JP2000114138A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理液の撮影系に不具合があることを検出し
て報知することにより、不適切な処理が基板に対して施
されたことを知ることができる。 【解決手段】 ノズル５から基板Ｗに対して供給された
処理液を検出するための供給検出領域をＣＣＤカメラ１
３で撮影し、その静止画像に基づき処理液の供給状態を
検出して所定の処理を行う基板処理装置において、基板
Ｗの処理に先立って、ノズル５から処理液が供給された
ことを正常に撮影可能な状態で供給検出領域を撮影し、
その画像を基準静止画像として予め記憶する画像メモリ
２５と、基板の処理時に、処理液を供給する前に撮影
し、この処理時静止画像と基準静止画像とを比較して一
致しているか否かを判別する画像処理部２４と、その比
較結果が不一致である場合にそのことを報知するモニタ
２９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板等（以下、単に基板と称する）
にフォトレジスト液などの処理液を供給する基板処理装
置に係り、特に、撮影手段によって撮影した静止画像に
基づき処理液の供給状態を検出して所定の処理を行うた
めの技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の基板処理装置として、例
えば、特開平９−２７０３７３号公報に示すようなもの
が挙げられる。

【０００３】この装置は、処理液であるフォトレジスト
液を基板の表面に供給して回転塗布する回転式基板塗布
装置であるが、処理の安定性を高めるためにノズルから
フォトレジスト液が供給されたことを検出可能な供給検
出領域をＣＣＤカメラによって撮影し、その静止画像に
基づいて処理液の実際の供給時点（フォトレジスト液が
基板面に到達した到達時点）を検出してこれを基準にし
て以後の処理を実行するようになっている。具体的に
は、フォトレジスト液の到達時点からタイマによる計時
を開始し、所定の供給時間が経過した時点でフォトレジ
スト液の供給を停止するようになっている。

【０００４】このようにすることによりユーティリティ
の一つである加圧空気源の圧力が変動しても供給開始命
令から実際の供給までの遅れ時間の変動を吸収すること
ができ、フォトレジスト液の供給時間を一定化して処理
の安定化を図ることができるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、ＣＣＤカメラのレンズが汚れていた
り、ＣＣＤカメラ自身に不具合が生じている場合や、検
出を容易にするための照明であるストロボに不具合が生
じている場合には、フォトレジスト液の到達時点を正確
に検出することができない。そのため上記のような不具
合が生じている場合には、不適切な処理が継続して基板
に施されてしまい、しかもオペレータはそのことを知る
ことができないという問題がある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、処理液の撮影系に不具合があることを
検出して報知することにより、不適切な処理が基板に対
して施されたことを知ることができる基板処理装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の基板処理装置は、ノズルから基板
に対して供給された処理液を検出するための供給検出領
域を撮影手段により撮影し、前記供給検出領域の静止画
像に基づき処理液の供給状態を検出して所定の処理を行
う基板処理装置において、基板の処理に先立って、前記
ノズルから処理液が供給されたことを正常に撮影可能な
状態で前記撮影手段により前記供給検出領域を撮影し、
その画像を基準静止画像として予め記憶する記憶手段
と、基板の処理時に、前記ノズルから処理液を供給する
前に前記撮影手段により前記供給検出領域を撮影し、こ
の処理時静止画像と前記基準静止画像とを比較して一致
しているか否かを判別する判別手段と、前記判別手段が
前記両静止画像を不一致であると判別した場合にそのこ
とを報知する報知手段と、とを備えたことを特徴とする
ものである。

【０００８】また、請求項２に記載の基板処理装置は、
請求項１に記載の基板処理装置において、前記判別手段
が前記両静止画像を不一致である判別した場合には、そ
の基板の処理を停止させるようにした制御手段をさらに
備えたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。基板の処理時に撮影手段によって撮影された供給検
出領域の処理時静止画像と、基板の処理に先立ち撮影さ
れて記憶手段に予め記憶されている基準静止画像とを判
別手段が比較してこれらが一致しているか否かを判別す
る。基準静止画像は、ノズルから処理液が供給されたこ
とを正常に撮影手段が撮影可能な状態で撮影された画像
であるので、判別手段による判別結果は処理液の供給状
態を撮影手段で正常に検出できる状態にあるか否かを表
す。両静止画像が不一致であると判別手段が判別した場
合には、そのことを報知手段が報知する。

【００１０】また、請求項２に記載の発明によれば、両
静止画像が不一致である場合には、報知するだけでなく
制御手段が各部を制御して処理を停止させることにより
継続的に不適切な処理が基板に施されることを防止でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。図１は、本発明に係る基板処理装置
としての回転式基板塗布装置の概略構成を示すブロック
図である。

【００１２】基板Ｗは、例えば、真空吸着式のスピンチ
ャック１により水平姿勢で吸着支持され、回転軸２を介
して電動モータ３により回転中心Ｐ周りに回転駆動され
る。基板Ｗの周囲には、処理液の一例であるフォトレジ
スト液の飛散を防止するための飛散防止カップ４ａが配
設されている。また、この飛散防止カップ４ａの上部開
口には、ダウンフローを取り込むための複数個の開口を
上部に形成された上部蓋部材４ｂが、この装置のフレー
ムに固定されて位置固定の状態で配設されている。ま
た、図示しない搬送機構が未処理の基板Ｗをスピンチャ
ック１に載置したり、処理済みの基板Ｗを受け取る際に
は、図示しない昇降機構が飛散防止カップ４ａのみを下
降させることによって、飛散防止カップ４ａと上部蓋部
材４ｂとを離間させ、スピンチャック１を飛散防止カッ
プ４ａの上部開口から上方に突出させるようになってい
る。

【００１３】飛散防止カップ４ａの側方には、搬入され
た基板Ｗの回転中心Ｐの上方に相当する供給位置（図１
中の実線）と、基板Ｗ上から側方に離れた退避位置との
間で移動可能に構成されたノズル５が配設されている。
このノズル５はフォトレジスト液を供給するための供給
源１１にサックバックバルブ７を介して連通接続されて
いる。サックバックバルブ７は、ノズル５の吐出口５ａ
から露出しているフォトレジスト液を僅かに引き戻して
乾燥・固化を防止したり、いわゆる「ぼた落ち」を抑制
するように作動するものである。

【００１４】上部蓋部材４ｂの上部内周面には、その左
側にＣＣＤカメラ１３が、その右側にストロボ１５が配
設されている。本発明の撮影手段に相当するＣＣＤカメ
ラ１３は、固体撮像素子であるＣＣＤと電子シャッター
やレンズなどから構成されており、その撮影視野がノズ
ル５の吐出口５ａの直下付近に設定されている。例え
ば、撮影視野は、図２に示すように基板Ｗの回転中心Ｐ
を含む表面が撮影可能なように広めに設定されている。
この撮影視野内においてフォトレジスト液が供給ノズル
５の吐出口５ａから吐出されて基板Ｗの表面に到達した
時点を捉えられるように、回転中心Ｐを含むやや横長の
小矩形の領域が『供給検出領域Ｄ１』として予め設定さ
れている。なお、点線で描かれたノズル５は、基板Ｗ面
に写ったノズル５を示している。

【００１５】ストロボ１５は、フォトレジスト液が感光
しないようにこの装置自体が暗室内に設置されている関
係上、撮影時の照明として用いるためのものであり、例
えば、キセノンランプと５００ｎｍ以上の波長を透過す
るバンドパスフィルタとを組み合わせて構成されてい
る。これらのＣＣＤカメラ１３およびストロボ１５は、
到達検出部２０に接続されている。

【００１６】ストロボ電源２１は、ストロボ１５に対し
て所要の電力を供給して連続的にあるいは間欠的に点灯
させる。カメラ制御部２２は、ＣＣＤカメラ１３の動作
制御、例えば、撮影タイミングや電子シャッターの動作
速度などの制御を行う。カメラ制御部２２への撮影開始
の指示は、制御手段に相当する制御部１２がＩ／Ｏ制御
部２３へトリガ信号を出力することによって行われる。
詳細は後述するが、基板の処理に先立ち行われる撮影で
あって、フォトレジスト液の供給を正常に検出可能な状
況で行われる事前処理において供給検出領域Ｄ１を２値
化して『基準静止画像』として格納させるための『事前
トリガ信号』と、基板の処理時においてフォトレジスト
液を供給する直前に撮影を行わせ、それを２値化した
『処理時静止画像』と予め記憶しておいた『基準静止画
像』とを比較させて、その結果が不一致の場合には警報
とともに処理を停止させるための『確認トリガ信号』
と、基板へのフォトレジスト液の供給開始命令の実行と
ともにＣＣＤカメラ１３による周期的な撮影を行わせ、
２値化した静止画像の濃淡変化に応じてフォトレジスト
液の到達を検出するための『通常トリガ信号』とがあ
る。

【００１７】ＣＣＤカメラ１３の撮影視野内の画像信号
は、カメラ制御部２２およびＩ／Ｏ制御部２３を介して
画像処理部２４に伝送され、この画像信号のうち供給検
出領域Ｄ１（図２参照）に相当する画像信号が輝度値に
応じて２値化処理されて静止画像データ（基準静止画
像，処理時静止画像など）として画像メモリ２５（記憶
手段）に格納される。本発明の判別手段に相当する画像
処理部２４は、静止画像データの各画素値に基づいて基
準静止画像と処理時静止画像とが一致しているか否かを
判別したり、供給開始命令の実行後に周期的に撮影され
た静止画像と処理時静止画像との一致度合いを逐次判別
する。そして、基準静止画像と処理時静止画像とが不一
致であると判断された場合には、画像処理部２４がＩ／
Ｏ制御部２３を介してモニタ２９に警報を表示するとと
もに、制御部１２は現在の処理を中止するように各部を
制御するようになっている。なお、モニタ２９が本発明
の報知手段に相当する。

【００１８】次に、図３のタイムチャートを参照して、
上述したように構成された装置による塗布処理について
説明する。

【００１９】『事前処理』まず、図３のような塗布処理
に先立って実施される処理について図４のフローチャー
トを参照して説明する。

【００２０】ステップＳ１（正常状態で撮影） オペレータは、まず、ＣＣＤカメラ１３が正常な状態で
あって、そのレンズに汚れなどが付着しておらず、さら
にストロボ１５も正常に照明が可能な状態であることを
確認する。その確認は、目視によってそのレンズ面や照
射面を確認するだけでもよいが、目視では判断し難いフ
ォトレジスト液などのミストが付着している場合もある
ため、モニタ２９にＣＣＤカメラ１３からの映像を写し
出して行うことが好ましい。

【００２１】上記の確認を行って問題がなかった場合、
すなわち、ノズル５からフォトレジスト液が供給された
際に正常に検出することができる状況にある場合には、
基板Ｗをスピンチャック１に吸着保持させ、ノズル５を
塗布処理時と同様の位置に移動させる。そして、図示し
ない指示部からオペレータが撮影を指示すると、制御部
１２から到達検出部２０のＩ／０制御部２３に『事前ト
リガ信号』が出力され、ストロボ１５によって照明され
た撮影視野の画像がＣＣＤカメラ１３によって撮影され
る。

【００２２】なお、この撮影時の状態は、後述する塗布
プログラム中の確認トリガ信号出力命令によって撮影さ
れた静止画像と上記の基準静止画像とが比較されること
から、確認トリガ信号出力命令の実行時点と同じである
ことが好ましい。

【００２３】ステップＳ２（２値化処理） 上記のようにして撮影された撮影視野（図２参照）の画
像のうち、供給検出領域Ｄ１の画像信号だけが画像処理
部２４によって２値化処理される。この２値化処理にお
いては、例えば、各々の画素値が一定値を越える部分
（白っぽい領域）を『０』とし、その値以下の部分（黒
っぽい部分）を『１』とするように処理すればよい。

【００２４】ステップＳ３（格納） このように正常にフォトレジスト液の供給が検出可能で
ある状態における供給検出領域Ｄ１の２値化画像データ
を基準静止画像として画像メモリ２５に格納する。

【００２５】以上が塗布処理に先立って実施しておく事
前処理である。次に、基板に対して処理液の一例である
フォトレジスト液を回転塗布する塗布処理について説明
する。

【００２６】『塗布処理』この実施例では、基板を回転
させつつフォトレジスト液を供給してその表面全体に塗
り拡げ、その後、高速回転で余剰のフォトレジスト液を
振り切るとともに乾燥させて基板の表面全体にフォトレ
ジスト被膜を形成するようになっている。そのために図
３のタイムチャートに相当する塗布プログラムを実行す
るが、制御部１２が供給開始命令をＴ_S 時点で実行して
も即座にフォトレジスト液がノズル５から基板Ｗに供給
されることはなく、多少の遅れ時間Ｔ_DS1 が存在する。

【００２７】しかも、この遅れ時間Ｔ_DS1 は、種々の要
因によって時間的に変動（例えば、図３中の遅れ時間Ｔ
_DS2 ）するものである。そのため通常に塗布プログラム
を実行するとプログラムで意図した供給時間Ｔ_SUよりも
実質的な供給時間が短くなってしまう事態が生じ得る。
しかし、この装置ではＴ_S 時点における供給開始命令の
実行とともに通常トリガ信号出力命令を実行し、ＣＣＤ
カメラ１３によって周期的に撮影し、到達検出部２０に
より供給検出領域Ｄ１の静止画像の濃淡変化を判断して
フォトレジスト液がノズル５から基板Ｗ面に到達したと
判断する。そして、この到達時点ｔ₂ ，（ｔ₃ ）の到達
検出信号を基準にして、タイマースタート命令を実行し
て一定の供給時間Ｔ_SUを計時し、その時間が経過した時
点Ｔ_E ，（Ｔ_E ）で供給停止命令を実行するといったよ
うに、到達検出信号をトリガにして以後の命令を実行し
てゆくようにしている。そのため、遅れ時間Ｔ_DS1 ，
（Ｔ _DS2 ）の変動分を吸収して安定した処理が行えるよ
うになっている。

【００２８】その一方、ＣＣＤカメラ１３に不具合が生
じていたり、そのレンズ面に既にフォトレジスト液のミ
ストが付着していたり、ストロボ１５に不具合が生じて
いる場合には、フォトレジスト液が基板Ｗ面に到達した
時点ｔ₂ ，（ｔ₃ ）を正確に検出することができない。
不具合の内容によっては、フォトレジスト液が実際には
基板Ｗ面に未だ到達していないにも関わらず、通常トリ
ガ信号出力命令の直後に到達検出信号が出力されてタイ
マースタート命令が実行されてしまい、供給時間Ｔ_SUが
塗布プログラムで意図した時間より短くなり、逆に、フ
ォトレジスト液が既に基板Ｗ面に到達しているにも関わ
らず、到達検出信号が出力されず、無駄にフォトレジス
ト液が供給され続けるといった事態が生じ得る。

【００２９】本実施例装置では、Ｔ_S 時点で供給開始命
令を実行する直前のＴ_C 時点において、撮影系に不具合
がないかをチェックするための確認トリガ信号を出力す
る命令を実行して、到達検出部２０で撮影系の状態を確
認するための『確認処理』を実行するようにしている。
以下、この確認処理について図５のフローチャートを参
照しつつ説明する。

【００３０】ステップＴ１（撮影） Ｉ／Ｏ制御部２３はカメラ制御部２２を介してＣＣＤカ
メラ１３を制御し、図２に示したような撮影視野内を撮
影する。

【００３１】ステップＴ２（２値化処理） 撮影された視野内の画像信号が画像処理部２４で処理さ
れ、その中の供給検出領域Ｄ１（図２を参照）が２値化
処理される。なお、このときの２値化処理は、上述した
『事前処理』における２値化処理と同様のルールで処理
しておくことが好ましい。

【００３２】ステップＴ３（格納） 上記のステップで２値化処理された供給検出領域Ｄ１の
静止画像データは、『処理時静止画像』として画像メモ
リ２５に格納される。

【００３３】ステップＴ４（比較処理） 事前処理で撮影した基準静止画像と、ステップＴ１でフ
ォトレジスト液の供給直前に撮影した処理時静止画像と
を比較する。このときの比較の手法としては種々ある
が、例えば、両静止画像の同じ位置にある画素同士の画
素値を比較し、不一致となった画素数が、一静止画像を
構成している総画素数の２０％を越えた場合を両静止画
像が不一致であると判断する。

【００３４】ステップＴ５（一致？） 比較処理の結果に基づいて、一致、つまり事前処理で撮
影した際の撮影系の状況と現在の状況が同じであり、正
常に撮影が行える状態にあるか否かにより処理を分岐す
る。一致の場合はステップＴ６に分岐し、不一致の場合
はステップＴ７に分岐する。

【００３５】ステップＴ６（塗布プログラムの継続実
行） 比較処理の結果、撮影系に問題がないと判断された場合
には、このステップＴ６に移行して塗布プログラムを継
続実行する。具体的には、Ｔ_S 時点で供給開始命令を実
行するとともに通常トリガ信号出力命令を実行し、周期
的に撮影を行ってフォトレジスト液の到達検出時点ｔ₂
を基準にして以後の命令を逐次実行してゆく。

【００３６】ステップＴ７（警報出力） 不一致、つまり事前処理で撮影した際の撮影系の状況と
は現在の状況が相違することを示す場合には、撮影系に
何らかのトラブルが生じており、到達時点を正確に検出
できない可能性があるとが考えられるので、警報を出力
してオペレータにそのことを報知する。具体的には、画
像処理部２４がモニタ２９に警報を表示する。なお、モ
ニタ２９への警報表示に代えてランプなどを点滅させた
り、ブザーなどにより音で報知するようにしてもよい。

【００３７】ステップＴ８（処理停止） 報知が行われた後、制御部１２は現在の処理を中止する
ように各部を制御する。したがって、現在処理中の基板
に対しては、フォトレジスト液が供給されないが、その
基板を搬出した後、撮影系に生じているトラブルを修復
してから再び処理を施せばよい。なお、撮影系のトラブ
ル解消のためにＣＣＤカメラ１３の位置を調整するなど
して、撮影視野内の画像が変わった場合には再び『事前
処理』から実行することが好ましい。

【００３８】上述したように処理時静止画像と基準静止
画像とを比較してこれらが一致しているか否かを判別す
ることにより、フォトレジスト液の供給状態が撮影系に
よって正常に検出できるか否かを判別することができ
る。したがって、両静止画像が不一致である場合には、
そのことを報知するとともに処理を停止することによっ
て基板に不適切な処理が施される状態にあることをオペ
レータは知るとともにその処理が施されることを防止す
ることができる。その結果、不適切な処理が複数枚の基
板にわたって継続的に基板に施されることを未然に防止
することができる。

【００３９】なお、上記の実施例では、撮影系に不具合
が生じたことを報知するとともに処理を停止するように
したが、処理を停止することなく報知するだけにしても
よい。この場合には、報知された基板以降の全ての基板
に対して不適切な処理が施されているので、一旦、全て
の基板のフォトレジスト被膜を除去し、撮影系の不具合
を解消した後にそれらに再び塗布処理を施すようにすれ
ばよい。この場合であっても、報知によって不適切な処
理が行われたことをオペレータは知ることできる。

【００４０】また、上述した説明では、供給検出領域Ｄ
１によりフォトレジスト液の到達検出を行って以後の命
令を実行する塗布プログラムを例に採って説明したが、
供給検出領域Ｄ１をノズル５の吐出口５ａを含むように
設定し、フォトレジスト液が吐出口５ａから吐出した時
点を検出して以後の命令を実行する塗布プログラムであ
ってもよい。

【００４１】また、本発明における『ノズルから基板に
対して処理液が供給された』とは、上記のように意図的
に処理液を供給（到達／吐出）した場合だけでなく、例
えば、処理液の供給前に、不意にノズルから処理液が落
下する現象（いわゆる『ぼた落ち』）も含むものであ
り、ぼた落ちを撮影系で検出してそのことを報知した
り、処理を停止するような場合も本発明を適用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、処理時静止画像と予め記憶さ
れている基準静止画像とを判別手段が比較してこれらが
一致しているか否かを判別することにより処理液の供給
状態が撮影手段で正常に検出できるか否かを判別するこ
とができる。したがって、両静止画像が不一致であるこ
とを判別手段が判別した場合には、そのことを報知手段
が報知することによって基板に不適切な処理が施される
状態にある、あるいは不適切な処理が施されたことをオ
ペレータは知ることができる。その結果、オペレータは
装置による処理を停止するなどの適切な処置を行うこと
ができる。

【００４３】また、請求項２に記載の発明によれば、両
静止画像が不一致である場合には、報知するだけでなく
処理を停止するようにしているので、不適切な処理が継
続的に基板に施されることを未然に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る回転式基板塗布装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】ＣＣＤカメラの撮影視野を示す図である。

【図３】塗布処理の一例を示すタイムチャートである。

【図４】事前処理の一例を示すフローチャートである。

【図５】確認トリガ信号が出力された場合に実行される
確認処理を示すフォローチャートである。

【符号の説明】

Ｗ … 基板 １ … スピンチャック ３ … 電動モータ ５ … ノズル ７ … サックバックバルブ １２ … 制御部（制御手段） １３ … ＣＣＤカメラ（撮影手段） １５ … ストロボ ２０ … 到達検出部 ２１ … ストロボ電源 ２２ … カメラ制御部 ２３ … Ｉ／Ｏ制御部 ２４ … 画像処理部（判別手段） ２５ … 画像メモリ（記憶手段） ２９ … モニタ（報知手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルから基板に対して供給された処理
   液を検出するための供給検出領域を撮影手段により撮影
   し、前記供給検出領域の静止画像に基づき処理液の供給
   状態を検出して所定の処理を行う基板処理装置におい
   て、 基板の処理に先立って、前記ノズルから処理液が供給さ
   れたことを正常に撮影可能な状態で前記撮影手段により
   前記供給検出領域を撮影し、その画像を基準静止画像と
   して予め記憶する記憶手段と、 基板の処理時に、前記ノズルから処理液を供給する前に
   前記撮影手段により前記供給検出領域を撮影し、この処
   理時静止画像と前記基準静止画像とを比較して一致して
   いるか否かを判別する判別手段と、 前記判別手段が前記両静止画像を不一致であると判別し
   た場合にそのことを報知する報知手段と、 とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、 前記判別手段が前記両静止画像を不一致である判別した
   場合には、その基板の処理を停止させるようにした制御
   手段をさらに備えたことを特徴とする基板処理装置。