JP2020118672A - 測定装置、基板処理システムおよび測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン形状を精度よく撮像する技術を提供する。【解決手段】実施形態に係る測定装置は、搬送部と、撮像部と、測定部とを備える。搬送部は、パターンが形成された基板を搬送する。撮像部は、基板との距離が所定フォーカス範囲内に入った場合に、基板の撮像を開始する。測定部は、撮像によって得られた画像情報に基づいてパターンの形状を測定する。【選択図】図７

Description

本開示は、測定装置、基板処理システムおよび測定方法に関する。

特許文献１には、パターンが形成された基板を撮像装置によって撮像し、撮像により得られたパターンの画像情報に基づいてパターンの形状を測定することが開示されている。

特開２０１５−７２２５７号公報

本開示は、パターン形状を精度よく測定する技術を提供する。

本開示の一態様による測定装置は、搬送部と、撮像部と、測定部とを備える。搬送部は、パターンが形成された基板を搬送する。撮像部は、基板との距離が所定フォーカス範囲内に入った場合に、基板の撮像を開始する。測定部は、撮像によって得られた画像情報に基づいてパターンの形状を測定する。

本開示によれば、パターン形状を精度よく測定することができる。

図１は、第１実施形態に係る基板処理システムの構成を示す模式説明図である。 図２は、第１実施形態に係る線幅測定装置の構成を示す模式側面図である。 図３は、第１実施形態に係る線幅測定装置の構成を示す模式斜視図である。 図４は、第１実施形態に係る測定制御装置のブロック図である。 図５は、記憶パターン形状と位置情報とを説明するための、基板の模式拡大図である。 図６は、第１実施形態に係る線幅測定処理の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、第１実施形態に係る撮像処理の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、第１実施形態に係る撮像処理における撮像開始タイミングを説明する図である。 図９は、第２実施形態に係る線幅測定装置の構成を示す模式側面図である。 図１０は、変形例に係る線幅測定装置の構成を示す模式側面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する測定装置、基板処理システムおよび測定方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により開示される測定装置、基板処理システムおよび測定方法が限定されるものではない。

（第１実施形態）
＜基板処理システム＞
まず、第１実施形態に係る基板処理システム１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る基板処理システム１の構成を示す模式説明図である。

図１に示す第１実施形態に係る基板処理システム１は、被処理基板Ｇ（以下「基板Ｇ」という。図１では図示せず。）に対し、たとえばフォトリソグラフィ工程によってパターンを形成する処理を行うユニットである。なお、基板処理システム１は、フォトリソグラフィ工程以外の工程によってパターンを形成してもよい。

基板処理システム１は、レジスト塗布装置１１と、減圧乾燥装置１２と、プリベーク装置１３と、冷却装置１４と、露光装置１５と、局所露光装置１６と、現像装置１７と、線幅測定装置１８（測定装置）とを備える。上述した各装置１１〜１８は、たとえばＸ軸正方向に装置１１〜１８の順番で一体的に接続される。なお、各装置１１〜１８の配置は、これに限定されない。各装置１１〜１８は、複数列、たとえばＸ軸に平行な２列に配置されてもよい。

上述した各装置１１〜１８は、搬送機構によって基板ＧをＸ軸正方向に搬送する。搬送機構は、たとえばローラコンベアや、ベルトコンベアや、チェーンコンベアなどの搬送機構である。なお、搬送機構は、浮上式の搬送機構であってもよい。浮上式の搬送機構は、たとえば基板Ｇの端を下方から支持し、基板Ｇに向けて下方から圧縮空気を吹き付けて基板Ｇを水平に保持しつつ、基板Ｇを移動させる。

基板Ｇは、搬送機構によって搬送されながら、各装置１１〜１８内を通過してパターンが形成される。このように、基板処理システム１においては、各装置１１〜１８がインライン化されてフォトリソグラフィ工程が行われる。また、基板処理システム１においては、所定の時間ごとに、あるいは所定の間隔で順次、基板Ｇが搬送機構によって流される。

レジスト塗布装置１１は、基板Ｇに感光性を有するレジストを塗布する。すなわち、レジスト塗布装置１１は、基板Ｇにレジスト膜を形成する。なお、レジストとしては、ポジ型レジストおよびネガ型レジストのいずれのものであっても適用可能である。

減圧乾燥装置１２は、減圧されたチャンバ内に基板Ｇを配置し、基板Ｇに形成されたレジスト膜を乾燥させる。プリベーク装置１３は、基板Ｇを加熱処理してレジスト膜の溶剤を蒸発させ、基板Ｇにレジスト膜を定着させる。冷却装置１４は、プリベーク装置１３で加熱された基板Ｇを所定温度になるまで冷却する。

露光装置１５は、基板Ｇに形成されたレジスト膜に対してマスクを用いて所定のパターン形状に露光する。局所露光装置１６は、たとえば基板Ｇに形成されるパターンにバラツキが生じるのを抑制するために、レジスト膜に対して局所的に露光する。すなわち、たとえば仮に、基板Ｇに形成されるパターンの線幅が所望する線幅に対して異なっている場合、局所露光装置１６は、パターンの線幅が所望する線幅に対して異なっている部位を局所的に露光し、パターンの線幅を補正する。

現像装置１７は、露光装置１５および局所露光装置１６によって露光された後の基板Ｇを現像液に浸して現像処理を行い、基板Ｇにパターンを形成する。線幅測定装置１８は、現像装置１７での現像処理によって基板Ｇに形成されたパターンの線幅を測定する。

なお、上記では、測定の対象であるパターンを、パターンの線幅としたが、これは例示であって限定されるものではない。すなわち、パターンは、パターンの形状に関するものであれば、どのようなものであってもよい。具体的には、測定の対象であるパターンは、たとえば、パターンの長さや太さなどの寸法、曲率、レイアウト、さらにはパターンの欠損や変形など、パターンの形状に関するものであればよい。

＜線幅測定装置の構成＞
次に、線幅測定装置１８について、図２、および図３を参照して説明する。図２は、第１実施形態に係る線幅測定装置１８の構成を示す模式側面図である。図３は、第１実施形態に係る線幅測定装置１８の構成を示す模式斜視図である。なお、以下では、図２、および図３に示すように、上述したＸ軸方向に対して直交するＹ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。また、Ｘ軸、およびＹ軸を含む方向を水平方向とする。

線幅測定装置１８は、搬送部２０と、撮像部３０と、移動部４０と、ＦＦＵ（Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）６０と、測定制御装置５０とを備える。

搬送部２０は、上記した基板処理システム１の搬送機構の一部であり、たとえばローラコンベアである。搬送部２０は、多数のローラ２１を回転させることによって、ローラ２１上に載置された基板Ｇを水平方向、具体的にはＸ軸の正方向へ搬送する。なお、図３においては、ローラ２１を透視して示している。

搬送部２０は、基板処理システム１において線幅測定装置１８の前段に配置された現像装置１７から搬出された基板Ｇを搬送する。搬送部２０の動作、詳しくはローラ２１の回転動作は、測定制御装置５０によって制御される。

また、搬送部２０において、基板Ｇを搬送する搬送面付近には、図３において破線で示す基板位置検出部２２が複数個（たとえば４個）配設される。基板位置検出部２２は、上方に基板Ｇが位置される場合に、検出信号を測定制御装置５０へ出力する。基板位置検出部２２としては、たとえば光学式の在荷センサが用いられる。

基板位置検出部２２は、基板Ｇが所定の位置に載置された場合に、基板Ｇの下方に位置するように配置される。所定の位置は、撮像部３０によって基板Ｇのパターンを撮像可能な位置である。なお、基板位置検出部２２は、３個以下であってもよく、５個以上であってもよい。

撮像部３０は、搬送部２０のＺ軸方向における上方に配置され、搬送部２０に載置された基板Ｇのパターンを上方から撮像する。撮像部３０としては、たとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを用いることができる。撮像部３０によって撮像されて得られた画像の情報（以下、「画像情報」と称する。）は、測定制御装置５０へ入力される。撮像部３０は、測定制御装置５０から出力される信号に基づいて撮像を開始し、撮像を実行する。

撮像部３０の近傍には、カメラ高さ測定部３１が設置される。カメラ高さ測定部３１は、撮像部３０のレンズから基板Ｇにおいてパターンが形成されるパターン面（上面）ＧａまでのＺ軸方向高さを測定する。カメラ高さ測定部３１による測定結果は、測定制御装置５０へ入力され、撮像部３０の高さを調整するために用いられる。なお、カメラ高さ測定部３１としては、たとえばレーザー変位計が用いられる。

移動部４０は、撮像部３０を基板Ｇのパターン面Ｇａに対して水平方向（Ｘ−Ｙ軸方向）や垂直方向（Ｚ方向）へ移動させる。具体的には、移動部４０は、ガイドレール部４１と、スライド部４２と、連結部４３とを備える。

ガイドレール部４１は、搬送部２０のＹ軸方向における両端側にそれぞれ配置され、Ｘ軸方向に沿って延在する。スライド部４２は、各ガイドレール部４１に摺動可能（スライド可能）に接続される。すなわち、スライド部４２は、ガイドレール部４１に沿ってＸ軸方向に直線運動する。

連結部４３は、基板Ｇの上方に架け渡され、スライド部４２同士を連結する。連結部４３には、撮像部３０およびカメラ高さ測定部３１が取付板４４を介してＹ軸およびＺ軸方向に移動可能に接続される。

図示は省略するが、移動部４０は、スライド部４２をガイドレール部４１に対してＸ軸方向に移動させる駆動源と、撮像部３０等を連結部４３に対してＹ軸方向およびＺ軸方向に移動させる駆動源とを備える。上述した駆動源としては、たとえば電動モータが用いられる。これにより、たとえば測定制御装置５０が移動部４０の駆動源を制御することで、撮像部３０を基板Ｇに対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の３方向に移動させることができる。

ＦＦＵ６０は、搬送部２０などを収容するチャンバ１８ａの天井面１８ｂに設けられ、基板Ｇに清浄空気を供給する空気供給ユニットである。

次に、測定制御装置５０について図４を参照して説明する。図４は、第１実施形態に係る測定制御装置５０のブロック図である。

測定制御装置５０は、測定部５１と、記憶部５２とを備えたコンピュータである。なお、測定制御装置５０は、搬送部２０、基板位置検出部２２、撮像部３０、カメラ高さ測定部３１、移動部４０などとそれぞれ通信可能に接続される。

記憶部５２には、線幅測定処理を制御するプログラムが格納される。測定部５１は記憶部５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって線幅測定装置１８の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から測定制御装置５０の記憶部５２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たと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）、フラッシュメモリ、メモリカードなどがある。

記憶部５２にはさらに、基板Ｇのパターン形状（以下「記憶パターン形状」という）と、基板Ｇにおいて測定したいパターンの位置情報とが予め記憶されている。たとえば、基板Ｇは、複数箇所でパターン形状が測定される。図５は、記憶パターン形状と位置情報とを説明するための、基板Ｇの模式拡大図である。なお、ここでは、基板Ｇに形成される複数のパターンのうち、図５に符号Ａで示されるパターンＰの線幅を測定したい場合を例にとって説明する。また、図５では、理解し易くするため、パターンに斜線を付している。

測定したいパターンＰの近傍には、破線で囲んで示す如く、パターンＰに対して目印となり得るような形状のパターンＢが存在する。記憶部５２は、このパターンＢの形状を「記憶パターン形状Ｂ」として予め記憶しておく。記憶パターン形状Ｂは、線幅測定処理において、画像情報が、測定したいパターンＰを含んでいるか否かを判定するときに利用されるが、これについては後述する。

なお、記憶パターン形状Ｂは、測定するパターンの位置（「測定点」ともいう。）ごとに設定されて記憶部５２に記憶される。但し、たとえば、２以上の測定点において、記憶パターン形状Ｂが同じ形状である場合は、２以上の測定点で記憶パターン形状Ｂを共用するようにしてもよい。

また、上記した位置情報は、たとえば、撮像された画像において、記憶パターン形状Ｂと一致したパターンに対する測定点の相対位置を示す画素座標情報である。詳しくは、記憶パターン形状Ｂには、図５に示すような原点Ｏが設定されており、画素座標情報には、原点Ｏに対する測定点の始点位置ＸＹ１および終点位置ＸＹ２の情報が含まれている。

具体的には、始点位置ＸＹ１としては、測定したいパターンＰの一方（図５において上側のパターンＰ）の下端位置が設定され、終点位置ＸＹ２としては、測定したいパターンＰの他方（図５において下側のパターンＰ）の上端位置が設定される。そして、上記した始点位置ＸＹ１と終点位置ＸＹ２との間の距離が、「線幅Ａ」として測定される。この線幅Ａの測定については、後に説明する。なお、上記した始点位置ＸＹ１および終点位置ＸＹ２の情報は、撮像された画像の画素におけるＸ，Ｙ座標によって表される。

なお、測定制御装置５０は、線幅測定処理で測定したパターンの線幅を示すデータをフィードバックする。局所露光装置１６では、測定されたパターンの線幅と所望する線幅とを比較し、ズレている場合は、そのズレ量を算出し、算出したズレ量に基づいて露光の照度や基板Ｇにおいて局所露光する位置等を修正する。これにより、修正後に局所露光装置１６に搬送された基板Ｇに対して、修正された照度や基板Ｇの位置に局所露光することができ、よって基板Ｇのパターンの線幅を所望する線幅に補正することができる。

＜線幅測定装置の処理＞
次に、線幅測定装置１８によって行われる線幅測定処理の具体的な内容について図６を参照して説明する。図６は、第１実施形態に係る線幅測定処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、線幅測定装置１８では、測定制御装置５０の測定部５１の制御に基づき、図６に示す各処理手順が実行される。

測定部５１は、搬送部２０の動作を制御して、現像処理された基板Ｇを搬送する（ステップＳ１）。測定部５１は、基板位置検出部２２から出力される検出信号に基づいて、基板Ｇが所定の位置に載置されているか否かを判定する（ステップＳ２）。

測定部５１は、基板Ｇが所定の位置に載置されていないと判定した場合には（ステップＳ２，Ｎｏ）、そのまま処理を終了する。一方、測定部５１は、基板Ｇが所定の位置に載置されていると判定した場合には（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、搬送部２０の動作を止めて基板Ｇを停止させる（ステップＳ３）。

測定部５１は、基板Ｇにおけるパターンの測定点の位置、詳しくは、今回測定する測定点を決定する（ステップＳ４）。

測定部５１は、決定した測定点の上方に撮像部３０が移動するように、移動部４０の動作を制御する（ステップＳ５）。具体的には、測定部５１は、撮像部３０を水平方向に移動させて、撮像部３０を測定点の上方に移動させる。

なお、測定部５１は、撮像部３０と基板Ｇとの距離を計測し、計測した距離が予め設定された所定範囲内となるように、撮像部３０をＺ方向に移動させながら、撮像部３０を水平方向に移動させてもよい。すなわち、測定部５１は、基板の撓みに追従するように、撮像部３０をＺ方向に移動させながら、撮像部３０を測定点の上方に移動させてもよい。

測定部５１は、撮像部３０のＺ軸方向における高さを調整する（ステップＳ６）。具体的には、測定部５１は、撮像部３０が測定点の上方に移動してから所定待機時間が経過した後に、カメラ高さ測定部３１の測定結果に基づいて、移動部４０の動作を制御する。すなわち、測定部５１は、基板Ｇが水平方向における基板撮像位置に移動してから所定待機時間経過した後に、Ｚ軸方向における基板Ｇとの高さを調整する。

所定待機時間は、予め設定された時間であり、撮像部３０の水平方向の振動が収束する時間である。測定部５１は、撮像部３０のレンズから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が、撮像部３０のジャストフォーカス距離となるように、移動部４０の動作を制御する。ジャストフォーカス距離は、撮像部３０によって撮像された画像においてぶれが最も少ない距離である。

より詳しくは、測定部５１は、カメラ高さ測定部３１を用い、撮像部３０から基板ＧまでのＺ軸方向高さを複数回測定する。また、測定部５１は、得られた測定結果に基づき、振動している基板Ｇの振幅を算出する。そして、測定部５１は、算出した振幅の中央値に応じて撮像部３０のレンズから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が撮像部３０のジャストフォーカス距離になるように、移動部４０の動作を制御する。

これにより、基板Ｇが振動している場合であっても、後述する撮像処理において、ピントが合った画像を撮像し易くすることができる。なお、上記では、振幅の中央値を用いたが、これに限られず、たとえば算術平均や最頻値などであってもよい。

測定部５１は、撮像部３０によるパターンの撮像回数が所定の回数以上か否かを判定する（ステップＳ７）。所定の回数は、たとえば２以上の整数に設定される。

測定部５１は、撮像回数が所定の回数未満と判定した場合（ステップＳ７，Ｎｏ）、撮像処理を行う（ステップＳ８）。撮像処理については、後述する。

測定部５１は、撮像処理を行った後に、パターンサーチ処理を行う（ステップＳ９）。パターンサーチ処理では、たとえば、画像情報に含まれるパターン形状（以下「画像パターン形状」という）と、記憶部５２に記憶された記憶パターン形状Ｂとの相関値が算出される。なお、相関値は、画像パターン形状と記憶パターン形状Ｂとの類似性を示す値である。

次いで、測定部５１は、算出した相関値が所定の相関値以上か否かを判定する（ステップＳ１０）。測定部５１は、相関値が所定の相関値未満である場合には、画像情報が、記憶パターン形状Ｂと一致するパターンを含んでおらず、結果として測定したいパターンＰも含んでいないと判定する。また、測定部５１は、相関値が所定の相関値以上である場合には、画像情報が、記憶パターン形状Ｂと一致するパターンを含んでおり、測定したいパターンＰを含んでいると判定する。

すなわち、パターンサーチ処理は、撮像部３０の位置が測定したいパターンＰ（測定点）に対して位置ズレしていないかどうかを判定する処理である。したがって、測定部５１は、相関値が所定の相関値未満の場合には（ステップＳ１０，Ｎｏ）、画像情報が測定したいパターンＰを含んでおらず、撮像部３０が測定点とは異なる位置にあると判定し、撮像部３０の位置を調整する（ステップＳ１１）。

測定部５１は、たとえば撮像部３０を水平方向に移動させる。なお、測定部５１は、撮像部３０のレンズの倍率を下げ、カメラ視野を拡大し、拡大したカメラ視野からの画像情報に基づいて、撮像部３０を測定点まで移動させてもよい。

測定部５１は、撮像部３０の位置を調整した後に、再び撮像処理を実行する（ステップＳ８）。

このように、相関値が所定の相関値未満の場合、撮像部３０に基板Ｇのパターンの撮像を再度実行させるようにしたことから、測定部５１は、測定したいパターンＰの線幅Ａ以外の線幅を誤って測定してしまうことを防止することができる。

測定部５１は、相関値が所定の相関値以上の場合には（ステップＳ１０，Ｙｅｓ）、画像情報に基づいてパターンのエッジ強度を算出し、算出したエッジ強度が所定のエッジ強度以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。

エッジ強度とは、撮像されたパターンにおける境目（輪郭）の濃淡の変化度合いを意味し、エッジ強度が高くなるにつれて濃淡がはっきりしている、すなわち、画像のピントが合っていることを意味する。

測定部５１は、エッジ強度が所定のエッジ強度未満である場合には（ステップＳ１２，Ｎｏ）、撮像部３０で撮像された画像のピントが合っていないことから、ステップＳ７に戻り、上記処理を行う。そして、撮像回数がまだ所定の回数未満であれば、言い換えると、撮像回数が所定の回数に到達していない場合には、測定部５１は、ステップＳ８にて基板Ｇのパターンの撮像を再度実行し、ステップＳ９以降の処理を再び実行する。

測定部５１は、エッジ強度が所定のエッジ強度以上である場合には（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、撮像された画像のピントが合っていることから、撮像された画像を用いて、測定点の始点位置ＸＹ１および終点位置ＸＹ２を算出する（ステップＳ１３）。

具体的には、測定部５１は、ピントの合った画像において、記憶パターン形状Ｂに対して相関値が高く、記憶パターン形状Ｂと一致したパターンの位置から、測定点の始点位置ＸＹ１および終点位置ＸＹ２を算出する。

詳しく説明すると、記憶パターン形状Ｂには、上述したように原点Ｏが設定されている（図５参照）。測定部５１は、撮像された画像において、記憶パターン形状Ｂと一致したパターンにおいて原点Ｏに対応する位置を「基準点」とする。そして、測定部５１は、基準点と、記憶部５２の位置情報たる画素座標情報とに基づき、始点位置ＸＹ１および終点位置ＸＹ２を算出する。

測定部５１は、ステップＳ１３で算出された始点位置ＸＹ１と終点位置ＸＹ２との間の距離を、測定点におけるパターンＰの線幅Ａとして測定する（ステップＳ１４）。すなわち、測定部５１は、撮像部３０によって得られた画像情報に基づいて基板Ｇのパターン形状を測定する。

測定部５１は、複数の測定点の測定が終了したか否かを判定する（ステップＳ１５）。測定部５１は、複数の測定点の測定が終了していないと判定した場合には（ステップＳ１５，Ｎｏ）、ステップＳ４に戻って、別の測定点の位置を決定し、上記したステップＳ５〜Ｓ１４の線幅測定を行う。一方、測定部５１は、複数の測定点の測定が終了した場合には（ステップＳ１５,Ｙｅｓ）、今回の処理を終了する。すなわち、基板Ｇに対する線幅測定処理を終了する。

＜撮像処理＞
次に、撮像処理の具体的な内容について図７を参照して説明する。図７は、第１実施形態に係る撮像処理の処理手順を示すフローチャートである。

測定部５１は、カメラ高さ測定部３１によって撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離を測定する（ステップＳ２０）。

測定部５１は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が、短くなっているか否かを判定する（ステップＳ２１）。具体的には、測定部５１は、前回の処理で測定した距離よりも今回の処理で測定した距離が短いか否かを判定する。

測定部５１は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が短くなっていない場合には（ステップＳ２１，Ｎｏ）、ステップＳ２０に戻り、上記処理を繰り返す。

測定部５１は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が短くなっている場合には（ステップＳ２１，Ｙｅｓ）、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が撮像開始距離となったか否かを判定する（ステップＳ２２）。撮像開始距離は、ジャストフォーカス距離を含む所定フォーカス範囲内に設けられる。所定フォーカス範囲は、撮像部３０によって撮像された画像におけるぶれが小さく、パターンＰの線幅を精度よく測定できる範囲である。

具体的には、撮像開始距離は、ジャストフォーカス距離よりも長い上限撮像開始距離である。上限撮像開始距離は、撮像を開始してから撮像を終了するまでの撮像時間内に、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が所定フォーカス範囲に収まるように設定される。上限撮像開始距離は、撮像部３０の性能、具体的には撮像時間に基づいて設定される。上限撮像開始距離は、撮像時間が短くなるほど、ジャストフォーカス距離に近い距離となる。

測定部５１は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が撮像開始距離となった場合には（ステップＳ２２，Ｙｅｓ）、撮像を開始し、撮像を実行する（ステップＳ２３）。

測定部５１は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が撮像開始距離となっていない場合には（ステップＳ２２，Ｎｏ）、ステップＳ２０に戻り、上記処理を繰り返す。

このように、測定部５１は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が短くなっており、かつ撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が上限撮像開始距離になる所定のタイミングで撮像を行う。

測定部５１は、撮像部３０のレンズから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が、撮像部３０のジャストフォーカス距離となるように、撮像処理の前段階で撮像部３０のＺ軸方向における高さを調整している（図６のステップ６）。しかし、撮像部３０のレンズから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離は、撮像部３０、または基板ＧのＺ軸方向の振動によって変化する。

そこで、測定部５１は、まず、撮像部３０、または基板ＧのＺ軸方向の振動によって、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が、短くなっているか否かを判定する。すなわち、測定部５１は、撮像部３０、または基板ＧのＺ軸方向の振動によって、基板Ｇに対してカメラが近づいているのか、それとも基板Ｇに対してカメラが遠くなっているのかを判定する。
そして、測定部５１は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が、短くなっており、かつ撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が撮像開始距離となった場合に、撮像を開始する。

これにより、撮像部３０は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離に基づいた所定のタイミングで撮像することができる。すなわち、撮像部３０は、異なる測定点、または異なる基板Ｇで撮像を行う場合であっても、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離に基づいた所定のタイミングで撮像することができる。

たとえば、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が、図８の実線、または破線で示すように変化しているものとする。図８は、第１実施形態に係る撮像処理における撮像開始タイミングを説明する図である。

線幅測定装置１８は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が図８の実線で示すように変化している場合には、時間Ｔ１において所定のタイミングになると撮像を開始する。

たとえば、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が図８の破線で示すように変化している場合に、時間Ｔ１で撮像を開始すると、所定フォーカス範囲外で撮像が開始される。そのため、撮像された画像は、ピントがズレた画像となるおそれがある。

これに対し、線幅測定装置１８は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が図８の破線で示すように変化している場合には、時間Ｔ２において所定のタイミングになると撮像を開始する。

このように、線幅測定装置１８は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離に基づいた所定のタイミングで撮像することで、撮像された各画像のフォーカス状態を近い状態にすることができる。

＜効果＞
線幅測定装置１８は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が所定フォーカス範囲内に入った場合に、基板Ｇの撮像を開始する。具体的には、線幅測定装置１８は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が所定フォーカス範囲内に設けられた撮像開始距離になった場合に、撮像を開始する。そして、線幅測定装置１８は、画像情報に基づいてパターンの形状を測定する。

これにより、線幅測定装置１８は、撮像部３０や、基板Ｇが振動している場合であっても、ピントの合った画像を撮像することができる。そのため、線幅測定装置１８は、基板Ｇのパターン形状を精度よく撮像することができる。従って、線幅測定装置１８は、基板Ｇのパターン形状を精度よく測定することができる。

また、線幅測定装置１８は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が短くなっており、かつ撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が上限撮像開始距離になった場合に、撮像を開始する。

これにより、線幅測定装置１８は、各撮像を所定のタイミングで行うことができる。そのため、線幅測定装置１８は、撮像された各画像のフォーカス状態を近い状態にし、各画像において、例えばぶれの特徴が等しい画像を撮像することができる。従って、線幅測定装置１８は、基板Ｇのパターン形状を精度よく測定することができる。

線幅測定装置１８は、撮像部３０が測定点の上方に位置するように、撮像部３０を水平方向に移動させてから所定待機時間が経過した後に、撮像部３０をＺ軸方向に移動させ、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離を調整する。

これにより、線幅測定装置１８は、水平方向のぶれが抑制された画像を撮像することができる。そのため、線幅測定装置１８は、基板Ｇのパターン形状を精度よく撮像することができ、基板Ｇのパターン形状を精度よく測定することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る基板処理システム１の構成について説明する。ここでは、第１実施形態に係る基板処理システム１の構成とは異なる箇所を中心に説明する。第１実施形態に係る基板処理システム１と同様の構成については、第１実施形態に係る基板処理システム１と同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。

第２実施形態に係る基板処理システム１の線幅測定装置１８は、図９に示すように、加振部として機能する吐出部７０を備える。図９は、第２実施形態に係る線幅測定装置１８の構成を示す模式側面図である。

吐出部７０は、基板Ｇの上方に設けられる。吐出部７０は、撮像部３０と共に移動可能となるように設けられる。吐出部７０は、例えば、撮像部３０や、取付板４４に取り付けられる。

吐出部７０は、空気供給源７１によって圧縮された空気が空気供給配管７２を介して供給され、基板Ｇに向けて空気を間欠的に吐出する。具体的には、吐出部７０は、基板Ｇの上方から基板Ｇに向けて空気を吐出し、基板ＧをＺ軸方向に加振させる。

吐出部７０は、撮像処理において、基板Ｇに向けて空気を吐出し、基板Ｇを加振させる。すなわち、吐出部７０は、撮像部３０によって基板Ｇのパターンを撮像する場合に、基板Ｇを加振させる。吐出部７０によって空気が吐出された基板Ｇは、安定した振幅、および周期によって振動する。

線幅測定装置１８は、基板Ｇに向けて空気を間欠的に吐出する吐出部７０を備える。これにより、線幅測定装置１８は、撮像処理を行う場合に、吐出部７０によって基板Ｇを加振することによって、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離を変更する。そのため、線幅測定装置１８は、所定のタイミングを生じさせることができ、所定のタイミングで撮像することができる。また、線幅測定装置１８は、所定のタイミングを素早く生じさせることができ、基板Ｇの処理時間を短くすることができる。

また、吐出部７０は、撮像部３０と共に移動する。これにより、線幅測定装置１８は、撮像部３０によって撮像を行う箇所付近を振動させることができ、所定のタイミングで撮像することができる。

なお、線幅測定装置１８は、複数の撮像部３０によって基板Ｇのパターンを撮像してもよい。この場合、線幅測定装置１８は、撮像部３０に対応する複数の吐出部７０を備える。また、複数の吐出部７０から吐出される空気の吐出タイミングが合うように、各吐出部７０に空気を供給する複数の空気供給配管７２の長さは、同じ長さに設定される。

（変形例）
変形例に係る線幅測定装置１８は、図１０に示すように、吐出部７０を基板Ｇよりも下方に設け、基板Ｇの下方から基板Ｇに向けて空気を吐出してもよい。図１０は、変形例に係る線幅測定装置１８の構成を示す模式側面図である。

吐出部７０は、ローラ２１の間から基板Ｇに向けて空気を吐出する。吐出部７０は、基板Ｇの下方に複数設けられる。吐出部７０は、空気供給配管７２から分岐する分岐配管７３を介して空気が間欠的に供給される。これにより、複数の吐出部７０から吐出される空気の吐出タイミングを合わせることができる。なお、変形例に係る線幅測定装置１８は、複数の空気供給源７１、および複数の空気供給配管７２を用いて基板Ｇに向けて空気を吐出させてもよい。

また、変形例に係る線幅測定装置１８は、基板Ｇの下方に設けた吐出部７０を撮像部３０と共に移動可能としてもよい。すなわち、変形例に係る線幅測定装置１８は、基板Ｇの下方に設けた吐出部７０を撮像部３０の動きに合わせて移動させてもよい。

また、変形例に係る線幅測定装置１８は、基板Ｇの上方、および基板Ｇの下方に吐出部７０をそれぞれ設けてもよい。この場合、変形例に係る線幅測定装置１８は、例えば、Ｙ軸方向における基板Ｇの端側を撮像部３０によって撮像する場合には、基板Ｇの下方に設けた吐出部７０によって基板Ｇを加振させる。また、変形例に係る線幅測定装置１８は、例えば、Ｙ軸方向における基板Ｇの中心側を撮像部３０によって撮像する場合には、基板Ｇの上方に設けた吐出部７０によって基板Ｇを加振させる。すなわち、変形例に係る線幅測定装置１８は、基板Ｇの上方に設けた吐出部７０、および基板Ｇの下方に設けた吐出部７０における空気の吐出を、撮像部３０によって撮像する基板Ｇの位置に応じて切り替える。

なお、変形例に係る線幅測定装置１８は、撮像部３０によって撮像する基板Ｇの位置に関わらず、基板Ｇの上方に設けた吐出部７０、および基板Ｇの下方に設けた吐出部７０から空気を吐出してもよい。この場合、変形例に係る線幅測定装置１８は、各吐出部７０における空気の吐出タイミングを異なるタイミングとする。

また、変形例に係る線幅測定装置１８は、撮像処理において、ＦＦＵ６０によって、基板Ｇや、撮像部３０をＺ軸方向に加振してもよい。すなわち、ＦＦＵ６０は、加振部として機能する。変形例に係る線幅測定装置１８は、ＦＦＵ６０の出力を変更することで、チャンバ１８ａや、搬送部２０を介して基板Ｇや、撮像部３０を加振させる。また、変形例に係る線幅測定装置１８は、ＦＦＵ６０の出力を変更することで、基板Ｇを直接加振させてもよい。なお、基板Ｇや、撮像部３０をＺ軸方向に加振させる加振部は、撮像部３０や、ガイドレール部４１や、ローラ２１などに設けられてもよい。加振部は、電動モータなどが用いられてもよい。

変形例に係る線幅測定装置１８は、撮像処理を行う場合に、吐出部７０や、ＦＦＵ６０などの加振部によって基板Ｇや、撮像部３０を加振することで、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離を変更する。これにより、変形例に係る線幅測定装置１８は、所定のタイミングを生じさせることができ、所定のタイミングで撮像することができる。また、変形例に係る線幅測定装置１８は、所定のタイミングを素早く生じさせることができ、基板Ｇの処理時間を短くすることができる。

また、変形例に係る線幅測定装置１８は、撮像処理において複数回の撮像を行い、撮像された複数枚の画像を重ねた画像を生成し、生成された画像に基づいて画像情報を生成してもよい。この場合、変形例に係る線幅測定装置１８は、複数回の撮像を行う場合には、所定のタイミングで各撮像を開始する。

これにより、変形例に係る線幅測定装置１８は、ぶれの少ない画像を生成することができ、基板Ｇのパターン形状を精度よく測定することができる。

また、変形例に係る線幅測定装置１８は、撮像開始距離をジャストフォーカス距離よりも短い下限撮像開始距離としてもよい。下限撮像開始距離は、撮像を開始してから撮像を終了するまでの撮像時間内に、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が所定フォーカス範囲に収まるように設定される。下限撮像開始距離は、撮像部３０の性能、具体的には撮像時間に基づいて設定される。下限撮像開始距離は、撮像時間が短くなるほど、ジャストフォーカス距離に近い距離となる。

この場合、測定部５１は、撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が長くなっており、かつ撮像部３０のカメラから基板Ｇのパターン面Ｇａまでの距離が下限撮像開始距離になる所定のタイミングで撮像を行う。変形例に係る線幅測定装置１８は、実施形態と同等の効果を得ることができる。

上記した変形例に係る線幅測定装置１８を組み合わせてもよい。

なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ 基板処理システム
１８ 線幅測定装置（測定装置）
２０ 搬送部
３０ 撮像部
３１ カメラ高さ測定部
４０ 移動部
５０ 測定制御装置
５１ 測定部
６０ ＦＦＵ（加振部）
７０ 吐出部

Claims (12)

1. パターンが形成された基板を搬送する搬送部と、
   前記基板との距離が所定フォーカス範囲内に入った場合に、前記基板の撮像を開始する撮像部と、
   前記撮像によって得られた画像情報に基づいて前記パターンの形状を測定する測定部と
   を備える測定装置。
2. 前記撮像部は、
   前記基板との距離が前記所定フォーカス範囲内に設けられた撮像開始距離になった場合に、前記基板の撮像を開始する
   請求項１に記載の測定装置。
3. 前記撮像部は、
   前記基板との距離が短くなっており、かつ前記基板との距離がジャストフォーカス距離よりも長い上限撮像開始距離になった場合に、前記基板の撮像を開始する
   請求項２に記載の測定装置。
4. 前記撮像部は、
   前記基板との距離が長くなっており、かつ前記基板との距離がジャストフォーカス距離よりも短い下限撮像開始距離になった場合に、前記基板の撮像を開始する
   請求項２に記載の測定装置。
5. 前記測定部は、
   前記基板が水平方向における基板撮像位置に移動してから所定待機時間経過した後に、前記基板との距離を調整する
   請求項１〜４のいずれか一つに記載の測定装置。
6. 前記撮像部、または前記基板を加振させる加振部
   を備え、
   前記撮像部は、
   前記加振部によって前記撮像部、または前記基板が加振された状態で、前記基板の撮像を開始する
   請求項１〜５のいずれか一つに記載の測定装置。
7. 前記加振部は、
   前記基板に清浄空気を供給する空気供給ユニットである
   請求項６に記載の測定装置。
8. 前記加振部は、
   前記基板に向けて空気を間欠的に吐出する
   請求項６に記載の測定装置。
9. 前記加振部は、
   前記基板の上方、および前記基板の下方の少なくとも一方から前記空気を吐出する
   請求項８に記載の測定装置。
10. 前記加振部は、
    前記撮像部と共に移動可能である
    請求項８または９に記載の測定装置。
11. 基板にレジストを塗布するレジスト塗布装置と、
    前記レジスト塗布装置によって形成されたレジスト膜に対して所定のパターン形状に露光された後の前記基板を現像してパターンを形成する現像装置と、
    前記現像装置での現像処理によって前記基板に形成されたパターンの形状を測定する測定装置と
    を備え、
    前記測定装置は、
    前記パターンが形成された前記基板を搬送する搬送部と、
    前記基板との距離が所定フォーカス範囲内に入った場合に、前記基板の撮像を開始する撮像部と、
    前記撮像によって得られた画像情報に基づいて前記パターンの形状を測定する測定部と
    を備える基板処理システム。
12. パターンが形成された基板を搬送する搬送工程と、
    前記基板との距離が所定フォーカス範囲内に入った場合に、前記基板の撮像を開始する撮像工程と、
    前記撮像によって得られた画像情報に基づいて前記パターンの形状を測定する測定工程と
    を有する測定方法。

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