KR100871495B1 - 자동 프로세스 검증 및 계층적 기판 검사를 위한 방법 및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적으로 처리 시스템에서 기판을 검사하는 장치 및 방법을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 기판 프로세스 검사 시스템은 제1 해상도로 광학 검사 프로세스를 수행하도록 구현된 다수의 광학 검사 시스템 및 제2 해상도로 광학 검사 프로세스를 수행하도록 구현된 검사 플랫폼을 포함한다. 다수의 광학 검사 시스템은 각각 전송기 유니트 및 수신기 유니트를 포함한다. 기판 프로세스 검사 시스템은 다수의 광학 검사 시스템 및 검사 플랫폼에 접속된 제어기 시스템을 포함한다. 제어기 시스템은 (ⅰ) 다수의 광학 검사 시스템 중 적어도 하나에 의해 검사된 기판의 형태 조건을 지시하는 광학 신호 정보를 처리하고 (ⅱ) 상기 형태 조건에 응답하여 후속하는 기판 처리 단계들 중 하나를 실행하도록 구현된다. 일 실시예에 따르면, 제1 기판 처리 단계는 추가의 광학 검사를 위하여 기판을 검사 플랫폼으로 전송하는 단계를 포함한다.

Description

자동 프로세스 검증 및 계층적 기판 검사를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS TO PROVIDE FOR AUTOMATED PROCESS VERIFICATION AND HIERARCHICAL SUBSTRATE EXAMINATION}

본 출원은 1999년 9월 7일 제출된 미국특허출원 09/391,341 호의 "Particle Detection and Embedded Vision System to Enhance Substrate Yield and Throughput"의 연속출원이다.

본 발명은 검사 방법 및 장치와 관련된다. 더 구체적으로, 본 발명은 결함 및 조건과 관련된 프로세스를 식별하기 위한 기판 검사 방법 및 장치와 관련된다.

칩 제조 설비는 광대역 스펙트럼 기술을 포함한다. 반도체 기판을 포함하는 카세트는 처리 또는 처리될 설비내의 다양한 스테이션으로 루팅된다.

일반적으로 반도체 프로세스는 기판상에 물질을 증착시키고 물질을 제거(에칭)한다. 통상의 프로세스는 화학적 기상 증착(CVD), 물리적 기상 증착(PVD), 전기도금, 화학적 기계적 연마(CMP), 에칭 등을 포함한다. 기판의 프로세스동안, 기판에는 다양한 구조적 및 화학적 변화가 일어난다. 외형적 변화는 기판에 증착된 층의 두께, 기판상에 형성된 층의 물질, 표면 조직, 디바이스 패턴 변화 등을 포함한다. 기판상에 형성되는 디바이스의 원하는 전기적 특성을 생성하기 위하여, 이 러한 변화는 제어되어야 한다. 예를 들면, 에칭의 경우, 엔드 포인트(end-point) 검출 방법이 사용되어 요구되는 양의 물질이 기판으로부터 제거되는 시점을 판단할 수 있다. 보다 일반적으로는, 성공적인 프로세스를 위하여는 정확한 프로세스 방법 보장, 프로세스 편차(예, 가스 흐름, 온도, 압력, 전자기 에너지, 내구성 등) 제어 등이 요구된다.

또한, 처리 환경도 충분히 안정적이어야 하며 오염이 방지되어야 한다. 오염 소스는 기계적 동작으로부터의 마모, 밀봉의 저하, 오염된 가스, 다른 오염된 기판, 처리 챔버로부터의 증착 플레이킹(flaking), 반응가스의 핵반응, 챔버의 펌프다운동안의 응축, 플라즈마 챔버에서의 아킹(arcing) 등을 포함한다. 이러한 오염 소스는 기판과 접촉하는 입자를 생성하여, 결함있는 장치를 야기할 수 있다. 장치의 기하학적 특징이 감소함에 따라, 오염 효과는 증가된다. 따라서, 현재의 반도체 제조공정은 "오염(dirty)된" 프로세스 또는 장비를 식별하기 위하여 기본적으로 입자에 대한 기판의 검사를 포함한다.

또한, 기판 중심찾기(centerfinding) 및 배향은 처리동안 기판과 관련된 위치 정보를 생성하는 단계를 필요로 한다. 종래 시스템에서, 이러한 과정은 처리 시스템의 목적하는 위치에서 수행된다. 따라서, 기판은 각 과정을 수행하기 위하여 목적하는 위치로 이동되어야 하며, 이에 의해서 시스템 작업 처리량은 감소된다.

처리 비용의 증가를 야기하는 또 다른 상황은 칩 제조 설비에 있어서 부적절한 기판 루팅이다. 종종, 기판은 처리 조건이 이상 반응을 야기하는 프로세서 챔 버로 루팅되어 기판 및/또는 처리 챔버를 손상시킨다. 예를 들면, 의도하지 않게 PVD 챔버로 루팅된 포토레지스트층을 구비하는 기판의 경우를 가정하자. PVD 챔버에서 이러한 기판을 처리하는 것은 챔버에 심한 손상을 주며, 따라서 실질적인 수리 및/또는 대체 비용을 초래한다. 현재의 처리는 루팅 오류를 방지할 수 없기 때문에, 비용이 증가한다.

현재, 처리 무결함 및 오염에 대한 기판의 테스트 및 분석은 처리 환경으로부터 테스트 환경으로 하나 이상의 기판을 주기적으로 또는 종종 일정하게 제거하는 것을 요구한다. 따라서, 기판의 전송 및 검사동안 생산 공정의 흐름은 중단된다. 결과적으로, 종래의 계측학적 검사 방법(metrology inspection method)은 칩 제조와 관련된 오버헤드 시간을 크게 증가시킨다. 또한, 이러한 검사 방법은 작업 처리량의 부정적 효과로 인하여 단지 주기적 샘플링에만 통용될 수 있기 때문에, 많은 오염된 기판이 검사없이 처리될 수 있어 결함있는 디바이스의 제조를 야기한다. 오염 소스로 다시 진행시키는 것이 어려운 주어진 배치(batch)로부터 기판이 재분배되는 경우에는 문제점들이 증가된다.

따라서, 처리 시스템의 통합된 부분으로서, 입자, 처리 흐름, 배향, 중심찾기, 반사율, 기판 형태, 불연속성 등을 포함하는, 선택된 특성에 대하여 기판을 검사할 수 있는 통합된 계측학적 및 프로세스 검사 시스템, "게이트-키퍼(gate-keeper)" 장치 및 방법이 요구된다. 바람직하게는, 이러한 검사 방법은 기판 처리 이전에, 기판 처리동안, 그리고 기판 처리 이후에 수행될 수 있으며, 이에 의해서 기판의 실시간 사전 및 사후 처리 조건을 결정할 수 있다.

종래 처리 시스템 및 검사 방법에서 전형적으로 수행되는 다른 기능들은 로보트 및 검사 장비의 캘리브레이션(calibration)을 포함한다. 현재의 캘리브레이션 방법은 캘리브레이션을 수행하기 위하여 생산이 중단되어야 하기 때문에 작업 처리량에 부정적인 영향을 미친다. 그리고, 결정적인 결함이 발생할 때까지는 통상 감소가 발견되지 않는다. 바람직한 처리 시스템은 로보트 및 검사 시스템의 상태를 연속적으로 모니터링할 수 있으며 자동적으로 캘리브레이션 동작을 수행할 수 있는 집적형 또는 내장형 디바이스를 포함할 것이다. 따라서, 처리 시스템은 더 집적될 수 있으며, 따라서 작업 처리량은 증가될 수 있다. 또한, 이러한 집적형 디바이스는 로보트 동작을 모니터링할 수 있는 것이 바람직하다. 로보트 동작에 있어 관심 부분은 가속도, 속도, 반복성, 안정성 등이다. 또한, 이러한 집적형 디바이스는 전송동안 기판을 지지하는 로보트 블레이드(robot blade)상에 오염이 존재하는가를 판단할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 오염의 존재는 기판의 처리 단계동안 또는 처리 부산물의 누적동안 기판의 뒷면이 파손되었다는 것을 지시한다. 그러나, 지금까지는 처리 시스템에 있어 이러한 집적형 디바이스 또는 방법이 개시되지 않았다.

종래 검사 시스템의 또 다른 단점은 시스템의 과중한 비용이다. 현재의 시스템은 통상적으로 세척룸 공간을 점유하는 값비싼 정지 전용 플랫폼이다. 정지 전용 플랫폼에서 요구되는 큰 영역(또는 "풋프린트 (footprint)")으로 인하여, 이러한 시스템의 운영 및 유지 비용은 높다. 입자 검사와 관련하여, 전기-광학 장치를 사용하기 때문에 비용은 더욱 증가한다. 이러한 장비는 작은 입자의 고해상도 검사를 수행하도록 구현되며 높은 정확도의 매커니즘을 요구하는데, 이는 운영하기에 비용이 비싸다. 또한, 전술한 처리량의 감소를 고려하면 종래 검사 시스템의 비용은 더욱 증가된다.

그러므로, 변칙성을 검출하고 후속하는 기판 처리 결정을 용이하게 하기 위하여, 신속하게 반도체 기판을 검사할 수 있으며 하나 이상의 기판 조건을 결정할 수 있는 집적형 시스템이 요구된다.

본 발명은 기판 처리 시스템에 사용하기 위한 기판 검사 시스템을 제공한다. 본 발명의 일 특징에 따르면, 처리되는 기판의 표면 형태(surface topography)를 검사하기 위하여 적어도 하나의 광학 검사 시스템이 사용된다. 광학 검사 시스템은 기판의 표면 형태 특성을 표현하는 신호를 특정 프로세스에서 하나 이상의 광학 검사 시스템을 동작하도록 구현된 프로세스 모니터링 제어기로 전송한다.

일 실시예에서, 프로세스 모니터링 제어기는 기준 기판 값과 관련하여 특정 기판 표면의 상태를 결정한다. 만약 기판의 특성이 예정된값을 초과하면, 기판은 보다 정밀하고 철저한 검사를 위하여 제2 계측 검사 단계로 전송될 것이다. 더욱이, 프로세스 모니터링 제어기는 또한 정보를 이용하여 처리 시스템 기판 제조 프로세스를 최적화하거나 또는 교체할 것이다.

또 다른 실시예에서, 다수의 광학 검사 시스템은 프로세스 모니터링 제어기와 함께 다수의 기판 전송 경로를 따라 위치하는 다양한 검사 위치에서 기판 표면 형태를 모니터링하는데 사용된다. 이러한 프로세스 모니터링 시스템은 연속적인 모니터링 및 분석을 통하여 기판 처리의 처리량을 최적화할 수 있다. 통합형 검사는 프로세스 방법 변화 및 이에 따른 프로세스에서의 효과를 거의 실시간으로 모니터링함으로써 프로세스의 최적화를 이룰 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 프로세스 검사 및 시스템 처리량 향상을 위한 소프트웨어 제어 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 처리 모니터링을 위한 프로그램을 포함하는 제어기를 구비하는 데이터 처리 시스템을 포함한다. 데이터 처리 시스템상에서 실행되는 프로그램은, 시스템 구현 이벤트에 응답하여 광학 검사 시스템을 구현하는 단계, 광학 검사 시스템에 대한 설정을 조정하는 단계, 광학 검사 시스템으로부터 기판 표면의 지형 정보를 수신하고, 기판 지형 조건이 예정된값을 초과하는 지를 결정하는 단계, 및 기판 지형 조건이 예정된값을 초과하면 기판에 대하여 추가의 보다 철저한 분석이 요구되는 지를 결정하는 단계를 수행하도록 구현된다.

본 발명의 일 실시예는 광학 특성 인식 및 입자와 결함 검사를 위한 프로그램을 구비하는 프로그램 제품을 포함하고, 제어기에 의해 실행되는 상기 프로그램은 시스템 구현 이벤트에 응답하여 시스템을 구현하는 단계, 시스템에 대한 설정을 조정하는 단계, 신호 소스로부터 수신기로 신호를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 신호는 기판을 설명하며, 신호 수신기는 기판 표면으로부터 반사 및/또는 산란된 신호를 수신하여 기판 표면 지형 결함을 검출한다.

바람직하게도, 프로그램 제품은 기판 위치 정보, 기판 반사율 정보, 정반사 정보, 스펙트럼 정보, 3차원 이미지, 기판 결함 정보, 기판 이미지 정보, 기판 지지 부재 및 그 위에 위치하는 기판에 대한 입자 오염 정보, 영숫자문자 정보, 로보트 동작 정보, 로보트에 대한 캘리브레이션 정보, 전송 유니트 및/또는 수신 유니트, 및 이들의 어떠한 조합 등을 제공할 수 있다.

도 1a는 반도체 처리를 위한 통상의 처리 시스템을 도시하는 평면도로서, 여기서 본 발명은 효과적으로 사용될 수 있다.

도 1b는 처리 검사 시스템의 하이-레벨 시스템 개요도이다.

도 1c는 본 발명의 이용을 위하여 수신기와 통신하는 광학 싱글 다중플렉서와 결합된 다수의 광학 검사 시스템을 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 검사 시스템을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 이용을 위하여 2개의 전송기 유니트 및 하나의 수신기 유니트를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 팩토리 인터페이스의 사시도이다.

도 3a 내지 3c는 포드 블레이드(pod blade)의 선형 동작동안 블레이드상에 배치되는 기판의 다양한 위치를 도시하는 도 2의 처리 시스템의 평면도이다.

도 4는 본 발명의 이용을 위하여 하나의 전송기 유니트 및 하나의 수신기 유니트를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 팩토리 인터페이스의 사시도이다.

도 5a 내지 5c는 포드 블레이드의 확장 동작동안 블레이드상에 배치되는 기판의 다양한 위치를 도시하는 도 4의 처리 시스템의 평면도이다.

도 6은 본 발명의 이용을 위하여 하나의 전송기 유니트 및 하나의 수신기 유니트를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 전달 챔버의 사시도이다.

도 7a 내지 7c는 블레이드의 회전동안 블레이드상에 배치되는 기판의 다양한 위치를 도시하는 도 6의 처리 시스템의 평면도이다.

도 8a 내지 8c는 블레이드의 선형 동작동안 블레이드상에 배치되는 기판의 다양한 위치를 도시하는 도 6의 처리 시스템의 평면도이다.

도 9는 광학 검사 시스템의 일 실시예를 도시하는 챔버 및 리드(lid) 어셈블리의 단면도이다.

도 10은 광학 검사 시스템의 일 실시예를 도시하는 챔버 및 리드 어셈블리 시스템의 단면도이다.

도 11은 광학 검사 시스템의 일 실시예를 도시하는 챔버 및 리드 어셈블리 시스템의 단면도이다.

도 12a 내지 12c는 블레이드의 선형 동작동안 블레이드상에 배치되는 기판의 다양한 위치를 도시하는 도 11의 챔버 및 리드 어셈블리의 단면도이다.

도 13a 내지 13c는 기판 표면 스캐닝 시퀀스동안 블레이드상에 배치되는 기판의 다양한 위치를 도시하는 광학 검사 시스템의 일 실시예를 도시하는 챔버 및 리드 어셈블리의 단면도이다.

도 14는 본 발명에 사용되는 기판 검사 시스템의 동작도의 일 실시예이다.

도 15는 광원에 의해 조명되는 패터닝된 기판으로부터의 반사에 대한 스펙트럼 밀도 분포를 도시하는 그래프이다.

도 16은 패터닝된 기판상의 스펙트럼 밀도 분포에 대한 비교 그래프이다.

도 17은 40초의 에칭 시간에 대하여 반사 신호 차이를 도시하는 그래프이다.

도 18은 처리 플라즈마 밀도 변화에 기초하여 에칭 끝점을 도시하는 그래프 이다.

도 19는 다양한 에칭 시간에 대하여 평균 밀도 값의 변화를 도시하는 그래프이다.

도 20은 검사되는 기판의 연속성에 대한 델타-평균 밀도 값을 도시하는 그래프이다.

도 21은 에칭 포토 레지스트 스트립 시간 반사 신호 변화를 도시하는 그래프이다.

도 22는 기준 기판과 관련하여 스트립 시간에 대한 밀도 도를 도시하는 그래프이다.

도 23은 포토 레지스트가 제거된 이후에 스트립 시간에 대한 밀도 스캔을 도시하는 그래프이다.

도 24는 시스템 노이즈를 결정하는 반복성 차이 도를 도시하는 그래프이다.

도 25는 스펙트럼 분석을 위하여 기판 표면을 도시한 것이다.

도 26은 입자 검사 및 다른 프로세스 모니터링 방법을 수행하도록 구현된 시스템의 일 실시예의 하이-레벨 아키텍처를 도시한 것이다.

도 27은 프로세스 모니터링 및 시스템을 이용한 입자 검사에 대한 프로그램 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 28은 프로세스 모니터링 및 프로세스 기록 생성에 대한 흐름도이다.

이하에서는 도면 및 본 발명에 따른 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설 명한다. 그러나, 도면은 단지 본 발명의 실시예를 도시하는 것으로 본 발명의 사상을 제한하는 것이 아니며, 따라서 본 발명은 균등한 다른 실시예에도 적용될 수 있다.

Ⅰ. 처리 시스템

본 발명의 실시예들은 다중-챔버 처리 시스템(예, 클러스터 툴)에 대하여 특히 장점을 가진다. 전술한 검사 시스템에 잘 적용될 수 있는, 반도체 산업분야에 일반적으로 사용되는 하나의 예시적인 다중-챔버 처리 시스템은 클러스터 툴(cluster tool)로 공지되어 있다. 클러스터 툴은 기판의 중심찾기 및 배향, 가스 제거, 어닐링, 증착 및/또는 에칭을 포함하여 다양한 기능을 수행하는 다수의 챔버를 포함하는 모듈러 시스템이다. 다수의 챔버는 중앙 전달 챔버에 장착되며, 중앙 전달 챔버는 챔버들 사이에 기판을 이동시키는 로보트를 포함한다. 전달 챔버는 통상적으로 진공 상태로 유지되며, 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 및/또는 클러스터 툴의 프론트 엔드(front end)에 위치하는 로드 록 챔버로 기판을 이동시키기 위한 중간 스테이지(stage)를 제공한다.

도 1a는 반도체 처리를 위한 통상의 처리 시스템을 도시하는 평면도로서, 여기서 본 발명이 효과적으로 사용될 수 있다. 미국 캘리포니아주 산타 클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.에서 제조된 Centura@ 및 Endura@와 같은 2개의 플랫폼이 사용될 수 있다. 이러한 스테이지된 진공 기판 처리 시스템의 상세한 설명은 Tepman 등에 의해 1993년 2월 6일 출원된 미국특허출원 제5,186,718호 "Staged-Vacuum Wafer Prossing System and Method"에 개시되어 있으며, 상기 미국특허출원 은 본 명세서에서 참조되어 통합된다. 챔버들의 정확한 배치 및 조합은 제조 프로세스의 특정 단계를 수행하기 위하여 변경될 수 있다.

본 발명에 따르면, 처리 시스템(100)은 일반적으로 다수의 챔버 및 로보트를 포함하고, 바람직하게는 처리 시스템(100)에서 진행되는 다양한 처리 방법을 수행하도록 프로그램된 처리 시스템 제어기(102)를 구비한다. 프론트 엔드 환경(front end environment; 104)(이는 또한 본 명세서에서 팩토리 인터페이스(Factory interface) 또는 FI로 불린다)은 한 쌍의 로드 록 챔버(106)와 선택적으로 통신하도록 위치한다. 프론트 엔드 환경(104)에 배치되는 포드 로더(108A-B)는 프론트 엔드 환경(104)에 장착된 다수의 포드(105)와 로드 록(106) 사이에 기판을 이동시키기 위하여 선형 이동, 회전 이동 및 수직 이동시킬 수 있다. 로드 록(106)은 프론트 엔드 환경(104)과 전달 챔버(110) 사이에 제1 진공 인터페이스를 제공한다. 전달 챔버(110)와 프론트 엔드 환경(104)과 선택적으로 통신함으로써 처리량을 증가시키기 위해 2개의 로드 록(106)이 구비된다. 따라서, 제1 로드 록(106)이 전달 챔버(110)와 통신하는 동안, 제2 로드 록(106)은 프론트 엔드 환경(104)과 통신한다. 로보트(113)은 전달 챔버(110)의 중앙에 위치하여 로드 록(106)에서 다양한 처리 챔버(114) 및 서비스 챔버(116)중 하나로 기판을 전송한다. 서비스 챔버(116)가 가스 제거, 배향, 냉각 등을 수행하는 동안, 처리 챔버(114)는 물리적 기상 증착, 화학적 기상 증착, 에칭 등과 같은 어떠한 프로세스를 수행할 수 있다. 다수의 뷰 포인트(120)는 전달 챔버(120)로 시각적 액세스를 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 광학 데이터를 수집하도록 구현된 광학 검사 서브시 스템(Optical Inspection Sub-Systems(OIS); 150)을 포함한다. 하기에서 상세히 설명하겠지만, OIS(150)는 일반적으로 신호를 제공하는 전송 유니트 및 기판 표면으로부터 반사(밝은 영역 조도) 및/또는 산란(어두운 영역 조도)된 신호를 수신하는 수신 유니트를 포함한다.

다수의 OIS(150)는 예컨대 팩토리 인터페이스(104), 전달 챔버(110), 처리 챔버(114), 서비스 챔버(116) 등 내의 프로세스 모니터링을 위한 처리 시스템(100)상에 또는 이에 결합되는 어떠한 곳에도 위치될 수 있다. 그리고, 각 OIS(150)로부터 수신된 정보는 처리되어 처리 시스템(100)내에서 이동하는 기판의 다양한 조건을 결정한다.

OIS의 실시예는 다양한 전송기 및 수신기를 포함한다. 일 실시예에서, 수신기는 가시 스펙트럼내의 광을 검출하는데 사용되는 전하 결합 디바이스(Charge Coupled Device; CCD) 카메라이다. 또 다른 수신기로는 들어오는 광을 수신하고 다양한 광 파장 및 광 밀도를 지시하는 데이터를 출력하는데 사용되는 분광계가 될 수 있다. 예를 들면, 적색광은 낮은 파장의 가시광선 스펙트럼 그룹내에서 보다 큰 광 성분 밀도를 가진다. 분광계는 통상적으로 들어오는 신호를 그 성분별로 광학적으로 분산시키는 광 프리즘(또는 격자)을 포함하며, 이들 성분은 선형 CCD 검출기 어레이상으로 투영된다. 분광계의 일 실시예는 프리즘(또는 격자)로부터 스펙트럼 결과를 수신하기 위하여 수천개의 개별 검출기 엘리먼트를 포함하는 CCD 검출기 어레이를 포함할 수 있다. 광 스펙트럼 성분의 상대 밀도는 예컨대 기판 표면, 기판 표면 패턴, 또는 플라즈마 프로세스의 전체 색상을 표현한다.

또 다른 실시예에서, 수신기는 광 특성 인식(Optical Character Recognition; OCR) 수신기이다. OCR 수신기는 광 특성 및 기판 패턴에 대하여 검출 및 식별하는데 사용된다. 기판은 종종 기판의 표면에 기입된 식별 정보를 포함한다. 통상적으로, 식별 정보는 영숫자문자의 시리즈(series)이다. 일 실시예에서, OCR 수신기는 특성을 효과적으로 검출하고 특정 OCR 마킹을 갖는 기판이 적절히 처리(예, 처리를 위하여 적절한 챔버로 루팅되었는가)되는 지를 결정한다. 또 다른 실시예에서, OCR은 관련 계측 정보를 연관시키는데 사용된다.

각 수신기는 기판으로부터 반사 및/또는 산란된 신호를 포커싱 및 수집하는 광학 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들면, 분광계는 광 스펙트럼을 수신 및 전송하는 섬유(fiber) 광학 수집기를 사용할 수 있으며, 또는 많은 양의 광을 수집하는 "피시-아이(fish-eye)"와 같은 "렌즈 투영 시스템"이나 특정 기판 검사를 위하여 뷰 필드를 수정할 수 있는 렌즈를 사용할 수 있다. 광을 증가시키거나 집중시키기 위하여 렌즈 배치가 이용될 수 있다. 보다 큰 뷰 필드를 통해서 보다 많은 광을 수집하는 것은 로컬 기판 표면 편차를 평균한다.

OIS(150)의 전송기는 프로세스 검사동안 특정 목적을 위하여 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들면, 라인-광 소스는 단지 기판의 일부만 조명하는데 사용될 수 있으며, 또는 플래시 디바이스는 처리동안 스펙트럼 정보를 수집하기 위하여 기판을 스트로브(strobe)하는데 사용될 수 있다. 각각의 전송기는 기판상으로 에너지를 집중시키고 투영하는 빔-포커싱 광학 시스템을 포함할 수 있다.

다양한 전송기 및 수신기 구현체들은 처리 시스템(100)을 통해서 프로세스 데이터를 수집하기 위하여 개별적으로 또는 상호 조합되어 사용될 수 있다. 다양한 구현체로부터 수집된 데이터는 제조 프로세스의 다양한 단계에서 기판 처리 상태를 모니터링하는데 사용된다. OIS(150)의 동작은 처리 모니터링 제어기(Process Monitoring Controller(PMC); 86)에 의해 제어된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, PMC(86)은 명령 신호를 각 OIS(150)에 제공하기 위해서 IO(input-output) 케이블(90)에 의해 각 OIS(150)에 전기적으로 접속된다. 또한, PMC(86)는 IO 케이블(90)을 통해서 각 OIS(150)로부터 출력 신호를 수신한다. 비록 처리 시스템(100)을 위한 처리 시스템 제어기(102)는 바람직하게도 PMC(86)로부터 분리될 수 있지만, 일 실시예에서 PMC(86)는 처리 시스템(100)을 위한 제어 유니트로서 역할할 수 있으며, 이에 의해서 부가의 제어 유니트의 필요성을 제거할 수 있다.

사용자에 의해 초기화될 때, PMC(86)는 OIS(150)의 뷰 필드로 들어가는 기판을 연속적으로 모니터링한다. 만약 PMC(86)가 모니터링되는 조건(예, 오염된 기판)을 검출하면, 사용자는 디스플레이 유니트(미도시)상에 디스플레이되는 경고 메시지에 의해 인식할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 처리 시스템 제어기(102)는 최종 배치, 세척 또는 추가의 검사를 위하여 특정 위치로 기판을 전송하기 위해 PMC(86)에 의해 지시받을 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 처리 시스템(100)은 입자 검사를 위한 검사 플랫폼(135)을 포함하지만, 검사 플랫폼(135) 기능은 FI(104)상에 그리고 처리 시스템(100)상의 어느 곳에 OIS(150)를 포함하도록 확장될 수 있다.

검사 플랫폼(135)은 입자 검사와 함께 표면 불규칙성 검사, 패턴 인식, 스펙 트럼 분석 등과 같은 다양한 계측 작업을 수행하도록 구현될 수 있다. 설명한 바와 같이, 검사 플랫폼(135)은 본 발명에 따른 실시예에서 구현될 수 있는 통합형 입자 모니터링(Integrated particle monitoring; IPM) 시스템이다. 일반적으로, IPM은 클러스터 툴에 공통적으로 사용되는 입자 검사 플랫폼이다. 유용하게 사용될 수 있는 IPM의 한 예로는 미국 캘리포니아주 산타 클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.에서 제조한 Excite^tm을 들 수 있다. 본 발명에 따라서 구현될 때, IPM은 균등물을 포함하여 본 발명에 따른 어떠한 프로세스를 수행할 수 있는 프로세스 모니터링 디바이스로서 동작한다. 따라서, 검사 플랫폼(135)은 단순한 입자 검사 기능보다는 더 많은 기능을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, OIS(150)를 위한 특정 위치가, 위치의 액세스 용이성 뿐만 아니라 (로보트의 이점을 이용하기 위하여) 처리 시스템(100)내의 기판의 루팅에 의해서 결정된다. 예를 들면, 뷰 포트(120)는 OIS(150)을 위한 안정한 위치를 제공하는데, 이는 뷰 포트(120)가 챔버(예, 로드 록(106), 쿨다운 챔버(116), 또는 처리 챔버(114))로 들어가거나 챔버에 존재하는 또는 전달 챔버(110)내의 위치들 사이를 이동하는 로보트 블레이드(48)의 뷰 필드를 제공하기 때문이다. 도시된 바와 같이, 화살표(122, 124)는 포트(120)를 이용하여 기판의 광학 검사가 수행될 수 있는 포인트를 지시한다. 화살표(122)는 로보트 블레이드가 회전되는 포인트를 지시하고, 화살표(124)는 로보트 블레이드(48)가 확장되거나 수축되는 포인트를 지시한다. OIS(150)가 전달 챔버(110)상에 위치하는 일 실시예는 도 6을 참조하여 하기에서 상세히 설명한다.

몇몇 실시예에서, OIS(150)는 기판이 동작중에 있는 처리 시스템(100)의 어떠한 위치에 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 팩토리 인터페이스(104)는 부가의 검사 사이트를 제공한다. 도시된 검사 사이트는 화살표(132, 134, 138)로 표시되어 있다. 화살표(132, 134, 136, 138)는 또한 기판 전송 경로를 지시한다. 화살표(136)는 팩토리 인터페이스(104)와 포드(105) 사이의 기판의 이동을 지시한다. 화살표(132, 138)는 팩토리 인터페이스(104)와 로드 록(106) 사이의 기판의 이동을 지시한다. 화살표(134)는 팩토리 인터페이스(104)내의, 특히 포드 로더들(108A 및 108B) 사이의 기판의 이동을 지시한다. OIS(150)는 제조 프로세스를 모니터링하기 위하여 각 전송 경로(132, 134, 138)를 따라서 위치될 수 있다. 그러나, 하기에서 설명하겠지만, 실시예에 있어서 검사되는 기판이 이동하지 않는 경우도 예상할 수 있다.

도 1b는 기판 검사 시스템의 하이 레벨 시스템 개요도를 도시한다. 일 실시예에서, 검사 시스템은 처리 시스템 제어기(102), 팩토리 인터페이스 제어기(159), 다수의 OIS(150) 및 검사 시스템(135)에 접속된 PMC(86)을 포함한다. PMC(86)는 OIS(150)의 처리 모니터링을 제어하는데 사용된다. 보조 사용자 인터페이스(152)는 조작자가 PMC(86)를 제어할 수 있게 하는 정지 전용 동작을 허용한다. 일 실시예에서, 인터페이스(152)는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphical User Interface; GUI)가 될 수 있다. 획득된 프로세스 모니터링 정보는 케이블(90)을 통해서 기판 제조 데이터 서버(162)로 전송될 수 있다.

예를 들면, 일 실시예에서, OIS(150)는 하나의 수신기 및 광 소스의 클러스터를 포함할 수 있다. 도 1c는 수신기(58)와 통신하는 광 신호 다중플렉서(141)에 접속된 섬유 광 케이블(143A-143H) 및 다수의 광 소스(56)를 도시한다. 광 케이블은 윈도우(120)를 통해서 반사 및/또는 산란된 광을 수집하도록 위치하며, 광 신호를 다중플렉서(141)로 전송한다. 다중플렉서(141)는 하나의 수신기가 다수의 검사 사이트를 효과적으로 모니터링할 수 있게 하는 다중플렉싱된 형태로 광 데이터를 스펙트럼 분석기(58)로 전송한다. 일 실시예에서, 수신기(58)는 분광계이다.

Ⅱ. 팩토리 인터페이스

도 1, 2, 4는 OIS(150)의 전송기 유니트 및 수신기 유니트가 화살표(132, 134, 136, 138)로 표시된 다양한 기판의 이동 경로를 따라서 FI(104)상에 또는 FI(104)내에 배치된 실시예를 도시하며, 다른 실시예들은 다른 장점을 가지도록 구현될 수 있다. 도 2는 포드 로더(108A 및 108B), OIS(150A), 장착 부재(160), 기판 정렬 검사기(168) 및 기판 홀더(162)를 구비하는 전송 지지 부재(166)를 포함하는 FI(104)를 도시한 것이다. FI는 프레임(218)을 더 포함한다. 장착 부재(160)는 당해 기술분야에 공지된 볼트, 클램프, 또는 다른 고정구 등과 같은 종래 수단에 의해서 프레임(218)에 고정된다.

도 2는 프로세스 화살표(134)를 따라서 기판 스캐닝을 위해 사용되는 OIS(150)의 일 실시예를 도시한다. 한 쌍의 광 소스(56A 및 56B) 및 수신기(58A)를 포함하는 OIS(150A)가 장착 부재(160)상에 배치된다. 광 소스(56A 및 56B)는 2개의 조명 각(angle)을 제공하기 위하여 서로 예정된 각을 이룬다. 도시된 바와 같이, 광 소스(56A)는 기판의 전면을 조명하고, 광 소스(56B)는 기판의 후면을 조명한다. 일 실시예에서, 광 소스(56A 및 56B) 사이의 각은 조명되는 중첩부분(이중으로 조명되는 부분)을 최소화하기 위하여 서로 직교한다. 비록 도시되지는 않았지만, 광 소스(56A 및 56B)는 각 광 소스에서 제공되는 광학 빔의 정밀도 및 조정을 위하여 빔 형상 광학장치(예, 렌즈 등)를 포함할 수 있다. 광 수신기(58)는 기판(37)의 표면으로부터 반사 및/또는 산란된 광을 수신하도록 위치한다. 광 수신기(58)는 수집되는 데이터에 따라서 선택된다. 도시된 실시예에서, 광 수신기(58)는 CCD 디바이스, 시간 지연 통합(time Delay Integration; TDI) 카메라, 포토-다중플라이어 튜브(Photo-Multiplier Tube; PMT), 분광계, OCR 카메라 등을 포함한다. 광 수신기(58)는 정보의 수집을 조력하는 광학장치를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 광 수신기(58A)는 검사 포인트로부터 수신기(58)로 수신된 광을 캡쳐(capture) 및 루팅하기 위하여 광 섬유 다발(bundle)을 포함한다.

동작동안, 기판(37)은 포드 로더(108A 및 108B)에 의해 FI 내 위치들 사이를 이동한다. 그리고, OIS(150A)는 하기에 설명되는 바와 같이 반사 및/또는 산란된 광이 처리를 위하여 광 수신기(58)에서 수신되도록 기판(37)을 스캐닝한다.

도시된 바와 같이, 기판(37)이 로드 록(106)과 기판 홀더(162) 사이를 이동할 때, 기판(37)은 스캐닝을 위하여 OIS(150A) 하부의 포드 로더(108A 또는 108B)에 의해 위치된다. 바람직하게도, 기판(37)은 정상적인 기판 처리공정동안 스캐닝된다. 예를 들면, 포드 로더(108A 및 108B) 사이의 정상적인 기판 교환동안, 기판(37)은 운송되는 상태로 OIS(150A)에 의해 스캐닝될 수 있다.

예를 들면, 기판이 포드 로더(108A)에서 포드 로더(108B)로 이동되는 것을 고려하자. 처음에는, 기판(37)이 포드 로더(108A)에서 수송되어 기판 홀더(162)에 위치한다. 기판 홀더(162)는 포드 로더들(108A 및 108B) 사이의 이동/교환을 용이하게 한다. 이러한 이동동안, 기판(37)은 전면 조명 광(56A)에 의해 스캐닝될 수 있다. 일 실시예에서, 기판은 전체 기판 스캔을 위하여 미드포인트(midpoint)를 넘어서 이동한다. 도 3a 내지 3c는 전면 조명 광(56A)에 의해 스캐닝될 때의 기판(37)의 이동을 도시한다. 도 3a는 기판 홀더(162)를 향해서 기판이 이동하기 시작한 직후의 포드 블레이드(48)를 도시하며, 기판(37)의 리딩 에지(leading edge)는 신호(54)의 경로내에 위치한다. 따라서, 빗금친 영역으로 표현된, 광 소스(56A)에 의해 형성되는 광 투영(53) 부분은 기판(37)의 리딩 에지를 차단(intercept)하는 것으로 도시되었다. 도 3b 내지 3c에 도시된 바와 같이 포드 블레이드(48)의 연속적인 이동동안, 광 투영(53)은 기판(37)의 상부 표면을 스캐닝한다. 반사 및/또는 산란된 광은 하기에 설명되는 바와 같이 처리를 위하여 수신기(58)에 의해 수신된다. 포드 로더(108B)는 기판(37)을 스캐닝하기 위하여 전술한 바와 동일한 프로세스를 사용할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 2개의 광 소스(56A 및 56B)에 의해 이용되는 이동을 위하여 하나의 포드 로더(108)가 사용되는 것을 고려할 수 있다. 예를 들면, 기판이 포드 로더(108A)에 의하여 기판 홀더(162)로 로딩될 때, OIS(150A)는 전면 조명 광 소스(56A) 및 수신기(58)를 이용하여 기판을 스캐닝할 수 있다. 기판이 포드 로더(108A)에 의하여 기판 홀더(162)로부터 인출되는 경우, 광 소스(56B)는 기판이 기판 홀더(162)로부터 인출될 때 기판 스캐닝을 위한 후면 조명을 제공하기 위하여 활성화된다. 수신기(58A)는 기판이 기판 홀더(162)상에 위치할 때 및 포드 로더(108A)로부터 인출될 때 기판으로부터 반사 및/또는 산란된 광을 수신한다.

도 4는 기판이 화살표(132, 138)로 도시된 전송 경로를 따라서 이동할 때 사용되는 OIS(150B)의 또 다른 실시예를 도시한다. OIS(150B)는 빔-형상 광학장치를 포함할 수 있는 단일 광 소스(56A) 및 광 수신기(58)를 포함한다. OIS(150C)는 장착 부재(160)상에 배치된다. 광 소스(56A)는 기판 조명을 제공하며, 빔-형상 광학장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기판(37)이 팩토리 인터페이스(104)에서 로드 록(106)을 이동함에 따라, 반사 및/또는 산란된 광이 수신기(58)에 의해 수신된다. 수신기(58)는 신호를 처리를 위한 PMC(86)로 전송한다.

도 5A 내지 5C는 OIS(150B)를 이용하는 스캔 시퀀스를 도시한다. 도 5는 로드 록(106)을 향해서 포드(108A)의 이동이 시작된 직후의 로드 블레이드(48)를 도시한 것으로, 기판의 리딩 에지는 신호(54)의 경로상에 위치한다. 따라서, 빗금친 부분으로 표현된 광 투영(53) 부분은 기판의 리딩 에지를 차단하는 것으로 도시되었다. 도 5b 내지 5c에 도시된 바와 같이 포드 블레이드(48)의 연속적인 이동동안, 광 투영(53)은 기판(37)의 상부 표면을 스캐닝한다. 반사 및/또는 산란된 광은 하기에 설명되는 바와 같이 처리를 위하여 수신기(58)에 의해 수신된다.

전술한 바와 같이, OIS(150)의 각 실시예에서의 수신기는 CCD 디바이스, 시간, 시간 지연 통합(TDI) 카메라, 포토-다중플라이어 튜브(PMT), 분광계, OCR 카메라 등 중에서 선택될 수 있다. 일반적으로, CCD, TDI, PMT 는 플레이크(flake)/입자 오염과 관련된 반사 부호 분석 및 분산을 위하여 기판에 대한 이미지 세기 분산을 수집하도록 구현된다. 분광계는 기판(37)의 표면으로부터 반사 및/또는 산란된 광 신호를 수집하고 신호의 색상 스펙트럼 성분을 나타내는 출력을 생성하도록 구현된다. OCR은 기판(37) 표면으로부터 반사/산란된 광을 수집하여 기판(37)의 상부 표면상에 위치되는 광 특성을 나타내는 출력을 생성한다. 어떠한 경우에도, 광학 디바이스가 효과적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 분광계의 경우, 수신된 광 신호는 수집 포인트로부터 광 섬유 다발을 통해서 분광계로 진행될 수 있다. 또한, 확산 렌즈가 광 섬유 다발에 결합되어 뷰 필드를 효과적으로 증가시키고 이미지의 평균 광 스펙트럼을 분광계로 전송할 수 있다.

대안적으로, OIS(150)의 수신기는 검출 디바이스의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 수신기의 일 실시예는 분광계 및 CCD 카메라를 포함한다. 이 경우, 분광계는 CCD 카메라에 인접하게 위치하여 2개의 장치가 기판의 동일한 뷰 필드를 공유하도록 배치될 수 있다. 상기 실시예는 데이터 획득 시간을 크게 증가시키지 않고 프로세스 모니터링을 할 수 있는 여러가지 방법을 제공한다. 도시된 프로세스 모니터링 방법은 하기에서 상세히 설명한다.

전송기(즉, 광 소스) 및 수신기의 관계는 단순히 도면에 의해서도 이해될 수 있을 것이다. 전술한 각 실시예에서, 전송기 및 수신기의 위치는 바뀔 수 있다. 예를 들면, 도 2와 관련하여, OIS(150A)는 한 쌍의 수신기(도 2에는 광 소스(56A 및 56B)가 도시되어 있다)를 포함할 수 있다. 광 소스는 수신기가 도시된 위치에 장착될 수 있다. 상기 실시예에서, 수신기는 광 소스의 하부에 위치하는 기판의 상부 표면과 관련하여 경사진 각도로 배치된다. 동작동안, 수신기는 기판(37)의 표면으로부터 반사 및/또는 산란된 광을 수신하도록 위치한다. 기판(37)이 포드 로더들(108A 및 108B) 사이로 이동함에 따라, 반사 및/또는 산란된 광이 처리를 위한 수신기에 의해 수신된다. 포드 로더들 사이의 기판의 이동은 도 3a 내지 3c에 도시된 것과 동일하다.

Ⅲ. 전달 챔버

도 6은 전달 챔버(42) 및 진공 챔버(44)를 포함하는 본 발명에 따른 처리 시스템(100)의 사시도이다(도 3a 내지 3c 참조). 전달 챔버(42) 및 진공 챔버(44)는 애퍼처(46)를 통해서 선택적으로 통신할 수 있으며, 애퍼처(46)는 슬릿 밸브 도어(slit valve door)(미도시)상에 위치하는 슬릿 밸브 도어 윈도우와 같은 종래 장치를 이용하여 밀봉될 수 있다. 애퍼처(46)는 기판이 통과할 수 있도록 크기가 형성된다. 로보트(50)은 전달 챔버(42)의 중심에 위치하고, 프로그-레그(frog-leg)형 링키지(linkage; 39)에 의해 로보트 허브(51)에 결합된 기판(37)을 홀딩하도록 구현된 블레이드(48)를 포함한다. 로보트(50)는 전송 평면을 따라서 블레이드(48)의 회전 이동 및 방사상 이동을 가능하게 하고, 이에 의해서 시스템내의 다양한 위치들 사이에서 기판의 이동을 가능하게 한다. 전달 챔버(42) 및 진공 챔버(44)는 바람직하게는 도 1a에 도시된 것과 같은 처리 시스템(100)의 부품이다. 따라서, 진공 챔버(44)는 프론트 엔드 환경 및 전달 챔버(42) 사이에 인터페이스 챔버를 제공하는 로드 록 챔버(106)가 될 수 있으며, 여기서 전달 챔버(42)는 다양한 주변 챔버와 통신할 수 있는 진공 환경을 제공한다. 대안적으로, 진공 챔버(44)는 도 12a 내지 12c와 관련하여 하기에서 설명될 실시예에 도시된 바와 같이 쿨다운(cooldown) 챔버 또는 배향 챔버 등과 같은 프로세스 챔버가 될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전송기 유니트(56) 및 수신기 유니트(58)는 전송챔버(42)의 리드(52)에 외부 장착된다. 일 실시예에서, 전송기 유니트(56)는 리드 소스(60) 및 빔-형상 광학장치(62)를 포함하고, 뷰 포트(64)를 통해서 전달 챔버(42)의 캐비티(cavity; 41)로 신호를 발생할 수 있도록 위치한다. 뷰 포트(64)는 리드(54)에 형성된 개구부(opening)를 포함하고, 광 소스(60)의 신호(54)를 투과시킬 수 있는 재료로 형성된 플레이트(66)로 밀봉된다. 일 실시예에서, 플레이트(66)는 Quartz Glass^TM 또는 광을 투과시킬 수 있는 유리, 투명 폴리머, GaAr 등의 에너지 투과성 매체를 포함한다.

동작동안, 신호(54)는 도 2에 도시된 X축에 평행하게 진행하여, 전달 챔버(42)의 캐비티(41)를 통해서 회전(또는 신호(54)에 대하여 이동)하는 기판(37)의 표면상으로 전송된다. 신호는 기판(37)에 조명되는 광 투영(54)을 정의한다. 하기에 상세히 설명되겠지만, 광 투영(53)의 스폿(spot) 크기는 빔 형상 광학장치(62) 및 광 소스(60)의 위치를 조정함으로써 기판 크기에 따라 변화될 수 있다.

일 실시예에서, 광 소스(60)는 예컨대 레이저와 같은 간섭성 광 소스, 비간섭성 광대역 스펙트럼 광 소스, 또는 적외선과 같은 비간섭성 협대역 스펙트럼 광 소스가 될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광 소스(60)는 라디오 주파수, 마이크로파 등과 같은 조명 신호를 포함한다. 일반적으로, 광 소스(60)는 산란 세기, 휘도, 비용 등에 따라서 선택된다. 레이저 소스가 사용되는 경우, 레이저 소스는 약 808nm에서 동작되는 것이 바람직하다. 그러나, 650nm 또는 680nm 파장을 갖는 다른 종류의 레이저 소스도 또한 사용될 수 있다.

일반적으로, 광 투영(53)의 스폿 크기는 실질적으로 빔 형상 광학장치(62) 및 기판 표면에 대한 전송기 유니트(56)의 위치에 의해서 결정된다. 빔 형상 광학장치(62)는 기판의 크기에 따라서 스폿 크기를 제공하도록 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 스폿은 광-라인(light-line)으로 집중된다. 라인의 폭은 광-라인을 가로지르는 블레이드 이동(예, 수직 이동)을 수용한다. 260mm 기판에 대하여, 예컨대 광 투영(53)의 스폿 크기는 기판의 상부 표면상에 약 1mm(폭) 및 약 기판 폭 260mm(길이, Y축)이다. 따라서, 동작동안, 260mm 기판의 전체 폭은 단일 스캔 이후에 신호(54)에 노출된다. 그러나, 다른 실시예에서는, 단지 기판의 일부만이 신호(54)에 노출된다. 입자 검사와 관련하여, 예를 들면, 플래이킹(flaking)(또한 챔버 일탈로 공지됨)과같은 돌발적 프로세스 챔버 오염의 일반적 원인은 기판의 처리 표면상에 정착될 수 있는 수 많은 입자를 제공한다. 비록 전체 기판을 검사하는 것이 바람직하지만, 성공적인 프로세스 검사는 종종 단지 오염된 부분만으로서 오염된 기판의 존재를 확인하는 것을 요구한다. 다른 기판 특성(예, 필름 두께, 엔드 포인트 확인 등)에 대한 프로세스 모니터링은 또한 제한된 표면 검사와 함께 수행될 수 있다.

수신기 유니트(58)는 리드(52)에 형성된 뷰 포인트(70)에 장착된 것으로 도시되었으며, 캐비티(41)를 통하여 이동하는 기판(37)을 향하는 신호 경로(61)를 정의한다. 수신기 유니트(58)는 신호(54)의 동작 파장에 따라서 선택된 재료에 의해 형성된 그리고 바람직하게는 뷰 포인트(64)내에 배치된 플레이트(66)와 동일한 재료에 의해 형성된 에너지 투과성 플레이트(72)상에 고정된다. 예를 들면, 신호 소스(60)가 약 808nm에서 동작하는 레이저 소스인 경우, 플레이트(66, 72)용 재료는 808nm 신호를 수용할 수 있도록 선택된다. 수신기 유니트(58)는 동작동안 기판(37)으로부터 신호(54)의 산란된 부분을 수신하도록 위치된다. 산란 및/또는 반사된 부분(74)은 기판(37)의 상부 표면에 대하여 다양한 각도로 배향된 다수의 화살표로 표현되고, 입자 오염과 같은 장애물의 존재 또는 기판(37)의 상부 표면상에 배치된 디바이스 패턴을 지시한다. 신호(54)의 반사된 부분(69)은 기판에 대하여 입사각(α)와 실질적으로 동일한 각으로 진행한다. 반사된 부분(69)은 기판(37)의 상부 표면을 차단할 때 실질적으로 방해받지 않는 신호(54) 부분을 나타낸다.

수신기 유니트(58)는 하나 이상의 렌즈 및 검출기(82)를 구비하는 광학 어셈블리(80)를 포함한다. 수신기 유니트(58)의 검출기(82)는 전하 결합형 디바이스(CCD) 라인 카메라를 포함하는 것이 바람직하다. CCD 라인 카메라는, 소스와 수신기 사이의 각도 관계가 전체 기판에 대하여 유지될 수 있어 일정하게 조명된 수신 환경을 생성할 수 있기 때문에 바람직한 검출기이다. 수신 환경의 동작에 있어 기판을 연속적으로 스캐닝하기 위해 CCD 카메라를 사용함으로써, 이미지가 형성된다. 그러나, CCD 검출기도 바람직하지만, 시간 지연 통합형(TDI) 카메라 또 는 포토-다중플라이어 튜브(PMT) 등의 다른 카메라도 본 발명에 효과적으로 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 수신기 유니트(58)는 하나 이상의 분광계 및 OCR 수신기로부터 선택된다.

전송기 유니트(56) 및 수신기 유니트(58)를 위치시키는 것에 대한 전술한 설명은 단지 예시적인 것으로 다른 실시예들도 가능하다. 예를 들면, 도 6은 전달 챔버(42)의 캐비티(41) 외부에 배치된 전송기 유니트(56) 및 수신기 유니트(58)를 도시하고 있지만, 다른 실시예에서는 전송기 유니트(56) 및 수신기 유니트(58)가 진공 조건하에서 캐비티(41) 내부에 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 미러(mirror) 표면이 캐비티(41)내에 구비되어 보다 정확한 각을 얻을 수 있다.

도 6에 도시된 실시예의 동작은 도 7a 내지 7c에 의해 설명될 수 있는데, 상기 도 7a 내지 7c는 전달 챔버(42)를 통한 회전동안 다양한 위치에서 블레이드(48) 및 기판(37)을 도시하는 처리 시스템(100)의 평면도이다. 도 3a는 시계방향 회전을 시작한 직후의 블레이드(48)를 도시한 것으로, 기판(37)의 리딩 에지(92)는 신호(54)의 경로상에 위치한다. 따라서, 빗금친 영역으로 표현된 광 투영(54) 부분은 기판(37)의 리딩 에지(92)를 차단하는 것으로 도시되었다. 도 3b 내지 3c에 도시된 바와 같이 블레이드(48)의 연속적 회전동안, 광 투영(53)은 기판(37)의 상부 표면을 스캐닝한다. 광 투영(54)은 기판(37)의 장애물(obstruction; 75)을 조명하고, 이는 신호(54)의 반사 및/또는 산란을 야기한다. 비록 장애물(75)은 마이크로미터 범위지만, 선명함을 위하여 과장되게 도시하였다. 장애물(75)은 프로세스 챔버 플레이크(flake), 표면 결함(부식, 디싱(dishing) 등), 또는 의도된 디바이스 특성 등이 될 수 있다. 신호(54)의 산란 및/또는 반사된 부분(74)은 수신기 유니트(58)에 의해 수집된다. 검출기(82)가 CCD인 경우, 산란 및/또는 반사된 부분(74)은 수신기 광학장치(80)에 의해 포커싱되어, CCD의 엘리먼트상으로 이미징되고, 전기적 신호로 변환되어, 처리를 위한 PMC(86)로 전송된다.

전술한 시퀀스는 기판(37)이 처리 챔버내에서 처리 사이클을 진행하기 이전 및/또는 이후에 수행될 수 있다. 예를 들면,도 3a 내지 3c는 로드 록 챔버로부터 프로세스 검사 루트(122, 124)를 따라서 처리 챔버로 전송되는 기판을 도시한다. 대안적으로, 도 7a 내지 7c는 쿨다운 챔버로 전송되거나 또는 처리 이후에 로드 록 챔버(106)로 다시 복귀되는 처리된 기판을 도시할 수도 있다.

또 다른 실시예에서, 검사 루트(124)를 따라서 처리 챔버, 서비스 챔버 또는 로드 록에 대한 로보트(50)의 수축 또는 확장동안 프로세스 검사는 수행된다. 도 8a 내지 8c는 이러한 프로세스 검사 실시예의 동작을 도시한다. 도 8a 내지 8c는 챔버(44)로부터 전달 챔버(42)를 통한 선형 이동동안 다양한 위치에서 블레이드(48) 및 기판(37)을 도시하는 처리 시스템(100)의 평면도이다.

도 8a 내지 8c는 전달 챔버(42)로부터 애퍼처(46)를 통해서 챔버(44)로 블레이드(48)의 확장동안 처리 시스템(100)상에 배치된 블레이드(48) 및 기판(37)을 도시하는 처리 시스템(100)의 평면도이다. 챔버(44)는 예컨대 프로세스 챔버, 쿨다운 챔버, 계측(metrology) 챔버, 또는 기판 배향 챔버 등 어떤 형태의 챔버가 될 수 있다. 도 8a에서, 블레이드(48)는 진공 챔버(44)로부터 전달 챔버(420로 선형 이동을 시작한 직후의 상태이며, 기판(37)의 리딩 에지(92)는 신호(54)의 경로상에 위치한다. 따라서, 빗금친 영역으로 표현된 광 투영(53) 부분은 기판(37)의 리딩 에지(92)를 차단하는 것으로 도시되었다.

기판의 노출된 표면 영역을 최대화하기 위하여, 기판(37)이 애퍼처(46)에서 챔버(42)에 존재할 때 신호(54)는 바람직하게도 기판(37)을 차단한다. 이러한 위치설정은 블레이드(48)의 완전한 수축후에 실질적으로 기판의 전체 상부 표면의 노출을 보장하고, 이에 의해서 신호(54)에 의해 스캐닝되는 기판(37)의 최대 영역을 최대화한다. 도 8b 내지 8c에 도시된 바와 같이, 블레이드(48)의 연속적인 선형 이동동안 광 투영(53)은 기판(37)의 상부 표면을 스캐닝한다.

도 4, 7a-7c, 및 8a-8c에 도시된 실시예는 단지 도시를 위한 것이다. 대안적인 실시예에서, 한 쌍의 전송기 유니트(56) 및 수신기 유니트(58)는 각각 선형 이동 및 회전 이동동안 기판을 모니터링하깅 위하여 조합되어 사용될 수 있다. 이러한 배치는 검사의 정확성을 개선한다. 당업자는 다른 실시예가 가능하다는 것을 인식할 것이다. 또한, 기판의 단일 표면 스캐닝은 본 발명에 따른 처리 모니터링 방법을 수행하는데 높은 정확성을 제공하지만, 처리 모니터링을 개선하기 위하여 추가의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 로보트 블레이드(48)가 진동되거나, 오실레이팅되거나, 또는 다시 위치설정되어, 주어진 차단이 보조의 고해상도 카메라 또는 엘리먼트의 어레이내의 CCD 검출기 엘리먼트의 뷰 필드로 이동될 수 있다. 또한, 포커스, 뷰 필드 등이 뷰 차단을 개선하기 위하여 자동적으로 변화되는 경우 다중-모드 카메라가 사용될 수 있다. 로보트를 이용하는 다중 검출기 엘리먼트를 보간(interpolating)함으로써 다양한 모니터링 방법을 수행하기 위한 추가의 해상도를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, OIS(150)는 우선 전달 챔버(110)로부터 그레이-필드 구현체내의 반사된 광(산란된 광에 대응됨)을 수신하도록 구현된다. 상기 실시예는 도 9 및 도 10에 도시되어 있다. 도 9 및 도 10은 처리 시스템(100) 특히 프로세스 챔버(114) 및 전달 챔버(110)의 부분 단면도를 도시한다. 로보트(113)은 기판(37)을 전송하고, 프로세스 챔버(114)의 엔트리에 인접하게 위치한다. 도 9의 수신기 유니트(58C) 및 전송기 유니트(56)는 부재(176)에 장착되고, 기판(37)의 뷰 필드를 갖는 뷰 포트(120)에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 도 10의 수신기 유니트(58D) 및 전송기 유니트(56)는 부재(176)에 장착되고, 기판(37)의 뷰 필드를 갖는 뷰 포트(120)에 배치된다. 수신기 유니트(58C 또는 58D)는 바람직하게도 스펙트럼 데이터를 수신할 수 있는 어떠한 디바이스이다.

도시되 바와 같이 기판(37)이 OIS(150C) 아래에 위치할 때, 전송기 유니트(56)로부터 발산된 광은 기판(37)의 상부 표면으로부터 반사 및/또는 산란된다. 도 10에 도시된 바와 같이 기판(37)이 OIS(150D) 아래에 위치할 때, 전송기 유니트(56)로부터 발산된 광은 기판(37)의 상부 표면으로부터 반사 및/또는 산란된다. 몇몇 실시예에서, 기판(37)은 전술한 방법으로 조명 소스(56)에 의해 스캐닝된다. 다른 경우에 있어서, 기판의 전체 또는 실질적으로 전체부분이 광대역 플래시 디바이스 또는 이와 유사한 장치로 조명된다. 어떠한 경우에는, 반사된 부분은 도 9의 수신기 유니트(58C) 또는 도 10의 수신기 유니트(58D)에 의해 수집되며, 처리를 위하여 PMC(86)로 전송된다. 특히, 수집된 정보는 기판(37)의 스펙트럼 특성을 식별하기 위하여 처리된다. 스펙트럼 분석에 대한 상세한 설명은 하기에 기술한다.

일 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 수신기 유니트는 들어오는 에너지/신호를 수신하고 에너지 성분을 결정하기 위하여 스펙트럼 성분의 분포 및 세기를 출력하도록 설계된 분광계(58C)가 될 수 있다. 분광계(58C)는 광 섬유 케이블 및/또는 피시-아이 및/또는 확산 렌즈 등과 같은 광학 어셈블리(170)를 통해서 뷰 포트(66)에 결합된 뷰에 결하되어, 분광계(58C)가 전체 및/또는 일부로서 기판(37)을 관찰할 수 있도록 신호를 포커싱, 형상화 및 제어한다.

또 다른 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 도 10에 도시된 수신기 유니트(58)는 OCR 카메라(58D)를 포함한다. OCR 카메라(58D)는 식별을 위해 기판(37)의 상부 표면상에 배치된 문자 이미지를 캡쳐하도록 구성된다. 문자는 바 코드 및 다른 심볼 식별 마킹을 포함할 수 있다는 것이 예상된다. 상기 장치는 상기에서 논의되었고 상세한 논의는 필요하지 않다.

도 6, 7A-C, 8A-C, 9 및 10은 실시예를 도시하고 여기서 전송기 유니트(56) 및 수신기 유니트(58)는 전달 챔버상 또는 상기 챔버 내부에 배치되고, 다른 실시예는 이익을 위하여 사용된다. 일반적으로, 전송기 유니트(56) 및 수신기 유니트(58)는 처리 시스템(100)상 임의의 지점에 배치될 수 있고 여기서 신호(54)는 이동중인, 또는 정지된 기판의 상부 표면상으로 배향되고 산란되고 및/또는 반사된 신호(74)는 수신기 유니트(58)에 의해 검출될 수 있다. 다중 전송기/수신기는 시스템 전역에 배치될 수 있다.

Ⅳ. 리드 어셈블리

도 11 및 도 12A-C는 OIS(150)의 일실시예를 도시하는 리드 어셈블리(1100)를 도시한다. 리드(1100)는 처리 챔버 또는 서비스 챔버(또는 상기 챔버의 일부)상에 배치된다. 리드 어셈블리(1100)는 OIS의 일부로서 동작하는 다양한 장치 및 피쳐를 포함한다. 리드 어셈블리(1100)는 일반적으로 내부에 몸체 형성 3부분(1110, 1112, 1114)을 포함한다. 일실시예에서, 제 1 부분(1110)은 챔버내로부터의 광학 입력을 수신하기 위하여 전하 결합 장치(CCD) 같은 수신기 유니트 또는 카메라(116)에 시선을 제공한다. 제 2 및 제 3 부분(1112 및 1114)은 리드(1100)내에 형성되어, 하나 이상의 유니트 또는 광 소스(1118, 1112)가 각각의 부분을 통하여 챔버에 결합되도록 하고 또한 광 소스(1118 및 1120)에 광 트랩(즉, 기판 표면으로부터 반사되고 및/또는 산란된 광의 존재)을 제공한다. 일실시예에서, 광 소스(1118 및 1120)는 수평 광선을 형성하기 위하여 구성된 결합된 섬유 광 번들 및 광 소스이다. 카메라(1116) 및 광 소스(1118, 1120)는 브랙킷(1152, 1153, 1154)을 장착함으로써 챔버에 각각 고정된다. 일실시예에서, 광 소스(1118 및 1120)는 400 nm 내지 750 nm 범위에서 동작할 수 있는 할로겐 광 소스 또는 다른 광 소스일 수 있다. 각각의 부분(1110, 1112 및 1114)은 리드 어셈블리가 배치된 광 내부의 진공 절연을 제공하기 위해 내부에 배치된 에너지 투영 윈도우(1122, 1124 및 1126)를 가진다. 도시된 특정 실시예에서, 리드 어셈블리(1100)는 각각 윈도우(1124 및 1126) 및 광 소스(1118 및 1120) 사이에 배치된 광학 어셈블리(1121 및 1123)를 포함한다. 광학 어셈블리(1121, 1123)는 필터, 확산기, 렌즈 등의 임의의 결합을 포함할 수 있다.

윈도우(1122, 1124 및 1126) 및 CCD 또는 카메라(1116) 및 광 소스(1118, 1120)를 장착한 리드 어셈블리(1100)는 가스 제거 및 진공 환경의 다공성 요구에 부합하는 알루미늄 또는 다른 기계구성으로 이루어진다. 리드 어셈블리(1100)내의 각각의 표면은 바람직하게 목표된 표면 반사도를 제공하기 위하여 바람직하게 가공되거나 폴리싱된다. 일실시예는 리드 어셈블리(1100)가 적당한 거칠기 또는 폴리싱을 가지는 표면(1130)을 포함하는 금속 재료로 만들어지도록 한다. 광 소스(1118 및 1120) 및 CCD(1116)에 대한 각각의 포트에서, 표면은 폴리싱된다. 예를들어, CCD 포트(1110)의 표면은 32RA에서 끝나고, 제 1 광 소스 포트(1114)의 표면은 16RA에서 끝나고 제 2 광 소스 포트(1112)의 표면은 8RA에서 끝난다. 상기 표면들은 챔버의 광학 환경으로 제 2 광을 다시 산란하는 것을 최소화시키는 표면 평탄도(smoothness)로 마무리될 수 있다.

고반사 표면은 반사된 광이 윈도우(1126 및/또는 1124)를 통하여 챔버밖으로 효과적으로 배향되도록 폴리싱된다.

도 12A-C는 쿨다운(cooldown) 챔버 같은 처리 챔버(1101)의 상단부에 배치된 리드 어셈블리(1100)의 단면도를 도시한다. 챔버(1101)는 측벽(1102) 및 하부(1104)를 가진 챔버를 포함한다. 지지 부재(1106)는 챔버(1101)로 도입된 기판(37)을 수용 및 지지하기 위하여 챔버의 하부를 관통하여 배치될 수 있다. 지지 부재(1106)는 유채 채널 및 냉각 유체 소스 같은 냉각 시스템을 포함하여 예를들어 기판을 냉각한다. 위에 장착된 OIS 150E를 가진 리드 어셈블리(1100)는 챔버의 상부 표면에 배치되어 밀봉을 형성한다.

CCD(1116)에 대한 포트(1110)는 기판(37)이 챔버(1101)(즉, 기판 전달 경로)로 도입되는 수평 라인에 대해 제 1 각도(θ₁)로 배치된다. 이 각도는 기판(37)이 로보트 블레이드(48)상에서 챔버(1101)로 진입할때 제 1 카메라(1116)가 기판(37)에 대한 시선을 가지도록 한다. 광 소스(1118, 1120)에 대한 포트(1110, 1112 및 1114) 각각은 제 1 광 소스(1118)가 기판의 전면 조명을 제공하고 제 2 광 소스(1120)가 CCD(1116)에 관련하여 챔버(1101) 내부로 도입되는 기판(37)의 역 조명을 제공하는 각도로 배치된다. 전면 및 역 조명은 챔버(1101)로부터 동시에 또는 각각 도입 또는 제거할수있게 한다. 예를들어 하나는 도입하고, 다른 하나는 제거할 수 있게 한다. 제 1 광 소스(1118)를 위해 제공된 포트(1112)는 포트(1110) 및 카메라(1116)의 각(θ₁)에서 오프셋된 제 2 각도(θ₂)로 배치된다. 제 2 광 소스(1120)(즉, 후면 조명광 소스 1120)에 대한 포트(1114)는 제 1 및 제 2 각도((θ₁,θ₂) 양쪽으로부터 오프셋된 기판의 전달 평면에 관련하여 제 3 각도(θ₃)로 배치된다. 단일 반사 표면(1128)은 포트(1114)중 하나의 벽상에 배치되어 기판(37)상에 요구된 입사광을 제공하면서 제 2 광 소스(1120)가 기판(37)에 대해 가파른 입사각으로 배치되도록 한다. 도 12A에 도시된 바와같이, 기판(37)에 관련하여 광 소스(1120)에 의해 방사된 광 빔의 입사각은 θ₁이다.

몇몇 실시예에서, 카메라(1116) 및 광 소스(1118, 1120)의 방향은 자동(수동과 반대)적으로 조절될 수 있다. 예를들어, 비록 도시되지는 않았지만, 제어 시스템에 결합된 서보 또는 유사한 액츄에이터는 다양한 구성요소를 이동시키고 구멍 크기를 조절하고 원격 위치로부터 포커스하기 위하여 사용될 수 있다. 일실시예에서, 두개의 카메라(1116)는 나란히 장착되어 기판의 시야를 향상시키고 직렬로 사용되면 이미지의 해상도를 증가시킬 수 있다.

제 1 및 제 2 광 소스(1118, 1120)에 대한 각각의 포트(1112 및 1114)는 다른 광 소스에 대한 광 트랩으로서 작동하도록 배치된다. 즉, 제 2 광(1120) 소스에 대한 포트(1114)는 기판 표면에서 반사되고 및/또는 산란된 광 소스(1118)로부터의 광에 대한 광 트랩으로서 작동한다. 유사하게, 제 1 광 소스(1118)에 대한 포트(1112)는 제 2 광 소스(1120)로부터 반사된 광에 대한 광 트랩으로서 작동한다. 광 소스 포트(1126)에 인접한 리드(1130)의 폴리싱 표면은 CCD(1116) 시선내에서 광의 역 산란을 최소화함으로써 광 트랩으로서 효과적으로 작동할 수 있다. 광 소스 포트(1126)에 인접한 리드(1130)의 내부 표면은 주축상에서 카메라쪽으로 역광의 산란을 최소화하기 위하여 폴리싱될 수 있다.

CCD(1116) 및 광 소스(1118 및 1120)에 대한 각각의 포트(1112, 1114 및 1110)는 편광기, 컬러 스펙트럼 필터 및 다른 대역폭 선택 매체 같은 광학 필터를 포함할 수 있다. 필터들은 포트(1112, 1114 및 1110)내의 각각의 개구부에 배치된 윈도우(1126, 1122 및 1124)의 대기측상에 배치될 수 있다. 필터는 윈도우(1122, 1124 및 1126)내에 또는 일체형으로 배치될 수 있다.

필터는 기판(37)상 패턴화 배경 및 기판상 장애물 사이의 콘트래스트를 증가시키고 부적당하게 포커스된 보다 긴 파장의 광을 거절하거나, 광의 반사 성분을 감소시키고 산란 성분을 증가시킴으로써 광의 품질 저하를 최소화하기 위하여 사용된다. 예를들어, 일실시예에서, 컬러 스펙트럼 필터는 장애물과 관련된 이미지 수집 에너지(즉, 신호 에너지)를 강화 또는 선택하기 위하여 사용될 수 있다. 만약 포토레지스트 같은 기판상 재료는 청색이고 장애물은 적색이고, 적색 스펙트럼 필터는 포토레지스트와 관련된 파장 세기를 최소화하고 장애물과 관련된 파장을 강화시키도록 소스 및 카메라상에서 사용될 수 있다.

선형 편광 필터는 수신된 광의 반사 및 산락 성분을 식별하기 위하여 사용된다. 예를들어, 두개의 선형 편광 필터를 통하여 살펴본 패턴은 그것들이 서로에 대해 90˚이어서 주로 광의 산란 성분에 대한 필터링을 제공한다. 산란 성분의 변화는 기판 구조 패턴 및/또는 오염의 변화를 나타낸다. 필터는 다수의 목적을 위하여 광학 인식(즉, OCR)을 강화시키기 위해 사용된다. 예를들어, 하나의 필터는 입자 검출을 강화하기 위해 사용될수있지만 다른 필터는 기판 식별 문자 같은 문자 인식을 강화하기 위하여 사용될 수 있다. 일실시예에서, 광 소스(1118, 1120) 및 수신기 CCD(1116)는 다수의 다른 필터를 포함하여 처리 검사를 강화시키기 위해 다수의 기판 스캔에 대해 다른 이미지를 제공한다. 다른 실시예에서 필터(도시되지 않음)는 CCD(1116) 및 포트(1124) 사이에 장착되어 다양한 필터가 CCD(1116) 동작에 무관하게 인스톨되게 한다.

도 12A-C에 도시된 바와같이, 전면 조명을 위한 제 1 광 소스(1118)는 CCD(1116)의 시선으로부터 벗어난 각도로 배향된다. 기판(37)상 광 소스(1118)의 입사각은 결정되므로, 광 소스(1118)로부터의 반사는 제 2 광 소스(1120)에 대한 포트(1114)에 의해 형성된 광 트랩 소스 내부로 향한다. 결과적으로, CCD(1116)는 조명으로부터 기판(37) 표면상 장애물에 의해 다시 반사되고 및/또는 산란된 광만을 수집한다. 나머지 반사된 광은 광 트랩(1112 및 1114)를 통하여 흡수되거나 루팅되거나, 표면(1130)에서 반사될 것이다.

제 2 광 소스(1120)는 CCD(1116)쪽으로의 각도로 광을 투사하기 위하여 배치된다. 기판(1108)을 이 각도로 조명함으로써, 후면 조명은 제공된다. 도 12A-C에 도시된 바와같이, 제 2 광 소스(1120)는 광 소스(1120)이 투사되는 방향에 대해 반대 각도로 배치된다. 제 1 광 소스(1118)는 단일 포트(1114)의 내부 표면(1128)상에 도달하고 목표된 각도로 기판(37)위로 반사된다. 제 2 광 소스(1120)의 수직 투사를 따라 반사된 광은 제 1 광 소스 포트(1112)에 의해 형성된 광 트랩쪽으로 반사된다. 기판(37)의 표면상에서 불규칙하게 반사된 광은 아마도 CCD(1116)의 시선을 따라 반사된다.

도 12A-C는 제 1 및 제 2 광 소스(1118 및 1120) 양쪽을 도시한다. 그러나, 단일 광 소스, 즉 제 1 광 소스(1120) 또는 제 2 광 소스(1118)는 특정 처리 및 기판 문자으 필요성에 따라 바람직하게 사용될 수 있다. 예를들어, 부드러운 기판의 검출은 단일 광 소스로부터 조명을 요구한다. 대조하여, 패턴화된 기판은 두개의 광 소스 및 편광기를 사용함으로써 가장 잘 검사될 수 있다. 두개의 광 소스를 가진 실시예가 전방 및 후방 조명 양쪽을 사용하여 생성된 이미지들 사이의 콘트래스트를 제공함으로써 바람직하게 사용될 수 있다는 것이 믿어진다. 검출 시스템에 의한 수신 및 해석을 요구하는 정보는 카메라 또는 CCD의 시선을 따라 반사될 것이므로 특정 처리에 충분한 결정을 제공하기 위한 충분한 정보를 제공한다. 게다가, 스캔은 광 소스(1118 및 1120)중 하나를 사용하여 챔버로 기판(37)의 삽입중 행해질수있고 다른 스캔은 기판(37)이 챔버(1101)로부터 제거될때 이루어져서, 모니터링을 위한 동일 기판(37)의 두개의 다른 뷰를 제공한다.

함께 사용하여, 도 12A-C에 도시된 챔버(1101)쪽으로 연장하는 블레이드(48)의 3개의 위치는 스캐닝을 도시하고 이에 따라 기판(1108)의 상부 표면은 스캔된다. 동작시, 수신기 유니트(1116)(예를들어, OCR 카메라)에 의해 수집된 광학 정보는 입자, 결함, 표면 손상, 패턴, 식별 정보(예를들어, 영숫자문자) 같은 기판(37)의 특성을 분석하기 위해 사용된다. 상기 정보를 처리하는 방법은 하기될 것이다.

다른 실시예에서, 리드 어셈블리(1100)는 분광계(1150)를 포함한다. 따라서, 도 12A-C는 장착 부재(1152)상 광 소스(1120)에 인접하게 배치된 분광계(1150)를 도시한다. 분광계(1150)는 섬유 광학 케이블(1155)을 통한 윈도우(1126)에 결합된다. 섬유 광학 케이블 센터는 센터 밖에 배치되지만, 광 소스(1120 및/또는 1118) 어느 하나로부터 반사된 광의 주축에 인접하다. 이 구성에서, 섬유 광학 케이블(1155)은 다른 기판 검사를 위해 사용된 광대역 광 소스의 대부분을 캡쳐한다. 분광계가 배치되어 섬유 광학 케이블을 통해 임의의 윈도우(1122, 1124, 1126)에 결합되는 것이 고려된다.

Ⅴ. 스캐너

도 13A-C는 쿨다운 챔버 같은 처리 챔버(114)에 대해 OIS(150)의 일실시예를 도시하는 리드 어셈블리(1300)의 단면도이다. 챔버(114)는 측벽(1302) 및 하부(1304)를 가진 챔버 몸체를 일반적으로 포함한다. 지지 부재(1306)는 챔버(114)에 도입된 기판(37)을 수신 및 지원하기 위하여 챔버의 하부를 통해 배치될 수 있다. 지지 부재(1306)는 유체 채널 및 냉각 유체 소스 같은 냉각 시스템을 포함하여, 예를들어 기판을 냉각한다.

수신기(58), 전송기(56) 및 접속 부재(1308)을 포함하는 OIS(150F)는 챔버 벽의 상부 표면에 밀봉 가능하게 제공된다. 리드 어셈블리는 그 내부에 하나의 포트(1310)를 형성하는 몸체를 포함하여 수신기(58) 및 전송기(56)에 대한 시선을 제공한다. 일실시예에서, 포트(1310)는 에너지 전달 매체(1312)로 밀봉되어 전송기(56)로부터 신호 전송(54)을 허용한다.

수신기(58) 및 전송기(56)는 스캔 어셈블리(1325)를 형성하는 접속 부재(1308)를 통해 서로 결합된다. 바람직하게, 전송기(56) 및 수신기(58)는 반사된 및/또는 산란된 광(1307)이 광 필드 조명의 다크 필드 조명을 강조하기 위하여 수신기(58)로 진입하도록 각을 이룬다. 스캔 어셈블리(1325)는 모터(도시되지 않음)를 포함하고 로드 어셈블리(1318)상에서 리드 어셈블리(1300)의 길이 및 폭을 따라 횡단하도록 제공된다. 바람직하게, 로드 어셈블리(1308)는 지지 부재(1308)가 기판(37)을 완전히 횡단하도록 한다.

도 13A-C는 처리 검사 실시예의 동작을 도시한다. 도 13A-C는 처리 챔버(114)를 따라 이동 동안 다양한 위치에서 스캔 어셈블리(1325)를 도시하는 챔 버(114)의 측면도이다.

도 13A는 처리 챔버(114)에서 그 위에 배치된 지지 부재(1308) 및 기판(37)을 도시하는 어셈블리(1300)의 측면도이다. 도 13A는 기판(37)의 리딩(leading) 에지(92)가 신호(54)의 경로내에 있도록 초기 선형 운동후 즉각적으로 스캔 어셈블리(1325)를 도시한다.

처리 챔버(114)는 예를들어 쿨다운 챔버 또는 기판 배향 챔버 같은 임의의 타입 챔버일수있다. 게다가, OIS 150F는 툴(100)상 임의의 위치에 또는 처리 모니터링을 위해 전용 검사/계측 챔버내에 배치될 수 있다.

스캔 어셈블리(1325)는 챔버(114)의 한측면으로부터 대향 측면으로 계속 이동한다. 해상도를 강화시키기 위해 일련의 스캔은 기판의 새로운 영역으로 단계핑하는 OIS 150F로 수행될 수 있다. 따라서, 신호(54)는 기판(37)을 가로질러 이동되어, 기판(37)의 상부 표면을 신호(54)에 노출시킨다. 기판(37)의 상부 표면상에 배치된 기판 장애물(입자, 패턴, 디싱 등)은 신호(54)가 화살표(74)에 의해 도시된 바와같이 산란 및/또는 반사되게 한다. 신호(54)의 산란된 부분(74)은 수신기 유니트(58)에 의해 수집되어 전기 신호로 전환된후 처리를 위해 PMC(86)로 전송된다. 도 13B-C는 기판(37)의 상부 표면상 신호(54)에 의해 도시된 스캔 어셈블리(1325)의 게속된 선형 운동을 도시한다.

도 11 및 13에 도시된 실시예가 처리 챔버(114)를 참조하여 기술되었지만, 실시예는 전달 챔버(110), 로드 록 인터페이스 및/또는 팩토리 인터페이스(104) 같은 도구의 다른 영역에 사용될 수 있다. 이들 위치는 시스템 산출량에 대한 손실없이 기판이 처리 전후 양쪽에서 검사될수있도록 한다.

Ⅵ. 기판 정렬 및 검출

기판상 결함 위치 결정은 기판 또는 블레이드상 특정 피쳐를 식별함으로써 이루어질수있다. 예를들어, 일실시예에서, PMC(86)는 수신기 유니트의 뷰 필드에 먼저 진입하는 기판 곡선부인 리딩 에지, 및 기판의 선형 또는 회전 운동동안 수신기 유니트에 의해 검출될 최종 곡선부인 래깅(lagging) 에지를 검출하도록 프로그램될 수 있다. 기판 에지는 기준 포인트를 제공할수있고, 따라서 CCD 검출기 엘리먼트의 획득율 및 뷰필드가 공지되기 때문에 두개의 좌표중 하나, 즉 X 및 Y를 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 획득율은 CCD 검출기의 뷰 필드에서 기판의 이동 동안 이미지 생성시 카메라의 라인 획득 주파수라 한다. 바람직하게, 연속적인 이미지는 기판의 오버래핑 또는 미싱 부분이 유발되지 않도록 생성된다. 따라서, CCD 검출기의 처리된 출력은 전체 기판 표면의 "포토그래프"이다. 결함/장애물 부분은 CCD 검출기의 검출기 어레를 사용하여 결정될 수 있다.

도 14는 기판을 검출하는 두개 이상의 센서를 포함하는 기판 검출 시스템(1400)을 도시한다. 일실시예에서, 검출 시스템은 제 1 센서(1410A) 및 제 2 센서(1410B)를 포함한다. 센서는 센서(14010A-B)를 가로질러 이동할때 블레이드(48)의 에지 및 기판을 검출한다.

검출기의 동작은 도 14에 도시된다. 도 14는 센서(1410A-B)쪽 이동시 블레이드(48)에 의해 지지된 기판(37)을 도시한다. 기판이 센서(1410A-B)의 신호 광학 경로로 이동될때, 파형 출력은 변화한다. 출력시 결과적인 변화는 존재, 위치, 및 기판 속도를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 검출기 출력은 포지티브 검출 기준 같은 하이 논리 나타내는 전기 신호이다.

A 위치에서 출력 신호는 T=t₁에서 로우에서 하이로 진행하여, 기판이 막 검출된 것을 도시한다. 1410A의 출력 신호는 블레이드가 센서(1410A)에 의해 검출될때 T=t₁에서 하이를 도시한다. 위치 B는 센서(1410A)의 전면에서 가로지르는 블레이드(48)의 에지를 도시하고, T=t₂에서 파형은 하이를 도시한다. 센서(1410B)에 대한 출력은 블레이드(48)가 검출기(1410B)에 의해 아직 검출되지 않은 것을 나타내는 로우이다. 위치 C 및 E는 센서(1410B)의 전면에서 가로지르고 상기 센서쪽으로 이동하는 블레이드(48)의 에지를 도시한다. 파형은 T=t₃에서 블레이드 에지가 센서(1410B)에 의해 검출되었다는 것을 나타내는 신호인 하이로 진행한다는 것을 도시한다.

T=t₂ 및 T=t₄에서, 블레이드는 검출기를 완전히 횡단하였고 기판은 감지된다. 기판이 편평하지 않은 반사 표면을 가지기 때문에 잘못된 트리거는 영역(1430A 및 1430B)에 의해 도시될 수 있다. t_1, t₂, t₃ 및 t₄에서 영역(1430A-B)은 영역들을 신경쓰지 않는다. 이들 잠재적인 결함 신호의 식별은 블레이드 에지 속도, 폭, 센서 간격 및 각도에 대해 유일한 시간 간격을 비교 및 확인하여 이루어진다.

기판의 이동 방향은 센서(1410A 또는 1410B)가 먼저 기판을 검출하는 처리에 의해 달성될 수 있다. 속도는 두개의 센서 사이의 거리 및 총 시간을 나눔으로써 결정된다.

Ⅶ 장치 논의의 결론

상기 실시예는 검출 장치 및 처리 시스템에 대한 인시튜 및 비행중(on-the-fly)의 기판에 대한 모니터링 방법을 제공한다. 인시튜시, 비행중 검사는 종래에 일상적으로 사용된 바와같은 전용 작동 메카니즘을 포함하는 종래 정지 전용 검사 플랫폼에 대한 필요성을 최소화한다. 다른 실시예에서, 검사는 쿨다운 챔버에서와 같인 기판이 정지하는 동안 수행된다. 게다가, 본 발명의 실시예는 다단계가 아닌 검사 시스템을 제공하여 로보트(113)(도 1A에 도시됨) 같은 임의의 종래 처리 시스템에 포함되는 구성요소를 바람직하게 사용한다. 임의의 경우, 처리 모니터링은 각각의 정지 전용 검사 플랫폼으로 기판을 전달하지 않고 정상 및 필요한 동작 시퀀스 동안 처리 시스템의 다양한 위치에서 수행되어, 작업 처리량의 손실을 최소화한다. 결과적으로, 처리 시스템을 통하여 이동하는 각각의 기판은 검사될수있고, 따라서 종래 기술 시스템 및 처리에 비해 개선된다. 여기서 단지 주기적인 샘플링만이 작업 처리량에 대한 네가티브 효과로 인해 가능한다.

제조시, 본 발명의 실시예는 생산이 중지되고 특정 기판이 오염, 결함 관련 처리 또는 루팅 에러에 대해 보다 주의깊게 검사되어야 하는지를 결정하기 위한 실행 가능한 수단을 제공한다. 따라서, 선택된 기판만이 부가적인 검사를 가져야할 필요가 있다. 기판은 만약 그것들이 시스템에 의해 검증되면 추가 정렬 또는 다른 위치 조절을 필요로 하지 않는다. 게다가, 전달 챔버 및 그 내부에 제공된 뷰 포 트, 쿨다운 또는 방향 챔버 같은 처리 챔버 및 전달 로보트 같은 종래 피처의 사용은 비싸고 시간 소비적인 개선, 세척 및 재평가에 대한 필요성없이 본 발명의 실시예로 종래 시스템의 개선을 용이하게 한다.

본 발명의 실시예가 비향중 검사를 용이하게 하지만, 다른 실시예는 상기된 검사 플랫폼(135)(도 1A에 도시됨) 같은 전용 계측 플랫폼에서 바람직하게 사용될 수 있다는 것이 주의된다. 특히, 하기되는 반사 및/또는 산란 및 반사 분석 같은 하기될 처리 모니터링 방법은 특정 메카니즘에 의존하지 않고 비행중에 수행될 필요가 없다.

Ⅷ 내장된 처리 모니터링

본 발명자는 여기에 기술된 검사 장치가 처리 시스템에서 필요한 다수의 발전적인 용도를 수행하기 위해 적용될 수 있다는 것을 발견하였다. 예를들어, 상기 용도는 오염, 반사도(반사 또는 산란) 기판 형태, 불연속성, 방향 및 중심찾기를 포함하는 선택된 기판 문자 결정뿐 아니라, 로보트 및 검사 장치의 캘리브레이션 수행 및 로보트 동작 모니터링을 포함한다. 다음 논의는 본 발명의 다양한 실시예를 제공하지만, 당업자가 다른 가능한 실시예를 쉽게 인식하는 것을 배제하고자 의도하지는 않는다.

본 발명은 검사 시스템(135)에 의해 추후 평가 및 처리 모니터링을 수행한다. 기판이 처리될때 각각의 OIS(150)는 기판 조건/상태를 나타내는 반사 신호, 컬러등을 생성한다. 일실시예에서, 각각의 단계에서 PMC(86)는 각각의 OIS(150)로부터 얻어진 데이타를 사용하여 조건을 모니터한다. 만약 결함이 상기 조건에서 검출되면 PMC(86)는 기판이 추가 분석을 위해 검사 플랫폼(135)로 보내져야 하는지, 또는 시스템내의 결함 기판을 제거하기 위해 조작자가 중재하여야 하는지 또는 계속 다음 스케쥴 처리 단계로 진행하여야 하는지를 결정할 수 있다. 일실시예에서, 검사 플랫폼(135)은 보다 높은 해상도로 OIS(150)과 동일한 검사를 수행하도록 제공된다. 전체 기판을 검사하거나 특정 영역을 집중하여 검사할 수 있다. 만약 처리가 중단되도록 하는 큰 사건의 처리 이벤트가 있다면, 계측 유니트는 처리가 계속되는 동안 의심되는 기판을 검사하여, 작업 처리량에 대한 상당한 효과를 피할 수 있다.

검사 플랫폼(135)은 추가 검사를 위해 하나의 사이트를 나타낸다. 일반적으로, 시스템은 OIS(150)외에 임의의 다수의 검사 사이트를 포함할 수 있다. 따라서, 제 2 및 심지어 제 3 검사 플랫폼은 몇몇 실시예에서 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명은 기판의 선택돈 특정에 관한 실시간 정보를 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 기판 검사는 바람직하게 처리 전후 수행된다. 본 발명의 바람직한 동작은 도 1을 참조하여 이해될 수 있다. 기판의 광학 검사는 팩토리 인터페이스(104)에 배치된 OIS(150)에 의해 초기에 이루어진다. 따라서, 기판은 처리 챔버, 즉 서비스 챔버가 배치되는(110) 처리 시스템 진공 환경으로 진입하기전에 분석될 수 있다. 로보트(113)에 의해 전달 챔버(110)로부터 처리 챔버(114) 또는 서비스 챔버(116)로 기판의 전달후, 본 발명의 실시예는 기판을 스캔하거나 그렇지 않으면 기판의 일부 또는 모두의 이미지를 캡쳐하도록 동작한다. 처리 다음, 기판은 처리 또는 서비스 챔버로부터 기판의 제거동안 다시 스캔될 수 있다. 부가적으로, 하나의 결정은 처리 결과를 고려하여 이루어질수있다. 예를들어, 수집된 기판 이미지 스캔은 달성된 처리 균일도 및 확인 처리 엔드포인트 정보를 생성하기 위하여 사용된다.

따라서, 기판은 처리 시스템(100)의 다양한 스테이션에서 게속하여 모니터될 수 있다. 각각의 예에서, 결과적인 이미지는 처리 균일도, 평탄도, 기판 형태, 방향, 중심찾기, 불연속성/에지 결함(예를들어 기판 일부 파손을 유도하는 열 이동으로 인한 기판의 구조적 결함), 반사 및/또는 산란 신호, 입자 존재 및 다른 처리 조건을 생성한다. 일실시예에서, OIS(150) 및 PMC(86)는 기판 토포로지의 맵(예를들어, 2차원 또는 3차원)을 생성하기 위해 동작한다. 그 다음 상기 맵은 평탄도, 균일성 및 두께 같은 텍스츄어 특성에 대해 분석될 수 있다. 게다가, 칩 같은 임의의 기판 손상 또는 결함, 또는 파손은 검출 및 맵핑된다. 분석은 컬러 CCD 검출기 및/또는 분광계의 사용에 의해 강화된다.

결정될수있는 다른 기판 특성은 기판의 광학 표면 특성이다. 광학 표면 특성과 관련된 정보는 임의의 처리 조건이 에칭 처리의 엔드포인트 같이 성공적으로 달성되는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 엔드포인트 정보가 거의 실시간에서 즉, 실제로 처리의 끝과 동시에 이용 가능하기 때문에, 처리 챔버에 인접하게, 처리하의 기판은 즉각적으로 부가적인 처리를 위해 되돌려진다. 통상적으로, 기판은 엔드포인트 검사를 위한 원격 위치로 되돌려진다. 기판이 처리하에 있는지의 추후 결정은 기판이 버려지는 유발하는데, 그 이유는 부가적인 처리 및 네이티브 산화물의 가능한 성장 동안 기판을 되돌리는데 포함되는 시간이 터무니 없이 비싸기 때문이다. 게다가, 처리 시간은 기판 처리시 잠재적으로 연장되어 잠재적인 시스템 작업 처리량을 감소시킨다.

따라서, 본 발명은 처리 동안 기판의 특성과 관련하여 거의 실시간 전후 처리 정보를 제공한다. 정보가 거의 실시간이기 때문에 즉각적인 가격의 효율적인 결정은 결함 기판을 어떻게 처리하는 가에 달려있다. 게다가, 일괄적으로 선택된 기판에 반대인 바와같이 각각의 기판이 시스템에서 처리후 거의 즉각적으로 이루어지기 때문에, 정보는 부가적인 기판 및 처리 환경을 더 포함하는 우리의 부가적인 노력으로 동일한 문제를 빠르게 개선하기 위해 사용된다. 따라서, 처리 모니터링은 거의 실시간이어서 처리 방법은 최적화되고 처리 허용오차로 거의 근접하여 작업 처리량을 증가시킨다.

따라서, 상기 장치는 기판 및 시스템 특성에 대한 계속적인 제 1 레벨 할당을 형성하는 처리 시스템 "문지기"로서 작동한다. 허용 기준에 부합하지 않는 경우, 부가적인 분석은 검사 플랫폼(135) 또는 유사한 검사 플랫폼에 의해 수행될 수 있다. 상기 시스템은 넓은 처리 스펙트럼을 식별하고 임의의 작업 처리량에 악영향을 미치지 않고 인시튜 루팅 결함을 처리하기 위한 기회를 증가시킨다.

A 반사 분석

일실시예에서, 반사 및/또는 산란 정보는 기판의 특성을 분석하기 위하여 사용된다. 상기 실시예는 입사 광의 산란을 유발할수있는 지형 변화를 포함하는 패턴화된 기판에 특정 응용을 가진다. 패턴화된 기판이 시험되는 경우, 본 발명은 기판을 조명함으로써 생성된 신호의 단일 세기 분배를 사용한다. 단일 신호는 기판상에 형성된 패턴/구조의 결과이다. 특정 처리를 겪는 기판상 패턴으로 인한 지형은 실질적으로 반복되기 때문에, 신호는 처리된 다른 기판과 다른 아직 처리되지 않은 각각의 기판에 대한 대략 동일할 것이다. 따라서, 단일 신호 메모리에 저장되고 생성동안 기판의 표면 조건을 비교하기 위하여 사용된다. 부가적으로, n이 1 보다 큰 정수인 최종 "n" 처리 기판의 평균 신호는 동적 기준(또는 캘리브레이션) 기판으로서 사용될 수 있다.

도 15는 상기된 기술에 따라 스캔되는 캘리브레이션 기판에 대한 반사 및/또는 산란 신호(150)를 도시하는 3백만 데이타 포인트의 기판 이미지 스캔을 나타낸다. 특정 세기(x 축) 레벨에서 검출 장치에 의한 판독 또는 발생(y 축) 수는 도시된다. 순차적으로 두개의 다른 검사 기판은 두개의 분리되고 구별되는 반사 신호를 유발하는 유사한 방식으로 스캔된다. 기판 표면의 관련 조건을 결정하기 위하여, 두개의 검사 기판에 대한 신호는 캘리브레이션 기판 신호(150)에 대한 신호(150)와 비교된다. 도 16에 도시된 그래프(152, 154)는 두개의 검사 기판에 대하여 주어진 동일한 주어진 세기에서 발생수로부터 주어진 세기 또는 캘리브레이션 기판에서 발생수를 감산한 결과이다. 따라서, 제 1 그래프(152)는 제 1 검사 기판 및 캘리브레이션 기판 사이 검출 장치의 기록 세기 출력 차를 나타내고 작은 변화를 도시한다. 제 2 그래프(154)는 제 2 검사 기판 및 캘리브레이션 기판 사이의 검출 장치의 기록 출력 차를 나타내고 비교된 기판의 표면 조건 차를 나타내는 큰 차를 도시한다.

반사 및/또는 산란 정보는 예를들어 라인 카메라(예를들어, 도 11 및 12A-C에 도시된 CCD 1116)가 장착된 상기된 실시예를 사용하여 수집될 수 있다. 상기 실시예에서, 라인 카메라는 배치되어 기판으로부터 산란된 광을 수집한다. CCD 카메라의 경우, 카메라의 CCD 검출기는 예를들어 선형 어레이에서 배향된 4096 화소 엘리먼트로 구성된다. 이들 엘리먼트는 x 축에서 광 세기 값을 제공하기 위해 사용한다. y 축에 대한 값은 로보트가 쿨다운 챔버 내부로(또는 밖으로) 기판을 이동시키는 동안 연속적인 데이타 세트(x 값)를 수집함으로써 생성된다. 데이타 세트의 각각의 화소 값은 0 내지 255 유니트 사이이고 기판의 특정 부분에 대해 수집된 광의 세기 레벨을 나타낸다. 이 경우 스캐닝 처리는 각각의 기판에 대하여 165만 세기 값을 초과하는 데이타 어레이를 유발한다. 다른 것중 데이타 어레이는 반사 및/또는 산란 신호 분석을 사용하여 입자 검출 및 처리 일치 확인을 위해 사용될 수 있다.

일실시예에서, 0 내지 255 세기 값의 발생 수는 세기 분배 히스토그램으로 표현된다. 이들 세기 분배 히스토그램은 기판 표면상 구조와 직접적으로 연관되어, 상기 히스토그램은 특정 방식으로 처리되었던 기판 형태의 단일 반사 및/또는 산란 신호로서 생각될 수 있다. 포함된 데이타 양을 제공하여, 기판 표면상 미묘한 변화는 반사 및/또는 산란 신호에 대해 실질적인 변화를 유발한다. 이들 변화는 동일 기준에 대해 반사 및/또는 산란 신호 사이의 차를 나타내도록 도시될 수 있다. 다른 신호로부터 감산된 기준 신호는 이상적인/목표된 처리 타켓을 나타낸다. 임의의 결함 모드는 신호가 기준으로서 사용될수있는 특정 처리를 위해 존재하도록 공지된다. 결과적인 차는 기판 표면상 구조에서 변화를 나타낸다. 도 17은 40초의 에칭 시간에 걸쳐 정상과 관련하여 일련의 오버 에칭 반사 및/또는 산란 신호 차를 포함한다.

간략화를 위하여, 255 세기 빈/범위중 제 1 100이 도시된다. 도 17에 도시된 바와같이, 반사 및/또는 산란 신호의 변화는 처리 조건으로 인해 대부분이다. 예를들어, 18 이하의 세기 빈에서, 공칭 40초에서 에칭 시간은 40 초 이상의 에칭 시간에서 보다 많은 약 260,000 발생을 나타낸다. 18 이상의 세기 빈에서, 공칭 40 초 이하의 에칭 시간은 40 초 이상의 에칭 시간 보다 적은 10만의 발생을 나타낸다. 이들 신호 변화는 다른 말로 처리 결과로서 기판상 피쳐/구조 변화의 결과이다. 40 초 이하에서, 구조는 완전히 나타나지 않고, 40 초 이상에서 에칭 처리는 포토레지스트 및 알루미늄 라인을 공격한다. 간략화를 위하여, 도 18은 마크된 에칭 간격 이상으로 종래 엔드포인트를 나타낸다.

반사 및/또는 산란 신호 방법은 사용자에게 제공된 디스플레이를 간단히 하기 위하여 평균 휘도 값(도 19)으로서 표현될 수 있다. 시스템 조작자는 시스템이 기판을 처리할때 연속 평균 값을 관찰한다. 경고 및 알람 영역은 사용자에게 처리 완료후 빠른 피드백을 제공하는 것을 마크한다.

도 20은 기준 반사 및/또는 산란 신호에 대한 델타 평균으로서 계산된 기판의 평균 세기 값을 도시한다. 델타 평균 값은 기준 평균 휘도 값에 관련하여 기판의 세기 분배와 관련된 평균 웨이팅 평균 휘도 값을 나타낸다. 도 20은 기준 기판 평균 값과 관련하여 기판에 대한 연속적인 델타 평균 값을 나타낸다. 상기된 바와같이, 경고 및 알람 제어 제한은 처리 완료후 빠른 피드백을 사용자에게 제공하는 마크한다.

비록 이런 논의가 운행 엔드포인트 시스템을 가진 에칭 처리로부터의 반사 및/또는 산란에 집중되었지만, 본 발명의 실시예는 기판에 구조에 대한 변화를 포함하는 다른 처리 단계를 모니터링하는 것에 똑같이 적용할 수 있다. 예를들어, 도 21은 스트립 시간이 증가될때 반사 및/또는 산란 신호의 변화를 반영한다.

실시예

기판은 캘리포니아 산타 클라라에 소재된 어플라이드 머티어리얼스 인코포레이티드로부터 이용 가능한 DPS 금속 에칭 챔버 및 ASP 스트립/패시베이션 챔버가 장착된 센트라 시스템상에서 처리된다. 에칭 및 스트립 처리후, 이런 뜨거운 기판은 본 발명의 실시예에 따른 장치 시스템을 포함하는 쿨다운 챔버에서 거의 실온으로 냉각된다.

처리된 기판은 리소그래피를 제외하고 모든 단계에 대해 어플라이드 머티어리얼스를 사용하는 EPIC 생성 기판으로 구성된다. 기판상 포토리소그래피/금속 스택은 8000A DUV 포토레지스트/250A TiN ARC/5500A Al-Cu0.5%/250A TiN/200A Ti/3000A 열적 산화물이다. 조밀한 패턴은 0.25㎛ 라인/간격으로 구성된 기판의 약 50%를 덮는다.

모든 기판은 통상적인 방법을 사용하여 에칭된다. 이것은 금속 스택을 전체적으로 에칭하여, 대부분의 패턴화된 피쳐(패턴화된 라인의 어깨부에서 3700A)상에 대략 5200A의 포토레지스트를 남긴다.

칩 기하구조가 감소될때, 보다 큰 상이점이 얇은 금속 1 스택 및 (특히 논리 에서) 가장 큰 레벨의 금속 사이에서 관찰된다. 통신 칩은 최극단의 4000A 알루미늄 금속 1 및 때때로 4㎛ 두께 알루미늄 상부 금속을 가진다. 따라서 ASP 챔버의 능력은 생산량이 기판상에 남아있는 포토레지스트 및 부식에 대해 민감하게 되는 동안 모든 금속 스택과 매칭하여야 한다.

ASP 방법은 이 실험에 사용된다. 이 방법은 ASP 챔버에서 통상적으로 사용된 것보다 낮은 압력에서 단지 H₂O만을 흘리는 하나의 처리 단계로 구성된다. 새로운 방법: 250C 온도, 0.5 토르 압력, 750 sccm H₂O 흐름, 1400 와트 마이크로파 전력, 매트릭스에서 지정된 가변 시간의 일단계이다.

에칭된 기판은 본 발명의 일실시예에서 다양한 ASP 처리 시간: 0, 10, 20, 26, 40, 50 초 및 200 초 이상에서 측정된다. 도 22는 ASP 처리중 50 초 까지의 다양한 시간 동안 세기 스캔 변화를 도시한다. 40 초 이상의 스트립 시간이 도 22에서 40-50 초와 동일한 스케일을 나타내기 때문에, 도 23에서 다른 그래프로 다시 도시된다. 이것은 40 초에서 완전한 포토레지스트 제거를 나타낸다.

분명한 경향은 이들 곡선에서 명백하지 않아서, 이들은 노이즈인 것으로 고려된다. 노이즈 레벨을 증명하기 위하여, 단일 스트립 기판은 반복성을 결정하기 위해 연속 6번 검사된다. 이 정보는 도 24에 도시된다. 도 23과 유사한 반복 스캔 모습이 주어지고, 따라서 기판이 40초에서 완저히 스트립되고, 노이즈 레벨은 영의 세기에서 약 15,000 카운트이고 보다 밝은 세기 값을 감소시키는 엔벨로프로 형성된다. 이 엔벨로프는 3 시그마 엔벨로프를 제공하기 위하여 3으로 곱셈된다. 이런 엔벨로프를 넘는 어떤 것도 통계적으로 유효 데이타를 나타낸다. 생산 설비에서, 시그마는 각각의 제품 형태를 위해 측정되고, 가변 소스의 시스템 연구를 포함한다.

임의의 경우, 26 초 스트립 시간이 투사된 3 시그마 엔벨로프의 2배가 넘는 70,000중 세기 빈 10 세기에서 피크를 도시한다는 것이 도시된다. 이것은 나머지 포토레지스트의 기준 측정치이다. 포토레지스트는 신호가 >3 시그마이기 때문에, 35초 스트립 기판상에서 검출 가능하여야 한다. 따라서, 700A의 포토레지스트는 기판상에 검출될 수 있다.

다른 실시예에서, 평균 값의 이동 평균(즉, 박스 카 평균)은 사용될 수 있다. 생산 공정 동안 얻어진 연속적인 평균 값의 평균은 이전 평균 값의 양을 합산하고 합산된 연속적인 평균 값의 수를 나눔으로써 얻어질수있다. 일단 평균 값이 얻어지면, 평균 값은 새로운 기판 평균 값에 대해 비교하기 위하여 이동 평균으로서 사용될 수 있다. 만약 새로운 기판 평균 값이 평균 값에 관하여 허용오차 값내에 있다면, 새로운 평균 값은 현재 기판으로부터의 현재 평균값으로 이전 평균 값중 하나를 대체하고 상기된 바와같이 계산함으로써 계산된다. 알람 제어 제한을 경고하는 것은 처리 허용 오차를 "크립(creep)" 업 또는 다운하지 않는 평균 값을 보장하기 위하여 유지된다. 기준 신호로서 최적으로 처리된 기판을 사용함으로써, 독립적인 증명을 위해 기판을 제거하는 것없이 일련의 방법 실험을 빠르게 수행하고 관찰하는 것을 가능하게 한다. 스캔은 신호 차가 비교적 근접할때까지 수행될 수 있다.

게다가, 본 발명의 실시에에 따라 얻어진 유용한 정보를 포함하는 패턴화된 기판의 이미지는 기판상에서 다른 처리 관련 파라미터를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를들어, 금속 에칭 및 스트립/패시베이션 처리후 패턴화된 기판상에 남아있는 포토레지스트는 검출될 수 있다.

금속 에칭 처리시, 기판은 인시튜 에칭 및 스트립된다. 인시튜 스트립 및 패시베이션은 처리된 기판상에 에칭된 알루미늄 구조의 부식을 방지하기 위해 요구된다. 모든 포토레지스트는 포토레지스트가 약간의 습기를 포함하는 제조 분위기에 기판의 노출후 알루미늄의 부식을 유발할 염소를 포함하기 때문에 기판으로부터 제거되어야 한다. 통상적인 제조 환경에서, 기판은 부식이 정지되는 추후 처리 전에 한시간 또는 하루 동안 공기에 노출될것이다.

특정 환경에서, 본 발명의 OIS(150)는 그 위에 있는 잔류 포토레지스틀 가진 임의의 기판이 분위기(여기서 부식이 발생한다.)에 노출되는 것을 방지하기 위하여 포토레지스트 검출로서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 큰 입자, 잔류 포토레지스트, 기판의 모서리에서 산화물 두께 등 같은 다수의 기판 조건을 측정하기 위해 사용된다. 다른 검출 처리는 본 발명의 실시예를 사용하여 달성될수있고, 기판 표면상 구조 변화가 있는 범위 까지만 제한된다.

일실시예에서, 검사 장치를 가진 다수의 처리 시스템(100)은 서로 네트워크화되고 처리 통합 문제를 검출하기 위하여 개별 기판 데이타를 트랙킹할 수 있다. 예를들어, 산화물 두께는 산화물 증착으로부터 산화물 에칭/스트립을 통하여 금속 에칭/스트립으로 기판의 모서리의 반사 스캔을 사용하여 트랙킹될 수 있다. 두께 및 균일성에서 금속 스택 변화는 유사하게 트랙킹될 수 있다. 큰 입자는 입자 생성 하드웨어가 정확하고 빠르게 식별될수있도록 다양한 처리 단계를 통하여 트랙킹될 수 있다. 네트워크화된 검사 웹은 측정 처리의 시작에서 끝까지 제조 라인을 통해 기판의 처리 통합 모니터링에 대한 능력을 형성할 수 있다.

적어도 본 발명의 하나의 실시예는 두단계 입자 검출 방법을 사용한다. 제 1 단계는 화소 발생에 의해 표현된 바와같은 입자의 유사 크기 및 위치를 결정하기 위하여 다양한 적당한 분석 기술을 사용한다. 이 정보는 이들 화소 발생 접근도를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 제 2 방법은 경고 및 알람 조건을 결정하기 위하여 세기 임계값 이상의 화소 발생 수를 사용한다. 이 방법은 입자의 근접 크기 및 위치가 결정되고 각각의 화소 세기 임계치가 알람을 시작하도록 한다.

일실시예에서, 장애물의 콘트래스트를 최대화하는 것은 편광된 광 소스의 편광 방향으로부터 약 90도 회전된 광을 선택하기 위하여 구성된 편광된 광 소스 및 선형 편광 필터를 선택함으로써 달성될 수 있다. 이 "크로스 편광" 필터링 방법은 산란된 광의 주 성분이 수신기에 진입하게 한다. 단일 산란은 임의의 방식으로 회전된 신호를 나타낸다. 회전은 신호가 기판 표면상 피쳐/구조를 조명할때 발생한다. 크로스 편광을 사용하는 것은 산란된 광을 가지며 또한 강조하는 기판으로부터의 반사된 광 패턴의 반사 성분의 선택적 제거가 장애물의 콘트래스트를 증가하게 한다. 이 방법은 패턴화된 기판의 구조로부터 광을 강조하기 위해 사용되어, 처리 문제, 기판 층 또는 두께 문제 및/또는 루팅 에러에 의해 유발된 세기 변화에 대한 민감도를 증가시킨다.

다른 실시예에서, 반산된 신호의 세기 변화를 검출하는 것은 몇몇 경우 "디시"된 기판 표면에 의해 형성된 마이크로 미러에 의해 발생되는 반사된 광을 강조하기 위하여 사용된다. 디시 표면은 신호를 수신쪽으로 배향시킨다.

B 스펙트럼 분석

다른 실시예에서, 기판으로부터 얻어진 스펙트럼 데이타는 바람직하게 사용된 이미지이다. 스펙트럼 데이타는 분광계, 컬러 CCD 카메라 또는 다른 종래에 공지된 장치를 사용하여 수집될 수 있다. 컬러 획득 장치를 사용하는 도시된 실시예는 상기되었다. 예를들어, 도 9 및 도 12A-C는 분광계를 사용하는 OIS(150)를 도시한다.

일실시예에서, 주어진 기판으로부터 수집된 스펙트럼 데이타는 스펙트럼 신호(이미 논의됨)가 생성되는 것과 동일한 방식으로 스펙트럼 신호를 생성하기 위해 사용된다. 스펙트럼 신호는 기판의 컬러 성분 및 세기를 나타낸다. 스펙트럼 신호와 관련하여 기술된 바와같이, 이런 컬럼 신호는 처리시 기판 형태 및 잔류 재료 같은 특성을 결정하기 위하여 기준 컬러 신호와 비교될 수 있다.

도 25는 기판(37)의 다양한 영역을 도시하고, 스펙트럼 데이타는 처리 문제를 식별하기 위하여 사용될 수 있다. 예를들어, 기판 영역(2505)은 처리 동안 기판쪽으로 에칭 및 처리된 다양한 전자 장치를 나타내는 해시 영역에 의해 형성된다. 기판 영역(2510)은 기판의 처리 영역의 확대도이다. 기판 영역(2520)은 임의의 에칭된 회로없이 처리된 기판(37)의 개방 영역이다. 기판 영역(2530)은 마이크로 부로부터의 기판(37)의 전체 모습이고, 하나의 뷰에서 기판 모두를 캡쳐할 수 있다. 기판 영역(2540)은 상기된 바와같이 OIS(150)의 수신 장치에 의해 관찰될수있는 기판(37)의 영역을 도시한다.

이들 모든 영역은 광 소스 같은 신호에 의해 조명될때 스펙트럼 정보를 제공한다. 컬러/스펙트럼 신호를 다르게 하는 것은 영역 및 전체 처리 결함을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 예를들어, 분광계에 의해 관찰될때 기판 영역(2520)이 일반적으로 녹색인 경우를 고려하자. OIS(150)에 의해 처리 검사 동안 분광계는 새로운 기판에 대한 기판 영역(2520)의 뷰를 캡쳐하고 색조가 청색 성분을 가지는 것을 발견한다. 기판 두께가 변화할때 컬러가 변화하는 것이 공지된 바와같이, 적색에서 청녹색으로의 변화는 처리 문제, 또는 아마도 기판 층 두께가 올바르지 않다는 것을 가리킬수있다.

2510, 2520, 2530 및 2540으로 표현된 각각의 영역은 다른 처리 모니터링 포인트 및 잠재적인 문제를 나타낸다. 예를들어, 기판 영역(2520)의 색조는 처리 동안 플라즈마 밀도의 변화를 가리킬수있다. 오버 에칭은 또한 다른 스펙트럼 신호를 생성할 수 있다.

일실시예에서, 동일한 기판의 연속적인 컬러 스캔은 기판의 컬러 윤곽 맵을 제공하기 위하여 오버레이된다. 컬러 윤곽 맵은 기판을 가로질러 컬러 변화를 효과적으로 도시함으로써 처리 검사를 강화시킨다. 예를들어, 균일한 부드러운 표면을 가진 기판은 컬러 변화를 거의 갖지 않는다. 컬러 변화를 도시하는 기판 컬러 윤곽 맵은 플라즈마 처리 단계의 기판 두께 및/또는 균일도의 변화에 관한 것일수있다.

다른 실시예에서, 수신된 에너지 양은 섬유 광 케이블 크기의 함수이다. 예를들어, 도 9에 도시된 바와같이, 섬유 광 케이블(170)은 광 소스(56)로부터 반사된 광을 배향시키기 위하여 사용된다. 섬유 광 케이블은 섬유 광 필라멘트의 다수의 스트랜드로부 이루어진다. 스트랜드 수를 증가시키는 것은 분광계(58C)에 전송된 수집된 신호 에너지의 양을 증가시킨다.

일실시예에서, 검출기 또는 섬유 광 케이블의 각도는 특정 컬러 스펙트럼을 강화시키기 위하여 반사된 광의 주축에 관련하여 이동된다. 다른 스펙트럼은 기판 두께, 장애물, 기판 재료 형태 등 같은 기판의 지형컬 및/또는 재료 차에 관한 것이다.

C 기판 형태 식별 및 루팅

일실시예에서, 본 발명은 기판 형태를 결정한다. 상기된 바와같이, 기판의 패턴은 단일 반사 및 스펙트럼 신호를 제공한다. 따라서, 본 발명은 상기된 방식으로 기판을 스캔하고 처리 동안 PMC(86)에 수신된 신호를 전달함으로써 신호를 바탕으로 기판을 인식하기 위하여 사용될 수 있다. 도 9를 참조하여 상기된 바와같이, 수신기(58)는 광의 반사되고 산란된 부분을 수신하고 기판 표면의 컬러를 결정한다. 그 다음 스캔된 패턴은 기판 형태를 결정하기 위하여 저장된 컬러 및/또는 반사 신호와 비교된다. 상기 응용은 시스템을 통하여 미스루팅되었던 기판을 검출하기 위한 능력을 제공한다. 예를들어, OIS(150)는 물리 기상 증착(PVD) 챔버로 잘못되게 루팅되었던 포토레지스트를 가진 기판을 검출하여 거절함으로써, 처리 챔버 및 기판에 대한 잠재적인 손상을 방지한다. 게다가, 기판 패턴의 인식은 기판 형태에 따라 처리 방법을 자동적으로 변화시키기 위하여 사용될 수 있다. 게다가, 기판 인식은 경고 및 알람 조건에 대한 적당한 검사/모니터링 기준을 자동적으로 선택하도록 한다.

D 3D 이미징

본 발명은 3차원(3D)의 장애물을 모니터링할 수 있다. 일실시예에서, 도 2를 다시 참조하여, 기판은 광 소스(56A)으로 두개 이상의 방향으로 스캔되고 광 소스(56B)으로 두개 이상의 방향으로 스캔된다. 수신기(58)는 두개 이상의 다른 이미지를 포함하는 소스(56A-B)로부터 반사되고 및/또는 산란된 신호를 캡쳐한다. 소스(56A-B)가 서로에 대해 약 수직으로 각도질때, 광 조명은 두개의 다른 각도(즉, 투시도)로 기판 표면 장애물상에 도달한다. 그러므로, 광 소스(56A)로부터의 이미지는 광 소스(56B)로부터의 이미지가 장애물의 반대 측면에 관련된 정보를 제공하는 동안 장애물의 한측면에 관한 정보를 얻는다.

광 소스(56A 및 56B) 스캐닝을 사용하는 것이 임의의 평면에서 행해지고 임의의 방향으로 기판을 이동시키는 것이 고려된다. 예를들어, 기판은 광 소스(56A)에 의해 스캔되도록 하나의 방향으로 이동되고, 그 다음 광 소스(56B)에 의해 스캔되도록 동일 또는 다른 방향으로 이동된다. 다른 실시예에서, 다수의 광 소스는 기판을 스캔하기 위하여 다른 각도에서 사용될 수 있다.

데이타 합산 및 이미지 처리 기술을 사용하여, 기판 표면의 3차원 적당한 표현이 얻어질수있다. 이 이미지는 처리 모니터링 시스템이 처리 모니터링 시스템이 크기, 높이, 및/또는 입자 깊이, 장애물, 또는 패턴화된 피쳐를 확인하도록 한다. 따라서, 3차원 이미징은 표면의 상대적 균일성의 결정 및 다른 기판 토포로지와의 비교를 위한 기판의 표면 토포로지의 맵핑을 할수있게 한다.

E 광학 특성 인식

다른 실시예에서, 본 발명은 광학 특성 인식(OCR)을 제공한다. OCR은 비디오 이미징을 통하여 영숫자문자의 검출 및 처리에 관한 것이다. 기판은 종종 기판 표면상에 통상적으로 새겨진 무나에 의해 식별된다. 도 10에 도시된 바와같이, 본 발명의 전송기 유니트(숨겨져 도시됨) 및 수신기 유니트(58)는 문자를 도시하고 검출할수있는 장치를 제공하고 그 다음 신호를 처리를 위해 PMC(86)로 배향시킨다. 수신기 유니트(58)는 반사된 및/또는 산란된 광을 수신하기 위하여 배치된다. 동작시, 기판은 상기된 방식으로 스캔된다. 스캔동안 신호(54)는 기판상 문자를 스캔하고 문자의 기하구조에 따라 반사되고/산란된다. 상기된 바와같이, 반사/산란은 문자의 특정 배열 및 구조에 따라 유일하다. OCR 기술은 일반적으로 이미지를 인식 및 판독하기 위하여 제공된 패턴 인식 알고리듬을 사용한다(예를들어, 문자, 심볼, 바코드 등).

F. 방향 및 중심찾기

다른 실시예에서, 본 발명은 기판 방향 및 중심을 결정하기 위하여 사용된다. 방향 및 중심찾기는 처리 동안 챔버에서 기판의 적당한 배치를 보장하기 위해 필요하다. 예를들어, 에칭은 기판 표면의 임의의 부분을 커버하기 위하여 마스크, 가드 링 또는 클램프의 사용을 포함한다. 마스크를 배치하기 위하여, 기판의 적당한 부분상에 마스크, 가드 링 또는 클램프를 배치하기 위하여 기판의 센터는 처리 챔버에서 정밀하게 배치되어야 한다. 따라서, 기판 에지의 곡선부는 기판을 센터링/배향하기 위하여 사용될 수 있다. 게다가, 편평부 또는 노치(통상적으로 기판상에 제공됨)는 그 방향을 확인하기 위하여 사용될 수 있다.

기판 중심찾기는 기판의 센터를 결정하기 위하여 하나 이상의 센서를 사용한다. 본 발명의 사용은 기판 센터 파인등 능력을 갖게하여, 부가적인 센서에 대한 필요성을 최소화한다. 특히, 기판은 처리 모니터링 및 입자 검출을 위해 FI(104)로 스캔될 수 있다. 따라서, 스캔동안 수신된 정보는 센터 및/또는 방향을 결정하기 위하여 처리될 수 있다.

일실시예에서, 센터 및/또는 방향은 기판이 이동하는 동안 발견된다. 상기된 바와같이, 기판은 제거, 확장 및/또는 블레이드 회전 동안 OIS(150)(즉, 전송기 유니트 56 및 수신기 유니트 58)에 의해 조명 및 스캔될 수 있다. 따라서, 일실시예에서, 기판의 직경 및 센터는 PMC(86)에 의해 결정될 수 있다. 예를들어, 기판이 신호 경로로 이동될때, 기판의 리딩 에지는 반사된 광으로 인해 검출된다. 일단 기판이 신호를 통하여 및 신호를 넘어서 통과할때, 수신기 유니트(58)는 신호를 검출하는 것을 중단한다. 신호의 처음 검출과 검출 중단 사이의 시간은 기록된다. 공지된 로보트 속도에 대하여, 기록된 시간은 기판의 직경을 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 만약 기판이 캘리브레이트된 값과 관련하여 센터링되지 않은 것으로 결정되면, 오프셋을 수정하기 위하여 로보트의 목적지 좌표에 대한 조절이 이루어진다. 기판 센터를 계산하는 특정 방법이 본 발명으로 제한되지 않고 당업자가 다른 가능성을 인식한다는 것이 이해된다. 예를들어, 다른 실시예에서 기판의 리딩 및 래깅 에지의 검출은 검출 시간에서 로보트의 인코더 값과 연관될 수 있다. 인코더 값은 수용되어야 하는 임의의 오프셋을 결정하기 위하여 동일 직경의 기판에 대한 캘리브레이트 값과 비교될 수 있다.

다른 실시예에서, 기판의 방향 및 중심은 기판이 쿨다운 챔버, 배기가스 챔버, 또는 도 1A에 도시된 것과 같은 처리 시스템의 임의의 다른 챔버 같은 챔버에 배치되는 동안(즉, 기판이 정지되는 동안)발견될 수 있다. 중심찾기 및 방향은 수신 유니트(58)의 뷰 필드에서 기판을 배치함으로써 동시에 수행될 수 있다. 도 13A-C는 기판이 이동하지 않는 경우 방향 및 센터 파인을 위해 제공된 OIS(150)의 일실시예를 도시한다. 기판의 표면은 기판의 이동 보다 OIS 부품의 이동에 의해 조명된다. 선택적으로, 도 9 및 10을 참조하여, 전송기 유니트는 OIS 부품 또는 기판(전송기 유니트는 플래시 장치 및 임의의각각의 광학부를 포함한다)중 어느 하나의 임의의 이동없이 기판의 충분한 부분을 조명하도록 구성될 수 있다. 이런 방식으로, 챔버는 기판의 분석을 위한 영역으로서뿐 아니라 냉각 또는 가스 제거 같은 처리 기능을 수행한다. 결과적으로, 분석은 처리 시스템의 작업 처리량에 영향을 미치지 않고 처리될 수 있다.

G. 장치 캘리브레이션

기판을 검사하는 것외에, 본 발명은 캘리브레이션을 위해 제공된다. 일실시예에서, 본 발명은 검출 장치를 캘리브레이트하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 조명 및 검출 광학부는 똑같지 않고, 동작은 표준화되어야 한다. 일실시예에서, 표준화는 다음 방식으로 수행된다. OIS(150)(전송기 유니트 및 수신기 유니트)가 먼저 인스톨될때, 기판은 산란 표면을 제공하기 위하여 로보트 블레이트상 상부 아래에 배치될것이다. 그 다음 로보트 블레이드는 OIS(150) 아래 기판을 이동시킬것이다. 블레이트의 회전 또는 선형 이동 동안, 양쪽 피크 대 피크 및 제곱근(RMS) 측정은 OIS(150)에 의해 얻어진 기판의 표면을 가로질러 이루어지고 PMC(86)로 전송된다. 그 다음 시스템을 표준화하기 위하여 필요한 수정 인자를 결정하기 위하여 각각의 OIS(150) 측정치와 관련한 평균 사이의 비교가 이루어진다. 결과적으로, 기판은 제거되고 로보트 블레이트의 고형부(즉, 홀 및 에지 제외)는 유사한 방식으로 스캔된다. 블레이드상 피크 대 피크 및 평균 세기 값은 스트로크를 가로질러 적당한 블레이드 인자를 결정하기 위하여 표준화된 수정 인자와 비교된다. 적소의 블레이드 표준화 인자로 인해, 블레이드는 잔류 캘리브레이션 기준으로서 작동한다. 따라서, PMC(86)와 관련하여 OIS(150)는 수신기 및 전송기가 적당하게 기능하는지를 결정하기 위하여 정상 동작 동안 비어진 블레이드를 모니터할 수 있다. 만약 수신기 및 전송기가 오염되거나, 품질 저하되면, 상기 배경 테스트에 의해 검출될것이다. 또한, 블레이드의 평탄도 및 일관성은 모니터되고 확인된다.

H. 블레이드 오염

부가적으로, 블레이드의 표면상에 배치된 오염은 상기 실시예에서 기술된 검사에 의해 검출된다. 블레이드상 오염은 기판의 후면이 기판의 핸들링 동안 몇몇 포인트에서 긁히고 및/또는 잔류 처리 부산물이 기판상에 수집되는 것을 가리킨다. 따라서, 만약 오염이 블레이드상에서 검출되면, 시스템은 검사를 위해 중단될수있어서, 처리 환경에 대한 추가 오염을 방지한다.

I. 로보트 캘리브레이션

다른 실시예에서, OIS(150)는 로보트 캘리브레이션을 용이하게 한다. 전달 챔버 로보트(113) 같은 처리 시스템 로보트는 적당한 방향 및 배열을 보장하기 위하여 캘리브레이션을 주기적으로 요구한다. OIS(150)가 처리 시스템상 고정된 위치에 장착되기 때문에, OIS(150)는 PMC(86)에 대한 전달 챔버 로보트 캘리브레이션을 위한 기준 포인트를 제공한다. 상기된 바와같이, 일단 블레이드 표준화 인자가 결정되면, 블레이드 피쳐는 로보트 위치를 확인하기 위하여 검출될 수 있다. 속도 및 진동은 모션 제어 시스템의 비례적인 적분 및 미분(PID) 값을 모니터/조절하기 위하여 모니터될 수 있다. 검출된 위치 값 및 PMC(86)에 의해 저장된 캘리브레이트된 위치 값 사이의 충분한 편차는 블레이드의 오정렬을 가리킨다. 그러므로 오정렬은 자동적으로 수정될 수 있다.

J. 로보트 작용

본 발명은 로보트 작동을 모니터링할 수 있다. 예를들어, 로보트 블레이드가 수신기 유니트(58)의 광학 경로(61)(도 6에 도시됨)를 통하여 회전될때, 회전 센터에 가장 가까운 블레이드 에지는 우선 광학 경로로 진입할것이다. 이 에지는 블레이드 속도에 의해 결정된 속도로 연속적으로 각각 검출기 엘리먼트의 뷰필드(FOV)에 진입한다. 이것은 OIS(150)가 설정 시간 같은 특성을 포함하는 로보트 작용을 독립적으로 모니터하도록 하고, 가속도 및 안정성은 측정/모니터된다. 수집된 데이타는 로보트(113)의 PID 파라미터를 수동 또는 자동적으로 설정하기 위하여 사용될 수 있다.

다양한 다른 가능한 응용은 여기에서 상세히 논의되지 않는다. 예를들어, 본 발명은 로보트 블레이드상 기판의 존재를 검출하는 것뿐 아니라, 기판이 블레이드 이동 동안 기판을 간수하도록 사용된 블레이드 클램프인지를 결정하는데 사용될 수 있다. 당업자는 본 발명에 의해 고려된 다른 응용을 인식할 것이다.

따라서, 본 발명은 통상적인 처리 툴에서 현재 다른 부품에 의해 달성되는 다수의 기능의 통합을 용이하게 한다. 전달 챔버 같이 바람직하게 배치된 하나 이상의 OIS 유니트(150)는 다수의 처리 모니터링 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명은 비교적 높은 레벨의 시스템 통합을 달성할수있는 다중 목적 장치를 제공하여 시스템 동작 비용을 감소시킨다.

K. 제 1 웨이퍼 효과

반도체 처리에서 하나의 공통적인 조건은 "제 1 웨이퍼 효과"라 불린다. 제 1 웨이퍼(즉, 기판) 효과는 기판 처리중 깨끗한 챔버 조건의 효과이다. 챔버는 챔버 표면 내부상에서 시간에 따라 축적된 잔류 생성물이 주기적으로 세척되어야 한다. 그러나, 전처리 기판 처리가 후세척 처리 결과와 다르다는 것이 발견되었다. 특히, 세척 사이클후 제 1 N개의 기판은 추후 처리된 기판과 다른 특성을 나타낸다. 따라서, 세척된 챔버는 순화 처리에 영향을 받아서 챔버는 기판이 실질적으로 동일하게 처리되는 동일 조건에 도달하게 한다. 순화는 챔버 표면이 재료로 코팅되도록 하는 처리 조건(또는 목표된 결과를 가속화하기 위한 변형된 처리 조건)하에서 챔버를 동작시키는 것을 포함한다. 그러나, 순화 처리로 인한 한가지 문제점은 챔버가 충분히 순화되는 시간을 결정하는 것이다.

본 발명의 일실시예는 순화 처리의 엔드 포인트를 검출할수 있게 한다. 특히, 기판은 챔버의 수화 동안 세척된 챔버에서 처리된다. 그 다음 각각의 기판은 하나 이상의 OIS(150)에 의해 검사된다. 일단 처리된 기판이 예정된 특성을 나타내면, 챔버는 충분히 순화된 것으로 공지된다.

L. 작업처리량 모니터링

다른 실시예에서, 작업 처리량은 모니터된다. 작업 처리량은 주어진 기판이 처리 시스템에 진입하고 기판이 처리 시스템에서 배출될때(또는 시스템내의 특정 처리 단계를 완료할때)를 결정함으로써 모니터될 수 있다. 게다가, 기판이 쿨다운 챔버에 잔류하는 시간은 또한 관찰 및 기록된다. 다중 기판에 대한 이 방법에 따라 수집된 데이타는 피크 작업처리량, 평균 작업처리량, 도달 빈도, 빈도의 가변성 및 다른 관련된 정보를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.

M. 처리 모니터링 표준화

일실시예에서, 처리 모니터링 차는 표준화된다. 처리 시스템(100)은 여러 처리 영역을 각각 모니터링하는 다수의 OIS(150)를 포함한다. 각각의 OIS(150)는 기판이 처리될때 변동하는 베이스라인 처리 판독에 기여한다. 오버타임 변동은 각각의 OIS(150)가 잘못된 처리 품질 저하 판독 및 알람을 유발하도록 각각의 OIS(150) 사이에서 충분히 다를수있다. 잘못된 알람을 최소화하기 위하여, 표준화 기판은 처리 시스템을 통하여 보내지가 각각의 OIS(150)에 의해 측정된다. 임의의 OIS(150) 사이의 변동은 표준화 기판으로 표준화된다.

일실시예에서, 기준 웨이퍼는 다른 처리 시스템(100)을 캘리브레이트하기 위하여 사용될 수 있다. 예를들어, 만약 처리 시스템(100)이 기준 기판을 바탕으로 하는 공지된 값을 가지면, 동일 또는 유사한 값은 다른 동일한 처리 시스템에서 기대된다.

Ⅸ. 데이타 처리 시스템

PMC(86)에 의해 판독 가능한 프로그램 제품은 태스크가 기판상에서 수행할수있는 것을 결정한다. 바람직하게, 프로그램 제품은 PMC(86)에 의해 판독 가능한 소프트웨어이고 적어도 기판 위치 정보, 기판 정반사 정보, 반사 및/또는 산란 정보, 기판 결함 정보, 기판 손상 정보, 부드럽고 패턴화된 기판에 대한 입자 오염 정보, 로보트 블레이드에 대한 입자 오염 정보, 영숫자문자 정보, 로보트 작동 정보, 로보트 및 검출 장치에 대한 캘리브레이션 정보 및 그것의 임의의 결합을 포함한다.

일실시예에서, 본 발명은 제어 PMC(86)에 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서 실행될 수 있다. 여기에 기술된 실시예의 기능을 한정하는 프로그램은 (ⅰ) 비기록 저장 매체(CD-ROM 또는 DVD 드라이브 에 의해 판독 가능한 판독 전용 CD-ROM 디스크 같은 컴퓨터내의 판독 전용 메모리 장치)상에 영구적으로 저장된 정보; (ⅱ) 기록 가능 저장 매체(예를들어, 디스켓 드라이브 또는 하드 디스크 드라이브내의 플로피 디스크)상에 저장된 변경 가능한 정보; 또는 (ⅲ) 무선 통신을 포함하는 컴퓨터 또는 전화 네트워크를 통한 통신 매체에 의하여 컴퓨터에 전달되는 정보로 제한되지 않고 다양한 신호 보유 매체를 통해 컴퓨터에 제공될 수 있다. 본 발명의 기능을 지시하는 컴퓨터 판독 가능 명령을 운반할때 상기 신호 보유 매체는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 제품 프로그램의 일부가 독립적으로 개발 및 실행되지만, 서로 결합될때 본 발명의 실시예인 것이 주의된다.

도 26은 입자 검출 및 다른 처리 모니터링 방법을 수행하기 위하여 구성된 시스템(2600)에 대한 일실시예의 고레벨 아키텍쳐이다. 비록 PMC(86)와 독립적으로 기술되었지만, 시스템(2600)은 PMC(86)의 실시예이거나 PMC(86)과 통합될 수 있다.

시스템(2600)은 일반적으로 애플리케이션 층(2602), 드라이버 층(2604), 하드웨어 인터페이스 층(2606), 내부 하드웨어 층(2608), 외부 하드웨어 층(2610) 및 팩토리 인터페이스 층(2612)을 포함한다. 각각의 시스템(2600) 층은 특정 기능을 지원하기 위하여 제공된 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 결합을 포함할 수 있다. 일반적으로, 애플리케이션 층(2602), 드라이버 층(2604), 하드웨어 인터페이스 층(2606) 및 내부 하드웨어 층(2608)은 상기된 광학 검사 시스템(OIS)(150)의 성분이다. 외부 하드웨어 층(2610)은 OIS(150)가 실행되는 임의의 시스템을 나타낸다. 예를들어, 외부 하드웨어 층(2610)는 도 2를 참조하여 상기된 클러스터 툴일수있다. 팩터로 인터페이스 층(2612)은 주변 장치 및 OIS(150) 및 외부 하드웨어 층(2610) 사이의 액세스 포인트를 나타낸다. 일실시예에서, 팩토리 인터페이스 층(2612)은 호스트 및 데이타 수집 서버를 포함한다.

애플리케이션 층(2602)은 GUI(그래픽 사용자 인터페이스)(2620), 서버 프로세스(2622), 입자 검출 프로세스(2624), 처리 모니터링 처리(2626) 및 데이타베이스(2628)를 포함한다. GUI(2620)는 사용자 및 서버 프로세스(2622)를 인터페이스하도록 구성된 태스크이다. 몇몇 실시예에서, GUI(2622)는 사용자로부터 정보를 전달하거나 요구하는 다이알로그 박스(모니터상에 디스플레이 가능)를 포함한다. 특히, GUI(2622)는 사용자 제시 명령에 응답하여 로컬 요구를 생성하도록 동작한다. 상기 명령은 키보드, 키패드, 광 펜, 터치 스크린, 트랙 볼, 또는 음성 인식 유니트, 오디오/비디오 플레이어 등 같은 임의의 입력 장치에 입력될 수 있다.

GUI(2620)에 의해 생성된 로컬 요구는 처리를 위해 서보 처리(2622)로 보내진다. GUI(2622) 같은 로컬 클라이언트로부터의 요구를 수신하는 것외에, 서버 프로세스(2622)는 원격 클라이언트로부터 요구를 수신할 수 있다. 도 26에서, 원격 클라이언트는 외부 하드웨어 층(2610) 및 외부 인터페이스 층(2612)에 의해 표현된다.

다양한 클라이언트 요구에 응답하여, 서버 프로세스(2622)는 응답을 생성하기 위한 단계를 취하고 그렇지 않으면 요구를 처리한다. 예를들어, GUI(2620)로부터의 사용자 제시 명령은 서버 프로세스(2622)가 입자 검출 프로세스(2624) 또는 처리 모니터링 프로세스(2626)를 호출하게 하고, 상기 양쪽 프로세스는 이하에 보다 상세히 기술된다. 부가적으로, 서버 프로세스(2622)는 시스템(2600)의 다른 층과 통신하게 한다. 서버 프로세스(2622)는 시스템(2600)의 초기화를 수행하도록 더 제공된다. 초기화는 시스템(2600)의 구성에 대한 정보를 포함하는 구성 파일을 판독하는 것이다. 상기 구성 파일은 데이터베이스(2628)에 저장될 수 있다. 따라서, 서버 프로세스(2622)는 애플리케이션 층(2602)에 대한 중앙 정보 관리 엔티티로서 동작한다.

일반적으로, 입자 검출 프로세스(2624)는 입자에 대한 기판 이미지의 검사 및 기록 생성을 지원한다. 이런 목적을 위하여, 입자 검출 프로세스(2624)는 하나 이상의 입자 검출 알고리듬을 실행한다. 알고리듬의 실시예는 "블럽" 분석 알고리 듬 및 "화소" 분석 알고리듬을 포함한다. 프로세스(2624)에 의해 검사된 기판은 부드럽고(패턴화되지 않음) 또는 패턴화된다.

프로세스 모니터링 프로세스(2626)은 평균 세기 분석 같은 하나 이상의 프로세스 모니터링 알고리듬을 실행한다. 일반적으로, 프로세스 모니터링 프로세스(2626)는 히스토그램의 검사 및 비교 도의 생성을 지원한다. 입자 검출 프로세스(2624) 및 프로세스 모니터링 프로세스(2626)의 실시예는 도 27-28을 참조하여 하기에 설명된다.

애플리케이션 층(2602)은 하나의 다양한 인터페이스를 통하여 시스템(2600)의 다른 층과 통신한다. 도시적으로, 애플리케이션 층(2602)은 반도체 장치 통신 표준(SECS) 인터페이스(2630), 기록기 인터페이스(2632), 카메라 인터페이스(2634), 및 광 소스 인터페이스(2636)를 포함한다.

SECS 인터페이스(2630)는 서버 프로세스(2622) 및 원격 클라이언트 사이의 정보를 재포맷하고 통신한다. 원격 클라이언트는 외부 하드웨어 층(2610) 및 외부 인터페이스 층(2612)에 의해 표현된다.

기록기 인터페이스(2632)는 기판이 검사되는 각각의 시간 기록을 생성하고 로컬 또는 원격 디스크 저장 장치에 대한 기록을 저장하기 위한 인터페이스 태스크이다. 일실시예에서, 디스크 저장 장치는 팩토리 인터페이스 층(2612)의 일부이다.

카메라 인터페이스(2634)는 상기되고 내부 하드웨어 층(2608)에 의해 표현된 수신기 유니트(및 기판 센서 같은 다른 검출 장치)의 동작을 지원하도록 구성된 인 터페이스 태스크이다. 일반적으로, 카메라 인터페이스(2634)는 기판 이미지의 획득, 처리 모니터링 및 입자 검출 수행 및 수신기 유니트 설정을 돕는다. 수신기 유니트를 설정하는 것은 수신기 설정을 다운로딩하고, 수신기를 포커싱하고 수신기의 위치(방향)을 조절하는 것을 포함한다. 게다가, 케마라 인터페이스(2634)는 기록 생성(기록기 인터페이스 2632에 의해 처리됨)을 요구를 초기화한다. 동작시, 카메라 인터페이스(2634)는 서버 프로세스(2622)로부터 수신기 유니트의 동작에 대한 명령을 수신한다. 그 다음 명령은 드라이버 층(2604) 및 하드웨어 인터페이스 층(2606)을 통하여 내부 하드웨어 층(2608)으로 보내진다. 명령 응답은 추후에 (드라이버 층(2604)으로부터) 카메라 인터페이스(2634)에 의해 수신되어 서버 프로세스(2622)로 전송된다. 일 실시예에서, 드라이버 층 (2624)은 NI IMAQ(National Instruments Image driver) 드라이버를 포함하며 하드웨어 인터페이스 층(2606)은 RS232 및 TTL 포트를 갖는 프레임 그래버 카드를 포함하는데, 이들 각각은 카메라 인터페이스(2634) 및 내부 하드웨어 층(2608) 사이의 루팅된 메세지를 지원하도록 적응된다.

광 소스 인터페이스(2634)는 내부 하드웨어 층(2608)에 의해 표현되고 상술된 전송기 유니트의 동작을 지지하도록 구성된 인터페이스 태스크이다. 일반적으로, 광소스 인터페이스(2634)의 기능은 현재 광 세기를 결정하는 단계와 광 세기를 조절하는 단계를 포함한다. 동작시, 서버 프로세스(2622)로부터 수신된 정보는 광소스 인터페이스(2634)를 통하여 드라이브 층(2604) 내의 드라이버로 전송되고 나서, 하드웨어 인터페이스 층(2606) 내의 카드로 전송된다. 일 실시예에서, 드라이 버는 오메가 ADLIB 드라이버이며 카드는 DI/DO 카드이다. 내부 하드웨어 층(2608)으로부터의 응답은 반대의 순서로 광소스 인터페이스(2634)로 루팅된다.

단일 시스템으로 도시되어 있을지라도, 애플리케이션 층(2602)의 구성요소는 네트워킹된 환경에 분산될 수 있다. 예를 들어, GUI(2620)는 서버 프로세스 (2622), 입자 검출기 애플리케이션 및 프로세스 모니터링 애플리케이션이 존재하는 원격에 위치된 서버 컴퓨터에 네트워킹된 워크스테이션 상에 위치될 수 있다.

도 27은 시스템(2600)을 사용한 모니터링 및 입자 검출 프로세스의 프로그램 제어 방법(2700)에 대한 흐름도이다. 간결성을 위하여 모니터링은 특정 분석에 국한된다. 그러나, 당업자는 스펙트럼 분석을 포함한 본 발명의 다른 프로세스 모니터링 실시예에 대한 적용을 인식할 것이다.

방법(2700)은 시스템(2600) 활성화될때 단계(2705)로 진입한다. 단계(2710)에서, 시스템(2600)은 초기화되고 프로그램 입력 이벤트를 수신할 준비가 된다. 단계(2712)에서, 방법(2700)은 이벤트를 수신한다.

단계(2715)에서, 상기 방법은 시스템 구성이 발생하는지를 결정한다. 시스템 구성 이벤트를 데이터 저장 방향을 구성하는 단계, 결함 맵을 설정하는 단계, 알람, 결함 카운트 임계치 및 다른 프로그램 설정을 형성하는 단계를 포함한다. 시스템 구성 이벤트가 발생하지 않는 경우, 방법(2700)은 하기된 단계(2725)로 진행한다. 시스템 구성 이벤트가 발생하는 경우, 방법(2700)은 단계(2720)로 진행하여 시스템 구성을 얻어서 설정한다. 단계(2720)에서, 프로그램의 작동이 조정될 수 있으며, 런타임 카운터는 프로그램의 작동을 추적하도록 설정하며, 다른 시스템 구성은 하나 또는 그이상의 데이터 구조 내에 포함된 시스템 변수를 통하여 설정된다. 일실시예에서, 시스템 구성을 포함하는 데이터 구조는 데이터 베이스(2628)(도 26에 도시) 내에 저장될 수 있다.

단계(2725)에서, 방법(2700)은 시스템 설정 이벤트가 발생했는지 여부를 결정한다. 그렇지 않다면, 방법(2700)은 단계(2735)로 진행한다. 시스템 설정 이벤트는 수신기 측정(예컨대, 정렬 및 포커스), 수신기 샘플링 속도의 설정, 수신기 변수의 설정 및 다른 시스템 조정을 포함한다. 시스템 설정 이벤트가 발생하였다면, 방법(2700)은 시스템을 설정하도록 단계(2730)로 진행한다. 예시적으로, 단계(2730)은 사용자가 신호패턴의 각각의 통계학적 정보 및 반사 이미지를 관찰하고 조정하는 것을 허용하여, 수신기(616) 정렬 특성을 조정하기 위한 중요한 피드백을 사용자에게 제공하는 단계를 포함한다. 뿐만 아니라, 단계(2730)에서 수신기 샘플링 속도가 설정된다. 일실시예에서, 단계(2730)는 사용자가 독립적으로 전송기 유닛을 정렬하고 조정하도록 하여 기판의 원하는 조명이 달성된다.

단계(2735)에서, 방법(2700)은 상기 이벤트가 입자 검출 또는 처리 모니터링에 대한 것인지 여부를 결정한다. 그렇지 않다면, 방법(2700)은 단계(2745)로 진행한다. 만약 이벤트가 입자 검출에 대한 것이라면, 방법(2700)은 단계(2740)로 진행하여 기판 상의 오염을 검출한다. 입자 검출/프로세스 모니터링을 위한 방법의 일실시예는, 도 28을 참조하여 이하에서 설명된다.

단계(2745)에서, 방법(2700)은 상기 이벤트가, 사용자가 액티브 애플리케이션을 완료하는 때와 같은 종결 이벤트인지 여부를 묻는다. 그렇다면, 방법(2700)은 2755에서 빠져나간다. 그렇지 않은 경우, 방법(2700)은 단계(2750)에서 이벤트를 처리하고, 그리고 나서 단계(2712)로 돌아가서 다음의 이벤트를 받는다.

도 28은 입자 검출 및 프로세스 모니터링을 위한 방법(2800)을 설명하는 흐름도이다. 방법(2800)은 단계(2740)로부터 단계(2805)로 진입한다. 단계(2810)에서, PMC(86)는 들어오는 기판을 검출하도록 작동한다. 기판을 검출하기 위한 하나의 방법은 도 14를 참조하여 상술되어 있다. 단계(2815)에서, 기판은 스캐닝되거나 그렇지 않으며 조명되어, 결과적인 신호패턴이 저장된다. 기판의 스캐닝/조명에 대한 예시적인 방법인 상술되어 있다.

단계(2820)에서, 방법(2800)은 단계(2815)에서 수집된 정보를 기초로 화소명암의 히스토그램(현재의 히스토그램으로서 여기에서 언급된)을 발생시킨다. 뿐만 아니라, 기판에 대한 평균 세기값이 계산된다.

그리고 나서, 방법(2800)은 원하는 처리에 따라 두개의 논리경로를 따라서 진행한다. 입자 검출의 경우, 방법(2800)은 논리 경로(2822)를 거쳐 단계(2825)로 진행한다. 처리 모니터링의 경우, 방법(2800)은 논리 경로(2824)를 통해 단계(2850)로 진행한다.

만일 방법(2800)이 경로(2822)를 통해 진행했다면, 정보는 단계(2825)에서 이진수화 된다. 이진수화는 예시적으로 0과 225 사이의 화소 값의 어레이로서 나타나는 그레이 스케일 기판 이미지의 이진 표현이다. 그레이 스케일 이미지는, 임계치 이하의 각 값은 블랙이고 임계치 이상의 각 값은 화이트가 되도록 임계 밀도를 선택함으로서 이진수화 된다. 임계치의 값은 특정한 적용에 따라 경험적으로 결정될 수 있다.

더욱이, 단계(2825)에서, 구조상의 동작은 잡음 및 다른 외부의 신호 정보를 필터링함으로써 캡쳐된 값을 조장하거나 강화하도록 행해진다. 잡음은 신호의 스캐터링/반사에서 진동(예를 들어 파워 변조)을 발생시키는 기판 변형 및 진동(예를 들어 기판은 완전 평면이거나 항상 무진동이지는 않음)으로 인해 발생될 수도 있다. 더욱이, 챔버내에서 부유하는 입자와 같이 챔버 내에서 변화 및 오염, 윈도우의 광학적 퇴화, 챔버내의 열 흐름 등은 또한 시간 의존적이며, 결국 잡음을 제공한다. 부가적으로, 전기적 잡음(예를 들어, 전자 잡음, 백색 잡음, 핑크 잡음 등)은 전송 유닛(56) 및 수신기(58)에 의해 제공된다.

신호 잡음을 필텅링하는 구조는 잘 알려져 있지만 필터링된 잡음 형태에 의존한다. 어떤 구조는 디지털 신호 처리(DSP), 전자 필터(예를 들어, 저역, 고역, 대역 등), 신호 샘플링 등을 사용하여 수신된 신호를 필터링하는 것을 포함한다.

이미지 강화는 이미지 강화 및 컬러를 강화시킬 수 있는 스펙트럼 선택 알고리즘을 사용하거나, 원치 않는 스펙트럼을 차단하는 스펙트럼 필터에 의해 행해진다. 더욱이, 이미지 강화는 기술분야에서 잘 알려진 DSP 및 다른 디지털 강화 기술을 통해 달성될 수 있다.

단계(2830)에서, 방법(2800)은 조명 밀도 및 크기에 기초한 입자에 대한 기판 이미지를 검색한다. 블롭 분석은 기판 영역에서 입자의 크기 및 위치를 식별하는 수단으로써 화소 밀도 및 접근성을 사용한다. 블롭 분석은 단계(2825) 및 단계(2830)로 구성된다.

이어 블롭 분석에 의해 결정된 결과는 단계(2835)에서 분석된다. 게다가, 기판의 상태는 단계(2835)에서 행해진다. 일 실시예에서, 기판 상태는 통과 상태, 경고 상태 및 실패 상태를 포함한다. 다음 사용자는 예를 들어, 가청(audible) 또는 가시 신호에 의해 상태를 표시할 수 있다. 히스토그램 데이터 및 입자 데이터를 분석함에 따라, 방법(2800)은 출력 기판 이미지, 히스토그램 데이터 기록을 포함하는 기록, 및 마지막 사용자에 대한 결함 요약서를 발생시키기 위해 단계(2840)에서 처리된다. 다음 방법은 단계(2845)으로 이동되어 방법(2700)으로 복귀된다.

단계(2820)으로 복귀된 후, 논리 경로(2848)를 경유하여 선택이 처리되는 경우, 방법(2800)은 단계(2850)에서 처리된다. 단계(2850)에서는, 단계(2820)에서 발생된 전류 히스토그램 데이터가 도시된다. 단계(2852)에서, 히스토그램 플롯은 기준 히스토그램과 비교되며 결과는 전류 히스토그램과 기준 히스토그램 사이의 차이를 나타내기 위해 도시된다. 단계(2854)에서, 방법(2800)은 기준 히스토그램에 대한 전류 히스토그램의 평균 세기 경향을 도시한다. 이러한 경향을 도시하는 그래프의 예는 도 20을 참조로 설명되었다. 단계(2852, 2854)의 결과는 단계(2856)에서 기판의 상태를 결정하기 위해 분석된다. 일 실시예에서, 기판 상태는 통과 상태, 경고 상태, 및 실패 상태를 포함한다. 다음 방법(2800)은 마지막 사용자에 의해 관찰될 수 있도록 기록을 발생시키도록 단계(2840)에서 처리된다. 기록은 출력 기판 이미지, 히스토그램 데이타 기록, 및 결함 요약서를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 알람은 결함이 있는 기판을 나타내는 예정된 이벤트의 발생(occurrence)에 따라 사용자에게 제공된다. 사용자는 사용자-한정 세기 쓰레 숄드 이상에서 일어나는 발생의 수에 따라 알람 기준을 한정한다. 따라서, 알람 검출 쓰레숄드는 패턴화된 기판에 의해 설정된 노이즈 플로워(noise floor)에 보다 가깝게 이동될 수 있다. 쓰레숄드를 초과하는 세기의 발생은 합산되어 사용자-한정 카운트 수 쓰레숄드와 비교된다. 합산된 발생이 카운트 값을 초과하는 경우 알람이 제공된다. 예를 들어, 세기 쓰레숄드 레벨은 3,500 카운트(+/- 카운트)가 이미지에 대해 축적되도록 설정될 수 있다. 웨이퍼가 오염되고 3,555 카운트를 얻음에 따라, 3,550 이상의 5 카운트는 알람 조건을 이룰 수 있다. 카운트 수가 카운트 쓰레숄드 이상으로 증가함에 따라서 알람 신뢰성 또한 증가한다. 이는 제 2 의사 결정 특징 스코어를 나타내며 신뢰 간격을 설정하는데 사용될 수 있다.

또다른 실시예에서, 알람 및 경보 쓰레숄드를 결정하기 위해 자동화 모드가 실시될 수 있다. 자동화 모드는 한개 또는 다수의 기준 기판에 대해 세기의 평균 및 기준 편차와 같은 통계적 값을 이용한다. 다음 알람 쓰레숄드는 사용자에 의해 선택되거나 또는 경험적 데이터에 기초하여 예정될 수 있는 기준 편차의 일부 다수에 기초한다. 평탄한 기판에 대한 기준 편차는 패턴화된 웨이퍼보다 상당히 작아 검출 쓰레숄드는 평균에 상당히 가깝다. 이러한 자동화 방법은 알람 및 경보 쓰레숄드를 설정하는 사용자로부터 주관적 입력에서 야기되는 임의의 원치 않는 효과를 방지할 수 있다.

지금까지는 본 발명의 바람직한 실시예에 관해 설명하였지만, 발명의 다른 실시예 또한 이하 첨부되는 청구항에 의해 정의되는 발명의 기본 사상 및 범주를 이탈하지 않는한 고안할 수 있다.

Claims (60)

1. 처리 시스템에서 기판 표면의 검사를 제어하는 방법으로서,

   적어도 하나의 광학 검사 시스템에 의해 검사된 상기 기판 표면의 처리 균일도를 나타내는 광학 신호 서명(signature) 정보를 포함하는 처리 데이타 판독값을 상기 적어도 하나의 광학 검사 시스템으로부터 수신하는 단계;

   상기 처리 데이터 판독값이 예정된 값을 초과하는 지를 결정하는 단계; 및

   상기 데이터 판독값이 예정된 값을 초과하면, 상기 기판을 검사 플랫폼으로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학 신호 서명 정보는 기판 반사도 정보, 정반사 정보, 스펙트럼 정보, 기판 결함 정보, 기판 손상 정보, 입자 오염 정보, 영숫자문자 정보, 비균일성 플라즈마 증착 정보, 및 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 삭제
5. 처리 시스템에서 패턴화된 기판의 표면의 검사를 제어하는 방법으로서,

   적어도 하나의 광학 검사 시스템에 의해 검사된 상기 패턴화된 기판 표면의 지형 조건을 나타내는 광학 신호 서명(signature) 정보를 포함하는 처리 데이타 판독값을 상기 적어도 하나의 광학 검사 시스템으로부터 수신하는 단계;

   허용할 수 없는 기판 처리 조건이 존재하는지를 결정하는 단계; 및

   처리 종결 단계를 결정하기 위해 상기 처리 데이터 판독값을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 처리 시스템에서 기판의 표면의 검사를 제어하는 방법으로서,

   적어도 하나의 광학 검사 시스템에 의해 검사된 상기 기판 표면의 지형 조건을 나타내는 광학 신호 서명(signature) 정보를 포함하는 처리 데이타 판독값을 상기 적어도 하나의 광학 검사 시스템으로부터 수신하는 단계;

   상기 데이터 판독값이 예정된 값을 초과하는지를 결정하는 단계;

   상기 데이터 판독값이 예정된 값을 초과하면, 상기 기판에 허용할 수 없는 지형 조건이 존재한다고 결정하는 단계; 및

   상기 기판에 허용할 수 없는 지형 조건이 존재한다고 결정되면, 기판에 대한 루팅 시퀀스를 결정하기 위하여 처리 시스템에서 기판 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 기판 처리 검사 시스템으로서,

   광학 검사 처리를 수행하도록 각각 구성되고 전송기 유니트 및 수신기 유니트를 각각 포함하는 다수의 광학 검사 시스템; 및

   상기 광학 검사 시스템에 연결되고,

   (ⅰ) 상기 광학 검사 시스템 중 적어도 하나에 의해 검사된 패턴화된 기판상의 지형 조건을 나타내는 광학 신호 정보를 처리하고,

   (ⅱ) 지형 조건에 응답하여 상기 패턴화된 기판에 대한 루팅 시퀀스를 결정하도록

   구성된 제어기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 검사 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,

   각각의 상기 광학 검사 시스템은 상기 패턴화된 기판의 전달 경로를 따라 처리 시스템상에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 검사 시스템.
9. 기판 처리 검사 시스템으로서,

   광학 검사 처리를 수행하도록 각각 구성되고 전송기 유니트 및 수신기 유니트를 각각 포함하는 다수의 광학 검사 시스템 -상기 수신기 유니트는 적어도 하나의 전하 결합 장치(CCD) 카메라 및 분광계를 포함함-; 및

   상기 광학 검사 시스템에 연결되고,

   (ⅰ) 상기 광학 검사 시스템 중 적어도 하나에 의해 검사된 기판상의 지형 조건을 나타내는 광학 신호 정보를 처리하고,

   (ⅱ) 지형 조건에 응답하여 상기 기판에 대한 루팅 시퀀스를 결정하도록

   구성된 제어기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 검사 시스템.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 제어기 시스템을 동작시키기 위하여 사용된 제어 정보를 입력하기 위한 입력 유니트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 검사 시스템.
11. 기판 처리 검사 시스템으로서,

    광학 검사 처리를 수행하도록 각각 구성되고 전송기 유니트 및 수신기 유니트를 각각 포함하는 다수의 광학 검사 시스템; 및

    상기 광학 검사 시스템에 연결되고,

    (ⅰ) 상기 광학 검사 시스템 중 적어도 하나에 의해 검사된 기판상의 지형 조건을 나타내는 광학 신호 정보를 처리하고,

    (ⅱ) 적어도 하나의 상기 광학 검사 시스템에 의해 수집된 광학 검사 데이터가 예정된 값을 초과하는지를 결정하고, 상기 예정된 값을 초과하면, 허용할 수 없는 기판 처리 조건이 존재한다고 결정하도록

    구성된 제어기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 검사 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 광학 검사 데이타는 기판 반사도 정보, 정반사 정보, 스펙트럼 정보, 기판 결함 정보, 기판 손상 정보, 입자 오염 정보, 영숫자문자 정보, 비균일성 플라즈마 증착 정보, 및 상기 정보의 임의의 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 검사 시스템.
13. 기판 처리 검사 시스템으로서,

    제1 광학 해상도로 광학 검사 처리를 수행하도록 각각이 구성되고 전송기 유니트 및 수신기 유니트를 각각 포함하는 다수의 광학 검사 시스템;

    제2 광학 해상도로 광학 검사 처리를 수행하도록 구성된 검사 플랫폼; 및

    상기 광학 검사 시스템 및 상기 검사 플랫폼에 연결되고,

    (ⅰ) 상기 다수의 광학 검사 시스템 중 적어도 하나에 의해 검사된 기판상의 지형 조건을 나타내는 광학 검사 데이터를 처리하고,

    (ⅱ) 적어도 하나의 상기 광학 검사 시스템에 의해 수집된 광학 검사 데이터가 예정된 값을 초과하는지를 결정하고,

    (ⅲ) 상기 예정된 값을 초과하면, 허용할 수 없는 기판 처리 조건이 존재한다고 결정하고,

    (ⅳ) 상기 허용할 수 없는 기판 처리 조건이 존재하면, 시스템 중단 시퀀스를 개시하도록

    구성된 제어기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 검사 시스템.
14. 클러스터 툴 및 광학 검사 시스템을 포함하는 처리 시스템으로서,

    (a) 전송기 유니트 및 수신기 유니트를 각각 포함하고, 광학 검사 처리를 수행하도록 각각 구성되고 클러스터 툴상의 여러 위치에 각각 배치된 다수의 광학 검사 시스템;

    (b) 상기 다수의 광학 검사 시스템 및 검사 플랫폼에 접속되고,

    (ⅰ) 상기 다수의 광학 검사 시스템중 적어도 하나에 의해 검사된 기판상 지형 조건을 나타내는 광학 신호 정보를 처리하고,

    (ⅱ) 지형 조건에 응답하여, 기판에 대한 루팅 시퀀스를 결정하도록

    구성된, 제어기 시스템 ; 및

    (c) 조작자에 의해 상기 제어기의 동작을 가능하게 하도록 구성된 입력 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 시스템.
15. 클러스터 툴 및 광학 검사 시스템을 포함하는 처리 시스템으로서,

    (a) 전송기 유니트 및 수신기 유니트를 각각 포함하고, 제1 광학 해상도로 광학 검사 처리를 수행하도록 각각 구성되고 클러스터 툴상의 여러 위치에 각각 배치된 다수의 광학 검사 시스템;

    (b) 제2 광학 해상도로 광학 검사 처리를 수행하도록 구성된, 상기 클러스터 툴에 연결된 검사 플랫폼;

    (c) 상기 다수의 광학 검사 시스템 및 상기 검사 플랫폼에 접속되고,

    (ⅰ) 상기 다수의 광학 검사 시스템중 적어도 하나에 의해 검사된 기판상 지형 조건을 나타내는 광학 신호 정보를 처리하고,

    (ⅱ) 지형 조건에 응답하여, 다수의 기판 처리 단계 중 하나 -제1 기판 처리 단계는 추가의 광학 검사를 위해 상기 검사 플랫폼으로 기판을 전달하는 것을 포함함- 를 실행시키도록

    구성된 제어기 시스템; 및

    (d) 조작자에 의해 상기 제어기의 동작을 가능하게 하도록 구성된 입력 장치를 포함하고,

    (e) 상기 클러스터 툴은 전달 챔버 및 상기 전달 챔버에 접속된 처리 챔버를 포함하고, 상기 광학 검사 시스템중 적어도 하나는 상기 전달 챔버 및 상기 처리 챔버중 적어도 하나에 배치되는 것을 특징으로 하는 처리 시스템.
16. 제 14 항에 있어서,

    각각의 광학 검사 시스템은 기판의 전달 경로를 따라 처리 시스템상에 배치되는 것을 특징으로 하는 처리 시스템.
17. 제 14 항에 있어서,

    상기 수신기 유니트는 적어도 하나의 전하 결합 장치(CCD) 카메라 및 분광계를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 시스템.
18. 삭제
19. 제 14 항에 있어서, 상기 제어기 시스템은

    상기 광학 검사 시스템중 상기 적어도 하나에 의해 수집된 광학 검사 데이타가 예정된 값을 초과하는지를 결정하는 단계; 및

    만약 초과한다면, 허용할수없는 기판 처리 조건이 존재한다고 결정하는 단계에 의해, 기판에 대한 루팅 시퀀스를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 처리 시스템.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 광학 검사 데이타는 기판 반사도 정보, 정반사 정보, 스펙트럼 정보, 기판 결함 정보, 기판 손상 정보, 입자 오염 정보, 영숫자문자 정보, 비균일성 플라즈마 증착 정보, 및 이들의 임의의 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 시스템.
21. 클러스터 툴 및 광학 검사 시스템을 포함하는 처리 시스템으로서,

    (a) 전송기 유니트 및 수신기 유니트를 각각 포함하고, 제1 광학 해상도로 광학 검사 처리를 수행하도록 각각 구성되고 클러스터 툴상의 여러 위치에 각각 배치된 다수의 광학 검사 시스템;

    (b) 제2 광학 해상도로 광학 검사 처리를 수행하도록 구성된, 상기 클러스터 툴에 연결된 검사 플랫폼;

    (c) 상기 광학 검사 시스템 및 상기 검사 플랫폼에 연결되고,

    (ⅰ) 상기 광학 검사 시스템 중 적어도 하나에 의해 검사된 기판상의 지형 조건을 나타내는 광학 신호 정보를 처리하고,

    (ⅱ) 적어도 하나의 상기 광학 검사 시스템에 의해 수집된 광학 검사 데이터가 예정된 값을 초과하는지를 결정하고,

    (ⅲ) 상기 예정된 값을 초과하면, 허용할 수 없는 기판 처리 조건이 존재한다고 결정하고,

    (ⅳ) 상기 허용할 수 없는 기판 처리 조건이 존재하면, 상기 처리 시스템으로부터 상기 기판을 제거하기 위해 중단 시퀀스를 실행하도록

    구성된 제어기 시스템; 및

    (d) 조작자에 의해 상기 제어기 시스템의 동작을 가능하게 하도록 구성된 입력 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 시스템.
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