JP2022174648A - 基板検査方法及び基板検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板裏面の異常を検知できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による基板検査方法は、フォークで基板を搬送しながら、搬送方向と直交する幅方向に沿って受光素子が複数配列したラインカメラで前記基板の裏面を撮像する工程と、前記基板を搬送しているときの前記フォークの軌跡情報に基づき、前記撮像する工程で撮像された画像を補正して補正画像を生成する工程と、前記補正画像に基づき、前記基板の裏面に存在する異常部の位置を含む特徴部情報を特定する工程と、を有する。【選択図】図４

Description

本開示は、基板検査方法及び基板検査装置に関する。
搬送中のウエハの裏面をラインスキャンカメラで撮影することで取得されるウエハ裏面の画像と、予め登録したウエハ裏面の基準画像とを比較し、異物の有無を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０２１－００５６３３号公報
本開示は、基板裏面の異常を検知できる技術を提供する。
本開示の一態様による基板検査方法は、フォークで基板を搬送しながら、搬送方向と直交する幅方向に沿って受光素子が複数配列したラインカメラで前記基板の裏面を撮像する工程と、前記基板を搬送しているときの前記フォークの軌跡情報に基づき、前記撮像する工程で撮像された画像を補正して補正画像を生成する工程と、前記補正画像に基づき、前記基板の裏面に存在する異常部の位置を含む特徴部情報を特定する工程と、を有する。
本開示によれば、基板裏面の異常を検知できる。
実施形態の処理システムの一例を示す図 実施形態の基板検査装置の一例を上方から見た図 実施形態の基板検査装置の一例を側方から見た図 実施形態の基板検査方法の一例を示すフローチャート 撮像工程を説明するための図 撮像画像の一例を示す図 補正画像の一例を示す図 出力画像の一例を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔処理システム〕
図１を参照し、実施形態の処理システムの一例について説明する。
処理システムＰＳは、処理装置ＰＭ１～ＰＭ４、真空搬送室ＶＴＭ、ロードロック室ＬＬ１～ＬＬ３、大気搬送室ＬＭ、ロードポートＬＰ１～ＬＰ３、全体制御部ＣＵ等を備える。
処理装置ＰＭ１～ＰＭ４は、それぞれゲートバルブＧ１１～Ｇ１４を介して真空搬送室ＶＴＭと接続されている。処理装置ＰＭ１～ＰＭ４は、内部が真空雰囲気に減圧され、基板Ｗを収容して各種の処理を行う。基板Ｗは、例えば半導体ウエハを含む。各種の処理は、例えばプラズマ処理を含む。なお、処理装置ＰＭ１～ＰＭ４の数は４つに限定されず、３つ以下であってもよく、５つ以上であってもよい。
真空搬送室ＶＴＭは、内部が真空雰囲気に減圧されている。真空搬送室ＶＴＭ内には、搬送機構ＴＲ１が設けられている。搬送機構ＴＲ１は、フォークＦＫ１１，ＦＫ１２で基板Ｗを保持し、処理装置ＰＭ１～ＰＭ４及びロードロック室ＬＬ１～ＬＬ３に対して搬送する。
ロードロック室ＬＬ１～ＬＬ３は、それぞれゲートバルブＧ２１～Ｇ２３を介して真空搬送室ＶＴＭと接続され、ゲートバルブＧ３１～Ｇ３３を介して大気搬送室ＬＭと接続されている。ロードロック室ＬＬ１～ＬＬ３は、内部が大気雰囲気と真空雰囲気との間で切替可能である。なお、ロードロック室ＬＬ１～ＬＬ３の数は３つに限定されず、２つ以下であってもよく、４つ以上であってもよい。
大気搬送室ＬＭは、内部が大気雰囲気であり、例えば清浄空気のダウンフローが形成されている。大気搬送室ＬＭ内には、基板検査装置１０及び搬送機構ＴＲ２が設けられている。搬送機構ＴＲ２は、フォークＦＫ２１で基板Ｗを保持し、ロードロック室ＬＬ１～ＬＬ３、ロードポートＬＰ１～ＬＰ３のキャリアＣ、基板検査装置１０に対して搬送する。なお、基板検査装置１０は、大気搬送室ＬＭの外部、例えば大気搬送室ＬＭの短辺の壁面に設けられていてもよい。基板検査装置１０については後述する。
ロードポートＬＰ１～ＬＰ３は、大気搬送室ＬＭの長辺の壁面に設けられている。ロードポートＬＰ１～ＬＰ３には、キャリアＣが取り付けられている。キャリアＣは、例えばＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を含む。
全体制御部ＣＵは、例えばコンピュータであってよい。全体制御部ＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、処理システムＰＳの各部を制御する。例えば、全体制御部ＣＵは、処理装置ＰＭ１～ＰＭ４の動作、搬送機構ＴＲ１，ＴＲ２の動作、ゲートバルブＧ１１～Ｇ１４，Ｇ２１～Ｇ２３，Ｇ３１～Ｇ３３の開閉、ロードロック室ＬＬ１～ＬＬ３内の雰囲気の切り替え等を制御する。
〔基板検査装置〕
図２及び図３を参照し、実施形態の処理システムＰＳが備える基板検査装置１０の一例について説明する。
基板検査装置１０は、基板Ｗの裏面を撮像することで、基板Ｗの裏面の異常を検知できるように構成される。また、基板検査装置１０は、光センサにより基板Ｗのノッチ位置を検出することで、基板Ｗの位置合わせが可能なアライナとして機能するように構成されていてもよい。
基板検査装置１０は、ベースプレート１１、ペデスタル１２、ラインカメラ１３、コントローラ１４、表示装置１５等を有する。
ベースプレート１１は、矩形板状を有し、ペデスタル１２を支持する。ベースプレート１１は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により形成されている。
ペデスタル１２は、ベースプレート１１上に設けられている。ペデスタル１２は、基板Ｗを支持した状態で回転可能に構成される。ただし、ペデスタル１２は、基板Ｗを回転させる機能を有していなくてもよい。ペデスタル１２は、例えばＡｌＮにより形成されている。
ラインカメラ１３は、フォークＦＫ２１が基板検査装置１０に基板Ｗを搬入する際及び／又はフォークＦＫ２１が基板検査装置１０から基板Ｗを搬出する際に、フォークＦＫ２１で搬送中の基板Ｗの裏面を撮像できる位置に設けられている。ラインカメラ１３は、フォークＦＫ２１で搬送中の基板Ｗの裏面を１ラインごとに撮像し、１ラインごとに撮像画像をコントローラ１４に送信する。ラインカメラ１３は、例えば図２に示されるように、フォークＦＫ２１による基板Ｗの搬送方向と直交する幅方向（以下単に「幅方向」ともいう。）において３００～３５０ｍｍの撮像領域ＩＲを有し、基板Ｗの全領域を撮像できるように構成されていることが好ましい。これにより、基板Ｗの中心位置及びノッチ（又はオリフラ）の位置を特定できるので、アライナを用いることなく基板Ｗを位置合わせでき、スループット及びスペース効率が向上する。ただし、ラインカメラ１３は、例えば幅方向において１５０～２５０ｍｍの撮像領域を有し、基板Ｗの裏面の中心を含む一部の領域を撮像できるように構成されていてもよい。ラインカメラ１３は、受光素子、レンズ等を含む。受光素子は、幅方向に沿って複数配列する。ただし、レンズはラインカメラ１３と別体で設けられてもよい。ラインカメラ１３は、フォークＦＫ２１の移動速度に対応した高速撮像可能なカメラであり、例えばフレームレートが２６０００ｆｐｓである。
また、ラインカメラ１３は、幅方向に複数設けられていてもよい。これにより、１つのラインカメラ１３あたりの幅方向における撮像領域を小さく設定できるので、基板Ｗに近接した位置にラインカメラ１３を設置できる。そのため、鉛直方向におけるスペース効率が向上する。
コントローラ１４は、全体制御部ＣＵから受信したフォークＦＫ２１の軌跡情報に基づいて、ラインカメラ１３から受信した撮像画像を補正して補正画像を生成する。また、コントローラ１４は、生成した補正画像に基づき、基板Ｗの裏面に存在する異常部を特定する。また、コントローラ１４は、特定した異常部に関する情報を表示装置に出力する。
表示装置１５は、コントローラ１４に接続されており、コントローラ１４の指令に基づいて、各種の情報、例えばコントローラ１４が特定した異常部に関する情報を表示する。ただし、表示装置１５は、コントローラ１４、全体制御部ＣＵ等に含まれていてもよい。また、表示装置１５は、コントローラ１４、全体制御部ＣＵ等と通信可能なホストコンピュータ、クライアント端末等に含まれていてもよい。
〔基板検査方法〕
図４～図８を参照し、実施形態の基板検査方法の一例について説明する。実施形態の基板検査方法は、例えば処理装置ＰＭ１～ＰＭ４に搬送する前の基板Ｗ及び処理装置ＰＭ１～ＰＭ４で各種の処理が施された基板Ｗの少なくともいずれか一方に対して行われる。実施形態の基板検査方法を、処理装置ＰＭ１～ＰＭ４に搬送する前の基板Ｗに対して行うことで、各種の処理が施される前の基板Ｗの裏面の異常を検知できる。また、実施形態の基板検査方法を、処理装置ＰＭ１～ＰＭ４で各種の処理が施された基板Ｗに対して行うことで、各種の処理が施された基板Ｗの裏面の異常を検知できる。また、実施形態の基板検査方法を、上記の両方のタイミングで行うことで、処理装置ＰＭ１～ＰＭ４で施された各種の処理に起因した基板Ｗの裏面の異常を検知できる。
まず、ステップＳ１において、全体制御部ＣＵは、搬送機構ＴＲ２を制御して、基板Ｗを保持したフォークＦＫ２１を基板検査装置１０内のペデスタル１２の上方に搬送する。また、ラインカメラ１３は、フォークＦＫ２１で搬送中の基板Ｗの裏面を撮像し、撮像画像をコントローラ１４に送信する。撮像画像は、例えば図５に示されるように、ラインごとに撮像された複数の画像Ａ１１～Ａ１９を合成した画像Ａ２０を含む。各画像Ａ１１～Ａ１９は、Ｘ方向の長さが例えば３００ｍｍ～３５０ｍｍであり、Ｙ方向の長さが例えば５０μｍ～１００μｍである。また、全体制御部ＣＵは、基板検査装置１０内のペデスタル１２の上方に基板Ｗを搬送しているときのフォークＦＫ２１の軌跡情報をコントローラ１４に送信する。フォークＦＫ２１の軌跡情報は、時刻と、フォークＦＫ２１の水平位置（Ｘ位置及びＹ位置）及び鉛直位置（Ｚ位置）とが対応付けされた時系列の位置情報を含む。ステップＳ１では、フォークＦＫ２１は高速（例えば２ｍ／秒）で動作し、例えば図６に示されるように、水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）及び鉛直方向（Ｚ方向）に細かく蛇行しながら移動する軌跡Ｔを描く場合がある。
次いで、ステップＳ２において、コントローラ１４は、全体制御部ＣＵから受信したフォークＦＫ２１の軌跡情報に基づいて、ラインカメラ１３から受信した撮像画像を補正して補正画像を生成する。例えば、コントローラ１４は、図７に示されるように、各画像Ａ１１～Ａ１９が撮像された時刻におけるフォークＦＫ２１のＸ位置に基づいて、各画像Ａ１１～Ａ１９のＸ方向の中心位置を合わせる。また、コントローラ１４は、図７に示されるように、各画像Ａ１１～Ａ１９が撮像された時刻におけるフォークＦＫ２１のＹ位置に基づいて、各画像Ａ１１～Ａ１９のＹ方向の位置を調整する。また、コントローラ１４は、各画像Ａ１１～Ａ１９が撮像された時刻におけるフォークＦＫ２１のＺ位置に基づいて、各画像Ａ１１～Ａ１９のサイズを調整する。補正画像では、図７に示されるように、複数の画像Ａ１１～Ａ１９における隣接する画像間で隙間Ｙａが生じる場合があるが、隙間Ｙａのサイズは異常部Ｑのサイズに比べて小さい。そのため、隙間Ｙａが生じても、後述するステップＳ３において異常部Ｑを特定できる。
次いで、ステップＳ３において、コントローラ１４は、ステップＳ２で生成された補正画像に基づき、基板Ｗの裏面に存在する異常部を特定する。例えば、コントローラ１４は、機械学習が行われた学習済みモデルを用いて、ステップＳ２で生成された補正画像に基づき、基板Ｗの裏面に存在する異常部を特定する。また、例えば、コントローラ１４は、ステップＳ２で生成された補正画像に二値化処理等の画像処理を行って基板Ｗの裏面に存在する異常部を特定してもよい。異常部には、例えば放電痕、パーティクル、傷が含まれる。
次いで、ステップＳ４において、コントローラ１４は、ステップＳ３で特定した異常部に関する情報を表示装置１５に出力する。異常部に関する情報は、異常部の大きさ、位置等を含む。表示装置１５は、コントローラ１４からの指令に応じて画像を表示する。図８に示されるように、表示装置１５の画像表示部Ａは、基板画像表示部Ａ２０、異常表示部Ａ３０等を含む。ただし、画像表示部Ａは、基板画像表示部Ａ２０及び異常表示部Ａ３０のいずれか一方のみを含む形態であってもよい。
基板画像表示部Ａ２０は、ステップＳ２で生成された補正画像を表示する。図８の例では、補正画像として、異常部Ｑの一例である２つの異常部＃１，＃２を含む円形状の基板Ｗの裏面画像が示され、異常部＃１，＃２がマーカで囲まれることで強調表示されている。これにより、管理者等は、基板画像表示部Ａ２０に表示された画像を確認することで、基板Ｗの裏面に２つの異常部＃１、＃２が存在することを確認できる。
異常表示部Ａ３０は、ステップＳ３で特定された異常部に関する情報を表示する。図８の例では、異常部に関する情報として、異常があることを表す「異常：有」が示されている。また、図８の例では、異常部に関する情報として、異常部＃１の大きさ及び位置を表す「＃１：Φ４００μｍ，Ｘ１２０．５，Ｙ１２０」、異常部＃２の大きさ及び位置を表す「＃２：Φ３５０μｍ，Ｘ１７０．３，Ｙ１８０．５」が示されている。これにより、管理者等は、異常表示部Ａ３０に表示された画像を確認することで、異常があること及び２つの異常部＃１、＃２の大きさ及び位置等を把握できる。また、異常部に関する情報は、異常部が生じた原因、異常部を取り除くための対策を含むことが好ましい。これにより、管理者等は、異常表示部Ａ３０に表示された画像を確認することで、異常部を取り除くための対策を容易に把握できる。異常部を取り除くための対策は、例えば処理装置ＰＭ１～ＰＭ４で各種の処理を行うためのパラメータ（例えばプラズマパラメータ）を含む。
また、ステップＳ４では、コントローラ１４は、ステップＳ３で特定された異常部に応じて警報を発することが好ましい。これにより、管理者等は、基板Ｗに異常があることを迅速に把握できる。
また、ステップＳ４では、コントローラ１４は、ステップＳ３で特定された異常部に応じて、フォークＦＫ２１で基板Ｗをダミーストレージ（図示せず）に搬送するように全体制御部ＣＵに指令を送信することが好ましい。これにより、異常がある基板Ｗが次工程に持ち込まれることを防止できる。
以上に説明したように、実施形態の基板検査方法では、基板Ｗを搬送しているときのフォークＦＫ２１の軌跡情報に基づき、ラインカメラ１３が撮像した基板Ｗの裏面の画像を補正して補正画像を生成し、次いで、生成した補正画像に基づき異常部を特定する。これにより、基板Ｗの裏面に存在する異常部の大きさ、位置等を正確に特定できる。
特に、フォークＦＫ２１で基板Ｗを保持して高速（例えば２ｍ／秒）で搬送する場合、水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）及び鉛直方向（Ｚ方向）に細かく蛇行しながら移動する軌跡Ｔを描く場合がある。フォークＦＫ２１がＸＹＺ方向に蛇行すると、ラインカメラ１３で撮像される１ラインごとの画像に基づき全体画像を生成すると、該全体画像にブレが生じるため、異常部の正確な大きさ、位置等を特定することが困難である。
これに対し、実施形態の基板検査方法では、基板Ｗを搬送しているときのフォークＦＫ２１の軌跡情報に基づき、ラインカメラ１３が撮像した基板Ｗの裏面の画像を補正して補正画像を生成し、次いで、生成した補正画像に基づき異常部を特定する。これにより、フォークＦＫ２１で基板Ｗを保持して高速で搬送する場合であっても、基板Ｗの裏面に存在する異常部の大きさ、位置等を正確に特定できる。
なお、実施形態の基板検査方法では、コントローラ１４が、基板Ｗを搬送しているときのフォークＦＫ２１の軌跡情報に基づき、ラインカメラ１３が撮像した基板Ｗの裏面の画像を補正して補正画像を生成する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、コントローラ１４に代えて、全体制御部ＣＵが補正画像の生成を行ってもよい。また、実施形態の基板検査方法では、コントローラ１４が、生成した補正画像に基づき異常部を特定する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、コントローラ１４に代えて、全体制御部ＣＵが異常部の特定を行ってもよい。
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趣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。
上記の実施形態では、基板Ｗの裏面に存在する異常部を特定する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、異常部に代えて又は加えて、基板Ｗの中心位置、基板Ｗに形成されたノッチ（又はオリフラ）位置等の別の特徴部情報を特定してもよい。例えば、コントローラ１４は、補正画像に対して画像処理を行うことで基板Ｗの外周位置を検出し、検出した外周位置に基づいて基板Ｗの中心位置を特定する。例えば、コントローラ１４は、補正画像に対して画像処理を行うことで基板Ｗのノッチ位置を特定する。このように、基板Ｗの中心位置及びノッチ位置を特定することで、基板Ｗの水平方向及び回転方向の位置合わせを行うことができ、基板検査装置１０をアライナとして機能させることができる。より具体的には、まず、ペデスタル１２に基板Ｗを載置し、該基板Ｗのノッチ位置が所定の方向を向くようにペデスタル１２を回転させる。続いて、フォークＦＫ２１の中心が基板Ｗの中心位置と一致する位置にフォークＦＫ２１を進入させ、ペデスタル１２に載置された基板ＷをフォークＦＫ２１で受け取る。これにより、基板Ｗの水平方向及び回転方向の位置合わせを行うことができ、基板検査装置１０をアライナとして機能させることができる。
１３ ラインカメラ
ＦＫ２１ フォーク
Ｗ 基板

Claims (10)

  1. フォークで基板を搬送しながら、搬送方向と直交する幅方向に沿って受光素子が複数配列したラインカメラで前記基板の裏面を撮像する工程と、
    前記基板を搬送しているときの前記フォークの軌跡情報に基づき、前記撮像する工程で撮像された画像を補正して補正画像を生成する工程と、
    前記補正画像に基づき、前記基板の裏面に存在する異常部の位置を含む特徴部情報を特定する工程と、
    を有する、基板検査方法。
  2. 前記生成する工程において、前記撮像する工程で撮像された画像を１ラインごとに補正する、
    請求項１に記載の基板検査方法。
  3. 前記特徴部情報は、前記異常部のサイズを含む、
    請求項１又は２に記載の基板検査方法。
  4. 前記特徴部情報は、前記基板に形成されたノッチ又はオリフラの位置を含む、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板検査方法。
  5. 前記軌跡情報は、前記フォークの水平方向及び鉛直方向の位置情報を含む、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板検査方法。
  6. 前記撮像する工程において、前記ラインカメラで前記基板の全領域を撮像する、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板検査方法。
  7. 前記撮像する工程において、前記ラインカメラで前記基板の一部の領域を撮像する、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板検査方法。
  8. 前記ラインカメラは、前記幅方向に複数設けられており、
    前記撮像する工程において、前記複数設けられた前記ラインカメラで前記基板の裏面を撮像する、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板検査方法。
  9. 前記基板は、プラズマ処理が施された基板であり、
    前記特徴部情報は、放電痕の位置及びサイズを含む、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板検査方法。
  10. 基板を搬送するフォークと、
    前記基板の搬送方向と直交する幅方向に沿って受光素子が複数配列したラインカメラと、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記フォークで前記基板を搬送しながら、前記ラインカメラで前記基板の裏面を撮像する工程と、
    前記基板を搬送しているときの前記フォークの軌跡情報に基づき、前記撮像する工程で撮像された画像を補正して補正画像を生成する工程と、
    前記補正画像に基づき、前記基板の裏面に存在する異常部の位置を含む特徴部情報を特定する工程と、
    を行うように前記フォーク及び前記ラインカメラを制御するよう構成される、
    基板検査装置。
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