JP3768443B2 - 幅寸法測定装置および薄膜位置測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハやフラットパネルディスプレイ用基板等の基板上に形成されたレジスト膜等の薄膜の端部位置から基板の端部位置までの幅寸法を測定するための幅寸法測定装置に関する。
【０００２】
また、この発明は、基板上に形成された薄膜の基板に対する形成位置を測定する位置測定装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、略円形の半導体ウェハや矩形のガラス基板等の基板に回路パターン等を形成するには、前段階として、当該基板上に感光性を有するレジスト液をスピンコーティング法によって塗布して、基板上にレジスト薄膜を形成する。このスピンコーティング法によるレジスト薄膜の形成方法では、基板の端部上面、端部側面および端部下面からなる端縁にもレジスト薄膜が形成される。この端縁に形成されたレジスト薄膜が、基板の搬送途中や基板の処理中に基板処理装置内等に脱落するとパーティクルの原因になる等の基板の処理に悪影響を及ばす原因となる。この悪影響の発生を防止するために、スピンコーティング後の基板端縁に形成された不要なレジスト薄膜を洗浄除去する端縁洗浄処理（エッジリンス、EBR：エッジ・ビード・リムーバ）が一般に行われている。
【０００４】
半導体ウェハ等の略円形の基板に対し上記端縁洗浄処理を実行する装置として、例えば特開平９−２１３６１６号公報に記載される装置が知られている。また、矩形の基板に対して瑞縁洗浄処理を実行する装置として、例えば特開平５−１７５１１７号公報に記載される装置が知られている。
【０００５】
また、レジスト液がポジ形の場合は、端縁に形成された不要なレジスト薄膜を除去する方法としてエッジ露光法が採用される場合もある。このエッジ露光法は、例えば特開平２−２８８３２６号公報に記載されたエッジ露光装置を用いて基板端縁に形成されたレジスト薄膜を露光した後、現像処理により端縁に形成された不要なレジスト薄膜を除去する方法である。
【０００６】
上述の瑞縁洗浄処理やエッジ露光法によって、基板端縁から不要なレジスト薄膜が正確に除去できているか否かの検査は、オペレータが基板端縁を顕微鏡で観察する目視検査によって行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなオペレータによる目視検査では、オペレータの経験度や熟練度によって検査結果が異なり、正確な検査が行えないという問題が発生する。
【０００８】
この発明の第１の目的は、上述のような点に鑑み、基板上に形成された薄膜の端部から基板の端部までの幅寸法を測定することができる幅寸法測定装置を提供することにある。
【０００９】
この発明の第２の目的は、上述のような点に鑑み、基板上に形成された薄膜の基板に対する形成位置を正確に測定することができる薄膜位置測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、半導体ウェハ基板の主面よりも小さい前記半導体ウェハ基板上の領域に形成された薄膜の端部から前記半導体ウェハ基板の端部までの幅寸法を測定する幅寸法測定装置であって、前記幅寸法に比べて広範囲な撮像領域を有しており、前記半導体ウェハ基板の端部位置および前記薄膜の端部位置を同時に撮像可能な撮像手段と、前記撮像手段と相対的に移動可能である前記半導体ウェハ基板を載置するためのステージと、前記撮像領域と同じ領域において半導体ウェハ基板上の薄膜の膜厚を測定する分光ユニットを備え、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とが一対一に対応付けされている膜厚測定手段と、前記撮像手段により撮像した画像データに基づいて前記半導体ウェハ基板の端部位置を検出する基板端部検出手段と、前記膜厚測定手段により測定した薄膜の膜厚値の分布に基づいて前記薄膜の端部位置を検出する薄膜端部検出手段と、前記撮像手段が撮像した撮像領域内において半導体ウェハ基板の端部を検出し、同じ撮像領域内において薄膜の端部を検出するように前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させるように制御する制御手段と、前記撮像領域内において前記基板端部検出手段により検出した前記基板の端部位置と前記薄膜端部検出手段により検出した前記薄膜の端部位置とに基づいて前記幅寸法を算出する算出手段とを備える。
【００１５】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る幅寸法測定装置であって、前記撮像手段によって前記基板の端部を撮像するときに、前記薄膜が形成された前記基板の第１主面とは反対側の第２主面側から基板の端部を照明する照明手段をさらに備える。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る幅寸法測定装置であって、前記照明手段が、前記第１主面側からの照明光を前記第２主面側から前記基板の端部に向けて反射する反射ミラーを有する。
【００１７】
また、請求項４の発明は、請求項２の発明に係る幅寸法測定装置であって、前記照明手段が、前記第２主面側から前記基板の端部に向けて照明光を照射する光源を有する。
【００１８】
また、請求項５の発明は、半導体ウェハ基板の表面よりも小さい前記半導体ウェハ基板上の領域に形成された薄膜の形成位置を測定する薄膜位置測定装置であって、前記半導体ウェハ基板の端部位置および前記薄膜の端部位置を同時に撮像可能な撮像手段と、前記撮像手段と相対的に移動可能である前記半導体ウェハ基板を載置するためのステージと、前記撮像領域と同じ領域において半導体ウェハ基板上の薄膜の膜厚を測定する分光ユニットを備え、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とが一対一に対応付けされている膜厚測定手段と、前記撮像手段により撮像した画像データに基づいて前記半導体ウェハ基板の複数の端部位置を検出し、この検出結果から基板の位置を求める基板位置検出手段と、前記膜厚測定手段により測定した薄膜の膜厚値の分布に基づいて前記薄膜の複数の端部位置を検出し、この検出結果から薄膜の位置を求める薄膜位置検出手段と、前記撮像手段が撮像した撮像領域内において半導体ウェハ基板の端部を検出し、同じ撮像領域内において薄膜の端部を検出するように前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させるように制御する制御手段と、前記基板位置検出手段によって求めた基板の位置と、前記薄膜位置検出手段によって求めた薄膜の位置とを比較する比較手段とを備える。
【００１９】
また、請求項６の発明は、請求項９の発明に係る薄膜位置測定装置であって、前記基板位置検出手段は、検出した基板の複数の端部位置から基板の中心位置を求める手段であり、前記薄膜位置検出手段は、検出した薄膜の複数の端部位置から薄膜の中心位置を求める手段であり、前記比較手段は、基板の中心位置に対する薄膜の中心位置のずれ量を求める手段である。
【００２０】
また、請求項７の発明は、半導体ウェハ基板の表面よりも小さい前記半導体ウェハ基板上の領域に形成された薄膜の形成位置を測定する薄膜位置測定装置であって、前記半導体ウェハ基板の端部位置および前記薄膜の端部位置を同時に撮像可能な撮像手段と、前記撮像手段と相対的に移動可能である前記半導体ウェハ基板を載置するためのステージと、前記撮像領域と同じ領域において半導体ウェハ基板上の薄膜の膜厚を測定する分光ユニットを備え、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とが一対一に対応付けされている膜厚測定手段と、前記撮像手段により撮像した画像データに基づいて複数の測定個所で前記半導体ウェハ基板の端部位置をそれぞれ検出する基板端部検出手段と、前記膜厚測定手段により測定した薄膜の膜厚値の分布に基づいて前記複数の測定個所で前記薄膜の端部位置をそれぞれ検出する薄膜端部検出手段と、前記撮像手段が撮像した撮像領域内において半導体ウェハ基板の端部を検出し、同じ撮像領域内において薄膜の端部を検出するように前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させるように制御する制御手段と、前記基板端部検出手段によって検出した前記基板の複数の端部位置と、前記薄膜端部検出手段によって検出した前記薄膜の複数の端部位置とに基づいて、前記複数の測定個所における前記薄膜の端部位置から前記基板の端部位置までの幅寸法をそれぞれ算出する算出手段とを備える。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２２】
＜１． 第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態における幅寸法測定装置１の構成を示す図である。幅寸法測定装置１は、レジスト液などをスピンコーティングされた後、端縁洗浄処理（エッジリンス処理）された基板９１上に形成されたレジスト薄膜（以下、単に「薄膜」と称す。）から基板９１の端部までの幅寸法（以下、「エッジリンス幅寸法」と称す。）を測定する装置であり、照明光学系２０、結像光学系３０、検査ステージ４０、制御ユニット５０、撮像系６０、および分光ユニット７０を備える。
【００２３】
検査ステージ４０は、外周に反射ミラー４１を有し、基板９１上の薄膜が形成された基板９１を搭載しながら、制御ユニット５０（主に演算部５１）からの制御信号に応じてＸ，Ｙ方向に移動し、撮像系６０と基板９１とを相対的に移動させることにより、基板９１表面の任意の領域を測定位置に移動させる。なお、検査ステージ４０は、図示しないスピンモータにより、回転駆動可能にされていてもよい。
【００２４】
照明光学系２０には、ハロゲンランプからなる光源２１が設けられており、一定の観察波長域（例えば４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の光が出射されるようになっている。光源２１からの光はコンデンサーレンズ２２，視野絞り２３およびコンデンサーレンズ２４を介して結像光学系３０に入射される。
【００２５】
結像光学系３０は対物レンズ３１，ビームスプリッタ３２およびチューブレンズ３３からなり、光源２１からの照明光はビームスプリッタ３２によって反射され、対物レンズ３１を介して所定の測定位置に照射される。測定位置に位置する基板９１で反射された光（より詳しくは、基板９１上に形成された薄膜で反射された光を含む。）、および反射ミラー４１で反射された光は、対物レンズ３１，ビームスプリッタ３２およびチューブレンズ３３を介して光軸上の所定の位置に集光される。
【００２６】
集光位置の近傍には、中心部にピンホールを有するピンホールミラー４２が配置されており、集光された光のうちピンホールを通過した光は、分光ユニット７０に入射される。また、ピンホールミラー４２により反射された光は、ミラー４３によりさらに反射され、撮像系６０に入射される。
【００２７】
制御ユニット５０は、図１に示すように、演算処理を行う演算部５１、各種データを記憶する記憶部５２、オペレータの指示を入力する操作部５３、および各種データを表示する表示部５４を備えており、演算部５１は、図示を省略する入出力ポートを介して記憶部５２、操作部５３および表示部５４と接続されている。また、演算部５１は、光検出器６２、および光検出器７２との間で入出力ポートを介して信号の授受を行う。
【００２８】
なお、具体的には、記憶部５２は、磁気ディスク装置、記憶媒体を読み取るための読み取り装置、読み取り専用のＲＯＭ、およびデータを一時的に記憶するＲＡＭ等である。操作部５３は、キーボード、マウス、および各種ボタン類等である。また、表示部５４としては、液晶ディスプレイや表示ランプ等を用いることができる。
【００２９】
撮像系６０は、ミラー４３により反射された光を、結像レンズ６１を介してＣＣＤなどの光検出器６２により検出し、信号として制御ユニット５０に与え、画像として撮像する。なお、光検出器６２は、基板９１の主面の面積よりも小さな撮像領域を有するが、エッジリンス幅寸法に比べて広範囲な撮像領域を有しており、基板エッジおよび薄膜エッジを同時に撮像することができる。
【００３０】
分光ユニット７０は、入射光を分光する凹面回折格子７１と、凹面回折格子７１により回折された回折光の分光スペクトルを検出する光検出器７２とで構成されている。光検出器７２は、例えばフォトダイオードアレイやＣＣＤなどにより構成されており、分光ユニット７０に取り込まれた光は凹面回折格子７１により分光され、各分光スペクトルのエネルギーに対応したスペクトル信号が光検出器７２から制御ユニット５０に与えられる。
【００３１】
図２は、本実施の形態における演算部５１の機能構成を示す図である。図２に示す構成のうち、画像処理部５１０、判定部５１１、膜厚測定部５１２、薄膜端部位置検出部５１３、および幅寸法測定部５１４は、演算部５１が記憶部５２に記憶されているプログラムに従って動作することにより実現される機能構成である。なお、これらの機能はソフトウェアにより実現される場合に限られるものではなく、例えば、画像処理部５１０の機能の全部あるいは一部を専用の論理回路を用いてハードウェアにより実現するようにしてもよい。
【００３２】
画像処理部５１０は、光検出器６２からの信号に基づいて、測定位置における基板エッジを撮像した基板端部画像データを作成する。また、基板端部画像データに対して一般的なエッジ検出処理を行うことにより基板エッジ位置を検出して、幅寸法測定部５１４に転送する。すなわち、画像処理部５１０が主に本発明における基板端部検出手段に相当する。なお、画像処理部５１０が行うエッジ検出処理としては、例えば、コントラスト（濃度差、色の差等）などから、境界位置情報を検出する手法が用いられる。
【００３３】
図３は、基板９１の端部が縁取りされている場合の照明光の状態を示す図である。また、図４は、基板９１の薄膜が形成されている面（以下、「第１主面」と称する。）に照射した光により、基板エッジＥＳの近傍を撮像した画像の例である。
【００３４】
一般に、基板処理装置などで処理される基板の端部は、図３に示すように縁取りされており、第１主面に照射された光は縁取り部分（図３に示す基板９１の曲線部分）において散乱されるため、対物レンズ３１には入射されない。そのため、図４に示すように、基板９１と基板９１の外側とを画像から正確に区別することができず、基板エッジＥＳを検出することができない。
【００３５】
図５は、図１における検査ステージ４０に係る部分を拡大した図である。幅寸法測定装置１では、第１主面側から照射された光のうち基板９１の外側を通過した光は、反射ミラー４１により対物レンズ３１に向けて反射される。すなわち、反射ミラー４１により反射された照明光は、第１主面とは反対側の面（以下、「第２主面」と称する。）側から基板９１の端部を照明する。すなわち、反射ミラー４１が主に本発明における照明手段に相当する。
【００３６】
図６は、幅寸法測定装置１により撮像された基板端部画像データの例である。図６に示すように、基板９１の第１主面および基板９１の外側は、照明光が反射されて対物レンズ３１に入射されるため明るく撮像されるが、照明光が散乱される基板９１の縁取り部分は暗い帯状に撮像される。
【００３７】
基板９１に対する対物レンズ３１の位置から図６の−Ｙ方向にある白抜き部分が基板９１の第１主面であることが判定でき、Ｙ方向にある白抜き部分が基板９１よりも外側の領域であることが判定できる。この外側の領域との境界を基板エッジＥＳと判定する。
【００３８】
なお、基板エッジＥＳは全体としては閉曲線であるが、本実施の形態における撮像系６０の撮像領域内においては、基板エッジＥＳの一部分が撮像されるため、図６に示すように、基板エッジＥＳは単なる部分曲線、あるいは直線として検出される。また、基板端部が縁取りされている場合は、基板の第１主面に対して撮像系６０のオートフォーカスを行い、さらに、基板の厚さ（予め入力されているものとする。）の半分の距離だけフォーカスをずらして撮像を行うようにすることにより、基板エッジにピントが合った画像を撮像することができる。この場合、検査ステージ４０をＺ方向に移動させることによってフォーカスを調整してもよい。
【００３９】
図２に戻って、判定部５１１は、予めオペレータにより入力されている設定情報に基づいて、薄膜エッジ位置を検出する手法として、膜厚値から検出する「膜厚利用法」を用いるか、撮像された基板端部画像データから検出する「画像利用法」を用いるかを判定し、膜厚測定部５１２および薄膜端部位置検出部５１３に対して指示を与える。なお、設定情報とは、いずれの手法を選択すべきかを決定するための情報であり、主に薄膜の材質に基づいてオペレータが予め判断し、入力する。
【００４０】
膜厚測定部５１２は、光検出器７２からのスペクトル信号に基づいて、薄膜の膜厚値を求める。すなわち、分光ユニット７０および膜厚測定部５１２が主に本発明における膜厚測定手段に相当する。なお、薄膜の膜厚を求める演算手法については、例えば、分光反射率測定を用いる手法が知られている。概要を説明すると、基板上に形成された薄膜に照明光を照射し、薄膜の表面で反射した光と、薄膜を透過して基板表面で反射した光との干渉を観測して、２つの光の光路差を算出することにより薄膜の膜厚値を求める手法である。なお、分光ユニット７０および膜厚測定部５１２が、検査ステージ４０を移動させることなく、薄膜の膜厚を測定できる領域（以下、「膜厚測定領域」と称する。）は、撮像系６０の撮像領域と同じ領域であり、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とは一対一に対応付けが可能であるものとする。
【００４１】
薄膜端部位置検出部５１３は、膜厚測定部５１２により求められた膜厚値に基づいて、薄膜エッジ位置を検出して幅寸法測定部５１４に転送する。膜厚値は、薄膜が存在する位置では一定の正の値として測定されるが、薄膜がエッジリンスにより除去されている位置ではほぼ０となる。したがって、薄膜端部位置検出部５１３は、薄膜の膜厚値の分布から、膜厚値が０に変化する境界を薄膜エッジ位置として検出する。
【００４２】
また、薄膜端部位置検出部５１３は、画像処理部５１０が基板端部位置を検出する際に用いる手法と同様の手法により、基板端部画像データに基づいて薄膜エッジ位置を検出する機能をも有している。すなわち、薄膜端部位置検出部５１３が主に本発明における薄膜端部検出手段に相当する。
【００４３】
幅寸法測定部５１４は、基板エッジ位置および薄膜エッジ位置に基づいて、基板エッジから薄膜エッジまでの幅寸法を求める。すなわち、幅寸法測定部５１４が主に本発明における算出手段に相当する。
【００４４】
図７に示すように、幅寸法測定部５１４は、検出された基板エッジＥＳ上の中点（以下、「点Ｐ」と称する。）と薄膜エッジＥＦとの最短距離Ｄminをエッジリンス幅寸法ＤＲとして算出する。これは、点Ｐを中心とする円のうち、検出した薄膜エッジＥＦと交点を有する最小半径の円（つまり薄膜エッジＥＦと接する円）ＣＲの半径を求めればよい。図７における点Ｑが、薄膜エッジＥＦ上において点Ｐとの距離が最短となる点（実施例ＣＲとの接点）である。なお、検出された基板エッジＥＳ上の中点を点Ｐとし、点Ｐにおけるエッジリンス幅寸法ＤＲを算出する理由は、撮像領域ＡＲ内において、できるだけ中央付近に撮像されている点を選択することにより、点Ｑを膜厚測定領域および撮像領域ＡＲ内に検出しやすくするためであり、点Ｐは本来、基板エッジＥＳ上の任意の点でよい。また、当該最小半径を有する円ＣＲと薄膜エッジＥＦとの交点ＱＥが膜厚測定領域または撮像領域ＡＲの端部に検出された場合（図８）は、点ＱＥと点Ｐとの距離をエッジリンス幅寸法ＤＲとするのではなく、当該領域外に存在する薄膜エッジＥＦ上に、点Ｐとの距離が最短となる点Ｑが存在すると判断し、検査ステージ４０を移動させることが望ましい。
【００４６】
図９および図１０は、本実施の形態における幅寸法測定装置１において、基板９１のエッジリンス幅寸法を測定する際の手順を示す流れ図である。
【００４７】
まず、幅寸法測定装置１では、図示しない搬送機構が基板９１を検査ステージ４０に搬送する（ステップＳ１１）。次に、検査ステージ４０が基板９１を載置した状態で移動することにより基板９１を移動させつつ、撮像系６０が基板９１を撮像する（ステップＳ１２）。
【００４８】
次に、画像処理部５１０が、基板端部画像データを作成し、エッジ検出処理を行って、基板エッジを検出できたか否かを判定し（ステップＳ１３）、基板エッジを検出できない場合は、ステップＳ１２の処理に戻ってさらに検査ステージ４０を移動させて撮像を繰り返す。
【００４９】
一方、基板エッジを検出すると、画像処理部５１０は基板エッジの撮像領域における位置を幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ１４）。
【００５０】
次に、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジを検出する（ステップＳ１５）。なお、レジスト薄膜の場合は、前述の「膜厚利用法」、「画像利用法」のいずれかで薄膜エッジを検出する。
【００５１】
これにより、幅寸法測定装置１では、薄膜の膜厚値あるいは画像データに基づいて容易に薄膜エッジ位置を検出することができる。なお、ステップＳ１５において、薄膜エッジが検出できない場合は、膜厚測定領域内および撮像領域内に薄膜エッジが存在しないとみなして、ステップＳ１２に戻るようにしてもよい。また、その場合は、検出した基板エッジが撮像領域の中央に位置するように検査ステージ４０を移動するようにするなど、制御ユニット５０が基板エッジ位置の検出結果を利用した移動制御を検査ステージ４０に対して行うようにしてもよい。
【００５２】
薄膜エッジが検出されると、薄膜端部位置検出部５１３は、薄膜エッジの位置を幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ２１）。幅寸法測定部５１４は基板エッジと薄膜エッジとの距離を計算し、エッジリンス幅寸法を算出する（ステップＳ２２）。
【００５３】
エッジリンス幅寸法が算出されると、幅寸法測定装置１は、表示部５４にエッジリンス幅寸法を表示し（ステップＳ２３）、オペレータは、基板９１上に形成された薄膜が除去された幅寸法を確認することができる。
【００５４】
以上により、幅寸法測定装置１は、基板の端部位置と薄膜の端部位置とを検出し、基板上に形成された薄膜の端部から基板の端部までの幅寸法をオペレータを介さず自動的に求めることができる。したがって、基板上に形成された薄膜がエッジリンスにより正確に除去されているか否かを検査する場合、予め規定幅寸法として所定値を決めておけば、エッジリンス幅寸法の実測値と当該規定幅寸法とを数値で比較することにより、オペレータの経験度や熟練度に左右されることなく、当該検査を正確に行うことができる。
【００５５】
また、比較的広範囲を撮像できる撮像系を用いることにより、基板エッジと薄膜エッジとを同時に撮像して、エッジリンス幅寸法を算出することから、制御が単純化されるため演算量の削減などにより、処理時間を短縮することができる。
【００５６】
＜２． 第２の実施の形態＞
上記実施の形態では、比較的広範囲を撮像できる撮像系を用いて、基板エッジと薄膜エッジとを同時に撮像するとして説明したが、基板エッジと薄膜エッジとを別々に撮像するようにしてもよい。
【００５７】
図１１は、このような原理に基づいて構成した第２の実施の形態における幅寸法測定装置２の構成を示す図である。なお、第１の実施の形態における幅寸法測定装置１と同様の機能を有する構成については同じ符号を用い、適宜、説明を省略する。
【００５８】
幅寸法測定装置２はセンサ４４を有しており、センサ４４は検査ステージ４０のＸ方向の位置およびＹ方向の位置を検出して、制御ユニット５０に信号として与える機能を有する。
【００５９】
幅寸法測定装置２の撮像系６０は、エッジリンス幅寸法よりも狭い撮像領域を有し、基板エッジと薄膜エッジとは別々に撮像される。なお、幅寸法測定装置２においても膜厚測定領域は、撮像領域と同じ領域であり、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とは一対一に対応付けが可能であるものとする。
【００６０】
図１２は、本実施の形態における演算部５１の機能構成を示す図である。図１２に示す構成のうち、移動量検出部５１５は、演算部５１が記憶部５２に記憶されているプログラムに従って動作することにより実現される機能構成である。
【００６１】
画像処理部５１０は、第１の実施の形態と同様に基板端部画像データを作成するのみならず、薄膜の端部を撮像した薄膜端部画像データをも作成する。また、幅寸法測定装置１では、基板エッジと薄膜エッジとを同時に撮像した基板端部画像データに基づいて薄膜エッジ位置を検出していたが、幅寸法測定装置２の画像処理部５１０では、薄膜端部画像データに基づいて、薄膜エッジ位置を検出する。
【００６２】
移動量検出部５１５は、基板端部画像データおよび薄膜端部画像データが撮像されたときの検査ステージ４０の位置をそれぞれセンサ４４から取得し、基板端部画像データを撮像した位置から薄膜端部画像データを撮像した位置までの検査ステージ４０の移動距離と移動方向を検出する。
【００６３】
図１３にこの検出の原理が模式的に例示されており、検査ステージ４０の移動ベクトルと等価な基板９１の移動ベクトルＶ１に対して、相対的に撮像領域ＡＲの移動ベクトルが記号（−Ｖ１）によって表現されている。そして、撮像領域ＡＲ１内における基板エッジＥＳの位置情報と、撮像領域ＡＲ２内における薄膜エッジＥＦの位置情報とを、移動ベクトル（Ｖ１または（−Ｖ１））を用いて組合せ、それによってエッジリンス幅寸法ＤＲを算出する。すなわち、センサ４４および移動量検出部５１５が、本発明における移動ベクトル検出手段に相当する。
【００６４】
図１４および図１５は、本実施の形態における幅寸法測定装置２において、基板９１のエッジリンス幅寸法を測定する手順を示す流れ図である。
【００６５】
まず、幅寸法測定装置２では、第１の実施の形態におけるステップＳ１１ないしＳ１４と同様に、搬送機構が基板９１を検査ステージ４０に搬送し、画像処理部５１０が基板エッジを検出して、基板エッジ位置を幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ３１ないしＳ３４）。
【００６６】
基板エッジ位置が検出されると、移動量検出部５１５がセンサ４４からの信号に基づいて、基板エッジ位置を検出した際の検査ステージ４０の位置を検出し（ステップＳ３５）、検査ステージ４０が基板９１を移動させる（ステップＳ４１）。なお、検査ステージ４０は、検出された基板エッジに対する法線Ｌのうち基板９１の内側に存在する部分に沿って移動するよう制御されるものとする。これは、幅寸法測定部５１４においてエッジリンス幅寸法を求める場合には点Ｑの位置が必要だからであり、制御ユニット５０が検査ステージ４０をこのように制御することにより、効率よく点Ｑを検出することができるからである。
【００６７】
次に、薄膜エッジ検出処理を実行し（ステップＳ４２）、薄膜エッジが検出できたか否かを判定し（ステップＳ４３）、薄膜エッジが検出できなかった場合は、測定範囲に薄膜エッジが含まれていないとみなして、基板９１をさらに移動させるため、ステップＳ４１に戻って処理を繰り返す。なお、薄膜エッジ検出処理は、第１の実施の形態におけるステップＳ１５と同様の処理である。
【００６８】
一方、薄膜エッジが検出できた場合は、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジ位置を幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ４４）。さらに、移動量検出部５１５が検査ステージ４０の位置を検出し（ステップＳ４５）、ステップＳ３５において検出した基板エッジを検出した際の検査ステージ４０の位置から、薄膜エッジを検出した際の検査ステージ４０の位置までの検査ステージ４０の移動距離と移動方向（検査ステージ４０の移動ベクトルに相当する。）を算出して、幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ４６）。
【００６９】
幅寸法測定部５１４は、検査ステージ４０の移動距離と移動方向、基板エッジ位置、および薄膜エッジ位置に基づいてエッジリンス幅寸法を算出し（ステップＳ４７）、表示部５４にエッジリンス幅寸法を表示する（ステップＳ４８）。
【００７０】
以上により、幅寸法測定装置２においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、基板エッジと薄膜エッジとを別々に検出することにより、撮像系６０の撮像領域が狭い場合でもエッジリンス幅寸法を測定することができることから、撮像領域が狭い小型の撮像系を用いることにより装置の小型化を図ることができる。あるいは、より高倍率の結像光学系３０を用いる（結果的に撮像領域は狭くなる。）ことにより、測定精度の向上を図ることができる。
【００７１】
＜３． 第３の実施の形態＞
上記実施の形態では、基板エッジを検出する際に基板を第２主面側から照明する手法として、第２主面側に反射ミラーを設けて照明していたが、第２主面側に別の光源を設けて照明するようにしてもよい。
【００７２】
図１６は、このような原理に基づいて構成した第３の実施の形態における幅寸法測定装置３の構成のうち、検査ステージ４０に係る部分を示す図である。なお、第１の実施の形態における幅寸法測定装置１と同様の機能を有する構成については同じ符号を用い、適宜、説明を省略する。
【００７３】
幅寸法測定装置３は、反射ミラー４１の代わりに、基板９１の第２主面側に光源２５を備え、光源２５から出射された照明光は、基板９１の第２主面側から基板９１の端部の所定の位置に照明される。このような構成によれば、光源２５から出射された照明光のうち、基板９１により遮蔽されなかった光のみが対物レンズ３１に入射される。
【００７４】
図１７は、幅寸法測定装置３の撮像系６０により基板エッジＥＳ近傍を撮像した基板端部画像データの例を示す図である。図１７に示すように、光源２５からの照明光が遮蔽されることにより撮像領域のうち基板９１が存在する領域は暗く撮像され、基板９１の外側のみが明るく撮像される。
【００７５】
以上により、本実施の形態における幅寸法測定装置３においても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、光源２５を基板の第２主面側に設けることにより、基板９１の端部が縁取りされている場合でも、基板の端部を容易に検出することができる。
【００７６】
なお、光源２１および光源２５として、それぞれ出射する光の周波数が異なる光源を使用すれば、それぞれの光源から出射された光を必要に応じて区別することができる。また、それぞれの光源の前面に特定の周波数の光のみを透過する光学フィルターを設置することにより、それぞれの光源から出射した光を区別するようにしてもよい。
【００７７】
＜４． 第４の実施の形態＞
上記実施の形態では、エッジリンスが正確に行われているか否かを検査するために、エッジリンス幅寸法を測定して表示していた。しかし、エッジリンスが正確に行われているか否かを検査する場合には、エッジリンス幅寸法のみならず、基板上に形成された薄膜の基板に対する形成位置も問題となる。
【００７８】
図１８は、第４の実施の形態における薄膜位置測定装置４の構成を示す図である。薄膜位置測定装置４は、第２の実施の形態における幅寸法測定装置２と同様の構成を有し、基板９１上に形成された薄膜の形成位置（以下、単に「形成位置」と称する。）を測定する。
【００７９】
図１９は、本実施の形態における演算部５１の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【００８０】
画像処理部５１０は、上記実施の形態と同様に、撮像系６０が撮像した基板端部画像データに一般的なエッジ検出処理を行い、撮像領域における基板エッジ位置を検出して、位置検出部５１６に転送する。また、薄膜端部画像データを作成し、薄膜端部位置検出部５１３に転送する。
【００８１】
薄膜端部位置検出部５１３は、上記実施の形態と同様に、「膜厚利用法」または「画像利用法」により撮像領域（膜厚測定領域）における薄膜エッジ位置を検出し、位置検出部５１６に転送する。
【００８２】
移動量検出部５１５は、検査ステージ４０が移動するたびに、移動後における検査ステージ４０の位置をセンサ４４から取得して、起点からの移動距離および移動方向を検出し、位置検出部５１６に転送する。なお、「起点」としては、装置内の基準点、測定開始点、基板９１の中心点、あるいは直前の検査ステージ４０の位置などを適宜利用してもよい。
【００８３】
位置検出部５１６は、画像処理部５１０から取得した複数の基板エッジ位置と、それぞれの基板エッジ位置が検出された基板端部画像データを撮像した際の検査ステージ４０の位置関係とに基づいて、基板の位置を検出する。すなわち、画像処理部５１０および位置検出部５１６が主に本発明における基板位置検出手段に相当する。なお、それぞれの基板エッジ位置を検出した基板端部画像データを撮像した際の検査ステージ４０の位置関係は、移動量検出部５１５から取得した検査ステージ４０の移動距離および移動方向とに基づいて算出する。
【００８４】
また、薄膜端部位置検出部５１３から取得した複数の薄膜エッジ位置と、それぞれの薄膜エッジ位置が検出された際の検査ステージ４０の位置関係とに基づいて、薄膜の位置を検出する。すなわち、薄膜端部位置検出部５１３および位置検出部５１６が主に本発明における薄膜位置検出手段に相当する。
【００８５】
さらに、位置検出部５１６は、基板の中心点と薄膜の中心点とのずれ量を求め、当該ずれ量により、基板の位置と薄膜の位置との比較を行う。すなわち、位置検出部５１６が主に本発明における比較手段に相当する。
【００８６】
図２０は、本実施の形態における薄膜位置測定装置４の動作を示す流れ図である。まず、薄膜位置測定装置４では、基板９１の形状を取得し（ステップＳ５１）、基板エッジ検出処理（ステップＳ５２）を行う。なお、基板９１の形状が予め入力されていない場合は「一般形」として処理を継続する。
【００８７】
図２１は、基板エッジ検出処理（ステップＳ５２）の詳細を示す流れ図である。基板エッジ検出処理では、まず、検査ステージ４０を移動させ（ステップＳ１０１）、撮像系６０が撮像を行う（ステップＳ１０２）。
【００８８】
画像処理部５１０が、撮像した基板端部画像データに基づいて基板エッジＥＳを検出し（ステップＳ１０３）、基板エッジＥＳを検出できなかった場合は、ステップＳ１０１に戻って処理を繰り返す（ステップＳ１０４）。一方、基板エッジＥＳを検出できた場合は、基板エッジ位置を位置検出部５１６に転送し（ステップＳ１０５）、基板エッジ検出処理を終了して図２０の処理に戻る。
【００８９】
基板エッジ検出処理（ステップＳ５２）が終了すると、移動量検出部５１５がステップＳ５２において基板エッジを検出した際の検査ステージ４０の位置を起点（測定開始位置）として保存するとともに、位置検出部５１６が検出された基板エッジ上の任意の点Ａ（例えば、検出した基板エッジ部分の中点。）を特定して、基板エッジＥＳおよび点Ａの起点に対する位置を保存する（ステップＳ５３）。
【００９０】
次に、薄膜位置測定装置４は、ステップＳ５１で取得した基板９１の形状が円形であるか否かを判定し（ステップＳ５４）、基板９１の形状が円形である場合は、円形基板処理（ステップＳ５５）を実行する。
【００９１】
図２２および図２３は、円形基板処理（ステップＳ５５）の詳細を示す流れ図である。また、図２４は、この処理に対応する検出例を示す図である。円形基板処理では、まず、測定回数ｎに２をセットする（ステップＳ２０１）。
【００９２】
次に、図２１に示した基板エッジ検出処理を行い（ステップＳ２０２）、移動量検出部５１５が、ステップＳ２０２において基板エッジＥＳを検出した際の検査ステージ４０の起点に対する移動距離および移動方向を計算し、位置検出部５１６に転送する（ステップＳ２０３）。
【００９３】
続いて、位置検出部５１６がステップＳ２０２で検出した基板エッジＥＳ上の点Ａｎ（例えば、検出した基板エッジＥＳの中点。）を特定し、移動量検出部５１５から取得した起点に対する移動距離および移動方向に基づいて、点Ａｎの起点に対する位置を算出し、保存する（ステップＳ２０４）。
【００９４】
さらに、測定回数ｎをデクリメントし、測定回数ｎが０になるまでステップＳ２０２およびＳ２０４の処理を繰り返す（ステップＳ２０５）。これにより、測定開始位置において検出された点Ａを含め、基板エッジＥＳ上の任意の３点（点Ａ、点Ａ１および点Ａ２）の起点に対する位置関係が取得される。
【００９５】
基板エッジＥＳ上の３点の位置関係が取得されると、位置検出部５１６は、基板９１が円形であることを利用して、取得した３点を通る円として、基板９１の位置を検出する。なお、取得する基板エッジＥＳ上の点は、３点に限られるものではなく、さらに、多くの点について位置関係を取得してもよい。
【００９６】
基板９１の位置が検出されると、薄膜位置測定装置４は、薄膜の位置を検出する処理を行う。
【００９７】
まず、測定回数ｎに３をセットし（ステップＳ２１１）、検査ステージ４０を移動させ（ステップＳ２１２）、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジＥＦを検出し（ステップＳ２１３）、薄膜エッジＥＦを検出できなかった場合はステップＳ２１２からの処理を繰り返す（ステップＳ２１４）。なお、薄膜エッジＥＦを検出する手法は、上記実施の形態において記載した、「膜厚利用法」または「画像利用法」のいずれであってもよく、薄膜の性質により適宜選択されるものとする。
【００９８】
一方、薄膜エッジＥＦを検出した場合は、薄膜端部位置検出部５１３が検出した薄膜エッジ位置を位置検出部５１６に転送し、移動量検出部５１５が、ステップＳ２１３で薄膜エッジＥＦを検出した際の検査ステージ４０の起点に対する移動距離および移動方向を計算し、位置検出部５１６に転送する（ステップＳ２１５）。
【００９９】
次に、位置検出部５１６が、ステップＳ２１３で検出した薄膜エッジＥＦ上の点Ｂｎ（例えば、検出した薄膜エッジＥＦの中点。）を特定し、移動量検出部５１５から取得した起点に対する移動距離および移動方向に基づいて、点Ｂｎの起点に対する位置を算出し、保存する（ステップＳ２１６）。
【０１００】
さらに、測定回数ｎをデクリメントし、測定回数ｎが０になるまでステップＳ２１２ないしＳ２１６の処理を繰り返す（ステップＳ２１７）。これにより、薄膜エッジＥＦ上の任意の３点（点Ｂ１ないし点Ｂ３）について起点に対する位置関係が取得される。
【０１０１】
薄膜エッジＥＦ上の３点の位置関係が取得されると、位置検出部５１６が当該３点を通る円として薄膜の位置を検出して（ステップＳ２１８）、円形基板処理を終了し、図２０に示す処理に戻る。
【０１０２】
基板９１の形状が円形でない場合（ステップＳ５４においてＮｏ。）は、さらに基板９１の形状が矩形であるか否かを判定し（ステップＳ５６）、基板９１の形状が矩形である場合は、矩形基板処理（ステップＳ５７）を実行する。
【０１０３】
図２５および図２６は、本実施の形態における矩形基板処理（ステップＳ５７）の詳細を示す流れ図である。また、図２７は、その処理に対応する検出例を示す図である。矩形基板処理では、まず、ステップＳ５２で検出した基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ３０１）、さらに基板エッジＥＳの検出を行い（ステップＳ３０２）、基板９１の頂点を検出して、起点に対する位置を保存する（ステップＳ３０３）。なお、基板９１の頂点は、例えば、検出された基板エッジの方向が約９０°変化する点として検出することができる。
【０１０４】
さらに、ステップＳ３０４により、基板９１の３つの頂点（ＡＰ１ないしＡＰ３）を検出するまでステップＳ３０１ないしＳ３０３を繰り返す。
【０１０５】
基板９１の３つの頂点の位置関係が取得されると、位置検出部５１６は、基板９１が矩形であることを利用して、基板９１の位置を検出する。なお、矩形の基板９１の位置を検出するための手法はこれに限られるものではなく、例えば矩形の基板９１の対角に存在する２つの頂点（例えば、図２７においてＡＰ１とＡＰ３）を求めるようにしてもよい。すなわち、矩形の位置を決定することができるものであれば、他の周知の数学的手法が用いられてもよい。
【０１０６】
基板９１の位置が検出されると、薄膜位置測定装置４は、薄膜の位置を検出する処理を行う。
【０１０７】
まず、検査ステージ４０を移動させ（ステップＳ３１１）、薄膜エッジＥＦを検出し（ステップＳ３１２）、薄膜エッジＥＦを検出できなかった場合はステップＳ３１１からの処理を繰り返す（ステップＳ３１３）。
【０１０８】
一方、薄膜エッジＥＦを検出した場合は、検出した薄膜エッジＥＦに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ３１４）、さらに薄膜エッジＥＦの検出を行い（ステップＳ３１５）、薄膜の頂点を検出して、起点に対する位置を保存する（ステップＳ３１６）。
【０１０９】
さらに、ステップＳ３１７により、薄膜の３つの頂点（ＢＰ１ないしＢＰ３）の位置を検出するまでステップＳ３１４ないしＳ３１６の処理を繰り返し、位置検出部５１６が、検出された３つの頂点の位置関係に基づいて薄膜の位置を検出して（ステップＳ３１８）、矩形基板処理を終了し、図２０に示す処理に戻る。
【０１１０】
基板９１の形状が矩形でない場合（ステップＳ５６においてＮｏ。）は、一般形基板処理（ステップＳ５８）を実行する。
【０１１１】
図２８および図２９は、本実施の形態における一般形基板処理（ステップＳ５８）の詳細を示す流れ図である。また、図３０は、その処理に対応する検出例を示す図である。一般形基板処理では、まず、検出した基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ４０１）、さらに基板エッジＥＳの検出を行い（ステップＳ４０２）、基板エッジＥＳの起点に対する位置を保存する（ステップＳ４０３）。
【０１１２】
ステップＳ４０４により、ステップＳ４０１ないしＳ４０３の処理を点Ａの位置に戻るまで繰り返し、画像処理部５１０から取得した基板エッジ位置と、移動量検出部５１５から取得した起点からの移動距離および移動方向とに基づいて、位置検出部５１６が基板９１の形状と位置とを検出する（ステップＳ４０５）。
【０１１３】
このように、基板エッジＥＳ上の点Ａから測定を開始し、基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ、点Ａに戻るまで基板エッジＥＳ上の点の位置Ａ，Ａ１ないしＡｎを測定する（基板エッジの閉曲線上の点をすべて測定することに相当する。）ことにより、基板９１がどのような形状であっても基板９１の形状と位置とを検出することができる。
【０１１４】
次に、検査ステージ４０を移動させ（ステップＳ４１１）、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジＥＦを検出し（ステップＳ４１２）、薄膜エッジＥＦを検出できなかった場合はステップＳ４１１からの処理を繰り返す（ステップＳ４１３）。
【０１１５】
一方、薄膜エッジＥＦを検出した場合は、薄膜端部位置検出部５１３が検出した薄膜エッジ位置を位置検出部５１６に転送し、移動量検出部５１５が起点に対する移動距離および移動方向を位置検出部５１６に転送する。位置検出部５１６は、それらの情報に基づいて、薄膜エッジＥＦの起点に対する位置と、薄膜エッジＥＦ上の任意の点Ｃ（例えば、検出した薄膜エッジＥＦの中点。）の起点に対する位置とを算出し、保存する（ステップＳ４１４）。
【０１１６】
さらに、検出した薄膜エッジＥＦに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ４１５）、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジＥＦの検出を行い（ステップＳ４１６）、位置検出部５１６が薄膜エッジＥＦの起点に対する位置を算出し、保存する（ステップＳ４１７）。
【０１１７】
ステップＳ４１８により、ステップＳ４１５ないしＳ４１７の処理を点Ｃに戻るまで繰り返し、算出した薄膜エッジＥＦの起点に対する位置Ｃ，Ｃ１ないしＣｎに基づいて、位置検出部５１６が薄膜の形状と位置とを検出して（ステップＳ４１９）、一般形基板処理を終了し、図２０に示す処理に戻る。
【０１１８】
ステップＳ５５、Ｓ５７、およびＳ５８により、基板９１の位置および薄膜の位置が検出されると、位置検出部５１６は基板９１の位置と薄膜の位置との比較を行う（ステップＳ５９）。なお、薄膜位置測定装置４では、基板９１の位置および薄膜の位置は、ともに起点に対して求められていることから、座標変換等を必要とせず、基板９１の位置と薄膜の位置との位置関係を比較することができる。
【０１１９】
これにより、薄膜位置測定装置４では、基板の複数の端部位置を検出して求めた基板の位置と、薄膜の複数の端部位置を検出して求めた薄膜の位置とを比較して、薄膜の基板に対する形成位置を測定することができ、例えば、基板上の所望の位置に薄膜が形成されているかを確認することができる。
【０１２０】
なお、薄膜位置測定装置４は、基板９１が円形または矩形である場合は、基板９１の中心点Ｏ１と薄膜の中心点Ｏ２とのずれ量を求め、当該ずれ量により、基板９１の位置と薄膜の位置との比較を行う。
【０１２１】
円の中心点の座標を求めるには、図３１（ａ）に示すように、円周上の任意の３点以上の座標を円の方程式に代入することにより求めることができる。
【０１２２】
そこで、位置検出部５１６は、基板９１が円形の場合は、円形基板処理（図２２、図２３）で求めた基板エッジＥＳ上の３点（Ａ、Ａ１およびＡ２）の座標から中心点Ｏ１の座標を求め、同様に、薄膜エッジＥＦ上の３点（Ｂ１ないしＢ３）の座標から中心点Ｏ２の座標を求める。さらに、中心点Ｏ１およびＯ２の座標からそれらのずれ量（座標間距離）を求める。なお、円の中心点を求める手法はこれに限られるものではなく、例えば、円周上の任意の３点を結ぶ線分に対して各線分の垂直二等分線を引き、交点の座標を求め、当該交点の座標を円の中心点の座標とするなど、他の周知の数学的手法が用いられてもよい。
【０１２３】
また、矩形の場合は、図３１（ｂ）に示すように、対角（図３１（ｂ）において点Ａと点Ｃ）を結ぶ線分の二等分点が矩形の中心点Ｏを表すことを利用して、対角の座標から中心点Ｏの座標を求めることができる。
【０１２４】
そこで、位置検出部５１６は、基板９１が矩形の場合は、矩形基板処理（図２５、図２６）で求めた基板エッジＥＳ上の２点（ＡＰ１およびＡＰ３）の座標から中心点Ｏ１の座標を求め、薄膜エッジＥＦ上の２点（ＢＰ１およびＢＰ３）の座標から中心点Ｏ２の座標を求める。さらに、中心点Ｏ１およびＯ２の座標からそれらのずれ量（座標間距離）を求める。なお、矩形の中心点を求める手法についても、他の周知の数学的手法が用いられてもよい。
【０１２５】
以上により、薄膜位置測定装置４では、オペレータを介することなく、基板に対する薄膜の形成位置を測定することができるため、オペレータの経験度や熟練度に左右されることなく、薄膜が所望の位置に形成されているか否かを正確に確認することができる。
【０１２６】
なお、反射ミラー４１の代わりに第３の実施の形態に示すように光源２５を用いて基板エッジを照明するようにしても同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態においては、基板エッジと薄膜エッジとを別々に撮像するように説明したが、第１の実施の形態と同様に、基板エッジと薄膜エッジとを同時に撮像できる撮像系（撮像領域が比較的広範囲のもの）を用いても同様の効果を得ることができる。以下、第５の実施の形態においても同様である。
【０１２７】
＜５． 第５の実施の形態＞
第４の実施の形態では、基板エッジおよび薄膜エッジ上に存在する複数の点の位置を検出することにより薄膜の基板に対する形成位置を求めたが、当該形成位置を求める手法はこれに限られるものではなく、基板エッジ上に存在する複数の点におけるエッジリンス幅寸法を求めることによっても薄膜の形成位置を検出することができる。
【０１２８】
図３２は、このような原理に基づいて構成した第５の実施の形態における薄膜位置測定装置５の演算部５１の機能構成を信号の流れとともに示す図である。なお、薄膜位置測定装置５の構成は、図１８に示す薄膜位置測定装置４と同様である。
【０１２９】
幅寸法測定部５１４は、画像処理部５１０が検出した基板エッジ上の点Ｄにおけるエッジリンス幅寸法を第２の実施の形態に示す手法により算出する。また、移動量検出部５１５から検査ステージ４０の移動距離および移動方向を取得し、点Ｄの起点に対する位置を算出する。さらに、点Ｄの起点に対する位置と点Ｄにおけるエッジリンス幅寸法とを、位置検出部５１６に転送する機能を有する。すなわち、幅寸法測定部５１４は、主に本発明における算出手段に相当する。
【０１３０】
位置検出部５１６は、幅寸法測定部５１４から取得する情報に基づいて、基板に対する薄膜の形成位置を検出する。
【０１３１】
図３３は、本実施の形態における薄膜位置測定装置５の動作を示す流れ図である。まず、薄膜位置測定装置５では、基板９１の形状を取得してから（ステップＳ６１）、図２１に示す基板エッジ検出処理（ステップＳ６２）を行う。なお、基板９１の形状が予め入力されていない場合は「一般形」として処理を継続する。
【０１３２】
基板エッジ検出処理（ステップＳ６２）が終了すると、移動量検出部５１５がステップＳ６２において基板エッジを検出した際の検査ステージ４０の位置を起点（測定開始位置）として保存する（ステップＳ６３）。
【０１３３】
次に、薄膜位置測定装置５は、ステップＳ６１で取得した基板９１の形状が円形であるか否かを判定し（ステップＳ６４）、基板９１の形状が円形である場合は、円形基板処理（ステップＳ６５）を実行する。
【０１３４】
図３４は、本実施の形態における円形基板処理（ステップＳ６５）の詳細を示す流れ図である。また、図３５は、その処理に対応する検出例を示す図である。円形基板処理では、まず、測定回数ｎに３をセットし（ステップＳ５０１）、図２１に示す基板エッジ検出処理を実行する（ステップＳ５０２）。
【０１３５】
次に、幅寸法測定部５１４が、ステップＳ５０２において画像処理部５１０が検出した基板エッジＥＳ上の点Ｄｎ（例えば、検出した基板エッジの中点。）を特定して、点Ｄｎにおけるエッジリンス幅寸法を算出する（ステップＳ５０３）。さらに、点Ｄｎの起点に対する位置と点Ｄｎにおけるエッジリンス幅寸法とを位置検出部５１６に転送する。位置検出部５１６は、これらの情報を保存する（ステップＳ５０４）。
【０１３６】
ステップＳ５０５により、測定回数ｎをデクリメントしつつ測定回数ｎが０になるまでステップＳ５０２ないしＳ５０４を繰り返し、基板エッジＥＳ上の３点（点Ｄ１ないし点Ｄ３）と、それらの点におけるエッジリンス幅寸法を求める。
【０１３７】
次に、位置検出部５１６が、基板９１の位置と薄膜の位置とを検出する（ステップＳ５０６）。なお、基板９１の位置は、第４の実施の形態における円形基板処理と同様に、基板エッジＥＳ上の３点の起点に対する位置関係に基づいて当該３点を通る円として検出される。また、薄膜の形成位置は、当該３点をそれぞれ中心とした、中心点におけるエッジリンス幅寸法を半径とする円ＣＬ１ないしＣＬ３を求め、その３つの円に外接する円ＣＬ０として検出する。
【０１３８】
これにより、薄膜位置測定装置５は、基板９１が円形の場合において、複数の測定箇所（点Ｄ１ないし点Ｄ３）におけるエッジリンス幅寸法に基づいて薄膜の形成位置を測定することができる。
【０１３９】
薄膜位置測定装置５は、円形の基板９１の薄膜の形成位置を検出すると、円形基板処理を終了し、図３３の処理に戻る。
【０１４０】
基板９１の形状が円形でない場合（ステップＳ６４においてＮｏ。）は、基板９１が矩形であるか否かを判定し（ステップＳ６６）、基板９１が矩形である場合は、矩形基板処理（ステップＳ６７）を実行する。
【０１４１】
図３６は、本実施の形態における矩形基板処理（ステップＳ６７）の詳細を示す流れ図である。また、図３７は、その処理に対応する検出例を示す図である。矩形基板処理では、まず、ステップＳ６２で検出した基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ６０１）、画像処理部５１０が基板エッジＥＳの検出を行う（ステップＳ６０２）。
【０１４２】
次に、幅寸法測定部５１４がステップＳ６０２で検出された基板エッジＥＳ上の点Ｅｎにおけるエッジリンス幅寸法を測定する（ステップＳ６０３）。さらに、点Ｅｎの起点に対する位置と、点Ｅｎにおけるエッジリンス幅寸法とを位置検出部５１６に転送し、位置検出部５１６は、それらの情報を保存する（ステップＳ６０４）。また、基板エッジＥＳの検出方向の変化を検出することにより、基板９１の頂点を求めて、起点に対する位置を保存する（ステップＳ６０５）。
【０１４３】
ステップＳ６０５により、基板９１の異なる４辺上にそれぞれ存在する４点（点Ｅ４ないし点Ｅ１）におけるエッジリンス幅寸法が求まるまで（少なくとも３回、基板エッジの方向が変化するまで）ステップＳ６０１ないしＳ６０３の処理を繰り返し、位置検出部５１６が基板９１の位置および薄膜の形成位置を検出する（ステップＳ６０６）。
【０１４４】
このように、基板９１の異なる４辺上の４点を検出するまでステップＳ６０１ないしＳ６０３の処理を繰り返すことにより、基板９１の少なくとも３つの頂点（ＥＰ１ないしＥＰ３）の起点に対する位置関係が取得される。したがって、基板９１の位置は、当該３つの頂点の位置関係から検出される。また、薄膜の形成位置は、点Ｅ１ないし点Ｅ４を中心とした、中心点におけるエッジリンス幅寸法を半径とする円ＣＬ１ないしＣＬ４を求め、当該４つの円に外接する矩形ＲＧとして検出する。
【０１４５】
これにより、薄膜位置測定装置５は、基板９１が矩形の場合において、複数の測定箇所（点Ｅ１ないし点Ｅ４）におけるエッジリンス幅寸法に基づいて薄膜の形成位置を測定することができる。
【０１４６】
薄膜位置測定装置５は、矩形基板の薄膜の形成位置を検出すると、矩形基板処理を終了し、図３３の処理に戻る。
【０１４７】
基板９１が矩形でない場合（ステップＳ６６においてＮｏ。）は、一般形基板処理（ステップＳ６８）が実行される。
【０１４８】
図３８は、本実施の形態における一般形基板処理（ステップＳ６８）の詳細を示す流れ図である。また、図３９は、その処理に対応する検出例を示す図である。一般形基板処理では、まず、検出した基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ７０１）、画像処理部５１０が基板エッジＥＳの検出を行い（ステップＳ７０２）、幅寸法測定部５１４が、ステップＳ７０２で検出した基板エッジＥＳ上の点におけるエッジリンス幅寸法を算出する（ステップＳ７０３）。
【０１４９】
さらに、位置検出部５１６が検出した基板エッジＥＳの起点に対する位置と、エッジリンス幅寸法とを保存する（ステップＳ７０４）。なお、位置検出部５１６は、ステップＳ７０３において最初にエッジリンス幅寸法を算出した基板エッジＥＳ上の点Ｆを開始点として起点に対する位置を保存しておく。
【０１５０】
ステップＳ７０５により、エッジリンス幅寸法を検出する基板エッジＥＳ上の点が開始点Ｆに戻るまで、ステップＳ７０１ないしＳ７０４を繰り返し、位置検出部５１６が基板の形状と位置Ｆ１ないしＦｎ、および薄膜の形状と形成位置とを検出する（ステップＳ７０６）。
【０１５１】
このように、基板エッジＥＳ上の点の起点に対する位置を開始点Ｆに戻るまで検出することにより、基板９１の形状と位置とを検出することができる。また、薄膜の形状と形成位置とは、基板エッジＥＳ上の点Ｆ１ないしＦｎにおいて、当該点を中心としたエッジリンス幅寸法を半径とする円ＣＬ１ないしＣＬｎを求め、当該すべての円に対して外接する形状ＣＰおよび形成位置として検出する。
【０１５２】
これにより、薄膜位置測定装置５は、基板９１が一般形の場合において、複数の測定箇所（点Ｆ１ないし点Ｆｎ）におけるエッジリンス幅寸法に基づいて薄膜の形成位置を測定することができる。
【０１５３】
薄膜位置測定装置５では、一般形基板の薄膜の形状と形成位置とを検出すると、一般形基板処理を終了し、図３３の処理に戻る。
【０１５４】
以上により、本実施の形態における薄膜位置測定装置５においても第４の実施の形態と同様に、オペレータの経験度や熟練度に左右されることなく、自動的に基板９１に対する薄膜の形成位置を測定することができる。したがって、例えば、基板エッジ上の対向する２点におけるエッジリンス幅寸法を求め、一方のエッジリンス幅寸法が短い場合には薄膜がその方向にずれていることが分かる。
【０１５５】
＜６． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０１５６】
例えば、基板の端部を第２主面側から照明するための反射ミラー４１および光源２５は、基板の端部を撮像する際に対物レンズ３１に対向する位置に配置されていればよく、検査ステージ４０とともに移動してもよいし、対物レンズ３１に対して位置的に固定されていてもよい。
【０１５７】
また、上記第３の実施の形態では、光源２１および光源２５の別々の光源を用いて照明することとしているが、光源２１からの光を光ファイバー等により第２主面側に導くことによって第２主面側からの照明を行うようにしてもよい。
【０１５８】
また、幅寸法測定装置では、基板エッジ上の任意の点Ｐと薄膜エッジとの最短距離をエッジリンス幅寸法と定義しているが、例えば、点Ｐにおける基板エッジに対する法線Ｌを求め、法線Ｌと薄膜エッジとの交点Ｒの位置を求めて、点Ｐと点Ｒとの距離をエッジリンス幅寸法としてもよい。あるいは、基板が円形である場合には、基板の中心点Ｏと点Ｐとを結ぶ直線Ｍを求め、さらに、直線Ｍと薄膜エッジとの交点Ｔを求めて、点Ｐと点Ｔとの距離をエッジリンス幅寸法と定義してもよい。この場合、基板の中心点Ｏを求める手法としては、例えば、基板エッジ上の少なくとも３点以上の点を検出して求める手法、あるいは、基板を回転させることにより基板エッジの偏心量を測定して、基板の回転中心と中心点Ｏとのずれを予測して求める手法などがある。
【０１５９】
また、処理の順番は上記実施の形態に限られるものではない。例えば、薄膜エッジ位置を検出してから基板エッジ位置を検出し、薄膜エッジ上の任意の点から基板エッジまでの距離を計算して、エッジリンス幅寸法を算出するようにしてもよい。
【０１６０】
また、幅寸法測定装置および薄膜位置測定装置は、エッジリンス幅寸法だけでなく、エッジ露光後の現像処理によって除去されたレジスト薄膜の除去幅寸法や、当該除去によって形成される薄膜の形成位置を測定してもよい。
【０１６１】
また、上記実施の形態では、測定する対象の薄膜としてレジスト薄膜を例に説明したが、薄膜は、これに限られるものではない。例えば、メッキ処理などによって基板上に形成される銅などの金属製の薄膜であってもよい。基板上に銅膜を形成する場合も、基板の端部に不要な銅膜が形成されるため、ベベルエッチング処理などにより基板の端部の銅膜を除去する処理が行われる。すなわち、幅寸法測定装置および薄膜位置測定装置は、この除去幅寸法や、除去処理後の銅膜の形成位置を測定してもよい。ただし、金属製の薄膜は光を透過せず、「膜厚利用法」を用いることができないため、「画像利用法」を用いて薄膜エッジ位置を検出する。
【０１６２】
さらに、レジスト薄膜や銅膜以外に、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの薄膜について、薄膜エッジから基板エッジまでの幅寸法を測定したり、薄膜の形成位置を測定することもできる。ＩＴＯ膜のように無色透明で基板とのコントラストがない場合は、「画像利用法」を用いることができないため、「膜厚利用法」を用いて薄膜エッジ位置を検出する。なお、薄膜の材質により薄膜エッジ位置の検出方法を選択しなければならない場合は、図９のステップＳ１５において、判定部５１１が前述の設定情報に基づいて、「膜厚利用法」、「画像利用法」のいずれを用いるかを判定するようにすればよい。
【０１６３】
これにより、本発明における幅寸法測定装置および薄膜位置測定装置は、薄膜の端部を検出する手法として、測定した膜厚値から求める場合と撮像した画像データから求める場合とを使い分けることができ、基板上に形成された薄膜の性質に合った測定を行うことができる。
【０１６４】
また、撮像した基板端部画像データにおいて基板と基板の外側の領域とにコントラストがない場合（例えば、液晶表示器用の矩形ガラス基板などの縁取りのない基板である場合）は、光学フィルターを用いて基板エッジを検出するようにしてもよい。
【０１６５】
図４０（ａ）は、このような原理に基づいて構成した検査ステージ４０を示す図である。図４０（ａ）に示す検査ステージ４０は、対物レンズ３１と反射ミラー４１との光路上にＮＤフィルター４５を備えている。なお、ＮＤフィルター４５は、図４０（ａ）に示すように基板９２よりも下方に配置される。図４０（ｂ）は、縁取りのないガラス製の基板９２をＮＤフィルター４５を用いることなく、撮像した場合の基板端部画像データの例を示す図である。基板９２は、縁取りがないため、縁取り部分における照明光の散乱がほとんど生じない（基板エッジにおける若干の散乱は生じる。）。したがって、図６に示すように基板の縁取り部分を帯状に検出することができず、基板エッジＥＳを明瞭に検出することができない。図４０（ｃ）は、ＮＤフィルター４５を用いて撮像した基板端部画像データの例を示す図である。
【０１６６】
このように、図４０（ａ）に示す検査ステージ４０は、ＮＤフィルター４５を用いて基板９２の外側を通る照明光（反射ミラー４１で反射される照明光）の光量を下げることにより、濃度差を生じさせて基板エッジＥＳを容易に検出することができる。なお、濃度差ではなく、色の差を生じさせるような光学フィルターを用いてもよい。
【０１６７】
【発明の効果】
請求項１ないし４に記載の発明では、基板端部検出手段により検出した基板の端部位置と薄膜端部検出手段により検出した薄膜の端部位置とに基づいて幅寸法を算出することにより、オペレータを介さず、自動的に幅寸法を求めることができる。
【０１６８】
また、膜厚測定手段により測定された膜厚値に基づいて薄膜の端部位置を検出することにより、光透過性の薄膜の端部位置を容易に求めることができる。
【０１６９】
また、画像データに基づいて、基板端部検出手段が基板の端部位置を検出することにより、基板の端部位置を容易に求めることができる。
【０１７２】
請求項２に記載の発明では、撮像手段によって基板の端部を撮像するときに、薄膜が形成された基板の第１主面とは反対側の第２主面側から基板の端部を照明することにより、基板が縁取りされているために、基板の端部で照明光が散乱される場合でも基板の端部を検出することができる。
【０１７３】
請求項３に記載の発明では、照明手段が、第１主面側からの照明光を第２主面側から基板の端部に向けて反射する反射ミラーを有することにより、第２主面側からの照明を容易に行うことができる。
【０１７４】
請求項４に記載の発明では、照明手段が、第２主面側から基板の端部に向けて照明光を照射する光源を有することにより、第２主面側からの照明を容易に行うことができる。
【０１７５】
請求項５および６に記載の発明では、基板位置検出手段によって求めた基板の位置と、薄膜位置検出手段によって求めた薄膜の位置とを比較することにより、オペレータを介することなく、自動的に基板上に形成された薄膜の形成位置を求めることができる。
【０１７６】
請求項６に記載の発明では、比較手段は、基板の中心位置に対する薄膜の中心位置のずれ量を求める手段であることにより、薄膜の形成位置を容易に確認することができる。
【０１７７】
請求項７に記載の発明では、基板端部検出手段によって検出した基板の複数の端部位置と、薄膜端部検出手段によって検出した薄膜の複数の端部位置とに基づいて、複数の測定個所における薄膜の端部位置から基板の端部位置までの幅寸法をそれぞれ算出することにより、オペレータを介することなく、自動的に基板上に形成された薄膜の形成位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における幅寸法測定装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における演算部の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【図３】基板の端部が縁取りされている場合の照明光の状態を示す図である。
【図４】基板の第１主面に照射した光により、基板エッジの近傍を撮像した画像の例を示す図である。
【図５】図１における検査ステージに係る部分を拡大して示す図である。
【図６】第１の実施の形態における幅寸法測定装置により撮像された基板端部画像データの例を示す図である。
【図７】エッジリンス幅寸法を算出する手法を説明する図である。
【図８】エッジリンス幅寸法を算出する手法を説明する図である。
【図９】第１の実施の形態における幅寸法測定装置の動作を示す流れ図である。
【図１０】第１の実施の形態における幅寸法測定装置の動作を示す流れ図である。
【図１１】第２の実施の形態における幅寸法測定装置の構成を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態における演算部の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【図１３】別々に撮像された撮像領域における位置関係を算出する原理を説明する図である。
【図１４】第２の実施の形態における幅寸法測定装置の動作を示す流れ図である。
【図１５】第２の実施の形態における幅寸法測定装置において、基板のエッジリンス幅寸法を測定する手順を示す流れ図である。
【図１６】第３の実施の形態における幅寸法測定装置の構成のうち、検査ステージに係る部分を拡大した図である。
【図１７】第３の実施の形態における幅寸法測定装置の撮像系により基板エッジの近傍を撮像した基板端部画像データの例を示す図である。
【図１８】第４の実施の形態における薄膜位置測定装置の構成を示す図である。
【図１９】第４の実施の形態における演算部の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【図２０】第４の実施の形態における薄膜位置測定装置の動作を示す流れ図である。
【図２１】基板エッジ検出処理の詳細を示す流れ図である。
【図２２】第４の実施の形態における円形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２３】第４の実施の形態における円形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２４】第４の実施の形態における円形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図２５】第４の実施の形態における矩形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２６】第４の実施の形態における矩形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２７】第４の実施の形態における矩形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図２８】第４の実施の形態における一般形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２９】第４の実施の形態における一般形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図３０】第４の実施の形態における一般形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図３１】円形および矩形の中心点を求める手法を説明する図である。
【図３２】第５の実施の形態における薄膜位置測定装置の演算部の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【図３３】第５の実施の形態における薄膜位置測定装置の動作を示す流れ図である。
【図３４】第５の実施の形態における円形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図３５】第５の実施の形態における円形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図３６】第５の実施の形態における矩形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図３７】第５の実施の形態における矩形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図３８】第５の実施の形態における一般形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図３９】第５の実施の形態における一般形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図４０】（ａ）ＮＤフィルターを備えた検査ステージを示す図である。
（ｂ）縁取りのないガラス製の基板をＮＤフィルターを用いることなく、撮像した基板端部画像データの例を示す図である。
（ｃ）ＮＤフィルターを用いて撮像した基板端部画像データの例を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３ 幅寸法測定装置
２０ 照明光学系
２１，２５ 光源
４，５ 薄膜位置測定装置
４０ 検査ステージ
４１ 反射ミラー
４４ センサ
５０ 制御ユニット
５１ 演算部
５１０ 画像処理部
５１２ 膜厚測定部
５１３ 薄膜端部位置検出部
５１４ 幅寸法測定部
５１５ 移動量検出部
５１６ 位置検出部
６０ 撮像系
７０ 分光ユニット
９１，９２ 基板
ＤＲ エッジリンス幅寸法
ＥＳ 基板エッジ
ＥＦ 薄膜エッジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハやフラットパネルディスプレイ用基板等の基板上に形成されたレジスト膜等の薄膜の端部位置から基板の端部位置までの幅寸法を測定するための幅寸法測定装置に関する。
【０００２】
また、この発明は、基板上に形成された薄膜の基板に対する形成位置を測定する位置測定装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、略円形の半導体ウェハや矩形のガラス基板等の基板に回路パターン等を形成するには、前段階として、当該基板上に感光性を有するレジスト液をスピンコーティング法によって塗布して、基板上にレジスト薄膜を形成する。このスピンコーティング法によるレジスト薄膜の形成方法では、基板の端部上面、端部側面および端部下面からなる端縁にもレジスト薄膜が形成される。この端縁に形成されたレジスト薄膜が、基板の搬送途中や基板の処理中に基板処理装置内等に脱落するとパーティクルの原因になる等の基板の処理に悪影響を及ばす原因となる。この悪影響の発生を防止するために、スピンコーティング後の基板端縁に形成された不要なレジスト薄膜を洗浄除去する端縁洗浄処理（エッジリンス、EBR：エッジ・ビード・リムーバ）が一般に行われている。
【０００４】
半導体ウェハ等の略円形の基板に対し上記端縁洗浄処理を実行する装置として、例えば特開平９−２１３６１６号公報に記載される装置が知られている。また、矩形の基板に対して瑞縁洗浄処理を実行する装置として、例えば特開平５−１７５１１７号公報に記載される装置が知られている。
【０００５】
また、レジスト液がポジ形の場合は、端縁に形成された不要なレジスト薄膜を除去する方法としてエッジ露光法が採用される場合もある。このエッジ露光法は、例えば特開平２−２８８３２６号公報に記載されたエッジ露光装置を用いて基板端縁に形成されたレジスト薄膜を露光した後、現像処理により端縁に形成された不要なレジスト薄膜を除去する方法である。
【０００６】
上述の瑞縁洗浄処理やエッジ露光法によって、基板端縁から不要なレジスト薄膜が正確に除去できているか否かの検査は、オペレータが基板端縁を顕微鏡で観察する目視検査によって行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなオペレータによる目視検査では、オペレータの経験度や熟練度によって検査結果が異なり、正確な検査が行えないという問題が発生する。
【０００８】
この発明の第１の目的は、上述のような点に鑑み、基板上に形成された薄膜の端部から基板の端部までの幅寸法を測定することができる幅寸法測定装置を提供することにある。
【０００９】
この発明の第２の目的は、上述のような点に鑑み、基板上に形成された薄膜の基板に対する形成位置を正確に測定することができる薄膜位置測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、半導体ウェハ基板の主面よりも小さい前記半導体ウェハ基板上の領域に形成された薄膜の端部から前記半導体ウェハ基板の端部までの幅寸法を測定する幅寸法測定装置であって、前記幅寸法に比べて広範囲な撮像領域を有しており、前記半導体ウェハ基板の端部位置および前記薄膜の端部位置を同時に撮像可能な撮像手段と、前記撮像手段と相対的に移動可能である前記半導体ウェハ基板を載置するためのステージと、前記撮像領域と同じ領域において半導体ウェハ基板上の薄膜の膜厚を測定する分光ユニットを備え、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とが一対一に対応付けされている膜厚測定手段と、前記撮像手段により撮像した画像データに基づいて前記半導体ウェハ基板の端部位置を検出する基板端部検出手段と、前記膜厚測定手段により測定した薄膜の膜厚値の分布に基づいて前記薄膜の端部位置を検出する薄膜端部検出手段と、前記撮像手段が撮像した撮像領域内において半導体ウェハ基板の端部を検出し、同じ撮像領域内において薄膜の端部を検出するように前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させるように制御する制御手段と、前記撮像領域内において前記基板端部検出手段により検出した前記基板の端部位置と前記薄膜端部検出手段により検出した前記薄膜の端部位置とに基づいて前記幅寸法を算出する算出手段とを備える。
【００１５】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る幅寸法測定装置であって、前記撮像手段によって前記基板の端部を撮像するときに、前記薄膜が形成された前記基板の第１主面とは反対側の第２主面側から基板の端部を照明する照明手段をさらに備える。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る幅寸法測定装置であって、前記照明手段が、前記第１主面側からの照明光を前記第２主面側から前記基板の端部に向けて反射する反射ミラーを有する。
【００１７】
また、請求項４の発明は、請求項２の発明に係る幅寸法測定装置であって、前記照明手段が、前記第２主面側から前記基板の端部に向けて照明光を照射する光源を有する。
【００１８】
また、請求項５の発明は、半導体ウェハ基板の表面よりも小さい前記半導体ウェハ基板上の領域に形成された薄膜の形成位置を測定する薄膜位置測定装置であって、前記半導体ウェハ基板の端部位置および前記薄膜の端部位置を同時に撮像可能な撮像手段と、前記撮像手段と相対的に移動可能である前記半導体ウェハ基板を載置するためのステージと、前記撮像領域と同じ領域において半導体ウェハ基板上の薄膜の膜厚を測定する分光ユニットを備え、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とが一対一に対応付けされている膜厚測定手段と、前記撮像手段により撮像した画像データに基づいて前記半導体ウェハ基板の複数の端部位置を検出し、この検出結果から基板の位置を求める基板位置検出手段と、前記膜厚測定手段により測定した薄膜の膜厚値の分布に基づいて前記薄膜の複数の端部位置を検出し、この検出結果から薄膜の位置を求める薄膜位置検出手段と、前記撮像手段が撮像した撮像領域内において半導体ウェハ基板の端部を検出し、同じ撮像領域内において薄膜の端部を検出するように前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させるように制御する制御手段と、前記基板位置検出手段によって求めた基板の位置と、前記薄膜位置検出手段によって求めた薄膜の位置とを比較する比較手段とを備える。
【００１９】
また、請求項６の発明は、請求項９の発明に係る薄膜位置測定装置であって、前記基板位置検出手段は、検出した基板の複数の端部位置から基板の中心位置を求める手段であり、前記薄膜位置検出手段は、検出した薄膜の複数の端部位置から薄膜の中心位置を求める手段であり、前記比較手段は、基板の中心位置に対する薄膜の中心位置のずれ量を求める手段である。
【００２０】
また、請求項７の発明は、半導体ウェハ基板の表面よりも小さい前記半導体ウェハ基板上の領域に形成された薄膜の形成位置を測定する薄膜位置測定装置であって、前記半導体ウェハ基板の端部位置および前記薄膜の端部位置を同時に撮像可能な撮像手段と、前記撮像手段と相対的に移動可能である前記半導体ウェハ基板を載置するためのステージと、前記撮像領域と同じ領域において半導体ウェハ基板上の薄膜の膜厚を測定する分光ユニットを備え、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とが一対一に対応付けされている膜厚測定手段と、前記撮像手段により撮像した画像データに基づいて複数の測定個所で前記半導体ウェハ基板の端部位置をそれぞれ検出する基板端部検出手段と、前記膜厚測定手段により測定した薄膜の膜厚値の分布に基づいて前記複数の測定個所で前記薄膜の端部位置をそれぞれ検出する薄膜端部検出手段と、前記撮像手段が撮像した撮像領域内において半導体ウェハ基板の端部を検出し、同じ撮像領域内において薄膜の端部を検出するように前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させるように制御する制御手段と、前記基板端部検出手段によって検出した前記基板の複数の端部位置と、前記薄膜端部検出手段によって検出した前記薄膜の複数の端部位置とに基づいて、前記複数の測定個所における前記薄膜の端部位置から前記基板の端部位置までの幅寸法をそれぞれ算出する算出手段とを備える。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２２】
＜１． 第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態における幅寸法測定装置１の構成を示す図である。幅寸法測定装置１は、レジスト液などをスピンコーティングされた後、端縁洗浄処理（エッジリンス処理）された基板９１上に形成されたレジスト薄膜（以下、単に「薄膜」と称す。）から基板９１の端部までの幅寸法（以下、「エッジリンス幅寸法」と称す。）を測定する装置であり、照明光学系２０、結像光学系３０、検査ステージ４０、制御ユニット５０、撮像系６０、および分光ユニット７０を備える。
【００２３】
検査ステージ４０は、外周に反射ミラー４１を有し、基板９１上の薄膜が形成された基板９１を搭載しながら、制御ユニット５０（主に演算部５１）からの制御信号に応じてＸ，Ｙ方向に移動し、撮像系６０と基板９１とを相対的に移動させることにより、基板９１表面の任意の領域を測定位置に移動させる。なお、検査ステージ４０は、図示しないスピンモータにより、回転駆動可能にされていてもよい。
【００２４】
照明光学系２０には、ハロゲンランプからなる光源２１が設けられており、一定の観察波長域（例えば４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の光が出射されるようになっている。光源２１からの光はコンデンサーレンズ２２，視野絞り２３およびコンデンサーレンズ２４を介して結像光学系３０に入射される。
【００２５】
結像光学系３０は対物レンズ３１，ビームスプリッタ３２およびチューブレンズ３３からなり、光源２１からの照明光はビームスプリッタ３２によって反射され、対物レンズ３１を介して所定の測定位置に照射される。測定位置に位置する基板９１で反射された光（より詳しくは、基板９１上に形成された薄膜で反射された光を含む。）、および反射ミラー４１で反射された光は、対物レンズ３１，ビームスプリッタ３２およびチューブレンズ３３を介して光軸上の所定の位置に集光される。
【００２６】
集光位置の近傍には、中心部にピンホールを有するピンホールミラー４２が配置されており、集光された光のうちピンホールを通過した光は、分光ユニット７０に入射される。また、ピンホールミラー４２により反射された光は、ミラー４３によりさらに反射され、撮像系６０に入射される。
【００２７】
制御ユニット５０は、図１に示すように、演算処理を行う演算部５１、各種データを記憶する記憶部５２、オペレータの指示を入力する操作部５３、および各種データを表示する表示部５４を備えており、演算部５１は、図示を省略する入出力ポートを介して記憶部５２、操作部５３および表示部５４と接続されている。また、演算部５１は、光検出器６２、および光検出器７２との間で入出力ポートを介して信号の授受を行う。
【００２８】
なお、具体的には、記憶部５２は、磁気ディスク装置、記憶媒体を読み取るための読み取り装置、読み取り専用のＲＯＭ、およびデータを一時的に記憶するＲＡＭ等である。操作部５３は、キーボード、マウス、および各種ボタン類等である。また、表示部５４としては、液晶ディスプレイや表示ランプ等を用いることができる。
【００２９】
撮像系６０は、ミラー４３により反射された光を、結像レンズ６１を介してＣＣＤなどの光検出器６２により検出し、信号として制御ユニット５０に与え、画像として撮像する。なお、光検出器６２は、基板９１の主面の面積よりも小さな撮像領域を有するが、エッジリンス幅寸法に比べて広範囲な撮像領域を有しており、基板エッジおよび薄膜エッジを同時に撮像することができる。
【００３０】
分光ユニット７０は、入射光を分光する凹面回折格子７１と、凹面回折格子７１により回折された回折光の分光スペクトルを検出する光検出器７２とで構成されている。光検出器７２は、例えばフォトダイオードアレイやＣＣＤなどにより構成されており、分光ユニット７０に取り込まれた光は凹面回折格子７１により分光され、各分光スペクトルのエネルギーに対応したスペクトル信号が光検出器７２から制御ユニット５０に与えられる。
【００３１】
図２は、本実施の形態における演算部５１の機能構成を示す図である。図２に示す構成のうち、画像処理部５１０、判定部５１１、膜厚測定部５１２、薄膜端部位置検出部５１３、および幅寸法測定部５１４は、演算部５１が記憶部５２に記憶されているプログラムに従って動作することにより実現される機能構成である。なお、これらの機能はソフトウェアにより実現される場合に限られるものではなく、例えば、画像処理部５１０の機能の全部あるいは一部を専用の論理回路を用いてハードウェアにより実現するようにしてもよい。
【００３２】
画像処理部５１０は、光検出器６２からの信号に基づいて、測定位置における基板エッジを撮像した基板端部画像データを作成する。また、基板端部画像データに対して一般的なエッジ検出処理を行うことにより基板エッジ位置を検出して、幅寸法測定部５１４に転送する。すなわち、画像処理部５１０が主に本発明における基板端部検出手段に相当する。なお、画像処理部５１０が行うエッジ検出処理としては、例えば、コントラスト（濃度差、色の差等）などから、境界位置情報を検出する手法が用いられる。
【００３３】
図３は、基板９１の端部が縁取りされている場合の照明光の状態を示す図である。また、図４は、基板９１の薄膜が形成されている面（以下、「第１主面」と称する。）に照射した光により、基板エッジＥＳの近傍を撮像した画像の例である。
【００３４】
一般に、基板処理装置などで処理される基板の端部は、図３に示すように縁取りされており、第１主面に照射された光は縁取り部分（図３に示す基板９１の曲線部分）において散乱されるため、対物レンズ３１には入射されない。そのため、図４に示すように、基板９１と基板９１の外側とを画像から正確に区別することができず、基板エッジＥＳを検出することができない。
【００３５】
図５は、図１における検査ステージ４０に係る部分を拡大した図である。幅寸法測定装置１では、第１主面側から照射された光のうち基板９１の外側を通過した光は、反射ミラー４１により対物レンズ３１に向けて反射される。すなわち、反射ミラー４１により反射された照明光は、第１主面とは反対側の面（以下、「第２主面」と称する。）側から基板９１の端部を照明する。すなわち、反射ミラー４１が主に本発明における照明手段に相当する。
【００３６】
図６は、幅寸法測定装置１により撮像された基板端部画像データの例である。図６に示すように、基板９１の第１主面および基板９１の外側は、照明光が反射されて対物レンズ３１に入射されるため明るく撮像されるが、照明光が散乱される基板９１の縁取り部分は暗い帯状に撮像される。
【００３７】
基板９１に対する対物レンズ３１の位置から図６の−Ｙ方向にある白抜き部分が基板９１の第１主面であることが判定でき、Ｙ方向にある白抜き部分が基板９１よりも外側の領域であることが判定できる。この外側の領域との境界を基板エッジＥＳと判定する。
【００３８】
なお、基板エッジＥＳは全体としては閉曲線であるが、本実施の形態における撮像系６０の撮像領域内においては、基板エッジＥＳの一部分が撮像されるため、図６に示すように、基板エッジＥＳは単なる部分曲線、あるいは直線として検出される。また、基板端部が縁取りされている場合は、基板の第１主面に対して撮像系６０のオートフォーカスを行い、さらに、基板の厚さ（予め入力されているものとする。）の半分の距離だけフォーカスをずらして撮像を行うようにすることにより、基板エッジにピントが合った画像を撮像することができる。この場合、検査ステージ４０をＺ方向に移動させることによってフォーカスを調整してもよい。
【００３９】
図２に戻って、判定部５１１は、予めオペレータにより入力されている設定情報に基づいて、薄膜エッジ位置を検出する手法として、膜厚値から検出する「膜厚利用法」を用いるか、撮像された基板端部画像データから検出する「画像利用法」を用いるかを判定し、膜厚測定部５１２および薄膜端部位置検出部５１３に対して指示を与える。なお、設定情報とは、いずれの手法を選択すべきかを決定するための情報であり、主に薄膜の材質に基づいてオペレータが予め判断し、入力する。
【００４０】
膜厚測定部５１２は、光検出器７２からのスペクトル信号に基づいて、薄膜の膜厚値を求める。すなわち、分光ユニット７０および膜厚測定部５１２が主に本発明における膜厚測定手段に相当する。なお、薄膜の膜厚を求める演算手法については、例えば、分光反射率測定を用いる手法が知られている。概要を説明すると、基板上に形成された薄膜に照明光を照射し、薄膜の表面で反射した光と、薄膜を透過して基板表面で反射した光との干渉を観測して、２つの光の光路差を算出することにより薄膜の膜厚値を求める手法である。なお、分光ユニット７０および膜厚測定部５１２が、検査ステージ４０を移動させることなく、薄膜の膜厚を測定できる領域（以下、「膜厚測定領域」と称する。）は、撮像系６０の撮像領域と同じ領域であり、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とは一対一に対応付けが可能であるものとする。
【００４１】
薄膜端部位置検出部５１３は、膜厚測定部５１２により求められた膜厚値に基づいて、薄膜エッジ位置を検出して幅寸法測定部５１４に転送する。膜厚値は、薄膜が存在する位置では一定の正の値として測定されるが、薄膜がエッジリンスにより除去されている位置ではほぼ０となる。したがって、薄膜端部位置検出部５１３は、薄膜の膜厚値の分布から、膜厚値が０に変化する境界を薄膜エッジ位置として検出する。
【００４２】
また、薄膜端部位置検出部５１３は、画像処理部５１０が基板端部位置を検出する際に用いる手法と同様の手法により、基板端部画像データに基づいて薄膜エッジ位置を検出する機能をも有している。すなわち、薄膜端部位置検出部５１３が主に本発明における薄膜端部検出手段に相当する。
【００４３】
幅寸法測定部５１４は、基板エッジ位置および薄膜エッジ位置に基づいて、基板エッジから薄膜エッジまでの幅寸法を求める。すなわち、幅寸法測定部５１４が主に本発明における算出手段に相当する。
【００４４】
図７に示すように、幅寸法測定部５１４は、検出された基板エッジＥＳ上の中点（以下、「点Ｐ」と称する。）と薄膜エッジＥＦとの最短距離Ｄminをエッジリンス幅寸法ＤＲとして算出する。これは、点Ｐを中心とする円のうち、検出した薄膜エッジＥＦと交点を有する最小半径の円（つまり薄膜エッジＥＦと接する円）ＣＲの半径を求めればよい。図７における点Ｑが、薄膜エッジＥＦ上において点Ｐとの距離が最短となる点（実施例ＣＲとの接点）である。なお、検出された基板エッジＥＳ上の中点を点Ｐとし、点Ｐにおけるエッジリンス幅寸法ＤＲを算出する理由は、撮像領域ＡＲ内において、できるだけ中央付近に撮像されている点を選択することにより、点Ｑを膜厚測定領域および撮像領域ＡＲ内に検出しやすくするためであり、点Ｐは本来、基板エッジＥＳ上の任意の点でよい。また、当該最小半径を有する円ＣＲと薄膜エッジＥＦとの交点ＱＥが膜厚測定領域または撮像領域ＡＲの端部に検出された場合（図８）は、点ＱＥと点Ｐとの距離をエッジリンス幅寸法ＤＲとするのではなく、当該領域外に存在する薄膜エッジＥＦ上に、点Ｐとの距離が最短となる点Ｑが存在すると判断し、検査ステージ４０を移動させることが望ましい。
【００４６】
図９および図１０は、本実施の形態における幅寸法測定装置１において、基板９１のエッジリンス幅寸法を測定する際の手順を示す流れ図である。
【００４７】
まず、幅寸法測定装置１では、図示しない搬送機構が基板９１を検査ステージ４０に搬送する（ステップＳ１１）。次に、検査ステージ４０が基板９１を載置した状態で移動することにより基板９１を移動させつつ、撮像系６０が基板９１を撮像する（ステップＳ１２）。
【００４８】
次に、画像処理部５１０が、基板端部画像データを作成し、エッジ検出処理を行って、基板エッジを検出できたか否かを判定し（ステップＳ１３）、基板エッジを検出できない場合は、ステップＳ１２の処理に戻ってさらに検査ステージ４０を移動させて撮像を繰り返す。
【００４９】
一方、基板エッジを検出すると、画像処理部５１０は基板エッジの撮像領域における位置を幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ１４）。
【００５０】
次に、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジを検出する（ステップＳ１５）。なお、レジスト薄膜の場合は、前述の「膜厚利用法」、「画像利用法」のいずれかで薄膜エッジを検出する。
【００５１】
これにより、幅寸法測定装置１では、薄膜の膜厚値あるいは画像データに基づいて容易に薄膜エッジ位置を検出することができる。なお、ステップＳ１５において、薄膜エッジが検出できない場合は、膜厚測定領域内および撮像領域内に薄膜エッジが存在しないとみなして、ステップＳ１２に戻るようにしてもよい。また、その場合は、検出した基板エッジが撮像領域の中央に位置するように検査ステージ４０を移動するようにするなど、制御ユニット５０が基板エッジ位置の検出結果を利用した移動制御を検査ステージ４０に対して行うようにしてもよい。
【００５２】
薄膜エッジが検出されると、薄膜端部位置検出部５１３は、薄膜エッジの位置を幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ２１）。幅寸法測定部５１４は基板エッジと薄膜エッジとの距離を計算し、エッジリンス幅寸法を算出する（ステップＳ２２）。
【００５３】
エッジリンス幅寸法が算出されると、幅寸法測定装置１は、表示部５４にエッジリンス幅寸法を表示し（ステップＳ２３）、オペレータは、基板９１上に形成された薄膜が除去された幅寸法を確認することができる。
【００５４】
以上により、幅寸法測定装置１は、基板の端部位置と薄膜の端部位置とを検出し、基板上に形成された薄膜の端部から基板の端部までの幅寸法をオペレータを介さず自動的に求めることができる。したがって、基板上に形成された薄膜がエッジリンスにより正確に除去されているか否かを検査する場合、予め規定幅寸法として所定値を決めておけば、エッジリンス幅寸法の実測値と当該規定幅寸法とを数値で比較することにより、オペレータの経験度や熟練度に左右されることなく、当該検査を正確に行うことができる。
【００５５】
また、比較的広範囲を撮像できる撮像系を用いることにより、基板エッジと薄膜エッジとを同時に撮像して、エッジリンス幅寸法を算出することから、制御が単純化されるため演算量の削減などにより、処理時間を短縮することができる。
【００５６】
＜２． 第２の実施の形態＞
上記実施の形態では、比較的広範囲を撮像できる撮像系を用いて、基板エッジと薄膜エッジとを同時に撮像するとして説明したが、基板エッジと薄膜エッジとを別々に撮像するようにしてもよい。
【００５７】
図１１は、このような原理に基づいて構成した第２の実施の形態における幅寸法測定装置２の構成を示す図である。なお、第１の実施の形態における幅寸法測定装置１と同様の機能を有する構成については同じ符号を用い、適宜、説明を省略する。
【００５８】
幅寸法測定装置２はセンサ４４を有しており、センサ４４は検査ステージ４０のＸ方向の位置およびＹ方向の位置を検出して、制御ユニット５０に信号として与える機能を有する。
【００５９】
幅寸法測定装置２の撮像系６０は、エッジリンス幅寸法よりも狭い撮像領域を有し、基板エッジと薄膜エッジとは別々に撮像される。なお、幅寸法測定装置２においても膜厚測定領域は、撮像領域と同じ領域であり、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とは一対一に対応付けが可能であるものとする。
【００６０】
図１２は、本実施の形態における演算部５１の機能構成を示す図である。図１２に示す構成のうち、移動量検出部５１５は、演算部５１が記憶部５２に記憶されているプログラムに従って動作することにより実現される機能構成である。
【００６１】
画像処理部５１０は、第１の実施の形態と同様に基板端部画像データを作成するのみならず、薄膜の端部を撮像した薄膜端部画像データをも作成する。また、幅寸法測定装置１では、基板エッジと薄膜エッジとを同時に撮像した基板端部画像データに基づいて薄膜エッジ位置を検出していたが、幅寸法測定装置２の画像処理部５１０では、薄膜端部画像データに基づいて、薄膜エッジ位置を検出する。
【００６２】
移動量検出部５１５は、基板端部画像データおよび薄膜端部画像データが撮像されたときの検査ステージ４０の位置をそれぞれセンサ４４から取得し、基板端部画像データを撮像した位置から薄膜端部画像データを撮像した位置までの検査ステージ４０の移動距離と移動方向を検出する。
【００６３】
図１３にこの検出の原理が模式的に例示されており、検査ステージ４０の移動ベクトルと等価な基板９１の移動ベクトルＶ１に対して、相対的に撮像領域ＡＲの移動ベクトルが記号（−Ｖ１）によって表現されている。そして、撮像領域ＡＲ１内における基板エッジＥＳの位置情報と、撮像領域ＡＲ２内における薄膜エッジＥＦの位置情報とを、移動ベクトル（Ｖ１または（−Ｖ１））を用いて組合せ、それによってエッジリンス幅寸法ＤＲを算出する。すなわち、センサ４４および移動量検出部５１５が、本発明における移動ベクトル検出手段に相当する。
【００６４】
図１４および図１５は、本実施の形態における幅寸法測定装置２において、基板９１のエッジリンス幅寸法を測定する手順を示す流れ図である。
【００６５】
まず、幅寸法測定装置２では、第１の実施の形態におけるステップＳ１１ないしＳ１４と同様に、搬送機構が基板９１を検査ステージ４０に搬送し、画像処理部５１０が基板エッジを検出して、基板エッジ位置を幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ３１ないしＳ３４）。
【００６６】
基板エッジ位置が検出されると、移動量検出部５１５がセンサ４４からの信号に基づいて、基板エッジ位置を検出した際の検査ステージ４０の位置を検出し（ステップＳ３５）、検査ステージ４０が基板９１を移動させる（ステップＳ４１）。なお、検査ステージ４０は、検出された基板エッジに対する法線Ｌのうち基板９１の内側に存在する部分に沿って移動するよう制御されるものとする。これは、幅寸法測定部５１４においてエッジリンス幅寸法を求める場合には点Ｑの位置が必要だからであり、制御ユニット５０が検査ステージ４０をこのように制御することにより、効率よく点Ｑを検出することができるからである。
【００６７】
次に、薄膜エッジ検出処理を実行し（ステップＳ４２）、薄膜エッジが検出できたか否かを判定し（ステップＳ４３）、薄膜エッジが検出できなかった場合は、測定範囲に薄膜エッジが含まれていないとみなして、基板９１をさらに移動させるため、ステップＳ４１に戻って処理を繰り返す。なお、薄膜エッジ検出処理は、第１の実施の形態におけるステップＳ１５と同様の処理である。
【００６８】
一方、薄膜エッジが検出できた場合は、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジ位置を幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ４４）。さらに、移動量検出部５１５が検査ステージ４０の位置を検出し（ステップＳ４５）、ステップＳ３５において検出した基板エッジを検出した際の検査ステージ４０の位置から、薄膜エッジを検出した際の検査ステージ４０の位置までの検査ステージ４０の移動距離と移動方向（検査ステージ４０の移動ベクトルに相当する。）を算出して、幅寸法測定部５１４に転送する（ステップＳ４６）。
【００６９】
幅寸法測定部５１４は、検査ステージ４０の移動距離と移動方向、基板エッジ位置、および薄膜エッジ位置に基づいてエッジリンス幅寸法を算出し（ステップＳ４７）、表示部５４にエッジリンス幅寸法を表示する（ステップＳ４８）。
【００７０】
以上により、幅寸法測定装置２においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、基板エッジと薄膜エッジとを別々に検出することにより、撮像系６０の撮像領域が狭い場合でもエッジリンス幅寸法を測定することができることから、撮像領域が狭い小型の撮像系を用いることにより装置の小型化を図ることができる。あるいは、より高倍率の結像光学系３０を用いる（結果的に撮像領域は狭くなる。）ことにより、測定精度の向上を図ることができる。
【００７１】
＜３． 第３の実施の形態＞
上記実施の形態では、基板エッジを検出する際に基板を第２主面側から照明する手法として、第２主面側に反射ミラーを設けて照明していたが、第２主面側に別の光源を設けて照明するようにしてもよい。
【００７２】
図１６は、このような原理に基づいて構成した第３の実施の形態における幅寸法測定装置３の構成のうち、検査ステージ４０に係る部分を示す図である。なお、第１の実施の形態における幅寸法測定装置１と同様の機能を有する構成については同じ符号を用い、適宜、説明を省略する。
【００７３】
幅寸法測定装置３は、反射ミラー４１の代わりに、基板９１の第２主面側に光源２５を備え、光源２５から出射された照明光は、基板９１の第２主面側から基板９１の端部の所定の位置に照明される。このような構成によれば、光源２５から出射された照明光のうち、基板９１により遮蔽されなかった光のみが対物レンズ３１に入射される。
【００７４】
図１７は、幅寸法測定装置３の撮像系６０により基板エッジＥＳ近傍を撮像した基板端部画像データの例を示す図である。図１７に示すように、光源２５からの照明光が遮蔽されることにより撮像領域のうち基板９１が存在する領域は暗く撮像され、基板９１の外側のみが明るく撮像される。
【００７５】
以上により、本実施の形態における幅寸法測定装置３においても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、光源２５を基板の第２主面側に設けることにより、基板９１の端部が縁取りされている場合でも、基板の端部を容易に検出することができる。
【００７６】
なお、光源２１および光源２５として、それぞれ出射する光の周波数が異なる光源を使用すれば、それぞれの光源から出射された光を必要に応じて区別することができる。また、それぞれの光源の前面に特定の周波数の光のみを透過する光学フィルターを設置することにより、それぞれの光源から出射した光を区別するようにしてもよい。
【００７７】
＜４． 第４の実施の形態＞
上記実施の形態では、エッジリンスが正確に行われているか否かを検査するために、エッジリンス幅寸法を測定して表示していた。しかし、エッジリンスが正確に行われているか否かを検査する場合には、エッジリンス幅寸法のみならず、基板上に形成された薄膜の基板に対する形成位置も問題となる。
【００７８】
図１８は、第４の実施の形態における薄膜位置測定装置４の構成を示す図である。薄膜位置測定装置４は、第２の実施の形態における幅寸法測定装置２と同様の構成を有し、基板９１上に形成された薄膜の形成位置（以下、単に「形成位置」と称する。）を測定する。
【００７９】
図１９は、本実施の形態における演算部５１の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【００８０】
画像処理部５１０は、上記実施の形態と同様に、撮像系６０が撮像した基板端部画像データに一般的なエッジ検出処理を行い、撮像領域における基板エッジ位置を検出して、位置検出部５１６に転送する。また、薄膜端部画像データを作成し、薄膜端部位置検出部５１３に転送する。
【００８１】
薄膜端部位置検出部５１３は、上記実施の形態と同様に、「膜厚利用法」または「画像利用法」により撮像領域（膜厚測定領域）における薄膜エッジ位置を検出し、位置検出部５１６に転送する。
【００８２】
移動量検出部５１５は、検査ステージ４０が移動するたびに、移動後における検査ステージ４０の位置をセンサ４４から取得して、起点からの移動距離および移動方向を検出し、位置検出部５１６に転送する。なお、「起点」としては、装置内の基準点、測定開始点、基板９１の中心点、あるいは直前の検査ステージ４０の位置などを適宜利用してもよい。
【００８３】
位置検出部５１６は、画像処理部５１０から取得した複数の基板エッジ位置と、それぞれの基板エッジ位置が検出された基板端部画像データを撮像した際の検査ステージ４０の位置関係とに基づいて、基板の位置を検出する。すなわち、画像処理部５１０および位置検出部５１６が主に本発明における基板位置検出手段に相当する。なお、それぞれの基板エッジ位置を検出した基板端部画像データを撮像した際の検査ステージ４０の位置関係は、移動量検出部５１５から取得した検査ステージ４０の移動距離および移動方向とに基づいて算出する。
【００８４】
また、薄膜端部位置検出部５１３から取得した複数の薄膜エッジ位置と、それぞれの薄膜エッジ位置が検出された際の検査ステージ４０の位置関係とに基づいて、薄膜の位置を検出する。すなわち、薄膜端部位置検出部５１３および位置検出部５１６が主に本発明における薄膜位置検出手段に相当する。
【００８５】
さらに、位置検出部５１６は、基板の中心点と薄膜の中心点とのずれ量を求め、当該ずれ量により、基板の位置と薄膜の位置との比較を行う。すなわち、位置検出部５１６が主に本発明における比較手段に相当する。
【００８６】
図２０は、本実施の形態における薄膜位置測定装置４の動作を示す流れ図である。まず、薄膜位置測定装置４では、基板９１の形状を取得し（ステップＳ５１）、基板エッジ検出処理（ステップＳ５２）を行う。なお、基板９１の形状が予め入力されていない場合は「一般形」として処理を継続する。
【００８７】
図２１は、基板エッジ検出処理（ステップＳ５２）の詳細を示す流れ図である。基板エッジ検出処理では、まず、検査ステージ４０を移動させ（ステップＳ１０１）、撮像系６０が撮像を行う（ステップＳ１０２）。
【００８８】
画像処理部５１０が、撮像した基板端部画像データに基づいて基板エッジＥＳを検出し（ステップＳ１０３）、基板エッジＥＳを検出できなかった場合は、ステップＳ１０１に戻って処理を繰り返す（ステップＳ１０４）。一方、基板エッジＥＳを検出できた場合は、基板エッジ位置を位置検出部５１６に転送し（ステップＳ１０５）、基板エッジ検出処理を終了して図２０の処理に戻る。
【００８９】
基板エッジ検出処理（ステップＳ５２）が終了すると、移動量検出部５１５がステップＳ５２において基板エッジを検出した際の検査ステージ４０の位置を起点（測定開始位置）として保存するとともに、位置検出部５１６が検出された基板エッジ上の任意の点Ａ（例えば、検出した基板エッジ部分の中点。）を特定して、基板エッジＥＳおよび点Ａの起点に対する位置を保存する（ステップＳ５３）。
【００９０】
次に、薄膜位置測定装置４は、ステップＳ５１で取得した基板９１の形状が円形であるか否かを判定し（ステップＳ５４）、基板９１の形状が円形である場合は、円形基板処理（ステップＳ５５）を実行する。
【００９１】
図２２および図２３は、円形基板処理（ステップＳ５５）の詳細を示す流れ図である。また、図２４は、この処理に対応する検出例を示す図である。円形基板処理では、まず、測定回数ｎに２をセットする（ステップＳ２０１）。
【００９２】
次に、図２１に示した基板エッジ検出処理を行い（ステップＳ２０２）、移動量検出部５１５が、ステップＳ２０２において基板エッジＥＳを検出した際の検査ステージ４０の起点に対する移動距離および移動方向を計算し、位置検出部５１６に転送する（ステップＳ２０３）。
【００９３】
続いて、位置検出部５１６がステップＳ２０２で検出した基板エッジＥＳ上の点Ａｎ（例えば、検出した基板エッジＥＳの中点。）を特定し、移動量検出部５１５から取得した起点に対する移動距離および移動方向に基づいて、点Ａｎの起点に対する位置を算出し、保存する（ステップＳ２０４）。
【００９４】
さらに、測定回数ｎをデクリメントし、測定回数ｎが０になるまでステップＳ２０２およびＳ２０４の処理を繰り返す（ステップＳ２０５）。これにより、測定開始位置において検出された点Ａを含め、基板エッジＥＳ上の任意の３点（点Ａ、点Ａ１および点Ａ２）の起点に対する位置関係が取得される。
【００９５】
基板エッジＥＳ上の３点の位置関係が取得されると、位置検出部５１６は、基板９１が円形であることを利用して、取得した３点を通る円として、基板９１の位置を検出する。なお、取得する基板エッジＥＳ上の点は、３点に限られるものではなく、さらに、多くの点について位置関係を取得してもよい。
【００９６】
基板９１の位置が検出されると、薄膜位置測定装置４は、薄膜の位置を検出する処理を行う。
【００９７】
まず、測定回数ｎに３をセットし（ステップＳ２１１）、検査ステージ４０を移動させ（ステップＳ２１２）、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジＥＦを検出し（ステップＳ２１３）、薄膜エッジＥＦを検出できなかった場合はステップＳ２１２からの処理を繰り返す（ステップＳ２１４）。なお、薄膜エッジＥＦを検出する手法は、上記実施の形態において記載した、「膜厚利用法」または「画像利用法」のいずれであってもよく、薄膜の性質により適宜選択されるものとする。
【００９８】
一方、薄膜エッジＥＦを検出した場合は、薄膜端部位置検出部５１３が検出した薄膜エッジ位置を位置検出部５１６に転送し、移動量検出部５１５が、ステップＳ２１３で薄膜エッジＥＦを検出した際の検査ステージ４０の起点に対する移動距離および移動方向を計算し、位置検出部５１６に転送する（ステップＳ２１５）。
【００９９】
次に、位置検出部５１６が、ステップＳ２１３で検出した薄膜エッジＥＦ上の点Ｂｎ（例えば、検出した薄膜エッジＥＦの中点。）を特定し、移動量検出部５１５から取得した起点に対する移動距離および移動方向に基づいて、点Ｂｎの起点に対する位置を算出し、保存する（ステップＳ２１６）。
【０１００】
さらに、測定回数ｎをデクリメントし、測定回数ｎが０になるまでステップＳ２１２ないしＳ２１６の処理を繰り返す（ステップＳ２１７）。これにより、薄膜エッジＥＦ上の任意の３点（点Ｂ１ないし点Ｂ３）について起点に対する位置関係が取得される。
【０１０１】
薄膜エッジＥＦ上の３点の位置関係が取得されると、位置検出部５１６が当該３点を通る円として薄膜の位置を検出して（ステップＳ２１８）、円形基板処理を終了し、図２０に示す処理に戻る。
【０１０２】
基板９１の形状が円形でない場合（ステップＳ５４においてＮｏ。）は、さらに基板９１の形状が矩形であるか否かを判定し（ステップＳ５６）、基板９１の形状が矩形である場合は、矩形基板処理（ステップＳ５７）を実行する。
【０１０３】
図２５および図２６は、本実施の形態における矩形基板処理（ステップＳ５７）の詳細を示す流れ図である。また、図２７は、その処理に対応する検出例を示す図である。矩形基板処理では、まず、ステップＳ５２で検出した基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ３０１）、さらに基板エッジＥＳの検出を行い（ステップＳ３０２）、基板９１の頂点を検出して、起点に対する位置を保存する（ステップＳ３０３）。なお、基板９１の頂点は、例えば、検出された基板エッジの方向が約９０°変化する点として検出することができる。
【０１０４】
さらに、ステップＳ３０４により、基板９１の３つの頂点（ＡＰ１ないしＡＰ３）を検出するまでステップＳ３０１ないしＳ３０３を繰り返す。
【０１０５】
基板９１の３つの頂点の位置関係が取得されると、位置検出部５１６は、基板９１が矩形であることを利用して、基板９１の位置を検出する。なお、矩形の基板９１の位置を検出するための手法はこれに限られるものではなく、例えば矩形の基板９１の対角に存在する２つの頂点（例えば、図２７においてＡＰ１とＡＰ３）を求めるようにしてもよい。すなわち、矩形の位置を決定することができるものであれば、他の周知の数学的手法が用いられてもよい。
【０１０６】
基板９１の位置が検出されると、薄膜位置測定装置４は、薄膜の位置を検出する処理を行う。
【０１０７】
まず、検査ステージ４０を移動させ（ステップＳ３１１）、薄膜エッジＥＦを検出し（ステップＳ３１２）、薄膜エッジＥＦを検出できなかった場合はステップＳ３１１からの処理を繰り返す（ステップＳ３１３）。
【０１０８】
一方、薄膜エッジＥＦを検出した場合は、検出した薄膜エッジＥＦに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ３１４）、さらに薄膜エッジＥＦの検出を行い（ステップＳ３１５）、薄膜の頂点を検出して、起点に対する位置を保存する（ステップＳ３１６）。
【０１０９】
さらに、ステップＳ３１７により、薄膜の３つの頂点（ＢＰ１ないしＢＰ３）の位置を検出するまでステップＳ３１４ないしＳ３１６の処理を繰り返し、位置検出部５１６が、検出された３つの頂点の位置関係に基づいて薄膜の位置を検出して（ステップＳ３１８）、矩形基板処理を終了し、図２０に示す処理に戻る。
【０１１０】
基板９１の形状が矩形でない場合（ステップＳ５６においてＮｏ。）は、一般形基板処理（ステップＳ５８）を実行する。
【０１１１】
図２８および図２９は、本実施の形態における一般形基板処理（ステップＳ５８）の詳細を示す流れ図である。また、図３０は、その処理に対応する検出例を示す図である。一般形基板処理では、まず、検出した基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ４０１）、さらに基板エッジＥＳの検出を行い（ステップＳ４０２）、基板エッジＥＳの起点に対する位置を保存する（ステップＳ４０３）。
【０１１２】
ステップＳ４０４により、ステップＳ４０１ないしＳ４０３の処理を点Ａの位置に戻るまで繰り返し、画像処理部５１０から取得した基板エッジ位置と、移動量検出部５１５から取得した起点からの移動距離および移動方向とに基づいて、位置検出部５１６が基板９１の形状と位置とを検出する（ステップＳ４０５）。
【０１１３】
このように、基板エッジＥＳ上の点Ａから測定を開始し、基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ、点Ａに戻るまで基板エッジＥＳ上の点の位置Ａ，Ａ１ないしＡｎを測定する（基板エッジの閉曲線上の点をすべて測定することに相当する。）ことにより、基板９１がどのような形状であっても基板９１の形状と位置とを検出することができる。
【０１１４】
次に、検査ステージ４０を移動させ（ステップＳ４１１）、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジＥＦを検出し（ステップＳ４１２）、薄膜エッジＥＦを検出できなかった場合はステップＳ４１１からの処理を繰り返す（ステップＳ４１３）。
【０１１５】
一方、薄膜エッジＥＦを検出した場合は、薄膜端部位置検出部５１３が検出した薄膜エッジ位置を位置検出部５１６に転送し、移動量検出部５１５が起点に対する移動距離および移動方向を位置検出部５１６に転送する。位置検出部５１６は、それらの情報に基づいて、薄膜エッジＥＦの起点に対する位置と、薄膜エッジＥＦ上の任意の点Ｃ（例えば、検出した薄膜エッジＥＦの中点。）の起点に対する位置とを算出し、保存する（ステップＳ４１４）。
【０１１６】
さらに、検出した薄膜エッジＥＦに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ４１５）、薄膜端部位置検出部５１３が薄膜エッジＥＦの検出を行い（ステップＳ４１６）、位置検出部５１６が薄膜エッジＥＦの起点に対する位置を算出し、保存する（ステップＳ４１７）。
【０１１７】
ステップＳ４１８により、ステップＳ４１５ないしＳ４１７の処理を点Ｃに戻るまで繰り返し、算出した薄膜エッジＥＦの起点に対する位置Ｃ，Ｃ１ないしＣｎに基づいて、位置検出部５１６が薄膜の形状と位置とを検出して（ステップＳ４１９）、一般形基板処理を終了し、図２０に示す処理に戻る。
【０１１８】
ステップＳ５５、Ｓ５７、およびＳ５８により、基板９１の位置および薄膜の位置が検出されると、位置検出部５１６は基板９１の位置と薄膜の位置との比較を行う（ステップＳ５９）。なお、薄膜位置測定装置４では、基板９１の位置および薄膜の位置は、ともに起点に対して求められていることから、座標変換等を必要とせず、基板９１の位置と薄膜の位置との位置関係を比較することができる。
【０１１９】
これにより、薄膜位置測定装置４では、基板の複数の端部位置を検出して求めた基板の位置と、薄膜の複数の端部位置を検出して求めた薄膜の位置とを比較して、薄膜の基板に対する形成位置を測定することができ、例えば、基板上の所望の位置に薄膜が形成されているかを確認することができる。
【０１２０】
なお、薄膜位置測定装置４は、基板９１が円形または矩形である場合は、基板９１の中心点Ｏ１と薄膜の中心点Ｏ２とのずれ量を求め、当該ずれ量により、基板９１の位置と薄膜の位置との比較を行う。
【０１２１】
円の中心点の座標を求めるには、図３１（ａ）に示すように、円周上の任意の３点以上の座標を円の方程式に代入することにより求めることができる。
【０１２２】
そこで、位置検出部５１６は、基板９１が円形の場合は、円形基板処理（図２２、図２３）で求めた基板エッジＥＳ上の３点（Ａ、Ａ１およびＡ２）の座標から中心点Ｏ１の座標を求め、同様に、薄膜エッジＥＦ上の３点（Ｂ１ないしＢ３）の座標から中心点Ｏ２の座標を求める。さらに、中心点Ｏ１およびＯ２の座標からそれらのずれ量（座標間距離）を求める。なお、円の中心点を求める手法はこれに限られるものではなく、例えば、円周上の任意の３点を結ぶ線分に対して各線分の垂直二等分線を引き、交点の座標を求め、当該交点の座標を円の中心点の座標とするなど、他の周知の数学的手法が用いられてもよい。
【０１２３】
また、矩形の場合は、図３１（ｂ）に示すように、対角（図３１（ｂ）において点Ａと点Ｃ）を結ぶ線分の二等分点が矩形の中心点Ｏを表すことを利用して、対角の座標から中心点Ｏの座標を求めることができる。
【０１２４】
そこで、位置検出部５１６は、基板９１が矩形の場合は、矩形基板処理（図２５、図２６）で求めた基板エッジＥＳ上の２点（ＡＰ１およびＡＰ３）の座標から中心点Ｏ１の座標を求め、薄膜エッジＥＦ上の２点（ＢＰ１およびＢＰ３）の座標から中心点Ｏ２の座標を求める。さらに、中心点Ｏ１およびＯ２の座標からそれらのずれ量（座標間距離）を求める。なお、矩形の中心点を求める手法についても、他の周知の数学的手法が用いられてもよい。
【０１２５】
以上により、薄膜位置測定装置４では、オペレータを介することなく、基板に対する薄膜の形成位置を測定することができるため、オペレータの経験度や熟練度に左右されることなく、薄膜が所望の位置に形成されているか否かを正確に確認することができる。
【０１２６】
なお、反射ミラー４１の代わりに第３の実施の形態に示すように光源２５を用いて基板エッジを照明するようにしても同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態においては、基板エッジと薄膜エッジとを別々に撮像するように説明したが、第１の実施の形態と同様に、基板エッジと薄膜エッジとを同時に撮像できる撮像系（撮像領域が比較的広範囲のもの）を用いても同様の効果を得ることができる。以下、第５の実施の形態においても同様である。
【０１２７】
＜５． 第５の実施の形態＞
第４の実施の形態では、基板エッジおよび薄膜エッジ上に存在する複数の点の位置を検出することにより薄膜の基板に対する形成位置を求めたが、当該形成位置を求める手法はこれに限られるものではなく、基板エッジ上に存在する複数の点におけるエッジリンス幅寸法を求めることによっても薄膜の形成位置を検出することができる。
【０１２８】
図３２は、このような原理に基づいて構成した第５の実施の形態における薄膜位置測定装置５の演算部５１の機能構成を信号の流れとともに示す図である。なお、薄膜位置測定装置５の構成は、図１８に示す薄膜位置測定装置４と同様である。
【０１２９】
幅寸法測定部５１４は、画像処理部５１０が検出した基板エッジ上の点Ｄにおけるエッジリンス幅寸法を第２の実施の形態に示す手法により算出する。また、移動量検出部５１５から検査ステージ４０の移動距離および移動方向を取得し、点Ｄの起点に対する位置を算出する。さらに、点Ｄの起点に対する位置と点Ｄにおけるエッジリンス幅寸法とを、位置検出部５１６に転送する機能を有する。すなわち、幅寸法測定部５１４は、主に本発明における算出手段に相当する。
【０１３０】
位置検出部５１６は、幅寸法測定部５１４から取得する情報に基づいて、基板に対する薄膜の形成位置を検出する。
【０１３１】
図３３は、本実施の形態における薄膜位置測定装置５の動作を示す流れ図である。まず、薄膜位置測定装置５では、基板９１の形状を取得してから（ステップＳ６１）、図２１に示す基板エッジ検出処理（ステップＳ６２）を行う。なお、基板９１の形状が予め入力されていない場合は「一般形」として処理を継続する。
【０１３２】
基板エッジ検出処理（ステップＳ６２）が終了すると、移動量検出部５１５がステップＳ６２において基板エッジを検出した際の検査ステージ４０の位置を起点（測定開始位置）として保存する（ステップＳ６３）。
【０１３３】
次に、薄膜位置測定装置５は、ステップＳ６１で取得した基板９１の形状が円形であるか否かを判定し（ステップＳ６４）、基板９１の形状が円形である場合は、円形基板処理（ステップＳ６５）を実行する。
【０１３４】
図３４は、本実施の形態における円形基板処理（ステップＳ６５）の詳細を示す流れ図である。また、図３５は、その処理に対応する検出例を示す図である。円形基板処理では、まず、測定回数ｎに３をセットし（ステップＳ５０１）、図２１に示す基板エッジ検出処理を実行する（ステップＳ５０２）。
【０１３５】
次に、幅寸法測定部５１４が、ステップＳ５０２において画像処理部５１０が検出した基板エッジＥＳ上の点Ｄｎ（例えば、検出した基板エッジの中点。）を特定して、点Ｄｎにおけるエッジリンス幅寸法を算出する（ステップＳ５０３）。さらに、点Ｄｎの起点に対する位置と点Ｄｎにおけるエッジリンス幅寸法とを位置検出部５１６に転送する。位置検出部５１６は、これらの情報を保存する（ステップＳ５０４）。
【０１３６】
ステップＳ５０５により、測定回数ｎをデクリメントしつつ測定回数ｎが０になるまでステップＳ５０２ないしＳ５０４を繰り返し、基板エッジＥＳ上の３点（点Ｄ１ないし点Ｄ３）と、それらの点におけるエッジリンス幅寸法を求める。
【０１３７】
次に、位置検出部５１６が、基板９１の位置と薄膜の位置とを検出する（ステップＳ５０６）。なお、基板９１の位置は、第４の実施の形態における円形基板処理と同様に、基板エッジＥＳ上の３点の起点に対する位置関係に基づいて当該３点を通る円として検出される。また、薄膜の形成位置は、当該３点をそれぞれ中心とした、中心点におけるエッジリンス幅寸法を半径とする円ＣＬ１ないしＣＬ３を求め、その３つの円に外接する円ＣＬ０として検出する。
【０１３８】
これにより、薄膜位置測定装置５は、基板９１が円形の場合において、複数の測定箇所（点Ｄ１ないし点Ｄ３）におけるエッジリンス幅寸法に基づいて薄膜の形成位置を測定することができる。
【０１３９】
薄膜位置測定装置５は、円形の基板９１の薄膜の形成位置を検出すると、円形基板処理を終了し、図３３の処理に戻る。
【０１４０】
基板９１の形状が円形でない場合（ステップＳ６４においてＮｏ。）は、基板９１が矩形であるか否かを判定し（ステップＳ６６）、基板９１が矩形である場合は、矩形基板処理（ステップＳ６７）を実行する。
【０１４１】
図３６は、本実施の形態における矩形基板処理（ステップＳ６７）の詳細を示す流れ図である。また、図３７は、その処理に対応する検出例を示す図である。矩形基板処理では、まず、ステップＳ６２で検出した基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ６０１）、画像処理部５１０が基板エッジＥＳの検出を行う（ステップＳ６０２）。
【０１４２】
次に、幅寸法測定部５１４がステップＳ６０２で検出された基板エッジＥＳ上の点Ｅｎにおけるエッジリンス幅寸法を測定する（ステップＳ６０３）。さらに、点Ｅｎの起点に対する位置と、点Ｅｎにおけるエッジリンス幅寸法とを位置検出部５１６に転送し、位置検出部５１６は、それらの情報を保存する（ステップＳ６０４）。また、基板エッジＥＳの検出方向の変化を検出することにより、基板９１の頂点を求めて、起点に対する位置を保存する（ステップＳ６０５）。
【０１４３】
ステップＳ６０５により、基板９１の異なる４辺上にそれぞれ存在する４点（点Ｅ４ないし点Ｅ１）におけるエッジリンス幅寸法が求まるまで（少なくとも３回、基板エッジの方向が変化するまで）ステップＳ６０１ないしＳ６０３の処理を繰り返し、位置検出部５１６が基板９１の位置および薄膜の形成位置を検出する（ステップＳ６０６）。
【０１４４】
このように、基板９１の異なる４辺上の４点を検出するまでステップＳ６０１ないしＳ６０３の処理を繰り返すことにより、基板９１の少なくとも３つの頂点（ＥＰ１ないしＥＰ３）の起点に対する位置関係が取得される。したがって、基板９１の位置は、当該３つの頂点の位置関係から検出される。また、薄膜の形成位置は、点Ｅ１ないし点Ｅ４を中心とした、中心点におけるエッジリンス幅寸法を半径とする円ＣＬ１ないしＣＬ４を求め、当該４つの円に外接する矩形ＲＧとして検出する。
【０１４５】
これにより、薄膜位置測定装置５は、基板９１が矩形の場合において、複数の測定箇所（点Ｅ１ないし点Ｅ４）におけるエッジリンス幅寸法に基づいて薄膜の形成位置を測定することができる。
【０１４６】
薄膜位置測定装置５は、矩形基板の薄膜の形成位置を検出すると、矩形基板処理を終了し、図３３の処理に戻る。
【０１４７】
基板９１が矩形でない場合（ステップＳ６６においてＮｏ。）は、一般形基板処理（ステップＳ６８）が実行される。
【０１４８】
図３８は、本実施の形態における一般形基板処理（ステップＳ６８）の詳細を示す流れ図である。また、図３９は、その処理に対応する検出例を示す図である。一般形基板処理では、まず、検出した基板エッジＥＳに沿って検査ステージ４０を移動させつつ（ステップＳ７０１）、画像処理部５１０が基板エッジＥＳの検出を行い（ステップＳ７０２）、幅寸法測定部５１４が、ステップＳ７０２で検出した基板エッジＥＳ上の点におけるエッジリンス幅寸法を算出する（ステップＳ７０３）。
【０１４９】
さらに、位置検出部５１６が検出した基板エッジＥＳの起点に対する位置と、エッジリンス幅寸法とを保存する（ステップＳ７０４）。なお、位置検出部５１６は、ステップＳ７０３において最初にエッジリンス幅寸法を算出した基板エッジＥＳ上の点Ｆを開始点として起点に対する位置を保存しておく。
【０１５０】
ステップＳ７０５により、エッジリンス幅寸法を検出する基板エッジＥＳ上の点が開始点Ｆに戻るまで、ステップＳ７０１ないしＳ７０４を繰り返し、位置検出部５１６が基板の形状と位置Ｆ１ないしＦｎ、および薄膜の形状と形成位置とを検出する（ステップＳ７０６）。
【０１５１】
このように、基板エッジＥＳ上の点の起点に対する位置を開始点Ｆに戻るまで検出することにより、基板９１の形状と位置とを検出することができる。また、薄膜の形状と形成位置とは、基板エッジＥＳ上の点Ｆ１ないしＦｎにおいて、当該点を中心としたエッジリンス幅寸法を半径とする円ＣＬ１ないしＣＬｎを求め、当該すべての円に対して外接する形状ＣＰおよび形成位置として検出する。
【０１５２】
これにより、薄膜位置測定装置５は、基板９１が一般形の場合において、複数の測定箇所（点Ｆ１ないし点Ｆｎ）におけるエッジリンス幅寸法に基づいて薄膜の形成位置を測定することができる。
【０１５３】
薄膜位置測定装置５では、一般形基板の薄膜の形状と形成位置とを検出すると、一般形基板処理を終了し、図３３の処理に戻る。
【０１５４】
以上により、本実施の形態における薄膜位置測定装置５においても第４の実施の形態と同様に、オペレータの経験度や熟練度に左右されることなく、自動的に基板９１に対する薄膜の形成位置を測定することができる。したがって、例えば、基板エッジ上の対向する２点におけるエッジリンス幅寸法を求め、一方のエッジリンス幅寸法が短い場合には薄膜がその方向にずれていることが分かる。
【０１５５】
＜６． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０１５６】
例えば、基板の端部を第２主面側から照明するための反射ミラー４１および光源２５は、基板の端部を撮像する際に対物レンズ３１に対向する位置に配置されていればよく、検査ステージ４０とともに移動してもよいし、対物レンズ３１に対して位置的に固定されていてもよい。
【０１５７】
また、上記第３の実施の形態では、光源２１および光源２５の別々の光源を用いて照明することとしているが、光源２１からの光を光ファイバー等により第２主面側に導くことによって第２主面側からの照明を行うようにしてもよい。
【０１５８】
また、幅寸法測定装置では、基板エッジ上の任意の点Ｐと薄膜エッジとの最短距離をエッジリンス幅寸法と定義しているが、例えば、点Ｐにおける基板エッジに対する法線Ｌを求め、法線Ｌと薄膜エッジとの交点Ｒの位置を求めて、点Ｐと点Ｒとの距離をエッジリンス幅寸法としてもよい。あるいは、基板が円形である場合には、基板の中心点Ｏと点Ｐとを結ぶ直線Ｍを求め、さらに、直線Ｍと薄膜エッジとの交点Ｔを求めて、点Ｐと点Ｔとの距離をエッジリンス幅寸法と定義してもよい。この場合、基板の中心点Ｏを求める手法としては、例えば、基板エッジ上の少なくとも３点以上の点を検出して求める手法、あるいは、基板を回転させることにより基板エッジの偏心量を測定して、基板の回転中心と中心点Ｏとのずれを予測して求める手法などがある。
【０１５９】
また、処理の順番は上記実施の形態に限られるものではない。例えば、薄膜エッジ位置を検出してから基板エッジ位置を検出し、薄膜エッジ上の任意の点から基板エッジまでの距離を計算して、エッジリンス幅寸法を算出するようにしてもよい。
【０１６０】
また、幅寸法測定装置および薄膜位置測定装置は、エッジリンス幅寸法だけでなく、エッジ露光後の現像処理によって除去されたレジスト薄膜の除去幅寸法や、当該除去によって形成される薄膜の形成位置を測定してもよい。
【０１６１】
また、上記実施の形態では、測定する対象の薄膜としてレジスト薄膜を例に説明したが、薄膜は、これに限られるものではない。例えば、メッキ処理などによって基板上に形成される銅などの金属製の薄膜であってもよい。基板上に銅膜を形成する場合も、基板の端部に不要な銅膜が形成されるため、ベベルエッチング処理などにより基板の端部の銅膜を除去する処理が行われる。すなわち、幅寸法測定装置および薄膜位置測定装置は、この除去幅寸法や、除去処理後の銅膜の形成位置を測定してもよい。ただし、金属製の薄膜は光を透過せず、「膜厚利用法」を用いることができないため、「画像利用法」を用いて薄膜エッジ位置を検出する。
【０１６２】
さらに、レジスト薄膜や銅膜以外に、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの薄膜について、薄膜エッジから基板エッジまでの幅寸法を測定したり、薄膜の形成位置を測定することもできる。ＩＴＯ膜のように無色透明で基板とのコントラストがない場合は、「画像利用法」を用いることができないため、「膜厚利用法」を用いて薄膜エッジ位置を検出する。なお、薄膜の材質により薄膜エッジ位置の検出方法を選択しなければならない場合は、図９のステップＳ１５において、判定部５１１が前述の設定情報に基づいて、「膜厚利用法」、「画像利用法」のいずれを用いるかを判定するようにすればよい。
【０１６３】
これにより、本発明における幅寸法測定装置および薄膜位置測定装置は、薄膜の端部を検出する手法として、測定した膜厚値から求める場合と撮像した画像データから求める場合とを使い分けることができ、基板上に形成された薄膜の性質に合った測定を行うことができる。
【０１６４】
また、撮像した基板端部画像データにおいて基板と基板の外側の領域とにコントラストがない場合（例えば、液晶表示器用の矩形ガラス基板などの縁取りのない基板である場合）は、光学フィルターを用いて基板エッジを検出するようにしてもよい。
【０１６５】
図４０（ａ）は、このような原理に基づいて構成した検査ステージ４０を示す図である。図４０（ａ）に示す検査ステージ４０は、対物レンズ３１と反射ミラー４１との光路上にＮＤフィルター４５を備えている。なお、ＮＤフィルター４５は、図４０（ａ）に示すように基板９２よりも下方に配置される。図４０（ｂ）は、縁取りのないガラス製の基板９２をＮＤフィルター４５を用いることなく、撮像した場合の基板端部画像データの例を示す図である。基板９２は、縁取りがないため、縁取り部分における照明光の散乱がほとんど生じない（基板エッジにおける若干の散乱は生じる。）。したがって、図６に示すように基板の縁取り部分を帯状に検出することができず、基板エッジＥＳを明瞭に検出することができない。図４０（ｃ）は、ＮＤフィルター４５を用いて撮像した基板端部画像データの例を示す図である。
【０１６６】
このように、図４０（ａ）に示す検査ステージ４０は、ＮＤフィルター４５を用いて基板９２の外側を通る照明光（反射ミラー４１で反射される照明光）の光量を下げることにより、濃度差を生じさせて基板エッジＥＳを容易に検出することができる。なお、濃度差ではなく、色の差を生じさせるような光学フィルターを用いてもよい。
【０１６７】
【発明の効果】
請求項１ないし４に記載の発明では、基板端部検出手段により検出した基板の端部位置と薄膜端部検出手段により検出した薄膜の端部位置とに基づいて幅寸法を算出することにより、オペレータを介さず、自動的に幅寸法を求めることができる。
【０１６８】
また、膜厚測定手段により測定された膜厚値に基づいて薄膜の端部位置を検出することにより、光透過性の薄膜の端部位置を容易に求めることができる。
【０１６９】
また、画像データに基づいて、基板端部検出手段が基板の端部位置を検出することにより、基板の端部位置を容易に求めることができる。
【０１７２】
請求項２に記載の発明では、撮像手段によって基板の端部を撮像するときに、薄膜が形成された基板の第１主面とは反対側の第２主面側から基板の端部を照明することにより、基板が縁取りされているために、基板の端部で照明光が散乱される場合でも基板の端部を検出することができる。
【０１７３】
請求項３に記載の発明では、照明手段が、第１主面側からの照明光を第２主面側から基板の端部に向けて反射する反射ミラーを有することにより、第２主面側からの照明を容易に行うことができる。
【０１７４】
請求項４に記載の発明では、照明手段が、第２主面側から基板の端部に向けて照明光を照射する光源を有することにより、第２主面側からの照明を容易に行うことができる。
【０１７５】
請求項５および６に記載の発明では、基板位置検出手段によって求めた基板の位置と、薄膜位置検出手段によって求めた薄膜の位置とを比較することにより、オペレータを介することなく、自動的に基板上に形成された薄膜の形成位置を求めることができる。
【０１７６】
請求項６に記載の発明では、比較手段は、基板の中心位置に対する薄膜の中心位置のずれ量を求める手段であることにより、薄膜の形成位置を容易に確認することができる。
【０１７７】
請求項７に記載の発明では、基板端部検出手段によって検出した基板の複数の端部位置と、薄膜端部検出手段によって検出した薄膜の複数の端部位置とに基づいて、複数の測定個所における薄膜の端部位置から基板の端部位置までの幅寸法をそれぞれ算出することにより、オペレータを介することなく、自動的に基板上に形成された薄膜の形成位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における幅寸法測定装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における演算部の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【図３】基板の端部が縁取りされている場合の照明光の状態を示す図である。
【図４】基板の第１主面に照射した光により、基板エッジの近傍を撮像した画像の例を示す図である。
【図５】図１における検査ステージに係る部分を拡大して示す図である。
【図６】第１の実施の形態における幅寸法測定装置により撮像された基板端部画像データの例を示す図である。
【図７】エッジリンス幅寸法を算出する手法を説明する図である。
【図８】エッジリンス幅寸法を算出する手法を説明する図である。
【図９】第１の実施の形態における幅寸法測定装置の動作を示す流れ図である。
【図１０】第１の実施の形態における幅寸法測定装置の動作を示す流れ図である。
【図１１】第２の実施の形態における幅寸法測定装置の構成を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態における演算部の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【図１３】別々に撮像された撮像領域における位置関係を算出する原理を説明する図である。
【図１４】第２の実施の形態における幅寸法測定装置の動作を示す流れ図である。
【図１５】第２の実施の形態における幅寸法測定装置において、基板のエッジリンス幅寸法を測定する手順を示す流れ図である。
【図１６】第３の実施の形態における幅寸法測定装置の構成のうち、検査ステージに係る部分を拡大した図である。
【図１７】第３の実施の形態における幅寸法測定装置の撮像系により基板エッジの近傍を撮像した基板端部画像データの例を示す図である。
【図１８】第４の実施の形態における薄膜位置測定装置の構成を示す図である。
【図１９】第４の実施の形態における演算部の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【図２０】第４の実施の形態における薄膜位置測定装置の動作を示す流れ図である。
【図２１】基板エッジ検出処理の詳細を示す流れ図である。
【図２２】第４の実施の形態における円形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２３】第４の実施の形態における円形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２４】第４の実施の形態における円形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図２５】第４の実施の形態における矩形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２６】第４の実施の形態における矩形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２７】第４の実施の形態における矩形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図２８】第４の実施の形態における一般形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図２９】第４の実施の形態における一般形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図３０】第４の実施の形態における一般形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図３１】円形および矩形の中心点を求める手法を説明する図である。
【図３２】第５の実施の形態における薄膜位置測定装置の演算部の機能構成を信号の流れとともに示す図である。
【図３３】第５の実施の形態における薄膜位置測定装置の動作を示す流れ図である。
【図３４】第５の実施の形態における円形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図３５】第５の実施の形態における円形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図３６】第５の実施の形態における矩形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図３７】第５の実施の形態における矩形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図３８】第５の実施の形態における一般形基板処理の詳細を示す流れ図である。
【図３９】第５の実施の形態における一般形基板処理に対応する検出例を示す図である。
【図４０】（ａ）ＮＤフィルターを備えた検査ステージを示す図である。
（ｂ）縁取りのないガラス製の基板をＮＤフィルターを用いることなく、撮像した基板端部画像データの例を示す図である。
（ｃ）ＮＤフィルターを用いて撮像した基板端部画像データの例を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３ 幅寸法測定装置
２０ 照明光学系
２１，２５ 光源
４，５ 薄膜位置測定装置
４０ 検査ステージ
４１ 反射ミラー
４４ センサ
５０ 制御ユニット
５１ 演算部
５１０ 画像処理部
５１２ 膜厚測定部
５１３ 薄膜端部位置検出部
５１４ 幅寸法測定部
５１５ 移動量検出部
５１６ 位置検出部
６０ 撮像系
７０ 分光ユニット
９１，９２ 基板
ＤＲ エッジリンス幅寸法
ＥＳ 基板エッジ
ＥＦ 薄膜エッジ
Claims (7)
- 半導体ウェハ基板の主面よりも小さい前記半導体ウェハ基板上の領域に形成された薄膜の端部から前記半導体ウェハ基板の端部までの幅寸法を測定する幅寸法測定装置であって、
前記幅寸法に比べて広範囲な撮像領域を有しており、前記半導体ウェハ基板の端部位置および前記薄膜の端部位置を同時に撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段と相対的に移動可能である前記半導体ウェハ基板を載置するためのステージと、
前記撮像領域と同じ領域において半導体ウェハ基板上の薄膜の膜厚を測定する分光ユニットを備え、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とが一対一に対応付けされている膜厚測定手段と、
前記撮像手段により撮像した画像データに基づいて前記半導体ウェハ基板の端部位置を検出する基板端部検出手段と、
前記膜厚測定手段により測定した薄膜の膜厚値の分布に基づいて前記薄膜の端部位置を検出する薄膜端部検出手段と、
前記撮像手段が撮像した撮像領域内において半導体ウェハ基板の端部を検出し、同じ撮像領域内において薄膜の端部を検出するように前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させるように制御する制御手段と、
前記撮像領域内において前記基板端部検出手段により検出した前記基板の端部位置と前記薄膜端部検出手段により検出した前記薄膜の端部位置とに基づいて前記幅寸法を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする幅寸法測定装置。 - 請求項１に記載の幅寸法測定装置であって、
前記撮像手段によって前記基板の端部を撮像するときに、前記薄膜が形成された前記基板の第１主面とは反対側の第２主面側から基板の端部を照明する照明手段をさらに備えることを特徴とする幅寸法測定装置。 - 請求項２に記載の幅寸法測定装置であって、
前記照明手段が、前記第１主面側からの照明光を前記第２主面側から前記基板の端部に向けて反射する反射ミラーを有することを特徴とする幅寸法測定装置。 - 請求項２に記載の幅寸法測定装置であって、
前記照明手段が、前記第２主面側から前記基板の端部に向けて照明光を照射する光源を有することを特徴とする幅寸法測定装置。 - 半導体ウェハ基板の表面よりも小さい前記半導体ウェハ基板上の領域に形成された薄膜の形成位置を測定する薄膜位置測定装置であって、
前記半導体ウェハ基板の端部位置および前記薄膜の端部位置を同時に撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段と相対的に移動可能である前記半導体ウェハ基板を載置するためのステージと、
前記撮像領域と同じ領域において半導体ウェハ基板上の薄膜の膜厚を測定する分光ユニットを備え、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とが一対一に対応付けされている膜厚測定手段と、
前記撮像手段により撮像した画像データに基づいて前記半導体ウェハ基板の複数の端部位置を検出し、この検出結果から基板の位置を求める基板位置検出手段と、
前記膜厚測定手段により測定した薄膜の膜厚値の分布に基づいて前記薄膜の複数の端部位置を検出し、この検出結果から薄膜の位置を求める薄膜位置検出手段と、
前記撮像手段が撮像した撮像領域内において半導体ウェハ基板の端部を検出し、同じ撮像領域内において薄膜の端部を検出するように前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させるように制御する制御手段と、
前記基板位置検出手段によって求めた基板の位置と、前記薄膜位置検出手段によって求 めた薄膜の位置とを比較する比較手段と、
を備えることを特徴とする薄膜位置測定装置。 - 請求項５に記載の薄膜位置測定装置であって、
前記基板位置検出手段は、検出した基板の複数の端部位置から基板の中心位置を求める手段であり、
前記薄膜位置検出手段は、検出した薄膜の複数の端部位置から薄膜の中心位置を求める手段であり、
前記比較手段は、基板の中心位置に対する薄膜の中心位置のずれ量を求める手段であることを特徴とする薄膜位置測定装置。 - 半導体ウェハ基板の表面よりも小さい前記半導体ウェハ基板上の領域に形成された薄膜の形成位置を測定する薄膜位置測定装置であって、
前記半導体ウェハ基板の端部位置および前記薄膜の端部位置を同時に撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段と相対的に移動可能である前記半導体ウェハ基板を載置するためのステージと、
前記撮像領域と同じ領域において半導体ウェハ基板上の薄膜の膜厚を測定する分光ユニットを備え、膜厚測定領域における位置と撮像領域における位置とが一対一に対応付けされている膜厚測定手段と、
前記撮像手段により撮像した画像データに基づいて複数の測定個所で前記半導体ウェハ基板の端部位置をそれぞれ検出する基板端部検出手段と、
前記膜厚測定手段により測定した薄膜の膜厚値の分布に基づいて前記複数の測定個所で前記薄膜の端部位置をそれぞれ検出する薄膜端部検出手段と、
前記撮像手段が撮像した撮像領域内において半導体ウェハ基板の端部を検出し、同じ撮像領域内において薄膜の端部を検出するように前記ステージと前記撮像手段とを相対的に移動させるように制御する制御手段と、
前記基板端部検出手段によって検出した前記基板の複数の端部位置と、前記薄膜端部検出手段によって検出した前記薄膜の複数の端部位置とに基づいて、前記複数の測定個所における前記薄膜の端部位置から前記基板の端部位置までの幅寸法をそれぞれ算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする薄膜位置測定装置。
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