(57)【要約】  基板の処理レシピと処理対象の前記基板が指定されたジョブを実施して、前記基板に対し所定の処理を行う際に、前記基板の欠陥を検査する方法であって、前記基板を順次撮像する撮像工程と、前記ジョブの先頭の前記基板から順に、前記撮像工程で撮像された基板画像における画素値の平面分布を、ゼルニケ多項式を用いて複数の画素値分布成分に分解し、検出すべき欠陥に対応する前記画素値分布成分のゼルニケ係数を算出し、算出した前記ゼルニケ係数に基づいて当該基板の欠陥の有無を判定する第１の判定工程と、少なくとも１枚の基板が前記第１の判定工程で欠陥が無いと判定された後の所定のタイミングから、前記第１の判定工程で前記欠陥が無いと判定された前記基板画像に基づいて、判定対象の前記基板の欠陥の有無を判定する第２の判定工程と、を有する。
2019244696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理レシピと処理対象の前記基板が指定されたジョブを実施して、前記基板に対し所定の処理を行う際に、前記基板の欠陥を検査する方法であって、
前記基板を順次撮像する撮像工程と、
前記ジョブの先頭の前記基板から順に、前記撮像工程で撮像された基板画像における画素値の平面分布を、ゼルニケ多項式を用いて複数の画素値分布成分に分解し、検出すべき欠陥に対応する前記画素値分布成分のゼルニケ係数を算出し、算出した前記ゼルニケ係数に基づいて当該基板の欠陥の有無を判定する第１の判定工程と、
少なくとも１枚の基板が前記第１の判定工程で欠陥が無いと判定された後の所定のタイミングから、前記第１の判定工程で前記欠陥が無いと判定された前記基板画像に基づいて、判定対象の前記基板の欠陥の有無を判定する第２の判定工程と、を有する、基板の欠陥検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板の欠陥検査方法において、
前記所定のタイミングは、前記第１の判定工程で欠陥が無いと判定されたタイミングである。
【請求項３】
請求項１に記載の基板の欠陥検査方法において、
前記検出すべき欠陥に対応する前記画素値分布成分のゼルニケ係数は、ゼルニケ多項式の第４項、第１２項、第１３項のものである、請求項１に記載の基板の欠陥検査方法。
【請求項４】
請求項３に記載の基板の欠陥検査方法において、
前記第１の判定工程は、算出した前記ゼルニケ係数が閾値を超えているか否かに基づいて前記基板の欠陥の有無を判定し、
前記第２の判定工程は、前記欠陥が無いと判定された基板画像から基準画像を設定し、前記基準画像と検査対象の前記基板の前記基板画像とを比較し、前記基板画像が前記基準画像から許容範囲内にあるか否かに基づいて、欠陥の有無を判定する。
【請求項５】
請求項４に記載の基板の欠陥検査方法において、
前記ゼルニケ係数と前記閾値との差分に基づいて、前記許容範囲の補正を行う。
【請求項６】
請求項４に記載の基板の欠陥検査方法において、
前記ゼルニケ係数と前記閾値との差分に基づいて、前記基準画像の補正を行う。
【請求項７】
基板の欠陥検査方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作する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であって、
前記基板の欠陥検査方法は、
基板の処理レシピと処理対象の前記基板が指定されたジョブを実施して、前記基板に対し所定の処理を行う際に、前記基板の欠陥を検査する方法であり、
前記基板を順次撮像する撮像工程と、
前記ジョブの先頭の前記基板から順に、前記撮像工程で撮像された基板画像における画素値の平面分布を、ゼルニケ多項式を用いて複数の画素値分布成分に分解し、検出すべき欠陥に対応する前記画素値分布成分のゼルニケ係数を算出し、算出した前記ゼルニケ係数に基づいて当該基板の欠陥の有無を判定する第１の判定工程と、
少なくとも１枚の基板が前記第１の判定工程で欠陥が無いと判定された後の所定のタイミングから、前記第１の判定工程で前記欠陥が無いと判定された前記基板画像に基づいて、判定対象の前記基板の欠陥の有無を判定する第２の判定工程と、を有する。
【請求項８】
基板の処理レシピと処理枚数とが指定されたジョブを実施して、前記基板に対し所定の処理を行う基板処理システムにおいて、前記基板の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
基板を撮像する撮像部と、
前記ジョブの先頭の前記基板から順に、前記撮像部で撮像された基板画像における画素値の平面分布を、ゼルニケ多項式を用いて複数の画素値分布成分に分解し、検出すべき欠陥に対応する前記画素値分布成分のゼルニケ係数を算出し、算出した前記ゼルニケ係数に基づいて前記基板の欠陥の有無を判定する第１の判定部と、
少なくとも１枚の基板が前記第１の判定部で欠陥が無いと判定された後の所定のタイミングから、前記第１の判定部で前記欠陥が無いと判定された前記基板画像に基づいて、判定対象の前記基板の欠陥の有無を判定する第２の判定部と、を有する、基板の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１８年６月２１日に日本国に出願された特願２０１８−１１７７９８号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。【０００２】
本発明は、基板の欠陥検査方法、記憶媒体及び基板の欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば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ー工程では、ウェハ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、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等の一連の処理が順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。これらの一連の処理は、ウェハを処理する各種処理部やウェハを搬送する搬送機構等を搭載した基板処理システムである塗布現像処理システムで行われている。【０００４】
この現像処理システムではウェハの欠陥の検査が行われる。ウェハの欠陥の検査では、レジスト塗布処理により形成されたレジスト膜の欠陥の有無や、ウェハへの傷や異物の付着の有無、形成されたレジストパターンにおける欠陥の有無が検査される。【０００５】
特許文献１の検査装置は、レジストパターンの欠陥を検査するものであり、予め良品であると判定されているレジストパターンが形成されたウェハを撮像し、検査用の基準画像として予め記憶しておく。そして、検査対象のウェハを撮像し、該撮像された画像と基準画像とを比較し、比較結果に基づいて、検査対象のウェハ上のレジストパターンが正常か否かを判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開平１−２８７４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、現像処理システムにおいては、ウェハの処理レシピと処理対象のウェハとが指定されたジョブを実施しウェハに対する処理を行うところ、上述の基準画像を予め記憶しない場合がある。この場合は、例えばジョブにおける先頭のウェハの撮像画像を基準画像とする。このように予め記憶せずに先頭のウェハの撮像画像を用いる理由は、例えば、処理レシピが変わる毎に、欠陥の無いウェハを作製し当該ウェハを撮像して基準画像を作成し記憶するのは非常に手間であり、生産性が悪化するからである。【０００８】
しかし、ジョブにおける先頭のウェハの撮像画像を基準画像として欠陥検査を行う場合、上記先頭のウェハの欠陥を検出することができない。また、上記先頭のウェハに欠陥が存在する場合に、以降のウェハの欠陥検査を適切に行うことができない。さらに、ジョブにおける処理対象のウェハが１枚である場合、当該ジョブについては一切欠陥検査が行われないことになる。【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された欠陥検査方法では、上述の点については考慮されていない。【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ジョブの先頭の基板から適切に欠陥検査を行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、基板の処理レシピと処理対象の前記基板が指定されたジョブを実施して、前記基板に対し所定の処理を行う際に、前記基板の欠陥を検査する方法であって、前記基板を順次撮像する撮像工程と、前記ジョブの先頭の前記基板から順に、前記撮像工程で撮像された基板画像における画素値の平面分布を、ゼルニケ多項式を用いて複数の画素値分布成分に分解し、検出すべき欠陥に対応する前記画素値分布成分のゼルニケ係数を算出し、算出した前記ゼルニケ係数に基づいて当該基板の欠陥の有無を判定する第１の判定工程と、少なくとも１枚の基板が前記第１の判定工程で欠陥が無いと判定された後の所定のタイミングから、前記第１の判定工程で前記欠陥が無いと判定された前記基板画像に基づいて、判定対象の前記基板の欠陥の有無を判定する第２の判定工程と、を有する。【００１２】
本発明の一態様によれば、撮像された基板画像における画素値の平面分布を、ゼルニケ多項式を用いて展開して、検出すべき欠陥に対応するゼルニケ係数を算出し、その算出結果に基づく基板の欠陥の有無の判定を、当該判定で欠陥が無いと判定される基板が現れるまで行う。したがって、ジョブの先頭から所定枚数の基板であっても欠陥を検出することができる。また、ジョブにおける処理対象の基板が１枚であっても、当該ジョブについての欠陥検査を行うことができる。さらに、上記所定のタイミング以降は、ゼルニケ係数の算出結果から欠陥が無いと判定された基板画像に基づいて欠陥の有無を判定するため、ジョブ全体にわたって基板の欠陥検査を適切に行うことができる。【００１３】
別な観点による本発明の一態様によれば、前記基板の欠陥検査方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作する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。【００１４】
さらに別な観点による本発明は、基板の処理レシピと処理枚数とが指定されたジョブを実施して、前記基板に対し所定の処理を行う基板処理システムにおいて、前記基板の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、基板を撮像する撮像部と、前記ジョブの先頭の前記基板から順に、前記撮像部で撮像された基板画像における画素値の平面分布を、ゼルニケ多項式を用いて複数の画素値分布成分に分解し、検出すべき欠陥に対応する前記画素値分布成分のゼルニケ係数を算出し、算出した前記ゼルニケ係数に基づいて前記基板の欠陥の有無を判定する第１の判定部と、少なくとも１枚の基板が前記第１の判定部で欠陥が無いと判定された後の所定のタイミングから、前記第１の判定部で前記欠陥が無いと判定された前記基板画像に基づいて、判定対象の前記基板の欠陥の有無を判定する第２の判定部と、を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、ジョブの先頭の基板から適切に欠陥検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す平面図である。
【図２】本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。
【図３】本実施の形態にかかる基板処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。
【図４】欠陥検査装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図５】欠陥検査装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図６】制御部の構成の概略を模式的に示すブロック図である。
【図７】画素値の平面分布をゼルニケ多項式を用いて複数の画素値分布成分に分解した状態を示す説明図である。
【図８】ウェハ面内の各ピクセル値の画素値を表した説明図である。
【図９】ウェハ面内の各ピクセル値をウェハ面内の高さ方向に表した説明図である。
【図１０】複数のウェハについて求めた各ゼルニケ係数の値を表す説明図である。
【図１１】試験例で用いた基板画像を示す図である。
【図１２】試験例の結果を示す図である。
【図１３】試験例の結果を示す図である。
【図１４】試験例の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１は、本実施の形態にかかる基準画像作成装置を備えた基板処理システム１の内部構成の概略を示す説明図である。図２及び図３は、基板処理システム１の内部構成の概略を示す側面図である。なお、本実施の形態では、基板処理システム１が、例えば基板のフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理システムである場合を例にして説明する。
【００１８】
基板処理システム１は、図１に示すように例えば外部との間でカセットＣが搬入出される搬入出部としてのカセットステーション２と、フォトリソグラフィー処理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備えた処理部としての処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する露光装置４との間で基板としてのウェハＷの受け渡しを行う搬送部としてのインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。また、基板処理システム１は、当該基板処理システム１の制御を行う制御部６を有している。
【００１９】
カセットステーション２は、例えばカセット搬入出部１０とウェハ搬送部１１に分かれている。例えばカセット搬入出部１０は、基板処理システム１のＹ方向負方向（図１の左方向）側の端部に設けられている。カセット搬入出部１０には、カセット載置台１２が設けられている。カセット載置台１２上には、複数、例えば４つの載置板１３が設けられている。載置板１３は、水平方向のＸ方向（図１の上下方向）に一列に並べて設けられている。これらの載置板１３には、基板処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置することができる。
【００２０】
ウェハ搬送部１１には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２０上を移動自在なウェハ搬送装置２１が設けられている。ウェハ搬送装置２１は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各載置板１３上のカセットＣと、後述する処理ステーション３の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
【００２１】
処理ステーション３には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３のカセットステーション２側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション３のインターフェイスステーション５側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
【００２２】
第１のブロックＧ１には、図２に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷ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装置３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下から順に４段に重ねられている。
【００２３】
第１のブロックＧ１の各液処理装置３０〜３３は、処理時にウェハＷを収容するカップＦを水平方向に複数有し、複数のウェハＷを並行して処理することができる。
【００２４】
第２のブロックＧ２には、図３に示すようにウェハＷの加熱処理や冷却処理を行う熱処理装置４０、ウェハＷを疎水化処理する疎水化処理装置としてのアドヒージョン装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。なお、熱処理装置４０、アドヒージョン装置４１及び周辺露光装置４２の数や配置は、任意に選択できる。
【００２５】
第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２と、欠陥検査装置６３が下から順に設けられている。
【００２６】
図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送装置７０が配置されている。
【００２７】
ウェハ搬送装置７０は、例えばＹ方向、前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム７０ａを有している。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。ウェハ搬送装置７０は、例えば図３に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定の装置にウェハＷを搬送できる。
【００２８】
また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。
【００２９】
シャトル搬送装置８０は、例えば図３のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
【００３０】
図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えば前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム９０ａを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
【００３１】
インターフェイスステーション５には、ウェハ搬送装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えば前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、露光装置４にウェハＷを搬送できる。
【００３２】
次に、欠陥検査装置６３の構成について説明する。
【００３３】
欠陥検査装置６３は、図４に示すようにケーシング１１０を有している。ケーシング１１０内には、図５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、停止が自在である。ケーシング１１０の底面には、ケーシング１１０内の一端側（図５中のＸ方向負方向側）から他端側（図５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、駆動部１２３によってガイドレール１２２に沿って移動できる。
【００３４】
ケーシング１１０内の他端側（図５のＸ方向正方向側）の側面には、撮像部１３０が設けられている。撮像部１３０には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられ、その画像のｂｉｔ数は、例えば８ｂｉｔ（０〜２５５の２５６階調）である。ケーシング１１０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、撮像部１３０と対向する位置に、鏡面が鉛直下方を向いた状態から撮像部１３０の方向に向けて４５度上方に傾斜した状態で設けられている。ハーフミラー１３１の上方には、照明部１３２が設けられている。ハーフミラー１３１と照明部１３２は、ケーシング１１０内部の上面に固定されている。照明部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、照明部１３２の下方にある物体によって反射した光は、ハーフミラー１３１でさらに反射して、撮像部１３０に取り込まれる。すなわち、撮像部１３０は、照明部１３２による照射領域にある物体を撮像することができる。そして撮像したウェハＷの画像（基板画像）は、制御部６に入力される。
【００３５】
制御部６は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、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６３で撮像された基板画像に基づいて行われるウェハ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装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム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、各装置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、制御部６は、各ウェハＷの処理をジョブ（プロセスジョブ）単位で管理する。各プロセスジョブでは、ウェハＷの処理レシピと、当該処理レシピで処理する対象のウェハＷ等が指定され、具体的には、ウェハＷの処理レシピと、処理対象のウェハＷのカセットＣ内における位置（スロット）等が指定される。また、各プロセスジョブは、例えばオペレーションパネル（図示せず）を介して作業者により作成され制御部６のメモリ等に記憶される。なお、前述のプログラムは、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Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部６にインストールされたものであってもよい。
【００３６】
また、制御部６は、例えば図６に示すように、プロセスジョブの先頭のウェハＷから順に欠陥の有無を判定する第１の判定部１６０と、少なくとも１枚のウェハＷが第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定された後の所定のタイミングで第１の判定部１６０での判定から切り替えられ、切り替え以降のウェハＷについて欠陥の有無を判定する第２の判定部１６１と、を有する。
【００３７】
第１の判定部１６０は、検査対象のウェハＷについて、欠陥検査装置６３の撮像部１３０で撮像された基板画像内の画素値の平面分布を、ゼルニケ多項式を用いて複数の画素値分布成分に分解する。また、第１の判定部１６０は、分解された各画素値分布成分のうち、少なくとも、検出すべき欠陥に対応するもののゼルニケ係数を算出する。そして、第１の判定部１６０は、算出したゼルニケ係数に基づいて検査対象のウェハＷの欠陥の有無を判定する。
【００３８】
なお、基板画像は一般的にＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）の３原色で構成されている。そのため各原色Ｒ、Ｇ、Ｂごとに画素値分布成分Ｚｉを求めることができるが、Ｒ、Ｇ、Ｂ間において画像処理の手法に相違はない。したがって、以下では、特に明記しない場合であっても、全ての原色Ｒ、Ｇ、Ｂについて並行して処理を行っているものとする。
【００３９】
以下、第１の判定部１６０について詳述する。
第１の判定部１６０では、プロセスジョブの先頭から第２の判定部での判定へ切り替えられるまで、各ウェハＷについて、撮像部１３０で撮像された基板画像を、先ずウェハＷの全面にわたって例えばピクセル単位で画素値として数値化する。これによりウェハ面内の画素値の平面分布を求める。そして第１の判定部１６０では、このウェハ面内の画素値の平面分布を複数の画素値分布成分Ｚｉ（ｉは１以上の整数）に分解する。この複数の画素値分布成分Ｚｉは、図７に示すように、ゼルニケ（Zernike）多項式を用いて、ウェハ面内の画素値の平面分布Ｚを複数の成分に分解して表したものである。
【００４０】
ここでゼルニケ多項式について説明する。ゼルニケ多項式は、主に光学分野で用いられる複素関数であり、二つの次数（ｎ，ｍ）を有している。また、半径が１の単位円上の関数でもあり、極座標の引数（ｒ，θ）を有している。このゼルニケ多項式は、光学分野では例えばレンズの収差成分を解析するために使用されており、波面収差をゼルニケ多項式を用いて分解することで各々独立した波面、例えば山型、鞍型等の形状に基づく収差成分を知ることができる。
【００４１】
次に、本実施の形態における、ゼルニケ多項式を用いた画素値分布成分Ｚｉの求め方について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、ウェハＷの面内における各ピクセルＰの画素値の平面分布Ｚを表したものであり、各ピクセルＰの内側に記載されている数値は当該ピクセルＰの画素値を示している。なお、説明を容易にするために、図８及び図９においては、Ｘ軸方向に沿った一列のピクセルＰについてのみ記載している。そして、図８に示す画素値の平面分布Ｚに対してゼルニケ多項式を適用するにあたっては、例えば図９に示すように、各ピクセルＰの画素値をウェハＷ面上の高さ方向（図９のＺ方向正方向）に表す。その結果、各ピクセルＰの画素値の平面分布を、３次元に描かれる所定の形状の曲線として捉えることができる。そして、ウェハＷ面内全てのピクセルＰの画素値について、同様にウェハＷ面上の高さ方向に表すことで、ウェハＷ面内の画素値の分布を、３次元の円形の波面として捉えることができる。このように３次元の波面として捉えることでゼルニケ多項式が適用可能となり、ゼルニケ多項式を用いてウェハ面内の画素値の平面分布Ｚを、例えばウェハ面内の上下左右方向の傾き成分、凸状或いは凹状に湾曲する湾曲成分などの複数の画素値分布成分Ｚｉに分解できる。各画素値分布成分Ｚｉの大きさは、ゼルニケ係数により表すことができる。
【００４２】
各画素値分布成分Ｚｉを表すゼルニケ係数は、具体的に極座標の引数（ｒ，θ）及び次数（ｎ，ｍ）を用いて表せられる。以下に一例として１項〜１３項までのゼルニケ係数を示す。
Ｚ１，ｎ＝０，ｍ＝０
（１）
Ｚ２，ｎ＝１，ｍ＝１
（ｒ・ｃｏｓθ）
Ｚ３，ｎ＝０，ｍ＝−１
（ｒ・ｓｉｎθ）
Ｚ４，ｎ＝２，ｍ＝０
（２ｒ２−１）
Ｚ５，ｎ＝２，ｍ＝２
（ｒ２・ｃｏｓ２θ）
Ｚ６，ｎ＝２，ｍ＝−２
（ｒ２・ｓｉｎ２θ）
Ｚ７，ｎ＝３，ｍ＝１
（（３ｒ３−２ｒ）・ｃｏｓθ）
Ｚ８，ｎ＝３，ｍ＝−１
（（３ｒ３−２ｒ）・ｓｉｎθ）
Ｚ９，ｎ＝４，ｍ＝０
（６ｒ４−６ｒ２＋１）
Ｚ１０，ｎ＝３，ｍ＝３
（ｒ３・ｃｏｓθ）
Ｚ１１，ｎ＝３，ｍ＝−３
（ｒ３・ｓｉｎθ）
Ｚ１２，ｎ＝４，ｍ＝２
（（４ｒ４−３ｒ２）・ｃｏｓθ）
Ｚ１３，ｎ＝４，ｍ＝−２
（（４ｒ４−３ｒ２）・ｓｉｎθ）
・
・
・
【００４３】
本実施の形態において、例えば１項目のゼルニケ係数であるゼルニケ係数Ｚ１はウェハ面内の画素値の平均値を意味し、２番目のゼルニケ係数Ｚ２はウェハ面内における画素値の左右方向の傾き成分、３番目のゼルニケ係数Ｚ３はウェハ面内の画素値の前後方向（ゼルニケ係数Ｚ２の傾きの方向と直交する方向）の傾き成分、４番目のゼルニケ係数はウェハの中心を原点とし周方向については均一であり径方向については次第に増加する画素値の湾曲成分を意味している。また、第１２番目のゼルニケ係数はウェハの中心を原点とし周方向についてはｃｏｓθの形で周期的に増減し径方向については最外周が最も絶対値が高く原点と最外周の間に２番目に高い絶対値を有する画素値の湾曲成分を意味している。第１３番目のゼルニケ係数はウェハの中心を原点とし周方向についてはｓｉｎθの形で周期的に増減し径方向については最外周が最も絶対値が高く原点と最外周の間に２番目に高い絶対値を有する画素値の湾曲成分を意味している。
【００４４】
第１の判定部１６０では、さらに、検出すべき欠陥に対応する画素値分布成分Ｚｉそれぞれの値を算出する。例えば、本実施形態における欠陥検査が露光前のレジスト膜の欠陥の検査であるものとすると、画素値分布成分Ｚｉの大きさは上述のとおりゼルニケ係数により表され、露光前のレジスト膜の欠陥として検出すべき欠陥には第４項、第１２項及び第１３項の画素値分布成分が対応する。そのため、第１の判定部１６０は、例えば図１０に示すように、第４項、第１２項及び第１３項それぞれのゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３の値を求めることで、検出すべき欠陥に対応する画素値分布成分Ｚｉそれぞれの値を算出する。
【００４５】
そして、第１の判定部１６０は、算出したゼルニケ係数に基づいて検査対象のウェハＷの欠陥の有無を判定する。例えば、第１の判定部１６０は、算出したゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３が閾値を超えているか否かに基づいて検査対象のウェハＷの欠陥の有無を判定する。より具体的には、ＲＧＢのいずれかにおけるゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３のいずれかが閾値を超えている場合には、検査対象のウェハＷのレジスト膜に欠陥があると判定し、いずれも超えていない場合には、欠陥が無いと判定する。
【００４６】
続いて、第２の判定部１６１について説明する。
第２の判定部１６１での判定への、第１の判定部１６０での判定からの切り替えは、前述のように、少なくとも１枚の基板が第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定された後の所定のタイミングである。この所定のタイミングとは、例えば、第１の判定部１６０で欠陥が無いと初めて判定されたタイミングである。
【００４７】
また、第２の判定部１６１では、第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定されたウェハＷの基板画像に基づいて、判定対象のウェハＷの欠陥の有無を判定する。
具体的には、第２の判定部１６１では、まず、第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定されたウェハＷの基板画像を、当該第２の判定部１６１における欠陥判定の基準となる基板画像（基準画像）とする。例えば、第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定されたウェハＷが複数枚である場合は、これらウェハＷの基板画像を合成して１枚の基準画像を作成する。そして、第２の判定部１６１では、上記基準画像と、判定対象のウェハＷの基板画像とを比較し、当該基板画像が基準画像から許容値内にあるか否かに基づいて、欠陥の有無を判定する。具体的には、第２の判定部１６１は、基板画像の各ピクセルにおける画素値と、基準画像の各ピクセルにおける画素値との差が許容範囲内に収まっていれば欠陥が無いと判定する。また、第２の判定部１６１は、画素値の差が許容範囲内に収まっているピクセルが所定の範囲以上に存在していれば、欠陥有りと判定する。
【００４８】
なお、制御部６は、基板画像や基準画像等を出力表示するための出力表示部（図示せず）を有していてもよい。
【００４９】
本実施の形態に係る基板処理システム１は以上のように構成されており、プロセスジョブを実施してウェハＷに対して所定の処理を行う。次に、以上のように構成された基板処理システム１で行われるウェハＷの処理について説明する。
【００５０】
ウェハＷの処理においては、先ず、複数枚のウェハＷを収容したカセットＣがカセット搬入出部１０の所定の載置板１３に載置される。その後、ウェハ搬送装置２１によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション３の第３のブロックＧ３の例えば受け渡し装置５３に搬送される。
【００５１】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、温度調節される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって例えば第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、加熱処理が行われる。その後第３のブロックＧ３の受け渡し装置５３に戻される。
【００５２】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって同じ第３のブロックＧ３の受け渡し装置５４に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２のアドヒージョン装置４１に搬送され、疎水化処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってレジスト塗布装置３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５５に搬送される。
【００５３】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハＷは、周辺露光装置４２に搬送され、周辺露光処理される。
【００５４】
その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５６に搬送される。
【００５５】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２に搬送される。そして、ウェハＷはウェハ搬送装置１００によって欠陥検査装置６３に搬送される。
【００５６】
欠陥検査装置６３では、撮像部１３０によりウェハＷが撮像される。そして、第１の判定部１６０で当該ウェハＷの基板画像が、ゼルニケ多項式を用いて複数の画素値分布成分Ｚｉに分解される。次いで、第１の判定部１６０において、検出すべき欠陥に対応する第４項、第１２項及び第１３項の画素値分布成分のゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３がＲＧＢそれぞれについて算出される。その後、第１の判定部１６０において、ＲＧＢのいずれかにおけるゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３のいずれかが閾値を超えているか否かに基づいて、当該ウェハＷの欠陥の有無が判定される。
【００５７】
欠陥が有ると判定された場合、ウェハＷは、以降の露光処理等が行われずに、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５０に搬送された後、カセットステーション２のウェハ搬送装置２１によって所定の載置板１３のカセットＣに搬送される。プロセスジョブにおいて指定されているウェハＷの枚数が１枚の場合、当該プロセスジョブに係る処理は終了するが、複数枚の場合、その後、新たなウェハＷに対して上述と同様な処理が行われる。なお、第１の判定部１６０での判定の結果、プロセスジョブの先頭から所定枚数のウェハＷについて、欠陥が有ると連続して判定された場合は、当該プロセスジョブに係る以降の処理を中止してもよい。上記所定枚数は、例えば、オペレーションパネル（図示せず）を介して作業者により設定され、制御部６のメモリ等に記憶される。
【００５８】
一方、第１の判定部１６０での判定の結果、欠陥が無いと判定された場合、ウェハＷは、インターフェイスステーション５のウェハ搬送装置１００によって露光装置４に搬送され、露光処理される。次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６０に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像処理装置３０に搬送され、現像される。現像終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。
その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５０に搬送され、その後カセットステーション２のウェハ搬送装置２１によって所定の載置板１３のカセットＣに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー処理が終了する。
【００５９】
また、このような一連のフォトリソグラフィー処理が、プロセスジョブが終了するまで繰り返し行われる。ただし、一度、第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定された以降は、欠陥の有無の判定は第２の判定部１６１により行われる。
【００６０】
（試験例）
第１の判定部１６０による、ゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３が閾値を超えているか否かに基づく欠陥の有無の判定により、適切に欠陥検査を行うことができるか否かについて、試験を行った。
試験には、露光前のレジスト膜の典型的な撮像画像である図１１に示す第１〜第１７基板画像を用いた。第１及び第２基板画像Ｗ１、Ｗ２は、欠陥が無いウェハの撮像画像であり、画素値は面内で略均一であり、第１基板画像Ｗ１より第２基板画像Ｗ２の方が青みがかっている。一方、第３〜第１７基板画像Ｗ３〜Ｗ１７は、欠陥が有るウェハの撮像画像である。
【００６１】
第３、第４及び第９〜第１４基板画像Ｗ３、Ｗ４、Ｗ９〜Ｗ１４は、外周縁から径方向内側に延びるスリット状の色ムラや内側から外側に向けて径方向に延びるヒゲ状の色ムラを有している。
第３及び第４の基板画像Ｗ３、Ｗ４は、ウェハ全体は赤みがかった灰色であり、外周縁に、青色のスリット状の色ムラが形成されたものである。
第９基板画像Ｗ９は、中心部が白色であり外側が灰色であり、白色の中心部から外側に延びる白色のヒゲ状の色ムラを有している。
第１０基板画像Ｗ９は、中心部が紫色であり外側縁が白色であり、紫色の外側縁部から中心側に延びる白色のスリット状の色ムラを有している。
第１１基板画像Ｗ１１は、中心部が水色であり外側が濃灰色であり、水色の中心部から外側に延びる水色のヒゲ状の色ムラを有している。
第１２基板画像Ｗ１２は、中心部が青色であり外側縁がオレンジ色であり、オレンジ色の外側縁部から中心側に延びるオレンジ色のスリット状の色ムラを有している。
第１３基板画像Ｗ１３は、ウェハ全体は紫色であり、外周縁に、水色のスリット状の色ムラが形成されたものである。
第１４基板画像Ｗ１４は、ウェハ全体は赤みがかった灰色であり、外周縁に、ピンク色の大きなスリットが形成されたものである。
【００６２】
第５〜第７、第１５及び第１６基板画像Ｗ５〜Ｗ７、Ｗ１５、Ｗ１６は、円環状の色ムラを有している。
第５の基板画像Ｗ５は、外周部に複数の円環状の色ムラを有している。
第６の基板画像Ｗ６は、中心付近に複数の円環状の色ムラを有している。
第７の基板画像Ｗ７は、外周部に単色の円環状の色ムラを有し、中心部が赤みがかった灰色であり、外周部が水色である。
第１５基板画像Ｗ１５は、外周部に単色の円環状の色ムラを有し、中心部が灰色であり、外周部が白色である。
第１６基板画像Ｗ１６は、外周部に単色の円環状の色ムラを有し、中心部が青色であり、外周部が濃青色である。
【００６３】
なお、第８基板画像Ｗ８は、ウェハ全体は赤みがかった灰色であるが、左右方向の中心部分が他の部分より色が濃くなっている。第１７基板画像Ｗ１７は、全体が薄紫色であるが、外周縁における右下部分に白色の色ムラを有している。
【００６４】
図１２は、第１〜第１７基板画像Ｗ１〜Ｗ１７のゼルニケ係数Ｚ４と閾値との関係を示す図、図１３は、第１〜第１７基板画像Ｗ１〜Ｗ１７のゼルニケ係数Ｚ１２と閾値との関係を示す図、図１４は、第１〜第１７基板画像Ｗ１〜Ｗ１７のゼルニケ係数Ｚ１３と閾値との関係を示す図である。
図１２〜図１４に示すように、第１及び第２基板画像Ｗ１、Ｗ２のゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３は、ＲＧＢのいずれについても閾値未満であった。一方、第３〜第１７基板画像Ｗ３〜Ｗ１７のゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３は、少なくともＲＧＢのいずれか１つが閾値以上であった。
この結果から、第１の判定部１６０が行う、ゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３が閾値を超えているか否かに基づく欠陥の有無の判定により、適切な欠陥検査が可能であることが分かる。
【００６５】
本実施形態によれば、プロセスジョブの先頭のウェハＷから第２の判定部１６１での判定へ切り替えられるまでは、各ウェハＷについて、撮像された基板画像における画素値の平面分布を、ゼルニケ多項式を用いて展開して、検出すべき欠陥に対応するゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３を算出し、その算出結果に基づいて当該ウェハＷの欠陥の有無を判定する。そのため、プロセスジョブの先頭のウェハＷであっても欠陥を検出することができる。また、プロセスジョブにおける処理対象のウェハＷが１枚であっても、当該プロセスジョブについての欠陥検査を行うことができる。さらに、第２の判定部１６１への切り替え以降は、ゼルニケ係数の算出結果から欠陥が無いと判定された基板画像に基づいて基準画像を設定し、その基準画像に基づいて、判定対象のウェハＷの欠陥の有無を判定する。そのため、プロセスジョブ全体にわたってウェハの欠陥検査を適切に行うことができる。
【００６６】
なお、撮像部１３０が撮像したときに、面内において左右方向または前後方向で色の濃淡が次第に変化する基板画像が得られる場合がある。例えば、レジスト塗布後に熱処理装置４０の熱板で加熱され熱処理される際に、熱板以外の構造物にウェハＷが乗り上げ、熱板にウェハＷが均一に密着しない場合、レジスト膜の厚さが面内で不均一となり上述のような基板画像が得られる。このような基板画像が得られるウェハＷを、欠陥を有するものとして抽出するため、基板画像における画素値の平面分布から、ゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３に加えて、または、代えて、ゼルニケ係数Ｚ２及び／またはゼルニケ係数Ｚ３を算出し、その算出結果に基づいて、ウェハＷの欠陥の有無を判定するようにしてもよい。
【００６７】
以上の例では、第２の判定部１６１での判定への切り替えタイミングが、第１の判定部１６０で欠陥が無いと初めて判定されたタイミングであり、第２の判定部１６１での判定に用いる基準画像として、第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定されたウェハＷの基板画像を用いていた。
これに代えて、上記切り替えタイミングを、予め定められた枚数のウェハＷについて第１の判定部１６０での判定が完了したタイミングとしてもよい。そして、第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定されたウェハＷが１枚である場合は、その基板画像を上記基準画像とし、複数枚である場合は、これらウェハＷの基板画像を合成したものを基準画像としてもよい。また、第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定されたウェハＷが複数枚の場合は、各ゼルニケ係数と閾値との差が最も大きい（例えば、差分値の平均が最も大きい）基板画像を基準画像としてもよい。
なお、基準画像として、第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定されたウェハＷの基板画像と、第２の判定部１６１で欠陥が無いと判定されたウェハＷの基板画像とを合成してもよい。また、第１の判定部１６０で欠陥が無いと判定されたウェハＷの基板画像、及び、第２の判定部１６１で欠陥が無いと判定されたウェハＷの基板画像の中から、上述と同様に、各ゼルニケ係数と閾値との差が最も大きい基板画像を基準画像としてもよい。
【００６８】
以上の例では、レジスト膜形成後であって露光前のウェハＷに対し欠陥検査を行っていた。これに加えて、または、これに代えて、例えば露光後且つ現像後のウェハに対する欠陥検査、すなわち、現像後のレジストパターンの欠陥検査を行うようにしてもよい。現像後のレジストパターンの欠陥検査は、露光前のウェハＷに対する欠陥検査と同じ手法で行ってもよい。ただし、現像後のレジストパターンの欠陥検査で検出すべき欠陥が、露光前のウェハＷに対する欠陥検査と異なれば、露光前のウェハＷに対する欠陥検査で用いていたゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ１２、Ｚ１３とは異なるゼルニケ係数に基づいて欠陥の有無を判定してもよい。
【００６９】
なお、第１の判定部１６０において欠陥の有無の判定に用いられる閾値は、作業者によりオペレーションパネル（図示せず）を介して手動で設定されたり、予め設定されていたりしてもよいが、自動で設定されるようにしてもよい。閾値が自動で設定される場合は、例えば、欠陥が無いと判定された過去の基板画像についてのゼルニケ係数に基づいて設定され、より具体的には、例えば、欠陥が無いと判定された過去の基板画像についてのゼルニケ係数の平均値を１．５倍した値が閾値とされる。
【００７０】
また、第２の判定部１６１において欠陥の有無の判定に用いられる「許容範囲」は固定としてもよいが、第１の判定部１６０における欠陥の有無の判定の際に用いられるゼルニケ係数と閾値との差分に応じて変更するようにしてもよい。例えば、基準画像のゼルニケ係数と閾値との差分が大きい場合は、第２の判定部１６１における、基板画像の各ピクセルにおける画素値と基準画像の各ピクセルにおける画素値との差についての許容範囲を補正せずに使用し、上記差分が小さい場合は、上記許容範囲を補正して使用するようにしてもよい。具体的には、元々が−１０〜＋１０であった上記許容範囲を、ゼルニケ係数の上記差分が３（基準画像の該当ゼルニケ係数が＋７）であった場合に、−１７〜＋３の範囲に補正してもよい。
【００７１】
また、基準画像のゼルニケ係数と閾値との差分に応じて第２の判定部１６１における許容範囲を補正することに代えて、上記差分に応じて第２の判定部１６１に用いられる基準画像を補正するようにしてもよい。例えば、ゼルニケ係数と閾値との差分が小さい場合は、基準画像の画素値が全体的に小さくなるように補正してもよい。また、その閾値とは別に下限許容値が設定されており、基準画像のゼルニケ係数が下限許容値に近い場合は、基準画像の画素値を全体的に大きくなるように補正してもよい。
【００７２】
上述のように、許容範囲や基準画像を補正することにより、欠陥をより適切に検出することができる。
【００７３】
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主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。以上の実施の形態では、撮像対象は基板の表であったが、基板の裏面を撮像する場合にも本発明は適用できる。また、上述した実施の形態は、半導体ウェハの塗布現像処理システムにおける例であったが、本発明は、半導体ウェハ以外の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の塗布現像処理システムである場合にも適用できる
【符号の説明】
【００７４】
１    基板処理システム
２    カセットステーション
３    処理ステーション
４    露光装置
５    インターフェイスステーション
６    制御装置
１０  カセット搬入出部
１１  ウェハ搬送部
１２  カセット載置台
１３  載置板
２０  搬送路
２１  ウェハ搬送装置
３０  現像処理装置
３１  下部反射防止膜形成装置
３２  レジスト塗布装置
３３  上部反射防止膜形成装置
４０  熱処理装置
４１  アドヒージョン装置
４２  周辺露光装置
６３  欠陥検査装置
７０  ウェハ搬送装置
８０  シャトル搬送装置
９０  ウェハ搬送装置
１００  ウェハ搬送装置
１１０  ケーシング
１２０  載置台
１２１  回転駆動部
１２２  ガイドレール
１２３  駆動部
１３０  撮像部
１３１  ハーフミラー
１３２  照明部
１６０  第１の判定部
１６１  第２の判定部
Ｗ    ウェハ
Ｄ    ウェハ搬送領域
Ｃ    カセット
【図１】
2019244696.tif 000003
【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】
2019244696.tif 000016
【国際調査報告】
2019244696.tif 000017
2019244696.tif 000018
2019244696.tif 000019
2019244696.tif 000020