KR102585478B1 - System for inspecting photoresist dispensing condition of spin coater - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀 코터의 공급노즐로부터 공급되는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 PR이미지획득부; 상기 공급노즐로부터 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 수평웨이퍼이미지획득부; 상기 제 1 내지 수직웨이퍼이미지획득부로부터 획득되는 이미지로부터 딥러닝 알고리즘에 의해 포토레지스트의 결함 여부를 판별하도록 하는 딥러닝결함판단부; 상기 딥러닝결함판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시 경보 발생을 위한 제어신호를 출력하도록 하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어신호에 따라 경보를 발생시키는 결함알림부;를 포함하도록 한 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 반도체 제조공정 중 하나인 포토레지스트(Photo Resist, PR) 도포에 사용되는 노즐의 상태와 포토레지스트의 도포 영역을 딥러닝 기술을 활용하여 정확한 결함 감지를 가능하도록 하고, 포토레지스트 도포 과정에 대한 영상 상태의 검출 처리능력을 향상시켜 실시간으로 노즐 상태를 감시하며, 비정상적 결함상태가 감지될 경우 해당 유닛에 경보를 울리게 하여 공정불량 예방 및 수율 강화에 따른 생산효율을 극대화할 수 있다. The present invention includes a PR image acquisition unit installed in the spin coater to acquire an image of the photoresist supplied from the supply nozzle of the spin coater; a horizontal wafer image acquisition unit installed in the spin coater to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle to the upper surface of the wafer on the spin chuck and spreading by centrifugal force; A deep learning defect determination unit that determines whether the photoresist is defective by a deep learning algorithm from the images acquired from the first to vertical wafer image acquisition units; A control unit configured to output a control signal for generating an alarm when a photoresist defect occurs according to the determination result of the deep learning defect determination unit; and a defect notification unit that generates an alarm according to a control signal from the control unit. It relates to a system for inspecting the photoresist application state of a spin coater using deep learning. According to the present invention, the state of the nozzle used in photo resist (PR) application, which is one of the semiconductor manufacturing processes, and the application area of the photo resist are used to accurately detect defects by using deep learning technology, and the photo resist application is applied. By improving the detection and processing ability of the video status of the process, the nozzle status is monitored in real time, and when an abnormal defect condition is detected, an alarm is sounded in the relevant unit, thereby maximizing production efficiency by preventing process defects and enhancing yield.

Description

딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템{System for inspecting photoresist dispensing condition of spin coater}System for inspecting photoresist dispensing condition of spin coater using deep learning {System for inspecting photoresist dispensing condition of spin coater}

본 발명은 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조공정 중 하나인 포토레지스트(Photo Resist, PR) 도포의 비정상인 상태를 딥러닝 기술에 의해 정확하게 감지할 수 있도록 하는 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for inspecting the photoresist application state of a spin coater, and more specifically, to accurately detect the abnormal state of photoresist (PR) application, which is one of the semiconductor manufacturing processes, using deep learning technology. This relates to a system for inspecting the photoresist application state of a spin coater using deep learning.

일반적으로, 포토리소그래피(Photo-lithography) 공정은 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하고, 포토마스크를 이용하여 노광하고, 현상액에 현상함으로써, 포토 마스크의 일정 패턴이 포토레지스트 막에 전사되도록 하는 공정이다. 이때, 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하는 공정을 수행하게 되는데, 이는 주로 스핀 코터를 이용하여 이루어진다.In general, the photo-lithography process is a process in which a certain pattern of the photo mask is transferred to the photoresist film by applying photoresist to the wafer, exposing it to light using a photomask, and developing it in a developer. At this time, a process of applying photoresist to the wafer is performed, which is mainly performed using a spin coater.

이러한 스핀 코터는 웨이퍼를 고정하고 회전할 수 있도록 이루어진 회전척 위에 외부에서 공급된 웨이퍼가 놓이면, 회전척은 웨이퍼를 고정하고 회전을 시작한다. 그리고 포토레지스트의 공급노즐은 대기 위치에서 분사 위치로 이동하여 일정량의 포토레지스트를 회전하는 웨이퍼 중앙부에 뿌려주게 되고, 이 액상의 포토레지스터는 회전하는 웨이퍼 상에서 원심력에 의해 넓게 퍼져나가며 자체의 점성에 의해 웨이퍼에 거의 고른 두께로 분포된다. 이후 액상의 포토레지스터는 베이크 같은 일련의 경화과정을 거쳐 고상을 이루고, 노광공정에 투입된다.In this spin coater, when an externally supplied wafer is placed on a rotary chuck that fixes and rotates the wafer, the rotary chuck fixes the wafer and starts rotating. Then, the photoresist supply nozzle moves from the standby position to the spraying position and sprays a certain amount of photoresist on the center of the rotating wafer. This liquid photoresist spreads widely by centrifugal force on the rotating wafer and is affected by its own viscosity. It is distributed in an almost even thickness across the wafer. Afterwards, the liquid photoresist goes through a series of curing processes such as baking to form a solid state and is then inputted into the exposure process.

이와 같은 스핀 코터에 의한 웨이퍼의 포토레지스트 도포에 대한 품질 관리는 웨이퍼 불량률과 밀접한 관계를 가질 뿐만 아니라, 반도체에서의 미세 선폭 구현에 있어서 더욱 중요해지고 있다. Quality control of photoresist application on wafers by such spin coaters is not only closely related to the wafer defect rate, but is also becoming more important in realizing fine line widths in semiconductors.

종래 포토레지스트의 도포 품질 관리를 위한 기술로서, 한국공개특허 제10-2003-0085692호의 "스핀코터의 포토레지스트 센싱장치 및 센싱방법"이 제시된 바 있는데, 이는 구동수단에 의해 회전될 수 있도록 하는 회전척과; 포토레지스트의 양이 감지될 수 있는 제3 센싱부가 구비되고, 상기 회전척의 상부에 위치된 웨이퍼에 일정량의 포토레지스트가 도포되는 포토레지스트 공급용 노즐과; 포토레지스트의 양이 감지될 수 있는 제1 센싱부가 구비되고, 상기 웨이퍼에 분산될 포토레지스트가 담겨져 있는 포토레지스트 용기와; 포토레지스트의 양이 감지될 수 있는 제2 센싱부가 구비되고, 상기 포토레지스트 용기에 담긴 포토레지스트를 상기 포토레지스트 공급용 노즐에 공급될 수 있도록 펌핑시키는 펌핑부과; 상기 회전척이 회전될 수 있도록 구동수단을 콘트롤하고, 상기 포토레지스트 용기에 담긴 포토레지스트를 펌핑하여 포토레지스트 공급용 노즐로 이동되도록 상기 펌핑부를 콘트롤하는 콘트롤러가 구비되어 있다.As a technology for controlling the quality of application of conventional photoresist, Korean Patent Publication No. 10-2003-0085692, “Photoresist sensing device and sensing method of spin coater,” has been proposed, which is a rotating device that can be rotated by a driving means. Chuck and; a photoresist supply nozzle equipped with a third sensing unit capable of detecting the amount of photoresist and applying a certain amount of photoresist to the wafer located on the upper part of the rotary chuck; a photoresist container provided with a first sensing unit capable of detecting the amount of photoresist and containing photoresist to be dispersed on the wafer; a pumping unit provided with a second sensing unit capable of detecting the amount of photoresist and pumping the photoresist contained in the photoresist container so that it can be supplied to the photoresist supply nozzle; A controller is provided to control the driving means so that the rotary chuck can rotate, and to control the pumping unit to pump the photoresist contained in the photoresist container and move it to the nozzle for supplying the photoresist.

그러나, 종래 기술은 도 1에서와 같이, 포토레지스트의 도포 품질이 정상적인 상태와는 달리, 비정상적인 불량을 야기하는 결함을 정확하게 판별하는데 한계를 가지고, 이로 인해, 웨이퍼의 불량률 감소에 기여하는 정도가 크지 않다는 문제점을 가지고 있었다. 이로 인해, 웨이퍼 상의 포토레지스트 두께 불균일성을 초래하여, 웨이퍼에 대한 회로 패턴의 형성에 심각한 영향을 미쳐서, 수율에 악영향을 초래하는 문제점을 가지고 있었다.However, as shown in Figure 1, the prior art has limitations in accurately determining defects that cause abnormal defects, unlike the normal photoresist application quality, and as a result, the degree to which it contributes to reducing the defect rate of wafers is not significant. There was a problem that it didn't work. This caused photoresist thickness non-uniformity on the wafer, seriously affecting the formation of circuit patterns on the wafer, and adversely affecting yield.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 반도체 제조공정 중 하나인 포토레지스트(Photo Resist, PR) 도포에 사용되는 노즐의 상태와 포토레지스트의 도포 영역을 딥러닝 기술을 활용하여 정확한 결함 감지를 가능하도록 하고, 포토레지스트의 결함 발생 우려 가능성이 높은 공급노즐 부근이나 웨이퍼의 평면 뿐만 아니라, 웨이퍼의 가장자리를 집중적으로 모니터링함으로써 포토레지스트의 결함 검출의 정확도를 높이도록 하며, 특히 반도체 리소그래피(Lithography) 공정에서 핵심적 공정 장치에 해당하는 포토레지스트 도포를 위한 노즐의 포토레지스트 공급 상태 검출을 통해, 반도체 업계에서 요구하는 반도체 소자의 고신뢰성 및 수율 증대에 대한 요구를 만족시키는데 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention utilizes deep learning technology to determine the state of the nozzle used in photo resist (PR) application, which is one of the semiconductor manufacturing processes, and the application area of the photo resist. It enables accurate defect detection and improves the accuracy of photoresist defect detection by intensively monitoring the edge of the wafer as well as the area around the supply nozzle or the plane of the wafer, where there is a high possibility of photoresist defects occurring, especially in semiconductor lithography. The purpose is to satisfy the demands for high reliability and increased yield of semiconductor devices required by the semiconductor industry by detecting the photoresist supply status of the nozzle for photoresist application, which is a key process equipment in the (lithography) process.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention may be easily understood through the description of the examples below.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 반도체소자 제조를 위한 포토리소그래피 공정에 사용되는 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태를 검사하는 시스템으로서, 상기 스핀 코터의 공급노즐로부터 공급되는 포토레지스트의 이미지를 획득하는 PR이미지획득부; 상기 PR이미지획득부로부터 획득되는 이미지로부터 딥러닝 알고리즘에 의해, 상기 공급노즐로부터 포토레지스트가 좌측 또는 우측으로 틀어져서 도포됨으로써 발생하는 결함, 상기 공급노즐로부터 포토레지스트가 물방울 형태로 매달려 있다가 낙하하여 발생하는 결함 및 상기 공급노즐의 겉표면에 발생한 잔류물에 의해 발생하는 결함을 판단하도록 하는 딥러닝결함판단부; 상기 딥러닝결함판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시 경보 발생을 위한 제어신호를 출력하도록 하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어신호에 따라 결함 발생 사실을 외부에 제공하는 결함알림부;를 포함하고, 상기 딥러닝결함판단부는, 상기 PR이미지획득부로부터 획득되는 이미지로부터 맥스 풀링(Max pooling)으로 특징맵을 추출하고, 상기 특징맵에서 객체 영역(전경)과 비객체 영역(배경)을 구분하며, 상기 특징맵을 CNN(Conv.3)을 통과시키고, 다시 CNN(Conv.1)을 통과시킨 후, 이를 완전 연결 계층(Fully connected layer)에 연결하여 객체 영역과 비객체 영역을 분류하며, 객체 영역과 비객체 영역에 외접하는 경계 박스(bounding-box)를 구하되, 상기 경계 박스의 위치가 객체 영역을 둘러싸는 사각형의 중심좌표이고, 상기 경계 박스의 크기가 가로폭 및 세로높이로 표시되며, 표시 결과와 앵커박스(anchor box) 및 기준 박스(ground-truth box)를 이용하여 영역을 표현하고, 검출과정이 ROI(region of interesting) 풀링 레이어(pooling layer), 2개의 완전 연결 계층(fully connected layer), 포토레지스트의 좌측 또는 우측으로 틀어진 영역, 포토레지스트의 물방울 형태 영역 및 잔류물 영역의 검출 과정을 거치게 되며, ROI 풀링 레이어의 출력이 2개의 완전 연결 계층(fully connected layer을 거쳐 포토레지스트의 좌측 또는 우측으로 틀어진 영역, 포토레지스트의 물방울 형태 영역 및 잔류물 영역과 배경으로 구분되는, 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템이 제공된다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, it is a system for inspecting the application state of photoresist of a spin coater used in a photolithography process for manufacturing semiconductor devices, wherein the photoresist is supplied from the supply nozzle of the spin coater. a PR image acquisition unit that acquires an image of the photoresist; A defect occurs when the photoresist is applied from the supply nozzle twisted to the left or right by a deep learning algorithm from the image acquired from the PR image acquisition unit, and the photoresist hangs in the form of a water drop from the supply nozzle and then falls. A deep learning defect determination unit that determines defects that occur and defects that occur due to residues generated on the outer surface of the supply nozzle; A control unit configured to output a control signal for generating an alarm when a photoresist defect occurs according to the determination result of the deep learning defect determination unit; And a defect notification unit that provides to the outside the fact that a defect has occurred according to a control signal from the control unit, wherein the deep learning defect determination unit generates a feature map by max pooling from the image acquired from the PR image acquisition unit. Extract, distinguish object area (foreground) and non-object area (background) from the feature map, pass the feature map through CNN (Conv.3), and then again through CNN (Conv.1), This is connected to a fully connected layer to classify the object area and the non-object area, and a bounding-box circumscribing the object area and the non-object area is obtained. The location of the bounding box is located in the object area. is the center coordinate of the rectangle surrounding , the size of the bounding box is displayed in width and height, and the area is expressed using the display result, anchor box, and ground-truth box, The detection process involves the detection of a ROI (region of interesting) pooling layer, two fully connected layers, areas that are shifted to the left or right of the photoresist, droplet-shaped areas of the photoresist, and residue areas. and the output of the ROI pooling layer goes through two fully connected layers and is divided into the left or right side area of the photoresist, the droplet-shaped area of the photoresist, the residue area, and the background, using deep learning. A system for inspecting the photoresist application state of the spin coater used is provided.

상기 PR이미지획득부는, 한 쌍으로 이루어져서 상기 공급노즐을 중심으로 90도의 각도로 배치되고, 상기 제어부는, 상기 공급노즐로부터 정상적으로 공급되는 포토레지스트의 단면과 상기 PR이미지획득부로부터 획득되는 이미지로부터 산출되는 실제 포토레지스트의 단면을 오버랩되도록 디스플레이함으로써, 포토레지스트의 공급 결함을 직관적으로 표시하도록 할 수 있다.The PR image acquisition unit consists of a pair and is arranged at an angle of 90 degrees around the supply nozzle, and the control unit calculates the image from the cross section of the photoresist normally supplied from the supply nozzle and the image obtained from the PR image acquisition unit. By displaying the cross-sections of the actual photoresist so that they overlap, supply defects of the photoresist can be displayed intuitively.

상기 제어부는, 상기 딥러닝결함판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트에 대한 상기 결함이 발생시, 상기 스핀 코터의 동작을 정지시키도록 제어할 수 있다.The control unit may control the spin coater to stop operation when the defect occurs in the photoresist according to the determination result of the deep learning defect determination unit.

상기 공급노즐로부터 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 상기 웨이퍼에 수평된 방향에서 상기 웨이퍼의 가장자리로부터 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 수평웨이퍼이미지획득부; 및 상기 공급노즐로부터 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 상기 웨이퍼의 상방에서 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 수직웨이퍼이미지획득부;를 더 포함하고, 상기 딥러닝결함판단부는, 상기 PR이미지획득부에 의해 획득되는 포토레지스트에 대한 이미지를 사용하여, 상기 공급노즐의 하단으로부터 수직 하방으로 연장되는 가상의 수직선에 대하여, 상기 공급노즐의 하단으로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트의 이격량에 따라 상기 포토레지스트의 결함을 판별하도록 하고, 상기 수평웨이퍼이미지획득부에 의해 획득되는 웨이퍼에서 수평방향으로 가장자리의 이미지를 사용하여, 포토레지스트의 볼록한 부분이나 오목한 부분의 결함을 판별하도록 하며, 상기 수직웨이퍼이미지획득부에 의해 획득되는 웨이퍼 상면에 대한 이미지를 사용하여, 상기 포토레지스트가 도포되는 상기 웨이퍼 상에서 중심부와 차별되는 색상이나 형태를 가지는 영역 비율에 따라 상기 포토레지스트의 결함을 판별하도록 할 수 있다.a horizontal wafer image acquisition unit installed in the spin coater to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle to the upper surface of the wafer on the spin chuck and spreading by centrifugal force from the edge of the wafer in a direction horizontal to the wafer; And a vertical wafer image acquisition unit installed in the spin coater to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle to the upper surface of the wafer on the spin chuck and spreading by centrifugal force from the upper side of the wafer, and the deep learning The defect determination unit uses the image of the photoresist acquired by the PR image acquisition unit to determine the photo supplied downward from the bottom of the supply nozzle with respect to a virtual vertical line extending vertically downward from the bottom of the supply nozzle. Defects in the photoresist are determined according to the spacing amount of the resist, and defects in the convex or concave portion of the photoresist are determined using the image of the edge in the horizontal direction of the wafer obtained by the horizontal wafer image acquisition unit. Using the image of the upper surface of the wafer obtained by the vertical wafer image acquisition unit, defects of the photoresist are identified according to the ratio of the area having a color or shape that is different from the center on the wafer on which the photoresist is applied. It can be determined.

웨이퍼에 대한 상기 포토레지스트의 도포후, 후속 공정에서 상기 웨이퍼의 다이별로 검사된 프로브 테스트의 데이터를 통해서 상기 웨이퍼의 다이별 불량률을 산출하는 웨이퍼수율관리시스템으로부터 상기 불량률을 수신받도록 하는 불량률수신부를 더 포함하고, 상기 딥러닝결함판단부는, 상기 딥러닝 알고리즘에 의해 학습된 가중치를 상기 불량률에 비례하도록 수정하여, 상기 포토레지스트의 결함 판별시 사용하도록 할 수 있다.After the photoresist is applied to the wafer, a defect rate receiving unit is provided to receive the defect rate from a wafer yield management system that calculates the defect rate for each die of the wafer through probe test data inspected for each die of the wafer in a subsequent process. Included, the deep learning defect determination unit may modify the weight learned by the deep learning algorithm to be proportional to the defect rate and use it when determining defects in the photoresist.

본 발명에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에 의하면, 반도체 제조공정 중 하나인 포토레지스트(Photo Resist, PR) 도포에 사용되는 노즐의 상태와 포토레지스트의 도포 영역을 딥러닝 기술을 활용하여 정확한 결함 감지를 가능하도록 하고, 포토레지스트 도포 과정에 대한 영상 상태의 검출 처리능력을 향상시켜 실시간으로 노즐 상태를 감시하며, 비정상적 결함상태가 감지될 경우 해당 유닛에 경보를 울리게 하여 공정불량 예방 및 수율 강화에 따른 생산효율을 극대화할 수 있고, 포토레지스트의 결함 발생 우려 가능성이 높은 공급노즐 부근이나 웨이퍼의 평면 뿐만 아니라, 웨이퍼의 가장자리를 집중적으로 모니터링함으로써 포토레지스트의 결함 검출의 정확도를 높일 수 있으며, 특히 반도체 리소그래피(Lithography) 공정에서 핵심적 공정 장치에 해당하는 포토레지스트 도포를 위한 노즐의 포토레지스트 공급 상태 검출을 통해, 반도체 업계에서 요구하는 반도체 소자의 고신뢰성 및 수율 증대에 대한 요구를 만족시키는 효과를 가진다.According to the photoresist application state inspection system of a spin coater using deep learning according to the present invention, the state of the nozzle used for photoresist (Photo Resist, PR) application, which is one of the semiconductor manufacturing processes, and the application area of the photoresist are deep learned. It utilizes technology to enable accurate defect detection, improves the detection processing ability of the image state of the photoresist application process, monitors the nozzle state in real time, and sounds an alarm in the relevant unit when an abnormal defect state is detected to improve the process. Production efficiency can be maximized by preventing defects and enhancing yield, and the accuracy of photoresist defect detection can be improved by intensively monitoring the edge of the wafer as well as the area around the supply nozzle or the plane of the wafer, where there is a high possibility of photoresist defects occurring. In particular, by detecting the photoresist supply status of the nozzle for photoresist application, which is a key process equipment in the semiconductor lithography process, the demand for high reliability and increased yield of semiconductor devices required by the semiconductor industry can be met. It has a satisfying effect.

도 1은 종래의 포토레지스트 도포에 대한 정상 상태와 비정상 상태를 각각 나타낸 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템의 상태 감지 솔루션 개요도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템이 마련되는 스핀 코터의 내부를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템을 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에 의해 검출하는 포토레지스트 도포 상태 결함 4종을 나타내는 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에서 PR이미지획득부의 배치를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템의 결함 판별 기준을 설명하기 위한 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에서 수평웨이퍼이미지획득부의 획득 이미지를 통한 결함 측정을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에서 수직웨이퍼이미지획득부의 획득 이미지를 통한 결함 측정을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에서 앵커 박스와 기준 박스를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템의 딥러닝결함판단부의 Faster R-CNN 기반 검출구현 구성도이다.
도 12은 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에서 평면적으로 정상 포토레지스트의 단면을 기준으로 전후 및 좌우 이격치를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에서 모니터링 화면을 예시적으로 나타낸 이미지이다.
Figure 1 is an image showing a normal state and an abnormal state for conventional photoresist application, respectively.
Figure 2 is a schematic diagram of a state detection solution for a spin coater photoresist application state inspection system using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a front view showing the interior of a spin coater in which a system for inspecting the photoresist application state of the spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention is provided.
Figure 4 is a configuration diagram showing a system for inspecting the photoresist application state of a spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an image showing four types of photoresist coating state defects detected by a spin coater photoresist coating state inspection system using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a plan view showing the arrangement of the PR image acquisition unit in the photoresist application state inspection system of the spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a side view for explaining the defect determination criteria of the photoresist application state inspection system of the spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a partial enlarged view for explaining defect measurement through images acquired by the horizontal wafer image acquisition unit in the photoresist application state inspection system of the spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a partial enlarged view for explaining defect measurement through images acquired by the vertical wafer image acquisition unit in the photoresist application state inspection system of the spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 shows an anchor box and a reference box in a system for inspecting the photoresist application state of a spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram illustrating the implementation of Faster R-CNN-based detection of the deep learning defect determination unit of the photoresist application state inspection system of the spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 shows the front-back and left-right spacing values based on the cross-section of a normal photoresist in a planar view in a system for inspecting the photoresist application state of a spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is an image showing an exemplary monitoring screen in a spin coater photoresist application state inspection system using deep learning according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. Since the present invention can be subject to various changes and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, but should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the technical idea and scope of the present invention, and may be modified into various other forms. The scope of the present invention is not limited to the following examples.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings, and identical or corresponding components will be assigned the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템의 상태 감지 솔루션 개요도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템이 마련되는 스핀 코터의 내부를 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템을 도시한 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram of the state detection solution of the photoresist application state inspection system of the spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is a photo of the spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention. It is a front view showing the inside of a spin coater in which a resist application state inspection system is provided, and Figure 4 is a configuration diagram showing a photoresist application state inspection system of a spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템(100)은 PR이미지획득부(110), 딥러닝결함판단부(120), 제어부(130) 및 결함알림부(140)를 포함할 수 있으며, 반도체소자 제조를 위한 포토리소그래피 공정에 사용되는 스핀 코터(10)의 포토레지스트 도포 상태를 검사하는 시스템이다.Referring to Figures 2 to 4, the photoresist application state inspection system 100 of a spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention includes a PR image acquisition unit 110 and a deep learning defect determination unit 120. , It may include a control unit 130 and a defect notification unit 140, and is a system that inspects the photoresist application state of the spin coater 10 used in the photolithography process for manufacturing semiconductor devices.

PR이미지획득부(110)는 스핀 코터(10)의 공급노즐(210)로부터 공급되는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 하고, 이를 위해 스핀 코터(10)에 설치된다. PR이미지획득부(110)는 후술하게 될 수평웨이퍼이미지획득부(160) 및 수직웨이퍼이미지획득부(170)와 마찬가지로, 일례로 카메라 등을 비롯하여 다양한 촬영장치가 사용될 수 있다.The PR image acquisition unit 110 acquires an image of the photoresist supplied from the supply nozzle 210 of the spin coater 10, and is installed in the spin coater 10 for this purpose. The PR image acquisition unit 110, like the horizontal wafer image acquisition unit 160 and the vertical wafer image acquisition unit 170, which will be described later, may be used with various photographing devices, including, for example, a camera.

PR이미지획득부(110)는 공급노즐(210)로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트가 균일한 두께를 가지고서 수직되게 제대로 공급되는지를 정확하게 검출하기 위하여, 여러 방향에서 이미지를 획득할 필요가 있는데, 이를 위해 가장 적은 개수로서 정확한 결함 검출을 위하여, 도 6에서와 같이, 한 쌍으로 이루어져서 공급노즐(210)을 중심으로 90도의 각도로 배치될 수 있다. PR이미지획득부(110) 각각은 공급노즐(210)로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트를 향하도록 스핀 코터(10)의 케이싱(230) 내에 설치될 수 있다. The PR image acquisition unit 110 needs to acquire images from various directions in order to accurately detect whether the photoresist supplied downward from the supply nozzle 210 has a uniform thickness and is properly supplied vertically. In order to accurately detect defects with the smallest number, as shown in FIG. 6, a pair may be arranged at an angle of 90 degrees around the supply nozzle 210. Each of the PR image acquisition units 110 may be installed in the casing 230 of the spin coater 10 to face the photoresist supplied downward from the supply nozzle 210.

딥러닝결함판단부(120)는 PR이미지획득부(110)로부터 획득되는 이미지로부터 딥러닝 알고리즘에 의해, 도 5에서와 같이, 공급노즐로부터 포토레지스트가 좌측(①) 또는 우측(②)으로 틀어져서 도포됨으로써 발생하는 결함, 공급노즐로부터 포토레지스트가 물방울 형태(③)로 매달려 있다가 낙하하여 발생하는 결함 및 공급노즐의 겉표면에 발생한 잔류물(④)에 의해 발생하는 결함을 판별하도록 한다. 딥러닝결함판단부(120)는 후술하게 될 제어부(130), 결함알림부(140), 불량률수신부(150) 등과 함께 스핀 코터(10)의 케이싱(230) 내에 마련되는 콘트롤박스(231)에 수용될 수 있다. 도 5를 참조하면, ① 및 ②는 노즐에 묻어있는 잔류물 및 기타 사유로 인하여 감광액 도포시, 감광액이 오른쪽 또는 왼쪽으로 틀어진 방향으로 잘못된 도포를 수행하게 되는 결함 요소를 나타낸다. ③은 도포 후 Suck back 기술에 의해 감광액이 다시 노즐 내부로 2~3mm 정도 빨려 들어가야 하지만, 정상적으로 다시 빨려 들어가지 못하게 됨으로써, 노즐의 끝부분에 물방울 형태로 매달려 있다가 떨어지거나, 다음 도포시 함께 도포될 경우 감광액의 점성(viscosity) 변화를 일으켜서 필름 두께에 심각한 불량을 일으키게 되는 결함 요소를 나타낸다. ④는 감광액의 화학적 기화작용에 의해 노즐의 겉표면에 잔류물(residue)이 묻어 있어서 불량을 일으키도록 하는 결함 요소를 나타낸다.The deep learning defect determination unit 120 uses a deep learning algorithm from the image acquired from the PR image acquisition unit 110 to turn the photoresist from the supply nozzle to the left (①) or right (②), as shown in FIG. 5. Distinguish between defects caused by spraying, defects caused by photoresist hanging from the supply nozzle in the form of water droplets (③) and then falling, and defects caused by residues generated on the outer surface of the supply nozzle (④). The deep learning defect determination unit 120 is located in the control box 231 provided in the casing 230 of the spin coater 10 along with the control unit 130, defect notification unit 140, and defect rate receiver 150, which will be described later. It can be accepted. Referring to FIG. 5, ① and ② represent defective elements that cause the photoresist to be applied incorrectly in the right or left direction due to residues on the nozzle and other reasons. ③ After application, the photoresist should be sucked back into the nozzle by about 2~3mm by the suck back technology, but as it cannot be sucked back in normally, it hangs in the form of water droplets at the end of the nozzle and falls off, or is applied together during the next application. If this occurs, it represents a defective element that causes a change in the viscosity of the photoresist and causes serious defects in film thickness. ④ represents a defective element that causes defects due to residue on the outer surface of the nozzle due to chemical vaporization of the photoresist.

본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템(100)은 수평웨이퍼이미지획득부(160) 및 수직웨이퍼이미지획득부(170)를 더 포함할 수 있다.The photoresist application state inspection system 100 of a spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention may further include a horizontal wafer image acquisition unit 160 and a vertical wafer image acquisition unit 170.

수평웨이퍼이미지획득부(160)는 공급노즐(210)로부터 스핀척(220) 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 웨이퍼에 수평된 방향에서 웨이퍼의 가장자리로부터 획득하도록 스핀 코터(10)에 설치된다. 수평웨이퍼이미지획득부(160)는 웨이퍼에 수평된 방향에서, 도 8에서와 같이, 웨이퍼(W)의 가장자리에 대한 영상(B)을 획득하여, 포토레지스트(PR)에서 볼록한 부분(b1)이나 오목한 부분(b2) 등과 같이, 포토레지스트(PR)에 대한 결함 관측에 유리하도록 한다. 즉, 웨이퍼(W)에서 가장자리 부분에 대해서 포토레지스트(PR)의 결함 발생 우려가 높은데, 웨이퍼(W)에서 수평방향으로 가장자리의 이미지를 획득시, 포토레지스트(PR)의 평탄도를 해치는 볼록한 부분(b1)의 관측이 용이하면서도 정확해지고, 오목한 부분(b2)은 웨이퍼(W)의 회전시 다른 부분에 비하여 얼룩진 것과 같은 형태를 나타내므로, 이 역시 관측이 용이하면서도 정확해진다. The horizontal wafer image acquisition unit 160 is a spin coater to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle 210 to the upper surface of the wafer on the spin chuck 220 and spreading by centrifugal force from the edge of the wafer in a direction horizontal to the wafer. It is installed at (10). The horizontal wafer image acquisition unit 160 acquires an image (B) of the edge of the wafer (W) in a direction horizontal to the wafer, as shown in FIG. 8, and captures the convex portion (b1) or This is advantageous for observing defects in the photoresist (PR), such as the concave portion (b2). In other words, there is a high risk of defects occurring in the photoresist (PR) at the edge of the wafer (W). When an image of the edge of the wafer (W) is acquired in the horizontal direction, a convex portion that impairs the flatness of the photoresist (PR) Observation of (b1) becomes easier and more accurate, and since the concave part (b2) shows a smudge-like shape compared to other parts when the wafer (W) is rotated, this also becomes easier and more accurate to observe.

수직웨이퍼이미지획득부(170)는 공급노즐(210)로부터 스핀척(220) 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 웨이퍼의 상방에서 획득하도록 스핀 코터(10)에 설치된다. 수직웨이퍼이미지획득부(170)는 예컨대 공급노즐(210)이 고정된 노즐아암(211)에 하방을 향하도록 설치될 수 있다.The vertical wafer image acquisition unit 170 is installed on the spin coater 10 to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle 210 to the upper surface of the wafer on the spin chuck 220 and spreading by centrifugal force from above the wafer. . For example, the vertical wafer image acquisition unit 170 may be installed to face downward on the nozzle arm 211 on which the supply nozzle 210 is fixed.

딥러닝결함판단부(120)는 예컨대, 도 7에서와 같이, PR이미지획득부(110)에 의해 획득되는 포토레지스트에 대한 이미지를 사용하여, 공급노즐(210)의 하단으로부터 수직 하방으로 연장되는 가상의 수직선(H)에 대하여, 공급노즐(210)의 하단으로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트(P)의 이격량, 예컨대 최대 이격 거리(d)에 따라 포토레지스트의 결함을 판별하도록 할 수 있다. 이러한 이격량은 이미지 프로세싱을 통해 포토레지스트(P)의 정해진 두께를 기준으로 산출하도록 구성될 수 있다. 딥러닝결함판단부(120)는 다른 예로서, 도 8에서와 같이, 수평웨이퍼이미지획득부(160)에 의해 획득되는 웨이퍼(W)에서 수평방향으로 가장자리의 이미지(B)를 사용하여, 포토레지스트(PR)의 볼록한 부분(b1)이나 오목한 부분(b2)의 결함을 판별하도록 할 수 있다. 딥러닝결함판단부(120)는 또 다른 예로서, 도 9에서와 같이, 수직웨이퍼이미지획득부(170)에 의해 획득되는 웨이퍼 상면에 대한 이미지를 사용하여, 포토레지스트가 도포되는 웨이퍼(W) 상에서 중심부(A1)와 차별되는 색상이나 형태를 가지는 영역(A2) 비율에 따라 포토레지스트의 결함을 판별하도록 할 수 있는데, 이 역시 이미지 프로세스에 의해 픽셀별 색상이나 형태의 차이를 면적 산출 알고리즘을 이용하여, 중심부(A1)를 기준으로 이와는 차별되는 색상이나 형태를 가지는 영역(A2)의 면적 비율을 산출하여 포토레지스트의 결함 판별에 사용하도록 구성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 7, the deep learning defect determination unit 120 uses the image of the photoresist acquired by the PR image acquisition unit 110, and extends vertically downward from the bottom of the supply nozzle 210. Defects in the photoresist can be determined according to the distance between the photoresist P supplied downward from the bottom of the supply nozzle 210, for example, the maximum distance d, with respect to the virtual vertical line H. This spacing amount can be calculated based on a predetermined thickness of the photoresist (P) through image processing. As another example, the deep learning defect determination unit 120 uses the image B of the edge in the horizontal direction of the wafer W acquired by the horizontal wafer image acquisition unit 160, as shown in FIG. It is possible to determine defects in the convex portion (b1) or concave portion (b2) of the resist PR. As another example, the deep learning defect determination unit 120 uses the image of the upper surface of the wafer acquired by the vertical wafer image acquisition unit 170, as shown in FIG. 9, to determine the wafer (W) on which the photoresist is applied. Defects in the photoresist can be determined based on the ratio of the area (A2) that has a color or shape that is different from the center (A1) in the image. This also uses an area calculation algorithm to calculate the difference in color or shape for each pixel through an image process. Therefore, the area ratio of the area A2 having a different color or shape from the center A1 may be calculated and used to determine defects in the photoresist.

딥러닝결함판단부(120)에서 사용하는 CNN 하드웨어 가속기는 Verilog 기반 PL(Programmable Logic) 하드웨어로 구현될 수 있고, 데이터 전송은 AMBA AXI4 버스를 이용할 수 있으며, 임베디드 환경에서 CNN의 실시간 처리를 위하여 Convolution 연산 및 기타 연산들을 병렬로 처리하여 CNN의 속도를 향상시키는 하드웨어 구조로서 구현될 수 있고, Convolution 모듈, Max Pooling 모듈, Fully Connected 모듈로 구성될 수 있다. 이들의 동작 과정은 Bus Interface를 통해서 CNN 연산에 필요한 weight와 bias, 입력 영상을 Block Memory(weight memory, bias memory, Input image)에 저장하고, Convolution1 모듈부터 순차적으로 동작을 구현하는데, 맥스 풀링(Max Pooling)은 모든 특징맵(feature map)에 대해 동시에 수행되고, 각 모듈의 연산 결과는 Block Memory에 저장된다. 여기서 하드웨어 구조는 Convolution Layer의 수행 시간을 최대한 줄이기 위해서 곱셈기를 사용할 수 있고, Convolution 연산이 1 clk에 수행되게 하며, 더블 버퍼를 이용하여 연속적으로 계산이 이루어지도록 구현 처리될 수 있다. 딥러닝결함판단부(120)는 신경망 시스템 개발을 위한 FPGA 보드로서 제작될 수 있고, AXI4 simulation 환경 및 logic 설계, Channel write input arbiter, address/data fifo 설계, Channel write input arbiter, address/data fifo 설계, Boundary write split 설계, AXI I/F write wrapper 설계, AXI Master wrapper I/F, Slave I/F 설계, FPGA top module 설계, 병렬 프로세서를 위한 시뮬레이션 환경 구축 및 모델링, 병렬 프로세서에서 객체인식 알고리즘 매핑 등이 구현되고, 학습된 가중치를 메모리에 저장하도록 함과 아울러, 카메라 인터페이스 설계도 함께 구현된다.The CNN hardware accelerator used in the deep learning defect determination unit 120 can be implemented with Verilog-based PL (Programmable Logic) hardware, data transmission can use the AMBA AXI4 bus, and Convolution is used for real-time processing of CNN in an embedded environment. It can be implemented as a hardware structure that improves the speed of CNN by processing calculations and other operations in parallel, and can be composed of a Convolution module, Max Pooling module, and Fully Connected module. Their operation process stores the weight, bias, and input image required for CNN calculation in Block Memory (weight memory, bias memory, input image) through the Bus Interface, and sequentially implements the operation starting from the Convolution1 module, using Max Pooling (Max Pooling is performed simultaneously on all feature maps, and the operation results of each module are stored in block memory. Here, the hardware structure can be implemented so that a multiplier can be used to minimize the execution time of the convolution layer, the convolution operation can be performed in 1 clk, and calculations can be performed continuously using a double buffer. The deep learning defect determination unit 120 can be manufactured as an FPGA board for neural network system development, AXI4 simulation environment and logic design, Channel write input arbiter, address/data fifo design, Channel write input arbiter, address/data fifo design , Boundary write split design, AXI I/F write wrapper design, AXI Master wrapper I/F, Slave I/F design, FPGA top module design, simulation environment construction and modeling for parallel processors, object recognition algorithm mapping on parallel processors, etc. This is implemented, and in addition to storing the learned weights in memory, the camera interface design is also implemented.

딥러닝결함판단부(120)은 딥러닝 알고리즘의 구현을 위해, 일례로, 도 11에서와 같은 Faster R-CNN 기반의 포토레지스트 도포 상태 결함 4종 검출 구성을 가질 수 있는데, Faster R-CNN을 이용하여 포토레지스트의 공급노즐(210)에서 포토레지스트에 대한 좌,우측 분배 및 드롭, 잔류물 등의 결함영역을 검출하는 알고리즘이 구현되고, 제안영역(Region Proposal)은 추출방법을 CNN에 포함하여 입력부터 출력까지 전과정을 하나의 네트워크로 운용할 수 있도록 하여, 처리시간의 단축과 학습의 일관성을 갖도록 구현된다. In order to implement a deep learning algorithm, the deep learning defect determination unit 120 may have a configuration for detecting four types of defects in the photoresist application state based on Faster R-CNN as shown in Figure 11, using Faster R-CNN. An algorithm is implemented to detect defective areas such as left and right distribution of photoresist and drops and residues in the photoresist supply nozzle 210, and the region proposal includes the extraction method in CNN. By allowing the entire process from input to output to be operated as a single network, it is implemented to reduce processing time and ensure learning consistency.

딥러닝결함판단부(120)는 PR이미지획득부(110)로부터 획득되는 이미지로부터 맥스 풀링(Max pooling)으로 특징맵을 추출하고, 특징맵에서 검출하려는 객체가 존재하는 객체 영역(전경)과 검출하려는 객체가 존재하지 않는 비객체 영역(배경)을 구분하며, 특징맵을 CNN(Conv.3)을 통과시키고, 다시 CNN(Conv.1)을 통과시킨 후, 이를 완전 연결 계층(Fully connected layer)에 연결하여 객체 영역과 비객체 영역을 분류하며, 객체 영역과 비객체 영역에 외접하는 경계 박스(bounding-box)를 구하되, 경계 박스의 위치가 객체 영역을 둘러싸는 사각형의 중심좌표(x, y)이고, 경계 박스의 크기가 가로폭(w)과 세로높이(h)로 표시(x,y,w,h)되며, 표시 결과(객체 영역, 비객체 영역, x,y,w,h의 6개 값)와 앵커박스(anchor box; 도 10 참조) 및 기준 박스(ground-truth box; 도 10 참조)를 이용하여 영역을 표현하고, 검출과정이 ROI(region of interesting) 풀링 레이어(pooling layer), 2개의 완전 연결 계층(fully connected layer), 포토레지스트의 좌측 또는 우측으로 틀어진 영역, 포토레지스트의 물방울 형태 영역 및 잔류물 영역의 검출을 일체적으로 일시에 거치게 되며, ROI 풀링 레이어의 출력이 2개의 완전 연결 계층(fully connected layer)을 거쳐 포토레지스트의 좌측 또는 우측으로 틀어진 영역, 포토레지스트의 물방울 형태 영역 및 잔류물 영역과 배경으로 구분되도록 할 수 있다. 객체 영역은 각각 0과 1 사이의 실수값을 가진다. 이 값은 앵커 박스와 기준 박스를 이용하여 구하며, 앵커 박스는 검출영역을 탐색하는 윈도우이다. 객체 영역과 비객체 영역을 구별하기 위한 값은 아래 수학식 1을 이용한다.The deep learning defect determination unit 120 extracts a feature map from the image acquired from the PR image acquisition unit 110 by Max pooling, and detects the object area (foreground) where the object to be detected exists in the feature map. Distinguish the non-object area (background) where the object you want to target does not exist, pass the feature map through CNN (Conv.3), pass it again through CNN (Conv.1), and then transfer it to a fully connected layer. , classify the object area and non-object area, and obtain a bounding box that circumscribes the object area and non-object area. The location of the bounding box is the center coordinate (x, y), and the size of the bounding box is displayed as width (w) and height (h) (x,y,w,h), and the display result (object area, non-object area, x,y,w,h The region is expressed using (6 values of) an anchor box (see Figure 10) and a ground-truth box (see Figure 10), and the detection process is performed using a ROI (region of interesting) pooling layer. layer), two fully connected layers, the area that is shifted to the left or right of the photoresist, the water drop-shaped area of the photoresist, and the residue area are detected all at once, and the output of the ROI pooling layer Through these two fully connected layers, the area that is turned to the left or right of the photoresist, the droplet-shaped area of the photoresist, and the residue area can be distinguished from the background. Each object area has a real number between 0 and 1. This value is obtained using an anchor box and a reference box, and the anchor box is a window for searching the detection area. The value to distinguish between the object area and the non-object area uses Equation 1 below.

여기서, A는 앵커 박스 면적이고, B는 기준 박스 면적이며, S는 두 박스가 겹치는 면적으로서, 객체 영역과 비객체 영역에 대한 영역 값을 설정할 수 있다. Here, A is the anchor box area, B is the reference box area, and S is the area where the two boxes overlap. Area values for the object area and non-object area can be set.

딥러닝결함판단부(120)에 의한 검출과정은 ROI(region of interesting) 풀링 레이어(pooling layer), 2개의 완전 연결 계층(fully connected layer), 포토레지스트의 좌우 분배(Left & Right dispensing), 물방울(drop) 형태 영역, 잔류물(residues) 영역의 검출 과정으로 구성될 수 있다. ROI 풀링 레이어의 출력은 2 개의 완전 연결 계층(FC)을 거쳐서, 좌우 분배(Left & Right dispensing), 드롭(drop), 잔류물(residues) 영역과 배경으로 구분된다. 객체 영역을 둘러싸는 경계 박스의 위치를 미세조정(fine-tune)하는 과정은 검출된 영역을 확정하기 위한 것으로서 검출된 객체에 외접하는 사각형을 구하는 과정이기도 하다.The detection process by the deep learning defect determination unit 120 includes a ROI (region of interesting) pooling layer, two fully connected layers, left and right dispensing of photoresist, and water droplets. It may consist of a detection process of the (drop) shape area and the residues area. The output of the ROI pooling layer passes through two fully connected layers (FC) and is divided into left & right dispensing, drop, residues areas, and background. The process of fine-tuning the position of the bounding box surrounding the object area is to confirm the detected area and is also the process of finding a rectangle circumscribed to the detected object.

앵커 박스와 기준 박스 검출의 경우, RTL을 위한 동작검증용 시뮬레이터(Simulator)를 개발할 수 있는데, 이는 하드웨어와 정확한 동작을 확인하기 위한 검증용으로서 필요하다. 이를 위한 C-언어 기반의 시뮬레이터로 구현할 수 있고, 객체인식 성능을 최대한 유지하면서 연산량(FLOPs)을 개선하기 위해 1 x 1 x N channel reduction layer의 삽입이나, Weight pruning 기법, Weight quantization 기법 등 네트워크 압축 기법으로 구현 처리할 수 있다. 또한, 기존 네트워크 레이어(layer)를 줄이고, 대신 인식 성능 저하를 최소화하기 위한 route(skip connection), 리올그(Reorg)와 같은 신규 네트워크 기법을 도입하여 연산량을 개선시킬 수 있다. 검증을 위한 프로파일링 기능 구현 과정, 각 레이어의 입력/출력 정보를 로그 파일 생성 과정, 그리고 각 레이어의 가중치 및 파라미터 정보를 로그 파일로 생성하는 과정들이 수행될 수 있다. In the case of anchor box and reference box detection, a simulator for operation verification for RTL can be developed, which is necessary for verification to confirm hardware and correct operation. This can be implemented with a C-language-based simulator, and network compression such as the insertion of a 1 It can be implemented using techniques. In addition, the amount of computation can be improved by reducing existing network layers and introducing new network techniques such as route (skip connection) and Reorg to minimize recognition performance degradation. The process of implementing the profiling function for verification, the process of creating a log file for the input/output information of each layer, and the process of generating the weight and parameter information of each layer as a log file can be performed.

학습하고자 하는 데이터는 반도체 산업의 특성상 보안 문제로 인해 데이터 수집에 대한 접근에 많은 어려움이 있어, 결함데이터 이미지를 학습하기에는 매우 불충분한 상황이다. 따라서, 충분한 학습용 데이터를 확보하기 위하여 관련 유지보수 업체를 활용하여 산업체 현장에서 사용하는 포토레지스트 도포용 공급노즐 및 포토레지스를 확보한 후, 다른 장소에서 유사 환경실험을 통하여 확보할 수 있다. 또한 원본 이미지에 대해 변환(평행 이동, 각도 조절 등)처리를 이용해서 확보할 수도 있다. 학습은 네가지 단계를 거쳐 이루어질 수 있는데, 첫 번째 단계는, 학습데이터를 이용하여 RPN을 학습하고, 두 번째 단계는 학습된 RPN으로부터 얻은 제안영역을 이용하여 검출기를 학습하고, 세 번째 단계는 콘볼루션(CNN) 및 맥스 풀링(Max pooloing) 단계의 가중치를 고정한 후 RPN을 미세조정할 수 있다. 네번째 단계는 세 번째 단계로부터 구한 제안영역을 이용하여 검출기를 미세조정 하는 과정이다. 여기서 세 번째 및 네 번째 단계에서는 콘볼루션 및 맥스 풀링(Max pooling) 과정의 가중치를 서로 공유하게 된다. 또한 외부에 별도로 존재하는 RPN을 네트워크 내부로 통합함으로써, 콘볼루션 및 맥스 풀링(Max pooling) 부분을 공유하게 되어 객체검출 시간을 크게 단축할 수 있다. 플랫폼기반의 이미징 시스템 개발을 위해, 딥러닝 영상감시 플랫폼 적용, 반도체 장비에 특화된 UI 기반 결함검사 모니터링 프로그램 개발(도 13 참조), 네트워크 8채널 이상의 비디오 입력, 화면분할(1분할, 4분할, 8분할), 연속 또는 이벤트시 영상 저장 모드의 구현, H.265, H.264,MJPEG 압축방식과 HDMI, VGA 모니터 출력, 1TB 이상 저장공간이 구현되도록 할 수 있다.The data to be learned has many difficulties in accessing data collection due to security issues due to the nature of the semiconductor industry, making it very insufficient for learning defect data images. Therefore, in order to secure sufficient data for learning, it is possible to secure supply nozzles and photoresists for photoresist application used in industrial sites by utilizing related maintenance companies, and then secure them through similar environmental experiments in other locations. It can also be secured by using transformation (parallel movement, angle adjustment, etc.) processing on the original image. Learning can be done through four steps: the first step is learning the RPN using training data, the second step is learning the detector using the proposal region obtained from the learned RPN, and the third step is convolution. After fixing the weights of the (CNN) and Max pooling steps, the RPN can be fine-tuned. The fourth step is the process of fine-tuning the detector using the proposed area obtained from the third step. Here, in the third and fourth steps, the weights of the convolution and Max pooling processes are shared. Additionally, by integrating RPNs that exist separately outside into the network, the convolution and max pooling parts can be shared, greatly shortening the object detection time. To develop a platform-based imaging system, apply a deep learning video surveillance platform, develop a UI-based defect inspection monitoring program specialized for semiconductor equipment (see Figure 13), video input of 8 or more network channels, screen split (1 split, 4 split, 8 split) Split), continuous or event video storage modes can be implemented, H.265, H.264, MJPEG compression methods, HDMI, VGA monitor output, and storage space of 1TB or more can be implemented.

이미지획득부(110,160,170)에 대한 높은 이미지 품질을 위한 해상도 확장이 필요한데, 이를 위해, 높은 수준의 영향을 획득하기 위해서 128*128 이상의 해상도로 확장되도록 구성될 수 있고, 집적화를 최대화하기 위해 성능을 유지하면서 픽셀 면적을 줄여 기존 전체 칩 사이즈에 더 큰 해상도를 확보할 수 있도록 할 필요가 있다. Resolution expansion for high image quality is required for the image acquisition units (110, 160, 170). To this end, it can be configured to expand to a resolution of 128*128 or higher to obtain a high level of impact, and maintain performance to maximize integration. However, it is necessary to reduce the pixel area to secure larger resolution in the existing overall chip size.

낮은 조도에서도 사물을 감지할 수 있기 위해서는 픽셀의 고감도(high sensitivity)가 필요하다. 이를 위해 디퍼런싱 증폭기(Differencing Amplifier)의 높은 이득(gain)이 필요하기 때문에 빛을 모아주는 포토다이오드의 필 팩터(fill factor)가 감소하는 문제점이 존재하는데, 이의 해결을 위하여, 디퍼런싱 증폭기(differencing amp)를 펄스 발생기(pulse generator)로 대체할 수 있다. High sensitivity of pixels is required to be able to detect objects even in low illumination. For this purpose, a high gain of the differential amplifier is required, so there is a problem that the fill factor of the photodiode that collects light is reduced. To solve this problem, a differential amplifier is used. (Differencing amp) can be replaced with a pulse generator.

제어부(130)는 딥러닝결함판단부(120)의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시 경보 발생을 위한 제어신호를 출력하도록 한다. 제어부(130)는 딥러닝결함판단부(120)의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시, 스핀 코터(10)의 동작을 정지시키도록 제어할 수 있는데, 이를 위해 스핀 코터(10)에 마련되는 결함중단부(250)가 제어부(130)의 제어신호를 수신받아 스핀 코터(10)의 동작을 정지시키도록 구성될 수도 있다.The control unit 130 outputs a control signal for generating an alarm when a photoresist defect occurs according to the determination result of the deep learning defect determination unit 120. The control unit 130 can control the operation of the spin coater 10 to stop when a defect in the photoresist occurs according to the determination result of the deep learning defect determination unit 120. For this purpose, a device provided in the spin coater 10 is provided. The defect stopping unit 250 may be configured to receive a control signal from the control unit 130 and stop the operation of the spin coater 10.

제어부(130)는 공급노즐(210)로부터 정상적으로 공급될 때의 포토레지스트의 단면과 한 쌍으로 이루어져서 공급노즐(210)을 중심으로 90도의 각도로 배치되는 PR이미지획득부(110)로부터 획득되는 이미지로부터 산출되는 실제 포토레지스트의 단면을 오버랩되도록 디스플레이부(180)를 통해서 디스플레이함으로써, 포토레지스트의 공급 결함을 직관적으로 표시하도록 할 수 있다. 따라서, 작업자는 이러한 디스플레이 결과를 통해서 현재 공급노즐(210)의 상태를 확인할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 이에 대한 신속한 후속 조치를 취할 수 있도록 한다. 제어부(130)는 서로 직교하도록 이미지를 획득하는 한 쌍의 PR이미지획득부(110) 각각의 획득 이미지로부터 공급되는 포토레지스트가 정상임을 판단하기 위한 기준이 되는 수직선(도 7 참조)으로부터 어느 정도 일치 내지 이격되었는지를 이미지 프로세싱에 의해 수치적으로 획득하고, 이를 기초로 하여, 공급노즐(210)로부터 공급되는 포토레지스트의 단면 형태를 실험에 의해 획득하고, 이러한 단면 형태를 기준이 되는 수직선으로부터 어느 정도 이격되었는지 수치적으로 획득한 값을 적용하여 기준으로부터 배치함으로써, 도 12에서와 같이, 평면적으로 정상 포토레지스트의 단면(기준)을 기준으로 전후 및 좌우 이격치를 반영하여 실제 공급되는 포토레지스트의 단면(실제)을 나타냄으로써, 실제 포토레지스트의 결함 편차를 직관적으로 신속하게 파악할 수 있도록 한다. The control unit 130 consists of a pair of cross sections of photoresist when normally supplied from the supply nozzle 210, and images acquired from the PR image acquisition unit 110 arranged at an angle of 90 degrees around the supply nozzle 210. By displaying the cross-section of the actual photoresist calculated from the display unit 180 so as to overlap, supply defects of the photoresist can be displayed intuitively. Accordingly, the operator can not only check the current status of the supply nozzle 210 through these display results, but also take prompt follow-up measures regarding it. The control unit 130 is a pair of PR image acquisition units 110 that acquire images so as to be orthogonal to each other. The photoresist supplied from each acquired image matches to some extent the vertical line (see FIG. 7), which is a standard for determining whether the photoresist is normal. spaced apart from each other is obtained numerically through image processing, and based on this, the cross-sectional shape of the photoresist supplied from the supply nozzle 210 is obtained through experiment, and the cross-sectional shape is measured to some extent from the vertical line that serves as the standard. By applying the numerically obtained value of the distance and arranging it from the reference, as shown in FIG. 12, the cross-section of the photoresist actually supplied reflects the front-to-back and left-right spacing values based on the cross-section (reference) of the normal photoresist in a planar plane ( By indicating the actual photoresist defect deviation, it is possible to quickly and intuitively identify the defect deviation of the actual photoresist.

결함알림부(140)는 제어부(130)의 제어신호에 따라 결함 발생 사실을 외부, 예컨대, 정해진 단말기에 경보를 제공하거나, 외부로 경보를 발생시키도록 하는데, 이를 위해 정해진 단말기에 유선이나 무선 통신에 의해 경보를 제공하거나, 케이싱(230)의 외측에 마련되는 디스플레이부(180)를 통해서 경보 메시지를 디스플레이하도록 하거나, 경보음을 출력하도록 스피커로 이루어지거나, 발광이나 점멸 등에 의해 경보를 제공하도록 발광유닛으로 이루어질 수 있다.The defect notification unit 140 provides an alert to the outside, for example, a designated terminal, or generates an alarm externally of the fact that a defect has occurred, in accordance with a control signal from the control unit 130. For this purpose, the defect notification unit 140 communicates with the designated terminal through wired or wireless communication. provides an alarm, displays an alarm message through the display unit 180 provided on the outside of the casing 230, consists of a speaker to output an alarm sound, or provides a warning by emitting light or flashing. It can be made up of units.

본 발명의 일 실시례에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템(100)에는, 데이터나 명령의 입력을 위한 입력부(190), 동작에 필요한 전원을 분배하는 전원공급부(미도시), 각종 데이터나 프로그램 등의 저장을 위한 메모리부(미도시) 등이 마련될 수도 있고, 웨이퍼에 대한 포토레지스트의 도포후, 후속 공정에서 웨이퍼의 다이(chip)별로 검사된 프로브(probe) 테스트의 데이터를 통해서 웨이퍼의 다이별 불량률을 산출하는 웨이퍼수율관리시스템(300)으로부터 불량률을 유선이나 무선 통신을 이용하여 데이터로서 수신받도록 하는 불량률수신부(150)가 마련될 수 있다. The photoresist application state inspection system 100 of a spin coater using deep learning according to an embodiment of the present invention includes an input unit 190 for inputting data or commands, and a power supply unit (not shown) for distributing power required for operation. ), a memory unit (not shown) for storing various data or programs, etc. may be provided, and after application of photoresist to the wafer, a probe test is performed for each die of the wafer in the subsequent process. A defect rate receiver 150 may be provided to receive the defect rate as data using wired or wireless communication from the wafer yield management system 300, which calculates the defect rate for each wafer die through data.

이때, 딥러닝결함판단부(120)는 딥러닝 알고리즘에 의해 학습된 가중치를 불량률에 비례하도록 수정하여, 포토레지스트의 결함 판별시 사용하도록 할 수 있다. 여기서 비례 상수로는 0.1~10을 비롯하여, 불량률의 최소화를 위해 실험적으로 구해질 수 있다. 여기서, 웨이퍼수율관리시스템(300)은 웨이퍼의 다이별로 검사된 프로브(probe) 테스트 데이터를 입력받아, 입력된 프로브 테스트 데이터를 이용하여, 정해진 수율 산출 방식에 따라 웨이퍼 각각에 대한 수율을 산출하게 되고, 웨이퍼 각각에 대한 식별정보와 함께 해당하는 수율을 불량률수신부(150)에 제공하도록 한다. At this time, the deep learning defect determination unit 120 may modify the weight learned by the deep learning algorithm to be proportional to the defect rate and use it when determining defects in the photoresist. Here, the proportionality constants range from 0.1 to 10 and can be obtained experimentally to minimize the defect rate. Here, the wafer yield management system 300 receives probe test data inspected for each wafer die, and uses the input probe test data to calculate the yield for each wafer according to a set yield calculation method. , the identification information for each wafer and the corresponding yield are provided to the defect rate receiver 150.

스핀 코터(10)는 공급노즐(210)을 통한 포토레지스의 공급을 개폐시키기 위한 노즐개폐부(212)가 마련될 수 있고, 케이싱(230) 내에 공급노즐(210)이 고정된 노즐아암(211)을 스핀척(220)의 상측에 로딩하도록 하거나, 스핀척(220)의 상측으로부터 언로딩시키는 노즐이송부(213)가 마련될 수 있고, 또한 스핀 코터(10)는 정해진 프로세스를 수행하도록 노즐개폐부(212), 노즐이송부(213) 및 스핀척(220) 등의 제어를 수행하도록 하는 메인제어부(240)가 마련될 수 있다.The spin coater 10 may be provided with a nozzle opening/closing unit 212 for opening and closing the supply of photoresist through the supply nozzle 210, and has a nozzle arm 211 on which the supply nozzle 210 is fixed within the casing 230. A nozzle transfer unit 213 may be provided to load the onto the upper side of the spin chuck 220 or unload it from the upper side of the spin chuck 220, and the spin coater 10 may be provided with a nozzle opening and closing unit to perform a predetermined process. A main control unit 240 may be provided to control (212), the nozzle transfer unit 213, and the spin chuck 220.

이와 같은 본 발명에 따른 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템에 따르면, 딥러닝(Deep learning) 기술을 활용한 스핀 코터의 공급노즐 상태에 대한 유형 데이터를 정량화하고, 포토레지스트 도포 과정에 대한 영상 상태의 검출 처리능력을 향상시켜 실시간으로 공급노즐 상태를 감시하고, 비정상적 결함상태가 감지될 경우 해당 유닛에 경보를 울리게 하여 공정불량 예방 및 수율 강화에 따른 생산효율을 극대화할 수 있다.According to the spin coater's photoresist application state inspection system using deep learning according to the present invention, type data on the state of the spin coater's supply nozzle using deep learning technology is quantified, and the photoresist application process is quantified. By improving the detection processing ability of the image status, the supply nozzle status can be monitored in real time, and if an abnormal defect condition is detected, an alarm is sounded in the relevant unit, thereby maximizing production efficiency by preventing process defects and enhancing yield.

또한, 본 발명에 따르면, 딥러닝 기반 이미지 분석은 육안 검사의 정교함과 유연성을 컴퓨터 비전의 신뢰성, 일관성, 속도와 결합하여, 기존 머신비전으로는 유지관리가 거의 불가능한 까다로운 비전 애플리케이션을 정밀하고, 반복적으로 해결할 수 있으며, 허용되지 않는 결함을 구분하는 동시에 복잡한 패턴의 자연적인 변동을 용인할 수 있으며, 코어 알고리즘을 다시 프로그래밍하지 않고도 새로운 예시에 맞게 바로 조정할 수 있는 장점을 가지도록 한다.In addition, according to the present invention, deep learning-based image analysis combines the sophistication and flexibility of visual inspection with the reliability, consistency, and speed of computer vision, enabling precise, repeatable performance of difficult vision applications that are nearly impossible to maintain with existing machine vision. It can distinguish unacceptable defects while tolerating natural variations in complex patterns, and has the advantage of being able to immediately adjust to new examples without reprogramming the core algorithm.

또한, 본 발명에 따르면, 딥러닝 기반 기술은 포토레지스트의 공급노즐 상태의 결함 기준에서 영상을 분류(Classification)하고, 결함영역 구분 및 물체 검출은 컨볼루션신경망(CNN)을 이용하여 입력된 영상의 특징맵(feature map)을 생성하여, 영상데이터에서 결함영역 구분 및 물체 검출을 수행하는 영상처리 알고리즘을 사용하여, 결함 영상처리 능력을 향상시키고, 검사신뢰성을 높일 수 있다는 점에서 머신비전 방식과 차별성을 가지게 된다.In addition, according to the present invention, deep learning-based technology classifies images based on the defect criteria of the photoresist supply nozzle state, and defect area classification and object detection use a convolutional neural network (CNN) to classify images. It is different from the machine vision method in that it can improve defect image processing capabilities and increase inspection reliability by using an image processing algorithm that creates a feature map to classify defective areas and detect objects in image data. will have

이와 같이, 웨이퍼 제조공정의 초기단계인 포토리소그래피(Photo-Lithograghy) 공정의 포토레지스트 노즐로부터 공급 결함으로 인한 레지스트 필름의 두께 이상 및 불균일성으로 인한 피해를 예방함으로써, 수입 대체 및 비용 절감에 따른 경제적인 효과를 달성할 수 있다.In this way, damage caused by thickness abnormalities and unevenness of the resist film due to supply defects from the photoresist nozzle of the photo-lithography process, which is the initial stage of the wafer manufacturing process, is prevented, resulting in economical savings through import substitution and cost reduction. effect can be achieved.

이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that various modifications and variations can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the claims described below as well as equivalents to these claims.

110 : PR이미지획득부 120 : 딥러닝결함판단부
130 : 제어부 140 : 결함알림부
150 : 불량률수신부 160 : 수평웨이퍼이미지획득부
170 : 수직웨이퍼이미지획득부 180 : 디스플레이부
190 : 입력부 210 : 공급노즐
211 : 노즐아암 212 : 노즐개폐부
213 : 노즐이송부 220 : 스핀척
230 : 케이싱 231 : 콘트롤박스
240 : 메인제어부 250 : 결함중단부
300 : 웨이퍼수율관리시스템
110: PR image acquisition unit 120: Deep learning defect determination unit
130: Control unit 140: Defect notification unit
150: Defect rate receiver 160: Horizontal wafer image acquisition unit
170: vertical wafer image acquisition unit 180: display unit
190: input unit 210: supply nozzle
211: nozzle arm 212: nozzle opening and closing part
213: nozzle transfer unit 220: spin chuck
230: Casing 231: Control box
240: main control unit 250: defect termination unit
300: Wafer yield management system

Claims (5)

반도체소자 제조를 위한 포토리소그래피 공정에 사용되는 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태를 검사하는 시스템으로서,
상기 스핀 코터의 공급노즐로부터 공급되는 포토레지스트의 이미지를 획득하는 PR이미지획득부;
상기 PR이미지획득부로부터 획득되는 이미지로부터 딥러닝 알고리즘에 의해, 상기 공급노즐로부터 포토레지스트가 좌측 또는 우측으로 틀어져서 도포됨으로써 발생하는 결함, 상기 공급노즐로부터 포토레지스트가 물방울 형태로 매달려 있다가 낙하하여 발생하는 결함 및 상기 공급노즐의 겉표면에 발생한 잔류물에 의해 발생하는 결함을 판단하도록 하는 딥러닝결함판단부;
상기 딥러닝결함판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시 경보 발생을 위한 제어신호를 출력하도록 하는 제어부; 및
상기 제어부의 제어신호에 따라 결함 발생 사실을 외부에 제공하는 결함알림부;를 포함하고,
상기 딥러닝결함판단부는,
상기 PR이미지획득부로부터 획득되는 이미지로부터 맥스 풀링(Max pooling)으로 특징맵을 추출하고, 상기 특징맵에서 객체 영역(전경)과 비객체 영역(배경)을 구분하며, 상기 특징맵을 CNN(Conv.3)을 통과시키고, 다시 CNN(Conv.1)을 통과시킨 후, 이를 완전 연결 계층(Fully connected layer)에 연결하여 객체 영역과 비객체 영역을 분류하며, 객체 영역과 비객체 영역에 외접하는 경계 박스(bounding-box)를 구하되, 상기 경계 박스의 위치가 객체 영역을 둘러싸는 사각형의 중심좌표이고, 상기 경계 박스의 크기가 가로폭 및 세로높이로 표시되며, 표시 결과와 앵커박스(anchor box) 및 기준 박스(ground-truth box)를 이용하여 영역을 표현하고, 검출과정이 ROI(region of interesting) 풀링 레이어(pooling layer), 2개의 완전 연결 계층(fully connected layer), 포토레지스트의 좌측 또는 우측으로 틀어진 영역, 포토레지스트의 물방울 형태 영역 및 잔류물 영역의 검출을 일체적으로 일시에 거치게 되며, ROI 풀링 레이어의 출력이 2개의 완전 연결 계층(fully connected layer)을 거쳐 포토레지스트의 좌측 또는 우측으로 틀어진 영역, 포토레지스트의 물방울 형태 영역 및 잔류물 영역과 배경으로 구분되는, 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템.
A system for inspecting the photoresist application state of a spin coater used in a photolithography process for manufacturing semiconductor devices,
a PR image acquisition unit that acquires an image of the photoresist supplied from the supply nozzle of the spin coater;
A defect occurs when the photoresist is applied from the supply nozzle twisted to the left or right by a deep learning algorithm from the image acquired from the PR image acquisition unit, and the photoresist hangs in the form of a water drop from the supply nozzle and then falls. A deep learning defect determination unit that determines defects that occur and defects that occur due to residues generated on the outer surface of the supply nozzle;
A control unit configured to output a control signal for generating an alarm when a photoresist defect occurs according to the determination result of the deep learning defect determination unit; and
It includes a defect notification unit that provides the fact that a defect has occurred to the outside according to a control signal from the control unit,
The deep learning defect determination unit,
A feature map is extracted from the image acquired from the PR image acquisition unit by Max pooling, an object area (foreground) and a non-object area (background) are distinguished from the feature map, and the feature map is converted into a CNN (Conv. .3) and again through CNN (Conv.1), connect it to a fully connected layer to classify the object area and non-object area, and circumscribe the object area and non-object area. Obtain a bounding-box, where the location of the bounding box is the center coordinate of a rectangle surrounding the object area, the size of the bounding box is displayed in width and height, and the display result and anchor box (anchor box) are calculated. The region is expressed using a ground-truth box and a ground-truth box, and the detection process involves an ROI (region of interesting) pooling layer, two fully connected layers, and the left side of the photoresist. Alternatively, the area shifted to the right, the droplet-shaped area of the photoresist, and the residue area are detected all at once, and the output of the ROI pooling layer passes through two fully connected layers to the left or right side of the photoresist. A system for inspecting the photoresist application state of a spin coater using deep learning, which is divided into the area that is turned to the right, the water droplet-shaped area of the photoresist, the residue area, and the background.
청구항 1에 있어서,
상기 PR이미지획득부는,
한 쌍으로 이루어져서 상기 공급노즐을 중심으로 90도의 각도로 배치되고,
상기 제어부는,
상기 공급노즐로부터 정상적으로 공급되는 포토레지스트의 단면과 상기 PR이미지획득부로부터 획득되는 이미지로부터 산출되는 실제 포토레지스트의 단면을 오버랩되도록 디스플레이함으로써, 포토레지스트의 공급 결함을 직관적으로 표시하도록 하는, 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템.
In claim 1,
The PR image acquisition department,
It consists of a pair and is arranged at an angle of 90 degrees around the supply nozzle,
The control unit,
Deep learning is used to intuitively display photoresist supply defects by displaying the cross-section of the photoresist normally supplied from the supply nozzle and the cross-section of the actual photoresist calculated from the image acquired from the PR image acquisition unit to overlap. Photoresist application inspection system using a spin coater.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 딥러닝결함판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트에 대한 상기 결함이 발생시, 상기 스핀 코터의 동작을 정지시키도록 제어하는, 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템.
In claim 1,
The control unit,
A system for inspecting the photoresist application state of a spin coater using deep learning, which controls to stop the operation of the spin coater when the defect in the photoresist occurs according to the determination result of the deep learning defect determination unit.
청구항 2에 있어서,
상기 공급노즐로부터 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 상기 웨이퍼에 수평된 방향에서 상기 웨이퍼의 가장자리로부터 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 수평웨이퍼이미지획득부; 및
상기 공급노즐로부터 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 상기 웨이퍼의 상방에서 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 수직웨이퍼이미지획득부;를 더 포함하고,
상기 딥러닝결함판단부는,
상기 PR이미지획득부에 의해 획득되는 포토레지스트에 대한 이미지를 사용하여, 상기 공급노즐의 하단으로부터 수직 하방으로 연장되는 가상의 수직선에 대하여, 상기 공급노즐의 하단으로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트의 이격량에 따라 상기 포토레지스트의 결함을 판별하도록 하고, 상기 수평웨이퍼이미지획득부에 의해 획득되는 웨이퍼에서 수평방향으로 가장자리의 이미지를 사용하여, 포토레지스트의 볼록한 부분이나 오목한 부분의 결함을 판별하도록 하며, 상기 수직웨이퍼이미지획득부에 의해 획득되는 웨이퍼 상면에 대한 이미지를 사용하여, 상기 포토레지스트가 도포되는 상기 웨이퍼 상에서 중심부와 차별되는 색상이나 형태를 가지는 영역 비율에 따라 상기 포토레지스트의 결함을 판별하도록 하는, 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템.
In claim 2,
a horizontal wafer image acquisition unit installed in the spin coater to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle to the upper surface of the wafer on the spin chuck and spreading by centrifugal force from the edge of the wafer in a direction horizontal to the wafer; and
It further includes a vertical wafer image acquisition unit installed in the spin coater to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle to the upper surface of the wafer on the spin chuck and spreading by centrifugal force from above the wafer,
The deep learning defect determination unit,
Using the image of the photoresist acquired by the PR image acquisition unit, the separation amount of the photoresist supplied downward from the bottom of the supply nozzle with respect to an imaginary vertical line extending vertically downward from the bottom of the supply nozzle. Accordingly, defects in the photoresist are determined, and defects in the convex or concave part of the photoresist are determined using the image of the edge in the horizontal direction of the wafer obtained by the horizontal wafer image acquisition unit, Using the image of the upper surface of the wafer acquired by the vertical wafer image acquisition unit, defects in the photoresist are determined according to the ratio of the area having a color or shape that is different from the center on the wafer on which the photoresist is applied, A spin coater photoresist application condition inspection system using deep learning.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
웨이퍼에 대한 상기 포토레지스트의 도포후, 후속 공정에서 상기 웨이퍼의 다이별로 검사된 프로브 테스트의 데이터를 통해서 상기 웨이퍼의 다이별 불량률을 산출하는 웨이퍼수율관리시스템으로부터 상기 불량률을 수신받도록 하는 불량률수신부를 더 포함하는, 딥러닝을 이용한 스핀 코터의 포토레지스트 도포 상태 검사 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 4,
After the photoresist is applied to the wafer, a defect rate receiving unit is provided to receive the defect rate from a wafer yield management system that calculates the defect rate for each die of the wafer through probe test data inspected for each die of the wafer in a subsequent process. A system for inspecting the photoresist application state of a spin coater using deep learning, including:
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