KR20240051370A - Spin coater with funcion of inspecting coating quality of semiconductor photoresist apparatus - Google Patents

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KR20240051370A
KR20240051370A KR1020220130593A KR20220130593A KR20240051370A KR 20240051370 A KR20240051370 A KR 20240051370A KR 1020220130593 A KR1020220130593 A KR 1020220130593A KR 20220130593 A KR20220130593 A KR 20220130593A KR 20240051370 A KR20240051370 A KR 20240051370A
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Abstract

본 발명은 웨이퍼를 고정시켜서 회전시키는 스핀척; 상기 스핀척의 상측에 설치되고, 포토레지스트를 상기 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급하는 공급노즐; 상기 스핀척 및 상기 공급노즐의 동작을 제어하는 주제어부; 외부로부터 포토레지스트 불량으로 인한 동작 제어신호가 수신시, 상기 스핀척 및 상기 공급노즐의 동작을 정지시키도록 하는 결함중단부; 상기 공급노즐로부터 공급되는 포토레지스트 또는 상기 웨이퍼의 상면에 공급되는 포토레지스트의 품질을 검사하고, 상기 포토레지스트의 품질이 불량시 상기 결함중단부에 상기 동작 제어신호를 제공하는 포토레지스트 코팅 품질 검사 시스템; 웨이퍼에 대한 상기 포토레지스트의 도포후, 후속 공정에서 상기 웨이퍼의 다이별로 검사된 프로브 테스트의 데이터를 통해서 상기 웨이퍼의 다이별 불량률을 산출하는 웨이퍼수율관리시스템으로부터 상기 불량률을 수신받도록 하는 불량률 수신부를 포함하고, 상기 포토레지스트 코팅 품질 검사 시스템은, 스핀 코터의 공급노즐로부터 공급되는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 제 1 DVS(Dynamic Vision Sensor), 상기 공급노즐로부터 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 제 2 DVS(Dynamic Vision Sensor), 상기 제 1 및 제 2 DVS로부터 획득되는 이미지로부터 딥러닝 알고리즘에 의해 포토레지스트의 결함 여부를 판별하도록 하는 딥러닝판단부, 상기 딥러닝판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시, 상기 동작 제어신호를 출력하도록 하는 보조제어부를 포함한다.The present invention includes a spin chuck that fixes and rotates the wafer; a supply nozzle installed on the upper side of the spin chuck and supplying photoresist to the upper surface of the wafer on the spin chuck; a main control unit that controls the operation of the spin chuck and the supply nozzle; a defect stopping unit that stops the operation of the spin chuck and the supply nozzle when an operation control signal due to a defective photoresist is received from the outside; A photoresist coating quality inspection system that inspects the quality of the photoresist supplied from the supply nozzle or the photoresist supplied to the upper surface of the wafer, and provides the operation control signal to the defect stopper when the quality of the photoresist is poor. ; After the photoresist is applied to the wafer, a defect rate receiver is configured to receive the defect rate from a wafer yield management system that calculates the defect rate for each die of the wafer through probe test data inspected for each die of the wafer in a subsequent process. In addition, the photoresist coating quality inspection system includes a first DVS (Dynamic Vision Sensor) installed in the spin coater to acquire an image of the photoresist supplied from the supply nozzle of the spin coater, and a top surface of the wafer on the spin chuck from the supply nozzle. A second DVS (Dynamic Vision Sensor) installed on the spin coater to obtain an image of the photoresist supplied to and spreading by centrifugal force, It includes a deep learning determination unit that determines whether there is a defect, and an auxiliary control unit that outputs the operation control signal when a defect occurs in the photoresist according to the determination result of the deep learning determination unit.

Description

반도체 포토레지스트 분사장비의 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터{Spin coater with funcion of inspecting coating quality of semiconductor photoresist apparatus}Spin coater with funcion of inspecting coating quality of semiconductor photoresist apparatus}

본 발명은 스핀 코터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조공정 중 하나인 포토레지스트(Photo Resist, PR) 코팅에 사용되는 노즐의 상태와 포토레지스트의 코팅 영역을 DVS(Dynamic Vision Sensor) 및 딥러닝 기술을 활용하여 정확한 결함 감지를 가능하도록 하는 반도체 포토레지스트 분사장비의 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에 관한 것이다.The present invention relates to a spin coater, and more specifically, the status of the nozzle used in photo resist (PR) coating, which is one of the semiconductor manufacturing processes, and the coating area of the photo resist using DVS (Dynamic Vision Sensor) and deep learning. This relates to a spin coater capable of inspecting the coating quality of semiconductor photoresist spraying equipment that enables accurate defect detection using technology.

일반적으로, 반도체소자 제조공정 중 패턴 형성을 위한 포토리소그래피 공정은 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하고, 포토마스크를 이용하여 노광하고, 현상액에 현상함으로써, 포토 마스크의 일정 패턴이 포토레지스터 막에 전사되도록 하는 공정이다. 이때, 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하는 공정을 수행하게 되는데, 이는 주로 스핀 코터를 이용하여 이루어진다.Generally, the photolithography process for pattern formation during the semiconductor device manufacturing process involves applying photoresist to a wafer, exposing it to light using a photomask, and developing it in a developer solution, so that a certain pattern of the photomask is transferred to the photoresist film. It's fair. At this time, a process of applying photoresist to the wafer is performed, which is mainly performed using a spin coater.

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

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

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

그러나, 종래 기술은 포토레지스트의 코팅 품질 불량을 야기하는 결함을 정확하게 판별하는데 한계를 가지고, 이로 인해, 웨이퍼의 불량률 감소에 기여하는 정도가 크지 않다는 문제점을 가지고 있었다.However, the prior art had limitations in accurately identifying defects that cause poor photoresist coating quality, and as a result, it had a problem in that it did not significantly contribute to reducing the defect rate of wafers.

이와 같은 포토레지스트의 코팅 결함을 검출하기 위한 다른 종래 방안으로서, 머신비전 방식을 이용하는 경우, 정상영역 대비 확연한 형상 차이를 보이는 결함(Defect)을 검출(Detection)하는 방식이며, 조명 대비 배경의 밝기 차이, 그리고 윤곽(Edge)을 이용한 형상 검출, 영상을 주파수 공간으로 변환하는 이산 푸리에 변환 알고리즘을 이용한 결함 검출 방법을 사용하게 되는데, 이 경우, 다음과 같은 문제점들을 가질 수 있다.Another conventional method for detecting photoresist coating defects is to detect defects that show a clear difference in shape compared to the normal area when using a machine vision method, and detects the difference in brightness of the background compared to the lighting. , and shape detection using contours (edges) and defect detection methods using a discrete Fourier transform algorithm that converts the image into frequency space are used. In this case, the following problems may occur.

머신비전 방식의 첫 번째 제한요소는 영상데이터 배경과 결함요소가 바뀔 때 마다 검출 방법을 다르게 만들어야 한다는 것이며, 검사의 대상이 바뀔 때마다 새로운 특징(Feature)을 갖는 데이터를 수집하고, 그 데이터에서 특징을 추출하여 알고리즘을 적용해야 하기 때문에, 다양한 결함 종류에 대한 통합적인 검사 알고리즘을 구성하기가 어려우며, 추가적인 시간과 비용이 크게 발생되는 문제점을 가진다.The first limiting factor of the machine vision method is that the detection method must be created differently every time the image data background and defect elements change, and each time the object of inspection changes, data with new features are collected and features are extracted from the data. Since it is necessary to extract and apply the algorithm, it is difficult to construct an integrated inspection algorithm for various types of defects, and there is a problem that a large amount of additional time and cost are incurred.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 반도체 제조공정 중 하나인 포토레지스트(Photo Resist, PR) 코팅에 사용되는 노즐의 상태와 포토레지스트의 코팅 영역을 DVS(Dynamic Vision Sensor) 및 딥러닝 기술을 활용하여 정확한 결함 감지를 가능하도록 하고, 특히 반도체 리소그래피(Lithography) 공정에서 핵심적 공정 장치에 해당하는 포토레지스트 코팅을 위한 노즐의 포토레지스트 공급 상태 검출을 통해, 반도체 업계에서 요구하는 반도체 소자의 고신뢰성 및 수율 증대에 대한 요구를 만족시키는데 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention uses a DVS (Dynamic Vision Sensor) to determine the status of the nozzle used in photo resist (PR) coating, which is one of the semiconductor manufacturing processes, and the coating area of the photo resist. and deep learning technology to enable accurate defect detection, and in particular to detect the photoresist supply status of the nozzle for photoresist coating, which is a key process equipment in the semiconductor lithography process, to meet the requirements of the semiconductor industry. The purpose is to satisfy the requirements for high reliability and increased yield of devices.

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

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 웨이퍼를 고정시켜서 회전시키는 스핀척; 상기 스핀척의 상측에 설치되고, 포토레지스트를 상기 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급하는 공급노즐; 상기 스핀척 및 상기 공급노즐의 동작을 제어하는 주제어부; 외부로부터 포토레지스트 불량으로 인한 동작 제어신호가 수신시, 상기 스핀척 및 상기 공급노즐의 동작을 정지시키도록 하는 결함중단부; 상기 공급노즐로부터 공급되는 포토레지스트 또는 상기 웨이퍼의 상면에 공급되는 포토레지스트의 품질을 검사하고, 상기 포토레지스트의 품질이 불량시 상기 결함중단부에 상기 동작 제어신호를 제공하는 포토레지스트 코팅 품질 검사 시스템; 웨이퍼에 대한 상기 포토레지스트의 도포후, 후속 공정에서 상기 웨이퍼의 다이별로 검사된 프로브 테스트의 데이터를 통해서 상기 웨이퍼의 다이별 불량률을 산출하는 웨이퍼수율관리시스템으로부터 상기 불량률을 수신받도록 하는 불량률 수신부를 포함하고, 상기 포토레지스트 코팅 품질 검사 시스템은, 스핀 코터의 공급노즐로부터 공급되는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 제 1 DVS(Dynamic Vision Sensor), 상기 공급노즐로부터 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 제 2 DVS(Dynamic Vision Sensor), 상기 제 1 및 제 2 DVS로부터 획득되는 이미지로부터 딥러닝 알고리즘에 의해 포토레지스트의 결함 여부를 판별하도록 하는 딥러닝판단부, 상기 딥러닝판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시, 상기 동작 제어신호를 출력하도록 하는 보조제어부를 포함하고, 상기 딥러닝판단부는, 상기 딥러닝 알고리즘에 의해 학습된 가중치를 상기 불량률에 비례하도록 수정하여, 상기 포토레지스트의 결함 판별시 사용하도록 하고, 상기 제 1 DVS는, 한 쌍으로 이루어져서 상기 공급노즐을 중심으로 90도의 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 포토레지스트 분사장비의 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터가 제공된다.In order to achieve the above-mentioned purpose, a spin chuck for fixing and rotating the wafer; a supply nozzle installed on the upper side of the spin chuck and supplying photoresist to the upper surface of the wafer on the spin chuck; a main control unit that controls the operation of the spin chuck and the supply nozzle; a defect stopping unit that stops the operation of the spin chuck and the supply nozzle when an operation control signal due to a defective photoresist is received from the outside; A photoresist coating quality inspection system that inspects the quality of the photoresist supplied from the supply nozzle or the photoresist supplied to the upper surface of the wafer, and provides the operation control signal to the defect stopper when the quality of the photoresist is poor. ; After the photoresist is applied to the wafer, a defect rate receiver is configured to receive the defect rate from a wafer yield management system that calculates the defect rate for each die of the wafer through probe test data inspected for each die of the wafer in a subsequent process. In addition, the photoresist coating quality inspection system includes a first DVS (Dynamic Vision Sensor) installed in the spin coater to acquire an image of the photoresist supplied from the supply nozzle of the spin coater, and a top surface of the wafer on the spin chuck from the supply nozzle. A second DVS (Dynamic Vision Sensor) installed on the spin coater to obtain an image of the photoresist supplied to and spreading by centrifugal force, A deep learning determination unit for determining whether a defect exists, and an auxiliary control unit for outputting the operation control signal when a defect occurs in the photoresist according to the determination result of the deep learning determination unit, and the deep learning determination unit is configured to use the deep learning algorithm. The weight learned by is modified to be proportional to the defect rate and used when determining defects in the photoresist, and the first DVS is composed of a pair and arranged at an angle of 90 degrees around the supply nozzle. A spin coater capable of inspecting the coating quality of semiconductor photoresist spraying equipment is provided.

상기 보조제어부는 상기 딥러닝판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시, 출력하는 경보 제어신호에 따라 경보를 발생시키는 경보발생부를 더 포함할 수 있다.The auxiliary control unit may further include an alarm generation unit that generates an alarm according to an alarm control signal output when a defect in the photoresist occurs according to the determination result of the deep learning determination unit.

상기 딥러닝판단부는, 상기 공급노즐의 하단으로부터 수직 하방으로 연장되는 가상의 수직선에 대하여, 상기 공급노즐의 하단으로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트의 이격량에 따라 상기 포토레지스트의 결함을 판별하도록 하거나, 상기 포토레지스트가 도포되는 상기 웨이퍼 상에서 중심부와 차별되는 색상이나 형태를 가지는 영역 비율에 따라 상기 포토레지스트의 결함을 판별하도록 할 수 있다.The deep learning determination unit determines a defect in the photoresist according to the spacing amount of the photoresist supplied downward from the bottom of the supply nozzle with respect to a virtual vertical line extending vertically downward from the bottom of the supply nozzle, or Defects in the photoresist can be determined based on the ratio of areas on the wafer on which the photoresist is applied that have a color or shape that is different from that of the center.

본 발명에 따른 반도체 포토레지스트 분사장비의 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에 의하면, 반도체 제조공정 중 하나인 포토레지스트(Photo Resist, PR) 코팅에 사용되는 노즐의 상태와 포토레지스트의 코팅 영역을 DVS(Dynamic Vision Sensor) 및 딥러닝 기술을 활용하여 정확한 결함 감지를 가능하도록 하고, 포토레지스트 도포 과정에 대한 영상 상태의 검출 처리능력을 향상시켜 실시간으로 노즐 상태를 감시하며, 비정상적 결함상태가 감지될 경우 해당 유닛에 경보를 울리게 하여 공정불량 예방 및 수율 강화에 따른 생산효율을 극대화할 수 있고, 특히 반도체 리소그래피(Lithography) 공정에서 핵심적 공정 장치에 해당하는 포토레지스트 코팅을 위한 노즐의 포토레지스트 공급 상태 검출을 통해, 반도체 업계에서 요구하는 반도체 소자의 고신뢰성 및 수율 증대에 대한 요구를 만족시키는 효과를 가진다.According to the spin coater capable of inspecting the coating quality of the semiconductor photoresist spraying equipment according to the present invention, the state of the nozzle used in photo resist (PR) coating, which is one of the semiconductor manufacturing processes, and the coating area of the photo resist are monitored by DVS (DVS). Dynamic Vision Sensor) and deep learning technology enable accurate defect detection, improve the detection and processing ability of the image state of the photoresist application process, monitor the nozzle state in real time, and if an abnormal defect state is detected, By sounding an alarm in the unit, production efficiency can be maximized by preventing process defects and enhancing yield. In particular, it detects the photoresist supply status of the nozzle for photoresist coating, which is a key process equipment in the semiconductor lithography process. , has the effect of satisfying the demands for high reliability and increased yield of semiconductor devices required by the semiconductor industry.

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터의 내부를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서 제 1 DVS의 배치를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터의 결함 판별 기준을 설명하기 위한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터의 결함 판별 기준의 다른 예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 CNN 하드웨어 가속기의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 Convolution Layer 모듈의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 Max Pooling Layer 모듈의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 Fully Connected Layer 모듈의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 Layer별 입력 행렬과 필터 및 Pooling 구조의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 일례를 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 Faster R-CNN 기반 검출구현 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 Ground-truth and anchor box(Left dispensing 검출의 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터의 딥러닝판단부에서 지주박스를 기준박스로 미세 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 1x1xN convolution 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 C-언어 기반 Quasi-Simulator 소프트웨어 네트워크 구조이다.
도 17은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 딥러닝판단부의 학습용 데이터 샘플을 도시한 이미지이다.
도 18은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터에서, 검사 모니터링 UI 예시이다.
Figure 1 is a front view showing the inside of a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram showing a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a plan view showing the arrangement of the first DVS in a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a side view for explaining defect determination criteria of a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a plan view illustrating another example of a defect determination standard for a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a block diagram of the CNN hardware accelerator of the deep learning judgment unit in the spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a block diagram of the Convolution Layer module of the deep learning judgment unit in the spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a block diagram of the Max Pooling Layer module of the deep learning judgment unit in the spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a block diagram of the Fully Connected Layer module of the deep learning judgment unit in the spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a block diagram of the input matrix and filter and pooling structure for each layer of the deep learning judgment unit in the spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a block diagram showing an example of a deep learning judgment unit in a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a block diagram of the Faster R-CNN-based detection implementation of the deep learning judgment unit in a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a diagram for explaining the case of ground-truth and anchor box (Left dispensing detection) of the deep learning judgment unit in a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is a diagram illustrating fine adjustment of a support box as a reference box in the deep learning judgment unit of a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 15 is a diagram for explaining the 1x1xN convolution technique of the deep learning judgment unit in a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 16 is a C-language based Quasi-Simulator software network structure of the deep learning judgment unit in a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 17 is an image showing a learning data sample of the deep learning judgment unit in a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.
Figure 18 is an example of an inspection monitoring UI in a spin coater capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention.

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

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

도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터이 마련되는 스핀 코터의 내부를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 반도체 포토레지스트 분사장비의 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터을 도시한 구성도이다.Figure 1 is a front view showing the inside of a spin coater equipped with a spin coater capable of inspecting the quality of photoresist coating according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a coating of a semiconductor photoresist spraying equipment according to an embodiment of the present invention. This is a configuration diagram showing a spin coater capable of quality inspection.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터(10)는 스핀척(220), 공급노즐(210), 주제어부(240), 결함중단부(250) 및 포토레지스트 코팅 품질 검사 시스템(100)을 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the spin coater 10 capable of inspecting photoresist coating quality according to an embodiment of the present invention includes a spin chuck 220, a supply nozzle 210, a main control unit 240, and a defect stopper. It may include a unit 250 and a photoresist coating quality inspection system 100.

스핀척(220)은 포토레지스트가 코팅되기 위한 웨이퍼를 고정시켜서 회전시키도록 한다. The spin chuck 220 fixes and rotates the wafer to be coated with photoresist.

공급노즐(210)은 스핀척(220)의 상부에 설치되고, 외부로부터 공급되는 포토레지스트를 스핀척(220) 상의 웨이퍼 상면에 공급하도록 한다.The supply nozzle 210 is installed on the top of the spin chuck 220 and supplies photoresist supplied from the outside to the upper surface of the wafer on the spin chuck 220.

주제어부(240)는 스핀척(220) 및 공급노즐(210)의 동작을 제어하도록 한다.The main control unit 240 controls the operations of the spin chuck 220 and the supply nozzle 210.

결함중단부(250)는 외부로부터 포토레지스트 불량으로 인한 동작 제어신호가 수신시, 스핀척(220) 및 공급노즐(210)의 동작을 정지시키도록 한다.The defect stopping unit 250 stops the operation of the spin chuck 220 and the supply nozzle 210 when an operation control signal due to a photoresist defect is received from the outside.

포토레지스트 코팅 품질 검사 시스템(100)은 제 1 DVS(Dynamic Vision Sensor; 110), 제 2 DVS(Dynamic Vision Sensor; 120), 딥러닝판단부(130) 및 보조제어부(140)를 포함할 수 있고, 나아가서 경보발생부(150)를 더 포함할 수 있다. The photoresist coating quality inspection system 100 may include a first Dynamic Vision Sensor (DVS) 110, a second Dynamic Vision Sensor (DVS) 120, a deep learning judgment unit 130, and an auxiliary control unit 140. , and may further include an alarm generating unit 150.

제 1 DVS(110)는 스핀 코터(10)의 공급노즐(210)로부터 공급되는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 스핀 코터(10)에 설치된다. 제 1 DVS(110)는 후술하게 될 제 2 DVS(120)와 마찬가지로, 일반 이미지 센서보다 20배 정도 빠르며, 비교적 원거리에서도 움직임을 정확하게 인식하도록 함으로써, 움직이는 물체의 파악에 유용하다. The first DVS 110 is installed in the spin coater 10 to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle 210 of the spin coater 10. Like the second DVS 120, which will be described later, the first DVS 110 is about 20 times faster than a general image sensor and is useful for identifying moving objects by accurately recognizing movement even at a relatively long distance.

제 1 DVS(110)는 공급노즐(210)로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트가 균일한 두께를 가지고서 수직되게 제대로 공급되는지를 정확하게 검출하기 위하여, 여러 방향에서 이미지를 획득할 필요가 있는데, 이를 위해 가장 적은 개수로서 정확한 결함 검출을 위하여, 도 3에서와 같이, 한 쌍으로 이루어져서 공급노즐(210)을 중심으로 90도의 각도로 배치될 수 있다. The first DVS 110 needs to acquire images from various directions in order to accurately detect whether the photoresist supplied downward from the supply nozzle 210 has a uniform thickness and is properly supplied vertically. In order to accurately detect defects in small numbers, as shown in FIG. 3, they can be formed in pairs and arranged at an angle of 90 degrees around the supply nozzle 210.

제 1 DVS(110) 각각은 공급노즐(210)로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트를 향하도록 스핀 코터(10)의 케이싱(230) 내에 설치될 수 있다. Each of the first DVSs 110 may be installed in the casing 230 of the spin coater 10 to face the photoresist supplied downward from the supply nozzle 210.

제 2 DVS(Dynamic Vision Sensor; 120)는 공급노즐(210)로부터 스핀척(220) 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 스핀 코터(10)에 설치된다. 제 2 DVS(120)는 예컨대 공급노즐(210)이 고정된 노즐아암(211)에 하방을 향하도록 설치될 수 있다.A second Dynamic Vision Sensor (DVS) 120 is installed on the spin coater 10 to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle 210 to the upper surface of the wafer on the spin chuck 220 and spread by centrifugal force. For example, the second DVS 120 may be installed to face downward on the nozzle arm 211 to which the supply nozzle 210 is fixed.

딥러닝판단부(130)는 제 1 및 제 2 DVS(110,120)로부터 획득되는 이미지로부터 딥러닝 알고리즘에 의해 포토레지스트의 결함 여부를 판별하도록 한다. 딥러닝판단부(130)는 후술하게 될 보조제어부(140), 경보발생부(150), 불량률수신부(160) 등과 함께 스핀 코터(10)의 케이싱(230) 내에 마련되는 콘트롤박스(231)에 수용될 수 있다. The deep learning determination unit 130 determines whether the photoresist is defective using a deep learning algorithm from images acquired from the first and second DVSs 110 and 120. The deep learning judgment unit 130 is located in the control box 231 provided in the casing 230 of the spin coater 10 along with the auxiliary control unit 140, alarm generation unit 150, and defect rate receiver 160, which will be described later. It can be accepted.

딥러닝판단부(130)는 일례로, 도 4에서와 같이, 공급노즐(210)의 하단으로부터 수직 하방으로 연장되는 가상의 수직선(H)에 대하여, 공급노즐(210)의 하단으로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트(P)의 이격량, 예컨대 최대 이격 거리(d)에 따라 포토레지스트의 결함을 판별하도록 할 수 있다. 이러한 이격량은 이미지 프로세싱을 통해 포토레지스트(P)의 정해진 두께를 기준으로 산출하도록 구성될 수 있다. 또한 딥러닝판단부(130)는 다른 예로서, 도 5에서와 같이, 포토레지스트가 도포되는 웨이퍼(W) 상에서 중심부(A1)와 차별되는 색상이나 형태를 가지는 영역(A2) 비율에 따라 포토레지스트의 결함을 판별하도록 할 수 있는데, 이 역시 이미지 프로세스에 의해 픽셀별 색상이나 형태의 차이를 면적 산출 알고리즘을 이용하여, 중심부(A1)를 기준으로 이와는 차별되는 색상이나 형태를 가지는 영역(A2)의 면적 비율을 산출하여 포토레지스트의 결함 판별에 사용하도록 구성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 4, the deep learning determination unit 130 supplies downward from the bottom of the supply nozzle 210 with respect to a virtual vertical line (H) extending vertically downward from the bottom of the supply nozzle 210. Defects in the photoresist can be determined according to the amount of separation of the photoresist (P), for example, the maximum separation distance (d). This spacing amount can be calculated based on a predetermined thickness of the photoresist (P) through image processing. In addition, as another example, the deep learning determination unit 130 determines the photoresist according to the ratio of the area (A2) having a color or shape that is different from the center (A1) on the wafer (W) on which the photoresist is applied, as shown in FIG. Defects can be identified by using an area calculation algorithm to calculate the difference in color or shape for each pixel through an image process, and then use the center (A1) as a reference to determine the area (A2) with a different color or shape. It can be configured to calculate the area ratio and use it to determine defects in photoresist.

딥러닝판단부(130)는 딥러닝 알고리즘의 구현을 위해, 일례로, 도 6에서와 같은 CNN 하드웨어 가속기를 가지는데, 이러한 CNN 하드웨어 가속기는 Verilog 기반 PL(Programmable Logic) 하드웨어로 구현될 수 있고, 데이터 전송은 AMBA AXI4 버스를 이용할 수 있으며, 임베디드 환경에서 CNN의 실시간 처리를 위하여 Convolution 연산 및 기타 연산들을 병렬로 처리하여 CNN의 속도를 향상시키는 하드웨어 구조로서 구현될 수 있고, 도 7 내지 도 10에서와 같이, Convolution 모듈, Max Pooling 모듈, Fully Connected 모듈로 구성될 수 있다. 이들의 동작 과정은 Bus Interface를 통해서 CNN 연산에 필요한 weight와 bias, 입력 영상을 Block Memory(weight memory, bias memory, Input image)에 저장하고, Convolution1 모듈부터 순차적으로 동작을 구현하는데, Max Pooling은 모든 feature map에 대해 동시에 수행되고, 각 모듈의 연산 결과는 Block Memory에 저장된다. 여기서 하드웨어 구조는 Convolution Layer의 수행 시간을 최대한 줄이기 위해서 곱셈기를 사용할 수 있고, Convolution 연산이 1 clk에 수행되게 하며, 더블 버퍼를 이용하여 연속적으로 계산이 이루어지도록 구현 처리될 수 있다.The deep learning decision unit 130 has, for example, a CNN hardware accelerator as shown in FIG. 6 to implement a deep learning algorithm. This CNN hardware accelerator can be implemented with Verilog-based PL (Programmable Logic) hardware, Data transmission can use the AMBA AXI4 bus, and can be implemented as a hardware structure that improves the speed of CNN by processing convolution operations and other operations in parallel for real-time processing of CNN in an embedded environment. In Figures 7 to 10 As shown, it can be composed of a Convolution module, Max Pooling module, and Fully Connected module. Their operation process stores the weights, biases, and input images required for CNN calculation in Block Memory (weight memory, bias memory, and input image) through the Bus Interface, and operates sequentially starting from the Convolution1 module. Max Pooling is used for all It is performed simultaneously on the feature map, and the calculation results of each module are stored in Block Memory. Here, the hardware structure can be implemented so that a multiplier can be used to minimize the execution time of the convolution layer, the convolution operation can be performed in 1 clk, and calculations can be performed continuously using a double buffer.

또한 딥러닝판단부(130)는 구체적으로 도 11에서와 같은 구성들을 포함할 수 있는데, 신경망 시스템 개발을 위한 FPGA 보드로서 제작될 수 있고, AXI4 simulation 환경 및 logic 설계, Channel write input arbiter, address/data fifo 설계, Channel write input arbiter, address/data fifo 설계, Boundary write split 설계, AXI I/F write wrapper 설계, AXI Master wrapper I/F, Slave I/F 설계, FPGA top module 설계, 병렬 프로세서를 위한 시뮬레이션 환경 구축 및 모델링, 병렬 프로세서에서 객체인식 알고리즘 매핑 등이 구현되고, 학습된 가중치를 메모리에 저장하도록 함과 아울러, 카메라 인터페이스 설계도 함께 구현된다. In addition, the deep learning decision unit 130 may specifically include the configurations shown in FIG. 11, and can be manufactured as an FPGA board for neural network system development, AXI4 simulation environment and logic design, Channel write input arbiter, address/ Data fifo design, Channel write input arbiter, address/data fifo design, Boundary write split design, AXI I/F write wrapper design, AXI Master wrapper I/F, Slave I/F design, FPGA top module design, parallel processor Simulation environment construction and modeling, object recognition algorithm mapping on a parallel processor, etc. are implemented, learned weights are stored in memory, and camera interface design is also implemented.

딥러닝판단부(130)에서, 기반 객체검출 알고리즘의 구현은, 도 12에서와 같이, Faster R-CNN을 이용하여 포토레지스트의 공급노즐(210)에서 포토레지스트에 대한 좌,우측 분배 및 드롭, 잔존 등의 결함영역을 검출하는 알고리즘이 구현되고, 제안영역(Region Proposal)은 추출방법을 CNN에 포함하여 입력부터 출력까지 전과정을 하나의 네트워크로 운용할 수 있도록 하여, 처리시간의 단축과 학습의 일관성을 갖도록 구현된다. Fast R-CNN 구성에는 기존 이미지 센서가 측정하기 어려운 1,000rpm 이상의 고속으로 움직이는 피사체에 대해서도 정확한 이미지 획득이 가능하도록 구성될 수 있다. In the deep learning decision unit 130, the implementation of the base object detection algorithm uses Faster R-CNN to distribute and drop the photoresist to the left and right at the photoresist supply nozzle 210, as shown in FIG. 12, An algorithm for detecting defective areas such as residuals is implemented, and the region proposal includes an extraction method in CNN, allowing the entire process from input to output to be operated as a single network, shortening processing time and improving learning efficiency. It is implemented to be consistent. The Fast R-CNN configuration can be configured to enable accurate image acquisition even for subjects moving at a speed of 1,000 rpm or more, which is difficult for existing image sensors to measure.

도 13를 참조하면, 딥러닝판단부(130)에 의해, 입력영상으로부터 CNN과 다운샘플링(max pooling)으로 특징맵을 추출하고, 검출하려는 객체가 있는 전경(object) 영역과 없는 배경(not object) 영역을 구분하고, 특징맵을 CNN(Conv.3)을 통과시키고, 다시 Conv.1을 통과시킨 후, 이를 완전연결층(FC: fully connected layer)에 연결하여 배경 영역과 전경 영역을 분류한다. 전경 영역의 위치와 전경 영역에 외접하는 사각형(bounding-box)을 구하는 과정으로서, 위치는 전경 영역을 둘러싸는 사각형의 중심좌표(x,y)이고, 사각형의 크기는 가로폭(w)과 세로높이(h)로 x,y,w,h로 표시되며, 결과는 전경 배경과 x, y, w, h의 6개 값이 되며, 이를 이용하여 제안영역을 표현할 수 있다. 전경 배경은 각각 0과 1 사이의 실수값을 가진다. 이 값은 지주(anchor)박스와 기준(ground-truth)박스를 이용하여 구하며, 지주박스는 검출영역을 탐색하는 윈도우이다. 전경 및 배경을 구별하기 위한 값은 아래 수학식 1을 이용한다.Referring to FIG. 13, the deep learning decision unit 130 extracts a feature map from the input image using CNN and downsampling (max pooling), and selects a foreground (object) area where the object to be detected is located and a background (not object). ) Divide the area, pass the feature map through CNN (Conv.3), pass it again through Conv.1, and connect it to a fully connected layer (FC) to classify the background area and foreground area. . This is the process of calculating the position of the foreground area and a rectangle (bounding-box) circumscribed to the foreground area. The location is the center coordinate (x, y) of the rectangle surrounding the foreground area, and the size of the rectangle is the width (w) and length. Height (h) is expressed as x, y, w, h, and the result is six values of foreground, background, x, y, w, and h, which can be used to express the proposed area. The foreground and background each have real values between 0 and 1. This value is obtained using an anchor box and a ground-truth box, and the anchor box is a window for searching the detection area. The value for distinguishing between foreground and background is Equation 1 below.

여기서, A는 지주박스 면적이고 B는 기준박스 면적이며, S는 두 박스가 겹치는 면적으로서, 전경과 배경에 대한 영역 값을 설정할 수 있다. Here, A is the area of the support box, B is the area of the reference box, and S is the area where the two boxes overlap, allowing you to set area values for the foreground and background.

도 14를 참조하면, 검출과정은 ROI(region of interesting) pooling층, 두 개의 완전연결(fully connected layer)층, 좌우 분배(Left & Right dispensing), 드롭(drop), 잔류물(residues) 영역의 검출 과정으로 구성될 수 있다. ROI pooling층의 출력은 두 개의 완전 연결층(FC)을 거쳐, 좌우 분배(Left & Right dispensing), 드롭(drop), 잔류물(residues) 영역과 배경으로 구분된다. 객체 영역을 둘러싸는 사각형의 위치를 미세조정(fine-tune)하는 과정은 검출된 영역을 확정하기 위한 것으로 검출된 객체에 외접하는 사각형을 구하는 과정이기도 하다.Referring to FIG. 14, the detection process consists of a ROI (region of interesting) pooling layer, two fully connected layers, left & right dispensing, drop, and residues regions. It may consist of a detection process. The output of the ROI pooling layer passes through two fully connected layers (FC) and is divided into Left & Right dispensing, drop, residues areas, and background. The process of fine-tuning the position of the rectangle surrounding the object area is to confirm the detected area and is also the process of finding a rectangle circumscribed to the detected object.

도 15 및 도 16을 참조하면, 기준박스와 지주박스 검출의 경우, RTL을 위한 동작검증용 시뮬레이터(Simulator)를 개발할 수 있는데, 이는 하드웨어와 정확한 동작을 확인하기 위한 검증용으로서 필요하다. 이를 위한 C-언어 기반의 시뮬레이터로 구현할 수 있고, 객체인식 성능을 최대한 유지하면서 연산량(FLOPs)을 개선하기 위해 1 x 1 x N channel reduction layer의 삽입이나, Weight pruning 기법, Weight quantization 기법 등 네트워크 압축 기법으로 구현 처리할 수 있다. 또한, 기존 네트워크 계층(layer)을 줄이고, 대신 인식 성능 저하를 최소화하기 위한 route(skip connection), reorg와 같은 신규 네트워크 기법을 도입하여 연산량을 개선시킬 수 있다. 검증을 위한 프로파일링 기능 구현 과정, 각 레이어의 입력/출력 정보를 로그 파일 생성 과정, 그리고 각 레이어의 가중치 및 파라미터 정보를 로그 파일로 생성하는 과정들이 수행될 수 있다. Referring to Figures 15 and 16, in the case of detection of the reference box and support box, a simulator for operation verification for RTL can be developed, which is necessary for verification to confirm hardware and accurate operation. This can be implemented with a C-language-based simulator, and network compression such as the insertion of a 1 It can be implemented using techniques. In addition, the amount of computation can be improved by reducing the existing network layer and introducing new network techniques such as route (skip connection) and reorg to minimize recognition performance degradation. The process of implementing the profiling function for verification, the process of creating a log file for the input/output information of each layer, and the process of generating the weight and parameter information of each layer as a log file can be performed.

도 17을 참조하면, 학습하고자 하는 데이터는 반도체 산업의 특성상 보안 문제로 인해 데이터 수집에 대한 접근에 많은 어려움이 있어, 결함데이터 이미지를 학습하기에는 매우 불충분한 상황이다. 따라서, 충분한 학습용 데이터를 확보하기 위하여 관련 유지보수 업체를 활용하여 산업체 현장에서 사용하는 포토레지스트 코팅용 공급노즐 및 포토레지스를 확보한 후, 다른 장소에서 유사 환경실험을 통하여 확보할 수 있다. 또한 원본 이미지에 대해 변환(평행 이동, 각도 조절 등)처리를 이용해서 확보할 수도 있다. 학습은 네가지 단계를 거쳐 이루어질 수 있는데, 첫 번째 단계는, 학습데이터를 이용하여 RPN을 학습하고, 두 번째 단계는 학습된 RPN으로부터 얻은 제안영역을 이용하여 검출기를 학습하고, 세 번째 단계는 콘볼루션(CNN) 및 Max pooloing 단계의 가중치를 고정한 후 RPN을 미세조정할 수 있다. 네번째 단계는 세 번째 단계로부터 구한 제안영역을 이용하여 검출기를 미세조정 하는 과정이다. 여기서 세 번째 및 네 번째 단계에서는 콘볼루션 및 Max pooling 과정의 가중치를 서로 공유하게 된다. 또한 외부에 별도로 존재하는 RPN을 네트워 크 내부로 통합함으로써, 콘볼루션 및 Max pooling 부분을 공유하게 되어 객체검출 시간을 크게 단축할 수 있다. Referring to FIG. 17, the data to be learned has many difficulties in accessing data collection due to security issues due to the nature of the semiconductor industry, making it very insufficient for learning defect data images. Therefore, in order to secure sufficient data for learning, it is possible to use related maintenance companies to secure supply nozzles and photoresists for photoresist coating used in industrial sites, and then secure them through similar environmental experiments at other locations. It can also be secured by using transformation (parallel movement, angle adjustment, etc.) processing on the original image. Learning can be done through four steps: the first step is learning the RPN using training data, the second step is learning the detector using the proposal region obtained from the learned RPN, and the third step is convolution. After fixing the weights of the (CNN) and Max pooling steps, the RPN can be fine-tuned. The fourth step is the process of fine-tuning the detector using the proposed area obtained from the third step. Here, in the third and fourth steps, the weights of the convolution and Max pooling processes are shared. Additionally, by integrating RPNs that exist separately outside into the network, the object detection time can be greatly shortened by sharing the convolution and Max pooling parts.

보조제어부(140)는 딥러닝판단부(130)의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시, 결함중단부(250)에 포토레지스트 코팅 동작의 중단을 위한 동작 제어신호를 출력하도록 한다. 이때, 결함중단부(250)는 보조제어부(140)의 제어신호를 수신받아 스핀 코터(10)의 동작을 정지시키도록 한다. 또한, 보조제어부(140)는 딥러닝판단부(130)의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시, 경보 발생을 위한 제어신호를 출력하도록 한다. When a defect occurs in the photoresist according to the determination result of the deep learning determination unit 130, the auxiliary control unit 140 outputs an operation control signal for stopping the photoresist coating operation to the defect stopping unit 250. At this time, the defect stopping unit 250 receives a control signal from the auxiliary control unit 140 and stops the operation of the spin coater 10. In addition, the auxiliary control unit 140 outputs a control signal for generating an alarm when a photoresist defect occurs according to the determination result of the deep learning determination unit 130.

경보발생부(150)는 보조제어부(140)의 제어신호에 따라 경보를 발생시키도록 하는데, 케이싱(230)의 외측에 마련되는 디스플레이부(170)를 통해서 경보 메시지를 디스플레이하도록 하거나, 경보음을 출력하도록 스피커로 이루어지거나, 발광이나 점멸 등에 의해 경보를 제공하도록 발광유닛으로 이루어질 수 있다.The alarm generator 150 generates an alarm according to a control signal from the auxiliary control unit 140, and displays an alarm message or sounds an alarm through the display unit 170 provided on the outside of the casing 230. It may be composed of a speaker to output, or it may be composed of a light emitting unit to provide an alarm by emitting light or flashing.

본 발명의 일 실시례에 따른 포토레지스트 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터(100)에는, 데이터나 명령의 입력을 위한 입력부(180), 동작에 필요한 전원을 분배하는 전원공급부(미도시), 각종 데이터나 프로그램 등의 저장을 위한 메모리부(미도시) 등이 마련될 수도 있고, 웨이퍼에 대한 포토레지스트의 도포후, 후속 공정에서 웨이퍼의 다이(chip)별로 검사된 프로브(probe) 테스트의 데이터를 통해서 웨이퍼의 다이별 불량률을 산출하는 웨이퍼수율관리시스템(300)으로부터 불량률을 유선이나 무선 통신을 이용하여 데이터로서 수신받도록 하는 불량률수신부(160)가 마련될 수 있다. The spin coater 100 capable of inspecting the quality of photoresist coating according to an embodiment of the present invention includes an input unit 180 for inputting data or commands, a power supply unit (not shown) that distributes power required for operation, and various data. A memory unit (not shown) for storing programs, etc. may be provided, and after application of photoresist to the wafer, data from a probe test inspected for each die (chip) of the wafer in the subsequent process may be provided. A defect rate receiver 160 may be provided to receive the defect rate as data from the wafer yield management system 300, which calculates the defect rate for each wafer die, using wired or wireless communication.

이때, 딥러닝판단부(130)는 딥러닝 알고리즘에 의해 학습된 가중치를 불량률에 비례하도록 수정하여, 포토레지스트의 결함 판별시 사용하도록 할 수 있다. 여기서 비례 상수로는 0.1~10을 비롯하여, 불량률의 최소화를 위해 실험적으로 구해질 수 있다. 여기서, 웨이퍼수율관리시스템(300)은 웨이퍼의 다이별로 검사된 프로브(probe) 테스트 데이터를 입력받아, 입력된 프로브 테스트 데이터를 이용하여, 정해진 수율 산출 방식에 따라 웨이퍼 각각에 대한 수율을 산출하게 되고, 웨이퍼 각각에 대한 식별정보와 함께 해당하는 수율을 불량률수신부(160)에 제공하도록 한다. At this time, the deep learning determination unit 130 may modify the weight learned by the deep learning algorithm to be proportional to the defect rate and use it when determining defects in the photoresist. Here, the proportionality constants range from 0.1 to 10 and can be obtained experimentally to minimize the defect rate. Here, the wafer yield management system 300 receives probe test data inspected for each wafer die, and uses the input probe test data to calculate the yield for each wafer according to a designated yield calculation method. , the corresponding yield along with identification information for each wafer is provided to the defect rate receiver 160.

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

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

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

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

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

110 : 제 1 DVS 120 : 제 2 DVS
130 : 딥러닝판단부 140 : 보조제어부
150 : 경보발생부 160 : 불량률수신부
170 : 디스플레이부 180 : 입력부
210 : 공급노즐 211 : 노즐아암
212 : 노즐개폐부 213 : 노즐이송부
220 : 스핀척 230 : 케이싱
231 : 콘트롤박스 240 : 주제어부
250 : 결함중단부 300 : 웨이퍼수율관리시스템
110: 1st DVS 120: 2nd DVS
130: deep learning judgment unit 140: auxiliary control unit
150: Alarm generating unit 160: Defect rate receiving unit
170: display unit 180: input unit
210: Supply nozzle 211: Nozzle arm
212: nozzle opening/closing unit 213: nozzle transfer unit
220: spin chuck 230: casing
231: control box 240: main fisherman
250: Defect termination unit 300: Wafer yield management system

Claims (3)

웨이퍼를 고정시켜서 회전시키는 스핀척;
상기 스핀척의 상측에 설치되고, 포토레지스트를 상기 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급하는 공급노즐;
상기 스핀척 및 상기 공급노즐의 동작을 제어하는 주제어부;
외부로부터 포토레지스트 불량으로 인한 동작 제어신호가 수신시, 상기 스핀척 및 상기 공급노즐의 동작을 정지시키도록 하는 결함중단부;
상기 공급노즐로부터 공급되는 포토레지스트 또는 상기 웨이퍼의 상면에 공급되는 포토레지스트의 품질을 검사하고, 상기 포토레지스트의 품질이 불량시 상기 결함중단부에 상기 동작 제어신호를 제공하는 포토레지스트 코팅 품질 검사 시스템;
웨이퍼에 대한 상기 포토레지스트의 도포후, 후속 공정에서 상기 웨이퍼의 다이별로 검사된 프로브 테스트의 데이터를 통해서 상기 웨이퍼의 다이별 불량률을 산출하는 웨이퍼수율관리시스템으로부터 상기 불량률을 수신받도록 하는 불량률 수신부;
를 포함하고,
상기 포토레지스트 코팅 품질 검사 시스템은,
스핀 코터의 공급노즐로부터 공급되는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 제 1 DVS(Dynamic Vision Sensor);
상기 공급노즐로부터 스핀척 상의 웨이퍼 상면에 공급되어 원심력에 의해 퍼져나가는 포토레지스트의 이미지를 획득하도록 상기 스핀 코터에 설치되는 제 2 DVS(Dynamic Vision Sensor);
상기 제 1 및 제 2 DVS로부터 획득되는 이미지로부터 딥러닝 알고리즘에 의해 포토레지스트의 결함 여부를 판별하도록 하는 딥러닝판단부; 및
상기 딥러닝판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시, 상기 동작 제어신호를 출력하도록 하는 보조제어부;
를 포함하고,
상기 딥러닝판단부는,
상기 딥러닝 알고리즘에 의해 학습된 가중치를 상기 불량률에 비례하도록 수정하여, 상기 포토레지스트의 결함 판별시 사용하도록 하고,
상기 제 1 DVS는,
한 쌍으로 이루어져서 상기 공급노즐을 중심으로 90도의 각도로 배치되고,
상기 제 2 DVS는, 상기 공급노즐이 고정된 노즐아암에 하방을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는,
반도체 포토레지스트 분사장비의 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터.
A spin chuck that fixes and rotates the wafer;
a supply nozzle installed on the upper side of the spin chuck and supplying photoresist to the upper surface of the wafer on the spin chuck;
a main control unit that controls the operation of the spin chuck and the supply nozzle;
a defect stopping unit that stops the operation of the spin chuck and the supply nozzle when an operation control signal due to a defective photoresist is received from the outside;
A photoresist coating quality inspection system that inspects the quality of the photoresist supplied from the supply nozzle or the photoresist supplied to the upper surface of the wafer, and provides the operation control signal to the defect stopper when the quality of the photoresist is poor. ;
A defect rate receiver configured to receive the defect rate from a wafer yield management system that calculates the defect rate for each die of the wafer through data from a probe test inspected for each die of the wafer in a subsequent process after the photoresist is applied to the wafer;
Including,
The photoresist coating quality inspection system is,
A first DVS (Dynamic Vision Sensor) installed in the spin coater to acquire an image of the photoresist supplied from the spin coater's supply nozzle;
A second DVS (Dynamic Vision Sensor) installed in the spin coater to obtain an image of the photoresist supplied from the supply nozzle to the upper surface of the wafer on the spin chuck and spreading by centrifugal force;
a deep learning determination unit that determines whether the photoresist is defective using a deep learning algorithm from the images acquired from the first and second DVS; and
An auxiliary control unit configured to output the operation control signal when a defect occurs in the photoresist according to the determination result of the deep learning determination unit;
Including,
The deep learning judgment unit,
The weight learned by the deep learning algorithm is modified to be proportional to the defect rate and used when determining defects in the photoresist,
The first DVS is,
It consists of a pair and is arranged at an angle of 90 degrees around the supply nozzle,
The second DVS is characterized in that the supply nozzle is installed on the fixed nozzle arm so that it faces downward.
A spin coater capable of inspecting the coating quality of semiconductor photoresist spraying equipment.
청구항 1에 있어서,
상기 보조제어부가 상기 딥러닝판단부의 판별 결과에 따라 포토레지스트의 결함 발생시, 출력하는 경보 제어신호에 따라 경보를 발생시키는 경보발생부를 더 포함하는, 반도체 포토레지스트 분사장비의 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터.
In claim 1,
A spin coater capable of inspecting the coating quality of a semiconductor photoresist spraying equipment, wherein the auxiliary control unit further includes an alarm generation unit that generates an alarm according to an alarm control signal output when a defect in the photoresist occurs according to the determination result of the deep learning determination unit.
청구항 1에 있어서,
상기 딥러닝판단부는,
상기 공급노즐의 하단으로부터 수직 하방으로 연장되는 가상의 수직선에 대하여, 상기 공급노즐의 하단으로부터 하방으로 공급되는 포토레지스트의 이격량에 따라 상기 포토레지스트의 결함을 판별하도록 하거나, 상기 포토레지스트가 도포되는 상기 웨이퍼 상에서 중심부와 차별되는 색상이나 형태를 가지는 영역 비율에 따라 상기 포토레지스트의 결함을 판별하도록 하는, 반도체 포토레지스트 분사장비의 코팅 품질 검사가 가능한 스핀 코터.
In claim 1,
The deep learning judgment unit,
With respect to an imaginary vertical line extending vertically downward from the bottom of the supply nozzle, defects in the photoresist are determined according to the spacing amount of the photoresist supplied downward from the bottom of the supply nozzle, or the photoresist is applied. A spin coater capable of inspecting the coating quality of semiconductor photoresist spraying equipment, which determines defects in the photoresist according to the ratio of areas on the wafer that have a color or shape that is different from the center.
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