WO2022091779A1 - 反り量推定装置及び反り量推定方法 - Google Patents

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WO2022091779A1
WO2022091779A1 PCT/JP2021/037850 JP2021037850W WO2022091779A1 WO 2022091779 A1 WO2022091779 A1 WO 2022091779A1 JP 2021037850 W JP2021037850 W JP 2021037850W WO 2022091779 A1 WO2022091779 A1 WO 2022091779A1
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wafer
estimation
substrate
warpage
image
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晶子 清冨
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東京エレクトロン株式会社
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    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer

Definitions

  • the present disclosure relates to a warp amount estimation device and a warp amount estimation method.
  • the end face of the reference wafer is imaged by a camera over the entire circumference of the periphery of the reference wafer whose amount of warpage is known, and the shape data of the end face of the reference wafer is collected over the entire circumference of the periphery of the reference wafer.
  • the process of acquiring the wafer the process of acquiring the shape data of the end face of the wafer over the entire circumference of the peripheral edge of the wafer by imaging the end face of the wafer with a camera over the entire circumference of the peripheral edge of the wafer, and the process of calculating the amount of warpage of the wafer based on each shape data. And the steps to be done.
  • the step of forming a resist film on the surface of the wafer and the supply position of the organic solvent with respect to the peripheral edge of the resist film are determined based on the amount of warpage, and the organic solvent supplied from the supply position is used. It includes a step of melting the peripheral portion and removing it from the wafer.
  • the technique according to the present disclosure makes it possible to estimate the amount of warpage of a substrate without increasing the size of the apparatus even when the warp of the substrate is large.
  • One aspect of the present disclosure is a warp amount estimation device that estimates the amount of warpage of a substrate, that is, an acquisition unit that acquires an image taken from one surface of the estimation target substrate, and an image pickup of the one surface of the estimation target substrate.
  • a calculation unit that calculates the rate of change of the pixel value in the radial direction of the substrate in the image, and the rate of change of the pixel value in the radial direction of the substrate and the warp of the substrate in the captured image of the one surface of the substrate obtained in advance. It is provided with an estimation unit that estimates the amount of warpage of the estimation target substrate based on the correlation with the amount and the calculation result of the calculation unit.
  • the amount of warp of the substrate can be estimated without increasing the size of the apparatus.
  • a predetermined process is performed to form a resist pattern on a semiconductor wafer (hereinafter, may be referred to as a "wafer").
  • the predetermined treatment includes, for example, a resist coating treatment in which a resist liquid is supplied onto a wafer to form a resist film, an exposure treatment in which the resist film is exposed to a predetermined pattern, and a chemical reaction in the resist film is promoted after exposure.
  • a PEB treatment for heating, a developing treatment for developing an exposed resist film, and the like.
  • an EBR (Edge Bead Removal) process for removing the resist film on the peripheral edge of the wafer may be performed.
  • the wafer may be warped before any of the above treatments or after any of the above treatments. Since the amount of warpage of this wafer can be used for adjusting the processing conditions (for example, adjusting the conditions for EBR processing), there is a great need for its measurement and estimation. Therefore, for example, as disclosed in Patent Document 1, the end face of the wafer is imaged by a camera over the entire circumference of the peripheral edge of the wafer, and the amount of warpage of the wafer is calculated based on the imaging result.
  • the warp of the wafer has increased to, for example, about 1 mm due to the stress of the films and the like.
  • the image pickup system including the camera is set in the height direction.
  • a moving mechanism may be required to move to. In this case, the size of the device becomes large due to the mounting space of the moving mechanism. Further, a method of expanding the image pickup field of view of the camera without providing the above-mentioned moving mechanism so that the peripheral end surface of the wafer having a large warp can be imaged is conceivable. It will be large.
  • the technique according to the present disclosure makes it possible to estimate the amount of warpage of the substrate without increasing the size of the apparatus even when the amount of warpage of the substrate is large.
  • FIG. 1 is a plan view showing an outline of the configuration of a wafer processing system 1 provided with a warp amount estimation device according to the present embodiment.
  • 2 and 3 are diagrams schematically showing an outline of the internal configurations of the front side and the back side of the wafer processing system 1, respectively.
  • the wafer processing system 1 is a coating development processing system that performs coating development processing on the wafer W will be described as an example.
  • the wafer processing system 1 includes a cassette station 10 in which a cassette C accommodating a plurality of wafers W is carried in and out, and a processing station including a plurality of various processing devices for performing predetermined processing on the wafer W. 11 and.
  • the wafer processing system 1 has a configuration in which the cassette station 10, the processing station 11, and the interface station 13 that transfers the wafer W between the exposure device 12 adjacent to the processing station 11 are integrally connected. are doing.
  • the cassette station 10 is provided with a cassette mounting table 20.
  • the cassette mounting table 20 is provided with a plurality of cassette mounting plates 21 on which the cassette C is mounted when the cassette C is carried in and out of the wafer processing system 1.
  • the cassette station 10 is provided with a wafer transfer device 23 that is movable on a transfer path 22 extending in the X direction.
  • the wafer transfer device 23 is movable in the vertical direction and around the vertical axis ( ⁇ direction), and is a transfer device for the cassette C on each cassette mounting plate 21 and the third block G3 of the processing station 11 described later.
  • the wafer W can be transferred between the two.
  • the processing station 11 is provided with a plurality of, for example, four blocks G1, G2, G3, and G4 equipped with various devices.
  • a first block G1 is provided on the front side of the processing station 11 (negative direction side in the X direction in FIG. 1)
  • a second block G1 is provided on the back side of the processing station 11 (positive direction side in the X direction in FIG. 1).
  • Block G2 is provided.
  • a third block G3 is provided on the cassette station 10 side of the processing station 11 (negative direction side in the Y direction in FIG. 1), and the interface station 13 side of the processing station 11 (positive direction side in the Y direction in FIG. 1). Is provided with a fourth block G4.
  • a plurality of liquid processing devices for example, a developing processing device 30, a lower antireflection film forming device 31, a resist coating device 32, and an upper antireflection film forming device 33 are included in the first block G1 from below. They are arranged in order.
  • the developing processing apparatus 30 develops the wafer W, and the lower antireflection film forming apparatus 31 forms an antireflection film (hereinafter referred to as “lower antireflection film”) under the resist film of the wafer W. Is.
  • the resist coating device 32 applies a resist solution to the wafer W to form a resist film
  • the upper antireflection film forming device 33 has an antireflection film (hereinafter, “upper antireflection”) on the upper layer of the resist film of the wafer W. It forms a film).
  • the development processing device 30, the lower antireflection film forming device 31, the resist coating device 32, and the upper antireflection film forming device 33 are arranged side by side in the horizontal direction.
  • the number and arrangement of the development processing device 30, the lower antireflection film forming device 31, the resist coating device 32, and the upper antireflection film forming device 33 can be arbitrarily selected.
  • the lower antireflection film forming device 31 the resist coating device 32, and the upper antireflection film forming device 33, for example, spin coating is performed by applying a predetermined coating liquid onto the wafer W.
  • spin coating for example, the coating liquid is discharged onto the wafer W from the coating nozzle, and the wafer W is rotated to diffuse the coating liquid onto the surface of the wafer W.
  • the resist coating apparatus 32 is also configured to be able to execute the EBR process for removing the resist film on the peripheral edge of the wafer W in a ring shape.
  • the second block G2 includes a heat treatment apparatus 40 that performs heat treatment such as heating and cooling of the wafer W, an adhesion apparatus 41 for improving the fixability between the resist liquid and the wafer W, and the outer periphery of the wafer W.
  • a peripheral exposure device 42 for exposing a portion is provided.
  • the heat treatment apparatus 40, the adhesion apparatus 41, and the peripheral exposure apparatus 42 are provided side by side in the vertical direction and the horizontal direction, and the number and arrangement thereof can be arbitrarily selected.
  • the third block G3 a plurality of delivery devices 50, 51, 52, 53, 54, 55 and an inspection device 56 as a substrate inspection device are provided in order from the bottom.
  • the configuration of the inspection device 56 will be described later.
  • the fourth block G4 is provided with a plurality of delivery devices 60, 61, 62 in order from the bottom.
  • a wafer transfer region D is formed in a region surrounded by the first block G1 to the fourth block G4.
  • a wafer transfer device 70 is arranged in the wafer transfer area D.
  • the wafer transfer device 70 has, for example, a transfer arm 70a that can move in the Y direction, the X direction, the ⁇ direction, and the vertical direction.
  • the wafer transfer device 70 moves in the wafer transfer area D and transfers the wafer W to predetermined units in the surrounding first block G1, second block G2, third block G3, and fourth block G4. can.
  • a plurality of wafer transfer devices 70 are arranged one above the other, and for example, the wafer W can be transferred to a predetermined unit having the same height in each of the blocks G1 to G4.
  • the wafer transfer region D is provided with a shuttle transfer device 80 that linearly conveys the wafer W between the third block G3 and the fourth block G4.
  • the shuttle transfer device 80 is movable linearly in the Y direction of FIG. 3, for example.
  • the shuttle transfer device 80 moves in the Y direction while supporting the wafer W, and can transfer the wafer W between the transfer device 52 of the third block G3 and the transfer device 62 of the fourth block G4.
  • a wafer transfer device 90 is provided next to the third block G3 on the positive direction side in the X direction.
  • the wafer transfer device 90 has, for example, a transfer arm 90a that can move in the X direction, the ⁇ direction, and the vertical direction.
  • the wafer transfer device 90 can move up and down while supporting the wafer W to transfer the wafer W to each transfer device in the third block G3.
  • the interface station 13 is provided with a wafer transfer device 100 and a transfer device 101.
  • the wafer transfer device 100 has, for example, a transfer arm 100a that can move in the Y direction, the ⁇ direction, and the vertical direction.
  • the wafer transfer device 100 can, for example, support the wafer W on the transfer arm 100a and transfer the wafer W between each transfer device, the transfer device 101, and the exposure device 12 in the fourth block G4.
  • the inspection device 56 has a casing 150 as shown in FIG. On one side wall of the casing 150, a loading / unloading outlet 150a for loading / unloading the wafer W to / from the casing 150 is formed.
  • a wafer chuck 151 as a substrate support portion is provided in the casing 150.
  • the wafer chuck 151 holds the wafer W.
  • the wafer W is supported by the wafer chuck 151 so that its peripheral edge portion projects from the wafer chuck 151.
  • a guide rail 152 extending from one end side (positive direction side in the X direction in FIG. 4) to the other end side (negative direction side in the X direction in FIG. 4) in the casing 150 is provided on the bottom surface of the casing 150. ..
  • a drive unit 153 that rotates the wafer chuck 151 and is movable along the guide rail 152 is provided on the guide rail 152. With this configuration, the wafer W held by the wafer chuck 151 can move between the first position near the carry-in outlet 150a and the second position near the back surface imaging subunit 170, which will be described later.
  • a front surface imaging subunit 160 and a back surface imaging subunit 170 are provided in the casing 150.
  • the surface imaging subunit 160 includes a camera 161 and a lighting module 162.
  • the camera 161 is provided above the other end side (negative direction side in the X direction in FIG. 4) in the casing 150, and is provided with a lens (not shown) and an image pickup element (not shown) such as a CMOS image sensor (not shown).
  • the lighting module 162 is provided above the center in the casing 150 and has a half mirror 163 and a light source 164.
  • the half mirror 163 is provided at a position facing the camera 161 in a state in which the mirror surface is tilted upward by 45 degrees toward the camera 161 from a state in which the mirror surface faces vertically downward.
  • the light source 164 is provided above the half mirror 163.
  • the illumination from the light source 164 passes through the half mirror 163 and is illuminated downward. Further, the light that has passed through the half mirror 163 is reflected by an object below the half mirror 163, further reflected by the half mirror 163, and taken into the camera 161. That is, the camera 161 can take an image of an object in the irradiation region of the light source 164. Therefore, when the wafer chuck 151 holding the wafer W moves along the guide rail 152, the camera 161 can image the surface of the wafer W passing through the irradiation region of the light source 164. Then, the image data captured by the camera 161 is input to the control unit 200, which will be described later.
  • the backside imaging subunit 170 has a camera 171 and a lighting module 172, as shown in FIG.
  • the camera 171 is provided below the other end side (negative direction side in the X direction in FIG. 5) in the casing 150, and is provided with a lens (not shown) and an image pickup element (not shown) such as a CMOS image sensor (not shown).
  • CMOS image sensor not shown
  • the lighting module 172 is arranged at a position below the peripheral edge portion of the wafer W held by the wafer chuck 151, and illuminates the peripheral edge portion of the back surface of the wafer W overhanging from the wafer chuck 151.
  • the lighting module 172 includes, for example, a half mirror (not shown) and a light source (not shown).
  • the half mirror is provided at a position facing the camera 171 so that the mirror surface is tilted downward by 45 degrees toward the camera 171 from the state where the mirror surface faces vertically upward.
  • the light source is provided below the half mirror. The illumination from the light source passes through the half mirror and is illuminated upward.
  • the light that has passed through the half mirror is reflected by an object above the half mirror, further reflected by the half mirror, and captured by the camera 171. That is, the camera 171 can take an image of an object in the irradiation region by the light source of the lighting module 172. Therefore, when the wafer W held by the wafer chuck 151 is in the second position, the camera 171 can take an image of the back surface of the wafer W, specifically, the peripheral edge of the back surface of the wafer W. Then, the image data captured by the camera 171 is input to the control unit 200, which will be described later.
  • the back surface imaging subunit as the imaging unit is synchronized with the rotation of the wafer chuck 151 holding the wafer W. Image at 170. As a result, an image obtained by scanning the entire peripheral surface of the back surface of the wafer W substantially in the circumferential direction can be obtained.
  • the wafer processing system 1 described above is provided with a control unit 200.
  • the control unit 200 is composed of, for example, a computer equipped with a CPU, a memory, or the like, and has a program storage unit (not shown).
  • the program storage unit contains a program for controlling the inspection of the wafer W performed based on the wafer image as the substrate image captured by the inspection device 56, and the wafer W performed based on the wafer image captured by the inspection device 56.
  • a program for controlling the processing of the wafer W in the wafer processing system 1 including a program for estimating the amount of warpage of the wafer W is stored.
  • the program may be recorded on a storage medium readable by a computer and may be installed on the control unit 200 from the storage medium H.
  • the storage medium H may be temporary or non-temporary. Further, a part or all of the program may be realized by dedicated hardware (circuit board).
  • the cassette C containing the plurality of wafers W is mounted on the predetermined mounting plate 21 of the cassette station 10. After that, each wafer W in the cassette C is sequentially taken out by the wafer transfer device 23 and transferred to, for example, a transfer device 52 of the third block G3 of the processing station 11.
  • the wafer W is transferred to the heat treatment device 40 of the second block G2 by the wafer transfer device 70, and is subjected to temperature control processing.
  • the wafer W is transferred by the wafer transfer device 70 to, for example, the lower antireflection film forming device 31 of the first block G1, and the lower antireflection film is formed on the wafer W.
  • the wafer W is conveyed to the transfer device 53 of the third block, and is conveyed to the inspection device 56 by the wafer transfer device 90.
  • the wafer W is carried into the inspection device 56 in a predetermined direction, for example.
  • imaging by the surface imaging subunit 160 is performed in synchronization with the movement of the wafer chuck 151 holding the wafer W along the guide rail 152.
  • imaging by the back surface imaging subunit 170 is performed in synchronization with the rotation of the wafer chuck 151 holding the wafer W. Will be.
  • the image pickup result by the surface image pickup subunit 160 is input to the control unit 200, and the image pickup image of the surface of the wafer W is acquired. Then, the control unit 200 performs a defect inspection on the surface of the wafer W based on the captured image of the surface of the wafer W.
  • the image pickup result by the back surface imaging subunit 170 is input to the control unit 200, and the captured image of the back surface of the wafer W is acquired as described later. Then, the control unit 200 performs a defect inspection on the back surface of the wafer W and an estimation of the amount of warpage of the wafer W based on the captured image of the back surface of the wafer W.
  • a known method can be used for defect inspection on the front surface and the back surface of the wafer W based on the captured image of the wafer W. Further, a method of estimating the amount of warpage of the wafer W based on the captured image of the back surface of the wafer W will be described later.
  • the wafer W is transferred to the delivery device 54. Subsequently, the wafer W is transferred to the resist coating device 32 of the first block G1 by the wafer transfer device 70. In the resist coating apparatus 32, a resist film is formed on the wafer W, and EBR processing is performed on the wafer W.
  • the processing conditions for the EBR processing are determined, for example, based on the estimation result of the warpage amount of the wafer W.
  • the wafer W is conveyed to the upper antireflection film forming device 33 of the first block G1, and the upper antireflection film is formed on the wafer W.
  • the wafer W is conveyed to the transfer device 52 by the wafer transfer device 70, and is transferred to the transfer device 62 of the fourth block G4 by the shuttle transfer device 80.
  • the wafer W is transferred to the exposure device 12 by the wafer transfer device 100 of the interface station 13, and is exposed in a predetermined pattern.
  • the wafer W is transferred by the wafer transfer device 100 to the transfer device 60 of the fourth block G4.
  • the wafer W is transferred to the heat treatment device 40 by the wafer transfer device 70, and is baked after exposure.
  • the wafer W is conveyed to the developing processing apparatus 30 by the wafer conveying apparatus 70, and the developing processing is performed.
  • the wafer W is transferred to the heat treatment apparatus 40 and post-baked. Next, the wafer W is transferred to the transfer device 50 of the third block G3 by the wafer transfer device 70. After that, the wafer W is transferred to the cassette C of the predetermined cassette mounting plate 21 by the wafer transfer device 23 of the cassette station 10, and a series of photolithography steps are completed. Then, this series of photolithography steps is also carried out for the subsequent wafer W in the same cassette C.
  • FIG. 6 is a block diagram schematically showing an outline of the configuration of the control unit 200.
  • the control unit 200 includes a storage unit 210, an acquisition unit 220, a calculation unit 230, and an estimation unit 240.
  • the storage unit 210 stores various types of information.
  • the storage unit 210 stores information such as the correlation between the rate of change of the pixel value in the wafer radial direction and the amount of warpage of the wafer W in the captured image of the peripheral edge of the back surface of the wafer W, which will be described later.
  • the acquisition unit 220 acquires an image captured on the back surface of the wafer W based on the imaging result of the wafer W by the back surface imaging subunit 170. Specifically, the acquisition unit 220 performs necessary image processing on the image captured by the back surface imaging subunit 170, thereby scanning the entire surface of the peripheral edge portion of the back surface of the wafer W in the circumferential direction. Get an image like.
  • the pixel value becomes smaller toward the center side in the radial direction of the wafer (upper side in FIG. 8). That is, the rate of change of the pixel value in the wafer radial direction in the captured image Im on the back surface of the wafer W is a negative value. This is because the central portion of the wafer is farther from the light source, that is, the lighting module 172 than the peripheral portion of the wafer. Then, as the convex warp increases, the absolute value of the rate of change of the pixel value applied in the wafer radial direction increases.
  • the rate of change and the above-mentioned rate of change can be obtained by acquiring the rate of change of the pixel value in the wafer radial direction in the image captured on the back surface of the wafer W for which the amount of warpage is estimated. It is considered that the amount of warpage of this wafer W can be estimated from the correlation.
  • the calculation unit 230 refers to the wafer radial direction (hereinafter, “diameter direction”) in the captured image of the back surface of the wafer W whose warpage amount is to be estimated (hereinafter, may be abbreviated as “estimation target wafer W”). It may be omitted.)
  • the rate of change of the pixel value is calculated. Specifically, the calculation unit 230 calculates the rate of change of the pixel value in the radial direction of the captured image of the peripheral surface of the back surface of the estimation target wafer W acquired by the acquisition unit 220.
  • the estimation unit 240 determines the correlation between the rate of change of the pixel value in the wafer radial direction in the captured image of the back surface of the wafer W and the amount of warpage of the wafer W, and the calculation result of the calculation unit 230.
  • the amount of warpage of the estimation target wafer W is estimated based on the above.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the processing flow by the control unit 200.
  • Step S1 the information required for the control unit 200 to calibrate the captured image of the peripheral edge of the back surface of the wafer W prior to estimating the amount of warpage of the wafer W (hereinafter, “calibration information”). )) (Step S1).
  • the above calibration is performed after the calibration when the calibration is performed on the captured image of the peripheral portion of the back surface of the calibration wafer W having no warp. It is performed so that the pixel value is constant in the radial direction in the image.
  • the acquisition of the calibration information is performed, for example, at the time of starting up or maintenance of the wafer processing system 1. In this step, for example, an external device is used.
  • a bare wafer confirmed to be free of warpage by an apparatus is used as a calibration wafer W.
  • the calibration wafer W is conveyed to the inspection apparatus 56 and used for calibration by the back surface imaging subsystem 170.
  • the peripheral edge of the back surface of the wafer W is imaged.
  • the acquisition unit 220 acquires an image of the peripheral surface of the back surface of the calibration wafer W based on the image pickup result of the back surface imaging subsystem 170, and the control unit. 200 acquires the above calibration information based on this captured image.
  • the acquisition unit 220 obtains the peripheral portion of the back surface of the estimation target wafer W based on the image pickup result of the estimation target wafer W by the back surface imaging subunit 170 in the inspection device 56.
  • the captured image of the peripheral edge portion of the back surface of the wafer W is an image obtained by scanning the peripheral edge portion of the back surface of the wafer W from a predetermined portion (for example, a notch) all around.
  • the peripheral edge portion of the back surface of the wafer W may be an image for one line from the predetermined portion.
  • the acquisition unit 220 calibrates the acquired image of the peripheral edge of the back surface of the estimation target wafer W based on the above-mentioned calibration information.
  • the "image image of the back surface of the estimation target wafer W” means “an image of the back surface of the calibrated estimation target wafer W", and “an image of the back surface of the estimation target wafer W”.
  • the “captured image of the peripheral portion” means an captured image of the peripheral portion of the back surface of the calibrated estimation target wafer W.
  • the calculation unit 230 removes a portion indicating a pixel value that does not depend on the amount of warpage, that is, an abnormal portion from the calibrated image of the peripheral edge of the back surface of the wafer W to be estimated, and the amount of warpage in the captured image. A region in the circumferential direction of the wafer used for the calculation is selected (step S3).
  • the abnormal portion is determined in advance, for example, and specifically, as shown in FIG. 10, corresponds to a protective film, a film formation mark, or the like in the captured image It of the peripheral portion of the back surface of the estimation target wafer W. It is a portion P3 corresponding to a region within a predetermined distance from the outer peripheral edge of the wafer W, including the portion P1 and the portion P2 corresponding to the notch. Further, the portion corresponding to the region where the transport arm 70a abuts may be regarded as an abnormal portion.
  • the information about the abnormal portion is stored in the storage unit 210.
  • the abnormal portion may be determined by the calculation unit 230 from the captured image of the peripheral portion of the back surface of the estimation target wafer W.
  • the captured image It of the peripheral portion of the back surface of the estimation target wafer W may be divided into squares, and the portion P4 whose average pixel value differs from the surroundings beyond the threshold value may be an abnormal portion.
  • the portion P5 corresponding to the defect detected by the defect inspection based on the captured image It on the peripheral edge of the back surface of the estimation target may be regarded as an abnormal portion.
  • the region in the circumferential direction of the wafer used for calculating the amount of warpage (hereinafter, may be referred to as “circumferential region”) is, for example, as shown in FIG. 13, the captured image It of the peripheral portion of the back surface of the wafer W to be estimated.
  • the linear region R1 corresponding to a predetermined angle.
  • the circumferential direction region used for calculating the warp amount may be a plurality of linear regions R2 corresponding to a plurality of predetermined angles.
  • the pixel value in the linear region R1 in the captured image It at the peripheral edge of the back surface of the estimation target wafer W is used.
  • the pixel values in the linear region R1 for example, as shown in FIG. 15, the linear region R1 is included and averaged in the wafer circumferential direction in the strip region R3 wider in the wafer circumferential direction than the linear region R1. Pixel values may be used.
  • the calculation unit 230 excludes outliers from the pixel values included in the captured image of the peripheral edge of the back surface of the estimation target wafer W (step S4). Specifically, the calculation unit 230 deviates from the pixel value in the linear region R1 selected in step S3 in the captured image of the peripheral surface of the back surface of the estimation target wafer W from which the above-mentioned abnormal portion has been removed. Exclude the value.
  • the outlier is, for example, a value in which the absolute value of the difference from the average pixel value in the linear region R1 exceeds a threshold value (for example, 3 ⁇ ( ⁇ is a standard deviation of the pixel value)).
  • the calculation unit 230 calculates the rate of change of the pixel value in the radial direction in the captured image of the peripheral edge of the back surface of the estimation target wafer W (step S5). Specifically, the rate of change (for example) of the pixel value in the radial direction in the linear region R1 selected in step S3, which is included in the captured image of the peripheral edge of the back surface of the estimation target wafer W from which the abnormal portion has been removed. Average rate of change) is calculated. In this calculation, the pixel values excluded in step S4 are not taken into consideration.
  • the estimation unit 240 uses a calibration curve obtained in advance to show the correlation between the rate of change of the pixel value in the wafer radial direction in the captured image of the back surface of the wafer W and the amount of warpage of the wafer W, and the above-mentioned 5.
  • the amount of warpage of the wafer W to be estimated is estimated based on the rate of change of the pixel value in the radial direction calculated in the calculation step of (step S6).
  • the above-mentioned calibration curve can be represented by, for example, the following equation (1).
  • T a ⁇ x + b ... (1)
  • T Estimated value of the amount of warpage of the estimation target wafer W x: Change rate of pixel value in the radial direction in the captured image of the peripheral edge of the back surface of the estimation target wafer W a, b: Constant
  • the calibration curve may be different depending on the diameter of the wafer chuck 151.
  • steps S1 to S6 may be performed for each of the plurality of colors, for example, for each of R (Red), G (Green), B (Blue), and gray.
  • the average value of the estimated values of the warpage amount of the estimation target wafer W obtained for each of the plurality of colors may be used as the warp amount of the estimation target wafer W.
  • the above steps S1 to S6 may be performed only for a specific color (hereinafter, referred to as "estimation target color") among a plurality of colors.
  • the estimation target color is predetermined. For example, for each of a plurality of colors, the warp amount of the reference wafer W whose warp amount is known is estimated in advance for a plurality of sheets based on the captured image on the back surface in the same manner as described above, and an estimated value close to the actual warp amount is obtained. The obtained color may be used as an estimation target color.
  • T Estimated value of the warp amount of the estimation target wafer W
  • Ta Estimated value of the warp amount of the estimation target wafer W after correction c
  • d Constant
  • the estimation target wafer W The estimated value of the amount of warpage may be corrected.
  • the method for determining the color to be estimated may be as follows.
  • this determination method for example, not only the back surface imaging subunit 170 but also the peripheral imaging subunit that images the peripheral end surface of the wafer W is used.
  • both the following (X) and (Y) are performed at each of a plurality of different circumferential positions of the common reference wafer W.
  • (X) Estimating the amount of warpage of the wafer W based on the image of the back surface of the reference wafer W for each of the plurality of colors
  • Y The amount of warpage of the wafer W based on the image of the peripheral end surface of the reference wafer W.
  • the estimated amount of warpage of the reference wafer tends to be applied in the wafer circumferential direction in both the case of estimation based on the back surface image and the case of estimation based on the peripheral end surface image.
  • the above tendency can be seen for each of the colors of.
  • the color to be estimated is such that the above tendency in the warp estimation amount based on the back surface image is close to the above tendency in the warp estimation amount based on the peripheral end surface image.
  • the warp estimator based on the peripheral end surface image and the above tendency are close to each other. It is about B.
  • the estimation target color is B.
  • the peripheral imaging subunit may be provided in the same inspection device as the back surface imaging subunit 170, that is, in the same casing, or may be provided in an inspection device different from the back surface imaging subunit 170.
  • the other inspection device may be provided in a semiconductor manufacturing device different from the wafer processing system.
  • FIGS. 17 and 18 are a cross-sectional view and a vertical cross-sectional view showing an outline of the configuration of an inspection device in which the back surface imaging subunit and the peripheral imaging subunit are provided in the same casing.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration example of the peripheral imaging subunit.
  • the inspection device 56a of FIGS. 17 and 18 has a peripheral image pickup subunit 180 in addition to the back surface image pickup subunit 170 in the casing 150.
  • the peripheral image pickup subunit 180 includes a camera 181 and a lighting module 182, and a mirror member 183.
  • the camera 181 has a lens (not shown) and an image sensor (not shown) such as a CMOS image sensor.
  • the lighting module 182 is provided above the wafer W held by the wafer chuck 151, and has a light source (not shown), a half mirror 184, and the like.
  • the light source is provided above the half mirror 184.
  • the half mirror 184 is provided at a position facing the camera 181 in a state in which the mirror surface is tilted upward by 45 degrees toward the camera 181 from a state in which the mirror surface faces vertically downward.
  • the mirror member 183 is provided below the lighting module 182.
  • the reflective surface 185 of the mirror member 183 faces the peripheral end surface (that is, the side end surface) Wc of the wafer W held by the wafer chuck 151 when the wafer W held by the wafer chuck 151 is in the second position.
  • the light emitted from the light source passes through the half mirror 184 and is irradiated downward.
  • the diffused light that has passed through the half mirror 184 is the peripheral region Wd of the surface Wa of the wafer W located below the half mirror 184 or the mirror member 183 when the wafer W held by the wafer chuck 151 is in the second position. It is reflected on the reflecting surface 185.
  • the reflected light reflected by the reflecting surface 185 mainly irradiates the peripheral end surface Wc of the wafer W.
  • the reflected light reflected from the peripheral end surface Wc of the wafer W is sequentially reflected by the reflecting surface 185 of the mirror member 183 and the half mirror 184 of the lighting module 182, and is incident on the camera 181 (see the arrow in FIG. 19).
  • the camera 181 can take an image of the peripheral end surface Wc of the wafer W.
  • the image data captured by the camera 181 is input to the control unit 200.
  • the wafer W based on the captured image of the peripheral end surface Wc of the estimation target wafer W is as follows.
  • the amount of warpage is also estimated.
  • the control unit 200 acquires the shape data of the peripheral end surface of the reference wafer W from the captured image of the peripheral end surface Wc of the reference wafer W, and also acquires the peripheral end surface of the estimation target wafer W from the captured image of the peripheral end surface Wc of the estimation target wafer W. Acquire the shape data of Wc.
  • the control unit 200 calculates (estimates) the amount of warpage of the estimation target wafer from the shape data of the peripheral end surface Wc of the reference wafer W and the shape data of the peripheral end surface Wc of the estimation target wafer W.
  • the following (A) and (B) may be performed at each of a plurality of different circumferential positions of the estimation target wafer W.
  • the control unit 200 optimizes, for example, the warp estimation amount based on the peripheral end surface image and the warp estimation amount for the color having the above tendency, among the warp estimation amounts based on the back surface image performed for each of the plurality of colors. Select and output an estimated value. Specifically, in the example of FIG.
  • the warp estimator based on the peripheral end surface image and the above tendency are close to each other. It is about B.
  • the control unit 200 selects and outputs a warp estimation amount based on the back surface image of B.
  • the other result can be selected to always calculate the estimation result. For example, when the amount of warpage is large, it is assumed that the wafer is located outside the image area in the above (B) and cannot be estimated.
  • the above-mentioned estimation target color and the above-mentioned information regarding the correction may be determined in advance for each type of film formed on the surface of the estimation target wafer W and for each device used for processing the estimation target wafer W. good. Then, when estimating the amount of warpage, information on the color to be estimated and the correction according to the type of the film and the apparatus may be used.
  • “for each type of film” means, for example, “for each type of film on the outermost layer", “for each combination of films", and the like. ..
  • “for each device” means, for example, "for each device used for the film forming process immediately before imaging the back surface", “for each device combination", and the like. Means.
  • the amount of warpage of the estimation target wafer W is estimated based on the rate of change of the pixel value in the captured image in the radial direction.
  • This estimation method can perform estimation regardless of the magnitude of warpage. Further, in this estimation method, even when the warp is as large as 1 mm or more, a mechanism for moving the back surface imaging subunit 170 used for estimation according to the amount of warp is not required. Therefore, according to the present embodiment, even when the wafer W has a large warp, the amount of the wafer warp can be estimated without increasing the size of the apparatus.
  • the abnormal portion may be removed from the captured image on the back surface of the wafer W. By removing the abnormal portion in this way, the amount of warpage of the wafer W can be estimated more accurately.
  • the region applied in the circumferential direction of the wafer used for calculating the amount of warpage may be one or a plurality.
  • the process of estimating the amount of warpage of the wafer W can be performed at high speed.
  • the shape of the entire wafer can be grasped, and for example, it is possible to grasp that the shape of the horse saddle is warped.
  • the average value of the estimated plurality of warpage amounts may be used as the warp amount of the estimation target wafer W.
  • the estimation target color is determined in advance for each type of film formed on the surface of the estimation target wafer W and for each device used for processing the estimation target wafer W, and the amount of warpage is determined.
  • an estimation target color may be used according to the type of the film and the apparatus. Thereby, the amount of warpage of the wafer W can be accurately estimated regardless of the type of the film and the apparatus.
  • the above-mentioned information regarding the correction is determined in advance for each type of film formed on the surface of the estimation target wafer W and for each device used for processing the estimation target wafer W, and warpage is performed.
  • information on the correction according to the type of the film and the apparatus may be used. Thereby, the amount of warpage of the wafer W can be estimated more accurately regardless of the type of the film and the apparatus.
  • a correlation formula according to the diameter of the wafer chuck 151 may be used. As a result, the amount of warpage of the wafer W can be accurately estimated regardless of the diameter of the wafer chuck 151.
  • correction is performed using the same correction formula as the above-mentioned formula (2) obtained in advance for each diameter of the wafer chuck 151. You may do so.
  • the captured image on the front surface may be used to estimate the amount of warpage in the same manner as described above.
  • confirmation test 1 In confirmation test 1, a bare wafer with no warp, a wafer with a warp amount of -1000 ⁇ m, a wafer with a warp amount of -750 ⁇ m, a wafer with a warp amount of 750 ⁇ m, and a wafer with a warp amount of 1000 ⁇ m were prepared. A captured image of the peripheral portion (specifically, an captured image of the peripheral portion on the back surface after the above-mentioned calibration was performed) was acquired. Then, for each wafer, the rate of change of the pixel value of R in the wafer radial direction in the captured image of the peripheral portion of the back surface was calculated. A wafer in which the amount of warpage shows a negative value is a wafer having a convex warp.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the amount of warpage of the wafer W and the rate of change of the pixel value of R in the wafer radial direction in the captured image of the peripheral edge portion of the back surface of the wafer W.
  • the horizontal axis is the amount of warpage
  • the vertical axis is the rate of change.
  • the rate of change tended to increase as the amount of warpage increased. Therefore, if a calibration curve showing the correlation between the amount of warpage of the wafer W and the above-mentioned rate of change is created based on the result of the confirmation test 1, this calibration curve and the above-mentioned rate of change of the wafer W to be estimated can be obtained.
  • the amount of warpage of the estimation target wafer W can be estimated based on the above.
  • FIG. 21 is a diagram showing the results of the confirmation test 2, and shows the relationship between the amount of warpage of the wafer W and the rate of change of the pixel value of R in the wafer radial direction in the captured image of the peripheral edge of the back surface of the wafer W. , It is shown for each chuck diameter. In the figure, the horizontal axis is the amount of warpage, and the vertical axis is the rate of change. As shown in the figure, in the confirmation test 2, the rate of change tended to increase as the amount of warpage increased regardless of the chuck diameter. However, the correlation is different for each chuck diameter, and specifically, the smaller the chuck diameter, the larger the fluctuation of the rate of change with respect to the fluctuation of the warp amount.
  • the correlation is individually acquired for each chuck diameter in advance, and at the time of estimation, the amount of warpage of the wafer W is based on the correlation corresponding to the chuck diameter of the wafer chuck 151 holding the estimation target wafer W. It can be seen that accurate estimation is possible regardless of the chuck diameter by performing the estimation of. Further, the chuck can also be chucked by estimating the amount of warpage of the wafer W using a common correlation formula regardless of the diameter of the wafer chuck 151 and then correcting using a correction formula obtained in advance for each diameter of the wafer chuck 151. It can be seen that accurate estimation is possible regardless of the diameter.
  • FIG. 22 is a vertical sectional view showing an outline of the inspection device according to another example.
  • the amount of warpage of the estimation target wafer W was estimated based on the captured image of the back surface of the estimation target wafer W.
  • the amount of warpage of the estimation target wafer W may be estimated based on the captured image of the surface of the estimation target wafer W.
  • the inspection device 56b is provided with a front surface imaging subunit 190 in the casing 150 instead of the back surface imaging subunit 170 (see FIG. 4).
  • the surface imaging subunit 190 images the surface of the wafer, specifically, the peripheral edge of the surface of the wafer W.
  • the surface imaging subunit 190 includes a camera 191 and a lighting module 192.
  • the lighting module 192 is arranged at a position above the vicinity of the peripheral edge of the wafer W held by the wafer chuck 151, and the camera 191 is provided at a position substantially the same as the lighting module 162 in the casing 150.
  • the camera 191 and the lighting module 192 are different from the camera 171 and the lighting module 172 of the backside imaging subunit 170 in the arrangement position and the imaging target portion in the casing, but their functions and operations are the same.
  • the estimation of the warp amount of the estimation target wafer W based on the captured image of the front surface of the estimation target wafer W is the estimation of the warp amount of the estimation target wafer W based on the captured image of the back surface of the estimation target wafer W, and the imaging used for the estimation.
  • the images are different, the operations required for acquiring the captured image and the arithmetic processing for calculating the amount of warpage based on the captured image are the same.

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Abstract

基板の反り量を推定する反り量推定装置であって、推定対象基板の一の面の撮像画像を取得する取得部と、前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像における、基板径方向にかかる画素値の変化率の算出を行う算出部と、予め求められた、基板の前記一の面の撮像画像における基板径方向にかかる画素値の変化率と基板の反り量との相関関係と、前記算出部の算出結果と、に基づいて、前記推定対象基板の反り量の推定を行う推定部と、を備える。

Description

反り量推定装置及び反り量推定方法
　本開示は、反り量推定装置及び反り量推定方法に関する。
　特許文献１に開示のウェハの処理方法は、反り量が既知である基準ウェハの周縁全周にわたって基準ウェハの端面をカメラによって撮像し、基準ウェハの端面の形状データを基準ウェハの周縁全周にわたって取得する工程と、ウェハの周縁全周にわたってウェハの端面をカメラによって撮像し、ウェハの端面の形状データをウェハの周縁全周にわたって取得する工程と、各形状データに基づいてウェハの反り量を算出する工程と、を含む。さらに、上記処理方法は、ウェハの表面にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の周縁部に対する有機溶剤の供給位置を当該反り量に基づいて決定し、当該供給位置から供給される有機溶剤によって当該周縁部を溶かしてウェハ上から除去する工程と、を含む。
特開２０１７－１５０８４９号公報
　本開示にかかる技術は、基板の反りが大きい場合でも、装置を大型化させることなく、基板の反り量を推定することを可能にする。
　本開示の一態様は、基板の反り量を推定する反り量推定装置であって、推定対象基板の一の面の撮像画像を取得する取得部と、前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像における、基板径方向にかかる画素値の変化率の算出を行う算出部と、予め求められた、基板の前記一の面の撮像画像における基板径方向にかかる画素値の変化率と基板の反り量との相関関係と、前記算出部の算出結果と、に基づいて、前記推定対象基板の反り量の推定を行う推定部と、を備える。
　本開示によれば、基板の反りが大きい場合でも、装置を大型化させることなく、基板の反り量を推定することができる。
本実施の形態にかかる反り量推定装置を備えたウェハ処理システムの構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかるウェハ処理システムの正面側の内部構成の概略を模式的に示す図である。 本実施の形態にかかるウェハ処理システムの背面側の内部構成の概略を模式的に示す図である。 検査装置の構成の概略を示す横断面図である。 検査装置の構成の概略を示す縦断面図である。 制御部の構成の概略を模式的に示すブロック図である。 反りが生じていない状態のウェハや、反りが生じている状態のウェハを示す図である。 ウェハの裏面の周縁部の撮像画像の例を示す図である。 制御部による処理の流れの一例を説明するフローチャートである。 異常部分の一例を示す図である。 異常部分の他の例を示す図である。 異常部分の他の例を示す図である。 ウェハの裏面の周縁部の撮像画像における、反り量の推定に用いるウェハ周方向にかかる領域の例を示す図である。 ウェハの裏面の周縁部の撮像画像における、反り量の推定に用いるウェハ周方向にかかる領域の他の例を示す図である。 反り量の推定等に用いられる画素値の例を説明するための図である。 反り量の推定結果を推定方法毎に示す図である。 他の例に係る検査装置の構成の概略を示す横断面図である。 他の例に係る検査装置の構成の概略を示す縦断面図である。 周縁撮像サブユニットの構成例の説明図である。 確認試験１の結果を示す図である。 確認試験２の結果を示す図である。 他の例に係る検査装置の構成の概略を示す縦断面図である。
　半導体デバイス等の製造工程では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という場合がある。）上にレジストパターンを形成するため所定の処理が行われる。上記所定の処理とは、例えば、ウェハ上にレジスト液を供給しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理や、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光後にレジスト膜内の化学反応が促進するよう加熱するＰＥＢ処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等である。また、レジストパターンの形成の際、ウェハの周縁部のレジスト膜を除去するＥＢＲ（Edge Bead Removal）処理が行われる場合もある。
　上述のいずれかの処理の前において、または、上述のいずれかの処理の後において、ウェハに反りが生じていることがある。このウェハの反り量は、処理条件の調整（例えばＥＢＲ処理の条件の調整）等に用いることができるため、その測定や推定のニーズが高い。
　そのため、例えば、特許文献１に開示のように、ウェハの周縁全周にわたってウェハの端面をカメラによって撮像し、撮像結果に基づいてウェハの反り量を算出する等している。
　ところで、３Ｄ　ＮＡＮＤ型の半導体デバイス等の分野では、近年、ウェハ上に複数の膜を形成されるため、膜の応力等に伴い、ウェハの反りが、例えば１ｍｍ程度にまで大きくなってきている。このようにウェハの反りが大きい場合、特許文献１に開示のように、カメラによるウェハの周端面の撮像結果に基づいてウェハの反り量を算出するには、カメラを含む撮像系を高さ方向に移動させる移動機構が必要となる場合がある。この場合、移動機構の搭載スペースの分、装置が大型化してしまう。また、反りが大きいウェハの周端面が撮像できるように、上述の移動機構を設けずに、カメラの撮像視野を拡大する方法も考えられるが、撮像視野の拡大にもスペースが必要となり、装置が大型化してしまう。
　そこで、本開示にかかる技術は、基板の反り量が大きい場合でも、装置を大型化させることなく、基板の反り量を推定することを可能にする。
　以下、本実施形態にかかる反り量推定装置及び反り量推定方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　図１は、本実施の形態にかかる反り量推定装置を備えたウェハ処理システム１の構成の概略を示す平面図である。図２及び図３は、各々ウェハ処理システム１の正面側及び背面側の内部構成の概略を模式的に示す図である。なお、本実施の形態では、ウェハ処理システム１がウェハＷに対して塗布現像処理を行う塗布現像処理システムである場合を例にして説明する。
　ウェハ処理システム１は、図１に示すように、複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、を有する。そして、ウェハ処理システム１は、カセットステーション１０と、処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３と、を一体に接続した構成を有している。
　カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、ウェハ処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置するカセット載置板２１が複数設けられている。
　カセットステーション１０には、Ｘ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
　処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
　第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３が下からこの順に配置されている。現像処理装置３０は、ウェハＷを現像処理するものであり、下部反射防止膜形成装置３１は、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成するものである。レジスト塗布装置３２は、ウェハＷにレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するものであり、上部反射防止膜形成装置３３は、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成するものである。
　例えば現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。
　これら現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、上部反射防止膜形成装置３３では、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。
　なお、本実施形態において、レジスト塗布装置３２は、ウェハＷの周縁部のレジスト膜を環状に除去するＥＢＲ処理も実行可能に構成されているものとする。
　第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置４０や、レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が設けられている。これら熱処理装置４０、アドヒージョン装置４１、周辺露光装置４２は、上下方向と水平方向に並べて設けられており、その数や配置は、任意に選択できる。
　例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５と、基板検査装置としての検査装置５６とが下から順に設けられている。検査装置５６の構成については後述する。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。
　図１に示すように第１のブロックＧ１～第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、ウェハ搬送装置７０が配置されている。
　ウェハ搬送装置７０は、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム７０ａを有している。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定のユニットにウェハＷを搬送できる。ウェハ搬送装置７０は、例えば図３に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１～Ｇ４の同程度の高さの所定のユニットにウェハＷを搬送できる。
　また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。
　シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
　図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム９０ａを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
　インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１００と受け渡し装置１０１が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム１００ａを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アーム１００ａにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１０１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。
　次に、上述した検査装置５６の構成について説明する。図４及び図５はそれぞれ検査装置５６の構成の概略を示す横断面図及び縦断面図である。
　検査装置５６は、図４に示すようにケーシング１５０を有している。ケーシング１５０の一側壁には、当該ケーシング１５０に対するウェハＷの搬入出を行うための搬入出口１５０ａが形成されている。
　また、ケーシング１５０内には、図５に示すように、基板支持部としてのウェハチャック１５１が設けられている。ウェハチャック１５１は、ウェハＷを保持するものである。ウェハＷは、その周縁部がウェハチャック１５１から張り出すような形態でウェハチャック１５１に支持される。
　ケーシング１５０の底面には、ケーシング１５０内の一端側（図４中のＸ方向正方向側）から他端側（図４中のＸ方向負方向側）まで延伸するガイドレール１５２が設けられている。ガイドレール１５２上には、ウェハチャック１５１を回転させると共に、ガイドレール１５２に沿って移動自在な駆動部１５３が設けられている。この構成により、ウェハチャック１５１に保持されているウェハＷは、搬入出口１５０ａ寄りの第１の位置と、後述の裏面撮像サブユニット１７０寄りの第２の位置との間で移動可能である。
　さらに、ケーシング１５０内には、表面撮像サブユニット１６０と、裏面撮像サブユニット１７０とが設けられている。
　表面撮像サブユニット１６０は、カメラ１６１と、照明モジュール１６２とを有する。
　カメラ１６１は、ケーシング１５０内の上記他端側（図４中のＸ方向負方向側）における上方に設けられており、レンズ（図示せず）とＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子（図示せず）を有する。
　照明モジュール１６２は、ケーシング１５０内の中央上方に設けられており、ハーフミラー１６３と光源１６４を有する。ハーフミラー１６３は、カメラ１６１と対向する位置に、鏡面が鉛直下方を向いた状態からカメラ１６１の方向に向けて４５度上方に傾斜した状態で設けられている。光源１６４は、ハーフミラー１６３の上方に設けられている。光源１６４からの照明は、ハーフミラー１６３を通過して下方に向けて照らされる。また、ハーフミラー１６３を通過した光は、ハーフミラー１６３の下方にある物体によって反射され、ハーフミラー１６３でさらに反射して、カメラ１６１に取り込まれる。すなわち、カメラ１６１は、光源１６４による照射領域にある物体を撮像することができる。したがって、ウェハＷを保持するウェハチャック１５１がガイドレール１５２に沿って移動する際に、カメラ１６１は、光源１６４の照射領域を通過するウェハＷの表面を撮像できる。そして、カメラ１６１で撮像された画像のデータは、後述する制御部２００に入力される。
　裏面撮像サブユニット１７０は、図５に示すように、カメラ１７１と、照明モジュール１７２とを有する。
　カメラ１７１は、ケーシング１５０内の上記他端側（図５中のＸ方向負方向側）における下方に設けられており、レンズ（図示せず）とＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子（図示せず）を有する。
　照明モジュール１７２は、ウェハチャック１５１に保持されたウェハＷの周縁部の下方となる位置に配置され、ウェハチャック１５１から張り出した上記ウェハＷの裏面の周縁部を照明する。照明モジュール１７２は、例えば、ハーフミラー（図示せず）と、光源（図示せず）とを含む。ハーフミラーは、カメラ１７１と対向する位置に、鏡面が鉛直上方を向いた状態からカメラ１７１の方向に向けて４５度下方に傾斜した状態で設けられている。光源は、ハーフミラーの下方に設けられている。光源からの照明は、ハーフミラーを通過して上方に向けて照らされる。また、ハーフミラーを通過した光は、ハーフミラーの上方にある物体によって反射され、ハーフミラーでさらに反射して、カメラ１７１に取り込まれる。すなわち、カメラ１７１は、照明モジュール１７２の光源による照射領域にある物体を撮像することができる。したがって、ウェハチャック１５１に保持されたウェハＷが第２の位置にある場合、カメラ１７１は、ウェハＷの裏面、具体的には、ウェハＷの裏面の周縁部を撮像できる。そして、カメラ１７１で撮像された画像のデータは、後述する制御部２００に入力される。
　以上のように構成された検査装置５６では、ウェハＷが第２の位置にある場合に、当該ウェハＷを保持しているウェハチャック１５１の回転に同期させて、撮像部としての裏面撮像サブユニット１７０で撮像する。これにより、ウェハＷの裏面の周縁部の全面について、実質的に周方向に走査した画像が得られる。
　以上のウェハ処理システム１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、検査装置５６で撮像された基板画像としてのウェハ画像に基づいて行われるウェハＷの検査を制御するプログラムや、検査装置５６で撮像されたウェハ画像に基づいて行われるウェハＷの反り量を推定するプログラムを含む、ウェハ処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御部２００にインストールされたものであってもよい。記憶媒体Ｈは、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。
　次に、以上のように構成されたウェハ処理システム１を用いて行われるウェハＷに係る処理について説明する。
　先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、カセットステーション１０の所定の載置板２１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の例えば受け渡し装置５２に搬送される。
　次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、温度調節処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは、第３のブロックの受け渡し装置５３に搬送され、ウェハ搬送装置９０によって、検査装置５６に搬送される。ウェハＷは、例えば所定の向きで検査装置５６に搬入される。
　検査装置５６では、ウェハＷを保持するウェハチャック１５１がガイドレール１５２に沿って移動することに同期して、表面撮像サブユニット１６０による撮像が行われる。それと共に、検査装置５６では、ウェハＷが前述の第２の位置に移動された後、当該ウェハＷを保持しているウェハチャック１５１の回転に同期して、裏面撮像サブユニット１７０による撮像が行われる。表面撮像サブユニット１６０による撮像結果は、制御部２００に入力され、ウェハＷの表面の撮像画像が取得される。そして、制御部２００により、ウェハＷの表面の撮像画像に基づいて、ウェハＷの表面について欠陥検査が行われる。また、裏面撮像サブユニット１７０による撮像結果は、制御部２００に入力され、後述のようにウェハＷの裏面の撮像画像が取得される。そして、制御部２００により、ウェハＷの裏面の撮像画像に基づいて、ウェハＷの裏面についての欠陥検査及びウェハＷの反り量の推定が行われる。ウェハＷの撮像画像に基づくウェハＷの表面及び裏面に関する欠陥検査には公知の手法を用いることができる。また、ウェハＷの裏面の撮像画像に基づくウェハＷの反り量の推定方法については後述する。
　次にウェハＷは、受け渡し装置５４に搬送される。続いて、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第１のブロックＧ１のレジスト塗布装置３２に搬送される。レジスト塗布装置３２では、ウェハＷ上にレジスト膜が形成されると共に、ウェハＷに対してＥＢＲ処理が行われる。ＥＢＲ処理の処理条件は、例えば、ウェハＷの反り量の推定結果に基づいて定められる。
　次にウェハＷは、第１のブロックＧ１の上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２に搬送される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１００によって露光装置１２に搬送され、所定のパターンで露光処理される。次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６０に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像処理装置３０に搬送され、現像処理が行われる。
　現像処理の終了後、ウェハＷは熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。次いで、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０により第３のブロックＧ３の受け渡し装置５０に搬送される。その後、ウェハＷは、カセットステーション１０のウェハ搬送装置２３によって所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送され、一連のフォトリソグラフィー工程が完了する。そして、この一連のフォトリソグラフィー工程が、同一カセットＣ内の後続のウェハＷについても実施される。
　続いて、ウェハの反り量の推定処理に係る制御部２００の構成について説明する。図６は、制御部２００の構成の概略を模式的に示すブロック図である。
　制御部２００は、図６に示すように、記憶部２１０、取得部２２０と、算出部２３０と、推定部２４０と、を有する。
　記憶部２１０は、各種情報を記憶するものである。記憶部２１０は、後述の、ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像における、ウェハ径方向にかかる画素値の変化率とウェハＷの反り量との相関関係の情報等を記憶する。
　取得部２２０は、裏面撮像サブユニット１７０によるウェハＷの撮像結果に基づいて、ウェハＷの裏面の撮像画像を取得する。取得部２２０は、具体的には、裏面撮像サブユニット１７０で撮像された画像に対して必要な画像処理を施し、これにより、ウェハＷの裏面の周縁部について、その全面を周方向に走査したような画像を得る。
　ここで、図７（Ａ）のようにウェハＷに反りが発生していない場合において、図８（Ａ）のようなウェハＷの裏面の撮像画像Ｉｍが得られる状態を考える。すなわち、ウェハＷの反り量が零である場合において、ウェハＷの裏面の撮像画像Ｉｍとして、ウェハ径方向（図８の上下方向）に関し画素値が均一な画像が得られる状態を考える。
　この状態では、図７（Ｂ）のように、ウェハＷに凸反り（中央部がウェハ表面側に突出する反り）が発生している場合、図８（Ｂ）に示すように、ウェハＷの裏面の撮像画像Ｉｍでは、画素値がウェハ径方向中心側（図８の上側）に向かうにつれて小さくなる。つまり、ウェハＷの裏面の撮像画像Ｉｍにおける、ウェハ径方向にかかる画素値の変化率が負の値となる。これは、ウェハ中央部の方がウェハ周縁部に比べて光源すなわち照明モジュール１７２に遠いため、である。そして、凸反りが大きくなるに従い、上述のウェハ径方向にかかる画素値の変化率の絶対値は大きくなる。
　同様に、上述の状態では、図７（Ｃ）のように、ウェハＷに凹反り（中央部がウェハ裏面側に突出する反り）が発生している場合、図８（Ｃ）に示すように、ウェハＷの裏面の撮像画像Ｉｍでは、画素値がウェハ径方向中心側（図８の上側）向かうにつれて大きくなる。つまり、ウェハＷの裏面の撮像画像Ｉｍにおける、ウェハ径方向にかかる画素値の変化率が正の値となる。ウェハ中央部の方がウェハ周縁部に比べて光源すなわち照明モジュール１７２から近いため、である。そして、凹反りが大きくなるに従い、上述のウェハ径方向にかかる画素値の変化率の絶対値は大きくなる。
　このように、ウェハＷの裏面の撮像画像Ｉｍにおけるウェハ径方向にかかる画素値の変化率と、ウェハＷの反り量との間には、相関関係があると考えられる。そのため、この相関関係を予め把握しておくと、反り量の推定対象のウェハＷについて、裏面の撮像画像における、ウェハ径方向にかかる画素値の変化率を取得することで、この変化率と上記相関関係とから、このウェハＷの反り量を推定できると考えられる。
　そこで、算出部２３０は、反り量の推定対象のウェハＷ（以下、「推定対象ウェハＷ」と省略することがある。）の裏面の撮像画像における、ウェハ径方向（以下、「径方向」と省略することがある。）にかかる画素値の変化率の算出を行う。具体的には、算出部２３０は、取得部２２０が取得した、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像について、径方向にかかる画素値の変化率の算出を行う。
　そして、推定部２４０は、予め求められた、ウェハＷの裏面の撮像画像におけるウェハ径方向にかかる画素値の変化率とウェハＷの反り量との相関関係と、算出部２３０の算出結果と、に基づいて、推定対象ウェハＷの反り量の推定を行う。
　次に、制御部２００による、ウェハＷの反り量の推定処理を含む処理について説明する。図９は、制御部２００による処理の流れの一例を説明するフローチャートである。
（１．較正用情報取得）
　例えば、制御部２００が、図８に示すように、ウェハＷの反り量の推定に先立って、ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像を較正するのに必要な情報（以下、「較正用情報）ということがある。）を取得する（ステップＳ１）。上記較正は、反りがない較正用ウェハＷについての、裏面の周縁部の撮像画像に対し当該較正を行ったときに、当該較正後の画像において画素値が径方向で一定となるように、行われる。この較正用情報の取得は、例えば、ウェハ処理システム１の立ち上げ時やメンテナンス時に行われる。また、この工程では、例えば外部の装置（図示せず）によって反りがないと確認されたベアウェハが、較正用ウェハＷとして用いられ、まず、この較正用ウェハＷが、検査装置５６に搬送され、裏面撮像サブユニット１７０で、較正用ウェハＷの裏面の周縁部が撮像される。そして、取得部２２０が、裏面撮像サブユニット１７０での撮像結果に基づいて、較正用ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像を取得し、制御部２００が、この撮像画像に基づいて、上記較正用情報を取得する。
（２．推定対象ウェハＷの裏面の撮像画像取得）
　ウェハＷの反り量の推定の際には、まず、取得部２２０が、検査装置５６での裏面撮像サブユニット１７０による推定対象ウェハＷの撮像結果に基づいて、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像を取得する（ステップＳ２）。本実施形態において、ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像は、ウェハＷの裏面の周縁部を所定の部分（例えばノッチ）から全周スキャンした画像である。ただし、ウェハＷの回転機構が搭載されていない場合等においては、ウェハＷの裏面の周縁部を上記所定の部分から１ライン分の画像であってもよい。また、取得部２２０は、取得した、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像を、上述の較正用情報に基づいて較正する。なお、以下では、特に明記しない限り、「推定対象ウェハＷの裏面の像画像」とは、「較正された推定対象ウェハＷの裏面の撮像画像」を意味し、「推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像」とは、較正された推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像を意味する。
（３．異常部分除去、及び、算出用領域の選択）
　次いで、算出部２３０が、較正された、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像から、反り量によらない画素値を示す部分すなわち異常部分を除去すると共に、上記撮像画像において反り量の算出に用いるウェハ周方向にかかる領域を選択する（ステップＳ３）。
　異常部分は、例えば、予め定められており、具体的には、図１０に示すように、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像Ｉｔのうち、保護膜や成膜痕等に相当する部分Ｐ１やノッチに相当する部分Ｐ２が含まれる、ウェハＷの外周端から所定の距離内の領域に相当する部分Ｐ３である。また、搬送アーム７０ａが当接する領域に相当する部分を異常部分としてもよい。異常部分が予め定められている場合、異常部分に関する情報は記憶部２１０に記憶される。
　異常部分は、算出部２３０が、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像から判定するようにしてもよい。例えば、図１１に示すように、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像Ｉｔを升目上に分割し、平均画素値が周囲と閾値を超えて異なる部分Ｐ４を異常部分としてもよい。また、図１２に示すように、推定対象の裏面の周縁部の撮像画像Ｉｔに基づく欠陥検査で検出された欠陥に相当する部分Ｐ５を異常部分としてもよい。
　反り量の算出に用いるウェハ周方向にかかる領域（以下、「周方向領域」ということがある。）は、例えば、図１３に示すように、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像Ｉｔのうち、予め指定された角度に相当する線状領域Ｒ１である。また、反り量の算出に用いる周方向領域は、図１４に示すように、予め指定された複数の角度に相当する複数の線状領域Ｒ２であってもよい。
　なお、以降の処理では、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像Ｉｔにおける線状領域Ｒ１内の画素値が用いられる。線状領域Ｒ１内の画素値としては、例えば、図１５に示すように、線状領域Ｒ１が含まれ当該線状領域Ｒ１よりウェハ周方向に広い帯状領域Ｒ３内でウェハ周方向に平均化した画素値を用いてもよい。
（４．外れ値除外）
　次に、算出部２３０が、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像に含まれる画素値から外れ値を除外する（ステップＳ４）。具体的には、前述の異常部分が除去された推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像のうち、ステップＳ３で選択された線状領域Ｒ１内の画素値から、算出部２３０が、外れ値を除外する。外れ値は、例えば、線状領域Ｒ１内における平均画素値との差の絶対値が閾値（例えば３σ（σは画素値の標準偏差））を超えるものである。
（５．ウェハ径方向にかかる画素値の変化率の算出）
　続いて、算出部２３０が、推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像における、画素値の径方向にかかる変化率の算出を行う（ステップＳ５）。具体的には、異常部分が除去された推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像に含まれる、ステップＳ３で選択された線状領域Ｒ１における、画素値の径方向にかかる変化率（例えば平均的な変化率）の算出を行う。この算出の際、ステップＳ４で除外された画素値は考慮されない。
（６．反り量の推定）
　そして、推定部２４０が、予め求められた、ウェハＷの裏面の撮像画像におけるウェハ径方向にかかる画素値の変化率とウェハＷの反り量との相関関係を示す検量線と、上記５．の算出工程で算出された、径方向にかかる画素値の変化率と、に基づいて、推定対象ウェハＷの反り量の推定を行う（ステップＳ６）。
　上述の検量線は、例えば、以下の式（１）で表すことができる。
Ｔ＝ａ・ｘ+ｂ　…（１）
Ｔ：推定対象ウェハＷの反り量の推定値
ｘ：推定対象ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像における径方向にかかる画素値の変化率
ａ、ｂ：定数
　また、検量線は、ウェハチャック１５１の径に応じて異なるものを用いるようにしてもよい。
　なお、上述のステップＳ１～Ｓ６は、複数の色それぞれについて、例えば、Ｒ（Red），Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）、グレーそれぞれについて行ってもよい。この場合、例えば、複数の色それぞれについて得られた推定対象ウェハＷの反り量の推定値の平均値を、推定対象ウェハＷの反り量としてもよい。
　上述のステップＳ１～Ｓ６は、複数の色のうち、特定の色（以下、「推定対象色」という。）についてのみ行うようにしてもよい。上記推定対象色は予め定められる。例えば、予め、複数の色それぞれについて、反り量が既知の基準ウェハＷの反り量を上述と同様にして裏面の撮像画像に基づいて複数枚分推定し、実際の反り量に近い推定値が得られた色を、推定対象色としてもよい。
　また、この場合、推定対象色に関する、反り量が既知の基準ウェハＷの裏面の撮像画像に基づく推定反り量と、実際の反り量とから、補正に関する情報（例えば補正式）を予め決定するようにしてもよい。そして、この補正に関する情報に基づいて、推定対象ウェハＷの反り量の推定値を補正するようにしてもよい。具体的には、推定対象色に関する、反り量が既知の基準ウェハＷの裏面の撮像画像に基づく推定反り量と、実際の反り量とから、例えば、以下の式（２）で表される補正式を予め決定する。
Ｔａ＝ｃ・Ｔ+ｄ　…（２）
Ｔ：推定対象ウェハＷの反り量の推定値
Ｔａ：補正後の推定対象ウェハＷの反り量の推定値
ｃ、ｄ：定数
　そして、この式（２）の補正式に基づいて、推定対象ウェハＷの反り量の推定値を補正するようにしてもよい。
　また、推定対象色の決定方法は以下のようであってもよい。この決定方法では、例えば、裏面撮像サブユニット１７０だけでなくウェハＷの周端面を撮像する周縁撮像サブユニットを用いる。また、この決定方法では、共通の上記基準ウェハＷの互いに異なる複数の周方向位置それぞれで、以下の（Ｘ）、（Ｙ）の両方を行う。
（Ｘ）複数の色それぞれについての、上記基準ウェハＷの裏面の撮像画像に基づく当該ウェハＷの反り量の推定
（Ｙ）上記基準ウェハＷの周端面の撮像画像に基づく当該ウェハＷの反り量の推定
　これにより、裏面画像に基づいた推定の場合と周端面画像に基づく推定の場合との両方における、上記基準ウェハの反り推定量のウェハ周方向にかかる傾向が分かり、前者の場合は、複数の色それぞれについて上記傾向が分かる。推定対象色とされるのは、裏面画像に基づいた反り推定量における上記傾向が周端面画像に基づいた反り推定量における上記傾向と近いものである。具体的には、図１６の例では、Ｒ，Ｇ、Ｂ、グレーそれぞれについての、裏面画像に基づいた反り推定量のうち、周端面画像に基づいた反り推定量と上記傾向が近いのは、Ｂについてのものである。この場合、推定対象色はＢとされる。
　上記周縁撮像サブユニットは、裏面撮像サブユニット１７０と同じ検査装置すなわち同じケーシング内に設けられていてもよいし、裏面撮像サブユニット１７０とは別の検査装置に設けられていてもよい。別の検査装置に設けられる場合は、当該別の検査装置は、ウェハ処理システムとは異なる半導体製造装置に設けられていてもよい。
　図１７及び図１８は、裏面撮像サブユニットと周縁撮像サブユニットが同じケーシング内に設けられた検査装置の構成の概略を示す横断面図及び縦断面図である。図１９は、周縁撮像サブユニットの構成例を示す図である。
　図１７及び図１８の検査装置５６ａは、ケーシング１５０内に、裏面撮像サブユニット１７０の他に、周縁撮像サブユニット１８０を有する。
　周縁撮像サブユニット１８０は、図１７～図１９に示すように、カメラ１８１と、照明モジュール１８２と、ミラー部材１８３と、を含む。
　カメラ１８１は、レンズ（図示せず）とＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子（図示せず）を有する。
　図１９に示すように、照明モジュール１８２は、ウェハチャック１５１に保持されたウェハＷの上方に設けられており、光源（図示せず）とハーフミラー１８４等を有する。光源は、ハーフミラー１８４の上方に設けられている。ハーフミラー１８４は、カメラ１８１と対向する位置に、鏡面が鉛直下方を向いた状態からカメラ１８１の方向に向けて４５度上方に傾斜した状態で設けられている。
　ミラー部材１８３は、照明モジュール１８２の下方に設けられている。ミラー部材１８３の反射面１８５は、ウェハチャック１５１に保持されたウェハＷが第２の位置にある場合、ウェハチャック１５１に保持されたウェハＷの周端面（すなわち側端面）Ｗｃに対向する。
　照明モジュール１８２においては、光源から出射された光は、ハーフミラー１８４を通過して下方に向けて照射される。ハーフミラー１８４を通過した拡散光は、ウェハチャック１５１に保持されたウェハＷが第２の位置にある場合、ハーフミラー１８４の下方に位置するウェハＷの表面Ｗａの周縁領域Ｗｄまたはミラー部材１８３の反射面１８５で反射する。なお、反射面１８５で反射した反射光は、主としてウェハＷの周端面Ｗｃに照射される。
　ウェハＷの周端面Ｗｃから反射した反射光は、ミラー部材１８３の反射面１８５と照明モジュール１８２のハーフミラー１８４とで順次反射して、カメラ１８１に入射する（図１９の矢印参照）。これにより、カメラ１８１は、ウェハＷの周端面Ｗｃを撮像できる。カメラ１８１で撮像された画像のデータは、制御部２００に入力される。
　制御部２００では、例えば、推定対象ウェハＷの裏面Ｗｂの撮像画像に基づくウェハＷの反り量の推定に加えて、以下のように、推定対象ウェハＷの周端面Ｗｃの撮像画像に基づくウェハＷの反り量の推定も行う。制御部２００は、基準ウェハＷの周端面Ｗｃの撮像画像から基準ウェハＷの周端面の形状データを取得し、また、推定対象ウェハＷの周端面Ｗｃの撮像画像から推定対象ウェハＷの周端面Ｗｃの形状データを取得する。そして、制御部２００は、基準ウェハＷの周端面Ｗｃの形状データと推定対象ウェハＷの周端面Ｗｃの形状データとから、推定対象ウェハの反り量を算出（推定）する。
　上述の検査装置５６ａを用いる場合、推定対象ウェハＷの互いに異なる複数の周方向位置それぞれで、以下の（Ａ）、（Ｂ）を行ってもよい。
（Ａ）複数の色それぞれについての、推定対象ウェハＷの裏面の撮像画像に基づく推定対象ウェハＷの反り量の推定
（Ｂ）推定対象ウェハＷの周端面の撮像画像に基づく推定対象ウェハＷの反り量の推定
　これにより、裏面画像に基づいた推定の場合と周端面画像に基づいた推定の場合とにおける、推定対象ウェハＷの反り量の推定結果のウェハ周方向にかかる傾向が分かり、前者の場合は、複数の色それぞれについて上記傾向が分かる。制御部２００は、例えば、複数の色それぞれについて行われた、裏面画像に基づいた反り推定量のうち、周端面画像に基づいた反り推定量と上記傾向が近い色についての反り推定量を、最適な推定値と選択して出力する。具体的には、図１６の例では、Ｒ，Ｇ、Ｂ、グレーそれぞれについての、裏面画像に基づいた反り推定量のうち、周端面画像に基づいた反り推定量と上記傾向が近いのは、Ｂについてのものである。この場合、制御部２００は、Ｂについての裏面画像に基づいた反り推定量を、選択して出力する。
　また、上記（Ａ）、（Ｂ）の両方を行った上で、いずれかが推定失敗した場合にもう一方の結果を選ぶことで、常に推定結果を算出できる。例えば、反り量が大きい場合に上記（Ｂ）ではウェハが画像域外に位置してしまい推定できない場合が想定されるからである。
　また、上述の推定対象色や、上述の補正に関する情報は、推定対象ウェハＷの表面に形成される膜の種類毎や、推定対象ウェハＷに対する処理に用いられる装置毎に、予め決定してもよい。そして、反り量の推定の際、上記膜の種類や上記装置に応じた、推定対象色や補正に関する情報を用いるようにしてもよい。なお、推定対象ウェハＷの表面に複数の膜が積層されている場合、「膜の種類毎」とは、例えば、「最表層の膜の種類毎」や「膜の組み合わせ毎」等を意味する。また、推定対象ウェハに対する処理に用いられる装置が複数の場合、「装置毎」とは、例えば、「裏面を撮像する直前の膜形成処理に用いられる装置毎」や、「装置の組み合わせ毎」等を意味する。
　以上のように、本実施形態では、予め求められた、ウェハＷの裏面の撮像画像における画素値の径方向にかかる変化率とウェハＷの反り量との相関関係と、推定対象ウェハＷの裏面の撮像画像における画素値の径方向にかかる変化率と、に基づいて、推定対象ウェハＷの反り量の推定を行う。この推定方法は、反りの大小によらず、推定を行うことができる。また、この推定方法では、反りが例えば１ｍｍ以上と大きい場合でも、推定に用いる裏面撮像サブユニット１７０を反り量に応じて移動させる機構が必要ない。したがって、本実施形態によれば、ウェハＷの反りが大きい場合でも、装置を大型化させることなく、ウェハの反り量を推定することができる。
　ウェハＷの反り量の推定にあたり、前述のように、ウェハＷの裏面の撮像画像から異常部分を除去してもよい。このように異常部分を除去することにより、ウェハＷの反り量をより正確に推定することができる。
　また、前述のように、ウェハＷの裏面の撮像画像における、反り量の算出に用いるウェハ周方向にかかる領域は、１つであっても複数であってもよい。１つの場合、ウェハＷの反り量の推定処理を高速で行うことができる。また、複数の場合、ウェハ全体の形状を把握することができ、例えば、馬鞍形状に反りが生じていること等を把握することができる。なお、複数の場合、推定した複数の反り量の平均値を、推定対象ウェハＷの反り量としてもよい。
　また、前述のように、推定対象ウェハＷの表面に形成されている膜の種類毎や推定対象ウェハＷに対する処理に用いられた装置毎に、推定対象色を予め決定しておき、反り量の推定の際、上記膜の種類や上記装置に応じた、推定対象色を用いてもよい。これにより、上記膜の種類や上記装置によらず、ウェハＷの反り量を正確に推定することができる。
　さらに、前述のように、推定対象ウェハＷの表面に形成されている膜の種類毎や推定対象ウェハＷに対する処理に用いられた装置毎に、上述の補正に関する情報を予め決定しておき、反り量の推定の際、上記膜の種類や上記装置に応じた、補正に関する情報を用いてもよい。これにより、上記膜の種類や上記装置によらず、ウェハＷの反り量をより正確に推定することができる。
　また、前述のように、ウェハチャック１５１の径に応じた相関式を用いてもよい。これにより、ウェハチャック１５１の径によらず、ウェハＷの反り量を正確に推定することができる。なお、ウェハチャック１５１の径によらず共通の相関式を用いて推定した上で、ウェハチャック１５１の径毎に予め求められた前述の式（２）と同様な補正式を用いて、補正するようにしてもよい。
　なお、裏面の撮像画像の代わりに、表面の撮像画像を用いて、上述と同様にして、反り量を推定するようにしてもよい。
（確認試験１）
　確認試験１では、反りのないベアウェハと、反り量が－１０００μｍのウェハ、反り量が－７５０μｍのウェハ、反り量が７５０μｍのウェハ、反り量が１０００μｍのウェハを用意し、各ウェハについて、裏面の周縁部の撮像画像（具体的には、前述の較正が行われた後の、裏面の周縁部の撮像画像）を取得した。そして、各ウェハについて、裏面の周縁部の撮像画像における、ウェハ径方向にかかるＲの画素値の変化率を算出した。なお、反り量が負の値を示すウェハとは、凸反りのウェハである。
　図２０は、ウェハＷの反り量と、ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像における、ウェハ径方向にかかるＲの画素値の変化率との関係を示す図である。図２０において、横軸は反り量であり、縦軸は上記変化率である。
　図に示すように、確認試験１では、反り量が大きくなるにつれ、上記変化率が増加する傾向にあった。したがって、確認試験１の結果に基づいて、ウェハＷの反り量と上記変化率との相関関係を示す検量線を作成しておけば、この検量線と、推定対象ウェハＷについての上記変化率とに基づいて、推定対象ウェハＷの反り量を推定することができる。
（確認試験２）
　確認試験２では、反りのないベアウェハと、反り量が－１０００μｍのウェハ、反り量が１０００μｍのウェハを用意すると共に、互いに直径が異なる４つのウェハチャック１５１（チャックＡ～Ｄ）を用意した。なお、チャック径の大きさは、チャックＡ＜チャックＢ＜チャックＣ＜チャックＤ、である。そして、各ウェハについて、ウェハチャック１５１毎に、裏面の周縁部の撮像画像を取得すると共に、裏面の周縁部の撮像画像における、ウェハ径方向にかかるＲの画素値の変化率を算出した。
　図２１は、確認試験２の結果を示す図であり、ウェハＷの反り量と、ウェハＷの裏面の周縁部の撮像画像における、ウェハ径方向にかかるＲの画素値の変化率との関係を、チャック径毎に示したものである。図において、横軸は反り量、縦軸は上記変化率である。
　図に示すように、確認試験２では、いずれのチャック径であっても、反り量が大きくなるにつれ、上記変化率が増加する傾向にあった。ただし、チャック径毎に相関関係は異なり、具体的には、チャック径が小さい方が、反り量の変動に対する上記変化率の変動が大きくなっていた。
　この結果から以下のことが分かる。すなわち、チャック径毎に相関関係を個別に予め取得しておき、推定の際に、推定対象ウェハＷを保持しているウェハチャック１５１のチャック径に対応した相関関係に基づいてウェハＷの反り量の推定を行うことで、チャック径によらず正確な推定が可能であることが分かる。また、ウェハチャック１５１の径によらず共通の相関式を用いてウェハＷの反り量を推定した上で、ウェハチャック１５１の径毎に予め求められた補正式を用いて補正することでも、チャック径によらず正確な推定が可能であることが分かる。
　図２２は、他の例に係る検査装置の概略を示す縦断面図である。
　以上の例では、推定対象ウェハＷの裏面の撮像画像に基づいて、推定対象ウェハＷの反り量を推定していた。これに代えて、推定対象ウェハＷの表面の撮像画像に基づいて、推定対象ウェハＷの反り量を推定するようにしてもよい。
　この場合、例えば、図２２に示すように、検査装置５６ｂには、ケーシング１５０内に、裏面撮像サブユニット１７０（図４参照）に代えて、表面撮像サブユニット１９０が設けられる。表面撮像サブユニット１９０は、ウェハの表面、具体的には、ウェハＷの表面の周縁部を撮像する。この表面撮像サブユニット１９０は、カメラ１９１と、照明モジュール１９２とを有する。
　照明モジュール１９２は、ウェハチャック１５１に保持されたウェハＷの周縁部の近傍上方となる位置に配置され、カメラ１９１は、ケーシング１５０内における照明モジュール１６２と略同じ高さ位置に設けられている。カメラ１９１及び照明モジュール１９２は、裏面撮像サブユニット１７０のカメラ１７１及び照明モジュール１７２と、ケーシング内における配設位置や撮像対象部位が異なるが、その機能や動作は同様である。
　また、推定対象ウェハＷの表面の撮像画像に基づく推定対象ウェハＷの反り量の推定は、推定対象ウェハＷの裏面の撮像画像に基づく推定対象ウェハＷの反り量の推定と、推定に用いる撮像画像は異なるものの、撮像画像の取得に必要な動作や、撮像画像に基づいて反り量を算出する演算処理等は同様である。
　なお、推定対象ウェハＷの表面の撮像画像に基づいて、推定対象ウェハＷの反り量を推定する場合、表面撮像サブユニット１９０を設けずに、表面撮像サブユニット１６０によるウェハＷの表面の撮像画像を用いてもよい。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
５６　　検査装置
２２０　取得部
２３０　算出部
２４０　推定部

Claims (14)

  1. 基板の反り量を推定する反り量推定装置であって、
    推定対象基板の一の面の撮像画像を取得する取得部と、
    前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像における、基板径方向にかかる画素値の変化率の算出を行う算出部と、
    予め求められた、基板の前記一の面の撮像画像における基板径方向にかかる画素値の変化率と基板の反り量との相関関係と、前記算出部の算出結果と、に基づいて、前記推定対象基板の反り量の推定を行う推定部と、を備える、反り量推定装置。
  2. 前記算出部は、
    前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像から、異常部分を除去し、
    前記異常部分が除去された前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像に基づいて、前記算出を行う、請求項１に記載の反り量推定装置。
  3. 前記異常部分は予め定められている、請求項２に記載の反り量推定装置。
  4. 前記算出部は、前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像における異常部分を、当該推定対象基板の前記一の面の撮像画像から判定する、請求項２または３に記載の反り量推定装置。
  5. 前記算出部は、前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像において画素値が所定の範囲内にない部分を、前記異常部分と判定する、請求項４に記載の反り量推定装置。
  6. 前記算出部は、前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像に基づく欠陥検査で欠陥と判定された部分を、前記異常部分と判定する、請求項４または５に記載の反り量推定装置。
  7. 前記算出部は、前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像における、前記算出に用いる基板周方向にかかる領域を、選択する、請求項１に記載の反り量推定装置。
  8. 前記算出部は、前記算出に用いる基板周方向にかかる領域を複数選択する、請求項７に記載の反り量推定装置。
  9. 前記算出部は、基板周方向に平均化した前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像に基づいて、前記算出を行う、請求項１～８のいずれか１項に記載の反り量推定装置。
  10. 前記算出部は、前記算出に用いる前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像に含まれる画素値から、外れ値を除外する、請求項１～９のいずれか１項に記載の反り量推定装置。
  11. 前記推定部は、前記推定対象基板の前記一の面を撮像部が撮像する際に基板周縁部が張り出すように前記推定対象基板が支持される基板支持部の径に応じて異なる、前記相関関係を用いて、前記推定を行う、請求項１～１０のいずれか１項に記載の反り量推定装置。
  12. 予め定められた色の画素値について、前記算出部が前記算出を行い、前記推定部が前記推定を行う、請求項１～１１のいずれか１項に記載の反り量推定装置。
  13. 前記算出部は、反りがない較正用基板の前記一の面の撮像画像に基づいて、前記推定対象基板の裏面の撮像画像を較正し、較正後の前記推定対象基板の裏面の撮像画像に基づいて、前記算出を行う、請求項１～１２のいずれか１項に記載の反り量推定装置。
  14. 基板の反り量を推定する反り量推定方法であって、
    推定対象基板の一の面の撮像画像を取得する工程と、
    前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像における、基板径方向にかかる画素値の変化率の算出を行う工程と、
    予め求められた、基板の前記一の面の撮像画像における基板径方向にかかる画素値の変化率と基板の反り量との相関関係と、前記推定対象基板の前記一の面の撮像画像における、基板径方向にかかる画素値の変化率の算出結果と、に基づいて、前記推定対象基板の反り量の推定を行う工程と、を含む、反り量推定方法。
     
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