JP2014115245A - 基板の欠陥検査方法、基板の欠陥検査装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハの欠陥検査を低コストで且つ高いスループットで適正に行なう。
【解決手段】ウェハの欠陥を検査する方法であって、検査対象となるウェハＷを撮像し、撮像されたウェハＷの画像に基づいて、基板画像の画素値が所定の閾値を越えている欠陥領域Ｅの画像特徴量を算出する。この算出された画像特徴量と、予め求められた、欠陥サイズと画像特徴量との相関データに基づいて、欠陥領域Ｅにおける欠陥の高さ方向の大きさが特定される。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板を撮像した基板画像を用いて基板の欠陥検査を行なう方法、基板の欠陥検査を行なう装置、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィー工程では、ウェハ上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などの一連の処理が順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。これらの一連の処理は、ウェハを処理する各種処理部やウェハを搬送する搬送機構などを搭載した基板処理システムである塗布現像処理システムで行われている。

このような塗布現像処理システムで処理されたウェハに発生する欠陥の一つに、露光処理時のデフォーカスに起因するデフォーカス欠陥がある。デフォーカス欠陥は、露光装置のステージがパーティクルにより汚染されることが主な原因である。このステージの汚染は、露光装置に搬入されるウェハの特に裏面に付着したパーティクルにより引き起こされる。そのため、露光装置に搬入される前のウェハには、裏面が清浄であることが求められる。通常は、露光装置に搬入されるウェハの裏面を清浄に保つために、露光装置に搬入される前のウェハ裏面の洗浄や、洗浄後のウェハ裏面の検査が行なわれる。

ところで近年、ウェハ上に形成される回路パターンの微細化がますます進行し、露光処理時のデフォーカスマージンがより厳しくなっている。また、デフォーカスによる欠陥の程度は、露光装置のステージと露光対象となるウェハと間に介在するパーティクルの高さや、欠陥としての傷などの高さに比例する。したがって、ウェハの露光装置への搬入の可否の判断にあたっては、ウェハ裏面に付着したパーティクルや傷といった欠陥の高さ方向の大きさを把握する必要がある。

ウェハ上の欠陥の高さを計測する方法としては、例えば特許文献１に示されるように、レーザ光をウェハに照射し、ウェハからの反射光や散乱光を検出することで形状を３次元計測する方法が知られている。

特開２００７−２５６２７１号公報

しかしながら、上述のレーザ光を用いる場合、レーザ光は点光源であるためウェハ全面について欠陥検査を行なうには多大な時間を要する。加えて、レーザ光の発生のためには大掛かりで高価な光学機器を必要とするため、装置の大型化やコストの増加が避けられない。

検査時間の短縮やコスト増加を避けるためには、例えばライン照明とＣＣＤラインセンサを用いてウェハをスキャンして撮像し、当該撮像されたウェハの画像（基板画像）を欠陥検査に用いることも考えられる。しかしながら、ＣＣＤラインセンサで撮像した画像では、ウェハに付着したパーティクルなどの欠陥の高さを正確に把握することができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウェハの欠陥検査を低コストで且つ高いスループットで適正に行なうことを目的としている。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板の欠陥を検査する方法であって、被検査基板を撮像し、前記撮像された基板の画像から、当該基板画像の画素値が所定の閾値を越えている欠陥領域の画像特徴量を算出し、前記算出された画像特徴量と、予め求められた、欠陥サイズと前記画像特徴量との相関データに基づいて、前記欠陥領域における欠陥の高さ方向の大きさを特定することを特徴としている。

本発明によれば、基板画像から画像特徴量を算出し、当該画像特徴量と欠陥サイズとの相関データに基づいて、前記欠陥領域における欠陥の高さ方向の大きさを特定する。そのため、例えばライン照明やＣＣＤラインセンサを用いて撮像した、平面的な基板画像から欠陥の高さ方向の大きさを知ることができる。そのため、欠陥検査にあたり、従来の、例えばレーザ光を用いた３次元計測を行なう必要がない。したがって本発明によれば、ウェハの欠陥検査を低コストで且つ高いスループットで適正に行なうことができる。

前記欠陥サイズと前記画像特徴量との相関データは、所定の大きさの標準粒子が散布された基板を撮像した基板画像における画像特徴量と、前記散布された標準粒子の直径との相関関係を表したものであってもよい。

前記欠陥領域の画像特徴量は、欠陥領域内の画素値の平均値、欠陥領域の長さ、又は欠陥領域の幅のいずれかであってもよい。

別の観点による本発明は、前記基板の欠陥検査方法を基板の欠陥検査装置によって実行させるために、当該基板の欠陥検査装置を制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

また別の観点による本発明は、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

別の観点による本発明は、基板の欠陥を検査する装置であって、被検査基板を撮像する撮像装置と、前記撮像された基板の画像から、当該基板画像の画素値が所定の閾値を越えている欠陥領域の画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、前記画像特徴量と、予め求められた、欠陥サイズと前記画像特徴量との相関データに基づいて、前記欠陥領域における欠陥の高さ方向の大きさを特定する欠陥サイズ算出部と、を有することを特徴としている。

前記欠陥サイズと前記画像特徴量との相関データは、所定の大きさの標準粒子が散布された基板を撮像した基板画像における画像特徴量と、前記散布された標準粒子の大きさとの相関関係を表したものであってもよい。

前記欠陥領域の画像特徴量は、欠陥領域内の画素値の平均値、欠陥領域の長さ、又は欠陥領域の幅のいずれかであってもよい。

本発明によれば、ウェハの欠陥検査を低コストで且つ高いスループットで適正に行なうことができる。

本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。 本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。 欠陥検査ユニットの構成の概略を示す横断面図である。 欠陥検査ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。 基板画像の各ピクセルの画素値を例示した説明図である。 基板画像の各ピクセルの画素値を例示した説明図である。 標準粒子の直径と欠陥領域のピクセルにおける画素値の平均値との相関関係を表す説明図である。 標準粒子の直径と欠陥領域のピクセル長さとの相関関係を表す説明図である。 標準粒子の直径と欠陥領域のピクセル幅との相関関係を表す説明図である。 標準粒子の直径と所定の閾値において特定される欠陥の高さ方向の大きさとの関係を示す説明図である。 標準粒子の直径と所定の閾値において特定される欠陥の高さ方向の大きさとの関係を示す説明図である。 基板画像を例示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる欠陥検査装置を備えた基板処理システム１の内部構成の概略を示す説明図である。図２及び図３は、基板処理システム１の内部構成の概略を示す側面図である。なお、本実施の形態では、基板処理システム１が、例えば基板のフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理システムである場合を例にして説明する。

基板処理システム１は、図１に示すように例えば外部との間でカセットＣが搬入出される搬入出部としてのカセットステーション２と、フォトリソグラフィー処理の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理ユニットを備えた処理部としての処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する露光装置４との間でウェハＷの受け渡しを行う搬送部としてのインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。また、基板処理システム１は、当該基板処理システム１の制御を行う制御装置６を有している。

カセットステーション２は、例えばカセット搬入出部１０とウェハ搬送部１１に分かれている。例えばカセット搬入出部１０は、基板処理システム１のＹ方向負方向（図１の左方向）側の端部に設けられている。カセット搬入出部１０には、カセット載置台１２が設けられている。カセット載置台１２上には、複数、例えば４つの載置板１３が設けられている。載置板１３は、水平方向のＸ方向（図１の上下方向）に一列に並べて設けられている。これらの載置板１３には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置することができる。

ウェハ搬送部１１には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２０上を移動自在なウェハ搬送装置２１が設けられている。ウェハ搬送装置２１は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各載置板１３上のカセットＣと、後述する処理ステーション３の第３のブロックＧ３の受け渡しユニットとの間でウェハＷを搬送できる。

処理ステーション３には、各種ユニットを備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３のカセットステーション２側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション３のインターフェイスステーション５側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。

第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理ユニット、例えばウェハＷを現像処理する現像処理ユニット３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成ユニット３１、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布ユニット３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成ユニット３３が下から順に４段に重ねられている。

第１のブロックＧ１の各ユニット３０〜３３は、処理時にウェハＷを収容するカップＦを水平方向に複数有し、複数のウェハＷを並行して処理することができる。

第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱処理や冷却処理を行う熱処理ユニット４０、ウェハＷを疎水化処理する疎水化処理装置としてのアドヒージョンユニット４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光ユニット４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。なお、熱処理ユニット４０、アドヒージョンユニット４１及び周辺露光ユニット４２の数や配置は、任意に選択できる。

第３のブロックＧ３には、複数の受け渡しユニット５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡しユニット６０、６１、６２と、ウェハＷ裏面の欠陥の有無を検査する欠陥検査装置としての欠陥検査ユニット６３、露光装置４に搬入される前のウェハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄ユニット６４が下から順に設けられている。

図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送装置７０が配置されている。

ウェハ搬送装置７０は、例えばＹ方向、前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定のユニットにウェハＷを搬送できる。ウェハ搬送装置７０は、例えば図３に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定のユニットにウェハＷを搬送できる。

また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。

シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５２と第４のブロックＧ４の受け渡しユニット６２との間でウェハＷを搬送できる。

図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えば前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡しユニットにウェハＷを搬送できる。

インターフェイスステーション５には、ウェハ搬送装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えば前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡しユニット、露光装置４にウェハＷを搬送できる。

次に、欠陥検査ユニット６３の構成について説明する。

欠陥検査ユニット６３は、図４に示すようにケーシング１１０を有している。ケーシング１１０内には、図５に示すようにウェハＷを載置する載置台１１１が設けられている。この載置台１１１は、ウェハＷの裏面を下に向けた状態で当該ウェハＷの外周縁部を保持する保持部１２０と、保持部１２０を支持する支持部材１２１を有している。ケーシング１１０の底面には、ケーシング１１０内の一端側（図５中のＸ方向負方向側）から他端側（図５中のＸ方向正方向側）まで平行に延伸するガイドレール１２２、１２２が設けられている。支持部材１２１は、図示しない駆動機構によりガイドレール１２２、１２２上を移動自在に構成されている。

ケーシング１１０内の一端側（図５のＸ方向負方向側）の側面には、撮像装置１３０が設けられている。撮像装置１３０としては、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられ、本実施の形態においては、例えばその画像のｂｉｔ数が８ｂｉｔ（０〜２５５の２５６階調）のモノクロである場合を例にして説明する。

ガイドレール１２２、１２２の間であって、保持部１２０に保持されるウェハＷよりも下方の領域には、例えば２つの照明装置１３１、１３１が設けられている。照明装置１３１、１３１は、保持部１２０に保持されたウェハの直径より広い領域を照射できるように構成されている。照明装置１３１、１３１には、例えばＬＥＤが用いられる。照明装置１３１、１３１は互いに向かい合って斜め上方を照らし、両照明装置１３１、１３１の光軸が交差する高さと、保持部１２０に保持されたウェハＷの裏面との高さが概ね一致するように配置されている。そのため、照明装置１３１、１３１から照射された光は、ウェハＷの裏面の概ね同じ位置を照らす。

ガイドレール１２２、１２２の間の領域であって、照明装置１３１、１３１の光軸が交差する位置の鉛直下方には、ミラー１３２が設けられている。このミラー１３２は、撮像装置１３０とは逆の方向に、例えば水平位置から２２．５度下方に向けて傾斜して配置されている。また、撮像装置１３０の正面であって、ミラー１３２の４５度斜め上方の位置には、ミラー１３３が設けられている。このミラー１３３は、例えばケーシング１１０の底面の方向に、例えば鉛直位置から２２．５度下方に向けて傾斜して配置されている。したがって、ウェハＷの裏面で反射した照明装置１３１、１３１からの光は、ミラー１３２及びミラー１３３でそれぞれ４５度ずつ方向転換しながら反射して、撮像装置１３０に取り込まれる。即ち、ミラー１３２の鉛直上方の位置は、撮像装置１３０の撮像視野内である。そのため、ガイドレール１２２、１２２に沿って載置台１１１を一方向に移動させ、当該載置台１１１に保持されるウェハＷをミラー１３２の上方を横切らせることで、撮像装置１３０によりウェハＷ裏面の全面を撮像することができる。また、載置台１１１を一方向に移動させて撮像した後に、載置台１１１を反対方向に移動させる際にもウェハＷの裏面を撮像できる。

撮像されたウェハＷの画像（基板画像）は、制御装置６に入力される。なお、照明装置１３１は必ずしも２つ設ける必要はなく、ウェハＷの裏面に適当に光を照射できれば、その配置や設置数は任意に設定が可能である。また、ミラー１３２、１３３についても、例えば照明装置１３１、１３１の光軸が交差する位置の鉛直下方に、４５度傾けたミラーを１つ配置してもよく、その配置や設置数も任意に設定が可能である。

制御装置６は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部１５０を有している。プログラム格納部１５０には、欠陥検査ユニット６３で撮像された基板画像に基づいて行われるウェハＷの裏面検査を制御するプログラムＸ１、Ｘ２が格納されている。これに加えて、プログラム格納部１５０には、上述した各種処理ユニットや搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１の所定の作用、すなわちウェハＷへのレジスト液の塗布、現像、加熱処理、ウェハＷの受け渡し、各ユニットの制御などを実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばハードディスク（ＨＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御装置６にインストールされたものであってもよい。

次に、制御装置６のプログラム格納部１５０に格納されているプログラムＸ１、Ｘ２の機能について説明する。プログラム格納部１５０には、制御装置６を、撮像されたウェハＷの画像から、当該基板画像の画素値が所定の閾値を越えている欠陥領域の画像特徴量を算出する画像特徴量算出部として機能させるプログラムＸ１と、制御装置６を、プログラムＸ１により算出された画像特徴量に基づいて欠陥領域における欠陥の高さ方向の大きさを特定する欠陥サイズ算出部として機能させるプログラムＸ２が格納されている。

プログラムＸ１は、撮像装置１３０で撮像され、制御装置６に入力された基板画像を、先ず、例えば図６に示すように、ピクセルＰ単位で画素値として数値化する機能を有している。図６において、各ピクセルＰの内側に記載されている数値は当該ピクセルＰの画素値を意味している。そして、プログラムＸ１は、画素値の値が所定の閾値を越えているピクセルＰを特定し、当該ピクセルＰが分布する領域を欠陥領域Ｅとして特定する。例えば閾値の値を１００以上とした場合、図６に示された基板画像においては、右上斜線で塗りつぶされた、画素値が１００以上となっている８つのピクセルＰが欠陥領域Ｅとして特定される。

欠陥領域Ｅが特定されると、次にプログラムＸ１は、当該欠陥領域Ｅの画像特徴量を算出する。画像特徴量としては、例えば、欠陥領域Ｅ内のピクセルＰの画素値の平均値、欠陥領域Ｅの長さ、欠陥領域Ｅの幅などがあげられる。各画像特徴量について説明する。

例えば、画像特徴量が、欠陥領域Ｅ内のピクセルＰの画素値の平均値であるとし、欠陥領域Ｅを特定するための閾値が１００以上であるとした場合、図６に示す場合を例にすると、画素値の値が閾値である１００以上となる８つのピクセルＰにおける画素値の平均値が、画像特徴量として「１４３」と求まる。この平均値「１４３」が欠陥領域Ｅの画像特徴量としてプログラムＸ１により算出される。なお、本実施の形態では、特に閾値について特定しない場合は、閾値は「１００以上」であるものとして説明する。

また、画像特徴量を欠陥領域Ｅの長さＬとした場合は、例えば図６に示すように、Ｙ方向に沿ったピクセルＰの長さＬが画像特徴量としてプログラムＸ１により算出される。図６に示す場合では、画素値が閾値である１００以上のピクセルＰが、Ｙ方向に最大で３つ連続して並んでいるので、画像特徴量としての長さＬは「３」として算出される。

画像特徴量を欠陥領域Ｅの幅Ｄとした場合は、例えば図６に示すように、Ｘ方向に沿ったピクセルＰの幅Ｄが画像特徴量としてプログラムＸ１により算出される。図６に示す場合では、画素値が閾値である１００以上のピクセルＰが、Ｘ方向に最大で３つ連続して並んでいるので、画像特徴量としての幅Ｄも「３」として算出される。

なお、上述の画像特徴量は閾値の設定値により変化するものであり、例えば閾値を「８０以上」とした場合は、図７に示すように、画像特徴量としての長さＬは「５」、画像特徴量としての幅Ｄは「４」となる。また、画像特徴量としての画素値の平均値は「１２２」となる。

次にプログラムＸ２について説明する。プログラムＸ２は、プログラムＸ１で算出された欠陥領域Ｅの画像特徴量に基づいて、当該欠陥領域Ｅにおける欠陥の高さ方向の大きさを特定するための相関データを有している。この相関データは、次の手順により求められる。

まず、ウェハＷの表面に、標準粒子を散布し、当該標準粒子が散布されたウェハＷの表面を、例えば撮像装置１３０により撮像する。なお、標準粒子とは、所定の直径を有する球形の粒子であり、本実施の形態では、例えば１μｍ、３μｍ、５μｍ、１０μｍ、２５μｍの標準粒子を散布したウェハＷについてそれぞれ基板画像を撮像する。この際、標準粒子では光が散乱し、標準粒子が付着した領域では基板画像の画素値が大きな値を有することとなり、所定の範囲のピクセルＰが欠陥領域Ｅとして判定されることとなる。

次いで、標準粒子を散布したウェハWの基板画像について、欠陥領域Eを特定し、欠陥領域Eの画像特徴量として、例えば欠陥領域E内のピクセルPの画素値の平均値を求める。そして、各直径の標準粒子を散布したウェハＷについてこの作業をそれぞれ行い、例えば図８に示すように、標準粒子の直径と基板画像の画像特徴量との相関関係を求める。図８では、横軸を欠陥領域Ｅの各ピクセルＰにおける画素値の平均値の二乗、縦軸を標準粒子の直径として両者の相関関係を表している。なお、横軸を画素値の平均値の二乗としているのは、横軸をそのように設定することで標準粒子との間でほぼ線形の相関関係が得られたためであり、標準粒子の直径と画像特徴量との相関関係をどのように表すかは本実施の形態に限定されるものではなく、任意に設定が可能である。

また、同一の撮像条件でウェハＷの裏面を撮像した場合でも、ウェハＷの裏面の処理状態により、例えば撮像された基板画像の輝度（画素値）が明るすぎたり、あるいは暗すぎたりする場合がある。基板画像が明るすぎると、例えば実際には欠陥ではない領域のピクセルＰにおいても画素値が閾値以上の値となったり、逆に基板画像が暗すぎると、実際には欠陥が存在する領域のピクセルＰの画素値が閾値より小さい値になったりする場合がある。かかる場合、ウェハＷの裏面の欠陥領域Ｅを適切に特定できない。そのため、ウェハＷの撮像においては、基板画像の輝度が欠陥判定するのに最適なものとなるように、撮像条件を適切に設定する必要がある。そこで、本実施の形態では、例えば図８に示すように、撮像条件として、撮像装置１３０における撮像速度をそれぞれ７．５［ｍｍ／ｓｅｃ］、１５［ｍｍ／ｓｅｃ］、３０［ｍｍ／ｓｅｃ］、６０［ｍｍ／ｓｅｃ］、１２０［ｍｍ／ｓｅｃ］として基板画像を撮像した場合についても、それぞれの欠陥領域Ｅ内の各ピクセルＰにおける画素値の平均値と標準粒子の直径との相関関係を求めている。なお、撮像速度とは、欠陥検査ユニット６３において、ミラー１３２上をウェハＷをスキャンさせる際の、ウェハＷの移動速度である。

そして、ウェハＷに散布した標準粒子が、ウェハＷの裏面に付着したパーティクルであると見立てると、図８に示す欠陥領域Ｅの画像特徴量とウェハＷに散布された標準粒子の直径との間の相関関係は、欠陥領域Ｅの画像特徴量と、ウェハＷの裏面に付着したパーティクルの縦、横、高さ方向の大きさといったサイズ、即ち欠陥サイズとの相関関係と見立てることができる。そして、さらに標準粒子が球形であることに鑑みれば、欠陥サイズは、欠陥の高さ方向に沿った大きさであると言い換えることができる。そうすると、例えば撮像速度を７．５［ｍｍ／ｓｅｃ］とした場合を例にすると、図８に示す相関関係に基づいて求められる式（１）に示す近似式は、当該欠陥領域Ｅにおける画像特徴量から欠陥の高さ方向の大きさＺを特定するための相関データであるといえる。
Ｚ＝０．００１８２２×（画素値の平均値）^２＋１．２０３１ ・・・（１）
なお、この式（１）は、図８に示す相関関係から求まる近似式の一例であり、本実施の形態の内容に限定されるものではない。なお、他の撮像条件においても式（１）と同様の近似式がそれぞれ求められるが、ここでは説明を省略する。

そして、プログラムＸ２では、プログラムＸ１で算出された画像特徴量である画素値の平均値と、式（１）で表される相関データとに基づいて、欠陥領域Ｅにおける欠陥の高さ方向の大きさＺが特定される。

なお、欠陥領域Ｅの長さＬや幅Ｄである場合についても、画像特徴量が上述の画素値の平均値の二乗である場合と同様にして、例えば図９、図１０に示すような相関関係が求められる。図９は、横軸を画像特徴量としての欠陥領域Ｅの長さＬ、縦軸を標準粒子の直径として、両者の相関関係を表したものである。また、図１０は、横軸を画像特徴量としての欠陥領域Ｅの幅Ｄ、縦軸を標準粒子の直径として、両者の相関関係を表したものである。そして、図９、図１０の相関関係から、上記の式（１）と同様に近似式が求まる。なお、図９、図１０の相関関係から求まる近似式を用いた場合についても、欠陥領域Ｅにおける欠陥の高さ方向の大きさＺを特定する方法は、上記の式（１）を用いた場合と同様であるため、説明を省略する。

本実施の形態に係る基板処理システム１は以上のように構成されており、次に、以上のように構成された基板処理システム１で行われるウェハＷの処理について説明する。

ウェハＷの処理においては、先ず、複数枚のウェハＷを収容したカセットＣがカセットス搬入出部１０の所定の載置板１３に載置される。その後、ウェハ搬送装置２１によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション３の第３のブロックＧ３の例えば受け渡しユニット５３に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理ユニット４０に搬送され、温度調節される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成ユニット３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理ユニット４０に搬送され、加熱処理が行われる。その後第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５３に戻される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって同じ第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５４に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２のアドヒージョンユニット４１に搬送され、疎水化処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってレジスト塗布ユニット３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理ユニット４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５５に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって上部反射防止膜形成ユニット３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理ユニット４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハＷは、周辺露光ユニット４２に搬送され、周辺露光処理される。

その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５６に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡しユニット５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡しユニット６２に搬送される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション７のウェハ搬送装置１００によって裏面洗浄装置６４に搬送され、裏面洗浄される。裏面洗浄されたウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって欠陥検査ユニット６３に搬送され、当該ウェハＷの欠陥検査に最適な撮像条件、例えば７．５［ｍｍ／ｓｅｃ］の撮像速度でウェハＷ裏面の撮像が行われる。

欠陥検査ユニット６３で撮像された基板画像は制御装置６に入力される。制御装置６では、撮像された基板画像がプログラムＸ１により、例えば図６に示すようにピクセルＰ単位で画素値として数値化される。次いで、画素値が閾値を越えているピクセルＰが分布する領域が欠陥領域Ｅとして特定され、当該欠陥領域Ｅの、例えば画素値の平均値「１４３」が画像特徴量として算出される。

その後、制御装置６のプログラムＸ２の例えば式（１）により、画像特徴量から欠陥領域Ｅにおける欠陥の高さ方向の大きさＺが、例えば「３８．４μｍ」と特定される。これにより、平面的な基板画像から、欠陥の高さ方向の大きさＺという立体的な情報が抽出される。

次に、制御装置６では、ウェハＷ裏面の欠陥の状態、即ち、欠陥の高さ方向の大きさＺが、露光装置４に搬入可能なものであるか否かが判定される。なお、制御装置６では、例えばウェハＷの裏面に付着した欠陥の高さ方向の大きさＺ、換言すればパーティクルの大きさのみではなく、パーティクルの数や付着した範囲などに基づいて当該ウェハＷの露光装置４での露光の可否が判定される。そして、ウェハＷの状態が、露光装置４で露光可能と判定されれば、ウェハＷは搬送装置１００により露光装置４に搬送され、露光処理される。なお、プログラムＸ１において欠陥領域Ｅが特定されない場合についても、当然に露光可能と判定される。

また、露光不可と判定されれば、当該ウェハＷの以後の処理を中止し、搬送装置１００により受け渡しユニット６２に搬送され、次いでシャトル搬送装置８０により受け渡しユニット５２に搬送される。その後、以後の処理が中止されたウェハＷはカセットステーション２へ搬送されて、次いで所定のカセット載置板１３のカセットＣに回収される。なお、露光不可と判定された場合は、裏面洗浄装置６４での再度の裏面洗浄及び欠陥検査装置６３での再度の検査を行うようにしてもよい。

露光処理されたウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第４のブロックＧ４の受け渡しユニット６０に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理ユニット４０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像処理ユニット３０に搬送され、現像される。現像終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって熱処理ユニット４０に搬送され、ポストベーク処理される。

その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡しユニット５０に搬送され、その後カセットステーション２のウェハ搬送装置２１によって所定の載置板１３のカセットＣに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

以上の実施の形態によれば、プログラムＸ１により、撮像装置１３０で撮像された基板画像から画像特徴量を算出し、プログラムＸ２により、当該画像特徴量から欠陥領域Ｅにおける欠陥の高さ方向の大きさＺを特定できる。そのため、例えばライン照明やＣＣＤラインセンサを用いて撮像した、平面的な基板画像から欠陥の高さ方向の大きさＺという、立体的な情報を得ることができる。そのため、欠陥検査にあたり、従来の、例えばレーザ光を用いた３次元計測を行なう必要がない。したがって本発明によれば、ウェハＷの欠陥検査を低コストで適正に行なうことができる。

また、ライン照明やＣＣＤラインセンサを用いることで、従来の３次元計測と比較して、ウェハＷの裏面の全面を撮像するための時間を大幅に短縮できる。したがって、ウェハＷの欠陥検査のスループットを大幅に短縮することができる。

以上の実施の形態では、プログラムＸ２における相関データを、撮像条件ごとに設けているので、適切な撮像条件を選択してウェハＷの撮像を行なうことができる。そのため、例えばウェハＷの裏面の処理状態が異なる複数のウェハＷについても、適切に欠陥領域Ｅにおける欠陥の高さ方向の大きさを特定できる。

また、以上の実施の形態では、プログラムＸ１で画像特徴量を算出する際の画素値の閾値を１００としていたが、ウェハＷ裏面の処理状態によっては、例えばウェハＷの撮像条件を変化させても基板画像の輝度が暗くなってしまったり、明るくなってしまったりする場合がある。かかる場合、実際には欠陥が存在しているにもかかわらず、基板画像の画素値が全て閾値の１００を下回ってしまったり、その逆の状態が生じることも考えられる。そのような場合は、例えば閾値の値を変更することで欠陥領域Ｅを適切に特定し、画像特徴量を求めるようにしてもよい。ただし、既述のとおり、プログラムＸ１により算出される画像特徴量は閾値の値により変化するので、プログラムＸ２の式（１）により特定される欠陥の高さ方向の大きさＺも、閾値の値の変化に伴い変化する。そのため、閾値を変化させる場合には、式（１）により特定される欠陥の高さ方向の大きさＺの値を補正する必要がある。以下、欠陥の高さ方向の大きさＺの補正の方法について説明する。

例えば式（１）を算出した際の閾値の値をＢ、閾値Ｂとは異なる閾値をＨとすると、閾値Ｈにより特定された欠陥領域Ｅの画像特徴量と式（１）とにより特定される欠陥の高さ方向の大きさＺＡは、閾値Ｂと式（１）を用いて特定される欠陥の高さ方向の大きさＺとの間で次の式（２）のような関係を有する。
Ｚ＝ＺＡ×Ｋ ・・・（２）
ここで、Ｋは補正係数であり、次にこの補正係数Ｋの算出方法について説明する。

補正係数Ｋの算出に当たっては、先ず所定の閾値Ｂに基づいて上述の式（１）の近似式に相当する相関データを求める。そして、この相関データと、閾値Ｂにおいて算出された画像特徴量に基づく欠陥の高さ方向の大きさＺ、閾値Ｂとは異なる閾値Ｈにおいて算出された画像特徴量に基づく欠陥の高さ方向の大きさＺＡを、例えば図１１に示す表のようにそれぞれ求める。図１１では、例えば欠陥領域Ｅにおける画像特徴量を欠陥領域Ｅの幅Ｄとした場合に、例えば閾値Ｂの値を２０として相関データを求め、直径５μｍ、１０μｍ、２５μｍの標準粒子について、閾値Ｈをそれぞれ１５、２５、３０、３５とした場合に算出される画像特徴量から、相関データを用いて特定した場合の欠陥の高さ方向の大きさＺＡと、閾値Ｂから特定された場合の欠陥の高さ方向の大きさＺをそれぞれ表している。図１１の表からもわかるように、閾値Ｂとは異なる閾値Ｈに基づいて特定された欠陥の高さ方向の大きさであるＺＡの値は、閾値ＢにおけるＺの値とは異なったものとなる。

次に、閾値Ｂにおいて特定されたＺの値を「１」とした場合の、他の閾値Ｈにおいて特定されたＺＡの値を、図１２に示す表のように求める。図１２に示す例では、閾値Ｂの値は「２０」であり、当該閾値２０に対応する欄の値を「１」としている。そして、図１２の表から例えば図１３に示すようなグラフを求める。図１３の横軸は、閾値Ｂの値と閾値Ｈの値との差分である（Ｈ−Ｂ）、縦軸は、値Ｚと値ＺＡとの日である（ＺＡ／Ｚ）である。そして、図１３のグラフに基づいて、補正係数Ｋが、例えば次の式（３）のような近似式として求まる。
Ｋ＝−０．０２５８×（Ｈ−Ｂ）＋１ ・・・（３）
この際、式（３）は、Ｈ＝ＢのときはＫの値が１となるように切片は１としている。

そして、閾値Ｂとは異なる閾値Ｈにより欠陥領域Ｅの特定、画像特徴量の算出、及び欠陥の高さ方向の大きさＺＡの特定を行なった場合は、ＺＡの値を上記の式（２）、（３）により補正することで、Ｚの値を求めることができる。

なお、以上の実施の形態においては、ＣＣＤカメラによる撮像画像がモノクロである場合を例にして説明したが、撮像画像は例えばＲ、Ｇ、Ｂの３原色からなる画像であってもよい。かかる場合、例えばＲ、Ｇ、Ｂのうちから任意の原色を１つ選択し、プログラムＸ１における欠陥領域Ｅの画像特徴量の算出や、プログラムＸ２の相関データの作成を、選択された原色について行なうようにしてもよい。

以上の実施の形態では、標準粒子を散布したウェハＷを撮像した基板画像から、画像特徴量に基づいて欠陥領域Ｅにおける欠陥の高さ方向の大きさを特定するための相関データを求めたが、ウェハＷに散布するのは必ずしも球形の標準粒子である必要はない。例えば、立方体形状を有する粒子のように、縦、横、高さの比率が既知である粒子を散布し、当該粒子を散布したウェハＷの基板画像から、上述の相関データを求めてもよく、基板画像の画素値の分布状況から、ウェハＷ上の粒子の高さ方向の大きさが推定できるものであれば、どのような粒子を用いるかは任意に選定が可能である。

標準粒子以外を用いる場合は、例えばインクジェットやスクリーン印刷の技術を応用して、例えば所定の縦、横、高さの比率を有する、３μｍや５μｍといったマイクロメートルオーダーのパターンをウェハＷ上に形成し、当該パターンの形成されたウェハＷを撮像することで、上述の相関データを求めてもよい。また、例えばフォトリソグラフィー技術を用いてウェハＷに所定の回路パターンを形成する要領で、所定の縦、横、高さの比率を有するパターンをウェハＷ上に形成し、当該パターンを用いて上述の相関データを求めてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。以上の実施の形態では、撮像対象は基板の裏面であったが、基板の表面を撮像する場合にも本発明は適用できる。また、上述した実施の形態は、半導体ウェハの塗布現像処理システムにおける例であったが、本発明は、半導体ウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板の塗布現像処理システムである場合にも適用できる。

本発明は、ウェハの欠陥検査を行う際に有用である。

１ 基板処理システム
２ カセットステーション
３ 処理ステーション
４ 露光装置
５ インターフェイスステーション
６ 制御装置
１０ カセット搬入出部
１１ ウェハ搬送部
１２ カセット載置台
１３ 載置板
２０ 搬送路
２１ ウェハ搬送装置
３０ 現像処理ユニット
３１ 下部反射防止膜形成ユニット
３２ レジスト塗布ユニット
３３ 上部反射防止膜形成ユニット
４０ 熱処理ユニット
４１ アドヒージョンユニット
４２ 周辺露光ユニット
６３ 欠陥検査ユニット
７０ ウェハ搬送装置
８０ シャトル搬送装置
９０ ウェハ搬送装置
１００ ウェハ搬送装置
１１０ ケーシング
１１１ 載置台
１２０ 保持部
１２１ 支持部材
１２２ ガイドレール
１３０ 撮像装置
Ｃ カセット
Ｄ ウェハ搬送領域
Ｐ ピクセル
Ｒ 欠陥領域
Ｘ１、Ｘ２ プログラム
Ｗ ウェハ

Claims (8)

1. 基板の欠陥を検査する方法であって、
   被検査基板を撮像し、
   前記撮像された基板の画像から、当該基板画像の画素値が所定の閾値を越えている欠陥領域の画像特徴量を算出し、
   前記算出された画像特徴量と、予め求められた、欠陥サイズと前記画像特徴量との相関データに基づいて、前記欠陥領域における欠陥の高さ方向の大きさを特定することを特徴とする、基板の欠陥検査方法。
2. 前記欠陥サイズと前記画像特徴量との相関データは、所定の大きさの標準粒子が散布された基板を撮像した基板画像における画像特徴量と、前記散布された標準粒子の直径との相関関係を表したものであることを特徴とする、請求項１に記載の基板の欠陥検査方法。
3. 前記欠陥領域の画像特徴量は、欠陥領域内の画素値の平均値、欠陥領域の長さ、又は欠陥領域の幅のいずれかであることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の基板の欠陥検査方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラム。
5. 請求項４に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
6. 基板の欠陥を検査する装置であって、
   被検査基板を撮像する撮像装置と、
   前記撮像された基板の画像から、当該基板画像の画素値が所定の閾値を越えている欠陥領域の画像特徴量を算出する画像特徴量算出部と、
   前記画像特徴量と、予め求められた、欠陥サイズと前記画像特徴量との相関データに基づいて、前記欠陥領域における欠陥の高さ方向の大きさを特定する欠陥サイズ算出部と、を有することを特徴とする、基板の欠陥検査装置。
7. 前記欠陥サイズと前記画像特徴量との相関データは、所定の大きさの標準粒子が散布された基板を撮像した基板画像における画像特徴量と、前記散布された標準粒子の大きさとの相関関係を表したものであることを特徴とする、請求項６に記載の基板の欠陥検査装置。
8. 前記欠陥領域の画像特徴量は、欠陥領域内の画素値の平均値、欠陥領域の長さ、又は欠陥領域の幅のいずれかであることを特徴とする、請求項６または７のいずれかに記載の基板の欠陥検査装置。
   

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