KR102206500B1 - 측정 장치, 기판 처리 시스템 및 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량화를 도모할 수 있고, 저렴한 측정 장치, 기판 처리 시스템 및 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시형태의 일 형태에 따른 측정 장치는, 반송부와, 촬상부와, 측정부를 구비한다. 반송부는 패턴이 형성된 기판을 반송한다. 촬상부는 반송부의 상방에 배치되며, 반송부에 배치된 기판의 패턴을 촬상한다. 또한, 측정부는 촬상부에 의해 촬상된 패턴의 화상 정보에 기초하여 패턴의 형상을 측정한다.

Description

측정 장치, 기판 처리 시스템 및 측정 방법{MEASURING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM, AND MEASURING METHOD}

개시하는 실시형태는 측정 장치, 기판 처리 시스템 및 측정 방법에 관한 것이다.

최근, 예컨대, FPD(Flat Panel Display)의 제조에 있어서는, 포토리소그래피 공정에 의해 기판에 패턴을 형성하는 것이 행해지고 있다. 전술한 포토리소그래피 공정에서는, 유리 기판 등의 피처리 기판에 정해진 막을 성막한 후, 레지스트를 도포하고, 기판에 형성된 레지스트막에 대하여 마스크를 이용해서 정해진 패턴 형상으로 노광한다. 그 후, 노광된 기판을 현상액에 침지하여 현상 처리를 행함으로써, 기판에 패턴이 형성된다.

그런데, 전술한 바와 같이 하여 형성된 기판의 패턴에 대해서, 패턴의 선폭을 측정하는 장치가 제안되어 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 석정반 위에 기판을 흡착하는 흡착판을 얹어 놓고, 흡착판 위에 기판을 배치하여 고정한 상태에서, 기판의 패턴의 선폭을 측정하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2008-140816호 공보

그러나, 전술한 종래 기술에 있어서는, 석정반이 대리석 등으로 제작되기 때문에, 선폭 측정 장치 전체의 중량의 증가를 초래하고, 장치가 고가가 될 우려가 있었다.

실시형태의 일 형태는 경량화를 도모할 수 있고, 저렴한 측정 장치, 기판 처리 시스템 및 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시형태의 일 형태에 따른 측정 장치는 반송부와, 촬상부와, 측정부를 구비한다. 반송부는 패턴이 형성된 기판을 반송한다. 촬상부는 상기 반송부의 상방에 배치되며, 상기 반송부에 배치된 상기 기판의 패턴을 촬상한다. 측정부는 상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 패턴의 화상 정보에 기초하여 상기 패턴의 형상을 측정한다.

실시형태의 일 형태에 따르면, 측정 장치에 있어서, 경량화를 도모할 수 있고, 저렴하게 할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성을 도시한 모식 설명도이다.
도 2는 도 1에 도시한 선폭 측정 장치의 구성을 도시한 모식 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 선폭 측정 장치의 블록도이다.
도 4는 기판의 모식 확대도이다.
도 5는 선폭 측정 처리의 처리 순서를 나타낸 순서도이다.
도 6a는 기판의 모식 평면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시한 기판의 일부를 확대하여 도시한 모식 확대 평면도이다.
도 7은 기판의 진동을 나타낸 그래프이다.
도 8은 기판과 제2 기판에서 측정되는 측정점의 변형예를 도시한 모식 설명도이다.
도 9는 제2 실시형태에 따른 선폭 측정 장치의 구성을 도시한 모식 사시도이다.
도 10은 제3 실시형태에 따른 선폭 측정 처리의 처리 순서를 나타낸 순서도이다.
도 11은 제4 실시형태에 따른 선폭 측정 처리의 처리 순서를 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 측정 장치, 기판 처리 시스템 및 측정 방법의 실시형태를 상세히 설명한다. 한편, 이하에 나타내는 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(제1 실시형태)

<1. 기판 처리 시스템>

먼저, 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성에 대해서, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성을 도시한 모식 설명도이다.

도 1에 도시한 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)은 피처리 기판(G)[이하 「기판(G)」이라고 함. 도 1에 도시하지 않음]에 대하여, 포토리소그래피 공정에 의해 패턴을 형성하는 처리를 행하는 유닛이다.

기판 처리 시스템(1)은 레지스트 도포 장치(11)와, 감압 건조 장치(12)와, 프리베이크 장치(13)와, 냉각 장치(14)와, 노광 장치(15)와, 국소 노광 장치(16)와, 현상 장치(17)와, 선폭 측정 장치(18)를 구비한다. 전술한 각 장치(11∼18)는 X축 정방향으로 이 순서대로 일체적으로 접속된다. 한편, 전술한 선폭 측정 장치(18)는 측정 장치의 일례에 상당한다.

한편, 국소 노광 장치(16)의 배치 위치에 대해서는, 전술한 노광 장치(15)의 후단에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예컨대 국소 노광 장치(16)를 프리베이크 장치(13)의 후단, 또는 냉각 장치(14)의 후단에 배치해도 좋다.

전술한 각 장치(11∼18)는 기판(G)을 X축 정방향으로 반송하는, 도 1에 도시하지 않은 반송 기구에 의해 연결되어 있다. 따라서, 기판(G)은 반송 기구에 의해 반송되면서, 각 장치(11∼18) 내부를 통과하여 패턴이 형성된다. 이와 같이, 기판 처리 시스템(1)에 있어서는, 각 장치(11∼18)가 인라인화되어 포토리소그래피 공정이 행해진다. 또한, 기판 처리 시스템(1)에 있어서는, 정해진 시간마다, 또는 정해진 간격으로 순차, 기판(G)이 반송 기구에 의해 흘러가는 것으로 한다.

기판 처리 시스템(1)의 레지스트 도포 장치(11)는 기판(G)에 감광성을 갖는 레지스트를 도포한다. 한편, 전술한 레지스트로서는, 포지티브형 레지스트 및 네거티브형 레지스트의 어떠한 것이어도 적용 가능하다.

감압 건조 장치(12)는 감압된 챔버 내에 기판(G)을 배치하여, 기판(G)에 형성된 레지스트막을 건조시킨다. 프리베이크 장치(13)는 기판(G)을 가열 처리하여 레지스트막의 용제를 증발시키고, 기판(G)에 레지스트막을 정착시킨다. 냉각 장치(14)는 프리베이크 장치(13)에 의해 가열된 기판(G)을 정해진 온도가 될 때까지 냉각한다.

노광 장치(15)는 기판(G)에 형성된 레지스트막에 대하여 마스크를 이용해서 정해진 패턴 형상으로 노광한다. 국소 노광 장치(16)는, 예컨대 기판(G)에 형성되는 패턴에 변동이 발생하는 것을 억제하기 위해서, 레지스트막에 대하여 국소적으로 노광한다. 즉, 예컨대 가령, 기판(G)에 형성되는 패턴의 선폭이 원하는 선폭에 대하여 상이한 경우, 국소 노광 장치(16)에서는, 그 상이한 부위에 국소적으로 노광함으로써, 패턴의 선폭을 보정하도록 하고 있다.

현상 장치(17)는 노광 장치(15) 및 국소 노광 장치(16)에 의해 노광된 후의 기판(G)을 현상액에 침지해서 현상 처리를 행하여, 기판(G)에 패턴을 형성한다. 선폭 측정 장치(18)는 현상 장치(17)에서의 현상 처리에 의해 기판(G)에 형성된 패턴의 선폭을 측정한다.

한편, 상기에서는, 측정 대상을 패턴의 선폭으로 하였으나, 이것은 예시이며 한정되는 것은 아니다. 즉, 측정 대상으로서는, 패턴의 형상에 관한 것이면, 어떠한 것이어도 좋다. 구체적으로는, 예컨대, 패턴의 길이나 굵기 등의 치수, 곡률, 레이아웃, 나아가서는 패턴의 결손이나 변형 등, 패턴의 형상에 관한 것을 측정하는 것으로 해도 좋다.

그런데, 기판의 패턴의 선폭을 측정하는 장치로서는, 예컨대 석정반 위에 흡착판을 얹어 놓고, 흡착판 위에 기판을 배치하여 고정한 상태에서, 기판의 패턴의 선폭을 측정하는 종래 기술이 알려져 있다. 그러나, 그와 같은 종래 기술의 경우, 석정반이 대리석 등으로 제작되기 때문에, 선폭 측정 장치 전체의 중량의 증가를 초래하고, 장치가 고가가 될 우려가 있었다.

그래서, 제1 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)에서는, 기판(G)을 반송하는 반송부의 상방에 촬상부를 배치하여, 반송부에 배치된 기판(G)의 패턴을 촬상한다. 그리고, 촬상부에 의해 촬상된 패턴의 화상 정보에 기초하여 패턴의 선폭을 측정하도록 하였다. 이에 따라, 석정반 등을 구비하는 장치에 비해서, 선폭 측정 장치(18)의 경량화를 도모할 수 있고, 선폭 측정 장치(18)를 저렴하게 할 수 있다.

또한, 종래 기술에서는, 기판을 배치하는 부위에 석정반이나 감쇠 기구 등을 이용함으로써, 기판의 진동을 억제하면서, 패턴의 선폭을 측정하도록 하고 있다. 이에 반해, 제1 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)에서는, 기판(G)이 반송부에 배치되기 때문에, 반송부의 진동이 전달되어 기판(G)도 진동하게 된다.

그래서, 본 실시형태에서는, 촬상부에 의해 촬상된 패턴의 화상 정보에 기초하여 패턴의 엣지 강도를 산출한다. 그리고, 산출한 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 이상인 경우, 즉 촬상부에 의해 촬상된 화상의 핀트가 맞는 경우에, 촬상된 화상 정보에 기초하여 패턴의 선폭을 측정하도록 하였다. 이에 따라, 반송부 위에 기판(G)이 배치되어 진동하고 있는 경우라도, 패턴의 선폭을 측정할 수 있다.

<2. 선폭 측정 장치의 구성>

이하, 선폭 측정 장치(18)의 구성, 및 선폭 측정 장치(18)를 이용해서 행해지는 기판(G)의 패턴의 선폭 측정 처리에 대해서 상세히 설명한다. 도 2는 선폭 측정 장치(18)의 구성을 도시한 모식 사시도이다. 한편, 이하에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 전술한 X축 방향에 대하여 직교하는 Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 선폭 측정 장치(18)는 반송부(20)와, 촬상부(30)와, 이동부(40)와, 측정 제어 장치(50)를 구비한다. 반송부(20)는, 예컨대 롤러 컨베이어이며, 다수의 롤러(21)를 회전시킴으로써, 롤러(21) 상에 배치된 기판(G)을 수평 방향, 구체적으로는 X축의 정방향으로 반송한다. 한편, 도 2에서는, 롤러(21)를 투시하여 나타내고 있다.

반송부(20)는 전술한 기판 처리 시스템(1)의 반송 기구의 일부이다. 따라서, 반송부(20)는 기판 처리 시스템(1)에 있어서 선폭 측정 장치(18)의 전단에 배치된 현상 장치(17)로부터 반출된 기판(G)을 반송한다.

또한, 반송부(20)의 동작, 상세하게는 롤러(21)의 회전 동작은 측정 제어 장치(50)에 의해 제어된다. 한편, 여기서는, 반송부(20)를 롤러 컨베이어로 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 벨트 컨베이어나 체인 컨베이어 등 다른 반송 기구여도 좋다.

또한, 반송부(20)에 있어서, 기판(G)을 반송하는 반송면 부근에는, 파선으로 나타낸 기판 위치 검출부(22)가 복수 개(예컨대 4개) 배치된다. 기판 위치 검출부(22)는 상방에 기판(G)이 위치하는 경우에, 검출 신호를 측정 제어 장치(50)에 출력한다. 기판 위치 검출부(22)로서는, 예컨대 광학식의 재고 센서를 이용할 수 있다.

한편, 후술하는 바와 같이, 측정 제어 장치(50)에서는, 기판 위치 검출부(22)의 검출 신호에 기초하여 기판(G)이 정해진 위치에 배치되어 있는지의 여부를 판정하기 때문에, 기판 위치 검출부(22)는 정해진 위치에 배치된 기판(G)의 하방에 배치되는 것으로 한다. 또한, 상기에서는, 기판 위치 검출부(22)의 개수를 4개로 하였으나, 이것은 예시이며 3개 이하, 또는 5개 이상이어도 좋다.

촬상부(30)는 반송부(20)의 Z축 방향에 있어서의 상방에 배치되며, 반송부(20)에 배치된 기판(G)의 패턴을 상방으로부터 촬상한다. 촬상부(30)로서는, 예컨대 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 이용할 수 있다. 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상 정보는 측정 제어 장치(50)에 입력된다.

촬상부(30)의 근방에는, 카메라 높이 측정부(31)가 설치된다. 카메라 높이 측정부(31)는 촬상부(30)의 렌즈로부터 기판(G)에 있어서 패턴이 형성되는 패턴면(상면)(Ga)까지의 Z축 방향 높이를 측정하는 측정부이다. 카메라 높이 측정부(31)에 의한 측정 결과는 측정 제어 장치(50)에 입력되고, 촬상부(30)의 높이를 조정하기 위해서 이용된다. 한편, 카메라 높이 측정부(31)로서는, 예컨대 레이저 변위계를 이용할 수 있다.

이동부(40)는 촬상부(30)를 기판(G)의 패턴면(Ga)에 대하여 수평 방향(X-Y축 방향)이나 수직 방향(Z방향)으로 이동시킨다. 구체적으로 이동부(40)는 가이드 레일부(41)와, 슬라이드부(42)와, 연결부(43)를 구비한다.

가이드 레일부(41)는 반송부(20)의 Y축 방향에 있어서의 양단측에 각각 배치되고, X축 방향을 따라 연장되도록 설치된다. 슬라이드부(42)는 각 가이드 레일부(41)에 미끄럼 이동 가능(슬라이드 가능)하게 접속되며, 따라서 가이드 레일부(41)를 따라 X축 방향으로 직선 운동 가능해진다.

연결부(43)는 슬라이드부(42) 사이를 연결하고, 기판(G)의 상방에 가설되도록 하여 배치된다. 촬상부(30) 및 카메라 높이 측정부(31)는 모두, 연결부(43)에 부착판(44)을 통해 Y축 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 접속된다.

도시는 생략하지만, 이동부(40)는 슬라이드부(42)를 가이드 레일부(41)에 대하여 X축 방향으로 이동시키는 구동원과, 촬상부(30) 등을 연결부(43)에 대하여 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동시키는 구동원을 구비한다. 전술한 구동원으로서는, 예컨대 전동 모터를 이용할 수 있다. 이에 따라, 예컨대 측정 제어 장치(50)가 이동부(40)의 구동원을 제어함으로써, 촬상부(30)를 기판(G)에 대하여 X, Y, Z축 방향의 3방향으로 이동시킬 수 있다.

측정 제어 장치(50)는 선폭 측정 장치(18)의 동작을 제어하는 장치이다. 도 3은 선폭 측정 장치(18)의 블록도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 측정 제어 장치(50)는 측정부(51)와, 기억부(52)와, 피드백부(53)를 구비한 컴퓨터이다. 한편, 측정 제어 장치(50)는 전술한 국소 노광 장치(16), 반송부(20), 기판 위치 검출부(22), 촬상부(30), 카메라 높이 측정부(31), 이동부(40) 등과 각각 통신 가능하게 접속된다.

기억부(52)에는, 선폭 측정 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 측정부(51)는 기억부(52)에 기억된 프로그램을 읽어내어 실행함으로써 선폭 측정 장치(18)의 동작을 제어한다.

한편, 이러한 프로그램은 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있던 것이며, 그 기록 매체로부터 측정 제어 장치(50)의 기억부(52)에 인스톨된 것이어도 좋다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체로서는, 예컨대 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.

기억부(52)에는 또한, 기판(G)의 패턴 형상(이하 「기억 패턴 형상」이라고 함)과, 기판(G)에 있어서 측정하고 싶은 패턴의 위치 정보가 미리 기억되어 있다. 도 4는 그 기억 패턴 형상과 위치 정보를 설명하기 위한, 기판(G)의 모식 확대도이다. 한편, 여기서는, 기판(G)에 형성되는 복수의 패턴 중, 도 4에 부호 A로 나타나는 패턴(P)의 선폭을 측정하고 싶은 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 도 4에서는, 이해하기 쉽게 하기 위해서, 패턴에 빗금을 그어 나타내고 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 측정하고 싶은 패턴(P)의 근방에는, 파선으로 둘러싸서 나타낸 바와 같이, 패턴(P)에 대하여 안표(眼標)가 될 수 있는 형상의 패턴(B)이 존재한다. 기억부(52)는 이 패턴(B)의 형상을 「기억 패턴 형상(B)」으로서 미리 기억해 둔다. 기억 패턴 형상(B)은 선폭 측정 처리에 있어서, 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상 정보가, 측정하고 싶은 패턴(P)을 포함하고 있는지의 여부를 추정할 때에 이용되는데, 이것에 대해서는 후술한다.

한편, 기억 패턴 형상(B)은 후술하는 측정점마다 설정되어 기억부(52)에 기억된다. 단, 예컨대 2 이상의 측정점에 있어서, 기억 패턴 형상(B)이 동일한 형상인 경우에는, 2 이상의 측정점에서 기억 패턴 형상(B)을 공용하도록 해도 좋다.

또한, 상기한 위치 정보는, 예컨대 촬상된 화상에 있어서, 기억 패턴 형상(B)과 일치한 패턴에 대한 측정점의 상대 위치를 나타내는 화소 좌표 정보이다. 상세하게는, 기억 패턴 형상(B)에는, 도 4에 도시한 바와 같은 원점(O)이 설정되어 있고, 화소 좌표 정보에는, 원점(O)에 대한 측정점의 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)의 정보가 포함되어 있다.

구체적으로 시점 위치(XY1)로서는, 측정하고 싶은 패턴(P)의 한쪽[도 4에 있어서 상측의 패턴(P)]의 하단 위치가 설정되고, 종점 위치(XY2)로서는, 측정하고 싶은 패턴(P)의 다른쪽[도 4에 있어서 하측의 패턴(P)]의 상단 위치가 설정된다. 그리고, 상기한 시점 위치(XY1)와 종점 위치(XY2) 사이의 거리가 「선폭(A)」으로서 측정된다. 이 선폭(A)의 측정에 대해서는, 이후에 설명한다. 한편, 상기한 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)의 정보는, 예컨대 화상이 4000×2000의 화소로 구성되어 있는 경우, 그 화소의 X, Y좌표에 의해 표시된다.

도 3의 설명으로 되돌아가면, 피드백부(53)는 선폭 측정 처리에서 측정한 패턴의 선폭을 나타내는 데이터를 국소 노광 장치(16)에 피드백한다(송출한다). 국소 노광 장치(16)에서는, 측정된 패턴의 선폭과 원하는 선폭을 비교하여, 어긋나 있는 경우에는, 그 어긋남량을 산출하고, 산출한 어긋남량에 기초하여 노광의 조도나 기판(G)에 있어서 국소 노광할 위치 등을 수정한다. 이에 따라, 수정 후에 국소 노광 장치(16)에 반송된 기판(G)에 대하여, 수정된 조도나 기판(G)의 위치에 국소 노광할 수 있고, 따라서 기판(G)의 패턴의 선폭을 원하는 선폭으로 보정할 수 있다.

<3. 선폭 측정 장치의 처리>

계속해서, 선폭 측정 장치(18)에 의해 행해지는 선폭 측정 처리의 구체적인 내용에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 선폭 측정 처리의 처리 순서를 나타낸 순서도이다. 한편, 선폭 측정 장치(18)에서는, 측정 제어 장치(50)의 측정부(51)의 제어에 기초하여, 도 5에 나타낸 각 처리 순서를 실행한다.

측정부(51)는 반송부(20)의 동작을 제어하여, 현상 처리된 기판(G)을 반송한다(단계 S1). 계속해서, 측정부(51)는 기판 위치 검출부(22)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, 기판(G)이 정해진 위치에 배치되어 있는지의 여부를 판정한다(단계 S2). 여기서, 정해진 위치란, 촬상부(30)에 의해 패턴을 촬상할 수 있는 기판(G)의 위치이다.

측정부(51)는 기판(G)이 정해진 위치에 배치되어 있지 않다고 판정한 경우(단계 S2, No), 그대로 처리를 종료한다. 한편, 측정부(51)는 기판(G)이 정해진 위치에 배치되어 있다고 판정한 경우(단계 S2, Yes), 반송부(20)의 동작을 멈춰 기판(G)을 정지시킨다(단계 S3).

계속해서 측정부(51)는 기판(G)에 있어서의 패턴의 측정점의 위치, 상세하게는 이번에 측정하고 싶은 패턴의 위치(이하 「측정점」이라고도 함)를 결정한다(단계 S4). 여기서, 기판(G)의 측정점에 대해서 설명한다. 도 6a는 기판(G)의 모식 평면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시한 기판(G)의 일부를 확대하여 도시한 모식 확대 평면도이다. 한편, 도 6a, 도 6b에서는, 이해하기 쉽게 하기 위해서, 측정점을 x표로 모식적으로 나타내었다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(G)의 패턴면(Ga)에 있어서는, 측정점(D)이 다수 존재한다. 그러나, 이들 모든 측정점(D)에 대해서 패턴의 선폭을 측정하고 있으면, 측정에 필요한 시간이 길어져 버릴 우려가 있다.

그래서, 본 실시형태에서는, 기판(G)의 패턴면(Ga)을 복수의 영역으로 구획하고, 구획한 영역 중 하나의 정해진 영역 내에서 선폭을 측정하도록 하였다. 구체적으로는, 도 6a에 파선으로 나타낸 바와 같이, 기판(G)의 패턴면(Ga)을 복수(예컨대 9개)의 영역(C1∼C9)으로 나누고, 측정부(51)에서 영역(C1∼C9)을 식별할 수 있도록 해 둔다. 그리고, 측정부(51)는 영역(C1∼C9) 중 하나의 정해진 영역[예컨대 영역(C1)] 내에서 선폭을 측정한다.

도 6b는 영역(C1∼C9) 중 하나인 영역(C1)을 확대하여 도시하고 있다. 도 6b에 도시한 바와 같이, 영역(C1)에는 복수(예컨대 9개)의 측정점(D)이 설정된다. 전술한 단계 S4는 이 영역(C1) 내에 있는 복수의 측정점(D) 중, 이번에 측정하고 싶은 측정점(D)의 위치, 구체적으로는 측정점(D)의 X축 방향 위치, Y축 방향 위치를 결정하는 처리이다.

측정점(D)의 설명을 계속하면, 측정부(51)는 이 영역(C1) 내의 측정점(D)을 순차 측정해 가고, 9개의 측정점(D)의 측정이 종료된 시점에서, 이번 기판(G)의 측정 처리를 종료한다.

선폭 측정 장치(18)에서는, 측정이 종료된 기판(G)이 반출되고, 다음으로 측정될 제2 기판(G2)이 반입된다. 그 경우, 측정부(51)는 이동부(40)를 통해 촬상부(30)를, 제2 기판(G2)에 있어서 정해진 영역[여기서는 기판(G)의 영역(C1)]에 대응하는 영역, 즉 제2 기판(G2)의 영역(C1)과는 별도의 영역[예컨대 제2 기판(G2)의 영역(C2)]으로 이동시켜, 별도의 영역(C2) 내에서 패턴의 선폭을 측정한다.

한편, 도 6a에서는, 이해의 편의를 위해, 기판(G)과 제2 기판(G2)이 동일한 기판인 것처럼 하여 나타내었으나, 제2 기판(G2)은 기판(G)이 반출된 후에 선폭 측정 장치(18)에 반입되는 기판이기 때문에, 이들 기판(G)과 제2 기판(G2)은 각각 다른 기판이다.

측정부(51)는 전술한 바와 같이, 측정하는 영역을 예컨대 C1로부터 C2, C2로부터 C3으로, 순서대로 변경해 간다. 이것으로부터, 예컨대 도 6a에 도시한, 영역을 9개로 나누는 예에서는, 흘러오는 기판을 9장 측정하면, 기판 전체, 상세하게는 영역(C1∼C9)의 측정점(D)에서의 선폭을 측정하게 된다. 이에 따라, 기판에 있는 다수의 측정점(D)을, 전체적으로 효율적으로 측정할 수 있다. 또한, 1장의 기판에서 측정하는 것은 하나의 영역이기 때문에, 측정에 필요한 시간이 길어져 버리는 일도 없다.

한편, 상기에서는, 기판(G)을 복수의 영역(C1∼C9)으로 나누어 하나씩 측정하도록 구성하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 측정하는 시간이 허용된다면, 측정점(D)의 모든 선폭을 측정하도록 해도 좋다. 또한, 상기한 영역(C1∼C9)이나 측정점(D)의 수는 예시이며, 한정되는 것은 아니다.

도 5의 설명으로 되돌아가면, 계속해서, 측정부(51)는 단계 S4에서 결정한 측정점(D)의 상방으로 촬상부(30)가 이동하도록, 이동부(40)의 동작을 제어한다(단계 S5). 계속해서, 측정부(51)는 촬상부(30)의 Z축 방향에 있어서의 높이를 조정한다(단계 S6). 상세하게는, 단계 S6에서는, 카메라 높이 측정부(31)의 측정 결과에 기초하여, 촬상부(30)의 렌즈로부터 기판(G)의 패턴면(Ga)까지의 거리가 촬상부(30)의 워크 디스턴스가 되도록, 이동부(40)의 동작을 제어한다.

보다 상세하게는, 측정부(51)는 카메라 높이 측정부(31)를 이용해서, 촬상부(30)로부터 기판(G)까지의 Z축 방향 높이를 복수 회 측정한다. 그리고, 측정부(51)는 얻어진 측정 결과에 기초하여, 진동하고 있는 기판(G)의 진폭을 산출하고, 산출한 진폭의 중앙값에 따라 촬상부(30)의 렌즈로부터 기판(G)의 패턴면(Ga)까지의 거리가 촬상부(30)의 워크 디스턴스가 되도록, 이동부(40)의 동작을 제어한다.

이에 따라, 기판(G)이 진동하고 있는 경우라도, 후술하는 처리에 있어서, 핀트가 맞는 화상을 촬상하기 쉽게 할 수 있다. 한편, 상기에서는, 진폭의 중앙값을 이용하였으나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 산술 평균이나 최빈치(最頻値) 등이어도 좋다.

계속해서, 측정부(51)는 촬상부(30)에 의한 패턴의 촬상 횟수가 정해진 횟수 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S7). 여기서의 정해진 횟수는, 예컨대 2 이상의 정수로 설정된다.

측정부(51)는 촬상 횟수가 정해진 횟수 미만이라고 판정한 경우(단계 S7, No), 촬상부(30)를 작동시켜 기판(G)의 패턴을 촬상한다(단계 S8). 계속해서, 측정부(51)는 패턴 서치 처리를 행한다(단계 S9).

패턴 서치 처리에서는, 예컨대 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상 정보에 포함되는 패턴 형상(이하 「화상 패턴 형상」이라고 함)과, 기억부(52)에 기억된 기억 패턴 형상(B)의 상관값이 산출된다. 한편, 여기서의 상관값이란, 화상 패턴 형상과 기억 패턴 형상(B)의 유사성을 나타내는 값이다.

계속해서, 측정부(51)는 산출한 상관값이 정해진 상관값 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S10). 여기서, 단계 S10의 처리에 대해서 설명하면, 상관값이 정해진 상관값 미만으로 비교적 낮은 경우에는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상 정보가, 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴을 포함하고 있지 않으며, 결과로서 측정하고 싶은 패턴(P)도 포함하고 있지 않다고 추정한다. 한편, 상관값이 정해진 상관값 이상으로 비교적 높은 경우에는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상 정보가, 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴을 포함하고 있으며, 따라서 상기 일치한 패턴과 근접한, 측정하고 싶은 패턴(P)도 포함하고 있다고 추정하도록 하였다.

즉, 단계 S10은 촬상부(30)의 위치가 측정하고 싶은 패턴(P)[측정점(D)]에 대하여 위치가 어긋나 있지 않은지의 여부를 판정하는 처리라고도 할 수 있다. 따라서, 측정부(51)는 상관값이 정해진 상관값 미만인 경우(단계 S10, No), 화상 정보가 측정하고 싶은 패턴(P)을 포함하고 있지 않으며, 촬상부(30)가 측정점(D)과는 상이한 위치에 있다고 추정되기 때문에, 촬상부(30)의 위치를 조정한다(단계 S11).

단계 S11의 처리에서는, 예컨대 촬상부(30)를 미리 설정되는 정해진 방향(예컨대 X축 방향)으로 정해진 거리만큼 이동시켜 위치 조정한다. 그리고, 측정부(51)는 촬상부(30)의 위치를 조정한 후, 단계 S8로 되돌아가서 다시 촬상을 실행한다.

한편, 상기에서는, 정해진 방향으로 정해진 거리만큼 이동시켜 촬상부(30)를 위치 조정하도록 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예컨대 촬상부(30)의 렌즈의 배율을 낮춰, 카메라 시야를 확대하고, 확대한 카메라 시야로부터의 화상 정보에 기초하여, 촬상부(30)를 측정점(D)까지 이동시켜 조정하도록 해도 좋다.

이와 같이, 상관값이 정해진 상관값 미만인 경우, 촬상부(30)에 기판(G)의 패턴의 촬상을 재차 실행시키도록 했기 때문에, 측정하고 싶은 패턴(P)의 선폭(A) 이외의 선폭을 잘못 측정해 버리는 것을 방지할 수 있다.

한편, 측정부(51)는 상관값이 정해진 상관값 이상인 경우(단계 S10, Yes), 촬상부(30)에 의해 촬상된 패턴의 화상 정보에 기초하여 패턴의 엣지 강도를 산출하고, 산출한 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S12).

여기서의 엣지 강도란, 촬상된 패턴에 있어서의 경계선(윤곽)의 농담의 변화 정도를 의미하며, 엣지 강도가 높아짐에 따라 농담이 명확한, 즉 화상의 핀트가 맞는 것을 의미한다.

측정부(51)는 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 미만으로 비교적 낮은 경우(단계 S12, No), 촬상부(30)에 의해 촬상된 화상의 핀트가 맞지 않기 때문에, 단계 S7로 되돌아간다. 그리고, 촬상 횟수가 아직 정해진 횟수 미만이면, 바꿔 말하면, 촬상 횟수가 정해진 횟수에 도달하지 않은 경우, 단계 S8에서 기판(G)의 패턴의 촬상을 재차 실행하고, 단계 S9 이후의 처리가 다시 행해진다.

한편, 측정부(51)는 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 이상으로 비교적 높은 경우(단계 S12, Yes), 촬상된 화상의 핀트가 맞기 때문에, 계속해서, 그 화상을 이용해서, 측정점(D)의 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)를 산출한다(단계 S13).

구체적으로 측정부(51)는 핀트가 맞는 화상에 있어서, 기억 패턴 형상(B)에 대하여 상관값이 비교적 높으며, 기억 패턴 형상(B)과 일치한 패턴의 위치로부터, 측정점(D)의 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)를 산출한다.

상세히 설명하면, 기억 패턴 형상(B)에는, 전술한 바와 같이 원점(O)이 설정되어 있다(도 4 참조). 측정부(51)는 촬상된 화상에 있어서, 기억 패턴 형상(B)과 일치한 패턴에서 원점(O)에 대응하는 위치를 「기준점」으로 한다. 측정부(51)는 기준점과, 기억부(52)의 위치 정보인 화소 좌표 정보에 기초하여, 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)를 산출한다.

그리고, 측정부(51)는 단계 S13에서 산출된 시점 위치(XY1)와 종점 위치(XY2) 사이의 거리를, 측정점(D)에 있어서의 패턴(P)의 선폭(A)으로서 측정한다(단계 S14).

이와 같이, 본 실시형태에서는, 촬상된 화상에 있어서, 기억 패턴 형상(B)과 일치한 패턴과, 상기 패턴에 대한 측정점(D)의 상대 위치를 나타내는 위치 정보에 기초하여, 측정점(D)의 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)를 산출하여 패턴(P)의 선폭(A)을 측정하도록 하였다. 이에 따라, 예컨대 기억 패턴 형상(B)과 일치한 패턴이, 촬상된 화상 내의 어느 위치에 찍혀 있는 경우라도, 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)를 산출할 수 있고, 패턴(P)의 선폭(A)을 측정할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 측정부(51)에 있어서는, 촬상부(30)에 의해 촬상된 패턴의 화상 정보에 기초하여 패턴의 엣지 강도를 산출하고, 산출한 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 이상인 경우, 패턴의 화상 정보에 기초하여 패턴(P)의 선폭(A)을 측정하도록 하였다.

이에 따라, 기판(G)이 진동하고 있는 경우라도, 엣지 강도가 비교적 높은 화상, 즉 핀트가 맞는 화상을 선택할 수 있기 때문에, 측정점(D)의 패턴(P)의 선폭(A)을 정확하게 측정할 수 있다.

이 엣지 강도에 기초한 선폭의 측정(단계 S12∼S14 및 S8) 처리에 대해서, 도 7을 참조하여 재차 설명한다. 도 7은 기판(G)의 진동을 나타낸 그래프이다. 한편, 도 7에서의 부호 T1∼T4는 측정부(51)에 의해 촬상이 행해진 타이밍, 즉 촬상한 시간을 나타내고 있다.

본 실시형태에 있어서의 기판(G)은 반송부(20)에 배치되기 때문에, 반송부(20)의 진동이나 공기 조절 등의 외란의 영향을 받아, 도 7에 도시한 바와 같이 Z축 방향으로 진동한다. 한편, 촬상부(30)에 있어서는, 기판(G)의 패턴면(Ga)의 위치가 촬상부(30)의 피사계 심도의 범위(E)에 들어가 있지 않으면, 핀트가 맞는 화상을 촬상할 수 없다. 한편, 기판(G)의 패턴면(Ga)이 피사계 심도의 범위(E)에 들어가 있는 경우에 엣지 강도는 높아지고, 피사계 심도의 범위(E)로부터 벗어난 경우에 엣지 강도는 낮아진다.

도 7에 나타낸 예에서는, 1회째의 촬상 시각 T1로부터 3회째의 촬상 시각 T3까지는, 기판(G)의 패턴면(Ga)의 위치가 피사계 심도의 범위(E)에 들어가 있지 않은 상태에서 촬상하고 있다. 따라서, 촬상 시각 T1, T2, T3에서는, 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 미만이 되고, 단계 S8의 처리가 반복되어 촬상이 다시 행해지게 된다.

그리고, 4회째의 촬상 시각 T4에서는, 기판(G)의 패턴면(Ga)의 위치가 피사계 심도의 범위(E)에 들어갔을 때에 촬상이 행해지고 있기 때문에, 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 이상이 된다. 본 실시형태에서는, 촬상 시각 T4에 있어서 엣지 강도가 높아진 화상, 즉 핀트가 맞는 화상에 기초하여 선폭을 측정하도록 하고 있기 때문에, 반송부(20)에 기판(G)이 배치되어 진동하고 있는 경우라도, 패턴의 선폭을 확실하게 측정할 수 있다.

또한, 이와 같이, 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 미만인 경우, 촬상부(30)에 기판(G)의 패턴의 촬상을 재차 실행시키도록 했기 때문에, 핀트가 확실하게 맞는 화상에 기초하여 선폭을 측정할 수 있다.

도 5의 설명으로 되돌아가면, 측정부(51)는 상기한 정해진 영역(C1) 내에서의 정해진 측정점(D)의 측정이 종료되었는지의 여부를 판정하고, 도 6b에 나타낸 예에서는, 9개의 측정점(D)의 측정이 종료되었는지의 여부를 판정한다(단계 S15). 측정부(51)는 정해진 측정점(D)의 측정이 종료되지 않았다고 판정한 경우(단계 S15, No), 단계 S4로 되돌아가서, 정해진 영역(C1) 내에서의 별도의 측정점(D)의 위치를 결정하고, 상기한 단계 S5∼S14의 선폭 측정을 행한다.

또한, 측정부(51)는 촬상 횟수가 정해진 횟수 이상이 된 경우(단계 S7, Yes), 단계 S8∼S14의 처리를 스킵하고, 단계 S15의 처리를 행한다. 상세히 설명하면, 측정부(51)는 단계 S12에 있어서 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 미만인 경우, 즉 촬상된 화상의 핀트가 맞지 않는 경우, 단계 S7로 되돌아가서 촬상 횟수가 정해진 횟수에 도달할 때까지, 촬상을 반복해서 행한다.

그러나, 촬상하는 타이밍이나 기판(G)의 진동 상태 등에 따라서는, 촬상을 반복해도, 핀트가 맞는 화상을 얻을 수 없는 경우도 있다. 그래서, 본 실시형태에 따른 측정부(51)에 있어서는, 촬상 횟수가 정해진 횟수 이상이 된 경우(단계 S7, Yes), 현재 측정하려고 하는 측정점(D)에 대해서는, 핀트가 맞는 화상을 촬상할 수 없다고 판정하고, S8∼S14의 처리를 스킵(촬상을 중지)하도록 하였다.

그리고, 측정부(51)는 단계 S15에 있어서, 9개의 측정점(D)의 측정이 종료되었는지의 여부를 판정하고, 측정하려고 하였던 측정점(D) 이외에, 측정을 아직 행하지 않은 측정점(D)이 있으면, 그 측정점(D)의 측정으로 이행하도록 하였다(단계 S4로 되돌아가도록 하였다).

이와 같이, 촬상 횟수에 상한값(정해진 횟수)을 설정함으로써, 예컨대 하나의 측정점(D)에 대하여 핀트가 맞는 화상이 촬상될 때까지 촬상 처리를 계속하여, 처리 시간이 길어져 버리는 등의 문제가 발생하는 것을 회피할 수 있다.

한편, 측정하는 9개소의 측정점(D)(도 6b 참조) 중, 예컨대 1개소만 측정할 수 없는 측정점(D)이 있었던 경우, 측정할 수 있었던 나머지 8개소의 측정점(D)의 측정 결과로부터, 측정할 수 없었던 측정점(D)의 선폭(A)을 보간하여 구하도록 해도 좋다.

계속해서 측정부(51)는 정해진 측정점(D)의 측정이 종료되었다고 판정한 경우(단계 S15, Yes), 도 5의 처리를 종료하고, 그 후 예컨대 반송부(20)를 동작시켜 기판(G)을 선폭 측정 장치(18)로부터 반출한다.

한편, 측정 제어 장치(50)는 전술한 바와 같이, 선폭 측정 처리에서 측정한 패턴의 선폭을 나타내는 데이터를 국소 노광 장치(16)에 피드백하고, 국소 노광 장치(16)에서는, 노광의 조도 등을 수정하여, 패턴의 선폭을 보정한다.

전술한 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)는 반송부(20)와, 촬상부(30)와, 측정부(51)를 구비한다. 반송부(20)는 패턴이 형성된 기판(G)을 수평 방향으로 반송한다. 촬상부(30)는 반송부(20)의 상방에 배치되며, 반송부(20)에 배치된 기판(G)의 패턴을 촬상한다. 측정부(51)는 촬상부(30)에 의해 촬상된 패턴의 화상 정보에 기초하여 패턴의 형상(예컨대 선폭)을 측정한다. 따라서, 제1 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)에 따르면, 경량화를 도모할 수 있고, 저렴하게 할 수 있다.

그런데, 상기에서는, 이번에 측정하는 기판(G)과 다음에 측정하는 제2 기판(G2)에서, 측정하는 영역을 영역(C1)으로부터 영역(C2)으로 변경하여 측정점(D)을 모두 바꾸도록 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예컨대 도 6a에 부호 Da로 나타낸 측정점을, 기판(G)에서도, 제2 기판(G2)에서도 측정하도록 해도 좋다.

즉, 측정부(51)는 제2 기판(G2)에 있어서의 복수의 측정점(D)이, 기판(G)에 있어서 측정한 측정점(Da)과 대응하는 위치의 측정점(Da)을 포함하도록 한다. 한편, 제2 기판(G2) 후에 측정이 행해지는, 다음 기판에 대해서도 마찬가지로, 측정점(Da)을 측정하도록 한다.

이와 같이, 공통되는(중복되는) 측정점(Da)의 패턴의 선폭을 계속해서 측정함으로써, 측정한 선폭의 데이터에 연속성을 갖게 할 수 있으며, 예컨대 측정된 선폭의 미세한 변화를 용이하게 검지하는 것도 가능해진다.

또한, 상기에서는, 선폭을 측정하는 기판 모두에 대하여, 측정점(Da)을 공통적으로 측정하도록 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 연속해서 측정하는 기판에 대해서만 측정점을 공통화시켜도 좋다.

도 8은 기판(G)과 제2 기판(G2)에서 측정되는 측정점을 도시한 모식 설명도이다. 도 8에서는, 기판(G)에서 측정되는 측정점을 파선 F1로 둘러싸는 한편, 제2 기판(G2)에서 측정되는 측정점을 이점 쇄선 F2로 둘러싸서 나타내었다.

도 8에 도시한 바와 같이, 기판(G)과 제2 기판(G2)에서 측정되는, 복수의 측정점(D) 중, 일부의 측정점(Db)이 동일한 측정점, 정확하게는, 일부가 대응하는 위치의 측정점이 되도록 하였다. 이와 같이 구성한 경우라도, 상기와 마찬가지로, 측정한 선폭의 데이터에 연속성을 갖게 할 수 있으며, 예컨대 측정된 선폭의 미세한 변화를 용이하게 검지하는 것도 가능해진다.

(제2 실시형태)

도 9는 제2 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)의 구성을 도시하는, 도 2와 동일한 모식 사시도이다. 한편, 이하에서는, 제1 실시형태와 공통된 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

제1 실시형태와의 상위점에 초점을 두고 설명하면, 제2 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)에서는, 제2 촬상부(130)와 제2 카메라 높이 측정부(131)를 구비하도록 하였다. 제2 촬상부(130) 및 제2 카메라 높이 측정부(131)는, 촬상부(30) 및 카메라 높이 측정부(31)와 대략 동일한 구성이며, 따라서 기판(G)에 대하여 X, Y, Z축 방향의 3방향으로 이동할 수 있도록 구성된다. 한편, 도 9에 있어서, 촬상부(30)의 Y축 방향에 있어서의 가동 범위를 「Y1」, 제2 촬상부(130)의 Y축 방향에 있어서의 가동 범위를 「Y2」로 나타낸다.

그리고, 측정부(51)는 제2 촬상부(130)로부터의 화상 정보에 기초하여 선폭을 측정한다. 이에 따라, 1장의 기판(G)에 있어서의 측정점(D)의 수를, 제2 촬상부(130)의 화상 정보에 기초하여 측정한 측정점(D)의 분량만큼 증가시킬 수 있고, 따라서 1장의 기판(G)에서 선폭이 측정되는 패턴의 수도 증가시킬 수 있다.

또한, 복수 개 측정점(D)의 촬상을, 촬상부(30)와 제2 촬상부(130)로 분담해서 행하도록 구성해도 좋으며, 이와 같이 구성한 경우, 촬상 처리 및 선폭 측정 처리에 필요한 시간을 단축할 수 있다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 촬상부(30)의 가동 범위(Y1)와, 제2 촬상부(130)의 가동 범위(Y2)는 정해진 양만큼 중복되도록 설정된다. 이에 따라, 기판(G)에 있어서, 촬상부(30)로도 제2 촬상부(130)로도 촬상할 수 없는 영역, 소위 사각 영역을 없앨 수 있고, 따라서 기판(G)의 패턴의 선폭을 촬상부(30) 및 제2 촬상부(130)를 이용해서 확실하게 측정할 수 있다.

또한, 제2 촬상부(130)의 부착판(144)에 있어서, 촬상부(30)의 부착판(44)과 대향하는 면에는, 가드부(145)가 부착된다. 가드부(145)는, 예컨대 탄성을 갖는 소재로 제작된, 판 형상의 부재이다. 이 가드부(145)에 의해, 예컨대 가령, 촬상부(30)와 제2 촬상부(130)가 접촉해 버린 경우라도, 촬상부(30) 및 제2 촬상부(130)에 작용하는 충격력을 완화할 수 있다.

한편, 상기에서는, 가드부(145)를 제2 촬상부(130)측에 부착하도록 하였으나, 촬상부(30)에 부착해도 좋고, 나아가서는, 촬상부(30)측 및 제2 촬상부(130)측의 양방에 부착하도록 구성해도 좋다. 한편, 나머지 구성 및 효과는 제1 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

(제3 실시형태)

도 10은 제3 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)의 선폭 측정 처리의 처리 순서를 나타낸 순서도이다. 한편, 도 10에 나타낸 단계 S101∼S106의 처리는 도 5에 나타낸 단계 S1∼S6의 처리와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

제3 실시형태에서는, 촬상한 화상 정보에 있어서, 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴의 유무 및 측정점(D)의 유무를 각각 판정하고, 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴이나 측정점(D)이 없는 경우에 촬상부(30)의 위치 조정을 행하는 것으로 하였다.

구체적으로는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 측정부(51)는 단계 S106에서 촬상부(30)의 Z축 방향에 있어서의 높이를 조정한 후, 촬상부(30)를 작동시켜 기판(G)의 패턴을 촬상한다(단계 S107). 계속해서, 측정부(51)는 패턴 서치 처리를 행하여 상관값을 산출한다(단계 S108).

계속해서, 측정부(51)는 산출한 상관값이 0이 아닌지의 여부를 판정한다(단계 S109). 상관값은 전술한 바와 같이, 화상 패턴 형상과 기억 패턴 형상(B)의 유사성을 나타내는 값이기 때문에, 상관값이 0인 경우에는, 유사성이 낮고, 따라서 촬상된 화상 정보에 기억 패턴 형상(B)이 존재하지 않는 것을 의미한다.

측정부(51)는 상관값이 0인 경우(단계 S109, No), 촬상부(30)의 위치를 조정한다(단계 S110). 단계 S110의 처리에서는, 예컨대 촬상부(30)의 카메라 시야를 절반 어긋나게 하도록 촬상부(30)를 이동시킨다. 그리고, 측정부(51)는 촬상부(30)의 위치를 조정한 후, 단계 S107로 되돌아가서 다시 촬상을 실행한다.

이와 같이 촬상부(30)의 위치 조정을 행함으로써, 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴을 포함하는 화상 정보를 조기에 얻기 쉽게 할 수 있다. 한편, 상기에서는, 위치 조정시, 카메라 시야를 절반 어긋나게 하도록 촬상부(30)를 이동시켰으나, 이것은 예시이며 한정되는 것은 아니고, 요컨대 카메라 시야가 어긋나도록 촬상부(30)를 이동시키면 된다.

한편, 위치 조정 후에 촬상된 화상 정보에도 기억 패턴 형상(B)이 존재하지 않아, 단계 S110의 처리가 다시 행해지는 경우, 최초에 촬상한 촬상부(30)의 좌표를 중심으로, 그 외주를 회전하도록 촬상부(30)를 이동시키면서 재차 위치 조정을 행하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴을 포함하는 화상 정보를, 비교적 적은 촬상 횟수로 얻기 쉽게 할 수 있다.

측정부(51)는 상관값이 0이 아니라고 판정한 경우(단계 S109, Yes), 즉 촬상된 화상 정보에 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴이 포함되어 있는 경우, 화상 정보 내에 측정점(D)이 있는지의 여부를 판정한다(단계 S111).

여기서, 기억 패턴 형상(B)에 대한 측정점(D)의 상대 위치를 나타내는 정보(패턴의 위치 정보)는 기억부(52)에 미리 기억되어 있다. 따라서, 단계 S111에서는, 기억 패턴 형상(B)과 일치한 패턴의 위치 정보, 및 상대 위치를 나타내는 정보에 기초하여, 촬상된 화상 정보 내에 측정점(D)이 있는지의 여부를 판정한다.

측정부(51)는 촬상된 화상 정보 내에 측정점(D)이 없다고 판정한 경우(단계 S111, No), 촬상부(30)의 위치를 조정한다(단계 S112). 단계 S112의 처리에서는, 예컨대 기억 패턴 형상(B)의 위치와, 기억 패턴 형상(B)과 일치한 패턴의 위치와의 어긋남량을 산출하고, 산출한 어긋남량이 0이 되도록, 촬상부(30)를 이동시킨다.

그리고, 측정부(51)는 촬상부(30)의 위치를 조정한 후, 단계 S107로 되돌아가서 다시 촬상을 실행한다. 이에 따라, 측정점(D)이 포함된 화상 정보를 조기에 얻을 수 있다.

한편, 측정부(51)는 촬상된 화상 정보에 측정점(D)이 있다고 판정한 경우(단계 S111, Yes), 촬상부(30)에 의한 패턴의 촬상 횟수가 정해진 횟수 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S113). 이러한 단계 S113의 처리는 도 5에 나타낸 단계 S7과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

측정부(51)는 촬상 횟수가 정해진 횟수 미만이라고 판정한 경우(단계 S113, No), 상관값이 정해진 상관값 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S114). 단계 S114의 처리는 도 5에 나타낸 단계 S10과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

그리고, 측정부(51)는 상관값이 정해진 상관값 미만인 경우(단계 S114, No), 단계 S107로 되돌아가서 다시 촬상을 실행한다. 한편, 측정부(51)는 상관값이 정해진 상관값 이상인 경우(단계 S114, Yes), 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S115). 단계 S115∼S118은 도 5에 나타낸 단계 S12∼S15와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

전술한 바와 같이, 제3 실시형태에서는, 촬상한 화상 정보에 있어서, 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴의 유무 및 측정점(D)의 유무를 각각 단계 S109, S111에서 판정하는 것으로 하였다.

그리고, 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴이 없는 경우에는, 촬상부(30)의 위치를 조정한 후, 촬상을 재차 행하는 것으로 하였다. 이에 따라, 기억 패턴 형상(B)과 일치하는 패턴을 포함하는 화상 정보를 조기에 얻기 쉽게 할 수 있다.

또한, 촬상한 화상 정보 내에 측정점(D)이 없는 경우에는, 기억부(52)에 기억된 측정점(D)의 상대 위치를 나타내는 정보에 기초하여 촬상부(30)를 위치 조정한 후, 촬상을 재차 행하는 것으로 하였다. 이에 따라, 측정점(D)이 포함된 화상 정보를 조기에 얻을 수 있다. 한편, 나머지 구성 및 효과는 제1 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

(제4 실시형태)

도 11은 제4 실시형태에 따른 선폭 측정 장치(18)의 선폭 측정 처리의 처리 순서를 나타낸 순서도이다. 한편, 도 11에 나타낸 단계 S201∼S212의 처리는 도 10에 나타낸 단계 S101∼S112의 처리와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

전술한 실시형태에서는, 촬상을 1회 행하고, 촬상된 화상 정보에 대하여 측정점(D)의 유무를 판정하는 처리 등을 행하는 예에 대해서 설명하였으나, 촬상을 복수 회 행하고, 촬상된 복수의 화상 정보에 대하여 측정점(D)의 유무의 판정이나 선폭 측정을 행하도록 해도 좋다.

이와 같이 구성함으로써, 예컨대 촬상부(30)가 다음 측정점(D)으로 이동하는 동안에, 이미 촬상된 복수의 화상 정보에 기초하여 선폭을 측정하는 것이 가능해지고, 따라서 기판(G) 1장당의 선폭 측정 처리에 필요한 시간을 더욱 단축할 수 있다.

상세히 설명하면, 도 11에 나타낸 바와 같이, 측정부(51)는 단계 S207에서 촬상된 화상 정보에 측정점(D)이 있다고 판정한 경우(단계 S211, Yes), 기판(G)을 N회 촬상하고, 촬상한 복수의 화상 정보를 기억부(52)에 기억시킨다(단계 S213).

여기서, 상기한 N은 2 이상의 정수로 설정된다. 구체적으로는, 촬상 횟수는 예컨대 수회 내지 수십회 정도가 바람직하다. 한편, N회 촬상할 때의 촬상 타이밍(촬상 주기)은 일정해도 좋고 가변이어도 좋다.

여기서, 촬상 타이밍을 가변으로 하는 경우, 예컨대 기판(G)의 진동에 따라 변경하는 것이 바람직하다. 즉, 예컨대 기판(G)의 진동의 진폭이나 주파수를 검출하여 해석하고, 해석 결과에 기초하여, 촬상 타이밍이 기판(G)의 진동과 어긋나도록 한다. 이에 따라, 촬상 타이밍과 기판(G)의 진동이 동기해 버리는 것을 방지할 수 있고, 결과로서 핀트가 맞는 화상을 촬상하기 쉽게 할 수 있다.

계속해서, 측정부(51)는 상관값의 산출이나 선폭 측정을 행하고 있지 않은 화상 정보(이하 「미측정 화상」이라고 기재함)가 기억부(52)에 있는지의 여부를 판정한다(단계 S214). 측정부(51)는 미측정 화상이 있다고 판정한 경우(단계 S214, Yes), 이러한 미측정 화상을 기억부(52)로부터 읽어내고, 패턴 서치 처리를 행하여 상관값을 산출한다(단계 S215).

계속해서, 측정부(51)는 상관값이 정해진 상관값 이상인지의 여부를 판정하고(단계 S216), 정해진 상관값 이상인 경우(단계 S216, Yes), 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S217).

측정부(51)는 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 이상인 경우(단계 S217, Yes), 측정점(D)의 시점 위치(XY1) 및 종점 위치(XY2)를 산출한다(단계 S218). 한편, 단계 S218∼S220은 도 5에 나타낸 단계 S13∼S15의 처리와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

또한, 측정부(51)는 상관값이 정해진 상관값 미만인 경우(단계 S216, No), 또는, 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 미만인 경우(단계 S217, No), S214의 처리로 되돌아간다.

한편, 측정부(51)는 미측정 화상이 없다고 판정한 경우(단계 S214, No), 즉 기억부(52)에 기억된 화상 정보 모두에 대하여 상관값의 산출이나 선폭 측정을 행한 경우, 단계 S215∼S219를 스킵한다.

전술한 바와 같이, 제4 실시형태에서는, 촬상부(30)에 기판(G)의 패턴을 복수 회(N회) 촬상시켜 얻어진 복수의 패턴의 화상 정보에 기초하여 패턴의 형상(예컨대 선폭)을 측정하는 것으로 하였다.

이에 따라, 예컨대 촬상부(30)가 다음 측정점(D)으로 이동하는 동안에, 이미 촬상된 복수의 화상 정보에 기초하여 선폭을 측정하는 것이 가능해지고, 따라서 기판(G) 1장당의 선폭 측정 처리에 필요한 시간을 더욱 단축할 수 있다. 한편, 나머지 구성 및 효과는 전술한 실시형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

한편, 전술한 실시형태에 있어서, 예컨대 촬상부(30)의 렌즈에 조리개를 설치하도록 해도 좋다. 이 조리개를 설치함으로써, 도 7에 나타낸 피사계 심도의 범위(E)가 확대되기 때문에, 촬상부(30)에 있어서 엣지 강도가 높고, 핀트가 맞는 화상을 촬상하기 쉽게 하는 것도 가능하다.

또한, 도 7에 나타낸 예에서는, 촬상부(30)의 촬상을 동일한 주기로 행하도록 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 상이한 주기로 촬상하도록 해도 좋다. 또한, 예컨대 기판(G)의 진동의 주기나 주파수를 검출하여 해석하고, 해석 결과에 기초하여, 기판(G)의 패턴면(Ga)의 위치가 피사계 심도의 범위(E)에 들어가는 타이밍에서 촬상을 행하도록 구성해도 좋다. 이에 따라, 촬상부(30)에 있어서 엣지 강도가 높고, 핀트가 맞는 화상을 촬상하기 쉽게 하는 것도 가능해진다.

또한, 촬상부(30)에 의해 기판(G)을 촬상하기 전에, 기판(G)의 패턴면(Ga)에 대한 촬상부(30)의 카메라축의 기울기를 검출하고, 검출한 기울기에 기초하여 촬상부(30)의 위치를 보정하도록 구성해도 좋다. 즉, 예컨대 패턴면(Ga)에 기울기 검출용의 마크를 형성하는 한편, 기억부(52)에 상기 마크를 기억시켜 둔다. 그리고, 촬상부(30), 또는 별도의 촬상부를 이용해서 패턴면(Ga) 상의 마크를 촬상하고, 촬상한 마크와 기억한 마크를 비교하여, 기판(G)의 패턴면(Ga)에 대한 촬상부(30)의 카메라축의 기울기를 검출한다. 계속해서, 검출한 기울기에 기초하여, 촬상부(30)의 카메라축이 패턴면(Ga)에 대하여 직교하도록, 촬상부(30)의 위치를 보정하도록 해도 좋다. 이에 따라, 촬상부(30)는 기판(G)의 패턴을 정밀도 좋게 촬상할 수 있고, 측정부(51)는 촬상된 화상으로부터 기판(G)의 패턴의 형상을 정확하게 인식할 수 있다.

또한, 상기에서는, 인접하는 패턴(P)의 간격을, 패턴(P)의 선폭(A)으로서 측정하였으나, 그것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 인접하지 않는 패턴의 간격을 선폭으로서 측정해도 좋고, 나아가서는 패턴폭 등을 측정해도 좋다.

보다 한층의 효과나 변형예는 당업자에 의해 용이하게 도출될 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 형태는 이상과 같이 나타내며 또한 기술한 특정한 상세 및 대표적인 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 따라서, 첨부한 특허청구의 범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하지 않고서, 여러 가지 변경이 가능하다.

1: 기판 처리 시스템 11: 레지스트 도포 장치
12: 감압 건조 장치 13: 프리베이크 장치
14: 냉각 장치 15: 노광 장치
16: 국소 노광 장치 17: 현상 장치
18: 선폭 측정 장치 20: 반송부
30: 촬상부 40: 이동부
50: 측정 제어 장치 51: 측정부
52: 기억부 53: 피드백부
C1∼C9: 영역 D, Da, Db: 측정점
G: 기판

Claims (12)

1. 패턴이 형성된 기판을 반송하는 반송부와,
   상기 반송부의 상방에 배치되며, 상기 반송부에 배치된 상기 기판의 패턴을 촬상하는 촬상부와,
   상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 패턴의 화상 정보에 기초하여 상기 패턴의 형상을 측정하는 측정부와,
   상기 촬상부에서 상기 기판까지의 높이를 복수회 측정하는 높이 측정부
   를 구비하고,
   상기 측정부는 상기 높이 측정부에 의해 측정된 상기 촬상부에서 상기 기판까지의 상기 높이의 측정 결과에 기초하여 상기 기판의 진동의 진폭을 산출하고, 산출한 상기 진폭에 기초하여 상기 촬상부의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 측정부는,
   상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 패턴의 화상 정보에 기초하여 상기 패턴의 엣지 강도를 산출하고, 산출한 상기 엣지 강도가 정해진 엣지 강도 이상인 경우, 상기 패턴의 화상 정보에 기초하여 상기 패턴의 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 측정부는,
   상기 엣지 강도가 상기 정해진 엣지 강도 미만인 경우, 상기 촬상부에 상기 기판의 패턴의 촬상을 재차 실행시키는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 패턴 형상을 미리 기억해 두는 기억부를 구비하고,
   상기 측정부는,
   상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 패턴의 화상 정보와 상기 기억부에서 기억된 패턴 형상의 상관값을 산출하고, 산출한 상기 상관값이 정해진 상관값 이상인 경우, 상기 패턴의 화상 정보에 기초하여 상기 패턴의 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 측정부는,
   상기 상관값이 상기 정해진 상관값 미만인 경우, 상기 촬상부에 상기 기판의 패턴의 촬상을 재차 실행시키는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 측정부는,
   상기 상관값이 0인 경우, 상기 촬상부의 위치를 조정한 후, 상기 촬상부에 상기 기판의 패턴의 촬상을 재차 실행시키는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상부를 상기 기판에 있어서 상기 패턴이 형성되는 패턴면에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 이동부를 구비하고,
   상기 측정부는,
   상기 기판의 패턴면을 복수의 영역으로 나누어 식별하고, 복수의 상기 영역 중 하나의 정해진 영역 내에서 상기 패턴의 형상을 측정하며, 상기 정해진 영역에서의 측정이 종료된 후, 다음으로 측정할 제2 기판이 상기 반송부에 의해 반송된 경우, 상기 이동부를 통해 상기 촬상부를, 상기 제2 기판에 있어서 상기 정해진 영역에 대응하는 영역과는 별도의 영역으로 이동시키고, 상기 별도의 영역 내에서 상기 패턴의 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 측정부는,
   상기 제2 기판에 있어서 복수의 측정점에서 상기 패턴의 형상을 측정하고, 상기 제2 기판에 있어서의 복수의 측정점은, 상기 기판에 있어서 측정한 측정점과 대응하는 위치의 측정점을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상부는 복수개 있고,
   상기 측정부는,
   복수의 상기 촬상부에 의해 촬상된 화상 정보에 기초하여, 각각 상기 패턴의 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정부는,
    상기 촬상부에 상기 기판의 패턴을 복수 회 촬상시켜 얻어진 복수의 상기 패턴의 화상 정보에 기초하여 상기 패턴의 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
11. 기판에 레지스트를 도포하는 레지스트 도포 장치와,
    상기 레지스트 도포 장치에 의해 형성된 레지스트막에 대하여 정해진 패턴 형상으로 노광하는 노광 장치와,
    상기 레지스트 도포 장치에 의해 형성된 레지스트막에 대하여 국소적으로 노광하는 국소 노광 장치와,
    상기 노광 장치 및 상기 국소 노광 장치에 의해 노광된 후의 기판을 현상하여 패턴을 형성하는 현상 장치와,
    상기 기판에 형성된 패턴의 형상을 측정하는 측정 장치
    를 구비하고,
    상기 측정 장치는,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 반송하는 반송부와,
    상기 반송부의 상방에 배치되며, 상기 반송부에 배치된 상기 기판의 패턴을 촬상하는 촬상부와,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 패턴의 화상 정보에 기초하여 상기 패턴의 형상을 측정하는 측정부와,
    상기 촬상부에서 상기 기판까지의 높이를 복수회 측정하는 높이 측정부
    를 구비하고,
    상기 측정부는 상기 높이 측정부에 의해 측정된 상기 촬상부에서 상기 기판까지의 상기 높이의 측정 결과에 기초하여 상기 기판의 진동의 진폭을 산출하고, 산출한 상기 진폭에 기초하여 상기 촬상부의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
12. 패턴이 형성된 기판을 반송하는 반송부에 의해, 상기 기판을 반송하는 반송 공정과,
    상기 반송부의 상방에 배치되며, 상기 반송부에 배치된 상기 기판의 패턴을 촬상하는 촬상부에 의해, 상기 기판의 패턴을 촬상하는 촬상 공정과,
    상기 촬상 공정에서 촬상된 상기 패턴의 화상 정보에 기초하여 상기 패턴의 형상을 측정하는 측정 공정과,
    상기 촬상부에서 상기 기판까지의 높이를 복수회 측정하는 높이 측정부에 의해 상기 촬상부에서 상기 기판까지의 상기 높이를 복수회 측정하는 높이 측정 공정
    을 포함하고,
    상기 측정 공정은 상기 높이 측정 공정에 의해 측정된 상기 촬상부에서 상기 기판까지의 상기 높이의 측정 결과에 기초하여 상기 기판의 진동의 진폭을 산출하고, 산출한 상기 진폭에 기반하여 상기 촬상부의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.

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