KR20230169222A

KR20230169222A - 기판 계측 장치 및 기판 계측 방법

Info

Publication number: KR20230169222A
Application number: KR1020237038477A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 다케다; 데이지 다카하시; 히로유키 가와노
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2023-12-15
Also published as: CN117337390A; WO2022244074A1; JP7131716B1; JPWO2022244074A1

Abstract

짧은 시간 동안에 정밀도가 높은 계측을 실행하는 것이 가능한 기판 계측 장치를 제공하기 위해, 트리거 신호를 출력하는 촬상 처리부(14)와, 트리거 신호에 기초하여 기판의 화상을 촬상하고 복수의 화상인 화상군의 정보를 화상 신호로서 출력하는 촬상부(2)와, 제어 신호에 기초하여 기판과 촬상부의 사이의 상대 위치를 변화시키는 이동 장치(4)와, 화상 신호에 기초하여 화상군에 촬상된 특징점의 좌표를 구하여 잠정 좌표로서 출력하는 화상 처리부(10)와, 기판과 촬상부 중 적어도 어느 한쪽에 대하여 위치, 속도 또는 가속도를 계측한 동적 정보에 기초하거나 또는 기판과 촬상부의 사이의 상대 가속도를 추정한 추정 가속도에 기초하여 동적 오차 보정량을 산출하는 동적 오차 보정량 계산부(13)와, 목표 촬상 위치와 촬상 위치의 어긋남인 촬상 잔차 또는 동적 오차 보정량에 기초하여 잠정 좌표를 보정하고 특징점의 좌표의 계측 결과를 출력하는 계측 처리부(16)를 구비한다.

Description

기판 계측 장치 및 기판 계측 방법

본 개시는, 기판 계측 장치 및 기판 계측 방법에 관한 것이다.

최근, 프린트 기판(이하, 기판이라 칭한다)의 생산성의 향상의 요구에 따라, 기판의 계측 정밀도, 기판의 계측 시간의 단축이 요구되고 있다. 인용문헌 1에는, 직선 모양으로 배치된 촬상 소자를 갖는 라인 카메라와 기판을 라인 카메라의 촬상 소자의 배치 방향과 직각의 방향으로 이동시키면서, 기판의 이동 장치에 마련한 측정 장치가 계측한 이동 장치의 좌표에 기초하여 기판을 촬상하고, 촬상 때에 있어서의 좌표에 미리 구하여 둔 이동 장치에 대한 제어량과, 측정 장치에 의해 계측된 실제의 위치의 차이를 가산하여 촬상 좌표로 하는 기판 검사 장치가 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 2002-181733호 공보

인용문헌 1에 기재된 기판 검사 장치에서는, 기판과 라인 카메라의 상대 위치를 이동시킨 경우, 이동 장치, 촬상부 등에 진동, 기계 변형 등이 발생한다. 이 진동, 기계 변형 등에 기인하여, 계측 결과에 오차가 발생하고, 기판의 계측 정밀도가 저하한다고 하는 과제가 있었다. 예컨대, 화상으로부터 촬상 대상의 위치를 산출할 때에 계측 오차가 커진다고 하는 과제가 있었다. 또한, 계측 정밀도를 높이고자 하면 이동 속도를 낮추게 되어, 계측에 긴 시간을 요한다고 하는 과제가 있었다. 본 개시는, 상기와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것이고, 짧은 시간 동안에 정밀도가 높은 계측을 실행하는 것이 가능한 기판 계측 장치 또는 기판 계측 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 개시에 따른 기판 계측 장치는, 트리거 신호를 출력하는 촬상 처리부와, 트리거 신호에 기초하여 기판의 화상을 촬상하고 복수의 화상인 화상군의 정보를 화상 신호로서 출력하는 촬상부와, 제어 신호에 기초하여 기판과 촬상부의 사이의 상대 위치를 변화시키는 이동 장치와, 화상 신호에 기초하여 화상군에 촬상된 특징점의 좌표를 구하여 잠정 좌표로서 출력하는 화상 처리부와, 기판과 촬상부 중 적어도 어느 한쪽에 대하여 위치, 속도 또는 가속도를 계측한 동적 정보에 기초하거나 또는 기판과 촬상부의 사이의 상대 가속도를 추정한 추정 가속도에 기초하여 동적 오차 보정량을 산출하는 동적 오차 보정량 계산부와, 목표 촬상 위치와 촬상 위치의 어긋남인 촬상 잔차 또는 동적 오차 보정량에 기초하여 잠정 좌표를 보정하고 특징점의 좌표의 계측 결과를 출력하는 계측 처리부를 구비한다.

또한, 본 개시에 따른 기판 계측 방법은, 트리거 신호를 출력하고, 트리거 신호에 기초하여 기판의 화상을 촬상부가 촬상하고 복수의 화상인 화상군의 정보를 화상 신호로서 촬상부가 출력하고, 제어 신호에 기초하여 기판과 촬상부의 사이의 상대 위치를 변화시키고, 화상 신호에 기초하여 화상군에 촬상된 특징점의 좌표를 구하여 잠정 좌표로서 출력하고, 기판과 촬상부 중 적어도 어느 한쪽에 대하여 위치, 속도 또는 가속도를 계측한 동적 정보에 기초하거나 또는 기판과 촬상부의 사이의 상대 가속도를 추정한 추정 가속도에 기초하여 동적 오차 보정량을 산출하고, 목표 촬상 위치와 촬상 위치의 어긋남인 촬상 잔차 또는 동적 오차 보정량에 기초하여 잠정 좌표를 보정하고 특징점의 좌표의 계측 결과를 출력한다.

본 개시에 따르면, 짧은 시간 동안에 정밀도가 높은 계측을 실행하는 것이 가능한 기판 계측 장치 또는 기판 계측 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 실시의 형태 1에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시의 형태 1에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 3은 실시의 형태 1에 따른 기판 계측의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 실시의 형태 1에 따른 촬상부가 촬상한 구멍의 화상군의 일례이다.
도 5는 실시의 형태 1에 따른 동적 오차 보정량 계산부의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 실시의 형태 1에 따른 기판 계측 장치가 구비하는 처리 회로를 프로세서 및 메모리로 구성하는 경우의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시의 형태 1에 따른 기판 계측 장치가 구비하는 처리 회로를 전용의 하드웨어로 구성하는 경우의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은 실시의 형태 2에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시의 형태 2에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 10은 실시의 형태 3에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시의 형태 3에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 12는 실시의 형태 3에 따른 촬상 처리부의 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 13은 실시의 형태 3에 따른 촬상 처리부의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 실시의 형태 3에 따른 기판 계측 장치가 정밀도가 높은 계측을 행할 수 있는 범위의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 실시의 형태 4에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16은 실시의 형태 4에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 17은 실시의 형태 4에 따른 화상 처리 장치의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 실시의 형태 5에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 19는 실시의 형태 5에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 20은 실시의 형태 5에 따른 화상 처리 장치의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다.

이하에, 실시의 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또, 이하에 설명하는 실시의 형태는 예시이고, 본 개시의 범위는, 이하에 설명하는 실시의 형태에 의해 한정되는 것이 아니다. 또한, 이하에 설명하는 실시의 형태는, 적절하게 조합하여 실행할 수 있다.

실시의 형태 1

도 1은 본 실시의 형태에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100)는, 계측 결과 mr을 출력하는 화상 처리 장치(1), 기판 b의 화상을 촬상하여 화상 신호 is로 하는 촬상부(2), 및, 제어 신호 cs를 스테이지(4)에 출력하여 스테이지(4)를 이동시키는 제어부(3)를 구비한다. 또한, 기판 계측 장치(100)는, 기판 b가 탑재되는 스테이지(4), 및, 스테이지(4)의 움직임을 계측하여 기판 동적 정보 di1로서 출력하는 기판 동적 정보 취득부(5-1)를 구비한다. 또한, 기판 계측 장치(100)는, 촬상부(2)의 움직임을 계측하여 촬상부 동적 정보 di2로서 출력하는 촬상부 동적 정보 취득부(5-2), 및, 스테이지(4)의 위치를 계측하는 위치 계측 장치(6)를 구비한다. 이하에서는, 기판 동적 정보 di1, 촬상부 동적 정보 di2 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 동적 정보 di라 칭하는 경우가 있다.

도 2는 본 실시의 형태에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 화상 처리 장치(1)는, 화상 신호 is로부터 잠정 좌표 pc를 산출하는 화상 처리부(10), 정적 오차 보정량 sec를 산출하는 정적 오차 보정량 계산부(11), 및, 정적 오차 보정 파라미터 sp를 기억하는 정적 오차 보정 파라미터 기억부(12)를 구비한다. 또한, 화상 처리 장치(1)는, 동적 오차 보정량 dec를 산출하는 동적 오차 보정량 계산부(13), 트리거 신호 tr을 출력하는 촬상 처리부(14), 및, 동적 정보 di, 촬상 시각 데이터 id 등을 기억하는 데이터 기억부(15)를 구비한다. 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 진동 보정량 vca를 산출하는 진동 보정량 계산부(131), 및, 기계 변형 보정량 mdca를 산출하는 기계 변형 보정량 계산부(132)를 구비한다. 화상 처리 장치(1)는, 예컨대, 신호 처리 보드 및 화상 처리용 보드를 포함하는 계산기로 할 수도 있다.

촬상부(2)는 복수의 화상 i를 촬상한다. 여기서, 1회의 촬상에 의해 획득되는 화상을 화상 i라 칭한다. 또한, 복수의 화상 i를 조합하여 획득되는 화상을 화상군 ig라 칭한다. 예컨대, 촬상부(2)는, 복수의 이미지 센서 소자가 직선상에 배치된 라인 카메라(라인 스캔 카메라), 촬상 대상, 기판 b 등의 상을 이미지 센서 소자의 수광면에 찍는 렌즈, 기판 b 등으로 향해서 광을 조사하는 조명을 구비하더라도 좋다. 이미지 센서 소자는 수광면에 입사한 광량을 전기 신호로 변환하는 소자이다. 촬상부(2)는, 라인 카메라로 한정되는 것이 아니고, 예컨대, TDI(Time Delay Integration) 카메라를 이용할 수도 있다. 촬상부(2)가 화상 i의 촬상을 실행하는 시각을 촬상 시각이라 칭한다. 촬상 처리부(14)에 의한 화상 i의 촬상 시각의 결정에 대해서는 후술한다.

기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치를 변화시키는 기구를 이동 장치라 칭한다. 본 실시의 형태에 있어서의 이동 장치는, 스테이지(4)이다. 스테이지(4)의 상부에 설치되어 기판 b가 탑재되는 판을 테이블이라 칭한다. 테이블이 이동하는 것에 의해 탑재된 기판 b가 이동한다. 기판 b는, 흡착 장치 등에 의해 스테이지(4)에 고정하더라도 좋다. 본 실시의 형태의 스테이지(4)는, x축 방향으로 테이블 및 기판 b를 이동시키는 x축 스테이지(4-1)를 구비한다. 또한, 스테이지(4)는, y축 방향으로 테이블 및 기판 b를 이동시키는 y축 스테이지(4-2)를 구비한다. x축 스테이지(4-1) 및 y축 스테이지(4-2)의 각각은, 액추에이터를 구비하더라도 좋다. 또, x축 스테이지(4-1) 및 y축 스테이지(4-2)는, 도 1에서는, 합쳐서 스테이지(4)로서 도시되고, 각각의 개별의 부호는 생략되어 있다.

본 실시의 형태의 이동 장치(스테이지(4))는, 기판 b를 x축 방향 및 y축 방향으로 이동시키는 것에 의해, 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치를 변화시킨다. 본 개시의 이동 장치는, 이와 같은 구성으로 한정되는 것이 아니고, 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치를 변화시키는 것이면 된다. 예컨대, 촬상부(2)만을 이동시키는 구성으로 하더라도 좋고, 기판 b 및 촬상부(2)의 양쪽을 개별적으로 이동시키는 구성으로 하더라도 좋다. 또한, 촬상부(2), 기판 b 등의 이동의 방향은, 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 1방향으로 하더라도 좋고, 2방향 이상으로 하더라도 좋다. 또한, 기판 b는 이동하지 않고, 촬상부(2)가 x축 방향 및 y축 방향으로 이동하는 구성이더라도 좋다. 또한, 촬상부(2)와 기판 b의 양쪽이 x축 방향, y축 방향으로 이동 가능한 구성으로 하더라도 좋다.

제어부(3)는, 제어 신호 cs를 출력하여 스테이지(4)의 이동을 제어한다. 제어 신호 cs는, 예컨대, 스테이지(4)의 위치 또는 속도로 하더라도 좋다. 여기서, 제어부(3)는, x축 스테이지(4-1)의 이동을 제어하는 x축 제어기(31), 및, y축 스테이지(4-2)의 이동을 제어하는 y축 제어기(32)를 구비한다. 동적 정보 취득부(5)는, 기판 동적 정보 취득부(5-1) 및 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)를 구비한다. 기판 동적 정보 취득부(5-1)는, 스테이지(4)의 테이블에 고정되어, 테이블의 x축 방향 및 y축 방향의 가속도를 계측하는 가속도 센서인 것으로 하여 설명한다. 여기서, 테이블의 가속도는, 실용상, 기판 b의 가속도와 동일하다고 간주할 수 있는 것으로 한다. 또한, 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)는, 촬상부(2)의 x축 방향 및 y축 방향의 가속도를 계측한다. 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)의 일례는, 촬상부(2)에 고정된 가속도 센서인 것으로 하여 설명한다. 기판 동적 정보 취득부(5-1)를 고정하는 대상은, 테이블로 한정되지 않는다. 후술하는 바와 같이, 기판 동적 정보 취득부(5-1)는, 기판 b의 위치, 속도, 또는 가속도를 계측한다고 하는 효과를 나타내는 것에, 즉, 이동 장치에 의한 이동 때에, 기판 b와 동일한 움직임을 하는 것에 고정하면 된다. 본 개시에서는, 기판 동적 정보 취득부(5-1)와 같이, 테이블에 가속도 센서를 고정하고 있는 경우에도, 테이블은, 본 개시의 효과를 나타내는 범위에서, 기판 b와 가까운 움직임을 한다고 간주할 수 있기 때문에, 기판 동적 정보 취득부(5-1)는, 기판 b의 가속도를 계측한다고 표현한다.

동적 정보 취득부(5)는, 가속도 센서로 한정되는 것이 아니다. 가속도 센서 이외의 동적 정보 취득부(5)의 예로서는, 도플러 진동계와 같은 진동을 계측 가능한 위치 센서, 레이저 간섭계 등을 들 수 있다. 위치 계측 장치(6)의 설명에 후술하는 바와 같이, 위치 계측 장치(6)를 동적 정보 취득부(5)로서 활용할 수도 있다.

기판 동적 정보 취득부(5-1)는, 기판 b의 위치, 속도 또는 가속도를 계측하고, 계측한 결과를 기판 동적 정보 di1로서 출력한다. 또한, 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)는, 촬상부(2)의 위치, 속도 또는 가속도를 계측하여 촬상부 동적 정보 di2로서 출력한다. 또, 도 1의 기판 동적 정보 취득부(5-1), 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)의 각각은, 필요에 따라 계측하는 가속도 등의 방향을 적절하게 선택할 수 있다. 본 실시의 형태에서는, 기판 b를 x축 방향 및 y축 방향으로 이동시키는 스테이지(4)가 마련되어 있지만, 기판 b에도, 촬상부(2)에도 x축, y축 및 z축 방향으로 진동, 기계 변형 등이 발생할 수 있다. 그리고, 예컨대, 도 1에 나타내는 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향의 3개의 방향의 가속도 등을 계측하고, 후술하는 동적 오차 보정량 계산부(13)가, 이들 3개의 방향에 대하여 동적 오차 보정량 dec를 산출하더라도 좋다. 여기서, 가속도 등이란, 위치, 속도 또는 가속도이다. 기판 동적 정보 취득부(5-1) 또는 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)가, 적어도 1개의 방향에 대하여 가속도 등을 계측하면 본 발명의 효과를 나타낸다.

도 1의 기판 계측 장치(100)의 구성예에서는, 기판 동적 정보 취득부(5-1) 및 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)의 양쪽을 구비하지만, 어느 한쪽을 생략하는 것도 가능하다. 그리고, 도 1의 구성예에서는, 스테이지(4)가 기판 b를 이동시킨다. 그 때문에, 도 1의 구성에서는, 기판 동적 정보 취득부(5-1)가 출력하는 기판 동적 정보 di1에 기초하여 동적 오차 보정량 dec를 산출하는 것이 효과적이다. 다시 말해서, 이동 장치의 이동 대상에 대하여 가속도 등을 계측하는 것이 바람직하고, 적어도 기판 동적 정보 취득부(5-1)를 구비하는 것이 바람직하다.

위치 계측 장치(6)는, 스테이지(4)의 x축 방향의 위치, 및, 스테이지(4)의 y축 방향의 위치를 계측하고, 위치 정보 pi로서 출력한다. 도 1의 위치 계측 장치(6)는, x축 스테이지(4-1)의 위치를 계측하는 x축 위치 계측 장치(6-1) 및 y축 스테이지(4-2)의 위치를 계측하는 y축 위치 계측 장치(6-2)를 구비한다. 위치 계측 장치(6)는, 예컨대, 리니어 스케일을 이용하더라도 좋다. 또, 위치 계측 장치(6)로서, 스테이지(4)를 이동시키는 서보모터에 설치한 인코더, 레이저 간섭계 등을 사용하더라도 좋다.

전술한 바와 같이, 위치 계측 장치(6)를 동적 정보 취득부로서 이용할 수도 있다. 위치 계측 장치(6)가 계측한 위치 정보 pi를 동적 정보 di로서 취득하고, 위치 정보 pi를 2회 미분하여 가속도를 구하고, 구한 가속도를 계측 오차의 보정에 이용하더라도 좋다. 위치 계측 장치(6)를, 동적 정보 취득부(5)로서 사용하는 경우의 위치 계측 장치(6)의 동작을 예시한다. x축 위치 계측 장치(6-1)가, 기판 동적 정보 취득부(5-1)로서 기판 동적 정보 di1을 출력하는 동작의 예를 설명한다. 우선, 위치 정보 pi가 기판 동적 정보 di1로서 데이터 기억부(15)에 보존된다. 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 촬상부(2)가 화상 i를 촬상하는 시각인 촬상 시각과 위치 정보 pi를 대응시킨다. 그리고, 진동 보정량 계산부(131)는, 위치 정보 pi로부터 각각의 촬상 시각에 있어서의 진동 위치 vp를 추출한다.

진동 위치 vp를 추출하는 처리를 예시한다. 예컨대, 제어 신호 cs로부터 산출되는 위치와 위치 정보 pi의 차분을 진동 위치 vp로 하더라도 좋다. 위치 정보 pi로부터 진동 위치 vp를 산출하는 경우는, 가속도 센서를 이용하여 진동 위치 vp를 산출하는 경우에 비하여, 데이터의 수가 적어진다. 또한, 적분 처리가 불필요하게 되는 것 등에 의해, 처리가 간단해져 계산 부하를 줄일 수 있다고 하는 이점이 있다. 이상이, 위치 계측 장치(6)를, 동적 정보 취득부(5)로서 사용하는 경우의 위치 계측 장치(6)의 동작의 예이다.

도 3은 본 실시의 형태에 따른 기판 계측의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 기판 계측 장치(100)가, 스텝 S101에 있어서 촬상을 행하는 처리를 예시한다. 도 1의 구성에서는, 라인 카메라의 센서 소자가 y축 방향으로 나란히 배치되어 있다. 그리고, x축 스테이지(4-1)는, y축 방향과 직교하는 방향인 x축 방향으로 기판 b를 이동시킨다. 즉, x축 스테이지(4-1)는, 라인 카메라의 센서 소자가 나란히 배치된 방향과 직교하는 방향으로 기판 b를 이동시킨다.

촬상 처리부(14)는, 트리거 신호 tr을 촬상부(2)에 출력하여, 촬상부(2)가 촬상을 행하는 타이밍을 제어한다. 그리고, 촬상부(2)는, 트리거 신호 tr에 기초하여 촬상 시각에 촬상을 실행한다. 다시 말해서, 촬상부(2)는, 트리거 신호 tr이 나타내는 타이밍에 촬상을 실행한다. 촬상 처리부(14)는, 위치 정보 pi에 기초하여 트리거 신호 tr을 출력하는 것에 의해 촬상이 실행될 때의 이동 장치의 위치를 결정할 수도 있다.

또한, 촬상 처리부(14)는, 위치 계측 장치(6)로부터 취득한 위치 정보 pi에 기초하여, 스테이지(4)가 일정 거리를 이동할 때마다 촬상부(2)가 화상 i의 촬상을 실행하도록 트리거 신호 tr을 출력하여, 화상군 ig를 얻더라도 좋다. 여기서, 제어부(3)는, 스테이지(4)를 일정한 속도로 이동시키고, 촬상 처리부(14)는, 일정한 시간 간격마다 트리거 신호 tr을 출력하더라도 좋다. 그리고, 위치 정보 pi를 이용하지 않고서, 스테이지(4)가 일정한 거리를 이동할 때마다 촬상을 행하더라도 좋다. 촬상부(2)는, 취득한 화상 i 또는 화상군 ig를 화상 신호 is로서 출력한다. 여기서, 화상 신호 is는, 촬상한 화상 i 또는 화상군 ig이더라도 좋고, 화상 i 또는 화상군 ig의 정보를 나타내는 데이터이더라도 좋다.

또한, 데이터 기억부(15)는, 촬상 처리부(14)가 출력하는 촬상 시각 데이터 id를 기억한다. 촬상 시각 데이터 id는, 촬상 시각 데이터 id에 기초하여 촬상부가 촬상을 실행한 시각인 촬상 시각을 알 수 있는 것이면 된다. 예컨대, 촬상 시각 데이터 id를, 촬상 시각을 포함하는 데이터로 하더라도 좋고, 트리거 신호가 출력되는 시각으로 하더라도 좋다. 촬상부(2) 또는 화상 처리부(10)는, 화상군 ig에 기초하여, 화상 i로부터 획득되는 영역보다 큰 영역의 화상을 얻을 수 있다. 또한, 촬상부(2)는, 화상 i의 x축 방향의 화소 사이즈에 상당하는 거리를 이동할 때마다 촬상을 행하더라도 좋다. 이것에 의해, 극간, 중복 등이 없는 2차원의 화상군 ig를 취득하더라도 좋다.

화소의 사이즈와 스테이지(4)의 움직임을 예시한다. 촬상부(2)의 1화소가 한 변의 사이즈가 3.5미크론인 정사각형이고, 각 변이 x축, y축에 평행하게 배치되어 있는 것으로 한다. 그리고, 카메라에 배율 1배의 렌즈를 장착한다. 이 예에서는, 화상 i의 1화소는 한 변의 길이가 3.5미크론인 정사각형이 된다. 그리고, 스테이지(4)가 x축 방향으로 3.5미크론 이동할 때마다, 촬상부(2)가 촬상을 행하도록, 촬상 처리부(14)는 트리거 신호 tr을 출력한다. 이상이 스텝 S101의 동작의 일례이다.

도 3의 스텝 S102에 있어서, 화상 신호 is에 기초하여 특징점의 잠정 좌표 pc를 구하는 동작을 예시한다. 도 3의 동작의 예에서는, 특징점이 구멍 h의 중심 좌표인 것으로 하여 설명한다. 도 4는 본 실시의 형태에 따른 촬상부(2)가 촬상한 구멍의 화상군 ig의 일례이다. 도 4의 화상군 ig 중, 검은색의 부분을 구멍 h로 한다. 도 4에서는, 밝기의 정도는, 작은 검은색 점의 조밀로 표현되어 있다. 즉, 어두운 부분은 검은색 점의 밀도가 높고, 밝아짐에 따라서 검은색 점의 밀도가 낮아진다. 구멍 h의 부분은, 기판 b의 다른 부분에 비하여 반사광의 광량, 즉 휘도가 작기 때문에 어둡고, 도 4에서는 검은색 점의 밀도가 높게 표시된다.

화상 처리부(10)는, 화상 신호 is를 취득하고, 구멍 h의 에지의 위치 좌표의 검출을 행한다. 여기서, 구멍 h는, 촬상 대상이다. 그리고, 특징점의 좌표를 구하기 위해 이용하는 윤곽선, 에지, 영역 등을 구성하는 것을 촬상 대상이라 칭하고 있다. 예컨대, 화상 처리부(10)는, 휘도의 임계치를 갖고, 휘도가 임계치를 넘었는지 임계치 이하인지를 판별하는 것에 의해, 구멍 h의 내부의 영역과 구멍 h의 외부의 영역을 판별하고, 이 2개의 영역의 경계를 에지로서 검출하더라도 좋다. 화상 처리부(10)는, 예컨대, 도 4에 나타내는 바와 같이, 중심으로부터 볼 때 균등한 각도 간격으로 배치되는 8점인, 에지 검출점 e-1 내지 에지 검출점 e-8의 좌표를 구한다. 에지 검출점 e-1 내지 에지 검출점 e-8은, 구멍 중심으로부터 볼 때 45도마다 배치되어 있다. 에지 검출점 e-1 내지 에지 검출점 e-8의 좌표로부터 화상군 ig에 있어서의 구멍 중심점 c의 좌표를 잠정 좌표 pc로서 계산한다. 예컨대, 에지 검출점 e-1 내지 에지 검출점 e-8의 8점의 무게중심을 계산하여, 중심점 c의 잠정 좌표 pc로 하더라도 좋다.

화상 처리부(10)는, 픽셀 단위로 표현된 잠정 좌표 pc를, 그대로 이용하더라도 좋다. 또한, 화상 처리부(10)는, 픽셀 단위에 의한 표현을, 위치 좌표에 의한 표현으로 변환하여 이용하더라도 좋다. 위치 좌표에 의한 표현으로 변환한다는 것은, 예컨대, 화상 처리부(10)는, 픽셀 단위의 잠정 좌표 pc에 화소 사이즈를 곱한다. 그리고, 화상 처리부(10)는, 어떠한 기준점을 화상군 ig 내에 설정하고, 이 기준점을 원점으로 한 위치 좌표에 의한 표현으로 변환한다. 여기서, 위치 좌표는 현실 공간의 좌표이고, 길이의 단위로 표현된다. 예컨대, 미터 단위계 등으로 표현하더라도 좋다. 이상이, 스텝 S102의 특징점의 잠정 좌표 pc를 구하는 동작의 일례이다. 또, 잠정 좌표 pc를, 픽셀 단위의 표현으로부터 위치 좌표의 표현으로 변환하는 처리를, 스텝 S102의 처리로서 설명하였다. 이 처리는, 반드시, 스텝 S102에서 행할 필요는 없다. 예컨대, 도 3의 스텝 S101 내지 스텝 S105 중 어디에서 행하더라도 좋다. 또한, 픽셀 단위에 의한 표현을 위치 좌표에 의한 표현으로 변환하는 처리는, 화상 처리부(10) 이외의 구성 요소가 실행하더라도 좋다. 예컨대, 동적 오차 보정량 계산부(13), 계측 처리부(16) 등이 실행하더라도 좋다.

또한, 촬상 대상은, 구멍 h로 한정되는 것이 아니고, 촬상 대상의 화상군 ig를 포함하는 화상 신호 is에 기초하여 특징점의 좌표를 결정할 수 있는 것을 자유롭게 선택할 수 있다. 예컨대, 촬상 대상의 윤곽, 영역 등을, 화상군 ig 중의 촬상 대상과 상이한 부분으로부터 식별하여 특징점의 좌표를 결정할 수 있는 것을 자유롭게 선택하더라도 좋다. 또한, 촬상 대상의 형상은, 원형으로 한정되는 것이 아니다. 또한, 특징점은, 구멍의 중심, 사각 형상의 기판 b의 각, 기판 b에 마련된 얼라인먼트 마크, 테이블 상의 점 등으로 하더라도 좋다. 또한, 예컨대, 촬상 대상을 사각형으로 하고, 사각형의 꼭지점의 무게중심 위치를 특징점으로 하더라도 좋다. 또한, 특징점의 좌표를 산출하는 처리는, 스텝 S102에 예시한, 촬상 대상의 에지 검출 및 산술 계산을 이용하는 처리로 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 적어도, 화상 신호 is, 잠정 좌표 pc를 포함하는 상태량을 취득하는 상태량 관측부와, 상태량에 기초하여, 화상 신호 is와 잠정 좌표 pc의 관계를 학습하는 학습부를 화상 처리부(10)가 구비하더라도 좋다. 그리고, 화상 처리부(10)는, 학습부가 학습에 의해 생성한 모델을 이용하여, 화상 신호 is에 기초하여 잠정 좌표 pc를 구하더라도 좋다. 또한, 상기의 학습에 의한 학습 완료 학습기를 구비하더라도 좋다. 학습 완료학습기는, 예컨대, 학습에 의해 생성한 모델을 이용하여, 화상 신호 is에 기초하여 잠정 좌표 pc를 구하더라도 좋다.

스텝 S103에 있어서, 정적 오차 보정량 계산부(11)가, 정적 오차 보정 파라미터 sp에 기초하여 정적 오차 보정량 sec를 산출하는 처리를 예시한다. 잠정 좌표 pc에는, 동적 오차 및 정적 오차가 포함되어 있는 것으로 한다. 그리고, 이동 장치의 이동에 기인하지 않는 위치 좌표의 계측 오차를 정적 오차라 칭하고 있다. 다시 말해서, 정적 오차는, 이동 장치에 의한 이동이 있는 경우와, 이동 장치에 의한 이동이 없는 경우의 양쪽에 발생하는 계측 오차이다. 또한, 정적 오차는, 이동 장치인 스테이지(4)가 정지한 상태이면서 스테이지(4)에 의한 잔류 진동이 없는 상태에서 발생하는 오차라고 할 수도 있다. 본 실시의 형태의 경우, 정적 오차는, 스테이지(4)의 이동에 기인하지 않는 오차이다. 정적 오차는, 기하 오차라 칭하더라도 좋다. 정적 오차의 발생의 요인의 예로서는, 화소 사이즈의 사양치로부터의 어긋남, 스테이지(4)를 직선의 궤도 상에서 이동시키는 가이드 기구의 설치 정밀도 등에 기인하는 위치에 의존한 기판 b의 정적인 회전, 디스토션이라 불리는 촬상부(2)의 광학적 왜곡 등을 들 수 있다.

정적 오차 보정량 계산부(11)는, 정적 오차 보정 파라미터 기억부(12)가 기억하는 정적 오차 보정 파라미터 sp를 취득하고, 정적 오차 보정 파라미터 sp에 기초하여 정적 오차 보정량 sec를 산출한다. 정적 오차 보정 파라미터 sp의 예로서는, 촬상부(2), 스테이지(4) 등의 사양치, 계측치를 들 수 있다. 또한, 시험에 의해 정적 오차 보정 파라미터 sp를 구하고, 정적 오차 보정 파라미터 sp로서 정적 오차 보정 파라미터 기억부(12)에 기억시키더라도 좋다.

예컨대, 미리 기판 계측 장치(100)와는 상이한 계측 장치를 이용하여 위치 좌표를 취득한다. 그리고, 이동 장치의 이동에 의한 영향을 받지 않는 환경에서, 위치 좌표를 기판 계측 장치(100)에 의해 계측한다. 그리고, 2개의 위치 좌표의 계측 결과를 비교하여 정적 오차 보정 파라미터 sp를 구하더라도 좋다. 또한, 예컨대, 이동 전의 점과 이동 후의 점의 사이의 위치 좌표의 차이를 제어 신호 cs에 기초하여 산출한 값과, 이동에 의한 영향을 받지 않는 환경에서의 기판 계측 장치(100)에 의한 계측 결과를 비교하여 정적 오차 보정 파라미터 sp를 구하더라도 좋다.

또한, 예컨대, 이동 전의 점과 이동 후의 점의 사이의 위치 좌표의 차이를 레이저 측장기에 의한 계측으로부터 구한 결과와, 이동에 의한 영향을 받지 않는 환경에서의 기판 계측 장치(100)의 계측 결과를 비교하여 정적 오차 보정 파라미터 sp를 구하더라도 좋다. 여기서, 기판 계측 장치(100)의 계측 결과란, 정적 오차 보정량 sec를 0으로 한 경우의 계측 처리부(16)로부터의 출력으로 하더라도 좋다. 또, 스텝 S103을 생략할 수도 있다. 다시 말해서, 화상 처리 장치(1)로부터, 정적 오차 보정량 계산부(11) 및 정적 오차 보정 파라미터 기억부(12)를 생략하고, 도 3의 처리를, 정적 오차의 보정을 생략한 처리로 하더라도 좋다.

스텝 S104에 있어서, 동적 오차 보정량 계산부(13)가 기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2에 기초하여, 동적 오차 보정량 dec를 산출하는 처리를 예시한다. 여기서, 이동 장치의 이동에 기인하여 발생하는 위치 좌표의 오차를 동적 오차라 칭하고 있다. 다시 말해서, 동적 오차는, 이동 장치에 의한 이동이 소정의 조건을 만족시킨 경우에 발생하고, 이동 장치가 정지하여 잔류 진동이 없는 경우에는 발생하지 않는 성질을 갖는 계측 오차이다. 본 실시의 형태의 경우, 동적 오차는, 스테이지(4)의 이동에 기인하는 오차이다. 또, 동적 오차는, 이동 장치가 가감속을 행하고 있는 상태에 있어서만 발생하는 것은 아니고, 가감속을 행하고 있지 않은 상태에 있어서도, 잔류 진동에 기인하여 발생한다. 그 때문에, 동적 오차의 보정은, 이동 장치가 가감속을 행하고 있는 상태뿐만 아니라, 가감속을 행하고 있지 않은 상태에 있어서도 필요한 경우가 있는 점에 유의하라.

도 5는 본 실시의 형태에 따른 동적 오차 보정량 계산부(13)의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 5는 도 4의 스텝 S104의 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 스텝 S111에 있어서, 동적 오차 보정량 계산부(13)가, 촬상 시각 데이터에 기초하여 잠정 좌표 pc와 기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2를 대응시키는 동작에 대하여 설명한다. 잠정 좌표 pc와 동적 정보 di를 대응시키는 것에 의해, 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 잠정 좌표 pc에 있어서의 동적 오차 보정량 dec를 산출하거나, 또는, 잠정 좌표 pc를 포함하는 화상의 촬상 시각에 있어서의 동적 오차 보정량 dec를 산출한다. 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 데이터 기억부(15)로부터, 촬상 시각 데이터 id, 기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2를 취득한다.

기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2에는, 동적 정보 di를 계측한 시각인 계측 시각이 포함되어 있다. 계측 시각은, 기판 동적 정보 취득부(5-1) 및 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)가 계측 결과를 취득한 시각이다. 그리고, 촬상 시각 데이터 id에 기초하여, 화상 i의 촬상 시각의 각각과, 잠정 좌표 pc를 대응시키고, 화상 i의 촬상 시각의 각각과 이 촬상 시각에 계측된 기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2를 대응시킨다. 이것에 의해, 잠정 좌표 pc의 각각과, 기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2를 대응시킨다. 다시 말해서, 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 잠정 좌표 pc를 포함하는 화상 i의 각각과 화상 i의 각각의 촬상 시각에 계측된 동적 정보 di를 대응시킨다. 이상이, 도 5의 잠정 좌표 pc와, 기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2를 대응시키는 동작이다.

여기서, 스텝 S111의 처리는, 동일한 촬상 시각에 따른 잠정 좌표 pc와 동적 정보 di를 대응시킬 수 있으면 되고, 상기에 예시한 처리로 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 촬상 시각 데이터 id 대신에, 트리거 신호 tr을 취득하고, 트리거 신호 tr로부터 촬상 시각을 구하고, 잠정 좌표 pc와 동적 정보 di를 대응시키더라도 좋다. 또한, 예컨대, 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 제어부(3)로부터 제어 신호 cs를 취득하고, 제어 신호 cs로부터 특징점의 위치를 산출하더라도 좋다.

스텝 S112에 있어서, 동적 오차 보정량 계산부(13)가, 동적 정보 di에 기초하여 진동 보정량 vca를 산출하는 진동 보정량 계산부(131)의 처리에 대하여 설명한다. 진동 보정량 계산부(131)는, 스텝 S111에 있어서 잠정 좌표 pc에 대응시켜진 기판 동적 정보 di1로부터, 잠정 좌표 pc의 각각에 대하여 기판 진동 위치 vp를 구한다. 또한, 촬상부 동적 정보 di2로부터 촬상부 진동 위치 vpa를 구한다. 여기서, 기판 진동 위치 vp 및 촬상부 진동 위치 vpa의 각각은, 진동의 영향에 의한 기판 b 및 촬상부(2)의 위치 변화이다.

기판 동적 정보 di1이 기판 b의 가속도인 경우, 기판 동적 정보 di1로부터 진동 성분을 산출하고 산출한 진동 성분을 2회 적분한 값을 기판 진동 위치 vp로 한다. 또한, 기판 동적 정보 di1이 기판 b의 속도인 경우, 기판 동적 정보 di1로부터 진동 성분을 산출하고, 산출한 진동 성분을 1회 적분한 값을 기판 진동 위치 vp로 한다. 기판 동적 정보 di1이 기판 b의 상대 위치인 경우, 기판 동적 정보 di1로부터 진동 성분을 산출하고, 산출한 진동 성분을 기판 진동 위치 vp로 한다. 여기서, 기판 동적 정보 di1과 지령 신호 cs를 비교하여 기판 동적 정보 di1로부터 진동 성분을 산출하더라도 좋다. 예컨대, 기판 동적 정보 di1이 기판 b의 가속도인 경우, 지령 신호 cs로부터 산출한 기판 b의 가속도를 기판 동적 정보 di1로부터 뺀 값을 진동 성분으로서 사용하더라도 좋다.

동일하게, 촬상부 동적 정보 di2가 촬상부(2)의 가속도인 경우, 촬상부 동적 정보 di2로부터 진동 성분을 산출하고, 산출한 진동 성분을 2회 적분한 값을 촬상부 진동 위치 vpa로 한다. 또한, 촬상부 동적 정보 di2가 촬상부(2)의 속도인 경우, 촬상부 동적 정보 di2로부터 진동 성분을 산출하고, 산출한 진동 성분을 1회 적분한 값을 촬상부 진동 위치 vpa로 한다. 촬상부 동적 정보 di2가 촬상부(2)의 위치인 경우, 촬상부 동적 정보 di2로부터 진동 성분을 산출하고, 산출한 진동 성분을 진동 위치 vpa로 한다. 예컨대, 촬상부 동적 정보 di2가 촬상부(2)의 가속도인 경우, 본 실시의 형태에서는, 촬상부(2)는 이동 장치에 의한 이동이 없기 때문에, 촬상부 동적 정보 di2를 진동 성분으로서 사용하더라도 좋다.

다음으로, 진동 보정량 계산부(131)는, 기판 진동 위치 vp와 촬상부 진동 위치 vpa의 차이를 상대 진동 위치 rvp로서 산출한다. 진동 보정량 계산부(131)는, 이 상대 진동 위치 rvp를 진동 보정량 vca로 한다. 여기서, 상대 진동 위치 rvp로서, 복수 방향의 성분을 갖는 벡터량으로서 산출하고, 그 각 방향 성분을 진동 보정량 vca의 각 방향 성분으로 하더라도 좋다.

또, 기판 동적 정보 취득부(5-1) 또는 촬상부 동적 정보 취득부(5-2) 중 어느 한쪽을 생략할 수도 있다. 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)를 생략한 경우, 기판 진동 위치 vp를 진동 보정량 vca로 한다. 또한, 기판 동적 정보 취득부(5-1)를 생략한 경우, 촬상부 진동 위치 vpa를 진동 보정량 vca로 한다. 이상이 스텝 S112에 있어서 진동 보정량 vca를 구하는 처리의 일례이다.

스텝 S113에 있어서, 동적 정보 di에 기초하여 기계 변형 보정량 mdca를 산출하는 진동 보정량 계산부(131)의 처리에 대하여 설명한다. 기계 변형 보정량 계산부(132)는, 기판 동적 정보 di1, 촬상부 동적 정보 di2 및 동적 보정 파라미터 dcp를 취득한다. 여기서, 동적 보정 파라미터 dcp는, 기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2와 기계 변형 보정량 mdca를 관계시키는 파라미터이다.

동적 보정 파라미터 dcp의 예로서는, 스테이지(4), 촬상부(2), 기판 계측 장치(100) 등에 대한, 기계 변형에 대한 파라미터, 강성에 대한 파라미터 등을 들 수 있다. 동적 보정 파라미터 dcp는, 스테이지(4)의 재질, 형상, 강성, 중량 등의 사양치로부터 산출하더라도 좋다. 또한, 동적 보정 파라미터 dcp를, 미리 시험을 실시하여 구하더라도 좋다. 시험의 예로서는, 스테이지(4)를 이동시켰을 때, 또는 스테이지(4), 촬상부(2) 등을 가속 또는 감속시켰을 때에 스테이지(4), 촬상부(2), 기판 계측 장치(100) 등에 발생하는 기계 변형을 계측하는 시험을 들 수 있다.

기계 변형의 예로서는, 피칭 변형, 요잉 변형 등을 들 수 있다. 여기서, 가속 방향과 반대 방향으로 관성력이 가해져 발생하는 2개의 기계 변형을, 피칭 변형 및 요잉 변형이라 칭하고 있다. 피칭 변형 및 요잉 변형은, 예컨대, 변형의 주체가 되는 변형물의 무게중심 위치를 통과하는 2개의 서로 직교하는 회전축을 중심으로 하여 회전하는 변형으로 하더라도 좋다. 변형물을 스테이지(4)로 한 경우의 피칭 변형의 일례를 설명한다. 기판 b의 위치가, 스테이지(4)의 구동축으로부터 떨어져 있는 경우, 스테이지(4)가 가속 방향과 반대쪽으로 기울도록 변형한다. 그리고, 잠정 좌표 pc에 스테이지(4)의 기계 변형에 의한 계측 오차가 발생한다. 이상이 피칭 변형의 일례이다.

또한, 변형물을 스테이지(4)로 하여 요잉 변형의 일례를 설명한다. 스테이지(4)의 y축 스테이지(4-2)의 상면에 고정된 부분의 무게중심이 중앙으로부터 어긋나 있는 것으로 한다. 다시 말해서, y축 스테이지(4-2)의 상면에 대하여 x축 스테이지(4-1)가 고정되고, x축 스테이지(4-1)의 상면에 대하여 테이블이 고정되고, x축 스테이지(4-1)가 x축의 양의 방향 또는 음의 방향으로 편심한 상태에 있는 것으로 한다. 이와 같은 상태에서, y축 스테이지(4-2)를 가감속하면, 관성력이 스테이지(4)에 작용하는 것에 의해, 스테이지(4)가 z축에 평행한 축을 회전축으로 하여 회전하는 변형이 발생한다. 이것에 의해, 잠정 좌표 pc에 기계 변형에 의한 계측 오차가 발생한다. 이상이 요잉 변형의 일례이다.

기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2는, 스텝 S112와 동일하게, 촬상 시각과 대응시켜져 있다. 각각의 촬상 시각에 있어서의 기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2를 이용하여, 각각의 촬상 시각에 있어서의 기계 변형 보정량 mdca를 산출하는 동작을 예시한다.

이동 장치의 이동에 기인하여 변형하는 변형물에는, 가속도에 비례하는 관성력이 작용하고, 변형물에는, 관성력에 비례하는 기계 변형이 발생하는 것으로 한다. 그리고, 동적 보정 파라미터 기억부(17)는, 기판 b의 가속도와 기판 측 기계 변형 bmd의 사이의 비례 계수 및 촬상부(2)의 가속도와 촬상부 측 기계 변형 iumd의 사이의 비례 계수를, 동적 보정 파라미터 dcp로서 기억한다. 여기서, 기판 측 기계 변형 bmd는, 기계 변형에 의한 기판 b의 변위이다. 또한, 촬상부 측 기계 변형 iumd는, 기계 변형에 의한 촬상부(2)의 변위이다.

기계 변형 보정량 계산부(132)는, 기판 측 기계 변형 bmd와 촬상부 측 기계 변형 iumd의 차이를 기계 변형 보정량 mdca로 한다. 기계 변형 보정량 mdca는, 촬상부로부터 본 기판의 기계 변형 변위이다. 이것에 의해, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대적인 변위를 기계 변형 변위 mdca로서 산출할 수 있다.

여기서, 기판 동적 정보 di1, 촬상부 동적 정보 di2 등이 가속도인 경우, 이들을 기판 측 기계 변형 bmd 및 촬상부 측 기계 변형 iumd를 산출할 때의 가속도로서 이용한다. 또한, 기판 동적 정보 di1, 촬상부 동적 정보 di2 등이 속도인 경우, 이들을 1회 미분하여 구한 값을 기판 측 기계 변형 bmd 및 촬상부 측 기계 변형 iumd를 산출할 때의 가속도로서 이용한다. 기판 동적 정보 di1, 촬상부 동적 정보 di2 등이 위치인 경우, 이들을 2회 미분한 값을 기판 측 기계 변형 bmd 및 촬상부 측 기계 변형 iumd를 산출할 때의 가속도로서 이용한다. 또, 미분의 연산을 행하기 전에, 기판 동적 정보 di1, 촬상부 동적 정보 di2 등을 평활화하는 필터링을 행하더라도 좋다. 이상이 스텝 S113의 처리의 일례이다.

또, 상술한 바와 같이, 기판 동적 정보 취득부(5-1) 또는 촬상부 동적 정보 취득부(5-2) 중 어느 한쪽을 생략할 수도 있다. 촬상부 동적 정보 취득부(5-2)를 생략한 경우, 기계 변형 보정량 계산부(132)는, 기판 측 기계 변형 bmd를 기계 변형 보정량 mdca로 한다. 또한, 기판 동적 정보 취득부(5-1)를 생략한 경우, 기계 변형 보정량 계산부(132)는, 촬상부 측 기계 변형 iumd를 기계 변형 보정량 mdca로 한다.

스텝 S114에 있어서, 진동 보정량 vca 및 기계 변형 보정량 mdca로부터, 동적 오차 보정량 dec를 산출하는 동적 오차 보정량 계산부(13)의 동작을 예시한다. 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 진동 보정량 vca와 기계 변형 보정량 mdca의 합을 동적 오차 보정량 dec로 한다. 여기서, 진동 보정량 vca 및 기계 변형 보정량 mdca를 x축 방향 성분, y축 방향 성분 등을 갖는 벡터량으로 하고, 벡터량으로서 동적 오차 보정량 dec를 산출하더라도 좋다. 이상이, 스텝 S114의 동적 오차 보정량 계산부(13)의 동작의 일례이다. 그리고, 이상에 설명한 도 5의 동작이, 도 4의 스텝 S104의 동적 오차 보정량 dec를 산출하는 처리의 일례이다.

도 4의 스텝 S105에 있어서, 정적 오차 보정량 sec 및 동적 오차 보정량 dec에 기초하여 잠정 좌표 pc를 보정하는 계측 처리부(16)의 동작을 예시한다. 계측 처리부(16)는, 잠정 좌표 pc, 정적 오차 보정량 sec 및 동적 오차 보정량 dec를 취득하고, 잠정 좌표 pc로부터 정적 오차 보정량 sec 및 동적 오차 보정량 dec를 뺀 값을, 계측 결과 mr로서 출력한다. 예컨대, 잠정 좌표 pc 및 계측 결과 mr은, x축 방향 및 y축 방향의 값을 갖는 양으로 하더라도 좋다.

또한, 계측 처리부(16)는, 도 3의 스텝 S101 내지 스텝 S105에 설명한 보정을, 특징점과는 상이한 점의 좌표에 대하여 실시하고, 이 보정이 실시된 점에 대한 특징점의 상대 위치를 계측 결과 mr로서 출력하더라도 좋다. 상기의 특징점과는 상이한 점의 예로서는, 예컨대, 특징점이 구멍의 중심 좌표인 경우, 프린트 기판에 마련된 얼라인먼트 마크, 프린트 기판의 각 등을 들 수 있다.

동적 오차의 보정을 화상 처리의 공정에 있어서 실시하는 경우, 촬상부(2)가 취득한 화상 i의 각각에 대하여 오차를 보정하는 처리가 필요하게 되고, 계측의 정밀도를 높이기 위해 많은 복잡한 공정이 필요하게 된다. 한편, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100)는, 화상 신호 is로부터 화상 처리부(10)가 잠정 좌표 pc를 산출한다. 그리고, 잠정 좌표 pc에 대하여 보정을 실행하기 때문에, 화상 i마다 오차의 보정을 실행할 필요가 없다. 그 때문에, 화상 처리의 공정에 있어서 동적 오차의 보정을 실시한 경우에 비하여, 계산의 부하를 가볍게 할 수 있다. 또한, 고속의 처리가 가능하게 된다.

기판 동적 정보 di1에는, 기판 b의 움직임의 정보가 포함된다. 그 때문에, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100)에 따르면, 기판 b의 진동, 기계 변형 등을 반영한 계측 오차의 보정을 실행할 수 있다. 또한, 촬상부 동적 정보 di2에는, 촬상부(2)의 움직임의 정보가 포함된다. 그 때문에, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100)에 따르면, 촬상부(2)의 진동, 기계 변형 등을 반영한 계측 오차의 보정을 실행할 수 있다. 또한, x축 방향에 더하여, y축 방향, z축 방향 등에 대하여 기판 동적 정보 di1 또는 촬상부 동적 정보 di2를 취득하는 것에 의해, 이동 장치의 이동 방향과 상이한 방향의 진동, 기계 변형 등을 반영한 동적 오차의 보정을 실행할 수 있다.

또한, 동적 오차 보정량 dec를 산출할 때, 복수의, 잠정 좌표 pc 및 잠정 좌표 pc에 대응하는 동적 오차 보정량 dec의 세트로부터, 보간에 의해 새롭게, 잠정 좌표 pc 및 동적 오차 보정량 dec를 추정하더라도 좋다. 보간에 의해 잠정 좌표 pc 및 동적 오차 보정량 dec를 추정하는 처리를 예시한다.

잠정 좌표 pc가 5픽셀인 위치의 동적 오차 보정량 dec가 2미크론인 것으로 한다. 그리고, 잠정 좌표 pc가 6픽셀인 위치의 동적 오차 보정량 dec가 3미크론인 것으로 한다. 이때, 잠정 좌표 pc가 5.5픽셀인 위치의 동적 오차 보정량 dec를, 상기의 2개의 위치의 동적 보정량 dec에 선형 보간을 적용하는 것에 의해 2.5미크론으로 구한다. 이상이, 보간에 의한 잠정 좌표 pc와 동적 오차 보정량 dec의 관계의 추정의 일례이다. 이 예에서는 보간에 이용하는 함수가 일차방정식이 되는 선형 보간을 이용하였지만, 보간에 이용하는 함수의 형태는, 일차방정식으로 한정되는 것이 아니고 이차방정식 등, 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 본 실시의 형태에 설명한 방법에 의해 구한 복수의 잠정 좌표 pc 및 동적 오차 보정량 dec에 대하여 피팅을 행하는 등에 의해, 함수를 선택하더라도 좋다.

도 3, 도 5에 설명한 동작의 예에서는, 기판 동적 정보 di1 및 촬상부 동적 정보 di2와, 잠정 좌표 pc를 대응시킬 때, 촬상 시각을 통해서 대응시키는 처리를 예시하였다. 다른 예로서, 스테이지(4)가 일정 속도로 이동하고, 촬상부(2)에 의한 촬상을 일정한 시간 간격으로 실행한 경우에는, 화상 신호 is와 촬상 시각이 대응시켜지기 때문에, 촬상 시각을 통하지 않고서 기판 동적 정보 di1과 잠정 좌표 pc를 대응시킬 수 있다. 그리고, 잠정 좌표 pc의 각각에 대하여 동적 오차 보정량 dec를 산출할 수도 있다.

도 1, 도 2에 나타내는 구성에서는, 진동 보정량 계산부(131)와 기계 변형 보정량 계산부(132)의 양쪽을 구비하지만, 어느 한쪽을 생략하고, 진동 보정량 vca 또는 기계 변형 보정량 mdca 중 어느 한쪽으로부터 동적 보정량 dec를 산출하더라도 좋다. 또, 기계 변형 보정량 계산부(132)를 생략하는 경우, 동적 보정 파라미터 기억부(17)도 생략할 수 있다.

도 6은 본 실시의 형태에 따른 기판 계측 장치가 구비하는 처리 회로를, 프로세서 및 메모리로 구성하는 경우의 구성예를 나타내는 도면이다. 처리 회로가 프로세서(10001) 및 메모리(10002)로 구성되는 경우, 기판 계측 장치(100)의 처리 회로의 각 기능은, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합에 의해 실현된다. 소프트웨어, 펌웨어 등은 프로그램으로서 기술되어, 메모리(10002)에 저장된다. 처리 회로에서는, 메모리(10002)에 기억된 프로그램을 프로세서(10001)가 읽어내어 실행하는 것에 의해, 각 기능을 실현한다. 즉, 처리 회로는, 기판 계측 장치(100)의 처리가 결과적으로 실행되게 되는 프로그램을 저장하기 위한 메모리(10002)를 구비한다. 또한, 이들 프로그램은, 기판 계측 장치(100)의 수순 및 방법을 컴퓨터에 실행시키는 것이라고도 할 수 있다. 여기서, 프로세서(10001)는, CPU(Central Processing Unit), 처리 장치, 연산 장치, 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, DSP(Digital Signal Processor) 등이더라도 좋다. 메모리(10002)는, 예컨대, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(등록상표)(Electrically EPROM) 등의, 비휘발성 또는 휘발성의 반도체 메모리로 하더라도 좋다. 또한, 메모리(10002)를, 자기 디스크, 플렉서블 디스크, 광 디스크, 콤팩트 디스크, 미니 디스크, 또는 DVD(Digital Versatile Disc) 등으로 하더라도 좋다.

도 7은 본 실시의 형태에 따른 기판 계측 장치가 구비하는 처리 회로를 전용의 하드웨어로 구성하는 경우의 구성예를 나타내는 도면이다. 처리 회로가 전용의 하드웨어로 구성되는 경우, 도 7에 나타내는 처리 회로(10003)는, 예컨대, 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화한 프로세서, 병렬 프로그램화한 프로세서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), 또는 이들을 조합한 것으로 하더라도 좋다. 기판 계측 장치(100)의 기능을, 기능마다 처리 회로(10003)에 의해 실현하더라도 좋고, 복수의 기능을 합쳐서 처리 회로(10003)에 의해 실현하더라도 좋다.

촬상부(2), 제어부(3), 스테이지(4), 동적 정보 취득부(5), 위치 계측 장치(6) 등의 하드웨어 부분을 기판 계측 기구라 칭한다. 처리 회로는, 반드시, 기판 계측 기구의 가까이에 설치할 필요는 없다. 예컨대, 도 1의 화상 처리 장치(1)를 처리 회로로 하고, 화상 처리 장치(1)를, 기판 계측 기구로부터 떨어진 장소에 배치하고, 양쪽의 사이를, 네트워크로 접속하더라도 좋다. 또한, 예컨대, 화상 처리 장치(1)를, 클라우드 서버 상의 처리 회로로 하더라도 좋다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 예시한 기판 계측 장치(100)는, 트리거 신호 tr을 출력하는 촬상 처리부(14)를 구비한다. 또한, 트리거 신호 tr에 기초하여 기판 b를 촬상하고 복수의 화상 i인 화상군 ig의 정보를 화상 신호 is로서 출력하는 촬상부(2)를 구비한다. 또한, 기판 계측 장치(100)는, 제어 신호 cs에 기초하여 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치를 변화시키는 이동 장치(스테이지(4))와, 화상 신호 is에 기초하여 화상군 ig에 촬상된 특징점의 좌표를 구하여 잠정 좌표 pc로서 출력하는 화상 처리부(10)를 구비한다.

또한, 기판 계측 장치(100)는 동적 오차 보정량 계산부(13)를 구비한다. 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 동적 정보 di에 기초하거나, 또는, 추정 가속도 ea에 기초하여 동적 오차 보정량 dec를 산출한다. 여기서, 동적 정보 di는, 기판 b와 촬상부(2) 중 적어도 어느 한쪽에 대하여 위치, 속도 또는 가속도를 계측한 것이다. 또한, 추정 가속도 ea는, 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 가속도를 추정한 것이다. 또한, 기판 계측 장치(100)는 계측 처리부(16)를 구비한다. 계측 처리부(16)는, 목표 촬상 위치와 촬상 위치의 어긋남인 촬상 잔차 re 또는 동적 오차 보정량 dec에 기초하여 잠정 좌표 pc를 보정하고 특징점의 좌표의 계측 결과 mr을 출력한다.

또, 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 가속도를 추정한 추정 가속도 ea에 기초하여 동적 오차 보정량 dec를 산출하는 구성은, 실시의 형태 4에 후술한다. 또한, 촬상 잔차 re에 기초하여 잠정 좌표 pc를 보정하고, 특징점의 좌표의 계측 결과 mr을 출력하는 구성에 대해서는, 실시의 형태 5에 후술한다.

또한, 본 실시의 형태에 예시한 기판 계측 방법의 일례에 따르면, 트리거 신호 tr을 출력한다. 또한, 트리거 신호 tr에 기초하여 기판 b의 화상 i를 촬상부가 촬상하고, 복수의 화상 i인 화상군 ig의 정보를 화상 신호 is로서 촬상부(2)가 출력한다. 또한, 제어 신호 cs에 기초하여 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치를 변화시킨다. 또한, 화상 신호 is에 기초하여 화상군 ig에 촬상된 특징점의 좌표를 구하여 잠정 좌표 pc로서 출력한다.

또한, 이 기판 계측 방법에서는, 기판 b와 촬상부(2) 중 적어도 어느 한쪽에 대하여 위치, 속도 또는 가속도를 계측한 동적 정보 di에 기초하거나, 또는, 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 가속도를 추정한 추정 가속도 ea에 기초하여 동적 오차 보정량 dec를 산출한다. 또한, 목표 촬상 위치와 촬상 위치의 어긋남인 촬상 잔차 re 또는 동적 오차 보정량 dec에 기초하여 잠정 좌표 pc를 보정하고 특징점의 좌표의 계측 결과 mr을 출력한다. 이 기판 계측 장치 또는 기판 계측 방법에 따르면, 화상군 ig로부터 특징점의 좌표를 잠정 좌표로서 계측한 후에, 보정을 행한다. 그 때문에, 화상 i마다 오차를 수정하는 처리를 행할 필요가 없다. 그 때문에, 계산 처리의 부하를 줄일 수 있다.

또한, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100)의 일례에 따르면, 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 진동 보정량 계산부(131), 또는, 기계 변형 보정량 계산부(132) 중 적어도 어느 한쪽을 구비한다. 진동 보정량 계산부(131)는, 동적 정보 di에 기초하여 진동 보정량 vca를 산출한다. 또한, 기계 변형 보정량 계산부(132)는, 동적 정보 di 및 동적 보정 파라미터 dcp에 기초하여 기계 변형 보정량 mdca를 산출한다. 또한, 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 진동 보정량 vca, 또는, 기계 변형 보정량 mdca 중 적어도 어느 한쪽에 기초하여 동적 오차 보정량 dec를 산출한다.

또한, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100)의 일례에서는, 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 잠정 좌표 pc에 있어서의 동적 오차 보정량 dec를 산출하거나, 또는, 잠정 좌표 pc를 포함하는 화상의 촬상 시각에 있어서의 동적 오차 보정량 dec를 산출한다.

또한, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100)의 일례에서는, 촬상부(2)는, 라인 카메라이다. 또한, 라인 카메라가 구비하는 복수의 촬상 소자가 늘어서는 방향에 대하여 수직의 방향으로, 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치를 변화시키면서 촬상부(2)가 촬상을 실행한다. 그리고, 촬상 처리부(14)는, 2회의 연속한 촬상 동안의 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치의 변화의 크기가 일정하게 되도록 트리거 신호 tr을 출력한다. 촬상부(2)로서 라인 카메라를 이용한 경우, 빈번하게 이동이 행하여지는 방향을 1방향으로 하여, 화상군 ig의 처리를 간단하게 할 수 있다. 또한, 라인 카메라가 구비하는 복수의 촬상 소자가 늘어서는 방향과 수직의 방향으로 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치를 변화시키면서 촬상부(2)가 촬상을 실행한 경우, 넓은 면적에 분포하는 특징점의 좌표를 빠르고 정확하게 계측할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100)의 일례에 따르면, 동적 정보 취득부(5)를, 가속도 센서로 한다. 동적 정보 취득부(5)를 가속도 센서로 한 경우, 위치 계측 장치(6) 등을 동적 정보 취득부(5)로서 사용한 경우에 비하여 소형이고, 설치가 용이해진다. 또한, 설치하는 위치의 자유도가 커진다.

또한, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100)의 일례에 따르면, 이동 장치(스테이지(4))가 정지하여 이동 장치에 의한 잔류 진동이 없는 상태에서 발생하는 계측 오차인 정적 오차에 대한 보정량인 정적 오차 보정량 sec를 정적 오차 보정 파라미터 sp에 기초하여 산출하는 정적 오차 보정량 계산부(11)를 더 구비하고, 계측 처리부(16)는, 정적 오차 보정량 sec에 기초하여 계측 결과 mr을 산출한다. 이것에 의해, 정적 오차의 영향이 작은 계측을 실행할 수 있다.

본 실시의 형태에 따르면, 짧은 시간 동안에 정밀도가 높은 계측을 실행하는 것이 가능한 기판 계측 장치 또는 기판 계측 방법을 제공할 수 있다.

실시의 형태 2.

도 8은 본 실시의 형태에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 실시의 형태 1의 기판 계측 장치(100)에서는, 기판 b가 x축 방향으로 이동하면서 촬상을 행하는 것에 비하여, 기판 계측 장치(100a)에서는, 촬상부(2)가 x축 방향으로 이동하면서 촬상을 행한다. 본 실시의 형태에 있어서, 실시의 형태 1의 신호, 구성 요소 등과, 동일한 또는 대응하는 신호, 구성 요소 등에 대해서는 동일한 부호를 부여한다. 또한, 기판 계측 장치(100a)의 설명에서는, 반복을 피하기 위해, 실시의 형태 1의 기판 계측 장치(100)와의 차이점을 중심으로 설명한다.

본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100a)는, 도 1에 나타내는 기판 계측 장치(100)의 스테이지(4) 대신에, 스테이지(4a)를 구비한다. 또한, 기판 계측 장치(100a)는, 위치 계측 장치(6) 대신에 위치 계측 장치(6a)를 구비하고, 제어부(3) 대신에 제어부(3a)를 구비한다. 또한, 기판 계측 장치(100a)는, 실시의 형태 1의 화상 처리 장치(1) 대신에 화상 처리 장치(1a)를 구비한다.

스테이지(4a)는, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 x축 방향의 상대 위치를 변경하는 이동 장치이다. 스테이지(4a)는, 실시의 형태 1의 x축 스테이지(4-1) 대신에 x축 스테이지(4a-1)를 구비한다. x축 스테이지(4-1)는, 기판 b를 x축 방향으로 이동시키는 것에 비하여, x축 스테이지(4a-1)는, 촬상부(2)를 도 8의 좌표축의 x축 방향으로 이동시킨다.

제어부(3a)는, 실시의 형태 1의 x축 제어기(31) 대신에, x축 제어기(31a)를 구비한다. x축 제어기(31)는, x축 스테이지(4-1)의 움직임을 제어하여 기판 b를 이동시킨다. 한편, x축 제어기(31a)는, x축 스테이지(4a-1)를 제어하여 촬상부(2)를 이동시킨다. 도 8에 나타내는 위치 계측 장치(6a)는, x축 위치 계측 장치(6-1) 대신에, 촬상부(2)의 x축 방향의 위치를 계측하는 x축 위치 계측 장치(6a-1)를 구비하는 점이 위치 계측 장치(6)와 상이하다.

도 9는 본 실시의 형태에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 화상 처리 장치(1a)는, 촬상 처리부(14) 대신에 촬상 처리부(14a)를 구비한다. 또한, 동적 오차 보정량 계산부(13) 대신에 동적 오차 보정량 계산부(13a)를 구비한다. 이상을 제외하고, 기판 계측 장치(100a)의 구성은, 도 1, 도 2에 나타내는 기판 계측 장치(100)와 동일하다.

본 실시의 형태의 화상 처리 장치(1a)는, 화상 처리 장치(1)와 동일하게, 도 3에 나타내는 각 처리를 실행하여 화상 처리를 실행한다. 도 3의 각 처리에 있어서의, 화상 처리 장치(1a)와 화상 처리 장치(1)의 차이점에 대하여 설명한다. 도 3의 스텝 S101의 처리에 있어서, 촬상 처리부(14)의 동작의 일례에서는, 기판 b가 일정 거리를 움직일 때마다 트리거 신호 tr을 출력하였다. 한편, 촬상 처리부(14a)의 동작의 일례에서는, x축 위치 계측 장치(6a-1)로부터의 위치 정보 pi에 기초하여 촬상부(2)가 x축 방향으로 일정 거리를 이동할 때마다 트리거 신호 tr을 출력한다. 또, 촬상부(2)가 일정 속도로 이동하는 경우, 촬상 처리부(14a)는, 일정한 시간 간격으로 트리거 신호 tr을 출력하더라도 좋다.

또한, 동적 오차 보정량 계산부(13a)는, 동적 오차 보정량 계산부(13)와 동일하게, 도 3의 스텝 S104에 있어서 도 5의 각 처리와 동일한 처리를 실행한다. 도 5의 각 처리에 있어서, 동적 오차 보정량 계산부(13a)는, 제어부(3) 대신에, 제어부(3a)로부터의 제어 신호 cs를 사용하여 동적 오차 보정량 dec를 산출한다. 이상이, 화상 처리 장치(1a)의 동작과 화상 처리 장치(1)의 동작의 차이점이다.

또, 기판 계측 장치(100)와 동일하게 기판 계측 장치(100a)에 있어서도, 동적 오차 보정량 계산부(13a)로부터, 진동 보정량 계산부(131a)와 기계 변형 보정량 계산부(132a) 중 어느 한쪽을 생략한 구성으로 할 수 있다. 또한, 기판 계측 장치(100)와 동일하게, 기판 계측 장치(100a)에 있어서도, 기판 동적 정보 취득부(5-1) 또는 촬상부 동적 정보 취득부(5-2) 중 어느 한쪽을 생략한 구성으로 할 수 있다. 또한, 기판 계측 장치(100)와 동일하게, 기판 계측 장치(100a)에 있어서도, 정적 오차 보정량 계산부(11)를 생략한 구성으로 할 수도 있다.

도 8의 촬상부(2)는, x축 스테이지(4a-1)에 의해 이동하기 때문에, 기판 계측 장치(100)에 비하여 촬상부(2)의 진동, 기계 변형 등에 의한 동적 오차가 보다 커지는 경향이 있다. 그 때문에, 기판 계측 장치(100)에 비하여, 기판 계측 장치(100a)에서는, 촬상부 동적 정보 di2에 기초하는 동적 오차의 보정의 효과가 보다 크다. 또, x축 스테이지(4a-1)에 의한 촬상부(2)의 이동에 따라, x축 방향뿐만 아니라, y축 방향 및 z축 방향에 대해서도, 진동, 기계 변형 등이 발생할 수 있다. 그리고, 촬상부(2)가 이동 장치인 x축 스테이지(4a-1)의 이송축으로부터 멀어질수록, x축 스테이지(4a-1)의 이동 방향과 상이한 방향의 진동, 기계 변형 등은 커지는 경향이 있다. 즉, x축 스테이지(4a-1)의 이동 방향과 상이한 방향의 동적 오차가 커지는 경향이 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 촬상부(2)가 이동하는 구성에 있어서도, 짧은 시간 동안에 정밀도가 높은 계측을 실행하는 것이 가능한 기판 계측 장치 또는 기판 계측 방법을 제공할 수 있다. 또한, 기판 계측 장치(100a)는, 촬상부(2)가 이동하는 구성이기 때문에, 촬상부 동적 정보 di2에 기초하는 동적 오차의 보정의 효과가 보다 크게 발휘된다.

실시의 형태 3.

도 10은 본 실시의 형태에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100b)는, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대 속도가 미리 정한 조건을 만족시키는 경우에 촬상을 실행한다. 도 11은 본 실시의 형태에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100b)는, 실시의 형태 1에 설명한 화상 처리 장치(1) 대신에 화상 처리 장치(1b)를 구비한다. 화상 처리 장치(1b)는, 실시의 형태 1에 설명한 촬상 처리부(14) 대신에 촬상 처리부(14b)를 구비한다. 실시의 형태 1과 동일한 또는 대응하는 구성 요소, 신호 등에 대해서는, 실시의 형태 1과 동일한 부호를 부여한다. 그리고, 이하의 설명에서는, 실시의 형태 1과의 차이를 중심으로 설명한다.

촬상 처리부(14b)는, 촬상부(2)와 스테이지(4)의 사이의 상대 속도 V를 구한다. 그리고, 구한 상대 속도 V에 따라 트리거 신호 tr을 출력할지 여부를 결정한다. 도 12는 본 실시의 형태에 따른 촬상 처리부의 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 스텝 S301에 있어서, 촬상 처리부(14b)는, 위치 정보 pi에 기초하여 상대 속도 V를 산출한다. 여기서, 이동부인 스테이지(4)의 진동 주파수를 f로 한다. 또한, 특징점으로서 구멍 h의 중심 위치를 계측하는 것으로 하고, 구멍 h의 직경을 구멍 지름 D로 한다.

또, 본 실시의 형태에서는, 이동부를 스테이지(4)로서 설명하지만, 본 실시의 형태를 실시의 형태 2에 있어서 설명한 기판 계측 장치(100a)에 적용할 수도 있다. 이와 같은 경우, 도 8의 촬상부(2)의 속도를 상대 속도 V로서 사용한다. 그리고, 예컨대, 스테이지(4)의 진동 주파수 대신에, 도 8의 x축 스테이지(4a-1) 및 촬상부(2)의 진동 주파수를 진동 주파수 f로서 이용하더라도 좋다. 이것에 의해, 본 실시의 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 이동 장치의 이동에 의해 진동이 발생하는 주체를 진동체라 칭한다. 기판 b가 이동하는 경우, 촬상부(2)가 이동하는 경우, 기판 b 및 촬상부(2)가 이동하는 경우의 3가지의 어느 경우에 있어서도, 진동은, 기판 b 및 촬상부(2)의 양쪽에 발생할 수 있다. 그 때문에, 본 실시의 형태에서는, 진동체를 스테이지(4) 및 촬상부(2)로 하는 것이 바람직하다.

스텝 S302에 있어서, 촬상 처리부(14b)는, 상대 속도 V가 2×f×D보다 큰지 여부를 판단한다. 다시 말해서, 촬상 처리부(14b)는, 산출한 상대 속도 V가 진동 주파수 f와 구멍 지름 D의 곱의 2배보다 큰지 여부를 판단한다. 스텝 S302에 있어서, 상대 속도 V가 2×f×D보다 크다고 판단한 경우, 스텝 S303으로 진행하고, 촬상 처리부(14b)는, 촬상을 실행한다고 판단한다. 그리고, 미리 정한 시간 동안, 일정한 거리를 이동할 때마다, 다시 말해서, 일정 거리만큼 상대 위치가 변화할 때마다, 트리거 신호 tr을 출력한다. 예컨대, 상기의 미리 정한 시간마다 상대 속도 V를 취득하고, 상대 속도 V를 취득할 때마다 스텝 S302의 판단을 실행하더라도 좋다.

한편, 스텝 S302에 있어서, 상대 속도 V가 2×f×D보다 작거나 또는 2×f×D와 같다고 판단한 경우, 스텝 S304로 진행하고, 촬상 처리부(14b)는, 촬상을 실행하지 않는다고 판단한다. 그리고, 촬상 처리부(14b)는, 미리 정한 시간 동안, 트리거 신호 tr을 출력하지 않는다. 스텝 S303으로 진행한 경우 및 스텝 S304로 진행한 경우의 양쪽의 경우에, 미리 정한 시간이 경과한 후, 스텝 S301로 돌아가고, 촬상 처리부(14b)는, 스텝 S301 내지 스텝 S304의 처리를 반복하여 실행한다.

이상 설명한 바와 같이, 도 12의 처리에 있어서, 기판 계측 장치(100c)는, 이동 장치의 상대 속도 V에 임계치를 설정한다. 그리고, 임계치를 넘은 경우에 계측, 다시 말해서 촬상을 실행하고, 임계치를 하회하거나 임계치와 같은 경우에는 계측을 실행하지 않는다. 또, 실시의 형태 2에 설명한 기판 계측 장치(100a)에 촬상 처리부(14b)를 적용할 수도 있다. 기판 계측 장치(100a)에 있어서도, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대 속도를 V로 하여, 상대 속도 V가 2×f×D보다 크다고 판단한 경우에 촬상을 행하는 것에 의해 기판 계측 장치(100c)와 동일한 효과를 나타낸다.

도 13은 본 실시의 형태에 따른 촬상 처리부의 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 촬상 처리부(14b)는, 스텝 S311에 있어서, 도 12의 스텝 S301과 동일하게, 위치 정보 pi에 기초하여 상대 속도 V를 산출한다. 스텝 S312에 있어서, 도 12의 스텝 S302와 동일하게, 촬상 처리부(14b)는, 상대 속도 V가 2×f×D보다 큰지 여부를 판단한다. 스텝 S312에 있어서, 상대 속도 V가 2×f×D보다 크다고 판단한 경우, 스텝 S313으로 진행한다.

스텝 S313으로 진행한 경우, 스텝 S303과 동일하게, 촬상 처리부(14b)는, 일정한 거리를 이동할 때마다, 다시 말해서, 일정 거리만큼 상대 위치가 변화할 때마다, 트리거 신호를 출력한다. 스텝 S312에 있어서, 상대 속도 V가 2×f×D와 같거나 또는 상대 속도 V가 2×f×D보다 작다고 판단한 경우, 스텝 S314로 진행하고, 스텝 S314에 있어서, 제어부(3)는, 스테이지(4)의 이동 속도를 높인다. 그리고, 스텝 S312로 진행한다. 그리고, 스텝 S312에 있어서, 상대 속도 V가 2×f×D보다 크다고 판단될 때까지 스텝 S312와 스텝 S314의 처리를 반복하여 실행한다.

도 13의 스텝 S314의 동작을 행할 때, 도 11에는 도시되어 있지 않지만, 제어부(3)는, 위치 계측 장치(6)로부터 위치 정보 pi를 취득하고, 위치 정보 pi로부터 상대 속도 V를 산출하더라도 좋다. 도 13에 나타내는 처리를 이용한 경우에도, 상대 속도 V가 2×f×D보다 큰 경우에 촬상이 실행된다. 또한, 실시의 형태 2에 설명한 기판 계측 장치(100a)에 있어서도 상대 속도 V를 촬상부(2)의 이동 속도로 하여, 상대 속도 V가 2×f×D보다 커지도록 스테이지(4)를 제어부(3)가 이동시킨 경우에도, 상기의 동작의 예와 동일한 효과를 나타낸다.

이하에, 기판 계측 장치(100b)의 계측 정밀도와, 구멍 h의 지름과, 상대 속도 V의 관계에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 구멍 h의 구멍 지름을 D로 한다. 여기서, 구멍 지름 D는 직경이다. 이동 장치의 상대 속도를 V로 하면, 1개의 구멍의 화상군 ig를 취득하는 것에 걸리는 시간은 구멍 지름 D를 상대 속도 V로 나눈 값, 즉 D/V가 된다. 스테이지(4)의 진동 주기를 T로 한다. 본 실시의 형태의 경우, 기판 계측 장치(100b) 중 계측 정밀도에 영향을 주는 진동체는 스테이지(4)인 것으로 하여, 스테이지(4)의 진동 주기를 이용한다. 진동체가 스테이지(4)가 아닌 경우에도, 그 구성의 진동체에 따라, 진동체의 진동 주기를 적절하게 이용하는 것에 의해 이 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

예컨대, 기판 계측 장치(100a)에 본 실시의 형태를 적용하는 경우에는, 진동체로서, 이동 장치는 촬상부(2)를 이동시키는 x축 스테이지(4a-1) 및 촬상부(2)를 선택하고, x축 스테이지(4a-1) 및 촬상부(2)의 진동 주파수 f를 사용하더라도 좋다. 또한, 예컨대, 진동체로서, 기판 계측 장치(100b)의 전체의 주파수를 사용하더라도 좋다.

표본화 정리에 따르면, 샘플링 주파수가 진동 주파수 f의 2배보다 크면, 스테이지(4)의 진동을 계측하는 것이 가능하다. 1개의 구멍의 화상군 ig를 취득하는 것에 걸리는 시간은, 적어도 스테이지(4)의 진동 주기 T의 1/2인 샘플링 주기보다 작지 않으면 안 된다. 이 조건은, (1) 식에 의해 표현된다.

[수학식 1]

T=1/f이기 때문에, (1) 식을 (2) 식과 같이 변형할 수 있다.

[수학식 2]

(2) 식을 만족시키는 경우에 구한 동적 보정량 dec는, (2) 식을 만족시키지 않는 경우에 구한 동적 보정량 dec에 비하여 정밀도가 높다. 다시 말해서, 스테이지(4)의 진동 주파수 f와 구멍 지름 D의 곱의 2배에 비하여 상대 속도 V의 절대치가 큰 경우에 계측을 실시하면, 정밀도가 높은 동적 보정량 dec를 구할 수 있다.

수치의 예를 든다. 구멍 지름 D가 100미크론 이하, 스테이지(4)의 상대 속도 V가 초속 100밀리미터(100㎜/s), 계측 정밀도에 영향을 주는 기판 계측 장치(100b)의 진동 주파수 f가 100헤르츠(㎐)인 것으로 한다. 이와 같은 경우, 진동 주파수 f와 구멍 지름 D의 곱의 2배의 값은, 초속 20밀리미터(20㎜/s)가 된다. 그리고, 상대 속도 V가 초속 20밀리미터(20㎜/s)를 넘는 경우, 정밀도가 높은 동적 보정량 dec를 구할 수 있다.

도 14는 본 실시의 형태에 따른 기판 계측 장치가 정밀도가 높은 계측을 행할 수 있는 범위의 일례를 나타내는 도면이다. 도 14의 가로축은 시간이고 세로축은 위치이다. 도면 중의 실선은, 진동하는 진동체의 진동의 위치와 시간의 관계를 나타낸다. 그리고, 실선은, 주기 T, 진동수 f의 진동을 나타낸다. 위치란, 예컨대, 특징점의 진동에 의한 위치 변화로 하더라도 좋다. ΔP는, 구멍 지름 D를 상대 속도 V로 나눈 시간 동안의 진동에 의한 위치의 변화의 크기를 나타낸다. D/V가 주기의 절반보다 짧으면, 진동에 의한 위치의 변화 ΔP를, 보정량으로서 정확하게 구할 수 있다.

본 실시의 형태에 설명한 기판 계측 장치(100b)의 일례에서는, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대 속도 V를 구한다. 그리고, 상대 속도 V에 따라 촬상 처리부(14b)가 트리거 신호 tr을 출력할지 여부를 결정하거나, 또는, 촬상부(2)가 촬상을 실행하는 동안, 상대 속도 V를 미리 정한 범위의 값으로 유지한다.

또한, 본 실시의 형태에 설명한 기판 계측 장치(100b)의 일례에서는, 제어 신호 cs를 출력하는 제어부(3)를 구비하고, 제어부(3)는, 촬상부(2)가 촬상을 실행하는 동안, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대 속도 V를, 진동체의 진동 주파수 f와 촬상 대상의 치수의 곱의 2배보다 큰 값으로 유지한다.

또한, 본 실시의 형태에 설명한 기판 계측 장치(100b)의 일례에서는, 촬상 처리부(14b)는, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대 속도 V가 진동체의 진동 주파수 f와 촬상 대상의 치수의 곱의 2배보다 큰 값인 경우에 촬상을 실행하도록 트리거 신호 tr을 출력한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 짧은 시간 동안에 정밀도가 높은 계측을 실행하는 것이 가능한 기판 계측 장치 또는 기판 계측 방법을 제공할 수 있다. 또한, 상대 속도 V에 따라, 촬상을 실행할지 여부를 판단한다. 그 때문에, 높은 정밀도로 동적 오차의 보정을 실행하는 것이 가능하게 되고, 정밀도가 좋은 계측을 실행할 수 있다. 또한, 동적 오차의 보정을 정밀하게 실행할 수 있는 범위로, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대 속도 V를 유지할 수 있다. 그 때문에, 정밀도가 좋은 계측을 실행할 수 있다. 또한, 높은 정밀도로 동적 오차의 보정을 실행하는 것이 가능한 경우에만 트리거 신호 tr을 출력하도록 동작시키기 때문에, 정밀도가 좋은 계측이 가능한 타이밍을 선택하여 촬상이 실행된다.

실시의 형태 4.

도 15는 본 실시의 형태에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 16은 본 실시의 형태에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 본 실시의 형태의 설명에 있어서, 실시의 형태 1에 설명한 기판 계측 장치(100)의 구성 요소, 신호 등과 동일한 또는 대응하는 구성 요소, 신호 등에 대해서는, 실시의 형태 1과 동일한 부호를 부여한다.

도 15에 나타내는 기판 계측 장치(100c)는, 도 1의 화상 처리 장치(1) 대신에 화상 처리 장치(1c)를 구비한다. 도 16과 같이, 화상 처리 장치(1c)는, 실시의 형태 1의 동적 오차 보정량 계산부(13) 대신에 동적 오차 보정량 계산부(13c)를 구비한다. 또한, 화상 처리 장치(1c)는, 데이터 기억부(15) 대신에 데이터 기억부(15c)를 구비한다. 또한, 화상 처리 장치(1)가 구비하는 구성 요소에 더하여 가속도 추정부(18)를 구비한다. 또한, 동적 오차 보정량 계산부(13c)는, 동적 오차 보정량 계산부(13)의 기계 변형 보정량 계산부(132) 대신에, 기계 변형 보정량 계산부(132c)를 구비한다.

본 실시의 형태의 화상 처리 장치(1c)는, 기계 변형 보정량 mdca를 산출하는 처리를 제외하고, 실시의 형태 1에 설명한 화상 처리 장치(1)의 구성 및 동작과 동일하다. 이하에, 기계 변형 보정량 계산부(132c)에 의한, 기계 변형 보정량 mdca를 산출하는 처리에 대하여 설명한다. 데이터 기억부(15c)는, 기판 동적 정보 di1, 촬상부 동적 정보 di2 및 촬상 시각 데이터 id에 더하여, 제어 신호 cs를 기억한다. 여기서, 제어 신호 cs를, 스테이지(4)의 속도 또는 위치로서 설명한다. 또한, 데이터 기억부(15c)는, 예컨대, 촬상부(2)에 의한 화상군 ig의 촬상의 개시로부터 종료까지의 제어 신호 cs를 기억하더라도 좋다.

도 17은 본 실시의 형태에 따른 화상 처리 장치의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 스텝 S401에 있어서, 가속도 추정부(18)는, 제어 신호 cs로부터 지령 가속도를 산출한다. 예컨대, 가속도 추정부(18)는, 데이터 기억부(15c)로부터 취득한 제어 신호 cs로부터, 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치를 지령 위치로서 구하고, 지령 위치를 2회 미분하는 것에 의해 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 가속도를 지령 가속도로서 산출하더라도 좋다. 또한, 예컨대, 가속도 추정부(18)는, 제어 신호 cs에 기초하여 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 속도를 지령 속도로서 구하고, 구한 지령 속도를 1회 미분하여 지령 가속도를 산출하더라도 좋다.

스텝 S402에 있어서, 가속도 추정부(18)는, 지령 가속도의 지연 시간을 보정한다. 여기서, 지연 시간이란, 스테이지(4)의 제어 응답의 제어 신호 cs에 대한 지연이다. 가속도 추정부(18)는, 구한 지령 가속도에 응답성을 표현하는 지연 요소를 곱하는 것에 의해 시간 지연을 보정하여 추정 가속도 ea를 추정한다. 다시 말해서, 추정 가속도 ea는, 제어 신호 cs로부터 산출되어, 시간 지연이 보정된 기판 b의 가속도이다.

스텝 S403에 있어서, 기계 변형 보정량 계산부(132)는, 촬상 시각과 추정 가속도 ea를 대응시킨다. 기계 변형 보정량 계산부(132)는, 촬상 시각 데이터 id와 추정 가속도 ea로부터, 화상 i의 촬상 시각의 각각과 촬상 시각에 있어서의 추정 가속도 ea를 대응시킨다. 다시 말해서, 특징점을 포함하는 화상 i의 촬상 시각의 각각에 대하여, 촬상 시각에 있어서의 추정 가속도 ea를 구한다. 또, 촬상 시각과 촬상 시각에 있어서의 추정 가속도 ea를 대응시키는 처리는, 가속도 추정부(18) 등의 기계 변형 보정량 계산부(132) 이외의 구성 요소가 실행하더라도 좋다.

스텝 S404에 있어서, 기계 변형 보정량 계산부(132c)는, 동적 보정 파라미터 dcp와 추정 가속도 ea로부터 기계 변형 보정량 mdca를 산출한다. 기계 변형 보정량 계산부(132c)는, 각 촬상 시각에 있어서의 추정 가속도 ea와, 동적 보정 파라미터 기억부(17)로부터 취득한 동적 보정 파라미터 dcp에 기초하여, 각 촬상 시각에 있어서의 기계 변형 보정량 mdca를 계산한다. 스텝 S404의 처리에 의해, 특징점을 포함하는 화상 i의 촬상 시각의 각각에 있어서의 기계 변형 보정량 mdca가 획득된다.

가속도 대신에 추정 가속도 ea를 이용하는 점을 제외하고, 기계 변형 보정량 mdca를 계산하는 기계 변형 보정량 계산부(132c)의 처리는, 실시의 형태 1에 설명한 기계 변형 보정량 계산부(132)의 동작과 동일하다. 기계 변형 보정량 계산부(132c)는, 예컨대, 변형 대상에 추정 가속도 ea에 비례한 기계 변형 오차가 발생하는 것으로 하는 모델에 기초하여, 각 촬상 시각에 있어서의 추정 가속도 ea에, 동적 보정 파라미터 dcp를 곱한 값을 각 촬상 시각에 있어서의 기계 변형 보정량 mdca로 하더라도 좋다. 이 경우, 동적 보정 파라미터 dcp는, 추정 가속도 ea와 기계 변형 보정량 mdca의 사이의 비례 계수이다.

또한, 기계 변형 보정량 계산부(132c)는, 기계 변형 보정량 계산부(132)와 동일하게, 피칭 및 요잉에 대하여 각각, 기계 변형을 산출하고, 이들을 결합하여 기계 변형 보정량 mdca로 하더라도 좋다. 또, 동적 오차 보정량 계산부(13)와 동일하게, 동적 오차 보정량 계산부(13c)에 있어서도, 진동 보정량 계산부(131)를 생략하고, 기계 변형 보정량 mdca로부터만 동적 오차 보정량 dec를 산출하더라도 좋다.

또한, 기판 계측 장치(100c)의 처리를, 실시의 형태 2에 있어서 설명한 기판 계측 장치(100a)에 적용할 수도 있다. 기판 계측 장치(100a)에 적용하는 경우, 기판 계측 장치(100a)에 있어서, 도 9의 구성에 더하여, 가속도 추정부(18)를 구비한다. 그리고, 기계 변형 보정량 계산부(132)가 행하는 처리 대신에, 본 실시의 형태에서 설명한 기계 변형 보정량 계산부(132c)와 동일한 처리를 행하면 된다. 다시 말해서, 가속도 추정부(18)가, 제어부(3a)의 제어 신호 cs에 기초하여 추정 가속도 ea를 산출하면 된다.

또한, 기판 계측 장치(100c)의 처리를, 실시의 형태 3에 있어서 설명한 기판 계측 장치(100b)에 적용할 수도 있다. 예컨대, 기판 계측 장치(100b)에 있어서, 도 11의 구성에 더하여, 가속도 추정부(18)를 구비하고, 기계 변형 보정량 계산부(132)가 행하는 처리 대신에, 본 실시의 형태에서 설명한 기계 변형 보정량 계산부(132c)와 동일한 처리를 행하더라도 좋다. 그리고, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대 속도를 구하고, 촬상 처리부(14b)가 상대 속도에 따라 트리거 신호 tr을 출력할지 여부를 결정하더라도 좋다. 또한, 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대 속도를 구하고, 촬상부(2)가 촬상을 실행하는 동안, 상대 속도를 미리 정한 범위의 값으로 유지하더라도 좋다. 또한, 예컨대, (2) 식을 만족시키는 경우에 한하여 촬상을 행하도록 촬상 처리부(14b)가 트리거 신호 tr을 출력하더라도 좋다. 또한, (2) 식을 만족시키도록 이동 장치의 속도를 제어하더라도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100c)의 일례에서는, 제어 신호 cs에 기초하여 촬상부(2)와 기판 b의 사이의 상대 가속도를 추정 가속도 ea로서 추정하는 가속도 추정부(18)를 구비하고, 동적 오차 보정량 계산부(13)는, 기계 변형 보정량 계산부(132c)를 구비하고, 기계 변형 보정량 계산부(132c)는, 추정 가속도 ea 및 동적 오차 보정 파라미터 dcp에 기초하여 기계 변형 보정량 mdca를 산출한다.

기판 계측 장치(100c)에 따르면, 가속도 추정부(18)는, 제어 신호 cs로부터 추정 가속도 ea를 구한다. 그 때문에, 스테이지(4)의 가속 및 감속에 따라, 스테이지(4) 등이 관성력에 의해 기계 변형하는 것에 의해 발생하는 계측 오차를 추정할 수 있다. 그리고, 기계 변형 보정량 계산부(132c)는, 추정 가속도 ea, 동적 보정 파라미터 dcp, 잠정 좌표 pc 및 촬상 시각 데이터 id에 기초하여 기계 변형 보정량 mdca를 구한다. 그 때문에, 동적 오차 보정량 계산부(13) 및 동적 오차 보정량 계산부(13a)가, 동적 정보 di에 기초하여 동적 오차 보정량 dec를 산출하는 경우와 동일하게, 동적 보정량 dec를 산출할 수 있다. 또한, 동적 정보 취득부(5)가 동적 정보 di를 취득하는 경우와 같이, 센서의 노이즈의 영향을 받지 않기 때문에, 정밀도가 높은 상대 가속도를 추정할 수 있다.

그리고, 계측 처리부(16)에 있어서 잠정 좌표 pc를 동적 보정량 dec에 기초하여 보정함으로써, 촬상부(2)에 의한 촬상 때에 스테이지(4)가 기계 변형한 상태에 있는 경우에도, 좌기의 기계 변형에 의한 계측 오차를 보정한 계측 결과를 얻을 수 있다. 다시 말해서, 동적 정보 di는, 스테이지(4) 등에 발생하고 있는 기계 변형의 영향을 받고 있는 경우가 있다. 한편, 본 실시의 형태의 추정 가속도 ea는, 기계 변형의 영향을 받고 있지 않은 값이기 때문에, 보다 정확하게 동적 오차 보정량 dec를 산출할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 짧은 시간 동안에 정밀도가 높은 계측을 실행하는 것이 가능한 기판 계측 장치 또는 기판 계측 방법을 제공할 수 있다.

실시의 형태 5.

도 18은 본 실시의 형태에 따른 기판 계측 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 19는 본 실시의 형태에 따른 화상 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 본 실시의 형태의 설명에 있어서, 실시의 형태 1에 설명한 기판 계측 장치(100)의 구성 요소, 신호 등과 동일한 또는 대응하는 구성 요소, 신호 등에 대해서는 실시의 형태 1과 동일한 부호를 부여한다.

도 18에 나타내는 기판 계측 장치(100d)는, 도 1의 화상 처리 장치(1) 대신에 화상 처리 장치(1d)를 구비한다. 화상 처리 장치(1d)는, 실시의 형태 1의 계측 처리부(16) 대신에 계측 처리부(16d)를 구비한다. 또한, 화상 처리 장치(1d)는, 촬상 처리부(14) 대신에 촬상 처리부(14d)를 구비한다. 촬상 처리부(14d)는, 촬상 잔차 re를 계산하는 촬상 잔차 계산부(141)를 구비한다. 또한, 계산한 촬상 잔차 re를 기억하는 촬상 잔차 기억부(142)를 구비한다. 이하에, 화상 처리 장치(1)와 화상 처리 장치(1d)의 차이점에 대하여 설명한다.

도 20은 본 실시의 형태에 따른 화상 처리 장치의 동작의 일례를 나타내는 흐름도이다. 스텝 S501에 있어서, 촬상 잔차 계산부(141)는, 동적 오차 보정량 dec에 기초하여 촬상 잔차 re를 산출한다. 각 촬상 시각에 있어서의 촬상 잔차 re를 산출하는 처리를 예시한다. 촬상 잔차 계산부(141)는, 목표 촬상 위치와 촬상 시각에 있어서의 위치 정보 pi의 사이의 위치 어긋남을 촬상 위치 어긋남 Δp로서 구한다. 또한, 동적 오차 보정량 dec를, 동적 오차 보정량 계산부(13)로부터 취득한다. 그리고, 촬상 위치 어긋남 Δp 및 동적 오차 보정량 dec에 기초하여 촬상 잔차 re를 구한다.

촬상 위치 어긋남 Δp를 구하는 처리를 예시한다. 각 시각의 이동 장치의 위치는, 제어 신호 cs에 의해 지령 위치로서 지정되어 있는 것으로 한다. 그리고, 각 촬상 시각에 있어서의 지령 위치를 목표 촬상 위치로 한다. 각 촬상 시각에 있어서의 위치 정보 pi와 좌기의 목표 촬상 위치의 차이를 촬상 위치 어긋남 Δp로 한다. 이상이, 촬상 위치 어긋남 Δp를 구하는 처리의 일례이다.

예컨대, 촬상 잔차 계산부(141)는, 촬상 위치 어긋남 Δp 및 동적 오차 보정량 dec를, 도 19의 x축 방향 성분 및 y축 방향 성분을 갖는 벡터량으로서 취득한다. 그리고, 촬상 잔차 re를 촬상 위치 어긋남 Δp와 동적 오차 보정량 dec의 합으로서 산출하더라도 좋다. 이 경우, 촬상 잔차 re는, x축 방향 성분 및 y축 방향 성분을 갖는 벡터량이 된다. 이상이, 스텝 S501의 처리의 일례이다.

스텝 S502에 있어서, 촬상 처리부(14d)는, 촬상 잔차 re에 기초하여 트리거 신호를 출력한다. 예컨대, 취득한 하나 또는 복수의 촬상 잔차 re에 기초하여, 촬상 잔차 re를 취득한 시각보다 뒤의 시각 t1의 촬상 잔차 re1을 추정한다. 그리고, 추정한 촬상 잔차 re1보다 트리거 신호 tr을 출력하는 시각에 있어서의 촬상 잔차 re가 작아지도록, 트리거 신호 tr을 출력하는 시각을 시각 t1로부터 변화시키더라도 좋다. 또한, 예컨대, 촬상 잔차 re1에 상당하는 시간만큼, 촬상 위치가 목표 위치에 가까워지도록 트리거 신호 tr1을 출력하는 시각을 시각 t1로부터 변화시키더라도 좋다. 촬상 잔차 re1에 상당하는 시간이란, 촬상 잔차 re1만큼의 위치 어긋남을 보상하는 시간이다.

예컨대, 시각 t1에 있어서, 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 위치의 이동이 목표 촬상 위치에 대하여 거리 Δl만큼 지연되고 있다고 촬상 잔차 re1의 추정치로부터 판단되는 경우, Δl을 상대 속도 v로 나눈 값만큼, 트리거 신호 tr을 출력하는 타이밍을 빠르게 한다. 이 경우, Δl/v이 촬상 잔차 re에 상당하는 시간이 된다. 여기서, 상대 속도 v는, 기판 b와 촬상부(2)의 사이의 상대 속도이다.

스텝 S503에 있어서, 촬상 잔차 계산부(141)는, 촬상 시각 데이터 id를 이용하여, 촬상 시각과 촬상 잔차 re를 대응시킨다. 예컨대, 촬상 처리부(14d)는, 위치 정보 pi 및 촬상 시각 데이터 id를 이용하여, 촬상 시각과 그 촬상 시각에 있어서의 촬상 잔차 re를 대응시키더라도 좋다. 스텝 S504에 있어서, 촬상 시각과 대응시켜진 촬상 잔차 re를, 촬상 잔차 기억부(142)에 보존한다.

스텝 S505에 있어서, 촬상 잔차 re 및 정적 오차 보정량 sec에 기초하여 잠정 좌표 pc를 보정하고, 계측 결과 mr로서 출력한다. 예컨대, 계측 처리부(16d)는, 촬상 시각을 통해서, 정적 오차 보정량 및 촬상 잔차 re와, 잠정 좌표 pc를 대응시키고, 각 잠정 좌표에 대하여 보정을 실행하더라도 좋다.

예컨대, 계측 처리부(16d)는, x축 방향 및 y축 방향의 성분을 갖는 촬상 잔차 re를 촬상 잔차 기억부(142)로부터 취득한다. 그리고, 계측 처리부(16d)는, x축 방향 및 y축 방향의 성분을 갖는 정적 오차 보정량 sec를 정적 오차 보정량 계산부(11)로부터 취득한다. 그리고, 잠정 좌표 pc로부터, 촬상 잔차 re 및 정적 오차 보정량 sec를 빼는 것에 의해 계측 결과 mr을 산출하더라도 좋다.

본 실시의 형태에 설명한 구성을, 실시의 형태 2 내지 실시의 형태 4에 설명한 기판 계측 장치에 적용할 수도 있다. 즉, 기판 계측 장치(100a), 기판 계측 장치(100b), 및 기판 계측 장치(100c)의 계측 처리부에 있어서, 동적 오차 보정량 dec 대신에 촬상 잔차 re를 이용하여 계측 결과 mr을 산출하더라도 좋다. 또한, 기판 계측 장치(100d)에 있어서는, 촬상 잔차 계산부(141)에서 산출된 촬상 잔차 re는, 일단, 촬상 잔차 기억부(142)에 보존되지만, 촬상 잔차 기억부(142)를 생략할 수도 있다. 그리고, 계측 처리부(16d)는, 촬상 잔차 계산부(141)로부터 직접 촬상 잔차 re를 취득하는 구성으로 하더라도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태의 기판 계측 장치(100d)의 일례에 따르면, 촬상 처리부(14d)는, 촬상 잔차 계산부(141)를 구비한다. 촬상 잔차 계산부(141)는, 동적 오차 보정량 dec에 기초하여 목표 촬상 위치와 촬상 위치의 어긋남을 촬상 잔차 re로서 산출한다. 촬상 처리부(14d)는, 촬상 잔차 re에 기초하여 트리거 신호 tr을 출력하고, 계측 처리부(16d)는, 촬상 잔차 re에 기초하여 잠정 좌표 pc를 보정하여 계측 결과 mr을 산출한다.

여기서, 계측 처리부(16d)는, 특정한 시각에 산출한 촬상 잔차 re에 기초하여 좌기의 시각보다 뒤의 트리거 신호를 출력하더라도 좋다. 또한, 특정한 시각의 촬상 잔차 re에 기초하여 좌기의 시각보다 뒤의 시각 t1에 있어서의 촬상 잔차 re1을 추정하고, 추정한 촬상 잔차 re1보다, 트리거 신호 tr을 출력하는 시각에 있어서의 촬상 잔차 re가 작아지도록, 트리거 신호 tr을 출력하는 시각을 시각 t1로부터 변화시키는 것에 의해 트리거 신호 tr을 출력하는 시각을 결정하더라도 좋다. 이것에 의해, 목표 촬상 위치와 촬상 위치의 어긋남을 작게 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따르면, 짧은 시간 동안에 정밀도가 높은 계측을 실행하는 것이 가능한 기판 계측 장치 또는 기판 계측 방법을 제공할 수 있다. 또한, 목표 촬상 위치로부터의 촬상 위치의 어긋남으로서 촬상 잔차 re를 산출하고, 촬상 잔차 re에 기초하여 트리거 신호 tr을 출력하기 때문에, 목표 촬상 위치와 실제의 촬상 위치의 사이의 위치 어긋남을, 동적 오차 보정량 dec에 기초하여 보정할 수 있다. 그 때문에, 정밀도가 좋은 촬상을 실행할 수 있다. 또한, 촬상 잔차 re를 이용하여, 잠정 좌표 pc의 보정을 행하는 것에 의해, 실시의 형태 1 내지 4에 설명한 기판 계측 장치와 동일하게, 계측 결과 mr의 정밀도를 높일 수 있다.

1, 1a, 1b, 1c, 1d: 화상 처리 장치, 2: 촬상부, 3, 3a: 제어부, 4, 4a: 스테이지, 5: 동적 정보 취득부, 6, 6a: 위치 계측 장치, 10: 화상 처리부, 11: 정적 오차 보정량 계산부, 12: 정적 오차 보정 파라미터 기억부, 13, 13a, 13c: 동적 오차 보정량 계산부, 14, 14a, 14b, 14d: 촬상 처리부, 15, 15c: 데이터 기억부, 16, 16d: 계측 처리부, 17: 동적 보정 파라미터 기억부, 18: 가속도 추정부, 31, 31a: x축 제어기, 32: y축 제어기, 100, 100a, 100b, 100c, 100d: 기판 계측 장치, 131: 진동 보정량 계산부, 132, 132c: 기계 변형 보정량 계산부, 141: 촬상 잔차 계산부, 142: 촬상 잔차 기억부, 10001: 프로세서, 10002: 메모리, 10003: 처리 회로, b: 기판, cs: 제어 신호, dcp: 동적 오차 보정 파라미터, dc: 동적 보정량, dec: 동적 오차 보정량, di1: 기판 동적 정보, di2: 촬상부 동적 정보, e: 에지 검출점, f: 진동 주파수, h: 구멍, is: 화상 신호, id: 촬상 시각 데이터, mr: 계측 결과, pc: 잠정 좌표, pi: 위치 정보, re: 촬상 잔차, sec: 정적 오차 보정량, sp: 정적 오차 보정 파라미터, tr: 트리거 신호

Claims

트리거 신호를 출력하는 촬상 처리부와,
상기 트리거 신호에 기초하여 기판의 화상을 촬상하고 복수의 상기 화상인 화상군의 정보를 화상 신호로서 출력하는 촬상부와,
제어 신호에 기초하여 상기 기판과 상기 촬상부의 사이의 상대 위치를 변화시키는 이동 장치와,
상기 화상 신호에 기초하여 상기 화상군에 촬상된 특징점의 좌표를 구하여 잠정 좌표로서 출력하는 화상 처리부와,
상기 기판과 상기 촬상부 중 적어도 어느 한쪽에 대하여 위치, 속도 또는 가속도를 계측한 동적 정보에 기초하거나 또는 상기 기판과 상기 촬상부의 사이의 상대 가속도를 추정한 추정 가속도에 기초하여 동적 오차 보정량을 산출하는 동적 오차 보정량 계산부와,
목표 촬상 위치와 촬상 위치의 어긋남인 촬상 잔차 또는 상기 동적 오차 보정량에 기초하여 상기 잠정 좌표를 보정하고 상기 특징점의 좌표의 계측 결과를 출력하는 계측 처리부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 동적 오차 보정량 계산부는, 진동 보정량 산출부, 기계 변형 보정량 계산부 중 적어도 어느 한쪽을 구비하고,
상기 진동 보정량 산출부는, 상기 동적 정보에 기초하여 진동 보정량을 산출하고,
상기 기계 변형 보정량 계산부는, 상기 동적 정보 및 동적 보정 파라미터에 기초하거나 또는 상기 추정 가속도에 기초하여 기계 변형 보정량을 산출하고,
상기 동적 오차 보정량 계산부는, 상기 진동 보정량, 상기 기계 변형 보정량 중 적어도 어느 한쪽에 기초하여 상기 동적 오차 보정량을 산출하는
기판 계측 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 동적 오차 보정량 계산부는, 상기 잠정 좌표에 있어서의 동적 오차 보정량을 산출하거나, 또는, 상기 잠정 좌표를 포함하는 상기 화상의 촬상 시각에 있어서의 동적 오차 보정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촬상부는, 라인 카메라이고,
상기 라인 카메라가 구비하는 복수의 촬상 소자가 늘어서는 방향에 대하여 수직의 방향으로 상기 기판과 상기 촬상부의 사이의 상대 위치를 변화시키면서 상기 촬상부가 촬상을 실행하고,
상기 촬상 처리부는, 2회의 연속한 상기 촬상 동안의 상기 기판과 상기 촬상부의 사이의 상대 위치의 변화의 크기가 일정하게 되도록 상기 트리거 신호를 출력하는
것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동적 정보를 계측하는 동적 정보 취득부는, 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 장치가 정지하여 상기 이동 장치에 의한 잔류 진동이 없는 상태에서 발생하는 계측 오차인 정적 오차에 대한 보정량인 정적 오차 보정량을 정적 오차 보정 파라미터에 기초하여 산출하는 정적 오차 보정량 계산부를 더 구비하고,
상기 계측 처리부는, 상기 정적 오차 보정량에 기초하여 상기 계측 결과를 산출하는
것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촬상부와 상기 기판의 사이의 상대 속도를 구하고, 상기 촬상 처리부가 상기 상대 속도에 따라 트리거 신호를 출력할지 여부를 결정하거나, 또는, 상기 촬상부가 촬상을 실행하는 동안 상기 상대 속도를 미리 정한 범위의 값으로 유지하는 것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 촬상부가 촬상을 실행하는 동안, 상기 촬상부와 상기 기판의 사이의 상대 속도를, 진동체의 진동 주파수와 촬상 대상의 치수의 곱의 2배보다 큰 값으로 유지하는
것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 촬상 처리부는, 상기 촬상부와 상기 기판의 사이의 상대 속도가, 이동 장치의 이동에 의해 진동이 발생하는 주체인 진동체의 진동 주파수와 촬상 대상의 치수의 곱의 2배보다 큰 값인 경우에 촬상을 실행하도록 상기 트리거 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
제어 신호에 기초하여 상기 촬상부와 상기 기판의 사이의 상대 가속도를 추정 가속도로서 추정하는 가속도 추정부를 구비하고,
상기 동적 오차 보정량 계산부는, 기계 변형 보정량 계산부를 구비하고,
상기 기계 변형 보정량 계산부는, 상기 추정 가속도 및 동적 오차 보정 파라미터에 기초하여 기계 변형 보정량을 산출하는
것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 촬상 처리부는, 상기 동적 오차 보정량에 기초하여 목표 촬상 위치로부터의 촬상 위치의 어긋남을 촬상 잔차로서 산출하는 촬상 잔차 계산부를 구비하고,
상기 촬상 처리부는, 상기 촬상 잔차에 기초하여 트리거 신호를 출력하고,
상기 계측 처리부는, 상기 촬상 잔차에 기초하여 상기 잠정 좌표를 보정하여 상기 계측 결과를 산출하는
것을 특징으로 하는 기판 계측 장치.
트리거 신호를 출력하고,
상기 트리거 신호에 기초하여 기판의 화상을 촬상부가 촬상하고 복수의 상기 화상인 화상군의 정보를 화상 신호로서 촬상부가 출력하고,
제어 신호에 기초하여 상기 기판과 상기 촬상부의 사이의 상대 위치를 변화시키고,
상기 화상 신호에 기초하여 상기 화상군에 촬상된 특징점의 좌표를 구하여 잠정 좌표로서 출력하고,
상기 기판과 상기 촬상부 중 적어도 어느 한쪽에 대하여 위치, 속도 또는 가속도를 계측한 동적 정보에 기초하거나 또는 상기 기판과 상기 촬상부의 사이의 상대 가속도를 추정한 추정 가속도에 기초하여 동적 오차 보정량을 산출하고,
목표 촬상 위치와 촬상 위치의 어긋남인 촬상 잔차 또는 상기 동적 오차 보정량에 기초하여 상기 잠정 좌표를 보정하고 상기 특징점의 좌표의 계측 결과를 출력하는
기판 계측 방법.