ムラ検査装置、ムラ検査方法、およびプログラム
【課題】 基板上に形成された膜厚が巨視的に見てなだらかに傾斜している場合でも、光の波長帯に依存せず、検出感度の良いムラ検査装置、およびムラ検査方法、およびプログラムを提供する。
【解決手段】 基板９の上面に形成された膜９２に対して異なる波長帯の光を照射し、それぞれの波長帯の光により膜９２の膜厚の変動を示すムラ画像を取得する。ムラ画像からムラを含む領域を選択し、それぞれの領域を合成することにより、基板全面において膜厚ムラが高感度に検出されたムラ画像を得ることが可能となる。
【解決手段】 基板９の上面に形成された膜９２に対して異なる波長帯の光を照射し、それぞれの波長帯の光により膜９２の膜厚の変動を示すムラ画像を取得する。ムラ画像からムラを含む領域を選択し、それぞれの領域を合成することにより、基板全面において膜厚ムラが高感度に検出されたムラ画像を得ることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に形成された膜の膜厚ムラを検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表示装置用のガラス基板等（以下、単に「基板」という。）の主面上に所定のパターンを形成する際には、当該主面上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成することが行われている。主面上に形成されたレジスト膜は、後の処理により露光、現像などが行われるため、出来る限り均一な膜厚が要求される。そのため、膜厚が不均一になった部分や、微小な不要物によって膜厚が変動した部分（以下、総じて「ムラ」と称する）を検査する方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、複数の波長帯の光を基板の主面上に形成された膜に照射し、膜の表面および裏面にて反射した光の干渉を計測することにより、膜厚ムラを検査する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６ − ２９２４８７ 号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、基板上に形成された膜には、その形成方法によっては巨視的に見てなだらかな傾斜が出来る場合がある。そのような場合、特許文献１の手法では光の波長帯に依存して、基板面内で検査感度の悪い部分が発生するおそれがある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の全面にわたって感度の高い検査を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査装置において、その主面上に光透過性の膜が形成された基板に対して、光を照射する光照射部と、前記光照射部により照射された光が、前記膜の表面および裏面で反射することにより形成された画像を撮像する撮像手段と、前記光照射部から前記撮像手段に至る光路上に配置されるとともに、所定の第１および第２の波長帯の光を透過する光学フィルタと、前記撮像手段により撮像された、第１の波長帯の光による第１画像および第２の波長帯の光による第２画像から、ムラの位置および形状を検出するムラ検出手段と、前記ムラ検出手段によりムラが検出された第１画像および第２画像を、各々対応する領域に分割する分割手段と、前記分割手段により分割された各領域内のムラに基づいて、第１画像または第２画像から分割されたいずれか一方の画像を、当該領域における代表画像とする画像選択手段と、を備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のムラ検査装置において、前記画像選択手段により選択された代表画像同士を配置する事により、ムラ検査画像を合成する合成手段をさらに備える。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のムラ検査装置において、前記分割手段によって分割される領域が、前記基板上に形成される繰り返しパターンの一つであると。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のムラ検査装置において、前記分割手段によって分割される領域が、前記ムラ検出手段によって検出されたムラを含む領域である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のムラ検査装置において、前記ムラ検出手段が、前記第１画像および第２画像の所定の検出領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差に基づいて、ムラを検出する。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査方法において、その主面上に光透過性の膜が形成された基板に対して、第1および第２の波長帯の光を照射し、当該膜の表面および裏面にて反射した光によって形成された画像を撮像する撮像工程と、前記第１の波長帯の光による第１画像と、前記第２の波長帯の光による第２画像とから、ムラの位置および形状を検出するムラ検出工程と、第１画像および第２画像を、各々対応する領域に分割する分割工程と、前記分割された各領域内のムラに基づいて、第１画像または第２画像から分割されたいずれか一方の画像を、当該領域における代表画像とする画像選択工程と、を備える。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のムラ検査方法において、前記画像選択工程にて選択された代表画像同士を配置する事により、ムラ検査画像を合成する合成工程をさらに備える。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載のムラ検査方法において、前記分割工程にて分割される領域が、前記基板上に形成される繰り返しパターンの一つである。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載のムラ検査方法において、前記分割工程にて分割される領域が、前記ムラ検出工程にて検出されたムラを含む領域である。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項６から請求項９のいずれかに記載のムラ検査方法において、前記ムラ検出工程では、前記第１画像および第２画像の所定の検出領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差に基づいて、ムラを検出する。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、対象物上に形成された光透過性の膜の膜厚ムラをコンピュータに検査させるプログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記コンピュータに、ａ）対象物上に形成された膜に対して光を照射することにより撮像された、複数の波長帯による画像を取得する工程と、ｂ）前記複数の波長帯による画像からムラの位置および形状を検出する工程と、ｃ）前記画像を、各々対応する領域に分割し、当該領域内のムラを比較し、分割された画像のうちいずれか一方を当該領域における代表画像として選択する工程と、を実行させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、膜厚に依存せず、基板の全面において膜厚ムラの検出を高感度に行うことができる。特に、請求項２および請求項７に記載の発明では、簡単な方法で基板全面に対するムラ画像を得ることができる。特に請求項３および請求項８に記載の発明では、繰り返しパターンが形成された基板に対して、基板全面に対する膜厚ムラの検出を簡単に行うことができる。特に請求項４および請求項９に記載の発明では、基板の一部にムラがある基板に対して、ムラの検出を高感度に行うことができる。特に請求項５および請求項１０に記載の発明では、簡便な方法でムラを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態に係るムラ検査装置の構成を示す図である。
【図２】制御部６の構成を示す図である。
【図３】演算部６１が実現する機能構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態に係るムラ検査装置における、検査の流れを示す図である。
【図５】第１画像および第２画像を分割する模式図である。
【図６】第１画像を示す図である。
【図７】第２画像を示す図である。
【図８】膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図９】膜厚と反射率の変動との関係を示す図である。
【図１０】合成された画像を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るムラ検査装置における、検査の流れを示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る、第１画像を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る、第２画像を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る、合成された画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るムラ検査装置１の構成を示す図である。ムラ検査装置１は、主面９１（以下、「上面９１」という。）上に膜９２が形成された基板９を上面９１を上側（図１中の（＋Ｚ）側）に向けて保持する保持部であるステージ２、ステージ２に保持された基板９の上面９１上の膜９２に向けて光を出射する光出射部３、光出射部３から出射されて膜９２にて反射された後の光を受光する受光部４、基板９と受光部４との間に配置されて受光部４にて受光される光の波長帯を切り替える波長帯切替機構５、ステージ２を光出射部３、受光部４および波長帯切替機構５に対して相対的に移動する移動機構２１、受光部４にて受光した光の強度分布（上面９１の領域に対応する分布）に基づいて膜９２の膜厚ムラを検査し、構成を制御する制御部６、および表示部７を備える。なお、図１では、図示の都合上、波長帯切替機構５の一部を断面にて示す。
【００２１】
ステージ２の（＋Ｚ）側の表面は、好ましくは黒色艶消しとされる。移動機構２１は、モータ２１１にボールねじ（図示省略）が接続された構成とされ、モータ２１１が回転することにより、ステージ２がガイド２１２に沿って基板９の上面９１に沿う図１中のＸ方向に移動する。
【００２２】
光出射部３は、白色光（すなわち、可視領域の全ての波長帯の光を含む光）を出射する光源であるハロゲンランプ３１、ステージ２の移動方向に垂直な図１中のＹ方向に伸びる円柱状の石英ロッド３２、および、Ｙ方向に伸びるシリンドリカルレンズ３３を備える。光出射部３では、ハロゲンランプ３１が石英ロッド３２の（＋Ｙ）側の端部に取り付けられており、ハロゲンランプ３１から石英ロッド３２に入射した光は、Ｙ方向に伸びる線状光（すなわち、光束断面がＹ方向に長い線状となる光）に変換されて石英ロッド３２の側面から出射され、シリンドリカルレンズ３３を介して基板９の上面９１へと導かれる。換言すれば、石英ロッド３２およびシリンドリカルレンズ３３は、ハロゲンランプ３１からの光を、ステージ２の上面９１に沿うとともに移動方向に垂直な線状光に変換して基板９の上面９１上の膜９２へと導く照明光学系となっている。
【００２３】
図１では、光出射部３から基板９に至る光路を一点鎖線にて示している（基板９から受光部４に至る光路についても同様）。光出射部３から出射されて基板９の上面９１上の膜９２に対して傾斜して（すなわち、０°よりも大きい入射角にて）入射した光の一部は、基板９の上面９１上の膜９２の（＋Ｚ）側の上面にて反射される。膜９２は光出射部３からの光に対して光透過性を有しており、光出射部３からの光のうち膜９２の上面にて反射されなかった光は、膜９２を透過して基板９の上面９１（すなわち、膜９２の下面）にて反射される。ムラ検査装置１では、基板９における膜９２の上面にて反射された光と基板９の上面９１にて反射された光との干渉光（以下、単に「反射光」という。）が、波長帯切替機構５を経由して受光部４に入射する。
【００２４】
受光部４（撮像手段に相当する）は、複数の受光素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）がＹ方向に直線状に配列されたラインセンサ４１、および、基板９からラインセンサ４１に至る光路上であってラインセンサ４１と波長帯切替機構５との間に配置される集光レンズ４２を備える。集光レンズ４２は、光出射部３から出射されて基板９の上面９１上においてＹ方向に伸びる直線状の照射領域（以下、「線状照射領域」という。）の膜９２にて反射された後の線状光のうち、光学フィルタ５１を透過した選択波長帯の光をラインセンサ４１に向けて集光する。ラインセンサ４１は、集光レンズ４２により集光されるとともに結像された選択波長帯の光を受光し、受光した光の強度分布（すなわち、各ＣＣＤからの出力値のＹ方向における分布）を取得して制御部６に出力する。ムラ検査装置１では、基板９の上面９１上に形成された膜９２からの反射光の強度分布が、基板９およびステージ２の移動中にラインセンサ４１により繰り返し取得される。
【００２５】
波長帯切替機構５は、互いに異なる複数の狭い波長帯の光を選択的にそれぞれ透過する複数の光学フィルタ（例えば、半値幅１０ｎｍの干渉フィルタ）５１、複数の光学フィルタ５１を保持する円板状のフィルタホイール５２、および、フィルタホイール５２の中心に取り付けられてフィルタホイール５２を回転するフィルタ回転モータ５３を備える。フィルタホイール５２は、その法線方向が基板９から受光部４に至る光路に平行になるように配置される。
【００２６】
図２は、制御部６の構成を示す図である。制御部６は、演算部６１、固定ディスク６２、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部６３、画像記憶部６４、を備える。
【００２７】
演算部６１は、Ｉ／Ｆ部６３を介して、ステージ２や光照射部３など、ムラ検査装置を構成する機器を制御する。また表示部６１は、固定ディスク６２に記憶されたプログラム６５を実行し、後述するようにムラ検査を行う。また、画像記憶部６４は、ラインセンサ４１からの出力を受けて基板９の上面９１の２次元画像を一時的に記憶する。具体的には、制御部６はコンピュータ等が用いられ、表示部７や図示しない入力装置に接続されている。
【００２８】
図３は、演算部６１がプログラム６５に従って動作することにより、演算部６１、固定ディスク６２等が実現する機能構成を示すブロック図である。演算部６１は、画像抽出機能６１１、画像選択機能６１２、画像合成機能６１３として機能し、演算結果を表示部７に表示する。なお、これらの全て、もしくは一部は専用の電子回路にて行われてもよい。
【００２９】
次に、ムラ検査装置１による膜厚ムラの検査の流れについて説明する。図４は、ムラ検査装置１による検査の流れを示す図である。図１に示すムラ検査装置１により基板９の上面９１上の膜９２の膜厚ムラが検査される際には、まず、検査対象である膜９２の材質や膜厚等の特性に基づいて、第１の波長帯(例えば、中心波長が５５０ｎｍ、半値幅が１０ｎｍ)が選択され、その透過波長帯を有する第１の光学フィルタ５１が光路上に配置される。
具体的には、制御部６がフィルタ回転モータ５３に対して制御指令を与え、モータを所定の角度回転させることにより、基板９の上面９１と受光部４との間の光軸上に、第１の光学フィルタ５１を配置する。その後、図示しない基板搬送装置により、ステージ上に基板が載置される（ステップＳ１）。
【００３０】
次に、第１の波長帯による画像が取得される（ステップＳ２）。
具体的には、制御部６はステージ２に指令を与え、図１中に実線にて示す検査開始位置にステージ２を移動させる。そして、光出射部３から基板９の上面９１上に所定の入射角（本実施例では６０°）にて線状光が照射された状態で、図１中に二点鎖線にて示す検査終了位置までステージ２を移動させる。光出射部３からの光は基板９の上面９１にて反射され、第１の波長帯を透過する光学フィルタ５１を透過することにより、特定の波長帯の光のみが取り出された後、受光部４へと導かれる。受光部４では、基板９の上面９１における反射後の第１の波長帯の光が集光レンズ４２を介してラインセンサ４１により受光され、基板９上の線状照射領域からの反射光の第１の波長帯における強度分布が取得される。制御部６の画像記憶部６４に記憶された第１の波長帯における強度分布は、連続するデータとして順序付けて記憶されることで、第１画像として扱うことができる。
【００３１】
続いて、第２の波長帯(例えば、中心波長が５７５ｎｍ、半値幅が１０ｎｍ)による画像が取得される（ステップＳ３）。
具体的には、制御部６がフィルタ回転モータ５３に対して制御指令を与え、モータを所定の角度回転させることにより、基板９の上面９１と受光部４との間の光軸上に、第２の光学フィルタ５１を配置する。そして、前述のステップＳ２と同様に、光出射部３から線状光を照射しつつステージ２を移動させることにより、受光部４にて第２の波長帯における強度分布が取得される。第１画像と同様に、制御部６の画像記憶部６４に記憶された第２の波長帯における強度分布は、連続するデータとして順序付けて記憶されることで、第２画像として扱うことができる。
【００３２】
次に、ステップＳ２およびステップＳ３にて取得された第１画像および第２画像に対して、ムラの検出が行われる（ステップＳ４）。
具体的には、制御部６は、画像記憶部６４に記憶された第１画像および第２画像の画素値の変化を検出することにより、ムラを判別し、記憶する。
【００３３】
図５に示すように、基板９にはその後の処理にて１枚のパネルとされる、周期パターン面９３が予め形成されている。図５では、周期パターン面９３が６面形成されていることを表している。
【００３４】
第１画像において、像の一部に他の部分と比較して光の強度が小さくなった部分が観察される。これは、光の波長帯により膜９２の上面で反射した光と、膜９２の下面（＝基板９１の上面）で反射した光とが、打ち消しあう膜厚である部分を示している。
【００３５】
ここで、膜厚がなだらかに変化している場合、所定の領域（例えば、注目画素に対して隣接する８画素）内の各画素値は大きく変わらない。しかし、膜厚が急激に変化する領域（ムラが発生している領域）では、画素値が急激に変化する。そのため、所定の領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差を求める事で、ムラを検出する事が可能となる。
【００３６】
制御部６はムラが発生している領域を判断し、その形状により点状ムラ９３１ａ、および、筋ムラ９３２ａとして認識し、画像記憶部６４に記憶させる。
【００３７】
図６は、ステップＳ４にてムラの検出が行われた後の第１画像を示す図である。第１画像を形成する第１の波長帯の光では、図６における基板９の上側のムラは検出しているが、下側はほとんど検出できていないことを示している。
【００３８】
続いて制御部６は、第１画像と同様に第２画像におけるムラを検出する。
【００３９】
図７は、ムラの検出が行われた後の第２画像を示す図である。第２画像を形成する第２の波長帯の光では、図６における基板９の下側のムラ(931b,932b)は検出しているが、上側はほとんど検出できていないことを示している。
【００４０】
図８は、膜９２の膜厚と反射率１０１との関係を示す図である。膜９２の反射率１０１は、膜厚の変動に対して周期性をもって変動する。図９は、膜９２の膜厚が１ｎｍだけ変動した場合の反射率１０１の変動を示す図である。図５および図６に示すように、反射率１０１の極大点近傍および極小点近傍では、膜厚の変動に対する反射率１０１の変動が非常に小さくなる。このため、膜厚の変動が僅かである場合には、受光された像の光の強度はほとんど変動せず、ムラ（すなわち、膜厚の変動）の検出の精度が低下してしまう。以下、膜厚の変動に対する反射率１０１の変動の割合が非常に小さい膜厚の領域を、「低感度領域」という。言うまでも無いが、反射率１０１とは、光出射部３から出射される光の強度と、受光部によって受光される光の強度との比である。また、反射率が高い部分では、受光される光の強度を信号で表した画素値も大きくなる。
【００４１】
次にステップＳ４にてムラの検出が行われた第１画像および第２画像を、対応する領域に分割する。
具体的には、制御部６は、画像記憶部６４に記憶された第１画像および第２画像を、各々対応する領域ごとに分割する。本実施例では、基板上に形成すべき周期パターン面９３を一つの単位領域として分割する場合の例を示す。
【００４２】
まず、制御部６は第１画像および第２画像から周期パターン面９３を判別し、隣接する周期パターン面９３との間に分割線９１１を形成して分割する。なお、分割された画像は、周辺部の間隙部分が削除され、周期パターン面９３のみの画像が、６枚ずつ、計１２枚形成される。
【００４３】
なお、周期パターン面９３の判別は、画像処理に拠っても行ってもよいし、基板９の設計段階のＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）図面に基づいてもよい。
【００４４】
次に、各領域において検出されたムラの量が比較される（ステップＳ６）
具体的には、制御部６は、ステップＳ５にて分割された各領域に含まれるムラの検出個数（頻度）を検出し、第１画像および第２画像において対応する位置にある領域毎に比較を行う。
【００４５】
図６に破線で囲まれた領域である９３ａに対して、図７に破線で囲まれた領域である９３ｂはそれぞれ、対応する位置にある領域である。制御部６は９３ａおよび９３ｂ内にて検出されたムラの頻度を検出し、比較を行う。
第１画像である９３ａにて検出されたムラの頻度が高い場合は、その位置における代表画像として９３ａを選択する（ステップＳ７）
また、第２画像である９３ｂにて検出されたムラの頻度が高い場合は、その位置における代表画像として９３ｂを選択する（ステップＳ８）
そして、順次対応する領域毎に比較を行うことにより、各々の位置における代表画像が選択される。
【００４６】
続いて、画像の合成がおこなわれる（ステップＳ９）
分割された領域全てに対して、前述のステップＳ６ないしステップＳ８までを行うことで、全ての領域の画像に対する代表画像が選択される。その代表画像を分割された画像と同じ位置に再度配置し、画像を合成することにより、全ての領域においてムラの検出個数の多い第３画像が形成される。
【００４７】
図１０は合成された画像を示す図である。合成された画像では、全ての周期パターン面においてムラの検出個数が多くなっている。また、合成された画像は、表示部７上に表示されることで、オペレーターが視認することが可能となる。
【００４８】
以上のステップにより、基板９の上面９１上の膜９２の膜厚が、測定する波長帯により低感度領域となった場合であっても、基板９の全領域においてムラが高精度に認識することが可能となる。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るムラ検査装置１aについて説明を行う。
ムラ検査装置１ａは第１の実施の形態に係るムラ検査装置１と、領域の分割を行う方法のみが相違する。そのため、同一の構成に関しては同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
図１１は、ムラ検査装置１ａによる検査の流れを示す図である。ステップＳ１〜Ｓ４は、ムラ検査装置１同様であるため、説明を省略する。
【００５１】
図１２は、第１の波長帯の光によって撮像された、基板９ａを示す図である。第１の波長帯の光では、基板９ａは明るく（反射率が高く）観察されており、筋状のムラ（以下、筋ムラ９４という）が暗く（反射率が低く）観察されていることを示している。
【００５２】
また、第１の波長帯の光では、図１２でいう下方向は筋ムラ９４が切れたように観察されているが、これは、第１の波長帯の光では低感度領域となっていること示している。
【００５３】
図１３は第２の波長帯の光によって撮像された基板９ａを示す図である。第２の波長帯の光では、基板９ａは暗く観察されており、筋ムラ９４は明るく観察されている。図１３でいう上方向では、低感度領域になっており、筋ムラ９４はほとんど観察できない。
【００５４】
第２の実施の形態であるムラ検査装置１ａは、まず、取得された画像から、背景画像を選択する（ステップＳ５１）。
具体的には、制御部６は、画像記憶部６４に記憶された第１画像および第２画像から、いずれか一方の画像を選択することにより、背景画像とする。これは、ムラの検出頻度を参考にしてもよいし、単純に取得順序によって決定されてもよい。ここでは第１画像が選択された場合について以後説明を行う。
【００５５】
次に、ムラ領域を抽出する（ステップＳ６１）。
具体的には、制御部６はステップＳ５１にて背景画像として選択されなかった第２画像についてムラ領域の抽出を行う。ステップＳ４にてムラの位置および形状が検出されているため、第２画像中にムラとして検出されている領域がそれぞれ選択され、ムラ画像が抽出される。
【００５６】
その後、抽出されたムラが背景画像と合成される（ステップＳ７１）。
具体的には、制御部６は背景画像（例では第１画像）に対して、ステップＳ６１で抽出されたムラ画像を合成する。画像の合成を行う事で、背景画像にもムラが検出されている場合、抽出されたムラ画像を重ねて表示する。これは、第２画像においてムラとして検出された領域に対応する、背景画像（第１画像）の領域を、それ以外の領域と分割したうえで、第２画像を当該領域の代表画像として選択したことを意味する。
【００５７】
そして、第２画像中に含まれる全てのムラ領域に対して、前記ステップＳ６１、Ｓ７１を繰り返す（ステップＳ８１）ことにより、背景画像（第１画像）上に、第２画像中に検出されたムラ画像が合成される。
【００５８】
図１４は合成された画像を示す図である。背景画像として第１画像の背景が選択され、そこに第１画像のムラ９４と第２画像のムラ９５が合成して表示される。合成された画像は、表示部７上に表示されることで、オペレーターが視認することができる。
【００５９】
以上のように、ムラ検査装置１ａでも、第１の実施の形態と同様に、基板の全領域においてムラが確実に認識できる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００６１】
また例えば、基板９を保持するステージは、光出射部３、受光部４および波長帯切替機構５に対して相対的に移動すればよく、ステージが固定され、光出射部３、受光部４および波長帯切替機構５が、互いに固定された状態で移動されてもよい。
【００６２】
上記実施の形態に係るムラ検査装置では、ハロゲンランプ３１から出射される光に基板９上に形成された膜９２に好ましくない影響を与える波長帯の光が含まれている場合、当該波長帯の光を透過しないフィルタ等がハロゲンランプ３１から基板９に至る光路上に設けられる。また、基板９の上面９１上の膜９２が赤外線に対して透過性を有する場合、白色光を出射するハロゲンランプ３１に代えて赤外線を出射する光源が光出射部３に設けられてもよい。
【００６３】
光出射部３では、石英ロッド３２に代えて複数の光ファイバが直線状に配列されたファイバアレイが設けられ、ハロゲンランプ３１からの光がファイバアレイを通過することにより線状光に変換されてもよい。また、ハロゲンランプ３１および石英ロッド３２に代えて、直線状に配列された複数の光源要素が線状光を出射する光源として設けられてもよい。
【００６４】
波長帯切替機構５は、光出射部３からラインセンサ４１に至る光路上に配置されるのであれば、必ずしも基板９と受光部４との間に配置される必要はなく、例えば、光出射部３から基板９に至る光路上に配置されてもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態では、２つの波長帯による画像を比較することにより画像を合成していたが、それよりも多くの波長帯の画像を比較することにより、より高感度にムラを検査することができる。
【００６６】
上記実施の形態に係るムラ検査装置は、レジスト膜以外の他の膜、例えば、基板９上に形成された絶縁膜や導電膜の膜厚ムラの検出に利用されてよく、これらの膜は、塗布液の塗布以外の方法、例えば、蒸着法や化学気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング等により形成されたものであってもよい。また、ムラ検査装置は、半導体基板等の他の基板上に形成された膜の膜厚ムラの検査に利用されてよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
この発明は、半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ 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などを含む基板全般の表面に塗布液を塗布する際に発生する膜厚ムラ（塗布ムラ）を検出するムラ検出装置、ムラ検出方法、およびムラ検出を行うプログラムに適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１，１ａ ムラ検査装置
２ ステージ
３ 光出射部
４ 受光部
５ 波長帯切替機構
６ 制御部
９，９ａ 基板
６１ 演算部
６５ プログラム
９１ 上面
９２ 膜
９３ 周期パターン面
９３１ａ、９３１ｂ 点状ムラ
９３２ａ、９３２ｂ 筋ムラ
９４、９５ 筋ムラ
６１１ 領域抽出機能
６１２ 画像選択機能
６１３ 画像合成機能
Ｓ１〜Ｓ９，Ｓ５１〜Ｓ８１ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上に形成された膜の膜厚ムラを検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表示装置用のガラス基板等（以下、単に「基板」という。）の主面上に所定のパターンを形成する際には、当該主面上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成することが行われている。主面上に形成されたレジスト膜は、後の処理により露光、現像などが行われるため、出来る限り均一な膜厚が要求される。そのため、膜厚が不均一になった部分や、微小な不要物によって膜厚が変動した部分（以下、総じて「ムラ」と称する）を検査する方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、複数の波長帯の光を基板の主面上に形成された膜に照射し、膜の表面および裏面にて反射した光の干渉を計測することにより、膜厚ムラを検査する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６ − ２９２４８７ 号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、基板上に形成された膜には、その形成方法によっては巨視的に見てなだらかな傾斜が出来る場合がある。そのような場合、特許文献１の手法では光の波長帯に依存して、基板面内で検査感度の悪い部分が発生するおそれがある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の全面にわたって感度の高い検査を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査装置において、その主面上に光透過性の膜が形成された基板に対して、光を照射する光照射部と、前記光照射部により照射された光が、前記膜の表面および裏面で反射することにより形成された画像を撮像する撮像手段と、前記光照射部から前記撮像手段に至る光路上に配置されるとともに、所定の第１および第２の波長帯の光を透過する光学フィルタと、前記撮像手段により撮像された、第１の波長帯の光による第１画像および第２の波長帯の光による第２画像から、ムラの位置および形状を検出するムラ検出手段と、前記ムラ検出手段によりムラが検出された第１画像および第２画像を、各々対応する領域に分割する分割手段と、前記分割手段により分割された各領域内のムラに基づいて、第１画像または第２画像から分割されたいずれか一方の画像を、当該領域における代表画像とする画像選択手段と、を備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のムラ検査装置において、前記画像選択手段により選択された代表画像同士を配置する事により、ムラ検査画像を合成する合成手段をさらに備える。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のムラ検査装置において、前記分割手段によって分割される領域が、前記基板上に形成される繰り返しパターンの一つであると。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のムラ検査装置において、前記分割手段によって分割される領域が、前記ムラ検出手段によって検出されたムラを含む領域である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のムラ検査装置において、前記ムラ検出手段が、前記第１画像および第２画像の所定の検出領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差に基づいて、ムラを検出する。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査方法において、その主面上に光透過性の膜が形成された基板に対して、第1および第２の波長帯の光を照射し、当該膜の表面および裏面にて反射した光によって形成された画像を撮像する撮像工程と、前記第１の波長帯の光による第１画像と、前記第２の波長帯の光による第２画像とから、ムラの位置および形状を検出するムラ検出工程と、第１画像および第２画像を、各々対応する領域に分割する分割工程と、前記分割された各領域内のムラに基づいて、第１画像または第２画像から分割されたいずれか一方の画像を、当該領域における代表画像とする画像選択工程と、を備える。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のムラ検査方法において、前記画像選択工程にて選択された代表画像同士を配置する事により、ムラ検査画像を合成する合成工程をさらに備える。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載のムラ検査方法において、前記分割工程にて分割される領域が、前記基板上に形成される繰り返しパターンの一つである。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載のムラ検査方法において、前記分割工程にて分割される領域が、前記ムラ検出工程にて検出されたムラを含む領域である。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項６から請求項９のいずれかに記載のムラ検査方法において、前記ムラ検出工程では、前記第１画像および第２画像の所定の検出領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差に基づいて、ムラを検出する。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、対象物上に形成された光透過性の膜の膜厚ムラをコンピュータに検査させるプログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記コンピュータに、ａ）対象物上に形成された膜に対して光を照射することにより撮像された、複数の波長帯による画像を取得する工程と、ｂ）前記複数の波長帯による画像からムラの位置および形状を検出する工程と、ｃ）前記画像を、各々対応する領域に分割し、当該領域内のムラを比較し、分割された画像のうちいずれか一方を当該領域における代表画像として選択する工程と、を実行させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、膜厚に依存せず、基板の全面において膜厚ムラの検出を高感度に行うことができる。特に、請求項２および請求項７に記載の発明では、簡単な方法で基板全面に対するムラ画像を得ることができる。特に請求項３および請求項８に記載の発明では、繰り返しパターンが形成された基板に対して、基板全面に対する膜厚ムラの検出を簡単に行うことができる。特に請求項４および請求項９に記載の発明では、基板の一部にムラがある基板に対して、ムラの検出を高感度に行うことができる。特に請求項５および請求項１０に記載の発明では、簡便な方法でムラを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態に係るムラ検査装置の構成を示す図である。
【図２】制御部６の構成を示す図である。
【図３】演算部６１が実現する機能構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態に係るムラ検査装置における、検査の流れを示す図である。
【図５】第１画像および第２画像を分割する模式図である。
【図６】第１画像を示す図である。
【図７】第２画像を示す図である。
【図８】膜厚と反射率との関係を示す図である。
【図９】膜厚と反射率の変動との関係を示す図である。
【図１０】合成された画像を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るムラ検査装置における、検査の流れを示す図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る、第１画像を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る、第２画像を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る、合成された画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るムラ検査装置１の構成を示す図である。ムラ検査装置１は、主面９１（以下、「上面９１」という。）上に膜９２が形成された基板９を上面９１を上側（図１中の（＋Ｚ）側）に向けて保持する保持部であるステージ２、ステージ２に保持された基板９の上面９１上の膜９２に向けて光を出射する光出射部３、光出射部３から出射されて膜９２にて反射された後の光を受光する受光部４、基板９と受光部４との間に配置されて受光部４にて受光される光の波長帯を切り替える波長帯切替機構５、ステージ２を光出射部３、受光部４および波長帯切替機構５に対して相対的に移動する移動機構２１、受光部４にて受光した光の強度分布（上面９１の領域に対応する分布）に基づいて膜９２の膜厚ムラを検査し、構成を制御する制御部６、および表示部７を備える。なお、図１では、図示の都合上、波長帯切替機構５の一部を断面にて示す。
【００２１】
ステージ２の（＋Ｚ）側の表面は、好ましくは黒色艶消しとされる。移動機構２１は、モータ２１１にボールねじ（図示省略）が接続された構成とされ、モータ２１１が回転することにより、ステージ２がガイド２１２に沿って基板９の上面９１に沿う図１中のＸ方向に移動する。
【００２２】
光出射部３は、白色光（すなわち、可視領域の全ての波長帯の光を含む光）を出射する光源であるハロゲンランプ３１、ステージ２の移動方向に垂直な図１中のＹ方向に伸びる円柱状の石英ロッド３２、および、Ｙ方向に伸びるシリンドリカルレンズ３３を備える。光出射部３では、ハロゲンランプ３１が石英ロッド３２の（＋Ｙ）側の端部に取り付けられており、ハロゲンランプ３１から石英ロッド３２に入射した光は、Ｙ方向に伸びる線状光（すなわち、光束断面がＹ方向に長い線状となる光）に変換されて石英ロッド３２の側面から出射され、シリンドリカルレンズ３３を介して基板９の上面９１へと導かれる。換言すれば、石英ロッド３２およびシリンドリカルレンズ３３は、ハロゲンランプ３１からの光を、ステージ２の上面９１に沿うとともに移動方向に垂直な線状光に変換して基板９の上面９１上の膜９２へと導く照明光学系となっている。
【００２３】
図１では、光出射部３から基板９に至る光路を一点鎖線にて示している（基板９から受光部４に至る光路についても同様）。光出射部３から出射されて基板９の上面９１上の膜９２に対して傾斜して（すなわち、０°よりも大きい入射角にて）入射した光の一部は、基板９の上面９１上の膜９２の（＋Ｚ）側の上面にて反射される。膜９２は光出射部３からの光に対して光透過性を有しており、光出射部３からの光のうち膜９２の上面にて反射されなかった光は、膜９２を透過して基板９の上面９１（すなわち、膜９２の下面）にて反射される。ムラ検査装置１では、基板９における膜９２の上面にて反射された光と基板９の上面９１にて反射された光との干渉光（以下、単に「反射光」という。）が、波長帯切替機構５を経由して受光部４に入射する。
【００２４】
受光部４（撮像手段に相当する）は、複数の受光素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）がＹ方向に直線状に配列されたラインセンサ４１、および、基板９からラインセンサ４１に至る光路上であってラインセンサ４１と波長帯切替機構５との間に配置される集光レンズ４２を備える。集光レンズ４２は、光出射部３から出射されて基板９の上面９１上においてＹ方向に伸びる直線状の照射領域（以下、「線状照射領域」という。）の膜９２にて反射された後の線状光のうち、光学フィルタ５１を透過した選択波長帯の光をラインセンサ４１に向けて集光する。ラインセンサ４１は、集光レンズ４２により集光されるとともに結像された選択波長帯の光を受光し、受光した光の強度分布（すなわち、各ＣＣＤからの出力値のＹ方向における分布）を取得して制御部６に出力する。ムラ検査装置１では、基板９の上面９１上に形成された膜９２からの反射光の強度分布が、基板９およびステージ２の移動中にラインセンサ４１により繰り返し取得される。
【００２５】
波長帯切替機構５は、互いに異なる複数の狭い波長帯の光を選択的にそれぞれ透過する複数の光学フィルタ（例えば、半値幅１０ｎｍの干渉フィルタ）５１、複数の光学フィルタ５１を保持する円板状のフィルタホイール５２、および、フィルタホイール５２の中心に取り付けられてフィルタホイール５２を回転するフィルタ回転モータ５３を備える。フィルタホイール５２は、その法線方向が基板９から受光部４に至る光路に平行になるように配置される。
【００２６】
図２は、制御部６の構成を示す図である。制御部６は、演算部６１、固定ディスク６２、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部６３、画像記憶部６４、を備える。
【００２７】
演算部６１は、Ｉ／Ｆ部６３を介して、ステージ２や光照射部３など、ムラ検査装置を構成する機器を制御する。また表示部６１は、固定ディスク６２に記憶されたプログラム６５を実行し、後述するようにムラ検査を行う。また、画像記憶部６４は、ラインセンサ４１からの出力を受けて基板９の上面９１の２次元画像を一時的に記憶する。具体的には、制御部６はコンピュータ等が用いられ、表示部７や図示しない入力装置に接続されている。
【００２８】
図３は、演算部６１がプログラム６５に従って動作することにより、演算部６１、固定ディスク６２等が実現する機能構成を示すブロック図である。演算部６１は、画像抽出機能６１１、画像選択機能６１２、画像合成機能６１３として機能し、演算結果を表示部７に表示する。なお、これらの全て、もしくは一部は専用の電子回路にて行われてもよい。
【００２９】
次に、ムラ検査装置１による膜厚ムラの検査の流れについて説明する。図４は、ムラ検査装置１による検査の流れを示す図である。図１に示すムラ検査装置１により基板９の上面９１上の膜９２の膜厚ムラが検査される際には、まず、検査対象である膜９２の材質や膜厚等の特性に基づいて、第１の波長帯(例えば、中心波長が５５０ｎｍ、半値幅が１０ｎｍ)が選択され、その透過波長帯を有する第１の光学フィルタ５１が光路上に配置される。
具体的には、制御部６がフィルタ回転モータ５３に対して制御指令を与え、モータを所定の角度回転させることにより、基板９の上面９１と受光部４との間の光軸上に、第１の光学フィルタ５１を配置する。その後、図示しない基板搬送装置により、ステージ上に基板が載置される（ステップＳ１）。
【００３０】
次に、第１の波長帯による画像が取得される（ステップＳ２）。
具体的には、制御部６はステージ２に指令を与え、図１中に実線にて示す検査開始位置にステージ２を移動させる。そして、光出射部３から基板９の上面９１上に所定の入射角（本実施例では６０°）にて線状光が照射された状態で、図１中に二点鎖線にて示す検査終了位置までステージ２を移動させる。光出射部３からの光は基板９の上面９１にて反射され、第１の波長帯を透過する光学フィルタ５１を透過することにより、特定の波長帯の光のみが取り出された後、受光部４へと導かれる。受光部４では、基板９の上面９１における反射後の第１の波長帯の光が集光レンズ４２を介してラインセンサ４１により受光され、基板９上の線状照射領域からの反射光の第１の波長帯における強度分布が取得される。制御部６の画像記憶部６４に記憶された第１の波長帯における強度分布は、連続するデータとして順序付けて記憶されることで、第１画像として扱うことができる。
【００３１】
続いて、第２の波長帯(例えば、中心波長が５７５ｎｍ、半値幅が１０ｎｍ)による画像が取得される（ステップＳ３）。
具体的には、制御部６がフィルタ回転モータ５３に対して制御指令を与え、モータを所定の角度回転させることにより、基板９の上面９１と受光部４との間の光軸上に、第２の光学フィルタ５１を配置する。そして、前述のステップＳ２と同様に、光出射部３から線状光を照射しつつステージ２を移動させることにより、受光部４にて第２の波長帯における強度分布が取得される。第１画像と同様に、制御部６の画像記憶部６４に記憶された第２の波長帯における強度分布は、連続するデータとして順序付けて記憶されることで、第２画像として扱うことができる。
【００３２】
次に、ステップＳ２およびステップＳ３にて取得された第１画像および第２画像に対して、ムラの検出が行われる（ステップＳ４）。
具体的には、制御部６は、画像記憶部６４に記憶された第１画像および第２画像の画素値の変化を検出することにより、ムラを判別し、記憶する。
【００３３】
図５に示すように、基板９にはその後の処理にて１枚のパネルとされる、周期パターン面９３が予め形成されている。図５では、周期パターン面９３が６面形成されていることを表している。
【００３４】
第１画像において、像の一部に他の部分と比較して光の強度が小さくなった部分が観察される。これは、光の波長帯により膜９２の上面で反射した光と、膜９２の下面（＝基板９１の上面）で反射した光とが、打ち消しあう膜厚である部分を示している。
【００３５】
ここで、膜厚がなだらかに変化している場合、所定の領域（例えば、注目画素に対して隣接する８画素）内の各画素値は大きく変わらない。しかし、膜厚が急激に変化する領域（ムラが発生している領域）では、画素値が急激に変化する。そのため、所定の領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差を求める事で、ムラを検出する事が可能となる。
【００３６】
制御部６はムラが発生している領域を判断し、その形状により点状ムラ９３１ａ、および、筋ムラ９３２ａとして認識し、画像記憶部６４に記憶させる。
【００３７】
図６は、ステップＳ４にてムラの検出が行われた後の第１画像を示す図である。第１画像を形成する第１の波長帯の光では、図６における基板９の上側のムラは検出しているが、下側はほとんど検出できていないことを示している。
【００３８】
続いて制御部６は、第１画像と同様に第２画像におけるムラを検出する。
【００３９】
図７は、ムラの検出が行われた後の第２画像を示す図である。第２画像を形成する第２の波長帯の光では、図６における基板９の下側のムラ(931b,932b)は検出しているが、上側はほとんど検出できていないことを示している。
【００４０】
図８は、膜９２の膜厚と反射率１０１との関係を示す図である。膜９２の反射率１０１は、膜厚の変動に対して周期性をもって変動する。図９は、膜９２の膜厚が１ｎｍだけ変動した場合の反射率１０１の変動を示す図である。図５および図６に示すように、反射率１０１の極大点近傍および極小点近傍では、膜厚の変動に対する反射率１０１の変動が非常に小さくなる。このため、膜厚の変動が僅かである場合には、受光された像の光の強度はほとんど変動せず、ムラ（すなわち、膜厚の変動）の検出の精度が低下してしまう。以下、膜厚の変動に対する反射率１０１の変動の割合が非常に小さい膜厚の領域を、「低感度領域」という。言うまでも無いが、反射率１０１とは、光出射部３から出射される光の強度と、受光部によって受光される光の強度との比である。また、反射率が高い部分では、受光される光の強度を信号で表した画素値も大きくなる。
【００４１】
次にステップＳ４にてムラの検出が行われた第１画像および第２画像を、対応する領域に分割する。
具体的には、制御部６は、画像記憶部６４に記憶された第１画像および第２画像を、各々対応する領域ごとに分割する。本実施例では、基板上に形成すべき周期パターン面９３を一つの単位領域として分割する場合の例を示す。
【００４２】
まず、制御部６は第１画像および第２画像から周期パターン面９３を判別し、隣接する周期パターン面９３との間に分割線９１１を形成して分割する。なお、分割された画像は、周辺部の間隙部分が削除され、周期パターン面９３のみの画像が、６枚ずつ、計１２枚形成される。
【００４３】
なお、周期パターン面９３の判別は、画像処理に拠っても行ってもよいし、基板９の設計段階のＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）図面に基づいてもよい。
【００４４】
次に、各領域において検出されたムラの量が比較される（ステップＳ６）
具体的には、制御部６は、ステップＳ５にて分割された各領域に含まれるムラの検出個数（頻度）を検出し、第１画像および第２画像において対応する位置にある領域毎に比較を行う。
【００４５】
図６に破線で囲まれた領域である９３ａに対して、図７に破線で囲まれた領域である９３ｂはそれぞれ、対応する位置にある領域である。制御部６は９３ａおよび９３ｂ内にて検出されたムラの頻度を検出し、比較を行う。
第１画像である９３ａにて検出されたムラの頻度が高い場合は、その位置における代表画像として９３ａを選択する（ステップＳ７）
また、第２画像である９３ｂにて検出されたムラの頻度が高い場合は、その位置における代表画像として９３ｂを選択する（ステップＳ８）
そして、順次対応する領域毎に比較を行うことにより、各々の位置における代表画像が選択される。
【００４６】
続いて、画像の合成がおこなわれる（ステップＳ９）
分割された領域全てに対して、前述のステップＳ６ないしステップＳ８までを行うことで、全ての領域の画像に対する代表画像が選択される。その代表画像を分割された画像と同じ位置に再度配置し、画像を合成することにより、全ての領域においてムラの検出個数の多い第３画像が形成される。
【００４７】
図１０は合成された画像を示す図である。合成された画像では、全ての周期パターン面においてムラの検出個数が多くなっている。また、合成された画像は、表示部７上に表示されることで、オペレーターが視認することが可能となる。
【００４８】
以上のステップにより、基板９の上面９１上の膜９２の膜厚が、測定する波長帯により低感度領域となった場合であっても、基板９の全領域においてムラが高精度に認識することが可能となる。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るムラ検査装置１aについて説明を行う。
ムラ検査装置１ａは第１の実施の形態に係るムラ検査装置１と、領域の分割を行う方法のみが相違する。そのため、同一の構成に関しては同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
図１１は、ムラ検査装置１ａによる検査の流れを示す図である。ステップＳ１〜Ｓ４は、ムラ検査装置１同様であるため、説明を省略する。
【００５１】
図１２は、第１の波長帯の光によって撮像された、基板９ａを示す図である。第１の波長帯の光では、基板９ａは明るく（反射率が高く）観察されており、筋状のムラ（以下、筋ムラ９４という）が暗く（反射率が低く）観察されていることを示している。
【００５２】
また、第１の波長帯の光では、図１２でいう下方向は筋ムラ９４が切れたように観察されているが、これは、第１の波長帯の光では低感度領域となっていること示している。
【００５３】
図１３は第２の波長帯の光によって撮像された基板９ａを示す図である。第２の波長帯の光では、基板９ａは暗く観察されており、筋ムラ９４は明るく観察されている。図１３でいう上方向では、低感度領域になっており、筋ムラ９４はほとんど観察できない。
【００５４】
第２の実施の形態であるムラ検査装置１ａは、まず、取得された画像から、背景画像を選択する（ステップＳ５１）。
具体的には、制御部６は、画像記憶部６４に記憶された第１画像および第２画像から、いずれか一方の画像を選択することにより、背景画像とする。これは、ムラの検出頻度を参考にしてもよいし、単純に取得順序によって決定されてもよい。ここでは第１画像が選択された場合について以後説明を行う。
【００５５】
次に、ムラ領域を抽出する（ステップＳ６１）。
具体的には、制御部６はステップＳ５１にて背景画像として選択されなかった第２画像についてムラ領域の抽出を行う。ステップＳ４にてムラの位置および形状が検出されているため、第２画像中にムラとして検出されている領域がそれぞれ選択され、ムラ画像が抽出される。
【００５６】
その後、抽出されたムラが背景画像と合成される（ステップＳ７１）。
具体的には、制御部６は背景画像（例では第１画像）に対して、ステップＳ６１で抽出されたムラ画像を合成する。画像の合成を行う事で、背景画像にもムラが検出されている場合、抽出されたムラ画像を重ねて表示する。これは、第２画像においてムラとして検出された領域に対応する、背景画像（第１画像）の領域を、それ以外の領域と分割したうえで、第２画像を当該領域の代表画像として選択したことを意味する。
【００５７】
そして、第２画像中に含まれる全てのムラ領域に対して、前記ステップＳ６１、Ｓ７１を繰り返す（ステップＳ８１）ことにより、背景画像（第１画像）上に、第２画像中に検出されたムラ画像が合成される。
【００５８】
図１４は合成された画像を示す図である。背景画像として第１画像の背景が選択され、そこに第１画像のムラ９４と第２画像のムラ９５が合成して表示される。合成された画像は、表示部７上に表示されることで、オペレーターが視認することができる。
【００５９】
以上のように、ムラ検査装置１ａでも、第１の実施の形態と同様に、基板の全領域においてムラが確実に認識できる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００６１】
また例えば、基板９を保持するステージは、光出射部３、受光部４および波長帯切替機構５に対して相対的に移動すればよく、ステージが固定され、光出射部３、受光部４および波長帯切替機構５が、互いに固定された状態で移動されてもよい。
【００６２】
上記実施の形態に係るムラ検査装置では、ハロゲンランプ３１から出射される光に基板９上に形成された膜９２に好ましくない影響を与える波長帯の光が含まれている場合、当該波長帯の光を透過しないフィルタ等がハロゲンランプ３１から基板９に至る光路上に設けられる。また、基板９の上面９１上の膜９２が赤外線に対して透過性を有する場合、白色光を出射するハロゲンランプ３１に代えて赤外線を出射する光源が光出射部３に設けられてもよい。
【００６３】
光出射部３では、石英ロッド３２に代えて複数の光ファイバが直線状に配列されたファイバアレイが設けられ、ハロゲンランプ３１からの光がファイバアレイを通過することにより線状光に変換されてもよい。また、ハロゲンランプ３１および石英ロッド３２に代えて、直線状に配列された複数の光源要素が線状光を出射する光源として設けられてもよい。
【００６４】
波長帯切替機構５は、光出射部３からラインセンサ４１に至る光路上に配置されるのであれば、必ずしも基板９と受光部４との間に配置される必要はなく、例えば、光出射部３から基板９に至る光路上に配置されてもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態では、２つの波長帯による画像を比較することにより画像を合成していたが、それよりも多くの波長帯の画像を比較することにより、より高感度にムラを検査することができる。
【００６６】
上記実施の形態に係るムラ検査装置は、レジスト膜以外の他の膜、例えば、基板９上に形成された絶縁膜や導電膜の膜厚ムラの検出に利用されてよく、これらの膜は、塗布液の塗布以外の方法、例えば、蒸着法や化学気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング等により形成されたものであってもよい。また、ムラ検査装置は、半導体基板等の他の基板上に形成された膜の膜厚ムラの検査に利用されてよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
この発明は、半導体ウェハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ 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などを含む基板全般の表面に塗布液を塗布する際に発生する膜厚ムラ（塗布ムラ）を検出するムラ検出装置、ムラ検出方法、およびムラ検出を行うプログラムに適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１，１ａ ムラ検査装置
２ ステージ
３ 光出射部
４ 受光部
５ 波長帯切替機構
６ 制御部
９，９ａ 基板
６１ 演算部
６５ プログラム
９１ 上面
９２ 膜
９３ 周期パターン面
９３１ａ、９３１ｂ 点状ムラ
９３２ａ、９３２ｂ 筋ムラ
９４、９５ 筋ムラ
６１１ 領域抽出機能
６１２ 画像選択機能
６１３ 画像合成機能
Ｓ１〜Ｓ９，Ｓ５１〜Ｓ８１ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査装置において、
その主面上に光透過性の膜が形成された基板に対して、光を照射する光照射部と、
前記光照射部により照射された光が、前記膜の表面および裏面で反射することにより形成された画像を撮像する撮像手段と、
前記光照射部から前記撮像手段に至る光路上に配置されるとともに、所定の第１および第２の波長帯の光を透過する光学フィルタと、
前記撮像手段により撮像された、第１の波長帯の光による第１画像および第２の波長帯の光による第２画像から、ムラの位置および形状を検出するムラ検出手段と、
前記ムラ検出手段によりムラが検出された第１画像および第２画像を、各々対応する領域に分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された各領域内のムラに基づいて、第１画像または第２画像から分割されたいずれか一方の画像を、当該領域における代表画像とする画像選択手段と、
を備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のムラ検査装置において、
前記画像選択手段により選択された代表画像同士を配置する事により、ムラ検査画像を合成する合成手段をさらに備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のムラ検査装置において、
前記分割手段によって分割される領域は、前記基板上に形成される繰り返しパターンの一つであることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のムラ検査装置において、
前記分割手段によって分割される領域は、前記ムラ検出手段によって検出されたムラを含む領域であることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のムラ検査装置において、
前記ムラ検出手段は、前記第１画像および第２画像の所定の検出領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差に基づいて、ムラを検出することを特徴とするムラ検査装置。
【請求項６】
基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査方法において、
その主面上に光透過性の膜が形成された基板に対して、第1および第２の波長帯の光を照射し、当該膜の表面および裏面にて反射した光によって形成された画像を撮像する撮像工程と、
前記第１の波長帯の光による第１画像と、前記第２の波長帯の光による第２画像とから、ムラの位置および形状を検出するムラ検出工程と、
第１画像および第２画像を、各々対応する領域に分割する分割工程と、
前記分割された各領域内のムラに基づいて、第１画像または第２画像から分割されたいずれか一方の画像を、当該領域における代表画像とする画像選択工程と、
を備えることを特徴とするムラ検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載のムラ検査方法において、
前記画像選択工程にて選択された代表画像同士を配置する事により、ムラ検査画像を合成する合成工程をさらに備えることを特徴とするムラ検査方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のムラ検査方法において、
前記分割工程にて分割される領域は、前記基板上に形成される繰り返しパターンの一つであることを特徴とするムラ検査方法。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載のムラ検査方法において、
前記分割工程にて分割される領域は、前記ムラ検出工程にて検出されたムラを含む領域であることを特徴とするムラ検査方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれかに記載のムラ検査方法において、
前記ムラ検出工程では、前記第１画像および第２画像の所定の検出領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差に基づいて、ムラを検出することを特徴とするムラ検査方法。
【請求項１１】
対象物上に形成された光透過性の膜の膜厚ムラをコンピュータに検査させるプログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記コンピュータに、
ａ）対象物上に形成された膜に対して光を照射することにより撮像された、複数の波長帯による画像を取得する工程と、
ｂ）前記複数の波長帯による画像からムラの位置および形状を検出する工程と、
ｃ）前記画像を、各々対応する領域に分割し、当該領域内のムラを比較し、分割された画像のうちいずれか一方を当該領域における代表画像として選択する工程と、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査装置において、
その主面上に光透過性の膜が形成された基板に対して、光を照射する光照射部と、
前記光照射部により照射された光が、前記膜の表面および裏面で反射することにより形成された画像を撮像する撮像手段と、
前記光照射部から前記撮像手段に至る光路上に配置されるとともに、所定の第１および第２の波長帯の光を透過する光学フィルタと、
前記撮像手段により撮像された、第１の波長帯の光による第１画像および第２の波長帯の光による第２画像から、ムラの位置および形状を検出するムラ検出手段と、
前記ムラ検出手段によりムラが検出された第１画像および第２画像を、各々対応する領域に分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された各領域内のムラに基づいて、第１画像または第２画像から分割されたいずれか一方の画像を、当該領域における代表画像とする画像選択手段と、
を備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のムラ検査装置において、
前記画像選択手段により選択された代表画像同士を配置する事により、ムラ検査画像を合成する合成手段をさらに備えることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のムラ検査装置において、
前記分割手段によって分割される領域は、前記基板上に形成される繰り返しパターンの一つであることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のムラ検査装置において、
前記分割手段によって分割される領域は、前記ムラ検出手段によって検出されたムラを含む領域であることを特徴とするムラ検査装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のムラ検査装置において、
前記ムラ検出手段は、前記第１画像および第２画像の所定の検出領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差に基づいて、ムラを検出することを特徴とするムラ検査装置。
【請求項６】
基板上に形成された膜の膜厚ムラを検査するムラ検査方法において、
その主面上に光透過性の膜が形成された基板に対して、第1および第２の波長帯の光を照射し、当該膜の表面および裏面にて反射した光によって形成された画像を撮像する撮像工程と、
前記第１の波長帯の光による第１画像と、前記第２の波長帯の光による第２画像とから、ムラの位置および形状を検出するムラ検出工程と、
第１画像および第２画像を、各々対応する領域に分割する分割工程と、
前記分割された各領域内のムラに基づいて、第１画像または第２画像から分割されたいずれか一方の画像を、当該領域における代表画像とする画像選択工程と、
を備えることを特徴とするムラ検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載のムラ検査方法において、
前記画像選択工程にて選択された代表画像同士を配置する事により、ムラ検査画像を合成する合成工程をさらに備えることを特徴とするムラ検査方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のムラ検査方法において、
前記分割工程にて分割される領域は、前記基板上に形成される繰り返しパターンの一つであることを特徴とするムラ検査方法。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載のムラ検査方法において、
前記分割工程にて分割される領域は、前記ムラ検出工程にて検出されたムラを含む領域であることを特徴とするムラ検査方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれかに記載のムラ検査方法において、
前記ムラ検出工程では、前記第１画像および第２画像の所定の検出領域内に含まれる画素値の最大値と最小値との差に基づいて、ムラを検出することを特徴とするムラ検査方法。
【請求項１１】
対象物上に形成された光透過性の膜の膜厚ムラをコンピュータに検査させるプログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記コンピュータに、
ａ）対象物上に形成された膜に対して光を照射することにより撮像された、複数の波長帯による画像を取得する工程と、
ｂ）前記複数の波長帯による画像からムラの位置および形状を検出する工程と、
ｃ）前記画像を、各々対応する領域に分割し、当該領域内のムラを比較し、分割された画像のうちいずれか一方を当該領域における代表画像として選択する工程と、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２１６９７４（Ｐ２０１０−２１６９７４Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６３７７１（Ｐ２００９−６３７７１）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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