KR20010034647A

KR20010034647A - 클러스터 장비

Info

Publication number: KR20010034647A
Application number: KR1020007010571A
Authority: KR
Inventors: 기라드 알모지
Original assignee: 조셉 제이. 스위니; 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2001-04-25
Also published as: US6208751B1; KR100618415B1; JP2002508586A; WO1999049500A1; EP1068635A1

Abstract

본 발명은 오토메이션 플렛폼을 통해 연결된 많은 장비들을 이용하여 기판들을 테스트하고 기판상의 결함들을 알아내는 클러스터 장비에 관한 것이다. 클러스터 장비는 하나 이상의 기판을 가지는 저장 매체를 수용하는 인터페이스를 포함한다. 검사장비는 기판들을 검사하고 기판 각각에 의심받는 지역을 표시하는 결함지도를 전달할 수 있다. 오토메이션 플렛폼은 인터페이스와 검사장비 및 재검사장비에 연결되고, 장비들 사이로 기판들을 전달할 수 있다.

Description

클러스터 장비 {CLUSTER TOOL}

집적 회로(IC) 산업에서의 급속한 기술 발전은 집적 회로의 구조와 구성을 더욱 복잡하게 하며, 이는 제조비를 현저하게 증가시킨다. 동시에, 제조업자들은 새롭고 더욱 진보된 디자인을 시장에 소개함으로써 생기는 제조 칩의 짧은 수명과 집적회로 시장의 경쟁특성 때문에 제조된 칩들의 판매 가격을 꾸준히 내릴 수 밖에 없다.

이러한 상황은 소위 높은 수율을 유지하기 위한 수많은 테스트 공정들의 발전을 이끌어 왔다. 전술한 "수율(yield)"이란 제조가 완성될 때 결함이 발견되지 않는 무결점 배치(batch)에서 생산된 완전한 제품의 비율이다. 그러므로, 제조의 관점에서 수율의 척도는 다양한 설계 규정, 공정 설비, 미립자 수, 공정상의 결함들, 그리고 집적회로의 크기와 밀도에 관계된다(웨이퍼의 재료는 제조공정의 시작 전에 국부적인 결함을 포함하고 있거나 제조 중에 그런 결함을 얻게 된다고 가정한다). 어떤 경우에는, 수율에서의 단지 몇 퍼센트의 감소로도 유익한 집적회로의 생산라인을 무용지물화 할수도 있다.

따라서, 제조 공정 중에 웨이퍼의 검사와 재검사를 수행하는 것이 관행화되어 있다. 일반적으로, 검사는 제조공정의 주요 공정, 즉 결함들을 유발하는 것으로 알려져 있거나 결함들을 형성하기 쉬운 단계 후에 수행된다. 웨이퍼의 검사 단계에서는, 진보된 검사장비(예를 들면 이스라엘의 오르보트(Orbot)사에서 생산되어 상업적으로 이용되고 있는 WF-7xx시리즈)가 검사 중에 웨이퍼를 주사하고 웨이퍼에 결함이 있을 만한 지역을 지도화하도록 정교한 컴퓨터기술을 적용한다.

웨이퍼 검사장비(inspection tool)로부터 전달된 결함 지도는 일반적으로 광학 현미경 또는 주사식 전자 현미경(SEM)으로 구성된 재검사장비(review tool)로 보내어진다. 주사식 전자 현미경은 지도화된 결함들이 유효한 결함인지 허위 결함(예를 들면 초고해상도를 가진 검사로 인해 결함이 있을 것이라고 지적된 지역들)인지를 분류하기 위하여 고해상도의 이미지를 이용한다.

최근에 사용되고 있는 검사장비와 재검사장비는 소위 "독립형(stand-alone)"이다. "독립형"장비들은 심각한 단점들을 가지고 있는데, 그중에 가장 현저한 단점은 "결과에 도달하기까지의 시간"이다. 즉, 검사 단계는 보통 각각의 웨이퍼가 아니라 웨이퍼 카세트에 적용된다. 그러므로, 약 25개의 다수의 웨이퍼를 포함하고 있는 카세트가 검사를 위한 검사장비로 보내어진다. 검사장비가 카세트에 있는 모든 웨이퍼(또는 지정된 수의 견본 웨이퍼)의 검사를 끝낸 후에만, 카세트는 결함지도를 포함하는 컴퓨터 파일과 함께 재검사장비로 보내어진다. 이것은 제 1 웨이퍼가 재검사 단계를 거치기 전에 카세트 전체(카세트에저장된 샘플 웨이퍼)가 검사되어야 하기 때문에, 작업을 늦추는 결과를 가져온다. 대개 이러한 공정은 일반적으로 5시간 이상 소요되는 것으로 알려져 있다.

더욱이, 검사장소와 재검사장소 사이에서의 카세트의 부가적인 처리는 결함의 부가적인 근원이 된다. 이 작업 모드를 본 명세서에서는 "카세트 검사-재검사 사이클(cassette inspection-review cycle)"로 언급한다.

검사단계와 재검사단계(이는 종종 카세트를 검사장비로 적재 및 하역하고, 물리적으로 카세트를 운반하고 이들 카세트를 재검사장비내로 적재하기 위한 숙련된 작업자가 요구됨.) 사이의 늘어난 지연시간뿐만 아니라 카세트 검사-재검사 사이클에서의 작업은 웨이퍼내의 결함의 발견을 불가피하게 지연시키는 동시에 검사-재검사 사이클을 현저하게 늦춘다. 더욱이 재검사 스테이션은 검사장비에 의해 결함이 있을것으로 의심되는 지역만을 재검사하기 때문에 카세트의 이동중에 야기된 어떤 부가적인 결함들은 발견되지 않을 것이다. 전형적인 카세트를 대체하는 파드(pod)가 최근에 소개되었지만 전술한 적재 및 하역 과정이 보다 더 복잡하다.

다른 방법이 현출원의 양수인에게 허여된 미국 특허 제 5,699,447에 개시되어 있다. 상기 특허에서는 "웨이퍼 단위로"검사 및 재검사를 수행할 수 있는 시스템이 개시되어 있다. 특히, 집적 시스템은 단일 장비에서 검사와 재검사 기능 모두를 수행할 수 있는 것으로 개시되어 있다. 그러므로, 카세트가 적재되고 제 1 웨이퍼가 시스템으로 도입된다. 시스템은 먼저 검사절차를 수행하고 결함지도를 생성한다. 웨이퍼를 빼내지 않으면서, 이후 시스템은 생성된 결함지도를 사용하여 증가된 배율 및/또는 민감도로 재검사 절차를 계속해서 진행한다.

독립형 작업모드에서, 검사와 재검사단계는 파이프-라인(pipe-line)방법으로 동시에 수행 될 수 있다. 그러므로, 재검사단계가 하나의 카세트내에 있는 제 1 웨이퍼에 관해서 수행해질 때, 다른 카세트내에 있는 다른 웨이퍼가 동시에 검사단계를 거칠 수 있다. 그와 반대로, 집적 장비(integrated tool)는 연속적인 작동모드에 의해 특징지워진다. 바꾸어 말하면 이미 검사된 웨이퍼가 재검사 모듈에서 처리될 때, 대응하는 검사모듈이 대기모드로 놓여진다. 비용의 견지에서, 만약 단일 웨이퍼가 2백만 달러의 가치가 있는 검사모듈에서 8분동안 검사되어지고 그 후 4십만 달러의 가치가 있는 재검사모듈(즉,광학현미경)에서 T초(T=I*N, N은 검사단계에서 나타난 결함의 수를 나타내고; I는 결함에 대한 초단위의 재검사주기를 나타낸다)동안 재검사된다면, 예컨대 200개의 결함(즉,N=200)과 I가 3이라면, 하나 이상의 웨이퍼를 검사할 수 있는 10분 동안 매우 비싼 검사모듈이 대기상태에 놓이게 된다. 이것은 많은 반도체 제조설비에서 받아들일 수 없는 커다란 단점이 된다.

더욱이, 공지된 집적 시스템(integrated system)은 일반적으로 광학 현미경인 동일한 형태의 조사장비와 재조사장비로 구성되어 있다는 점에서 변화가능성이 없는 구성에 의해 특징지워진다. 그러므로, 재조사는 단지 시스템의 배율과 또는 민감도를 증가시킴으로써 가능해진다. 이것은 기본적으로 랩(lab) 현미경을 사용하는 공지된 방법과 유사한데, 여기서 관찰 대상은 낮은 배율을 사용함으로써 먼저 얻어지고, 다양한 배율의 렌즈를 가진 대물렌즈 터렛(turret)을 단지 회전시켜 더 높은 배율을 사용함으로써 조사된다.

그러나, 배율만을 단순하게 여러번 증가시키는 것으로는 불충분하며, 사실 주사식 전자 현미경(SEM)과 같은 다른 특징을 가진 부가적인 장비를 사용함으로써 그런 집적(integrated) 시스템에서 수행한 검사에 부가적인 검사를 더 수행하는 것이 관례로 되어 있다. 그러므로 변화 가능성이 없는 구성은 상당한 단점을 이룬다.

따라서, 본 기술분야에서는 독립형 검사 및 재검사 시퀀스와 공지된 집적(integrated ) 시스템과 관련된 단점들을 실질적으로 줄이거나 극복할 수 있는 웨이퍼의 검사와 재검사를 위한 장비를 공급할 필요가 있다.

본 발명은 일반적으로 반도체 제조 설비(FAB)에 있어서 웨이퍼의 검사와 재검사에 관한 것이다.

보다 더 자세한 이해를 위해, 첨부된 도면을 참조하여 단지 예를 통해 본 발명을 설명할 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 한 구현에 따른 클러스터 장비의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 클러스터 장비에서 사용된 하드웨어적 구조를 도시한 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 검사-재검사 사이클을 제어하는 일련의 전자계산기적 단계를 보여주는 플로우 챠트를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 "점차적 상승 방식"의 배치도를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른 두 개의 덮개구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 클러스터 장비의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

설명의 단순화를 위해, 이후 주로 검사장비와 재검사장비를 포함하는 클러스터 장비를 집중적으로 설명한다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람들은 본 발명이 결코 특별한 구성에 구속되지 않는다는 것을 용이하게 인식할 것이다. 그러므로, 비한정적인 예를 통해, 본 발명은 두 개 또는 그 이상의 검사장비 또는 검사장비와 도량형(metrology)장비를 구체화한 클러스터 장비에 적용될 수 있다.

본 발명은 "집적(integrated)" 장비 방식과 독립형 모드 양자의 잇점으로부터 장점을 얻는 것을 목표로 하고 있다. 그러므로 한편으로는 집적 접적 방식에 따라 조사와 재조사 사이클의 전체 기간을 줄이기 위해서 조사와 재조사단계사이의 경계면이 단순화되어지고, 반면으로는 독립형 모드의 파이프라인(pipeline) 작동 방식으로부터 이익을 얻고, 그리고 높은 수준의 구조적 유연성을 준다. 이러한 유연성은 각 요소를 분리하여 처리할 수 있게 하는데, 예를 들어, 조사와 재조사장비의 구성요소들의 둘 중 하나 또는 모두를 대체할 수 있게 하는데, 이것은 하나 이상의 재검사장비나 검사장비, 또는 필요에 따른 모든 장비를 추가함으로써 검사장비와 재검사장비 각각의 처리량을 맞추거나 호환성을 개선하기 위함이다.

따라서, 검사와 재검사 사이클의 전체 기간은 상세한 설명에서 명기되어 있는 바와 같이 검사단계와 재검사단계 사이에 고도의 호환성을 제공함으로써 감소될 것이다.

일반적으로 말하자면, 발명에 따라서, 명시된 WF-7xx시리즈와 같은 검사 도량형학 장비는 결함지도를 전달하기 위해 이용되어 진다. 상기 검사장비와 선택된 재검사장비에는 오토메이션 플렛폼이 결합된다. 오토메이션 플렛폼은 자동적으로 웨이퍼를 카세트나 파드로부터 검사장비로 싣고, 검사단계가 완성되자마자, 검사장비로부터 그것을 내리고 재검사단계를 위해서 그것을 재검사장비로 이송하는 경우에 유익할 것이다. 명기된 방식에서, 자동화 공정은 결과까지의 시간을 현저하게 줄여주고 전술한대로 길이와 오류가 생기기 쉬운 동등한 수동과정과 관련된 바람직하지 않은 비용을 덜어준다.

지금까지 알려진 카세트 검사-재검사 사이클(cassette inspection-review cycle)과 달리, 본 발명의 시스템은 웨이퍼마다 또는 단순 웨이퍼검사-재검사 사이클(single wafer inspection-review cycle)에 제공되는데, 이것은 결과에 이르기 까지의 시간을 현저히 줄여준다. 보다 엄밀히, 선행기술에 있어서, 결함과 기능 장애의 기록을 얻기 위해서는 카세트에 있는 모든 웨이퍼가 검사되고 재검사장비로 옮겨질 때까지 기다려야만 한다. 이에 비해, 본 발명에 의하면 개개의 웨이퍼가 검사되어진 후에, (바람직하다면 단일 지도 방식으로 단일화될 수 있는 관련 결함지도와 함께)재검사장비로 실어져 운반되며, 동일한 카세트로부터 계속되는 웨이퍼가 동시에 검사장비로 실어진다. 그러므로, 개개의 웨이퍼에서 있을 수 있는 결함과 기능장애에 대한 기록은 일단 재검사단계가 완성되기만하면 이용할 수 있고, 남은 웨이퍼들이 검사를 끝낼때까지 그 기록을 기다려야할 필요도 없어진다.

단일 웨이퍼 검사-재검사 사이클과 응용에 따른 특별한 요구사항들을 만족시키는 구조적 설계에 있어서의 유연성은 개개 웨이퍼의 결함과 기능장애에 관한 정보를 얻기 위해 요구되어지는 시간을 줄인다. 이러한 정보가 특정 방식에 따라 이용되는 시간을 개선하는 것은 (제조장비의 부품을 바꾸고 레티클(reticle)을 바꾸기 위해 생산라인을 중지하는 등)선매활동을 상응하게 개선시키는데, 이것은 결국 생산량을 증가시킨다. 현 집적회로기술이 생산라인에 이익을 주기 위해서 취하고 있는 고수율에 대한 요건을 고려할 때, 본 발명의 시스템이 비용의 관점에서 특히 램프 업(ramp-up)단계에서 상당한 잇점을 나타낸다는 것은 용이하게 이해할 수 있다.

따라서, 한 측면에 의하면, 본 발명은 오토메이션 플렛폼을 경유하여 연결된 많은 장비들을 이용하여 기판들(substrates)을 시험하고 기판상에 있는 결함들을 알아내기 위한 클러스터 장비를 제공하는데, 상기 클러스터 장비는

내부에 포함된 복수의 기판들을 각각 가지고 있는 저장 매체를 수용하는 인터페이스(interface)와;

기판들을 검사하고 상기 기판 각각에 의심받는 지역을 표시한 결함지도를 전달하는 검사장비와;

검사장비, 도량형장비 및 재검사장비의 그룹에서 선택된 하나 이상의 제 2 장비 및;

상기 인터페이스, 상기 검사장비 및 하나 이상의 제 2 장비에 연결되어 상기 장비들사이로 기판들을 전달하는 오토메이션 플렛폼으로 구성되며,

상기 검사장비와 제 2 장비는 기판들을 지지하기 위한 단계를 포함한다.

다른 측면에서 보면 본 발명은 오토메이션 플렛폼을 통해 연결된 복수의 장비들을 이용하여 기판을 테스트하고 기판상의 결함들을 알아내기 위한 클러스터 장비로서, 상기 클러스터 장비들은

내부에 포함된 복수의 기판들을 각각 가지고 있는 저장 매체를 수용하는 인터페이스와;

검사장비, 도량형장비 및 재검사장비의 그룹으로부터 선택된 두 개 이상의 제 2 장비와;

상기 인터페이스, 상기 검사장비 및 두 개 이상의 제 2 장비에 연결되어 하나 이상의 점차적 상승 방식(escalation criterion)의 기준에 따라 상기 장비들 사이로 기판들을 전달하는 것에 연결된 오토메이션 플렛폼으로 구성된다.

본 발명의 구조적 유연성은 점차적 상승 방식(escalated)의 작업모드의 이용을 편리하게 한다. 전형적이지만 아직 독점적이지는 않은 후자의 예로, 하나의 검사장비와 두 개의 재검사장비가 이용되고 있다. 낮은 재검사 해상도를 가진 제 1 재검사장비, 예를 들어 광학 현미경은 제 1 거친 재검사와 검사장비로부터 전달된 지도화된 결함들을 분류하는데 제공된다. 그 다음의 더욱 정밀한 재검사장비, 예를 들어 주사식 전자 현미경(SEM)은 재검사와 광학 현미경에 의해 분류되지 않은 결함들만의 분류를 위해 배열되어 지는데, 이러한 결함들은 더 높은 재검사 해상도를 요구한다.

아래에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 특정 방식으로 점차적 상승 방식을 사용하는 성취된, 예를 들어, "확신의 정도"와 "결함의 크기에 기초를 둔 점차적 상승 방식"과 관련되는 한 장점을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 카세트나 파드 등과 같은 "저장 매체(storage medium)"는 기판을 저장하기 위한 어떤 수단들을 포함한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 클러스터 장비의 사시도를 보여주는 도 1a 및 도 1b에 주의를 기울인다. 따라서, 클러스터 장비(1)는 4개의 파드(보이지는 않는)를 수용하고 있는 덮개(2A)를 가지는 오토메이션 플렛폼(2)을 포함하는데, 각각의 파드는 수많은 웨이퍼를 붙들 수 있는 능력을 가지고 있다. 도 1a에서 각 파드(3A-3D로 각각 나타낸)를 수용하는 덮개(2A)에서 구멍이 보인다. 덮개(2A)는 지정된 공기 흐름과 스크러버(scruber) 등을 사용하여 적절한 청정도(예를 들면 등급10주위의 청정실과 등급0.01에 있는 작은 환경)를 제어하기 위한 "작은 환경"을 형성할 것이다. 덮개로는 아시스트 테크날러지스(Asyst Technologies)로부터 생산된 에스엠아이에프-300 더블유엠에스(SMIF-300 WMS)를 사용할 것이다. 또한 "www.fabtech.org"에서 이용할 수 있는 알프레드 호놀드 앤드 워너 쉘러(Alfred Homold and Werner Scheler)사의 300밀리 웨이퍼의 제조에 사용되는 작은 환경 시스템(Minienvironment System) 참조.

또한 도 1a에서 수평의 각운동을 수행하기 위해서 힌지5a와 5b의 주위에서 2의 자유도를 가진 구성요소들을 작동시키는 두 단계의 모터(보이지는 않고)와 함께 팔(5)을 가지는 로봇(4)을 볼 수 있다. 팔(5)은 팔을 제어하는 모터(7)에 의해 수직운동을 한 수 있는데, 이 모터는 팔을 올리거나 내릴수 있으며 필요하고 적절한 모든 것을 할 수 있다.

로봇(4)은 트랙(10)(도 1b) 위를 움직이는데, 이 트랙은 덮개(2A)내부에 위치한다. 적절한 로봇과 트랙은 캐나다 소재의 이큅프 테크날리지스 오브 선니밸리,(Equipe Technologies of Sunnyvale, CA)에서 구할 수 있다. 또한 도 1a에서는 검사장비의 부분을 형성하는 구성요소(8)와 재검사 또는 도량형장비의 부분을 형성하는 구성요소(9)를 도시하고 있다. 검사장비와 재검사/도량형장비는 오토메이션 플렛폼과 팔 로봇의 구조를 나타내기 위해서 도 1a 및 도 1b에서는 단지 상징적인 방법으로 도시하고 있다. 도 1b는, 아래에서 더 자세히 설명하겠지만, 로봇 기저(11)가 검사장비와/또는 재검사장비와 마주 대하는 적절한 위치에 도달할 수 있도록 그 위를 움직이게 할 수 있는 트랙(10)을 나타내기 위해서 검사장비와 재검사장비의 구성요소가 빠져있다는 것을 제외하고는 도 1a와 같다. 오토메이션 플렛폼은 웨이퍼가 검사장비로 들어가기 전에 웨이퍼를 정렬시키는 프리-어라인 스테이션(12, pre-align station)을 수용하고 있다.

도 1a와 도 1b에서 보는 바와 같이, 팔(5)는 구멍을 통해 3A-3D에 도달하며 각각의 파드로부터 웨이퍼를 가져온다. 그때 팔(5)은 검사장비로 웨이퍼를 가져간다. 도 1a와 도 1b에서 도시하고 있지는 않지만, 이 실시예에서 적재(loading)는 웨이퍼를, 정전기적 또는 진공 활성화된 물림쇠(chuck)와 같은, 물림쇠에 놓음으로써 실행한다. 오토메이션 플렛폼의 작동은 도 4를 참조하여 아래에서 설명하겠지만, 이미 이 단계에서, 클러스터 장비의 구성이 도 1a와 도 1b의 특별한 실시예에 구속되지 않는다는 것에 주목해야 한다. 나중에 본 발명인 클러스터 장비의 실현을 위한 많은 가능한 구성중의 단지 하나임을 설명한다. 또한 로봇(4)트랙(10)과 프리어라인 스테이션(12)을 포함하는 트랙 오토메이션 플렛폼은 단지 본 발명인 오토메이션 플렛폼의 많은 가능한 변화중의 하나이다.

이제 도 2에서, 본 발명의 한 실시예에 따른, 클러스터 장비에서 도입된 전형적인 하드웨어적 구조를 도시하고 있다. 그러므로, 팩토리 인터페이스 컨트롤러(a factory interface controller)는 장비들과 에프에이비(FAB)사이의 인터페이스로서 작용한다. 작업자와 연락하기 위해서 유저 인터페이스(a user interface)에 연결부가 있다. 팩토리 인터페이스 콘트롤러(21)는 근거리 통신망(a local area network, LAN), 예를 들어 에더넷(Ethernet)에 의해서 장비 1 제어기(23,tool 1 controller, 예를 들어 검사장비)와 장비 2 제어기(24, tool 2 controller, 예를 들어 제 1의 재검사장비) 그리고 장비 n 제어기(25, tool n controller, 예를 들어 도량형 장비)에 연결된다. 팩토리 인터페이스 콘트롤러(21)는, 특히, 예를 들어 에더넷 랜(Ethernet LAN)을 통해 전체 검사-재검사 사이클을 지배하는 에프에이비 오토메이션 호스트(26, a FAB automation host)와 연락한다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람들은 이미 도 2가, 본 발명에 따른, 클러스터 장비에서 사용되는 하드웨어적 구조를 실현하기 위한 많은 가능한 변화중의 단지 하나를 도시하고 있다는 것을 인식 할 것이다.

도 3a 및 도 3b에서는 본 발명의 실시예에 따른 검사-재검사 사이클을 제어하는 전형적인 단계의 순서도를 도시하고 있다. 개시로, 오토메이션 플렛폼(41)의 로봇 팔이 제 1 파드의 제 1 웨이퍼를 잡아서 검사장비(42)로 제 1 웨이퍼를 옮기는 예비단계로 작용하는 프리-어라인 스테이션에 놓인다. 검사장비가 제 1 웨이퍼를 검사하고 있는 동안, 제 2 웨이퍼는 팔(제 1 파드로부터)에 의해 프리-어라인 스테이션(43)에 놓일 것이다. 제 1 웨이퍼의 검사단계가 끝나면 적당한 검사 완성 신호가 나타난다(44). 그 특별한 신호에 의해 제 1 웨이퍼는 검사장비를 나와 재검사장비로 들어간다(45). 그 다음, 재검사장비가 제 1 웨이퍼의 검사를 수행하는 동안 제 2 웨이퍼가 검사를 받기 위해 검사장비로 들어간다(46).

이제 제 2 웨이퍼가 검사장비에서 검사받고 제 1 웨이퍼는 동시에 재검사장비에서 재검사된다. 제 1 파드의 제 3 웨이퍼가 프리-어라인 스테이션에 놓인다(도시 않음). 만일 검사단계와 재검사단계의 기간이 기본적으로 같다면(그러므로 기본적으로 같은 작업처리량으로 구성된), 제 1 웨이퍼의 재검사는 제 2 웨이퍼를 재검사장비에 놓을 때 끝날 것이다. 그러므로 제 1 웨이퍼의 재검사가 끝났을 때, 제 1 웨이퍼는 제 1 파드로 돌아가거나 두 번째 재검사장비 또는 도량형장비로 이동하고, 제 2 웨이퍼는 첫 번째 재검사장비로 갈 것이다. 이제 보이지는 않지만 제 3 웨이퍼가 검사장비로 갈 수 있다.

이 특정된 과정(단계41에서 48까지)은 제 1 파드에 있는 모든 웨이퍼가 처리될 때까지(50, 51) 계속된다. 제 1 파드에 있는 모든 웨이퍼가 처리되면, 그 과정은 검사-재검사 사이클(53, 54)을 거쳐야 하는 웨이퍼들을 수용하고 있는 모든 파드들에 대해 계속되고, 그렇게 되면(즉 모든 파드들이 처리되면) 그 과정은 끝난다(56).

본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람들은 이미 도 3a 및 도 3b가 많은 가능한 변화들중의 단지 하나를 도시하고 있다는 것을 인식할 것이다. 수정 가능한(물론, 도 3a 및 도 3b의 과정에서 필요한 변경을 가한 변화를 필요로 한다.) 전형적인 목록은

ⅰ. 두 개의 로봇이나 두 팔을 가진 로봇을 이용하는 오토메이션 플렛폼;

ⅱ. 프리-어라인 스테이션의 제거;

ⅲ. 같은 처리량을 가진다는 가정은 보편적인 것은 아니다;

ⅳ. 하나 이상의 검사장비나 또는 하나 이상의 재검사장비의 사용;

다른 수정이 특별한 응용에 따라 필요하고 적절한 모든 것에 가해질 것이다.

특히, 작업처리량을 같게 하기 위해, 하나 이상의 재검사장비가 단일 재검사장비를 돕기 위해 놓이고, 또는 그 반대로 될 수도 있다. 양자 택일로, 재검사장비는 검사장비에서 나온 결함지도에서 표시된 의심스러운 지역만을 시험할 것이다. 양자 택일로, 시스템은 평행하게 작동하는 하나 이상의 검사장비를 이용함으로써 검사처리량을 증가시키는데 이용될 수 있다. 게다가, 위에서 언급된 바와 같이, 재검사장비에 더하여 또는 대신해서 원자력 현미경(atomic force microscopy), 근시야 광학 현미경(near field optical microscopy), 주사형 터널 현미경(scanning tunneling microscopy) 등과 같은 도량형 장비를 사용할 것이다.

이제 도 4에 주의를 하는데, 여기서는 본 발명의 한 실시예에 따른 점차적 상승 방식의 구성(an escalation configuration)에 대한 도식적인 설명을 도시한다. 보는 바와 같이, 클러스터 장비(60)는 검사장비(61)와 두 개의 재검사장비(62, 63)를 포함한다. 그러므로 예를 들어 재검사장비(61)는 광학 현미경으로 이루어질 것이다. 재검사장비(62)는 (61)보다 더 높은 배율을 가진, 더 민감한 광학 현미경일 것이다. 재검사장비(63)는 재검사장비(62)에 의해 재검사되는 것들 중에서 관심대상의 결함들을 철저히 시험하고, 또는 필요하다면 재검사장비(62)의 작업범위를 넘어서는 높은 해상도를 요구하는 그런 결함들을 시험하기 위한 주사식 전자 현미경일 것이다.

그런 배열은 검사-재검사 사이클 중에 결함들을 분류해야 할 때 특히 유리하다. 그러므로, 검사장비는 거친 분류의 결함들에 대한 첫 번째 관문으로 작용할 것이다. 그런 분류를 사용하여 시스템은 재검사 계획을 결정할 것이다. 예를 들어, 만약 특별한 처리 단계에서 스크래치(scratch)가 관심의 대상이 아니라면, 가능성있는 스크래치로 분류된 모든 의심 지역은 재검사과정 동안에는 생략될 것이다. 반면에, 만약 콘택(contact)들과 비아(via)들과 같은 어떤 결함들이 관심의 대상이라면, 이러한 결함들은 첫 번째 재검사장비(62)에서는 생략되고 매우 민감한 재검사장비(63)에서 검사된다.

도 4의 구성은 예를 들어 작업 처리량을 같게 하는데도 이용되는데, 여기서 검사장비(61)의 작업처리량은 재검사장비(62),(63) 각각의 어느 것보다 많은데, 그럼에도 불구하고, 재검사장비(62)와 (63) 양자를 이용하면 작업처리량이 같게 된다.

명기된 방식에 따라 점차적 상승 방식의 이용은 확신의 정도를 높이기 위해 이용될 것이다. 그러므로, 예를 들어 특정된 점차적 상승 방식의 기준(확신의 정도에 대한 점차적 상승 방식의 기준)에 따라 모든 웨이퍼는 검사장비에 의해 처음으로 검사를 받을 것이다. 이런 특정된 점차적 상승 방식의 기준에 따라, 검사장비에 의해 확인된 결함들은 첫 번째(거친) 재검사장비를 거치게 된다. 요구된 확신의 정도 이하로 밝혀진 결함들은, 이 점차적 상승방식의 기준에 따라, 다른(더 정교한)재검사장비, 예를 들어 이용되고 있는 주사식 전자 현미경에 기초를 둔 장비(SEM-based tool)를 거치게 된다. 다른 계획에 의하면 크기에 기초를 둔 점차적 상승 방식의 기준이 이용된다. 그러므로, 예를 들어, 검사를 통해 크다고 결정된 결함들은 상대적으로 큰 결함을 분석할 수 있는 광학 재검사장비로 간다. 작다고 결정된 결함들은 상대적으로 작은 결함들을 분석할 수 있는 주사식 전자 현미경에 기초를 둔 재검사장비(SEM-based review tool)로 보내진다. 후자의 예들은 많은 가능한 점차적 상승 방식의 기준 중의 단지 두 개를 나타냈지만, 그럼에도 불구하고 그것들은 검사-재검사 과정의 조합을 디자인할 때 유연성을 명확히 했다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람들은 이미 도 4의 구성이 단지 한 예이고 새로운 검사와/또는 재검사와/또는 도량형 장비의 구성요소를 부가하거나 또는 이미 존재하는 것을 대체함으로써 조절될 것이다. 후자의 경우에 관해, 재검사장비는 특정된 형식에, 예를 들어 광학 현미경 또는 주사식 전자 현미경, 구속되지 않고, 따라서 다른 구성요소, 예를 들어 알려진 이온 빔 현미경 검사와 재검사장비들과/또는 원자력, 근시야, 주사 터널링 현미경을 이용할 수 있다는 것은 이미 주지되어 있다. 선택된 점차적 상승 방식의 실시예에 대해, 적절한 점차적 상승 방식의 기준이 특별한 응용에 의존하는 요구되고 적절한 모든 경우에 사용된다.

본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람들은 이미 오토메이션 플렛폼의 이용이 "검사-재검사 사이클"에 대해서 입증되어, 집적회로 제조 공정의 다른 단계에서도 이용될 것이다. 그러므로, 예를 들어 다른 본질적으로 알려진 제조 단계는 검사, 오버레이, 마크로, 그리고 시디-주사식 전자 현미경(CD-SEM)에서 웨이퍼의 공정과 관련된다. 위에서 언급된 검사-재검사 공정과 같이, 도 5a에서 도시된 제조단계는 한 곳에서 다른 곳으로 웨이퍼의 이동을 필요로 한다. 따라서, 오토메이션 플렛폼(도식적으로 74로 지정된)은 웨이퍼를 한 곳에서 다른 곳으로 옮기는 것과 관련된 비용을 줄이기 위해 이용된다. 분명히 오토메이션 플렛폼은 특정된 모듈의 각각을 위해 웨이퍼 적재/하역의 장소를 포함하도록 도 5a의 실시예에서 취해진 특정 요구를 만족시키도록 설계될 것이다. 그러나 제출된 실시예에서 오토메이션 플렛폼과 다른 장비들은 그 장비의 목적, 작용과 제조자에 상관없이 오토메이션 플렛폼에 연결되게 함으로써 오픈 구조를 고려하도록 설계된다.

또한 도 5a는 다른 실시예를 도시하고 있는데, 본질적으로 알려진 트랙(Track)과 스텝퍼(Stepper)를 이용하여, 도량형장비와 검사장비의 과정사이에서 웨이퍼를 웨이퍼 파드로 되돌려야하는 필요를 제거한다. 보이는 바와 같이, 웨이퍼들은 웨이퍼 로딩 장소로 옮겨져 스텝퍼/트랙 모듈에 구속되고 오토메이션 플렛폼을 이용하여 모듈 (70, 71, 72, 73)에서 처리된다.

도 5b는 도 5a에서 도시하고 있는 스텝퍼 트랙-클러스터 툴(stepper track-cluster tool)의 배열을 실행하기 위한 한 실시예를 도시하고 있다. 본 발명의 산업계에서는 스텝퍼 트랙을 수평으로 세우기 보다는 수직으로 세우는 것이 현재의 경향이다. 그러므로, 스텝퍼 트랙의 상태는 더 이상 수평적으로 길어지지는 않고, 오히려 실질적으로 수직으로 쌓은 다양한 장소를 갖는 스퀘어 풋프린트(square footprint)의 형태로 있다. 그러므로, 현재의 경향은 스텝퍼 트랙을 스텝퍼와 로딩 스테이션(loading station)의 사이에 위치시킨다(스텝퍼 트랙은 수평뿐 아니라 수직이동을 할 수 있는 자신의 로봇을 가지고 있다.). 그러므로, 이 실시예 따라 그리고 도 5b에서 보는 바와 같이 클러스터 장비의 오토메이션 플렛폼(74)은 스텝퍼 트랙(75)의 로딩 스테이션(78)에 접하고 있다. 그런 배열의 장점은 풋 프린트를 절약할 것이라는데 있다. 반면에, 그것은 스텝퍼 트랙과 스텝퍼에로의 통로에 더욱 방해가 될 것이다. 오퍼레이션을 단순히 하고, 스텝퍼 트랙으로 가는 통로를 위한 더 많은 방을 공급하기 위해서, 임의의 버퍼 스테이션(79,buffer station)이 스텝퍼 로딩 스테이션(stepper loading station)과 오토메이션 플렛폼 사이에 놓일 것이다. 버퍼 스테이션(79)은 공통의 작은 환경을 공급하기 위해서, 스텝퍼 로딩 스테이션(78)이나 오토메이션 플렛폼(74)의 덮개내부에 놓일 것이다. 그러므로, 웨이퍼를 직접 오토메이션 플렛폼의 로봇에서 다루기 보다는, 스텝퍼 트랙이 웨이퍼를 버퍼 스테이션(79)에 놓고, 오토메이션 플렛폼(74)의 로봇이 버퍼 스테이션으로부터 웨이퍼를 잡을 것이다. 그러한 배열은 서비스와 수리를 위한 통로를 공급하기 위하여 오토메이션 플렛폼(74)과 스텁퍼 트랙(75) 사이의 통로를 가지게 할 수 있을 것이다. 도 5b의 배열에서, 오토메이션 플렛폼(74)은 파드를 수용하고 제공하기 위한 메카니즘을 가질 필요가 없다는 점에서 단순화 될 수 있을 것이다. 오히려, 그런 메카니즘은 단지 스텝퍼 로딩 플렛폼(78,stepper loading platform)에 공급될 것이며, 파드의 모든 서비스를 처리할 것이다. 결과적으로, 오토메이션 플렛폼(74)은 단지 트랙 로봇과, 필요하다면, 작은 환경 설비로 구성될 것이다.

본 발명인 클러스터 장비에서 이용될 수 있는 오토메이션의 또다른 무제한의 배열을 설명하는 도 6에 이제 주목한다. 도 6에서 보는 바와 같이, 재검사장비와 검사장비는 모두 싱글 챔버(80, single chamber)내에 들어 있으며 분리되어 구성하지 않는다. 검사장비는 단순히 단계(81)과 검사장치(82, inspection device)로서 표시되고, 또한 재검사장비는 단계(83)과 재검사장치(84, review device)로서 표시된다. 단계(81)은 검사를 위해 웨이퍼를 받는데 적합하고 단계(83)은 재검사를 위해 웨이퍼를 받는데 적합하다. (물론, 본 발명은 그 단계의 특별한 구조에 의해 구속되거나 기판이 지지되는 방식에 의해 구속되지 않는다.)그러나, 재검사장비와 검사장비는 같은 챔버에 있기 때문에 흔히 특수한 트랙 로봇에서 트랙을 따라 로봇을 이동시킬 필요는 제거된다. 그러므로, 도 6의 실시예에 따라, 오토메이션 플렛폼(도식적으로 85로 지정된)은 단계(81)과 (83)으로부터 웨이퍼를 적재 및 하역에 필요한 요구에 적합하도록 디자인된다.

본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람들은 본 발명에 따른 클러스터 장비의 유연성 있는 구성은 도 6의 장비(80)이 도 1에 있는 멤버(8)을 대신하고 장비(9)가 높은 민감도를 가지고 재검사 하도록 제공된다는 것을 이미 인식하고 있을 것이다.

본 발명의 가능한 한 응용은 많은 웨이퍼 검사 단계에 적용되는 튠닝(tuning)과정에서 소비하는 시간을 경감하는 것이다. 잘 알려진 바와 같이 다른 수준의 검사 민감도가 다른 제조 단계동안 요구된다. 그러므로 예를 들어, 과거의 케미칼-메카니칼-플라네리제이션(chemical-mechanical- planerization, CMP) 검사단계는 과거의 에칭단계보다는 다른 검사 민감도를 요구한다. 요구되는 민감도 수준에 도달하기 위해 적용되는 튠닝단계는 부담이 될 뿐만 아니라 시간도 소비하며 3시간 이상 연장시킬 것이다. 그러므로, 검사장비가 주어진 검사 민감도 수준에 맞게 설치되었다고 가정하면, 모든 민감한 설비가 적용되지 않았다는 것을 확인하는 것은 절대적으로 필요하다. 검사가 분명히 바람직하지 않은 많은 불완전한 결함(즉, 결함을 이겨냄으로써 기록되는 결함없는 웨이퍼 지역)을 기록할 것이다. 반면에 부적절하고 둔감한 수준에 맞추는 것은 결함있는 웨이퍼가 버려지는 대신 계속되는 처리장소로 이동되거나 판매시장에(캡슐로 싼 다이 형태로) 분배되는 바람직하지 않은 과정과 함께 의심되는 웨이퍼에서 결함지역을 간과하는 결과를 낳을 것이다.

선행기술에 따르면, 전체적으로 민감한 구성에 대처하기 위해서 튠닝 단계는 의심받는 웨이퍼(의심받은 결함의 관련 기록 리스트와 함께)가 검사장비의 결함이 있다는 지시를 확인하거나 반박하는 재검사장비로 옮겨지는 동안에 적용된다. 만약 불완전한 결함의 비율이 너무 높다고 나오면, 그 웨이퍼는 요구되는 수준의 정확성이 달성될 때까지 그 과정이 계속될 것이다.

위에서 설명한 바와 같이, 선행기술에 따른 웨이퍼를 검사장비에서 재검사장비로 이동시키는 것과 그 역의 과정은 지연되고 결함을 생기게 하기 쉬운 과정이다. 그러나 본 발명의 클러스터 장비가 사용된다면 일반적으로 검사-재검사 사이클을 요구하는 튠닝단계는 가속되고 더욱 정확하게 된다.

일반적으로 오토메이션 플렛폼은 검사/재검사/도량형장비 각각의 작업 처리량보다 더 높은 속도에서 작동한다는 것에 주목해야 한다. 그러므로, 오토메이션 플렛폼이 독립적으로 검사/재검사/도량형장비 각각에 공급하게 프로그램되도록 분명히 해야 한다. 즉, 팩토리 인터페이스 콘트롤러(도 2)는 그것에 연결된 장비들 각각을 위해 중앙 로딩 스테이션(center loading station)으로 제공되도록 프로그램될 수 있고, 여기서 각각의 장비들은 독립형 장비(stand alone tool)로서 작동한다. 이 옵션은 에프에이비 오퍼레이터(FAB operator)에게 더 나은 유연성을 제공한다.

특히, 어떤 작동을 위해 에프에이비 오퍼레이터는 클러스터 장비를 파이프 라인 모드로 작동하지 않고 오히려 독립적으로 다른 클러스터의 어떤 또는 모든 장비를 사용할 것이다. 예를 들어, 클러스터 장비가 광학적 검사장비와 에스이엠장비로 구성된다면 팩토리 인터페이스는 로봇이 다른 장비에 관계된 개개, 독립적으로 검사장비와 에스이엠장비의 각각에 공급하는 로봇을 통제하도록 프로그램될 수 있다.

그런 특징의 또다른 장점은 기계 다운 시간의 경우에 있다. 예를 들어, 클러스터 장비를 이루는 장비 중의 하나가 보수나 수리를 위해 라인에서 빠질 필요가 있다면, 클러스터 장비는 다른 스케쥴에 따라 다양한 장비를 공급하도록 팩토리 인터페이스 컨트롤러를 프로그램함으로써 여전히 작동될 수 있다. 산업계에서의 현재 생각에 의하면 재검사장비는 하나 이상의 검사장비를 제공해야 하는데, 일반적으로 하나의 재검사장비에 4개까지의 비율로 검사 스테이션이 제공된다. 설명의 목적을 위해 클러스터가 세 개의 검사 스테이션과 하나의 재검사 스테이션으로 구성되었다고 가정하면, 팩토리 인터페이스 컨트롤러는 얼마나 많은 스테이션이 작동되고 있는지와 요구되는 작업 처리량에 따라 하나, 둘, 또는 세 개의 검사 스테이션으로부터 재검사 스테이션으로 공급되도록 프로그램될 수 있다.

그러므로, 본 발명은 오래동안 요구되었던 요구사항을 만족시킨다.

본 발명은 어느 정도 상세하게 설명되었지만 다양한 수정과 변화가 다음의 청구범위에서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위와 취지에 벗어남이 없이 만들어질 수 있다.

Claims

오토메이션 플렛폼을 통해 연결된 복수의 장비들을 이용하여 기판을 테스트하고 기판상의 결함들을 알아내기 위한 클러스터 장비로서,

내부에 포함된 복수의 기판들을 각각 가지고 있는 저장 매체를 수용하는 인터페이스와,

기판들을 검사하고 상기 기판의 각각에 의심받는 지역을 표시한 결함 지도들을 전달하는 검사장비와,

검사장비, 도량형장비 및 재검사장비의 그룹에서 선택된 하나 이상의 제 2 장비와, 그리고

상기 인터페이스, 상기 검사장비, 및 하나 이상의 제 2 장비에 연결되어 상기 장비들 사이로 기판을 전달하는 오토메이션 플렛폼을 포함하며,

상기 검사장비 및 제 2 장비 각각은 상기 기판을 지지하는 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 1항에 있어서, 상기 장비들내에 있는 기판에 대한 테스트가 파이프라인 방식으로 수행되며, 단일 웨이퍼 사이클이 얻어지는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 1항에 있어서, 상기 오토메이션 플렛폼이 트랙 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 1항에 있어서, 상기 저장 매체가 카세트 형인 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 1항에 있어서, 상기 저장 매체가 파드 형인 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 1항에 있어서, 상기 검사장비와 상기 제 2 장비들 중에서 하나 이상이 공동 챔버내에 수용되는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 1항에 있어서, 상기 오토메이션 플렛폼이 오버레이 장비, 마크로 장비, 및 스텝퍼 트랙을 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제 3 장비에 연결되는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
오토메이션 플렛폼을 통해 연결된 복수의 장비들을 이용하여 기판들을 테스트하고 기판상의 결함들을 알아내기 위한 클러스터 장비로서,

내부에 포함된 복수의 기판들을 각각 가지고 있는 저장매체를 수용하는 인터페이스와,

기판들을 검사하고 상기 기판 각각에 의심받는 지역을 표시한 결함지도들을 전달하는 검사장비와,

검사장비, 도량형장비, 및 재검사장비의 그룹에서 선택된 두 개 이상의 제 2장비와,

상기 인터페이스, 상기 검사장비 및 두 개 이상의 제 2 장비에 연결되어 하나이상의 점차적 상승 방식의 기준에 따라 상기 장비들 사이로 기판들을 전달하는 오토메이션 플렛폼을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 8항에 있어서,

검사장비와 제 1 감도를 가지는 재검사장비 및 제 2 감도를 가지는 재검사장비를 더 포함하며, 상기 오토메이션 플렛폼은 상기 인터페이스, 상기 검사장비 및 제 1 감도를 가지는 재검사장비와 제 2 감도를 가지는 재검사장비에 연결되며 하나이상의 점차적 상승 방식의 기준에 따라 상기 장비들 사이로 기판들을 전달시키는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 9항에 있어서, 상기의 점차적 상승 방식의 기준은 확신의 정도에 따른 점차적 상승 방식의 기준을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 10항에 있어서, 상기의 점차적 상승 방식의 기준은 크기에 기준을 둔 점차적 상승 방식의 기준을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 8항에 있어서, 상기 장비내에 있는 기판에 대한 테스트가 파이프라인 방식으로 수행되며, 단일 웨이퍼 사이클이 얻어지는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 8항에 있어서, 상기 오토메이션 플렛폼이 트랙 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 8항에 있어서, 상기 저장 매체가 카세트 형인 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 8항에 있어서, 상기 저장 매체가 파드 형인 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 8항에 있어서, 상기 검사장비와 상기 제 2 장비들 중에서 하나 이상이 공동 챔버내에 수용되는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.
제 8항에 있어서, 상기 오토메이션 플렛폼이 오보레이 장비, 마크로 장비 및 스텝퍼 트랙을 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 제 3 장비에 연결되는 것을 특징으로 하는 클러스터 장비.