効果的に配置される1つ以上のOISユニット150が、複数の処理監視機能を実行することが出来る。したがって、本発明は、システム統合化を比較的高水準で達成し、システム動作コストを削減することが出来る多目的装置を提供するものである。
【0154】
K. 第1のウエハ影響
半導体処理における1つの共通な状態は「第1のウエハ効果」として知られている。第1のウエハ(すなわち基板)の影響とは、クリーンなチャンバ状態が基板処理に与える影響である。チャンバを定期的に洗浄して、チャンバ表面の内側に時間とともに蓄積した残留積層物を取り除かなければならない。しかし、洗浄前の基板処理の結果は洗浄後の処理の結果とは異なることがわかった。特に、洗浄サイクル後のN枚の基板は、その後に処理された基板とは特性が異なった。したがって、洗浄されたチャンバは典型的にはシーズニング処理にかけ、これにより基板が実質的に均一に処理されるような均衡にチャンバが達することが出来る。シーズニングとしては、チャンバを処理条件下(あるいは所望の結果を助長するために修正処理条件下)で作動して、チャンバ表面に材料を被覆する。しかし、シーズニング処理の1つの問題は、いつチャンバに十分シーズニングを行うかを決定することである。
【0155】
本発明の一実施形態により、シーズニング処理の終点検出が可能となる。具体的には、チャンバのシーズニング時に基板が洗浄済みのチャンバ内で処理される。その後、各基板を1つ以上のOIS150を用いて検査する。いったん処理した基板が所定の特性を示せば、チャンバが十分シーズニングされたとわかる。
【0156】
L. スループット監視
別の実施形態では、スループットを監視する。ある基板がいつ処理システムに入るか、その基板がいつ処理システムから出るか、あるいはいつシステム内でのある処理フェーズを完了するかを決定することにより、スループットを監視することが出来る。また、冷却チャンバ内に基板がいる時間も観察、記録出来る。この方法にしたがって複数の基板について収集されたデータを用いて、ピークスループット、平均スループット、到着頻度、周波数の変動性やその他関連の情報を判定することが出来る。
【0157】
M. 処理監視の標準化
一実施形態では、処理監視の差を標準化する。処理システム100は、それぞれが処理の異なる領域を監視する複数のOIS150を有する。各OIS150は、基板が処理されるにつれ変動するベースライン処理の読み取りに貢献する。時間の経過とともに、変動はOIS150ごとにかなり異なってきて、処理劣化読み取りとアラームにエラーが生じることがある。アラームエラーを確実に最小に留めるために、標準化基板を処理システム内に送り、各OIS150に計測させる。OIS150間のいかなる変動も標準化基板に合わせて標準化する。
【0158】
一実施形態では、基準ウエハを用いて、その他の処理システム100を較正している。例えば、処理システム100に基準基板に基づく公知の値があれば、別の同一の処理システムでも同一か類似した値が与えられていると考えられる。
【0159】
IX. データ処理システム
PMC86が読み取り可能なプログラム製品は、基板上でどのタスクが実行可能かを判定する。好ましくは、プログラム製品はPMC86が読み取り可能なソフトウエアであって、少なくとも位置情報、基板反射率情報、反射情報と散乱情報の両方またはいずれか一方、基板欠陥情報、基盤損傷情報、滑らかな基盤またはパターンが形成された基板における異物汚染情報、ロボット挙動情報、ロボットと検出装置の較正情報やこれらの情報の任意な組み合わせを生成するためのコードを有しているのがよい。
【0160】
一実施形態では、本発明を制御PMC86と用いるコンピュータプログラム製品として実施している。ここで述べた実施形態の機能を定義する(1つか複数)プログラムを、信号搭載媒体を介してコンピュータに与えることが出来る。信号搭載媒体としては、(i)書き込み不能記憶媒体情報(例えばCD−ROMやDVDドライブが読み取り可能な読み取り専用CD−ROMなどのコンピュータ内の読み取り専用メモリ素子);(ii)書き込み可能記憶媒体(例えばディスケットドライブやハードディスクドライブ内のフロッピーディスク)上に記憶される変更可能な情報;(iii)無線通信を含むコンピュータまたは電話通信を介してなど、通信媒体によってコンピュータに送られた情報などが挙げられるが、これらに限定されることはない。このような信号搭載媒体が本発明の機能を指示するコンピュータで読み取り可能な指示を搭載していれば、本発明の別の実施形態となる。また、製品プログラムの構成要素は個々に開発、実行してもよいが、それを組み合わせることにより本発明の実施形態となる。
【0161】
図26は、異物検出やその他処理監視方法を実行するよう構成されたシステム2600における一実施形態の高水準アーキテクチャである。PMC86とは別個に設けられていると説明しているが、システム2600は、PMC86の一実施形態であってもよく、またPMC86と一体化されていてもよい。
【0162】
システム2600は通常、アプリケーション層2602、ドライバ層2604、ハードウエアインタフェース層2606、内部ハードウエア層2608、外部ハードウエア層2610と、工場インタフェース層2612を有する。システム2600の各層が、ある機能を支持するよう適応されたハードウエアとソフトウエアの組み合わせであってよい。一般的に、アプリケーション層2602、ドライバ層2604、ハードウエアインタフェース層2606、内部ハードウエア層2608は、上述の光学検査システム(OIS)150の構成要素である。外部ハードウエア層2610は、OIS150が実行される任意のシステムを表す。例えば、外部ハードウエア層2610は図2を参照して説明したクラスターツールでよい。工場インタフェース層2612は、周辺装置とOIS150と外部ハードウエア層2612とのアクセスポイントを表す。一実施形態では、工場インタフェース層2612はホストとデータ収集サーバを有する。
【0163】
アプリケーション層2602は、GUI(グラフィカルユーザインタフェース)2620、サーバ処理2622、異物検出処理2624、処理監視処理2626、データベース2628を備える。GUI2620は、ユーザとサーバ処理2622とのインタフェースとなるよう構成されたタスクである。いくつかの実施形態で、GUI2622は、ユーザからの情報を伝えるか要求する、モニタ上に表示可能なダイアログボックスを備えている。特に、GUI2622は、ユーザが発信するコマンドに応答してローカル要求を生成するよう作動する。コマンドは、キーボード、キーパッド、ライトペン、タッチスクリーン、トラックボール、あるいは会話認識ユニット、オーディオ/ビデオプレーヤーなどの任意の入力装置に入力される。
【0164】
GUI2620が生成するローカル要求は、処理のためにサーバプロセス2622に送られる。GUI2622などのローカルクライアントからの要求を受信するだけでなく、サーバ処理2622は、遠方のクライアントからも要求を受信する。図26では、遠方のクライアントは、外部ハードウエア層2610と外部インタフェース層2612で表されている。
【0165】
様々なクライアント要求に応答して、サーバ処理2622は応答生成かそうでなければ応答をハンドリングするための処理を行う。例えば、GUI2620が送った、ユーザが発信したコマンドにより、サーバ処理2622は異物検出処理2624か処理監視処理2626を呼び出す。異物検出処理2624と処理監視処理2626については後でさらに詳しく説明する。また、サーバ処理2622は、システム2600のその他の層と通信する役割も果たす。サーバ処理2622はさらに、システム2600の初期化も行う。初期化には、システム2600の構成についての情報を含む構成ファイルの読み取りが含まれる。構成ファイルはデータベース2628に保存すればよい。こうして、サーバ処理2622はアプリケーション層2602のための中央情報管理エンティティとしての機能を果たす。
【0166】
一般に、異物検出処理2624は、異物についての基板画像の検査と報告書の作成を支援する。このために、異物検出プロセス2624は、1つ以上の異物検出アルゴリズムを実行する。アルゴリズムの例としては、「Blob」解析アルゴリズムと「ピクセル」解析アルゴリズムが挙げられる。処理2624が検査する基板は滑らかな(パターン未形成)基板でもパターン形成基板でもよい。
【0167】
処理監視処理2626は、平均強度解析などの1つ以上の処理監視処理を実行する。一般的に、処理監視処理2626は、ヒストグラムの検査と比較プロットの生成を支援する。異物検出処理2624と処理監視処理2626の実施形態は、図27から図28を参照して下で説明する。
【0168】
アプリケーション層2602は、種々のインタフェースのうちの1つを介してシステム2600のその他の層と通信する。図では、アプリケーション層2602は、半導体装置通信標準(SECS)インタフェース2630、報告装置インタフェース2632、カメラインタフェース2634、光源インタフェース2636を有する。
【0169】
SECSインタフェース2630は、サーバ処理2622と遠隔クライアントとの間で情報を再初期化、伝達する。遠隔クライアントは、外部ハードウエア層2610と外部インタフェース層2612によって表されている。
【0170】
報告装置インタフェース2632は、1つの基板が検査されるごとに報告書を作成して、それを局所または遠隔のディスク保存場所に保存させる役割を果たすインタフェースタスクである。一実施形態では、貯蔵場所は工場インタフェース層2612の一部である。
【0171】
カメラインタフェース2634は、上述の受信装置ユニット(ならびにその他の基板センサなどの検出装置)の動作を支援するよう構成されたインタフェースタスクであり、内部ハードウエア層2608によって表される。一般的に、カメラインタフェース2634は、基板画像取得、処理監視と異物検出の実行および受信装置ユニットのセットアップを支援する。受信装置ユニットのセットアップとしては、受信装置設定のダウンロード、受信装置の焦点合わせ、受信装置の位置(配置)の調整などが挙げられる。また、カメラインタフェース2634は、報告装置インタフェース2632がハンドリングする報告書作成のための要求を開始する。動作中、カメラインタフェース2634は、サーバ処理2622から受信装置ユニットの動作についての指示を受信する。次に、指示がドライバ層2602とハードウエア層2606を介して内部ハードウエア層2608に送られる。コマンド応答が、ドライバ層2602からカメラインタフェース2634にその後受信され、サーバ処理2622に送信される。一実施形態では、ドライバ層2604は、ナショナルインストルメント画像ドライバ(NIIMAQ)ドライバを備え、ハードウエアインタフェース層2606はRS232とTTLポート付きフレームグラバカードを備え、それぞれがカメラインタフェース2634と内部ハードウエアインタフェース2608との間に経路設定されたメッセージを支援するよう較正されている。
【0172】
光源インタフェース2634は、上述の送信装置ユニットの動作を支援するよう構成され、内部ハードウエア層2608で表されるインタフェースタスクである。一般的に、光源インタフェース2634の機能には、現在の光強度の判定と光強度の調整が含まれる。動作中、サーバ処理2622から受信した情報は、光源インタフェース2634を介してドライバ層2604内のドライバに送信され、次にハードウエア層2606内のカードに送信される。一実施形態では、ドライバはオメガADLIBドライバであり、カードはDI/DOカードである。内部ハードウエア層2608からの応答は逆の順序で光源インタフェース2634まで送られる。
【0173】
単一のシステムとして示しているが、アプリケーション層2602の構成要素をネットワーク接続された環境に分散させてもよい。例えば、GUI2620は、サーバ処理2622、異物検出アプリケーションと処理監視アプリケーションが存在する、遠隔配置されたコンピュータとネットワークで接続しているワークステーションに配置すればよい。
【0174】
図27は、システム2600を用いた処理監視と異物検出のプログラム制御方法2700についてのフローチャートである。簡潔にするために、処理監視は反射解析に限定する。しかし、当業者であれば、スペクトル解析を含めた本発明のその他の処理監視についての実施形態へ応用出来ることを理解するであろう。
【0175】
方法2700は、システム2600が起動されるとステップ2705に入る。ステップ2710で、システム2600が初期化され、プログラム入力イベントを受信する用意が整う。ステップ2712で、方法2700はイベントを受信する。
【0176】
ステップ2715で、方法は、システム構成が発生したかどうかを判定する。システム構成イベントとしては、データ保存ディレクトリの構成、欠陥写像の確立、アラームの設定、欠陥カウント閾値やその他のプログラム設定が挙げられる。システム構成イベントが発生していなければ、方法2700は、下で説明するステップ2725に進む。システム構成イベントが発生していれば、方法2700はステップ2720に進み、システム構成を入手、設定する。ステップ2720で、プログラムの挙動を調整し、実行時間カウンタをセットしてプログラムの動作を追跡し、その他のシステム構成を1つ以上のデータ構造内に収められたシステムパラメータを介して設定することが出来る。一実施形態では、システム構成を収容するデータ構造を図26に示されるデータベース2628内に保存すればよい。
【0177】
ステップ2725で、方法2700は、システムセットアップイベントが発生したかどうかを判定する。もし発生していなければ、方法2700はステップ2735に進む。システムセットアップイベントとしては、受信装置の較正(例えば位置合わせと焦点合わせ)、受信装置サンプリング速度の設定、受信装置パラメータの設定やその他のシステム調整が挙げられる。システムセットアップイベントが発生していれば、方法2700はステップ2730に進み、システムのセットアップを行う。一例として、ステップ2730には、ユーザに反射画像と信号パターンのそれぞれの統計情報を見せ、それらを調整させることによって、ユーザに受信装置616の位置合わせ特性を調整するための意味あるフィードバックをすることが出来る。さらに、ステップ2730で、受信装置サンプリング速度が設定される。一実施形態では、ステップ2730は、ユーザに独立して送信装置ユニットの位置合わせと調整を行わせて、基板に所望する照射を行えるようにすることが含まれている。
【0178】
ステップ2735で、方法2700は、イベントが異物検出か処理監視についてのイベントかを判定する。もしそうでなければ、方法2700はステップ2745に進む。イベントが異物検出についてのイベントであれば、方法2700はステップ2740に進んで、基板上の異物を検出する。異物検出/処理監視のための方法の一実施形態については、図28を参照して後で説明する。
【0179】
ステップ2745で、方法2700は、イベントが、ユーザが作動中のアプリケーションを閉じるなどの終了イベントかどうかを判定する。もし終了イベントであれば、方法2700はステップ2755で処理から出る。層でなければ、方法2700はステップ2757でイベントをハンドリングしてからステップ2712に戻り、次のイベントを得る。
【0180】
図28は、異物検出および処理監視のための方法2800を示すフローチャートである。方法2800は、ステップ2740からステップ2805に入る。ステップ2810で、PMC86が入ってくる基板を検出するよう作動する。基板検出の1つの方法は、図14を参照して上で説明済みである。ステップ2815で、基板を走査するか照射して、その結果得られる信号パターンを保存する。基板の走査/照射方法の例は上で説明済みである。
【0181】
ステップ2820で、方法2800は、ステップ2815で収集した情報に基づきピクセル強度のヒストグラム(ここでは現在のヒストグラムとも呼ぶことにする)を生成する。さらに、基板についての平均強度値も算出する。
【0182】
その後、方法2800は、所望の処理にしたがって2つの論理経路に沿って進む。異物検出の場合、方法2800は論理経路2822に沿ってステップ2825に進む。処理監視の場合、方法2800は論理経路2824に沿ってステップ2850に進む。
【0183】
方法2800が経路2822に沿って進むと、情報がステップ2825で二値化される。二値化は、例えば0から255まで、ただし0は黒、255は白である、ピクセル値のアレイとして表されるグレイスケール基板画像の二値化表示である。閾値より小さい値が黒で閾値より大きい値が白となるような閾値強度を選択することによって、グレイスケール画像を二値化する。閾値の値は特定のアプリケーションにしたがって経験的に決定出来る。
【0184】
さらに、ステップ2825で、形態素動作を行い、ノイズやその他の外来の信号情報をフィルタリングすることにより取得した画像を操作し高める。ノイズは、信号の散乱/反射に変動、例えばパワー変調などを偶然に引き起こすような、基板の変形や振動、例えば基板が完全に平坦化されていない、または不動化されていないなどによって生じるものでよい。さらに、チャンバ内で浮揚する異物、窓の光学劣化、チャンバ内での熱流などのチャンバ内の変化や汚染も時間によって変化し、よってノイズを生じさせる。さらに、電気ノイズ(例えば電子ノイズ、ホワイトノイズ、ピンクノイズなど)も、送信装置ユニット56と受信装置ユニット58から与えられる。
【0185】
信号ノイズのフィルタリング方法論は公知であるが、フィルタリングされるノイズの種類に応じて変わる。方法としては、デジタル信号処理(DSP)、電子フィルタ(例えば、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタなど)、信号サンプリングなどを利用して受信信号をフィルタリングすることが挙げられる。
【0186】
画像向上は、画像コントラストと色を高めることが出来る公知のスペクトル選択アルゴリズムを用いたり、あるいはスペクトルフィルタによって望まないスペクトルをブロックすることによって達成すればよい。さらに、DSPや当該技術で公知のその他のデジタルエンハンスメント技術によっても画像向上を達成してもよい。
【0187】
ステップ2830で、方法2800は、照射強度と大きさに基づき、異物についての基板画像を検索する。Blob解析では、ピクセルの強度と近接を基板上の領域での異物の大きさと位置を特定するための手段として用いる。ステップ2825と2830によって「blob」解析が構成される。
【0188】
それから、「blob」解析の判定結果がステップ2835で解析される。また、基板の状態をステップ2835でレンダリングする。一実施形態では、基板の状態としては、通過状態、警告状態、故障状態などが挙げられる。ユーザは例えば、可聴または可視信号によって状態を報告される。ヒストグラムデータと異物データを解析すると、方法2800はステップ2840に進み、出力基板画像、ヒストグラムデータ報告書と欠陥の要約書を含む報告書をエンドユーザに作成する。その後、方法はステップ2845から出て、方法2700に戻る。
【0189】
ステップ2820に戻り、論理経路2824に沿って進むと選択したら、方法2800はステップ2850に進む。ステップ2850で、ステップ2820で生成された現在のヒストグラムデータをプロットする。ステップ2852で、ヒストグラムのプロットを基準ヒストグラムと比較し、その結果をプロットして現在のヒストグラムと基準ヒストグラムとの差を表す。ステップ2854で、方法2800は、参照ヒストグラムに対する現在のヒストグラムの平均強度の傾向をプロットする。この傾向を示すグラフの一例については、図20を参照して上で説明済みである。ステップ2856で、ステップ2852と2854の結果を解析して、基板の状態を判定する。一実施形態では、基板状態には、通過状態、警告状態、故障状態が含まれる。方法2800はその後、ステップ2840に進み、エンドユーザが見ることが出来る報告書を作成する。報告書には、出力基板画像、ヒストグラムデータ報告や欠陥の要約が含まれればよい。
【0190】
一実施形態において、欠陥基板を示す所定のイベントが発生すると、アラームがユーザに発せられる。ユーザは、ユーザが定義する強度閾値を上回る発生回数に基づいて、アラーム基準を定義することが出来る。したがって、アラーム定義閾値を、パターンが形成された基板によって作られたノイズフロアに近づくように移動させることが出来る。閾値を上回る強度の発生の合計を出して、ユーザが定義するカウント値閾値と比較する。総発生回数がカウント値を上回る場合、アラームを発生させる。例えば、強度閾値レベルを、3,500カウント(+/−50カウント)が画像全体で蓄積されるように設定すればよい。汚染された水に遭遇し、3,555カウントになると、3,500カウントより5カウント多いことでアラーム状態が発生する。カウント数がカウント閾値より大きくなると、それにしたがってアラームに対する信頼性も増加する。これが2次決定品質スコアを表し、確信間隔を確立するのに利用出来る。
【0191】
別の実施形態では、アラームと警告閾値を定義するために自動モードが実行される。自動モードでは、1つまたは複数の参照基板での平均および標準偏差などの統計値を利用した。アラーム閾値は、ユーザが選択するか経験的データに基づきあらかじめ設定されている標準偏差のある倍数に基づいている。滑らかなウエアにおける標準偏差は、パターン形成されたウエアよりはるかに小さいので、検出閾値がパターン形成されたウエアの場合より平均値にはるかに近くなる。このような自動化方法であれば、アラームと警告閾値のユーザ設定による主観的な入力が原因となるあらゆる望ましくない影響を回避する。
【0192】
本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、発明のその他の実施形態や別の実施形態も発明の基本的範囲を逸脱しない限り考案してもよく、その範囲は次に述べる特許請求の範囲によって決定するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1A】
図1Aは、本発明が効果的に利用される半導体処理のための典型的な処理システムの平面図である。
【図1B】
図1Bは、処理検査システムの高水準システムを示した図である。
【図1C】
図1Cは、本発明で用いるために、受信装置と連絡する光信号マルチプレクサに接続された、複数の光学検査システムを有する本発明の一つの実施形態からなる処理検査システムを示した図である。
【図2】
図2は、本発明で用いるために、2つの送信装置ユニットと、1つの受信装置ユニットを備える本発明の一実施形態からなる、本発明で用いられる工場インタフェースの斜視図である。
【図3A】
図3Aは、図2の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図3B】
図3ABは、図2の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図3C】
図3Cは、図2の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図4】
図4は、1つの送信装置ユニットと1つの受信装置ユニットからなる本発明の一実施形態からなる、本発明で用いられる工場インタフェースの斜視図である。
【図5A】
図5Aは、図4の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図5B】
図5Bは、図4の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図5C】
図5Cは、図4の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図6】
図6は、1つの送信装置と1つの受信装置ユニットからなる本発明の一実施形態からなる、本発明で用いられる移送チャンバの部分斜視図である。
【図7A】
図7Aは、図6の処理システムの上面図であり、ブレードの回転中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図7B】
図7Bは、図6の処理システムの上面図であり、ブレードの回転中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図7C】
図7Cは、図6の処理システムの上面図であり、ブレードの回転中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図8A】
図8Aは、図6の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図8B】
図8Bは、図6の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図8C】
図8Cは、図6の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図9】
図9は、光学検査システムの一実施形態を示したチャンバと蓋アセンブリの断面図である。
【図10】
図10は、光学検査システムの一実施形態を示したチャンバと蓋アセンブリの断面図である。
【図11】
図11は、光学検査システムの一実施形態を示すチャンバと蓋アセンブリの斜視断面図である。
【図12A】
図12Aは、図11のチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、ブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図12B】
図12Bは、図11のチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、ブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図12C】
図12Cは、図11のチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、ブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図13A】
図13Aは、光学検査システムの一実施形態を示すチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、基板表面走査シーケンス中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図13B】
図13Bは、光学検査システムの一実施形態を示すチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、基板表面走査シーケンス中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図13C】
図13Cは、光学検査システムの一実施形態を示すチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、基板表面走査シーケンス中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図14】
図14は本発明で用いられる基板検出システムの移動図の一実施形態である。
【図15】
図15は、光源により照射されるパターン形成された基板からの反射の反射強度分布のグラフである。
【図16】
図16は、パターン形成さらた基板上の反射強度分布の比較グラフである。
【図17】
図17は、40秒のオーバーエッチング時間に関する反射形跡差を示したプロットである。
【図18】
図18は、処理プラズマ強度の変化に基づくエッチング終点プロットである。
【図19】
図19は、様々なオーバーエッチング時間についての平均強度値の変化を示したプロットである。
【図20】
図20は、連続する検査基板についてのデルタ平均強度値を示したプロットである。
【図21】
図21は、エッチングフォトレジスト剥離の時間による反射形跡の変化を示したプロットである。
【図22】
図22は、基準基板に関する剥離時間についての強度プロットを示したプロットである。
【図23】
図23は、フォトレジストが取り除かれた後の剥離時間についての強度走査のプロットである。
【図24】
図24は、システムノイズを判定するために繰り返し性の差のプロットのグラフである。
【図25】
図25は、スペクトル解析についての全体基板表面図である。
【図26】
図26は、異物検出とその他の処理監視方法を行うよう構成されたシステムの一実施形態の高水準アーキテクチャを示した図である。
【図27】
図27は、システムを用いた処理監視及び異物検出のプログラム制御方法についてのフローチャートである。
【図28】
図28は、処理監視及び処理報告生成のためのフローチャートである。
【符号の説明】
56 光源
58 受信装置
86 PMC (処理監視コントローラ)
90 ケーブル
100 処理システム
102 処理システムコントローラ
104 工場インタフェース
105 ポッド
106 ロードロックチャンバ
108A,108B ポッドローダ
110 移送チャンバ
113 ロボット
114 処理チャンバ
116 サービスチャンバ
120 ビューポート
122 矢印
124 矢印
135 統合計測/処理検査システム
136 矢印
137 検査システムコントローラ
138 検査システムコントローラ
141 信号交換ユニット
143A,143H 光ファイバケーブル
150 OIS
155 補助ユーザインタフェース
159 工場インタフェースコントローラ
162 基板製造(データサーバ)[0001]
This invention is a continuation-in-part of U.S. application Ser. is there.
[0002]
(Field of the Invention)
The present invention relates to an inspection method and apparatus. In particular, the present invention relates to a substrate inspection method and apparatus for specifying a defect or a state related to processing and handling.
[0003]
(Background of related technology)
Chip manufacturing facilities consist of a wide range of technologies. Cassettes containing semiconductor substrates are sent to various stations in the manufacturing facility.
[0004]
Semiconductor processing typically includes depositing material on a substrate and removing material from a substrate ("etching"). Typical processes include chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), electroplating, chemical mechanical polishing (CMP), etching, and the like. During processing and handling of the substrate, the substrate undergoes various structural and chemical changes. Examples of the change include a change in the thickness of the layer deposited on the substrate, the material of the layer formed on the substrate, the surface morphology, and the element pattern. These changes must be controlled in order for the elements formed on the substrate to obtain the desired electrical characteristics. For example, in the case of etching, an endpoint detection method is used to determine when the required amount of material has been removed from the substrate. More generally, successful processing requires assuring an accurate processing recipe and controlling processing excursions (eg, gas flow, temperature, pressure, electromagnetic energy, required time, etc.).
[0005]
Also, the processing environment must be sufficiently stable and free of contamination. Sources of contamination include wear due to mechanical motion, seal degradation, contaminated gases, other contaminated substrates, small debris from process chambers, nucleation of reactive gases, agglomeration during chamber pump down, plasma chamber And the formation of electric arcs. These contaminants create foreign matter that comes into contact with the substrate, resulting in defective elements. Thus, in current semiconductor manufacturing, substrates are regularly inspected for foreign matter to identify "dirty" processes and equipment.
[0006]
Also, locating the center of the substrate and arranging the substrate are necessary steps in a process for generating positional information about the substrate. In conventional systems, these steps are performed at designated locations in the processing system. Therefore, in order to execute each step, it is necessary to reciprocate the substrate to the designated position, which lowers the throughput of the system.
[0007]
Another situation that is driving processing costs is the inadequate routing of substrates within chip manufacturing facilities. Substrates are often improperly transported to processing chambers where processing conditions can cause unstable reactions, thereby damaging the substrates and processing chambers. For example, consider the case where a substrate having a photoresist layer is accidentally sent to a PVD chamber. Processing this substrate in a PVD chamber has been known to cause severe damage to the chamber and considerable repair and replacement costs. Current processing systems are not configured to prevent erroneous route designations, increasing owner costs.
[0008]
Currently, comprehensive inspection analysis of substrates for processing integrity and contamination requires that one or more substrates be periodically or constantly removed from the processing environment and sent to the inspection environment. Thus, during substrate transfer and inspection, the manufacturing flow is effectively interrupted. As a result, conventional measurement and inspection methods have greatly increased the overhead time associated with chip manufacture. In addition, since such inspection methods are only performed with periodic sampling as they have a negative effect on throughput, a large number of contaminated substrates are processed without inspection, resulting in the production of defective elements. If the substrate is redistributed from a batch, the problem becomes more severe and it becomes difficult to trace back the source of contamination.
[0009]
Thus, the integrated properties that allow the inspection of the substrate as an integral part of the processing system for selected properties, including foreign matter, spalling in processing, placement, centering, reflectivity, substrate type, discontinuities, etc. There is a need for measurement and processing systems, "watcher" devices and methods. Such an inspection is preferably performed before, during, or after substrate processing, so that the state of the substrate before and after processing is determined in real time.
[0010]
Other functions that are regularly performed in conventional processing and inspection systems include calibration of robots and inspection equipment. Current calibration methods have a negative impact on throughput because production must be stopped in order to perform the calibration. Deterioration is usually not detected until severe failure occurs. Preferably, the processing system integrates or embeds equipment that continuously monitors the status of the robot and the inspection system and facilitates automatic correction processing. In this case, the processing system can be further integrated to increase the throughput. Preferably, such an integrated device can monitor the behavior of the robot. Robot behaviors of interest include acceleration, speed, repeatability, and stability. Further, it is preferred that such an integrated device be able to determine the presence of dirt on the robot blade supporting the substrate during transfer. The presence of such contamination indicates that micro-scratching on the back surface of the substrate or accumulation of processing by-products occurred during the substrate handling process. However, it has not previously been known that such integrated devices or methods exist in processing systems.
[0011]
Another problem with conventional inspection systems is that the cost of the system is very high. Current systems are typically expensive stand-alone platforms that occupy clean room space. The large area or "footprint" required of a stand-alone inspection platform results in high costs of owning and operating such a system. Regarding foreign matter detection, the cost is further increased because an electro-optical device is used. This device is configured to detect small foreign objects at high resolution and requires a high fidelity mechanism, but such a mechanism is expensive to operate. In addition, the consideration of reduced throughput described above further increases the cost of conventional inspection systems.
[0012]
Accordingly, there is a need for an integrated system that can quickly inspect a semiconductor substrate and determine one or more states of the substrate to detect anomalies and facilitate subsequent substrate handling decisions. ing.
[0013]
(Summary of the Invention)
The present invention generally provides a substrate inspection system used in a substrate processing system. According to one aspect of the invention, at least one optical inspection system is used to inspect a surface topography of a processed substrate. The optical inspection system sends a signal representative of the surface topographic properties of the substrate to a process monitoring controller configured to operate one or more optical inspection systems in a particular process.
[0014]
In one embodiment, the process monitoring controller determines the condition of a particular substrate surface with respect to a reference substrate value. If the substrate characteristics exceed a predetermined value, the substrate is sent to a secondary measurement / inspection process for a finer and deeper analysis. Further, the process monitoring controller may use the information to optimize or change the substrate manufacturing process of the processing system.
[0015]
In another embodiment, multiple optical inspection systems are used to monitor substrate surface topography at various inspection locations located along multiple substrate transport paths with a process monitoring controller. Such a process monitoring system can optimize the throughput of the substrate processing by continuously performing monitoring and analysis. With the integrated inspection, it is possible to optimize the processing recipe by monitoring the change of the processing recipe in almost real time, and to optimize the subsequent influence on the processing.
[0016]
One embodiment of the invention includes a system for software control of process inspection and system throughput enhancement. This system includes a data processing system including a controller including a program for monitoring processing. The program upon execution of the data processing system includes configuring the optical inspection system in response to a system configuration event; adjusting settings for the optical inspection system; and transferring topography information of the substrate surface from the optical inspection system. Receiving; determining whether the substrate topography state exceeds a predetermined value; determining if the substrate requires another deeper analysis if the substrate topography state exceeds the predetermined value. It is configured to perform steps.
[0017]
One embodiment of the present invention includes a program product having a program for optical character recognition and foreign matter and defect detection, wherein the program when executed by the controller configures an optical inspection system in response to a system configuration event, Adjusting the settings for the system, from the signal source, the signal illuminates the substrate, and the signal receiver receives the reflected signal and / or the scattered signal from the substrate surface to detect the surface topography defect Providing a signal to the receiving device.
[0018]
Preferably, the program product includes substrate position information, substrate reflectance information, reflection information, spectrum information, three-dimensional image, substrate defect information, substrate damage information, foreign substance contamination information on the substrate supporting member and the substrate disposed on the supporting member. , Alphanumeric character information, robot behavior information, calibration information for any one and all of the robot, transmitter unit, and receiver unit, and any combination thereof.
[0019]
The invention briefly described above will be described more specifically with reference to embodiments shown in the accompanying drawings. However, as the invention applies to other equally effective embodiments, the accompanying drawings show only exemplary embodiments of the invention and, therefore, are not intended to limit the scope of the invention. Note that you should not consider that
[0020]
(Detailed description of preferred embodiments)
I. Processing system
Embodiments of the present invention are particularly effective in multi-chamber processing systems, such as cluster tools. One example of a multi-chamber processing system commonly used in the semiconductor industry that is suitable for supporting the detection devices described herein is known as a cluster tool. A cluster tool is a modular system with multiple chambers that perform a variety of functions including locating the center of a substrate and placing, degassing, annealing, growing, etching, etc., the substrate, or any of them. The plurality of chambers are mounted to a central transfer chamber containing a robot adapted to shuttle between the chambers. The transfer chamber is typically maintained in a vacuum and an intermediate stage for reciprocating the substrate from one chamber to another and / or a load lock chamber located at the front end of the cluster tool. I will provide a.
[0021]
FIG. 1A is a plan view of an
[0022]
In accordance with the present invention, the
[0023]
Embodiments of the present invention include an optical inspection subsystem (OIS) 150 configured to collect optical data. As will be described, the
[0024]
A plurality of
[0025]
Embodiments of the
[0026]
In another embodiment, the receiving device is an optical character recognition receiver (OCR). OCR receivers are used to detect optical characters and substrate patterns and distinguish between them. Substrates often include specific information engraved on the surface of the substrate. Typically, the specific information is a series of alphanumeric characters. In one embodiment, the OCR receiver detects the characters to determine if a substrate having a particular OCR marking is being handled properly (eg, being sent to an appropriate chamber for processing). Used effectively. In another embodiment, OCR is used to correlate relevant measurement information.
[0027]
Each of the receiving devices includes an optical element for focusing and / or collecting the reflected signal and / or the scattered signal from the substrate. For example, a spectrometer may utilize a fiber optic collector to receive and direct the light spectrum, or a "lens perspective system" such as a "fisheye lens" that collects a large amount of light, or a specific substrate inspection. A special lens that can modify the field of view for use may be used. An array of lenses is used to increase or focus light. By collecting more light over a wider field of view, an average of local substrate surface variations is obtained.
[0028]
The transmitter of the
[0029]
Various receiver and transmitter embodiments may be used alone or in combination throughout
[0030]
As the user initiates operation, the
[0031]
The
[0032]
In one embodiment, it is determined whether a particular location is accessible for an
[0033]
In some embodiments,
[0034]
FIG. 1B is a high-level view of the board inspection system. In one embodiment, the inspection system includes a
[0035]
For example, in one embodiment,
[0036]
II. Factory interface
FIGS. 1, 2 and 4 show that the transmitter and receiver units of the
[0037]
FIG. 2 illustrates one embodiment of an
[0038]
In operation, the
[0039]
In the figure, when the
[0040]
For example, consider a case where the
[0041]
In another embodiment, it is contemplated that a single pod loader 108 may be used for the movement utilized by the two light sources 56A and 56B. For example, when a substrate is loaded into the substrate holder 162 by the
[0042]
FIG. 4 shows another embodiment of the OIS 150B used when a substrate takes a transfer path as indicated by arrows 132,138. The OIS 150B includes a single light source 56A having beam shaping optics and an
[0043]
5A to 5C show a scanning sequence using the OIS 150B. FIG. 5A shows the
[0044]
As described above, the receiving device in each embodiment of the
[0045]
Alternatively, the receiver of
[0046]
It should be understood that the relationship between the transmitting device (ie, light source) and the receiving device is only an example. In any of the above embodiments, the positions of the receiving device and the transmitting device may be reversed. For example, with respect to FIG. 2, OIS 150A may include a pair of receivers mounted at locations where light sources 56A and 56B are shown. The light source can be mounted where the receiver 58A is shown. In such an embodiment, the receiver is positioned at a substantially oblique angle with respect to the upper surface of the substrate located directly below the light source. In operation, the receiver is positioned to receive reflected and / or scattered portions of light from the surface of the
[0047]
III. Transfer chamber
FIG. 6 is a perspective cutaway view of a
[0048]
As shown in FIG. 6, the transmitting
[0049]
In operation, the signal 54 propagates parallel to the x-axis shown in FIG. 2 and on the upper surface of the
[0050]
In one embodiment,
[0051]
In general, the spot diameter of the
[0052]
The
[0053]
The
[0054]
The above description of the positioning of the transmitting
[0055]
The operation of the embodiment shown in FIG. 6 is illustrated in FIGS. 7A through 7C, which are top views of the
[0056]
It can be appreciated that the above sequence may be performed before and / or after the
[0057]
In another embodiment, the processing inspection is performed while the
[0058]
8A to 8C are top views of the
[0059]
To maximize the exposed surface area of the
[0060]
The embodiments shown in FIGS. 4, 7A to 7C and 8A to 8C are only examples. In alternative embodiments, a pair of
[0061]
In another embodiment, the
[0062]
When the
[0063]
In one embodiment, as shown in FIG. 9, the receiver unit receives the incident energy / signal and outputs the distribution of the spectral components and their intensities with a spectrometer 58C designed to determine the components of the energy. I just need. The spectrometer 58C includes an optical element assembly 170 including a fiber optic cable and / or a fisheye lens and all or only the diffuser lens and other optical elements 170 or only the diffuser lens and other optical elements. Coupled to the
[0064]
In another embodiment, as shown in FIG. 10, the
[0065]
FIGS. 6, 7A to 7C, 8A to 8C, 9 and 10 show embodiments in which the
[0066]
IV. Lid assembly
11 and 12A to 12C show a lid assembly 1100 illustrating one embodiment of the
[0067]
The lid assembly 1100, which carries the windows 1122, 1124, 1126, the CCD or camera 1116, and the light sources 1118, 1120, is made of aluminum or other machinable material to meet the degassing and porosity requirements of a vacuum environment. Can be manufactured. Preferably, each surface within the lid assembly 1100 is machined or polished to obtain the desired surface reflectivity. In some embodiments, the lid assembly 1100 is made of a metallic material to provide a surface 1130 with a suitable roughness or polished condition. The surfaces of both the light sources 1118 and 1120 and the port for the CCD 1116 are polished. For example, the CCD port 1110 is finished to 32 Ra, the surface in the first light source port 1114 is finished to 16 Ra, and the surface in the second light source port 1112 is finished to 8 Ra. The surface is finished to have a surface smoothness that minimizes scattering of secondary light into the optical environment of the chamber.
[0068]
The highly reflective surface is positioned such that reflected light is effectively emitted from the chamber through windows 1126 and / or 1124.
[0069]
12A to 12C are cross-sectional views of a lid assembly 1100 located at the upper end of a processing chamber 1101, such as a cooling chamber. The chamber 1101 typically has a chamber body having a side wall 1102 and a bottom surface 1104. The support member 1106 may be arranged via the bottom surface of the chamber to receive and support the
[0070]
The port 1110 for the CCD 1116 has a first angle θ with respect to a horizontal line (that is, the substrate transfer path) when the
[0071]
In some embodiments, the orientation of camera 1116 and light sources 1118, 1120 is adjusted automatically (rather than manually). For example, although not shown, a servo or similar actuator connected to a control system may be used to move various components, adjust aperture size, and focus from a remote location. In one embodiment, two cameras 1116 may be arranged side-by-side to better observe the substrate and use cameras in series to improve image resolution.
[0072]
Ports 1112 and 1114 for the first and second light sources 1118, 1120, respectively, are arranged to act as light traps for other light sources. That is, the port 1114 for the second light source 1120 acts as an optical trap for light from the first light source 1118 that has been reflected and scattered from the substrate surface, or has been reflected or scattered. Similarly, the port 1112 for the first light source 1118 functions as a light trap for light emitted from the second light source. The polished surface of the lid 1130 adjacent to the light source port 1126 also effectively acts as a light trap in the line of sight of the CCD 1116 by minimizing light backscatter. The inner surface of the lid 1130 adjacent to the light source port 1126 may be polished to minimize light backscatter to the camera on the main axis.
[0073]
The CCD 1116 and the ports 1112, 1114, 1110 for the light sources 1118, 1120 may each have an optical filter, such as a polarizer, color spectral filter, or other band-selective media. The filter can be positioned on the atmospheric side of windows 1126, 1122, 1124 provided at the openings in ports 1112, 1114, 1110, respectively. The filter may be provided inside the windows 1126, 1122, and 1124 or integrally with the windows 1126, 1122, and 1124.
[0074]
The use of a filter increases the contrast between the patterned background of the
[0075]
If a linear polarization filter is used, the reflection component and the scattering component of the received light can be distinguished. For example, light scatter components are first filtered in a pattern viewed through two linear polarizing filters positioned at 90 ° to each other. The change in the scattering component indicates a change in the substrate structure pattern and / or the contamination. Filters can be used to enhance optical recognition (or OCR) in various applications. For example, one filter can be used to increase the degree of foreign matter detection, and another filter can be used to improve the degree of recognition of characters such as board-specific characters. In one embodiment, the light sources 1118, 1120 and the receiver CCD 1116 may include a plurality of different filters to provide different images to perform multiple substrate scans to improve processing inspection. In another embodiment, filters (not shown) are provided between the CCD 1116 and the port 1124 so that the various filters can be mounted independently of the operation of the CCD 1116.
[0076]
As shown in FIGS. 12A to 12C, the first light source 1118 for forward irradiation is directed at an angle away from the line of sight of the CCD 1116. The angle of incidence of light source 1118 on
[0077]
The second light source 1120 is arranged to project light at an angle to the CCD 1116. By irradiating the substrate 1108 at this angle, back irradiation is obtained. As shown in FIGS. 12A to 12C, the second light source 1120 is arranged at an angle opposite to the direction in which the light source 1120 is projected. The first light source 1118 strikes the inner surface 1128 of the signal port 1114 and is reflected from the
[0078]
12A to 12C show both the first and second light sources 1118 and 1120. However, a single light source, either the first light source 1120 or the second light source 1118, may be effectively used depending on the needs of the particular process and substrate characteristics. For example, when detecting a smooth substrate, irradiation from a single light source is required. On the other hand, on a substrate on which a pattern is formed, it is optimal to inspect using two light sources and a polarizer. By providing contrast to two images formed using both front and back illumination, embodiments with two light sources could be used effectively. Information that needs to be received and interpreted by the detection system is reflected along the line of sight of the camera or CCD, providing enough information to make a sufficient decision for a particular process. In addition, one of the light sources 1118 and 1120 is used to scan the
[0079]
Based on the above, three positions of the
[0080]
In another embodiment, lid assembly 1100 further includes a spectrometer 1150. Accordingly, FIGS. 12A to 12C show a spectrometer 1150 mounted on the mounting member 1152 adjacent to the light source 1120. Spectrometer 1150 is coupled to window 1126 via fiber optic cable 1155. Although the center of the fiber optic cable is off center, it is positioned close to the principal axis of the reflected light from both or one of light sources 1120 and 1118. In this configuration, the fiber optic cable 1155 obtains a large amount of broadband light sources used to perform another board inspection. It is also conceivable to place the spectrometer via fiber optic cable for any of the windows 1122, 1124, 1126 and couple to that window.
[0081]
V. Scanner
13A-13C are cross-sectional views of a lid assembly 1300 illustrating one embodiment of an
[0082]
The OIS 150F including the receiving
[0083]
The receiving
[0084]
13A to 13C show the operation of the processing inspection embodiment. 13A to 13C are side views of the
[0085]
FIG. 13A is a side view of the assembly 1300 showing the support member 1308 and the
[0086]
The
[0087]
Scanning assembly 1325 continues to move from one side of
[0088]
Although the embodiments shown in FIGS. 11 and 13 are described with reference to the
[0089]
VI. Board alignment and detection
The location of a defect on a substrate can be determined by identifying certain features on the substrate or blade. For example, in one embodiment, the leading edge, i.e., the curvature of the substrate that first enters the field of view of the receiver unit, and the lagging edge, i.e., the last curvature detected by the receiver, may be used during linear or rotational movement of the substrate. The
[0090]
FIG. 14 illustrates a substrate detection system 1400 that includes two or more sensors for detecting a substrate. In one embodiment, the detection system includes a first sensor and a second sensor. The sensors detect the edge of the
[0091]
FIG. 14 shows the operation of the detector. FIG. 14 shows the substrate supported by
[0092]
At position A, the output signal is low and T = t 1 It becomes high with. This indicates that the substrate has just been detected. The high output signal of 1410A indicates that T = t when the blade is detected by
[0093]
T = t 2 And T = t 4 At this time, the blade has completely traversed the detector and the substrate is detected. If the substrate has a non-uniform reflective surface, false triggers may be identified in
[0094]
The direction of movement of the substrate is detected by processing which
[0095]
VII. Summary of device description
In the above embodiments, the detection apparatus and method capable of monitoring the substrate in progress and on-site by the processing system are described. On-site and on-the-fly testing minimizes the need to use a conventional stand-alone testing platform with dedicated actuation mechanisms as commonly used in the art. In other embodiments, the inspection is performed while the substrate is stationary, eg, in a cooling chamber. Further, embodiments of the present invention effectively utilize components typically included in any conventional processing system, such as robot 113 (shown in FIG. 1A), enabling a non-stepped inspection system. . In each case, the process impact can be minimized during the required sequence of operations by monitoring the process at various points in the processing system without having to transfer the substrate to a separate stand-alone inspection platform. Can be stopped. Thus, each substrate traveling through the entire processing system can be inspected, which improves upon conventional systems and processes that only allow for periodic sampling in view of the adverse effect on throughput.
[0096]
At the time of manufacture, embodiments of the present invention provide a viable method for determining whether to stop manufacturing or to more carefully inspect a particular substrate for contamination, processing related defects and routing errors. I do. Therefore, only the selected substrate needs to be further inspected. If the substrate is proven to be ok in the system, no further alignment or other alignment is required. In addition, by using conventional components such as transfer chambers, viewports provided in transfer chambers, processing chambers such as cooling chambers and placement chambers, and transfer robots, valuable time must be spent on refurbishment, cleaning, and reconfirmation. Rather, it is easier to retrofit existing systems with embodiments of the invention.
[0097]
It should be noted that while embodiments of the invention facilitate testing while in progress, other embodiments may be utilized to effectively use a dedicated metrology platform, such as the
[0098]
VIII. Embedded processing monitoring:
The inventors have described the inspection apparatus described herein in many of the inventive uses required in processing systems, such as calibrating robots and inspection equipment, monitoring robot behavior, as well as contamination, reflectance, (reflection or It has been discovered that it can be adapted to determine selected characteristics of the substrate, including the type of substrate (scattering), discontinuities, placement, center detection, etc. In the following description, various embodiments of the present invention will be described. However, those skilled in the art can easily understand other possible embodiments, and are not limited to the embodiments described here.
[0099]
The present invention also allows the
[0100]
[0101]
Accordingly, the present invention provides an apparatus and method for generating real-time information about a selected property of a substrate. The substrate inspection is preferably performed before and after processing. The preferred operation of the present invention will be understood with reference to FIG. 1A. Optical inspection of the substrate is first performed by the
[0102]
Therefore, it is possible to continuously monitor the substrate at various stations in the
[0103]
Another substrate characteristic that can be determined is the optical surface characteristic of the substrate. Using information about optical surface properties, it can be determined whether a certain processing state, such as the end point of an etching process, has been successfully achieved. Because the endpoint information is available in near real time, i.e., near the processing chamber substantially simultaneously with the end of processing, the substrate being processed may be returned immediately for further processing. Traditionally, substrates have been sent to a remote location for endpoint inspection. Subsequent determinations as to whether the substrate is in process may require the substrate to be discarded because it typically takes too much time to return the substrate for further processing or to grow native oxide. Was. In addition, processing times are often extended, and avoiding substrates during processing reduces system throughput.
[0104]
Thus, the present invention provides near real-time pre- and post-processing information about the properties of the substrate being processed. Because the information is near real-time, decisions on how to handle the failure base can be made immediately and cost-effectively. In addition, instead of selecting a board from a series of boards, each board is inspected almost immediately after processing in the system, so additional board and information that can be quickly corrected for issues identified in the processing environment. Can be used. This allows process monitoring to be near real-time, optimizing process recipes, bringing them very close to process tolerances, and thus increasing throughput.
[0105]
Thus, the apparatus functions as a "watcher" processing system that plays a continuous first level of substrate and system characteristics. If the acceptance criteria are not met, further analysis can be performed on the
[0106]
A. Reflection analysis
In one embodiment, substrate characteristics are analyzed using both or one of the reflection information and the scattering information. Such embodiments are particularly applicable to patterned substrates that include topographic variations that can cause scattering of incident light. When inspecting a substrate on which a pattern is formed, the present invention utilizes a unique intensity distribution of a trace generated by irradiating the substrate. The unique signature is the result of the pattern / structure formed on the substrate. Since the topography due to the pattern on the substrate that has undergone a particular process is substantially repeated, the signature is almost consistent in each of the processed substrates, but still varies from one processed substrate to another. Therefore, the unique trace is stored in the memory and used to compare the surface condition of the substrate being manufactured. Further, an average signature of the last "n" processed substrates, where n is an integer greater than 1, may be used as a dynamic reference (or calibration) substrate.
[0107]
FIG. 15 shows a substrate image scan consisting of 30,000 data points showing reflection traces and / or scatter traces 150 for a calibration substrate scanned in accordance with the techniques described above. The number of occurrences (y-axis) at a certain intensity (x-axis) level, that is, the number of readings by the detector is plotted. Next, two different test substrates were similarly scanned to obtain two different, distinct reflection signatures. The traces for the two test substrates were compared to the
[0108]
Both reflection information and / or scattering information can be collected using the above-described embodiment, for example, provided with a line camera (eg, CCD 1116 shown in FIGS. 11 and 12A-12C). In such embodiments, a line camera is positioned to collect light scattered from the substrate. In the case of a CCD camera, the CCD detector of the camera comprises, for example, 4096 pixel elements arranged in a linear array. These elements serve to provide light intensity in the x-axis. The y-axis value is generated by collecting a continuous data set (x value) while the robot moves the substrate into (or out of) the cooling chamber. Each pixel value in the data set ranges from 0 to 255 and represents the intensity level of light collected at a particular portion of the substrate. In this case, the scanning process resulted in a data array of more than 165,000 intensity values for each substrate. In particular, the data array can be used for foreign object detection and processing consistency confirmation using analysis of reflection traces and / or scattering traces.
[0109]
In one embodiment, the number of occurrences of an intensity value from 0 to 255 can be represented in an intensity distribution histogram. Since the intensity distribution histogram is directly related to the structure on the substrate surface, it can be considered as a unique reflection and / or scattering signature of the substrate type processed in a particular way. If that amount of data is included, even small changes in the substrate surface can cause significant changes in the reflection and / or scattering signatures. By plotting such a change, it is possible to show the difference between the reflection trace and / or the scattering trace for the same substrate. The reference signature subtracted from the other signatures represents the ideal / desired processing object. If it is known that a certain defect mode exists for a particular process, the evidence can be used as a reference. The resulting difference plot represents structural changes on the substrate surface. FIG. 17 includes the difference between the reflected and / or scattered traces over a series of overetch times with respect to the nominal overetch time of 40 seconds.
[0110]
For clarity, the first 100 out of 255 intensity bins / ranges are shown. As shown in FIG. 17, a change in the reflection trace and / or the scattering trace is large, and the change is caused by a different processing state. For example, for an intensity bin of less than 18, an etch time of less than 40 seconds nominally occurs about 260,000 more times than an etch time of more than 40 seconds. With an intensity bin of about 18, an etch time shorter than the nominal 40 seconds will generate hundreds of thousands less times than an etch time longer than 40 seconds. These signature changes are, in other words, due to changes in features / structures on the substrate resulting from the processing. Below 40 seconds, the structure does not appear completely, and at about 40 seconds, the etching process affects the photoresist and aluminum lines. For clarity, FIG. 18 shows a conventional endpoint plot with overetch intervals marked.
[0111]
To simplify the display presented to the user, the treatment of reflection traces and / or scattering traces can be expressed as an average luminance value (FIG. 19). The system operator observes a running average as the system processes substrates. Marking the warning and alarm areas also gives the user quick feedback on processing integrity.
[0112]
FIG. 20 shows the average intensity value of the substrate calculated as the delta average for the reference reflection trace and / or the scattering trace. The delta average represents an average weighted average luminance associated with the intensity distribution of the substrate with respect to the reference average luminance. FIG. 20 shows the continuous delta average value on the substrate with respect to the reference substrate average value. As noted above, marking the warning and alarm control limits can provide quick feedback to the user on process integrity.
[0113]
Although the description herein has focused on reference reflection traces and / or scattering traces from an etch process that already has an endpoint system in place, embodiments of the invention may include other structural changes in the substrate. The present invention can be similarly applied to the case where the processing step is monitored. For example, FIG. 21 reflects the changes in the reference reflection signature and / or the scattering signature seen as the strip time increases.
[0114]
Example
Substrates were processed in a Centura system with a DPS metal etch chamber and an ASP strip / passivation chamber available from Applied Materials, Inc. of Santa Clara, California. After etching and stripping, the hot substrate is cooled to approximately room temperature in a cooling chamber having the apparatus system according to one embodiment of the present invention.
[0115]
The processed substrate consisted of an EPIC-generated substrate, and Applied Materials equipment was used in all steps except the lithography step. The photoresist / metal stack on the substrate was: 8000A DUV photoresist / 250A TiN ARC / 5500A Al-Cu 0.5% / 250A TiN / 200A Ti / 3000A thermal oxide. A dense pattern of 0.25 micrometers lines / space occupied about 50% of the substrate.
[0116]
All substrates were etched using a typical recipe. This etched the entire metal stack, leaving the majority of the photoresist at about 5200A on the patterned components (3700A at the shoulders of the patterned lines).
[0117]
As the geometry of the chip shrinks, a greater variety is observed between thin metal stacks and (especially theoretically) higher levels of metal. The contact tip is the most extreme, the aluminum metal 1 is 4000 A and the thickness of the aluminum top metal is often 4 (m), so the yield is more sensitive to corrosion and photoresist remaining on the substrate while the ASP chamber The ability must be compatible with all metal stacks.
[0118]
An ASP recipe was used for this experiment. This recipe is H.sub.2 at a lower pressure than recipes typically used in ASP chambers. 2 It consisted of only one processing step in which only O was flowed. The new recipe is as follows: temperature 250C, pressure 0.5 torr, H2O flow 750 seem, microwave power 1400 W, one step with variable time specified in the matrix.
[0119]
The etched substrate was measured using an embodiment of the present invention at various ASP processing times from 0, 10, 20, 26.40, 50 seconds up to 200 seconds. FIG. 22 shows a state in which the intensity scan changes at various times up to 50 seconds of the ASP processing. On the scale of FIG. 22, a peeling time longer than 40 seconds looks the same as 40-50 seconds, and is replotted in another graph as shown in FIG. From this figure, it can be seen that the photoresist was completely removed in 40 seconds.
[0120]
Since no obvious trends can be seen in these curves, it is likely that they are noise. To check the noise level, one peeled substrate is inspected six times in a row to determine repeatability. This information is shown in FIG. Assuming that the repeatable scan is similar to the scan of FIG. 23, the substrate is completely stripped in 40 seconds, the noise level is limited to an envelope of approximately 15,000 occurrences at zero intensity, and the luminance It can be concluded that the value decreases as the value increases. This envelope is multiplied by 3 to obtain a 3-sigma envelope. Any value exceeding this envelope indicates statistically valid data. At the manufacturing facility, sigma is measured for each type of product, and therefore includes a systematic review of sources of variation.
[0121]
In each case, at a strip time of 26 seconds, the peak at
[0122]
In another embodiment, a moving average of the averages, ie, a boxcar average, is used. The average of successive averages obtained during the manufacturing process is obtained by adding the amount of the previous average and dividing by the number of continuous averages added. Once the average of the averages is obtained, the average of the averages is used as a moving reference value and compared with the new substrate average. If the new board average is within the acceptable range for the average, replace the average of the average as a new reference with one of the previous averages and the current average from the current board; It is calculated by calculating as described above. The warning and alarm control limits are maintained so that the average of the average values does not "gradually" increase or decrease to exceed the processing allowance.
[0123]
By using the optimally processed substrate as a reference signature, a series of recipe experiments can be performed immediately and the results can be observed without having to remove the substrate for independent verification. Scanning may be performed until the trace difference is relatively reduced.
[0124]
Also, an image of the patterned substrate, including useful information obtained according to embodiments of the present invention, can be used to measure parameters associated with other processing on the substrate. For example, it is possible to detect a photoresist remaining on a substrate on which a pattern is formed after metal etching and stripping / passivation processing.
[0125]
In a metal etching process, the substrate is etched and stripped in place. In-situ stripping and passivation processes are also necessary to prevent corrosion of the etched aluminum structures on the processed substrate. All photoresist must be removed from the substrate since the chlorine-containing photoresist causes corrosion of the aluminum after the substrate is evacuated to a manufacturing atmosphere containing some moisture. In a typical manufacturing situation, the substrate is exposed to air for one hour to one day, followed by further processing to stop corrosion.
[0126]
In a production environment, the
[0127]
In one embodiment, many processing
[0128]
In at least one embodiment of the present invention, a two-stage foreign object detection method is used. In the first stage, various stain analysis techniques are used to determine the approximate size and location of the foreign object as represented by pixel generation. This information can also be used to determine the approach of these pixel occurrences. In the second stage, the warning and alarm states are determined using the number of pixel occurrences equal to or greater than the intensity threshold. Using such a method, the approximate size and position of the foreign object can be determined, and individual pixel intensity thresholds can trigger an alarm.
[0129]
In one embodiment, the contrast of the obstruction may be maximized by selecting a polarization source and a linear polarization filter configured to select light rotated about 90 degrees from the polarization direction of the polarization source. As a result of this "cross-polarization" filtering method, the scattered light is the main component incident on the receiver. The signal scatter represents a randomly rotated signal. Rotation occurs when the signal illuminates features / structures on the substrate surface. By using mutual polarization, it is possible to selectively remove the reflected component of the reflected light pattern from the substrate that has the scattered light and enhances it, thereby increasing the contrast of the obstacle. This method serves to enhance the contribution of light from the patterned substrate structure, thereby reducing processing problems, substrate layer and thickness problems, and / or routing errors. The sensitivity to intensity fluctuations caused by the cause is improved.
[0130]
In another embodiment, the detection of changes in the intensity of the reflected signal is used to enhance the reflected light, possibly caused by small mirrors formed by the "dishing" substrate surface. The dished surface separates the signal from the receiver and directs it to the receiver.
[0131]
B. Spectrum analysis
In other embodiments, the spectral data obtained from a substrate is an image, which is used effectively. Spectral data may be collected using a spectrometer, color CCD camera, or other device known in the art. An exemplary embodiment using a color acquisition device has been described above. For example, FIG. 9 and FIGS. 12A through 12C show an
[0132]
In one embodiment, spectral data collected from a substrate is used to generate spectral signatures in much the same way as reflective signature generation (described above). The spectral signature represents the intensity of the color components and the substrate. As described with respect to the reflection trace, the color trace may be further compared with the reference color trace to determine characteristics such as the type of the substrate and the residual material during processing.
[0133]
FIG. 25 shows various regions of the
[0134]
In any of these regions, spectral information can be obtained by irradiating with a signal such as a light source. Different color / spectral signatures may be used to determine local or global processing abnormalities. For example, consider the case where substrate region 2510 is normally green when viewed with a spectrometer. During processing inspection with
[0135]
Observed areas 2510, 2520, 2530, and 2540 have different problems that can be considered processing monitoring points. For example, the coloring of substrate region 2520 indicates a change in plasma density during processing. Even in over-etching, the spectrum traces are different.
[0136]
In one embodiment, successive color scans of the same substrate and overlapping them provide a color contour map of the substrate. Color contour mapping improves process inspection by effectively indicating color changes across the substrate. For example, if the substrate has a uniform and smooth surface, there is almost no change in color variation. The color profile mapping of the substrate exhibiting color variations is related to changes in the thickness and / or uniformity of the substrate during the plasma processing step.
[0137]
In another embodiment, the amount of energy received is a function of the size of the fiber optic cable. For example, as shown in FIG. 9, fiber optic cable 170 is used to direct the reflected light from
[0138]
In one embodiment, the angle of the detector with respect to the fiber optic cable is moved relative to the principal axis of the reflected light to enhance a certain color spectrum. The different spectra relate to substrate topography differences and / or material differences, such as substrate thickness, obstacles, and substrate material type.
[0139]
C. Board type identification and routing
In one embodiment, the invention determines the type of substrate. As mentioned above, the pattern on the substrate produces unique reflections and spectral signatures. Accordingly, the present invention may be used to scan a substrate in the manner described above, transmit the received signal to the
[0140]
D. 3D image formation
The invention can also monitor faults in three dimensions (3D). Referring again to FIG. 2, in one embodiment, the substrate is scanned in two or more directions by light source 56A and then in two or more directions by light source 56B. The receiving
[0141]
Scanning by light sources 56A and 56B is used for surface and substrate movement in all directions. For example, the substrate is moved in one direction and scanned by the light source 56A, and then moved in the same direction or a different direction and scanned by the light source 56B. In another embodiment, the substrate is scanned using multiple light sources at different angles.
[0142]
If data integration and image processing techniques are used, an appropriate three-dimensional display of the substrate surface can be obtained. This image allows the process monitoring system to locate the size, height, and / or depth of an obstacle or a patterned feature. Thus, by forming a three-dimensional image, the surface topography of the substrate can be mapped and the mapping can be compared with other substrate topography to determine the relative uniformity of the substrate.
[0143]
E. FIG. Optical character recognition
In another embodiment, the invention provides optical character recognition (OCR). OCR refers to the detection and processing of alphanumeric characters by image formation. The substrate may be identified by a character typically imprinted on its surface. As shown in FIG. 10, the transmitter unit and
[0144]
F. Placement and center detection
In another embodiment, the invention is used to determine the placement and center of a substrate. Positioning and center detection are necessary to ensure that the substrate is properly positioned within the chamber for processing. For example, etching often uses a mask, guard ring or clamp to cover certain portions of the substrate surface. In order for the mask, guard ring, or clamp to be located in the proper portion of the substrate, the center of the substrate must be accurately located in the processing chamber. Therefore, the centering / positioning of the substrate can be performed using the curvature of the substrate edge. Further, the arrangement can be confirmed using a flat portion or a notch typically provided on the substrate.
[0145]
When locating the center of the substrate, the center of the substrate is determined using one or more sensors. Utilizing the present invention provides substrate center detection capability, thereby minimizing the need for additional sensors. In particular, the substrate can be scanned in
[0146]
In one embodiment, the center and / or location is found while the substrate is moving. As described above, the substrate is illuminated and scanned by the OIS 150 (ie, the
[0147]
In another embodiment, the substrate is positioned in a chamber, such as a cool chamber, a degas chamber, or any of the chambers of the processing system as shown in FIG. 1A (ie, the substrate is stationary). , The placement and center of the substrate can be found. If the substrate is positioned within the field of view of the
[0148]
G. FIG. Equipment calibration
In addition to substrate inspection, the invention is adapted for calibration. In one embodiment, the invention is used to calibrate the detection device. Since the illumination and detection optics of the present invention are not uniform, operation must be standardized. In one embodiment, the normalization is performed as follows. The OIS 150 (transmitter unit and receiver unit) is first installed and the substrate is placed upside down on the robot blade to hit the scattering surface. Next, the robot blade moves the substrate under the
[0149]
H. Blade contamination
Further, contamination on the blade surface is also detected by the test described in the above embodiment. Contamination on the blade indicates that the backside of the substrate has been scratched at some point during substrate handling and / or that residual processing byproducts have collected on the substrate. Thus, if contamination on the blade is detected, the system can be shut down for inspection, thereby preventing further contamination of the processing environment.
[0150]
I. Robot calibration
In another embodiment,
[0151]
J. Robot behavior
In the present invention, the behavior of the robot can also be monitored. For example, if the robot blade is rotating in the optical path 61 (shown in FIG. 6) of the
[0152]
Other possible uses are not described in detail here. For example, the present invention can be used to determine whether a substrate is within a blade clamp used to secure the substrate during blade movement, and to detect that a substrate is present on the robot blade. Good. Those skilled in the art will appreciate other possible applications of the present invention.
[0153]
Thus, the present invention facilitates the integration of the myriad functions currently achieved by different components within a typical processing tool. One or
[0154]
K. First wafer effect
One common state in semiconductor processing is known as the "first wafer effect." The effect of the first wafer (or substrate) is the effect of a clean chamber condition on substrate processing. The chamber must be periodically cleaned to remove residual build-up that has accumulated over time inside the chamber surface. However, it was found that the result of the substrate processing before the cleaning was different from the result of the processing after the cleaning. In particular, the N substrates after the cleaning cycle differed in properties from the subsequently processed substrates. Thus, the cleaned chamber is typically subjected to a seasoning process, which allows the chamber to reach an equilibrium such that the substrate is processed substantially uniformly. For seasoning, the chamber is operated under processing conditions (or modified processing conditions to promote the desired result) to coat the chamber surface with material. However, one problem with the seasoning process is deciding when to fully season the chamber.
[0155]
According to the embodiment of the present invention, the end point of the seasoning process can be detected. Specifically, during seasoning of the chamber, the substrate is processed in the cleaned chamber. Thereafter, each substrate is inspected using one or
[0156]
L. Throughput monitoring
In another embodiment, the throughput is monitored. Throughput can be monitored by determining when a substrate enters the processing system, when the substrate exits the processing system, or when it completes a processing phase in the system. Also, the time during which the substrate is in the cooling chamber can be observed and recorded. Using data collected for a plurality of substrates according to this method, peak throughput, average throughput, arrival frequency, frequency variability and other related information can be determined.
[0157]
M. Standardization of processing monitoring
In one embodiment, process monitoring differences are standardized. The
[0158]
In one embodiment, a reference wafer is used to calibrate
[0159]
IX. Data processing system
A program product readable by
[0160]
In one embodiment, the invention is implemented as a computer program product for use with a
[0161]
FIG. 26 is a high-level architecture of one embodiment of a
[0162]
[0163]
The
[0164]
Local requests generated by
[0165]
In response to various client requests,
[0166]
Generally, the foreign
[0167]
The
[0168]
[0169]
[0170]
The
[0171]
[0172]
[0173]
Although shown as a single system, the components of the
[0174]
FIG. 27 is a flowchart of a
[0175]
The
[0176]
At
[0177]
At
[0178]
At
[0179]
At
[0180]
FIG. 28 is a flowchart illustrating a
[0181]
At
[0182]
Thereafter,
[0183]
As the
[0184]
Further, in
[0185]
Signal noise filtering methodologies are known, but vary according to the type of noise being filtered. Methods include filtering the received signal using digital signal processing (DSP), electronic filters (eg, low-pass filters, high-pass filters, etc.), signal sampling, and the like.
[0186]
Image enhancement may be achieved using known spectral selection algorithms that can enhance image contrast and color, or by blocking unwanted spectra with spectral filters. Further, image enhancement may be achieved by a DSP or other digital enhancement techniques known in the art.
[0187]
At
[0188]
Then, the determination result of the “blob” analysis is analyzed in
[0189]
Returning to step 2820, if it is chosen to proceed along
[0190]
In one embodiment, an alarm is raised to the user when a predetermined event occurs indicating a defective substrate. The user can define an alarm criterion based on the number of occurrences above a user-defined intensity threshold. Thus, the alarm definition threshold can be moved closer to the noise floor created by the patterned substrate. The sum of occurrences of intensity above the threshold is summed and compared to a user defined count threshold. If the total number of occurrences exceeds the count value, an alarm is generated. For example, the intensity threshold level may be set such that 3,500 counts (+/− 50 counts) are accumulated for the entire image. When it encounters contaminated water and reaches 3,555 counts, an alarm condition will occur with 5 counts more than 3,500 counts. As the count becomes greater than the count threshold, the reliability of the alarm increases accordingly. This represents the secondary decision quality score and can be used to establish a confidence interval.
[0191]
In another embodiment, an automatic mode is performed to define alarm and warning thresholds. In the automatic mode, statistics such as the mean and standard deviation of one or more reference substrates were used. The alarm threshold is based on some multiple of the standard deviation that is selected by the user or preset based on empirical data. Since the standard deviation in smooth wear is much smaller than in patterned wear, the detection threshold will be much closer to the average than in patterned wear. Such an automated method avoids any undesired effects caused by subjective input by the user setting of alarms and warning thresholds.
[0192]
While the preferred embodiment of the present invention has been described, other embodiments and alternative embodiments of the invention may be devised without departing from the basic scope of the invention, and the scope is defined by the following claims. To decide.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A
FIG. 1A is a plan view of a typical processing system for semiconductor processing in which the present invention can be effectively used.
FIG. 1B
FIG. 1B is a diagram showing a high-level processing inspection system.
FIG. 1C
FIG. 1C illustrates a processing inspection system comprising one embodiment of the present invention having a plurality of optical inspection systems connected to an optical signal multiplexer in communication with a receiving device for use in the present invention.
FIG. 2
FIG. 2 is a perspective view of a factory interface used in the present invention, comprising an embodiment of the present invention comprising two transmitter units and one receiver unit for use in the present invention.
FIG. 3A
FIG. 3A is a top view of the processing system of FIG. 2 showing a specific position of a substrate placed on the pod blade during linear movement of the blade.
FIG. 3B
FIG. 3AB is a top view of the processing system of FIG. 2 showing a specific position of a substrate placed on the pod blade during linear movement of the blade.
FIG. 3C
FIG. 3C is a top view of the processing system of FIG. 2 showing a particular location of a substrate placed on the pod blade during linear movement of the blade.
FIG. 4
FIG. 4 is a perspective view of a factory interface used in the present invention, which comprises one embodiment of the present invention comprising one transmitting device unit and one receiving device unit.
FIG. 5A
FIG. 5A is a top view of the processing system of FIG. 4, showing a particular location of a substrate placed on the pod blade during linear movement of the blade.
FIG. 5B
FIG. 5B is a top view of the processing system of FIG. 4, showing a particular location of a substrate placed on the pod blade during linear movement of the blade.
FIG. 5C
FIG. 5C is a top view of the processing system of FIG. 4 showing a specific position of a substrate placed on the pod blade during linear movement of the blade.
FIG. 6
FIG. 6 is a partial perspective view of a transfer chamber used in the present invention, which comprises one embodiment of the present invention comprising one transmitting device and one receiving device unit.
FIG. 7A
FIG. 7A is a top view of the processing system of FIG. 6, showing a particular position of a substrate placed on the blade during rotation of the blade.
FIG. 7B
FIG. 7B is a top view of the processing system of FIG. 6, showing a particular position of a substrate placed on the blade during rotation of the blade.
FIG. 7C
FIG. 7C is a top view of the processing system of FIG. 6, showing a particular position of a substrate placed on the blade during rotation of the blade.
FIG. 8A
FIG. 8A is a top view of the processing system of FIG. 6, showing a particular location of a substrate placed on the pod blade during linear movement of the blade.
FIG. 8B
FIG. 8B is a top view of the processing system of FIG. 6, showing a particular location of a substrate placed on the pod blade during linear movement of the blade.
FIG. 8C
FIG. 8C is a top view of the processing system of FIG. 6, showing a particular location of a substrate placed on the pod blade during linear movement of the blade.
FIG. 9
FIG. 9 is a cross-sectional view of the chamber and lid assembly illustrating one embodiment of the optical inspection system.
FIG. 10
FIG. 10 is a cross-sectional view of the chamber and lid assembly illustrating one embodiment of the optical inspection system.
FIG. 11
FIG. 11 is a perspective cross-sectional view of a chamber and lid assembly illustrating one embodiment of an optical inspection system.
FIG. 12A
FIG. 12A is a cross-sectional view of the chamber and lid assembly of FIG. 11 showing a particular location of a substrate placed on the blade during linear movement of the blade.
FIG. 12B
FIG. 12B is a cross-sectional view of the chamber and lid assembly of FIG. 11 showing a particular location of a substrate placed on the blade during linear movement of the blade.
FIG. 12C
FIG. 12C is a cross-sectional view of the chamber and lid assembly of FIG. 11 showing a particular location of a substrate placed on the blade during linear movement of the blade.
FIG. 13A
FIG. 13A is a cross-sectional view of a chamber and lid assembly illustrating one embodiment of an optical inspection system, showing specific locations of a substrate placed on a blade during a substrate surface scanning sequence.
FIG. 13B
FIG. 13B is a cross-sectional view of the chamber and lid assembly illustrating one embodiment of the optical inspection system, showing specific locations of the substrate placed on the blade during a substrate surface scanning sequence.
FIG. 13C
FIG. 13C is a cross-sectional view of the chamber and lid assembly illustrating one embodiment of the optical inspection system, showing specific locations of the substrate placed on the blade during a substrate surface scanning sequence.
FIG. 14
FIG. 14 is an embodiment of a movement diagram of the substrate detection system used in the present invention.
FIG.
FIG. 15 is a graph of the reflection intensity distribution of the reflection from the patterned substrate irradiated by the light source.
FIG.
FIG. 16 is a comparison graph of the reflection intensity distribution on the pattern-formed substrate.
FIG.
FIG. 17 is a plot showing the reflection trace difference for an overetch time of 40 seconds.
FIG.
FIG. 18 is an etching end point plot based on a change in the processing plasma intensity.
FIG.
FIG. 19 is a plot showing the change in average intensity value for various overetch times.
FIG.
FIG. 20 is a plot showing delta average intensity values for successive test substrates.
FIG. 21
FIG. 21 is a plot showing the change in the reflection trace with the time of stripping the etching photoresist.
FIG.
FIG. 22 is a plot showing an intensity plot for the peel time for the reference substrate.
FIG. 23
FIG. 23 is a plot of the intensity scan for strip time after the photoresist has been removed.
FIG. 24
FIG. 24 is a graph of a plot of the repeatability difference for determining system noise.
FIG. 25
FIG. 25 is an overall substrate surface view for spectrum analysis.
FIG. 26
FIG. 26 is a diagram illustrating a high-level architecture of one embodiment of a system configured to perform foreign object detection and other process monitoring methods.
FIG. 27
FIG. 27 is a flowchart of a program control method for processing monitoring and foreign substance detection using the system.
FIG. 28
FIG. 28 is a flowchart for processing monitoring and processing report generation.
[Explanation of symbols]
56 light sources
58 Receiver
86 PMC (Process monitoring controller)
90 cable
100 processing system
102 Processing system controller
104 Factory Interface
105 pod
106 load lock chamber
108A, 108B Pod loader
110 transfer chamber
113 Robot
114 Processing Chamber
116 Service Chamber
120 viewports
122 arrow
124 arrow
135 Integrated Measurement / Process Inspection System
136 arrow
137 Inspection system controller
138 Inspection system controller
141 signal exchange unit
143A, 143H Optical fiber cable
150 OIS
155 auxiliary user interface
159 Factory interface controller
162 Substrate manufacturing (data server)
Claims (21)
複数の光学検査システムの1つから、その1つの光学検査システムによって検査される基板上の位相状態を示す光学信号サイン情報を備える処理データ読み込みを受信するステップと;
処理データ読み込みを処理して、次の基板ハンドリング工程を判定するステップと;
を備える、方法。A controller system coupled to an inspection platform configured to perform the optical inspection process at a first degree of optical resolution and a plurality of optical inspection systems configured to perform the optical inspection process at a second degree of optical resolution. Wherein each of the plurality of optical inspection systems is located at a different location on the substrate processing system, the method comprising:
Receiving, from one of the plurality of optical inspection systems, a processing data read comprising optical signal signature information indicative of a phase state on a substrate to be inspected by the one optical inspection system;
Processing the processing data read to determine a next substrate handling step;
A method comprising:
処理データ読み込みが所定値を超えているかどうかを判定するステップと;
処理データ読み込みが所定値を超えている場合、容認できない位相状態が基板上に存在していると判定するステップと;
基板を検査プラットフォームに移送するステップと;
を備える、請求項1に記載の方法。Processing the processing data read to determine the next substrate handling step:
Determining whether the processing data reading exceeds a predetermined value;
Determining that an unacceptable phase state exists on the substrate if the processing data reading exceeds a predetermined value;
Transferring the substrate to an inspection platform;
The method of claim 1, comprising:
第2の程度の光学解像度で光学検査プロセスを行うよう構成される検査プラットフォームと;
複数の光学検査システムと検査プラットフォームとに接続され、
(i) 複数の光学検査システムの内の少なくとも1つによって検査される基板上の位相状態を示す光学信号情報を処理し;
(ii) 位相状態に応じて、次の複数の基板ハンドリング工程の1つを実行させるよう構成されるコントローラシステムであって、第1の基板ハンドリング工程は、さらに光学検査をするために基板を検査プラットフォームに移送するステップを備えてなるコントローラシステムとを備える基板処理検査システム。A plurality of optical inspection systems, each configured to perform an optical inspection process at a first degree of optical resolution, each comprising a transmitter unit and a receiver unit;
An inspection platform configured to perform an optical inspection process at a second degree of optical resolution;
Connected to multiple optical inspection systems and inspection platforms,
(I) processing optical signal information indicative of a phase state on a substrate to be inspected by at least one of the plurality of optical inspection systems;
(Ii) a controller system configured to perform one of a plurality of substrate handling steps according to a phase state, wherein the first substrate handling step inspects the substrate for further optical inspection; A substrate processing inspection system comprising:
複数の光学検査システムのうちの少なくとも1つによって収集される光学検査データが所定値を超えるかどうかを判定し;
もし超える場合は、容認できない基板処理状態が基板上に存在していると判定することにより、
第1の基板ハンドリング工程を実行させるよう構成されている、請求項7に記載のシステム。The controller system is
Determining whether optical inspection data collected by at least one of the plurality of optical inspection systems exceeds a predetermined value;
If so, by determining that an unacceptable substrate processing condition exists on the substrate,
The system of claim 7, wherein the system is configured to perform a first substrate handling step.
(a) それぞれが送信装置ユニットと受信装置ユニットとを備え、それぞれが第1の程度の光学解像度で光学検査プロセスを行うよう構成され、それぞれがクラスタツール上の異なる場所に配置されている複数の光学検査システムと;
(b) クラスタツールに接続され、第2の程度の光学解像度で光学検査プロセスを行うよう構成される検査プラットフォームと;
(c) 複数の光学検査システムと検査プラットフォームとに接続され、
(i) 複数の光学検査システムのうちの少なくとも1つによって検査される基板上の位相状態を示す光学信号情報を処理し;
(ii) 位相状態に応じて、次の複数の基板ハンドリング工程の1つを実行させるよう構成されるコントローラシステムであって、第1の基板ハンドリング工程は、さらに光学検査をするために基板を検査プラットフォームに移送するステップを備え;
(d) オペレータがコントローラの動作をできるよう構成される入力装置とを備える、処理システム。A processing system comprising a cluster tool and an optical inspection system, the optical inspection system comprising:
(A) a plurality of units each comprising a transmitter unit and a receiver unit, each configured to perform an optical inspection process at a first degree of optical resolution, each being located at a different location on the cluster tool; An optical inspection system;
(B) an inspection platform connected to the cluster tool and configured to perform an optical inspection process at a second degree of optical resolution;
(C) connected to a plurality of optical inspection systems and inspection platforms,
(I) processing optical signal information indicative of a phase state on a substrate to be inspected by at least one of the plurality of optical inspection systems;
(Ii) a controller system configured to execute one of a plurality of substrate handling steps according to a phase state, wherein the first substrate handling step inspects the substrate for further optical inspection; Transferring to a platform;
(D) an input device configured to allow an operator to operate the controller.
複数の光学検査システムのうちの少なくとも1つによって収集される光学検査データが所定値を超えるかどうかを判定し;
もし超える場合は、容認できない基板処理状態が基板上に存在していると判定することにより、
第1の基板ハンドリング工程を実行させるよう構成されている、請求項14に記載のシステム。The controller system is
Determining whether optical inspection data collected by at least one of the plurality of optical inspection systems exceeds a predetermined value;
If so, by determining that an unacceptable substrate processing condition exists on the substrate,
15. The system of claim 14, wherein the system is configured to perform a first substrate handling step.
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