JP5825268B2

JP5825268B2 - 基板検査装置

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Publication number: JP5825268B2
Application number: JP2013008754A
Authority: JP
Inventors: 古閑　法久; 法久古閑; 直西山; 修児岩永
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-01-21
Also published as: JP2014139550A

Description

本発明は、基板の下面を撮像して検査を行う基板検査装置に関する。

半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、前記レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理の一連の処理が順次行われ、前記レジスト膜に所定のレジストパターンが形成される。このようなレジストパターン形成工程にて起こり得る欠陥の一つに、前記露光処理時のデフォーカスに起因するデフォーカス欠陥がある。このデフォーカス欠陥は、前記露光処理を行う露光装置のステージがパーティクルにより汚染されることにより引き起こされる。このパーティクル汚染は、ウエハの裏面（下面）にパーティクルが付着した状態で当該ウエハが露光装置に搬入されることで発生する。

そこで、前記露光装置に接続されると共に前記レジスト塗布処理及び現像処理を行う塗布、現像装置において、前記露光装置へウエハを搬入する前に当該ウエハの裏面を例えばカメラで撮像し、前記パーティクルの付着具合の検査を行うための検査装置を設けることが検討されている。特許文献１には、そのように基板の裏面の検査を行う装置について記載されている。

特開２００８−２０３２８０号公報

上記の検査装置を運用して正確な検査を行うために、前記カメラの位置合わせ、フォーカスの調整、及び画像の輝度の調整などを含む装置の調整工程を、当該装置の使用開始時や使用開始から所定の時間経過後に行う必要がある。この調整工程は、所定のパターンを含んだ調整用マークを前記カメラで撮像することにより行う。そこで、例えばウエハと同様の形状をなす冶具の裏面にそのような調整用マークを印刷し、前記塗布、現像装置内のウエハの搬送機構を用いて裏面検査装置に搬送し、撮像を行うことが考えられる。しかし、ウエハの搬送機構はウエハの裏面を支持して搬送を行い、また搬送機構と搬送機構との間でウエハの受け渡しを仲介するモジュールもウエハの裏面を支持するので、前記冶具を裏面検査装置まで搬送するまでに前記調整用マークが擦れて変形することで、調整工程が正確に行えなくなってしまうおそれがある。

それを防ぐために、前記検査装置に前記調整用マークを設けることが考えられる。しかしそうなると、ウエハを検査するときにはウエハがカメラの撮像領域に進入し、前記調整工程を行うときには前記調整用マークが前記撮像領域に進入できるように検査装置を構成した上で、上記のレジスト塗布及び現像を行う装置内に組み込むために、当該検査装置の大型化は防がなければならないという課題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板の下面を撮像して検査する基板検査装置において、装置の大型化を防ぐことができる技術を提供することである。

本発明の基板検査装置は、基板の下面が開放された状態で当該基板を水平に保持するための基板保持部と、当該基板の上面と対向すると共に基板よりも大きい天板部と、を有する移動体と、
前記移動体を水平に直線方向に移動させるための移動機構と、
前記基板の下面に光を照射する照明部と、
前記基板に対して直交する光軸を形成し、ライン状の視野が基板の幅と同じか前記幅よりも長い、当該基板の下面を撮像するためのラインカメラを含む撮像部と、
前記天板部に各々形成され、前記撮像部の位置を調整するための位置調整用のパターン、及び前記撮像部により前記基板の外周を検出するために当該基板の背景を形成する外周検出用のパターンと、
前記基板の下面と同じ高さ位置となるように前記移動体に形成され、前記撮像部の焦点を調整するための焦点調整用のパターンと、
前記基板を保持しない状態で前記移動体を移動させて位置調整用のパターン及び焦点調整用のパターンを撮像することにより前記撮像部の調整を行い、次いで基板保持部に保持された基板の下面を検査のために撮像部により撮像するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明は、基板保持部に保持された基板の上面と対向する天板部には、基板の下面を撮像する撮像部の位置を調整するための位置調整用のパターン、及び前記撮像部により前記基板の外周を検出するために当該基板の背景を形成する外周検出用のパターンが各々形成され、前記撮像部の焦点を調整するための焦点調整用のパターンが、前記天板部と基板保持部とを備える移動体に形成される。これによって前記各パターンを移動させるための移動機構は、検査のために基板を移動させるための移動機構に兼用される。即ち、前記各パターンを移動させるために必要な専用の移動機構を設ける必要が無いので、装置の大型化を抑えることができる。

本発明の実施の形態に係るウエハ裏面検査装置の斜視図である。前記ウエハ裏面検査装置の側面図である。前記ウエハ裏面検査装置の平面図である。前記裏面検査装置に設けられる移動体の分解斜視図である。前記移動体に設けられるリング板及び基板保持部の平面図である。ウエハが検査される様子を示す概略図である。前記移動体に設けられる天板部の下面を示す平面図である。ウエハ裏面検査装置の調整動作の工程図である。ウエハ裏面検査装置の調整動作の工程図である。ウエハ裏面検査装置の調整動作の工程図である。ウエハ裏面検査装置の調整動作の工程図である。ウエハ裏面検査装置の調整動作の工程図である。フォーカス調整により画像が変化する様子を示す説明図である。カメラの位置調整により画像が変化する様子を示す説明図である。画像の一例を示す説明図である。カメラの位置調整により画像が変化する様子を示す説明図である。画像の輝度を補正する様子を示す説明図である。画像の歪みを補正する様子を示す説明図である。ウエハ裏面検査装置の検査工程の動作を示す工程図である。ウエハ裏面検査装置の検査工程の動作を示す工程図である。取得されたウエハＷの裏面の画像を示す説明図である。前記ウエハ裏面検査装置が適用される塗布、現像装置の平面図である。前記塗布、現像装置の斜視図である。前記塗布、現像装置の概略縦断側面図である。

図１、図２、図３は、夫々本発明の実施の形態に係るウエハ裏面検査装置１の斜視図、側面図、平面図である。ウエハ裏面検査装置１は円形の基板であるウエハＷの裏面を撮像し、撮像した画像に基づいて、当該裏面（下面）に付着した所定の大きさのパーティクルを検出し、当該パーティクルの数を計数する検査を行う。

図中１１はウエハ裏面検査装置１の床板であり、１２は床板１１上に水平に固定された基台である。１９は基台を支持する支柱である。１３はカメラであり、装置１の後方側の領域を撮像できるように駆動機構１４に水平に接続されている。以降、説明のためにこの装置１の前後方向をＹ方向、左右方向をＸ方向、高さ方向をＺ方向とする。前記Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交する。駆動機構１４は、Ｙ方向に移動する移動台１５Ａと、Ｘ方向に移動する移動台１５Ｂと、カメラ１３が接続されるアーム１５ＣをＺ方向に移動させる昇降機構１５Ｄと、が下側からこの順に積層されて構成されている。カメラ１３は、このような駆動機構１４により、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動自在に構成されている。

図３では、鎖線１６Ａ、１６Ｂでカメラ１３による撮像領域（視野）２０とその外側領域との境界を示している。このカメラ１３はいわゆるラインカメラであり、Ｙ方向に向かって見て、前記撮像領域２０は比較的左右に長く、比較的高さが小さい矩形状の領域となる。カメラ１３により撮像が行われると、この撮像により取得された画像データが、後述の制御部５１に送信される。カメラ１３の撮像のタイミング及びフォーカスは、制御部５１から送信される制御信号により制御される。

基台１２上において、カメラ１３の後方側にケース体２１が設けられており、このケース体２１の前方側（カメラ１３側）は開口している。ケース体２１の内部には左右に長いミラー２２、２３が設けられている。ケース体２１の上側には開口部２４が設けられている。ウエハＷの裏面及び後述する天板部４１の裏面（下面）は、この開口部２４を介して床板１１上に配置されたミラー２２に写る。当該ミラー２２に写った像は、ミラー２２の斜め後ろの上方に位置するミラー２３に写る。そして、前記カメラ１３はミラー２３に写ったウエハＷ及び天板部４１の裏面を撮像できるように設けられている。つまり、ミラー２２、２３及びカメラ１３により撮像部が形成され、カメラ１３の光軸は、ミラー２２、２３によりウエハＷの裏面及び天板部４１の裏面に対して直交するように構成されている。

ケース体２１の上側には互いに同様に構成された照明部２５、２６が設けられている。これら照明部２５、２６は、ＬＥＤである発光部２７を備え、斜め上方後方側、斜め上方前方側に夫々光を照射するように配置されている。これら照明部２５、２６は、ウエハＷ及び天板部４１のミラー２２に写る領域に光を照射するために設けられ、図２においては、鎖線の矢印でそのように照射された光の光路を示している。

照明部２５、２６の上方には移動体３１が設けられる。この移動体３１は、水平なリング板３２と、前記リング板３２上に設けられたウエハ保持部３３，３３と、ウエハ保持部３３の上方に設けられた天板部４１とを備えている。図４は、天板部４１の裏面を示すために、当該天板部４１をめくるように取り外した状態の移動体３１を示している。図５は、前記リング板３２及びウエハ保持部３３の平面図を示している。

前記リング板３２はその中央に開口部３４を備えており、この例では開口部３４は、矩形の４隅が切り取られたように形成されている。前記カメラ１３により、後述するようにウエハＷ全体及び調整用マーク４３全体の画像を取得できるように、開口部３４は前記ウエハ保持部３３に保持されるウエハＷ及び後述の調整用マーク４３よりも大きく形成されている。リング板３２の裏面の左右には、当該リング板３２を床板１１上に支持するための支持部材１７、１７の上端部が夫々接続されており、各支持部材１７は下方へと伸びている。前記床板１１の左右には、各々Ｙ方向に伸びるように形成された水平移動機構１８、１８が設けられている。各支持部材１７の下端部はこの水平移動機構１８に接続されている。水平移動機構１８、１８により、リング板３２はウエハ保持部３３及び天板部４１を伴って、Ｙ方向に移動自在に構成される。

各ウエハ保持部３３，３３は、リング板３２上の前方側、後方側に設けられ、夫々リング板３２の左右方向（Ｘ方向）の中央部から左右に伸びるように形成されている。そして、その左右の両端部及び前記中央部がリング板３２の開口部３４側へ向かうようにＹ方向に突き出るように形成されており、これらの突き出た端部上にパッド３５が各々設けられている。図１に示す搬送機構１０により、このパッド３５上にウエハＷが受け渡され、当該ウエハＷが水平に載置される。図４、５中の３６は支柱であり、前記受け渡しを行えるようにウエハ保持部３３，３３をリング板３２から浮いた位置に支持している。これらウエハ保持部３３，３３及びリング板３２は、照明部２５、２６から光が照射されたときに、ウエハＷ及び調整用マーク４３の前記ミラー２２に写る領域に、これらウエハ保持部３３及びリング板３２の影が掛からないように形成されている。

図６にウエハＷが撮像される様子を概略的に示している。ウエハＷがウエハ保持部３３に載置された状態で、移動体３１が既述のようにＹ方向に移動する。ウエハＷの下方のリング板３２の開口部３４及びケース体２１の開口部２４を介してウエハＷの裏面がミラー２２、２３に写る。ウエハＷの一端から他端に至る領域が、ミラー２２、２３に写されるように移動体３１がＹ方向に移動する。この移動時に、カメラ１３がミラー２３に写った像を撮像する。つまり、ウエハＷの裏面全体がＹ方向に沿った多数の領域に分割されて撮像され、各領域の画像データが取得される。後述の制御部５１は、各領域の画像データを合成し、ウエハＷの裏面全体の画像を取得する。

後述の円形の調整用マーク４３も、ウエハＷと同様に移動体３１が移動しながらカメラ１３により撮像され、制御部５１によりその全体の画像が取得される。つまり、前記カメラ１３の撮像領域２０の幅は、ウエハＷの直径及び調整用マーク４３の直径よりも大きく形成されている。ただし、ウエハＷ全体の画像が取得できればよいため、撮像領域２０の幅は、ウエハＷの直径と同じ大きさであってもよい。

続いて、天板部４１について説明する。この天板部４１は、前記搬送機構１０がウエハ保持部３３に対してウエハＷの受け渡しを行えるように、ウエハ保持部３３から離れた上方位置に水平に設けられている。図４、５中の４２は支柱であり、天板部４１を前記位置に支持するためにリング板３２、ウエハ保持部３３に各々設けられる。天板部４１は、前記リング板３２の開口部３４を覆うように設けられ、その裏面には調整用マーク４３が印刷により形成されている。

図７に当該天板部４１の裏面を示している。この調整用マーク４３の外形は円であり、その内側領域には白色の背景に同心円状の多数の黒色の曲線パターン４４が印刷されている。各曲線パターン４４は、調整用マーク４３のＸ方向に沿った直径上、Ｙ方向に沿った直径上には形成されていない。調整用マーク４３の外側領域は黒色に印刷されているが、図７では図の明確性を損なうことを防ぐために多数の点を付して示している。

ウエハＷは、その中心がこの調整用マーク４３の中心に重なるように前記ウエハ保持部３３に載置される。また、調整用マーク４３の外形はウエハＷの外形よりも大きい。このように調整用マーク４３を形成しているのは、既述のようにウエハＷを撮像してその画像を取得したときに、制御部５１がウエハＷの外周を検出できるようにするためである。つまり、上記のようにウエハＷを撮像するときには、ウエハＷと共にウエハＷの外周からはみ出した調整用マーク４３の周縁部も撮像される。この撮像時にウエハＷは光を吸収することにより、取得した画像では黒く表示される。それに対して、ウエハＷからはみ出した調整用マーク４３の縁部は白色であるため、ウエハＷに比べて光の吸収量が小さく、前記画像において白く表示される。

即ち、ウエハＷと調整用マーク４３の周縁部とは、画像中の輝度が異なる。従って、ウエハＷの大きさにばらつきがあったり、ウエハＷに反りがあっても、制御部５１は、この輝度差によって取得した画像におけるウエハＷの外周を検出することができる。つまり調整用マーク４３の周縁部は、ウエハＷの外周検出用パターンを構成する。

また、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルは、ウエハＷとは光の吸収具合が異なるため、取得した画像中、ウエハＷの裏面においてパーティクルが付着していない領域とは異なる色となる。従って制御部５１は、このパーティクルと、ウエハＷ裏面の当該パーティクルが付着していない領域とを識別することができる。即ち、ウエハＷの裏面を撮像することにより、制御部５１が当該ウエハＷの裏面におけるパーティクルの付着している箇所及び付着数を検出することができる。なお、このように画像中のウエハＷの外周を検出する目的から、調整用マーク４３は画像においてウエハＷと同色にならなければよく、白色にすることには限られない。

調整用マーク４３の中心には、中心孔４５が開口している。中心孔４５は、後述するウエハ裏面検査装置１の調整工程において、カメラ１３の位置調整を行うためのパターンとして用いられる。また、図７中点線で囲ったライン状領域４６は、調整工程において、シェーディング補正を行うための補正パラメータを設定するための領域である。このライン状領域４６は、調整用マーク４３の中央から若干Ｙ方向にずれ、前記中心孔４５及び曲線パターン４４から外れるように設定された、当該調整用マーク４３のＸ方向の一端から他端に亘る領域である。

前記曲線パターン４４については、調整工程において取得された画像の歪みの補正パラメータを設定するために用いられる。調整用マーク４３のＸ方向、Ｙ方向に並行する直径に沿って当該調整用マーク４３が扇領域４０Ａ〜４０Ｄに４分割されたものとすると、各扇領域４０において、扇の中心側と外側との間で隣接する曲線パターン４４の各間隔は、互いに等しいように各曲線パターン４４が形成されている。

天板部４１のＹ方向の一端の外側にはブロック４７が設けられている。このブロック４７の下端は水平面として構成されている。この水平面も天板部４１の裏面と同様に、ミラー２２、２３に写すことによりカメラ１３を用いて撮像することができる。この水平面にはカメラ１３のフォーカス調整用パターン４８が印刷により形成されている。フォーカス調整用パターン４８は白色と黒色との矩形模様がＸ方向に交互に配列されて形成されている。ウエハＷの裏面を撮像するときのカメラ１３のフォーカスを調整する目的から、フォーカス調整用パターン４８は、ウエハ保持部３３に支持されたウエハＷの裏面と同じ高さに位置しており、この高さを図２中Ｈ１で示している。

天板部４１の表面には、ウエハＷの位置調整を行うための４つの位置調整部３７が設けられている。各位置調整部３７は、下側円形部３７Ａと、下側円形部３７Ａよりもその径が小さい上側円形部３７Ｂとを備え、これら円形部３７Ａ、３７Ｂは互いに、その中心軸が揃うように形成されている。そして、上側円形部３７Ｂは上側へ向かうにつれて縮径されている。ウエハＷの裏面を支持した搬送機構１０が、位置調整部３７に対して下降すると、ウエハＷは各上側円形部３７Ｂの側面に支持されて搬送機構１０から各位置調整部３７に受け渡される。そしてウエハＷは、この上側円形部３７Ｂの側面を滑り落ち、図２に鎖線で示すように下側円形部３７Ａに支持される。

つまりウエハＷは、前記上側円形部３７Ｂの側面を滑り落ちることで天板４１の所定の位置に位置合わせされ、然る後、搬送機構１０がウエハＷの裏面と天板４１との表面の間に進入、上昇して搬送機構１０の所定の位置にウエハＷが受け渡される。その後、搬送機構１０がウエハＷをウエハ保持部３３に受け渡す。このように位置調整部３７は、搬送機構１０に対するウエハＷの位置調整を行う役割を有し、それによって搬送機構１０は、上記のように調整用マーク４３の内側にウエハＷの外縁が位置するように、ウエハＷをウエハ保持部３３に受け渡すことができる。

続いて制御部５１について説明する。制御部５１は、例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えている。前記プログラムには制御部５１から裏面検査装置１の各部に制御信号を送り、ウエハＷの裏面の検査工程と、この検査を正確に行うための調整工程とを進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。この制御信号により、カメラ１３による撮像、駆動機構１４によるカメラ１３の移動、カメラ１３のフォーカス調整、照明部２５、２６による光照射及び移動体３１の移動が行われる。このプログラムは、コンピュータの記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）及びメモリーカードなどの記憶媒体に格納されて制御部５１にインストールされる。

続いて、ウエハ裏面検査装置１による装置の調整工程について、当該ウエハ裏面検査装置１の動作を示す図８〜図１２を用いて説明する。この調整工程の説明では、当該調整工程において取得される画像について示した他の各図も適宜参照する。各画像は矩形状であり、画像の横、縦は装置１のＸ方向、Ｙ方向に夫々対応する。また、画像を表す図の下方には、理解を容易にするため画像の輝度についての模式的なグラフを示す場合がある。グラフにおいては、縦軸には輝度を示す０〜２５５の数値を設定し、この数値が大きいほど画像が明るい。また、グラフの横軸は画像の横方向の位置に対応している。

前記調整工程は、ウエハ保持部３３にウエハＷが支持されていない状態で行われる。先ず、図８に示すようにブロック４７のフォーカス調整用パターン４８がミラー２２、２３に写るように予め設定された所定の位置に移動体３１が位置し、照明部２５，２６から照射された光が当該パターン４８を照らす。カメラ１３によりミラー２３に写るフォーカス調整用パターン４８が撮像され、その画像が制御部５１に取得される。なお、この図８中の鎖線の矢印は、照明部２５、２６により照らされた物体からの反射光の光路を示しており、他の図９〜図１１についても同様である。

図１３の上段に、取得されたパターン４８の画像６１と当該画像６１の輝度を表すグラフとを示している。画像６１において、パターン４８の黒い矩形領域と白い矩形領域とが明確になるように、制御部５１によりカメラ１３のフォーカスが調整される。具体的には、画像６１でパターン４８の黒い箇所と白い箇所との境界付近のポイントＰ１、Ｐ２の輝度差が、所定の数値以上になるように調整がなされる。ポイントＰ１、Ｐ２は画像６１の横方向に互いに所定の距離、離れた箇所である。図１３の下段にはフォーカスが調整された画像６１と、当該画像６１の輝度とを表すグラフとを示している。

フォーカス調整が終了すると、天板部４１の中心孔４５がミラー２２、２３に写るように移動体３１が予め設定された所定の位置に移動し、カメラ１３により天板部４１の裏面が撮像され（図９）、その画像６２が制御部５１により取得される。図１４の上段には、前記画像６２の一例を示している。この図１４上段に示すように、画像６２の上端から下端に亘る適正な位置（適正縦位置とする）に中心孔４５が位置していない場合、図１４の下段に示すような中心孔４５が適正縦位置に位置する画像６２を取得できる位置に、カメラ１３が移動する。即ちカメラ１３が図９に鎖線で示すようにＺ方向に移動する。図１４中の鎖線６３は、画像６２の横方向の中心線である。

続いて、制御部５１により中心孔４５が画像６２の横方向における適正な位置（適正横位置とする）に位置しているか否かが判定される。この適正横位置とは、前記中心線６３に対する、中心孔４５の横方向の中心線のずれが所定の許容範囲に収まる位置であり、中心線６３に対して前記中心孔４５の横方向の中心線が一致ないしは略一致する位置である。図１４下段に示したように、前記中心線６３に対する中心孔４５の横方向の中心線のずれが許容範囲に収まっていないと、図１５に示すような、そのずれが解消された画像６２が取得できるような位置にカメラ１３は移動する。即ちカメラ１３は、Ｘ方向に移動する。このようなカメラ１３のＸ方向及びＺ方向の位置の調整は、後にウエハＷの裏面の画像を取得したときに、当該画像中におけるウエハＷの位置が偏り、当該ウエハＷの端部が欠けることを防ぐために行われる。なお、中心孔４５は、光を反射しないため実際には画像６２中で黒く表示されるが、図中では便宜上多数の点を付して示している。

カメラ１３のＸ方向の移動が終了すると、移動体３１は、予め設定された所定の位置に移動する。この位置はＹ方向に見て、天板部４１の調整用マーク４３の一端及びその外側がミラー２２、２３に写る位置である（図１０）。然る後、ミラー２２、２３に前記調整用マーク４３が写るように移動体３１がＹ方向に移動すると共にカメラ１３により繰り返し撮像が行われる。移動体３１の移動と撮像とが続けられ、調整用マーク４３の他端及びその外側が撮像されると、移動体３１の移動と撮像とが停止する（図１１）。

制御部５１は図１６上段に示すように調整用マーク４３全体の画像６４を取得する。なお、この調整用マーク４３の撮像中にウエハ保持部３３及びリング板３２もカメラ１３に写るため、図に示したように画像６４には調整用マーク４３の他に、これらウエハ保持部３３及びリング板３２も表示される。図１６では、調整用マーク４３の曲線パターン４４の図示は、最外周に形成されるものを除いて省略している。

前記移動部３１の移動中、その移動速度は一定になるように制御され、カメラ１３が撮像する間隔は、所定のタイミングに制御される。それによって、画像６４において最外周に配置された曲線パターン４４間の上下方向の最大離間距離Ｌ１は、カメラ１３のＹ方向の位置に関わらず所定の値になる。しかし、カメラ１３のＹ方向の位置により、カメラ１３の撮像領域２０に含まれるミラー２３のＸ方向の大きさは変化する。そのため、画像６４において最外周に配置された曲線パターン４４間の左右方向の最大離間距離Ｌ２は、カメラ１３のＹ方向の位置によって変化する。つまり、カメラ１３のＹ方向の位置によっては、画像６４に歪みが生じる。

制御部５１は、この最大離間距離Ｌ２が予め設定された許容範囲に収まっているか否かを判定する。そして、許容範囲に収まっていないと判定した場合、当該最大離間距離Ｌ２を前記許容範囲内の所定の大きさにして画像６４の歪みを解消するために、カメラ１３がＹ方向に移動する（図１２）。図１６の下段には、カメラ１３がＹ方向に後退したことで、画像６４の横幅が図１６の上段よりも大きくなり、前記最大離間距離Ｌ２が許容範囲に収まっている状態を示している。
このようにカメラ１３のＹ方向の位置の調整を行うことで、後にウエハＷの裏面を撮像したときに取得される画像において、パーティクルの横方向の大きさが小さくなり、当該パーティクルを検出できなくなってしまうことを防ぐ。

然る後、上記のフォーカス調整用パターン４８の撮像、天板部４１の中心孔４５の撮像、調整用マーク４３の撮像が再度行われ、画像６１、６２、６４に基づいて上記のようにカメラ１３のフォーカス、カメラ１３のＺ方向、Ｘ方向、Ｙ方向の位置調整が必要に応じて行われる。これらフォーカス、カメラ１３のＺ方向、Ｘ方向、Ｙ方向のいずれかについて調整を行った場合は、さらにフォーカス調整用のパターン４８の撮像、天板部４１の中心孔４５の撮像、調整用マーク４３の撮像が行われる。このようにして、フォーカス調整用のパターン４８の撮像、天板部４１の中心孔４５の撮像、調整用マーク４３の撮像と、カメラ１３のフォーカス、カメラ１３のＺ方向、Ｘ方向、Ｙ方向の位置の調整とが必要に応じて繰り返される。

フォーカス調整用のパターン４８の撮像、天板部４１の中心孔４５の撮像、調整用マーク４３の撮像が行われ、カメラ１３のフォーカス、カメラ１３のＺ方向、Ｘ方向、Ｙ方向の位置についていずれも調整の必要が無かった場合、制御部５１は、直近に取得された調整用マーク４３の画像６４のライン状領域４６を用いて、シェーディング補正を行うための補正パラメータを設定する。図１７を用いて説明すると、図１７の上段は前記画像６４の一例であり、図示の便宜上曲線パターン４４は扇領域４０Ａのみに示している。図１７の中段は、前記画像６４におけるライン状領域４６の横方向に沿った輝度の分布を示すグラフである。

このシェーディング補正は、画像６４の横方向の各所の輝度の補正である。実際の天板４１の前記ライン状領域４６の各所は同色であるため、本来は図１７の中段のグラフにおいて、横方向の各位置の輝度は互いに等しく、所定の値になる。しかし、実際には照明部２５、２６によるＸ方向の照度の差によって、当該グラフに示したように横方向の各位置にて輝度にばらつきが発生する。制御部５１は、ライン状領域４６の横方向の各所において、このばらつきが補正されると共に所定の輝度を示すように、当該横方向における各所の輝度の補正パラメータを設定する。即ち、図１７の下段のグラフで示されるように、取得された画像６４におけるライン状領域４６の横方向の各所の輝度の分布のばらつきが抑えられ、当該輝度が所定の値になるように前記横方向の各所ごと、輝度の補正パラメータが設定される。

このように輝度の補正パラメータを設定しておき、後述のようにウエハＷの裏面を撮像して得た画像に対して、制御部５１が前記補正パラメータを用いて画像の横方向における輝度を補正する、つまりシェーディング補正を行う。それによってウエハＷの裏面の画像の横方向の輝度分布を、Ｘ方向の各位置における前記照度が均一である場合のウエハＷの裏面のＸ方向の輝度分布に近似させて、パーティクルの検出精度が損なわれることを防ぐ。

調整工程の説明に戻ると、前記輝度の補正パラメータによりシェーディング補正を行った画像６４を用いて、制御部５１は、当該画像６４の歪みを補正するためのパラメータを決定する。図１８上段には、前記画像６４における調整用マーク４３の概略を示している。図１８では、便宜上、調整用マーク４３の扇領域４０Ａのみに曲線パターン４４を示している。また、図７に比べてその本数を少なく示している。カメラ１３の向きや、カメラ１３のレンズの歪みにより、取得される画像６４は歪み、図１８上段に示すように１つの扇領域４０内の各所において隣接する曲線パターン４４の間隔Ｌ３がばらつく。

制御部５１は、図１８の下段に示すように扇領域４０内の各所において前記各間隔Ｌ３が概ね等間隔になるように、画像６４の歪みを補正する歪みの補正パラメータを算出する。そして、このように歪みの補正パラメータにより歪みが補正された画像６４において、制御部５１は、図１６で説明した、最外周の曲線パターン４４間の上下方向の最大離間距離Ｌ１、最外周の曲線パターン４４間の左右方向の最大離間距離Ｌ２が、夫々許容範囲に収まっているか否か判定する。

許容範囲に収まっていれば調整工程が終了し、照明部２４、２５からの光照射が停止する。後述するようにウエハＷの裏面の画像を取得したときに、この歪みの補正パラメータを用いて当該画像の歪みを補正する。つまり調整工程にて、この曲線パターン４４を用いる工程では、画像６４における各曲線パターン４４の形状が、実際の天板部４１の各曲線パターン４４の形状に近似されるように画像６４を歪ませる。この歪み具合について取得する。そして、後にウエハＷの画像を取得したときに、同様にウエハＷの画像を歪ませる。つまり前記歪み具合に従って画像を歪ませることで、ウエハＷの画像が実際のウエハＷの形状に近似されるようにする。これによって実際のウエハＷの形状に対する画像の歪みにより、パーティクルの検出精度が低下することを抑える。

上記の最大離間距離Ｌ１、Ｌ２の一方または両方が許容範囲に収まっていない場合、再度カメラ１３のＺ方向、Ｘ方向、Ｙ方向の調整が行われ、然る後、再度取得された画像６４に基づいて前記歪みの補正パラメータが設定され、前記最大離間距離Ｌ１、Ｌ２が許容範囲に収まっているか否かが判定される。このように再度調整工程が行われても、最大離間距離Ｌ１、Ｌ２が許容範囲に収まらない場合、Ｙ軸回りの回転方向（β方向）にカメラ１３の位置を修正することが求められる場合があるので、例えば制御部５１は調整工程を中止にする旨を音声出力や画面表示などによって作業者に報知し、作業者が手動でそのような回転方向の修正を行う。

続いて、ウエハＷの裏面の検査工程について説明する。移動体３１が所定の位置に位置した状態で、既述のように搬送機構１０により位置調整部３７にウエハＷが受け渡された後、搬送機構１０がウエハＷを受け取る。然る後、当該搬送機構１０はリング板３２と天板４１との間に進入し、下降してウエハＷがウエハ保持部３３に載置される。照明部２５、２６から天板部４１の裏面のＹ方向の一端側に光が照射され、移動体３１がＹ方向に移動を開始すると共にカメラ１３が繰り返し撮像を行い（図１９）、ウエハＷの裏面の画像データが取得される。

移動体３１の移動とカメラ１３の撮像とが続けられ、ウエハＷの裏面のＹ方向の他端が撮像されると、移動体３１の移動及びカメラ１３による撮像が停止し（図２０）、照明部２５、２６からの光照射が停止する。制御部５１は、カメラ１３から送信された画像データから、ウエハＷの裏面全体の画像６６を取得する。この画像６６に対して、上記の調整工程で設定した輝度の補正パラメータを用いて、シェーディング補正を行い、画像６６の横方向の輝度を補正する。さらに、前記歪みの補正パラメータを用いて画像６６の歪みを除去する。このようにシェーディング補正及び歪みの除去が行われた画像６６の一例を図２１に示す。図中６７はパーティクルであるが、図示の便宜上、実際の大きさよりも大きく示している。制御部５１は、画像６６中におけるウエハＷの面内のパーティクル６７の個数を測定する。そして、この個数が基準値を超えていれば異常なウエハＷであると識別し、この個数が基準値以下であれば正常なウエハＷであると識別する。

このウエハ裏面検査装置１によれば、ウエハＷを保持するウエハ保持部３３、前記ウエハＷの表面を覆う天板部４１により構成される移動体３１を備え、天板部４１にはフォーカス調整用のパターン４８を備えたブロック４７が接続されると共に、天板部４１の裏面には調整用マーク４３が形成される。この調整用マーク４３が、ウエハＷの裏面の画像を取得したときに当該ウエハＷの外周を検出するためのパターン、画像の歪みを補正するためのパターンを構成する。また、調整用マーク４３は中心孔４５と共に、カメラの位置調整用のパターンを構成する。即ち、装置１の調整を行うためにこれらのパターンを移動させる移動機構は、検査時にウエハＷを移動させるための水平移動機構１８に兼用されるので、これらパターンを移動させるための専用の移動機構を設ける必要が無くなる。従って、装置１の大型化を抑えることができる。

また、背景技術の項目で説明したように調整工程を行うためのウエハＷと同様の形状の冶具を搬送機構１０により装置１に搬送し、この冶具の裏面に予め形成しておいた各種のパターンを用いて調整工程を行う場合に比べて、調整用マーク４３は搬送機構１０との接触が防がれる。そのため、調整用マーク４３の擦れによるパターンの変形が抑えられる。その結果として、正確性の高いウエハＷの裏面の画像が得られるように装置１の調整を行うことができる。

裏面検査装置１は、角型の基板の裏面の検査を行う場合にも適用できる。また、上記の例では装置の大型化を防ぐために、ミラー２２、２３を介してカメラ１３がウエハＷの裏面を撮像するように構成しているが、カメラ１３が直接ウエハＷの裏面を撮像するように構成してもよい。また、上記の例ではウエハＷの裏面のパーティクル数の検査を行うものとして説明したが、裏面検査装置１は、その他にウエハＷの表面に供給される処理液がウエハＷの裏面へと回りこむようにして付着されることによって形成される染み、及びウエハＷの裏面の傷や打痕について、これらの有無やこれらの数を検査するために用いられる。

図２２〜図２４に、上記のウエハ裏面検査装置１が適用される塗布、現像装置の一例を示す。図２２、２３、２４は夫々当該塗布、現像装置７の平面図、斜視図、概略縦断側面図である。この塗布、現像装置７は、キャリアブロックＤ１と、処理ブロックＤ２と、インターフェイスブロックＤ３と、を直線状に接続して構成されている。インターフェイスブロックＤ３にはさらに露光装置Ｄ４が接続されている。以降の説明ではブロックＤ１〜Ｄ３の配列方向を前後方向とする。キャリアブロックＤ１は、同一のロットの基板であるウエハＷを複数枚含むキャリアＣを塗布、現像装置７内に搬入出する役割を有し、キャリアＣの載置台７１と、開閉部７２と、開閉部７２を介してキャリアＣからウエハＷを搬送するための移載機構７３とを備えている。

処理ブロックＤ２は、ウエハＷに液処理を行う第１〜第６の単位ブロックＢ１〜Ｂ６が下から順に積層されて構成されている。説明の便宜上ウエハＷに下層側の反射防止膜を形成する処理を「ＢＣＴ」、ウエハＷにレジスト膜を形成する処理を「ＣＯＴ」、露光後のウエハＷにレジストパターンを形成するための処理を「ＤＥＶ」と夫々表現する場合がある。この例では、図２３に示すように下からＢＣＴ層、ＣＯＴ層、ＤＥＶ層が２層ずつ積み上げられている。同じ単位ブロックにおいて互いに並行してウエハＷの搬送及び処理が行われる。

ここでは単位ブロックのうち代表してＣＯＴ層Ｅ３を、図２２を参照しながら説明する。キャリアブロックＤ１からインターフェイスブロックＤ３へ向かう搬送領域７４の左右の一方側には棚ユニットＵが前後方向に複数配置され、他方側には夫々液処理モジュールであるレジスト膜形成モジュールＣＯＴ、保護膜形成モジュールＩＴＣが前後方向に並べて設けられている。前記レジスト膜形成モジュールＣＯＴは、ウエハＷにレジストを供給してレジスト膜を形成する。保護膜形成モジュールＩＴＣは、レジスト膜上に所定の処理液を供給し、当該レジスト膜を保護する保護膜を形成する。棚ユニットＵは、加熱モジュールを備えている。前記搬送領域７４には、ウエハＷの搬送機構である搬送アームＦ３が設けられている。

他の単位ブロックＥ１、Ｅ２、Ｅ５及びＥ６は、ウエハＷに供給する薬液が異なることを除き、単位ブロックＥ３、Ｅ４と同様に構成される。単位ブロックＥ１、Ｅ２は、レジスト膜形成モジュールＣＯＴの代わりに反射防止膜形成モジュールを備え、単位ブロックＥ５、Ｅ６は、現像モジュールを備える。図２４では各単位ブロックＥ１〜Ｅ６の搬送アームはＦ１〜Ｆ６として示している。

処理ブロックＤ２におけるキャリアブロックＤ１側には、各単位ブロックＥ１〜Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ１と、タワーＴ１に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な受け渡し機構である受け渡しアーム７５とが設けられている。タワーＴ１は、互いに積層された複数のモジュールにより構成されており、単位ブロックＥ１〜Ｅ６の各高さに設けられるモジュールは、当該単位ブロックＥ１〜Ｅ６の各搬送アームＦ１〜Ｆ６との間でウエハＷを受け渡すことができる。これらのモジュールとしては、実際には各単位ブロックの高さ位置に設けられた受け渡しモジュールＴＲＳ、ウエハＷの温度調整を行う温調モジュールＣＰＬ、複数枚のウエハＷを一時的に保管するバッファモジュール、及びウエハＷの表面を疎水化する疎水化処理モジュールなどが含まれている。説明を簡素化するために、前記疎水化処理モジュール、温調モジュール、前記バッファモジュールについての図示は省略している。

インターフェイスブロックＤ３は、単位ブロックＥ１〜Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ２、Ｔ３、Ｔ４を備えており、タワーＴ２とタワーＴ３に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な受け渡し機構であるインターフェイスアーム７６と、タワーＴ２とタワーＴ４に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な受け渡し機構であるインターフェイスアーム７７と、タワーＴ２と露光装置Ｄ４の間でウエハＷの受け渡しを行うためのインターフェイスアーム７８が設けられている。インターフェイスアーム７６は、前記搬送機構１０に相当する。

タワーＴ２は、受け渡しモジュールＴＲＳ、露光処理前の複数枚のウエハＷを格納して滞留させるバッファモジュール、露光処理後の複数枚のウエハＷを格納するバッファモジュール、及びウエハＷの温度調整を行う温調モジュールなどが互いに積層されて構成されているが、ここでは、バッファモジュール及び温調モジュールの図示は省略する。また、このタワーＴ２には、上記のウエハ裏面検査装置１に相当するウエハ裏面検査モジュール８１が設けられる。この塗布、現像装置７においては、ウエハＷが載置される場所をモジュールと記載する。なお、タワーＴ３、Ｔ４にも夫々モジュールが設けられているが、ここでは説明を省略する。

この塗布、現像装置７及び露光装置Ｄ４からなるシステムのウエハＷの搬送経路について説明する。ウエハＷはロットごとにキャリアＣから搬出される。つまり、一のロットのウエハＷが全て払い出された後に他のロットのウエハＷがキャリアＣから搬出されるように設定されている。また、キャリアＣから払い出される前に、各ウエハＷの搬送経路は予め設定されており、上記のように二重化された単位ブロックのうち、予め設定された単位ブロックに搬送される。

ウエハＷは、キャリアＣから移載機構７３により、処理ブロックＤ２におけるタワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳ０に搬送される。この受け渡しモジュールＴＲＳ０からウエハＷは、単位ブロックＥ１、Ｅ２に振り分けられて搬送される。例えばウエハＷを単位ブロックＥ１に受け渡す場合には、タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳのうち、単位ブロックＥ１に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ１（搬送アームＦ１によりウエハＷの受け渡しが可能な受け渡しモジュール）に対して、前記ＴＲＳ０からウエハＷが受け渡される。またウエハＷを単位ブロックＥ２に受け渡す場合には、タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳのうち、単位ブロックＥ２に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ２に対して、前記ＴＲＳ０からウエハＷが受け渡される。これらのウエハＷの受け渡しは、受け渡しアーム７５により行われる。

このように振り分けられたウエハＷは、ＴＲＳ１（ＴＲＳ２）→反射防止膜形成モジュール→加熱モジュール→ＴＲＳ１（ＴＲＳ２）の順に搬送され、続いて受け渡しアーム７５により単位ブロックＥ３に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ３と、単位ブロックＥ４に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ４とに振り分けられる。

このようにＴＲＳ３、ＴＲＳ４に振り分けられたウエハＷは、ＴＲＳ３（ＴＲＳ４）→レジスト膜形成モジュールＣＯＴ→加熱モジュール→保護膜形成モジュールＩＴＣ→加熱モジュール→タワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳの順で搬送される。前記受け渡しモジュールＴＲＳに搬送されたウエハＷは、インターフェイスアーム７６によりウエハ裏面検査モジュール８１に搬送され、既述の検査を受ける。

検査の結果、正常と判定されたウエハＷは、インターフェイスアーム７６、７８により、タワーＴ３を介して露光装置Ｄ４へ搬入される。露光後のウエハＷは、インターフェイスアーム７７によりタワーＴ２、Ｔ４間を搬送されて、単位ブロックＥ５、Ｅ６に対応するタワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳ５、ＴＲＳ６に夫々搬送される。然る後、加熱モジュール→現像モジュール→加熱モジュール→タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳに搬送された後、移載機構７３を介してキャリアＣに戻される。

検査の結果、異常と判定されたウエハＷは露光装置Ｄ４へは搬入されず、インターフェイスアーム７６により、前記タワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳ５、ＴＲＳ６に夫々搬送される。そして、前記ウエハＷは、前記現像モジュール及び前記加熱モジュールへは搬送されずにタワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳに搬送された後、移載機構７３を介してキャリアＣに戻される。

塗布、現像装置７において、ウエハ裏面検査モジュール８１を設ける場所はインターフェイスブロックＤ３に限られず、処理ブロックＤ２であってもよい。その場合、例えば単位ブロックＥ３、Ｅ４の棚ユニットＵの一つの棚を裏面検査モジュール８１として構成する。そして、レジスト膜及び保護膜を形成したウエハＷを、当該ウエハ裏面検査モジュール８１で検査して、インターフェイスブロックＤ３に搬送する。

この塗布、現像装置７の前記裏面検査モジュール８１において、上記の調整工程を行うタイミングとしては、例えば塗布、現像装置７の電源投入後、ウエハＷの処理開始前や装置のメンテナンス時である。また、一のロットの最後のウエハＷが裏面検査モジュール８１から搬出された後、次のロットの先頭のウエハＷが裏面検査モジュール８１に搬送されるまでに調整工程を行ってもよい。そのようにロット間で調整工程を行うことで、例えば、地震などによって衝撃が加わることにより生じたカメラ１３の微細な位置ずれや、照明部２５、２６の劣化による照度の変化に速やかに対応することができ、正確性の高い検査を行うことができる。また、処理ブロックＤ２のモジュールではロットに応じて処理条件を変更するため、前記一のロット搬出後、次のロットがウエハ裏面検査モジュール８１に搬送されるまでの間隔が比較的長く空く場合があるので、この間隔を利用して検査工程を行うことになる。従って、塗布、現像装置７のスループットの低下を防ぐことができる。

１裏面検査装置
１３カメラ
２５、２６照明部
３１移動部
３３ウエハ保持部
４１天板部
４３調整用マーク
４５中心孔
４４曲線パターン
４８フォーカス調整用パターン
５１制御部

Claims

基板の下面が開放された状態で当該基板を水平に保持するための基板保持部と、当該基板の上面と対向すると共に基板よりも大きい天板部と、を有する移動体と、
前記移動体を水平に直線方向に移動させるための移動機構と、
前記基板の下面に光を照射する照明部と、
前記基板に対して直交する光軸を形成し、ライン状の視野が基板の幅と同じか前記幅よりも長い、当該基板の下面を撮像するためのラインカメラを含む撮像部と、
前記天板部に各々形成され、前記撮像部の位置を調整するための位置調整用のパターン、及び前記撮像部により前記基板の外周を検出するために当該基板の背景を形成する外周検出用のパターンと、
前記基板の下面と同じ高さ位置となるように前記移動体に形成され、前記撮像部の焦点を調整するための焦点調整用のパターンと、
前記基板を保持しない状態で前記移動体を移動させて位置調整用のパターン及び焦点調整用のパターンを撮像することにより前記撮像部の調整を行い、次いで基板保持部に保持された基板の下面を検査のために撮像部により撮像するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする基板検査装置。
前記基板は円形であり、
前記天板部には、基板の中心部に対向する位置を中心とする複数の同心円からなる、撮像部の歪み補正用のパターンが形成され、
前記位置調整用のパターンは、前記同心円の中心部に形成されているパターンであることを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
前記天板部の上面には、前記基板保持部に基板を受け渡す基板搬送体に対する当該基板の位置を調整するための調整部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の基板検査装置。
前記撮像部の調整は、一のロットの基板の検査を行った後、次のロットの基板の検査を行うまでに行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板検査装置。