(57)【要約】【課題】高い精度でかつ短時間で基板の外観検査を行うことが可能な基板検査装置およびそれを備えた基板処理装置、ならびに基板検査方法を提供する。【解決手段】サンプル画像データ取得部４０１は、サンプル画像を表すサンプル画像データを取得する。検査画像データ取得部４０２は、検査画像を表す検査画像データを取得する。補正部４０３は、各画素群における平均的な階調値に基づいて、互いに対応するサンプル単位画像および検査単位画像の相対的なずれ量を算出し、算出された複数のずれ量に基づいてサンプル画像データおよび検査画像データの画素の対応関係を補正する。判定部４０４は、補正後の対応関係に基づいて、検査基板Ｗにおける外観状の欠陥の有無を判定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外観上の欠陥がない基板の第１の画像を表す第１の画像データを取得する第１の画像データ取得部と、
検査すべき基板を撮像することにより前記検査すべき基板の第２の画像を表す第２の画像データを取得する第２の画像データ取得部と、
前記第１および第２の画像データの画素の対応関係を補正する補正部と、
前記補正部により補正された対応関係に基づいて前記第１および第２の画像データの互いに対応する画素について階調値の差分を表す差分情報を取得し、取得された各差分情報に基づいて前記検査すべき基板における外観上の欠陥の有無を判定する判定部とを備え、
前記第１の画像は、第１の方向に平行な辺をそれぞれ有する矩形状の複数の第１の単位画像を含み、
前記第２の画像は、前記第１の方向に対応する第２の方向に平行な辺をそれぞれ有する矩形状の複数の第２の単位画像を含み、
前記複数の第１の単位画像は前記複数の第２の単位画像とそれぞれ対応し、
各第１の単位画像は、前記第１の方向に並ぶ複数の画素をそれぞれ含む複数の第１の画素群を含み、
各第２の単位画像は、前記第２の方向に並ぶ複数の画素をそれぞれ含む複数の第２の画素群を含み、
前記補正部は、前記複数の第１の画素群の各々における平均的な階調値を第１の代表値として算出し、前記複数の第２の画素群の各々における平均的な階調値を第２の代表値として算出し、算出された複数の第１および第２の代表値に基づいて、互いに対応する第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出し、前記複数の第１および第２の単位画像について算出された複数のずれ量に基づいて前記第１および第２の画像の画素ごとのずれ量を算出し、算出されたずれ量に基づいて前記第１および第２の画像データの画素の対応関係を補正する、基板検査装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記第１の画素群に含まれる複数の画素の階調値の平均値を第１の代表値として算出し、前記第２の画素群に含まれる複数の画素の階調値の平均値を第２の代表値として算出する、請求項１記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記第１の単位画像は、複数の第１の画素行および複数の第１の画素列を構成する複数の画素を含み、
各第１の画素行は、前記第１の方向における画素の並びであり、
各第１の画素列は、前記第１の方向と直交する第３の方向における画素の並びであり、
前記第２の単位画像は、複数の第２の画素行および複数の第２の画素列を構成する複数の画素を含み、
各第２の画素行は、前記第２の方向における画素の並びであり、
各第２の画素列は、前記第２の方向と直交する第４の方向における画素の並びであり、
前記複数の第１の画素群は、前記複数の第１の画素行からそれぞれなり、
前記複数の第２の画素群は、前記複数の第２の画素行からそれぞれなる、請求項１または２記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記複数の第１の画素列は、複数の第３の画素群をそれぞれ構成し、
前記複数の第２の画素列は、複数の第４の画素群をそれぞれ構成し、
前記補正部は、前記複数の第３の画素群の各々における平均的な階調値を第３の代表値として算出し、前記複数の第４の画素群の各々における平均的な階調値を第４の代表値として算出し、算出された複数の第３および第４の代表値に基づいて、互いに対応する第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出する、請求項３記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記補正部は、
互いに対応する第１および第２の単位画像のうち一方の単位画像に対して他方の単位画像を移動させつつ前記算出された複数の第１および第２の代表値に基づいて前記一方の単位画像と前記他方の単位画像との一致度を順次算出し、
前記算出された一致度が最も高くなるときの前記一方の単位画像に対する前記他方の単位画像の移動量を当該第１および第２の単位画像の相対的なずれ量として算出する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板検査装置。
【請求項６】
前記第１の画像は、前記第１の方向に沿って並ぶように基板に設けられた複数の第１の素子形成領域を含み、前記第２の画像は、前記第２の方向に沿って並ぶように基板に設けられかつ前記複数の第１の素子形成領域にそれぞれ対応する複数の第２の素子形成領域を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板検査装置。
【請求項７】
基板に露光処理を行う露光装置に隣接するように配置される基板処理装置であって、
前記露光装置による露光処理前に、基板上に感光性膜を形成する膜形成部と、
前記露光装置による露光処理後に、基板上の感光性膜に現像処理を行う現像処理部と、
前記膜形成部による感光性膜の形成後の基板の外観検査を行う請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板検査装置とを備えた、基板処理装置。
【請求項８】
外観上の欠陥がない基板の第１の画像を表す第１の画像データを取得するステップと、
検査すべき基板を撮像することにより前記検査すべき基板の第２の画像を表す第２の画像データを取得するステップと、
前記第１および第２の画像データの画素の対応関係を補正するステップと、
前記補正部により補正された対応関係に基づいて前記第１および第２の画像データの互いに対応する画素について階調値の差分を表す差分情報を取得し、取得された各差分情報に基づいて前記検査すべき基板における外観上の欠陥の有無を判定するステップとを含み、
前記第１の画像は、第１の方向に平行な辺をそれぞれ有する矩形状の複数の第１の単位画像を含み、
前記第２の画像は、前記第１の方向に対応する第２の方向に平行な辺をそれぞれ有する矩形状の複数の第２の単位画像を含み、
前記複数の第１の単位画像は前記複数の第２の単位画像とそれぞれ対応し、
各第１の単位画像は、前記第１の方向に並ぶ複数の画素をそれぞれ含む複数の第１の画素群を含み、
各第２の単位画像は、前記第２の方向に並ぶ複数の画素をそれぞれ含む複数の第２の画素群を含み、
前記対応関係を補正するステップは、前記複数の第１の画素群の各々における平均的な階調値を第１の代表値として算出し、前記複数の第２の画素群の各々における平均的な階調値を第２の代表値として算出し、算出された複数の第１および第２の代表値に基づいて、互いに対応する第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出し、前記複数の第１および第２の単位画像について算出された複数のずれ量に基づいて前記第１および第２の画像の画素ごとのずれ量を算出し、算出されたずれ量に基づいて前記第１および第２の画像データの画素の対応関係を補正することを含む、基板検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の検査を行う基板検査装置およびそれを備えた基板処理装置ならびに基板の検査を行うための基板検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に対する種々の処理工程において、基板の外観検査が行われる。特許文献１に記載される検査装置では、レジスト膜が形成された基板に露光処理および現像処理が順次行われた後、基板の外観検査が行われる。外観検査では、検査対象の基板（以下、検査基板と呼ぶ。）の表面が撮像されることによって表面画像データが取得される。一方、外観上の欠陥がないサンプル基板が予め用意され、そのサンプル基板の表面画像データが取得される。サンプル基板の表面画像データの各画素の階調値と検査基板の表面画像データの各画素の階調値との比較に基づいて、検査基板の欠陥が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２１９７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
検査基板は、欠陥の他に熱処理等に起因した歪を有することがある。その場合、サンプル基板の表面画像データにおける各画素と検査基板の表面画像データにおける各画素との対応関係にずれが生じる。そこで、特許文献１の検査装置では、サンプル基板の表面画像データと検査基板の表面画像データとの間で、画素ごとに一致度が算出される。算出された一致度に基づいて画素ごとの相対的なずれ量が算出され、そのずれ量に基づいて、サンプル基板の表面画像データおよび検査基板の表面画像データの画素の対応関係が補正される。この場合、表面画像データの全ての画素について一致度を算出するためには膨大な量の計算が必要となる。それにより、基板の外観検査に要する時間が非常に長くなる。
【０００５】
本発明の目的は、高い精度でかつ短時間で基板の外観検査を行うことが可能な基板検査装置およびそれを備えた基板処理装置ならびに基板検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）第１の発明に係る基板検査装置は、外観上の欠陥がない基板の第１の画像を表す第１の画像データを取得する第１の画像データ取得部と、検査すべき基板を撮像することにより検査すべき基板の第２の画像を表す第２の画像データを取得する第２の画像データ取得部と、第１および第２の画像データの画素の対応関係を補正する補正部と、補正部により補正された対応関係に基づいて画像データ取得部により取得された第１および第２の画像データの互いに対応する画素について階調値の差分を表す差分情報を取得し、取得された各差分情報に基づいて検査すべき基板における外観上の欠陥の有無を判定する判定部とを備え、第１の画像は、第１の方向に平行な辺をそれぞれ有する矩形状の複数の第１の単位画像を含み、第２の画像は、第１の方向に対応する第２の方向に平行な辺をそれぞれ有する矩形状の複数の第２の単位画像を含み、複数の第１の単位画像は複数の第２の単位画像とそれぞれ対応し、各第１の単位画像は、第１の方向に並ぶ複数の画素をそれぞれ含む複数の第１の画素群を含み、各第２の単位画像は、第２の方向に並ぶ複数の画素をそれぞれ含む複数の第２の画素群を含み、補正部は、複数の第１の画素群の各々における平均的な階調値を第１の代表値として算出し、複数の第２の画素群の各々における平均的な階調値を第２の代表値として算出し、算出された複数の第１および第２の代表値に基づいて、互いに対応する第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出し、複数の第１および第２の単位画像について算出された複数のずれ量に基づいて第１および第２の画像の画素ごとのずれ量を算出し、算出されたずれ量に基づいて第１および第２の画像データの画素の対応関係を補正する。
【０００７】
この基板検査装置においては、外観上の欠陥がない基板の第１の画像を表す第１の画像データが取得されるとともに、検査すべき基板が撮像されることにより検査すべき基板の第２の画像を表す第２の画像データが取得される。第１の画像に含まれる第１の単位画像の各々において、第１の画素群ごとに第１の代表値が算出される。また、第２の画像に含まれる第２の単位画像の各々において、第２の画素群ごとに第２の代表値が算出される。算出された複数の第１および第２の代表値に基づいて、互いに対応する第１および第２の単位画像の相対的なずれ量が算出される。
【０００８】
この場合、第１の単位画像において第１の方向に並ぶ複数の画素の平均的な階調値が第１の代表値として算出され、第２の単位画像において第１の方向に対応する第２の方向に並ぶ複数の画素の平均的な階調値が第２の代表値として算出される。このようにして算出された第１および第２の代表値を用いることにより、第１の単位画像と第２の単位画像との間で画素ごとの比較を行うことなく、第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出することができる。それにより、画素ごとの比較を行う場合に比べて、第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出するための計算量が大幅に低減される。したがって、第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を短時間で算出することができ、そのずれ量に基づいて第１および第２の画像データの画素の対応関係を短時間で補正することができる。
【０００９】
このような補正により、検査すべき基板に歪が生じている場合でも、第１の画像データの各画素と第２の画像データの各画素とを正確に対応させることができる。それにより、第１の画像データの各画素と第２の画像データの各画素との間の階調値の差分を表す差分情報に基づいて、検査すべき基板における外観上の欠陥を高精度で検出することが可能になる。その結果、高精度でかつ短時間で基板の外観検査を行うことが可能になる。
【００１０】
（２）補正部は、第１の画素群に含まれる複数の画素の階調値の平均値を第１の代表値として算出し、第２の画素群に含まれる複数の画素の階調値の平均値を第２の代表値として算出してもよい。
【００１１】
この場合、第１および第２の代表値を容易に算出することができ、かつ算出された第１および第２の代表値を用いて第１および第２の単位画像のずれ量を精度良く算出することができる。
【００１２】
（３）第１の単位画像は、複数の第１の画素行および複数の第１の画素列を構成する複数の画素を含み、各第１の画素行は、第１の方向における画素の並びであり、各第１の画素列は、第１の方向と直交する第３の方向における画素の並びであり、第２の単位画像は、複数の第２の画素行および複数の第２の画素列を構成する複数の画素を含み、各第２の画素行は、第２の方向における画素の並びであり、各第２の画素列は、第２の方向と直交する第４の方向における画素の並びであり、複数の第１の画素群は、複数の第１の画素行からそれぞれなり、複数の第２の画素群は、複数の第２の画素行からそれぞれなってもよい。
【００１３】
この場合、第１の画素行ごとに第１の代表値が算出され、第２の画素行ごとに第２の代表値が算出される。これにより、一般的な画素の並びに従って容易にかつ適切に第１および第２の代表値を算出することができる。
【００１４】
（４）複数の第１の画素列は、複数の第３の画素群をそれぞれ構成し、複数の第２の画素列は、複数の第４の画素群をそれぞれ構成し、補正部は、複数の第３の画素群の各々における平均的な階調値を第３の代表値として算出し、複数の第４の画素群の各々における平均的な階調値を第４の代表値として算出し、算出された複数の第３および第４の代表値に基づいて、互いに対応する第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出してもよい。
【００１５】
この場合、第１および第２の方向における平均的な階調値である第１および第２の代表値に加えて、第３および第４の方向における平均的な階調値である第３および第４の代表値に基づいて、第１および第２の単位画像の相対的なずれ量が算出される。これにより、ずれ量の算出の精度がより高くなる。
【００１６】
（５）補正部は、互いに対応する第１および第２の単位画像のうち一方の単位画像に対して他方の単位画像を移動させつつ算出された複数の第１および第２の代表値に基づいて一方の単位画像と他方の単位画像との一致度を順次算出し、算出された一致度が最も高くなるときの一方の単位画像に対する他方の単位画像の移動量を当該第１および第２の単位画像の相対的なずれ量として算出してもよい。
【００１７】
この場合、第１および第２の単位画像の相対位置を変化させつつ一致度を算出し、それらの一致度を比較することにより、第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を容易かつ適切に算出することができる。
【００１８】
（６）第１の画像は、第１の方向に沿って並ぶように基板に設けられた複数の第１の素子形成領域を含み、第２の画像は、第２の方向に沿って並ぶように基板に設けられかつ複数の第１の素子形成領域にそれぞれ対応する複数の第２の素子形成領域を含んでもよい。
【００１９】
この場合、複数の第１および第２の素子形成領域の並びの方向と、第１および第２の画素群における複数の画素の並びの方向とが一致する。これにより、複数の第１および第２の素子形成領域の境界部分が第１および第２の代表値に反映されやすい。したがって、第１および第２の代表値に基づいて、第１および第２の単位画像のずれ量を精度良く算出することができる。
【００２０】
（７）第２の発明に係る基板処理装置は、基板に露光処理を行う露光装置に隣接するように配置される基板処理装置であって、露光装置による露光処理前に、基板上に感光性膜を形成する膜形成部と、露光装置による露光処理後に、基板上の感光性膜に現像処理を行う現像処理部と、膜形成部による感光性膜の形成後の基板の外観検査を行う上記の基板検査装置とを備える。
【００２１】
この基板処理装置においては、上記の基板検査装置により基板の外観検査が行われる。それにより、高精度でかつ短時間で基板の外観検査を行うことが可能になる。その結果、欠陥を有する基板および欠陥を有しない基板の各々に対して適切な処理を行うことが可能となる。
【００２２】
（８）第３の発明に係る基板検査方法は、外観上の欠陥がない基板の第１の画像を表す第１の画像データを取得するステップと、検査すべき基板を撮像することにより検査すべき基板の第２の画像を表す第２の画像データを取得するステップと、第１および第２の画像データの画素の対応関係を補正するステップと、補正部により補正された対応関係に基づいて第１および第２の画像データの互いに対応する画素について階調値の差分を表す差分情報を取得し、取得された各差分情報に基づいて検査すべき基板における外観上の欠陥の有無を判定するステップとを含み、第１の画像は、第１の方向に平行な辺をそれぞれ有する矩形状の複数の第１の単位画像を含み、第２の画像は、第１の方向に対応する第２の方向に平行な辺をそれぞれ有する矩形状の複数の第２の単位画像を含み、複数の第１の単位画像は複数の第２の単位画像とそれぞれ対応し、各第１の単位画像は、第１の方向に並ぶ複数の画素をそれぞれ含む複数の第１の画素群を含み、各第２の単位画像は、第２の方向に並ぶ複数の画素をそれぞれ含む複数の第２の画素群を含み、対応関係を補正するステップは、複数の第１の画素群の各々における平均的な階調値を第１の代表値として算出し、複数の第２の画素群の各々における平均的な階調値を第２の代表値として算出し、算出された複数の第１および第２の代表値に基づいて、互いに対応する第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出し、複数の第１および第２の単位画像について算出された複数のずれ量に基づいて第１および第２の画像の画素ごとのずれ量を算出し、算出されたずれ量に基づいて第１および第２の画像データの画素の対応関係を補正することを含む。
【００２３】
この基板検査方法によれば、外観上の欠陥がない基板の第１の画像を表す第１の画像データが取得されるとともに、検査すべき基板が撮像されることにより検査すべき基板の第２の画像を表す第２の画像データが取得される。第１の画像に含まれる第１の単位画像の各々において、第１の画素群ごとに第１の代表値が算出される。また、第２の画像に含まれる第２の単位画像の各々において、第２の画素群ごとに第２の代表値が算出される。算出された複数の第１および第２の代表値に基づいて、互いに対応する第１および第２の単位画像の相対的なずれ量が算出される。
【００２４】
この場合、第１の単位画像において第１の方向に並ぶ複数の画素の平均的な階調値が第１の代表値として算出され、第２の単位画像において第１の方向に対応する第２の方向に並ぶ複数の画素の平均的な階調値が第２の代表値として算出される。このようにして算出された第１および第２の代表値を用いることにより、第１の単位画像と第２の単位画像との間で画素ごとの比較を行うことなく、第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出することができる。それにより、画素ごとの比較を行う場合に比べて、第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を算出するための計算量が大幅に低減される。したがって、第１および第２の単位画像の相対的なずれ量を短時間で算出することができ、そのずれ量に基づいて第１および第２の画像データの画素の対応関係を短時間で補正することができる。
【００２５】
このような補正により、検査すべき基板に歪が生じている場合でも、第１の画像データの各画素と第２の画像データの各画素とを正確に対応させることができる。それにより、第１の画像データの各画素と第２の画像データの各画素との間の階調値の差分を表す差分情報に基づいて、検査すべき基板における外観上の欠陥を高精度で検出することが可能になる。その結果、高精度でかつ短時間で基板の外観検査を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、高い精度でかつ短時間で基板の外観検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係る基板検査装置の外観斜視図である。
【図２】図１の基板検査装置の内部の構成を示す模式的側面図である。
【図３】表面画像の一例を示す図である。
【図４】基板検査装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図５】欠陥判定処理のフローチャートである。
【図６】レジストパターンの歪について説明するための図である。
【図７】単位画像の例について説明するための図である。
【図８】画像データ補正処理のフローチャートである。
【図９】画像データ補正処理を概念的に説明するための図である。
【図１０】画像データ補正処理を概念的に説明するための図である。
【図１１】画像データ補正処理を概念的に説明するための図である。
【図１２】画像データ補正処理を概念的に説明するための図である。
【図１３】画像データ補正処理を概念的に説明するための図である。
【図１４】サンプル画像に生じるモアレを模式的に示す図である。
【図１５】検査画像データについての正規化処理のフローチャートである。
【図１６】検査画像データからモアレを除去する例について説明するための図である。
【図１７】検査画像データからモアレを除去する例について説明するための図である。
【図１８】図１および図２の基板検査装置を備える基板処理装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。
【図１９】基板検査装置の他の例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態に係る基板検査装置、基板処理装置および基板検査方法について図面を用いて説明する。以下の説明において、基板とは、半導体基板、液晶表示装置もしくは有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等のＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板または太陽電池用基板等をいう。また、本実施の形態において検査対象として用いられる基板は、一面（主面）および他面（裏面）を有し、その一面上には互いに直交する２方向に周期的なパターンを有する膜が形成されている。基板上の一面上に形成される膜としては、例えばレジスト膜、反射防止膜、レジストカバー膜等が挙げられる。
【００２９】
［１］基板検査装置の構成
図１は実施の形態に係る基板検査装置の外観斜視図であり、図２は図１の基板検査装置の内部の構成を示す模式的側面図である。図１に示すように、基板検査装置２００は、筐体部２１０、投光部２２０、反射部２３０、撮像部２４０、基板保持装置２５０、移動部２６０、ノッチ検出部２７０、制御装置４００および表示部４１０を含む。
【００３０】
筐体部２１０の側部には基板Ｗを搬送するためのスリット状の開口部２１６が形成されている。投光部２２０、反射部２３０、撮像部２４０、基板保持装置２５０、移動部２６０およびノッチ検出部２７０は、筐体部２１０内に収容されている。
【００３１】
投光部２２０は、例えば１または複数の光源を含み、基板Ｗの直径よりも大きい帯状の光を斜め下方に出射する。反射部２３０は、例えばミラーを含む。撮像部２４０は、複数の画素が横方向に線状に並ぶように配置された撮像素子、および１または複数の集光レンズを含む。本例では、撮像素子としてＣＣＤ（電荷結合素子）ラインセンサが用いられる。なお、撮像素子としてＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）ラインセンサが用いられてもよい。
【００３２】
図２に示すように、基板保持装置２５０は、例えばスピンチャックであり、駆動装置２５１および回転保持部２５２を含む。駆動装置２５１は、例えば電動モータであり、回転軸２５１ａを有する。回転保持部２５２は、駆動装置２５１の回転軸２５１ａの先端に取り付けられ、検査対象の基板Ｗを保持した状態で鉛直軸の周りで回転駆動される。
【００３３】
移動部２６０は、一対のガイド部材２６１（図１）および移動保持部２６２を含む。一対のガイド部材２６１は、互いに平行に一方向に延びるように設けられる。移動保持部２６２は、基板保持装置２５０を保持しつつ一対のガイド部材２６１に沿って一方向に移動可能に構成される。基板保持装置２５０が基板Ｗを保持する状態で移動保持部２６２が移動することにより、基板Ｗが投光部２２０および反射部２３０の下方を通過する。
【００３４】
ノッチ検出部２７０は、例えば投光素子および受光素子を含む反射型光電センサであり、検査対象の基板Ｗが基板保持装置２５０により回転される状態で、基板Ｗの外周部に向けて光を出射するとともに基板Ｗからの反射光を受光する。ノッチ検出部２７０は、基板Ｗからの反射光の受光量に基づいて基板Ｗのノッチを検出する。ノッチ検出部２７０として透過型光電センサが用いられてもよい。
【００３５】
制御装置４００（図１）は、投光部２２０、撮像部２４０、基板保持装置２５０、移動部２６０、ノッチ検出部２７０および表示部４１０を制御する。表示部４１０は、検査対象の基板Ｗの欠陥の有無の判定結果および目視検査用の基板Ｗの画像等を表示する。
【００３６】
図１の基板検査装置２００における基板Ｗの撮像動作について説明する。検査対象の基板Ｗは、開口部２１６を通して筐体部２１０内に搬入され、基板保持装置２５０により保持される。続いて、基板保持装置２５０により基板Ｗが回転されつつノッチ検出部２７０により基板Ｗの周縁部に光が出射され、その反射光がノッチ検出部２７０により受光される。これにより、基板Ｗのノッチが検出され、基板Ｗの向きが判定される。その判定の結果に基づいて、基板保持装置２５０により基板Ｗのノッチが一定の方向を向くように基板Ｗの回転位置が調整される。
【００３７】
次に、投光部２２０から斜め下方に帯状の光が出射されつつ移動部２６０により基板Ｗが投光部２２０の下方を通るように一方向に移動される。これにより、基板Ｗの一面の全体に投光部２２０からの光が照射される。基板Ｗの一面で反射された光は反射部２３０によりさらに反射されて撮像部２４０に導かれる。撮像部２４０の撮像素子は、基板Ｗの一面から反射される光を所定のサンプリング周期で受光することにより、基板Ｗの一面を順次撮像する。撮像素子を構成する各画素は受光量に応じた値を示す画素データを出力する。撮像部２４０から出力される複数の画素データに基づいて、基板Ｗの一面上の全体の画像を表す表面画像データが生成される。その後、移動部２６０により基板Ｗが所定の位置に戻され、図示しない搬送装置により基板Ｗが開口部２１６を通して筐体部２１０の外部に搬出される。
【００３８】
［２］外観検査
図３は、表面画像データにより表される表面画像の例を示す図である。基板Ｗの表面画像のうち正常な部分の明るさは、例えば外観上の欠陥がないサンプル基板の表面画像データ（以下、サンプル画像データと呼ぶ。）に基づいて取得することができる。図３（ａ）には、サンプル画像データにより表されるサンプル基板の表面画像（以下、サンプル画像と呼ぶ。）の例が示される。図３（ａ）のサンプル画像ＳＩでは、レジストパターンＲＰを含む基板Ｗの表面構造が表される。基板Ｗの表面には、矩形状の複数の素子形成領域が設けられる。各素子形成領域には、共通の回路パターンが形成される。本例では、複数の素子形成領域に対応するように格子状のレジストパターンＲＰが形成される。基板Ｗの表面構造は、欠陥ではなく、回路パターンおよびレジストパターンＲＰ等の正常に形成された構造である。
【００３９】
本実施の形態では、サンプル画像データが予め用意される。例えば、予め高い精度で検査が行われ、その検査で欠陥がないと判定された基板がサンプル基板として用いられる。サンプル画像データは、基板検査装置２００において取得されてもよく、他の装置において取得されてもよい。また、サンプル画像データとして、予め生成された設計データが用いられてもよい。サンプル画像データの各画素の明るさは、各画素の階調値によって表される。階調値が大きいほど画素が明るい。
【００４０】
一方、検査すべき基板Ｗ（以下、検査基板Ｗと呼ぶ。）の表面画像データ（以下、検査画像データと呼ぶ。）が、図１の基板検査装置２００において取得される。図３（ｂ）には、検査画像データにより表される検査基板Ｗの表面画像（以下、検査画像と呼ぶ。）の例が示される。図３（ｂ）の検査画像ＥＩでは、レジストパターンＲＰを含む基板Ｗの表面構造に加えて、欠陥ＤＰが表される。欠陥ＤＰは、例えば、レジストが塗布されるべきであるにもかかわらずレジストが塗布されていない部分（塗布漏れ）、またはレジスト膜の表面に不自然に形成された凹凸等である。
【００４１】
サンプル画像データは、第１の画像データの例であり、サンプル画像ＳＩは、第１の画像の例である。検査画像データは、第２の画像データの例であり、検査画像ＥＩは、第２の画像の例である。サンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩの各々は、モノクロ画像であってもよく、カラー画像であってもよい。本例において、サンプル画像データの縦および横の画素数は、検査画像データの縦および横の画素数と同じである。サンプル画像データおよび検査画像データの各画素の位置は、例えば装置固有の二次元座標系で表すことができる。本実施の形態において、装置固有の二次元座標系は、互いに直交するｘ軸およびｙ軸を有するｘｙ座標系である。この場合、サンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩの同じ座標の位置にある画素は、理想的には互いに対応している。
【００４２】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるようなサンプル画像データおよび検査画像データを用いて、検査基板Ｗにおける外観上の欠陥の有無が判定される。図４は、基板検査装置２００の機能的な構成を示すブロック図である。図４に示すように、基板検査装置２００は、サンプル画像データ取得部４０１、検査画像データ取得部４０２、補正部４０３、判定部４０４および検出部４０５を含む。これらの機能は、制御装置４００において例えばＣＰＵがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
【００４３】
サンプル画像データ取得部４０１は、サンプル画像データを取得する。例えば、図示しない記憶装置に予め記憶されたサンプル画像データが記憶されており、サンプル画像データ取得部４０１は、記憶装置からサンプル画像データを読み出す。検査画像データ取得部４０２は、撮像部２４０が検査基板Ｗを撮像することによって生成された検査画像データを取得する。補正部４０３は、取得されたサンプル画像データおよび検査画像データの画素の対応関係を補正する。また、本例において、補正部４０３は、補正後のサンプル画像データおよび検査画像データからモアレ（干渉縞）を除去するための正規化処理を行う。判定部４０４は、補正後の対応関係に基づいて、検査基板Ｗにおける外観状の欠陥の有無を判定する。検出部４０５は、判定部４０４による判定結果に基づいて、検査基板Ｗの外観上の欠陥を検出する。
【００４４】
本発明の実施の形態に係る基板検査方法による欠陥判定処理について説明する。図５は、図４の各機能部による欠陥判定処理のフローチャートである。図５に示すように、まず、サンプル画像データ取得部４０１が、予め用意されたサンプル画像データを取得する（ステップＳ１１）。続いて、上記のようにして検査基板Ｗが撮像されることにより、検査画像データ取得部４０２が検査画像データを取得する（ステップＳ１２）。
【００４５】
次に、補正部４０３が、画像データ補正処理を行う（ステップＳ１３）。画像データ補正処理において、ステップＳ１１で取得されたサンプル画像データの画素とステップＳ１２で取得された検査画像データの画素との対応関係が補正される。画像データ補正処理の詳細については後述する。
【００４６】
次に、補正部４０３が、補正後のサンプル画像データおよび検査画像データの正規化処理を行う（ステップＳ１４）。正規化処理において、サンプル画像データおよび検査画像データの各々からモアレが除去される。正規化処理の詳細については後述する。
【００４７】
次に、判定部４０４が、正規化処理後のサンプル画像データおよび検査画像データの互いに対応する画素の階調値の差分を表す差分画像データを生成する（ステップＳ１５）。差分画像データは、差分情報の例である。例えば、検査画像データの各画素の階調値からサンプル画像データの各画素の階調値が減算されることにより、差分画像データが生成される。差分画像データの各画素の階調値は、検査画像データとサンプル画像データとの間の各画素の差分値である。
【００４８】
検査画像データにおいて正常部分を表す画素の階調値は、サンプル画像データの対応する画素の階調値と同じかまたは近い。そのため、差分画像データにより表される差分値は小さい。一方、検査画像データにおいて欠陥部分を表す画素の階調値は、サンプル画像データの対応する画素の階調値と大きく異なる。そのため、差分画像データにより表される差分値が大きい。これにより、差分画像データに基づいて、正常部分と欠陥部分とを区別することができる。
【００４９】
差分画像データに基づいて、サンプル基板と検査基板Ｗとの差分を表す画像が図１のメインパネルＰＮに表示されてもよい。この場合、使用者は、表示された画像を見て、検査基板Ｗにおける欠陥の有無を確認することができる。ただし、欠陥部分を表す画素を除いて、差分画像データの各画素の階調値は０に近い。そのため、差分画像データにより表される画像は全体的に暗くなる。そこで、差分画像データに基づいて画像が表示される場合には、差分画像データの全画素の階調値に一定の値が加算されてもよい。例えば、階調値を表す数値範囲の中心値が差分画像データの各画素の階調値に加算される。具体的には、階調値が“０”以上“２５５”以下の数値で表される場合に、各画素の階調値に“１２８”が加算される。これにより、差分画像データにより表される画像が、適度に明るくなる。したがって、使用者は、表示された画像を違和感なく視認することができる。
【００５０】
次に、判定部４０４は、差分画像データの各画素の階調値が予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。許容範囲は、正常な部分に対応する画素についての階調値を含み、欠陥の部分に対応する画素についての階調値を含まないように、装置固有のパラメータとして予め定められている。
【００５１】
差分画像データの全画素の階調値が許容範囲内にある場合、判定部４０４は、検査基板Ｗに外観上の欠陥がないと判定し（ステップＳ１７）、欠陥判定処理を終了する。一方、いずれかの画素の階調値が許容範囲外にある場合、判定部４０４は、検査基板Ｗに外観上の欠陥があると判定する（ステップＳ１８）。この場合、検出部４０５が、階調値が許容範囲外にある１または複数の画素を抽出することにより欠陥を検出し（ステップＳ１９）、欠陥判定処理を終了する。欠陥が検出された検査基板Ｗは、欠陥がないと判定された検査基板Ｗとは異なる処理が行われる。例えば、欠陥が検出された検査基板Ｗには、精密検査または再生処理等が行われる。
【００５２】
［３］画像データ補正処理
検査基板Ｗに形成されるレジストパターンＲＰには歪が生じる場合がある。例えば、熱処理時の熱によって検査基板Ｗの一部が変形したり、露光処理時に検査基板Ｗの位置ずれが生じたりすることにより、レジストパターンＲＰの一部が本来的な位置から僅かにずれる場合がある。
【００５３】
図６は、検査基板Ｗの歪について説明するための図である。図６（ａ）には、サンプル画像ＳＩおよびそのサンプル画像ＳＩの部分拡大図が示される。図６（ｂ）には、検査画像ＥＩおよびその検査画像ＥＩの部分拡大図が示される。
【００５４】
図６（ａ）のサンプル画像ＳＩの部分ＰＴ１と、図６（ｂ）の検査画像ＥＩの部分ＰＴ２とは、互いに対応する位置にある。すなわち、サンプル画像ＳＩにおける部分ＰＴ１の座標と、検査画像ＥＩにおける部分ＰＴ２の座標とは互いに等しい。サンプル画像ＳＩと検査画像ＥＩとが互いに同じである場合、部分ＰＴ１と部分ＰＴ２とは互いに一致する。
【００５５】
しかしながら、図６（ｂ）の部分ＰＴ２におけるレジストパターンＲＰの部分は、図６（ａ）の部分ＰＴ１におけるレジストパターンＲＰの部分と僅かに異なる。すなわち、図６（ｂ）の検査画像ＥＩにおけるレジストパターンＲＰは、図６（ａ）のサンプル画像ＳＩにおけるレジストパターンＲＰに対して、僅かな歪を有する。歪の存在を明確にするため、図６（ｂ）の部分拡大図においては、図６（ａ）の部分拡大図に示されるレジストパターンＲＰの部分が点線で示される。
【００５６】
このような歪を有していても、欠陥を有しない基板Ｗは、歪を有しない基板と同じ処理を行うことが好ましい。そのため、歪は、欠陥とは区別される必要がある。しかしながら、欠陥判定処理では、サンプル画像データおよび検査画像データの互いに対応する画素について階調値の差分が算出され、その差分が大きい場合には検査基板Ｗに外観上の欠陥があると判定される。図６の例のように、検査画像ＥＩに歪があると、サンプル画像データおよび検査画像データの互いに対応する画素において、階調値の差分が大きくなる場合がある。そのため、実際には欠陥がない場合であっても欠陥があると判定される可能性がある。そこで、サンプル画像データと検査画像データとの間における階調値の差分が算出される前に、画像データ補正処理（図５のステップＳ１３）によってサンプル画像データの画素と検査画像データの画素との対応関係が補正される。
【００５７】
本例において、サンプル画像データは、複数のサンプル単位画像データを含み、検査画像データは、複数の検査単位画像データを含む。複数のサンプル単位画像データは、サンプル画像ＳＩを構成する複数のサンプル単位画像を表す。複数の検査単位画像データは、検査画像ＥＩを構成する複数の検査単位画像を表す。サンプル単位画像は、第１の単位画像の例であり、検査単位画像は、第２の単位画像の例である。
【００５８】
図７は、サンプル単位画像および検査単位画像の例について説明するための図である。図７（ａ）には、サンプル単位画像の例が示され、図７（ｂ）には、検査単位画像の例が示される。図７（ａ）に示すように、サンプル画像ＳＩは、ｘ軸方向（ｘ軸に平行な方向）およびｙ軸方向（ｙ軸に平行な方向）に並ぶ複数の矩形のサンプル単位画像ＳＩＵにより構成される。同様に、図７（ｂ）に示すように、検査画像ＥＩは、ｘ軸方向およびｙ軸方向に並ぶ複数の矩形の検査単位画像ＥＩＵにより構成される。複数のサンプル単位画像ＳＩＵの位置は、複数の検査単位画像ＥＩＵの位置とそれぞれ対応する。本例において、サンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵはそれぞれ正方形状を有し、ｘ軸方向に平行な一対の辺およびｙ軸方向に平行な他の一対の辺を有する。また、サンプル単位画像ＳＩＵの大きさは検査単位画像ＥＩＵの大きさと等しく、ｘ軸方向およびｙ軸方向におけるサンプル単位画像ＳＩＵの画素数は、ｘ軸方向およびｙ軸方向における検査単位画像ＥＩＵの画素数と同じである。
【００５９】
以下、サンプル単位画像および検査単位画像を総称して単位画像と呼ぶ。また、ｘ軸方向における単位画像の並びを単位画像行と呼び、ｙ軸方向における単位画像の並びを単位画像列と呼ぶ。また、図７において、上からｍ（ｍは正の整数）番目の単位画像行を第ｍの単位画像行と呼び、左からｎ（ｎは正の整数）番目の単位画像列を第ｎの単位画像列と呼ぶ。図７の例では、サンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩの各々が、第１〜第７の単位画像行を含むとともに、第１〜第７の単位画像列を含む。
【００６０】
さらに、以下の説明では、各単位画像において、ｘ軸方向における画素の並びを画素行と呼び、ｙ軸方向における画素の並びを画素列と呼ぶ。本例では、各画素行を構成する画素の数と、各画素列を構成する画素の数とが互いに等しい。
【００６１】
図５のステップＳ１３の画像データ補正処理の詳細について説明する。図８は、画像データ補正処理のフローチャートである。図９〜図１３は、画像データ補正処理を概念的に説明するための図である。
【００６２】
図８に示すように、補正部４０３は、図５のステップＳ１１，Ｓ１２で取得されたサンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩの各単位画像について、各画素行における階調値の平均値（以下、行平均値と呼ぶ。）および各画素列における階調値の平均値（以下、列平均値と呼ぶ。）を算出する（ステップＳ１０１）。
【００６３】
サンプル単位画像ＳＩＵにおける行平均値は、第１の代表値の例であり、検査単位画像ＥＩＵにおける行平均値は、第２の代表値の例である。また、サンプル単位画像ＳＩＵにおける列平均値は、第３の代表値の例であり、検査単位画像ＥＩＵにおける列平均値は、第４の代表値の例である。
【００６４】
本例では、単位画像列ごとに行平均値が算出され、単位画像行ごとに列平均値が算出される。図９には、サンプル画像ＳＩの第５の単位画像列における行平均値の算出例が示される。図１０には、サンプル画像ＳＩの第３の単位画像行における列平均値の算出例が示される。図１１には、算出された列平均値および行平均値の分布が示される。
【００６５】
図９に示すように、サンプル画像ＳＩの第５の単位画像列は、複数（本例では７つ）のサンプル単位画像ＳＩＵを含む。各サンプル単位画像ＳＩＵにおいて、ｘ軸方向に並ぶ複数の画素ｐｘにより画素行ｐｒが構成される。各画素行ｐｒに含まれる複数の画素ｐｘの階調値の平均値が、行平均値ｖ１として算出される。第５の単位画像列と同様に、他の単位画像列についても、各画素行ｐｒの行平均値ｖ１が算出される。また、検査画像ＥＩについても、サンプル画像ＳＩと同様に、単位画像列ごとに各画素行の行平均値が算出される。
【００６６】
図１０に示すように、サンプル画像ＳＩの第３の単位画像行は、複数（本例では７つ）のサンプル単位画像ＳＩＵを含む。各サンプル単位画像ＳＩＵにおいて、ｙ軸方向に並ぶ複数の画素ｐｘにより画素列ｐｃが構成される。各画素列ｐｃに含まれる複数の画素ｐｘの階調値の平均値が、列平均値ｖ２として算出される。第３の単位画像行と同様に、他の単位画像行についても、各画素列ｐｃの列平均値ｖ２が算出される。また、検査画像ＥＩについても、サンプル画像ＳＩと同様に、単位画像行ごとに各画素列の列平均値が算出される。
【００６７】
図１１（ａ）には、サンプル画像ＳＩの第５の単位画像列における行平均値の分布が示され、図１１（ｂ）には、検査画像ＥＩの第５の単位画像列における行平均値の分布が示される。図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、横軸はｘ座標を表し、縦軸は行平均値を表す。図１１（ｃ）には、サンプル画像ＳＩの第３の単位画像行における列平均値の分布が示され、図１１（ｄ）には、検査画像ＥＩの第３の単位画像行における列平均値の分布が示される。図１１（ｃ）および図１１（ｄ）において、横軸はｙ座標を表し、縦軸は列平均値を表す。
【００６８】
上記のように、レジストパターンＲＰは、複数の素子形成領域に対応するように格子状に設けられる。画像データ取得時には、複数の素子形成領域がｘ軸方向およびｙ軸方向に沿って並ぶように基板Ｗの回転位置が調整される。この場合、各素子形成領域の一対の辺は単位画像の一対の辺と平行になり、各素子形成領域の他の一対の辺は単位画像の他の一対の辺と平行になる。これにより、複数の素子形成領域の境界部分が行平均値および列平均値に反映されやすくなる。具体的には、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、各単位画像列における行平均値は、ｘ軸方向において規則的に分布し、図１１（ｃ），（ｄ）に示すように、各単位画像行における列平均値は、ｙ軸方向において規則的に分布する。なお、複数の素子形成領域の境界部分が行平均値および列平均値に十分に反映されるように、各素子形成領域のサイズが、各単位画像のサイズよりも小さいことが好ましい。
【００６９】
各単位画像における行平均値および列平均値が算出された後、補正部４０３は、算出された行平均値および列平均値に基づいて、互いに対応する位置にあるサンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量を算出する（図８のステップＳ１０２）。
【００７０】
本例では、検査画像ＥＩに対してサンプル画像ＳＩがｘ軸方向およびｙ軸方向に一定の画素数の範囲内で移動されながら、互いに対応する位置にあるサンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの一致の度合いを表す一致度が算出される。例えば、下式（１），（２），（３）により、一致度Ｒが算出される。
【００７１】
【数１】
2019158362.tif 000003
【００７２】
【数２】
2019158362.tif 000004
【００７３】
【数３】
2019158362.tif 000005
【００７４】
式（１）〜（３）において、Ｘｎは、サンプル画像ＳＩにおける行平均値であり、Ｙｎは、サンプル画像ＳＩにおける列平均値であり、Ｘ’ｎは、検査画像ＥＩにおける行平均値であり、Ｙ’ｎは、検査画像ＥＩにおける列平均値である。ここで、ｎは、ｘ座標またはｙ座標である。また、ｓｘは、対象となる検査単位画像ＥＩＵのｘ座標の最小値、すなわち対象となる検査単位画像ＥＩＵの左端部のｘ座標である。ｅｘは、対象となる検査単位画像ＥＩＵのｘ座標の最大値、すなわち対象となる検査単位画像ＥＩＵの右端部のｘ座標である。ｓｙは、対象となる検査単位画像ＥＩＵのｙ座標の最小値、すなわち対象となる検査単位画像ＥＩＵの下端部のｙ座標である。ｅｙは、対象となる検査単位画像ＥＩＵのｙ座標の最大値、すなわち対象となる検査単位画像ＥＩＵの上端部のｘ座標である。
【００７５】
ｏｘは、サンプル画像ＳＩのｘ軸方向における移動画素数であり、ｏｙは、サンプル画像ＳＩのｙ軸方向における移動画素数である。例えば、ｏｘは、−７以上７以下であり、ｏｙは、−７以上７以下である。この場合、サンプル画像ＳＩが、ｘ軸方向に１５画素の範囲内で移動され、ｙ軸方向に１５画素の範囲内で移動される。そのため、サンプル画像ＳＩは、検査画像ＥＩに対して合計で１５×１５＝２２５通りの位置に移動される。そこで、互いに対応する各組のサンプル単位画像ＳＩおよび検査単位画像ＥＩについて、２２５通りの全ての相対位置に関する一致度Ｒが上式（１）により算出される。
【００７６】
算出された全ての相対位置に関する一致度Ｒのうち最も高い一致度Ｒが得られる場合のサンプル画像ＳＩのｘ軸方向およびｙ軸方向における移動量（上記のｏｘおよびｏｙ）が、当該組のサンプル単位画像ＳＩＵと検査単位画像ＥＩＵとの相対的なずれ量に決定される。
【００７７】
なお、検査画像ＥＩに対してサンプル画像ＳＩが移動される代わりに、サンプル画像ＳＩに対して検査画像ＥＩが移動されながらサンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの一致度が算出され、その一致度に基づいてサンプル単位画像ＳＩＵと検査単位画像ＥＩＵとの相対的なずれ量が算出されてもよい。
【００７８】
次に、図８に示すように、補正部４０３は、算出された複数組のサンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵのずれ量に基づいて、サンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩの画素ごとの相対的なずれ量を算出する（ステップＳ１０３）。
【００７９】
例えば、各組のサンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵについて算出されたずれ量が、当該検査単位画像ＥＩＵの中心画素に対する当該サンプル単位画像ＳＩＵの中心画素のずれ量として決定される。また、ｘ軸方向に互いに隣り合う２つのサンプル単位画像ＳＩＵと、ｙ軸方向においてそれら２つのサンプル単位画像ＳＩＵとそれぞれ隣り合う２つのサンプル単位画像ＳＩＵとにより、補間用単位画像組が構成される。各補間用単位画像組の４つのサンプル単位画像ＳＩＵの４つの中心画素で取り囲まれる領域内の各画素のずれ量が、それら４つの中心画素について決定されたずれ量に基づいてバイリニア補間により算出される。
【００８０】
図１２に、画素ごとのずれ量をバイリニア補間により算出する方法の一例が示される。図１２の例では、一の補間用単位画像組を構成する４つのサンプル単位画像ＳＩＵの中心画素ＳＩＵＣの座標が（Ｍ０，Ｎ０），（Ｍ１，Ｎ０），（Ｍ１，Ｎ１），（Ｍ０，Ｎ１）であり、それら４つの中心画素ＳＩＵＣについて決定されたずれ量がＰ００，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ０１である。また、４つの中心画素ＳＩＵＣにより取り囲まれる領域内の任意の座標（ｘ，ｙ）について、バイリニア補間を行うために換算された座標が（ｘ’，ｙ’）である。この場合、ｘ’およびｙ’は下記式（４），（５）で表すことができる。
【００８１】
ｘ’＝（ｘ−Ｍ０）／（Ｍ１−Ｍ０）  …（４）
ｙ’＝（ｙ−Ｎ０）／（Ｎ１−Ｎ０）  …（５）
また、ずれ量Ｐ００，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ０１に対する係数Ｋ００，Ｋ１０，Ｋ１１，Ｋ０１は、それぞれ下記式（６），（７），（８），（９）で表すことができる。
【００８２】
Ｋ００＝（１−ｘ’）×（１−ｙ’）  …（６）
Ｋ１０＝（１−ｘ’）×ｙ’  …（７）
Ｋ１１＝ｘ’×ｙ’  …（８）
Ｋ０１＝ｘ’×（１−ｙ’）  …（９）
座標（ｘ，ｙ）におけるずれ量Ｐは、下記式（１０）で表される。
【００８３】
Ｐ＝Ｋ００×Ｐ００＋Ｋ１０×Ｐ１０＋Ｋ１１×Ｐ１１＋Ｋ０１×Ｐ０１  …（１０）
上記式（４）〜（１０）を用いて検査画像ＥＩの全ての画素についてずれ量が算出された後、図８に示すように、補正部４０３は、算出された画素ごとのずれ量に基づいてサンプル画像データおよび検査画像データの画素の対応関係を補正する（ステップＳ１０４）。
【００８４】
本例では、補正部４０３は、各画素について算出されたずれ量に基づいて、サンプル画像ＳＩと検査画像ＥＩとのずれが解消されるように、サンプル画像ＳＩの各画素の階調値を補正する。
【００８５】
図１３（ａ）に検査単位画像ＥＩＵの一例が示される。図１３（ｂ）にサンプル単位画像ＳＩＵの一例が示される。図１３（ａ）の検査単位画像ＥＩＵと図１３（ｂ）のサンプル単位画像ＳＩＵとは、互いに対応する位置にある。図１３（ａ）の検査単位画像ＥＩＵにおける画素Ｅｔの座標および図１３（ｂ）のサンプル単位画像ＳＩＵにおける画素Ｓｔの座標は、ともに（ｘａ，ｙａ）である。本例において、座標（ｘａ，ｙａ）の画素について算出されたずれ量は、ｘ軸方向およびｙ軸方向にそれぞれαおよび−βである。
【００８６】
この場合、補正部４０３は、サンプル単位画像ＳＩＵについて、座標（ｘａ，ｙａ）にある画素Ｓｔの階調値を座標（ｘａ−α，ｙａ＋β）にある画素Ｓｕの階調値に補正する。サンプル単位画像ＳＩＵの各画素について各ずれ量に基づく同様の処理を行うことにより、図１３（ｃ）に示すように、検査単位画像ＥＩＵに対する対応関係のずれが解消されたサンプル単位画像ＳＩＵを得ることができる。図１３（ｃ）のサンプル単位画像ＳＩＵには、検査単位画像ＥＩＵに含まれる歪が反映される。
【００８７】
このように、サンプル画像ＳＩが各画素のずれ量に基づいて補正されることにより、サンプル画像ＳＩと検査画像ＥＩとの間の画素の対応関係が補正される。これにより、補正部４０３は、画像データ補正処理を終了する。
【００８８】
なお、上記のステップＳ１０２においては、互いに隣り合う４つの第１の単位画像１Ｕの中心画素で取り囲まれる領域内の各画素のずれ量が、４つの中心画素について決定されたずれ量に基づいてバイリニア補間により算出される。上記の例に限らず、４つの中心画素で取り囲まれる領域内の各画素のずれ量は、４つの中心画素のいずれかのずれ量に基づいて二アレストネイバー補間等の他の補間方法により算出されてもよい。
【００８９】
また、ステップＳ１０４において、サンプル画像ＳＩの各画素の階調値が補正される代わりに、サンプル画像ＳＩと検査画像ＥＩとのずれが解消されるように、検査画像ＥＩの各画素の階調値が補正されてもよい。
【００９０】
［４］正規化処理
取得されたサンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩには、モアレ（干渉縞）が生じることがある。図１４は、サンプル画像ＳＩに生じるモアレを模式的に示す図である。図１４のモアレは、明るさが周方向に沿って変化する。
【００９１】
モアレは、表面画像に周期的な模様がある場合に生じやすい。本例において、レジストパターンＲＰは、複数の素子形成領域に対応しており、基板Ｗにおいて周期的な模様となる。そのため、レジストパターンＲＰを含むサンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩには、図１４に示すようなモアレが生じやすい。
【００９２】
また、基板Ｗの製造工程においては、レジスト膜形成処理、露光処理および現像処理を含むフォトリソグラフィー工程が、１つの基板Ｗに複数回にわたって行われる。そのため、初期の工程を除いて、基板Ｗには、回路パターンの少なくとも一部が形成されている。回路パターン上にレジスト膜等の他の膜が形成されていても、投光部２２０（図１）から出射される光がこれらの膜を透過する。それにより、既に形成された回路パターンに起因して、表面画像にモアレが生じることもある。
【００９３】
検査画像ＥＩにモアレが生じると、検査画像ＥＩにおいて基板Ｗの外観上の欠陥とモアレとの区別ができない可能性がある。また、サンプル画像ＳＩに生じるモアレと検査画像ＥＩに生じるモアレとが異なる場合がある。この場合、欠陥判定処理のステップＳ１６（図５）において欠陥ではなくモアレに起因する階調値が許容範囲内となるように、許容範囲を予め広く設定する必要が生じる。
【００９４】
そこで、本実施の形態では、上記の画像データ補正処理の後に、サンプル画像データおよび検査画像データからモアレを除去するための正規化処理が行われる。以下、検査画像データについての正規化処理について説明する。サンプル画像データについても同様の処理が行われる。
【００９５】
図１５は、検査画像データについての正規化処理のフローチャートである。図１６および図１７は、検査画像データからモアレを除去する例について説明するための図である。図１５に示すように、まず、補正部４０３は、検査画像データの平滑化を行う（ステップＳ２０１）。画像の平滑化とは、画像内の濃淡変動を小さくすることである。例えば、移動平均フィルタ処理により検査画像データが平滑化される。移動平均フィルタ処理では、注目画素を中心とする規定数の周辺画素に関して階調値の平均が算出され、その平均値が注目画素の階調値とされる。本例では、検査画像データの全画素が注目画素とされ、各画素の階調値がその周辺画素の平均値に変更される。移動平均フィルタ処理における周辺画素の数は、例えば１００（横）×１００（縦）である。移動平均フィルタ処理における周辺画素の数は、想定される欠陥の大きさおよびモアレの大きさ等によって適宜設定されてもよい。
【００９６】
移動平均フィルタ処理により、短時間で容易に検査画像データを平滑化することができる。なお、移動平均フィルタ処理の代わりに、ガウシアンフィルタ処理またはメディアンフィルタ処理等の他の平滑化処理により、検査画像データの平滑化が行われてもよい。
【００９７】
図１６（ａ）には、正規化処理前の検査画像データにより表される検査画像ＥＩが示される。図１６（ａ）の検査画像ＥＩには、モアレおよび欠陥ＤＰが表される。図１６（ｂ）には、図１５のステップＳ２０１における平滑化後の検査画像データにより表される検査画像ＥＩが示される。欠陥ＤＰによる階調値のばらつきおよびレジストパターンＲＰ等の表面構造による階調値のばらつきは、モアレによる階調値のばらつきに比べて局所的にまたは分散的に生じる。そのため、図１６（ｂ）に示すように、欠陥による階調値のばらつきおよび表面構造による階調値のばらつきは、ステップＳ２０１の処理により除去される。一方、モアレによる階調値のばらつきは広範囲において連続的に生じるので、ステップＳ２０１の処理では除去されない。
【００９８】
次に、補正部４０３は、図１５に示すように、平滑化前の検査画像データの各画素の階調値から平滑化後の検査画像データの各画素の階調値を減算する（ステップＳ２０２）。これにより、検査画像データからモアレが除去される。以下、ステップＳ２０２の処理後の検査画像データを減算後検査画像データと呼ぶ。図１７（ａ）には、減算後検査画像データにより表される検査画像ＥＩが示される。この場合、検査画像ＥＩには、欠陥ＤＰおよび表面構造のみが表され、モアレが表されない。また、検査画像ＥＩは全体的に暗い。
【００９９】
次に、補正部４０３は、図１５に示すように、減算後検査画像データの各画素の階調値に一定の値を加算する（ステップＳ２０３）。以下、ステップＳ２０３の処理後の検査画像データを加算後検査画像データと呼ぶ。例えば、階調値を表す数値範囲の中心値が減算後検査画像データの各画素の階調値に加算される。図１７（ｂ）には、加算後検査画像データにより表される検査画像ＥＩが示される。この場合、検査画像ＥＩは、適度な明るさを有する。
【０１００】
これにより、補正部４０３は、正規化処理を終了する。補正部４０３は、正規化処理後のサンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩを図１のメインパネルＰＮに表示してもよい。この場合、使用者は、モアレが除去されたサンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩを違和感なく視認することができる。なお、正規化処理後のサンプル画像ＳＩおよび検査画像ＥＩが表示されない場合には、上記のステップＳ２０３の処理は行われなくてもよい。
【０１０１】
［５］基板処理装置
図１８は、図１および図２の基板検査装置２００を備える基板処理装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。図１８に示すように、基板処理装置１００は、露光装置５００に隣接して設けられ、基板検査装置２００を備えるとともに、制御装置１１０、搬送装置１２０、塗布処理部１３０、現像処理部１４０および熱処理部１５０を備える。
【０１０２】
制御装置１１０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、搬送装置１２０、塗布処理部１３０、現像処理部１４０および熱処理部１５０の動作を制御する。また、制御装置１１０は、基板Ｗの一面の表面状態を検査するための指令を基板検査装置２００の制御装置４００（図１）に与える。
【０１０３】
搬送装置１２０は、基板Ｗを塗布処理部１３０、現像処理部１４０、熱処理部１５０、基板検査装置２００および露光装置５００の間で搬送する。塗布処理部１３０は、基板Ｗの表面にレジスト液を塗布することにより基板Ｗの表面上にレジスト膜を形成する（塗布処理）。塗布処理後の基板Ｗには、露光装置５００において露光処理が行われる。現像処理部１４０は、露光装置５００による露光処理後の基板Ｗに現像液を供給することにより、基板Ｗの現像処理を行う。熱処理部１５０は、塗布処理部１３０による塗布処理、現像処理部１４０による現像処理、および露光装置５００による露光処理の前後に基板Ｗの熱処理を行う。
【０１０４】
基板検査装置２００は、塗布処理部１３０によりレジスト膜が形成された後の基板Ｗの検査（欠陥判定処理）を行う。例えば、基板検査装置２００は、塗布処理部１３０による塗布処理後であって現像処理部１４０による現像処理後の基板Ｗの検査を行う。あるいは、基板検査装置２００は、塗布処理部１３０による塗布処理後であって露光装置５００による露光処理前の基板Ｗの検査を行ってもよい。また、基板検査装置２００は、塗布処理部１３０による塗布処理後かつ露光装置５００による露光処理後であって現像処理部１４０による現像処理前の基板Ｗの検査を行ってもよい。
【０１０５】
塗布処理部１３０に、基板Ｗに反射防止膜を形成する処理ユニットが設けられてもよい。この場合、熱処理部１５０は、基板Ｗと反射防止膜との密着性を向上させるための密着強化処理を行ってもよい。また、塗布処理部１３０に、基板Ｗ上に形成されたレジスト膜を保護するためのレジストカバー膜を形成する処理ユニットが設けられてもよい。
【０１０６】
基板Ｗの一面に上記の反射防止膜およびレジストカバー膜が形成される場合には、各膜の形成の後に基板検査装置２００により基板Ｗの検査が行われてもよい。
【０１０７】
本実施の形態に係る基板処理装置１００においては、レジスト膜、反射防止膜、レジストカバー膜等の膜が形成された基板Ｗの一面上の表面状態が図１の基板検査装置２００により検査される。それにより、基板Ｗの外観上の欠陥を高い精度でかつ短時間で検出することができる。
【０１０８】
本例では、露光処理の前後に基板Ｗの処理を行う基板処理装置１００に基板検査装置２００が設けられるが、他の基板処理装置に基板検査装置２００が設けられてもよい。例えば、基板Ｗに洗浄処理を行う基板処理装置に基板検査装置２００が設けられてもよく、または基板Ｗのエッチング処理を行う基板処理装置に基板検査装置２００が設けられてもよい。あるいは、基板検査装置２００が単独で用いられてもよい。
【０１０９】
［６］実施の形態の効果
本実施の形態に係る基板検査装置２００においては、サンプル画像ＳＩに含まれるサンプル単位画像ＳＩＵの各々について、画素行ごとに行平均値が算出され、画素列ごとに列平均値が算出される。また、検査画像ＥＩに含まれる検査単位画像ＥＩＵの各々について、画素行ごとに行平均値が算出され、画素列毎に列平均値が算出される。算出されたこれらの行平均値および列平均値に基づいて、互いに対応するサンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量が算出される。
【０１１０】
この場合、行平均値および列平均値を用いることにより、サンプル単位画像ＳＩＵと検査単位画像ＥＩＵとの間で画素ごとの比較を行うことなく、サンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量を算出することができる。それにより、画素ごとの比較を行う場合に比べて、サンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量を算出するための計算量が大幅に低減される。したがって、サンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量を短時間で算出することができ、そのずれ量に基づいてサンプル画像データおよび検査画像データの画素の対応関係を短時間で補正することができる。
【０１１１】
このような補正により、検査基板Ｗに歪が生じている場合でも、サンプル画像データの各画素と検査画像データの各画素とを正確に対応させることができる。それにより、サンプル画像データの各画素と検査画像データの各画素との間の階調値の差分を表す差分情報（差分画像データ）に基づいて、検査基板Ｗにおける外観上の欠陥を高い精度で検出することが可能になる。その結果、高い精度でかつ短時間で基板Ｗの外観検査を行うことが可能になる。
【０１１２】
また、本実施の形態では、複数の素子形成領域の並びの方向と、画素行および画素列における複数の画素の並びの方向とが一致する。これにより、複数の素子形成領域の境界部分が行平均値および列平均値に反映されやすい。したがって、行平均値および列平均値に基づいて、サンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量を精度良く算出することができる。
【０１１３】
［７］基板検査装置の他の例
図１９は、基板検査装置の他の例について説明するための図である。図１９の基板検査装置２００Ａについて、上記実施の形態に係る基板検査装置２００と異なる点を説明する。図１９の基板検査装置２００Ａは、スピンチャック５１、照明部５２、反射ミラー５３およびＣＣＤラインセンサ５４を含むとともに、図１の基板検査装置２００と同様に、制御装置４００および表示部４１０を含む。スピンチャック５１は、基板Ｗの下面の略中心部を真空吸着することにより、基板Ｗを水平姿勢で保持する。図示しないモータによりスピンチャック５１が回転されることにより、スピンチャック５１に保持された基板Ｗが鉛直方向（Ｚ方向）に沿った軸の周りで回転する。
【０１１４】
照明部５２は、帯状の光を出射する。証明部５２から出射された光は、スピンチャック５１により保持された基板Ｗの表面の半径方向に沿った線状の半径領域ＲＲに照射される。半径領域ＲＲで反射された検査光は、反射ミラー５３によってさらに反射され、ＣＣＤラインセンサ５４に導かれる。基板Ｗ上の半径領域ＲＲに継続的に検査光が照射されつつ基板Ｗが回転されることにより、基板Ｗの周方向に連続的に光が照射され、その反射光がＣＣＤラインセンサ５４に連続的に与えられる。これにより、基板Ｗの表面画像を表す表面画像データが取得される。
【０１１５】
本例においても、上記実施の形態と同様に、サンプル画像データおよび検査画像データを用いて、検査基板Ｗにおける外観上の欠陥を短時間でかつ高い精度で検出することができる。
【０１１６】
［８］他の実施の形態
上記実施の形態では、サンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの各々について行平均値および列平均値が算出され、それらの行平均値および列平均値に基づいてサンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量が算出されるが、本発明はこれに限定されない。サンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの各々について行平均値および列平均値の一方のみが算出され、その行平均値および列平均値の一方に基づいてサンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量が算出されてもよい。例えば、ｘ軸方向におけるずれ量が小さい場合には、画素行ごとの行平均値のみを用いて、サンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量を算出してもよい。また、ｙ軸方向におけるずれ量が小さい場合には、画素列ごとの列平均値のみを用いて、サンプル単位画像ＳＩＵおよび検査単位画像ＥＩＵの相対的なずれ量を算出してもよい。
【０１１７】
また、画素行における平均的な階調値として、行平均値の代わりに、他の値が用いられてもよい。例えば、行平均値の代わりに、画素行に含まれる複数の画素の階調値の中央値が用いられてもよい。同様に、画素列における平均的な階調値として、列平均値の代わりに、他の値が用いられてもよい。例えば、列平均値の代わりに、画素列に含まれる複数の画素の階調値の中央値が用いられてもよい。
【０１１８】
［９］請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１１９】
上記の実施の形態では、サンプル画像データ取得部４０１が第１の画像データ取得部の例であり、撮像部２４０および検査画像データ取得部４０２が第２の画像データ取得部の例であり、補正部４０３が補正部の例であり、判定部４０４が判定部の例である。また、露光装置５００が露光装置の例であり、塗布処理部１３０が膜形成部の例であり、現像処理部１４０が現像処理部の例である。
【０１２０】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【符号の説明】
【０１２１】
１１０…制御装置，１２０…搬送装置，１３０…塗布処理部，１４０…現像処理部，１５０…熱処理部，２００…基板検査装置，２１０…筐体，２２０…投光部，２３０…反射部，２４０…撮像部，２５０…基板保持装置，２６０…移動部，２７０…ノッチ検出部，４００…制御装置，４０１…サンプル画像データ取得部，４０２…検査画像データ取得部，４０３…補正部，４０４…判定部，４０５…検出部，４１０…表示部，ＥＩ…検査画像，ＥＩＵ…検査単位画像，ＳＩ…サンプル画像，ＳＩＵ…サンプル単位画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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