KR20200141398A - 기판 검사 시스템, 기판 검사 방법 및 기억 매체 - Google Patents

기판 검사 시스템, 기판 검사 방법 및 기억 매체 Download PDF

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KR20200141398A
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히로시 나카무라
토요히사 츠루다
야스아키 노다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

대상 기판에 형성된 막의 막 두께를 산출할 시의 모델을 보다 간단하게 작성한다. 기판 검사 시스템은 기판 처리 장치에 마련되어, 표면에 막이 형성된 색 정보용 기판의 표면을 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 촬상부와, 기판 처리 장치에 마련되어, 색 정보용 기판과 동일한 조건으로 표면에 막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정부와, 화상 데이터에 기초하여 얻어지는 막의 형성에 의한 색 정보용 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 측정부에 의해 측정된 막 두께 측정용 기판의 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델을 작성하는 모델 작성부(107)를 가진다.

Description

기판 검사 시스템, 기판 검사 방법 및 기억 매체 {SUBSTRATE INSPECTION SYSTEM, SUBSTRATE INSPECTION METHOD AND RECORDING MEDIUM}
본 개시는 기판 검사 시스템, 기판 검사 방법 및 기억 매체에 관한 것이다.
특허 문헌 1에서는, 기판 표면을 촬상한 화상으로부터, 기판 상에 형성된 막의 막 두께를 산출하는 구성이 개시되어 있다. 이 때에, 준비용 촬상 화상으로부터 얻어진 화소값과 화소값에 대응하는 각 좌표에 있어서의 막 두께 측정값이 대응지어진 상관 데이터를 이용하는 것이 개시되어 있다.
일본특허공개공보 2015-215193호
본 개시는 대상 기판에 형성된 막의 막 두께를 산출할 시의 모델을 보다 간단하게 작성하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 기판 검사 시스템은, 대상 기판에 따른 성막을 행하는 기판 처리 장치에 따른 기판 검사 시스템으로서, 상기 기판 처리 장치에 마련되어, 표면에 막이 형성된 색 정보용 기판의 표면을 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 촬상부와, 상기 기판 처리 장치에 마련되어, 상기 색 정보용 기판과 동일한 조건으로 표면에 막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정부와, 상기 화상 데이터에 기초하여 얻어지는 상기 막의 형성에 의한 상기 색 정보용 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 상기 막 두께 측정부에 의해 측정된 상기 막 두께 측정용 기판의 상기 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델을 작성하는 모델 작성부를 가진다.
본 개시는, 대상 기판에 형성된 막의 막 두께를 산출할 시의 모델을 보다 간단하게 작성하는 기술이 제공된다.
도 1은 기판 처리 시스템의 개략 구성의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 도포 현상 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3은 검사 유닛의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4는 제어 장치의 기능적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 5는 제어 장치의 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 6은 제어 장치에 의한 제어(웨이퍼의 검사)의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 7은 분광 스펙트럼 데이터의 취득 위치의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은 제어 장치에 의한 제어(색의 변화로부터의 막 두께의 추정)의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 9는 제어 장치에 의한 제어(분광 스펙트럼 데이터로부터의 막 두께의 추정)의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 10은 합격 여부 판정의 일례를 나타내는 도이다.
도 11은 제어 장치에 의한 제어(상세 검사)의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 12는 제어 장치에 의한 제어(모델 작성 시의 패턴 웨이퍼의 처리)의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 13은 제어 장치에 의한 제어(모델 작성 시의 베어 웨이퍼의 처리)의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 14는 제어 장치에 의한 제어(모델 작성 시의 웨이퍼의 처리)의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 15는 제어 장치에 의한 제어(모델의 작성)의 일례를 나타내는 순서도이다.
이하, 각종 예시적 실시 형태에 대하여 설명한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 기판 검사 시스템은, 대상 기판에 따른 성막을 행하는 기판 처리 장치에 따른 기판 검사 시스템으로서, 상기 기판 처리 장치에 마련되어, 표면에 막이 형성된 색 정보용 기판의 표면을 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 촬상부와, 상기 기판 처리 장치에 마련되어, 상기 색 정보용 기판과 동일한 조건으로 표면에 막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정부와, 상기 화상 데이터에 기초하여 얻어지는 상기 막의 형성에 의한 상기 색 정보용 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 상기 막 두께 측정부에 의해 측정된 상기 막 두께 측정용 기판의 상기 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델을 작성하는 모델 작성부를 가진다.
상기의 기판 검사 시스템에 의하면, 기판 처리 장치에 있어서 색 정보용 기판의 표면의 화상 데이터에 기초하여 표면의 색의 변화에 따른 정보가 취득되고, 또한 동일한 조건으로 성막된 막 두께 측정용 기판의 막 두께가 기판 처리 장치의 막 두께 측정부에 있어서 측정된다. 그리고, 이들 정보를 조합하여, 색의 변화에 따른 정보와 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델이 작성된다. 따라서, 대상 기판에 따른 막의 막 두께를 산출하기 위한 모델을 보다 간단하게 작성할 수 있다.
여기서, 상기 촬상부는 표면에 막이 형성된 상기 대상 기판을 촬상하여 상기 대상 기판에 따른 화상 데이터를 취득하고, 상기 대상 기판에 따른 화상 데이터로부터 얻어지는 상기 막의 형성에 의한 상기 대상 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 상기 막 두께 모델에 기초하여, 상기 대상 기판의 막 두께를 추정하는 막 두께 산출부를 더 가지는 태양으로 할 수 있다.
상기의 구성으로 함으로써, 막 두께 산출부에 있어서 대상 기판에 따른 화상 데이터로부터 얻어지는 막의 형성에 의한 대상 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 모델에 기초하여, 대상 기판의 막 두께가 추정된다. 따라서, 상기에서 얻어진 모델을 이용한 대상 기판의 막 두께에 대해서도 적합하게 행할 수 있다.
상기 색 정보용 기판 및 상기 막 두께 측정용 기판의 각각의 표면에 막을 형성하는 복수의 처리를 행하는 성막부를 더 가지고, 상기 성막부는, 상기 색 정보용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리와 및 상기 막 두께 측정용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리를 교호로 행하는 태양으로 할 수 있다.
상기와 같이, 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판에 따른 성막을 행하는 성막부에 있어서, 이들 기판에 대한 처리를 교호로 실시함으로써, 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판의 양방에 대한 성막을 보다 근접한 조건으로 실시할 수 있다. 따라서, 색 정보용 기판으로부터 얻어지는 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 측정용 기판으로부터 얻어지는 막 두께를 보다 높은 정밀도로 대응시킬 수 있는 것이 가능해지기 때문에, 보다 높은 정밀도의 모델을 작성할 수 있다.
상기 막 두께 측정용 기판은 표면이 평탄한 기판인 태양으로 할 수 있다.
상기와 같이 표면이 평탄한 기판을 막 두께 측정용 기판으로서 이용하고, 이 막 두께 측정용 기판 상에 막을 형성하여 막 두께를 측정하는 태양으로 함으로써, 막 두께 측정부에 의한 막 두께의 측정을 보다 높은 정밀도로 행할 수 있기 때문에, 보다 높은 정밀도의 모델을 작성할 수 있다.
상기 촬상부와 상기 막 두께 측정부는 동일 유닛에 마련되는 태양으로 할 수 있다.
상기와 같이 촬상부와 막 두께 측정부가 동일 유닛에 마련되는 경우, 장치의 대형화 등을 방지하면서, 간편한 모델을 작성하기 위한 장치 구성을 실현할 수 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 기판 검사 방법은, 대상 기판에 따른 성막을 행하는 기판 처리 장치를 포함하는 기판 검사 시스템에 있어서의 기판 검사 방법으로서, 상기 기판 처리 장치에 있어서, 표면에 막이 형성된 색 정보용 기판의 표면을 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 촬상 단계와, 상기 기판 처리 장치에 있어서, 상기 색 정보용 기판과 동일한 조건으로 표면에 막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 단계와, 상기 화상 데이터에 기초하여 얻어지는 상기 막의 형성에 의한 상기 색 정보용 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 상기 막 두께 측정 단계에 있어서 측정된 상기 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델을 작성하는 모델 작성 단계를 가진다.
상기의 기판 검사 방법에 의하면, 색 정보용 기판의 표면의 화상 데이터에 기초하여 표면의 색의 변화에 따른 정보가 취득되고, 또한 동일한 조건으로 성막된 막 두께 측정용 기판의 막 두께가 측정된다. 그리고, 이들 정보를 조합하여, 색의 변화에 따른 정보와 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델이 작성된다. 따라서, 대상 기판에 따른 막의 막 두께를 산출하기 위한 모델을 보다 간단하게 작성할 수 있다.
표면에 막이 형성된 상기 대상 기판을 촬상하여 상기 대상 기판에 따른 화상 데이터를 취득하고, 상기 대상 기판에 따른 화상 데이터로부터 얻어지는 상기 막의 형성에 의한 상기 대상 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 상기 막 두께 모델에 기초하여, 상기 대상 기판의 막 두께를 추정하는 막 두께 산출 단계를 더 가지는 태양으로 할 수 있다.
상기의 구성으로 함으로써, 대상 기판에 따른 화상 데이터로부터 얻어지는 막의 형성에 의한 대상 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 모델에 기초하여, 대상 기판의 막 두께가 추정된다. 따라서, 상기에서 얻어진 모델을 이용한 대상 기판의 막 두께에 대해서도 적합하게 행할 수 있다.
상기 색 정보용 기판 및 상기 막 두께 측정용 기판의 각각의 표면에 막을 형성하는 복수의 처리를 행하는 성막 단계에 있어서, 상기 색 정보용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리와 및 상기 막 두께 측정용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리를 교호로 행하는 태양으로 할 수 있다.
상기와 같이, 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판에 따른 성막을 행하는 성막 단계에 있어서, 이들 기판에 대한 처리를 교호로 실시함으로써, 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판의 양방에 대한 성막을 보다 근접한 조건으로 실시할 수 있다. 따라서, 색 정보용 기판으로부터 얻어지는 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 측정용 기판으로부터 얻어지는 막 두께를 보다 높은 정밀도로 대응시킬 수 있는 것이 가능해지기 때문에, 보다 높은 정밀도의 모델을 작성할 수 있다.
상기의 기판 검사 방법에 있어서, 상기 막 두께 측정용 기판은, 표면이 평탄한 기판인 태양으로 할 수 있다.
상기와 같이 표면이 평탄한 기판을 막 두께 측정용 기판으로서 이용하고, 이 막 두께 측정용 기판 상에 막을 형성하여 막 두께를 측정하는 태양으로 함으로써, 막 두께 측정부에 의한 막 두께의 측정을 보다 높은 정밀도로 행할 수 있기 때문에, 보다 높은 정밀도의 모델을 작성할 수 있다.
상기 촬상 단계와 상기 막 두께 측정 단계가 병행하여 행해지는 태양으로 할 수 있다.
상기와 같이 촬상 단계와 막 두께 측정 단계가 병행하여 행해지는 경우, 모델을 작성하기 위한 각 처리에 따른 시간을 짧게 할 수 있어, 보다 간편하게 모델을 제작할 수 있다.
다른 예시적 실시 형태에 있어서, 기억 매체는, 상술한 기판 검사 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체이다.
이하, 도면을 참조하여 각종 예시적 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
[기판 처리 시스템]
기판 처리 시스템(1)은, 기판에 대하여, 감광성 피막의 형성, 당해 감광성 피막의 노광, 및 당해 감광성 피막의 현상을 실시하는 시스템이다. 처리 대상의 기판은 예를 들면 반도체의 웨이퍼(W)이다.
기판 처리 시스템(1)은 도포·현상 장치(2)와 노광 장치(3)를 구비한다. 노광 장치(3)는 웨이퍼(W)(기판) 상에 형성된 레지스트막(감광성 피막)의 노광 처리를 행한다. 구체적으로, 노광 장치(3)는 액침 노광 등의 방법에 의해 레지스트막의 노광 대상 부분에 에너지선을 조사한다. 도포·현상 장치(2)는 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 웨이퍼(W)(기판)의 표면에 레지스트막을 형성하는 처리를 행하고, 노광 처리 후에 레지스트막의 현상 처리를 행한다.
[기판 처리 장치]
이하, 기판 처리 장치의 일례로서, 도포·현상 장치(2)의 구성을 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 도포·현상 장치(2)는 캐리어 블록(4)과, 처리 블록(5)과, 인터페이스 블록(6)과, 제어 장치(100)(제어부)를 구비한다. 본 실시 형태에서 설명하는 기판 처리 장치로서의 도포·현상 장치(2)는, 기판 상에서의 성막 상황의 검사를 행하는 기판 검사 시스템에 상당한다. 기판 검사 시스템으로서의 기능에 대해서는 후술한다.
캐리어 블록(4)은 도포·현상 장치(2) 내로의 웨이퍼(W)의 도입 및 도포·현상 장치(2) 내로부터의 웨이퍼(W)의 반출을 행한다. 예를 들면 캐리어 블록(4)은, 웨이퍼(W)용의 복수의 캐리어(C)(수용부)를 지지 가능하며, 전달 암을 포함하는 반송 장치(A1)를 내장하고 있다. 캐리어(C)는 예를 들면 원형의 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용한다. 반송 장치(A1)는 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(5)에 전달하고, 처리 블록(5)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(C) 내로 되돌린다. 처리 블록(5)은 복수의 처리 모듈(11, 12, 13, 14)을 가진다.
처리 모듈(11)은 복수의 도포 유닛(U1)과, 복수의 열 처리 유닛(U2)과, 복수의 검사 유닛(U3)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(11)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막을 형성한다. 처리 모듈(11)의 도포 유닛(U1)은, 예를 들면 웨이퍼(W)를 정해진 회전수로 회전시키면서, 하층막 형성용의 처리액을 웨이퍼(W) 상에 도포한다. 처리 모듈(11)의 열 처리 유닛(U2)은 하층막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다. 열 처리 유닛(U2)은 예를 들면 열판 및 냉각판을 내장하고 있어, 열판에 의해 웨이퍼(W)를 정해진 가열 온도로 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 냉각판에 의해 냉각하여 열 처리를 행한다. 검사 유닛(U3)은 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 검사하기 위한 처리를 행하여, 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 나타내는 정보로서, 예를 들면 표면 화상 또는 막 두께에 따른 정보 등을 취득한다.
처리 모듈(12)은 복수의 도포 유닛(U1)과, 복수의 열 처리 유닛(U2)과, 복수의 검사 유닛(U3)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(12)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 하층막 상에 중간막을 형성한다. 처리 모듈(12)의 도포 유닛(U1)은 중간막 형성용의 처리액을 하층막 상에 도포함으로써, 웨이퍼(W)의 표면에 도포막을 형성한다. 처리 모듈(12)의 열 처리 유닛(U2)은, 중간막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다. 열 처리 유닛(U2)은 예를 들면 열판 및 냉각판을 내장하고 있어, 열판에 의해 웨이퍼(W)를 정해진 가열 온도로 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 냉각판에 의해 냉각하여 열 처리를 행한다. 검사 유닛(U3)은 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 검사하기 위한 처리를 행하여, 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 나타내는 정보로서, 예를 들면 표면 화상 또는 막 두께에 따른 정보 등을 취득한다.
처리 모듈(13)은 복수의 도포 유닛(U1)과, 복수의 열 처리 유닛(U2)과, 복수의 검사 유닛(U3)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(13)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 중간막 상에 레지스트막을 형성한다. 처리 모듈(13)의 도포 유닛(U1)은, 예를 들면 웨이퍼(W)를 정해진 회전수로 회전시키면서, 레지스트막 형성용의 처리액을 중간막 상에 도포한다. 처리 모듈(13)의 열 처리 유닛(U2)은 레지스트막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다. 처리 모듈(13)의 열 처리 유닛(U2)은 도포막이 형성되어 있는 웨이퍼(W)에 대하여 정해진 가열 온도로 열 처리(PAB : Pre Applied Bake)를 실시함으로써 레지스트막을 형성한다. 검사 유닛(U3)은 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 검사하기 위한 처리를 행하여, 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 나타내는 정보로서, 예를 들면 막 두께에 따른 정보를 취득한다.
처리 모듈(14)은 복수의 도포 유닛(U1)과, 복수의 열 처리 유닛(U2)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 장치(A3)를 내장하고 있다. 처리 모듈(14)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해, 노광 후의 레지스트막(R)의 현상 처리를 행한다. 처리 모듈(14)의 도포 유닛(U1)은, 예를 들면 웨이퍼(W)를 정해진 회전수로 회전시키면서, 노광이 끝난 웨이퍼(W)의 표면 상에 현상액을 도포한 후, 이를 린스액에 의해 씻어냄으로써, 레지스트막(R)의 현상 처리를 행한다. 처리 모듈(14)의 열 처리 유닛(U2)은 현상 처리에 수반하는 각종 열 처리를 행한다. 열 처리의 구체예로서는, 현상 처리 전의 가열 처리(PEB : Post Exposure Bake), 현상 처리 후의 가열 처리(PB : Post Bake) 등을 들 수 있다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 캐리어 블록(4)측에는 선반 유닛(U10)이 마련되어 있다. 선반 유닛(U10)은 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다. 선반 유닛(U10)의 근방에는 승강 암을 포함하는 반송 장치(A7)가 마련되어 있다. 반송 장치(A7)는 선반 유닛(U10)의 셀끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시킨다.
처리 블록(5) 내에 있어서의 인터페이스 블록(6)측에는 선반 유닛(U11)이 마련되어 있다. 선반 유닛(U11)은 상하 방향으로 배열되는 복수의 셀로 구획되어 있다.
인터페이스 블록(6)은 노광 장치(3)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행한다. 예를 들면 인터페이스 블록(6)은 전달 암을 포함하는 반송 장치(A8)를 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 반송 장치(A8)는 선반 유닛(U11)에 배치된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로 전달하고, 노광 장치(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 선반 유닛(U11)으로 되돌린다.
[검사 유닛]
처리 모듈(11 ~ 13)에 포함되는 검사 유닛(U3)에 대하여 설명한다. 검사 유닛(U3)은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 형성된 막(하층막, 중간막 또는 레지스트막)의 표면에 따른 정보 및 막 두께에 따른 정보를 취득한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 검사 유닛(U3)은 하우징(30)과, 유지부(31)와, 리니어 구동부(32)와, 촬상부(33)와, 투광·반사부(34)와, 분광 측정부(40)를 포함한다. 유지부(31)는 웨이퍼(W)를 수평으로 유지한다. 리니어 구동부(32)는 예를 들면 전동 모터 등을 동력원으로 하여, 수평인 직선 형상의 경로를 따라 유지부(31)를 이동시킨다. 촬상부(33)는 예를 들면 CCD 카메라 등의 카메라(35)를 가진다. 카메라(35)는 유지부(31)의 이동 방향에 있어서 검사 유닛(U3) 내의 일단측에 마련되어 있고, 당해 이동 방향의 타단측을 향하고 있다. 투광·반사부(34)는 촬상 범위에 투광하여, 당해 촬상 범위로부터의 반사광을 카메라(35)측으로 유도한다. 예를 들면 투광·반사부(34)는 하프 미러(36) 및 광원(37)을 가진다. 하프 미러(36)는 유지부(31)보다 높은 위치에 있어서, 리니어 구동부(32)의 이동 범위의 중간부에 마련되어 있고, 하방으로부터의 광을 카메라(35)측에 반사한다. 광원(37)은 하프 미러(36) 상에 마련되어 있고, 하프 미러(36)를 통하여 하방에 조명광을 조사한다.
분광 측정부(40)는 웨이퍼(W)로부터의 광을 입사하여 분광하고, 분광 스펙트럼을 취득하는 기능을 가진다. 분광 측정부(40)는 웨이퍼(W)로부터의 광을 입사하는 입사부(41)와, 입사부(41)에 입사한 광을 도파하는 도파부(42)와, 도파부(42)에 의해 도파된 광을 분광하여 분광 스펙트럼을 취득하는 분광기(43)와, 광원(44)을 가진다. 입사부(41)는 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)가 리니어 구동부(32)에 의한 구동에 수반하여 이동할 시에, 웨이퍼(W)의 중앙부로부터의 광을 입사 가능한 구성이 된다. 즉, 리니어 구동부(32)의 구동에 의해 이동하는 유지부(31)의 중심의 이동 경로에 대응하는 위치에 마련된다. 그리고, 유지부(31)의 이동에 의해 웨이퍼(W)가 이동했을 시에, 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따라 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 입사부(41)가 상대적으로 이동하도록, 입사부(41)가 장착된다. 이에 의해, 분광 측정부(40)는 웨이퍼(W)의 중심부를 포함하는 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따른 각 위치에서의 분광 스펙트럼을 취득할 수 있다. 도파부(42)는 예를 들면 광섬유 등에 의해 구성된다. 분광기(43)는 입사한 광을 분광하여 각 파장에 대응하는 강도 정보를 포함하는 분광 스펙트럼을 취득한다. 광원(44)은 하방에 조명광을 조사한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에서의 반사광이 입사부(41), 도파부(42)를 거쳐 분광기(43)에 입사한다.
또한, 분광기(43)로 취득하는 분광 스펙트럼의 파장 범위로서는, 예를 들면 가시광(380 nm ~ 780 nm)의 파장 범위로 할 수 있다. 따라서, 가시광을 출사하는 광원을 광원(44)으로서 이용하여, 광원(44)으로부터의 광에 대한 웨이퍼(W) 표면에서의 반사광을 분광기(43)로 분광함으로써, 가시광의 파장 범위의 분광 스펙트럼 데이터를 얻을 수 있다. 또한, 분광기(43)로 취득하는 분광 스펙트럼의 파장 범위는, 가시광의 범위에 한정되지 않고, 예를 들면 적외선 또는 자외선을 포함하는 파장 범위로 해도 된다. 취득하는 분광 스펙트럼 데이터의 파장 범위에 따라, 분광기(43) 및 광원(44)으로서 적절한 것을 선택할 수 있다.
검사 유닛(U3)은, 다음과 같이 동작하여 웨이퍼(W)의 표면의 화상 데이터를 취득한다. 먼저, 리니어 구동부(32)가 유지부(31)를 이동시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W)가 하프 미러(36) 아래를 통과한다. 이 통과 과정에 있어서, 웨이퍼(W) 표면의 각 부로부터의 반사광이 카메라(35)로 순차 보내진다. 카메라(35)는 웨이퍼(W) 표면의 각 부로부터의 반사광을 결상시켜, 웨이퍼(W) 표면의 화상 데이터를 취득한다. 웨이퍼(W) 표면에 형성되는 막의 막 두께가 변화하면, 예를 들면 막 두께에 따라 웨이퍼(W) 표면의 색이 변화하는 등, 카메라(35)로 촬상되는 웨이퍼(W) 표면의 화상 데이터가 변화한다. 즉, 웨이퍼(W) 표면의 화상 데이터를 취득하는 것은, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 막의 막 두께에 따른 정보를 취득하는 것에 상당한다. 이 점에 대해서는 후술한다.
카메라(35)로 취득된 화상 데이터는 제어 장치(100)에 대하여 보내진다. 제어 장치(100)에 있어서, 화상 데이터에 기초하여 웨이퍼(W) 표면의 막의 막 두께를 추정할 수 있고, 추정 결과가 제어 장치(100)에 있어서 검사 결과로서 유지되게 된다.
또한, 검사 유닛(U3)에 의한 화상 데이터의 취득과 동시에, 분광 측정부(40)에 있어서 웨이퍼(W)의 표면으로부터의 광을 입사하여 분광 측정이 행해진다. 리니어 구동부(32)가 유지부(31)를 이동시킬 시에, 웨이퍼(W)는 입사부(41) 아래를 통과한다. 이 통과 과정에 있어서, 웨이퍼(W) 표면의 각 부로부터의 반사광이 입사부(41)에 입사하고, 도파부(42)를 거쳐 분광기(43)에 입사한다. 분광기(43)에 있어서 입사한 광을 분광하여, 분광 스펙트럼 데이터를 취득한다. 웨이퍼(W) 표면에 형성되는 막의 막 두께가 변화하면, 예를 들면 막 두께에 따라 분광 스펙트럼이 변화한다. 즉, 웨이퍼(W) 표면의 분광 스펙트럼 데이터를 취득하는 것은, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 막의 막 두께에 따른 정보를 취득하는 것에 상당한다. 이 점에 대해서는 후술한다. 검사 유닛(U3)에서는, 화상 데이터의 취득과 분광 측정을 병행하여 실시할 수 있다. 이 때문에, 이들을 개별로 행하는 경우와 비교하여 단시간으로의 계측을 행할 수 있다.
분광기(43)로 취득된 분광 스펙트럼 데이터는, 제어 장치(100)에 대하여 보내진다. 제어 장치(100)에 있어서, 분광 스펙트럼 데이터에 기초하여 웨이퍼(W) 표면의 막의 막 두께를 추정할 수 있고, 추정 결과가 제어 장치(100)에 있어서 검사 결과로서 유지되게 된다.
[제어 장치]
제어 장치(100)의 일례에 대하여 상세하게 설명한다. 제어 장치(100)는 도포·현상 장치(2)에 포함되는 각 요소를 제어한다. 제어 장치(100)는 웨이퍼(W)의 표면에 상술한 각 막을 형성시키는 것, 및, 현상 처리를 행하는 것을 포함하는 프로세스 처리를 실행하도록 구성되어 있다. 또한, 제어 장치(100)는 프로세스 처리에 있어서의 결과에 기초하여, 프로세스 처리에 따른 파라미터의 보정 등도 실행하도록 구성되어 있다. 이러한 프로세스 처리 등의 상세에 대해서는 후술한다.
도 4에 나타나는 바와 같이, 제어 장치(100)는 기능 상의 구성으로서, 검사 실시부(101), 화상 정보 유지부(102), 분광 측정 결과 유지부(103), 막 두께 산출부(104), 판정부(105), 상세 검사 실시부(106), 모델 작성부(107), 모델 유지부(108) 및 분광 정보 유지부(109)를 가진다.
검사 실시부(101)는 검사 유닛(U3)에서의 웨이퍼(W)의 검사에 따른 동작을 제어하는 기능을 가진다. 검사 유닛(U3)에서의 검사의 결과, 화상 데이터 및 분광 스펙트럼 데이터가 취득된다.
화상 정보 유지부(102)는 검사 유닛(U3)의 촬상부(33)로부터 웨이퍼(W)의 표면을 촬상한 화상 데이터를 취득하고, 유지하는 기능을 가진다. 화상 정보 유지부(102)에 있어서 유지되는 화상 데이터는, 웨이퍼(W)에 형성된 막의 막 두께의 추정에 이용된다. 또한, 웨이퍼(W)에 형성된 막의 막 두께에 따라서는, 화상 데이터는 막의 막 두께의 평가가 아닌 성막 상태의 평가에 이용되는 경우가 있다. 이 점에 대해서도 후술한다.
분광 측정 결과 유지부(103)는, 검사 유닛(U3)의 분광기(43)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 따른 분광 스펙트럼 데이터를 취득하고, 유지하는 기능을 가진다. 분광 측정 결과 유지부(103)에 있어서 유지되는 분광 스펙트럼 데이터는, 웨이퍼(W)에 형성된 막의 막 두께의 추정에 이용된다.
막 두께 산출부(104)는 화상 정보 유지부(102)에 있어서 유지되는 화상 데이터, 및, 분광 측정 결과 유지부(103)에 있어서 유지되는 분광 스펙트럼 데이터에 기초하여, 웨이퍼(W)에 형성된 막의 막 두께를 산출하는 기능을 가진다. 막 두께의 산출에 따른 순서의 상세는 후술한다.
판정부(105)는 막 두께 산출부(104)에서 산출된 막 두께가 적절한가를 판정하는 기능을 가진다. 막의 형성은 검사 유닛(U3)의 전단의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에서 행해지므로, 이 판정은 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)이 적절히 동작하고 있는지 여부의 판정에 대응한다.
상세 검사 실시부(106)는 판정부(105)에 의한 판정의 결과, 막 두께에 문제가 있다고 판정된 경우, 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)의 동작을 확인하기 위한 상세 검사를 실시하는 기능을 가진다. 상세 검사에 대해서는 후술하지만, 패턴이 형성되어 있지 않은 베어 웨이퍼를 검사용의 웨이퍼로서 준비하고, 당해 웨이퍼에 대하여 막의 형성을 행하여 그 막 두께를 평가한다.
모델 작성부(107) 및 모델 유지부(108)는, 화상 데이터로부터 막 두께를 산출할 시에 사용하는 모델을 작성하고, 유지하는 기능을 가진다. 검사 유닛(U3)에서 촬상되는 화상 데이터로부터는 웨이퍼(W)의 표면의 색 정보를 취득할 수 있다. 따라서, 모델 작성부(107)에 있어서 웨이퍼(W) 표면의 색 정보에 기초하여 막 두께를 추정하는 것이 가능한 모델을 작성하고, 모델 유지부(108)에 있어서 작성한 모델을 유지한다. 막 두께 산출부(104)에서는, 당해 모델을 이용하여 검사 대상의 웨이퍼(W)에 대하여 막 두께를 추정한다.
분광 정보 유지부(109)는 분광 스펙트럼 데이터로부터 막 두께를 산출할 시에 사용하는 분광 정보를 유지하는 기능을 가진다. 검사 유닛(U3)에서 취득되는 분광 스펙트럼 데이터는, 웨이퍼(W) 표면에 형성되는 막의 종류 및 막 두께에 따라 변화한다. 따라서, 분광 정보 유지부(109)에 있어서 막 두께와 분광 스펙트럼과의 대응 관계에 따른 정보를 유지한다. 막 두께 산출부(104)에서는, 분광 정보 유지부(109)에 있어서 유지되는 정보에 기초하여 검사 대상의 웨이퍼(W)(대상 기판)에 대하여 막 두께를 추정한다.
제어 장치(100)는 하나 또는 복수의 제어용 컴퓨터에 의해 구성된다. 예를 들면 제어 장치(100)는, 도 5에 나타나는 회로(120)를 가진다. 회로(120)는 하나 또는 복수의 프로세서(121)와, 메모리(122)와, 스토리지(123)와, 입출력 포트(124)를 가진다. 스토리지(123)는 예를 들면 하드 디스크 등, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체를 가진다. 기억 매체는 후술하는 프로세스 처리 순서를 제어 장치(100)에 실행시키기 위한 프로그램을 기억하고 있다. 기억 매체는 불휘발성의 반도체 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 등의 취출 가능한 매체여도 된다. 메모리(122)는 스토리지(123)의 기억 매체로부터 로드한 프로그램 및 프로세서(121)에 의한 연산 결과를 일시적으로 기억한다. 프로세서(121)는 메모리(122)와 협동하여 상기 프로그램을 실행함으로써, 상술한 각 기능 모듈을 구성한다. 입출력 포트(124)는 프로세서(121)로부터의 지령에 따라, 제어 대상의 부재와의 사이에서 전기 신호의 입출력을 행한다.
또한, 제어 장치(100)의 하드웨어 구성은 반드시 프로그램에 의해 각 기능 모듈을 구성하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면 제어 장치(100)의 각 기능 모듈은, 전용의 논리 회로 또는 이를 집적한 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에 의해 구성되어 있어도 된다.
또한 도 4 및 이하의 실시 형태에서는, 제어 장치(100) 내에 상기 구성이 포함되어 있는 경우에 대하여 설명하지만, 제어 장치(100)에 상기한 모든 기능이 포함되어 있지 않아도 된다. 예를 들면, 모델 작성부(107) 및 모델 유지부(108)를 포함하는 모델 관리부(110), 또는 모델 작성부(107)만이, 외부 장치에 마련되는 구성이어도 된다. 환언하면, 이들 기능은 예를 들면, 도포·현상 장치(2)를 제어하는 제어 장치(100)와는 상이한 장치에 마련되어 있어도 된다. 이와 같이, 모델의 작성에 따른 기능이 제어 장치(100)와는 외부 장치에 마련되어 있는 경우, 외부 장치와 제어 장치(100)가 제휴하여 이하의 실시 형태에서 설명하는 기능을 발휘한다. 또한 이러한 경우, 본 실시 형태에서 설명하는 제어 장치(100)에 대응하는 기능이 탑재된 외부 장치와, 본 실시 형태에서 설명하는 기판 처리 장치가 일체적으로 기판 검사 시스템으로서 기능할 수 있다.
[프로세스 처리 순서]
이어서, 도포·현상 처리의 일례로서 도포·현상 장치(2)에 있어서 실행되는 프로세스 처리 순서에 대하여 설명한다.
프로세스 처리 순서에 있어서, 먼저 제어 장치(100)는, 캐리어(C) 내의 프로세스 처리 대상의 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 반송하도록 반송 장치(A1)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(11)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A7)를 제어한다.
이어서, 제어 장치(100)는 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(11) 내의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다. 또한, 제어 장치(100)는 이 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막을 형성하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 또한, 하층막의 형성 후, 제어 장치(100)는 웨이퍼(W)를 검사 유닛(U3)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 검사 유닛(U3)을 이용하여 당해 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 검사해도 된다. 이 후 제어 장치(100)는, 하층막이 형성된 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌리도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(12)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A7)를 제어한다.
이어서 제어 장치(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(12) 내의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다. 또한, 제어 장치(100)는 이 웨이퍼(W)의 하층막 상에 중간막을 형성하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 예를 들면, 제어 장치(100)는 웨이퍼(W)의 하층막 상에 중간막 형성용의 처리액을 도포함으로써 중간막을 형성하도록 도포 유닛(U1)을 제어한다. 이어서, 제어 장치(100)는 중간막에 열 처리를 실시하도록 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 중간막의 형성 후, 제어 장치(100)는 웨이퍼(W)를 검사 유닛(U3)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 검사 유닛(U3)을 이용하여 당해 웨이퍼(W)의 표면의 상태를 검사하도록 제어한다. 이 후 제어 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌리도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 처리 모듈(13)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A7)를 제어한다.
이어서 제어 장치(100)는, 선반 유닛(U10)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(13) 내의 각 유닛으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 중간막 상에 레지스트막을 형성하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 예를 들면, 제어 장치(100)는 웨이퍼(W)의 중간막 상에 레지스트막 형성용의 처리액을 도포함으로써 레지스트막을 형성하도록 도포 유닛(U1)을 제어한다. 이어서, 제어 장치(100)는 레지스트막에 열 처리를 실시하도록 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 또한 레지스트막의 형성 후, 제어 장치(100)는 웨이퍼(W)를 검사 유닛(U3)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 검사 유닛(U3)을 이용하여 당해 웨이퍼(W)의 표면의 상태(예를 들면, 상층막의 막 두께)를 검사해도 된다. 이 후 제어 장치(100)는 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U11)으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어한다.
이어서 제어 장치(100)는, 선반 유닛(U11)의 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로 보내도록 반송 장치(A8)를 제어한다. 이 후 제어 장치(100)는, 노광 처리가 실시된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로부터 받아, 선반 유닛(U11)에 있어서의 처리 모듈(14)용의 셀에 배치하도록 반송 장치(A8)를 제어한다.
이어서 제어 장치(100)는, 선반 유닛(U11)의 웨이퍼(W)를 처리 모듈(14) 내의 각 유닛으로 반송하도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)의 레지스트막(R)에 현상 처리를 실시하도록 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 제어한다. 이 후 제어 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌리도록 반송 장치(A3)를 제어하고, 이 웨이퍼(W)를 캐리어(C) 내로 되돌리도록 반송 장치(A7) 및 반송 장치(A1)를 제어한다. 이상으로 프로세스 처리가 완료된다.
[기판 검사 방법]
이어서, 도 6 ~ 도 11을 참조하여, 제어 장치(100)에 의한 처리 모듈(11 ~ 13)에 있어서의 기판 검사 방법에 대하여 설명한다. 기판 검사 방법은 처리 모듈(11 ~ 13)에 마련된 검사 유닛(U3)에 있어서 행해지는 성막 후의 웨이퍼(W)의 검사에 따른 방법이다. 검사 유닛(U3)에서는, 성막 후의 웨이퍼(W)에 있어서 원하는 성막이 실시되었는지를 검사한다. 구체적으로, 웨이퍼(W) 상에 형성된 막의 표면의 상태 및 막 두께의 평가를 행한다. 검사 유닛(U3)은 상술한 바와 같이 예를 들면 촬상부(33) 및 분광 측정부(40)를 가지고 있으므로, 촬상부(33)에 의해 웨이퍼(W)의 표면을 촬상한 화상 데이터와 분광 측정부(40)에 의해 웨이퍼(W)의 표면의 분광 스펙트럼 데이터를 취득할 수 있다. 제어 장치(100)에서는, 이러한 데이터에 기초하여 성막 상황을 평가한다. 또한, 웨이퍼(W)의 성막 상황을 평가하는 목적으로부터, 처리 모듈(11 ~ 13)에 있어서의 하층막, 중간막, 레지스트막의 각각을 성막한 후에, 검사 유닛(U3)에 의한 검사를 행할 수 있다.
도 6에서는, 검사 유닛(U3)에 있어서의 기판 검사 방법의 일련의 흐름을 설명하는 순서도이다. 먼저, 제어 장치(100)는 단계(S01)를 실행한다. 단계(S01)에서는, 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 있어서 성막이 행해진 웨이퍼(W)를 검사 유닛(U3)으로 반입한다. 웨이퍼(W)는 유지부(31)에 있어서 유지된다.
이어서, 제어 장치(100)의 검사 실시부(101)는 단계(S02)(화상 취득 단계)를 실행한다. 단계(S02)에서는, 촬상부(33)에 의해 웨이퍼(W)의 표면을 촬상한다. 구체적으로, 리니어 구동부(32)의 구동에 의해 유지부(31)를 정해진 방향으로 이동시키면서 촬상부(33)에 의해 웨이퍼(W) 표면의 촬상을 행한다. 이에 의해, 촬상부(33)에 있어서 웨이퍼(W)의 표면에 따른 화상 데이터가 취득된다. 화상 데이터는 제어 장치(100)의 화상 정보 유지부(102)에 있어서 유지된다.
또한, 단계(S02)의 실시와 동시에, 제어 장치(100)의 검사 실시부(101)는 단계(S03)(분광 측정 단계)를 실행한다. 단계(S03)에서는, 분광 측정부(40)에 의해 웨이퍼(W)의 표면의 1 라인의 분광 측정을 행한다. 상술한 바와 같이, 분광 측정부(40)의 입사부(41)는, 유지부(31)가 이동할 시에 유지부(31)에 유지된 웨이퍼(W)의 중심이 통과하는 경로 상에 마련되므로, 중심부를 포함하는 웨이퍼(W)의 직경 방향을 따른 각 위치에서의 분광 스펙트럼을 취득할 수 있다. 따라서 도 7에 나타내는 바와 같이, 입사부(41)에는, 웨이퍼(W)의 중심을 통과하는 중심선(L)을 따른 표면에서의 반사광이 입사한다. 분광기(43)에서는, 정해진 간격으로 입사한 광의 분광 스펙트럼에 따른 측정을 행한다. 그 결과, 분광기(43)에서는, 중심선(L)을 따른 복수 개소로서, 예를 들면 도 7에 나타내는 P1 ~ Pn의 n 개의 위치에 대응한 분광 스펙트럼 데이터를 취득한다. 이와 같이, 분광기(43)를 이용함으로써 웨이퍼(W)의 중심선(L)을 따른 복수 개소에서의 웨이퍼(W) 표면에 따른 분광 스펙트럼 데이터가 취득된다. 또한, n는 분광기(43)에 의한 분광 측정의 간격과, 유지부(31)에 의한 웨이퍼(W)의 이동 속도에 의해 적절히 변경할 수 있다. 분광기(43)로 취득된 분광 스펙트럼 데이터는, 제어 장치(100)의 분광 측정 결과 유지부(103)에 있어서 유지된다.
제어 장치(100)의 막 두께 산출부(104)는 단계(S04)를 실행한다. 단계(S04)에서는, 웨이퍼(W) 표면에 따른 화상 데이터 또는 분광 측정에 의한 분광 스펙트럼 데이터에 기초하여, 웨이퍼(W) 표면의 막의 막 두께를 산출한다.
화상 데이터를 이용하여 막 두께를 산출하는 경우의 순서에 대하여, 도 8을 참조하여 설명한다. 화상 데이터를 이용한 막 두께의 산출에서는, 모델 작성부(107)에 의해 작성되어 모델 유지부(108)에 있어서 유지되는 막 두께 모델이 사용된다. 막 두께 모델이란, 정해진 막을 형성했을 시의 웨이퍼(W) 표면을 촬상한 화상 데이터에 있어서의 각 화소의 색의 변화에 따른 정보(정해진 막을 형성하기 전과 후의 색의 변화)로부터 막 두께를 산출하기 위한 모델이며, 색의 변화에 따른 정보와 막 두께와의 대응 관계를 나타낸 모델이다. 이러한 모델을 미리 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)에서 작성하고, 모델 유지부(108)에서 유지함으로써, 화상 데이터의 각 위치에 있어서의 색의 변화에 따른 정보를 취득함으로써, 당해 색의 변화로부터 막 두께를 추정할 수 있다. 막 두께 모델의 작성 방법에 대해서는 후술하지만, 전단까지의 각 처리를 행한 웨이퍼(W)와, 그 후의 정해진 막을 형성한 웨이퍼(W)와의 양방에 대하여, 그 표면의 촬상을 행하여 화상 데이터를 취득하고, 색이 어떻게 변화했는지를 특정한다. 또한, 동일 조건으로 성막한 웨이퍼에 있어서의 막 두께의 계측을 행한다. 이에 의해 막 두께와 색의 변화와의 대응 관계를 특정할 수 있다. 막 두께를 변경하면서 이 계측을 반복함으로써, 색의 변화에 따른 정보와 막 두께와의 대응 관계를 얻을 수 있다.
화상 데이터로부터의 막 두께의 산출 방법은, 구체적으로, 도 8에 나타내는 바와 같다. 먼저, 촬상한 화상 데이터를 취득(단계(S11))한 후, 당해 화상 데이터로부터 화소마다의 색의 변화에 따른 정보를 취득한다(단계(S12)). 색의 변화에 따른 정보를 취득하기 위해서는, 성막 전의 화상 데이터와의 차분을 산출하는 처리를 행할 수 있다. 이 후, 모델 유지부(108)에서 유지되는 막 두께 모델과의 비교를 행한다(단계(S13)). 이에 의해, 화소마다 당해 화소가 촬상한 영역의 막 두께를 추정할 수 있다(단계(S14)). 이에 의해, 화소마다, 즉 웨이퍼(W) 표면의 각 위치에서의 막 두께를 추정하는 것이 가능해진다.
또한, 상기의 화상 데이터에 기초하는 막 두께의 산출(추정)은, 웨이퍼(W) 상에 형성하는 막이 비교적 얇은 경우(예를 들면, 500 nm 이하 정도)는 가능하지만, 막 두께가 커지면 어렵다. 이는, 막 두께가 커지면, 막 두께의 변화에 대한 색의 변화가 적어지기 때문에, 색의 변화에 따른 정보로부터 막 두께를 정밀도 좋게 추정하는 것이 곤란해지기 때문이다. 따라서, 막 두께가 큰 막을 형성한 경우에는, 막 두께의 추정은 분광 스펙트럼 데이터에 기초하여 행해진다.
분광 스펙트럼 데이터를 이용하여 막 두께를 산출하는 경우의 순서에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다. 분광 스펙트럼 데이터를 이용한 막 두께의 산출이란, 표면의 막의 막 두께에 따른 반사율의 변화를 이용하는 것이다. 표면에 막이 형성된 웨이퍼에 대하여 광을 조사하면, 광이 최상위의 막의 표면에서 반사되거나, 또는 최상위의 막과 그 하층(의 막 또는 웨이퍼)과의 계면에서 반사된다. 그리고, 이들 광이 반사광으로서 출사된다. 즉, 반사광에는, 위상이 상이한 2 개의 성분의 광이 포함된다. 또한, 표면의 막 두께가 커지면, 그 위상 차가 커진다. 따라서 막 두께가 변화하면, 상기의 막 표면에서 반사된 광과, 하층과의 계면에서 반사된 광과의 간섭의 정도가 변화한다. 즉, 반사광의 분광 스펙트럼의 형상에 변화가 생긴다. 막 두께에 따른 분광 스펙트럼의 변화는, 이론 상 산출할 수 있다. 따라서 제어 장치(100)에서는, 표면에 형성되는 막의 막 두께에 따른 분광 스펙트럼의 형상에 따른 정보를 미리 유지해 둔다. 그리고, 실제의 웨이퍼(W)에 대하여 광을 조사하여 얻어지는 반사광의 분광 스펙트럼과, 미리 유지하고 있는 정보를 비교한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면의 막의 막 두께를 추정하는 것이 가능해진다. 막 두께의 추정에 이용되는 막 두께와 분광 스펙트럼의 형상과의 관계에 따른 정보는, 제어 장치(100)의 분광 정보 유지부(109)에 유지된다.
분광 스펙트럼 데이터로부터의 막 두께의 산출 방법은, 구체적으로 도 9에 나타내는 바와 같다. 먼저, 분광 측정의 결과, 즉 분광 스펙트럼 데이터를 취득(단계(S21))한 후, 당해 분광 스펙트럼 데이터를, 분광 정보 유지부(109)에서 유지하는 정보, 즉 이론 상의 막 두께에 대응하는 분광 스펙트럼의 형상에 따른 정보와 비교한다(단계(S22)). 이에 의해, 분광 스펙트럼 데이터마다 당해 분광 스펙트럼 데이터를 얻어진 영역의 막 두께를 추정할 수 있다(단계(S23)). 이에 의해, 분광 스펙트럼 데이터마다, 즉, 웨이퍼(W) 표면의 각 위치에서의 막 두께를 추정하는 것이 가능해진다. 상술한 바와 같이, 1 매의 웨이퍼(W)에 있어서, 중심선(L)을 따른 복수 개소에 있어서 분광 스펙트럼 데이터가 얻어지기 때문에, 각 분광 스펙트럼 데이터에 기초하여 막 두께를 산출함으로써, 웨이퍼(W) 표면에서의 막 두께의 분포에 따른 정보를 얻을 수 있다.
촬상부(33)에서 촬상되는 웨이퍼(W)의 화상 데이터는, 웨이퍼(W) 표면의 전체를 촬상한 것이 되므로, 웨이퍼(W) 표면 전체의 막 두께를 화상 데이터로부터 추정하는 것이 가능하다. 한편, 분광 측정부(40)에 의해 취득하는 분광 스펙트럼 데이터에 기초하는 막 두께의 추정에서는, 분광 스펙트럼 데이터를 취득하는 개소가 웨이퍼(W)의 중심선(L) 상에 한정된다. 따라서, 분광 스펙트럼 데이터에 기초하는 웨이퍼(W) 표면의 막의 막 두께의 추정에서는, 화상 데이터에 기초하는 막 두께의 추정과 비교하여, 전체적인 막 두께의 분포를 평가하는 것은 어렵다. 단, 상기의 1 라인에서의 분광 측정에 의해서도 중심선(L)을 따라 복수 개소의 막 두께를 추정하는 것은 가능하다. 따라서, 웨이퍼(W) 표면에 형성되는 막의 막 두께의 면내 분포에 이상이 있는 경우에는, 복수의 분광 스펙트럼 데이터로부터 추정되는 막 두께에 불균일이 생기는 등 무언가의 변화를 검출하는 것이 가능하다고 상정된다.
상기와 같이, 화상 데이터에 기초하는 막 두께의 추정은, 웨이퍼(W)에 형성하는 막이 어느 정도 얇은 경우에 한정된다. 한편, 분광 스펙트럼 데이터에 기초하는 막 두께의 추정은, 웨이퍼(W)에 형성하는 막이 어느 정도 두꺼워도 가능할 뿐 아니라, 막 두께가 작은(예를 들면, 수십 nm 등) 경우여도 가능하다. 이와 같이, 분광 스펙트럼 데이터에 기초하는 막 두께의 추정은 웨이퍼(W)의 두께로 한정되기 어렵기 때문에 범용성이 높다고 상정된다. 단, 웨이퍼(W)에는 정해진 패턴이 형성되어 있다. 이 때문에, 패턴의 요철(凹凸)의 영향을 받은 분광 스펙트럼 데이터가 얻어질 가능성도 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)로부터 취득된 분광 스펙트럼 데이터는, 웨이퍼(W)에 형성된 막의 막 두께가 정확하게 반영한 것이라고는 할 수 없을 가능성이 있다. 그 점을 고려하여 분광 스펙트럼 데이터를 취급할 필요가 있다. 또한, 분광 스펙트럼 데이터로부터 추정되는 막 두께에 대해서도 정확하지 않을 가능성이 있는 것을 고려할 것이 요구된다. 단, 이 문제는, 분광 스펙트럼 데이터를 취득하는 위치를 보다 정밀도 좋게 특정할 수 있으면 해결할 수 있다. 즉, 패터닝되어 있는 웨이퍼(W)의 표면에 따른 분광 스펙트럼을 취득할 시에, 단차가 형성되는 위치와는 상이한 위치에 있어서 분광 스펙트럼 데이터를 취득할 수 있도록 제어 가능하면, 패턴에 유래하는 정밀도의 저하를 회피할 수 있다.
막 두께의 추정을 분광 스펙트럼 데이터에 기초하여 행하는 경우, 화상 데이터는, 예를 들면 성막 상황의 평가에 이용할 수 있다. 성막 상황의 평가란, 막 표면에 스폿 등의 결손이 없는지 등의 화상 데이터로부터 검출할 수 있는 이상이 없는가 라고 하는 것이다. 그 때문에, 화상 데이터와 분광 스펙트럼 데이터의 양방을 취득함으로써, 성막 상황을 보다 상세하게 평가할 수 있다. 예를 들면, 분광 스펙트럼 데이터를 취득하는 대상이 되는 웨이퍼(W)의 중심선(L) 상의 일부의 영역에 결손이 있는 것이 화상 데이터로부터 검출할 수 있었을 경우, 그 영역에 중복 또는 인접하는 개소의 분광 스펙트럼 데이터를 특정하여 당해 분광 스펙트럼 데이터를 막 두께 추정의 평균값의 산출에는 이용하지 않음으로써, 추정값의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 결손 영역에 대응하는 화상과 그 개소의 분광 스펙트럼 데이터에 기초하는 막 두께 추정값을 자동적으로 관련지어 기억해 둘 수도 있다. 이에 의해, 결손이 생긴 평면 영역에 있어서의 깊이 방향의 정보를 간단하고 또한 확실하게 취출할 수 있으므로, 예를 들면, 사후적으로 결손의 상태 및 생긴 이유 등을 해석하는 작업의 효율화 및 고정밀도화가 도모된다. 이와 같이, 화상 데이터에 기초하여 기판의 표면에 있어서의 성막 상황의 평가를 행하는 구성으로 함으로써, 화상 데이터로부터 얻어지는 성막 상황에 따라 분광 스펙트럼 데이터를 넓게 활용할 수 있다.
또한, 막 두께의 추정을 화상 데이터에 기초하여 행하는 경우에는, 분광 스펙트럼 데이터의 취득(단계(S03))을 생략해도 된다. 이 경우, 분광 측정부(40)에 의한 분광 스펙트럼 데이터 자체를 행하지 않고, 화상 데이터에만 기초하여, 막 두께의 추정 및 성막 상황의 평가를 행하는 구성으로 해도 된다.
도 6으로 돌아와, 막 두께의 산출(단계(S04)) 후, 제어 장치(100)의 검사 실시부(101)는 단계(S05)(판정 단계)를 실행한다. 단계(S05)에서는, 웨이퍼(W)를 검사 유닛(U3)으로부터 반출한다. 반출된 웨이퍼(W)는, 예를 들면 후단의 처리 모듈로 보내진다.
이어서, 제어 장치(100)의 판정부(105)는 단계(S06)를 실행한다. 단계(S06)에서는, 웨이퍼(W)의 막 두께가 합격 기준에 달하고 있는지를 확인한다. 합격 기준이란, 웨이퍼(W) 전체의 막 두께가 정해진 막 두께의 설정 범위에 포함되어 있는지 여부에 기초하는 것이다. 즉, 단계(S06)는 전단의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 있어서, 적절히 성막이 행해졌는가의 평가를 행하는 것이다.
단계(S06)에서의 막 두께의 합격 여부 판정에 따른 기준에 대하여, 도 10을 참조하여 설명한다. 웨이퍼(W)에 형성되는 막에는, 각각 막 두께의 설정값(설정 범위)이 정해져 있다. 도 10에서는, 막 두께의 설정 범위(D)를 나타내고, 또한 복수의 웨이퍼(W)의 막 두께의 추정 결과를 시계열로 각각 도트로서 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 화상 데이터 및 분광 스펙트럼 데이터 중 어느 쪽에 기초해도 1 매의 웨이퍼(W)의 표면의 복수 개소의 막 두께가 추정된다. 도 10에서는, 1 매의 웨이퍼(W)에 있어서의 복수 개소에서의 막 두께의 평균값의 추정 결과를 나타내고 있다고 하자. 여기서는, 동일한 기판 처리를 행하는 웨이퍼(W)에 대하여, 1 로트(25 매)마다 1 매를 추정용으로 샘플링한 예를 나타내고 있지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 10 매를 처리할 때마다 1 매, 1 시간 경과할 때마다 1 매와 같은 단위여도 된다.
여기서, 시계열에 따라 처리된 복수 매의 웨이퍼(W)에 따른 모든 개소에서의 막 두께의 추정 결과가 설정 범위(D)에 포함되어 있는 경우에는, 웨이퍼(W)는 합격이라고 판정할 수 있다. 한편, 도 10에 있어서 X1으로서 나타내는 바와 같이, 설정 범위(D)로부터 벗어나 있는 막 두께의 추정 결과가 나타난 경우에는, 합격 기준에 달하지 못한 것으로 판정할 수 있다. 또한, 합격 기준으로서 막 두께의 편향을 고려하는 구성으로 해도 된다. 예를 들면, 분광 스펙트럼 데이터로부터의 막 두께의 추정의 경우, 도 10의 실선(X2) 또는 실선(X3)으로 나타내는 바와 같이, 시계열을 따라 처리된 복수의 막 두께의 추정 결과가 설정 범위(D)로부터 서서히 벗어나도록 추이하고 있는 결과가 얻어지는 경우가 있다. 이 경우, 현단계에서는 당해 웨이퍼(W)의 막 두께의 추정 결과는 설정 범위(D)에 포함되어 있다 하더라도, 장래적으로는 막 두께가 설정 범위(D)로부터 벗어날 가능성도 상정된다. 이 때문에, 당해 웨이퍼(W)에 대하여 불합격이라고 판정한 다음, 장치에 따른 상세한 검사(후술하는 QC 검사)를 행하도록 구성해도 된다. 이와 같이, 단계(S06)에서의 막 두께의 합격 여부 판정을 행할 시의 기준(합격 기준)은 시계열의 변화 상황에 따라 적절히 변경해도 된다.
막 두께에 따른 합격 여부 판정이 합격인 경우(S06-YES), 제어 장치(100)의 검사 실시부(101)는 단계(S07)를 실행한다. 단계(S07)에서는, 다음의 웨이퍼(W)에 따른 검사를 행할지 판정하고, 검사를 종료하거나(S07-YES), 다음의 웨이퍼(W)에 따른 검사를 개시한다(S07-NO).
한편, 막 두께에 따른 합격 여부 판정이 불합격인 경우(S06-NO), 제어 장치(100)는 상세 검사를 행한다고 판단하고, 상세 검사 실시부(106)에 의해, 단계(S08)를 실행한다. 단계(S08)란, 막 두께에 따른 상세 검사(QC 검사)이다.
상세 검사란, QC 웨이퍼(검사용 기판)라 불리는 베어 웨이퍼(표면에 패터닝 등이 행해져 있지 않은 웨이퍼)를 이용한 검사이다. QC 웨이퍼를 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)으로 반입하고, 통상의 웨이퍼와 동일한 조건으로 성막을 행한 후에, 검사 유닛(U3)에 있어서 통상의 웨이퍼보다 보다 상세하게 막 두께의 평가를 행하는 것을 상세 검사라고 한다. 이 상세 검사는, 특히, 통상의 웨이퍼(W)에서는 분광 스펙트럼 데이터를 이용한 막 두께의 추정을 행하고 있는 경우에 유용하다. 통상의 웨이퍼(W)에 따른 검사에서 분광 스펙트럼 데이터를 이용하여 막 두께를 평가하고 있는 경우, 통상의 웨이퍼(W)에 대해서는 웨이퍼(W)의 표면 전체의 막 두께 분포를 평가하고 있는 것은 아니다. 따라서, 합격 여부 판정(단계(S06))에서 웨이퍼(W)가 불합격이라고 판정된 경우, 막 두께의 추정을 행하고 있지 않은 영역에 대하여 어떠한 막 두께가 되어 있는지를 파악하는 것이 필요해진다. 상세 검사란, 이 검사에 대응하는 것이다.
상세 검사의 순서에 대하여 도 11을 참조하여 설명한다. 먼저, 제어 장치(100)의 상세 검사 실시부(106)는 단계(S31)를 실행한다. 단계(S31)에서는, 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에서의 성막 처리가 끝난 QC 웨이퍼를 검사 유닛(U3)으로 반입한다. 즉, QC 웨이퍼는 대상 기판인 웨이퍼(W)와 동일한 조건에서의 성막 처리를 행한(성막 단계) 후에, 검사 유닛(U3)으로 반입된다. 반입된 QC 웨이퍼는 유지부(31)에 있어서 유지된다.
이어서, 제어 장치(100)의 상세 검사 실시부(106)는 단계(S32)(상세 측정 단계)를 실행한다. 단계(S32)에서는, 면내의 다양한 장소에서 막 두께를 측정한다. 막 두께의 측정 시에는, 분광 스펙트럼 데이터를 다점에서 취득한다. 막 두께의 측정을 행하는 점은, QC 웨이퍼의 표면 전체에 분산시킨다. 통상의 웨이퍼(W)의 경우에는, 화상 데이터의 취득과 동시에 분광 스펙트럼 데이터의 취득이 행해지기 때문에, 유지부(31)의 일방향으로의 이동에 맞추어, 웨이퍼(W)의 중심선(L)을 따라 복수의 분광 스펙트럼 데이터를 취득하고 있다. 이에 대하여, 면내 다점에서의 막 두께 측정에서는, 유지부(31)에 있어서 유지하는 QC 웨이퍼의 방향을 변경시키면서, 유지부(31)를 이동시킨다. 이에 의해, 검사 유닛(U3)을 이용하여 웨이퍼 표면에 있어서 2차원 형상으로 분산 배치된 각종 측정 위치에서의 분광 스펙트럼 데이터를 취득할 수 있다.
분광 스펙트럼 데이터가 취득되면, 제어 장치(100)의 막 두께 산출부(104)는 단계(S33)(상세 측정 단계)를 실행한다. 단계(S33)에서는, 웨이퍼(W) 표면에 따른 복수의 분광 스펙트럼 데이터의 각각에 기초하여, 웨이퍼(W) 표면의 막의 막 두께를 산출하고, 면내의 막 두께 분포의 산출을 행한다. 또한, 분광 스펙트럼 데이터를 이용하여 막 두께를 산출하는 경우의 순서는, 통상의 웨이퍼(W)에 따른 막 두께의 산출과 동일한 방법을 이용할 수 있고, 구체적으로는, 도 9에 나타내는 바와 같다.
막 두께 분포의 산출(단계(S33)) 후, 제어 장치(100)의 상세 검사 실시부(106)는 단계(S34)를 실행한다. 단계(S34)에서는, QC 웨이퍼를 검사 유닛(U3)으로부터 반출한다. 반출된 웨이퍼(W)는 예를 들면 후단의 처리 모듈로 보내진다.
이어서, 제어 장치(100)의 판정부(105)는 단계(S35)를 실행한다. 단계(S35)에서는, 웨이퍼(W)의 막 두께가 합격 기준에 달하고 있는지를 확인한다. 여기서의 합격 기준이란, QC 웨이퍼의 표면에서 측정된 막 두께 분포가 정해진 막 두께의 설정 범위에 포함되어 있는지 여부에 기초하는 것이다. 즉, 단계(S35)는 전단의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 있어서, 웨이퍼 표면의 전체에 있어서 적절히 성막이 행해졌는가의 평가를 행하는 것이다.
막 두께 분포에 따른 합격 여부 판정이 합격인 경우(S35-YES), 제어 장치(100)의 상세 검사 실시부(106)는 일련의 처리를 종료한다. 한편, 막 두께 분포에 따른 합격 여부 판정이 불합격인 경우(S35-NO), 제어 장치(100)의 상세 검사 실시부(106)에서는, 에러 메세지를 발신하는 등에 의해, 성막이 적절히 행해져 있지 않은 것을 오퍼레이터 등에 통지한다. 그리고, 막 두께가 적절히 이루어져 있지 않은 원인을 조사 하고 또한(단계(S36)), 원인에 따른 부분에 대하여 조정을 행한다(단계(S37)). 이 후, 재차 QC 웨이퍼를 도입하여(단계(S31)) 일련의 상세 검사를 행한다. 원인의 조사(단계(S37)) 및 조정(단계(S38))은 제어 장치(100)에 의해 주체적으로 행하는 구성으로 해도 된다. 또한 이들 단계는, 예를 들면 제어 장치(100)는 에러 통지만을 행하는 구성으로서, 제어 장치(100)(기판 처리 시스템(1))의 오퍼레이터 등이 제어 장치(100)를 조작함으로써 행해져도 된다.
상세 검사(QC 검사)는 웨이퍼 표면의 막 두께의 면내 분포에 따른 합격 여부 판정(단계(S35))이 합격이 될 때까지 반복하여 행해진다. 환언하면, 이 합격 여부 판정(단계(S35))이 합격이 되면, 통상의 웨이퍼(W)에 따른 성막을 재개할 수 있다고도 할 수 있다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 처리를 종료하지 않는 경우(S07-NO)에는, 통상의 웨이퍼(W)를 반입한 검사를 재개할 수 있다.
[기판 검사 방법에서 사용하는 모델의 작성 방법]
이어서, 도 12, 도 13을 참조하여, 제어 장치(100)에 의한 기판 검사 방법에서 이용하는 모델(막 두께 모델)의 작성 방법에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 막 두께 모델은, 막 두께와 화상 데이터의 색 정보의 대응 관계를 대응시킨 것이다. 따라서, 막 두께가 기지(旣知)인 웨이퍼(W)에 대하여, 그 웨이퍼(W)를 촬상한 화상 데이터로부터 색 정보를 특정함으로써, 막 두께와 색 정보와의 대응 관계를 취득할 수 있다. 웨이퍼에 대하여 성막을 행한 경우의 막 두께를 정확하게 측정하기 위해서는, 패터닝이 행해져 있지 않은 웨이퍼(베어 웨이퍼)에 대하여 성막을 행한 경우의 막 두께를 단면 계측 등에 의해 측정할 것이 요구된다.
따라서, 색 정보를 취득하기 위하여 이용되는 패터닝이 행해져 있지 않은 베어 웨이퍼(색 정보용 기판)와, 막 두께를 측정하기 위하여 이용되는 패터닝이 행해져 있지 않은 베어 웨이퍼(막 두께 측정용 기판)를 이용하여, 막 두께 모델에서 사용하는 막 두께 정보 및 색 정보를 취득하게 된다.
도 12를 참조하여, 제어 장치(100)에 의한 모델 작성 중, 색 정보용 기판인 베어 웨이퍼를 이용한 색 정보의 취득 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S41)를 실행한다. 단계(S41)에서는, 색 정보용 기판의 준비가 행해진다. 색 정보용 기판으로서 상술한 바와 같이 베어 웨이퍼를 준비한다. 또한, 이 단계에서 색 정보용 기판으로서 이용되는 베어 웨이퍼를 검사 유닛(U3)에 있어서 촬상함으로써, 성막 전의 기판에 따른 화상 데이터를 취득한다. 이 때 얻어지는 화상 데이터는, 하층막을 형성한 후의 웨이퍼의 표면의 색 정보의 취득에 이용된다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S42)를 실행한다. 단계(S42)에서는, 처리 모듈(11)의 각 유닛을 제어함으로써, 준비된 색 정보용 기판에 대하여 하층막의 형성이 행해진다. 여기서는, 미리 정해진 설정으로 하층막의 형성을 행한다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S43)를 실행한다. 단계(S43)에서는, 처리 모듈(11)의 검사 유닛(U3)을 제어함으로써, 하층막이 형성된 색 정보용 기판의 표면에 따른 화상 데이터를 취득한다. 이 때 얻어지는 화상 데이터는, 하층막을 형성한 후의 웨이퍼의 표면의 색 정보의 취득에 이용된다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S44)를 실행한다. 단계(S44)에서는, 처리 모듈(12)의 각 유닛을 제어함으로써, 색 정보용 기판의 하층막 상에 중간막의 형성이 행해진다. 여기서는, 미리 정해진 설정으로 중간막의 형성을 행한다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S45)를 실행한다. 단계(S45)에서는, 처리 모듈(12)의 검사 유닛(U3)을 제어함으로써, 중간막이 형성된 색 정보용 기판의 표면에 따른 화상 데이터를 취득한다. 이 때 얻어지는 화상 데이터는, 중간막을 형성한 후의 웨이퍼의 표면의 색 정보의 취득에 이용된다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S46)를 실행한다. 단계(S46)에서는, 처리 모듈(13)의 각 유닛을 제어함으로써, 색 정보용 기판의 중간막 상에 레지스트막의 형성이 행해진다. 여기서는, 미리 정해진 설정으로 레지스트막의 형성을 행한다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S47)를 실행한다. 단계(S47)에서는, 처리 모듈(13)의 검사 유닛(U3)을 제어함으로써, 레지스트막이 형성된 색 정보용 기판의 표면에 따른 화상 데이터를 취득한다. 이 때 얻어지는 화상 데이터는, 레지스트막을 형성한 후의 웨이퍼의 표면의 색 정보의 취득에 이용된다.
이와 같이, 색 정보용 기판에 대해서는, 실제의 웨이퍼(W)에 따른 기판 처리 공정과 마찬가지로, 하층막, 중간막, 레지스트막의 성막을 행하고 또한, 막을 형성할 때마다 화상 데이터의 취득을 행한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 성막 시와 동일한 조건으로 제조된 색 정보용 기판의 표면의 화상 데이터를 취득할 수 있다.
이어서, 도 13을 참조하여, 제어 장치(100)에 의한 모델 작성에 있어서의 순서 중, 막 두께 측정용 기판을 이용한 막 두께 정보의 취득 방법에 대하여 설명한다. 막 두께 측정용 기판은 정해진 조건으로 성막을 행했을 시에 웨이퍼 상에 형성되는 막 두께를 정확하게 산출하기 위하여 이용된다. 따라서, 하층막, 중간막, 레지스트막의 3 종류의 막을 웨이퍼 상에 형성하는 경우, 각 막의 형성 시에, 하층에 다른 막이 형성되어 있지 않은 베어 웨이퍼를 이용한다. 이에 의해, 다른 막이 하층에 마련되는 것에 의한 막 두께의 미묘한 변화 등의 영향을 받지 않고 정확하게 막 두께를 측정할 수 있다.
먼저, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S51)를 실행한다. 단계(S51)에서는, 막 두께 측정용 기판의 준비가 행해진다. 막 두께 측정용 기판은 표면에 패터닝 등이 행해져 있지 않은 웨이퍼이다. 이 후의 성막의 수에 따라 막 두께 측정용 기판은 복수 준비된다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S52)를 실행한다. 단계(S52)에서는, 처리 모듈(11)의 각 유닛을 제어함으로써, 준비된 막 두께 측정용 기판에 대하여 하층막의 형성이 행해진다. 여기서는, 색 정보용 기판과 동일한 설정(미리 정해진 설정)으로 하층막의 형성을 행한다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S53)를 실행한다. 단계(S53)에서는, 처리 모듈(11)의 검사 유닛(U3)을 제어함으로써, 하층막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 표면에 따른 화상 데이터를 취득한다. 이 때 얻어지는 베어 웨이퍼의 화상 데이터는, 하층막을 형성한 후의 웨이퍼의 표면의 색 정보의 모델의 작성 시에 이용해도 된다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S54)를 실행한다. 단계(S54)에서는, 처리 모듈(12)의 각 유닛을 제어함으로써, 막 두께 측정용 기판에 대하여 중간막의 형성이 행해진다. 여기서는, 색 정보용 기판과 동일한 설정(미리 정해진 설정)으로 중간막의 형성을 행한다. 단, 색 정보용 기판과는 달리, 아무것도 성막되어 있지 않은 베어 웨이퍼에 대하여 성막이 행해진다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S55)를 실행한다. 단계(S55)에서는, 처리 모듈(12)의 검사 유닛(U3)을 제어함으로써, 중간막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 표면에 따른 화상 데이터를 취득한다. 이 때 얻어지는 화상 데이터는, 중간막을 형성한 후의 웨이퍼의 표면의 색 정보의 모델의 작성 시에 이용해도 된다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S56)를 실행한다. 단계(S56)에서는, 처리 모듈(13)의 각 유닛을 제어함으로써, 막 두께 측정용 기판에 대하여 레지스트막의 형성이 행해진다. 여기서는, 색 정보용 기판과 동일한 설정(미리 정해진 설정)으로 레지스트막의 형성을 행한다. 단, 색 정보용 기판과는 달리, 아무것도 성막되어 있지 않은 베어 웨이퍼에 대하여 성막이 행해진다.
이어서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S57)를 실행한다. 단계(S57)에서는, 처리 모듈(13)의 검사 유닛(U3)을 제어함으로써, 레지스트막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 표면에 따른 화상 데이터를 취득한다. 이 때 얻어지는 화상 데이터는, 레지스트막을 형성한 후의 웨이퍼의 표면의 색 정보의 모델의 작성 시에 이용해도 된다.
이와 같이, 막 두께 측정용 기판에 대해서는, 실제의 웨이퍼(W)에 대하여 행해지는 하층막, 중간막, 레지스트막의 성막을 개별로 서로 상이한 베어 웨이퍼에 대하여 행하는 것이 된다. 이 때문에, 막 두께 측정용 기판은 성막의 공정의 수에 따라 복수 준비된다.
그리고, 이들 처리를 행한 후, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)는 단계(S58)를 실행한다. 단계(S58)에서는, 하층막이 형성된 막 두께 측정용 기판, 중간막이 형성된 막 두께 측정용 기판, 레지스트막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 각각에 대하여, 막 두께의 계측을 행한다. 막 두께의 계측은 상술한 분광 측정부(40)를 이용하여 행할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 표면의 막의 막 두께에 따른 반사율의 변화를 이용하여, 분광 스펙트럼 데이터를 이용한 막 두께의 산출을 할 수 있다. 즉, 분광 스펙트럼 데이터의 취득에 이용되는 웨이퍼로부터의 반사광에는, 막 두께에 따라 위상 차가 상이한 성분의 광이 포함된다. 이를 이용하면, 분광 스펙트럼의 형상의 변화로부터 막 두께를 특정하는 것이 가능해진다. 상기와 같이 막 두께 측정용 기판으로서 이용하는 베어 웨이퍼의 표면에 원하는 막을 형성한 경우, 막의 하면이 평탄해져 있기 때문에, 분광 스펙트럼의 형상은 막 두께 측정용 기판의 표면에 형성된 막의 막 두께를 반영하고 있다. 따라서, 표면에 막이 형성된 막 두께 측정용 기판을 촬상한 분광 스펙트럼 데이터로부터 정확하게 막 두께를 산출할 수 있다. 분광 스펙트럼 데이터로부터의 막 두께의 산출은, 도 9를 참조하여 설명한 방법과 동일하다.
상기의 도 12 및 도 13에서 나타내는 처리를 거침으로써 색 정보용 기판에 대하여 성막한 상태에서의 각 단계에서의 화상 데이터와, 막 두께 측정용 기판에 대하여 동일한 조건으로 성막했을 시의 막 두께를 특정하는 정보를 취득할 수 있다. 또한, 상기와 같이 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판에서의 성막 조건을 보다 동일한 상태로 하기 위한 방법으로서, 예를 들면 도 14에서 나타내는 순으로 각 성막을 행할 수 있다.
구체적으로, 먼저, 색 정보용 기판에 대하여 하층막을 형성하는(단계(S61)) 동시 또는 그 후에, 막 두께 측정용 기판에 대하여 하층막을 형성한다(단계(S62)). 또한, 하층막이 형성된 색 정보용 기판에 대하여 중간막을 형성하는(단계(S63)) 동시 또는 그 후에, 막 두께 측정용 기판에 대하여 중간막을 형성한다(단계(S64)). 또한, 중간막이 형성된 색 정보용 기판에 대하여 레지스트막을 형성하는(단계(S65)) 동시 또는 그 후에, 막 두께 측정용 기판에 대하여 레지스트막을 형성한다(단계(S66)). 이와 같이, 색 정보용 기판에 대한 성막 타이밍과 막 두께 측정용 기판에 대한 성막 타이밍을 가능한 한 근접시킴으로써, 보다 근접한 조건으로 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판의 양방에 대하여 성막을 행할 수 있다. 색 정보용 기판에 대한 성막 타이밍과 막 두께 측정용 기판에 대한 성막 타이밍은 근접한 편이 바람직하다. 예를 들면, 색 정보용 기판에 대한 도포 유닛(U1)에서의 처리액의 도포 후에, 막 두께 측정용 기판에 대한 도포 유닛(U1)에서의 처리액의 도포를 행한다. 그리고, 색 정보용 기판에 대한 열 처리 유닛(U2)에서의 열 처리 후에, 막 두께 측정용 기판에 대한 열 처리 유닛(U2)에서의 열 처리를 행한다. 이와 같이, 각 유닛에서의 처리를 색 정보용 기판과 막 두께 측정용 기판에서 교호로 행하는 구성으로 함으로써, 성막 타이밍을 근접시킬 수도 있다.
상기의 순서로 얻어진 데이터를 조합함으로써, 막 두께 모델을 작성할 수 있다. 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)에 의한 막 두께 모델의 작성 순서에 대하여 도 15를 더 참조하여 설명한다.
먼저, 색 정보용 기판을 촬상한 화상 데이터로부터, 각 단계에서의 막을 형성하는 것에 의한 색의 변화에 따른 정보를 취득할 수 있다(단계(S71) : 촬상 단계). 예를 들면, 하층막에 따른 모델을 작성하는 경우에는, 색 정보용 기판의 준비 단계(단계(S41))에서 촬상한 화상 데이터와, 하층막 형성 후(단계(S43))에 촬상한 화상 데이터를 비교한다. 이 비교에 의해, 하층막을 형성하는 경우에, 어느 정도 표면의 색이 변화했는지를 특정할 수 있다. 한편, 동일한 성막 조건으로 하층막을 형성한 막 두께 측정용 기판의 막 두께를 측정함(단계(S58))으로써, 하층막의 막 두께를 특정할 수 있다(단계(S72) : 막 두께 측정 단계). 이에 의해, 정해진 막 두께(예를 들면, 100 nm)의 하층막을 색 정보용 기판에 형성하면, 색 정보로서 이 정도의 색의 변화를 관측할 수 있다라고 하는 것을 알 수 있다. 이러한 막 두께와 색 정보와의 조합을 서로 상이한 막 두께로 복수 준비한다(단계(S73) : 모델 작성 단계). 즉, 성막 조건을 변경하여 막 두께를 변화시킨 상태(예를 들면, 90 nm, 95 nm, 100 nm, 110 nm)에서의 막 두께와 색 정보와의 조합을 복수 종류 준비한다. 이와 같이 복수의 조합을 준비하면, 막 두께의 변화에 대응하여 색 정보가 어떻게 변화하는지를 특정한 관계식 등을 특정할 수 있다. 이것이 막 두께에 대한 색의 변화의 모델화에 상당하고, 이에 의해 막 두께 모델이 얻어진다(단계(S74) : 모델 작성 단계). 여기서는, 하층막에 대하여 예를 나타냈지만, 중간막, 레지스트막에 대해서도 각각 동일한 순서를 거침으로써 막 두께 모델을 작성할 수 있다.
또한 상기에서는, 색 정보용 기판이 베어 웨이퍼인 경우에 대하여 설명했지만, 색 정보용 기판은, 예를 들면 대상이 되는 웨이퍼(W)에 대응한 패터닝이 실시된 패턴 웨이퍼를 이용해도 된다. 이 경우, 색 정보용 기판을 촬상하여 얻어지는 색 정보가 실제의 웨이퍼(W)에 의해 근접한 것이 되는 것이 상정된다.
[작용]
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에서는, 검사 유닛(U3)에 있어서, 표면에 막이 형성된 기판을 유지하는 유지부(31)와, 유지부(31)에 유지된 기판의 표면을 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 촬상부(33)와, 유지부(31)에 유지된 기판의 표면으로부터의 광을 분광하여 분광 데이터를 취득하는 분광 측정부(40)를 가진다.
상기와 같이, 유지부(31)에 유지된 상태에서, 기판의 표면을 촬상한 화상 데이터를 취득할 수 있고 또한, 표면으로부터의 광에 따른 분광 데이터를 취득할 수 있는 구성을 가짐으로써, 기판 상에 형성된 막의 평가를 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
종래부터, 기판의 표면을 촬상한 화상 데이터로부터 막 상태를 평가하는 것은 행해지고 있었다. 그러나, 화상 데이터만으로는 막의 상태를 적절히 평가할 수 없는 경우가 있었다. 특히, 막 두께가 큰 막을 기판 표면에 형성한 경우, 화상 데이터만으로는 성막 상황의 평가를 정밀도 좋게 행할 수 없는 경우가 있다. 이에 대하여, 막의 상태를 평가하기 위한 새로운 검사 유닛 등을 마련하는 것도 상정되지만, 막의 평가에 따른 처리가 증대하여, 기판 처리에 따른 작업량도 증대될 가능성이 있다. 이에 대하여, 상기와 같이, 검사 유닛(U3)에 있어서 화상 데이터의 취득과 분광 데이터의 취득을 행하는 구성으로 함으로써, 새로운 유닛 등을 마련하지 않고, 기판 상의 막의 평가를 정밀도 좋게 행할 수 있다. 특히, 분광 데이터를 이용한 평가를 행하는 것이 가능해지기 때문에, 화상 데이터만으로는 평가를 적절히 행하는 것이 곤란한 막 두께의 막이 형성된 기판에 대해서도, 그 평가를 정밀도 좋게 행할 수 있다.
또한, 촬상부(33)는 기판의 표면의 전체에 따른 화상을 취득하고, 분광 측정부(40)는 기판의 표면에 포함되는 서로 상이한 복수의 영역으로부터의 광을 각각 분광하여 분광 데이터를 취득하는 태양으로 할 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 촬상부에서 취득하는 화상 데이터로부터는 기판의 표면의 전체에 따른 정보를 취득할 수 있기 때문에, 기판의 표면의 전체적인 평가를 행할 수 있다. 한편, 분광 측정부는 기판의 표면에 포함되는 서로 상이한 복수의 영역에 따른 분광 데이터를 취득할 수 있기 때문에, 기판의 복수의 위치에 있어서의 분광 특성에 따른 정보를 취득할 수 있기 때문에, 분광 특성의 불균일 등을 이용한 평가를 행할 수 있다. 따라서, 기판의 표면의 막에 따른 평가를 보다 다면적으로 행할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는 유지부(31)와, 촬상부(33)와, 분광 측정부(40)를 제어하는 제어부로서의 제어 장치(100)를 더 가지고, 제어부는 유지부(31)를 하나의 방향으로 이동시키면서, 촬상부(33)에 의해 기판의 표면을 촬상시키는 것과 병행하여, 분광 측정부(40)에 의해 기판의 표면에 포함되는 서로 상이한 복수의 영역으로부터의 광을 분광하여 분광 데이터를 취득시키는 태양으로 하고 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 유지부(31)를 하나의 방향으로 이동시키면서, 촬상부(33)에 의한 화상 데이터의 취득과, 분광 측정부(40)에 의한 분광 데이터의 취득을 동시에 행할 수 있다. 따라서, 화상 데이터 및 분광 데이터를 양방 취득함에도 불구하고 그 소요 시간이 길어지는 것이 방지되어, 화상 데이터 및 분광 데이터의 취득을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 상기의 제어 장치(100)는 촬상부(33)에서 촬상하는 화상 데이터에 기초하여 기판의 표면에 있어서의 성막 상황의 평가를 행하는 태양으로 할 수 있다.
상기와 같이 화상 데이터에 기초하여 기판의 표면에 있어서의 성막 상황을 평가하는 구성으로 함으로써, 예를 들면 화상 데이터에 기초하는 성막 상황의 평가 결과에 기초하여, 분광 데이터의 취급을 변경할 수도 있기 때문에, 기판의 검사에 있어서 화상 데이터 및 분광 데이터를 보다 적절히 취급할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서 설명한 기판의 검사 방법은, 성막 후의 기판의 검사 방법으로서, 유지부에 유지된 기판의 표면을 촬상부에 의해 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 화상 취득 단계와, 유지부에 유지된 기판의 표면에 포함되는 일부의 영역으로부터의 광을 분광 측정부에 의해 분광하여 분광 데이터를 취득하는 분광 측정 단계와, 화상 데이터 및 분광 데이터에 기초하여, 막이 합격 기준을 충족하는지를 판정하는 판정 단계와, 판정 단계에 있어서, 막이 합격 기준을 충족하지 않았던 경우, 검사용 기판에 대하여 기판과 동일한 성막 처리를 행하는 성막 단계와, 유지부에 유지된 성막 후의 검사용 기판의 표면에 있어서 2차원 형상으로 분산된 측정 위치로부터의 광을 각각 분광 측정부에 의해 분광하여 분광 데이터를 취득하는 상세 측정 단계를 가진다.
이와 같이, 화상 데이터 및 분광 데이터에 기초하여 기판 상에 형성된 막이 합격 기준을 충족하는지 판정한다. 그리고, 결과, 합격 기준을 충족하지 않았던 경우에, 검사용 기판에 대하여 성막 처리를 행하고, 성막 후의 검사용 기판에 대하여, 분광 측정부를 이용하여 2차원 형상으로 분산된 측정 위치로부터의 분광 데이터를 취득하여 상세 측정을 행한다. 이러한 구성으로 함으로써, 통상의 기판에 형성된 막이 합격 기준을 충족하지 않았던 경우에, 동일한 분광 측정부를 이용하여 성막 후의 검사용 기판에 따른 상세 측정을 행할 수 있다. 또한 통상의 기판에 대하여, 화상 데이터 및 분광 데이터에 기초하여 막의 평가를 적절히 행할 수 있을 뿐 아니라, 막이 합격 기준을 충족하지 않았던 경우의 상세한 검사도 동일한 분광 측정부를 이용하여 실시할 수 있어, 막의 평가를 보다 상세하게 행할 수 있다.
화상 취득 단계에 있어서, 유지부를 하나의 방향으로 이동시키면서, 촬상부에 의해 기판의 표면을 촬상하는 것과 병행하여, 분광 측정 단계로서, 분광 측정부에 의해 기판의 표면에 포함되는 서로 상이한 복수의 영역으로부터의 광을 분광하여 분광 데이터를 취득하는 태양으로 할 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 유지부(31)를 하나의 방향으로 이동시키면서, 촬상부(33)에 의한 화상 데이터의 취득과, 분광 측정부(40)에 의한 분광 데이터의 취득을 동시에 행할 수 있다. 따라서, 화상 데이터 및 분광 데이터를 양방 취득함에도 불구하고 그 소요 시간이 길어지는 것이 방지되어, 화상 데이터 및 분광 데이터의 취득을 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 기판 검사 시스템으로서의 도포·현상 장치(2)에서는, 기판 처리 장치에 마련되어, 대상 기판과 동일한 패터닝이 실시되어, 표면에 막이 형성된 색 정보용 기판의 표면을 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 촬상부(33)와, 기판 처리 장치에 마련되어 색 정보용 기판과 동일한 조건으로 표면에 막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정부(분광 측정부(40))와, 화상 데이터에 기초하여 얻어지는 막의 형성에 의한 색 정보용 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 산출부(104)에 의해 측정된 막 두께 측정용 기판의 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델을 작성하는 모델 작성부(107)를 가진다.
또한 본 실시 형태에 따른 기판 검사 방법은, 대상 기판에 따른 성막을 행하는 기판 처리 장치를 포함하는 기판 검사 시스템에 있어서의 기판 검사 방법으로서, 기판 처리 장치에 있어서, 대상 기판과 동일한 패터닝이 실시되어, 표면에 막이 형성된 색 정보용 기판의 표면을 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 촬상 단계와, 기판 처리 장치에 있어서, 색 정보용 기판과 동일한 조건으로 표면에 막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 단계와, 화상 데이터에 기초하여 얻어지는 막의 형성에 의한 색 정보용 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 측정 단계에 있어서 측정된 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델을 작성하는 모델 작성 단계를 가진다.
상기한 기판 검사 시스템 및 기판 검사 방법에 따르면, 색 정보용 기판의 표면의 화상 데이터에 기초하여 표면의 색의 변화에 따른 정보가 취득되고 또한, 동일한 조건으로 성막된 막 두께 측정용 기판의 막 두께가 막 두께 측정부로서의 분광 측정부(40)에 있어서 측정된다. 그리고, 이들의 정보를 조합하여, 색의 변화에 따른 정보와 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델이 작성된다. 따라서, 대상 기판에 따른 막의 막 두께를 산출하기 위한 모델을 보다 간단하게 작성할 수 있다.
종래부터, 화상 데이터로 얻어지는 정보와 막 두께와의 관계를 미리 유지해 두고, 이에 기초하여 대상 기판의 화상 데이터로부터 막 두께를 추정하는 방법은 검토되고 있었다. 그러나, 종래는, 기판에 성막된 막의 막 두께를 정확하게 계측하기 위해서는, 기판 처리 장치와는 별도로 마련된 막 두께 측정 장치 등으로 기판에 따른 분석을 행할 필요가 있었다. 이 때문에, 대상 기판에 따른 막의 막 두께를 산출하기 위한 모델을 작성하기 위한 작업이 번잡하며, 또한 소요 시간도 증대되는 것이 상정되었다.
이에 대하여, 상기의 기판 검사 시스템 및 기판 검사 방법에서는, 막 두께 측정용 기판에 대하여 형성된 막에 대하여, 검사 유닛(U3)에 있어서의 검사 결과(분광 측정부(40)에 의한 분광 데이터)에 기초하여 막 두께 산출부(104)에 있어서 막 두께를 특정할 수 있다. 구체적으로, 분광 측정부(40)를 이용한 분광 데이터로부터, 막 두께를 산출하는 것이 가능하게 되어 있다. 한편, 대상 기판과 동일하게 패터닝된 색 정보용 기판을 이용하여, 막을 형성했을 시의 색의 변화에 따른 정보도 검사 유닛(U3)에 있어서의 촬상부(33)에 의한 촬상 결과로부터 취득할 수 있다. 따라서, 제어 장치(100)의 모델 작성부(107)에 있어서 이들을 조합하여 모델을 작성하는 것이 가능해진다. 즉, 기판 처리 장치에 있어서의 검사 유닛(U3)에 있어서의 검사 결과를 이용하여 대상 기판의 막 두께의 산출에 이용되는 모델의 작성을 할 수 있기 때문에, 종래와 비교하여 보다 간단하게 모델을 작성하는 것이 가능해진다.
촬상부(33)는 표면에 막이 형성된 대상 기판을 촬상하여 대상 기판에 따른 화상 데이터를 취득하고, 대상 기판에 따른 화상 데이터로부터 얻어지는 막의 형성에 의한 대상 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 모델에 기초하여, 대상 기판의 막 두께를 추정하는 막 두께 산출부(104)를 더 가지는 태양으로 할 수 있다.
또한, 표면에 막이 형성된 대상 기판을 촬상하여 대상 기판에 따른 화상 데이터를 취득하고, 대상 기판에 따른 화상 데이터로부터 얻어지는 막의 형성에 의한 대상 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 모델에 기초하여, 대상 기판의 막 두께를 추정하는 막 두께 산출 단계를 더 가지는 태양으로 할 수 있다.
상기의 구성으로 함으로써, 막 두께 산출부(104)에 있어서 대상 기판에 따른 화상 데이터로부터 얻어지는 막의 형성에 의한 대상 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 모델에 기초하여, 대상 기판의 막 두께가 추정된다. 따라서, 상기에서 얻어진 모델을 이용한 대상 기판의 막 두께에 대해서도 적합하게 행할 수 있다.
또한, 기판 검사 시스템은 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판의 각각의 표면에 막을 형성하는 복수의 처리를 행하는 성막부로서의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 더 가지고, 성막부는 색 정보용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리와 및 막 두께 측정용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리를 교호로 행하는 태양으로 할 수 있다.
또한, 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판의 각각의 표면에 막을 형성하는 복수의 처리를 행하는 성막 단계에 있어서, 색 정보용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리와 및 막 두께 측정용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리를 교호로 행하는 태양으로 할 수 있다.
상기와 같이, 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판에 따른 성막을 행하는 성막부에 있어서, 이들 기판에 대한 처리를 교호로 실시함으로써, 색 정보용 기판 및 막 두께 측정용 기판의 양방에 대한 성막을 보다 근접한 조건으로 실시할 수 있다. 따라서, 색 정보용 기판으로부터 얻어지는 색의 변화에 따른 정보와, 막 두께 측정용 기판으로부터 얻어지는 막 두께를 보다 높은 정밀도로 대응시킬 수 있는 것이 가능해지기 때문에, 보다 높은 정밀도의 모델을 작성할 수 있다.
막 두께 측정용 기판은 표면이 평탄한 기판인 태양으로 할 수 있다.
상기와 같이 표면이 평탄한 기판을 막 두께 측정용 기판으로서 이용하고, 이 막 두께 측정용 기판 상에 막을 형성하여 막 두께를 측정하는 태양으로 함으로써, 막 두께 측정부에 의한 막 두께의 측정을 보다 높은 정밀도로 행할 수 있기 때문에, 보다 높은 정밀도의 모델을 작성할 수 있다.
촬상부(33)와 막 두께 측정부로서의 분광 측정부(40)는 동일 유닛에 마련되는 태양으로 할 수 있다.
또한, 촬상 단계와 막 두께 측정 단계가 병행하여 행해지는 태양으로 할 수 있다.
상기 실시 형태에서 설명한 검사 유닛(U3)과 같이 촬상부(33)와 분광 측정부(40)가 동일 유닛에 마련되는 경우, 장치의 대형화 등을 방지하면서, 간편한 모델을 작성하기 위한 장치 구성을 실현할 수 있다. 또한, 촬상 단계와 막 두께 측정 단계를 병행하여 행함으로써, 처리 시간의 단축화가 도모된다.
또한 상기 실시 형태에서는, 촬상부(33)와, 분광 측정부(40)가 검사 유닛(U3)에 마련되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 모델을 작성하기 위한 막 두께 측정부는 촬상부(33)와는 상이한 유닛에 마련되어 있어도 된다. 상술한 바와 같이, 검사 유닛(U3)의 분광 측정부(40)를 이용하여, 막 두께 측정용 기판에 형성된 막의 막 두께를 측정할 수 있는 경우, 이 결과를 이용하여 막 두께 모델을 작성해도 된다. 단, 막 두께를 측정하는 방법은 상기의 분광 스펙트럼 데이터의 취득에는 한정되지 않는다. 구체적으로, 막 두께를 측정하기 위한 유닛을 검사 유닛(U3)과는 별도로 마련하여, 모델의 작성 시에는 막 두께를 측정하기 위한 유닛을 이용하여 막 두께 측정용 기판의 막의 막 두께에 따른 측정을 행하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 대상 기판의 막 두께의 산출 시에는 검사 유닛(U3)에서 취득되는 화상 데이터에 기초하여, 막 두께의 추정을 행하고, 평가를 행하는 구성으로 해도 된다.
[다른 실시 형태]
이상, 각종 예시적 실시 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상술한 예시적 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 생략, 치환 및 변경이 이루어져도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 있어서의 요소를 조합하여 다른 실시 형태를 형성하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 처리 모듈(11, 12, 13)의 각각에 있어서 검사 유닛(U3)이 마련되는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 검사 유닛(U3)은 각 모듈에 마련되는 것이 아니라, 각 모듈과는 독립하여 마련되어 있어도 된다.
또한, 상기의 처리 모듈(11, 12, 13)에서 형성하는 막은 일례이며, 적절히 변경된다. 예를 들면, 레지스트막의 상방에도 막을 형성하는 구성이어도 된다. 즉, 본 실시 형태에서 설명한 막의 검사 방법은 막의 종류 및 그 수에 한정되지 않고, 기판 상에 형성되는 각종 막에 적용할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는, 분광 측정부(40)는 웨이퍼(W)의 중심선(L)을 따른 1 개소만 마련되어 있는 경우에 대하여 설명했지만, 분광 측정부(40)는 중심선(L)과는 상이한 선을 따라 마련되어 있어도 된다. 단, 유지부(31)의 이동에 수반하여 웨이퍼(W)가 이동할 시의 웨이퍼(W)의 중심선(L)에 대응하는 위치에 분광 측정부(40)가 마련되어 있는 경우, 웨이퍼(W)의 중심선(L)을 따라 복수 영역에서의 분광 스펙트럼 데이터를 취득할 수 있다. 따라서, 1 라인에 따른 분광 측정이면서도 보다 광범위에서의 분광 스펙트럼 데이터를 얻을 수 있다. 또한, 분광 측정부(40)는 복수 마련되어 있어도 된다. 분광 측정부(40)에 의해 분광 스펙트럼 데이터를 취득하는 경우에 대하여 설명했지만, 분광 측정부(40)에 있어서 취득하는 분광 데이터는 스펙트럼 데이터가 아니어도 된다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 각종 실시 형태는 설명의 목적으로 본 명세서에서 설명되어 있고, 본 개시의 범위 및 주지로부터 일탈하지 않고 각종 변경을 이룰 수 있는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시한 각종 실시 형태는 한정하는 것을 의도하고 있지 않으며, 진정한 범위와 주지는 첨부한 특허 청구의 범위에 의해 나타난다.

Claims (11)

  1. 대상 기판에 따른 성막을 행하는 기판 처리 장치에 따른 기판 검사 시스템으로서,
    상기 기판 처리 장치에 마련되어, 표면에 막이 형성된 색 정보용 기판의 표면을 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 촬상부와,
    상기 기판 처리 장치에 마련되어, 상기 색 정보용 기판과 동일한 조건으로 표면에 막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정부와,
    상기 화상 데이터에 기초하여 얻어지는 상기 막의 형성에 의한 상기 색 정보용 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 상기 막 두께 측정부에 의해 측정된 상기 막 두께 측정용 기판의 상기 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델을 작성하는 모델 작성부
    를 가지는, 기판 검사 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상부는 표면에 막이 형성된 상기 대상 기판을 촬상하여 상기 대상 기판에 따른 화상 데이터를 취득하고,
    상기 대상 기판에 따른 화상 데이터로부터 얻어지는 상기 막의 형성에 의한 상기 대상 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 상기 막 두께 모델에 기초하여, 상기 대상 기판의 막 두께를 추정하는 막 두께 산출부를 더 가지는, 기판 검사 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 색 정보용 기판 및 상기 막 두께 측정용 기판의 각각의 표면에 막을 형성하는 복수의 처리를 행하는 성막부를 더 가지고,
    상기 성막부는, 상기 색 정보용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리와 및 상기 막 두께 측정용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리를 교호로 행하는, 기판 검사 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막 두께 측정용 기판은, 표면이 평탄한 기판인, 기판 검사 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 촬상부와 상기 막 두께 측정부는 동일 유닛에 마련되는, 기판 검사 시스템.
  6. 대상 기판에 따른 성막을 행하는 기판 처리 장치를 포함하는 기판 검사 시스템에 있어서의 기판 검사 방법으로서,
    상기 기판 처리 장치에 있어서, 표면에 막이 형성된 색 정보용 기판의 표면을 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 촬상 단계와,
    상기 기판 처리 장치에 있어서, 상기 색 정보용 기판과 동일한 조건으로 표면에 막이 형성된 막 두께 측정용 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 단계와,
    상기 화상 데이터에 기초하여 얻어지는 상기 막의 형성에 의한 상기 색 정보용 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 상기 막 두께 측정 단계에 있어서 측정된 상기 막 두께와의 대응 관계에 따른 막 두께 모델을 작성하는 모델 작성 단계
    를 가지는, 기판 검사 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    표면에 막이 형성된 상기 대상 기판을 촬상하여 상기 대상 기판에 따른 화상 데이터를 취득하고,
    상기 대상 기판에 따른 화상 데이터로부터 얻어지는 상기 막의 형성에 의한 상기 대상 기판의 표면의 색의 변화에 따른 정보와, 상기 막 두께 모델에 기초하여, 상기 대상 기판의 막 두께를 추정하는 막 두께 산출 단계를 더 가지는, 기판 검사 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 색 정보용 기판 및 상기 막 두께 측정용 기판의 각각의 표면에 막을 형성하는 복수의 처리를 행하는 성막 단계에 있어서, 상기 색 정보용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리와 및 상기 막 두께 측정용 기판에 대한 막의 형성에 따른 처리를 교호로 행하는, 기판 검사 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 막 두께 측정용 기판은 표면이 평탄한 기판인, 기판 검사 방법.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 촬상 단계와 상기 막 두께 측정 단계가 병행하여 행해지는, 기판 검사 방법.
  11. 제 6 항에 기재된 기판 검사 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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