KR101922347B1 - 검사 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

검사 장치 및 기판 처리 장치 Download PDF

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고지 나카가와
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

검사 유닛에 있어서 레지스트 패턴 등의 표면 구조를 포함하는 기판의 외관 검사가 행해진다. 외관 검사에 있어서는, 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터가 취득되고, 검사해야 할 기판의 표면 화상 데이터가 취득된다. 검사해야 할 기판 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대하여, 계조값의 차분이 산출된다. 각 화소의 계조값의 차분에 일정한 값이 가산된다. 가산에 의해 얻어지는 값이, 미리 정해진 허용 범위 내에 있는 경우, 검사해야할 기판 상에 결함이 없다고 판정된다. 한편, 가산에 의해 얻어지는 값이, 미리 정해진 허용 범위 외에 있는 경우, 검사해야 할 기판 상에 결함이 있다고 판정된다. 가산에 의해 얻어지는 값이, 허용 범위 외에 있는 화소에 의거해 검사해야 할 기판의 외관상의 결함이 검출된다.

Description

검사 장치 및 기판 처리 장치{INSPECTION DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 검사 장치 및 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판 또는 포토마스크용 기판 등의 각종 기판에 대한 다양한 처리 공정에 있어서, 기판의 외관 검사가 행해진다.
일본 특허공개 2011-66049호 공보에 기재되는 기판 처리 장치에서는, 기판 상에 레지스트막이 형성된 후에 기판에 노광 처리가 행해지기 전에, 기판의 외관 검사가 행해진다. 기판의 외관 검사에서는, 기판이 촬상 장치에 의해서 촬상됨으로써, 기판의 표면 화상 데이터가 생성된다. 표면 화상 데이터의 전체가 미리 정해진 허용 범위 내의 밝기인 경우에, 기판이 정상이라고 판정된다. 한편, 표면 화상 데이터의 적어도 일부가 허용 범위 내의 밝기가 아닌 경우에, 기판이 비정상이라고 판정된다. 이와 같이 하여, 기판의 외관상의 결함이 검출된다.
일본 특허공개 2011-66049호
그러나, 일본 특허공개 2011-66049호 공보에 기재된 결함의 검출 방법에 의하면, 기판 표면에 결함이 있는 경우에도, 그 결함으로부터의 반사광의 밝기가 허용 범위 내에 있는 경우에, 기판이 정상이라고 판정된다. 그 때문에, 결함을 검출할 수 없는 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 높은 정밀도로 기판의 외관 검사를 행하는 것이 가능한 검사 장치 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
(1) 본 발명의 일국면에 따르는 검사 장치는, 기판의 외관 검사를 행하는 검사 장치로서, 외관상의 결함이 없는 기판의 화상 데이터를 제1의 화상 데이터로서 취득함과 더불어, 검사해야 할 기판을 촬상함으로써 검사해야 할 기판의 화상 데이터를 제2의 화상 데이터로서 취득하는 화상 데이터 취득부와, 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대하여 계조값의 차분에 관한 값을 차분 정보로서 산출하고, 산출된 각 차분 정보가 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지 여부에 의거해 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는지 여부를 판정하는 판정부를 구비한다.
그 검사 장치에 있어서는, 외관상의 결함이 없는 기판의 화상 데이터가 제1의 화상 데이터로서 취득되고, 검사해야 할 기판의 화상 데이터가 제2의 화상 데이터로서 취득된다. 검사해야 할 기판의 정상인 부분에 대해서는, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 작다. 한편, 검사해야 할 기판의 결함 부분에 대해서는, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 크다. 이 때문에, 결함의 부분에 대응하는 화소의 계조값이 정상인 부분에 대응하는 화소의 계조값에 가까운 경우에도, 결함의 부분에 대응하는 상기의 차분은 정상인 부분에 대응하는 상기의 차분에 비해 커진다.
여기서, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대하여 계조값의 차분에 관한 값이 차분 정보로서 산출된다. 그에 따라, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대한 차분 정보와 정상인 부분에 대응하는 차분 정보를 구별할 수 있다. 따라서, 허용 범위가 정상인 부분에 대응하는 차분 정보를 포함하고 또한 결함의 부분에 대응하는 차분 정보를 포함하지 않도록 미리 허용 범위를 정함으로써, 결함이 있는지 여부를 판정하는 것이 가능해진다. 그 결과, 기판의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능해진다.
(2) 판정부는, 차분 정보가 허용 범위 외에 있는 화소에 의거하여 기판의 외관상의 결함을 검출해도 된다.
이 경우, 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는 경우에, 그 결함의 위치 및 형상을 식별하는 것이 가능해진다.
(3) 차분 정보는, 차분의 값에 일정값을 가산함으로써 얻어지는 값을 포함해도 된다.
이 경우, 모든 화소에 대응하는 차분 정보에 의거하는 화상의 계조값을 전체적으로 높게 할 수 있다. 이에 따라, 사용자는, 차분 정보에 의거하는 화상을 위화감 없이 시인(視認)할 수 있다.
(4) 판정부는, 허용 범위 외에 있는 차분 정보의 개수가 미리 정해진 수 이상인 경우에 검사해야 할 기판에 외관 상의 결함이 있다고 판정해도 된다.
노이즈 또는 외란 등의 영향에 의해 결함에 대응하지 않는 일부 차분 정보가 허용 범위 외에 있을 가능성이 있다. 상기의 구성에 의하면, 허용 범위 외에 있는 차분 정보의 개수가 미리 정해진 수 이상이 아닌 경우에는, 결함이 있다고 판정되지 않는다. 따라서, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의한 오판정을 방지할 수 있다.
(5) 판정부는, 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제1의 화상 데이터의 평활화를 행하여, 평활화 전의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값을 감산함으로써 제1의 수정 화상 데이터를 생성함과 더불어, 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제2의 화상 데이터의 평활화를 행하여, 평활화 전의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값을 감산함으로써 제2의 수정 화상 데이터를 생성하고, 생성된 제1 및 제2의 수정 화상 데이터의 대응하는 화소에 대한 계조값의 차분을 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대한 차분 정보로서 산출해도 된다.
통상, 결함 및 기판 상의 정상인 표면 구조에 기인하는 계조 변화는, 무아레에 기인하는 계조 변화보다 국소적 또는 분산적으로 발생한다. 이 때문에, 평활화 후의 제1 및 제2의 화상 데이터는, 무아레에 기인하는 계조 변화를 포함하고, 또한 외관 상의 결함에 기인하는 계조 변화 및 표면 구조에 기인하는 계조 변화를 포함하지 않는다. 여기서, 평활화 전의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 각각 감산됨으로써, 무아레가 제거된 제1의 수정 화상 데이터가 생성된다. 또한, 평활화 전의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 각각 감산됨으로써, 무아레가 제거된 제2의 수정 화상 데이터가 생성된다.
제1 및 제2의 수정 화상 데이터에 의거하여 차분 정보가 산출된다. 산출된 차분 정보에 의거하여 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는지 여부가 판정된다. 따라서, 무아레에 의해서 결함의 검출 정밀도가 저하하는 것이 방지되어, 높은 정밀도로 기판의 외관 검사를 행할 수 있다.
(6) 판정부는, 이동 평균 필터 처리에 의해 제1 및 제2의 화상 데이터의 평활화를 행해도 된다.
이 경우, 단시간에 용이하게 제1 및 제2의 화상 데이터의 평활화를 행할 수 있다.
(7) 판정부는, 평활화 후의 제1 및 제2의 화상 데이터가 무아레에 기인하는 계조 변화를 포함하고 또한 외관상의 결함 및 정상인 표면 구조에 기인하는 계조 변화를 포함하지 않도록, 제1 및 제2의 화상 데이터의 평활화를 행해도 된다.
이 경우, 무아레에 의한 계조 변화를 포함하지 않고, 또한 외관상의 결함 및 정상인 표면 구조에 기인하는 계조 변화를 포함하는 제1 및 제2의 수정 화상 데이터를 적절히 생성할 수 있다.
(8) 검사 장치는, 기판을 유지하면서 회전시키는 기판 유지 회전 장치를 더 구비하고, 화상 데이터 취득부는, 기판 유지 회전 장치에 의해 회전되는 기판의 반경 방향에 따른 반경 영역에 광을 조사하는 조명부와, 기판의 반경 영역에서 반사되는 광을 수광하는 라인 센서를 포함해도 된다.
이 경우, 간단한 구성으로 제1 및 제2의 화상 데이터를 취득할 수 있다.
(9) 본 발명의 다른 국면에 따르는 검사 장치는, 기판의 외관 검사를 행하는 검사 장치로서, 외관상의 결함이 없는 기판의 화상 데이터를 제1의 화상 데이터로서 취득함과 더불어, 검사해야 할 기판을 촬상함으로써 검사해야 할 기판의 화상 데이터를 제2의 화상 데이터로서 취득하는 화상 데이터 취득부와, 기판에 외관상의 결함이 있는지 여부를 판정하기 위한 허용 범위를 설정하는 범위 설정부와, 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응한다고 간주되는 화소에 대하여 계조값의 차분에 관한 값을 차분 정보로서 산출하고, 산출된 각 차분 정보가 범위 설정부에 의해 설정된 허용 범위 내에 있는지 여부에 의거하여 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는지 여부를 판정하는 판정부를 구비하고, 범위 설정부는, 제1의 화상 데이터의 미리 정해진 복수의 대상 화소의 각각에 대해서, 당해 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역 내의 복수의 화소의 사이의 계조값의 차분을 산출함과 더불어 산출된 복수의 차분에 의거하여 미리 정해진 방법으로 복수의 차분의 최소값으로부터 최대값까지의 범위 내에 있는 대표값을 결정하고, 복수의 대상 화소에 대하여 각각 결정된 복수의 대표값의 최소값 및 최대값에 관한 값을 각각 허용 범위의 하한값 및 상한값으로서 설정한다.
그 검사 장치에 있어서는, 외관상의 결함이 없는 기판의 화상 데이터가 제1의 화상 데이터로서 취득되고, 검사해야 할 기판의 화상 데이터가 제2의 화상 데이터로서 취득된다. 검사해야 할 기판의 정상인 부분에 대해서는, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 작다. 한편, 검사해야 할 기판의 결함 부분에 대해서는, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 크다. 이 때문에, 결함의 부분에 대응하는 화소의 계조값이 정상인 부분에 대응하는 화소의 계조값에 가까운 경우에도, 결함의 부분에 대응하는 상기의 차분은 정상인 부분에 대응하는 상기의 차분에 비해 커진다.
여기서, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응한다고 간주되는 화소에 대하여 계조값의 차분에 관한 값이 차분 정보로서 산출된다. 그에 따라, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대한 차분 정보와 정상인 부분에 대응하는 차분 정보를 구별할 수 있다. 따라서, 허용 범위가 정상인 부분에 대응하는 차분 정보를 포함하고 또한 결함의 부분에 대응하는 차분 정보를 포함하지 않도록 미리 허용 범위를 정함으로써, 결함이 있는지 여부를 판정하는 것이 가능해진다.
그러나, 제1의 화상 데이터가 있는 화소에 대응한다고 간주되는 제2의 화상 데이터의 화소가, 참(眞)에 대응하는 화소로부터 벗어나는 경우가 있다. 이 경우, 제1 및 제2의 화상 데이터의 대응 관계가 정확하다고 하는 전제로 허용 범위가 설정되면, 정상인 부분에 대응하는 차분 정보가 허용 범위로부터 벗어나는 일이 있다. 그 때문에, 편차에 기인하는 오판정을 방지하기 위해서 허용 범위를 크게 설정할 필요가 생긴다. 한편, 허용 범위가 과잉으로 크게 설정되면, 결함의 검출 정밀도가 저하한다.
본 발명에 있어서는, 제1의 화상 데이터의 복수의 대상 화소의 각각에 대해서, 당해 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역 내의 복수의 화소의 사이의 계조값의 차분이 산출된다. 이 경우, 각 대상 화소에 대하여 산출되는 복수의 차분은, 검사해야 할 기판에 결함이 없을 때에, 제1 및 제2의 화상 데이터의 대응 관계의 편차에 기인하여 판정부에 의해 산출되는 계조값의 차분에 거의 상당한다고 생각된다.
여기서, 각 대상 화소에 대하여 산출된 복수의 차분에 의거해 미리 정해진 방법으로 복수의 차분의 최소값으로부터 최대값까지의 범위 내에 있는 대표값이 결정된다. 이 경우, 각 대상 화소에 대한 대표값은, 제1 및 제2의 화상 데이터의 대응 관계에 편차가 있을 때, 각 대상 화소에 대응하는 부분이 정상인 경우에 산출되게 되는 계조값의 차분을 대표하고 있다.
이 때문에, 제1의 화상 데이터의 복수의 대상 화소에 대하여 결정된 복수의 대표값의 최소값 및 최대값에 관한 값이 각각 허용 범위의 하한값 및 상한값으로서 설정된다. 그에 따라, 정상인 부분에 대하여, 대응 관계의 편차에 기인하여 산출되는 차분 정보가 허용 범위로부터 벗어날 가능성이 낮아진다. 따라서, 정상인 부분이 결함이라고 오판정될 가능성이 낮아진다.
또한, 허용 범위의 하한값 및 상한값이 대표값의 최소값 및 최대값에 관한 값으로 제한된다. 그에 따라, 결함의 부분에 대하여, 대응 관계의 편차에 기인하여 산출되는 차분 정보가 허용 범위 내에 포함될 가능성이 낮아진다. 따라서, 결함의 부분이 정상이라고 오판정될 가능성이 낮아진다. 그 결과, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 편차가 있는 경우에도, 기판의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능해진다.
(10) 미리 정해진 방법은, 제1의 화상 데이터의 미리 정해진 복수의 대상 화소의 각각에 대해서, 당해 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역 내의 복수의 화소의 사이의 계조값의 차분의 평균값을 대표값으로서 결정하는 방법이어도 된다.
그에 따라, 결함의 판정 조건 등에 따라서 소망의 허용 범위를 적절히 설정할 수 있다.
(11) 미리 정해진 방법은, 제1의 화상 데이터의 미리 정해진 복수의 대상 화소의 각각에 대하여, 당해 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역 내의 복수의 화소의 사이의 계조값의 차분의 최대값을 대표값으로서 결정하는 방법이어도 된다.
그에 따라, 결함의 판정 조건 등에 따라 소망의 허용 범위를 적절히 설정할 수 있다.
(12) 차분 정보는, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응한다고 간주되는 화소에 대한 계조값의 차분에 일정값을 가산함으로써 얻어지는 값을 포함하고, 복수의 대표값의 최소값 및 최대값에 관한 값은, 복수의 대표값의 최소값 및 최대값에 각각 일정값을 가산함으로써 얻어지는 값을 포함해도 된다.
이 경우, 모든 화소에 대응하는 차분 정보에 의거하는 화상의 계조값을 전체적으로 높게 할 수 있다. 그에 따라, 사용자는, 차분 정보에 의거하는 화상을 위화감없이 시인할 수 있다. 또한, 계조값의 차분에 가산되는 일정값이 복수의 대표값의 최소값 및 최대값에 가산됨으로써, 허용 범위가 적절하게 설정된다.
(13) 범위 설정부는, 복수의 대표값의 최소값에 관한 값을 대신해 복수의 대표값의 최소값보다 미리 정해진 값만큼 작은 제1의 값을 허용 범위의 하한값으로서 설정하고, 복수의 대표값의 최대값에 관한 값을 대신해 복수의 대표값의 최대값보다 미리 정해진 값만큼 큰 제2의 값을 허용 범위의 상한값으로서 설정해도 된다.
노이즈 또는 외란 등의 영향에 의해 결함에 대응하지 않는 일부 차분 정보가 복수의 대표값의 최소값에 관한 값보다 작아질 가능성이 있다. 또한, 결함에 대응하지 않는 일부의 차분 정보가 복수의 대표값의 최대값에 관한 값보다 커질 가능성이 있다. 상기의 구성에 의하면, 차분 정보가 복수의 대표값의 최소값에 관한 값보다 작은 경우에도, 차분 정보가 제1의 값 이상이면 결함이 있다고 판정되지 않는다. 또한, 차분 정보가 복수의 대표값의 최대값에 관한 값보다 큰 경우에도, 차분 정보가 제2의 값 이하이면 결함이 있다고 판정되지 않는다. 따라서, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의한 오판정을 방지할 수 있다.
(14) 판정부는, 차분 정보가 허용 범위 외에 있는 화소에 의거하여 기판의 외관상의 결함을 검출해도 된다.
이 경우, 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는 경우에, 그 결함의 위치 및 형상을 식별하는 것이 가능하게 된다.
(15) 판정부는, 허용 범위 외에 있는 차분 정보의 개수가 미리 정해진 수 이상인 경우에 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있다고 판정해도 된다.
노이즈 또는 외란 등의 영향에 의해 결함에 대응하지 않는 일부의 차분 정보가 허용 범위 외에 있을 가능성이 있다. 상기의 구성에 의하면, 허용 범위 외에 있는 차분 정보의 개수가 미리 정해진 수 이상이 아닌 경우에는, 결함이 있다고 판정되지 않는다. 따라서, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의한 오판정을 방지할 수 있다.
(16) 판정부는, 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제1의 화상 데이터의 평활화를 행하고, 평활화 전의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값을 감산함으로써 제1의 수정 화상 데이터를 생성함과 더불어, 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제2의 화상 데이터의 평활화를 행하고, 평활화 전의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값을 감산함으로써 제2의 수정 화상 데이터를 생성하고, 생성된 제1 및 제2의 수정 화상 데이터에 대응한다고 간주되는 화소에 대한 계조값의 차분을 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대한 차분 정보로서 산출하고, 범위 설정부는, 제1의 화상 데이터에 대신해 판정부에 의해 생성된 제1의 수정 화상 데이터의 복수의 대상 화소의 각각에 대해서, 당해 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역 내의 복수의 화소의 사이의 계조값의 차분을 산출함과 더불어, 산출된 복수의 차분에 의거하여 미리 정해진 방법으로 복수의 차분의 최소값으로부터 최대값까지의 범위 내에 있는 대표값을 결정해도 된다.
통상, 결함 및 기판 상의 정상인 표면 구조에 기인하는 계조 변화는, 무아레에 기인하는 계조 변화보다 국소적 또는 분산적으로 생긴다. 그 때문에, 평활화 후의 제1 및 제2의 화상 데이터는, 무아레에 기인하는 계조 변화를 포함하고, 또한 외관상의 결함에 기인하는 계조 변화 및 표면 구조에 기인하는 계조 변화를 포함하지 않는다. 여기서, 평활화 전의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 각각 감산됨으로써, 무아레가 제거된 제1의 수정 화상 데이터가 생성된다. 또한, 평활화 전의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 각각 감산됨으로써, 무아레가 제거된 제2의 수정 화상 데이터가 생성된다.
제1 및 제2의 수정 화상 데이터에 의거해 차분 정보가 산출된다. 산출된 차분 정보에 의거해 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는지 여부가 판정된다. 따라서, 무아레에 의해서 결함의 검출 정밀도가 저하하는 것이 방지되어, 높은 정밀도로 기판의 외관 검사를 행할 수 있다.
또한, 제1의 수정 화상 데이터의 복수의 대상 화소의 각각에 대해서, 당해 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역 내의 복수의 화소의 사이의 계조값의 차분이 산출됨과 더불어, 산출된 복수의 차분에 의거해 상기의 대표값이 결정된다. 따라서, 제2의 수정 화상 데이터에 대응하는 허용 범위가 적절히 설정된다.
(17) 판정부는, 이동 평균 필터 처리에 의해 제1 및 제2의 화상 데이터의 평활화를 행해도 된다.
이 경우, 단시간에 용이하게 제1 및 제2의 화상 데이터의 평활화를 행할 수 있다.
(18) 판정부는, 평활화 후의 제1 및 제2의 화상 데이터가 무아레에 기인하는 계조 변화를 포함하고 또한 외관상의 결함 및 정상인 표면 구조에 기인하는 계조 변화를 포함하지 않도록, 제1 및 제2의 화상 데이터의 평활화를 행해도 된다.
이 경우, 무아레에 의한 계조 변화를 포함하지 않고, 또한 외관상의 결함 및 정상인 표면 구조에 기인하는 계조 변화를 포함하는 제1 및 제2의 수정 화상 데이터를 적절히 생성할 수 있다.
(19) 검사 장치는, 기판을 유지하면서 회전시키는 기판 유지 회전 장치를 더 구비하고, 화상 데이터 취득부는, 기판 유지 회전 장치에 의해 회전되는 기판의 반경 방향에 따른 반경 영역에 광을 조사하는 조명부와, 기판의 반경 영역에서 반사되는 광을 수광하는 라인 센서를 포함해도 된다.
이 경우, 간단한 구성으로 제1 및 제2의 화상 데이터를 취득할 수 있다.
(20) 본 발명의 또 다른 국면에 따르는 검사 장치는, 기판의 외관 검사를 행하는 검사 장치로서, 외관상의 결함이 없는 기판의 제1의 화상을 나타내는 화상 데이터를 제1의 화상 데이터로서 취득함과 더불어, 검사해야 할 기판을 촬상함으로써 검사해야 할 기판의 제2의 화상을 나타내는 화상 데이터를 제2의 화상 데이터로서 취득하는 화상 데이터 취득부와, 제1 및 제2의 화상 데이터의 화소의 대응 관계를 보정하는 보정부와, 보정부에 의해 보정된 대응 관계에 의거해 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대하여 계조값의 차분에 관한 값을 차분 정보로서 산출하고, 산출된 각 차분 정보가 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지 여부에 의거해 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는지 여부를 판정하는 판정부를 구비하고, 제1의 화상은, 복수의 제1의 단위 화상에 의해 구성되고, 제1의 화상 데이터는, 복수의 제1의 단위 화상을 각각 나타내는 복수의 제1의 단위 화상 데이터를 포함하고, 제2의 화상은, 복수의 제2의 단위 화상에 의해 구성되고, 제2의 화상 데이터는, 복수의 제2의 단위 화상을 각각 나타내는 복수의 제2의 단위 화상 데이터를 포함하고, 보정부는, 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상의 제1 및 제2의 단위 화상 데이터를 비교함것으로써 당해 제 1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량을 검출하고, 복수의 제1 및 제2의 단위 화상에 대하여 검출된 복수의 편차량에 의거해 제1 및 제2의 화상의 화소마다의 편차량을 산출하고, 산출된 화소마다의 편차량에 의거해 제1 및 제2의 화상 데이터의 화소의 대응 관계를 편차가 해소되도록 보정한다.
그 검사 장치에 있어서는, 외관상의 결함이 없는 기판의 화상 데이터가 제1의 화상 데이터로서 취득되고, 검사해야 할 기판의 화상 데이터가 제2의 화상 데이터로서 취득된다. 검사해야 할 기판의 정상인 부분에 대해서는, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 작다. 한편, 검사해야 할 기판의 결함 부분에 대해서는, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 크다. 그 때문에, 결함의 부분에 대응하는 화소의 계조값이 정상인 부분에 대응하는 화소의 계조값에 가까운 경우에도, 결함의 부분에 대응하는 상기의 차분은 정상인 부분에 대응하는 상기의 차분에 비해 커진다.
여기서, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대하여 계조값의 차분에 관한 값을 차분 정보로서 산출한다. 이 경우, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대한 차분 정보와 정상인 부분에 대응하는 차분 정보를 구별할 수 있다. 따라서, 허용 범위가 정상인 부분에 대응하는 차분 정보를 포함하고 또한 결함의 부분에 대응하는 차분 정보를 포함하지 않도록 미리 허용 범위를 정함으로써, 결함이 있는지 여부를 판정하는 것이 가능해진다.
그러나, 검사해야 할 기판에 결함이 아닌 국소적인 변형이 생기는 경우가 있다. 이 경우, 변형의 부분에 대응하는 제2의 화상의 화소의 위치가, 제1의 화상의 참에 대응하는 화소의 위치로부터 벗어난다. 그 때문에, 제1 및 제2의 화상 데이터의 대응 관계가 정확하다고 하는 전제로 상기의 차분 정보가 산출되면, 결함의 유무를 정확하게 판정할 수 없다.
본 발명에 있어서는, 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상의 제1 및 제2의 단위 화상 데이터가 비교됨으로써 당해 제 1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량이 검출된다. 그에 따라, 제1 및 제2의 화상의 서로 대응하는 복수의 부분에 대하여 각각 상대적인 위치의 편차량이 검출된다.
검출된 복수의 편차량에 의거해 제1 및 제2의 화상의 화소마다의 편차량이 산출된다. 산출된 화소마다의 편차량에 의거하여, 제1 및 제2의 화상 데이터의 화소의 대응 관계가 보정되어, 화소마다의 편차가 해소된다.
그에 따라, 검사해야 할 기판에 국부적인 변형이 발생한 경우에도, 제1 및 제2의 화상 데이터의 화소의 대응 관계가 보정됨으로써, 서로 대응하는 화소를 정확하게 구별할 수 있다. 보정된 대응 관계에 의거하여, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대하여 계조값의 차분에 관한 값이 차분 정보로서 산출된다.
이 경우, 정상인 부분에서는, 제1 및 제2의 화상의 서로 대응하는 위치에 있는 화소의 계조값이 거의 일치하므로, 차분 정보가 작아진다. 한편, 결함의 부분에서는, 제1 및 제2의 화상의 서로 대응하는 위치에 있는 화소의 계조값에 결함에 기인하는 차분이 생기므로, 차분 정보가 커진다. 따라서, 기판의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
(21) 판정부는, 차분 정보가 허용 범위 외에 있는 화소에 의거해 기판의 외관상의 결함을 검출해도 된다.
이 경우, 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는 경우에, 그 결함의 위치 및 형상을 식별하는 것이 가능하게 된다.
(22) 보정부는, 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상에 대해서, 한쪽의 단위 화상에 대해서 다른쪽의 단위 화상을 이동시키면서 서로 대응하는 위치에 있는 화소의 계조값의 차분에 의거해 한쪽의 단위 화상 데이터와 다른쪽의 단위 화상 데이터의 일치의 정도를 나타내는 일치도를 복수 산출하고, 산출된 일치도가 가장 높아질 때의 다른쪽의 단위 화상의 이동량을 당해 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량으로서 검출해도 된다.
이 경우, 정상인 부분에 대응하는 화소의 계조값의 차분에 의거해 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량이 적절히 검출된다.
(23) 보정부는, 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상에 대해서, 한쪽의 단위 화상에 대해서 다른쪽의 단위 화상을 이동시키면서 서로 대응하는 위치에 있는 화소의 계조값의 차분에 의거해 한쪽의 단위 화상 데이터와 다른쪽의 단위 화상 데이터의 일치의 정도를 나타내는 일치도를 복수 산출하고, 산출된 일치도의 편차의 크기가 미리 정해진 역치보다 큰 경우에, 일치도가 미리 정해진 일치도의 범위 내에 있고 또한 편차량이 최소가 될 때의 다른쪽의 단위 화상의 이동량을 당해 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량으로서 검출하고, 산출된 일치도의 편차의 크기가 미리 정해진 역치 이하인 경우에, 당해 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량을 당해 제1 및 제2의 단위 화상에 인접하는 제1 및 제2의 단위 화상에 대하여 검출된 편차량에 의거해 보간해도 된다.
일치도의 편차가 과잉으로 크면, 일부의 일치도가 잘못 산출되어 있을 가능성이 있다. 본래는, 서로 대응하는 제1 및 제2의 단위 화상은 서로 대응하는 위치 또는 그 근방의 위치에 있다고 생각된다. 따라서, 현저하게 낮은 일치도는 잘못 산출된 가능성이 높다.
상기의 구성에 의하면, 일치도의 편차의 크기가 역치보다 큰 경우에, 일치도가 미리 정해진 일치도의 범위 내에 있고 또한 편차량이 최소가 될 때의 다른쪽의 단위 화상의 이동량이 당해 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량으로서 검출된다. 따라서, 현저하게 낮은 일치도가 포함되지 않도록 상기의 범위를 설정함으로써, 잘못 산출된 일치도에 의거해 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량이 검출되는 것이 방지된다.
한편, 산출되는 복수의 일치도가 거의 일정한 값을 나타내는 경우에는, 제1 및 제2의 단위 화상 데이터가 참에 일치하고 있을 때의 일치도를 식별하는 것이 어렵다. 따라서, 정확한 편차량을 검출하는 것은 곤란하다.
상기의 구성에 의하면, 일치도의 편차의 크기가 역치 이하인 경우, 당해 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량이 당해 제1 및 제2의 단위 화상에 인접하는 제1 및 제2의 단위 화상에 대하여 검출된 편차량에 의거해 보간된다. 그에 따라, 표면 구조를 가지지 않는 기판이어도 화소마다의 편차량을 적절히 산출할 수 있다.
(24) 복수의 제1 및 제2의 단위 화상의 각각은, 당해 단위 화상에 있어서의 미리 정해진 위치에 있는 대표 화소를 포함하고, 보정부는, 복수의 제1 및 제2의 단위 화상의 각각에 대하여 검출된 상대적인 편차량을 복수의 제1 및 제2의 단위 화상의 각각의 대표 화소의 상대적인 편차량으로서 결정하고, 결정된 대표 화소마다의 편차량에 의거해 제1 및 제2의 화상 중 복수의 대표 화소를 제외한 화소의 편차량을 보간해도 된다.
이 경우, 제1 및 제2의 화상의 화소마다의 편차량을 단시간에 용이하게 산출할 수 있다.
(25) 검사 장치는, 제1 및 제2의 화상의 콘트라스트가 미리 정해진 조건으로 강조되도록 제1 및 제2의 화상 데이터에 강조 처리를 행하는 강조 처리부를 더 구비하고, 보정부는, 강조 처리부에 의해 강조 처리가 행해진 제1 및 제2의 단위 화상 데이터를 비교함으로써 당해 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량을 검출해도 된다.
이 경우, 제1의 단위 화상과 제2의 단위 화상의 콘트라스트가 강조됨으로써, 정상인 부분에 대응하는 화소에 있어서, 기판의 표면 구조가 강조된다. 그에 따라, 기판의 정상인 표면 구조를 정확하게 식별하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량의 오검출이 방지된다.
(26) 검사 장치는, 보정부에 의해 산출된 화소마다의 편차량을 최적화하는 최적화 처리부를 더 구비하고, 최적화 처리부는, 각 화소에 대하여 산출된 편차량과 당해 화소를 둘러싸는 복수의 화소의 보정량의 차분을 산출함과 더불어, 산출 결과에 의거해 당해 화소를 보간 대상으로 할지 여부를 판정하고, 보간 대상으로 된 1 또는 복수의 화소의 각각에 대하여 당해 화소를 둘러싸는 화소 중 보간 대상으로 되지 않는 1 또는 복수의 화소에 대하여 산출된 편차량에 의거해 당해 화소의 편차량을 결정하고, 보정부는, 최적화 처리부에 의해 최적화된 화소마다의 편차량에 의거해 대응 관계의 보정을 행해도 된다.
이 경우, 잘못 산출된 편차량이 최적화된다. 그에 따라, 제1 및 제2의 화상의 화소의 대응 관계가 적절히 보정된다. 따라서, 기판의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
(27) 차분 정보는, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대한 계조값의 차분의 값에 일정값을 가산함으로써 얻어지는 값을 포함해도 된다.
이 경우, 모든 화소에 대응하는 차분 정보에 의거하는 화상의 계조값을 전체적으로 높게 할 수 있다. 그에 따라, 사용자는, 차분 정보에 의거하는 화상을 위화감없이 시인할 수 있다.
(28) 판정부는, 허용 범위 외에 있는 차분 정보의 개수가 미리 정해진 수 이상인 경우에 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있다고 판정해도 된다.
노이즈 또는 외란 등의 영향에 의해 결함에 대응하지 않는 일부의 차분 정보가 허용 범위 외에 있을 가능성이 있다. 상기의 구성에 의하면, 허용 범위 외에 있는 차분 정보의 개수가 미리 정해진 수 이상이 아닌 경우에는, 결함이 있다고 판정되지 않는다. 따라서, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의한 오판정을 방지할 수 있다.
(29) 판정부는, 제1의 화상 데이터의 평활화를 행하고, 평활화 전의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값을 감산함으로써 제1의 수정 화상 데이터를 생성함과 더불어, 제2의 화상 데이터의 평활화를 행하고, 평활화 전의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값을 감산함으로써 제2의 수정 화상 데이터를 생성하고, 보정부에 의해 보정된 대응 관계에 의거해 생성된 제1 및 제2의 수정 화상 데이터의 대응하는 화소에 대한 계조값의 차분을 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대한 차분 정보로서 산출해도 된다.
통상, 결함 및 기판 상의 정상인 표면 구조에 기인하는 계조 변화는, 무아레에 기인하는 계조 변화보다 국소적 또는 분산적으로 발생한다. 그 때문에, 평활화 후의 제1 및 제2의 화상 데이터는, 무아레에 기인하는 계조 변화를 포함하고, 또한 외관상의 결함에 기인하는 계조 변화 및 표면 구조에 기인하는 계조 변화를 포함하지 않는다. 여기서, 평활화 전의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 각각 감산됨으로써, 무아레가 제거된 제1의 수정 화상 데이터가 생성된다. 또한, 평활화 전의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 각각 감산됨으로써, 무아레가 제거된 제2의 수정 화상 데이터가 생성된다.
제1 및 제2의 수정 화상 데이터에 의거해 차분 정보가 산출된다. 산출된 차분 정보에 의거해 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는지 여부가 판정된다. 따라서 무아레에 의해 결함의 검출 정밀도가 저하하는 것이 방지되어, 높은 정밀도로 기판의 외관 검사를 행할 수 있다.
(30) 판정부는, 이동 평균 필터 처리에 의해 제1 및 제2의 화상 데이터의 평활화를 행해도 된다.
이 경우, 단시간에 용이하게 제1 및 제2의 화상 데이터의 평활화를 행할 수 있다.
(31) 판정부는, 평활화 후의 제1 및 제2의 화상 데이터가 무아레에 기인하는 계조 변화를 포함하고 또한 외관상의 결함 및 정상인 표면 구조에 기인하는 계조 변화를 포함하지 않도록, 제1 및 제2의 화상 데이터의 평활화를 행해도 된다.
이 경우, 무아레에 의한 계조 변화를 포함하지 않고, 또한 외관상의 결함 및 정상인 표면 구조에 기인하는 계조 변화를 포함하는 제1 및 제2의 수정 화상 데이터를 적절히 생성할 수 있다.
(32) 검사 장치는, 기판을 유지하면서 회전시키는 기판 유지 회전 장치를 더 구비하고, 화상 데이터 취득부는, 기판 유지 회전 장치에 의해 회전되는 기판의 반경 방향에 따른 반경 영역에 광을 조사하는 조명부와, 기판의 반경 영역에서 반사되는 광을 수광하는 라인 센서를 포함해도 된다.
이 경우, 간단한 구성으로 제1 및 제2의 화상 데이터를 취득할 수 있다.
(33) 본 발명의 또 다른 국면에 따르는 기판 처리 장치는, 기판에 노광 처리를 행하는 노광 장치에 인접하도록 배치되는 기판 처리 장치로서, 노광 장치에 의한 노광 처리 전에, 기판상에 감광성막을 형성하는 막 형성 유닛과, 노광 장치에 의한 노광 처리 후에, 기판상의 감광성막에 현상 처리를 행하는 현상 처리 유닛과, 막 형성 유닛에 의한 감광성막의 형성 후의 기판의 외관 검사를 행하는 상기의 어느 하나의 검사 장치를 구비한다.
그 기판 처리 장치에 있어서는, 노광 처리전의 기판상에 감광성막이 형성되고, 노광 처리 후의 기판에 현상 처리가 행해진다. 감광성막의 형성 후의 기판의 외관 검사가 상기의 검사 장치에 의해 행해진다. 그에 따라, 제2의 화상 데이터에 있어서 결함의 부분에 대응하는 화소의 계조값이 정상인 부분에 대응하는 화소의 계조값에 가까운 경우에도, 차분 정보에 의거해 그 결함이 정상인 부분과 구별된다. 또한, 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 편차가 있는 경우에도, 기판의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 검사해야 할 기판에 국부적인 변형이 발생하는 경우에도, 기판의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 높은 정밀도로 기판상의 감광성막의 외관 검사를 행할 수 있다.
(34) 검사 장치는, 막 형성 유닛에 의한 감광성막의 형성 후에 또한 현상 처리 유닛에 의한 현상 처리 후의 기판의 외관 검사를 행한다.
이 경우, 현상 처리에 의해서 패턴화된 감광성막의 외관 검사를 높은 정밀도로 행할 수 있다.
도 1은, 제1의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 모식적 평면도,
도 2는, 주로 도 1의 도포 처리부, 도포 현상 처리부 및 세정 건조 처리부를 나타내는 기판 처리 장치의 모식적 측면도,
도 3은, 주로 도 1의 열 처리부 및 세정 건조 처리부를 나타내는 기판 처리 장치의 모식적 측면도,
도 4는, 주로 도 1의 반송부를 나타내는 모식적 측면도,
도 5는, 검사 유닛의 구성에 대하여 설명하기 위한 모식적 측면도,
도 6은, 검사 유닛의 구성에 대하여 설명하기 위한 모식적 사시도,
도 7(a)~(f)는, 표면 화상 데이터의 생성에 대하여 설명하기 위한 도면,
도 8은, 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상을 나타내는 도면,
도 9는, 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터에 있어서의 계조값의 출현 빈도를 나타내는 도면,
도 10은, 제1의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 플로우차트,
도 11은, 제1의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 플로우차트,
도 12(a)~(e)는, 결함 판정 처리에 있어서 생성되는 복수의 표면 화상을 나타내는 도면,
도 13은, 제1의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 변형예를 나타내는 플로우차트,
도 14는, 표면 화상에 발생하는 무아레를 모식적으로 나타내는 도면,
도 15는, 무아레 제거 처리의 플로우차트,
도 16(a) 및 (b)는, 검사 기판에 대하여 무아레 제거 처리를 행하는 경우의 표면 화상의 변화에 대하여 설명하기 위한 도면,
도 17(a) 및 (b)는, 검사 기판에 대하여 무아레 제거 처리를 행하는 경우의 표면 화상의 변화에 대하여 설명하기 위한 도면,
도 18은, 제2의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트,
도 19 및 도 20은, 제3의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 플로우차트,
도 21(a)~(c)는, 검사 기판 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 사이에서 화소의 대응 관계에 편차가 발생한 상태에서 생성되는 차분 화상 데이터를 설명하기 위한 도면,
도 22(a) 및 (b)는, 검사 기판마다 얻어지는 판정 화상 데이터의 편차를 나타내는 도면,
도 23은, 허용 범위 설정 처리의 플로우차트,
도 24는, 제3의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 변형예를 나타내는 플로우차트,
도 25는, 제4의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트,
도 26은, 제5의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 플로우차트,
도 27은, 제5의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 플로우차트,
도 28(a) 및 (b)는, 샘플 기판 및 검사 기판의 표면 화상간에서 화소의 대응 관계에 편차가 발생한 예를 설명하기 위한 도면,
도 29는, 대응 관계 보정 처리의 플로우차트,
도 30(a) 및 (b)는, 도 29의 대응 관계 보정 처리의 각 처리의 내용을 개념적으로 설명하기 위한 도면,
도 31은, 도 29의 대응 관계 보정 처리의 각 처리의 내용을 개념적으로 설명하기 위한 도면,
도 32는, 도 29의 대응 관계 보정 처리의 각 처리의 내용을 개념적으로 설명하기 위한 도면,
도 33(a)~(c)는, 도 29의 대응 관계 보정 처리의 각 처리의 내용을 개념적으로 설명하기 위한 도면,
도 34는, 제5의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 변형예를 나타내는 플로우차트,
도 35(a)~(c)는, 제1 및 제2의 단위 화상의 상대적인 편차량이 잘못 검출되는 예를 나타내는 도면,
도 36은, 제6의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트,
도 37은, 제7의 실시의 형태에 관련된 대응 관계 보정 처리의 플로우차트,
도 38은, 편차량 최적화 처리의 플로우차트,
도 39는, 편차량 최적화 처리의 플로우차트,
도 40(a)~(c)는, 편차량 최적화 처리에 의해 최적화되는 복수의 화소의 편차량 상태를 나타내는 도면,
도 41은, 제8의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트,
도 42는, 제9의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 일실시의 형태에 관련된 검사 장치 및 기판 처리 장치에 대하여 도면을 이용해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 기판이란, 반도체 기판, 액정 표시 장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, 포토마스크용 유리 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판 또는 포토마스크용 기판 등을 말한다.
［1］제1의 실시의 형태
(1) 기판 처리 장치의 전체 구성
도 1은 제1의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치(100)의 구성을 나타내는 모식적 평면도이다. 도 1 및 도 2 이후의 소정의 도면에는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해서 서로 직교하는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향을 나타내는 화살표를 붙이고 있다. X 방향 및 Y 방향은 수평면 내에서 서로 직교하고, Z 방향은 연직 방향에 상당한다.
도 1에 나타내는 바와같이, 기판 처리 장치(100)는, 인덱서 블록(11), 제1의 처리 블록(12), 제2의 처리 블록(13), 세정 건조 처리 블록(14A) 및 반입 반출 블록(14B)을 구비한다. 세정 건조 처리 블록(14A) 및 반입 반출 블록(14B)에 의해, 인터페이스 블록(14)이 구성된다. 반입 반출 블록(14B)에 인접하도록 노광 장치(15)가 배치된다. 노광 장치(15)에 대해서는, 액침법에 의해 기판(W)에 노광 처리가 행해진다.
인덱서 블록(11)은, 복수의 캐리어 재치부(111) 및 반송부(112)를 포함한다. 각 캐리어 재치부(111)에는, 복수의 기판(W)을 다단으로 수납하는 캐리어(113)가 재치된다.
반송부(112)에는, 제어부(114) 및 반송 기구(115)가 설치된다. 제어부(114)는, 예를 들면 CPU(중앙연산 처리장치) 및 메모리, 또는 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 기판 처리 장치(100)의 다양한 구성 요소를 제어한다. 반송 기구(115)는, 기판(W)을 유지하기 위한 핸드(116)를 갖는다. 반송 기구(115)는, 핸드(116)에 의해 기판(W)을 유지하면서 그 기판(W)을 반송한다.
반송부(112)의 측면에는, 메인 패널(PN)이 설치된다. 메인 패널(PN)은, 제어부(114)에 접속되어 있다. 사용자는, 기판 처리 장치(100)에 있어서의 기판(W)의 처리 상황 등을 메인 패널(PN)에서 확인할 수 있다.
제1의 처리 블록(12)은, 도포 처리부(121), 반송부(122) 및 열처리부(123)를 포함한다. 도포 처리부(121) 및 열처리부(123)는, 반송부(122)를 사이에 끼고 대향하도록 설치된다. 반송부(122)와 반송부(112)의 사이에는, 기판(W)이 재치되는 기판 재치부(PASS1) 및 후술하는 기판 재치부(PASS2~PASS4)(도 4 참조)가 설치된다. 반송부(122)에는, 기판(W)을 반송하는 반송 기구(127) 및 후술하는 반송 기구(128)(도 4 참조)가 설치된다.
제2의 처리 블록(13)은, 도포 현상 처리부(131), 반송부(132) 및 열처리부(133)를 포함한다. 도포 현상 처리부(131) 및 열처리부(133)는, 반송부(132)를 사이에 끼고 대향하도록 설치된다. 반송부(132)와 반송부(122)의 사이에는, 기판(W)이 재치되는 기판 재치부(PASS5) 및 후술 하는 기판 재치부(PASS6~PASS8)(도 4 참조)가 설치된다. 반송부(132)에는, 기판(W)을 반송하는 반송 기구(137) 및 후술하는 반송 기구(138)(도 4 참조)가 설치된다.
세정 건조 처리 블록(14A)은, 세정 건조 처리부(161, 162) 및 반송부(163)를 포함한다. 세정 건조 처리부(161, 162)는, 반송부(163)를 사이에 끼고 대향하도록 설치된다. 반송부 (163)에는, 반송 기구(141, 142)가 설치된다. 반송부(163)와 반송부(132)의 사이에는, 재치 겸 버퍼부(P-BF1) 및 후술의 재치 겸 버퍼부(P-BF2)(도 4 참조)가 설치된다.
또한, 반송 기구(141, 142)의 사이에 있어서, 반입 반출 블록(14B)에 인접하도록, 기판 재치부(PASS9) 및 후술의 재치 겸 냉각부(P-CP)(도 4 참조)가 설치된다. 재치 겸 냉각부(P-CP)에 있어서, 기판(W)이 노광 처리에 적합한 온도로 냉각된다.
반입 반출 블록(14B)에는, 반송 기구(146)가 설치된다. 반송 기구(146)는, 노광 장치(15)에 대한 기판(W)의 반입 및 반출을 행한다. 노광 장치(15)에는, 기판(W)을 반입하기 위한 기판 반입부(15a) 및 기판(W)을 반출하기 위한 기판 반출부(15b)가 설치된다.
도 2는, 주로 도 1의 도포 처리부(121), 도포 현상 처리부(131) 및 세정 건조 처리부(161)를 나타내는 기판 처리 장치(100)의 모식적 측면도이다.
도 2에 나타내는 바와같이, 도포 처리부(121)에는, 도포 처리실(21, 22, 23, 24)이 계층적으로 설치된다. 도포 현상 처리부(131)에는, 현상 처리실(31, 33) 및 도포 처리실(32, 34)이 계층적으로 설치된다. 도포 처리실(21~24, 32, 34)의 각각에는, 도포 처리 유닛(129)이 설치된다. 현상 처리실(31, 33)의 각각에는, 현상 처리 유닛(139)이 설치된다.
각 도포 처리 유닛(129)은, 기판(W)을 유지하는 스핀 척(25) 및 스핀 척(25)의 주위를 덮도록 설치되는 컵(27)을 구비한다. 본 실시의 형태에서는, 각 도포 처리 유닛(129)에 2개의 스핀 척(25) 및 2개의 컵(27)이 설치된다. 스핀 척(25)은, 도시하지 않는 구동 장치(예를 들면, 전동 모터)에 의해 회전 구동된다. 또한, 도 1에 나타내는 바와같이, 각 도포 처리 유닛(129)은, 처리액을 토출하는 복수의 도포 노즐(28) 및 그 도포 노즐(28)을 반송하는 노즐 반송 기구(29)를 구비한다.
각 도포 처리 유닛(129)에 있어서는, 복수의 도포 노즐(28) 중 어느 하나의 도포 노즐(28)이 노즐 반송 기구(29)에 의해 기판(W)의 상방으로 이동된다. 도시하지 않는 구동 장치에 의해 스핀 척(25)이 회전되는 상태에서, 그 도포 노즐(28)로부터 처리액이 토출된다. 그에 따라, 기판(W)상에 처리액이 도포된다. 또한, 도시하지 않는 엣지 린스 노즐로부터, 기판(W)의 주연부에 린스액이 토출된다. 그에 따라, 기판(W)의 주연부에 부착되는 처리액이 제거된다.
본 실시의 형태에 있어서는, 도포 처리실(22, 24)의 도포 처리 유닛(129)에 있어서, 반사 방지막용의 처리액이 도포 노즐(28)로부터 기판(W)에 공급된다. 도포 처리실(21, 23)의 도포 처리 유닛(129)에 있어서, 레지스트막용의 처리액이 도포 노즐(28)로부터 기판(W)에 공급된다. 도포 처리실(32, 34)의 도포 처리 유닛(129)에 있어서, 레지스트 커버막용의 처리액이 도포 노즐(28)로부터 기판(W)에 공급된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 각 현상 처리 유닛(139)은, 도포 처리 유닛(129)과 마찬가지로, 스핀 척(35) 및 컵(37)을 구비한다. 본 실시의 형태에서는, 각 현상 처리 유닛(139)에 3쌍의 스핀 척(35) 및 컵(37)이 설치된다. 스핀 척(35)은, 도시하지 않는 구동 장치(예를 들면, 전동 모터)에 의해 회전 구동된다. 또한, 도 1에 나타내는 바와같이, 현상 처리 유닛(139)은, 현상액을 토출하는 2개의 현상 노즐(38) 및 그 현상 노즐(38)을 X 방향으로 이동시키는 이동 기구(39)를 구비한다. 현상 처리 유닛(139)에 있어서는, 한쪽의 현상 노즐(38)이 X 방향으로 이동하면서 각 기판(W)에 현상액을 공급하고, 계속하여, 다른쪽의 현상 노즐(38)이 이동하면서 각 기판(W)에 현상액을 공급한다. 이 경우, 기판(W)에 현상액이 공급됨으로써, 기판(W)상의 레지스트 커버막이 제거됨과 더불어, 기판(W)의 현상 처리가 행해진다.
세정 건조 처리부(161)에는, 복수(본 예에서는 4개)의 세정 건조 처리 유닛(CD1)이 설치된다. 세정 건조 처리 유닛(CD1)에 있어서는, 노광 처리전의 기판(W)의 세정 및 건조 처리가 행해진다.
도 3은, 주로 도 1의 열처리부(123, 133) 및 세정 건조 처리부(162)를 나타내는 기판 처리 장치(100)의 모식적 측면도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 열처리부(123)는, 상방에 설치되는 상단 열처리부(301) 및 하방에 설치되는 하단 열처리부(302)를 갖는다. 상단 열처리부(301) 및 하단 열처리부(302)의 각각에는, 복수의 열처리 유닛(PHP), 복수의 밀착 강화 처리 유닛(PAHP) 및 복수의 냉각 유닛(CP)이 설치된다.
열처리 유닛(PHP)에 있어서는, 기판(W)의 가열 처리 및 냉각 처리가 행해진다. 이하, 열처리 유닛(PHP)에 있어서의 가열 처리 및 냉각 처리를 간단히 열처리라고 부른다. 밀착 강화 처리 유닛(PAHP)에 있어서는, 기판(W)과 반사 방지막의 밀착성을 향상시키기 위한 밀착 강화 처리가 행해진다. 구체적으로는, 밀착 강화 처리 유닛(PAHP)에 있어서, 기판(W)에 HMDS(헥사메틸디실라산) 등의 밀착 강화제가 도포됨과 더불어, 기판(W)에 가열 처리가 행해진다. 냉각 유닛(CP)에 있어서는, 기판(W)의 냉각 처리가 행해진다.
열처리부(133)는, 상방에 설치되는 상단 열처리부(303) 및 하방에 설치되는 하단 열처리부(304)를 갖는다. 상단 열처리부(303) 및 하단 열처리부(304)의 각각에는, 냉각 유닛(CP), 엣지 노광부(EEW), 검사 유닛(IP) 및 복수의 열처리 유닛(PHP)이 설치된다. 엣지 노광부(EEW)에 있어서는, 기판(W)의 주연부의 노광 처리(엣지 노광 처리)가 행해진다. 검사 유닛(IP)에 있어서는, 현상 처리 후의 기판(W)의 외관 검사가 행해진다. 검사 유닛(IP) 및 도 1의 제어부(114)에 의해, 검사 장치가 구성된다. 검사 유닛(IP)의 상세에 대해서는 후술한다. 상단 열처리부(303) 및 하단 열처리부(304)에 있어서, 세정 건조 처리 블록(14A)에 인접하도록 설치되는 열처리 유닛(PHP)은, 세정 건조 처리 블록(14A)으로부터의 기판(W)의 반입이 가능하게 구성된다.
세정 건조 처리부(162)에는, 복수(본 예에서는 4개)의 세정 건조 처리 유닛(CD2)이 설치된다. 세정 건조 처리 유닛(CD2)에 있어서는, 노광 처리 후의 기판(W)의 세정 및 건조 처리가 행해진다.
도 4는, 주로 도 1의 반송부(122, 132, 163)를 나타내는 모식적 측면도이다. 도 4에 나타내는 바와같이, 반송부(122)는, 상단 반송실(125) 및 하단 반송실(126)을 갖는다. 반송부(132)는, 상단 반송실(135) 및 하단 반송실(136)을 갖는다. 상단 반송실(125)에는 반송 기구(127)가 설치되고, 하단 반송실(126)에는 반송 기구(128)가 설치된다. 또한, 상단 반송실(135)에는 반송 기구(137)가 설치되고, 하단 반송실(136)에는 반송 기구(138)가 설치된다.
반송 기구(127, 128, 137, 138)의 각각은, 핸드(H1, H2)를 갖는다. 반송 기구(127, 128, 137, 138)의 각각은, 핸드(H1, H2)를 이용해 기판(W)을 유지하고, X 방향 및 Z 방향으로 자유롭게 이동하여 기판(W)을 반송할 수 있다.
반송부(112)와 상단 반송실(125)의 사이에는, 기판 재치부(PASS1, PASS2)가 설치되고, 반송부(112)와 하단 반송실(126)의 사이에는, 기판 재치부(PASS3, PASS4)가 설치된다. 상단 반송실(125)과 상단 반송실(135)의 사이에는, 기판 재치부(PASS5, PASS6)가 설치되고, 하단 반송실(126)과 하단 반송실(136)의 사이에는, 기판 재치부(PASS7, PASS8)가 설치된다.
상단 반송실(135)과 반송부(163)의 사이에는, 재치 겸 버퍼부(P-BF1)가 설치되고, 하단 반송실(136)과 반송부(163)의 사이에는 재치 겸 버퍼부(P-BF2)가 설치된다. 반송부(163)에 있어서 인터페이스 블록(14)과 인접하도록, 기판 재치부(PASS9) 및 복수의 재치 겸 냉각부(P-CP)가 설치된다.
반송 기구(127)는, 기판 재치부(PASS1, PASS2, PASS5, PASS6), 도포 처리실(21, 22)(도 2) 및 상단 열처리부(301)(도 3)의 사이에서 기판(W)을 반송 가능하게 구성된다. 반송 기구(128)는, 기판 재치부(PASS3, PASS4, PASS7, PASS8), 도포 처리실(23, 24)(도 2) 및 하단 열처리부(302)(도 3)의 사이에서 기판(W)을 반송 가능하게 구성된다.
반송 기구(137)는, 기판 재치부(PASS5, PASS6), 재치 겸 버퍼부(P-BF1), 현상 처리실(31)(도 2), 도포 처리실(32) 및 상단 열처리부(303)(도 3)의 사이에서 기판(W)을 반송 가능하게 구성된다. 반송 기구(138)는, 기판 재치부(PASS7, PASS8), 재치 겸 버퍼부(P-BF2), 현상 처리실(33)(도 2), 도포 처리실(34) 및 하단 열처리부(304)(도 3)의 사이에서 기판(W)을 반송 가능하게 구성된다.
(2) 검사 유닛의 구성
도 5 및 도 6은, 검사 유닛(IP)의 구성에 대하여 설명하기 위한 모식적 측면도 및 모식적 사시도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 검사 유닛(IP)은, 유지 회전부(51), 조명부(52), 반사 미러(53) 및 CCD 라인 센서(54)를 포함한다.
유지 회전부(51)는, 스핀 척(511), 회전축(512) 및 모터(513)를 포함한다. 스핀 척(511)은, 기판(W)의 하면의 대략 중심부를 진공 흡착함으로써, 기판(W)을 수평 자세로 유지한다. 모터(513)에 의해서 회전축(512) 및 스핀 척(511)이 일체적으로 회전된다. 그에 따라, 스핀 척(511)에 의해 유지된 기판(W)이 연직 방향(Z방향)에 따른 축의 둘레에서 회전한다. 본 예에서는, 기판(W)의 표면이 상방을 향한다. 기판(W)의 표면이란, 회로 패턴이 형성되는 기판(W)의 면이다.
도 6에 나타내는 바와같이, 조명부(52)는, 띠형상의 검사광을 출사한다. 검사광은, 스핀 척(511)에 의해 유지된 기판(W)의 표면의 반경 방향에 따른 선형상의 영역(이하, 반경 영역이라고 부른다)(RR)에 조사된다. 반경 영역(RR)에서 반사된 검사광은, 반사 미러(53)에 의해서 더 반사되어, CCD 라인 센서(54)에 이끌린다. CCD 라인 센서(54)의 수광량 분포는, 반경 영역(RR)에서의 반사광의 밝기의 분포에 상당한다. CCD 라인 센서(54)의 수광량 분포에 의거하여, 기판(W)의 표면 화상 데이터가 생성된다. 표면 화상 데이터는, 기판(W)의 표면의 화상(이하, 표면 화상이라고 부른다)을 나타낸다. 본 예에서는, CCD 라인 센서(54)의 수광량 분포가 도 1의 제어부(114)에 부여되고, 제어부(114)에 의해 표면 화상 데이터가 생성된다. 　도 7은, 표면 화상 데이터의 생성에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 7(a), (b), (c)에는, 기판(W) 상에 있어서의 검사광의 조사 상태가 순서대로 나타나고, 도 7(d), (e), (f)에는, 도 7(a), (b), (c)의 상태에서 생성되는 표면 화상 데이터에 대응하는 표면 화상이 나타난다. 또한, 도 7(a)~(c)에 있어서, 검사광이 조사된 기판(W) 상의 영역에 도트 패턴이 붙여진다.
도 7(a)~(c)에 나타내는 바와같이, 기판(W) 상의 반경 영역(RR)에 계속적으로 검사광이 조사되면서 기판(W)이 회전된다. 그에 따라, 기판(W)의 주방향으로 연속적으로 검사광이 조사된다. 기판(W)이 1회전하면, 기판(W)의 표면의 전체에 검사광이 조사된다.
기판(W)이 1회전하는 기간에 얻어지는 CCD 라인 센서(54)의 수광량 분포에 의거하여, 도 7(d)~(f)에 나타내는 바와같이, 직사각형의 표면 화상(SD1)을 나타내는 표면 화상 데이터가 생성된다. 도 7(d)~(f)에 있어서, 표면 화상(SD1)의 횡축은, CCD 라인 센서(54)의 각 화소의 위치에 대응하고, 표면 화상(SD1)의 종축은, 기판(W)의 회전 각도에 대응한다. 이 경우, 기판(W)의 반경 방향에 있어서의 기판(W)의 표면에서의 반사광의 밝기의 분포가 표면 화상(SD1)의 횡축의 방향에 나타난다. 또한, 기판(W)의 주방향에 있어서의 기판(W)의 표면에서의 반사광의 밝기의 분포가 표면 화상(SD1)의 종축의 방향에 나타난다. 기판(W)이 1회전한 시점에서, 기판(W)의 표면 전체에서의 반사광의 밝기의 분포가 1개의 직사각형의 표면 화상(SD1)을 나타내는 표면 화상 데이터로서 얻어진다.
얻어진 표면 화상(SD1)의 표면 화상 데이터가, 기판(W)의 형상(원형)의 표면 화상을 나타내도록 보정된다. 보정 후의 표면 화상 데이터에 의거하여, 기판(W)의 외관 검사가 행해진다. 본 실시의 형태에 있어서는, 현상 처리에 의해서 패턴화된 레지스트막(이하, 레지스트 패턴이라고 부른다)의 외관 검사가 행해진다.
(3) 외관 검사의 방법
기판(W)의 표면 화상 중 정상인 부분의 밝기는, 예를 들면 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터에 의거해 알 수 있다. 도 8은, 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상을 나타내는 도면이다. 도 8의 표면 화상(SD2)에서는, 그물코형상의 레지스트 패턴(RP)을 포함하는 기판(W)의 표면 구조가 나타난다. 여기서, 기판(W)의 표면 구조는, 결함이 아니고, 회로 패턴 및 레지스트 패턴 등의 정상으로 형성된 구조를 의미한다. 본 예에 있어서, 표면 화상(SD2)의 밝기는, 각 화소의 계조값에 의해서 나타난다. 계조값이 클수록 화소가 밝다.
도 9는, 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터에 있어서의 계조값의 출현 빈도를 나타내는 도면이다. 도 9에 있어서, 횡축은 계조값을 나타내고, 종축은 각 계조값의 출현 빈도를 나타낸다. 도 9에 나타내는 바와같이, 본 예에서는, 표면 화상 데이터에 있어서의 계조값의 하한값이 TH1이며, 상한값이 TH2이다. 하한값 TH1와 상한값 TH2의 사이에 2개의 피크가 나타난다. 2개의 피크 중 계조값이 작은 피크는 주로 도 8의 레지스트 패턴(RP)의 계조값에 의거하는 것이며, 계조값이 큰 피크는 주로 레지스트 패턴(RP)을 제외한 기판(W)의 표면 구조의 계조값에 의거하는 것이다.
통상, 결함의 계조값은, 정상인 부분의 계조값과는 상이하다. 따라서, 도 9에 빈 화살표 a1 및 점선으로 나타내는 바와같이, 상기의 하한값 TH1와 상한값 TH2의 사이에서 벗어나는 계조값이 검출된 기판(W)은 외관상의 결함이 있다고 판정할 수 있다. 또한, 하한값 TH1와 상한값 TH2의 사이에서 벗어나는 계조값이 검출되지 않는 기판(W)은 외관상의 결함이 없다고 판정할 수 있다.
그러나, 기판(W) 상에 형성되는 결함에 따라서는, 도 9에 빈 화살표 a2 및 일점 사선으로 나타내는 바와같이, 그 결함에 대응하는 화소의 계조값이 상기의 하한값 TH1와 상한값 TH2의 사이에 위치할 가능성이 있다. 이 경우, 상기의 판정 방법에서는, 외관상의 결함이 없다고 판정된다.
여기서, 본 실시의 형태에서는, 도 1의 제어부(114)에 의해 이하의 결함 판정 처리가 행해진다. 도 10 및 도 11은, 제1의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 플로우차트이다. 도 12는, 결함 판정 처리에 있어서 생성되는 복수의 표면 화상을 나타내는 도면이다. 이하의 설명에서는, 검사해야 할 기판(W)을 검사 기판(W)이라고 부른다.
결함 판정 처리의 개시전에는, 미리 높은 정밀도로 검사가 행해지고, 그 검사에서 결함이 없다고 판정된 기판이 샘플 기판으로서 준비된다. 도 10에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 우선 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터를 취득하고(단계 S11), 취득된 표면 화상 데이터를 보정하여 기판(W)의 형상의 표면 화상을 생성한다(단계 S12). 본 실시의 형태에서는, 표면 화상 데이터는 상기의 검사 유닛(IP)에 의해 취득된다. 또한, 표면 화상 데이터는 검사 유닛(IP)에 대신해 다른 장치에 의해 취득되어도 된다. 도 12(a)에, 단계 S12의 처리에 의해 생성되는 샘플 기판의 표면 화상(SD2)이 나타난다. 도 12(a)의 표면 화상(SD2)에는, 레지스트 패턴(RP)을 포함하는 샘플 기판의 표면 구조가 나타난다.
다음에, 제어부(114)는, 단계 S11, S12의 처리와 동일하게, 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터를 취득하고(단계 S13), 취득된 표면 화상 데이터를 보정하여 기판(W)의 형상의 표면 화상을 생성한다(단계 S14). 도 12(b)에, 단계 S14의 처리에 의해 생성되는 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)이 나타난다. 도 12(b)의 표면 화상(SD3)에는, 검사 기판(W)의 표면 구조에 추가하여 외관상의 결함(DP)이 나타난다. 도 12(b) 및 후술하는 도 12(c), (d), (e)에서는, 결함(DP)의 형상을 이해하기 쉽도록, 결함(DP)의 외측 가장자리가 점선으로 나타난다.
계속하여, 도 11에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분을 산출한다(단계 S15). 보다 구체적으로는, 제어부(114)는, 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)의 각 화소의 계조값으로부터 샘플 기판의 표면 화상(SD2)의 각 화소의 계조값을 감산한다.
이 경우, 표면 화상(SD2)과 표면 화상(SD3)의 사이의 화소의 대응 관계는, 예를 들면 표면 화상(SD2)에 포함되는 샘플 기판의 표면 구조와 표면 화상(SD3)에 포함되는 검사 기판(W)의 표면 구조의 패턴 매칭에 의해 구할 수 있다. 또는, 상기의 대응 관계는, 예를 들면 샘플 기판 및 검사 기판(W)에 공통으로 형성되는 위치 결정용의 절결(오리엔테이션 플랫 또는 노치)과 각 화소의 위치 관계에 의거해 구할 수 있다.
검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)에는, 결함(DP)의 화상과 함께 표면 화상(SD2)에 포함되는 샘플 기판의 표면 구조와 동일한 화상이 포함된다. 따라서, 검사 기판(W)의 정상인 부분에 대응하는 화소에 대해서는, 단계 S15의 처리에 의해 얻어지는 차분은 작다. 한편, 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 존재하는 경우, 그 결함의 부분에 대응하는 화소에 대해서는, 상기의 차분은 크다. 그에 따라, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대한 계조값의 차분과 정상인 부분에 대응하는 화소에 대한 계조값의 차분을 구별할 수 있다.
이하의 설명에서는, 단계 S15의 처리에 의해 얻어지는 차분으로 이루어지는 표면 화상 데이터를 차분 화상 데이터라고 부른다. 도 12(c)에는, 차분 화상 데이터에 의해 나타내는 표면 화상(SD4)이 나타난다. 도 12(c)의 표면 화상(SD4)에 있어서는, 결함(DP)의 부분의 밝기가 검사 기판(W)의 정상인 부분의 밝기에 비해 충분히 어둡다.
다음에, 제어부(114)는, 차분 화상 데이터의 각 화소의 계조값에 일정한 값을 가산한다(단계 S16). 이하, 단계 S16의 처리 후의 표면 화상 데이터를 판정 화상 데이터라고 부른다. 예를 들면, 계조값의 범위의 중심값이 각 화소의 계조값에 가산된다. 구체적으로는, 계조값이 0이상 255 이하의 수치로 나타나는 경우에, 각 화소의 계조값에 128이 가산된다. 도 12(d)에는, 판정 화상 데이터에 의해 나타내는 표면 화상(SD5)이 나타난다. 도 12(d)의 표면 화상(SD5)은 적당한 밝기를 갖는다.
제어부(114)는, 예를 들면 생성된 표면 화상(SD5)을 도 1의 메인 패널(PN)에 표시한다. 이 경우, 사용자는, 도 12(d)의 표면 화상(SD5)을 위화감 없이 시인할 수 있다. 또한, 사용자가 표면 화상(SD5)을 시인하지 않는 경우, 상기의 단계 S16의 처리는 행해지지 않아도 된다.
그 후, 제어부(114)는, 판정 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 미리 정해진 허용 범위내에 있는지 여부를 판정한다(단계 S17). 본 실시의 형태에 있어서는, 허용 범위는, 정상인 부분에 대응하는 판정 화상 데이터의 화소의 계조값을 포함하고, 결함의 부분에 대응하는 판정 화상 데이터의 화소의 계조값을 포함하지 않도록, 장치 고유의 파라미터로서 미리 정해진다.
판정 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 허용 범위내에 있는 경우, 제어부(114)는, 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 없다고 판정하고(단계 S18), 결함 판정 처리를 종료한다. 한편, 어떠한 화소의 계조값이 허용 범위외에 있는 경우, 제어부(114)는, 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 있다고 판정한다(단계 S19). 또한, 제어부(114)는, 계조값이 허용 범위외에 있는 1또는 복수의 화소를 추출함으로써 그 결함을 검출하여(단계 S20), 결함 판정 처리를 종료한다.
상기의 단계 S20에 있어서, 제어부(114)는, 도 12(e)에 나타내는 바와같이, 추출된 결함(DP)을 나타내는 표면 화상(SD6)을 생성해도 된다. 또한, 제어부(114)는 생성된 표면 화상(SD6)을 도 1의 메인 패널(PN)에 표시해도 된다. 상기와 같이, 검사 기판(W)의 외관상의 결함이 검출됨으로써, 그 결함의 위치 및 형상을 식별하는 것이 가능해진다.
결함 판정 처리에서 결함이 있다고 판정된 검사 기판(W)은, 기판 처리 장치(100)로부터 반출된 후, 결함이 없다고 판정된 기판(W)과는 상이한 처리가 행해진다. 예를 들면, 결함이 있다고 판정된 검사 기판(W)에는, 정밀 검사 또는 재생 처리 등이 행해진다.
(4) 기판 처리 장치의 전체의 동작
도 1~도 4를 참조하면서 기판 처리 장치(100)의 동작을 설명한다. 인덱서 블록(11)의 캐리어 재치부(111)(도 1)에는, 미처리의 기판(W)이 수용된 캐리어(113)가 재치된다. 반송 기구(115)는, 캐리어(113)로부터 기판 재치부(PASS1, PASS3)(도 4)에 미처리의 기판(W)을 반송한다. 또한, 반송 기구(115)는, 기판 재치부(PASS2, PASS4)(도 4)에 재치된 처리가 끝난 기판(W)을 캐리어(113)에 반송한다.
제1의 처리 블록(12)에 있어서, 반송 기구(127)(도 4)는, 기판 재치부(PASS1)(도 4)에 재치된 기판(W)을 밀착 강화 처리 유닛(PAHP)(도 3), 냉각 유닛(CP)(도 3), 도포 처리실(22)(도 2), 열처리 유닛(PHP)(도 3), 냉각 유닛(CP)(도 3), 도포 처리실(21)(도 2), 열처리 유닛(PHP)(도 3) 및 기판 재치부(PASS5)(도 4)에 순서대로 반송한다.
이 경우, 밀착 강화 처리 유닛(PAHP)에 있어서, 기판(W)에 밀착 강화 처리가 행해진 후, 냉각 유닛(CP)에 있어서, 반사 방지막의 형성에 적합한 온도로 기판(W)이 냉각된다. 다음에, 도포 처리실(22)에 있어서, 도포 처리 유닛(129)(도 2)에 의해 기판(W) 상에 반사 방지막이 형성된다. 계속하여, 열처리 유닛(PHP)에 있어서, 기판(W)의 열처리가 행해진 후, 냉각 유닛(CP)에 있어서, 레지스트막의 형성에 적합한 온도로 기판(W)이 냉각된다. 다음에, 도포 처리실(21)에 있어서, 도포 처리 유닛(129)(도 2)에 의해, 기판(W) 상에 레지스트막이 형성된다. 그 후, 열처리 유닛(PHP)에 있어서, 기판(W)의 열처리가 행해져, 그 기판(W)이 기판 재치부(PASS5)에 재치된다.
또한, 반송 기구(127)는, 기판 재치부(PASS6)(도 4)에 재치된 현상 처리 후의 기판(W)을 기판 재치부(PASS2)(도 4)에 반송한다.
반송 기구(128)(도 4)는, 기판 재치부(PASS3)(도 4)에 재치된 기판(W)을 밀착 강화 처리 유닛(PAHP)(도 3), 냉각 유닛(CP)(도 3), 도포 처리실(24)(도 2), 열처리 유닛(PHP)(도 3), 냉각 유닛(CP)(도 3), 도포 처리실(23)(도 2), 열처리 유닛(PHP)(도 3) 및 기판 재치부(PASS7)(도 4)에 순서대로 반송한다. 또한, 반송 기구(128)(도 4)는, 기판 재치부(PASS8)(도 4)에 재치된 현상 처리 후의 기판(W)을 기판 재치부(PASS4)(도 4)에 반송한다. 도포 처리실(23, 24)(도 2) 및 하단 열처리부(302)(도 3)에 있어서의 기판(W)의 처리 내용은, 상기의 도포 처리실(21, 22)(도 2) 및 상단 열처리부(301)(도 3)에 있어서의 기판(W)의 처리 내용과 동일하다.
제2의 처리 블록(13)에 있어서, 반송 기구(137)(도 4)는, 기판 재치부(PASS5)(도 4)에 재치된 레지스트막 형성 후의 기판(W)을 도포 처리실(32)(도 2), 열처리 유닛(PHP)(도 3), 엣지 노광부(EEW)(도 3) 및 재치 겸 버퍼부(P－BF1)(도 4)에 순서대로 반송한다.
이 경우, 도포 처리실(32)에 있어서, 도포 처리 유닛(129)에 의해 기판(W) 상에 레지스트 커버막이 형성된다. 계속하여, 열처리 유닛(PHP)에 있어서, 기판(W)에 열처리가 행해진 후, 엣지 노광부(EEW)에 있어서, 기판(W)의 엣지 노광 처리가 행해지고, 그 기판(W)이 재치 겸 버퍼부(P-BF1)에 재치된다.
또한, 반송 기구(137)(도 4)는, 세정 건조 처리 블록(14A)에 인접하는 열처리 유닛(PHP)(도 3)으로부터 노광 처리 후에 또한 열처리 후의 기판(W)을 취출하고, 그 기판(W)을 냉각 유닛(CP)(도 3), 현상 처리실(31)(도 2), 열처리 유닛(PHP)(도 3), 검사 유닛(IP)(도 3) 및 기판 재치부(PASS6)(도 4)에 순서대로 반송한다.
이 경우, 냉각 유닛(CP)에 있어서, 현상 처리에 적합한 온도로 기판(W)이 냉각된 후, 현상 처리실(31)에 있어서, 현상 처리 유닛(139)에 의해 기판(W)의 현상 처리가 행해진다. 계속하여, 열처리 유닛(PHP)에 있어서, 기판(W)의 열처리가 행해진 후, 검사 유닛(IP)에 있어서, 기판(W)의 외관 검사가 행해진다. 외관 검사 후의 기판(W)은, 기판 재치부(PASS6)에 재치된다.
반송 기구(138)(도 4)는, 기판 재치부(PASS7)(도 4)에 재치된 레지스트막 형성 후의 기판(W)을 도포 처리실(34)(도 2), 열처리 유닛(PHP)(도 3), 엣지 노광부(EEW)(도 3) 및 재치 겸 버퍼부(P-BF2)(도 4)에 순서대로 반송한다. 또한, 반송 기구(138)(도 4)는, 세정 건조 처리 블록(14A)에 인접하는 열처리 유닛(PHP)(도 3)으로부터 노광 처리 후에 또한 열처리 후의 기판(W)을 취출하고, 그 기판(W)을 냉각 유닛(CP)(도 3), 현상 처리실(33)(도 2), 열처리 유닛(PHP)(도 3), 검사 유닛(IP)(도 3) 및 기판 재치부(PASS8)(도 4)에 순서대로 반송한다. 도포 처리실(34), 현상 처리실(33) 및 하단 열처리부(304)에 있어서의 기판(W)의 처리 내용은, 상기의 도포 처리실(32), 현상 처리실(31) 및 상단 열처리부(303)에 있어서의 기판(W)의 처리 내용과 동일하다.
세정 건조 처리 블록(14A)에 있어서, 반송 기구(141)(도 1)는, 재치 겸 버퍼부(P-BF1, P-BF2)(도 4)에 재치된 기판(W)을 세정 건조 처리부(161)의 세정 건조 처리 유닛(CD1)(도 2) 및 재치 겸 냉각부(P-CP)(도 4)에 순서대로 반송한다. 이 경우, 세정 건조 처리 유닛(CD1)에 있어서, 기판(W)의 세정 및 건조 처리가 행해진 후, 재치 겸 냉각부(P-CP)에 있어서, 노광 장치(15)(도 1~도 3)에 있어서의 노광 처리에 적합한 온도로 기판(W)이 냉각된다.
반송 기구(142)(도 1)는, 기판 재치부(PASS9)(도 4)에 재치된 노광 처리 후의 기판(W)을 세정 건조 처리부(162)의 세정 건조 처리 유닛(CD2)(도 3)으로 반송하고, 세정 및 건조 처리 후의 기판(W)을 세정 건조 처리 유닛(CD2)으로부터 상단 열처리부(303)의 열처리 유닛(PHP)(도 3) 또는 하단 열처리부(304)의 열처리 유닛(PHP)(도 3)에 반송한다. 이 열처리 유닛(PHP)에 있어서는, 노광 후 베이킹(PEB) 처리가 행해진다.
인터페이스 블록(14)에 있어서, 반송 기구(146)(도 1)는, 재치 겸 냉각부(P-CP)(도 4)에 재치된 노광 처리전의 기판(W)을 노광 장치(15)의 기판 반입부(15a)(도 1)에 반송한다. 또한, 반송 기구(146)(도 1)는, 노광 장치(15)의 기판 반출부(15b)(도 1)로부터 노광 처리 후의 기판(W)을 취출하고, 그 기판(W)을 기판 재치부(PASS9)(도 4)에 반송한다.
또한, 노광 장치(15)가 기판(W)을 받아들일 수 없는 경우, 노광 처리전의 기판(W)이 재치 겸 버퍼부(P-BF1, P-BF2)에 일시적으로 수용된다. 또한, 제2의 처리 블록(13)의 현상 처리 유닛(139)(도 2)이 노광 처리 후의 기판(W)을 받아들일 수 없는 경우, 노광 처리 후의 기판(W)이 재치 겸 버퍼부(P-BF1, P-BF2)에 일시적으로 수용된다.
(5) 효과
제1의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리에 있어서는, 외관상의 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터가 취득되고, 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터가 취득된다. 검사 기판(W)의 정상인 부분에 대해서는, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 작다. 한편, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대해서는, 상기의 차분은 크다. 그 때문에, 결함의 부분에 대응하는 화소의 계조값이 정상인 부분에 대응하는 화소의 계조값에 가까운 경우에도, 결함의 부분에 대응하는 상기의 차분은 정상인 부분에 대응하는 상기의 차분에 비해 커진다.
여기서, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분이 산출되어, 차분 화상 데이터가 생성된다. 그에 따라, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대한 차분과 정상인 부분에 대응하는 화소에 대한 차분을 구별할 수 있다. 따라서, 허용 범위가 정상인 부분에 대응하는 차분을 포함하고 또한 결함의 부분에 대응하는 차분을 포함하지 않도록 미리 허용 범위를 정함으로써, 결함이 있는지 여부를 판정하는 것이 가능해진다. 그 결과, 기판(W)의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
(6) 결함 판정 처리의 변형예
상기의 결함 판정 처리의 단계 S17에 있어서, 판정 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 허용 범위외에 있는 경우에 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 있다고 판정되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
판정 화상 데이터에 있어서는, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의해 결함에 대응하지 않는 일부 화소의 계조값이 허용 범위 외에 있을 가능성이 있다. 여기서, 결함 판정 처리에 있어서는, 도 11의 단계 S17의 처리에 대신해 이하의 처리가 행해져도 된다.
도 13은, 제1의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 변형예를 나타내는 플로우차트이다. 본 예에서, 제어부(114)는, 결함 판정 처리에 있어서 도 10 및 도 11의 단계 S11~S16의 처리를 행한 후, 단계 S17의 처리에 대신하여, 허용 범위외의 계조값을 나타내는 화소의 개수를 계수(計數)한다(단계 S41). 또한, 제어부(114)는, 계수된 개수가 미리 정해진 개수 이상인지 여부를 판정한다(단계 S42). 또한, 제어부(114)는, 단계 S42에 있어서, 계수된 개수가 미리 정해진 개수보다 작은 경우에 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 없다고 판정한다(단계 S18). 한편, 제어부(114)는, 계수된 개수가 미리 정해진 개수 이상인 경우에 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 있다고 판정한다(단계 S19).
이 경우, 허용 범위외의 계조값을 나타내는 화소의 개수가 미리 정해진 수 이상이 아닌 경우에는, 결함이 있다고 판정되지 않는다. 따라서, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의한 오판정을 방지할 수 있다.
［2］제2의 실시의 형태
제2의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치는, 이하의 점을 제외하고 제1의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치(100)와 동일한 구성 및 동작을 갖는다. 본 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서는, 제어부(114)(도 1)가, 상기의 결함 판정 처리에 있어서 무아레 제거 처리를 실행한다. 이하, 무아레 제거 처리에 대하여 설명한다.
(1) 무아레
결함 판정 처리에 있어서, 단계 S12, S14에 의해 생성되는 표면 화상(SD2, SD3)에는, 무아레(간섭 줄무늬)가 발생하는 경우가 있다. 도 14는, 표면 화상(SD2)에 발생하는 무아레를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 14에서는, 샘플 기판의 표면 화상(SD2) 상에 복수(본 예에서는 2개)의 무아레가 발생하는 예가 나타난다. 도 14의 각 무아레는, 부채꼴 형상을 가지고, 밝기가 주방향으로 연속적으로 변화한다.
무아레는, 표면 화상에 주기적인 모양이 있는 경우에 발생하기 쉽다. 기판 처리 장치(100)에 있어서 처리되는 기판(W)에는, 복수의 소자에 각각 대응하는 복수의 회로 패턴이 형성된다. 이들 회로 패턴은, 서로 동일한 구성을 갖는다. 그 때문에, 기판(W)상에 있어서, 복수의 회로 패턴이 주기적인 모양으로 된다.
예를 들면, 레지스트 패턴(RP)은, 복수의 회로 패턴에 대응하고 있고, 기판(W)에 있어서 주기적인 모양으로 된다. 그 때문에, 레지스트 패턴(RP)을 포함하는 도 12(a), (b)의 표면 화상(SD2, SD3)에는, 도 14에 나타내는 것과 같은 무아레가 발생하기 쉽다.
또한, 기판(W)의 제조 공정에 있어서는, 상기의 레지스트막 형성 처리, 노광 처리 및 현상 처리를 포함하는 포트리소그래피 공정이, 1개의 기판(W)에 복수회에 걸쳐서 행해진다. 그 때문에, 초기의 공정을 제외하고, 기판(W)에는, 회로 패턴의 적어도 일부가 형성되어 있다. 회로 패턴상에 레지스트막 등의 다른 막이 형성되어 있어도, 검사 유닛(IP)에 있어서, 검사광이 이들 막을 투과한다. 그에 따라, 이미 형성된 회로 패턴에 기인하여, 표면 화상에 무아레가 발생하기도 한다.
또한, 기판(W)의 회로 패턴은, 기판(W)의 주방향에 있어서도 주기성을 갖는다. 상기와 같이, 표면 화상은, 기판(W)이 회전되면서 일정한 반경 영역(RR)(도 7(a)~(c))에 검사광이 조사되고, 그 반사광이 CCD 라인 센서(54)에 의해서 수광됨으로써 생성된다. 따라서, 이러한 기판(W)의 회전을 수반하는 표면 화상의 생성 방법도 표면 화상에 무아레가 발생하는 요인이 될 가능성이 있다.
도 12(b)의 표면 화상(SD3)에 무아레가 발생하면, 표면 화상(SD3)에 있어서 기판(W)의 외관상의 결함과 무아레의 구별을 할 수 없을 가능성이 있다. 또한, 도 12(a)의 표면 화상(SD2)에 발생하는 무아레와 도 12(b)의 표면 화상(SD3)에 발생하는 무아레가 상이한 경우가 있다. 이 경우, 결함 판정 처리의 단계 S17(도 11)에 있어서 결함이 아니라 무아레에 기인하는 계조값이 허용 범위 내가 되도록, 허용 범위를 미리 넓게 설정할 필요가 발생한다.
(2) 무아레 제거 처리
본 실시의 형태에서는, 결함 판정 처리시에, 샘플 기판의 표면 화상(SD2)으로부터 무아레를 제거하기 위한 무아레 제거 처리가 행해짐과 더불어, 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)으로부터 무아레를 제거하기 위한 무아레 제거 처리가 행해진다. 본 예에 있어서는, 도 1의 제어부(114)가 무아레 제거 처리를 행한다.
도 15는, 무아레 제거 처리의 플로우차트이다. 도 16 및 도 17은, 검사 기판(W)에 대하여 무아레 제거 처리를 행하는 경우의 표면 화상(SD3)의 변화에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 15~도 17의 예에서는, 외관상의 결함(DP)을 가지는 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)으로부터 무아레가 제거된다.
도 16(a)에는, 무아레 제거 처리전의 표면 화상(SD3)이 나타난다. 도 16(a)의 표면 화상(SD3)에는, 무아레 및 검사 기판(W)의 결함(DP)이 나타난다. 도 16(a) 및 후술하는 도 17(a), (b)에서는, 결함(DP)의 형상을 이해하기 쉽도록, 결함(DP)의 외측 가장자리가 점선으로 나타난다. 또한, 도 16(a)에 나타내는 바와같이, 이 표면 화상(SD3)에는, 그물코형상의 레지스트 패턴(RP)을 포함하는 검사 기판(W)의 표면 구조가 나타난다.
도 15에 나타내는 바와같이, 우선, 제어부(114)는, 표면 화상 데이터의 평활화를 행한다(단계 S1). 표면 화상 데이터의 평활화란, 표면 화상(SD3)의 농담 변동을 작게 하는 것이다. 예를 들면, 이동 평균 필터 처리에 의해 표면 화상 데이터가 평활화된다. 이동 평균 필터 처리에서는, 주목 화소를 중심으로 하는 규정수의 주변 화소에 관해서 계조값의 평균이 산출되고, 그 평균값이 주목 화소의 계조값으로 된다. 본 예에서는, 표면 화상(SD3)의 전화소가 주목 화소로 되어, 각 화소의 계조값이 그 주변 화소의 평균값으로 변경된다. 이동 평균 필터 처리에 있어서의 주변 화소의 수는, 예를 들면 100(가로)×100(세로)이다. 이동 평균 필터 처리에 있어서의 주변 화소의 수는, 상정되는 결함의 크기 및 무아레의 크기 등에 의해서 적절히 설정되어도 된다.
이동 평균 필터 처리에 의해, 단시간에 용이하게 표면 화상 데이터를 평활화할 수 있다. 또한, 이동 평균 필터 처리 대신에, 가우시안 필터 처리 또는 미디언 필터 처리 등의 다른 평활화 처리에 의해, 표면 화상 데이터의 평활화가 행해져도 된다.
도 16(b)에는, 도 15의 단계 S1에 있어서의 평활화 후의 표면 화상(SD3)이 나타난다. 결함에 의한 계조값의 편차 및 검사 기판(W)의 표면 구조에 의한 계조값의 편차는, 무아레에 의한 계조값의 편차에 비해 국소적으로 또는 분산적으로 발생한다. 그 때문에, 결함에 의한 계조값의 편차 및 검사 기판(W)의 표면 구조에 의한 계조값의 편차는, 단계 S1의 처리가 아니게 된다. 한편, 무아레에 의한 계조값의 편차는 광범위에 있어서 연속적으로 발생하므로, 단계 S1의 처리가 아니게 된다. 따라서, 도 16(b)의 표면 화상(SD3)에는, 무아레만이 나타나고, 결함(DP) 및 검사 기판(W)의 표면 구조가 나타나지 않는다.
다음에, 제어부(114)는, 도 15에 나타내는 바와같이, 평활화 전의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값을 감산한다(단계 S2). 이에 따라, 표면 화상(SD3)으로부터 무아레가 제거된다. 이하, 단계 S2의 처리 후의 표면 화상 데이터를 수정 화상 데이터라고 부른다. 도 17(a)에는, 수정 화상 데이터에 대응하는 표면 화상(SD3)이 나타난다. 도 17(a)의 표면 화상(SD3)에는, 결함(DP) 및 검사 기판(W)의 표면 구조만이 나타나고, 무아레가 나타나지 않는다. 또한, 표면 화상(SD3)은 전체적으로 어둡다.
다음에, 제어부(114)는, 도 15에 나타내는 바와같이, 수정 화상 데이터의 각 화소의 계조값에 일정한 값을 가산한다(단계 S3). 이하, 단계 S3의 처리 후의 표면 화상 데이터를 가산 화상 데이터라고 부른다. 예를 들면, 도 11의 단계 S16의 처리와 동일하게, 계조값의 범위의 중심값이 각 화소의 계조값에 가산된다. 도 17(b)에는, 가산 화상 데이터에 대응하는 표면 화상(SD3)이 나타난다. 도 17(b)의 표면 화상(SD3)은, 적당한 밝기를 갖는다.
이에 따라, 제어부(114)는, 무아레 제거 처리를 종료한다. 무아레 제거 처리의 종료 후, 제어부(114)는, 예를 들면 생성된 표면 화상(SD3)을 도 1의 메인 패널(PN)에 표시한다. 그에 따라, 사용자는, 도 17(b)의 표면 화상(SD3)을 위화감 없이 시인할 수 있다. 또한, 사용자가 표면 화상(SD3)을 시인하지 않는 경우, 상기의 단계 S3의 처리는 행해지지 않아도 된다.
도 15~도 17의 예에서는, 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)으로부터 무아레를 제거하는 경우의 무아레 제거 처리에 대하여 설명했는데, 샘플 기판의 표면 화상(SD2)으로부터 무아레를 제거하는 경우에 대해서도 상기의 예와 동일한 처리가 행해진다.
(3) 외관 검사의 방법
도 18은, 제2의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트이다. 도 18에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 제1의 실시의 형태와 동일하게 단계 S11~S14의 처리를 행한 후, 샘플 기판의 표면 화상(SD2)의 무아레 제거 처리를 행한다(단계 S31). 계속하여, 제어부(114)는, 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)의 무아레 제거 처리를 행한다(단계 S32). 그 후, 제어부(114)는, 무아레 제거 처리가 행해진 표면 화상(SD2, SD3)에 의거하여, 도 11의 단계 S15 이후의 처리를 행한다.
(4) 효과
본 실시의 형태에서는, 검사 유닛(IP)에서의 기판(W)의 외관 검사에 있어서, 샘플 기판의 표면 화상(SD2) 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)에 대하여 무아레 제거 처리가 행해진다. 무아레 제거 처리에서는, 취득된 표면 화상 데이터가 평활화되어, 평활화 전의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 감산된다. 그에 따라, 무아레가 제거된 수정 화상 데이터가 생성된다. 그 수정 화상 데이터에 의거하여, 무아레가 제거된 표면 화상(SD2, SD3)이 얻어진다.
이 경우, 결함(DP)을 포함하는 검사 기판(W)에 있어서는, 결함(DP)과 무아레의 구별이 용이하게 된다. 또한, 결함 판정 처리의 단계 S16에 있어서, 판정 화상 데이터에 무아레에 기인하는 계조값의 편차가 발생하는 것이 방지된다. 따라서, 무아레에 기인하는 계조값의 편차를 고려할 필요가 없기 때문에, 단계 S17에서 이용되는 허용 범위가 넓어지는 것이 방지된다. 그에 따라, 외관상의 결함의 유무를 정밀도 좋게 판정할 수 있다.
［3］제3의 실시의 형태
제3의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치는, 이하의 점을 제외하고 제1의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치(100)와 동일한 구성 및 동작을 갖는다. 본 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서는, 제어부(114)(도 1)에 의해 실행되는 결함 판정 처리가 제1의 실시의 형태에서 실행되는 결함 판정 처리와는 일부 상이하다.
(1) 외관 검사의 방법
도 19 및 도 20은, 제3의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 플로우차트이다. 본 실시의 형태에 있어서도, 결함 판정 처리의 개시전에는, 미리 높은 정밀도로 검사가 행해지고, 그 검사에서 결함이 없다고 판정된 기판이 샘플 기판으로서 준비된다.
도 19에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 우선 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터를 취득하고(단계 S111), 취득된 표면 화상 데이터를 보정하여 기판(W)의 형상의 표면 화상을 생성한다(단계 S112). 본 실시의 형태에서는, 표면 화상 데이터는 상기의 검사 유닛(IP)에 의해 취득된다. 또한, 표면 화상 데이터는 검사 유닛(IP)에 대신해 다른 장치에 의해 취득되어도 된다. 이 경우, 예를 들면 도 12(a)의 표면 화상(SD2)이 얻어진다.
계속하여, 제어부(114)는, 보정 후의 샘플 기판의 표면 화상 데이터에 의거하여 허용 범위 설정 처리를 행한다(단계 S113). 허용 범위 설정 처리에서는, 후술하는 단계 S118의 처리에서 이용되는 허용 범위가 설정된다. 허용 범위 설정 처리의 상세는 후술한다.
다음에, 제어부(114)는, 단계 S111, S112의 처리와 마찬가지로, 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터를 취득하고(단계 S114), 취득된 표면 화상 데이터를 보정하여 기판(W)의 형상의 표면 화상을 생성한다(단계 S115). 이 경우, 예를 들면 도 12(b)의 표면 화상(SD3)이 얻어진다.
계속하여, 도 20에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응한다고 간주되는 화소의 계조값의 차분을 산출한다(단계 S116). 보다 구체적으로는, 제어부(114)는, 표면 화상(SD3)의 각 화소의 계조값으로부터 그 화소에 대응한다고 간주되는 표면 화상(SD2)의 각 화소의 계조값을 감산한다.
이 경우, 표면 화상(SD2)과 표면 화상(SD3)의 사이에 서로 대응한다고 간주되는 화소는, 예를 들면 표면 화상(SD2)에 포함되는 샘플 기판의 표면 구조와 표면 화상(SD3)에 포함되는 검사 기판(W)의 표면 구조와의 패턴 매칭에 의해 구해진다. 또는, 표면 화상(SD2)과 표면 화상(SD3)의 사이에서 서로 대응한다고 간주되는 화소는, 예를 들면 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 위치 결정용의 절결과 도 6의 CCD 라인 센서(54)의 각 화소와의 위치 관계에 의거하여 구해진다. 절결은, 예를 들면 오리엔테이션 플랫 또는 노치이다.
검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)에는, 결함(DP)의 화상과 함께 표면 화상(SD2)에 포함되는 샘플 기판의 표면 구조와 동일한 화상이 포함된다. 따라서, 검사 기판(W)의 정상인 부분에 대응하는 화소에 대해서는, 단계 S116의 처리에 의해 얻어지는 차분은 작다. 한편, 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 존재하는 경우, 그 결함의 부분에 대응하는 화소에 대해서는, 상기의 차분은 크다. 그에 따라, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대한 계조값의 차분과 정상인 부분에 대응하는 화소에 대한 계조값의 차분을 구별할 수 있다.
이하의 설명에서는, 단계 S116의 처리에 의해 얻어지는 차분으로 이루어지는 표면 화상 데이터를 차분 화상 데이터라고 부른다. 이 경우, 차분 화상 데이터에 의거해 예를 들면 도 12(c)의 표면 화상(SD4)이 얻어진다.
다음에, 제어부(114)는, 차분 화상 데이터의 각 화소의 계조값에 일정한 값을 가산한다(단계 S117). 이하, 단계 S117의 처리 후의 표면 화상 데이터를 판정 화상 데이터라고 부른다. 예를 들면, 계조값의 범위의 중심값이 각 화소의 계조값에 가산된다. 구체적으로는, 계조값이 0이상 255이하의 수치로 나타나는 경우에, 각 화소의 계조값에 128이 가산된다. 이 경우, 판정 화상 데이터에 의거해 예를 들면 도 12(d)의 표면 화상 SD5이 얻어진다.
제어부(114)는, 예를 들면 생성된 표면 화상(SD5)을 도 1의 메인 패널(PN)에 표시한다. 이 경우, 사용자는, 도 12(d)의 표면 화상(SD5)을 위화감 없이 시인할 수 있다. 또한, 사용자가 표면 화상(SD5)을 시인하지 않는 경우, 상기의 단계 S117의 처리는 행해지지 않아도 된다.
그 후, 제어부(114)는, 판정 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 단계 S113의 허용 범위 설정 처리로 설정된 허용 범위 내에 있는지 여부를 판정한다(단계 S118). 본 실시의 형태에 있어서는, 허용 범위는, 기본적으로, 정상인 부분에 대응하는 판정 화상 데이터의 화소의 계조값을 포함하고, 결함의 부분에 대응하는 판정 화상 데이터의 화소의 계조값을 포함하지 않도록 설정된다.
판정 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 허용 범위 내에 있는 경우, 제어부(114)는, 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 없다고 판정하고(단계 S119), 결함 판정 처리를 종료한다. 한편, 어떠한 화소의 계조값이 허용 범위외에 있는 경우, 제어부(114)는, 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 있다고 판정한다(단계 S120). 또한, 제어부(114)는, 계조값이 허용 범위 외에 있는 1 또는 복수의 화소를 추출함으로써 그 결함을 검출하고(단계 S121), 결함 판정 처리를 종료한다.
상기의 단계 S121에 있어서, 제어부(114)는, 도 12(e)에 나타내는 바와같이, 추출된 결함(DP)을 나타내는 표면 화상(SD6)을 생성해도 된다. 또한, 제어부(114)는 생성된 표면 화상(SD6)을 도 1의 메인 패널(PN)에 표시해도 된다. 상기와 같이, 검사 기판(W)의 외관상의 결함이 검출됨으로써, 그 결함의 위치 및 형상을 식별하는 것이 가능하게 된다.
결함 판정 처리에서 결함이 있다고 판정된 검사 기판(W)은, 기판 처리 장치(100)로부터 반출된 후, 결함이 없다고 판정된 기판(W)과는 상이한 처리가 행해진다. 예를 들면, 결함이 있다고 판정된 검사 기판(W)에는, 정밀 검사 또는 재생 처리 등이 행해진다.
(2) 허용 범위 설정 처리
상기와 같이, 결함 판정 처리의 단계 S116의 처리에서는, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응한다고 간주되는 화소의 계조값의 차분이 산출된다. 이 때, 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 화소에 대응한다고 간주되는 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 화소가, 참에 대응하는 화소로부터 벗어나는 경우가 있다. 이러한 화소의 대응 관계의 편차는, 예를 들면 표면 화상 데이터의 생성시에 있어서의 검사 기판(W)의 배치 상태 또는 검사 기판(W)의 표면 구조 등에 기인하여 발생한다.
도 21은, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 사이에서 화소의 대응 관계에 편차가 발생한 상태에서 생성되는 차분 화상 데이터를 설명하기 위한 도면이다. 도 21(a)에 샘플 기판의 표면 화상(SD2)의 일부 확대도가 나타난다. 도 21(b)에 도 21(a)의 표면 화상(SD2)에 대응한다고 간주되는 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)의 일부 확대도가 나타난다. 도 21(c)에 도 21(a), (b)의 표면 화상(SD2, SD3)의 차분을 나타내는 표면 화상(SD4)이 나타난다. 도 21(a)~(c)에서는, 표면 화상 상의 화소가 점선으로 나타난다. 또한, 도 21(c)의 표면 화상(SD4)에서는, 차분(계조값)이 0인 화소가 백색으로 나타나고, 차분(계조값)이 0 이외의 화소가 도트 패턴으로 나타난다.
검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 각 화소의 대응 관계가 정확하다고 하면, 정상인 부분에 대하여 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 이상적으로는 0이 된다고 생각된다. 그러나, 도 21(a), (b)의 예에서는, 표면 화상(SD2)의 각 화소에 대응한다고 간주되는 표면 화상(SD3)의 각 화소가, 실제로 대응하는 화소로부터 세로 방향 및 가로 방향으로 1개씩 어긋나 있다. 이 경우, 도 21(c)에 나타내는 바와같이, 표면 화상(SD4)에 있어서는 일부의 화소에 대하여 차분(계조값)이 0으로 되지 않는다.
그 때문에, 복수의 검사 기판(W)에 대하여 동일한 결함 판정 처리를 행하는 경우에는, 정상인 부분에 대하여 검사 기판(W)마다 얻어지는 판정 화상 데이터에 차이가 발생할 가능성이 있다. 도 22는, 검사 기판(W)마다 얻어지는 판정 화상 데이터의 편차를 나타내는 도면이다. 도 22(a)에, 화소의 대응 관계에 편차가 발생하지 않은 상태에서 생성되는 판정 화상 데이터의 표면 화상(SD5)의 일 예가 나타난다. 도 22(b)에, 화소의 대응 관계에 어긋남이 발생한 상태에서 생성되는 판정 화상 데이터의 표면 화상(SD5)의 일 예가 나타난다.
도 22(a)에 나타내는 바와같이, 화소의 대응 관계에 편차가 발생하지 않은 상태에서 생성되는 표면 화상(SD5)에는 레지스트 패턴(RP)이 나타나지 않는다. 한편, 도 22(b)에 나타내는 바와같이, 화소의 대응 관계에 편차가 발생한 상태에서 생성되는 표면 화상(SD5)에는, 레지스트 패턴(RP)의 일부가 나타난다. 이 경우, 화소의 대응 관계에 편차가 발생한 상태여도, 정상인 표면 구조에 대응하는 판정 화상 데이터의 계조값이 허용 범위내가 되도록, 허용 범위를 크게 설정할 필요가 발생한다. 그에 따라, 화소의 대응 관계의 편차에 기인하는 오판정을 방지할 수 있다. 한편, 허용 범위가 과잉으로 크게 설정되면, 결함의 검출 정밀도가 저하한다.
여기서, 본 실시의 형태에서는, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 대응 관계의 편차를 고려하면서 허용 범위를 적절히 설정하기 위해서, 이하의 허용 범위 설정 처리가 행해진다.
도 23은, 허용 범위 설정 처리의 플로우차트이다. 본 예에서는, 도 19의 단계 S112에서 생성되는 샘플 기판의 표면 화상(SD2)(도 12(a)) 중 N개의 화소가 미리 대상 화소로서 정해져 있다. N은 2이상이고 또한 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 전체 화소수 이하의 수를 나타낸다. 본 실시의 형태에서는, N은 표면 화상 데이터의 전체 화소수이다.
도 23에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 샘플 기판의 표면 화상 데이터 중 i번째(i는 자연수)의 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역내의 복수의 화소의 계조값의 차분을 산출한다(단계 S101). 변수 i의 초기값은 1이다. 일정 영역은, 예를 들면 대상 화소를 중심으로 하여 그 대상 화소로부터 일정수의 화소를 포함하도록 설정된다.
단계 S101에서 산출되는 복수의 차분은, 검사 기판(W)에 결함이 없을 때에, 그 i번째의 대상 화소에 대하여 샘플 기판과 검사 기판(W)의 대응 관계의 편차에 기인하여 산출되는 계조값의 차분에 거의 상당한다고 생각된다. 여기서, 제어부(114)는, 산출된 계조값의 차분의 평균치를 i번째의 대상 화소에 대응하는 대표값으로서 결정한다(단계 S102). 결정된 대표값은, 화소의 대응 관계에 편차가 있고, 또한 i번째의 대상 화소에 대응한다고 간주되는 검사 기판(W)의 부분이 정상인 경우에 차분 화상 데이터로서 산출되게 되는 계조값의 차분을 대표하고 있다.
여기서, 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 각 화소를 x 축 및 y 축으로 이루어지는 평면 좌표계로 나타내는 경우에, 일정 영역이, 예를 들면 대상 화소의 좌표(a, b)를 중심으로 하여, 좌표(a－1, b－1), (a－1, b), (a－1, b＋1), (a, b－1), (a, b), (a, b＋1), (a＋1, b－1), (a＋1, b) 및 (a＋1, b＋1)에 위치하는 9개의 화소를 포함하도록 설정되는 것으로 한다.
이 경우, 좌표(u,ｖ)의 대상 화소의 계조값을 P(u,ｖ)로 나타내면, 단계 S101, S102의 처리에 의해 결정되는 대표값 P’(a, b)은, 예를 들면 하기 식(1)로 나타낼 수 있다.
P’(a, b)=［｛P(a－1, b－1)＋P(a－1, b)＋P(a－1, b＋1)＋P(a, b－1)＋P(a, b)＋P(a, b＋1)＋P(a＋1, b－1)＋P(a＋1, b)＋P(a＋1, b＋1)｝－P(a, b)×9］/9　…(1)
상기의 대표값 P’(a, b)는, 검사 기판(W)에 있어서의 좌표(a, b)의 화소에 대해서, 대응 관계에 1화소 분의 편차가 발생한 상태에서 산출될 가능성이 있는 차분 화상 데이터의 계조값을 대표한다.
상기와 같이 i번째의 대상 화소에 대응하는 대표값을 결정한 후, 제어부(114)는, 변수 i의 값이 N인지 여부를 판정한다(단계 S103). 변수 i가 N이 아닌 경우, 제어부(114)는, 변수 i에 1을 가산하여(단계 S104), 단계 S101의 처리로 진행한다. 그에 따라, 제어부(114)는, 다음의 대상 화소에 대응하는 대표값을 결정한다. 한편, 변수 i가 N인 경우, 제어부(114)는, 산출된 모든 대표값에 일정한 값을 가산한다(단계 S105).
이하, 단계 S105에 있어서 일정한 값이 가산된 대표값을 가산 대표값이라고 부른다. 여기서, 단계 S105에서 대표값에 가산되는 값은, 도 20의 단계 S117에서 차분 화상 데이터의 각 화소의 계조값에 가산되는 값과 동일하다. 또한, 단계 S117의 처리가 행해지지 않은 경우에는, 본 단계 S105의 처리도 행해지지 않는다.
그 후, 제어부(114)는, 산출된 가산 대표값의 최소값 및 최대값을 각각 허용 범위의 하한값 및 상한값으로서 설정한다(단계 S106). 또한, 상기의 단계 S117, S105의 처리가 행해지지 않은 경우에는, 단계 S101~S104의 처리에서 산출된 N개의 대표값의 최소값 및 최대값을 각각 허용 범위의 하한값 및 상한값으로서 설정한다. 그 후, 허용 범위 설정 처리가 종료한다. 허용 범위 설정 처리의 종료시에는, 변수 i가 초기값 1에 리셋된다.
또한, 제어부(114)는, 허용 범위 설정 처리의 종료시에 변수 i를 1로 하는 대신에, 허용 범위 설정 처리의 개시 후 또한 단계 S101의 처리전에 변수 i를 1로 해도 된다.
이와 같이 하여 허용 범위가 설정됨으로써, 정상인 부분에 대하여, 화소의 대응 관계의 편차에 기인하여 산출되는 판정 화상 데이터의 계조값이 허용 범위로부터 벗어날 가능성이 낮아진다. 따라서, 정상인 부분이 결함이라고 오판정될 가능성이 낮아진다.
또한, 허용 범위의 하한값 및 상한값이 가산 대표값의 최소값 및 최대값으로 제한된다. 그에 따라, 결함의 부분에 대하여, 화소의 대응 관계의 편차에 기인하여 산출되는 판정 화상 데이터의 계조값이 허용 범위 내에 포함될 가능성이 낮아진다. 따라서, 결함의 부분이 정상이라고 오판정될 가능성이 낮아진다. 그 결과, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 대응 관계에 편차가 있는 경우에도, 검사 기판(W)의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
상기의 단계 S102에 있어서는, 산출된 계조값의 차분의 평균값을 대신하여, 산출된 계조값의 차분의 최소값, 중앙값 또는 최대값 중 어느 하나가 i번째의 대상 화소에 대응하는 대표값으로서 결정되어도 된다. 이와 같이, 단계 S102에서 결정되는 대표값은, 복수의 계조값의 최소값으로부터 최대값까지의 범위 내의 값이면, 평균값, 최소값, 중앙값 또는 최대값 등의 어느 하나의 값으로 설정되어도 된다. 이 경우, 결함의 판정 조건 등에 따라서 소망의 허용 범위를 적절히 설정할 수 있다.
노이즈 또는 외란 등의 영향에 의해, 정상인 부분에 대응하는 화소에 대한 판정 화상 데이터의 계조값이 가산 대표값의 최소값보다 작아질 가능성이 있다. 또한, 정상인 부분에 대응하는 화소에 대하여 판정 화상 데이터의 계조값이 가산 대표값의 최대값보다 커질 가능성이 있다. 여기서, 제어부(114)는, 단계 S106의 처리에 있어서, 가산 대표값의 최소값 및 최대값을 각각 허용 범위의 하한값 및 상한값으로서 설정하는 대신에, 이하의 처리를 행해도 된다.
예를 들면, 제어부(114)는, 가산 대표값의 최소값보다 미리 정해진 값만큼 작은 제1의 값을 허용 범위의 하한값으로서 설정하고, 가산 대표값의 최대값보다 미리 정해진 값만큼 큰 제2의 값을 허용 범위의 상한값으로서 설정한다. 그에 따라, 정상인 부분에 대응하는 화소에 대하여 판정 화상 데이터의 계조값이 가산 대표값의 최소값보다 작아지는 경우에도, 그 계조값이 제1의 값 이상일 때는 오판정이 발생하지 않는다. 또한, 정상인 부분에 대응하는 화소에 대하여 판정 화상 데이터의 계조값이 가산 대표값의 최대값보다 커지는 경우에도, 그 계조값이 제2의 값 이하일 때는 오판정이 발생하지 않는다. 그 결과, 노이즈 또는 외란 등에 기인하는 오판정을 방지할 수 있다.
(3) 효과
제3의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리에 있어서는, 외관상의 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터가 취득되고, 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터가 취득된다. 검사 기판(W)의 정상인 부분에 대해서는, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 작다. 한편, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대해서는, 상기의 차분은 크다. 이 때문에, 결함의 부분에 대응하는 화소의 계조값이 정상인 부분에 대응하는 화소의 계조값에 가까운 경우에도, 결함의 부분에 대응하는 상기의 차분은 정상인 부분에 대응하는 상기의 차분에 비해 커진다.
여기서, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응한다고 간주되는 화소의 계조값의 차분이 산출되고, 차분 화상 데이터가 생성된다. 그에 따라, 결함의 부분에 대응한다고 간주되는 화소에 대한 차분과 정상인 부분에 대응하는 화소에 대한 차분을 구별할 수 있다. 따라서, 허용 범위가 정상인 부분에 대응하는 차분을 포함하고, 또한 결함의 부분에 대응하는 차분을 포함하지 않도록 미리 허용 범위를 정함으로써, 결함이 있는지 여부를 판정하는 것이 가능해진다.
샘플 기판이 있는 화소에 대응한다고 간주되는 검사 기판(W)의 화소가, 참에 대응하는 화소로부터 벗어나는 경우가 있다. 이 경우, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 대응 관계가 정확하다고 하는 전제로 허용 범위가 설정되면, 정상인 부분에 대응하는 판정 화상 데이터가 허용 범위로부터 벗어나는 경우가 있다. 그 때문에, 편차에 기인하는 오판정을 방지하기 위해서 허용 범위를 크게 설정할 필요가 발생한다. 한편, 허용 범위가 과잉으로 크게 설정되면, 결함의 검출 정밀도가 저하한다.
본 실시의 형태에 있어서는, 샘플 기판의 복수의 대상 화소의 각각에 대해서, 당해 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역내의 복수의 화소의 사이의 계조값의 차분이 산출된다. 이 경우, 각 대상 화소에 대하여 산출되는 복수의 차분은, 검사 기판(W)에 결함이 없을 때에, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 대응 관계의 편차에 기인하여 산출되는 계조값의 차분에 거의 상당한다고 생각된다.
여기서, 각 대상 화소에 대하여 산출된 복수의 차분에 의거하여 복수의 차분의 평균값이 대표값으로서 결정된다. 이 경우, 각 대상 화소에 대한 대표값은, 화소의 대응 관계에 편차가 있을 때, 각 대상 화소에 대응하는 부분이 정상인 경우에 산출되게 되는 계조값의 차분을 대표하고 있다.
이 때문에, 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 복수의 대상 화소에 대하여 결정된 복수의 가산 대표값의 최소값 및 최대값이 각각 허용 범위의 하한값 및 상한값으로서 설정된다. 그에 따라, 정상인 부분에 대하여, 화소의 대응 관계의 편차에 기인하여 산출되는 판정 화상 데이터가 허용 범위로부터 벗어날 가능성이 낮아진다. 따라서, 정상인 부분이 결함이라고 오판정 될 가능성이 낮아진다.
또한, 허용 범위의 하한값 및 상한값이 가산 대표값의 최소값 및 최대값으로 제한된다. 그에 따라, 결함의 부분에 대하여, 화소의 대응 관계의 편차에 기인하여 산출되는 판정 화상 데이터가 허용 범위 내에 포함될 가능성이 낮아진다. 따라서, 결함의 부분이 정상이라고 오판정될 가능성이 낮아진다. 그 결과, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 편차가 있는 경우에도, 검사 기판(W)의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
(4) 결함 판정 처리의 변형예
상기의 결함 판정 처리의 단계 S118에 있어서, 판정 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 허용 범위외에 있는 경우에 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 있다고 판정되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
판정 화상 데이터에 있어서는, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의해 결함에 대응하지 않는 일부 화소의 계조값이 허용 범위외에 있을 가능성이 있다. 여기서, 결함 판정 처리에 있어서는, 도 20의 단계 S118의 처리에 대신하여 이하의 처리가 행해져도 된다.
도 24는, 제3의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 변형예를 나타내는 플로우차트이다. 본 예에서는, 제어부(114)는, 결함 판정 처리에 있어서 도 19 및 도 20의 단계 S111~S117의 처리를 행한 후, 단계 S118의 처리에 대신하여, 허용 범위외의 계조값을 나타내는 화소의 개수를 계수한다(단계 S141). 또한, 제어부(114)는, 계수된 개수가 미리 정해진 개수 이상인지 여부를 판정한다(단계 S142). 또한, 제어부(114)는, 단계 S142에 있어서, 계수된 개수가 미리 정해진 개수보다 작은 경우에 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 없다고 판정한다(단계 S119). 한편, 제어부(114)는, 계수된 개수가 미리 정해진 개수 이상인 경우에 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 있다고 판정하고(단계 S120), 결함을 검출한다(단계 S121).
이 경우, 허용 범위외의 계조값을 나타내는 화소의 개수가 미리 정해진 수 이상이 아닌 경우에는, 결함이 있다고 판정되지 않는다. 따라서, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의한 오판정을 방지할 수 있다.
［4］제4의 실시의 형태
제4의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치는, 이하의 점을 제외하고 제3의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치와 동일한 구성 및 동작을 갖는다. 본 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서는, 제어부(114)(도 1)가 결함 판정 처리에 있어서 제2의 실시의 형태에 관련된 도 15의 무아레 제거 처리를 실행한다.
도 25는, 제4의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트이다. 도 25에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 제3의 실시의 형태와 동일하게 도 19의 단계 S111~S115의 처리를 행한 후, 샘플 기판의 표면 화상(SD2)의 무아레 제거 처리를 행한다(단계 S131). 계속하여, 제어부(114)는, 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)의 무아레 제거 처리를 행한다(단계 S132). 그 후, 제어부(114)는, 무아레 제거 처리가 행해진 표면 화상(SD2, SD3)에 의거하여, 도 20의 단계 S116 이후의 처리를 행한다.
본 실시의 형태에서는, 샘플 기판의 표면 화상(SD2) 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)에 대하여 무아레 제거 처리가 행해진다. 무아레 제거 처리에서는, 취득된 표면 화상 데이터가 평활화되어, 평활화 전의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 감산된다. 그에 따라, 무아레가 제거된 수정 화상 데이터가 생성된다. 그 수정 화상 데이터에 의거하여, 무아레가 제거된 표면 화상 SD2, SD3이 얻어진다.
이 경우, 결함(DP)을 포함하는 검사 기판(W)에 있어서는, 결함(DP)과 무아레의 구별이 용이하게 된다. 또한, 결함 판정 처리의 단계 S116, S117에 있어서, 차분 화상 데이터 및 판정 화상 데이터에 무아레에 기인하는 계조값의 편차가 발생하는 것이 방지된다. 그에 따라, 무아레에 기인하는 계조값의 편차를 포함하도록 허용 범위를 넓게 설정할 필요가 없다. 따라서, 검사 기판(W)의 외관상의 결함을 보다 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
[5］제5의 실시의 형태
제5의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치는, 이하의 점을 제외하고 제1의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치(100)와 동일한 구성 및 동작을 갖는다. 본 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서는, 제어부(114)(도 1)에 의해 실행되는 결함 판정 처리가 제1의 실시의 형태에서 실행되는 결함 판정 처리와는 일부 상이하다.
검사 유닛(IP)에 있어서의 기판(W)의 외관 검사에서는, 미리 정해진 자세로 기판(W)이 스핀 척(511)(도 5) 상에 위치 결정된다. 또한, 기판(W)에 미리 형성되는 위치 결정용의 절결(오리엔테이션 플랫 또는 노치)에 의거해 검사광의 조사 타이밍 또는 표면 화상 데이터의 취득 타이밍 등이 제어된다. 그에 따라, 검사 유닛(IP)에 있어서는, 공통의 조건으로 복수의 기판(W)의 표면 화상 데이터가 취득된다.
(1) 외관 검사의 방법
도 26 및 도 27은, 제5의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 플로우차트이다. 본 실시의 형태에 있어서도, 결함 판정 처리의 개시전에는, 미리 높은 정밀도로 검사가 행해지고, 그 검사에서 결함이 없다고 판정된 기판이 샘플 기판으로서 준비된다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 샘플 기판에는 변형이 존재하지 않는 것으로 한다.
도 26에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 우선 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터를 취득하고(단계 S211), 취득된 표면 화상 데이터를 보정하여 기판(W)의 형상의 표면 화상을 생성한다(단계 S212). 본 실시의 형태에서는, 표면 화상 데이터는 상기의 검사 유닛(IP)에 의해 취득된다. 또한, 표면 화상 데이터는 검사 유닛(IP)에 대신해 다른 장치에 의해 취득되어도 된다. 이 경우, 예를 들면 도 12(a)의 표면 화상(SD2)이 얻어진다.
다음에, 제어부(114)는, 단계 S211, S212의 처리와 동일하게, 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터를 취득하고(단계 S213), 취득된 표면 화상 데이터를 보정하여 기판(W)의 형상의 표면 화상을 생성한다(단계 S214). 이 경우, 예를 들면 도 12(b)의 표면 화상(SD3)이 얻어진다.
여기서, 검사 유닛(IP)에 의해 공통의 조건으로 취득되는 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 각 화소의 위치는, 예를 들면 장치 고유의 이차원 좌표계로 나타낼 수 있다. 본 실시의 형태에 있어서는, 장치 고유의 이차원 좌표계는, 서로 직교하는 x 축 및 y 축을 갖는 xy 좌표계이다. 이 경우, 표면 화상(SD2, SD3)과 동일한 좌표의 위치에 있는 화소는, 이상적으로는 서로 대응하고 있다고 생각된다.
그러나, 검사 기판(W)에는, 결함이 아닌 국부적인 변형이 발생하는 경우가 있다. 이러한 변형은, 예를 들면 열처리에 의해 발생한다. 이 경우, 변형의 부분에 대응하는 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)의 화소의 위치가 샘플 기판의 표면 화상(SD2)의 참에 대응하는 화소의 위치로부터 벗어난다.
도 28은, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)간에서 화소의 대응 관계에 편차가 발생한 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 28(a)에 표면 화상(SD2)의 일부 영역의 확대도가 나타난다. 도 28(b)에 도 28(a)의 표면 화상(SD2)과 동일한 좌표의 위치에 있는 표면 화상(SD3)의 일부 영역의 확대도가 나타난다. 도 28(a), (b)에서는, 표면 화상(SD2, SD3) 상의 복수의 화소가 점선으로 나타난다.
본 예에서는, 도 28(b)에 굵은 화살표로 나타내는 바와같이, 표면 화상(SD2)의 각 화소에 참에 대응하는 표면 화상(SD3)의 각 화소가, 본래 있어야 할 위치(표면 화상(SD2)의 각 화소와 동일한 좌표의 위치)로부터 x 방향 및 y 방향으로 1화소분씩 어긋나 있다.
이와 같이, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상(SD2, SD3)간에서 화소의 대응 관계에 편차가 발생한 상태에서 후속의 단계 S216~S221가 행해지면, 결함의 유무를 정확하게 판정할 수 없을 가능성이 있다.
여기서, 제어부(114)는, 도 26에 나타내는 바와같이, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)간에 발생하는 각 화소의 대응 관계의 편차를 해소하기 위해서 대응 관계 보정 처리를 행한다(단계 S215). 대응 관계 보정 처리의 상세는 후술한다.
계속하여, 제어부(114)는, 도 27에 나타내는 바와같이, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대하여 계조값의 차분을 산출한다(단계 S216). 보다 구체적으로는, 제어부(114)는, 대응 관계 보정 처리에 의해 보정된 대응 관계에 의거하여 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)의 각 화소의 계조값으로부터 그 화소에 대응하는 샘플 기판의 표면 화상(SD2)의 화소의 계조값을 감산한다.
검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)에는, 결함(DP)의 화상에 추가하여 표면 화상(SD2)에 포함되는 샘플 기판의 표면 구조와 동일한 화상이 포함된다. 따라서, 검사 기판(W)의 정상인 부분에 대응하는 화소에 대해서는, 단계 S216의 처리에 의해 얻어지는 차분은 작다. 한편, 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 존재하는 경우, 그 결함의 부분에 대응하는 화소에 대해서는, 상기의 차분은 크다. 그에 따라, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대한 계조값의 차분과 정상인 부분에 대응하는 화소에 대한 계조값의 차분을 구별할 수 있다.
이하의 설명에서는, 단계 S216의 처리에 의해 얻어지는 차분으로 이루어지는 표면 화상 데이터를 차분 화상 데이터라고 부른다. 이 경우, 차분 화상 데이터에 의거해 예를 들면 도 12(c)의 표면 화상(SD4)이 얻어진다.
다음에, 제어부(114)는, 차분 화상 데이터의 각 화소의 계조값에 일정한 값을 가산한다(단계 S217). 이하, 단계 S217의 처리 후의 표면 화상 데이터를 판정 화상 데이터라고 부른다. 예를 들면, 계조값의 범위의 중심값이 각 화소의 계조값에 가산된다. 구체적으로는, 계조값이 0이상 255 이하의 수치로 나타나는 경우에, 각 화소의 계조값에 128이 가산된다. 이 경우, 판정 화상 데이터에 의거해 예를 들면 도 12(d)의 표면 화상(SD5)이 얻어진다.
제어부(114)는, 예를 들면 생성된 표면 화상(SD5)을 도 1의 메인 패널(PN)에 표시한다. 이 경우, 사용자는, 도 12(d)의 표면 화상(SD5)을 위화감 없이 시인할 수 있다. 또한, 사용자가 표면 화상(SD5)을 시인하지 않는 경우, 상기의 단계 S217의 처리는 행해지지 않아도 된다.
그 후, 제어부(114)는, 판정 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 미리 정해진 허용 범위내에 있는지 여부를 판정한다(단계 S218). 본 실시의 형태에 있어서는, 허용 범위는, 정상인 부분에 대응하는 화소에 대한 계조값을 포함하고, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대한 계조값을 포함하지 않도록, 장치 고유의 파라미터로서 미리 정해져 있다.
판정 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 허용 범위내에 있는 경우, 제어부(114)는, 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 없다고 판정하고(단계 S219), 결함 판정 처리를 종료한다. 한편, 어느 하나의 화소의 계조값이 허용 범위 외에 있는 경우, 제어부(114)는, 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 있다고 판정한다(단계 S220). 또한, 제어부(114)는, 계조값이 허용 범위 외에 있는 1 또는 복수의 화소를 추출함으로써 그 결함을 검출하여(단계 S221), 결함 판정 처리를 종료한다.
상기의 단계 S221에 있어서, 제어부(114)는, 도 12(e)에 나타내는 바와같이, 추출된 결함(DP)을 나타내는 표면 화상(SD6)을 생성해도 된다. 또한, 제어부(114)는 생성된 표면 화상(SD6)을 도 1의 메인 패널(PN)에 표시해도 된다. 상기와 같이, 검사 기판(W)의 외관상의 결함이 검출됨으로써, 그 결함의 위치 및 형상을 식별하는 것이 가능해진다.
결함 판정 처리에서 결함이 있다고 판정된 검사 기판(W)은, 기판 처리 장치(100)로부터 반출된 후, 결함이 없다고 판정된 기판(W)과는 상이한 처리가 행해진다. 예를 들면, 결함이 있다고 판정된 검사 기판(W)에는, 정밀 검사 또는 재생 처리 등이 행해진다.
(2) 대응 관계 보정 처리
도 29는, 대응 관계 보정 처리의 플로우차트이다. 도 30~도 33은, 도 29의 대응 관계 보정 처리의 각 처리의 내용을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 본 예에 있어서는, 도 1의 제어부(114)가 대응 관계 보정 처리를 행한다. 여기서, 상기의 검사 유닛(IP)에 의해 얻어지는 기판(W)의 표면 화상은 복수의 단위 화상을 포함한다. 단위 화상은, 미리 정해진 치수를 갖는다.
이하의 설명에서는, 샘플 기판의 표면 화상(SD2)에 포함되는 복수의 단위 화상의 각각을 제1의 단위 화상(1U)으로 부르고, 복수의 제1의 단위 화상(1U)을 각각 나타내는 복수의 표면 화상 데이터를 제1의 단위 화상 데이터라고 부른다. 또한, 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)에 포함되는 복수의 단위 화상의 각각을 제2의 단위 화상(2U)이라고 부르고, 복수의 제2의 단위 화상을 각각 나타내는 복수의 표면 화상 데이터를 제2의 단위 화상 데이터라고 부른다.
도 29에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 도 26의 단계 S212, S214에서 생성된 표면 화상(SD2, SD3)에 대하여, 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량을 검출한다(단계 S301).
도 30(a)에 샘플 기판의 표면 화상(SD2)에 포함되는 복수의 제1의 단위 화상(1U)이 굵은 일점 쇄선으로 표시되고, 도 30(b)에 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)에 포함되는 복수의 제2의 단위 화상(2U)이 굵은 일점 쇄선으로 표시된다. 상기의 단계 S101에 있어서, 도 30(a), (b)에 빈 화살표로 나타내는 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량을 검출하는 경우의 구체예를 설명한다.
우선, 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 서로 대응하는 위치에 있는 화소의 계조값의 차분이 산출된다. 산출된 복수의 차분에 의거하여, 제1 및 제2의 단위 화상 데이터의 일치의 정도를 나타내는 일치도가 산출된다. 보다 구체적으로는, 산출된 복수의 차분의 절대값의 합계가 일치도로서 산출된다.
일치도(AL)는, 임의의 화소의 위치를 좌표(x, y)로 나타냄과 더불어, 좌표(x, y)에 있어서의 제1의 단위 화상(1U)의 화소의 계조값을 g1(x, y)로 나타내고, 좌표(x, y)에 있어서의 제2의 단위 화상(2U)의 화소의 계조값을 g2(x, y)로 나타내는 경우에, 하기 식(2)로 나타낼 수 있다.
Figure 112017090483354-pat00001
상기 식(2)에 있어서, a는 제1의 단위 화상(1U)의 x 좌표의 최소값을 나타내고, m은 제1의 단위 화상(1U)의 x 좌표의 최대값을 나타낸다. 또한, b는 제1의 단위 화상(1U)의 y 좌표의 최소값을 나타내고, n은 제1의 단위 화상(1U)의 y 좌표의 최대값을 나타낸다.
이 경우, 일치도(AL)의 값이 0에 가까워질수록 제1 및 제2의 단위 화상 데이터의 일치의 정도가 높다. 한편, 일치도(AL)의 값이 0으로부터 멀어질수록 제1 및 제2의 단위 화상 데이터의 일치의 정도가 낮다.
다음에, 도 31에 빈 화살표로 나타내는 바와같이, 미리 정해진 영역(AA) 내에서 제2의 단위 화상(2U)에 대하여 제1의 단위 화상(1U)을 x 방향 및 y 방향으로 각각 1화소분씩 이동시킨다. 이 때, 제1의 단위 화상(1U)이 1화소분 이동할때 마다 상기 식(2)를 이용해 일치도(AL)를 산출한다. 미리 정해진 영역(AA)은, 예를 들면 제2의 단위 화상(2U)에 대하여 x 방향 및 y 방향으로 각각 7화소분 어긋난 영역을 둘러싸도록 설정된다.
그 후, 산출된 복수의 일치도(AL) 중 0 또는 가장 0에 가까운 일치도(AL)가 얻어질 때의 제1의 단위 화상(1U)의 x 방향 및 y 방향의 이동량이, 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량으로서 검출된다. 이와 같이 하여, 정상인 부분에 대응하는 화소의 계조값의 차분에 의거하여, 모든 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 각각에 대하여 상대적인 편차량이 적절히 검출된다.
다음에, 도 29에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 검출된 복수의 편차량에 의거하여 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)의 화소마다의 상대적인 편차량을 산출한다(단계 S302).
예를 들면, 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대하여 산출된 편차량이, 제2의 단위 화상(2U)의 중심 화소에 대한 제1의 단위 화상(1U)의 중심 화소의 편차량으로서 결정된다. 또한, 서로 인접하는 4개의 제1의 단위 화상(1U)의 중심 화소로 둘러싸이는 영역 내의 각 화소의 편차량이, 4개의 중심 화소에 대하여 결정된 편차량에 의거해 바이리니어 보간에 의해 산출된다.
도 32에, 화소마다의 편차량을 바이리니어 보간에 의해 산출하는 방법의 일 예가 나타난다. 도 32에 나타내는 바와같이, 4개의 제1의 단위 화상(1U)의 중심 화소(1UC)의 좌표를 (X0, Y0), (X1, Y0), (X1, Y1), (X0, Y1)로 하고, 각각에 대하여 결정된 편차량을 P00, P10, P11, P01로 한다. 또한, 4개의 중심 화소(1UC)에 의해 둘러싸이는 영역 내의 임의의 좌표(x, y)에 대하여, 바이리니어 보간을 행하기 위해서 환산된 좌표를 (x’, y’)로 한다. 이 경우, x’ 및 y’는 하기 식(3), (4)로 나타낼 수 있다.
x’=(x－X0)/(X1－X0)　…(3)
y’=(y－Y0)/(Y1－Y0)　…(4)
또한, 편차량(P00, P10, P11, P01)에 대한 계수(K00, K10, K11, K01)는, 각각 하기 식(5), (6), (7), (8)로 나타낼 수 있다.
K00=(1－x’)×(1－y’)　…(5)
K10=(1－x’)×y’　…(6)
K11=x’×y’　…(7)
K01=x’×(1－y’)　…(8)
좌표(x, y)에 있어서의 편차량(P)은, 하기 식(9)로 나타낸다.
P=K00×P00＋K10×P10＋K11×P11＋K01×P01　…(9)
상기 식(3)~(9)를 이용해 표면 화상(SD2) 상의 모든 화소에 대하여 편차량을 산출한 후, 도 29에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 산출된 화소마다의 편차량에 의거해 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 화소의 대응 관계를 보정한다(단계 S303).
예를 들면, 제어부(114)는, 대응 관계의 보정으로서, 각 화소에 대하여 산출된 편차량에 의거하여, 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)의 각 화소에 대한 대응 관계의 편차가 해소되도록 샘플 기판의 표면 화상(SD2)의 각 화소의 계조값을 보정한다.
도 33(a)에 제2의 단위 화상(2U)의 일 예가 나타난다. 도 33(b)에 제1의 단위 화상(1U)의 일 예가 나타난다. 도 33(a)의 제2의 단위 화상(2U)과 도 33(b)의 제1의 단위 화상(1U)은, 서로 대응하는 위치에 있는 것으로 한다. 여기서, 도 33(a), (b)에 있어서 해칭으로 나타내는 화소의 좌표를 (xa, ya)로 한다. 또한, 좌표(xa, ya)의 화소에 대하여 산출된 편차량이 x 방향 및 y 방향으로 각각 α 및 －β인 것으로 한다.
이 경우, 제어부(114)는, 제1의 단위 화상(1U)에 대하여, 좌표(xa－α, ya＋β)에 있는 화소의 계조값을 좌표(xa, ya)의 화소의 계조값으로 한다. 이와 같이 하여, 제1의 단위 화상(1U)의 각 화소에 대하여 각 편차량에 의거하는 동일한 처리를 행함으로써, 도 33(c)에 나타내는 바와같이, 제2의 단위 화상(2U)에 대한 대응 관계의 편차가 해소된 제1의 단위 화상(1U)을 얻을 수 있다. 이 때, 도 33(c)의 제1의 단위 화상(1U)에는, 제2의 단위 화상(2U)에 포함되는 변형이 반영된다.
이와 같이, 샘플 기판의 표면 화상(SD2)이 각 화소의 편차량에 의거해 보정됨으로써, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)의 사이의 화소의 대응 관계가 보정된다. 그 후, 제어부(114)는, 대응 관계 보정 처리를 종료한다.
제어부(114)는, 결함 판정 처리의 단계 S216에 있어서, 보정된 표면 화상(SD2)과 표면 화상(SD3)의 사이에서 서로 대응하는 위치에 있는 화소에 대하여 계조값의 차분을 산출함으로써, 참에 대응하는 화소에 대하여 계조값의 차분을 산출할 수 있다.
상기의 단계 S301에 있어서, 일치도의 편차가 크면 일부의 일치도가 잘못 산출되어 있을 가능성이 있다. 본래적으로는, 서로 대응하는 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)은 서로 대응하는 위치 또는 그 근방의 위치에 있다고 생각된다. 따라서, 현저하게 값이 큰 일치도는 잘못 산출될 가능성이 높다. 한편, 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대하여 산출되는 복수의 일치도가 거의 일정한 값을 나타내는 경우, 제1 및 제2의 단위 화상 데이터가 일치할 때의 일치도를 식별하는 것은 어렵다. 여기서, 제어부(114)는, 이하와 같이 하여 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량을 검출해도 된다.
우선, 제어부(114)는, 상기의 예와 동일하게, 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대하여 복수의 일치도를 산출한다. 그 후, 제어부(114)는, 복수의 일치도 중 최대값으로부터 최소값을 감산한다. 이 경우, 산출된 감산값은, 당해 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대하여 산출된 복수의 일치도의 편차의 크기에 상당한다. 그 후, 제어부(114)는, 일치도의 감산값이 미리 정해진 역치 이하인지 여부를 판정한다.
일치도의 감산값이 미리 정해진 역치보다 큰 경우, 제어부(114)는, 일치도가 미리 정해진 일치도의 범위 내에 있고 또한 편차량이 최소가 될 때의 제1의 단위 화상(1U)의 x방향 및 y방향의 이동량을, 당해 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량으로서 검출한다.
여기서, 미리 정해지는 일치도의 범위(ALA)는, 복수의 일치도의 최대값 및 최소값을 AL(max) 및 AL(min)로 하고, 일치 허용 비율을 AP로 한 경우에 하기 식(10)으로 나타낼 수 있다.
AL(min)≤ALA＜｛AL(max)－AL(min)｝× AP + AL(min)　…(10)
일치 허용 비율(AP)은, 예를 들면 10% 정도로 설정된다.
이와같이, 일치도의 감산값이 미리 정해진 역치보다 큰 경우에는, 신뢰성이 높은 일치도가 얻어질 때의 제1의 단위 화상(1U)의 이동량이, 편차량으로서 적절하게 검출된다. 따라서, 잘못 산출된 일치도에 의거해 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량이 검출되는 것이 방지된다.
한편, 일치도의 감산값이 미리 정해진 역치 이하인 경우, 제어부(114)는, 당해 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대한 편차량을 보간 대상으로 한다. 또한, 제어부(114)는, 당해 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 인접하는 복수쌍의 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대하여 검출된 복수의 편차량의 평균값으로 당해 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대한 편차량을 보간한다. 그에 따라, 화상의 계조값에 차이가 생기기 어려운 표면 구조를 갖는 검사 기판(W) 또는 미처리의 베어 웨이퍼라도, 화소마다의 편차량을 적절히 산출하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제어부(114)는, 서로 인접하는 1쌍의 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대해 검출된 편차량으로 당해 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대한 편차량을 보간해도 좋다. 또한, 제어부(114)는, 당해 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 인접하는 모든 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)에 대한 편차량이 보간 대상으로 되어 있는 경우에, 편차량이 0이라고(어긋나 있지 않다) 결정해도 된다.
상기의 단계 S302에 있어서는, 서로 인접하는 4개의 제1의 단위 화상(1U)의 중심 화소로 둘러싸이는 영역내의 각 화소의 편차량이, 4개의 중심 화소에 대하여 결정된 편차량에 의거하여 바이리니어 보간에 의해 산출된다. 상기의 예에 한정하지 않고, 4개의 중심 화소로 둘러싸이는 영역 내의 각 화소의 편차량은, 4개의 중심 화소의 어느 하나의 편차량에 의거해 2 어레스트 네이버(arrest neighbor) 보간 등의 다른 보간 방법에 의해 산출되어도 된다.
(3) 효과
제5의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리에 있어서는, 외관상의 결함이 없는 샘플 기판의 표면 화상 데이터가 취득되어, 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터가 취득된다. 검사 기판(W)의 정상인 부분에 대해서는, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분은 작다. 한편, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대해서는, 상기의 차분은 크다. 그 때문에, 결함의 부분에 대응하는 화소의 계조값이 정상인 부분에 대응하는 화소의 계조값에 가까운 경우라도, 결함의 부분에 대응하는 상기의 차분은 정상인 부분에 대응하는 상기의 차분에 비해 커진다.
여기서, 검사 기판(W) 및 샘플 기판의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대하여 계조값의 차분이 산출되어, 차분 화상 데이터가 생성된다. 이 경우, 결함의 부분에 대응하는 화소에 대한 차분과 정상인 부분에 대응하는 화소에 대한 차분을 구별할 수 있다. 따라서, 허용 범위가 정상인 부분에 대응하는 차분을 포함하고 또한 결함의 부분에 대응하는 차분을 포함하지 않도록 미리 허용 범위를 정함으로써, 결함이 있는지 여부를 판정하는 것이 가능해진다.
그러나, 검사 기판(W)에 결함이 아닌 국소적인 변형이 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 변형의 부분에 대응하는 검사 기판(W)의 화소의 위치가, 샘플 기판의 진에 대응하는 화소의 위치로부터 벗어난다. 그 때문에, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 대응 관계가 정확하다고 하는 전제로 상기의 차분 화상 데이터가 산출되면, 결함의 유무를 정확하게 판정할 수 없다.
여기서, 본 실시의 형태에서는, 대응 관계 보정 처리가 행해진다. 대응 관계 보정 처리에 있어서는, 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 제1 및 제2의 단위 화상 데이터가 비교됨으로써 당해 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량이 검출된다. 그에 따라, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)의 서로 대응하는 복수의 부분에 대하여 각각 상대적인 위치의 편차량이 검출된다.
검출된 복수의 편차량에 의거하여 표면 화상(SD2, SD3)의 화소마다의 편차량이 산출된다. 산출된 화소마다의 편차량에 의거하여, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 화소의 대응 관계가 보정되어, 화소마다의 편차가 해소된다.
이에 따라, 검사 기판(W)에 국부적인 변형이 발생하는 경우에도, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 화소의 대응 관계가 보정됨으로써, 서로 대응하는 화소를 정확하게 구별할 수 있다. 보정된 대응 관계에 의거하여, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 서로 대응하는 화소의 계조값의 차분이 산출되어, 차분 화상 데이터가 생성된다.
이 경우, 정상인 부분에서는, 표면 화상(SD2, SD3)의 서로 대응하는 위치에 있는 화소의 계조값이 거의 일치하므로, 계조값의 차분이 작아진다. 한편, 결함의 부분에서는, 제1 및 제2의 화상의 서로 대응하는 위치에 있는 화소의 계조값에 결함에 기인하는 차분이 생기므로, 계조값의 차분이 커진다. 따라서, 검사 기판(W)의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
(4) 결함 판정 처리의 변형예
상기의 결함 판정 처리의 단계 S218에 있어서, 판정 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 허용 범위 외에 있는 경우에 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 있다고 판정되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
판정 화상 데이터에 있어서는, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의해 결함에 대응하지 않는 일부 화소의 계조값이 허용 범위외에 있을 가능성이 있다. 여기서, 결함 판정 처리에 있어서는, 도 27의 단계 S218의 처리에 대신해 이하의 처리가 행해져도 된다.
도 34는, 제5의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 변형예를 나타내는 플로우차트이다. 본 예에서는, 제어부(114)는, 결함 판정 처리에 있어서 도 26 및 도 27의 단계 S211~S217의 처리를 행한 후, 단계 S218의 처리에 대신하여, 허용 범위 외의 계조값을 나타내는 화소의 개수를 계수한다(단계 S231). 또한, 제어부(114)는, 계수된 개수가 미리 정해진 개수 이상인지 여부를 판정한다(단계 S232). 또한, 제어부(114)는, 단계 S231에 있어서, 계수된 개수가 미리 정해진 개수보다 작은 경우에 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 없다고 판정한다(단계 S219). 한편, 제어부(114)는, 계수된 개수가 미리 정해진 개수 이상인 경우에 검사 기판(W)에 외관상의 결함이 있다고 판정하고(단계 S220), 결함을 검출한다(단계 S221).
이 경우, 허용 범위외의 계조값을 나타내는 화소의 개수가 미리 정해진 수 이상이 아닌 경우에는, 결함이 있다고 판정되지 않는다. 따라서, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의한 오판정을 방지할 수 있다.
［6］제6의 실시의 형태
제6의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치는, 이하의 점을 제외하고 제5의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치와 동일한 구성 및 동작을 갖는다.
(1) 편차량의 오검출
제5의 실시의 형태에 있어서는, 대응 관계 보정 처리의 단계 S301에 있어서 서로 대응하는 위치에 있는 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량이, 상기의 일치도에 의거해 검출된다.
그러나, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 구조의 종류에 따라서는, 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량이 잘못 검출되는 경우가 있다. 도 35는, 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 상대적인 편차량이 잘못 검출되는 예를 나타내는 도면이다.
도 35(a)에 제2의 단위 화상(2U)의 일 예가 나타난다. 도 35(b)에 제1의 단위 화상(1U)의 일 예가 나타난다. 도 35(a)의 제2의 단위 화상(2U)과 도 35(b)의 제1의 단위 화상(1U)은, 서로 대응하는 위치에 있는 것으로 한다. 본 예에서는, 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 각각에, x 방향으로 연장됨과 더불어 y 방향으로 배열되는 4개의 레지스트 패턴(RP1)이 나타나고, y 방향으로 연장되는 1개의 레지스트 패턴(RP2)이 나타난다. 4개의 레지스트 패턴(RP1)에 있어서는, x 방향에 있어서 계조값이 완만하게 변화하고 있다. 한편, 레지스트 패턴(RP2)의 계조값은 일정하다.
여기서, 도 35(a)에 굵은 점선으로 나타내는 바와같이, 제2의 단위 화상(2U)에 나타내는 각 레지스트 패턴(RP1)에서는, x 방향에 있어서의 중앙 부분에서 국소적으로 계조값이 저하되고 있다. 한편, 도 35(b)에 굵은 점선으로 나타내는 바와같이, 제1의 단위 화상(1U)에 나타나는 각 레지스트 패턴(RP1)에서는, x방향에 있어서의 중앙 부분으로부터 일정 거리 어긋난 위치에서 국소적으로 계조값이 저하되고 있다.
본 예에서는, 1개의 레지스트 패턴(RP2)보다 4개의 레지스트 패턴(RP1)의 면적이 크다. 그 때문에, 1개의 레지스트 패턴(RP2)의 위치가 일치할 때에 산출되는 일치도에 비해, 4개의 레지스트 패턴(RP1)의 계조값이 국소적으로 저하되어 있는 부분의 위치가 일치할 때에 산출되는 일치도가 0에 가까워 진다.
이 경우, 도 35(a), (b)에 나타내는 바와같이, 본래적으로 제1 및 제2의 단위 화상(1U, 2U)의 사이에 대응 관계의 편차가 발생하지 않아도, 잘못된 편차량이 검출된다. 그 결과, 도 35(c)에 나타내는 바와같이, 대응 관계 보정 처리 후의 제1의 단위 화상(1U)의 각 화소가 참에 대응하는 화소로부터 벗어날 가능성이 있다.
여기서, 본 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서는, 결함 판정 처리에 있어서 강조 처리가 행해진다. 도 36은, 제6의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트이다. 본 예에서는, 제어부(114)는, 제5의 실시의 형태와 마찬가지로 단계 S211~S214의 처리를 행한 후, 미리 정해진 조건에서 콘트라스트의 강조 처리를 행한다(단계 S241).
그 강조 처리로서, 예를 들면 언샤프 마스크 처리가 이용된다. 구체적으로는, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 각각에 대하여, 주목 화소를 중심으로 하는 규정수의 주변 화소에 관해서 계조값의 평균이 산출되고, 그 평균값이 주목 화소의 계조값으로 된다. 본 예에서는, 표면 화상(SD2, SD3)의 전화소가 주목 화소로 되고, 각 화소의 계조값이 그 주변 화소의 평균값으로 변경된다. 이와 같이 하여, 표면 화상 데이터가 평활화된다.
그 후, 평활화 전의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 감산된다. 감산 처리 후의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값에 미리 정해진 계수가 곱셈된다. 곱셈 처리 후의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값에, 평활화 전의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 가산된다. 그에 따라, 언샤프 마스크 처리가 종료한다. 이 언샤프 마스크 처리에 의하면, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)의 표면 구조 및 결함에 대응하는 화상의 윤곽이 강조된다.
단계 S241의 처리 후, 제어부(114)는, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 강조 처리 후의 표면 화상 데이터에 의거하여, 단계 S215의 대응 관계 보정 처리를 행한다. 그 후, 제어부(114)는, 도 27의 단계 S216 이후의 처리를 행한다.
(2) 효과
본 실시의 형태에서는, 대응 관계 보정 처리가 행해지기 전에 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터에 각각 강조 처리가 행해진다. 그에 따라, 샘플 기판 및 검사 기판의 정상인 표면 구조를 정확하게 식별하는 것이 가능해진다. 그 결과, 후속의 단계 S215의 대응 관계 보정 처리에 있어서 편차량의 오검출이 방지된다.
［7］제7의 실시의 형태
제7의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치는, 이하의 점을 제외하고 제5의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치와 동일한 구성 및 동작을 갖는다.
(1) 편차량의 오검출
제5의 실시의 형태에 있어서는, 대응 관계 보정 처리의 단계 S302에 있어서, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)의 화소마다의 상대적인 편차량이 산출된다. 그러나, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 의해, 일부의 편차량이 잘못 산출될 가능성이 있다. 어느 화소에 대하여 잘못 산출되는 편차량은, 당해 화소를 둘러싸는 화소에 대하여 산출되는 편차량에 대하여 크게 상이하다고 생각된다. 여기서, 본 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서는, 대응 관계 보정 처리에 있어서 편차량 최적화 처리가 행해진다.
도 37은, 제7의 실시의 형태에 관련된 대응 관계 보정 처리의 플로우차트이다. 도 37에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 제5의 실시의 형태와 동일하게 단계 S301, S302의 처리를 행한 후, 편차량 최적화 처리를 행한다(단계 S251). 그 편차량 최적화 처리에서는, 단계 S302의 처리에서 잘못 산출되었다고 생각되는 화소의 편차량이 당해 화소의 주위의 화소의 편차량에 의거해 보간된다. 그 후, 제어부(114)는, 단계 S303의 처리를 행한다.
(2) 편차량 최적화 처리
편차량 최적화 처리의 상세를 설명한다. 도 38 및 도 39는, 편차량 최적화 처리의 플로우차트이다. 도 40은, 편차량 최적화 처리에 의해 최적화되는 복수의 화소의 편차량의 상태를 나타내는 도면이다. 이하의 설명에 있어서, N은 표면 화상(SD2)의 전체 화소수이다. 또한, 변수 i는 N 이하의 자연수이며, 변수 k는 0 이상의 정수이다.
도 38에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 우선 변수 i를 1로 하고, 변수 k를 0으로 한다(단계 S401). 다음에, 제어부(114)는, i번째의 화소를 둘러싸는 복수의 화소 중 편차량이 미리 정해진 조건을 만족하는 화소 및 후술하는 단계 S404의 처리에 의해 편차량이 보간 대상으로 된 화소의 개수를 계수한다(단계 S402).
여기서, 단계 S402에 있어서 i번째의 화소를 둘러싸는 복수의 화소는, 예를 들면 i번째의 화소를 둘러싸는 8개의 화소이다. 또한, 미리 정해진 조건은, 예를 들면 x 방향 및 y 방향의 편차량 중 적어도 한쪽의 편차량이 2이상 떨어져 있는 것이다.
계속하여, 제어부(114)는, 계수된 개수가 미리 정해진 제1의 수 이상인지 여부를 판정한다(단계 S403). 미리 정해진 제1의 수는, 예를 들면 5이다.
계수된 개수가 제1의 수보다 작은 경우, 제어부(114)는, 단계 S407의 처리로 진행된다. 한편, 계수된 개수가 제1의 수 이상인 경우, 제어부(114)는, i번째의 화소의 편차량을 보간 대상으로 한다(단계 S404). 다음에, 제어부(114)는, 직전의 단계 S404의 처리에서 설정된 보간 대상이 새롭게 설정된 것인지 여부를 판정한다(단계 S405). 보간 대상이 새롭게 설정된 것이 아닌 경우, 제어부(114)는, 단계 S407의 처리로 진행된다. 한편, 보간 대상이 새롭게 설정된 것인 경우, 제어부(114)는, 변수 k에 1을 가산하여(단계 S406), 단계 S407의 처리로 진행한다.
단계 S407에 있어서, 제어부(114)는, 변수 i의 값이 N인지 여부를 판정한다. 변수 i가 N이 아닌 경우, 제어부(114)는, 변수 i에 1을 가산하고(단계 S408), 단계 S402의 처리로 진행한다. 한편, 변수 i가 N인 경우, 제어부(114)는, 변수 k가 0인지 여부를 판정한다(단계 S409). 변수 k가 0이 아닌 경우, 제어부(114)는 단계 S401의 처리로 진행된다. 한편, 변수 k가 0인 경우, 제어부(114)는, 후술하는 단계 S410의 처리로 진행된다.
여기서, 상기의 단계 S401~S409의 처리는, 화소마다 잘못 산출되어 있을 가능성이 있는 편차량을 검출함과 더불어, 검출된 편차량을 보간 대상으로 하기 위해서 행해진다.
도 40(a)에, 도 37의 단계 S302에서 복수의 화소에 대하여 각각 산출된 편차량의 일 예가 나타난다. 도 40(a)에서는, x 방향 및 y 방향으로 5개씩 배열되는 합계 25개의 화소가 점선으로 나타난다. 또한, 각 화소에 대하여 산출된 x 방향 및 y 방향의 편차량이 나타난다. 본 예에서는, 중앙에 위치하는 9개의 화소에 대하여 산출된 편차량이 각각 (5, 0)이고, 9개의 화소를 둘러싸는 16개의 화소에 대하여 산출된 편차량이 각각 (0, 0)이다.
도 40(a)의 복수의 편차량에 대하여 최적화가 행해질 때는, 우선 최초에 모든 화소에 대하여 단계 S402, S403의 처리가 반복된다. 이 경우, 굵은 실선의 테두리로 나타내는 4개의 화소의 편차량이 단계 S404의 처리에 의해 새롭게 보간 대상으로 된다. 그에 따라, 모든 화소에 대하여 단계 S402, S403의 처리가 행해진 시점에서 변수 k가 4로 된다.
이 때문에, 단계 S409의 처리에 의해, 다시 모든 화소에 대하여 단계 S402, S403의 처리가 반복된다. 이 경우, 굵은 일점 쇄선의 테두리로 나타내는 4개의 화소의 편차량이 단계 S404의 처리에 의해 새롭게 보간 대상으로 된다. 그에 따라, 변수 k가 4로 된다.
이 때문에, 단계 S409의 처리에 의해, 다시 모든 화소에 대하여 단계 S402, S403의 처리가 반복된다. 이 경우, 굵은 점선의 테두리로 나타내는 1개의 화소의 편차량이 단계 S404의 처리에 의해 새롭게 보간 대상으로 된다. 그에 따라, 변수 k가 1로 된다.
이 때문에, 단계 S409의 처리에 의해, 다시 모든 화소에 대하여 단계 S402, S403의 처리가 반복된다. 이 경우, 새롭게 보간 대상으로 되는 편차량은 존재하지 않는다. 그에 따라, 변수 k가 0으로 된다. 그 결과, 도 40(b)에 나타내는 바와같이, 일부 화소의 편차량이 보간 대상으로 된 상태에서, 단계 S410의 처리가 개시된다.
도 39에 나타내는 바와같이, 단계 S410에 있어서, 제어부(114)는 변수 i를 1로 한다. 그 후, 제어부(114)는, i번째의 화소의 편차량은 보간 대상인지 여부를 판정한다(단계 S411). i번째의 화소의 편차량이 보간 대상이 아닌 경우, 제어부(114)는, 후술하는 단계 S415의 처리로 진행된다. 한편, i번째의 화소의 편차량이 보간 대상인 경우, 제어부(114)는, i번째의 화소를 둘러싸는 복수의 화소 중 편차량이 보간 대상으로 되어 있는 화소의 개수를 계수한다(단계 S412).
여기서, 단계 S412에 있어서 i번째의 화소를 둘러싸는 복수의 화소란, 예를 들면 i번째의 화소에 대하여 x 방향 및 y 방향에 인접하는 4개의 화소이다.
계속하여, 제어부(114)는, 계수된 개수가 미리 정해진 제2의 수 이상인지 여부를 판정한다(단계 S413). 미리 정해진 제2의 수는, 예를 들면 3이다. 계수된 개수가 제2의 수 이상인 경우, 제어부(114)는, 후술하는 단계 S415의 처리로 진행된다. 한편, 계수된 개수가 제2의 수보다 작은 경우, 제어부(114)는, 보간 대상으로 되어 있지 않은 복수의 화소의 편차량의 평균값을 i번째의 화소의 편차량으로 하여(단계 S414), 단계 S415의 처리로 진행된다.
단계 S415에 있어서, 제어부(114)는, 변수 i의 값이 N인지 여부를 판정한다. 변수 i가 N이 아닌 경우, 제어부(114)는, 변수 i에 1을 가산하고(단계 S416), 단계 S411의 처리로 진행된다. 한편, 변수 i가 N인 경우, 제어부(114)는, 편차량이 보간 대상으로 된 화소의 개수가 0인지 여부를 판정한다(단계 S417).
편차량이 보간 대상으로 된 화소의 개수가 0이 아닌 경우, 제어부(114)는, 단계 S410의 처리로 진행된다. 한편, 편차량이 보간 대상으로 된 화소의 개수가 0인 경우, 제어부(114)는, 편차량 최적화 처리를 종료한다.
여기서, 상기의 단계 S410~S417의 처리는, 단계 S401~S409의 처리에 의해 보간 대상으로 된 편차량을 순차적으로 보간하기 위해서 행해진다. 도 40(b)에 나타내는 바와같이, 복수의 화소 중 일부 화소의 편차량이 보간 대상으로 된 상태에서 모든 화소에 대하여 단계 S411~S414의 처리가 반복된다. 이 경우, 도 40(c)에 굵은 실선의 테두리로 나타내는 4개의 화소의 편차량이 단계 S414의 처리에 의해 보간된다. 이 시점에서는, 도 40(b)의 9개의 보간 대상 중 5개의 보간 대상은 보간되지 않는다.
이 때문에, 단계 S417의 처리에 의해, 다시 모든 화소에 대하여 단계 S411~S414의 처리가 반복된다. 이 경우, 도 40(c)에 굵은 일점 쇄선의 테두리로 나타내는 4개의 화소의 편차량이 단계 S414의 처리에 의해 보간된다. 이 시점에서는, 도 40(b)의 9개의 보간 대상 중 1개의 보간 대상은 보간되지 않는다.
이 때문에, 단계 S417의 처리에 의해, 다시 모든 화소에 대하여 단계 S411~S414의 처리가 반복된다. 이 경우, 도 40(c)에 굵은 점선의 테두리로 나타내는 1개의 화소의 편차량이 단계 S414의 처리에 의해 보간된다. 그에 따라, 도 40(b)의 9개의 보간 대상의 전체가 보간된다. 이와 같이 하여, 모든 보간 대상의 편차량이 결정됨으로써, 편차량 최적화 처리가 종료한다.
(3) 효과
본 실시의 형태에서는, 대응 관계 보정 처리에 있어서, 단계 S302의 처리에서 잘못 산출된 편차량이 편차량 최적화 처리에 의해 최적화된다. 그에 따라, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)의 화소의 대응 관계가 적절히 보정된다. 따라서, 검사 기판(W)의 외관상의 결함을 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서도, 제7의 실시의 형태와 마찬가지로, 결함 판정 처리에 있어서 단계 S215의 대응 관계 보정 처리 전에 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 강조 처리가 행해져도 된다.
［8］제8의 실시의 형태
제8의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치는, 이하의 점을 제외하고 제5의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치와 동일한 구성 및 동작을 갖는다. 본 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치에 있어서는, 제어부(114)(도 1)가 결함 판정 처리에 있어서 제2의 실시의 형태에 관련된 도 15의 무아레 제거 처리를 실행한다.
도 41은, 제8의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트이다. 도 41에 나타내는 바와같이, 제어부(114)는, 제5의 실시의 형태와 동일하게 도 26의 단계 S211~S215의 처리를 행한 후, 샘플 기판의 표면 화상(SD2)의 무아레 제거 처리를 행한다(단계 S261). 계속하여, 제어부(114)는, 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)의 무아레 제거 처리를 행한다(단계 S262). 그 후, 제어부(114)는, 무아레 제거 처리가 행해진 표면 화상(SD2, SD3)에 의거하여, 도 27의 단계 S216 이후의 처리를 행한다.
본 실시의 형태에서는, 샘플 기판의 표면 화상(SD2) 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)에 대하여 무아레 제거 처리가 행해진다. 무아레 제거 처리에서는, 취득된 표면 화상 데이터가 평활화되어, 평활화 전의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 표면 화상 데이터의 각 화소의 계조값이 감산된다. 그에 따라, 무아레가 제거된 수정 화상 데이터가 생성된다. 그 수정 화상 데이터에 의거하여, 무아레가 제거된 표면 화상(SD2, SD3)이 얻어진다.
이 경우, 결함(DP)을 포함하는 검사 기판(W)에 있어서는, 결함(DP)과 무아레의 구별이 용이하게 된다. 또한, 결함 판정 처리의 단계 S216, S217에 있어서, 차분 화상 데이터 및 판정 화상 데이터에 무아레에 기인하는 계조값의 편차가 발생하는 것이 방지된다. 그에 따라, 무아레에 기인하는 계조값의 편차를 포함하도록 허용 범위를 넓게 설정할 필요가 없다. 따라서, 검사 기판(W)의 외관상의 결함을 보다 높은 정밀도로 검출하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서도, 제6의 실시의 형태와 마찬가지로, 결함 판정 처리에 있어서 단계 S215의 대응 관계 보정 처리 전에 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 강조 처리가 행해져도 된다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서도, 제7의 실시의 형태와 마찬가지로, 대응 관계 보정 처리에 있어서 단계 S302, S303의 처리 동안에 편차량 최적화 처리가 행해져도 된다.
［9］제9의 실시의 형태
제9의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치는, 이하의 점을 제외하고 제5의 실시의 형태에 관련된 기판 처리 장치와 동일한 구성 및 동작을 갖는다.
상기와 같이, 제5의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리에서는, 대응 관계 보정 처리가 행해짐으로써, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)의 화소의 대응 관계가 보정된다. 그러나, 노이즈 또는 외란 등의 영향에 따라서는, 대응 관계의 편차가 완전하게는 해소되지 않을 가능성이 있다.
대응 관계의 편차가 완전하게 해소되지 않는 경우, 화소의 대응 관계의 어긋남에 기인하는 오판정을 방지하기 위해서는, 결함 판정 처리에서 이용되는 허용 범위를 크게 설정할 필요가 있다. 한편, 허용 범위가 과잉으로 크게 설정되면, 결함의 검출 정밀도가 저하한다.
여기서, 본 실시의 형태에서는, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 대응 관계의 편차를 고려하면서 허용 범위를 적절히 설정하기 위해서, 제3의 실시의 형태에 관련된 도 23의 허용 범위 설정 처리가 행해진다. 도 42는, 제9의 실시의 형태에 관련된 결함 판정 처리의 일부를 나타내는 플로우차트이다. 본 예에서, 제어부(114)는, 제5의 실시의 형태와 마찬가지로 단계 S211, S212의 처리를 행한 후, 제3의 실시의 형태에 관련된 도 23의 허용 범위 설정 처리를 행한다(단계 S271). 그 후, 제어부(114)는, 단계 S213 이후의 처리를 행한다. 이 경우, 도 27의 단계 S218의 처리에 있어서는, 단계 S271의 처리에서 설정된 허용 범위가 이용된다.
상기와 같이, 도 23의 허용 범위 설정 처리에 의해 허용 범위가 설정된다. 그에 따라, 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)의 화소의 대응 관계의 편차가 완전하게 해소되지 않는 경우에도, 화소의 대응 관계의 편차에 기인하여 산출되는 판정 화상 데이터의 계조값이 허용 범위로부터 벗어날 가능성이 낮아진다. 따라서, 정상인 부분이 결함이라고 오판정될 가능성이 낮아진다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서도, 제6의 실시의 형태와 마찬가지로, 결함 판정 처리에 있어서 단계 S215의 대응 관계 보정 처리 전에 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터의 강조 처리가 행해져도 된다(도 36 참조).
또한, 본 실시의 형태에 있어서도 제7의 실시의 형태와 마찬가지로, 대응 관계 보정 처리에 있어서 단계 S302, S303의 처리동안에 편차량 최적화 처리가 행해져도 된다(도 37 참조).
또한, 본 실시의 형태에 있어서도, 제8의 실시의 형태와 마찬가지로, 결함 판정 처리에 있어서 단계 S214 또는 단계 S215의 처리 후, 단계 S216의 처리 전에 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상(SD2, SD3)의 무아레 제거 처리가 행해져도 된다(도 41 참조).
［10］다른 실시의 형태
(1) 상기 실시의 형태에서는, 하나의 검사 기판(W)에 대하여 결함 판정 처리가 행해질때마다 샘플 기판의 표면 화상 데이터가 취득되고, 도 12(a)의 표면 화상(SD2)이 생성되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 공통의 표면 구조를 갖는 복수의 검사 기판(W)에 대하여 결함 판정 처리를 행하는 경우에는, 결함 판정 처리 전에 샘플 기판의 표면 화상 데이터를 취득함과 더불어 그 표면 화상(SD2)을 미리 제어부(114)의 메모리에 기억해도 된다. 이 경우, 각 검사 기판(W)의 결함 판정 처리를 행할 때는, 샘플 기판의 표면 화상 데이터를 취득하는 처리, 및 취득된 표면 화상 데이터를 보정하는 처리를 생략할 수 있다. 따라서, 결함 판정 처리의 효율이 향상된다.
또한, 복수의 검사 기판(W)의 결함 판정 처리전에, 샘플 기판의 표면 화상 데이터를 취득하는 처리에 추가하여 제3 및 제9의 실시의 형태의 허용 범위 설정 처리를 행해도 된다. 또한, 허용 범위 설정 처리에 의해 설정되는 허용 범위를 표면 화상(SD2)과 함께, 미리 제어부(114)의 메모리에 기억해도 된다. 그에 따라, 각 검사 기판(W)의 결함 판정 처리를 행할 때에, 허용 범위 설정 처리를 또한 생략할 수 있다. 따라서, 결함 판정 처리의 효율이 더욱 향상된다.
(2) 상기 실시의 형태에서는, 샘플 기판의 표면 화상 데이터가, 샘플 기판의 촬상에 의해 취득되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 샘플 기판의 표면 화상 데이터로서 미리 정해진 설계 데이터가 이용되어도 된다. 이 경우, 샘플 기판을 촬상할 필요가 없다. 따라서, 결함 판정 처리에 있어서, 샘플 기판의 표면 화상 데이터를 취득하는 처리, 및 취득된 표면 화상 데이터를 보정하는 처리를 생략할 수 있다.
(3) 상기 실시의 형태에서는, 결함 판정 처리에 있어서 샘플 기판의 표면 화상 데이터가 취득된 후, 취득된 표면 화상 데이터가 보정됨으로써 기판(W)의 형상의 표면 화상(SD2)이 생성된다. 또한, 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터가 취득된 후, 취득된 표면 화상 데이터가 보정됨으로써 기판(W)의 형상의 표면 화상(SD3)이 생성된다.
본 발명은 상기의 예에 한정되지 않는다. 샘플 기판 및 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터는 기판(W)의 형상으로 보정되지 않아도 된다. 이러한 경우에도, 도 7(f)에 나타내는 직사각형의 표면 화상(SD1)을 나타내는 표면 화상 데이터에 의거하여, 상기의 예와 동일한 결함 판정 처리를 행할 수 있다.
(4) 상기 실시의 형태에서는, 검사 유닛(IP)에 있어서, 기판(W)이 회전되면서 기판(W)의 반경 영역(RR)에 검사광이 조사되고, 그 반사광이 CCD 라인 센서(54)에 이끌림으로써 표면 화상 데이터가 생성되지만, 다른 방법으로 표면 화상 데이터가 생성되어도 된다. 예를 들면, 기판(W)이 회전되지 않고, 에어리어 센서에 의해서 기판(W)의 표면의 전체가 촬상됨으로써 표면 화상 데이터가 생성되어도 된다.
(5) 상기 실시의 형태에서는, 제어부(114)에 의해서 결함 판정 처리가 행해지는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 검사 유닛(IP)에 대응하도록 외관 검사용의 제어부가 설치되고, 그 제어부에 의해 외관 검사에 있어서의 다양한 처리가 행해져도 된다. 혹은, 인덱서 블록(11), 제1 및 제2의 처리 블록(12, 13) 및 인터페이스 블록(14)에 각각 대응하도록 복수의 로컬 콘트롤러가 설치되고, 그 중 하나의 로컬 콘트롤러(예를 들면, 제2의 처리 블록(13)에 대응하는 로컬 콘트롤러)에 의해 외관 검사에 있어서의 다양한 처리가 행해져도 된다.
(6) 상기 실시의 형태에서는, 검사 유닛(IP)에 있어서 현상 처리 후의 기판(W)의 외관 검사가 행해지지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 레지스트막이 형성된 후에 노광 처리전의 기판(W)의 외관 검사가 검사 유닛(IP)에 의해 행해져도 된다. 또한, 레지스트막의 형성전의 기판(W)의 외관 검사가 검사 유닛(IP)에 의해 행해져도 된다.
(7) 상기 실시의 형태에서는, 제2의 처리 블록(13)에 검사 유닛(IP)이 설치되지만, 검사 유닛(IP)의 배치 및 수는, 적절히 변경되어도 된다. 예를 들면, 제1의 처리 블록(12)에 검사 유닛(IP)이 설치되어도 되고, 또는 인터페이스 블록(14)에 검사 유닛(IP)이 설치되어도 된다.
(8) 상기 실시의 형태에서는, 액침법에 의해 기판(W)의 노광 처리를 행하는 노광 장치(15)에 인접하는 기판 처리 장치(100)에 검사 유닛(IP)이 설치되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 액체를 이용하지 않고 기판(W)의 노광 처리를 행하는 노광 장치에 인접하는 기판 처리 장치에 검사 유닛(IP)이 설치되어도 된다.
(9) 상기 실시의 형태에서는, 노광 처리의 전후에 기판(W)의 처리를 행하는 기판 처리 장치(100)에 검사 유닛(IP)이 설치되지만, 다른 기판 처리 장치에 검사 유닛(IP)이 설치되어도 된다. 예를 들면, 기판(W)에 세정 처리를 행하는 기판 처리 장치에 검사 유닛(IP)이 설치되어도 되고, 또는 기판(W)의 에칭 처리를 행하는 기판 처리 장치에 검사 유닛(IP)이 설치되어도 된다. 혹은, 기판 처리 장치에 검사 유닛(IP)이 설치되는 것이 아니라, 검사 유닛(IP)이 단독으로 이용되어도 된다.
［11］청구항의 각 구성 요소와 실시의 형태의 각 요소의 대응
이하, 청구항의 각 구성 요소와 실시의 형태의 각 요소의 대응의 예에 대하여 설명하는데, 본 발명은 하기의 예에 한정되지 않는다.
상기의 실시의 형태에서는, 샘플 기판이 외관상의 결함이 없는 기판의 예이며, 검사 기판(W)이 검사해야 할 기판의 예이며, 검사 유닛(IP) 및 제어부(114)가 검사 장치의 예이며, 제어부(114)가 보정부, 판정부, 강조 처리부 및 최적화 처리부의 예이며, 조명부(52), CCD 라인 센서(54) 및 제어부(114)가 화상 데이터 취득부의 예이다.
또한, 샘플 기판의 표면 화상(SD2)이 제1의 화상의 예이며, 샘플 기판의 표면 화상 데이터가 제1의 화상 데이터의 예이며, 검사 기판(W)의 표면 화상(SD3)이 제2의 화상의 예이며, 검사 기판(W)의 표면 화상 데이터가 제2의 화상 데이터의 예이며, 차분 화상 데이터 및 판정 화상 데이터가 차분 정보의 예이다.
또한, 복수의 제1의 단위 화상(1U)이 복수의 제1의 단위 화상의 예이며, 복수의 제2의 단위 화상(2U)이 복수의 제2의 단위 화상의 예이며, 제1의 단위 화상(1U)의 중심 화소(1UC)가 제1의 단위 화상의 대표 화소의 예이며, 제2의 단위 화상(2U)의 중심 화소가 제2의 단위 화상의 대표 화소의 예이며, 샘플 기판의 수정 화상 데이터가 제1의 수정 화상 데이터의 예이며, 검사 기판(W)의 수정 화상 데이터가 제2의 수정 화상 데이터의 예이다.
또한, 판정 화상 데이터의 복수의 화소의 계조값이 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소 또는 서로 대응한다고 간주되는 화소에 대한 계조값의 차분에 일정값을 가산함으로써 얻어지는 값의 예이며, 가산 대표값의 최소값 및 최대값이 복수의 대표값의 최소값 및 최대값에 각각 일정값을 가산함으로써 얻어지는 값의 예이다.
또한, 유지 회전부(51)가 기판 유지 회전 장치의 예이며, 조명부(52)가 조명부의 예이며, CCD 라인 센서(54)가 라인 센서의 예이며, 기판 처리 장치(100)가 기판 처리 장치의 예이며, 노광 장치(15)가 노광 장치의 예이며, 도포 처리 유닛(129)이 막 형성 유닛의 예이며, 현상 처리 유닛(139)이 현상 처리 유닛의 예이다.
청구항의 각 구성 요소로서, 청구항에 기재되어 있는 구성 또는 기능을 갖는 다른 여러 가지의 요소를 이용할 수도 있다.
본 발명은, 다양한 기판의 외관 검사에 유효하게 이용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판의 외관 검사를 행하는 검사 장치로서,
    외관상의 결함이 없는 기판의 화상 데이터를 제1의 화상 데이터로서 취득함과 더불어, 검사해야 할 기판을 촬상함으로써 상기 검사해야 할 기판의 화상 데이터를 제2의 화상 데이터로서 취득하는 화상 데이터 취득부와,
    기판에 외관상의 결함이 있는지 여부를 판정하기 위한 허용 범위를 설정하는 범위 설정부와,
    상기 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응한다고 간주되는 화소에 대하여 계조값의 차분에 관한 값을 차분 정보로서 산출하고, 산출된 각 차분 정보가 상기 범위 설정부에 의해 설정된 허용 범위내에 있는지 여부에 의거하여 상기 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있는지 여부를 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 범위 설정부는, 상기 제1의 화상 데이터의 미리 정해진 복수의 대상 화소의 각각에 대하여, 상기 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역 내의 복수의 화소의 사이의 계조값의 차분을 산출함과 더불어 산출된 복수의 차분에 의거해 미리 정해진 방법으로 상기 복수의 차분의 최소값으로부터 최대값까지의 범위 내에 있는 대표값을 결정하고, 상기 복수의 대상 화소에 대하여 각각 결정된 복수의 대표값의 최소값 및 최대값에 관한 값을 각각 상기 허용 범위의 하한값 및 상한값으로서 설정하는, 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차분 정보는, 상기 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응한다고 간주되는 화소에 대한 계조값의 차분에 일정값을 가산함으로써 얻어지는 값을 포함하고,
    상기 복수의 대표값의 최소값 및 최대값에 관한 값은, 상기 복수의 대표값의 최소값 및 최대값에 각각 상기 일정값을 가산함으로써 얻어지는 값을 포함하는, 검사 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 차분 정보가 상기 허용 범위 외에 있는 화소에 의거해 기판의 외관상의 결함을 검출하는, 검사 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 허용 범위 외에 있는 차분 정보의 개수가 미리 정해진 수 이상인 경우에 상기 검사해야 할 기판에 외관상의 결함이 있다고 판정하는, 검사 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제1의 화상 데이터의 평활화를 행하고, 평활화 전의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제1의 화상 데이터의 각 화소의 계조값을 감산함으로써 제1의 수정 화상 데이터를 생성함과 더불어, 상기 화상 데이터 취득부에 의해 취득된 제2의 화상 데이터의 평활화를 행하고, 평활화 전의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값으로부터 평활화 후의 제2의 화상 데이터의 각 화소의 계조값을 감산함으로써 제2의 수정 화상 데이터를 생성하고, 생성된 제1 및 제2의 수정 화상 데이터에 대응한다고 간주되는 화소에 대한 계조값의 차분을 상기 제1 및 제2의 화상 데이터의 서로 대응하는 화소에 대한 상기 차분 정보로서 산출하고,
    상기 범위 설정부는, 상기 제 1의 화상 데이터에 대신해 상기 판정부에 의해 생성된 제1의 수정 화상 데이터의 복수의 대상 화소의 각각에 대하여, 상기 대상 화소와 그 대상 화소를 포함하는 일정 영역 내의 복수의 화소의 사이의 계조값의 차분을 산출함과 더불어, 산출된 복수의 차분에 의거해 상기 미리 정해진 방법으로 상기 복수의 차분의 최소값으로부터 최대값까지의 범위 내에 있는 대표값을 결정하는, 검사 장치.
  6. 기판에 노광 처리를 행하는 노광 장치에 인접하도록 배치되는 기판 처리 장치로서,
    상기 노광 장치에 의한 노광 처리전에, 기판상에 감광성막을 형성하는 막 형성 유닛과,
    상기 노광 장치에 의한 노광 처리 후에, 기판상의 감광성막에 현상 처리를 행하는 현상 처리 유닛과,
    상기 막 형성 유닛에 의한 감광성막의 형성 후의 기판의 외관 검사를 행하는 청구항 1에 기재된 검사 장치를 구비한 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 검사 장치는, 상기 막 형성 유닛에 의한 감광성막의 형성후에 또한 상기 현상 처리 유닛에 의한 현상 처리 후의 기판의 외관 검사를 행하는, 기판 처리 장치.
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