KR20040101289A - 반도체제조방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR20040101289A
KR20040101289A KR10-2004-7014173A KR20047014173A KR20040101289A KR 20040101289 A KR20040101289 A KR 20040101289A KR 20047014173 A KR20047014173 A KR 20047014173A KR 20040101289 A KR20040101289 A KR 20040101289A
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올림푸스 가부시키가이샤
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Abstract

반도체제조라인의 각 제조공정에서 반도체기판을 가공 처리하는 반도체제조방법에 있어서, 각 제조공정에 배치된 제조장치에 반입되는 반도체기판을 가공처리전과 가공처리후에 각각 화상데이터를 취득하고, 가공처리전의 화상데이터 또는 양품의 마스터 화상데이터와 가공처리후의 화상데이터로부터 제조장치의 처리조건에 기인하는 결함을 검출하며, 이 검출결과에 의거하여 제조장치의 처리조건을 변경 제어해서 반도체기판을 가공 처리한다.

Description

반도체제조방법 및 그 장치{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING METHOD AND DEVICE THEREOF}
도 21A∼도 21G는 반도체제조의 전(前)공정을 나타낸다. 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 산화막(SiO2)을 형성하고, 이 산화막상에 실리콘질화막의 박막(2)을 퇴적한다.
다음으로 포토리소그래피공정으로 이동하고, 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 포토레지스트(감광성수지, 3)의 박막을 도포한다. 포토레지스트(3)의 도포는 코터(도포기)에 의해서 포토레지스트(3)의 액을 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 적하하고, 반도체웨이퍼(1)를 고속 회전함으로써 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 포토레지스트(2)의 박막을 도포한다.
다음으로 스테퍼 등의 노광기에 있어서, 자외선을 포토마스크기판(이하 마스크로 생략한다, 4)을 통해서 반도체웨이퍼(1)상의 포토레지스트(3)에 조사한다. 이에 따라 마스크(4)에 그려진 반도체패턴이 포토레지스트(3)에 전사(노광)된다.
다음으로 현상을 실행함으로써 노광부의 포토레지스트(3)를 용제에 의해 녹여서 미노광부의 레지스트패턴(3a)을 남긴다(포지티브형). 반대로 노광부의 포토레지스트(3)를 남기고, 미노광부의 레지스트패턴(3a)을 녹이는 것이 네거티브형이다.
현상이 종료되면 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 형성된 레지스트패턴(3a)의 외관검사가 실행된다.
다음으로 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 남은 레지스트패턴(3a)을 마스크로 하여 반도체웨이퍼(1)의 표면상의 산화막과 실리콘질화막이 연속적으로 선택 제거(에칭)된다.
다음으로 반도체웨이퍼(1)의 표면상의 레지스트패턴(3a)이 에싱에 의해 제거된다(레지스트박리). 다음으로 반도체웨이퍼(1)의 세정이 실행되고, 불순물이 제거된다.
이 이후 포토레지스트(3)의 도포에서 반도체웨이퍼(1)의 세정까지의 공정이 반복되고, 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 복수층의 패턴이 형성된다.
포토레지스트(3)의 도포에서 현상까지는 코터/ 디벨로퍼 및 노광기를 일체적으로 시스템화한 포토리소그래피장치에 의해 실행된다.
그러나 포토리소그래피장치에 있어서의 코터에서는 이물의 부착이나 포토레지스트점도, 회전조건에 의해 반도체웨이퍼(1)의 표면상으로의 포토레지스트(3)의 성막의 불균일을 발생한다.
노광기에서는 디포커스, 마스크를 잘못해서 다른 회로패턴을 전사한다. 또마스킹블레이드가 너무 크거나 너무 작거나 한다. 마스크(4)상의 결함의 영향을 받는다. 마스크(4)에 부착한 이물의 영향을 받는다. 반도체웨이퍼(1)에 대해서 이중노광을 하거나, 또는 미노광인 채로 된다.
디벨로퍼에서는 현상액의 온도나 현상시간에 의해 현상불량이 발생한다.
그런데 이와 같은 불합리를 검사하는 반도체웨이퍼(1)의 외관검사는 반도체웨이퍼(1)를 포토리소그래피장치 밖으로 일단 반출하고, 포토리소그래피장치 밖의 외관검사장치에 반입하여 실행한다.
이로 인해 코터, 노광기 및 디벨로퍼의 각 동작조건에 기인하는 불합리를 즉시에 검출하는 것이 곤란하다. 이 결과 불량품을 대량으로 발생시키고, 반도체를 안정하게 제조할 수 없다.
그래서 본 발명은 반도체제조공정 중에 배치된 각 제조장치의 동작조건에 관련하는 결함을 검출해서 각 제조장치의 동작조건을 가변 설정함으로써 안정된 반도체제조를 실행하는 반도체제조방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 예를 들면 액정디스플레이나 플라즈마디스플레이 등의 플랫패널디스플레이, 반도체웨이퍼 등의 반도체제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.
도 1A는 본 발명에 관련되는 반도체제조장치의 제 1 실시형태를 나타내는 구성도.
도 1B는 동장치에 있어서의 카세트, 리워크장치 및 반출로봇의 배치예를 나타내는 도면.
도 2는 동장치에 있어서의 코터의 구성도.
도 3은 레지스트의 점도를 파라미터로 한 코터의 회전수와 레지스트막 두께의 관계를 나타내는 도면.
도 4A는 에지린스커트기의 구성도.
도 4B는 에지린스커트폭을 나타내는 도면.
도 5는 반도체웨이퍼 바깥둘레가장자리의 포토레지스트의 커트를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 관련되는 반도체제조장치의 제 1 실시형태에 있어서의 디벨로퍼의 구성도.
도 7은 동장치에 있어서의 노광기의 구성도.
도 8은 동장치에 있어서의 제 1 ∼제 3 검사부의 구성도.
도 9는 동장치에 있어서의 표면결함검사장치의 구성도.
도 10은 동장치에 있어서의 조명부의 경사각도에 대한 휘도값과의 관계를 나타내는 도면.
도 11은 동장치에 있어서의 검사처리부의 구성도.
도 12는 동장치에 있어서의 에지린스커트폭의 검출장소를 나타내는 도면.
도 13은 동장치에 있어서의 공정제어장치의 구성도.
도 14는 동장치에 있어서의 포토레지스트도포의 불량을 나타내는 모식도.
도 15는 동장치에 있어서의 반도체웨이퍼가 기울어 졌을 때의 노광상태를 나타내는 모식도.
도 16은 동장치에 있어서의 현상불량을 나타내는 모식도.
도 17은 본 발명에 관련되는 반도체제조장치의 제 2 실시형태를 나타내는 구성도.
도 18은 동장치에 있어서의 결함데이터베이스의 모식도.
도 19는 본 발명에 관련되는 반도체제조장치의 제 3 실시형태를 나타내는 구성도.
도 20은 동장치의 응용예를 나타내는 구성도.
도 21A는 반도체제조공정에 있어서의 포토리소그래피공정을 나타내는 도면.
도 21B는 반도체제조공정에 있어서의 포토리소그래피공정을 나타내는 도면.
도 21C는 반도체제조공정에 있어서의 포토리소그래피공정을 나타내는 도면.
도 21D는 반도체제조공정에 있어서의 포토리소그래피공정을 나타내는 도면.
도 21E는 반도체제조공정에 있어서의 포토리소그래피공정을 나타내는 도면.
도 21F는 반도체제조공정에 있어서의 포토리소그래피공정을 나타내는 도면.
도 21G는 반도체제조공정에 있어서의 포토리소그래피공정을 나타내는 도면.
본 발명의 주요한 관점에 따르면, 반도체제조라인의 각 제조공정에서 반도체기판을 가공 처리하는 반도체제조방법에 있어서, 각 제조공정에 배치된 제조장치에 반입되는 반도체기판을 가공처리전과 가공처리후에 각각 화상데이터를 취득하고, 가공처리전의 화상데이터 또는 양품의 마스터화상데이터와 가공처리후의 화상데이터로부터 제조장치의 처리조건에 기인하는 결함을 검출하며, 이 검출결과에 의거하여 제조장치의 처리조건을 변경 제어해서 반도체기판을 가공 처리하는 반도체제조방법 및 그 장치가 제공된다.
이하 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1A는 포토리소그래피공정 중에 배치되는 반도체제조장치의 구성도이다. 반도체제조장치는 코터/ 디벨로퍼(10)와 노광기(11)를 구비한다. 코터/ 디벨로퍼(10)의 투입구에 카세트(12)가 설치되어 있다. 카세트(12)는 포토리소그래피처리전의 복수의 반도체웨이퍼(1)를 수납한다. 코터/ 디벨로퍼(10)의 꺼냄구에 카세트(13)가 설치되어 있다. 카세트(13)는 포토리소그래피처리를 종료한 복수의 반도체웨이퍼(1)를 수납한다.
코터/ 디벨로퍼(10)내에는 코터(14)와 디벨로퍼(15)와 리워크장치(16)와 제 1∼제 3 검사부(60∼62)를 구비한다.
또한 반도체제조장치의 외부에는 도 1B에 나타내는 바와 같이 양품의 복수의 반도체웨이퍼(1)를 수납하는 카세트(C1)와, 리워크 불가능한 NG의 반도체웨이퍼(1)를 수납하는 카세트(C2)와, 리워크장치(16)를 설치하고, 또한 코터/ 디벨로퍼(10)내에 반출로봇(Rb)을 설치해도 좋다. 카세트(C1)내에는 포토리소그래피처리전의 복수의 반도체웨이퍼(1)와, 포토리소그래피처리를 종료한 양품의 복수의 반도체웨이퍼(1)를 수납한다. 반출로봇(Rb)은 각 카세트(C1, C2)와 리워크장치(16)의 사이에 이동 가능하고, 디벨로퍼(15)에 의한 현상후의 반도체웨이퍼(1)가 양품이면, 이 반도체웨이퍼(1)를 카세트(C1)에 수납하며, 리워크 가능한 반도체웨이퍼(1)이면, 리워크장치(16)로 보내고, 리워크 불가능한 NG의 반도체웨이퍼(1)이면 카세트(C2)에 수납한다.
도 2는 코터(14)의 구성도이다. 코터본체용기(14a)의 내부에 모터(17)가 설치되어 있다. 모터(17)의 축(18)에 진공척(19)이 설치되어 있다. 진공척(19)은 반도체웨이퍼(1)를 흡착 홀딩한다.
반도체웨이퍼(1)의 위쪽에 레지스트노즐(20)이 배치되어 있다. 레지스트노즐(20)은 접속관(21)을 통하여 포토레지스트탱크(22)에 접속되어 있다. 포토레지스트탱크(22)내에 포토레지스트(3)의 액이 수용되어 있다. 포토레지스트탱크(22)에 히터(23)가 설치되어 있다. 포토레지스트탱크(22)는 포토레지스트(3)의 온도를 검출하는 온도계(24)를 내부 설치한다. 히터(23)는 온도계(24)에 의해 검출되는 포토레지스트(3)의 액온도를 설정온도(정온)로 하도록 통전 제어된다.
포토레지스트(3)의 점도는 온도에 따라서 변화한다. 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 형성되는 포토레지스트(3)의 막두께는 도 3에 나타내는 바와 같이 코터(14)에 있어서의 모터(17)의 회전수와 포토레지스트(3)의 점도의 관계로부터 설정 막두께로 되도록 코터(14)의 회전수를 포토레지스트의 액온도가 제어된다.
접속관(21)에 펌프(25)와 유량계(26)가 접속되어 있다. 펌프(25)는 포토레지스트탱크(22)내의 포토레지스트액을 레지스트노즐(20)로 송출한다. 유량계(26)는 레지스트노즐(20)로 보내지는 포토레지스트(3)의 액량을 계측한다. 펌프(25)에 의해 송출되는 포토레지스트(3)의 액량은 유량계(26)에 의해 검출된 액량에 의거하여 제어된다. 이에 따라 레지스트노즐(20)로부터 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 적하되는 포토레지스트(3)의 액량은 소정의 양으로 제어된다.
진공척(19)에 의해 흡착 홀딩되는 반도체웨이퍼(1)의 주위에는 반도체웨이퍼(1)를 둘러싸도록 컵(27)이 설치되어 있다. 코터본체용기(14a)에는 히터(28)가 설치되어 있다. 코터본체용기(14a)내에는 온도계(29) 및 습도계(30)가 설치되어 있다. 히터(28)는 온도계(29)에 의해 검출된 온도에 의거하여 코터본체용기(14a)내의 온도를 소정의 온도(예를 들면 20∼25°)로 하도록 통전 제어된다. 코터본체용기(14a)내의 습도는 습도계(30)에 의해 검출된 습도에 의거하여 소정의 습도(예를 들면 상대습도 40％ 이하)로 유지된다. 습도제어에 의해 포토레지스트(3)의 박막의 접착성의 저하가 방지된다.
모터(17)에 회전수센서(31)가 부착되어 있다. 모터(17)는 회전수센서(31)에 의해서 검출된 회전수에 의거하여 소정의 회전수로 되도록 제어된다. 모터(17)의 회전제어에 의해 반도체웨이퍼(1)의 표면상의 포토레지스트(3)의 막두께는 소정의 막두께로 형성된다.
코터(14)는 도 4A에 나타내는 에지린스커트기(47)를 구비한다. 에지린스커트기(47)는 도 5에 나타내는 바와 같이 포토레지스트(3)를 도포한 후의 반도체웨이퍼(1)의 바깥둘레가장자리의 포토레지스트(3)를 커트한다.
구체적으로 린스노즐(47a)이 반도체웨이퍼(1)의 바깥둘레가장자리의 위쪽에 설치되어 있다. 린스노즐(47a)은 린스액(32)을 포토레지스트(3)의 바깥둘레가장자리에 대해서 적량 적하한다. 이에 따라 반도체웨이퍼(1)의 바깥둘레가장자리의 포토레지스트(3)는 도 4B에 나타내는 바와 같이 소정의 에지린스커트폭(E)만큼 커트된다.
코터(14)는 코터제어부(14a)에 의해 코터(14)의 동작조건, 예를 들면 온도,습도, 포토레지스트(3)의 적하량, 반도체웨이퍼(1)의 회전수 및 그 회전시간이 제어된다.
도 6은 디벨로퍼(15)의 구성도이다. 디벨로퍼용기(15a)내에 모터(33)가 설치되어 있다. 모터(33)의 축(34)에 진공척(35)이 설치되어 있다. 진공척(35)은 반도체웨이퍼(1)를 흡착 홀딩한다.
반도체웨이퍼(1)의 위쪽에 현상노즐(36)이 배치되어 있다. 현상노즐(36)은 접속관(37)을 통하여 현상액탱크(38)에 접속되어 있다. 현상액탱크(38)에 현상액이 수용되어 있다. 현상액탱크(38)에 히터(39)가 설치되어 있다. 현상액탱크(38)내에 현상액의 온도를 검출하는 온도계(40)가 설치되어 있다. 현상액탱크(38)에 있어서 히터(39)는 온도계(40)에 의해 검출되는 현상액의 온도를 설정온도로 하도록 통전 제어된다.
접속관(37)에 펌프(41)와 유량계(42)가 접속되어 있다. 펌프(41)는 현상액탱크(38)내의 현상액을 현상노즐(36)로 송출한다. 유량계(42)는 현상노즐(36)로 보내지는 현상액의 유량을 계측한다. 펌프(41)에 의해 송출되는 현상액의 양은 유량계(42)에 의해 검출된 유량에 의거하여 제어된다. 이에 따라 현상노즐(36)로부터 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 적하되는 현상액의 양은 소정의 양으로 제어된다.
진공척(35)의 하부에는 컵(43)이 설치되어 있다. 디벨로퍼용기(32)에는 히터(43)가 설치되어 있다. 디벨로퍼용기(15a)내에는 온도계(44) 및 습도계(45)가 설치되어 있다. 히터(43)는 온도계(44)에 의해 검출된 온도에 의거하여 통전 제어된다. 이에 따라 디벨로퍼용기(15a)내의 온도는 소정의 온도로 제어된다. 디벨로퍼용기(15a)내의 습도는 습도계(45)에 의해 검출된 습도에 의거하여 소정의 습도로 유지된다.
모터(33)에 회전수센서(46)가 부착되어 있다. 모터(33)는 회전수센서(46)에 의해서 검출된 회전수에 의거하여 소정의 회전수로 되도록 회전수 제어된다. 모터(33)의 회전 제어에 의해 현상액은 반도체웨이퍼(1)의 표면상을 균일하게 흐른다.
디벨로퍼(15)는 디벨로퍼제어부(15a)에 의해 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 적하되는 현상액의 양, 온도 등이 제어된다.
도 7은 노광기(11)의 개략구성도이다. 노광기(11)는 예를 들면 스테퍼(축소투영노광장치)이다. 광원(50)은 예를 들면 수은등이 이용된다. 광원(50)의 광축(51)상에 콘덴서렌즈(52), 반도체패턴이 형성된 포토마스크기판(이하 마스크로 생략한다, 53), 투영렌즈(54)가 설치되어 있다. 광축(51)상에 반도체웨이퍼(1)를 재치하는 스테이지(55)가 설치되어 있다. 스테이지(55)는 XYZ틸트기구(56)에 의해서 XYZ방향으로 이동 가능하고 또한 Z방향에 대한 경사각도 가변 가능하다. 노광기(11)는 마스크(53)에 형성되어 있는 패턴을 예를 들면 10분의 1, 5분의 1, 4분의 1 등으로 축소하여 반도체웨이퍼(1)에 투영한다.
노광기(11)는 노광제어부(11a)에 의해 광원(50)에 의한 노광량, 노광광학계에 의한 포커스양, 스테이지(55)의 경사 등이 제어된다.
리워크장치(16)는 코터(14)에 의한 레지스트도포, 노광기(11)에 의한 패턴전사 및 디벨로퍼(15)에 의한 현상이 실행된 반도체웨이퍼(1)에 불합리를 발생한 경우에 반도체웨이퍼(1)상에 형성된 박막(2)에 의한 패턴을 제거한다.
제 1 검사부(60)가 카세트(12)를 배치하는 반입라인측에 설치되어 있다. 제 1 검사부(60)는 포토레지스트(3)가 도포되기 전의 반도체웨이퍼(1)를 촬상하여 화상데이터(Im1)을 취득한다.
제 2 검사부(61)가 코터(14)와 노광기(11)의 사이에 설치되어 있다. 제 2 검사부(61)는 포토레지스트(3)가 도포된 후의 반도체웨이퍼(1)를 촬상하여 화상데이터(Im2)를 취득한다.
제 3 검사부(62)가 카세트(13)를 배치하는 반출라인측에 설치되어 있다. 제 3 검사부(62)는 노광·현상이 종료된 후의 반도체웨이퍼(1)를 촬상하여 화상데이터(Im3)를 취득한다.
도 8은 제 1∼제 3 검사부(60∼62)의 구성도이다. 제 1∼제 3 검사부(60∼62)는 동일구성이다. 스테이지(65)상에 반도체웨이퍼(1)가 재치된다. 스테이지(65)의 위쪽에 라인상의 조명부(66)와 라인센서카메라 등으로 이루어지는 촬상부(67)가 배치되어 있다. 조명부(66)는 반도체웨이퍼(1)의 표면에 대해서 광축을 소정각도(θ1)만큼 기울여 배치되어 있다. 조명부(66)는 라인상의 조명광을 반도체웨이퍼(1)의 표면에 조사한다. 조명부(66)는 회전운동 가능하게 설치되고, 반도체웨이퍼(1)의 표면에 대한 경사각도(θ1)를 소정의 범위내에서 조정 가능하다. 조명부(66)는 전기적 또는 기계적 스토퍼에 의해 소망한 경사각도(θ1)로 고정할 수 있다.
촬상부(67)는 반도체웨이퍼(1)의 표면에 대해서 광축을 소정각도(θ2)만큼기울여 배치되어 있다. 촬상부(67)는 조명부(66)로부터의 조명에 의해 발생하는 반도체웨이퍼(1)의 표면으로부터의 회절광을 1라인씩 촬상한다. 촬상부(67)는 광축을 소정각도(θ2) 기울인 상태로 고정되어 있다.
간섭필터(68)가 촬상부(67)의 촬상광로에 대해서 끼우고 떼기 가능하게 설치되어 있다. 간섭필터(68)는 반도체웨이퍼(1)의 표면의 간섭화상을 촬상할 때에 촬상부(67)의 촬상광로에 삽입한다.
코터/ 디벨로퍼(10)내에는 반송로봇(Ra)이 구비되어 있다. 반송로봇(Ra)은 코터(14)에 의해 레지스트도포된 반도체웨이퍼(1)를 꺼내어 노광기(11)로 넘기고, 노광기(11)에 의해 노광처리된 반도체웨이퍼(1)를 꺼내어 디벨로퍼(15)로 넘긴다. 또 반송로봇(Ra)은 포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상의 후에 있어서 코터/ 디벨로퍼(10), 노광기(11)로부터 반도체웨이퍼(1)를 꺼내어 제 1∼제 3 검사부(60∼62)의 스테이지(65)상에 재치하고, 표면결함검사 후에 스테이지(65)상으로부터 반도체웨이퍼(1)를 꺼내어 라인으로 되돌린다.
반출로봇(Rb)은 코터/ 디벨로퍼(10)의 바깥에 설치되고, 파기한다고 판정된 반도체웨이퍼(1)를 리워크장치(16)로부터 꺼내어 파기용의 카세트에 수납한다.
도 9는 표면결함검사장치(63)의 구성도이다. 호스트검퓨터(70)에 제 1∼제 3 검사부(60∼62)에 있어서의 각 촬상부(67)가 접속되어 있다. 호스트컴퓨터(70)는 CRT디스플레이 또는 액정디스플레이 등의 화상표시부(71), 입력부(72), 스테이지이송회전제어부(73), 광학계제어부(74), 조명각도제어부(75), 기판반송부(76) 및설계정보해석부(77)에 대해서 각 동작지령을 발한다. 설계정보해석부(77)는 칩설계공정에 이용되는 설계정보를 보유하는 CAD(Computer Aided Design)부(78)에 접속되어 있다.
호스트컴퓨터(70)는 도 10에 나타내는 바와 같은 조명부(66)의 경사각도(θ1)에 대한 휘도값과의 관계를 나타내는 그래프를 생성하고, 이 그래프에 의거하여 촬상부(67)의 촬상에 의해 취득되는 화상데이터(Im1∼Im3)로부터 회절광이고 가장 관찰에 적합하고 있는 n차광(1차광, 2차광)의 위치를 판정한다.
호스트컴퓨터(70)는 기억부(80)와 검사처리부(81)를 갖는다. 기억부(80)는 촬상부(67)의 촬상에 의해 취득된 각 화상데이터(Im1∼Im3), 검사처리부(81)에 의해 취득된 검사결과의 정보(결함정보)를 기억한다.
검사처리부(81)는 제 1∼제 3 검사부(60∼62)의 각 촬상부(67)의 촬상에 의해 취득되는 화상데이터, 즉 포토레지스트(3)를 도포하기 전의 반도체웨이퍼(1)의 화상데이터(Im1)와, 포토레지스트(3)를 도포한 후의 반도체웨이퍼(1)의 화상데이터(Im2)와, 현상후의 반도체웨이퍼(1)의 화상데이터(Im3)를 각각 수취하고, 각 화상데이터(Im1∼Im3)를 해석 처리하여 레지스트도포후, 노광처리후, 현상후의 반도체웨이퍼(1)에 대한 검사를 실행한다.
검사처리부(81)는 반도체웨이퍼(1)에 대한 검사결과로서 레지스트도포후, 노광처리후, 현상후에 있어서의 각 결함정보, 예를 들면 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 정보를 구하고, 결함정보를 화상표시부(71)에 표시한다.
검사처리부(81)는 도 11에 나타내는 바와 같이 레지스트처리부(82), 노광·현상처리부(83), 공정처리부(84), 커트폭처리부(85) 및 마스터화상처리부(86)를 갖는다.
레지스트처리부(82)는 기억부(80)에 기억되어 있는 각 화상데이터 Im1과 Im2를 비교하여 차화상데이터(Im2-Im1)를 구하고, 차화상데이터(Im2-Im1)로부터 반도체웨이퍼(1)의 표면상의 이물을 검출하는 동시에, 차화상데이터(Im2-Im1)로부터 포토레지스트(3)의 도포상태를 검출한다.
노광·현상처리부(83)는 기억부(80)에 기억되어 있는 화상데이터(Im3)와 미리 기억되어 있는 현상후의 양품의 반도체웨이퍼(1)의 화상데이터(이하 마스터화상데이터라 칭한다, IRef3)를 비교하여 차화상데이터(IRef3-Im3)를 구하고, 차화상데이터(IRef3-Im3)로부터 제조직후의 반도체웨이퍼(1)에 대해서 외관검사를 실행한다.
노광·현상처리부(83)는 반도체웨이퍼(1)에 대해서 외관검사의 결과로부터 노광기(11)에 있어서의 디포커스, 마스크틀림, 마스킹블레이드가 너무 크거나 너무 작거나 하는 것, 마스크(53)상의 결함 또는 이물의 검출, 반도체웨이퍼(1)에 대한 이중노광, 미노광, 디벨로퍼(15)에서의 현상불량을 검출한다.
공정처리부(84)는 기억부(80)에 기억되어 있는 화상데이터 Im3과 Im1을 비교하여 차화상데이터(Im3-Im1)를 구하고, 차화상데이터((Im3-Im1)로부터 1회째의 포토리소그래피공정(포토레지스트도포, 노광·현상)에서의 처리상태를 검사한다.
공정처리부(84)는 포토리소그래피공정을 종료하여 불량으로 검사된 반도체웨이퍼(1)를 리워크장치(16)에 투입하고, 수정한 반도체웨이퍼(1)를 재차 코터(14)에 투입한다. 공정처리부(84)는 재차 코터(14)에 투입한 반도체웨이퍼(1)의 제품번호를 기억하고, 불량으로 검사된 회수를 카운트한다.
공정처리부(84)는 불량으로 검사된 회수가 소정의 불량회수 이상으로 되면, 해당 반도체웨이퍼(1)를 NG로 판단하고, 포토리소그래피공정라인으로부터 떼어 내라고 판단한다.
커트폭처리부(85)는 기억부(80)에 기억되어 있는 화상데이터((Im2)로부터 도 4B에 나타내는 에지린스커트폭(E)을 반도체웨이퍼(1)의 둘레가장자리부의 복수장소, 예를 들면 도 12에 나타내는 바와 같이 4장소(P1∼P4)에서 검출하고, 에지린스커트폭(E)이 미리 설정된 허용폭을 만족시키고 있는지 아닌지를 판정한다.
커트폭처리부(85)는 화상데이터((Im2)로부터 반도체웨이퍼(1)의 둘레가장자리부 전체둘레의 에지화상으로부터 에지부의 빠짐, 크랙 등의 결함을 검출한다.
마스터화상처리부(86)는 미리 기억부(80)에 기억되어 있는 포토레지스트(3)를 도포하기 전의 양품의 반도체웨이퍼(1)의 마스터화상데이터(IRef1)와, 포토레지스트(3)를 도포한 후의 양품의 반도체웨이퍼(1)의 마스터화상데이터(IRef2)와, 현상후의 양품의 반도체웨이퍼(1)의 마스터화상데이터(IRef3)를 판독한다.
마스터화상처리부(86)는 각 마스터화상데이터 IRef2와 IRef1의 마스터차화상데이터(IRef2-IRef1)를 구하고, 마스터차화상데이터(IRef2-IRef1)와 차화상데이터(Im2-Im1)의 차화상데이터((IRef2-IRef1)-(Im2-Im1))로부터 포토레지스트(3)의 도포상태를 검출한다.
또 마스터화상처리부(86)는 각 마스터화상데이터 IRef3와 IRef1의 마스터차화상데이터(IRef3-IRef1)를 구하고, 마스터차화상데이터(IRef3-IRef1)와 차화상데이터(Im3-Im1)의 차화상데이터((IRef3-IRef1)-(Im3-Im1))로부터 1회째의 포토리소그래피공정에서의 처리상태를 검사하며, 1회째의 포토리소그래피공정을 종료한 반도체웨이퍼(1)로부터 불량품을 검출한다.
공정제어장치(87)는 검사처리부(81)의 검사결과를 수취하고, 이 검사결과와 코터(14)와 디벨로퍼(15)와 노광기(11)의 각 동작조건의 비교결과에 의거하여 코터(14)와 디벨로퍼(15)와 노광기(11)를 각 피드백제어한다. 공정제어장치(87)는 도 13에 나타내는 바와 같이 기억부(88), 레지스트제어부(89), 노광·현상제어부(90), 공정제어부(91), 커트폭제어부(92) 및 마스터화상제어부(93)를 갖는다.
기억부(88)는 검사처리부(81)의 검사결과에 대응하여 피드백제어되는 코터(14)와 디벨로퍼(15)와 노광기(11)의 각 동작조건을 기억한다. 코터(14)의 동작조건은 예를 들면, 온도, 습도, 포토레지스트(3)의 적하량, 반도체웨이퍼(1)의 회전수 및 그 회전시간 등이다. 디벨로퍼(15)의 동작조건은 예를 들면 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 적하되는 현상액의 양, 온도 등이다. 노광기(11)의 동작조건은 예를 들면 광원(50)에 의한 노광량, 노광광학계에 의한 포커스양, 스테이지(55)의 경사, 마스크기판의 번호 등이다.
레지스트제어부(89)는 레지스트처리부(82)에 의한 반도체웨이퍼(1)의 표면상의 포토레지스트(3)의 도포상태의 검사결과에 따라서 코터(14)의 동작조건, 예를 들면 온도, 습도, 포토레지스트(3)의 반도체웨이퍼(1)로의 적하량, 반도체웨이퍼(1)의 회전수 및 그 회전시간 중, 적어도 1개를 변경하는 피드백제어신호를 코터제어부(14a)에 송출한다.
노광·현상제어부(90)는 노광·현상처리부(83)에 의한 반도체웨이퍼(1)의 외관검사결과에 따라서 노광기(11) 및 디벨로퍼(15)의 어느 쪽인가 한쪽 또는 양쪽의 동작조건을 변경하는 피드백제어신호를 노광제어부(11a) 또는 디벨로퍼제어부(15a)에 송출한다.
노광·현상제어부(90)는 예를 들면 노광기(11)의 동작조건으로서의 광원(50)에 의한 노광량, 노광광학계에 의한 포커스양, 스테이지(55)의 경사를 제어하는 XYZ틸트기구(56)로의 틸팅 중 적어도 1개를 제어하는 피드백제어신호를 노광제어부(11a)에 송출한다.
노광·현상제어부(90)는 노광·현상처리부(83)에 의해 디벨로퍼(15)에서의 현상불량을 검출하면, 디벨로퍼(15)의 동작조건으로서 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 적하하는 현상액의 양, 온도 중, 적어도 1개를 제어하는 피드백제어신호를 디벨로퍼(15)에 송출한다.
공정제어부(91)는 공정처리부(84)로부터의 1회째의 포토리소그래피공정을 종료한 반도체웨이퍼(1)의 검사결과를 받고, 이 검사결과로부터 반도체웨이퍼(1)의 불량품을 검출하면, 이 반도체웨이퍼(1)를 리워크장치(16)에 투입하며, 또한 코터(14)에 재투입시키는 제어신호를 리워크장치(16)에 송출한다.
공정제어부(91)는 검사처리부(81)에 의해 리워크 불량으로 판단된 NG기판이나 공정처리부(84)에 의해 소정의 리워크 회수를 초과한 불량으로 판단된 NG기판을 포토리소그래피공정라인으로부터 떼어내기 위해 반출로봇(Rb)에 대해서 반도체웨이퍼(1)를 파기용의 카세트에 수납하는 지령을 송출한다.
커트폭제어부(92)는 도 12에 나타내는 바와 같이 커트폭처리부(85)에 의해 검출된 4장소(P1∼P4)에서의 각 에지린스커트폭(E)을 각각 허용범위내로 되도록 린스액의 적하량을 조정하는 커트폭제어신호를 코터제어부(14a)에 송출한다.
커트폭제어부(92)는 에지린스커트폭(E)이 미리 설정된 허용폭을 만족시키고 있지 않다고 판단한 경우, 불량의 반도체웨이퍼(1)를 리워크장치(16)에 재투입한다.
마스터화상제어부(93)는 마스터화상처리부(86)에 의해 검출된 포토레지스트(3)의 도포상태를 받고, 포토레지스트(3)의 도포상태에 따라서 코터(14)의 동작조건, 예를 들면 온도, 습도, 포토레지스트(3)의 반도체웨이퍼(1)로의 적하량, 반도체웨이퍼(1)의 회전수 및 그 회전시간 중, 적어도 1개 변경하는 피드백제어신호를 코터제어부(14a)에 송출한다.
마스터화상제어부(93)는 마스터화상처리부(86)에 의해 검출된 1회째의 포토리소그래피공정의 최종검사결과에 의해 리워크 가능한 불량품으로 판단하면, 이 반도체웨이퍼(1)를 리워크장치(16)에 투입하고, 재차 코터(14)에 투입하는 지령을 리워크장치(16) 및 코터제어부(14a)에 송출한다.
또한 각 검사부(60∼62)는 코터(14), 노광기(11), 디벨로퍼(15)의 전후에 각각 배치되어 있는데, 1개의 검사부를 코터/ 디벨로퍼(10)내에 배치하고, 이 검사부를 반송로봇 등에 의해서 코터(14), 노광기(11), 디벨로퍼(15)간에 반송해도 좋다.
노광기(11)와 디벨로퍼(15)의 사이에 제 4 검사부(94)를 배치해도 좋다. 제 4 검사부(94)는 노광처리후의 반도체웨이퍼(1)의 화상데이터(Im4)를 취득한다.
검사처리부(81)는 화상데이터 Im4와 Im2의 차화상데이터(Im4-Im2)를 구하고, 차화상데이터(Im4-Im2)로부터 노광기(11)에 있어서의 디포커스, 마스크틀림, 마스크(53)의 마스킹블레이드가 너무 크거나 너무 작거나 하는 것, 마스크(53)상의 결함 또는 이물, 반도체웨이퍼(1)에 대한 이중노광, 미노광 중 적어도 1개를 검출한다.
스테이지이송회전제어부(73)는 반도체웨이퍼(1)를 재치한 스테이지(65)를 촬상부(67)에서의 촬상에 동기한 피치로 또한 조명부(66)에 의한 라인조명의 긴쪽방향에 대해서 교차하는 방향으로 이동 제어한다.
스테이지이송회전제어부(73)는 스테이지(65)를 회전제어 및 위치결정 제어한다. 반도체웨이퍼(1)를 회전하는 데에는 스테이지(65) 자체를 회전시킨다. 또 일축 이동 가능한 스테이지(65)상에 회전스테이지를 설치하고, 이 회전스테이지를 회전시키는 것이 바람직하다. 그리고 회전중의 반도체웨이퍼(1)의 오리엔테이션 플랫 또는 노치를 센서에 의해 검출하고, 이 오리엔테이션 플랫 또는 노치의 위치에 의거하여 회전스테이지 등을 정지해서 반도체웨이퍼(1)를 소정의 자세로 위치 결정한다.
광학계제어부(74)는 간섭화상을 취득할 때 간섭필터(68)의 삽입이나 조명부(66)의 광량을 제어한다.
조명각도제어부(75)는 호스트컴퓨터(70)의 지시에 따라서 조명부(66)에 의한 조명의 반도체웨이퍼(1)의 표면에 대한 경사각도를 제어한다.
기판반송부(76)는 반송로봇(Ra)을 동작 제어하고, 포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상후에 있어서 반도체웨이퍼(1)를 수취하여 스테이지(65)상에 재치하며, 표면결함검사 후, 스테이지(65)상의 반도체웨이퍼(1)를 수취하여 라인으로 되돌린다.
다음으로 상기와 같이 구성된 장치의 작용에 대해서 설명한다.
도 21B에 나타내는 바와 같이 박막(2)을 퇴적한 반도체웨이퍼(1)는 복수장 카세트(12)에 수납된다. 카세트(12)는 도 1에 나타내는 코터/ 디벨로퍼(10)의 투입구에 세트된다. 카세트(12)에 수납되어 있는 반도체웨이퍼(1)가 1장마다 코터/ 디벨로퍼(10)에 투입되면, 반도체웨이퍼(1)는 반송로봇(Ra)에 의해 도 2에 나타내는 코터(14)에 반입된다.
코터(14)내에 있어서 반도체웨이퍼(1)는 진공척(19)상에 흡착 홀딩된다. 펌프(25)의 동작에 의해 포토레지스트탱크(22)에 수용되어 있는 포토레지스트(3)의액이 소정량만 레지스트노즐(20)로 보내지고, 반도체웨이퍼(1)의 표면상의 대략 중앙부에 적하된다.
다음으로 모터(17)의 구동에 의해서 반도체웨이퍼(1)가 고속 회전하면, 포토레지스트(3)의 박막이 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 도포된다.
다음으로 에지린스커트기(47)는 도 4A에 나타내는 바와 같이 린스노즐(47a)로부터 린스액(32)을 포토레지스트(3)의 바깥둘레가장자리에 적량 적하한다. 이에 따라 반도체웨이퍼(1)의 바깥둘레가장자리의 포토레지스트(3)는 도 4B에 나타내는 바와 같이 소정폭만 커트된다.
다음으로 반도체웨이퍼(1)는 반송로봇(Ra)에 의해 노광기(11)에 반입되고, 도 7에 나타내는 바와 같이 스테이지(55)상에 재치된다. 광원(50)으로부터 노광광이 방사되면, 마스크(53)에 형성된 패턴이 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 예를 들면 10분 1, 5분의 1, 4분의 1 등으로 축소 투영된다. 노광이 종료된 반도체웨이퍼(1)는 반송로봇(Ra)에 의해 도 6에 나타내는 디벨로퍼(15)에 반입된다.
디벨로퍼(15)에 있어서, 반도체웨이퍼(1)는 진공척(35)에 의해 흡착 홀딩된다. 펌프(41)의 동작에 의해 현상액탱크(38)에 수용되어 있는 현상액이 소정량만 현상노즐(36)로 송출되어 반도체웨이퍼(1)의 표면상의 대략 중앙부에 적하된다. 이와 동시에 모터(33)의 구동에 의해서 반도체웨이퍼(1)가 고속 회전하면, 반도체웨이퍼(1)의 표면상으로 현상액이 흐르게 되어 현상 처리된다. 이에 따라 포지티브형이면, 노광부의 포토레지스트(3)가 녹여지고, 미노광부의 레지스트패턴(3)이 남는다. 네거티브형이면, 노광부의 포토레지스트(3)가 남고, 미노광부의 레지스트패턴(3)이 녹여진다.
코터/ 디벨로퍼(10) 및 노광기(11)에서의 일련의 공정처리중에 도 8에 나타내는 제 1∼제 3 검사부(60∼62)는 각각 포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상후에 있어서 반도체웨이퍼(1)의 각 화상데이터(Im1∼Im3)를 취득한다.
도 9에 나타내는 기판반송부(76)는 스토커로부터 회절광의 각도설정용의 반도체웨이퍼(1)를 꺼내어 스테이지(1)상에 재치한다. 스테이지이송회전제어부(73)는 각도설정용의 반도체웨이퍼를 재치한 스테이지(1)의 위치결정을 실행한다.
호스트컴퓨터(70)는 조명부(66)의 반도체웨이퍼상에 있어서의 조사위치를 설정한다. 조명각도제어부(75)는 조명부(66)의 반도체웨이퍼 표면에 대한 경사각도를 초기설정각도(회전운동개시위치)로 설정하고, 초기설정각도로부터 조명부(66)의 경사각도를 차례차례 바꾼다.
촬상부(67)는 각 경사각도마다 반도체웨이퍼 표면으로부터의 회절광을 받아들이고, 회절광의 데이터를 호스트컴퓨터(70)로 보낸다.
호스트컴퓨터(70)는 조명부(66)의 경사각도마다 촬상부(67)로부터 받아들인 회절광데이터의 휘도값의 평균값을 구하고, 이들 평균휘도값을 각 경사각도에 대응하는 휘도값을 구한다. 그리고 호스트컴퓨터(70)는 회절광데이터로부터 도 10에 나타내는 휘도값과 각도의 관계를 나타내는 그래프를 생성하고, 이 그래프로부터 촬상부(67)에 의해 촬상되는 회절광이며 가장 관찰에 적합하고 있는 n차광의 위치를 판정한다.
조명각도제어부(75)는 호스트컴퓨터(70)에 의해 판정된 각도(θg)를 조명부(66)의 반도체웨이퍼에 대한 경사각도(θg)로서 설정한다. 조명부(66)의 경사각도의 설정은 반도체웨이퍼(1)의 각 품종마다, 또한 반도체웨이퍼(1)의 각 제품공정마다 실행된다. 그리고 동품종의 반도체웨이퍼(1)에 대해서 동공정에서 표면결함검사를 실행하는 경우는 기억부(80)에 기억되어 있는 경사각도를 이용한다.
조명부(66)를 최적인 경사각도(θg)로 설정한 상태에서 포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상후에 있어서 각각 반도체웨이퍼(1)에 대한 표면결함검사가 실행된다.
제 1 검사부(60)에 있어서 기판반송부(76)는 반도체웨이퍼(1)를 스테이지(65)상에 재치한다. 스테이지이송회전제어부(73)는 스테이지(65)를 일방향(X방향)으로 일정속도로 이동한다. 이것에 동기하여 촬상부(67)는 스테이지(1)의 이동방향에 직교하는 방향의 1라인씩의 회절광을 촬상한다. 촬상부(67)에 의해 촬상된 회절화상데이터는 반도체웨이퍼(1) 전체면의 주사가 종료되기까지 검사처리부(81)로 전송된다.
반도체웨이퍼(1) 전체면에 대해서 회절화상의 촬상이 종료되면, 광학계제어부(74)는 도 8에 나타내는 바와 같이 간섭필터(68)를 촬상광로중에 삽입하는 동시에, 조명부(66)의 광량을 최적으로 제어한다. 조명각도제어부(75)는 조명부(66)의 반도체웨이퍼(1) 표면에 대한 경사각도를 간섭화상을 촬상하는 데에 최적인 각도로 설정한다. 스테이지이송회전제어부(73)는 스테이지(65)를 회절화상을 촬상했을 때와 반대의 방향으로 일정속도로 이동 제어한다. 이것에 동기하여 촬상부(67)는 스테이지(65)의 이동방향으로 직교하는 방향의 1라인씩의 간섭광을 촬상한다. 촬상부(67)에서 촬상된 간섭화상데이터는 반도체웨이퍼(1) 전체면의 주사가 종료되기까지 화상해석부(79)로 전송된다.
포토레지스트도포전에 취득된 회절화상데이터와 간섭화상데이터는 화상데이터(Im1)로서 기억부(80)에 기억된다.
반도체웨이퍼(1) 전체면에 대해서 회절화상과 간섭화상의 촬상이 종료되면, 검사처리부(81)는 회절화상데이터와 간섭화상데이터를 각각 해석 처리하고, 포토레지스트공정전의 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 있어서의 막두께 얼룩, 진애, 흠 등의 결함을 추출하며, 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 결함정보를 화상표시부(71)에 표시한다. 검사처리부(81)는 추출한 결함정보를 결함의 종류들마다 분류하고, 기억부(80)에 기억한다.
제 2 검사부(61)에 있어서도 마찬가지로 포토레지스트 도포된 반도체웨이퍼(1) 전체면에 대해서 회절화상데이터와 간섭화상데이터가 취득되고, 화상데이터(Im2)로서 기억부(80)에 기억된다. 검사처리부(81)는 화상데이터(Im2)를 해석 처리하여 포토레지스트 도포된 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 있어서의 막두께 얼룩, 진애, 흠 등의 결함을 추출한다.
제 3 검사부(62)에 있어서도 마찬가지로 현상후의 반도체웨이퍼(1) 전체면에 대해서 회절화상데이터와 간섭화상데이터가 취득되고, 화상데이터(Im3)로서 기억부(80)에 기억된다. 검사처리부(81)는 화상데이터(Im3)를 해석 처리하여 노광·현상처리된 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 있어서의 레지스트패턴, 진애, 흠 등의 결함을 추출한다.
다음으로 레지스트처리부(82)는 각 화상데이터 Im1과 Im2의 차화상데이터(Im2-Im1)로부터 포토레지스트(3)의 도포상태의 양부를 판단한다.
포토레지스트(3)의 도포상태가 불량이면, 예를 들면 도 14에 나타내는 바와 같이 포토레지스트(3)가 도포되지 않은 부분(s1), 포토레지스트 막두께가 소정의 막두께보다도 두꺼운 부분(s2), 포토레지스트 막두께가 소정의 막두께보다도 얇은 부분(s3) 등이 나타난다. 포토레지스트(3)가 도포되지 않은 부분(s1)에 있어서 이물(G)에 의해 포토레지스트(3)의 액이 흐르지 않고, 포토레지스트(3)가 도포되지 않은 부분(s1)이 발생하는 것도 있다.
레지스트제어부(89)는 레지스트처리부(82)로부터의 포토레지스트(3)의 도포상태의 양부를 수취하고, 포토레지스트(3)의 도포상태에 따라서 코터(14)의 동작조건, 예를 들면 온도, 습도, 포토레지스트(3)의 반도체웨이퍼(1)로의 적하량, 반도체웨이퍼(1)의 회전수 및 그 회전시간 중, 적어도 1개를 변경한다.
다음으로 에지린스커트기(47)는 린스액(32)을 포토레지스트(3)의 바깥둘레가장자리에 대해서 적량 적하하고, 도 4B에 나타내는 바와 같이 포토레지스트(3)를 소정의 에지린스커트폭(E)만큼 커트한다.
커트폭처리부(85)는 화상데이터(Im2)로부터 도 4B에 나타내는 에지린스커트폭(E)을 도 12에 나타내는 바와 같이 4장소(P1∼P4)에서 검출한다. 커트폭제어부(92)는 에지린스커트폭(E)이 허용범위내에 없으면, 4장소(P1∼P4)에서의 각 에지린스커트폭(E)이 각각 허용범위내로 되도록 에지린스커트기(47)에서의 린스액의 적하량을 조정한다.
다음으로 노광·현상처리부(83)는 현상후의 화상데이터(Im3)와 미리 기억되어 있는 현상후의 양품의 반도체웨이퍼(1)의 화상데이터(IRef3)의 차화상데이터(IRef3-Im3)를 화상 처리하는 것으로 디포커스를 검출한다.
또 노광·현상처리부(83)는 차화상데이터(IRef3-Im3)로부터 마스크틀림, 마스킹블레이드, 마스크(53)상의 결함 또는 이물, 이중노광, 미노광을 검출한다.
노광·현상제어부(90)는 노광·현상처리부(83)의 검사결과를 받고, 예를 들면 노광기(11)의 광원(50)에 의한 노광량, 노광광학계에 의한 포커스양 중, 적어도 1개를 제어하는 피드백제어신호를 노광제어부(11a)로 송출한다.
또 노광·현상제어부(90)는 노광·현상처리부(83)로부터 디벨로퍼(15)에서의 현상불량의 결과를 받으면, 디벨로퍼(15)에 있어서의 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 적하하는 현상액의 양, 온도 중, 적어도 1개를 제어하는 피드백제어신호를 디벨로퍼제어부(15a)로 송출한다.
또 노광·현상처리부(83)는 차화상데이터(IRef3-Im3)를 화상처리하고, 도 15에 나타내는 바와 같이 반도체웨이퍼(1)의 각 1칩마다의 노광의 상태가 일률로 노광량이 많은 부분(Q1)과 적은 부분(Q2)이 나타나는 것을 검출하면, 스테이지(55)와 함께 반도체웨이퍼(1)가 기울어져 있다고 판단한다.
노광·현상제어부(90)는 노광·현상처리부(83)로부터 반도체웨이퍼(1)가 기울어져 있는 것의 판단결과를 받으면, XYZ틸트기구(56)의 틸팅을 제어하는 제어신호를 노광기제어부(11a)로 송출한다.
또 노광·현상처리부(83)는 차화상데이터(IRef3-Im3)를 화상처리하고, 도 16에 나타내는 디벨로퍼(15)에서의 현상불량의 부분(e1, e2)을 검출한다. 노광·현상제어부(90)는 노광·현상처리부(83)로부터 현상불량의 부분(e1, e2)을 받으면, 디벨로퍼(15)에 있어서의 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 적하하는 현상액의 양, 온도 중, 적어도 1개의 피드백제어신호를 디벨로퍼제어부(15a)로 송출한다.
공정처리부(84)는 차화상데이터(Im3-Im1)로부터 1회의 포토리소그래피공정의 처리상태를 검사하고, 이 검사결과 또는 마스터화상처리부(86)에 의한 1회째의 포토리소그래피공정에서의 처리상태의 검사결과(마스터차화상데이터)를 받고, 이들 검사결과로부터 반도체웨이퍼(1)에 대한 양품, 리워크 가능한 불량품, 또는 리워크 불가능한 NG기판을 검출한다. 반도체웨이퍼(1)로부터 리워크 가능한 불량품을 검출하면, 공정처리부(84)는 리워크장치(16)에 대해서 불량의 반도체웨이퍼(1)를 수정하는 지시를 송출한다.
리워크장치(16)는 리워크 가능한 불량의 반도체웨이퍼(1)상에 형성된 레지스트패턴(3a)을 제거하고, 반도체웨이퍼(1)를 재차 코터(14)에 투입한다.
공정처리부(84)는 코터(14)에 재투입한 반도체웨이퍼(1)의 제품번호를 기억하고, 불량으로 판단된 회수를 카운트하며, 불량으로 판단된 회수가 소정의 불량회수 이상으로 되면, 해당 반도체웨이퍼(1)를 NG로 판단하고, 포토리소그래피공정라인으로부터 떼어 낸다고 판단한다. 그러면 반출로봇(Rb)은 파기한다고 판정된 반도체웨이퍼(1)를 파기용의 카세트에 수납한다.
마스터화상처리부(86)는 상기와 똑같이 차화상데이터((IRef3-IRef1)-(Im2-Im1))로부터 포토레지스트(3)의 도포상태를 검출한다. 마스터화상제어부(93)는 마스터화상처리부(86)에 의해 검출된 도포상태에 따라서 코터(14)의 동작조건 예를 들면 온도, 습도, 포토레지스트(3)의 반도체웨이퍼(1)로의 적하량, 반도체웨이퍼(1)의 회전수 및 그 회전시간 중, 적어도 1개 변경한다.
또 마스터화상처리부(86)는 상기와 똑같이 차화상데이터((IRef3-IRef1)-(Im3-Im1))로부터 1회째의 포토리소그래피공정에서의 처리상태의 검사결과를 출력한다.
다음으로 본 발명 장치의 교정에 대해서 설명한다.
장치교정은 정기적으로 표준의 반도체웨이퍼를 1장∼수장 흘린다. 표준의 반도체웨이퍼가 포토레지스트도포, 노광, 현상의 각 공정으로 흐르면, 포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상후의 각 화상데이터(Im2∼Im3)가 취득된다.
레지스트처리부(82)는 각 화상데이터 Im1과 Im2의 비교결과로부터 포토레지스트(3)의 도포상태를 검출하고, 이 검출결과를 레지스트제어부(89)로 보낸다. 레지스트제어부(89)는 도포상태에 따라서 코터(14)의 동작조건 중, 적어도 1개 변경하여 피드백제어한다. 이에 따라 코터(14)는 교정된다.
커트폭처리부(85)는 화상데이터(Im2)로부터 에지린스커트폭(E)을 4장소(P1∼P4)에서 검출한다. 커트폭제어부(92)는 4장소(P1∼P4)에서의 각 에지린스커트폭(E)을 각각 허용범위내로 되도록 코터(14)에서의 린스액의 적하량을 제어한다. 이에 따라 에지린스커트폭(E)의 교정이 실행된다.
노광·현상제어부(90)는 상기와 똑같이 차화상데이터(IRef3-Im3)로부터 반도체웨이퍼(1)의 외관검사를 실행한다. 노광·현상제어부(90)는 노광·현상처리부(83)의 외관검사결과에 따라서 노광기(11) 또는 디벨로퍼(15)의 어느 쪽인가 한쪽 또는 양쪽의 동작조건을 피드백제어한다. 이에 따라 노광기(11)는 광원(50)에 의한 노광량, 광학계에 의한 포커스양 등이 교정된다. 디벨로퍼(15)는 현상액의 용량, 온도 등이 교정된다.
또 노광·현상처리부(83)는 차화상데이터(IRef3-Im3)를 화상 처리하는 것으로 도 14에 나타내는 바와 같이 노광량이 많은 부분(Q1)과 적은 부분(Q2)이 나타나는 것을 검출하면, 스테이지(55)와 함께 반도체웨이퍼(1)가 기울어져 있다고 판단한다. 노광·현상제어부(90)는 스테이지(55)의 경사를 제어하기 위한 XYZ틸트기구(56)로의 틸팅을 노광기(11)에 피드백제어하여 XYZ틸트기구(56)를 교정한다.
이와 같이 상기 제 1 실시형태에 따르면, 제 1∼제 3, (제 4) 검사부(60∼62), (69)에 의해 취득된 각 화상데이터(Im1∼Im3)(Im4)로부터 포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상후에 있어서의 각 처리결과를 검사하고, 이 검사결과에 따라서 코터(14), 노광기(11) 또는 디벨로퍼(15)의 동작조건을 개별로 피드백제어한다. 이에 따라 포토레지스트도포, 노광, 현상의 각 공정의 조건을 가변 설정함으로써 안정된 반도체제조를 할 수 있다.
포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상후에 있어서의 각 검사는 화상데이터 Im1과 Im2의 차화상데이터(Im2-Im1)와, 화상데이터(Im3)와 마스터화상데이터(IRef3)의 차화상데이터(IRef3-Im3)와, 화상데이터 Im3과 Im1의 차화상데이터(Im3-Im1)와, 차화상데이터((IRef2-Im1)-(Im2-Im1))와, 차화상데이터((IRef3-I1Ref1)-(Im3-Im1))에 의거하여 실행한다. 이에 따라 코터/ 디벨로퍼(C/D, 10)내에서의 포토레지스트도포, 현상의 각 처리상태를 남기는 바 없이 적확하게 검사할 수 있고, 이 검사결과에 따라서 코터/ 디벨로퍼(C/D, 10)에 대한 최적인 피드백제어를 할 수 있다.
공정처리부(84)는 1회째의 포토리소그래피공정에서의 처리상태의 검사결과로부터 반도체웨이퍼(1)의 양품 또는 리워크 가능한 불량품을 검출하고, 이 불량품의 반도체웨이퍼(1)를 리워크장치(16)에서 수복한다. 이에 따라 1회째의 포토리소그래피공정에서의 처리에서 불량품으로 된 반도체웨이퍼(1)를 재차 포토리소그패피처리하여 양품의 반도체웨이퍼(1)로 할 수 있고, 헛되게 하는 반도체웨이퍼(1)를 감소할 수 있다.
또한 불량으로 검사된 회수가 소정의 불량회수 이상으로 되면, 해당 불량의 반도체웨이퍼(1)를 NG로 판단하고, 반도체웨이퍼(1) 자체에 문제가 있는 것으로 하여 파기할 수 있다.
포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상후에 있어서의 반도체웨이퍼(1)의 표면결함검사가 코터/ 디벨로퍼(C/D, 10)와 노광기(11)로 이루어지는 반도체제조장치내에 있어서 인라인에서 할 수 있다. 그리고 반도체웨이퍼(1)의 표면결함검사결과에 의거하여 코터(14), 노광기(11) 및 디벨로퍼(15)의 동작조건을 피드백제어할 수 있다.
또 화상데이터 Im3과 Im1의 차화상데이터(Im3-Im1)로부터 1회의 포토리소그래피공정 전체에서의 처리상태를 검사할 수 있다.
포토레지스트도포후의 검사결과와 노광·현상후의 검사결과를 비교함으로써 포토레지스트도포후의 검사결과로부터 불량이 검출되지 않고, 노광·현상후의 검사결과로부터 불량이 검출되면, 노광·현상의 공정에 있어서 불량발생의 원인이 있는 것이 판명된다.
각 화상데이터(Im1∼Im3)를 화상해석처리함으로써 포토레지스트도포, 노광·현상의 각 공정에 있어서의 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 있어서의 막두께 얼룩, 진애, 흠 등의 결함을 인라인에서 검출할 수 있고, 또한 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 정보를 인라인에서 취득할 수 있다.
정기적으로 표준의 반도체웨이퍼를 1장∼수장 흘림으로써 코터(14)에 있어서의 온도, 습도, 포토레지스트탱크(22)내의 포토레지스트(3)의 액온도, 포토레지스트(3)의 적하량, 모터(17)의 회전수 및 그 회전시간을 교정할 수 있다. 또 에지린스커트기(47)에 있어서의 린스액의 적하량, 노광기(11)에 있어서의 광원(50)에 의한 노광량, 광학계에 의한 포커스양, XYZ틸트기구(56)로의 틸팅, 디벨로퍼(15)에 있어서의 현상액의 용량, 온도 등도 자동적으로 교정할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한 도 1과 동일부분에는 동일부호를 붙여서 그 상세한 설명은 생략한다.
도 17은 반도체제조장치의 구성도이다. 결함추출부(100)는 제 1∼제 3 검사부(60∼62)에 의해 각각 취득된 각 화상데이터(Im1∼Im3)를 받아들이고, 각 화상데이터(Im1∼Im3)에 의거하여 포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상후에 있어서의 반도체웨이퍼(1)상의 결함을 추출한다.
결함분류부(101)는 이하에 열거하는 결함추출부(100)에 의해 추출된 반도체웨이퍼(1)상의 결함부의 특징량을 구한다.
a: 노광기(11)에 있어서 노광광의 1샷을 마스크(53)를 통해서 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 축소 투영했을 때의 샷에 의존하는 특징량,
b: 노광기(11)에 있어서 1샷의 노광광을 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 축소투영했을 때의 샷의 경사에 의존하는 특징량,
c: 노광기(11)에 있어서 노광광을 연속해서 조사한 경우에 의존하는 특징량, 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 조사하는 노광광의 빠짐에 의존하는 특징량,
d: 노광기(11)에 있어서 반도체웨이퍼(1)의 전체면에 노광광을 조사하지 않았던 경우에 의존하는 특징량,
e: 노광기(11)에 있어서 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 노광광을 조사했을 때의 샷의 주변에 있어서의 이상, 예를 들면 패턴부족에 의존하는 특징량,
f: 노광기(11)에 있어서 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 축소 투영한 마스크패턴이 다른 경우에 의존하는 특징량,
g: 현상처리에 있어서의 패턴 풀림에 의존하는 특징량,
h: 제 1∼제 3 검사부(60∼62)에 있어서 회절화상데이터를 취득할 때의 반도체웨이퍼(1)로부터의 회절광의 변화를 나타내는 특징량,
i: 제 1∼제 3 검사부(60∼62)에 있어서 회절화상데이터를 취득할 때의 반도체웨이퍼(1)로부터의 회절광의 이상을 나타내는 특징량,
j: 제 1∼제 3 검사부(60∼62)에 있어서 간섭화상데이터를 취득할 때의 반도체웨이퍼(1)로부터의 간섭광의 이상을 나타내는 특징량,
k: 반도체웨이퍼(1)의 원둘레가장자리상의 얼룩, 요철형상에 의존하는 특징량,
l: 반도체웨이퍼(1)의 표면에 나타나는 원심상의 형상에 의존하는 특징량,
m: 반도체웨이퍼(1)의 표면에 나타나는 가늘고 긴 형상에 의존하는 특징량,
n: 반도체웨이퍼(1)의 표면에 나타나는 사방상(斜方狀)의 형상에 의존하는 특징량,
o: 노광후나 현상후에 있어서의 반도체웨이퍼(1)의 표면상의 정상인 패턴에 의존하는 특징량,
p: 코터(14)에서의 회전얼룩에 의존하는 특징량,
q: 반도체웨이퍼(1)의 전체면이 양품인 반도체웨이퍼(1)의 전체면과 다른 전체면 이상에 의존하는 특징량 등이다.
결함해석부(102)는 결함분류부(101)에 의해 구해진 결함부의 특징량을 수취하고, 특징량으로부터 결함부의 종류를 해석한다. 이하 결함부의 종류의 해석의 한 예를 열거한다.
a: 샷에 의존, 회절광변화, 패턴 풀림, 노광량 등이 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 디포커스라고 판정한다.
b: 샷에 의존, 샷의 경사, 노광광의 연속성 등이 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 틸트이상이라고 판정한다.
c: 샷빠짐, 전체면 에러 등이 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 미노광이라고 판정한다.
d: 샷주변이상, 패턴부족 등이 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 마스킹플레이트 미스라고 판정한다.
e: 샷에 의존, 간섭이상, 회절이상 등이 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 얼라이먼트 미스라고 판정한다.
f: 패턴이 다른 전체면 이상 등이 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 마스크틀림이라고 판정한다.
g: 반도체웨이퍼(1)의 원둘레가장자리상의 얼룩, 요철형상에 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 도포얼룩이라고 판정한다.
h: 반도체웨이퍼(1)의 원둘레가장자리상의 얼룩, 표면에 나타나는 원심상의 형상에 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 레지스트 도포과소라고 판정한다.
i: 반도체웨이퍼(1)의 표면에 나타나는 원심상의 형상, 가늘고 긴 형상에 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 이상얼룩이라고 판정한다.
j: 반도체웨이퍼(1)의 표면에 나타나는 사방상의 형상, 전체면 이상에 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 현상불량이라고 판정한다.
k: 전체면 이상, 패턴정상에 의존하는 각 특징량으로부터 결함부는 베이크과다라고 판정한다.
l: 전체면 이상에 의존하는 특징량으로부터 결함부는 레지스트틀림이라고 판정한다.
m: 회전상얼룩에 의존하는 특징량으로부터 결함부는 레지스트의 점도과다라고 판정하는 등이다.
결함해석부(102)는 해석한 결함부의 종류를 상세히 측정하기 위해 최적인 검사방법을 도 18에 나타내는 검사방법선정테이블(103)을 이용하여 선정한다. 검사방법선정테이블(93)에는 에지검사, 막두께검사, 분광검사, 선폭검사, 중합검사 및 미크로검사에 대해서 각각 결함부의 종류가 기입되어 있다.
에지검사는 예를 들면 도포얼룩, 도포과소, 마스킹플레이트미스 등의 결함부를 기재한다. 막두께검사는 예를 들면 얼라이먼트미스, 도포얼룩, 도포과소, 도포과다 등의 결함부를 기재한다. 따라서 결함해석부(102)는 결함부의 종류가 예를 들면 도포얼룩이면 검사방법선정테이블(103)로부터 에지검사를 선정한다.
결함해석부(102)는 결함분류부(101)로부터 수취한 결함부의 특징량을 측정데이터베이스(104)에 격납하고, 또한 해석결과인 결함부의 종류나 선정한 검사방법을 측정데이터베이스(104)에 격납한다. 또 결함해석부(102)는 에지검사, 막두께검사, 분광검사, 선폭검사, 중합검사 및 미크로검사에 의해 얻어진 각 측정데이터를 측정데이터베이스(104)에 격납한다.
검사관리부(105)는 결함해석부(92)에 의해 선정된 검사방법을 수취하고, 검사방법을 실행하는 검사장치, 예를 들면 에지검사장치(106), 막두께검사장치(107), 분광검사장치(108), 선폭검사장치(109), 중합검사장치(110) 또는 미크로검사장치(111)를 선택하여 검사 동작한다. 또한 검사관리부(105)는 1대의 검사장치에 한하지 않고, 복수대의 검사장치를 조합하여 검사 동작한다.
에지검사장치(106)는 반도체웨이퍼(1)의 원둘레가장자리에 있어서의 에지린스커트폭(E), 부족, 크랙 등을 검사한다.
막두께검사장치(107)는 반도체웨이퍼(1) 표면상에 형성되는 막두께, 예를 들면 레지스트의 막두께를 검사한다.
분광검사장치(108)는 반도체웨이퍼(1) 표면상에 조명광을 조사했을 때의 반사광의 분광을 측정한다.
선폭검사장치(109)는 반도체웨이퍼(1) 표면상에 형성되어 있는, 예를 들면 미세한 패턴의 선폭 등을 검사한다.
중합검사장치(110)는 반도체웨이퍼(1) 표면상에 패턴을 전사하거나, 반도체웨이퍼(1) 표면상에 형성된 패턴의 얼라이먼트를 측정한다.
미크로검사장치(111)는 반도체웨이퍼(1) 표면상에 있어서의 특정의 영역을 현미경을 이용하여 확대하고, 확대상으로부터 반도체웨이퍼(1) 표면상에 있어서의 결함부를 검사한다.
또 검사관리부(105)는 에지검사장치(106), 막두께검사장치(107), 분광검사장치(108), 선폭검사장치(109), 중합검사장치(110) 또는 미크로검사장치(111)에 의해 얻어진 각 측정데이터를 결함해석부(102)를 통해서 측정데이터베이스(104)에 격납하고, 또한 프로세스제어부(112)로 보낸다.
프로세스제어부(112)는 에지검사장치(96), 막두께검사장치(97), 분광검사장치(98), 선폭검사장치(99), 중합검사장치(100) 및 미크로검사장치(101)로부터의 각 측정데이터를 수취하고, 각 측정데이터에 의거하여 코터(14), 노광기(11) 및 디벨로퍼(15)의 동작조건을 피드백제어한다.
다음으로 상기와 같이 구성된 장치의 동작에 대해서 설명한다.
결함추출부(100)는 제 1∼제 3 검사부(60∼62)에 의해 각각 취득된 각 화상데이터(Im1∼Im3)에 의거하여 포토레지스트도포전, 포토레지스트도포후, 노광·현상후에 있어서의 상기 각 차화상데이터로부터 반도체웨이퍼(1)상의 결함부를 추출한다.
결함부는 예를 들면 진애, 흠, 도 14에 나타내는 바와 같이 포토레지스트(3)가 도포되지 않은 부분(s1)이나 포토레지스트 막두께가 소정의 막두께보다도 두꺼운 부분(s2), 포토레지스트 막두께가 소정의 막두께보다도 얇은 부분(s3), 도 4B에 나타내는 에지린스커트폭(E)이 허용범위내가 아닌 부분이다.
결함분류부(101)는 결함추출부(110)에 의해 추출된 결함부의 특징량을 구한다.
결함해석부(102)는 결함분류부(101)에 의해 구해진 결함부의 특징량을 수취하고, 특징량으로부터 결함부의 종류를 해석한다. 그리고 결함해석부(102)는 결함부의 종류의 해석결과로부터 해당 결함부의 종류를 상세하게 측정하기 위해 최적인 검사방법을 도 18에 나타내는 검사방법선정테이블(103)로부터 선정한다.
이와 함께 결함해석부(102)는 결함분류부(101)로부터 수취한 결함부의 특징량을 측정데이터베이스(104)에 격납하고, 또한 해석결과인 결함부의 종류나 선정한 검사방법을 측정데이터베이스(104)에 격납한다.
다음으로 검사관리부(105)는 결함해석부(102)에 의해 선정된 검사방법을 수취하고, 이 검사방법을 실행하는 적어도 1대의 검사장치(106∼111)를 선택하여 검사 동작시킨다.
에지검사장치(106), 막두께검사장치(107), 분광검사장치(108), 선폭검사장치(109), 중합검사장치(110) 또는 미크로검사장치(111)에 의해 측정이 실행되면, 각검사장치(106∼111)로부터 출력되는 각 측정데이터는 검사관리부(105)로 보내진다.
검사관리부(105)는 각 검사장치(106∼111)로부터의 각 측정데이터를 결함해석부(102)를 통해서 측정데이터베이스(104)에 격납하는 동시에, 프로세스제어부(112)로 보낸다.
프로세스제어부(112)는 각 검사장치(106∼111)로부터의 각 측정데이터를 수취하고, 각 측정데이터에 의거하여 코터(14), 노광기(11) 및 디벨로퍼(15)의 동작조건을 피드백제어한다. 예를 들면 프로세스제어부(102)는 에지검사장치(96)나 막두께검사장치(97) 등의 각 측정데이터에 의거하여 포토레지스트(3)의 도포상태에 따라서 코터(14)의 동작조건을 변경한다. 또 프로세스제어부(102)는 예를 들면 분광검사장치(98)나 선폭검사장치(99) 등의 각 측정데이터에 의거하여 노광기(11)의 동작조건을 변경한다.
이와 같이 상기 제 2 실시형태에 있어서는 각 화상데이터(Im1∼Im3)에 의거하여 추출된 반도체웨이퍼(1)상의 결함부의 특징량으로부터 반도체웨이퍼(1)의 결함부를 상세하게 검사하는 방법을 선정하고, 선정된 검사방법을 실행하는 각 검사장치(106∼111)를 동작시켜서 각 측정데이터를 취득하며, 각 측정데이터에 의거하여 코터(14), 노광기(11) 및 디벨로퍼(15)의 동작조건을 피드백제어한다.
이에 따라 반도체웨이퍼(1)의 결함부의 종류에 따라서 최적인 검사의 방법을 선정할 수 있고, 결함부에 대한 상세한 검사인 측정을 할 수 있다. 그리고 검사에 의해 취득되는 측정데이터에 의거하여 코터(14), 노광기(11) 및 디벨로퍼(15)의 동작조건을 적정히 피드백제어할 수 있다. 이 결과 포토레지스트도포, 노광, 현상의 각 공정의 처리조건을 적정히 설정하여 보다 안정된 반도체제조를 할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 제 3 실시형태는 제 1 또는 제 2 실시형태를 도 19에 나타내는 반도체제조장치에 적용한 것이다.
6각형의 장치케이스(120)의 내부에는 반송로봇(121)을 중심으로 하여 방사상으로 카세트(122), 검사장치(123), 코터(124), 노광기(125), 디벨로퍼(126), 리워크장치(127) 및 에칭장치(128)가 설치되어 있다.
키세트(122)는 반도체웨이퍼(1)를 수납한다. 카세트(122)는 장치케이스(120)의 출입구(129)를 통해서 반입·반출된다.
검사장치(123)는 제 1 실시형태에 있어서의 제 1∼제 3(제 4) 검사부(60∼62)(69)와, 표면결함검사장치(63)와, 공정제어장치(87)를 편입하고 있다.
표면결함검사장치(63)는 제 2 실시형태에서 설명한 것과 똑같이 결함추출부(100), 결함분류부(101), 결함해석부(102), 검사방법선정테이블(103), 측정데이터베이스(104), 검사관리부(105), 에지검사장치(106), 막두께검사장치(107), 분광검사장치(108), 선폭검사장치(109), 중합검사장치(110), 미크로검사장치(111) 및 프로세스제어부(112)를 편입하고 있다.
반송로봇(121)은 반도체웨이퍼(1)를 카세트(122)로부터 꺼내고, 포토리소그래피공정의 처리순서에 따라서 검사장치(123), 코터(124), 검사장치(123), 노광기(125), 검사장치(123), 디벨로퍼(126), 검사장치(123)의 차례로 반송한다.
검사장치(123)에 의해 반도체웨이퍼(1)의 불량품이 판정된 경우, 반송로봇(121)은 반도체웨이퍼(1)를 리워크장치(118)로 반송하고, 재차 포토리소그래피공정에 투입한다.
이와 같은 구성의 장치라도 제 1 또는 제 2 실시형태에서 설명한 장치와 똑같이 검사장치(123)에 의해 코터(124), 노광기(125), 디벨로퍼(126), 에칭장치(128)에서의 각 처리결과를 검사하고, 각 검사결과에 따라서 코터(124), 노광기(125), 디벨로퍼(126), 에칭장치(128)에 대해서 개별로 각 동작조건을 피드백제어할 수 있다.
에칭장치(128)를 편입했으므로 1개의 장치케이스(120)내에서 패터닝을 할 수 있다.
도 20은 제 3 실시형태에 나타내는 장치의 응용예를 나타내는 구성도이다. 각 장치케이스(120)는 6각형의 각 벽이 서로 끼워 맞추도록 배치되어 있다. 각 장치케이스(120)의 각 출입구(129)는 상대향하도록 설치되고, 반도체웨이퍼(1)의 반송로(f1, f2)를 확보하고 있다.
각 장치케이스(120)는 반도체웨이퍼(1)상에 형성하는 제 1 층째의 막형성공정∼제 n 층째의 막형성공정의 차례로 복수 배치되어 있다. 각 장치케이스(120)내에서는 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 1층의 막을 형성하기 위해 포토리소그래피공정과 에칭의 처리를 실행한다.
그리고 반도체웨이퍼(1)는 각 장치케이스(120)에 차례차례 반송되어 복수회의 포토리소그래피공정과 에칭처리가 실행된다.
다품종소량생산의 반도체웨이퍼(1)를 제조하는 경우는 1개의 장치케이스(120)내에서 포토리소그래피공정과 에칭처리를 복수회 반복함으로써 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 제 1 층∼제 n 층의 막을 차례차례 형성하면 좋다.
이와 같이 반도체웨이퍼(1)에 대해서 복수회 포토리소그래피공정을 반복해서 처리하는 장치라도 코터(124), 노광기(125) 및 디벨로퍼(126)의 동작조건을 적정히 피드백제어할 수 있어 보다 안정된 반도체제조를 할 수 있다.
또한 본 발명은 제 1 내지 제 3 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면 제 1∼제 3 검사부(60∼62)는 도 8에 나타내는 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 조명부(66)로부터 조사되는 조명광을 라인상으로 하지 않고, 반도체웨이퍼(1)의 표면 전체를 일괄하여 조명하던지, 또는 반도체웨이퍼(1)의 표면을 부분적으로 스폿조명하도록 해도 좋다.
일괄조명의 경우는 면상의 조명광에 의해 반도체웨이퍼(1)의 표면 전체를 평균적으로 조명한다. 이에 따라 반도체웨이퍼(1)의 전체영역을 일괄하여 촬상할 수 있다. 스폿조명의 경우는 점상의 조명광에 의해 반도체웨이퍼(1)상의 소망한 영역에만 조명한다. 이에 따라 반도체웨이퍼(1)의 소망한 영역만을 촬상할 수 있다.
반도체웨이퍼(1)의 외관검사는 반도체웨이퍼(1)의 표면상에 있어서의 서로 인접하는 소정사이즈의 각 영역의 화상데이터를 취득하고, 이들 화상데이터끼리를 비교하여 결함부를 검출해도 좋다. 또 반도체웨이퍼(1)의 외관검사는 반도체웨이퍼(1)의 표면 전체의 화상데이터를 취득하고, 화상데이터로부터 서로 인접하는 각 영역의 각 화상데이터를 추출하며, 각 화상데이터끼리를 비교하여 결함부를 추출해도 좋다.
이와 같은 외관검사는 양품의 반도체웨이퍼를 입수하기 어려운 라인상승시에 유효하다. 라인이 안정된 후는 양품의 반도체웨이퍼와 비교하는 양품비교방식으로 전환한다.
코터(14), 디벨로퍼(15), 노광기(11)의 각 피드백제어는 코터(14), 디벨로퍼(15), 노광기(11)에 있어서의 반도체웨이퍼(1)의 반입구와 반출구에 각각 제 1∼제 3 검사부(60∼62)와 똑같은 각 검사부를 배치하고, 각 검사부의 검사결과에 따라서 개별로 피드백제어해도 좋다.
제 2 실시형태에 이용하는 검사장치(106∼111)는 코터(14), 디벨로퍼(15), 노광기(11) 등의 각종 반도체제조장치에서 발생하는 각종 결함 및 동작조건에 의한 특유의 현상을 추출할 수 있는 것이면, 패턴검사장치나 주사형 전자현미경이나 에지검사장치 등의 각종 검사장치를 이용해도 좋다.
본 발명은 예를 들면 액정디스플레이나 유기EL디스플레이 등의 플랫패널디스플레이에 이용되는 유리기판의 표면결함검사, 유리기판상에 형성되는 각 화소의 각 표시전극의 선폭검사나 패턴검사 등에 이용된다.

Claims (14)

  1. 반도체제조라인의 각 제조공정에서 반도체기판을 가공 처리하는 반도체제조방법에 있어서,
    상기 각 제조공정에 배치된 제조장치에 반입되는 상기 반도체기판을 가공처리전과 가공처리후에 각각 화상데이터를 취득하고, 상기 가공처리전의 화상데이터 또는 양품의 마스터화상데이터와 상기 가공처리후의 화상데이터로부터 상기 제조장치의 처리조건에 기인하는 결함을 검출하며, 이 검출결과에 의거하여 상기 제조장치의 처리조건을 변경 제어해서 상기 반도체기판을 가공 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체제조방법.
  2. 반도체제조라인의 각 제조공정에서 반도체기판을 가공 처리하는 반도체제조방법에 있어서,
    상기 반도체제조라인의 포토리소그래피공정에 반입되는 상기 반도체기판을 적어도 가공처리전과 가공처리후에 각각 화상데이터를 취득하고, 이들의 화상데이터로부터 상기 포토리소그래피공정에 배치되는 레지스트를 도포하는 코터, 패턴을 인화하는 노광기, 현상하는 디벨로퍼의 각 처리조건에 기인하는 결함을 검출하며, 이 검출결과에 의거하여 상기 코터, 상기 노광기, 상기 디벨로퍼의 적어도 1개의 처리조건을 변경 제어해서 상기 반도체기판을 가공 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포토리소그래피공정은 상기 반도체기판에 대해서 레지스트를 도포하는 레지스트도포공정과,
    상기 레지스트에 대해서 노광을 실행하여 패턴을 인화하는 노광공정과,
    상기 레지스트를 현상하는 현상공정으로 이루어지고,
    상기 레지스트도포공정에 있어서 레지스트도포전과 도포후의 화상데이터와의 차화상데이터로부터 레지스트공정에 배치되는 코터의 처리조건에 기인하는 결함을 검출하며, 또 상기 노광·현상공정 후의 화상데이터와 미리 기억된 현상 후의 양품 화상데이터의 차화상데이터로부터 노광기와 디벨로퍼의 어느 쪽인가 한쪽의 처리조건에 기인하는 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 공정에서 상기 반도체기판이 불량품이고 재생 가능하다고 판단되면, 해당 반도체기판은 리워크공정을 통하여 불량레지스트를 박리한 후, 상기 레지스트도포공정에 투입되는 것을 특징으로 하는 반도체제조방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 공정에서 상기 반도체기판이 복수회 불량품으로 판단되었을 때, 해당 반도체기판을 상기 공정중으로부터 배출하는 것을 특징으로 하는 반도체제조방법.
  6. 반도체제조라인의 각 제조공정에 배치되어 반도체기판에 여러 가지의 가공을 실시하는 각종의 반도체제조시스템에 있어서,
    상기 각 제조공정에 배치된 상기 각 반도체제조장치의 적어도 1개에 반입되는 반도체기판에 대해서 반입전과 반입후의 화상데이터를 취득하는 결함검사부와,
    상기 결합검사부에서 취득된 화상데이터로부터 상기 대상으로 되는 반도체제조장치의 처리조건에 기인하는 결함을 구하고, 해당 반도체제조장치의 처리조건을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체제조시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각종의 반도체제조장치는 상기 반도체제조라인의 포토리소그래피공정에 배치되는 레지스트를 도포하는 코터, 패턴을 인화하는 노광기, 현상처리하는 디벨로퍼로 이루어지고,
    상기 결함검사부는 상기 레지스트가 도포되기 전과 그 후 상기 제어수단은 상기 제 1 과 제 2 검사부의 화상데이터의 차화상데이터로부터 상기 코터의 처리조건에 기인하는 결함을 검출하며, 또 상기 제 3 검출부의 화상데이터와 미리 기록된 현상 후의 양품화상데이터의 차화상데이터로부터 상기 노광기 및 상기 디벨로퍼의 어느 쪽인가 한쪽의 동작조건에 기인하는 결함을 검출하고, 상기 코터, 상기 노광기, 상기 디벨로퍼의 처리조건을 변경 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체제조시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 결함검사부는 상기 레지스트가 도포되기 전의 상기 반도체기판의 화상을 취득하는 제 1 검사부 및 상기 디벨로퍼의 현상처리 후의 상기 반도체기판의 화상을 취득하는 제 3 검사부로 이루어지고,
    상기 제어수단은 상기 제 1 검사부에서 취득된 상기 레지스트가 도포되기 전의 화상데이터와 상기 제 3 검사부에서 취득된 상기 현상처리 후의 화상데이터 또는 미리 기억된 현상 후의 마스터화상데이터로부터 1회째의 상기 포토리소그래피공정에서의 처리 결과를 검사하며, 이 검사결과로부터 상기 코터, 상기 노광기 및 상기 디벨로퍼의 처리조건을 변경 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체제조시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어수단은 상기 코터의 처리조건으로서 온도, 상기 레지스트의 상기 반도체기판으로의 적하량, 상기 반도체기판의 회전속도, 레지스트커트폭의 적어도 1개를 피드백제어하고,
    상기 노광기의 처리조건으로서 노광량, 디포커스, 마스크틀림, 상기 마스크에 있어서의 마스킹블레이드, 상기 마스크상의 결함, 이중노광, 미노광, 얼라이먼트의 적어도 1개를 피드백제어하며,
    상기 디벨로퍼의 처리조건으로서 현상액의 용량, 온도를 피드백제어하는 것을 특징으로 하는 반도체제조시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 검사부와 제 3 검사부의 사이에 불량으로 판단된 상기 반도체기판의 레지스트를 박리 처리하는 리워크장치를 배치하고, 불량품의 반도체기판의 레지스트를 리워크장치에서 박리한 후에 상기 제 1 검사부를 통하여 상기 코터에 재투입하는 것을 특징으로 하는 반도체제조시스템.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 각종의 반도체제조장치는 상기 반도체제조라인의 포토리소그래피공정을 구성하는 레지스트를 도포하는 코터, 패턴을 인화하는 노광기, 현상 처리하는 디벨로퍼, 불량품의 반도체기판의 레지스트를 박리하는 리워크장치로 이루어지고,
    상기 검사부는 반도체기판 전체면을 검사할 수 있는 매크로검사와 상세한 검사를 실행하는 검사결과로 이루어지는 것으로, 반송로봇을 중심으로 상기 반도체기판을 수납하는 카세트와 상기 코터, 상기 노광기, 상기 디벨로퍼, 상기 리워크장치를 방사상으로 배치한 것을 특징으로 하는 반도체제조시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 각종의 반도체장치에 상기 디벨로퍼에서 현상처리된 반도체기판을 에칭처리하는 에칭장치를 추가로 덧붙인 것을 특징으로 하는 반도체제조시스템.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 반도체제조라인에 상기 반도체제조를 대신하여 교정용의 반도체기판을 정기적으로 투입함으로써 상기 제어수단은 반도체제조라인의 각 제조공정에 배치된 반도체제조장치에 대해서 자동메인티넌스를 실행하는 것을 특징으로 하는 반도체제조시스템.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어수단은 상기 결함검사부에서 취득된 화상데이터로부터 상기 대상으로 되는 반도체제조장치의 처리조건에 기인하는 결함을 특정할 수 없을 때에 이 결함의 특징량으로부터 상세한 검사를 실행하는 검사방법을 선정하고, 라인밖에 배치된 에지검사장치, 막두께검사장치, 분광검사장치, 선폭측정장치, 중합검사장치 및 미크로검사장치의 어느 것인가에 의해 상세 검사하는 것을 특징으로 하는 반도체제조시스템.
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