JP7282171B2 - 基板処理装置、基板検査方法、及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本開示は、基板処理装置、基板検査方法、及び記憶媒体に関する。

特許文献１では、基板表面を撮像した画像から、基板上に形成された膜の膜厚を算出する構成が開示されている。

特開２０１５－２１５１９３号公報

本開示は、基板上に形成された膜の評価を精度良く行うことが可能な技術を提供する。

本開示の一態様による基板処理装置は、表面に膜が形成された基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板の表面を撮像して画像データを取得する撮像部と、前記保持部に保持された前記基板の表面からの光を分光して分光データを取得する分光測定部と、前記保持部と、前記撮像部と、前記分光測定部と、を制御する制御部と、を有する。

本開示によれば、基板上に形成された膜の評価を精度良く行うことが可能な技術が提供される。

図１は、基板処理システムの概略構成の一例を示す模式図である。 図２は、塗布現像装置の一例を示す模式図である。 図３は、検査ユニットの一例を示す模式図である。 図４は、制御装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図５は、制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図６は、制御装置による制御（ウェハの検査）の一例を示すフロー図である。 図７は、分光スペクトルデータの取得位置の一例を示す図である。 図８は、制御装置による制御（色の変化からの膜厚の推定）の一例を示すフロー図である。 図９は、制御装置による制御（分光スペクトルデータからの膜厚の推定）の一例を示すフロー図である。 図１０は、合否判定の一例を示すフロー図である。 図１１は、制御装置による制御（詳細検査）の一例を示すフロー図である。 図１２は、制御装置による制御（モデル作成時のパターンウェハの処理）の一例を示すフロー図である。 図１３は、制御装置による制御（モデル作成時のベアウェハの処理）の一例を示すフロー図である。 図１４は、制御装置による制御（モデル作成時のウェハの処理）の一例を示すフロー図である。 図１５は、制御装置による制御（モデルの作成）の一例を示すフロー図である。 図１６は、他の適用例１における検査ユニットの一例を示す模式図である。 図１７は、検査ユニットにおける周辺露光部の一例を示す斜視図である。 図１８は、他の適用例２における検査ユニットの一例を示す模式図である。 図１９は、他の適用例３における検査ユニットの一例を示す模式図である。

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置は、表面に膜が形成された基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板の表面を撮像して画像データを取得する撮像部と、前記保持部に保持された前記基板の表面からの光を分光して分光データを取得する分光測定部と、前記保持部と、前記撮像部と、前記分光測定部と、を制御する制御部と、を有する。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置は、表面に膜が形成された基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板の表面を撮像して画像データを取得する撮像部と、前記保持部に保持された前記基板の表面からの光を分光して分光データを取得する分光測定部と、を有する。

上記のように、保持部に保持された状態で、基板の表面を撮像した画像データを取得することができると共に、表面からの光に係る分光データを取得することができる構成を有することで、基板上に形成された膜の評価を精度良く行うことが可能となる。すなわち、基板上に形成された膜について、画像データ及び分光データの両方を用いて評価を行うことができるため、複数種類のデータから膜に係る評価を行うことができることになり、評価に係る精度を高めることができる。

ここで、前記撮像部は、前記基板の表面の全体に係る画像を取得し、前記分光測定部は、前記基板の表面に含まれる互いに異なる複数の領域からの光をそれぞれ分光して分光データを取得する態様とすることができる。

上記の構成とすることで、撮像部で取得する画像データからは基板の表面の全体に係る情報を取得することができるため、基板の表面の全体的な評価を行うことができる。一方、分光測定部は、基板の表面に含まれる互いに異なる複数の領域に係る分光データを取得することができるため、基板の複数の位置における分光特性に係る情報を取得することができるため、分光特性のばらつき等を利用した評価を行うことができる。したがって、基板の表面の膜に係る評価をより多面的に行うことができる。

制御部は、前記保持部と、前記撮像部と、前記分光測定部と、を制御してもよい。また、前記制御部は、前記保持部を一の方向に移動させながら、前記撮像部によって前記基板の表面を撮像させるのと並行して、前記分光測定部によって前記基板の表面に含まれる互いに異なる複数の領域からの光を分光して分光データを取得させる態様とすることができる。

上記の構成とすることで、保持部を一の方向に移動させながら、撮像部による画像データの取得と、分光測定部による分光データの取得と、を同時に行うことができる。したがって、画像データ及び分光データを両方取得するにもかかわらずその所要時間が長くなることが防がれ、画像データ及び分光データの取得を効率よく行うことができる。

前記制御部は、前記撮像部で撮像する画像データに基づいて前記基板の表面における成膜状況の評価を行う態様とすることができる。

上記のように画像データに基づいて基板の表面における成膜状況を評価する構成とすることで、例えば、画像データに基づく成膜状況の評価結果に基づいて、分光データの取り扱いを変更することもできる。そのため、基板の検査において画像データ及び分光データをより適切に取り扱うことができる。

前記保持部に保持された前記基板の周縁領域を露光する周辺露光部をさらに有し、前記制御部は、前記周辺露光部も制御する態様とすることができる。

上記のように、周縁領域を露光する周辺露光部をさらに有している場合であっても、保持部に保持された状態で、基板の表面を撮像した画像データを取得することができる。また、表面からの光に係る分光データを取得することができる構成を有することで、基板上に形成された膜の評価を精度良く行うことが可能となる。さらに、上記の構成によれば、周辺露光部による基板の周縁領域の露光の結果についても評価を行うことができる。

前記制御部は、前記分光測定部によって前記周辺露光部による露光の前後の前記基板のそれぞれについて、複数の箇所からの光をそれぞれ分光して分光データを取得させる態様とすることができる。

上記のように、周辺露光部による露光の前後の前記基板のそれぞれについて、複数の箇所からの光に基づく分光データを取得することで、露光前後における分光データの違いを把握することができる。したがって、この露光前後における分光データに基づいて、周辺露光部による露光の結果を評価することが可能となる。

一つの例示的施形態において、基板検査方法は、成膜後の基板の検査方法であって、保持部に保持された前記基板の表面を撮像部により撮像して画像データを取得する画像取得ステップと、前記保持部に保持された前記基板の表面に含まれる一部の領域からの光を分光測定部により分光して分光データを取得する分光測定ステップと、前記画像データ及び前記分光データに基づいて、前記膜が合格基準を満たすかを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて、前記膜が前記合格基準を満たさなかった場合、検査用基板に対して前記基板と同じ成膜処理を行う成膜ステップと、前記保持部に保持された成膜後の前記検査用基板の表面において２次元状に分散した測定位置からの光をそれぞれ前記分光測定部により分光して分光データを取得する詳細測定ステップと、を有する。

上記のように、画像データ及び分光データに基づいて基板上に形成された膜が合格基準を満たすか判定した結果、合格基準を満たさなかった場合に、検査用基板に対して成膜処理を行う。そして、成膜後の検査用基板について、分光測定部を利用して２次元状に分散した測定位置からの分光データを取得して詳細測定を行う。このような構成とすることで、通常の基板に形成された膜が合格基準を満たさなかった場合に、同じ分光測定部を利用して成膜後の検査用基板に係る詳細測定を行うことができる。また、通常の基板について、画像データ及び分光データに基づいて膜の評価を適切に行うことができるだけでなく、膜が合格基準を満たさなかった場合の詳細な検査も同じ分光測定部を利用して実施することができ、膜の評価をより詳細に行うことができる。

前記画像取得ステップにおいて、前記保持部を一の方向に移動させながら、前記撮像部によって前記基板の表面を撮像するのと並行して、前記分光測定ステップとして、前記分光測定部によって前記基板の表面に含まれる互いに異なる複数の領域からの光を分光して分光データを取得する態様とすることができる。

上記の構成とすることで、保持部を一の方向に移動させながら、撮像部による画像データの取得と、分光測定部による分光データの取得と、を同時に行うことができる。したがって、画像データ及び分光データを両方取得すルにもかかわらずその所要時間が長くなることが防がれ、画像データ及び分光データの取得を効率よく行うことができる。

別の例示的施形態において、記憶媒体は、上述の基板検査方法を装置に実行させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。

以下、種々の例示的実施形態について説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［基板処理システム］
基板処理システム１は、基板に対し、感光性被膜の形成、当該感光性被膜の露光、及び当該感光性被膜の現像を施すシステムである。処理対象の基板は、例えば半導体のウェハＷである。

基板処理システム１は、塗布・現像装置２と露光装置３とを備える。露光装置３は、ウェハＷ（基板）上に形成されたレジスト膜（感光性被膜）の露光処理を行う。具体的には、露光装置３は、液浸露光等の方法によりレジスト膜の露光対象部分にエネルギー線を照射する。塗布・現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウェハＷ（基板）の表面にレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。

［基板処理装置］
以下、基板処理装置の一例として、塗布・現像装置２の構成を説明する。図１及び図２に示すように、塗布・現像装置２は、キャリアブロック４と、処理ブロック５と、インタフェースブロック６と、制御装置１００（制御部）とを備える。本実施形態で説明する基板処理装置としての塗布・現像装置２は、基板上での成膜状況の検査を行う基板検査システムに相当する。基板検査システムとしての機能については後述する。

キャリアブロック４は、塗布・現像装置２内へのウェハＷの導入及び塗布・現像装置２内からのウェハＷの導出を行う。例えばキャリアブロック４は、ウェハＷ用の複数のキャリアＣ（収容部）を支持可能であり、受け渡しアームを含む搬送装置Ａ１を内蔵している。キャリアＣは、例えば円形の複数枚のウェハＷを収容する。搬送装置Ａ１は、キャリアＣからウェハＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からウェハＷを受け取ってキャリアＣ内に戻す。処理ブロック５は、複数の処理モジュール１１，１２，１３，１４を有する。

処理モジュール１１は、複数の塗布ユニットＵ１と、複数の熱処理ユニットＵ２と、複数の検査ユニットＵ３と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１１は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりウェハＷの表面上に下層膜を形成する。処理モジュール１１の塗布ユニットＵ１は、例えば、ウェハＷを所定の回転数で回転させながら、下層膜形成用の処理液をウェハＷ上に塗布する。処理モジュール１１の熱処理ユニットＵ２は、下層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。熱処理ユニットＵ２は、例えば熱板及び冷却板を内蔵しており、熱板によりウェハＷを所定の加熱温度に加熱し、加熱後のウェハＷを冷却板により冷却して熱処理を行う。検査ユニットＵ３は、ウェハＷの表面の状態を検査するための処理を行い、ウェハＷの表面の状態を示す情報として、例えば表面画像または膜厚に係る情報等を取得する。

処理モジュール１２は、複数の塗布ユニットＵ１と、複数の熱処理ユニットＵ２と、複数の検査ユニットＵ３と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１２は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により下層膜上に中間膜を形成する。処理モジュール１２の塗布ユニットＵ１は、中間膜形成用の処理液を下層膜の上に塗布することで、ウェハＷの表面に塗布膜を形成する。処理モジュール１２の熱処理ユニットＵ２は、中間膜の形成に伴う各種熱処理を行う。熱処理ユニットＵ２は、例えば熱板及び冷却板を内蔵しており、熱板によりウェハＷを所定の加熱温度に加熱し、加熱後のウェハＷを冷却板により冷却して熱処理を行う。検査ユニットＵ３は、ウェハＷの表面の状態を検査するための処理を行い、ウェハＷの表面の状態を示す情報として、例えば表面画像または膜厚に係る情報等を取得する。

処理モジュール１３は、複数の塗布ユニットＵ１と、複数の熱処理ユニットＵ２と、複数の検査ユニットＵ３と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１３は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により中間膜上にレジスト膜を形成する。処理モジュール１３の塗布ユニットＵ１は、例えば、ウェハＷを所定の回転数で回転させながら、レジスト膜形成用の処理液を中間膜の上に塗布する。処理モジュール１３の熱処理ユニットＵ２は、レジスト膜の形成に伴う各種熱処理を行う。処理モジュール１３の熱処理ユニットＵ２は、塗布膜が形成されているウェハＷに対して所定の加熱温度で熱処理（ＰＡＢ：Pre Applied Bake）を施すことでレジスト膜を形成する。検査ユニットＵ３は、ウェハＷの表面の状態を検査するための処理を行い、ウェハＷの表面の状態を示す情報として、例えば膜厚に係る情報を取得する。

処理モジュール１４は、複数の塗布ユニットＵ１と、複数の熱処理ユニットＵ２と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１４は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により、露光後のレジスト膜の現像処理を行う。処理モジュール１４の塗布ユニットＵ１は、例えば、ウェハＷを所定の回転数で回転させながら、露光済みのウェハＷの表面上に現像液を塗布した後、これをリンス液により洗い流すことで、レジスト膜の現像処理を行う。処理モジュール１４の熱処理ユニットＵ２は、現像処理に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Ｐｏｓｔ Ｂａｋｅ）等が挙げられる。

処理ブロック５内におけるキャリアブロック４側には棚ユニットＵ１０が設けられている。棚ユニットＵ１０は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットＵ１０の近傍には昇降アームを含む搬送装置Ａ７が設けられている。搬送装置Ａ７は、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウェハＷを昇降させる。

処理ブロック５内におけるインタフェースブロック６側には棚ユニットＵ１１が設けられている。棚ユニットＵ１１は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。

インタフェースブロック６は、露光装置３との間でウェハＷの受け渡しを行う。例えばインタフェースブロック６は、受け渡しアームを含む搬送装置Ａ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。搬送装置Ａ８は、棚ユニットＵ１１に配置されたウェハＷを露光装置３に渡し、露光装置３からウェハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻す。

［検査ユニット］
処理モジュール１１～１３に含まれる検査ユニットＵ３について説明する。検査ユニットＵ３は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により形成された膜（下層膜、中間膜、またはレジスト膜）の表面に係る情報、及び、膜厚に係る情報を取得する。

図３に示すように、検査ユニットＵ３は、筐体３０と、保持部３１と、リニア駆動部３２と、撮像部３３と、投光・反射部３４と、分光測定部４０と、を含む。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。リニア駆動部３２は、例えば電動モータなどを動力源とし、水平な直線状の経路に沿って保持部３１を移動させる。撮像部３３は、例えばＣＣＤカメラ等のカメラ３５を有する。カメラ３５は、保持部３１の移動方向において検査ユニットＵ３内の一端側に設けられており、当該移動方向の他端側に向けられている。投光・反射部３４は、撮像範囲に投光し、当該撮像範囲からの反射光をカメラ３５側に導く。例えば投光・反射部３４は、ハーフミラー３６及び光源３７を有する。ハーフミラー３６は、保持部３１よりも高い位置において、リニア駆動部３２の移動範囲の中間部に設けられており、下方からの光をカメラ３５側に反射する。光源３７は、ハーフミラー３６の上に設けられており、ハーフミラー３６を通して下方に照明光を照射する。

分光測定部４０は、ウェハＷからの光を入射して分光し、分光スペクトルを取得する機能を有する。分光測定部４０は、ウェハＷからの光を入射する入射部４１と、入射部４１に入射した光を導波する導波部４２と、導波部４２により導波された光を分光して分光スペクトルを取得する分光器４３と、光源４４と、を有する。入射部４１は、保持部３１に保持されたウェハＷがリニア駆動部３２による駆動に伴って移動する際に、ウェハＷの中央部からの光を入射可能な構成とされる。すなわち、リニア駆動部３２の駆動によって移動する保持部３１の中心の移動経路に対応する位置に設けられる。そして、保持部３１の移動によってウェハＷが移動した際に、ウェハＷの径方向に沿ってウェハＷの表面に対して入射部４１が相対的に移動するように、入射部４１が取り付けられる。これにより、分光測定部４０は、ウェハＷの中心部を含むウェハＷの径方向に沿った各位置での分光スペクトルを取得することができる。導波部４２は、例えば光ファイバ等によって構成される。分光器４３は、入射した光を分光して各波長に対応する強度情報を含む分光スペクトル取得する。光源４４は、下方に照明光を照射する。これにより、ウェハＷでの反射光が入射部４１、導波部４２を経て分光器４３に入射する。

なお、分光器４３で取得する分光スペクトルの波長範囲としては、例えば、可視光（３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）の波長範囲とすることができる。したがって、可視光を出射する光源を光源４４として用いて、光源４４からの光に対するウェハＷ表面での反射光を分光器４３で分光することで、可視光の波長範囲の分光スペクトルデータ（分光データ）を得ることができる。なお、分光器４３で取得する分光スペクトルの波長範囲は、可視光の範囲に限定されず、例えば、赤外線や紫外線を含む波長範囲としてもよい。取得する分光スペクトルデータの波長範囲に応じて、分光器４３及び光源４４として適切なものを選択することができる。

検査ユニットＵ３は、次のように動作してウェハＷの表面の画像データを取得する。まず、リニア駆動部３２が保持部３１を移動させる。これにより、ウェハＷがハーフミラー３６の下を通過する。この通過過程において、ウェハＷ表面の各部からの反射光がカメラ３５に順次送られる。カメラ３５は、ウェハＷ表面の各部からの反射光を結像させ、ウェハＷ表面の画像データを取得する。ウェハＷ表面に形成される膜の膜厚が変化すると、例えば、膜厚に応じて色がウェハＷ表面の色が変化する等、カメラ３５で撮像されるウェハＷ表面の画像データが変化する。すなわち、ウェハＷ表面の画像データを取得することは、ウェハＷの表面に形成された膜の膜厚に係る情報を取得することに相当する。この点については後述する。

カメラ３５で取得された画像データは、制御装置１００に対して送られる。制御装置１００において、画像データに基づいてウェハＷ表面の膜の膜厚を推定することができ、推定結果が制御装置１００において検査結果として保持されることになる。

また、検査ユニットＵ３による画像データの取得と同時に、分光測定部４０においてウェハＷの表面からの光を入射して分光測定が行われる。リニア駆動部３２が保持部３１を移動させる際に、ウェハＷは入射部４１の下を通過する。この通過過程において、ウェハＷ表面の各部からの反射光が入射部４１に入射し、導波部４２を経て分光器４３に入射する。分光器４３において入射した光を分光し、分光スペクトルデータを取得する。ウェハＷ表面に形成される膜の膜厚が変化すると、例えば、膜厚に応じて分光スペクトルが変化する。すなわち、ウェハＷ表面の分光スペクトルデータを取得することは、ウェハＷの表面に形成された膜の膜厚に係る情報を取得することに相当する。この点については後述する。検査ユニットＵ３では、画像データの取得と分光測定とを並行して実施することができる。そのため、これらを個別に行う場合と比較して短時間での計測を行うことができる。

分光器４３で取得された分光スペクトルデータは、制御装置１００に対して送られる。制御装置１００において、分光スペクトルデータに基づいてウェハＷ表面の膜の膜厚を推定することができ、推定結果が制御装置１００において検査結果として保持されることになる。

［制御装置］
制御装置１００の一例について詳細に説明する。制御装置１００は、塗布・現像装置２に含まれる各要素を制御する。制御装置１００は、ウェハＷの表面に上述の各膜を形成させること、及び、現像処理を行うことを含むプロセス処理を実行するように構成されている。また、制御装置１００は、プロセス処理におった結果に基づいて、プロセス処理に係るパラメータの補正等も実行するように構成されている。これらのプロセス処理等の詳細については後述する。

図４に示されるように、制御装置１００は、機能上の構成として、検査実施部１０１、画像情報保持部１０２、分光測定結果保持部１０３、膜厚算出部１０４、及び、判定部１０５を有する。さらに制御装置１００は、詳細検査実施部１０６、モデル作成部１０７、モデル保持部１０８、及び、分光情報保持部１０９を有する。

検査実施部１０１は、検査ユニットＵ３でのウェハＷの検査に係る動作を制御する機能を有する。検査ユニットＵ３での検査の結果、画像データ及び分光スペクトルデータが取得される。

画像情報保持部１０２は、検査ユニットＵ３の撮像部３３からウェハＷの表面を撮像した画像データを取得し、保持する機能を有する。画像情報保持部１０２において保持される画像データは、ウェハＷに形成された膜の膜厚の推定に利用される。なお、ウェハＷに形成された膜の膜厚によっては、画像データは膜の膜厚の評価ではなく成膜状態の評価に用いられる場合がある。この点についても後述する。

分光測定結果保持部１０３は、検査ユニットＵ３の分光器４３からウェハＷの表面に係る分光スペクトルデータを取得し、保持する機能を有する。分光測定結果保持部１０３において保持される分光スペクトルデータは、ウェハＷに形成された膜の膜厚の推定に利用される。

膜厚算出部１０４は、画像情報保持部１０２において保持される画像データ、及び、分光測定結果保持部１０３において保持される分光スペクトルデータに基づいて、ウェハＷに形成された膜の膜厚を算出する機能を有する。膜厚の算出に係る手順の詳細は後述する。

判定部１０５は、膜厚算出部１０４で算出された膜厚が適切であるかを判定する機能を有する。膜の形成は、検査ユニットＵ３の前段の塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２で行われるので、この判定は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２が適切に動作しているかどうかの判定に対応する。

詳細検査実施部１０６は、判定部１０５による判定の結果、膜厚に問題があると判定された場合、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２の動作を確認するための詳細検査を実施する機能を有する。詳細検査については後述するが、パターンが形成されていないベアウェハを検査用のウェハとして準備し、当該ウェハに対して膜の形成を行いその膜厚を評価する。

モデル作成部１０７及びモデル保持部１０８は、画像データから膜厚を算出する際に使用するモデルを作成し、保持する機能を有する。検査ユニットＵ３で撮像される画像データからはウェハＷの表面の色情報を取得することができる。そこで、モデル作成部１０７においてウェハＷ表面の色情報に基づいて膜厚を推定することが可能なモデルを作成し、モデル保持部１０８において作成したモデルを保持する。膜厚算出部１０４では、当該モデルを利用して検査対象のウェハＷについて膜厚を推定する。

分光情報保持部１０９は、分光スペクトルデータから膜厚を算出する際に使用する分光情報を保持する機能を有する。検査ユニットＵ３で取得される分光スペクトルデータは、ウェハＷ表面に形成される膜の種類及び膜厚によって変化する。そこで、分光情報保持部１０９において膜厚と分光スペクトルとの対応関係に係る情報を保持する。膜厚算出部１０４では、分光情報保持部１０９において保持される情報に基づいて検査対象のウェハＷ（対象基板）について膜厚を推定する。

制御装置１００は、一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成される。例えば制御装置１００は、図５に示される回路１２０を有する。回路１２０は、一つ又は複数のプロセッサ１２１と、メモリ１２２と、ストレージ１２３と、入出力ポート１２４とを有する。ストレージ１２３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、後述のプロセス処理手順を制御装置１００に実行させるためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。メモリ１２２は、ストレージ１２３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１２１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１２１は、メモリ１２２と協働して上記プログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。入出力ポート１２４は、プロセッサ１２１からの指令に従って、制御対象の部材との間で電気信号の入出力を行う。

なお、制御装置１００のハードウェア構成は、必ずしもプログラムにより各機能モジュールを構成するものに限られない。例えば制御装置１００の各機能モジュールは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）により構成されていてもよい。

なお、図４及び以下の実施形態では、制御装置１００内に上記構成が含まれている場合について説明するが、制御装置１００に上記の全機能が含まれていなくてもよい。例えば、モデル作成部１０７及びモデル保持部１０８を含むモデル管理部１１０、または、モデル作成部１０７のみが、外部装置に設けられる構成であってもよい。換言すると、これらの機能は例えば、塗布・現像装置２を制御する制御装置１００とは異なる装置に設けられていてもよい。このように、モデルの作成に係る機能が制御装置１００とは外部装置に設けられている場合、外部装置と制御装置１００とが連携して以下の実施形態で説明する機能を発揮する。また、このような場合、本実施形態で説明する制御装置１００に対応する機能が搭載された外部装置と、本実施形態で説明する基板処理装置と、が一体的に基板検査システムとして機能し得る。

［プロセス処理手順］
続いて、塗布・現像処理の一例として塗布・現像装置２において実行されるプロセス処理手順について説明する。

プロセス処理手順において、まず制御装置１００は、キャリアＣ内のプロセス処理対象のウェハＷを棚ユニットＵ１０に搬送するように搬送装置Ａ１を制御し、このウェハＷを処理モジュール１１用のセルに配置するように搬送装置Ａ７を制御する。

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを処理モジュール１１内の塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。また、制御装置１００は、このウェハＷの表面上に下層膜を形成するように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。なお、下層膜の形成後、制御装置１００は、ウェハＷを検査ユニットＵ３に搬送するように搬送装置Ａ３を制御し、検査ユニットＵ３を用いて当該ウェハＷの表面の状態を検査してもよい。その後制御装置１００は、下層膜が形成されたウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送装置Ａ３を制御し、このウェハＷを処理モジュール１２用のセルに配置するように搬送装置Ａ７を制御する。

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを処理モジュール１２内の塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。また、制御装置１００は、このウェハＷの下層膜上に中間膜を形成するように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。例えば、制御装置１００は、ウェハＷの下層膜上に中間膜形成用の処理液を塗布することによって中間膜を形成するように塗布ユニットＵ１を制御する。次に、制御装置１００は、中間膜に熱処理を施すように熱処理ユニットＵ２を制御する。中間膜の形成後、制御装置１００は、ウェハＷを検査ユニットＵ３に搬送するように搬送装置Ａ３を制御し、検査ユニットＵ３を用いて当該ウェハＷの表面の状態を検査するように制御する。その後制御装置１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送装置Ａ３を制御し、このウェハＷを処理モジュール１３用のセルに配置するように搬送装置Ａ７を制御する。

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１０のウェハＷを処理モジュール１３内の各ユニットに搬送するように搬送装置Ａ３を制御し、このウェハＷの中間膜上にレジスト膜を形成するように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。例えば、制御装置１００は、ウェハＷの中間膜上にレジスト膜形成用の処理液を塗布することによってレジスト膜を形成するように塗布ユニットＵ１を制御する。次に、制御装置１００は、レジスト膜に熱処理を施すように熱処理ユニットＵ２を制御する。なお、レジスト膜の形成後、制御装置１００は、ウェハＷを検査ユニットＵ３に搬送するように搬送装置Ａ３を制御し、検査ユニットＵ３を用いて当該ウェハＷの表面の状態（例えば、上層膜の膜厚）を検査してもよい。その後制御装置１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１１に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１１のウェハＷを露光装置３に送り出すように搬送装置Ａ８を制御する。その後制御装置１００は、露光処理が施されたウェハＷを露光装置３から受け入れて、棚ユニットＵ１１における処理モジュール１４用のセルに配置するように搬送装置Ａ８を制御する。

次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１１のウェハＷを処理モジュール１４内の各ユニットに搬送するように搬送装置Ａ３を制御し、このウェハＷのレジスト膜に現像処理を施すように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後制御装置１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送装置Ａ３を制御し、このウェハＷをキャリアＣ内に戻すように搬送装置Ａ７及び搬送装置Ａ１を制御する。以上でプロセス処理が完了する。

［基板検査方法］
次に、図６～図１１を参照しながら、制御装置１００による処理モジュール１１～１３における基板検査方法について説明する。基板検査方法は、処理モジュール１１～１３に設けられた検査ユニットＵ３において行われる成膜後のウェハＷの検査に係る方法である。検査ユニットＵ３では、成膜後のウェハＷにおいて所望の成膜が実施されたかを検査する。具体的には、ウェハＷ上に形成された膜の表面の状態及び膜厚の評価を行う。検査ユニットＵ３は、上述の通り例えば撮像部３３及び分光測定部４０を有しているので、撮像部３３によりウェハＷの表面を撮像した画像データと、分光測定部４０によりウェハＷの表面の分光スペクトルデータとを取得することができる。制御装置１００では、これらのデータに基づいて成膜状況を評価する。なお、ウェハＷの成膜状況を評価する目的から、処理モジュール１１～１３における下層膜、中間膜、レジスト膜のそれぞれを成膜した後に、検査ユニットＵ３による検査を行うことができる。

図６は、検査ユニットＵ３における基板検査方法の一連の流れを説明するフロー図である。まず、制御装置１００は、ステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２において成膜が行われたウェハＷを検査ユニットＵ３に搬入する。ウェハＷは保持部３１において保持される。

次に、制御装置１００の検査実施部１０１は、ステップＳ０２（画像取得ステップ）を実行する。ステップＳ０２では、撮像部３３によりウェハＷの表面を撮像する。具体的には、リニア駆動部３２の駆動により保持部３１を所定の方向に移動させながら撮像部３３によりウェハＷ表面の撮像を行う。これにより、撮像部３３においてウェハＷの表面に係る画像データが取得される。画像データは、制御装置１００の画像情報保持部１０２において保持される。

なお、ステップＳ０２の実施と同時に、制御装置１００の検査実施部１０１は、ステップＳ０３（分光測定ステップ）を実行する。ステップＳ０３では、分光測定部４０によりウェハＷの表面の１ラインの分光測定を行う。上述のように、分光測定部４０の入射部４１は、保持部３１が移動する際に保持部３１に保持されたウェハＷの中心が通過する経路上に設けられるので、ウェハＷの中心部を含むウェハＷの径方向に沿った各位置での分光スペクトルを取得することができる。したがって、図７に示すように、入射部４１には、ウェハＷの中心を通る中心線Ｌに沿った表面での反射光が入射する。分光器４３では、所定の間隔で入射した光の分光スペクトルに係る測定を行う。その結果、分光器４３では、中心線Ｌに沿った複数箇所として、例えば、図７に示すＰ_１～Ｐ_ｎのｎ個の位置に対応した分光スペクトルデータを取得する。このように、分光器４３を用いることでウェハＷの中心線Ｌに沿った複数箇所でのウェハＷ表面に係る分光スペクトルデータが取得される。なお、ｎは分光器４３による分光測定の間隔と、保持部３１によるウェハＷの移動速度とによって適宜変更することができる。分光器４３で取得された分光スペクトルデータは、制御装置１００の分光測定結果保持部１０３において保持される。

制御装置１００の膜厚算出部１０４は、ステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、ウェハＷ表面に係る画像データまたは分光測定による分光スペクトルデータに基づいて、ウェハＷ表面の膜の膜厚を算出する。

画像データを用いて膜厚を算出する場合の手順について、図８を参照しながら説明する。画像データを用いた膜厚の算出では、モデル作成部１０７によって作成されてモデル保持部１０８において保持される膜厚モデルが使用される。膜厚モデルとは、所定の膜を形成した際のウェハＷ表面を撮像した画像データにおける各画素の色の変化に係る情報（所定の膜を形成する前と後の色の変化）から膜厚を算出するためのモデルであり、色の変化に係る情報と膜厚との対応関係を示したモデルである。このようなモデルを予め制御装置１００のモデル作成部１０７で作成し、モデル保持部１０８で保持することにより、画像データの各位置における色の変化に係る情報を取得することで、当該色の変化から膜厚を推定することができる。膜厚モデルの作成方法については後述するが、前段までの各処理を行ったウェハＷと、その後の所定の膜を形成したウェハＷと、の両方について、その表面の撮像を行って画像データを取得し、色がどのように変化したかを特定する。また、同一条件で成膜したウェハにおける膜厚の計測を行う。これにより膜厚と色の変化との対応関係を特定することができる。膜厚を変更しながらこの計測を繰り返すことで、色の変化に係る情報と膜厚との対応関係を得ることができる。

画像データからの膜厚の算出方法は、具体的には、図８に示す通りである。まず、撮像した画像データを取得（ステップＳ１１）した後、当該画像データから画素毎の色の変化に係る情報を取得する（ステップＳ１２）。色の変化に係る情報を取得するためには、成膜前の画像データとの差分を算出する処理を行うことができる。その後、モデル保持部１０８で保持される膜厚モデルとの比較を行う（ステップＳ１３）。これにより、画素毎に当該画素が撮像した領域の膜厚を推定することができる（ステップＳ１４）。これにより、画素毎、すなわち、ウェハＷ表面の各位置での膜厚を推定することが可能となる。

なお、上記の画像データに基づく膜厚の算出（推定）は、ウェハＷ上に形成する膜が比較的薄い場合（例えば、５００ｎｍ以下程度）は可能であるが、膜厚が大きくなると難しい。これは、膜厚が大きくなると、膜厚の変化に対する色の変化が少なくなるため、色の変化に係る情報から膜厚を精度よく推定することが困難となるためである。したがって、膜厚が大きな膜を形成した場合には、膜厚の推定は分光スペクトルデータに基づいて行われる。

分光スペクトルデータを用いて膜厚を算出する場合の手順について、図９を参照しながら説明する。分光スペクトルデータを用いた膜厚の算出とは、表面の膜の膜厚に応じた反射率の変化を利用するものである。表面に膜が形成されたウェハに対して光を照射すると、光が最上位の膜の表面で反射するか、または最上位の膜とその下層（の膜またはウェハ）との界面で反射する。そして、これらの光が反射光として出射される。すなわち、反射光には、位相が異なる２つの成分の光が含まれる。また、表面の膜厚が大きくなると、その位相差が大きくなる。したがって、膜厚が変化すると、上記の膜表面で反射された光と、下層との界面で反射された光との干渉の度合いが変化する。すなわち、反射光の分光スペクトルの形状に変化が生じる。膜厚に応じての分光スペクトルの変化は、理論上算出することができる。したがって制御装置１００では、表面に形成される膜の膜厚に応じた分光スペクトルの形状に係る情報を予め保持しておく。そして、実際のウェハＷに対して光を照射して得られる反射光の分光スペクトルと、予め保持している情報とを比較する。これにより、ウェハＷの表面の膜の膜厚を推定することが可能となる。膜厚の推定に用いられる膜厚と分光スペクトルの形状との関係に係る情報は、制御装置１００の分光情報保持部１０９に保持される。

分光スペクトルデータからの膜厚の算出方法は、具体的には、図９に示す通りである。まず、分光測定の結果、すなわち、分光スペクトルデータを取得（ステップＳ２１）した後、当該分光スペクトルデータを、分光情報保持部１０９で保持する情報、すなわち、理論上の膜厚に対応する分光スペクトルの形状に係る情報と比較する（ステップＳ２２）。これにより、分光スペクトルデータ毎に当該分光スペクトルデータが得られた領域の膜厚を推定することができる（ステップＳ２３）。これにより、分光スペクトルデータ毎、すなわち、ウェハＷ表面の各位置での膜厚を推定することが可能となる。上述のように、１枚のウェハＷにおいて、中心線Ｌに沿った複数箇所において分光スペクトルデータが得られるため、各分光スペクトルデータに基づいて膜厚を算出することで、ウェハＷ表面での膜厚の分布に係る情報を得ることができる。

撮像部３３で撮像されるウェハＷの画像データは、ウェハＷ表面の全体を撮像したものになるので、ウェハＷ表面全体の膜厚を画像データから推定することが可能である。一方、分光測定部４０により取得する分光スペクトルデータに基づく膜厚の推定では、分光スペクトルデータを取得する箇所がウェハＷの中心線Ｌ上に限定される。したがって、分光スペクトルデータに基づくウェハＷ表面の膜の膜厚の推定では、画像データに基づく膜厚の推定と比較して、全体的な膜厚の分布を評価することは難しい。ただし、上記の１ラインでの分光測定によっても中心線Ｌに沿って複数箇所の膜厚を推定することは可能である。したがって、ウェハＷ表面に形成される膜の膜厚の面内分布に異常がある場合には、複数の分光スペクトルデータから推定される膜厚にばらつきが生じる等何らかの変化を検出することが可能であると考えられる。

上記のように、画像データに基づく膜厚の推定は、ウェハＷに形成する膜がある程度薄い場合に限定される。一方、分光スペクトルデータに基づく膜厚の推定は、ウェハＷに形成する膜がある程度厚くても可能であるだけでなく、膜厚が小さい（例えば、数十ｎｍ等）場合であっても可能である。このように、分光スペクトルデータに基づく膜厚の推定はウェハＷの厚さに限定されにくいため汎用性が高いと考えられる。ただし、ウェハＷには所定のパターンが形成されている。そのため、パターンの凹凸の影響を受けた分光スペクトルデータが得られる可能性もある。そのため、ウェハＷから取得された分光スペクトルデータは、ウェハＷに形成された膜の膜厚が正確に反映したものとは限らない可能性がある。その点を考慮して分光スペクトルデータを取り扱う必要がある。また、分光スペクトルデータから推定される膜厚についても正確ではない可能性があることを考慮することが求められる。ただし、この問題は、分光スペクトルデータを取得する位置をより精度良く特定できると解決し得る。すなわち、パターニングされているウェハＷの表面に係る分光スペクトルを取得する際に、段差が形成される位置とは異なる位置において分光スペクトルデータを取得できるように制御可能であると、パターンに由来する精度の低下を避けることができる。

膜厚の推定を分光スペクトルデータに基づいて行う場合、画像データは、例えば、成膜状況の評価に用いることができる。成膜状況の評価とは、膜表面にスポットなどの欠損がないか等の画像データから検出できる異常がないかというものである。そのため、画像データと分光スペクトルデータの両方を取得することで、成膜状況をより詳細に評価することができる。例えば、分光スペクトルデータを取得する対象となるウェハＷの中心線Ｌ上の一部の領域に欠損があることが画像データから検出できたとする。この場合、その領域に重複又は隣接する箇所の分光スペクトルデータを特定して当該分光スペクトルデータを膜厚推定の平均値の算出には利用しないことで、推定値の精度を上げることができる。また、欠損領域に対応する画像とその箇所の分光スペクトルデータに基づく膜厚推定値とを自動的に関連づけて記憶しておくこともできる。これにより、欠損が生じた平面領域における深さ方向の情報を簡単かつ確実に取り出せるので、例えば、事後的に欠損の状態や生じた理由等を解析する作業の効率化や高精度化が図れる。このように、画像データに基づいて基板の表面における成膜状況の評価を行う構成とすることで、画像データから得られる成膜状況に応じて分光スペクトルデータを広く活用することができる。

なお、膜厚の推定を画像データに基づいて行う場合には、分光スペクトルデータの取得（ステップＳ０３）を省略してもよい。この場合、分光測定部４０による分光スペクトルデータ自体を行わず、画像データのみに基づいて、膜厚の推定及び成膜状況の評価を行う構成としてもよい。

図６に戻り、膜厚の算出（ステップＳ０４）の後、制御装置１００の検査実施部１０１は、ステップＳ０５を実行する。ステップＳ０５では、ウェハＷを検査ユニットＵ３から搬出する。搬出されたウェハＷは、例えば、後段の処理モジュールに送られる。

次に、制御装置１００の判定部１０５は、ステップＳ０６（判定ステップ）を実行する。ステップＳ０６では、ウェハＷの膜厚が合格基準に達しているかを確認する。合格基準とは、ウェハＷ全体の膜厚が所定の膜厚の設定範囲に含まれているか否かに基づくものである。すなわち、ステップＳ０６は、前段の塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２において、適切に成膜が行われたかの評価を行うものである。

ステップＳ０６での膜厚の合否判定に係る基準について、図１０を参照しながら説明する。ウェハＷに形成される膜には、それぞれ膜厚の設定値（設定範囲）が定められている。図１０では、膜厚の設定範囲Ｄを示すと共に、複数のウェハＷの膜厚の推定結果を時系列にそれぞれドットとして示している。上述のように、画像データ及び分光スペクトルデータの何れに基づいても１枚のウェハＷの表面の複数箇所の膜厚が推定される。図１０では、１枚のウェハＷにおける複数箇所での膜厚の平均値の推定結果を示しているとする。ここでは、同一の基板処理を行うウェハＷに対して、１ロット（２５枚）毎に１枚を推定用にサンプリングした例を示しているが、これに限らず、例えば、１０枚を処理するごとに１枚、１時間経過するごとに１枚といった単位でも良い。

ここで、時系列に沿って処理された複数枚のウェハＷに係る全ての箇所での膜厚の推定結果が設定範囲Ｄに含まれている場合には、ウェハＷは合格であると判定することができる。一方、図１０においてＸ１として示すように、設定範囲Ｄから外れている膜厚の推定結果が現れた場合には、合格基準に達して以内と判定することができる。また、合格基準として膜厚の偏りを考慮する構成としてもよい。例えば、分光スペクトルデータからの膜厚の推定の場合、図１０の実線Ｘ２または実線Ｘ３で示すように、時系列に沿って処理された複数の膜厚の推定結果が設定範囲Ｄから徐々に外れるように推移している結果が得られる場合がある。この場合、現段階では当該ウェハＷの膜厚の推定結果は設定範囲Ｄに含まれているとしても、将来的には膜厚が設定範囲Ｄから外れていく可能性も考えられる。そのため、当該ウェハＷについて不合格と判定した上で、装置に係る詳細な検査（後述のＱＣ検査）を行うように構成してもよい。このように、ステップＳ０６での膜厚の合否判定を行う際の基準（合格基準）は、時系列の変化状況に応じて適宜変更してもよい。

膜厚に係る合否判定が合格である場合（Ｓ０６－ＹＥＳ）、制御装置１００の検査実施部１０１は、ステップＳ０７を実行する。ステップＳ０７では、次のウェハＷに係る検査を行うか判定し、検査を終了するか（Ｓ０７－ＹＥＳ）、次のウェハＷに係る検査を開始する（Ｓ０７－ＮＯ）。

一方、膜厚に係る合否判定が不合格である場合（Ｓ０６－ＮＯ）、制御装置１００は詳細検査を行うと判断し、詳細検査実施部１０６により、ステップＳ０８を実行する。ステップＳ０８とは、膜厚に係る詳細検査（ＱＣ検査）である。

詳細検査とは、ＱＣウェハ（検査用基板）と呼ばれるベアウェハ（表面にパターニング等が行われていないウェハ）を用いた検査である。ＱＣウェハを塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬入し、通常のウェハと同じ条件で成膜を行った後に、検査ユニットＵ３において通常のウェハよりもより詳細に膜厚の評価を行うことを詳細検査という。この詳細検査は、特に、通常のウェハＷでは分光スペクトルデータを用いた膜厚の推定を行っている場合に有用である。通常のウェハＷに係る検査で分光スペクトルデータを用いて膜厚を評価している場合、通常のウェハＷについてはウェハＷの表面全体の膜厚分布を評価しているわけではない。したがって、合否判定（ステップＳ０６）でウェハＷが不合格であると判定された場合、膜厚の推定を行っていない領域についてどのような膜厚となっているかを把握することが必要となる。詳細検査とは、この検査に対応するものである。

詳細検査の手順について図１１を参照しながら説明する。まず、制御装置１００の詳細検査実施部１０６は、ステップＳ３１を実行する。ステップＳ３１では、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２での成膜処理が終わったＱＣウェハを検査ユニットＵ３に搬入する。すなわち、ＱＣウェハは、対象基板であるウェハＷと同じ条件での成膜処理を行った（成膜ステップ）後に、検査ユニットＵ３に搬入される。搬入されたＱＣウェハは保持部３１において保持される。

次に、制御装置１００の詳細検査実施部１０６は、ステップＳ３２（詳細測定ステップ）を実行する。ステップＳ３２では、面内の色々な場所で膜厚を測定する。膜厚の測定の際には、分光スペクトルデータを多点で取得する。膜厚の測定を行う点は、ＱＣウェハの表面全体に分散させる。通常のウェハＷの場合には、画像データの取得と同時に分光スペクトルデータの取得が行われるため、保持部３１の一方向への移動にあわせて、ウェハＷの中心線Ｌに沿って複数の分光スペクトルデータを取得している。これに対して、面内多点での膜厚測定では、保持部３１において保持するＱＣウェハの向きを変更させながら、保持部３１を移動させる。これにより、検査ユニットＵ３を利用してウェハ表面において２次元状に分散配置された種々の測定位置での分光スペクトルデータを取得することができる。

分光スペクトルデータが取得されると、制御装置１００の膜厚算出部１０４は、ステップＳ３３（詳細測定ステップ）を実行する。ステップＳ３３では、ウェハＷ表面に係る複数の分光スペクトルデータのそれぞれに基づいて、ウェハＷ表面の膜の膜厚を算出し、面内の膜厚分布の算出を行う。なお、分光スペクトルデータを用いて膜厚を算出する場合の手順は、通常のウェハＷに係る膜厚の算出と同じ方法を用いることができ、具体的には、図９に示す通りである。

膜厚分布の算出（ステップＳ３３）の後、制御装置１００の詳細検査実施部１０６は、ステップＳ３４を実行する。ステップＳ３４では、ＱＣウェハを検査ユニットＵ３から搬出する。搬出されたウェハＷは、例えば、後段の処理モジュールに送られる。

次に、制御装置１００の判定部１０５は、ステップＳ３５を実行する。ステップＳ３５では、ウェハＷの膜厚が合格基準に達しているかを確認する。ここでの合格基準とは、ＱＣウェハの表面で測定された膜厚分布が所定の膜厚の設定範囲に含まれているか否かに基づくものである。すなわち、ステップＳ３３は、前段の塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２において、ウェハ表面の全体において適切に成膜が行われたかの評価を行うものである。

膜厚分布に係る合否判定が合格である場合（Ｓ３５－ＹＥＳ）、制御装置１００の詳細検査実施部１０６は、一連の処理を終了する。一方、膜厚分布に係る合否判定が不合格である場合（Ｓ３５－ＮＯ）、制御装置１００の詳細検査実施部１０６では、エラーメッセージを発信する等により、成膜が適切に行われていないことをオペレータ等に通知する。そして、膜厚が適切になっていない原因を調査すると共に（ステップＳ３６）、原因に係る部分について調整を行う（ステップＳ３７）。その後、再度ＱＣウェハを導入して（ステップＳ３１）一連の詳細検査を行う。原因の調査（ステップＳ３７）及び調整（ステップＳ３８）は、制御装置１００によって主体的に行う構成としてもよい。また、これらのステップは、例えば、制御装置１００はエラー通知のみを行う構成として、制御装置１００（基板処理システム１）のオペレータ等が制御装置１００を操作することによって行われてもよい。

詳細検査（ＱＣ検査）は、ウェハ表面の膜厚の面内分布に係る合否判定（ステップＳ３５）が合格となるまで繰り返し行われる。換言すると、この合否判定（ステップＳ３５）が合格となると、通常のウェハＷに係る成膜を再開することができるともいえる。すなわち、図６に示すように、処理を終了しない場合（Ｓ０７－ＮＯ）には、通常のウェハＷを搬入した検査を再開することができる。

［基板検査方法で使用するモデルの作成方法］
次に、図１２，図１３を参照しながら、制御装置１００による基板検査方法で用いるモデル（膜厚モデル）の作成方法について説明する。上述したように、膜厚モデルは、膜厚と画像データの色情報の対応関係とを対応付けたものである。したがって、膜厚が既知のウェハＷについて、そのウェハＷを撮像した画像データから色情報を特定することで、膜厚と色情報との対応関係を取得することができる。ウェハに対して成膜を行った場合の膜厚を正確に測定するためには、パターニングが行われていないウェハ（ベアウェハ）に対して成膜を行った場合の膜厚を断面計測等によって測定することが求められる。

そこで、膜厚モデルで使用する膜厚情報及び色情報を取得する。ここでは、色情報の取得するために用いられるパターニングが行われていないベアウェハ（色情報用基板）と、膜厚を測定するために用いられるパターニングが行われていないベアウェハ（膜厚測定用基板）とが用いられる。

図１２を参照しながら、制御装置１００によるモデル作成のうち、色情報用基板であるベアウェハを用いた色情報の取得方法について説明する。

まず、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ４１を実行する。ステップＳ４１では、色情報用基板の準備が行われる。色情報用基板として上述のようにベアウェハを準備する。また、この段階で色情報用基板として用いられるベアウェハを検査ユニットＵ３において撮像することで、成膜前の基板に係る画像データを取得する。このとき得られる画像データは、下層膜を形成した後のウェハの表面の色情報の取得に利用される。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ４２を実行する。ステップＳ４２では、処理モジュール１１の各ユニットを制御することで、準備された色情報用基板対して下層膜の形成が行われる。ここでは、予め定められた設定で下層膜の形成を行う。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ４３を実行する。ステップＳ４３では、処理モジュール１１の検査ユニットＵ３を制御することで、下層膜が形成された色情報用基板の表面に係る画像データを取得する。このとき得られる画像データは、下層膜を形成した後のウェハの表面の色情報の取得に利用される。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ４４を実行する。ステップＳ４４では、処理モジュール１２の各ユニットを制御することで、色情報用基板の下層膜上に中間膜の形成が行われる。ここでは、予め定められた設定で中間膜の形成を行う。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ４５を実行する。ステップＳ４５では、処理モジュール１２の検査ユニットＵ３を制御することで、中間膜が形成された色情報用基板の表面に係る画像データを取得する。このとき得られる画像データは、中間膜を形成した後のウェハの表面の色情報の取得に利用される。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ４６を実行する。ステップＳ４６では、処理モジュール１３の各ユニットを制御することで、色情報用基板の中間膜上にレジスト膜の形成が行われる。ここでは、予め定められた設定で中間膜の形成を行う。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ４７を実行する。ステップＳ４７では、処理モジュール１３の検査ユニットＵ３を制御することで、レジスト膜が形成された色情報用基板の表面に係る画像データを取得する。このとき得られる画像データは、レジスト膜を形成した後のウェハの表面の色情報の取得に利用される。

このように、色情報用基板については、実際のウェハＷに係る基板処理工程と同様に、下層膜、中間膜、レジスト膜の成膜を行うと共に、膜を形成する度に画像データの取得を行う。これにより、ウェハＷの成膜時と同様の条件で製造された色情報用基板の表面の画像データを取得することができる。

次に、図１３を参照しながら、制御装置１００によるモデル作成における手順のうち、膜厚測定用基板を用いた膜厚情報の取得方法について説明する。膜厚測定用基板は、所定の条件で成膜を行った際にウェハ上に形成される膜厚を正確に算出するために用いられる。したがって、下層膜、中間膜、レジスト膜の３種類の膜をウェハ上に形成する場合、各膜の形成の際に、下層に他の膜が形成されていないベアウェハを用いる。これにより、他の膜が下層に設けられることによる膜厚の微妙な変化等の影響を受けることなく正確に膜厚を測定することができる。

まず、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ５１を実行する。ステップＳ５１では、膜厚測定用基板の準備が行われる。膜厚測定用基板は表面にパターニング等が行われていないウェハである。その後の成膜の数に応じて膜厚測定用基板は複数準備される。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ５２を実行する。ステップＳ５２では、処理モジュール１１の各ユニットを制御することで、準備された膜厚測定用基板に対して下層膜の形成が行われる。ここでは、色情報用基板と同じ設定（予め定められた設定）で下層膜の形成を行う。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ５３を実行する。ステップＳ５３では、処理モジュール１１の検査ユニットＵ３を制御することで、下層膜が形成された膜厚測定用基板の表面に係る画像データを取得する。このとき得られるベアウェハの画像データは、下層膜を形成した後のウェハの表面の色情報のモデルの作成時に利用してもよい。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ５４を実行する。ステップＳ５４では、処理モジュール１２の各ユニットを制御することで、膜厚測定用基板に対して中間膜の形成が行われる。ここでは、色情報用基板と同じ設定（予め定められた設定）で中間膜の形成を行う。ただし、色情報用基板とは異なり、何も成膜されていないベアウェハに対して成膜が行われる。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ５５を実行する。ステップＳ５５では、処理モジュール１２の検査ユニットＵ３を制御することで、中間膜が形成された膜厚測定用基板の表面に係る画像データを取得する。このとき得られる画像データは、中間膜を形成した後のウェハの表面の色情報のモデルの作成時に利用してもよい。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ５６を実行する。ステップＳ５６では、処理モジュール１２の各ユニットを制御することで、膜厚測定用基板に対してレジスト膜の形成が行われる。ここでは、色情報用基板と同じ設定（予め定められた設定）でレジスト膜の形成を行う。ただし、色情報用基板とは異なり、何も成膜されていないベアウェハに対して成膜が行われる。

次に、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ５７を実行する。ステップＳ５７では、処理モジュール１２の検査ユニットＵ３を制御することで、レジスト膜が形成された膜厚測定用基板の表面に係る画像データを取得する。このとき得られる画像データは、レジスト膜を形成した後のウェハの表面の色情報のモデルの作成時に利用してもよい。

このように、膜厚測定用基板については、実際のウェハＷに対して行われる下層膜、中間膜、レジスト膜の成膜を個別に互いに異なるベアウェハに対して行うことになる。そのため、膜厚測定用基板は成膜の工程の数に応じて複数準備される。

そして、これらの処理を行った後、制御装置１００のモデル作成部１０７は、ステップＳ５８を実行する。ステップＳ５８では、下層膜が形成された膜厚測定用基板、中間膜が形成された膜厚測定用基板、レジスト膜が形成された膜厚測定用基板のそれぞれについて、膜厚の計測を行う。膜厚の計測は、上述の分光測定部４０を利用して行うことができる。すなわち、上述のように、表面の膜の膜厚に応じた反射率の変化を利用して、分光スペクトルデータを用いた膜厚の算出することができる。すなわち、分光スペクトルデータの取得に用いられるウェハからの反射光には、膜厚に応じて位相差が異なる成分の光が含まれる。これを利用すると、分光スペクトルの形状の変化から膜厚を特定することが可能となる。上記のように膜厚測定用基板として用いるベアウェハの表面に所望の膜を形成した場合、膜の下面が平坦となっているため、分光スペクトルの形状は膜厚測定用基板の表面に形成された膜の膜厚を反映している。したがって、表面に膜が形成された膜厚測定用基板を撮像した分光スペクトルデータから正確に膜厚を算出することができる。分光スペクトルデータからの膜厚の算出は、図９を参照しながら説明した方法と同じである。

上記の図１２及び図１３で示す処理を経ることで色情報用基板に対して成膜した状態での各段階での画像データと、膜厚測定用基板に対して同じ条件で成膜した際の膜厚を特定する情報を取得することができる。なお、上記のように色情報用基板及び膜厚測定用基板での成膜条件をより同じ状態とするための方法として、例えば、図１４で示す順で各成膜を行うことができる。

具体的には、まず、色情報用基板に対して下層膜を形成する（ステップＳ６１）と同時またはその後に、膜厚測定用基板に対して下層膜を形成する（ステップＳ６２）。また、下層膜が形成された色情報用基板に対して中間膜を形成する（ステップＳ６３）と同時またはその後に、膜厚測定用基板に対して中間膜を形成する（ステップＳ６４）。また、中間膜が形成された色情報用基板に対してレジスト膜を形成する（ステップＳ６５）と同時またはその後に、膜厚測定用基板に対してレジスト膜を形成する（ステップＳ６６）。このように、色情報用基板に対する成膜タイミングと、膜厚測定用基板に対する成膜タイミングとをできるだけ近付けることで、より近い条件で色情報用基板及び膜厚測定用基板の両方に対して成膜を行うことができる。色情報用基板に対する成膜タイミングと、膜厚測定用基板に対する成膜タイミングとは近いほうが好ましい。例えば、色情報用基板に対する塗布ユニットＵ１での処理液の塗布の後に、膜厚測定用基板に対する塗布ユニットＵ１での処理液の塗布を行う。そして、色情報用基板に対する熱処理ユニットＵ２での熱処理の後に、膜厚測定用基板に対する熱処理ユニットＵ２での熱処理を行う。このように、各ユニットでの処理を色情報用基板と膜厚測定用基板とで交互に行う構成とすることで、成膜タイミングを近付けることもできる。

上記の手順で得られたデータを組み合わせることで、膜厚モデルを作成することができる。制御装置１００のモデル作成部１０７による膜厚モデルの作成手順についてさらに図１５を参照しながら説明する。

まず、色情報用基板を撮像した画像データから、各段階での膜を形成することによる色の変化に係る情報を取得することができる（ステップＳ７１：撮像ステップ）。例えば、下層膜に係るモデルを作成する場合には、色情報用基板の準備段階（ステップＳ４１）で撮像した画像データと、下層膜形成後（ステップＳ４３）に撮像した画像データとを比較する。この比較により、下層膜を形成する場合に、どの程度表面の色が変化したかを特定することができる。一方、同一の成膜条件で下層膜を形成した膜厚測定用基板の膜厚を測定する（ステップＳ５８）ことにより、下層膜の膜厚を特定することができる（ステップＳ７２：膜厚測定ステップ）。これにより、所定の膜厚（例えば、１００ｎｍ）の下層膜を色情報用基板に形成すると、色情報としてこの程度の色の変化を観測することができる、ということが分かる。このような膜厚と色情報との組み合わせを互いに異なる膜厚で複数準備する（ステップＳ７３：モデル作成ステップ）。すなわち、成膜条件を変更して膜厚を変化させた状態（例えば、９０ｎｍ、９５ｎｍ、１００ｎｍ、１１０ｎｍ）での膜厚と色情報との組み合わせを複数種類準備する。このように複数の組み合わせを準備すると、膜厚の変化に対応して色情報がどのように変化するかを特定した関係式等を特定することができる。これが膜厚に対する色の変化のモデル化に相当し、これにより膜厚モデルが得られる（ステップＳ７４：モデル作成ステップ）。ここでは、下層膜について例を示したが、中間膜、レジスト膜についてもそれぞれ同様の手順を経ることで膜厚モデルを作成することができる。

なお、上記では、色情報用基板がベアウェハである場合について説明したが、色情報用基板は、例えば、対象となるウェハＷに対応したパターニングが施されたパターンウェハを用いてもよい。この場合、色情報用基板を撮像して得られる色情報が実際のウェハＷにより近いものになることが考えられる。

［他の適用例１］
上記実施形態で説明した検査ユニットＵ３に周辺露光部を追加し、ウェハＷについての周辺露光を行うようにしても良い。以下では、一例として処理モジュール１２に含まれ得る検査ユニットＵ４について説明する。

図１６に示すように、検査ユニットＵ４は、筐体３０と、保持部３１と、リニア駆動部３２と、撮像部３３と、投光・反射部３４と、分光測定部４０と、周辺露光部８０とを有する。

検査ユニットＵ４の各部のうち、筐体３０と、保持部３１と、リニア駆動部３２と、撮像部３３と、投光・反射部３４と、分光測定部４０と、は、上述の検査ユニットＵ３と同様の構成とされている。そのため、詳細の説明は省略する。検査ユニットＵ４の各部のうち検査ユニットＵ３には含まれない構成としては、周辺露光部８０が挙げられる。

周辺露光部８０は、レジスト膜が形成されたウェハＷの周縁領域Ｗｄ（図１７参照）に紫外線を照射して、レジスト膜のうち周縁領域Ｗｄに位置する部分を露光処理するように構成されている。周辺露光部８０は、保持部３１の上方に位置している。周辺露光部８０は、図１７に示されるように、光源８１と、光学系８２と、マスク８３と、アクチュエータ８４とを有する。光源８１は、ウェハＷ上のレジスト膜を露光可能な波長成分を含むエネルギー線（例えば紫外線）を下方（保持部３１側）に向けて照射する。光源８１としては、例えば、超高圧ＵＶランプ、高圧ＵＶランプ、低圧ＵＶランプ、エキシマランプなどを使用してもよい。

光学系８２は、光源８１の下方に位置している。光学系８２は、少なくとも一つのレンズによって構成されている。光学系８２は、光源８１からの光を略平行光に変換して、マスク８３に照射する。マスク８３は、光学系８２の下方に位置している。マスク８３には、露光面積を調節するための開口８３ａが形成されている。光学系８２からの平行光は、開口８３ａを通過し、保持微３１に保持されているウェハＷの表面Ｗａのうち周縁領域に照射される。

アクチュエータ８４は、光源８１に接続されている。アクチュエータ８４は、例えば昇降シリンダであり、光源８１を上下方向に昇降させる。すなわち、光源８１は、アクチュエータ８４によって、保持部３１に保持されているウェハＷに近づく第１の高さ位置（下降位置）と、保持部３１に保持されているウェハＷから遠ざかる第２の高さ位置（上昇位置）との間で移動可能である。

なお、上記の検査ユニットＵ４についても、制御装置１００によって制御可能である。上述のように、検査ユニットＵ４に含まれる各部のうち周辺露光部８０以外の各部は、検査ユニットＵ３と同様の機能を有している。また、周辺露光部８０については、ウェハＷを保持部３１に保持させると共に、所定の位置において所定の回転数（例えば３０ｒｐｍ程度）でウェハＷを回転させる。この状態で、制御装置１００は、周辺露光部８０を制御して、ウェハＷの表面Ｗａのうち周縁領域Ｗｄに位置するレジスト膜Ｒに対して所定のエネルギー線（紫外線）を光源８１から照射させることで、周辺露光を行うことができる。

なお、制御装置１００は、保持部３１と、リニア駆動部３２と、撮像部３３と、投光・反射部３４と、分光測定部４０と、を駆動させることで、周辺露光の前後のウェハＷについて検査ユニットＵ３と同様のウェハＷの表面の検査を行うことができる。

［他の適用例２］
上記他の適用例１で説明した検査ユニットＵ４の分光測定部４０を省略し、撮像部３３及び投光・反射部３４を動作させることにより取得したウェハＷの表面の画像データを用いた検査のみを行うようにしてもよい。以下では、一例として処理モジュール１２に含まれ得る検査ユニットＵ５について説明する。

図１８に示すように、検査ユニットＵ５は、筐体３０と、保持部３１と、リニア駆動部３２と、撮像部３３と、投光・反射部３４と、周辺露光部８０とを有する。検査ユニットＵ５の各部は、上述の検査ユニットＵ４と同様の構成とされている。そのため、詳細の説明は省略する。なお、制御装置１００は、保持部３１と、リニア駆動部３２と、撮像部３３と、投光・反射部３４と、を駆動させることで、周辺露光の前後のウェハＷについて検査ユニットＵ４と同様のウェハＷの表面の検査を行うことができる。すなわち、図６のステップＳ０２における撮像動作及び図８の膜厚算出を行うことができる。

［他の適用例３］
上記実施形態で説明した検査ユニットＵ４の撮像部３３及び投光・反射部３４を省略し、分光測定部４０を動作させることにより取得したウェハＷの表面の分光データを用いた検査のみを行うようにしてもよい。以下では、一例として処理モジュール１２に含まれ得る検査ユニットＵ６について説明する。

図１９に示すように、検査ユニットＵ６は、筐体３０と、保持部３１と、リニア駆動部３２と、分光測定部４０と、周辺露光部８０とを有する。検査ユニットＵ５の各部は、上述の検査ユニットＵ４と同様の構成とされている。そのため、詳細の説明は省略する。なお、制御装置１００は、保持部３１と、リニア駆動部３２と、分光測定部４０と、を駆動させることで、周辺露光の前後のウェハＷについて検査ユニットＵ４と同様のウェハＷの表面の検査を行うことができる。すなわち、図６のステップＳ０２における撮像動作以外の動作を行うことができる。

［他の適用例４］
上記他の適用例１～３では、周辺露光の前後のウェハＷについて検査ユニットＵ３と同様のウェハＷの表面の検査を行うことができるものとして説明した。しかしながら、上記の構成に限らず、周辺露光処理に連動させることなく、ウェハＷの表面の検査を独立させて実行するようにしてもよい。

例えば、上記他の適用例１の検査ユニットＵ４及び適用例３の検査ユニットＵ６は、製品ウェハＷに関しては周辺露光部８０を用いる周辺露光ユニットとして機能させ、ＱＣウェハに関しては分光測定部４０を用いる検査ユニットとして機能させるようにしてもよい。ＱＣウェハ検査のタイミングは、図６のステップＳ０８のような不合格のウェハが生じた場合に限らず、任意のタイミングでもよい。

また、例えば、上記他の適用例２では、周辺露光した後に一度検査ユニットＵ５からウェハＷを塗布ユニットＵ１へ搬送して現像処理行い、再度、検査ユニットＵ５に現像後のウェハＷを検査するようにしてもよい。

［作用］
以上のように、本実施形態に係る基板処理装置では、検査ユニットＵ３において、表面に膜が形成された基板を保持する保持部３１と、保持部３１に保持された基板の表面を撮像して画像データを取得する撮像部３３と、保持部３１に保持された基板の表面からの光を分光して分光データを取得する分光測定部４０とを有する。

上記のように、保持部３１に保持された状態で、基板の表面を撮像した画像データを取得することができると共に、表面からの光に係る分光データを取得することができる構成を有することで、基板上に形成された膜の評価を精度良く行うことが可能となる。

従来から、基板の表面を撮像した画像データから膜の状態を評価することは行われていた。しかしながら、画像データだけでは膜の状態を適切に評価できない場合があった。特に、膜厚の大きな膜を基板表面に形成した場合、画像データだけでは成膜状況の評価を精度良く行うことができない場合がある。これに対して、膜の状態を評価するための新たな検査ユニット等を設けることも考えられるが、膜の評価に係る処理が増大し、基板処理に係る作業量も増大する可能性がある。これに対して、上記のように、検査ユニットＵ３において画像データの取得と分光データの取得とを行う構成とすることで、新たなユニット等を設けることなく、基板上の膜の評価を精度良く行うことができる。特に、分光データを用いた評価を行うことが可能となるため、画像データだけでは評価を適切に行うことが困難な膜厚の膜が形成された基板についても、その評価を精度良く行うことができる。

また、撮像部３３は、基板の表面の全体に係る画像を取得し、分光測定部４０は、基板の表面に含まれる互いに異なる複数の領域からの光をそれぞれ分光して分光データを取得する態様とすることができる。

このような構成とすることで、撮像部で取得する画像データからは基板の表面の全体に係る情報を取得することができるため、基板の表面の全体的な評価を行うことができる。一方、分光測定部は、基板の表面に含まれる互いに異なる複数の領域に係る分光データを取得することができるため、基板の複数の位置における分光特性に係る情報を取得することができるため、分光特性のばらつき等を利用した評価を行うことができる。したがって、基板の表面の膜に係る評価をより多面的に行うことができる。

また、基板処理装置は、保持部３１と、撮像部３３と、分光測定部４０と、を制御する制御部としての制御装置１００をさらに有し、制御部は、保持部３１を一の方向に移動させながら、撮像部３３によって基板の表面を撮像させるのと並行して、分光測定部４０によって基板の表面に含まれる互いに異なる複数の領域からの光を分光して分光データを取得させる態様としている。

このような構成とすることで、保持部３１を一の方向に移動させながら、撮像部３３による画像データの取得と、分光測定部４０による分光データの取得と、を同時に行うことができる。したがって、画像データ及び分光データを両方取得するにもかかわらずその所要時間が長くなることが防がれ、画像データ及び分光データの取得を効率よく行うことができる。

また、上記の制御装置１００は、撮像部３３で撮像する画像データに基づいて基板の表面における成膜状況の評価を行う態様とすることができる。

上記のように画像データに基づいて基板の表面における成膜状況を評価する構成とすることで、例えば、画像データに基づく成膜状況の評価結果に基づいて、分光データの取り扱いを変更することもできる。そのため、基板の検査において画像データ及び分光データをより適切に取り扱うことができる。

また、上記実施形態で説明した検査ユニットＵ４のように、検査ユニットＵ３としての機能に加えて、周縁領域を露光する周辺露光部８０をさらに有している構成としてもよい。この場合であっても、保持部３１に保持された状態で、基板の表面を撮像した画像データを取得することができると共に、表面からの光に係る分光データを取得することができるため、基板上に形成された膜の評価を精度良く行うことが可能となる。さらに、別個に周辺露光ユニットを備える必要がないので装置の大型化を抑制することもできる。

上記の検査ユニットＵ４において、制御装置１００は、分光測定部４０によって前記周辺露光部による露光の前後の前記基板のそれぞれについて、複数の箇所からの光をそれぞれ分光して分光データを取得させてもよい。これにより、別個に周辺露光ユニットを備える場合に比べて基板を搬送する手間と時間が省略され、全体としてスループットを向上させることができる。

また、上記実施形態で説明した基板の検査方法は、成膜後の基板の検査方法であって、保持部に保持された基板の表面を撮像部により撮像して画像データを取得する画像取得ステップと、保持部に保持された基板の表面に含まれる一部の領域からの光を分光測定部により分光して分光データを取得する分光測定ステップと、画像データ及び分光データに基づいて、膜が合格基準を満たすかを判定する判定ステップと、判定ステップにおいて、膜が合格基準を満たさなかった場合、検査用基板に対して基板と同じ成膜処理を行う成膜ステップと、保持部に保持された成膜後の検査用基板の表面において２次元状に分散した測定位置からの光をそれぞれ分光測定部により分光して分光データを取得する詳細測定ステップと、を有する。

このように、画像データ及び分光データに基づいて基板上に形成された膜が合格基準を満たすか判定する。そして、結果、合格基準を満たさなかった場合に、検査用基板に対して成膜処理を行い、成膜後の検査用基板について、分光測定部を利用して２次元状に分散した測定位置からの分光データを取得して詳細測定を行う。このような構成とすることで、通常の基板に形成された膜が合格基準を満たさなかった場合に、同じ分光測定部を利用して成膜後の検査用基板に係る詳細測定を行うことができる。また、通常の基板について、画像データ及び分光データに基づいて膜の評価を適切に行うことができるだけでなく、膜が合格基準を満たさなかった場合の詳細な検査も同じ分光測定部を利用して実施することができ、膜の評価をより詳細に行うことができる。

画像取得ステップにおいて、保持部を一の方向に移動させながら、撮像部によって基板の表面を撮像する。このとき、これに並行して、分光測定ステップとして、分光測定部によって基板の表面に含まれる互いに異なる複数の領域からの光を分光して分光データを取得する態様とすることができる。

このような構成とすることで、保持部３１を一の方向に移動させながら、撮像部３３による画像データの取得と、分光測定部４０による分光データの取得と、を同時に行うことができる。したがって、画像データ及び分光データを両方取得するにもかかわらずその所要時間が長くなることが防がれ、画像データ及び分光データの取得を効率よく行うことができる。

また、本実施形態に係る基板検査システムとしての塗布・現像装置２では、基板処理装置に設けられ、対象基板と同じパターニングが施されて、表面に膜が形成された色情報用基板の表面を撮像して画像データを取得する撮像部３３を有する。また、塗布・現像装置２では、基板処理装置に設けられ色情報用基板と同じ条件で表面に膜が形成された膜厚測定用基板の膜厚を測定する膜厚測定部（分光測定部４０）を有する。さらに、画像データに基づいて得られる膜の形成による色情報用基板の表面の色の変化に係る情報と、膜厚算出部１０４により測定された膜厚測定用基板の膜厚と、の対応関係に係る膜厚モデルを作成するモデル作成部１０７を有する。

また、本実施形態に係る基板検査方法は、対象基板に係る成膜を行う基板処理装置を含む基板検査システムにおける基板検査方法である。具体的には、基板処理装置において、対象基板と同じパターニングが施されて、表面に膜が形成された色情報用基板の表面を撮像して画像データを取得する撮像ステップを有する。また、基板処理装置において、色情報用基板と同じ条件で表面に膜が形成された膜厚測定用基板の膜厚を測定する膜厚測定ステップを有する。さらに、画像データに基づいて得られる膜の形成による色情報用基板の表面の色の変化に係る情報と、膜厚測定ステップにおいて測定された膜厚と、の対応関係に係る膜厚モデルを作成するモデル作成ステップを有する。

上記の基板検査システム及び基板検査方法によれば、色情報用基板の表面の画像データに基づいて表面の色の変化に係る情報が取得されると共に、同じ条件で成膜された膜厚測定用基板の膜厚が膜厚測定部としての分光測定部４０において測定される。そして、これらの情報を組み合わせて、色の変化に係る情報と膜厚との対応関係に係る膜厚モデルが作成される。したがって、対象基板に係る膜の膜厚を算出するためのモデルをより簡単に作成することができる。

従来から、画像データで得られる情報と膜厚との関係を予め保持しておき、これに基づいて対象基板の画像データから膜厚を推定する方法は検討されていた。しかしながら、従来は、基板に成膜された膜の膜厚を正確に計測するためには、基板処理装置とは別に設けられた膜厚測定装置等で基板に係る分析を行う必要があった。そのため、対象基板に係る膜の膜厚を算出するためのモデルを作成するための作業が煩雑であり、且つ、所要時間も増大することが考えられた。

これに対して、上記の基板検査システム及び基板検査方法では、膜厚測定用基板に対して形成された膜について、検査ユニットＵ３における検査結果（分光測定部４０による分光データ）に基づいて膜厚算出部１０４において膜厚を特定することができる。具体的には、分光測定部４０を利用した分光データから、膜厚を算出ることが可能とされている。一方、対象基板と同様にパターニングされた色情報用基板を用いて、膜を形成した際の色の変化に係る情報も検査ユニットＵ３における撮像部３３による撮像結果から取得することができる。したがって、制御装置１００のモデル作成部１０７においてこれらを組み合わせてモデルを作成することが可能となる。すなわち、基板処理装置における検査ユニットＵ３における検査結果を利用して対象基板の膜厚の算出に用いられるモデルの作成をすることができるため、従来と比較してより簡単にモデルを作成することが可能となる。

撮像部３３は表面に膜が形成された対象基板を撮像して対象基板に係る画像データを取得し、対象基板に係る画像データから得られる膜の形成による対象基板の表面の色の変化に係る情報と、膜厚モデルと、に基づいて、対象基板の膜厚を推定する膜厚算出部１０４をさらに有する態様とすることができる。

また、表面に膜が形成された対象基板を撮像して対象基板に係る画像データを取得し、対象基板に係る画像データから得られる膜の形成による対象基板の表面の色の変化に係る情報と、膜厚モデルと、に基づいて、対象基板の膜厚を推定する膜厚算出ステップをさらに有する態様とすることができる。

上記の構成とすることで、膜厚算出部１０４において対象基板に係る画像データから得られる膜の形成による対象基板の表面の色の変化に係る情報と、膜厚モデルと、に基づいて、対象基板の膜厚が推定される。したがって、上記で得られたモデルを利用した対象基板の膜厚についても好適に行うことができる。

また、基板検査システムは、色情報用基板及び膜厚測定用基板のそれぞれの表面に膜を形成する複数の処理を行う成膜部としての塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２をさらに有する。成膜部は、色情報用基板に対する膜の形成に係る処理と及び膜厚測定用基板に対する膜の形成に係る処理とを交互に行う態様とすることができる。

また、色情報用基板及び膜厚測定用基板のそれぞれの表面に膜を形成する複数の処理を行う成膜ステップにおいて、色情報用基板に対する膜の形成に係る処理と及び膜厚測定用基板に対する膜の形成に係る処理とを交互に行う態様とすることができる。

上記のように、色情報用基板及び膜厚測定用基板に係る成膜を行う成膜部において、これらの基板に対する処理を交互に実施することで、色情報用基板及び膜厚測定用基板の両方に対する成膜をより近い条件で実施することができる。したがって、色情報用基板から得られる色の変化に係る情報と、膜厚測定用基板から得られる膜厚とをより高い精度で対応付けることができることが可能となるため、より高い精度のモデルを作成することができる。

膜厚測定用基板は、表面が平坦な基板である態様とすることができる。

上記のように表面が平坦な基板を膜厚測定用基板として用い、この膜厚測定用基板上に膜を形成して膜厚を測定する態様とすることで、膜厚測定部による膜厚の測定をより高い精度で行うことができるため、より高い精度のモデルを作成することができる。

撮像部３３と膜厚測定部としての分光測定部４０とは、同一ユニットに設けられる態様とすることができる。

また、撮像ステップと膜厚測定ステップとが、並行して行われる態様とすることができる。

上記実施形態で説明した検査ユニットＵ３のように撮像部３３と分光測定部４０とが同一ユニットに設けられる場合、装置の大型化等を防ぎながら、簡便なモデルを作成するための装置構成を実現することができる。また、撮像ステップと膜厚測定ステップとを並行して行うことで、処理時間の短縮化が図られる。

なお、上記実施形態では、撮像部３３と、分光測定部４０とが検査ユニットＵ３に設けられている場合について説明したが、モデルを作成するための膜厚測定部は撮像部３３とは異なるユニットに設けられていてもよい。上述のように、検査ユニットＵ３の分光測定部４０を利用して、膜厚測定用基板に形成された膜の膜厚を測定することができる場合、この結果を利用して膜厚モデルを作成してもよい。ただし、膜厚を測定する方法は上記の分光スペクトルデータの取得には限定されない。具体的には、膜厚を測定するためのユニットを検査ユニットＵ３とは別に設けて、モデルの作成時には膜厚を測定するためのユニットを利用して膜厚測定用基板の膜の膜厚に係る測定を行う構成としてもよい。この場合、対象基板の膜厚の算出時には検査ユニットＵ３で取得される画像データに基づいて、膜厚の推定を行い、評価を行う構成としてもよい。

［他の実施形態］
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

例えば、上記実施形態では、処理モジュール１１，１２，１３のそれぞれにおいて検査ユニットＵ３が設けられる場合について説明した。しかしながら、検査ユニットＵ３は、各モジュールに設けられるのではなく、各モジュールとは独立して設けられていてもよい。

また、上記の処理モジュール１１，１２，１３で形成する膜は一例であり、適宜変更される。例えば、レジスト膜の上方にも膜を形成する構成であってもよい。すなわち、本実施形態で説明した膜の検査方法は、膜の種類及びその数に限定されず、基板上に形成される種々の膜に適用することができる。

また、上記実施形態では、分光測定部４０は、ウェハＷの中心線Ｌに沿った１箇所のみ設けられている場合について説明したが、分光測定部４０は中心線Ｌとは異なる線に沿って設けられていてもよい。ただし、保持部３１の移動に伴ってウェハＷが移動する際のウェハＷの中心線Ｌに対応する位置に分光測定部４０が設けられている場合、ウェハＷの中心線Ｌに沿って複数領域での分光スペクトルデータを取得することができる。したがって、１ラインに沿った分光測定ではありながらもより広範囲での分光スペクトルデータを得ることができる。また、分光測定部４０は複数設けられていてもよい。分光測定部４０により分光スペクトルデータを取得する場合について説明したが、分光測定部４０において取得する分光データはスペクトルデータではなくてもよい。

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

１…基板処理システム、２…塗布・現像装置（基板検査システム）、３…露光装置、４…キャリアブロック、５…処理ブロック、６…インタフェースブロック、１１～１４…処理モジュール、３０…筐体、３１…保持部、３２…リニア駆動部、３３…撮像部、３４…反射部、３５…カメラ、３６…ハーフミラー、３７…光源、４０…分光測定部、４１…入射部、４２…導波部、４３…分光器、４４…光源、８０…周辺露光部、１００…制御装置、１０１…検査実施部、１０２…画像情報保持部、１０３…分光測定結果保持部、１０４…膜厚算出部、１０５…判定部、１０６…詳細検査実施部、１０７…モデル作成部、１０８…モデル保持部、１０９…分光情報保持部。

Claims (12)

1. 表面に膜が形成された基板を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された前記基板の表面を撮像して画像データを取得する撮像部と、
   前記保持部に保持された前記基板の表面からの光を分光して分光データを取得する分光測定部と、
   前記保持部を前記基板の表面に沿って一の方向に移動させる制御部と、
   を有し、
   前記撮像部は、前記一の方向への前記保持部の移動によって、前記基板の表面の全体が前記撮像部による撮像範囲を通過するように構成され、前記保持部が前記一の方向に移動する間に前記基板の表面の全体に係る画像データを取得し、
   前記分光測定部は、前記一の方向への前記保持部の移動によって、前記一の方向に沿って前記基板の中心部を通る１ラインが前記分光測定部による分光測定位置を通過するように構成され、前記保持部が前記一の方向に移動する間に、前記１ラインに沿って並ぶ複数の箇所からの光をそれぞれ分光して分光データを取得する、基板処理装置。
2. 前記制御部は、前記分光データに基づいて、前記１ラインに沿って並ぶ前記複数の箇所の膜厚を推定する、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記制御部は、前記画像データに基づいて、前記１ラインにおいて前記膜の欠損が生じている欠損領域を検出し、前記分光データのうち、前記欠損領域に対応する箇所の分光結果を除外した分光データに基づいて膜厚を推定する、請求項１又は２記載の基板処理装置。
4. 前記制御部は、前記画像データに基づいて、前記１ラインにおける前記膜の欠損の情報を取得し、前記膜の欠損の情報と、前記分光データとを関連付けて記憶部に記憶させる、請求項１又は２記載の基板処理装置。
5. 前記制御部は、前記画像データにおける色の分布に基づいて前記基板の表面における成膜状況を評価する、請求項１～４のいずれか一項記載の基板処理装置。
6. 前記保持部に保持された前記基板の周縁領域を露光する周辺露光部をさらに有し、
   前記制御部は、前記周辺露光部も制御する、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記制御部は、前記分光測定部によって前記周辺露光部による露光の前後の前記基板のそれぞれについて、前記複数の箇所からの光をそれぞれ分光して分光データを取得させる、請求項６に記載の基板処理装置。
8. 成膜後の基板の検査方法であって、
   前記基板を保持する保持部を前記基板の表面に沿って一の方向に移動させるステップと、
   前記一の方向への前記保持部の移動によって、前記基板の表面の全体が撮像範囲を通過するように構成された撮像部により、前記保持部が前記一の方向に移動する間に前記基板の表面の全体に係る画像データを取得する画像取得ステップと、
   前記一の方向への前記保持部の移動によって、前記一の方向に沿って前記基板の中心部を通る１ラインが分光測定位置を通過するように構成された分光測定部により、前記保持部が前記一の方向に移動する間に、前記１ラインに沿って並ぶ複数の箇所からの光をそれぞれ分光して分光データを取得する分光測定ステップと、
   前記画像データ及び前記分光データに基づいて、前記膜が合格基準を満たすかを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにおいて、前記膜が前記合格基準を満たさなかった場合、検査用基板に対して前記基板と同じ成膜処理を行う成膜ステップと、
   前記保持部に保持された成膜後の前記検査用基板の表面において２次元状に分散した測定位置からの光をそれぞれ前記分光測定部により分光して分光データを取得する詳細測定ステップと、
   を有する、基板検査方法。
9. 前記分光データに基づいて、前記１ラインに沿って並ぶ前記複数の箇所の膜厚を推定するステップを更に有する、請求項８記載の基板検査方法。
10. 前記画像データに基づいて、前記１ラインにおいて前記膜の欠損が生じている欠損領域を検出し、前記分光データのうち、前記欠損領域に対応する箇所の分光結果を除外した分光データに基づいて膜厚を推定するステップを更に有する、請求項８記載の基板検査方法。
11. 前記画像データに基づいて、前記１ラインにおける前記膜の欠損の情報を取得し、前記膜の欠損の情報と、前記分光データとを関連付けて記憶部に記憶させるステップを更に有する、請求項８記載の基板検査方法。
12. 請求項８～１１のいずれか一項に記載の基板検査方法を装置に実行させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
    

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