基板检查方法、基板检查装置和存储介质的制作方法

专利名称：基板检查方法、基板检查装置和存储介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及对例如半导体晶片、LCD基板(液晶显示器用玻璃基板)等的基板摄 像，并进行检查的基板检查方法、基板检查装置和存储介质。
背景技术：
在半导体器件的制造的光刻工序中，依次进行例如在半导体晶片W(以下称为晶 片W)上涂敷抗蚀剂而形成抗蚀剂膜的抗蚀剂涂敷处理、在该抗蚀剂膜上将规定的图案曝 光的曝光处理、对已被曝光的抗蚀剂膜进行显影的显影处理等，在晶片W上形成规定的抗 蚀剂图案。 然后，对于已进行了一系列的光刻的晶片，被搬入到设置于例如进行上述抗蚀剂 涂敷处理和显影处理的涂敷、显影装置内的检查模块，利用在检查装置内设置的摄像照相 机对其表面进行摄像。该被摄像的晶片W的图像被显示在输出画面中，基于该显示进行所 谓的宏观缺陷检查，即检查在该检查晶片W的表面是否形成有规定的抗蚀剂膜，另外，检查 在其表面是否存在伤、异物的附着。在专利文献1中公开有该检查模块的结构。
但是，图16表示作为针孔照相机的摄像照相机1和作为被检查基板的晶片W。图 中11是透镜，在其后方具备摄像元件12，该摄像元件12由具有通过透镜11接受来自被摄 像体的光的投影面13的CCD构成。图中的一点划线为摄像照相机1的光轴，Al表示在晶 片W中与该光轴相交的点。另外，图中的两点划线表示将透镜11和晶片W的距离成为最短 的点A2连接的线。 在该图16的情况下，由于距离透镜11的距离的不同，点A2与点Al相比较大地映 现在透镜11上，并且，像这样歪斜的图像被投影到摄像元件12上。被输出到上述输出画面 的图像由于与被投影到该摄像元件12上的图像相对应，所以在输出画面中显示的晶片W的 图像相对于实际的晶片W歪斜。S卩，通常被输出到输出画面的晶片W的图像歪斜，该歪斜根 据摄像照相机l的相对晶片W的三维位置关系而变化。另外，实际上在输出画面中显示的 晶片W的图像，除该位置关系之外，由于摄像照相机固有的内部参数也产生歪斜，但对此在 后文中叙述。 当输出到输出画面的图像的歪斜较大时，存在上述缺陷检查的精度下降的可能 性，所以以尽可能地抑制该歪斜的方式进行摄像照相机l向检查模块的安装。在此，图17以 摄像照相机1的投影中心o为原点，以摄像照相机1的光轴方向为Z。轴，并且以分别与Zc 轴90°正交的轴分别作为X。轴、Y。轴。S卩，各轴表示以摄像照相机l的投影中心o为原点 的照相机坐标系。另夕卜，在图17中，围绕Xc轴、Yc轴、Z。轴的旋转量分别表示为a ' 、P'、 Y'。并且，当要以尽可能地抑制图像的歪斜的方式安装摄像照相机l时，必须对Xc Zc 轴的位置和旋转量a ' Y '全部进行调整。由于这样进行调整的要素较多，所以存在在 其安装时需要很多的麻烦和作业时间的问题。 另外，由于像这样进行调整的参数较多，所以在装置间由作业者进行安装时容易 产生少许的偏差。而且，例如在透镜的歪斜等摄像照相机本身存在个体差异的情况下，即使在一个检查模块中以得到最佳的图像的方式设定摄像照相机1的安装位置和姿势，当将该 设定适用于其它检查模块中时存在所得到的图像不是最佳图像的可能。这些情况成为在摄 像照相机1的安装中需要大量的时间，或者将已摄像的图像的歪斜放大而使检查错误产生 的可能性的主要原因。 另外，虽然在上述缺陷检查中，也考虑到操作员观察在上述输出画面中所显示的 图像而进行检查，但通常例如在电脑的存储器内输入有已形成有理想的图案的对照用的晶 片W的图像数据，通过将该对照用晶片W的图像数据、和如上所述那样投影到摄像元件12 上的晶片W的图像数据进行对照从而进行该检查。但是，如上所述该得到的图像数据，因为 摄像照相机1由于其安装误差而歪斜方式不同，所以对每个装置而言最佳的对照用的图像 数据不同。于是，即使为了某检查装置作成对照用图像数据，在将其作为对照用图像数据适 用于其他的检查装置的情况下，也存在如下情况例如发生通过该对照将实际不是缺陷的 地方作为缺陷被计算机识别这样的问题。但是，针对每个检查装置制造最佳的对照用图像 数据很麻烦。 于是，在各装置中使用共通的对照用图像数据，但存在如下情况为了防止发生如 上所述的问题而降低上述缺陷的检测感度，即，按照即使对照用图像数据和所取得的图像 数据偏离很大也不识别为缺陷而被允许的方式运用装置。因此，在这样的情况下，也很难谋 求检查精度的提高。
在专利文献1中对于解决这样的问题的方法没有记载。此外，虽然在专利文献2 中记载有如下情况，即通过对摄像到的图像进行图像处理并对其进行修正，除去由光学系 统的调整的误差等引起的歪斜，但关于怎样进行该修正没有记载，不能够解决上述的问题。
专利文献l :特开2007-240519 (图4等)
专利文献2 :特开2007-93330 (段落0027)

发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成，能够提供能够精度高地对基板进行检查的基板检 查方法以及包含实施该检查方法的计算机程序的存储介质。 本发明的基板检查方法，其使用检查装置进行检查，该检查装置包括使用摄像元 件的摄像照相机、和载置通过该摄像照相机被摄像的被检查基板的载置台，该基板检查方 法的特征在于，包括 将包含三维世界坐标系中的坐标为已知的基准点的夹具载置在上述载置台上并 通过上述摄像照相机进行摄像，取得通过在摄像元件中被配置为矩阵状的像素组指定的图 像坐标系上的上述基准点的坐标的工序； 基于像素的纵、横的尺寸，将上述图像坐标系上的上述基准点的坐标，变换成作为
由上述摄像照相机所摄像的画面上的坐标系的图像平面坐标系的坐标的工序； 利用包含摄像照相机的光学系统的参数的机器参数对上述图像平面坐标系上的
上述基准点的坐标进行修正，将该坐标变换成作为在摄像照相机中设定的三维坐标系的照
相机坐标系的坐标的工序； 通过上述一系列的工序，至少取得6点上述照相机坐标系上的上述基准点的坐 标，基于这些基准点的各个的坐标、世界坐标系上的各基准点的坐标、和照相机坐标系与世界坐标系之间的变换式，通过计算求出由相对世界坐标系的照相机坐标系的X方向、Y方 向、Z方向的各个偏离量和绕X轴的旋转角、绕Y轴的旋转角以及绕Z轴的旋转角构成的两 坐标系的变换参数的工序； 用上述摄像照相机对载置在上述载置台上的被检查基板进行摄像，取得上述图像 坐标系上的图像数据的工序； 基于像素的纵、横的尺寸，将在该工序中取得的上述图像坐标系上的图像数据变 换成上述图像平面坐标系上的图像数据，进而基于上述机器参数，将该图像数据变换为上 述照相机坐标系上的图像数据，进一步使用上述照相机坐标系和世界坐标系之间的变换式 以及已经取得的上述变换参数，将该图像数据变换为世界坐标系上的图像数据的工序；禾口
基于在该工序中得到的世界坐标系上的图像数据进行被检查基板的检查的工序。
上述夹具是在其表面形成有基准点的修正用基板。在该情况下例如，上述检查方 法包括 上述修正用基板的摄像后，使该修正用基板旋转，改变其方向的步骤，
和进一步对已改变过方向的修正用基板进行摄像的步骤， 上述基准点的世界坐标系的坐标在改变基板的方向的前后为已知，进行在改变 该基板的方向的前后取得上述图像坐标系上的上述基准点的坐标的工序；将这些基准点的 坐标变换为上述图像平面坐标系的坐标的工序；进一步将该图像平面坐标系的基准点的坐 标变换为上述照相机坐标系的坐标的工序， 基于该照相机坐标系的各基准点的坐标、和世界坐标系上的各基准点的坐标，通 过计算而求出上述变换参数。 本发明的存储介质，其存储有在进行基板的检查的基板检查装置中使用的计算机 程序，其特征在于 上述计算机程序用于实施上述的基板检查方法。 根据本发明，利用摄像照相机对包含三维的世界坐标系的坐标为已知的基准点的 夹具进行摄像，取得由摄像元件的像素组指定的图像坐标系上的上述基准点的坐标后，将 该基准点的坐标向在摄像照相机中设定的照相机坐标系的坐标变换，通过计算而求出世界 坐标系和相机坐标系的变换参数。然后，使用该参数，将对被检查基板进行摄像而得到的图 像坐标系上的图像数据向世界坐标系上的图像数据变换而进行检查。该世界坐标系的被检 查基板的图像，由于能够抑制由摄像机构的位置和姿势引起的歪斜，所以能够提高被检查 基板的检查精度。


图1是实施本发明的检查方法的检查装置的纵截侧面图。 图2是上述检查装置的横截平面图。 图3是上述检查装置的控制部的结构图。 图4是表示由摄像照相机摄像的点的坐标变换的概念的说明图。 图5是表示由上述坐标的变换导致的晶片的像的变化的说明图。 图6是表示由上述坐标的变换导致的晶片的像的变化的说明图。 图7是表示用于实施本实施方式的计算式的摄像的点的坐标变换的概念的说明图。 图8是基准晶片的表面图。 图9是本发明的检查方法的流程图。 图10是本发明的检查方法的流程图。 图11是表示上述基准晶片被摄像的情况的说明图。 图12是表示在显示画面的显示区域中显示的基准晶片W的说明图。 图13是应用了上述检查装置的涂敷、显影装置的平面图。 图14是上述涂敷、显影装置的立体图。 图15是上述涂敷、显影装置的纵截侧面图。 图16是表示摄像照相机的姿势和晶片之间的关系的说明图。 图17是表示摄像照相机的姿势和晶片之间的关系的说明图。
具体实施例方式
首先，对实施本发明的检查方法的检查装置2进行说明。图1、图2分别表示检查 装置2的纵截平面、横截平面。检查装置2在其框体20内具备吸附晶片W的背面侧中央 部，作为水平地保持晶片W的载置台的卡盘21。图中22是用于将晶片W搬入到框体20内 和从框体20内搬出晶片W的搬送口 。 卡盘21与旋转驱动部23连接，通过旋转驱动部23，卡盘21根据从后述的控制部 4发送的控制信号，在保持有晶片W的状态下绕铅直轴旋转。旋转驱动部23被水平驱动部 24支承。在框体20内，当以搬送口 22开口的一侧作为跟前侧时，水平驱动部24构成为沿 着从跟前侧向里侧延伸的导轨25自如地水平移动，根据从上述控制部4发送的控制信号而 伴随旋转驱动部23和卡盘21移动。 图中26是形成为俯视时为C字型的支承部，支承部26具备3根朝向上方的支承 销27。支承部26构成为通过未图示的升降部自如升降，在从搬送口21进入到框体20内的 未图示的搬送机构与卡盘21之间，通过支承销27传递晶片W。 在导轨25上相对于该导轨25的伸长方向倾斜地设置有半透半反镜31。另外，在
半透半反镜31的上方设置有通过该半透半反镜31向下方照射光的照明装置32。 在半透半反镜31的里侧设置有在背景技术栏中所说明的具备透镜11 、和由CCD构
成的摄像元件12的摄像照相机1。在台33上安装摄像照相机1使得如后文所述当晶片W
移动时能够对该晶片W整体进行摄像。并且，根据来自控制部4的控制信号进行摄像，将摄
像数据发送到控制部4。 来自照明装置32的照明通过半透半反镜31，到达半透半反镜31的下方的照射区 域34。然后，该照明区域34中的物体的反射光由半透半反镜31反射，被摄像照相机1拍摄 到。即摄像照相机1能够对位于照射区域34的物体进行摄像。然后，当晶片W沿着导轨25 在半透半反镜31的下方从跟前侧向里侧移动时，摄像照相机1根据控制部4的控制信号间 歇地进行摄像，晶片W的表面整体被摄像。 接着，参照图3对例如由计算机构成的控制部4进行说明。控制部4具备总线41， 在总线41连接有CPU42和程序43。在上述程序43中，以从控制部4向检查装置2的各部 发送控制信号，使后述的处理进行的方式编入命令(各步骤)，该程序43以被收纳在由计算机存储介质例如软盘、光盘、硬盘、MO(光磁盘)等构成的程序收纳部44中的状态被安装在 控制部4。 此处，为了说明控制部4的结构，使用图4所示的摄像照相机1的透视图，对于晶 片W的任意的点被映出到作为针孔照相机的该摄像照相机1，并将其变换为在控制部4中被 处理的图像数据的情况进行说明。为了进行说明，将摄像照相机1的外部的坐标系称为世 界坐标系(world coordinate system) (Xw、 Yw、 Zw)，即令任意的位置为原点0的、由互相正
交的X,轴、Y,轴、Z,轴构成的三维坐标系。另夕卜，图中用Xe、Y。Ze表示的三维坐标系是以摄
像照相机1的透镜11的投影中心o为原点的照相机坐标系，上述Z。轴与透镜11的光轴一 致，X。轴和Y。轴与Z。轴正交。另外，图5中的(a)表示置于上述世界坐标系的晶片W的表 面。 世界坐标轴(Xw、 Yw、 Zw)中的晶片W的任意的点Pwa(Xwa、 Ywa、 Zwa)通过上述照相机 坐标系(X。、Y。、Z。)的原点o，被投影到构成图像平面坐标系(u、v)的摄像元件12的投影面 13。图像平面坐标系(u、v)是由摄像元件12构成的与照相机坐标系(X。、Y。、Z。)的上述Z。 轴垂直的投影面，并且是处于从照相机坐标(X。、 Y。、 Z。)的原点o向后方距离f的位置的二 维坐标系。u轴、v轴分别与照相机坐标系的X。轴、Y。轴平行。此处，f是任意的常数。
在该图像平面坐标系(u、v)中，与上述Zc轴的交点被称为图像的主点(cx、cy)，该 主点成为图像的放射状的歪斜的中心。图5(b)表示图5(a)的晶片W被投影到摄像元件12 的像的一个例子。而且，实际上摄像照相机1对在前进方向上移动的晶片W按每一部分间 歇地进行摄像，所以在摄像元件12的投影面13上被投影有晶片W的一部分，根据与被投影 的各像对应的图像被摄像的时刻，输出到输出画面47的规定的显示区域内的各部分，从而 作为一个晶片W的图像进行显示。但是，在图4 图7中为了容易地说明，表示利用摄像照 相机1对晶片W整体进行摄像，其像被投影到摄像元件12的投影面13，与该整体像对应的 图像被作为在输出画面47中显示的图像进行显示。 此处，在透镜11没有产生歪斜的情况下，在图像平面坐标系(u、 v)中，P^被投影 为图4中以虚线的箭头表示的、该Pwa与透镜11的投影中心o的延长线上的点Pa(ua、 va)，
但实际上由于透镜ll的歪斜而被投影为从该Pa(Ua、V》偏离的点Pb(Ub、Vb)。但是，该偏离
量、偏离方向根据透镜11的歪斜被决定，控制部4如后文所述包含有用于修正该歪斜的参 数，所以使用该参数对由透镜ll的歪斜导致的偏离进行修正，将图5(b)的图像作为在上述 投影面13中例如如图5(c)那样被投影的图像被处理，而且将上述点Pb作为被投影到与点
Pa近似的位置P' a(U' a、V' a)的点处理。 但是，世界坐标系(Xw、 Yw、 Zw)、照相机坐标系(X。、 Y。、 Z。)和图像平面坐标系(u、 v) 的单位为mm，为了在输出画面46中显示如上所述被向图像平面坐标系(u、v)变换的数据， 该图像平面坐标系的数据被向通过在摄像元件12中配置为矩阵状的像素组指定的、以像 素为单位的图像坐标系(r、c)的数据变换。图4和图5(d)的点RaOvc》是将上述的图像 平面坐标系的点P' a(u' a、v' a)变换后的图像坐标系(像素坐标系)的点。图像坐标系 的r轴、c轴分别与图像平面坐标系的u轴、v轴和像素的排列方向平行。
像这样，世界坐标系(Xw、 Yw、 Zw)的点的坐标值、照相机坐标系(X。、 Y。、 Z。)的坐标 值、图像平面坐标系(u、v)的坐标值和图像坐标系(r、c)的坐标值互相对应，世界坐标系的 晶片W被向该图像坐标系(r、c)的图像变换，与该图像坐标系(r、c)的图像对应的图像，根据所选择的处理模式输出到输出画面46的规定的显示区域。 此处，在该检查装置2中，预先设定有用于在图像坐标系(r、 c)、图像平面坐标系 (u、v)和照相机坐标系(X。、Y。、Z。)之间变换坐标的参数。并且，如果对该检查装置2的处理 的概略进行说明，则检查装置2具有2个处理模式，在作为该处理模式之一的设定模式下， 对具有世界坐标系(XW、YW、ZW)的坐标为已知的基准点的晶片W(以下记为晶片W1)进行摄 像。此后，进行从其基准点的图像坐标系(r、 c)的投影点的坐标向其投影点的照相机坐标 系(X。、Y。、Z。)的坐标的变换，根据该照相机坐标系(X。、Y。、Z。)的投影点的坐标、和世界坐标 系(XW、YW、ZW)的基准点的坐标，计算并决定在将相互的坐标进行变换的变换式中使用的变 换参数。该变换参数是由相对世界坐标系的照相机坐标系的X方向、Y方向、Z方向的各自 偏离量和绕X轴的旋转角、绕Y轴的旋转角以及绕Z轴的旋转角构成的参数。
并且，在检查装置2的另一处理模式即检查模式下，对已完成为了进行宏观缺陷 检查的涂敷、显影处理，并已形成有抗蚀剂图案的检查对象的晶片W(以下记为检查对象晶 片W2)进行摄像。然后，将图像坐标系的图像依次向图像平面坐标系的图像、照相机坐标系 的图像进行图像变换，然后使用在检查模式下算出的上述参数，从照相机坐标系的图像向 世界坐标系的图像进行变换，取得该世界坐标系的图像。即，向不存在由摄像照相机1的姿 势导致的歪斜的图像变换。然后，将得到的世界坐标系的图像的单位从mm变换为像素，变 换后的图像被输出到后述的输出画面46，进一步该变换后的图像被与收纳在控制部4的对 照用图像进行对照，检测缺陷的有无。 在图4中，根据实际的摄像照相机1的结构，对在透镜11的后方侧存在基于摄像 元件12的图像平面的情况进行了说明，但当如上所述在各坐标系间进行坐标的变换时，认 为如图6所示那样在投影中心o的正面f的距离上存在摄像元件12的情况下，因为没有由 于通过透镜11而生成的、被投影的图像的上下的反转，所以在已述的各坐标系间进行坐标 变换的计算式被简化。在后述的这些坐标系间进行坐标变换的各式，是如该图6所示在认 为存在有摄像元件12的基础上被设定。 图7表示在上述设定模式下使用的基准晶片Wl的表面。该基准晶片Wl横纵隔开 间隔地排列有多个矩形区域51。该矩形区域51和区域52，以它们的对比度成为比规定的 值大的方式被设定，以便能够如后文所述那样根据该对比度决定与基准点对应的投影点的 坐标，例如构成为矩形区域51是黑色，除此以外的区域52为黄色。其中，图中的区域51内 的斜线表示像这样在区域51、52间存在对比度，并不表示截面。朝向矩形区域51的长度方 向形成有缺口N，图中的点划线的框内放大表示出一个矩形区域51。其中，在该基准晶片W1 的周边部形成有矩形区域51以外的黑色区域，但对该区域没有设定基准点，而且，如后文 所述那样不被作为与该基准点对应的投影点认识。 回到图3，继续说明控制部4的结构。在控制部4的总线41上连接有例如鼠标、键 盘等的输入单元45，装置的操作者能够从该输入单元45选择已述的设定模式或者检查模 式的执行。此外，从上述输入单元45能够将上述基准晶片W的各矩形区域51的角部的各 点作为基准点Pwk(k二 1 n ;n是整数)，将它们的各坐标作为世界坐标系的基准坐标(Xwk、 Ywk、 Zwk、 k = 1 n ;n是整数)输入。该输入的各基准点Pwk是例如将基准晶片Wl的中心 作为世界坐标系的原点0，当对晶片Wl进行摄像时缺口 N朝向往摄像照相机侧移动的方向 时(令缺口N位置为0。)的坐标。但是，由于晶片W被水平地保持在卡盘21上，所以在各基准点例如输入为Z^二0。 另外，在总线41连接有例如由显示器等构成的输出画面46。图8是输出画面46的 一个例子，该输出画面46包括第一显示区域46A、第二显示区域46B和第三显示区域46C。 第一显示区域46A是表示在上述检查模式选择时，如后文所述那样在各缺口位置被摄像的 基准晶片W1的区域。 在第二显示区域46B中，表示有在作为后述的检查装置2的处理模式选择检查模 式时，被摄像的检查对象晶片W2。分别在这些第一、第二显示区域46A、46B中显示的晶片W 的图像，虽然由已述的透镜11的歪斜而导致的歪斜被修正并被除去，但由于在背景技术栏 中所说明的摄像照相机1和晶片W的位置关系而产生的歪斜没有被除去。并且，在第三显 示区域46C中表示有，在检查模式选择时由于上述位置关系产生的歪斜已被除去的检查用 晶片W2的图像。 另外，在总线41连接有存储器47。在该存储器47中存储有用于在上述照相机坐 标系(X。、 Y。、 Z。)和图像坐标系(r、 c)之间进行坐标的变换的参数f 、 k、 sx、 Sy、 cx和Cy。这 些是每个摄像照相机固有的被称为内部参数的机器参数，由于已经对f 、 cx和cy进行了叙 述，所以对其他的参数进行说明，即k是称为放射歪斜系数的系数，是表示由已述的透镜的 歪斜引起的被投影到摄像元件的图像的放射歪斜的程度的光学系统的参数。
另外，s,、Sy是尺寸系数(scale factor)，分别表示CCD照相机的u轴方向、v轴方 向的1像素的尺寸。它们用于在图像平面坐标系(u、 v)和图像坐标系(r、 c)之间进行变 换，例如为14iim/像素。 此外，在存储器47中存储有对照用晶片W3的图像数据。该图像数据是没有缺陷
地形成有抗蚀剂图案的晶片W的图像数据。该对照用晶片W3的图像数据是不存在由照相
机的位置和姿势、内部参数导致的歪斜的晶片W的图像数据，其单位是像素。 另外，在总线41连接有进行后述的各种计算的工作存储器48。上述存储器47的
各内部参数被读取到该工作存储器48，用于各计算。另外，在工作存储器48中存储有各计算值。 此处，为了使对于上述的坐标系的变换的理解变得容易，添加非常示意性的说明。 现在令世界坐标系的基准点的X、Y坐标为(1. 6mm、1. 6mm)，令照相机坐标系(与照相机的光 轴正交的三维平面的坐标系)的基准点的坐标即将上述基准点投影到作为照相机坐标系 的X、Y平面时的坐标为(1. 5mm、1. 5mm)(此处为了说明方便，忽略世界坐标系和照相机坐标 系的Z坐标)。但是，由CCD照相机的透镜系统导致图像歪斜，所以该坐标在通过透镜系统 后的图像平面坐标系中成为(1.4mm、1.4mm)，在CCD元件的像素组的坐标系中相当于(100、 100)。在此情况下如果逆推，即当令计算机的存储器内的基准点的坐标为(100U00)时，像 素为14iimX14iim的尺寸，所以当将由CCD元件捕获的基准点的位置变换为图像平面坐标 系的坐标时，变为(1. 4mm、1. 4mm)，当使用内部参数将该坐标变换为照相机坐标系的坐标时 变为(1. 5mm、1. 5mm)。 接着，参照图9和图IO所示的设定模式和检查模式的流程图，对在上述的检查装 置2中进行的处理顺序进行说明。在进行检查前预先在检查装置2中在任意的位置、以任 意的姿势安装摄像照相机1。此时，摄像照相机1不需要严密地设定安装位置和姿势，但是 以能够对晶片W整体进行摄像的位置和姿势安装。
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并且，装置2的操作者，从输入画面选择设定模式(步骤SI)，如上所述令基准晶 片W1的中心为原点0，而且，令缺口N的位置为0。 (6点的位置)时的基准晶片W1的各矩 形区域51的角部的基准点Pwk的世界坐标(Xwk、Ywk、Zwk)作为基准坐标从输入单元45输入。 被输入的各基准点Pwk的世界坐标被与该缺口 N的位置相对应存储在工作存储器48中。
控制部4，根据被输入的缺口 N的位置为0°时的各角部L的坐标，计算缺口 N的位 置为90° (3点的位置)、缺口 N的位置为180° (12点的位置)、缺口N的位置为270。 (9 点的位置)时的各角部L的世界坐标，将计算得到的各坐标与缺口 N的位置相对应，并作为 基准坐标存储在工作存储器48中(步骤S2)。 然后，利用未图示的搬送机构将基准晶片Wl搬送到卡盘21 (步骤S3)，卡盘21吸 附基准晶片W1的背面侧中央部。此时，如图ll(a)所示那样，缺口N的位置为O。。然后， 基准晶片W通过照明区域34的下方，摄像照相机1对该基准晶片Wl进行摄像，如上所述将 投影到摄像元件12即图像平面坐标系(u、v)的图像向图像坐标系(r、c)的图像变换，在输 出画面46的第一显示区域46A中显示有该基准晶片Wl的图像。 接着，基准晶片Wl回到与检测装置2的搬送口 22侧的与上述搬送机构的传递位 置，围绕铅直轴旋转，如图ll(b)所述那样，缺口N的位置变为90。。然后，基准晶片W1向 里侧通过照射区域34的下方，摄像照相机1对该基准晶片W进行摄像。并且，与缺口 N位 置为0°的情况同样地将投影到图像平面坐标系(u、v)的图像向图像坐标系(r、c)的图像 变换，在输出画面46的第一显示区域46A显示该基准晶片Wl的图像。
以下，同样地在基准晶片Wl的照射区域34的跟前侧和里侧之间进行移动，如分别 在图11(c)、图ll(d)中所示那样当缺口N的位置变为180。 、270°时，通过照射区域34的 下方，对这些缺口位置的晶片W进行摄像，在输出画面46的第一显示区域46A显示它们的 图像(步骤S4)。对缺口N位置为270。时的基准晶片W1进行摄像后，该晶片W1向上述传 递位置返回，被未图示的搬送机构向检查装置2的外部搬出。 图12(a)是世界坐标系的缺口 N位置为0°的基准晶片Wl，图12(b)表示由摄像 照相机1摄像、投影到图像坐标系(r、c)的该基准晶片W1。但是，为了图示方便，矩形区域 51的数量表示得比图7少。基准晶片Wl的矩形区域51和除此以外的区域52具有规定的 对比度，所以即使在该图像坐标系(r、 c)中，基准晶片Wl的矩形区域51和上述区域52也 以与其对比度相对应的对比度而被投影。 控制部4对于该图像坐标系(r、 c)的像，从其周围抽出表示规定的阙值以上的对 比度的像，进一步对该像的尺寸是否处于规定的范围内进行判定。然后，控制部4将判定为 其尺寸处于规定的范围内的像认识为矩形区域51的像，根据该像的形状认识与上述基准 点Pwk相当的各投影点Rk。然后，控制部4对各投影点Rk设定其图像坐标系(r、c)中的坐 标(rk、 ck)(步骤S5)。在图12(c)中为了方便仅表示有一个投影点Rk，但是对被认识的矩 形区域51的角部全部设定投影点Rk，定义其坐标，并存储在工作存储器48中。
控制部4对于缺口 N位置分别为90。 、180° 、270°的图像坐标系(r、 c)的图像 也同样地，认识图像坐标系(r、c)中的与基准点Pwk对应的投影点Rk，设定该投影点Rk的坐 标(rk、 ck)。 接着，控制部4将各投影点Rk = (rk、 ck)依照下面的(1)式变换为与其对应的图 像平面坐标系(u、v)中的投影点P' k=(u' k、V' k)。该投影点P' k是如上所述关于从世界坐标系(XW、YW、ZW)投影到图像平面坐标系(u、v)的点，以根据内部参数对由透镜11的 歪斜导致的图像平面坐标系内的偏离进行修正的方式被变换后的点。
<formula>formula see original document page 12</formula>
计算出投影点P' k的坐标(u' k、V' k)后，控制部4依照下面的(2)式，计算出 实际从世界坐标系(XW、YW、ZW)投影到图像平面坐标系(u、v)的基准点Pwk二 (Xwk、Ywk、Zwk) 的投影点Pk的坐标(uk、 vk) 。 S卩，该坐标(uk、 vk)没有根据内部参数对上述透镜11的歪斜 引起的偏离进行修正，
<formula>formula see original document page 12</formula> 接着，控制部4，依照下面的(3)式由图像平面坐标系的投影点Pk二 (uk、vk)计算 出照相机坐标系(Xc、 Yc、 Zc)的投影点Pck = (Xck、 Yck、 Zck)(步骤S6)。
(3) 计算出上述缺口 N位置0°的投影点的坐标(X。k、 Y。k、 Z。k)后，控制部4对缺口 N 位置为90° 、180° 、270°的图像坐标系(r、c)的投影点Rk = (rk、ck)执行步骤S5 步骤 S6，将它们的投影点Rk变换为照相机坐标系的投影点P。k，计算出其坐标(X。k、 Y。k、 ZJ 。
照相机坐标系的点的坐标P。k = (X。k、Y。k、Z。k)和世界坐标系的点的坐标P^ = (Xwk、 Ywk、 Zwk)的关系用下面的(4)式表示。R = (a 、 |3 、 Y)是旋转矩阵，用(5)式表示。T是 平行移动向量，T = (tx、 ty、 tz) 。 a 、 13 、 Y是照相机坐标系的X。轴、Y。轴、Z。轴为中心的 旋转角。Pck = R'Pwk+T"' (4)
<formula>formula see original document page 12</formula>"(5) 控制部4，将在缺口N位置为0。 、90° 、180° 、270°时设定的各矩形区域51的角 部的基准点Pwk的各世界坐标(Xwk、 Ywk、 Zwk)、和各缺口 N位置0°时的照相机坐标(X。k、 Y。k、 Z。k)，适用于下述的照相机坐标系的点与世界坐标系的点之间的变换式即(4)式。S卩，将缺 口 N位置n°时的基准点Pwk表示为P^、将照相机坐标的投影点Ck表示为Ckn，则控制部4 设定下述的各(6) (9)式。
Ck0 = R Pwk0+T... (6)
Ck90 = R Pwk90+T... (7)
Ckl8。 = R Pwkl8。+T... (8)
Ck27。 = R Pwk27。+T... (9) 然后，控制部4根据(6) (9)式例如利用最小二乘法计算出R和T，将这些R和 T存储到工作存储器48中(步骤S7)，在输出画面46中显示已计算出旋转矩阵R和平行移 动向量T之意。 然后，通过检查装置2的操作者从输入单元45选择检查模式(步骤S8)，检查对 象晶片W2被搬送到检查装置2(步骤S9)。然后，检查对象晶片W2被载置在卡盘21上，在 照射区域34移动而被摄像(步骤S10)，如上述所述，将被投影到摄像元件12即图像平面 坐标系(u、v)的图像向图像坐标系(r、c)的图像变换，在输出画面46的第二显示区域46B 显示该检查对象晶片W2的图像。 然后，控制部4使用已将图像坐标系(r、 c)的各坐标的点变换过的式1进行向图 像平面坐标系(u、v)的变换，得到该图像平面坐标系(u、v)的图像。所得到的图像，是如上 所述已将透镜11的歪斜修正后的图像，使用式2对该图像的各点进行变换，得到未将透镜 11的歪斜修正的图像。进一步，使用式3将该透镜11的歪斜未被修正的、图像平面坐标系 (u、v)的图像的各坐标向照相机坐标系(X。、Y。、Z。)的各坐标变换，得到照相机坐标系的图 像(步骤Sll)。 然后，使用在工作存储器48中存储的R和T，执行(4)式的计算，将该照相机坐标 (X。、Y。、Z。)的各坐标变换为世界坐标系(XW、YW、ZW)的各坐标，得到世界坐标系的检查对象 晶片W2的图像(步骤S12)。 并且，世界坐标系的检查对象晶片W2的图像由于其大小的单位为mm，所以控制部 4将该单位转换为像素，在输出画面46的第三显示区域46C中显示该单位被变换后的图像。 然后，控制部4将该已被变换后的晶片W2的图像与存储在存储器47的对照用晶片W3的图 像数据进行对照，基于该对照对于晶片W2的缺陷发生的地方，在第三显示区域46C中显示 的晶片W2的图像上显示标记M(步骤S13)。另外，也可以代替进行这样的对照，而是由装置 2的操作者观察该显示区域46C的图像进行检查。 根据利用该检查装置2进行的检查方法，在设定模式选择时对世界坐标的基准点 Pwk的坐标为已知的基准晶片W进行摄像，根据该被摄像的图像的基准点Pwk计算出与照相 机坐标系的基准点Pwk的坐标对应的坐标，从而计算将照相机坐标系的坐标和世界坐标系 的坐标互相变换的参数。然后，在检查模式选择时，将使用该参数进行摄像所得到的晶片W 的图像利用该上述参数向世界坐标系的图像变换，根据对应于该图像的图像进行检查。由 于使用参数而得到的世界坐标系的图像不存在由摄像照相机1的姿势导致的歪斜，所以装 置的用户能够进行高精度的缺陷检查，由此，能够简化向摄像照相机1的检查装置2的安 装。 另外，根据该方法，只要能够至少对检查对象晶片W2的抗蚀剂图案形成区域和基 准晶片Wl的基准点进行摄像即可，因此例如也可以对摄像照相机1仅进行照相机坐标系 的X。Y。Z。轴的位置的调整，不对旋转角a |3 Y进行调整而设置为任意的姿势。另外，即使 当分别在检查装置安装存在个体差的摄像照相机即内部参数互相不同的摄像照相机时，也 不需要由于其内部参数的不同而针对每个装置改变安装位置，所以能够减少安装作业的工 时。另外，即使在装置间安装摄像照相机时存在个人差，但由于能够抑制在装置间所得的图 像的差，所以能够抑制对检查的精度的影响。
另外，在准备多个检查装置2进行检查的情况下，将任意一个检查装置2中被摄像 的图像坐标系的检查用晶片W2的图像数据变换为没有歪斜的世界坐标系的图像数据，所 以在各装置2中使用相同的对照用晶片W3的图像数据进行对照的情况下，在各装置2间能 够得到同等的检查精度。所以为了一个检查装置2以得到最佳的检查结果的方式制作对照 用的晶片W3的图像数据，即使在其他的检查装置2中重复使用该数据，也能够得到与该一 个检查装置2同等的检查精度。因此，不需要按每个装置2分别地准备参照用图像数据的 工时，另外，不需要为了防止缺陷的误检测而使检测感度降低，所以能够进行高精度的缺陷 检测。 另外，在该设定模式中，将缺口 N的方向每90°地进行改变对基准晶片Wl进行摄 像，根据由被摄像的图像得到的照相机坐标系的晶片W的基准点L的坐标、和世界坐标系的 基准点L的坐标，计算出变换照相机坐标系和世界坐标系的矩阵R和向量T。因此，与不改 变晶片W的方向而进行摄像的情况相比，用于求出上述矩阵的信息变多。因此，能够高精 度地计算出矩阵R和向量T，能够得到将在检查模式下所获得的检查对象晶片W2的图像的 歪斜更加可靠地被抑制的修正图像，所以优选。此外，基准晶片W1的方向的变更不限于每 90°而是任意的，取得的基准晶片W1的图像也不限于4个。 此外，在上述的实施方式中，将矩形区域51的4角的点作为预先设定世界坐标的 基准坐标，但作为基准坐标不限于4角的点，例如也可以将各矩形区域51的重心位置作为 基准坐标设定。另外，作为基准晶片W1的矩形区域51的个数是任意的，但基准点的数量越 多越能够高精度地算出矩阵R和向量T的值，所以优选基准点的数量多。但是，在进行从照 相机坐标系向世界坐标系的变换之时，未知的参数是上述的tx、ty、tz、 a 、 13 、 Y的6个，所 以需要设定6个以上的基准点。 另外，在该检查方法中，在晶片W上形成矩形区域51，设定世界坐标系的基准点， 并且执行上述的步骤，能够设定矩阵R和向量T。作为用于这样进行设定的夹具，使用与检 查对象同样的晶片W，所以与使用其他的夹具的情况相比，能够容易地进行向检查装置2内 的搬送、在检查装置2内的位置匹配。因此，上述设定模式的各步骤的实施变得容易。
在上述的实施方式中，摄像照相机1是针孔照相机，向摄像元件12的投影是透视 投影，所以照相机坐标系(X。、Y。、Z。)和图像平面坐标系(u、v)的变换使用已述的式3，但作 为摄像照相机l使用远心(telecentric)照相机的情况下，上述投影是平行投影，所以为了 变换照相机坐标系(X。、Y。、Z。)和图像平面坐标系(u、v)，取代(3)式而使用下述的(10)式。。<formula>formula see original document page 14</formula> 在此情况下，照相机坐标系的Z。轴的值作为Z。k = 0处理。 另外，在此例中，摄像照相机1的内部参数被预先存储在存储器47中，但这些内部 参数针对每个检查装置被设定。对于该内部参数的设定，在赋予任意的值的基础上，对世界 坐标系的任意的物体进行摄像，利用例如直线探索法等计算出该物体的世界坐标系的像、 与根据内部参数变换后的图像的误差变为最小的最佳值，将内部参数从初始值改写为最佳 值而进行该内部参数的设定。 接着，对在组装有上述检查装置的涂覆、显影装置上，连接有曝光部(曝光装置)T4的抗蚀剂图案形成系统的一个例子进行简单的说明。图13是上述系统的平面图，图14 是该系统的立体图。另外，图15是上述涂敷、显影装置的纵截侧面图。在该装置中，设置有 载体块Tl，在该载体块Tl中，传递臂C从被载置在载置台61上的密闭型载体60取出晶片 W，通过与该块Tl相邻的检查块T5传递到处理块T2，并且上述传递臂C构成为将在处理块 T2中被处理并且在检查块T5中检查完成的晶片W接收，送回到上述载体60。
如图15所示，检查块T5包括传递单元TRS7、传递单元TRS8、和与上述检查装置2 相当的检查模块7。另外，在检查块T5中设置有在传递单元TRS7和处理块T2之间搬送 晶片W的传递臂71 ;在传递单元TRS8、检查模块7、和处理块T2之间搬送晶片W的传递臂 72。 如图14所示，上述处理块T2在该例中构成为，从下依次层叠有用于进行显影处 理的第一块(DEV层)Bl、用于进行形成于抗蚀剂膜的下层侧的反射防止膜的形成处理的第 二块(BCT层)B2、用于进行抗蚀剂液的涂敷处理的第三块(C0T层)B3、和用于进行形成于 抗蚀剂膜的上层侧的反射防止膜的形成处理的第四块(TCT层)B4。 上述第二块(BCT层)B2和第四块(TCT层)B4分别具备包括3个利用旋涂涂敷 用于形成反射防止膜的药液的涂敷部的液处理模块62、用于进行在该液处理模块进行的处 理的前处理和后处理的加热、冷却系统的处理单元组、设置于上述液处理模块和处理单元 组之间，并在它们之间进行晶片W的传递的搬送臂A2、 A4。在第三块(C0T层)B3中，上述 药液是抗蚀剂液，除组装有疏水化处理单元以外为同样的结构。另一方面，对于第一处理块 (DEV层)B1，例如在一个DEV层B1内层叠有2段显影单元。并且，在该DEV层B1内，设置 有用于向这2段显影单元搬送晶片W的共同的搬送臂A1。而且，在处理块T2中，如图13和 图15所示，设置有架单元U5 ，在该架单元U5的各部彼此之间，通过设置于上述棚单元U5的 近旁的升降自如的传递臂Dl搬送晶片W。 在这样的涂敷、显影装置中，在如上所述执行设定模式的情况下晶片W从载体60 开始，按照将基准晶片Wl传递的传递臂C —传递单元TRS8 —传递臂72 —检查模块7 —传 递单元TRS8 —传递臂C的顺序被搬送，并返回到载体60。 并且，在执行上述检查模式的情况下，来自载体60的检查对象晶片W2依次通过 传递臂C、传递单元TRS7、传递臂71，搬入到上述架单元U5的一个传递单元、例如与第二块 (BCT层)B2对应的传递单元CPL2，自此晶片W2通过传递臂Dl、传递单元CPL3和搬送臂A3 而被搬入到第三块(COT层)B3，在疏水化处理单元中在晶片表面被疏水化之后，在液处理 模块中形成抗蚀剂膜。抗蚀剂膜形成后的晶片W，通过搬送臂A3被传递到架单元U5的传递 单元BF3。 此后，晶片W2通过传递单元BF3—传递臂D1—传递单元CPL4被传递到搬送臂A4， 在抗蚀剂膜上形成有反射防止膜后，利用搬送臂A4被传递到传递单元TRS4。另外，也存在 抗蚀剂膜上没有形成反射防止膜的情况、或代替对晶片W进行疏水化处理而在第二块(BCT 层)B2中形成反射防止膜的情况。 另一方面，在DEV层B1的上部，设置有梭臂63，即用于将晶片W从设置于架单元U5 的传递单元CPL11直接搬送到设置在架单元U6的传递单元CPL12的专用的搬送单元。已 形成有抗蚀剂膜、甚至反射防止膜的晶片W2，利用传递臂D1通过传递单元BF3、 TRS4被传 递到传递单元CPL11，通过梭臂63直接被搬送到棚单元U6的传递单元CPL12，被取入到接口块T3中。另外，附加有图15中的CPL的传递单元，兼用作调温用的冷却单元，附加有BF 的传递单元兼用作能够载置多个晶片W的缓冲单元。 接着，晶片W2被通过接口臂64搬送到曝光装置T4，在此进行规定的曝光处理后， 被载置到架单元U6的传递单元TRS6而返回到处理块T2。返回的晶片W2在第一块(DEV 层)Bl中被进行显影处理，被通过搬送臂Al传递到传递单元TRS1。之后通过传递臂72被 搬送到检查模块7，接受已述的检查。然后，按照检查模块7—传递单元TRS8的顺序被搬 送，通过传递臂C返回到载体60。另外，在图13中，U1 U4是分别层叠有加热部和冷却部 等的处理单元组。
权利要求
一种基板检查方法，其使用检查装置进行检查，该检查装置包括使用摄像元件的摄像照相机、和载置通过该摄像照相机被摄像的被检查基板的载置台，该基板检查方法的特征在于，包括将包含三维世界坐标系中的坐标为已知的基准点的夹具载置在所述载置台上并通过所述摄像照相机进行摄像，取得通过在摄像元件中被配置为矩阵状的像素组指定的图像坐标系上的所述基准点的坐标的工序；基于像素的纵、横的尺寸，将所述图像坐标系上的所述基准点的坐标，变换成作为由所述摄像照相机所摄像的画面上的坐标系的图像平面坐标系的坐标的工序；利用包含摄像照相机的光学系统的参数的机器参数对所述图像平面坐标系上的所述基准点的坐标进行修正，将该坐标变换成作为在摄像照相机中设定的三维坐标系的照相机坐标系的坐标的工序；通过所述一系列的工序，至少取得6点所述照相机坐标系上的所述基准点的坐标，基于这些基准点的各个的坐标、世界坐标系上的各基准点的坐标、和照相机坐标系与世界坐标系之间的变换式，通过计算求出由相对世界坐标系的照相机坐标系的X方向、Y方向、Z方向的各个偏离量和绕X轴的旋转角、绕Y轴的旋转角以及绕Z轴的旋转角构成的两坐标系的变换参数的工序；用所述摄像照相机对载置在所述载置台上的被检查基板进行摄像，取得所述图像坐标系上的图像数据的工序；基于像素的纵、横的尺寸，将在该工序中取得的所述图像坐标系上的图像数据变换成所述图像平面坐标系上的图像数据，进而基于所述机器参数，将该图像数据变换为所述照相机坐标系上的图像数据，进一步使用所述照相机坐标系和世界坐标系之间的变换式以及已经取得的所述变换参数，将该图像数据变换为世界坐标系上的图像数据的工序；和基于在该工序中得到的世界坐标系上的图像数据进行被检查基板的检查的工序。
2. 如权利要求l所述的基板检查方法，其特征在于 所述夹具是在其表面形成有基准点的修正用基板。
3. 如权利要求2所述的基板检查方法，其特征在于，包括所述修正用基板的摄像之后，使该修正用基板旋转，改变其方向的工序，和进一步对已 改变过方向的修正用基板进行摄像的工序，所述基准点的世界坐标系的坐标在改变基板的方向的前后为已知，进行在改变该基 板的方向的前后取得所述图像坐标系上的所述基准点的坐标的工序；将这些基准点的坐标 变换为所述图像平面坐标系的坐标的工序；进一步将该图像平面坐标系的基准点的坐标变 换为所述照相机坐标系的坐标的工序，基于该照相机坐标系的各基准点的坐标、和世界坐标系上的各基准点的坐标，通过计 算而求出所述变换参数。
4. 一种进行基板检查的基板检查装置，其包括使用摄像元件的摄像照相机、和载置 通过该摄像照相机被摄像的被检查基板的载置台，该基板检查装置的特征在于将包含三维世界坐标系中的坐标为已知的基准点的夹具载置在所述载置台上并通过 所述摄像照相机进行摄像，取得通过在摄像元件中被配置为矩阵状的像素组指定的图像坐 标系上的所述基准点的坐标；基于像素的纵、横的尺寸，将所述图像坐标系上的所述基准点的坐标，变换成作为由所 述摄像照相机所摄像的画面上的坐标系的图像平面坐标系的坐标；利用包含摄像照相机的光学系统的参数的机器参数对所述图像平面坐标系上的所述 基准点的坐标进行修正，将该坐标变换成作为在摄像照相机中设定的三维坐标系的照相机 坐标系的坐标；通过所述一系列的工序，至少取得6点所述照相机坐标系上的所述基准点的坐标，基 于这些基准点的各个的坐标、世界坐标系上的各基准点的坐标、和照相机坐标系与世界坐 标系之间的变换式，通过计算求出由相对世界坐标系的照相机坐标系的X方向、Y方向、Z方 向的各个偏离量和绕X轴的旋转角、绕Y轴的旋转角以及绕Z轴的旋转角构成的两坐标系 的变换参数；用所述摄像照相机对载置在所述载置台上的被检查基板进行摄像，取得所述图像坐标 系上的图像数据；基于像素的纵、横的尺寸，将所取得的所述图像坐标系上的图像数据变换成所述图像 平面坐标系上的图像数据，进而基于所述机器参数，将该图像数据变换为所述照相机坐标 系上的图像数据，进一步使用所述照相机坐标系和世界坐标系之间的变换式以及已经取得 的所述变换参数，将该图像数据变换为世界坐标系上的图像数据的工序；禾口基于所得到的世界坐标系上的图像数据进行被检查基板的检查。
5. 如权利要求4所述的基板检查装置，其特征在于 所述夹具是在其表面上形成有基准点的修正用基板。
6. 如权利要求5所述的基板检查装置，其特征在于 所述修正用基板的摄像之后，使该修正用基板旋转，改变其方向， 进一步对已改变过方向的修正用基板进行摄像，所述基准点的世界坐标系的坐标在改变基板的方向的前后为已知，在改变该基板的方 向的前后取得所述图像坐标系上的所述基准点的坐标，将这些基准点的坐标变换为所述图 像平面坐标系的坐标，进一步将该图像平面坐标系的基准点的坐标变换为所述照相机坐标 系的坐标，基于该照相机坐标系的各基准点的坐标、和世界坐标系上的各基准点的坐标，通过计 算而求出所述变换参数。
全文摘要
本发明提供基板检查方法、基板检查装置和存储介质。本发明的基板检查方法能够高精度地进行基板的检查。利用摄像照相机对包含三维的世界坐标系的坐标为已知的基准点的夹具进行摄像，取得由摄像元件的像素组指定的图像坐标系上的上述基准点的坐标。然后，将该基准点的坐标向在摄像照相机设定的照相机坐标系的坐标变换，通过计算求出世界坐标系和照相机坐标系的变换参数。然后，使用该变换参数，将对被检查基板进行摄像得到的像素坐标系上的图像数据向世界坐标系上的图像数据变换而进行检查。该世界坐标系的被检查基板的图像，由于能够被抑制由摄像单元的位置和姿势引起的歪斜，所以能够提高被检查基板的检查精度。
文档编号G01N21/88GK101752218SQ20091024654
公开日2010年6月23日 申请日期2009年11月30日 优先权日2008年12月5日
发明者久野和哉, 岩永修儿 申请人:东京毅力科创株式会社