JP2009216515A - 欠陥検査方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の欠陥検査を短時間で適切に行う。
【解決手段】ウェハを移動させながら、ウェハの各測定領域に対して異なる照度の照明を照らし（ステップＳ１）、各測定領域を撮像する（ステップＳ２）。撮像された各測定領域の画像に色むらが検出されない場合には、次のステップＳ３に進む。一方、色むらが検出される場合には、ウェハを回転させて色むらのない画像を取得する（ステップＳ２−１）。色むらのない各測定領域の画像からＲＧＢ表色系の基準輝度を求め（ステップＳ３）、各基準輝度と照度との関係をグラフ化する（ステップＳ４）。ＲＧＢ表色系のいずれかの基準輝度が予め定められた所定の輝度に達する照度を、最適照度と設定する（ステップＳ５）。最適照度の照明が照らされたウェハを撮像し、ウェハの欠陥を検査する（ステップＳ６）。
【選択図】図８

Description

本発明は、照明が照らされた基板を撮像して、当該基板の欠陥を検査する方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー処理では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストのパターンが形成される。

そして、一連のフォトリソグラフィー処理が行われたウェハは、検査装置によって、ウェハ表面に所定のレジスト膜が形成されているか否か、あるいは適切な露光処理が行われているかどうかについて、さらには傷、異物の付着があるかどうか等を検査する、いわゆるマクロ欠陥検査が行われている。

このようなマクロ欠陥検査は、ウェハを載置している載置台を移動させながら、当該載置台上のウェハに照明を照らして、例えばＣＣＤラインセンサの撮像装置によってウェハの画像を取り込み、この画像を画像処理して欠陥の有無を判定するようにしている。（特許文献１）。

特開２００７−２４０５１９号公報

ところで、ウェハの画像の輝度が明るすぎたり、あるいは暗すぎたりすると、ウェハの欠陥を判定できない場合がある。したがって、欠陥検査を適切に行うためには、ウェハの画像の輝度が、当該画像を画像処理してウェハの欠陥を判定するのに適切な輝度になっている必要がある。このような輝度の画像を取得するためには、最適な照度の照明をウェハに照らす必要がある。

しかしながら、この最適照度を設定する際には、通常、ウェハを移動させながら、照明を照らしてウェハを撮像して画像を取得するという作業が、異なる照度で繰り返し行われる。そして、各照度で撮像したウェハの画像を比較し、画像の輝度のバランスを確認して最適照度が設定される。このように最適照度を設定する場合、何度もウェハを移動させて撮像する必要があるため、欠陥検査を行うのに時間がかかっていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の欠陥検査を短時間で適切に行うことを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、照明が照らされた基板を撮像して、当該基板の欠陥を検査する方法であって、前記照明の最適照度を設定する照度調節工程と、前記最適照度の照明で照らされた基板を撮像する欠陥検査工程と、を有し、前記照度調節工程は、基板を移動させながら、当該基板表面上の複数の測定領域に対して異なる照度の照明を照らし、前記各測定領域を撮像する第一の工程と、前記撮像された各測定領域の画像の輝度をヒストグラム化し、当該ヒストグラムの最大輝度側からの積分値が所定の値になる基準輝度を求める第二の工程と、前記各基準輝度と照度との相関関係を算出し、当該相関関係に基づいて、所定の輝度と一致する基準輝度の照度を前記欠陥検査工程における最適照度と設定する第三の工程と、を有することを特徴としている。

なお、所定の輝度とは、予め設定された輝度であって、例えば欠陥のない基準基板を撮像して取得される画像の輝度から所定の範囲内の輝度である。例えば基準基板の画像の輝度が２１０である場合、所定の輝度は２１０±２０に設定される。このように基準基板と同程度の輝度の画像を取得できると、基準基板と検査対象となる基板を適切に比較することができ、基板の欠陥を適切に判定することができる。また、基板の画像が所定の輝度になると、例えば画像が明るすぎたり、あるいは暗すぎたりして欠陥が判定され難くなることもない。

また発明者らが調べたところ、基準輝度を求める際のヒストグラムの所定の積分値は、ヒストグラム全体の積分値の３％が適切であることが分かった。すなわち基準輝度は、ヒストグラムの最大輝度側からの積分値が全体の積分値の３％となる輝度に決定される。

本発明によれば、照明の最適照度を設定する際に、基板上に複数の測定領域を設定し、基板を移動させながら複数の測定領域に対して異なる照度の照明を照らして、各測定領域を撮像しているので、１回の基板の移動で各測定領域の画像を取得することができる。したがって、従来のように何度も基板を移動させる必要がなく、最適照度の設定に要する時間を短縮することができ、欠陥検査を短時間で行うことができる。また、各測定領域の画像の基準輝度を求めて、それぞれの基準輝度と照度との相関関係に基づいて、所定の輝度と一致する基準輝度の照度を最適照度と設定しているので、各測定領域の画像を取得した後、自動で最適照度を設定することができる。これによって、従来のように各照度で撮像したウェハの画像を直接比較する必要がなく、欠陥検査をさらに短時間で行うことができる。さらに、最適照度の照明が照らされた基板を撮像して、基板の画像を取得しているので、上述した所定の輝度の基板の画像を取得することができ、当該基板の画像から欠陥を適切に判定して検査することができる。

前記第一の工程において、前記撮像された各測定領域の画像に色むらが生じた場合、前記色むらが消滅する位置まで基板を回転させ、前記各測定領域を撮像してもよい。

前記第二の工程において、前記第二の工程において、前記各測定領域の画像のＲＧＢ表色系の基準輝度をそれぞれ求め、前記第三の工程において、前記所定の輝度と一致する前記ＲＧＢ表色系の基準輝度が複数ある場合には、その中で最も小さいＲＧＢ表色系のいずれかの照度を前記欠陥検査工程における最適照度と設定してもよい。

前記第三の工程における前記相関関係は、前記各基準輝度を線形補完して算出してもよい。

前記測定領域は、基板全体を複数に分割した領域であり、前記第一の工程において、基板を移動させながら、前記各測定領域に対して異なる照度の照明を照らして、基板を含む範囲を撮像し、前記撮像した画像を２値化して、基板部分の画像を取得し、前記基板部分の画像から前記各測定領域の画像に分割してもよい。

前記基板部分の画像は、前記基板外側部分の画像のグレーレベルの相違に基づいて、前記各測定領域の画像に分割してもよい。

別な観点による本発明によれば、前記欠陥検査方法を欠陥検査装置によって実行させるために、当該欠陥検査装置を制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

本発明によれば、１回の基板の移動によって異なる照度の画像を取得して、当該画像から自動で最適照度を設定することができ、基板の欠陥検査を短時間で適切に行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる欠陥検査方法を実施するための欠陥検査装置を搭載した塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり、図２は、塗布現像処理システム１の正面図であり、図３は、塗布現像処理システム１の背面図である。

塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置している処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられている露光装置（図示せず）との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション４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２には、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセス可能である。

ウェハ搬送体７は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温度調節装置６０やウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１に対してもアクセス可能である。

カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には、第１の搬送装置Ａ１が設けられており、第１の搬送装置Ａ１の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第１の搬送アーム１０が設けられている。第１の搬送アーム１０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送することができる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置Ａ２が設けられており、第２の搬送装置Ａ２の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第２の搬送アーム１１が設けられている。第２の搬送アーム１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送することができる。

図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えばウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置２０、２１、２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３、２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０、４１がそれぞれ設けられている。

図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温度調節装置６０、トランジション装置６１、精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温度調節装置６２〜６４及び欠陥検査装置１１０、１１０が下から順に７段に重ねられている。なお、欠陥検査装置１１０の構成については後述する。

第４の処理装置群Ｇ４には、例えば高精度温度調節装置７０、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。

第５の処理装置群Ｇ５には、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温度調節装置８０〜８３、露光後のウェハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキング装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。

図１に示すように第１の搬送装置Ａ１のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１、ウェハＷを加熱する加熱装置９２、９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置Ａ２のＸ方向正方向側には、例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。

インターフェイスステーション４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション４に隣接した露光装置（図示せず）と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

次に、上述した欠陥検査装置１１０の構成について説明する。図４は、欠陥検査装置１１０の構成の概略を示す縦断面図であり、図５は、欠陥検査装置１１０の構成の概略を示す横断面図である。

欠陥検査装置１１０は、図５に示すようにケーシング１１１を有している。ケーシング１１１の一端側（図５中のＸ方向負方向側）であって、ケーシング１１１の短手方向に対向する両側面には、ウェハＷを搬入出させる搬入出口１１２がそれぞれ形成されている。搬入出口１１２には、開閉シャッタ１１３がそれぞれ設けられている。

ケーシング１１１内には、図４に示すようにウェハＷを載置する載置台１２０が設けられている。この載置台１２０は、モータなどの回転駆動部１２１によって、回転、停止が自在であり、ウェハＷの位置を調節するアライメント機能を有している。ケーシング１１１の底面には、ケーシング１１１内の一端側（図４中のＸ方向負方向側）から他端側（図４中のＸ方向正方向側）まで延伸するガイドレール１２２が設けられている。載置台１２０と回転駆動部１２１は、ガイドレール１２２上に設けられ、例えばパルスモータなどの駆動装置１２３によってガイドレール１２２に沿って移動できる。この駆動装置１２３の駆動、停止、駆動の速度などは、制御装置１４０から出力される信号によって制御される。また、信号によって駆動された駆動装置１２３からは、そのときのエンコーダ信号が制御装置１４０に出力される。

ケーシング１１１内の一端側であって、ウェハＷをケーシング１１１に搬入出する位置Ｐ１（図４中の実線で示す位置）には、ウェハＷを一時的に支持するバッファアーム１２４が設けられている。バッファアーム１２４は、図６に示すように先端にウェハＷの支持部１２４ａを有している。支持部１２４ａは、例えば３／４円環状に形成されている。支持部１２４ａの３／４円環状の径は、載置台１２０の径よりも大きく、支持部１２４ａの内側に載置台１２０を収容できる。支持部１２４ａの３／４円環状の切り欠き部分は、ケーシング１１１内の他端側（図６中のＸ方向正方向側）に形成されており、載置台１２０は、支持部１２４ａと干渉せずに他端側に移動できる。支持部１２４ａ上には、複数の支持ピン１２４ｂが設けられ、ウェハＷは、この支持ピン１２４ｂ上に支持される。バッファアーム１２４の基部１２４ｃは、例えばシリンダなどの昇降駆動部１２５に取り付けられており、バッファアーム１２４は、載置台１２０の上下に昇降できる。

図４に示すようにケーシング１１１の他端側であって、ウェハＷのノッチ部の位置を調整するアライメント位置Ｐ２（図４中の点線で示す位置）には、載置台１２０上のウェハＷのノッチ部の位置を検出するセンサ１２６が設けられている。センサ１２６によってノッチ部の位置を検出しながら、回転駆動部１２１によって載置台１２０を回転させて、ウェハＷのノッチ部の位置を調節することができる。

ケーシング１１１内の他端側（図４のＸ方向正方向側）の側面には、撮像装置１３０が設けられている。撮像装置１３０には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。ケーシング１１１の上部中央付近には、ハーフミラー１３１が設けられている。ハーフミラー１３１は、撮像装置１３０と対向する位置に設けられ、鉛直方向から４５度傾斜して設けられている。ハーフミラー１３１の上方には、照度を変更することができる照明装置１３２が設けられ、ハーフミラー１３１と照明装置１３２は、ケーシング１１１の上面に固定されている。また、撮像装置１３０、ハーフミラー１３１及び照明装置１３２は、載置台１２０に載置されたウェハＷの上方にそれぞれ設けられている。そして、照明装置１３２からの照明は、ハーフミラー１３１を通過して下方に向けて照らされる。したがって、この照射領域にある物体の反射光は、ハーフミラー１３１で反射して、撮像装置１３０に取り込まれる。すなわち、撮像装置１３０は、照射領域にある物体を撮像することができる。

これら照明装置１３２と撮像装置１３０は、制御装置１４０によって制御される。制御装置１４０から照明装置１３２に対して出力される信号によって、照明装置１３２の照明の照度、照射時間等が制御される。また、制御装置１４０から撮像装置１３０に対して出力される信号によって、撮像装置１３０による撮像、撮像タイミング、画像取り込み時間等が制御される。そして撮像した画像は、制御装置１４０に出力され、当該制御装置１４０において、必要な画像処理が施される。

上述した制御装置１４０は、例えばコンピュータであり、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、欠陥検査装置１１０内のウェハＷの欠陥検査を制御するプログラムが格納されている。これに加えて、プログラム格納部には、上述した各種処理装置や搬送体などの駆動系の動作を制御して、後述する塗布現像処理システム１の所定の作用、すなわちウェハＷへのレジスト液の塗布、現像、加熱処理、ウェハＷの受け渡し、各ユニットの制御などを実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばハードディスク（ＨＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカードなどの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、その記憶媒体から制御装置１４０にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成された欠陥検査装置１１０で行われるウェハＷの欠陥の検査について、塗布現像処理システム１全体で行われるウェハ処理のプロセスと共に説明する。

先ず、ウェハ搬送体７によって、カセット載置台５上のカセットＣ内からウェハＷが一枚取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温度調節装置６０に搬送される。温度調節装置６０に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節され、その後第１の搬送アーム１０によってボトムコーティング装置２３に搬送され、反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送アーム１０によって加熱装置９２、高精度温度調節装置７０に順次搬送され、各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは、レジスト塗布装置２０に搬送される。

レジスト塗布装置２０においてウェハＷ上にレジスト膜が形成されると、ウェハＷは第１の搬送アーム１０によってプリベーキング装置７１に搬送され、続いて第２の搬送アーム１１によって周辺露光装置９４、高精度温調装置８３に順次搬送されて、各装置において所定の処理が施される。その後、インターフェイスステーション４のウェハ搬送体１０１によって露光装置（図示せず）に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によってポストエクスポージャーベーキング装置８４に搬送され、所定の処理が施される。

ポストエクスポージャーベーキング装置８４における熱処理が終了すると、ウェハＷは第２の搬送アーム１１によって高精度温度調節装置８１に搬送されて温度調節され、その後現像処理装置３０に搬送され、ウェハＷ上に現像処理が施され、レジスト膜にパターンが形成される。その後ウェハＷは、第２の搬送アーム１１によってポストベーキング装置７５に搬送され、加熱処理が施された後、高精度温度調節装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは、第１の搬送アーム１０によって欠陥検査装置１１０に搬送され、ウェハＷの欠陥検査が行われる。この欠陥検査の詳細については後述する。その後ウェハＷは、第１の搬送アーム１０によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

次に、欠陥検査装置１１０におけるウェハＷの欠陥の検査方法について説明する。図７は、欠陥検査の各工程における欠陥装置１１０の様子を示す説明図であり、図８は、欠陥検査の各工程のフローチャートを示している。

第１の搬送アーム１０によってケーシング１１１内に搬送されたウェハＷは、図７（ａ）に示すように載置台１２０上に載置される。このとき、載置台１２０は、予めケーシング１１１内の他端側のウェハ搬入出位置Ｐ１に待機している。

ここで、次にウェハＷの欠陥検査を行う際の照明装置１３２の最適照度を設定するため、図９に示すようにウェハＷ上に例えば５つの測定領域１５１〜１５５を予め設定しておく。この測定領域１５１〜１５５は、載置台１２０上のウェハＷの移動方向に沿って並ぶように設定される。なお、本実施の形態において、測定領域を５つに設定したのは、各測定領域の面積を確保しつつ、最適照度を設定するのに十分な数の画像を取得するためであり、これに限定されるわけではない。

そして、図７（ｂ）に示すように載置台１２０をアライメント位置Ｐ２側に所定速度で移動させながら、ウェハＷがハーフミラー１３１の下を通過する際に、照明装置１３２からウェハＷの各測定領域１５１〜１５５に対して異なる照度の照明を照らす。すなわち、ウェハＷに照らされる照明は、図９に示した測定領域１５１〜１５５をそれぞれ含む照射領域１５１ａ〜１５５ａごとに異なる照度で照らされる（図８のステップＳ１）。このとき、照明装置１３２から照らされる照明の照射時間は、制御装置１４０によって駆動装置１３２のエンコーダ信号に基づいて制御される。なお、本実施の形態において、ウェハＷの測定領域１５１〜１５５に照らされる照明の照度は、それぞれＢＦ５８、ＢＦ６８、ＢＦ７８、ＢＦ８８、ＢＦ９８であり、ウェハＷの移動にしたがって、照らされる照明は明るくなっている。

このようにウェハＷの測定領域１５１〜１５５に対して異なる照度の照明を照らしながら、撮像装置１３０では、それぞれの測定領域１５１〜１５５が撮像される（図８のステップＳ２）。

撮像装置１３０で撮像された測定領域１５１〜１５５の画像は、制御装置１４０に出力される。このとき、図７（ｃ）に示すように駆動装置１２３によって載置台１２０をアライメント位置Ｐ２まで移動させ停止させておく。そして、制御装置１４０に出力された各測定領域１５１〜１５５の画像において、色むらが検出されなかった場合には、後述するステップＳ３に進む。なお、この色むらは、例えば広角型の撮像装置１３０を用いて撮像すること等に起因して発生する。

一方、制御装置１４０に出力された各測定領域１５１〜１５５の画像において色むらが検出された場合には、センサ１２６によってウェハＷのノッチ部の位置を検出しながら、撮像された画像に色むらが消滅する位置まで回転させる。本実施の形態においては、ウェハＷを例えば９０度回転させる（図８のステップＳ２−１）。そして、載置台１２０を再びウェハ搬入出位置Ｐ１まで移動させ、上述したステップＳ１及びＳ２と同じ方法で、ウェハＷの各測定領域１５１〜１５５に対して異なる照度の照明を照らし、撮像装置１３０でウェハＷを撮像して、色むらのない各測定領域１５１〜１５５の画像を取得する。

このようにして、制御装置１４０に色むらのない各測定領域１５１〜１５５の画像が出力されると、制御装置１４０では、先ず、測定領域１５１〜１５５のそれぞれの画像の輝度のＲＧＢヒストグラムを抽出し、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）ごとの基準輝度を求める（図８のステップＳ３）。

ここで基準輝度を求める方法について、図１０に基づいて説明する。図１０は例えば測定領域１５１の画像におけるＲ（Ｒｅｄ）についての輝度のヒストグラムである。基準輝度は、ヒストグラムの最大輝度側からの積分値（図１０中の斜線部）が全体の積分値の３％となる輝度に設定される。そうすると図１０に示すように、仮に画像全体に対して低頻度の明るい部分Ｍが存在していても、かかる部分Ｍを考慮せずに基準輝度を適切に求めることができる。このようにして、すべての測定領域１５１〜１５５の画像のＲＧＢ毎の基準輝度を算出する。

そして、図１１に示すようにＲＧＢ表色系のそれぞれの基準輝度について、各測定領域１５１〜１５５ごとにプロットしたグラフを作成する（図８のステップＳ４）。なお、図１１に示すグラフの縦軸は基準輝度を示し、横軸は各測定領域１５１〜１５５の照度を示している。また、このグラフは、ＲＧＢ表色系のそれぞれの基準輝度が線形補完されている。

そして、ＲＧＢ表色系のいずれかの基準輝度が予め定められた所定の輝度に達する照度を、照明装置１３２の最適照度と設定する。すなわち、ＲＧＢ表色系のいずれかの基準輝度と所定の輝度が一致する照度のうち、最も小さい照度を最適照度と設定する（図８のステップＳ５）。所定の輝度は、例えば欠陥のない基準ウェハを撮像して取得される画像の輝度から所定の範囲内の輝度である。例えば基準ウェハの輝度が２１０である場合、所定の輝度は２１０±２０の範囲内に設定される。本実施の形態においては、所定の輝度は２１０に設定され、図１１のグラフより最適照度は７２に設定される。なお、ＲＧＢ表色系のいずれの基準輝度も所定の輝度に達しない場合には、照明装置１３２の最適照度は最大の照度である１５０に設定される。

以上のように照明装置１３２の最適照度が設定されると、図７（ｄ）に示すように載置台１２０を照明装置１３２側に移動させながら、ウェハＷがハーフミラー１３１の下を通過する際に、照明装置１３２からウェハＷに対して最適照度の照明を照らす。そして、撮像装置１３０によってウェハＷの表面が撮像される。撮像された画像は制御装置１４０に出力され、制御装置１４０において画像処理が行われて、ウェハＷの欠陥が検査される（図８のステップＳ６）。

このようにウェハＷの欠陥検査が終了し、図７（ｅ）に示すように載置台１２０がウェハ搬入出位置Ｐ１まで移動した後、図７（ｆ）に示すようにバッファアーム１２４を載置台１２０の上方まで上昇させる。そうすると、このバッファアーム１２４によって載置台１２０上のウェハＷが支持され持ち上げられる。その後、ウェハＷはバッファアーム１２４からウェハ搬送体７に受け渡され、当該ウェハ搬送体７によって搬入出口１２から搬出される。

以上の実施の形態によれば、照明装置１３２の最適照度を設定する際に、ウェハＷ上に複数の測定領域１５１〜１５５を設定し、ウェハＷを移動させながら、照明装置１３２から各測定領域１５１〜１５５に対して異なる照度の照明を照らして、撮像装置１３０によって各測定領域１５１〜１５５を撮像しているので、１回のウェハＷの移動で異なる照度の各測定領域１５１〜１５５の画像を取得することができる。したがって、従来のように何度もウェハＷを移動させる必要がなく、最適照度の設定に要する時間を短縮することができ、ウェハＷの欠陥検査を短時間で行うことができる。

また、各測定領域１５１〜１５５の画像のＲＧＢ表色系の基準輝度をそれぞれ求め、ＲＧＢ表色系の基準輝度を線形補完して各基準輝度と照度との相関関係を算出し、所定の輝度と一致する基準輝度の照度を最適照度と設定しているので、各測定領域１５１〜１５５の画像を取得した後、自動で最適照度を設定することができる。これによって、従来のように各照度で撮像したウェハＷの画像を直接比較する必要がなく、ウェハＷの欠陥検査をさらに短時間で行うことができる。

また、最適照度を設定する際に取得した各測定領域１５１〜１５５の画像に色むらが検出された場合には、撮像された画像に色むらが消滅する位置まで、例えば９０度ウェハＷを回転させてウェハＷの画像を再取得しているので、ウェハＷの画像の精度がより高精度になり、ウェハＷの欠陥をさらに高精度に検査することができる。

また、上述のように設定した最適照度の照明が照らされたウェハＷを撮像して、ウェハＷの画像を取得しているので、基準ウェハの画像の輝度と同程度の所定の輝度のウェハＷの画像を取得することができる。そうすると、ウェハＷの画像が適切な輝度になり、当該ウェハＷの画像に基づいてウェハＷの欠陥を適切に検査することができる。

以上の実施の形態において、測定領域１５１〜１５５の画像を取得して照明装置１３２の最適照度を設定していたが、ウェハＷを複数に分割した領域、すなわち図９に示した照射領域１５１ａ〜１５５ａを測定領域として、図１２に示すように他の測定領域１６１〜１６５の画像を取得して照明装置１３２の最適照度を設定してもよい。かかる場合の照明装置１３２の最適照度の設定方法について、図１３に示した各工程のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、図８のステップＳ１と同じ方法で、照明装置１３２によって、ウェハＷの他の測定領域１６１〜１６５に対して異なる照度の照明を照らす（図１３のステップＴ１）。そして、撮像装置１３０によって各他の測定領域１６１〜１６５を含むウェハＷの撮像する（図１３のステップＴ２）。このとき、図１２に示すようにウェハＷの外側の領域１７０も同時に撮像される。領域１７０はウェハＷよりも反射率が小さいため、領域１７０の画像の輝度はウェハＷの画像の輝度に比べて小さくなる。

制御装置１４０に出力された画像において、色むらが検出されなかった場合には、後述するステップＴ３に進む。一方、制御装置１４０に出力された画像において色むらが検出された場合には、図８のステップＳ２−１と同じ方法で、センサ１２６によってウェハＷのノッチ部の位置の検出しながら、ウェハＷを例えば９０度回転させる（図１３のステップＴ２−１）。そして、載置台１２０を再びウェハ搬入出位置Ｐ１まで移動させ、上述したステップＴ１及びＴ２と同じ方法で、ウェハＷの各他の測定領域１６１〜１６５に対して異なる照度の照明を照らし、撮像装置１３０でウェハＷ及び領域１７０を撮像して、色むらのない画像を取得する。

このようにして、制御装置１４０に色むらのない画像が出力されると、制御装置１４０では、先ずウェハＷの画像の輝度と領域１７０の外側の輝度の閾値、例えば１１０を用いて、画像をウェハＷと領域１７０に２値化する（図１３のステップＴ３）。

次に、撮像装置１３０でウェハＷ及び領域１７０を撮像して取得された画像に対して、領域１７０の２値化画像をマスクとして重ね、ウェハＷの画像のみを抜き取る（図１３のステップＴ４）。

そして、ウェハＷの画像を各照度に分割するため、すなわち他の測定領域１６１〜１６５の境界線を決定するため、領域１７０の画像のグレーレベルを求める。そして、領域１７０の画像のグレーレベルが相違する境界線に基づいて、ウェハＷの画像の境界線を決定する。そうすると、各他の測定領域１６１〜１６５の画像を取得することができる（図１３のステップＴ５）。なお、領域１７０の画像のグレーレベルを求める際、ノイズを避けるために、領域１７０の周縁部のグレーレベルを考慮しないことが好ましい。

その後、図８のステップＳ３〜Ｓ５と同じ方法で、各他の測定領域１６１〜１６５の画像におけるＲＧＢヒストグラムを抽出して、ＲＧＢ表色系の基準輝度を求め（図１３のステップＴ６）、それぞれの基準輝度と各他の測定領域１６１〜１６５との相関関係をグラフ化する（図１３のステップＴ７）。そして、ＲＧＢ表色系のいずれかの基準輝度が予め定められた所定の輝度に達する照度を、照明装置１３２の最適照度と設定する（図１３のステップＴ８）。その後、図８のステップＳ６と同じ方法で、照明装置１３２の最適照度を用いてウェハＷの欠陥検査が行われる（図１３のステップＴ９）。なお、上述したステップＴ６において、各他の測定領域１６１〜１６５の画像のＲＧＢヒストグラムを抽出する際、ノイズを避けるために、各他の測定領域１６１〜１６５の境界線付近のＲＧＢヒストグラムを抽出しないのが好ましい。

以上の実施の形態によっても、１回のウェハＷの移動で異なる照度の各他の測定領域１６１〜１６５の画像を取得することができ、かつ当該各他の測定領域１６１〜１６５の画像に基づいて自動で最適照度を設定することができる。これによって、最適照度の設定に要する時間を短縮することができ、ウェハＷの欠陥検査を短時間で行うことができる。

また、領域１７０の画像に基づいて、ウェハＷの画像を各他の測定領域１６１〜１６５の画像に分割しており、領域１７０の画像はウェハＷ上に形成されたレジストパターンの影響を受けないため、より精度の高い画像を取得することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

本発明は、照明が照らされた基板を撮像して、当該基板の欠陥を検査する際に有用である。

本実施の形態にかかる欠陥検査方法を実施するための欠陥検査装置を搭載した塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。 塗布現像処理システムの正面図である。 塗布現像処理システムの背面図である。 欠陥検査装置の構成の概略を示す縦断面図である。 欠陥検査装置の構成の概略を示す横断面図である。 バッファアームの構成の概略を示す平面図である。 ウェハの欠陥検査の各工程における欠陥装置の様子を示す説明図である。 ウェハの欠陥検査の各工程のフローチャートである。 ウェハ上の測定領域を示した平面図である。 測定領域の画像の輝度のヒストグラムである。 各ＲＧＢ表色系の基準輝度と照度（測定領域）との関係を示したグラフである。 ウェハ上の他の測定領域を示した平面図である。 他の実施の形態にかかるウェハの欠陥検査の各工程のフローチャートである。

符号の説明

１ 塗布現像処理システム
１１０ 欠陥検査装置
１２０ 載置台
１２６ センサ
１３０ 撮像装置
１３２ 照明装置
１４０ 制御装置
１５１〜１５５ 測定領域
１６１〜１６５ 他の測定領域
Ｗ ウェハ

Claims (8)

1. 照明が照らされた基板を撮像して、当該基板の欠陥を検査する方法であって、
   前記照明の最適照度を設定する照度調節工程と、
   前記最適照度の照明で照らされた基板を撮像する欠陥検査工程と、を有し、
   前記照度調節工程は、
   基板を移動させながら、当該基板表面上の複数の測定領域に対して異なる照度の照明を照らし、前記各測定領域を撮像する第一の工程と、
   前記撮像された各測定領域の画像の輝度をヒストグラム化し、当該ヒストグラムの最大輝度側からの積分値が所定の値になる基準輝度を求める第二の工程と、
   前記各基準輝度と照度との相関関係を算出し、当該相関関係に基づいて、所定の輝度と一致する基準輝度の照度を前記欠陥検査工程における最適照度と設定する第三の工程と、を有することを特徴とする、欠陥検査方法。
2. 前記第一の工程において、前記撮像された各測定領域の画像に色むらが生じた場合、
   前記色むらが消滅する位置まで基板を回転させ、前記各測定領域を撮像することを特徴とする、請求項１に記載の欠陥検査方法。
3. 前記第二の工程において、前記各測定領域の画像のＲＧＢ表色系の基準輝度をそれぞれ求め、
   前記第三の工程において、前記所定の輝度と一致する前記ＲＧＢ表色系の基準輝度が複数ある場合には、その中で最も小さいＲＧＢ表色系のいずれかの照度を前記欠陥検査工程における最適照度と設定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の欠陥検査方法。
4. 前記第三の工程における前記相関関係は、前記各基準輝度を線形補完して算出することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査方法。
5. 前記測定領域は、基板全体を複数に分割した領域であり、
   前記第一の工程において、基板を移動させながら、前記各測定領域に対して異なる照度の照明を照らして、基板を含む範囲を撮像し、
   前記撮像した画像を２値化して、基板部分の画像を取得し、
   前記基板部分の画像から前記各測定領域の画像に分割することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥検査方法。
6. 前記基板部分の画像は、前記基板外側部分の画像のグレーレベルの相違に基づいて、前記各測定領域の画像に分割されることを特徴とする、請求項５に記載の欠陥検査方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の欠陥検査方法を欠陥検査装置によって実行させるために、当該欠陥検査装置を制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。

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