TWI502187B - 基板檢查裝置及基板檢查方法 - Google Patents

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Description

基板檢查裝置及基板檢查方法
本發明係關於一種基板之檢查裝置及檢查方法。本發明尤其係關於根據攝像圖像而檢查基板上之塗膜之技術領域。
本領域技術人員廣泛瞭解，於表面形成透明之膜、例如半導體元件之製造步驟中，於自批次式單晶上切下之半導體晶圓上形成有多個半導體元件，該步驟係塗佈抗蝕劑、例如光阻劑，並選擇性地蝕刻該光阻膜而形成所需形狀之一導電型半導體層或電極、引線。該等各步驟中雖每次皆進行遮罩對準，但抗蝕劑表面之狀態、例如膜厚之變化、異物、瑕疵等會成為半導體不良之原因，因此期望於較早的步驟中發現。
使晶圓繞中央軸高速旋轉，藉此，光阻劑於表面以較薄的塗層擴散。由於邊緣表面效應，故而光阻劑堆積於晶圓之邊緣。由此得知，必需進行邊緣之光阻劑之去除(EBR(Edge Bead Removal，邊緣珠粒去除)處理)。
因此，提供有一種用以檢查光阻劑之去除完全度、具有光阻劑之區域與不具有光阻劑之區域之邊界線、即所謂之邊緣珠粒去除線(EBR線)之特定位置的檢查法(日本專利特開2006-352113號公報)。於該日本專利特開2006-352113號公報中，該檢查法係使用360 nm~500 nm之波長範圍之光照射晶圓表面的圖像區域，自用於激發光照射所發出之螢光燈映照圖像區域之螢光圖像，識別螢光EBR線。
然而，日本專利特開2006-352113號公報中獲得的是暗場圖像，因此解像度(解析度)本身並未提高。作為暗場照明法之特徵，對於有厚度之試樣基本上難以使用。進而，必需使用添加有螢光染料之光阻劑、螢光EBR液。存在檢查光阻劑之塗膜後需對塗膜施加處理而無法應對任意檢查對象之缺點。
又，提供有一種遍及基板整個表面包含CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)相機之裝置作為基板檢查裝置(日本專利特開2009-10349號公報)。而且，將資料描繪於極座標中，選定因於基板之邊緣部對應於BARC(Bottom Anti-Reflective Coating，底部抗反射塗層)層、外塗層、及抗蝕劑層之線之疊合而有污染增加之風險的拒絕基板。
然而，於日本專利特開2009-10349號公報中，僅提及將各層中邊緣部具有疊合者作為拒絕基板。因此，雖提及於基板之試驗中除進行目視判定外，為了進行自動解析而使曲線符合資料，但除邊緣部之疊合外如何自動解析卻並不明確。因此，於謀求效率化方面尚存改善之餘地。
又，提供有一種經由圖像化系統而檢測自晶圓之邊緣部至抗蝕劑層邊緣部為止之相對距離的邊緣部特徵測定系統(日本專利特表2009-544157號公報)。該系統中，獲得於晶圓邊緣部區域之周圍具有複數個第1維X及第2維Y的像素陣列，並根據各像素陣列而製作邊緣部圖。根據包羅晶圓周圍之圖像而對層之交叉進行評估、測定或進行其他特性決定。
然而，該等系統中，藉由映射而生成圖像，故而較為複雜。即，若未完成邊緣部圖，則無法進行整體評估。一方面，於成為前提之像素陣列較大之情形時，於像素陣列之邊界上容易產生重複區域，另一方面，於像素陣列較小之情形時，需對晶圓邊緣部之評估對象區域進行最佳化驗證，從而具有較為複雜之缺點。
如上所述，於上述先前技術中，可分割成小區域並形成邊緣部圖像而進行評估，但為了進行邊緣部整體之評估而要製作全體圖像，故而在處理上需花時間。尤其EBR線之評估係指藉由EBR而於若干個製造製程中，於各種加工或處理中由於多種原因而產生之晶圓中心與抗蝕劑層之失配。因此，較佳為於多個製程中進行評估，而且於處理期間進行評估，因此期待更有效之檢查。
又，如上述先前技術般，於晶圓邊緣部之評估中，除各層之邊緣部之疊合外，偏離理想的匹配即失配、例如自晶圓之邊緣部至抗蝕劑層邊緣部為止之相對位置亦為必要的評估項目，但並未有效地進行檢查。
本發明係為解決上述課題而完成，本發明第1技術方案之基板檢查裝置包括：旋轉機構，其保持表面形成有塗佈膜之基板並使之旋轉；光照射機構，其對上述基板之表面照射光；光電轉換機構，其接受來自上述基板之表面之單向反射光，並至少拍攝自上述基板之旋轉中心起沿著與上述基板之半徑方向平行的主掃描方向具有上述基板半徑之長度的掃描線之圖像；及圖像處理機構，其將於上述基板旋轉一周的期間藉由上述光電轉換機構所拍攝之圖像排列於與上述主掃描方向正交之副掃描方向上而生成二維圖像，並對上述二維圖像使用與上述副掃描方向平行地設定之判定帶而判斷上述塗佈膜之邊緣線之良否。
又，本發明第8技術方案之基板檢查方法包括：攝像步驟，其係一面使表面形成有塗佈膜之基板旋轉一面對上述基板之表面照射光，並且接受來自上述基板之表面的單向反射光，藉此至少拍攝自上述基板之旋轉中心起沿著與上述基板之半徑方向平行的主掃描方向具有上述基板半徑之長度的掃描線之圖像；圖像生成步驟，其係將於上述基板旋轉一周的期間藉由重複執行上述攝像步驟所得之複數個圖像排列於與上述主掃描方向正交之副掃描方向上而生成二維圖像；及判斷步驟，其係對上述二維圖像使用與上述副掃描方向平行地設定之判定帶而判斷上述塗佈膜之邊緣線之良否。
又，如本發明第1技術方案之基板檢查裝置，其中上述圖像處理機構包括：邊緣檢測部，其將上述二維圖像中上述判定帶內所包含之圖像於上述副掃描方向上劃分為複數個區塊圖像，並檢測各區塊圖像是否包含上述塗佈膜之邊緣；及良否判斷部，其根據由上述邊緣檢測部檢測出邊緣之區塊圖像之個數而判斷上述塗佈膜之邊緣線的良否。
又，如本發明第2技術方案之基板檢查裝置，其中上述邊緣檢測部係以使相互鄰接之區塊圖像於上述副掃描方向上部分重複之方式進行劃分。
又，如本發明第1技術方案之基板檢查裝置，其中上述圖像處理部於上述二維圖像中特定邊緣線，並根據上述判定帶之寬度內有無上述邊緣線而求出變化點，於無邊緣線之情形時判定為邊緣不良。
又，如本發明第1至4技術方案中任一技術方案之基板檢查裝置，其中藉由上述光電轉換機構所拍攝之上述掃描線係自上述旋轉中心起沿著上述主掃描方向具有將上述基板之半徑與第1長度相加後的長度。
又，如本發明第1至5技術方案中任一技術方案之基板檢查裝置，其中藉由上述光電轉換機構所拍攝之上述掃描線係自上述旋轉中心沿著與上述主掃描方向相反側延伸僅第2長度。
進而，如本發明第1至6技術方案中任一技術方案之基板檢查裝置，其中於上述基板之表面層疊有複數個塗佈膜，與各塗佈膜對應而設定有判定帶，上述圖像處理機構係使用與各塗佈膜對應之判定帶而判斷各塗佈膜之邊緣線之良否。
根據本發明第1技術方案之基板檢查裝置及第8技術方案之基板檢查方法，於基板旋轉一周的期間執行以下動作而獲得複數個線圖像：至少拍攝自基板之旋轉中心起沿著與基板之半徑方向平行的主掃描方向具有基板半徑之長度的掃描線之圖像而獲得線圖像。然後，將該等線圖像排列於與主掃描方向正交之副掃描方向上而生成二維圖像，對該二維圖像使用與副掃描方向平行地設定之判定帶而判斷塗佈膜之邊緣線的良否。由此發揮如下效果：可根據拍攝有基板之圖像而簡單地進行塗佈膜之評估判斷，從而可進行處理效率良好之檢查檢測。
又，根據本發明第2技術方案之基板檢查裝置，將二維圖像中判定帶內所包含之圖像沿著副掃描方向劃分為複數個區塊圖像，並檢測各區塊圖像是否包含塗佈膜之邊緣，根據檢測出邊緣之區塊圖像之個數而判斷塗佈膜之邊緣線的良否。因此，藉由簡單之檢測處理而可檢測基板各部之塗佈膜之邊緣，且可判定邊緣不良。
又，根據本發明第3技術方案之基板檢查裝置，以使相互鄰接之區塊圖像於副掃描方向上部分重複之方式進行劃分，故而可高精度地檢測塗佈膜之邊緣，且可更準確地判定邊緣不良。
又，根據本發明第4技術方案之基板檢查裝置，圖像處理部於二維圖像中特定邊緣線，並根據判定帶之寬度內有無邊緣線而求出變化點。然後，於無邊緣線之情形時判定為邊緣不良。因此，藉由簡單之比較而可進行基於變化點之評估，且可判定邊緣不良。
又，根據本發明第5技術方案之基板檢查裝置，掃描線自旋轉中心起沿著主掃描方向具有將基板之半徑與第1區域之長度相加後的長度，亦即掃描線變長了僅第1區域之長度之量，從而作為基板位置偏移時之容限而發揮功能。其結果為，於基板產生位置偏移之情形時，亦可判定邊緣不良。
又，根據本發明第6技術方案之基板檢查裝置，藉由光電轉換機構所拍攝之掃描線係自旋轉中心沿著與主掃描方向相反側延伸僅第2區域之長度，掃描線變長了僅第2區域之長度之量，與如上所述使掃描線延長僅第1區域之長度之情形相同，掃描線之延長作為基板位置偏移時之容限而發揮功能。其結果為，於基板產生位置偏移之情形時，亦可判定邊緣不良。
進而，根據本發明第7技術方案之基板檢查裝置，設定有與層疊於基板之表面之各塗佈膜對應的判定帶，使用與各塗佈膜對應之判定帶而判斷各塗佈膜之邊緣線的良否。因此，於基板之表面層疊有複數個塗佈膜之情形時，亦可準確地判定各塗佈膜之邊緣不良。
以下，根據圖1至圖5說明本發明之第1實施形態。
首先，使用圖1及圖2，說明本發明之第1實施形態之基本構成及作用。圖1係檢查裝置之前視圖，圖2係檢查裝置之俯視圖。
再者，作為本發明之被塗佈物，其係圓形之半導體晶圓，作為表面透明之膜，其係於半導體元件各製造步驟中之半導體晶圓表面所形成的感光性材料即抗蝕劑膜。而 且，參照圖式，說明適用於半導體晶圓表面之邊緣部抗蝕劑膜之檢查裝置的實施形態，該檢查裝置係用以測定例如塗佈後之光阻劑表面之EBR線的變化。再者，並不限於抗蝕劑膜，亦可測定由塗佈於抗蝕劑膜之下的例如包含聚醯亞胺樹脂之抗反射材料、保護抗蝕劑表面之例如鹼可溶性聚合物與醇溶劑所形成的外塗層之邊緣部之偏移。
如圖1所示，基板檢查裝置100中，於檢測單元1內收納有旋轉台5、包含光源21之光照射機構2、光學系統3、及光電轉換機構4。W係被塗佈物即半導體晶圓等之基板(以下，稱為基板W)，5係作為基板W之旋轉機構的旋轉台，基板W係為了進行全面檢查，藉由該旋轉台5上未圖示之包含真空吸塵器之吸氣孔的抽吸機構而將基板W吸附於圓形之台之上表面，由此保持基板W並使之旋轉。而且，為了進行全面檢查，藉由旋轉台5而使基板W旋轉一周以上。
光照射機構2配置於保持於上述旋轉台5上之基板W之垂直方向上方。光照射機構2中，將由石英棒形成之導光管之光源21***至鋁製的圓筒支持部23中，將圓筒支持部23之一端固定於檢測單元1之側壁101上，將另一端經由連結部24與連結管25而固定於另一個側壁102上。
更詳細地說明光照射機構2。圖3係光照射機構2之主要部分剖面圖。參照圖3，於光源21之周面之一部分上安裝有反射材料22。經反射材料22反射之光之大多數會自反射材料22之對向面側釋出。而且，於該反射材料22之對向面側之圓筒支持部23上形成有狹縫28。因此，自光源21釋出之光藉由圓筒支持部23遮斷，並且自狹縫28向基板W照射。
返回至圖2中，光源21藉由連結部24而與光纖26之一端連設，該光纖26通過連結管25之內部而自側壁102延設至檢測單元1之外部。而且，光纖26之另一端與配置於檢測單元1之外部的LED(Light Emitting Diode，發光二極體)27對向。藉此，若LED27點亮，則其光會經由光纖26而導入至光源21。導入至光源21之光自石英棒之周圍輻射，並自狹縫28照射。
返回至圖1中，於基板W之垂直方向上方配置有例如線感測器相機作為光電轉換機構4。作為線感測器相機，可使用包含CCD、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金屬氧化物半導體)等之線感測器元件、放大器，驅動電路、A/D(Analog/Digital，類比/數位)轉換器、記憶體、輸入輸出電路、成像透鏡(攝像透鏡)、框體等之周知的線感測器相機。
朝向該光電轉換機構4之入射光係來自抗蝕劑膜之表面的單向反射光，其係以成為包含基板W之旋轉中心A0之半徑方向之線的方式由來自光照射機構2之照射光所產生。即，來自光源21之光之一部分入射至抗蝕劑膜的表面。此時之入射角α1相對於抗蝕劑膜面宜為20度至40度，較佳為30度。為了使由該入射所產生的基板W之大致半徑量之單向反射光之單向反射光路入射至光電轉換機構4的透鏡而配置光學系統3。再者，關於上述入射角α1，較理想的是亦考慮基板尺寸，於將當前主流之300 mm半導體晶圓作為基板W之情形時，較理想的是設定為上述角度，但對於基板W之大型化、例如新一代之450 mm半導體晶圓，則較理想的是45°左右。
光學系統3包含長方形且平面狀之鏡31與保持鏡31之保持板32。保持板32係經由支持構件33而安裝於檢測單元1之側壁103上，且以將來自基板W之反射角為α2之單向反射光導引至正上方之光電轉換機構4的方式調整鏡31之角度後被固定。
圖4係說明基板檢查裝置100之自光照射機構2至光電轉換機構4之光路的概略說明圖。圖4係如單向反射光路般使光電轉換機構4偏移而描繪，如圖2所示之光電轉換機構4係配置於光學系統3之大致垂直上方。如圖4中虛線所示，來自基板W之單向反射光經由內部之受光透鏡而藉由光電轉換機構4接受光，並轉換為電氣信號。
而且，將該電氣信號由作為信號處理機構之圖像處理部即圖像處理裝置6進行處理，並由控制部10檢測基板W之表面狀態。為了將來自基板W之反射角為α2之單向反射光導引至正上方的光電轉換機構4，以使基板W上之掃描線即攝像區域L之縮小圖像於光電轉換機構4之受光部成像的方式而調整並設定鏡31之角度、及其與光電轉換機構4之距離。
返回至圖1中，旋轉台5係設置於驅動機構台上，當旋轉台5上載置有基板W時，其與台面恰好密著如同被吸附。於上述驅動機構台內配置有馬達9，且設置有將來自馬達9之旋轉轉換為預先設定之速度的速度轉換齒輪。上述馬達9係藉由下述控制部10而控制。
將表面設置有抗蝕劑膜之半導體製造步驟中途之基板W以使抗蝕劑膜位於上方的方式設置於旋轉台5上。建立以下系統線：該載置機構於每次執行半導體製造步驟之檢查時，藉由機器人驅動等而吸附未設置抗蝕劑膜之背面，並通過側壁103之開口104而移送載置，且於檢查結束後，再次藉由搬送機器人吸附而轉移至下一步驟。
又，包含工件移載機器人與匣盒作為未圖示之基板W之承載器、卸載器。工件移載機器人自匣盒中取出基板W並放置於旋轉台5上，於檢查結束後，將該基板W自旋轉台5上收納至匣盒中。該情形時，亦可準備OK(合格)及NG(not good，不合格)用之匣盒，根據檢查結果而將基板W分成合格與不合格之兩部分。
7係對檢測單元1內之各構成供給電力之電源裝置，10係與圖像處理裝置6一同處理電氣信號並進行良否判定等的控制部。放大形成上述光電轉換機構4之輸出信號並輸入至圖像處理裝置6，於該圖像處理裝置6中進行信號處理，藉此對基板W邊緣部之變化資訊進行電氣波形整形並輸入至控制部10。該圖像處理裝置6中內置有判定功能，藉由電腦等對圖像處理裝置6之輸出信號進行運算處理，並由評估部61判斷上述塗膜形成有無變化或良否等。再者，使 該判斷結果返回至圖像處理裝置6並顯示於電視屏幕等未圖示之顯示部。當根據圖像處理裝置6之檢查狀況而使基板W移動時，控制部10經由馬達9而使旋轉台5驅動。
其次，參照圖5及圖6，說明藉由圖像處理裝置6進行圖像處理之具體例。圖5係表示對抗蝕劑膜進行EBR處理後之基板W之表面狀態的平面說明圖，圖6表示基板W之像之數位信號。圖5中基板W內之曲線L10所示之邊界的描繪有斜線之內側部位與外側部位係有無抗蝕劑層之不同的部分。即，曲線L10係EBR線，曲線L10之外側部位表示抗蝕劑層被去除且基板W之表面露出的狀態。
圖5中，虛線所示之攝像區域L係光源21之曝光區域，成為光電轉換機構4之攝像區域。光電轉換機構4之攝像區域L之單向反射光由光電轉換器(A/D轉換器)轉換為數位信號並輸出。
攝像區域L中，掃描線長度在基板W之半徑與基板W之外側設定為長出2mm作為第1區域L1，在基板W之旋轉中心A0側設定為長出2mm作為第2區域L2。藉此作為基板W產生位置偏移時之容限。關於攝像區域L之線寬，一像素係以30μm之解像度每360μsec拍攝1線。因此，於使基板W旋轉360度、即以3.6秒旋轉一周之期間，拍攝並輸出約1萬線。如此，於第1實施形態中，掃描線係沿著與基板W之半徑方向平行之主掃描方向X而延伸的線，自基板W之旋轉中心A0起沿著主掃描方向X(圖6之右手側)具有將基板W之半徑與第1區域L1之長度相加後的長度，並且自旋轉 中心A0起沿著主掃描方向X之相反側(圖6之左手側)具有第2區域L2之長度。
將由此所得之基板W之像之數位信號示於圖6中。圖6係將基板W旋轉360度、即旋轉一周之期間所拍攝的線排列而成者，其具有二維形狀。將該數位信號作為二維圖像而儲存於記憶體中。圖像處理裝置6係以該圖6之資料為基礎而於評估部61進行下述判斷。亦即，第1實施形態中，將如上所述每360μsec所拍攝之掃描線之圖像排列於與主掃描方向X正交的副掃描方向Y上而生成二維圖像。
圖7係對藉由光電轉換機構4所得之基板W之二維圖像顯示判定帶的說明圖。若將攝像區域L之由基板W旋轉一周所得的每一像素之攝像圖像在距基板W之旋轉中心A0相同距離之位置上遍及整個周圍而排列，則獲得如圖6所示之二維圖像。此處，與攝像區域L中所檢測之攝像光量相應的電氣信號藉由薄膜干涉而引起光量改變。圖像處理裝置6將該攝像光量針對每一像素以8bit之256灰階而轉換作為與攝像光量相應之攝像電氣信號並將其數位化。此處，以光量越多則灰階越高之方式設定關係。
然後，進行如圖7所示之評估處理。藉由圖像處理裝置6而自如圖6所示基板W旋轉一周所得之像經數位化後的攝像電氣信號中抽取亮度變化較大的變化點。即，於基板W之邊緣部因抗蝕劑膜之有無而導致亮度不同。換言之，EBR線之位置處亮度之變化存在較大差異，故而抽取該邊界而生成邊緣線L12。藉由遍及基板W之整個周圍抽取 EBR線而如圖7般獲得邊緣線L12。
為了強調該邊緣線L12，於圖像處理裝置6中進行以下處理。例如，如2條虛線所示將二維圖像分離成3個區塊B1、B2、B3。其次，將每一區塊之掃描線之攝像電氣信號的數位值針對每一像素進行累計。藉此強調亮度較高之部位與較低之部位的差異，但有時會因亮度之雜訊而發現很多中間值附近的資料。即，無抗蝕劑膜之基板W之邊緣部側亮度變高，但於有抗蝕劑膜之殘渣之情形時，會產生亮度較低之部位。對於每一像素之累計值，成為在抗蝕劑膜之部位與無抗蝕劑膜之部位分別全體近似之累計值，但當亮度較低之部位存在於亮度較高之部位之一部分中的情形時，認為其係抗蝕劑膜之殘渣，故而刪除上述累計值而與亮度較高之部位之累計值相同。
將如此刪除一部分累計值而變更後的累計值之集合體於每一區塊中再展開成二維圖像。藉此將去除雜訊後之數位值進行二維展開，於圖7所示之二維圖像中使以邊緣線L12為邊界的有抗蝕劑膜之部位與無抗蝕劑膜之部位之每一像素之數位值的差異變得明確。從而其結果為，邊緣線12得以強調。
評估部61中，判定帶L11係藉由操作者自未圖示之輸入部預先輸入並設定於評估部61。此係將自基板W之邊緣部至基板W旋轉中心A0的原本應存在EBR線之位置作為距離而輸入。而且，將以該原本應存在EBR線之位置為中心的EBR線之可容許之偏移量作為距離而設定。將以該原本應存在EBR線之位置為中心而設定為均等寬度的線作為判定帶L11，設定於評估部61中。
評估部61係於二維圖像上抽取EBR線後使判定帶L11疊合。該疊合之結果為，將二維圖像上EBR線不存在於判定帶L11內之部位作為變化點而判斷。具體而言，對於每條掃描線，將判定帶L11之間無邊緣線L12之情形作為變化點而檢測。評估部61檢測並輸出該變化點，藉此，圖像處理部6進行良否判定等。圖像處理部6之良否判定之結果經由控制部10而於未圖示之顯示部中顯示EBR線為不存在於特定位置之狀態的信息。因此，圖像處理部6與控制部10之一部分相當於本發明之圖像處理部。
其次，說明該基板檢查裝置100之檢查動作。圖8係表示處理動作之流程圖。將基板W載置於旋轉台5上(步驟S101)後，藉由光照射機構2而開始基板W表面之曝光(步驟S102)。若基板W上有塗膜，則藉由該塗膜而使來自光源21之光散射或干涉，其單向反射光之一部分並未入射至光電轉換機構4而是被攝像。若無塗膜，則照明光於基板W上全反射後之單向反射入射至光電轉換機構4。再者，因膜之不同而亦存在相反情形，但本實施例中係作為自正常之塗膜進行單向反射之情形而說明。
此時，於基板W之表面形成有抗蝕劑之較薄的膜，觀察上述單向反射光像時發現，抗蝕劑之厚度不同，或者因有塗佈膜之部位與無塗佈膜之部位而使色看起來不同。再者，抗蝕劑材料為感光性材料，故而會因紫外線而感光，因此來自LED27之光藉由濾光器等而截止紫外線。尤其於EBR處理後，在基板W的邊緣部基板W之表面露出之部位與有抗蝕劑膜之部位上，色存在較大差異。
因此，可藉由光電轉換機構4進行攝像而檢測單向反射光之光量。此係可由光電轉換機構4拍攝基板W上之抗蝕劑膜厚變化。而且，亦可拍攝EBR線之位置。
其次，一面進行基板W之曝光一面使旋轉台5旋轉，並且於基板W旋轉一周之期間繼續進行攝像區域L之攝像(步驟S103)。然後，如圖6所示獲得形成由基板W旋轉一周所得之掃描線之1線的每一像素的攝像圖像。再者，此處，亦可針對每1掃描線，根據攝像光量，由攝像區域L中所檢測之攝像電氣信號減去光源3之攝像區域L中所測定之照射電氣信號而獲得修正攝像電氣信號。例如，於預先測定之光源21之攝像區域L中進行測定，且同樣地以256灰階針對每1掃描線由攝像電氣信號減去對應於照射光量而數位化後的照射電氣信號，形成修正攝像電氣信號。藉此，可消除LED27中存在光量不均時的影響。
當於上述圖像處理裝置6之處理中根據輸入資訊而欲使基板W旋轉移動之情形時，將旋轉之程式輸入至馬達9而使旋轉台5旋轉。旋轉之程式係例如使旋轉台進行若干次旋轉後停止，然後再進行若干次旋轉後停止等的動作程式。將該等預先儲存於控制部10之記憶體中。
又，光電轉換機構4連接於圖像處理裝置6及進行全體控制之控制部10，可自動獲知基板W上之EBR線之狀態。即，將光電轉換機構4之輸出信號放大、成形之後，將其數位化並由圖像處理裝置6儲存於記憶體中。為了由預先設定之機構讀出儲存於記憶體中之資訊並進行EBR線有無變化點之判定，由圖像處理裝置6進行預先設定之信號處理。
而且，在獲得圖6之二維圖像後，如圖7所示將其分離成區塊B1、B2、B3並進行邊緣線L12之強調處理(步驟S104)。具體而言，如上所述於每一線之同一像素位置對像素之灰階值進行累計處理，刪除與有抗蝕劑膜之部位之累計值及無抗蝕劑膜之部位之累計值之雙方存在較大差異的累計值。此種中間累計值於無抗蝕劑膜之部位產生的可能性較高，因此使其像素之灰階值與無抗蝕劑膜之部位相等。換言之，於無抗蝕劑膜之部位之一部分上存在抗蝕劑膜，因此亮度低於無抗蝕劑膜之部位。該情形時，並不判斷為邊緣線L12，防止由於使灰階值與無抗蝕劑膜之部位相同而於邊緣線L12之抽取中之誤判斷。其後，將每一區塊B1、B2、B3之累計值展開成二維圖像並再構建圖6所示之二維圖像。
對經該強調處理後的二維圖像，如圖7所示，於攝像電氣信號中在離開基板W旋轉中心A0之位置處遍及整個周圍而抽取EBR線作為表示亮度之預先設定之範圍以上的差，藉此獲得邊緣線L12。於邊緣線L12之基板旋轉中心A0側即內側並無塗膜形成之不均，獲得反射光量較少且較弱的光量，於邊緣線L12之外側獲得反射光量較多且較強的光量，並出現與之相伴之灰階差。因此，求出二維圖像後，會出現灰階值較高之區域與灰階值較低之區域的邊界。經與預先設定之灰階差相比而抽取該邊界，將邊緣線L12特定。再者，為方便起見，該邊緣線L12表現為顯示邊界者，但實際上於二維圖像上並非僅藉由表示圖7所示之邊緣線L12左右之區域的邊界而認識線。
如上所述，照射光係沿基板W之半徑方向而掃描，故而自光電轉換機構4輸出之電氣信號成線狀，圖像處理裝置6中之運算等之信號處理變得容易。
其次，於二維圖像上藉由使判定帶疊合而進行變化點之判定(步驟S105)。圖9係說明變化點之判定之說明圖。如圖9所示，於邊緣線L12產生較大變化之情形時，邊緣線L12出現超出由虛線表示之判定帶L11之寬度的部位。將該部位判斷為邊緣線L12之變化點L13。具體而言，對於每條掃描線，評估部61判定於判定帶L11之寬度內無邊緣線L12。換言之，判定於判定帶L11之寬度內不存在有抗蝕劑膜之區域與無抗蝕劑膜之區域的邊界。判定帶L11之寬度係表示所需之抗蝕劑膜之塗膜位置，故而若根據該判定結果而抽取於判定帶L11之寬度內不存在的邊緣線L12，則控制部10將邊緣不良之信號輸出至顯示部。
又，藉由檢測該變化點L13而進行基板W上邊緣部之區域的評估。即，若檢測出較多的變化點L13，則並未將抗蝕劑膜塗佈於基板W上之所需區域位置，該情形時可於基板W之整個周圍抽取變化點。
判定帶L11於評估部61中經如下處理而進行設定。實驗測定預先塗佈有複數抗蝕劑之基板W。其結果為，求出塗佈區域與邊緣部區域之邊界的判定標準並設定於信號上。將其與實際之檢查步驟中檢查對象基板W之EBR線的凸狀變化點L13加以比較，藉此容易檢測出邊緣不良。通常，邊緣線L12之大部分係位於判定帶L11之寬度內，故而此處以判定於判定帶L11之寬度內不存在邊緣線L12之情形的方式進行設定而具有處理簡便之效果。
即，如上所述若將所反射之光量數位化而形成二維圖像，則可於基板W之整個周圍檢測出變化點L13，故而可有效地進行檢查。又，於判定邊緣不良之情形時，無需判斷邊緣線L12之每一線之位置，只要僅檢測出於判定帶L11之寬度內不存在邊緣線L12之情形即可，故而可簡單地進行處理。
如此，於控制部10中，判定如圖9所示相對於判定帶L11有無邊緣線L12，藉此，將於判定帶L11之寬度內無邊緣線L12之情形判斷為存在變化點L13。而且，將判定帶L11之寬度內無邊緣線L12之情形判斷為存在邊緣不良。如此，上述實施形態之基板檢查裝置100可由簡單之構成而確實檢測出表示較廣範圍之變化的EBR線。
再者，上述實施形態中係由評估部61對變化點L13之判斷進行處理，但亦可構成為由控制部10對判斷進行處理。又，亦可將上述檢查結果顯示在設置於基板檢查裝置100中之電視屏幕上。
最後，於判定檢查對象之基板W邊緣之良否後，將基板W自旋轉台5上搬出(步驟S106)，檢查步驟結束。於該搬出步驟中，基板W之方向與搬入時為相同方向，故而無需改變調整旋轉台5之位置。即，於檢查步驟中藉由於基板W旋轉1周之期間拍攝基板W之二維圖像而進行檢查，故而基板W以與搬入時相同方向結束檢查步驟。因此具有以下優點：搬出時旋轉台5上之基板W之方向無需於藉由搬送機構搬出時重新進行方向之調整。
以上，根據上述實施形態，製作基板W之二維圖像，於判定帶L11之寬度內無邊緣線L12之情形時判斷為存在邊緣不良。如此，基板檢查裝置100可判定表示較廣範圍之變化之EBR線，從而可由簡單之構成確實檢測出邊緣不良。
再者，上述實施形態中，關於邊緣線L12，於二維圖像上檢測圖7所示之邊緣線L12左右之區域的邊界，但亦可將該邊界作為線而認識。即，亦可在對二維圖像進行強調處理後再次展開成二維圖像後，將與邊緣線L12相當之邊界位置作為線而認識並判定。
又，說明進行上述實施形態之強調處理(步驟S104)所產生之其他效果。於基板W上形成有凹凸之圖案，且於其上表面塗佈有抗蝕劑膜時，在所拍攝之二維圖像上不僅反映由抗蝕劑膜之有無所產生的圖像之灰階值，亦反映下層之圖案之陰影。該情形時，尤其於有抗蝕劑膜之部位灰階值變得不均勻，為了抽取EBR線作為表示亮度之預先設定之範圍以上的差而預先設定灰階差，由於該灰階差之設定而很有可能導致誤檢測。因此，對上述二維圖像進行強調處理，由此於與邊緣線L12對應之部位累計值成為較強之峰值而呈現。藉此，可更確實防止於邊緣線L12之抽取中之誤判斷。
又，上述實施形態中將進行強調處理之區塊設為3個，但並不限於此，亦可設定為適當數量。該情形時，若設定為較多，則強調處理之效果會減弱，若設定為較少，則處理要花費時間，因此考慮處理效率而進行設定即可。
又，上述實施形態中進行強調處理，但並非必需進行強調處理。例如抗蝕劑膜之殘渣對累計結果造成之影響較為輕微，該情形時，與殘渣對應之像素之累計值與亮度較高之部位(亦即無殘渣之部位)之累計值大致相同，故而亦可不進行強調處理(步驟S104)而直接進行判定處理。
圖10係表示塗膜形成不均檢查裝置之第2實施形態之動作的流程圖。又，圖11係表示第2實施形態之邊緣檢測動作之流程圖。該第2實施形態在以下方面與第1實施形態相同，即，對藉由圖1所示之裝置所取得之二維圖像使用判定帶而判定邊緣不良，但第2實施形態係以與第1實施形態之強調處理(步驟S104)及判定處理(步驟S105)不同之基板檢查方法而判定邊緣不良。即，除強調處理(步驟S104)及判定處理(步驟S105)以外之處理，亦即基板搬入處理(步驟S101)、曝光開始處理(步驟S102)、攝像處理(步驟S103)及基板搬出處理(步驟S106)與第1實施形態基本上相同，另一方面，邊緣檢測及基於其之邊緣不良判定與第1實施形態有較大不同。以下，以不同點為中心對第2實施形態中之基板檢查方法進行說明。
於該第2實施形態中，圖像處理裝置6接收表示EBR線與判定帶之關係之資料並儲存於省略圖示之記憶體中(步驟S201)，直至取得二維圖像為止。接收到上述資料之圖像處理裝置6例如圖12(a)所示，將用以檢測藉由各處理1、2、...、n而於基板W之表面所形成之各EBR線的判定帶L11之容許寬度以表形式儲存於記憶體中。該圖(a)中之「內側徑xna」係指自旋轉中心A0至判定帶L11之旋轉中心側端為止的距離，又，「外側徑xnb」係指自旋轉中心A0至判定帶L11之逆旋轉中心側端為止的距離，藉由該等內側徑及外側徑而規定判定帶L11及該判定帶L11之容許寬度。例如藉由處理n而於基板W之表面層疊形成m層塗佈膜，於存在m條EBR線之情形時，對各EBR線分別設定判定帶L11之容許寬度(xn1a~xn1b)、(xn2a~xn2b)、...、(xnma~xnmb)。因此，以下述方式求得之EBR線之邊緣位置EP位於判定帶L11之容許寬度內係指邊緣檢測成功(圖12(c))，相反，未位於容許寬度內係指邊緣檢測失敗。再者，本實施形態中，對各處理1、2、...、n及各EBR線個別設定容許寬度(xna~xnb)之理由在於，根據處理內容，形成於基板W表面之膜之數量、膜之種類、膜形狀及膜尺寸等不同。
然後，將成為檢查對象之基板W載置於旋轉台5上後，與第1實施形態同樣地，一面使保持於旋轉台5上之基板W繞旋轉中心A0旋轉一周，一面取得每360 μsec所拍攝之10500條掃描線之圖像，並且將其等排列於與主掃描方向X正交之副掃描方向Y上，由此，圖像處理裝置6獲得表示基板W之整個表面的二維圖像SI(圖12(b))。又，本實施形態中，圖像處理裝置6自基板整個表面之二維圖像SI中抽取表示基板W之周緣部全周的二維圖像EI(圖13(a))，並將該圖像EI之圖像資料暫時儲存於記憶體中(步驟S202)。繼而，圖像處理裝置6根據圖像EI之圖像資料而進行以下處理(步驟S203~S211)
於步驟S203中，自步驟S201所接收之資料中讀出並設定與對保持於旋轉台5上之基板W實施之處理對應的EBR條數m。又，將檢查計數值K設定為初期值「1」(步驟S204)。該檢查計數值K係表示檢查過程中之EBR線為第幾條的值，藉由該檢查計數值K而將成為檢查對象之EBR線特定。
於下一步驟S205中，自記憶體中之表(圖12(a))中讀出並設定與檢查計數值K之EBR線、亦即與第K條EBR線對應之判定線L11的容許寬度(xna~xnb)。然後，使用該判定線L11進行邊緣檢測處理，自圖像資料檢測第K條EBR線之邊緣(步驟S206)。
該邊緣檢測處理之概要動作如下。亦即，如圖13所示，於判定帶L11之容許寬度(Xna~Xnb)內，且於副掃描方向Y上抽取500線之區塊圖像BI，根據該區塊圖像BI之區塊圖像資料BD而判定EBR線之邊緣是否包含於區塊圖像BI中。而且，本實施形態中，一面使區塊圖像BI於副掃描方向Y上每250線產生偏移，一面對共計41個區塊圖像BI進行邊緣檢測。
其次，參照圖11~圖13對邊緣檢測處理之詳情進行說明。圖像處理裝置6按照圖11所示之動作流程進行邊緣檢測處理。於該邊緣檢測處理中，首先將區塊圖像BI之最前端線設定為線取得開始位置之初期值即第「0」號線(步驟S206a)。然後，自基板端全周之二維圖像EI之圖像資料中，自線取得開始位置取得500線的步驟S205中所設定之判定帶L11之容許寬度(Xna~Xnb)內的圖像資料，並抽取區塊圖像BI(步驟S206b)。然後，計算構成區塊圖像BI之像素中主掃描方向X上相互鄰接之像素之圖像資料間的灰階差ΔD，並將包含該等之灰階差資料DD儲存於記憶體中(步驟S206c)。例如於圖13(b)、(c)中，鄰接之像素(Xna+p，0)，(Xna+p+1，0)之灰階差ΔD(Xna+p，0)係根據下式而求得：
ΔD(Xna+p，0)=D(Xna+p+1，0)-D(Xna+p，0)
其中，p為0以上且(Xnb-Xna-1)以下之自然數。
然後，於副掃描方向Y上累計主掃描方向X之各位置(Xna~Xnb)處之灰階差ΔD(步驟S206d)。此處，在EBR線之邊緣包含於區塊圖像BI中之情形時，邊緣位置EP處的灰階差ΔD較大，相對於此，非邊緣位置處灰階差ΔD顯示零或接近於零的值。而且，由於對各位置(Xna~Xnb)處的灰階差ΔD進行累計，故而可抑制雜訊等之影響，從而例如圖13(d)所示邊緣位置處的累計值顯著高於非邊緣位置。因此，本實施形態中，對判定帶L11之容許寬度(Xna~Xnb)內之累計值中是否存在超出累計值之平均值2σ(σ：標準偏差)的累計值峰值進行判斷(步驟S206e)，例如於圖13(d)所示於位置(Xna+p)處存在該峰值之情形(步驟S206e中「YES」之情形)時，判斷邊緣檢測成功(步驟S206f)。另一方面，於無法確認累計值峰值之情形(步驟S206e中「NO」之情形)時，判定邊緣檢測失敗(步驟S206g)。
以此方式，對該區塊圖像BI中是否包含EBR線之邊緣之判定結束後，在對所有41個區塊圖像進行有無邊緣之判定未結束之期間(步驟S206h中「NO」之期間)，使線取得開始位置沿副掃描方向Y前進250線(步驟S206i)後，返回至步驟S206b中，對下一區塊圖像BI進行上述一連串之處理(步驟S206b~S206h)。然後，於對所有41個區塊圖像有無邊緣之判定結束後，獲得共計41個判定結果，因此結束邊緣檢測處理而前進至步驟S207。
返回至圖10中繼續進行動作說明。該步驟S207中，對41個判定結果中被檢測出邊緣之個數是否為預先設定之閾值、例如所有41個中之3/4以上進行判定，於為閾值以上之情形時，邊緣線包含於判定帶L11內，判定為邊緣良好(步驟S208)。另一方面，於未滿閾值之情形時，邊緣線不包含於判定帶L11內，判定為邊緣不良(步驟S209)。再者，對於判定基準，並不限定於上述基準(檢測出邊緣之區塊數為3/4以上)，例如亦可藉由實驗而求出。
以此方式對第K條EBR線之邊緣良否判定結束後，判定檢查計數值K與EBR條數m是否一致(步驟S210)，於不一致之情形時，使檢查計數值K僅增加「1」後，返回至步驟S205中，進行對下一EBR之邊緣良否判定。另一方面，於步驟S210中判定為「YES」並確認對所有EBR線之邊緣良否判定已結束時，結束一連串之處理。
如上所述，根據本發明之第2實施形態，與第1實施形態同樣地，可根據拍攝有基板W之二維圖像而簡單地進行塗佈膜之評估判斷，且可進行處理效率良好之檢查檢測。又，於第2實施形態中，並未如第1實施形態般求出邊緣線本身即可進行EBR線之良否檢查，且可進一步簡化塗佈膜之評估。
又，區塊圖像BI之劃分態樣(副掃描方向Y上之區塊線數、區塊偏移單位數)為任意，例如亦可使500線之區塊圖像BI沿副掃描方向Y以500線為單位而偏移，但如第2實施形態般以使相互鄰接之區塊圖像BI於副掃描方向Y上部分重複之方式進行劃分，藉此可高精度地檢測EBR線之邊緣位置EP，且可更準確地判定邊緣不良。
如此，於第2實施形態中，圖像處理裝置6係作為檢測各區塊圖像BI中之EBR線之邊緣位置EP的邊緣檢測部、及根據檢測出邊緣之區塊圖像BI之個數而判斷EBR線之良否的良否判斷部而發揮功能，但亦可使控制部10承擔其等之一部分或全部。亦即，與第1實施形態同樣地，亦可由圖像處理部6與控制部10之一部分而構成本發明之「圖像處理部」。
又，於上述第2實施形態中，預先設定與各EBR線對應之判定帶L11之容許寬度，並使用具有與各EBR線對應之容許寬度的判定帶L11，因此對於形成有複數種類塗佈膜之基板亦可高精度地進行各塗佈膜之邊緣良否判定。再者，關於預先準備如此與各塗佈膜對應之判定帶，並使用與各EBR線對應之各判定帶的技術思想，亦可應用於第1實施形態。
再者，本發明並不限定於上述實施形態，只要不脫離其主旨則可進行除以上所述外之各種變更。例如，於上述實施形態中，將圖像處理裝置6與控制部10形成為不同之構造，但亦可以具備相同控制功能之方式作為一體處理部而構成。
又，於上述實施形態中，以圓形基板為對象作為被塗佈物，但只要係載置於旋轉台上且一面旋轉一面塗佈之對象，則亦可將顯示平面四角形或平面梯形等形狀之玻璃基板或彩色濾光器等之矩形基板作為被塗佈物。
[產業上之可利用性]
本發明之基板檢查裝置可利用於塗佈有膜之基板之狀態的檢查。
1．．．檢測單元
2．．．光照射機構
3．．．光學系統
4．．．光電轉換機構
5．．．旋轉台
6．．．圖像處理裝置
10．．．控制部
21．．．光源
61‧‧‧評估部
100‧‧‧基板檢查裝置
A0‧‧‧(基板之)旋轉中心
BI‧‧‧區塊圖像
L‧‧‧攝像區域
L1‧‧‧第1區域
L2‧‧‧第2區域
L11‧‧‧判定帶
L12‧‧‧邊緣線
W‧‧‧基板
圖1係表示本發明之塗膜形成不均檢查裝置之第1實施形態的前視圖。
圖2係圖1所示之塗膜形成不均檢查裝置之俯視圖。
圖3係光照射機構之主要部分剖面圖。
圖4係說明塗膜形成不均檢查裝置之光路之概略說明圖。
圖5係表示對抗蝕劑膜進行EBR處理後之基板W之表面狀態的平面說明圖。
圖6係表示基板W之像之數位信號的說明圖。
圖7係表示EBR線與判定帶之說明圖。
圖8係表示處理動作之流程圖。
圖9係表示EBR線與判定帶之變化點之說明圖。
圖10係表示塗膜形成不均檢查裝置之第2實施形態之動作的流程圖。
圖11係表示第2實施形態之邊緣檢測動作之流程圖。
圖12(a)、(b)、(c)係表示EBR線與判定帶之關係、以及判定帶與邊緣位置之關係的圖。
圖13(a)、(b)、(c)、(d)係模式性表示第2實施形態之邊緣檢測動作之圖。
1．．．檢測單元
2．．．光照射機構
3．．．光學系統
4．．．光電轉換機構
5．．．旋轉台
6．．．圖像處理裝置
7．．．電源裝置
9．．．馬達
10．．．控制部
21．．．光源
31．．．鏡
32．．．保持板
33．．．支持構件
61．．．評估部
100．．．基板檢查裝置
103．．．側壁
104．．．開口
A0．．．(基板之)旋轉中心
W．．．基板
α1．．．入射角
α2．．．反射角

Claims (9)

  1. 一種基板檢查裝置，其特徵在於包括：旋轉機構，其保持表面形成有塗佈膜之基板並使之旋轉；光照射機構，其對上述基板之表面照射光；光電轉換機構，其接受來自上述基板之表面之單向反射光，並至少拍攝自上述基板之旋轉中心起沿著與上述基板之半徑方向平行的主掃描方向具有上述基板半徑之長度的掃描線之圖像；及圖像處理機構，其將於上述基板旋轉一周的期間藉由上述光電轉換機構所拍攝之圖像排列於與上述主掃描方向正交之副掃描方向上而生成二維圖像，並對上述二維圖像使用與上述副掃描方向平行地設定之判定帶而判斷上述塗佈膜之邊緣線之良否。
  2. 如請求項1之基板檢查裝置，其中上述圖像處理機構包括：邊緣檢測部，其將上述二維圖像中包含於上述判定帶內之圖像於上述副掃描方向上劃分為複數個區塊圖像，並檢測各區塊圖像是否包含上述塗佈膜之邊緣；及良否判斷部，其根據由上述邊緣檢測部檢測出邊緣之區塊圖像之個數而判斷上述塗佈膜之邊緣線的良否。
  3. 如請求項2之基板檢查裝置，其中上述邊緣檢測部係以使相互鄰接之區塊圖像於上述副掃描方向上部分重複之方式進行劃分。
  4. 如請求項1之基板檢查裝置，其中上述圖像處理部將上述二維圖像中所包含之邊緣線特定，並根據上述判定帶之寬度內有無上述邊緣線而求出變化點，於無邊緣線之情形時判定為邊緣不良。
  5. 如請求項1至4中任一項之基板檢查裝置，其中藉由上述光電轉換機構所拍攝之上述掃描線自上述旋轉中心起沿著上述主掃描方向具有將上述基板之半徑與第1區域之長度相加後的長度。
  6. 如請求項1至4中任一項之基板檢查裝置，其中藉由上述光電轉換機構所拍攝之上述掃描線自上述旋轉中心沿著與上述主掃描方向相反側延伸僅第2區域之長度。
  7. 如請求項1至4中任一項之基板檢查裝置，其中於上述基板之表面層疊有複數個塗佈膜，與各塗佈膜對應而設定有判定帶，上述圖像處理機構係使用與各塗佈膜對應之判定帶而判斷各塗佈膜之邊緣線的良否。
  8. 如請求項1之基板檢查裝置，其中上述光照射機構係以自對於上述基板表面非垂直之角度起成為包含上述基板之旋轉中心的半徑方向之線的方式照射；上述光電轉換機構係配置於使上述單向反射光之單向反射光路入射至上述光電轉換機構之光學系統的位置。
  9. 一種基板檢查方法，其特徵在於包括：攝像步驟，其係一面使表面形成有塗佈膜之基板旋轉 一面對上述基板之表面照射光，並且接受來自上述基板之表面的單向反射光，藉此至少拍攝自上述基板之旋轉中心起沿著與上述基板之半徑方向平行的主掃描方向具有上述基板半徑之長度的掃描線之圖像；圖像生成步驟，其係將於上述基板旋轉一周的期間藉由重複執行上述攝像步驟所得之複數個圖像排列於與上述主掃描方向正交之副掃描方向上而生成二維圖像；及判斷步驟，其對上述二維圖像使用與上述副掃描方向平行地設定之判定帶而判斷上述塗佈膜之邊緣線的良否。
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