JP2008244078A - Substrate processor - Google Patents

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JP2008244078A
JP2008244078A JP2007081442A JP2007081442A JP2008244078A JP 2008244078 A JP2008244078 A JP 2008244078A JP 2007081442 A JP2007081442 A JP 2007081442A JP 2007081442 A JP2007081442 A JP 2007081442A JP 2008244078 A JP2008244078 A JP 2008244078A
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Akira Yamaguchi
晃 山口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To highly accurately calculate the presence or the absence and a degree of an inclination of a substrate put in a substrate processor, such as a film-forming device or an etching device with, using a simple and small equipment. <P>SOLUTION: There are provided two sets of detection parts respectively composed of a light source 3 and a camera 4, a first detection part 5 is arranged onto a view port 2, on the upper wall part of a chamber of a substrate processor; a second detection part 12 is arranged so as to be located inside the chamber. Each light source directly lights up the mirror face of a substrate 7 having the mirror-faced surface; each camera images an image of each light source reflected on the mirror face of the substrate; and an image processing part contrasts an imaged image imaged by each camera with a preregistered reference image and compares the positions of each reference point in the imaged image and in the reference image so as to detect an inclination of the substrate, on the basis of a deviation between the reference points. The light source and the camera are integrally provided in the detection part, and it is preferable that the detection part be arranged above the mirror face side of the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、CVD成膜装置、プラズマCVD成膜装置、MOCVD成膜装置などの成膜装置やドライエッチング装置、プラズマエッチング装置などのエッチング装置等の基板に加工を施す基板処理装置に関し、この基板処理装置内に配置されるシリコン基板などの各種基板の傾きを簡単に検出できるようにしたものである。   The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate such as a film forming apparatus such as a CVD film forming apparatus, a plasma CVD film forming apparatus, or a MOCVD film forming apparatus, or an etching apparatus such as a dry etching apparatus or a plasma etching apparatus. The tilt of various substrates such as a silicon substrate arranged in the processing apparatus can be easily detected.

前記基板処理装置において成膜やエッチングを行う際に、基板が傾いていると、基板周辺での成膜用ガスやエッチング用ガスの流れが乱され、均一な成膜や均一なエッチングが行えないことがある。
このため、基板処理装置内に置かれた基板の傾きを検出する方法が提案されている。
If the substrate is tilted during film formation or etching in the substrate processing apparatus, the flow of the film forming gas or etching gas around the substrate is disturbed, and uniform film formation or uniform etching cannot be performed. Sometimes.
For this reason, a method for detecting the tilt of a substrate placed in the substrate processing apparatus has been proposed.

特開2007−5645号公報には、MOCVD気相成長装置のウエハキャリア上に載置されたウエハの傾きを検出する装置が開示されている。
この装置は、ウエハに指向性を有するビーム光を照射する光源と、ウエハ表面で反射した光をレンズと反射手段とを介して投影させる位置検出手段を備え、前記位置検出手段に投影された光の焦点位置に基づいてウエハの傾きを求めるものである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-5645 discloses an apparatus for detecting the tilt of a wafer placed on a wafer carrier of an MOCVD vapor phase growth apparatus.
The apparatus includes a light source that irradiates a wafer with directional beam light, and a position detection unit that projects light reflected on the wafer surface through a lens and a reflection unit, and the light projected on the position detection unit. The tilt of the wafer is obtained based on the focal position.

この検出装置では、ウエハの0.001度の傾きを検出するには、ウエハと位置検出手段との間の距離が約10m必要であるとされ、この距離を短縮するため、反射光の光路中に上述のように凹レンズなどのレンズと反射板などからなる反射手段とを設けるようにしている。
このため、この先行発明の検出装置は、装置構成が複雑となり、設備コストが嵩む。
In this detection apparatus, in order to detect the 0.001 degree tilt of the wafer, the distance between the wafer and the position detection means is required to be about 10 m. In order to shorten this distance, Further, as described above, a lens such as a concave lens and a reflecting means including a reflecting plate are provided.
For this reason, the detection apparatus of this prior invention has a complicated apparatus configuration and increases the equipment cost.

また、上述のような手段を採用して反射光の光路長を短縮しても、ウエハと位置検出手段との距離は、なお約2.5mにもなり、装置が大型化することにもなる。
特開2007−5645号公報
Even if the optical path length of the reflected light is shortened by adopting the above-mentioned means, the distance between the wafer and the position detecting means is still about 2.5 m, and the apparatus becomes large. .
JP 2007-5645 A

よって、本発明における課題は、基板処理装置内に置かれた基板の傾きの有無およびその程度を簡便で小型の設備で精度よく求めることができるようにすることにある。   Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to accurately obtain the presence / absence and degree of inclination of a substrate placed in a substrate processing apparatus with a simple and small facility.

かかる課題を解決するため、
請求項1にかかる発明は、光源とカメラとからなる検出部および画像処理部を有する基板検出装置が備えられた基板処理装置であって、
前記光源は、一方の表面が鏡面である基板の該鏡面を直接照明するものであり、
前記カメラは、基板の該鏡面に映る光源の画像を撮像するものであり、
前記画像処理部は、前記カメラで撮像された撮像画像と予め登録された基準画像とを対比し、撮像画像と基準画像とにおけるそれぞれの基準点の位置を比較して、基準点のズレに基づいて基板の傾きを検出するものであることを特徴とする基板処理装置である。
To solve this problem,
The invention according to claim 1 is a substrate processing apparatus provided with a substrate detection device having a detection unit and an image processing unit comprising a light source and a camera,
The light source directly illuminates the mirror surface of the substrate whose one surface is a mirror surface,
The camera captures an image of a light source reflected on the mirror surface of the substrate,
The image processing unit compares a captured image captured by the camera with a pre-registered reference image, compares the positions of the reference points in the captured image and the reference image, and based on a reference point shift. The substrate processing apparatus is characterized by detecting the tilt of the substrate.

請求項2にかかる発明は、前記検出部は、光源とカメラとが一体化されており、前記基板の鏡面側の上方に配置されていることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置である。   According to a second aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus of the first aspect, the light source and the camera are integrated in the detection unit, and the detection unit is disposed above the mirror side of the substrate. is there.

請求項3にかかる発明は、2基の検出部が設けられ、第1検出部は、基板処理装置の上壁部のビューポートに配置され、第2の検出部は、前記チャンバー内に位置することが可能とされていることを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置である。   According to a third aspect of the present invention, two detection units are provided, the first detection unit is disposed in a viewport on the upper wall portion of the substrate processing apparatus, and the second detection unit is located in the chamber. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is capable of performing the processing.

請求項4にかかる発明は、基板処理装置が、成膜装置またはエッチング装置であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか記載の基板処理装置である。   The invention according to claim 4 is the substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is a film forming apparatus or an etching apparatus.

本発明によれば、基板の鏡面に映る光源の画像中にある任意の基準点を定めておく。すなわち、基板が傾いておらず平坦である場合の画像を基準画像として、予め画像処理部のメモリに登録し、基準画像内の任意の点を基準点として設定しておく。基板が傾いた場合の撮像画像では、基準画像での基準点が移動する。
この移動が認められた場合に、基板が傾いたと判断し、その移動のベクトル量から傾きの方向とその度合を知ることができる。
According to the present invention, an arbitrary reference point in the image of the light source reflected on the mirror surface of the substrate is determined. That is, an image when the substrate is flat without being tilted is registered in advance in the memory of the image processing unit as a reference image, and an arbitrary point in the reference image is set as a reference point. In the captured image when the substrate is tilted, the reference point in the reference image moves.
When this movement is recognized, it can be determined that the substrate is inclined, and the direction and degree of inclination can be known from the vector amount of the movement.

また、検出部を構成する光源とカメラとを一体化できるので、小型化が可能であり、既設の基板処理装置に検出部を取り付けて、基板の傾きを検知することができる。したがって、基板処理装置全体が大型化することもなく、安価に基板検出装置を装着することができるようになる。   Further, since the light source and the camera constituting the detection unit can be integrated, the size can be reduced, and the tilt of the substrate can be detected by attaching the detection unit to an existing substrate processing apparatus. Therefore, the substrate detection apparatus can be mounted at low cost without increasing the size of the entire substrate processing apparatus.

図1は、この傾き検出の原理を模式的に説明するためのもので、カメラで撮像された画像を描いている。図1中符号31は基板の像であり、32は基板の鏡面に映り込んだ光源の像であり、33はサセプタの像である。
図1(a)は、基板31が傾いておらずサセプタ33上に平坦に置かれている場合の撮像画像で、基準画像となるものである。光源の画像32は基板の画像31の中心に位置している。
FIG. 1 is a diagram for schematically explaining the principle of tilt detection, and depicts an image captured by a camera. In FIG. 1, reference numeral 31 is an image of the substrate, 32 is an image of the light source reflected on the mirror surface of the substrate, and 33 is an image of the susceptor.
FIG. 1A shows a captured image when the substrate 31 is not tilted and is placed flat on the susceptor 33, and serves as a reference image. The light source image 32 is located at the center of the substrate image 31.

図1(b)は、基板が傾いた場合の撮像画像であり、光源およびカメラの位置は図1(a)を撮像したときと変わっていない。光源の画像32が基板の画像31の中心から周辺部に移動している。この光源の画像32の移動のベクトル量から基板の傾き方向および傾き度合を検出することができる。
また、図1(c)に示すように、光源の画像32自体がゆがんでいる場合には、基板自体に反りなどのゆがみが存在していると判断できる。
FIG. 1B is a captured image when the substrate is tilted, and the positions of the light source and the camera are the same as when the image of FIG. The light source image 32 is moved from the center of the substrate image 31 to the peripheral portion. The tilt direction and the tilt degree of the substrate can be detected from the vector amount of the movement of the image 32 of the light source.
In addition, as shown in FIG. 1C, when the light source image 32 itself is distorted, it can be determined that the substrate itself is distorted such as warpage.

また、検出部を2基設け、第1検出部をチャンバ上壁部に形成したビューポートに、第2検出部をチャンバ内に、それぞれ配置することで、第2検出部により処理前および処理後の基板の傾きを知ることができ、第1検出部により処理中の基板の傾きを知ることができる。   In addition, two detection units are provided, and the first detection unit is disposed in the viewport formed on the upper wall of the chamber, and the second detection unit is disposed in the chamber. The tilt of the substrate being processed can be known by the first detector.

さらに、画像処理部に、撮像画像中の基板の周辺部の明部とサセプタの暗部との境界を識別して基板の位置情報を求める機能を付加すれば、基板の表面面内での位置を検出することもできる。
また、サセプタが回転可能であれば、これを回転させながら撮像して、画像の回転とサセプタの回転が同期しているか否かを確認することができる機能を画像処理部に付与しておけば、基板あるいはサセプタの平面部材の傾きかあるいはサセプタ回転軸のゆがみかを判別できる。
Furthermore, if a function for identifying the boundary between the bright part of the peripheral part of the substrate in the captured image and the dark part of the susceptor and obtaining the positional information of the substrate is added to the image processing unit, the position in the surface of the substrate can be determined. It can also be detected.
If the susceptor can be rotated, the image processing unit may be provided with a function for capturing an image while rotating the susceptor and confirming whether the rotation of the image and the rotation of the susceptor are synchronized. It is possible to determine whether the flat member of the substrate or the susceptor is tilted or the susceptor rotation axis is distorted.

さらに、基板のゆがみを検出する機能を画像処理部に付与しておけば、基板自体の反り、ゆがみの有無を検出することも可能である。
以上のように、極めて簡単で小型の装置構成により基板の傾きを精度高く検出することができる。
Further, if the image processing unit is provided with a function for detecting the distortion of the substrate, it is possible to detect the warpage of the substrate itself and the presence or absence of the distortion.
As described above, the tilt of the substrate can be detected with high accuracy by an extremely simple and small apparatus configuration.

図2は、本発明の基板処理装置の一例を示すもので、ここではMOCVD法による気相成長成膜装置の例を示している。
図2において、符号1は前記成膜装置のチャンバーを構成する上部壁を示し、この上部壁1が上方に持ち上げられてチャンバーが開放された状態を示している。
FIG. 2 shows an example of a substrate processing apparatus according to the present invention. Here, an example of a vapor deposition film forming apparatus by MOCVD is shown.
In FIG. 2, reference numeral 1 indicates an upper wall constituting the chamber of the film forming apparatus, and the upper wall 1 is lifted upward and the chamber is opened.

この上部壁1には、ビューポート2が設けられている。このビューポート2は、上部壁1に貫通孔を形成し、この貫通孔に円筒状の筒部21を取り付け、この筒部21の先端に中空で円環状のフランジ部22を固定して構成されたものである。フランジ部22には、冷却媒体入口23と冷却媒体出口24とが設けられており、冷却媒体入口23から冷却水などの冷却媒体をフランジ部22内部に送り込み、フランジ部22を冷却し、これによりフランジ部22に取り付けられる第1検出部5が過熱されないようになっている。   A viewport 2 is provided on the upper wall 1. The viewport 2 is configured by forming a through hole in the upper wall 1, attaching a cylindrical tube portion 21 to the through hole, and fixing a hollow annular flange portion 22 to the tip of the tube portion 21. It is a thing. The flange portion 22 is provided with a cooling medium inlet 23 and a cooling medium outlet 24, and a cooling medium such as cooling water is fed into the flange portion 22 from the cooling medium inlet 23 to cool the flange portion 22. The first detection unit 5 attached to the flange portion 22 is not overheated.

また、前記筒部21には、パージガス入口25が取り付けられ、このパージガス入口25からアルゴン、窒素などのパージガスがビューポート2内に送られるようになっており、成膜処理中に気相反応により生成した微粒子状の生成物がビューポート2内に付着しないように構成されている。   Further, a purge gas inlet 25 is attached to the cylindrical portion 21, and a purge gas such as argon or nitrogen is sent from the purge gas inlet 25 into the view port 2. The generated particulate product does not adhere to the viewport 2.

ビューポート2のフランジ部22の上部には、リング状光源部3が取り付けられている。このリング状光源部3は、複数の発光ダイオード(LED)を同一円周上に列状に並べて構成されたもので、これら発光ダイオードがなす外周径が筒部21の内周径よりも小さくされており、複数の発光ダイオード全体をビューポート2の下方から覗けるようになっている。   A ring-shaped light source unit 3 is attached to the upper portion of the flange portion 22 of the viewport 2. This ring-shaped light source unit 3 is configured by arranging a plurality of light emitting diodes (LEDs) in a line on the same circumference, and the outer peripheral diameter formed by these light emitting diodes is made smaller than the inner peripheral diameter of the cylindrical portion 21. The plurality of light emitting diodes can be seen from below the view port 2.

このリング状光源部3の中心部は空間となっており、この空間にCCDカメラ4が取り付けられている。このCCDカメラ4は、レンズ41と本体42とから構成され、レンズ41にて撮像した画像を本体42内のCCD素子にて電気信号とするものである。
このCCDカメラ4のレンズ41は、その中心軸がリング状光源部3がなす円周の中心と一致するように、その取り付け位置が定められている。また、レンズ41の視野は、撮像対象となる1枚の基板全体が映るように定められている。
The central portion of the ring-shaped light source unit 3 is a space, and the CCD camera 4 is attached to this space. The CCD camera 4 includes a lens 41 and a main body 42, and an image picked up by the lens 41 is converted into an electrical signal by a CCD element in the main body 42.
The mounting position of the lens 41 of the CCD camera 4 is determined so that the center axis thereof coincides with the center of the circumference formed by the ring-shaped light source unit 3. Further, the field of view of the lens 41 is determined so that the entire substrate to be imaged is reflected.

CCDカメラ4からの電気信号は、別途設けられた図示しない画像処理部に送られ、ここで後述する画像処理操作を受けて、基板の傾きが検出されるようになっている。
なお、前記上壁部1の頂部には、成膜用の原料ガスの入口部25が設けられている。
前記ビューポート2に取り付けられたリング状光源部3とCCDカメラ4とで第1検出部5が構成される。
An electrical signal from the CCD camera 4 is sent to an image processing unit (not shown) provided separately, and receives an image processing operation described later, so that the tilt of the substrate is detected.
In addition, an inlet portion 25 of a source gas for film formation is provided at the top of the upper wall portion 1.
The ring-shaped light source unit 3 and the CCD camera 4 attached to the view port 2 constitute a first detection unit 5.

図2中、符号6は、前記成膜装置のサセプタを示す。このサセプタ6上には複数枚の基板7、7・・が円周状に並べて載置されており、個々の基板7が自転するとともにサセプタ6の回転によって公転するようになっている。
サセプタ6の外方には、リング状の円周部材8が設けられ、この円周部材8+の外周部の1箇所には、平板状の基9が取り付けられている。
In FIG. 2, reference numeral 6 denotes a susceptor of the film forming apparatus. On the susceptor 6, a plurality of substrates 7, 7... Are placed in a circumferential shape, and each substrate 7 rotates and revolves as the susceptor 6 rotates.
A ring-shaped circumferential member 8 is provided outside the susceptor 6, and a flat base 9 is attached to one portion of the outer peripheral portion of the circumferential member 8 +.

この基台9には、円柱状の支持柱10が立設されており、この支持柱10は、基台9に対して回動可能となっている。さらに、この支持柱10には、横方向に延びる棒状の支持アーム11が取り付けられており、この支持アーム11の先端には第2検出部12が取り付けられている。
第2検出部12は、前記第1検出部5と同様のもので、リング状光源部13とCCDカメラ14とから構成されている。
A columnar support column 10 is erected on the base 9, and the support column 10 is rotatable with respect to the base 9. Further, a rod-like support arm 11 extending in the lateral direction is attached to the support column 10, and a second detection unit 12 is attached to the tip of the support arm 11.
The second detection unit 12 is the same as the first detection unit 5 and includes a ring-shaped light source unit 13 and a CCD camera 14.

そして、この第2検出部12は、支持柱10の回動により、サセプタ6上のある1枚の基板7の直上の動作位置に移動し、ここに一時的に停止するととも、チャンバの外側の退避位置にまで退避できるようになっている。
第2検出部12のCCDカメラ14からの電気信号は、前記画像処理部に送られるようになっている。
The second detection unit 12 is moved to an operation position immediately above a certain substrate 7 on the susceptor 6 by the rotation of the support column 10, temporarily stopped here, and outside the chamber. It can be retracted to the retreat position.
An electrical signal from the CCD camera 14 of the second detection unit 12 is sent to the image processing unit.

次に、この成膜装置における基板の傾きの検出方法について説明する。
まず、成膜装置のチャンバを開状態とし、サファイア基板などの少なくとも一方の表面が鏡面である基板7、7・・を複数枚その鏡面がおもてになるようにサセプタ6上に載置する。
Next, a method for detecting the tilt of the substrate in this film forming apparatus will be described.
First, the chamber of the film forming apparatus is opened, and a plurality of substrates 7, 7... Having at least one surface such as a sapphire substrate are placed on the susceptor 6 so that the mirror surface is the front surface. .

つづいて、支持柱10を回動させて第2検出部12をサセプタ6上のある1枚の基板7の直上に停止させて基板7の傾きを検出する。傾きが検出されれば、対策を講じて傾きがない状態とする。この操作を、サセプタ6を回転させてサセプタ6上に載置されたすべての基板7、7・・に対して実施する。
第2検出部12によれば、成膜以前の状態での基板の傾きの有無を知ることができ、基板が不適切な状態で成膜工程に移ることが防止される。
Subsequently, the support column 10 is rotated to stop the second detection unit 12 immediately above a certain substrate 7 on the susceptor 6 to detect the tilt of the substrate 7. If an inclination is detected, a countermeasure is taken so that there is no inclination. This operation is performed on all the substrates 7, 7... Placed on the susceptor 6 by rotating the susceptor 6.
According to the second detection unit 12, it is possible to know whether or not the substrate is tilted before the film formation, and it is possible to prevent the substrate from moving to the film formation process in an inappropriate state.

ついで、第2検出部12をチャンバーの外側の退避位置に退避させ、成膜装置のチャンバーを閉状態として、チャンバー内に成膜用の原料ガスを前記入口部25からチャンバー内部に導入して成膜操作を実施する。
この成膜操作中において、チャンバーの上壁部のビューポート2に設けられた第1検出部6によって成膜中の基板7、7・・の傾きを検出する。
成膜操作中に基板7の傾きが検出されれば、その基板は不良品である可能性が高いので、記録しておき、成膜操作終了後にその基板7を取り除く。
Next, the second detection unit 12 is retracted to the retreat position outside the chamber, the chamber of the film forming apparatus is closed, and a source gas for film formation is introduced into the chamber from the inlet 25 into the chamber. Perform membrane manipulation.
During this film forming operation, the first detector 6 provided in the view port 2 on the upper wall of the chamber detects the tilt of the substrates 7, 7.
If the tilt of the substrate 7 is detected during the film forming operation, the substrate is likely to be defective, so record it and remove the substrate 7 after the film forming operation is completed.

第1検出部5によれば、これを成膜中のモニターとして使用でき、成膜途中での基板の傾きを検出することができる。成膜途中ではチャンバー内は高温となるがビューポート2を利用して第1検出部5を取り付けているので、第1検出部5が熱により劣化することがない。   According to the first detection unit 5, this can be used as a monitor during film formation, and the tilt of the substrate during film formation can be detected. During the film formation, the temperature inside the chamber becomes high, but since the first detection unit 5 is attached using the view port 2, the first detection unit 5 is not deteriorated by heat.

次に、本発明での基板の傾きの検出動作について説明する。
第1検出部5と第2検出部12とでの検出操作は同様であるので、ここでは第1検出部5での操作について述べる。
第1検出部5が検出対象の基板7の直上に位置した時に、そのリング状光源部3からの光を基板7に直接照明する。これにより、リング状光源3からの光はビューポート2を通過して基板7に至り、基板7の鏡面にはリング状光源部3の像が映る。
Next, the operation of detecting the tilt of the substrate in the present invention will be described.
Since the detection operation in the 1st detection part 5 and the 2nd detection part 12 is the same, operation in the 1st detection part 5 is described here.
When the first detection unit 5 is positioned immediately above the substrate 7 to be detected, the light from the ring-shaped light source unit 3 is directly illuminated on the substrate 7. As a result, the light from the ring-shaped light source 3 passes through the view port 2 and reaches the substrate 7, and an image of the ring-shaped light source unit 3 is reflected on the mirror surface of the substrate 7.

この光源3の像をCCDカメラ4で撮像して画像信号とし、この画像信号を前記画像処理部に送り画像処理する。
この画像処理は、例えば以下のようにして行われる。
初めに基板7が傾いていない正しい状態にある場合のリング状光源部3の像を撮像して基準画像とする。
An image of the light source 3 is picked up by the CCD camera 4 to form an image signal, and this image signal is sent to the image processing unit for image processing.
This image processing is performed as follows, for example.
First, an image of the ring-shaped light source unit 3 in a correct state where the substrate 7 is not tilted is taken as a reference image.

この基準画像に映ったリング状光源部3の像が構成する仮想の内周円あるいは外周円を想定し、この仮想円の中心の二次元座標[X、Y]を求めて、これを基準値として画像処理部のメモリーに保存する。
ついで、他の基板7について、同様にリング状光源部3の像を撮像して仮想円の中心の二次元座標を求める。そして、この座標と前記基準値の座標とを比較する。
Assuming a virtual inner circle or outer circle formed by the image of the ring-shaped light source unit 3 reflected in the reference image, the two-dimensional coordinates [X, Y] of the center of the virtual circle are obtained, and this is used as a reference value. Is stored in the memory of the image processing unit.
Next, the image of the ring-shaped light source unit 3 is taken similarly for the other substrate 7 to obtain the two-dimensional coordinates of the center of the virtual circle. Then, the coordinates are compared with the coordinates of the reference value.

例えば、基準値の座標を[0、0]としたとき、他の基板7についての座標が[0.05、0]であった場合には、この基板は傾いていると判断し、基準座標の[0、0]からの移動量(ベクトル量)を求めてこの移動量から傾いている方向およびその程度を知ることができる。   For example, when the coordinates of the reference value are [0, 0], if the coordinates of the other substrate 7 are [0.05, 0], it is determined that the substrate is inclined, and the reference coordinates The amount of movement (vector amount) from [0, 0] can be obtained to know the direction and degree of inclination from this amount of movement.

リング状光源3以外の光源を用いた場合、例えば1灯の発光ダイオードからなる光源を用いた場合には、基板7の鏡面に映る光源の像の輝度が最も高い位置を画像処理して求め、この位置の二次元座標を基準点として用いるようにしてもよい。   When a light source other than the ring light source 3 is used, for example, when a light source composed of one light emitting diode is used, a position where the luminance of the image of the light source reflected on the mirror surface of the substrate 7 is highest is obtained by image processing. You may make it use the two-dimensional coordinate of this position as a reference point.

本発明の基板処理装置では、基板の傾き以外にも、基板の表面面内での位置(水平位置)を求めることの可能である。
リング状光源3からの光が基板7に直接照明されると、基板7の鏡面にはリング状光源3の像が映ると同時に基板7の周縁部は照明されて輝度が高く、その外側のサセプタ6はこれに比べて輝度が低くなり、この状態もCCDカメラ4にて同時に撮像される。
In the substrate processing apparatus of the present invention, it is possible to obtain the position (horizontal position) in the surface surface of the substrate in addition to the inclination of the substrate.
When the light from the ring-shaped light source 3 is directly illuminated on the substrate 7, the image of the ring-shaped light source 3 is reflected on the mirror surface of the substrate 7, and at the same time, the peripheral portion of the substrate 7 is illuminated to increase the brightness, and the susceptor on the outside 6 has a lower brightness than this, and this state is also picked up by the CCD camera 4 at the same time.

画像処理部では、この2つの部位の境界面での輝度の差により、基板7の周縁部の位置を検出する。基板7がサセプタ6上の正規な位置に置かれたときの位置を基準位置としてメモリに記録する。他の基板7について同様の操作、処理を行い、基板7の周縁部の位置を検出し、これと前記基準位置を比較して、基板7の位置ずれを検知する。   In the image processing unit, the position of the peripheral portion of the substrate 7 is detected based on the difference in luminance at the boundary surface between the two parts. The position when the substrate 7 is placed at a normal position on the susceptor 6 is recorded in the memory as a reference position. The same operations and processes are performed on the other substrates 7 to detect the position of the peripheral portion of the substrate 7 and compare it with the reference position to detect the displacement of the substrate 7.

このように画像処理部に基板の周縁部の位置を検出する機能を持たせておけば、基板の傾き以外の基板面内の位置をも知ることができる。
また、サセプタ6が回転可能であれば、これを回転させながら撮像して、画像の回転とサセプタ6の回転が同期しているか否かを確認することができる機能を画像処理部に付与しておけば、基板7あるいはサセプタ6の平面部材の傾きかあるいはサセプタ回転軸のゆがみかを判別できる。
さらに、基板のゆがみを検出する機能を画像処理部に付与しておけば、基板自体の反り、ゆがみの有無を検出することも可能である。
As described above, if the image processing unit has a function of detecting the position of the peripheral edge of the substrate, it is possible to know the position in the substrate surface other than the tilt of the substrate.
Further, if the susceptor 6 is rotatable, the image processing unit is provided with a function of capturing an image while rotating the susceptor 6 and confirming whether the rotation of the image and the rotation of the susceptor 6 are synchronized. If this is the case, it is possible to determine whether the substrate 7 or the susceptor 6 is inclined or the susceptor rotation axis is distorted.
Further, if the image processing unit is provided with a function for detecting the distortion of the substrate, it is possible to detect the warpage of the substrate itself and the presence or absence of the distortion.

以下、具体例を示す。
(実施例)
図2に示すように、第1検出部および第2検出部を取り付けたMOCVD成膜装置を用いた。この成膜装置は、2インチのサファイア基板を10枚載置するものである。
10枚の基板を全て載置した後、順次基板を第2検出部の真下を通過させ、基板1枚ごとにリング状光源からの光を直接照明し、サファイア基板に映った像を撮像して画像処理による解析により載置状態の判定をした。
Specific examples are shown below.
(Example)
As shown in FIG. 2, an MOCVD film forming apparatus equipped with a first detector and a second detector was used. This film forming apparatus mounts 10 2 inch sapphire substrates.
After all 10 substrates are placed, the substrates are sequentially passed directly under the second detection unit, and the light from the ring-shaped light source is directly illuminated for each substrate, and an image reflected on the sapphire substrate is captured. The mounting state was determined by analysis by image processing.

10枚の基板とも映りこみ像の位置のずれは0.5mm以内、基板外縁の位置のずれは1mm以内に入っており、問題なしと判定した。
そこで、このうち1枚の基板下に、0.5mm程度の厚みの基板のカケラを、載置部周辺側に入れ基板を傾けた。このとき、リング状光源の像は画面内を平行に移動し、その移動距離より、傾きの程度が0.5mm程度と確認できた。
The deviation of the position of the reflected image was within 0.5 mm and the deviation of the position of the outer edge of the substrate was within 1 mm for all 10 substrates, and it was determined that there was no problem.
In view of this, a substrate fragment having a thickness of about 0.5 mm was placed under one substrate, and the substrate was tilted by placing it on the periphery of the mounting portion. At this time, the image of the ring-shaped light source moved in parallel on the screen, and it was confirmed that the degree of inclination was about 0.5 mm from the movement distance.

この状態で基板上に窒化ガリウム(GaN)の成膜を行い、GaN膜表面に厚みに応じてあらわれる光の縞模様(フリンジ)を観察した。これより傾いた基板に成膜したものは、膜厚分布が基板中心からの同心円状分布にならず、片側が厚く、反対側が薄い結果となった。他の基板は、同心円状の分布となり、分布も少なかった。
これは、傾いた基板上での原料ガスの流れに分布が生じているか、熱的な温度分布が生じているためと考えられる。
In this state, a film of gallium nitride (GaN) was formed on the substrate, and a light stripe pattern (fringe) appearing on the surface of the GaN film according to the thickness was observed. When the film was formed on a substrate inclined more than this, the film thickness distribution did not become a concentric distribution from the center of the substrate, and one side was thick and the other side was thin. The other substrates had a concentric distribution with little distribution.
This is presumably because the material gas flow on the tilted substrate is distributed or a thermal temperature distribution is generated.

本発明における検出原理を模式的に示す図面である。It is drawing which shows the detection principle in this invention typically. 本発明の基板処理装置の要部を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the principal part of the substrate processing apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

3(13)・・リング状光源、4(14)・・CCDカメラ、5・・第1検出部、7・・基板、12・・第2検出部 3 (13) ··· ring light source, 4 (14) · · CCD camera, 5 · · first detector, 7 · · · substrate, 12 · · · second detector

Claims (4)

光源とカメラとからなる検出部および画像処理部を有する基板検出装置が備えられた基板処理装置であって、
前記光源は、一方の表面が鏡面である基板の該鏡面を直接照明するものであり、
前記カメラは、基板の該鏡面に映る光源の画像を撮像するものであり、
前記画像処理部は、前記カメラで撮像された撮像画像と予め登録された基準画像とを対比し、撮像画像と基準画像とにおけるそれぞれの基準点の位置を比較して、基準点のズレに基づいて基板の傾きを検出するものであることを特徴とする基板処理装置。
A substrate processing apparatus provided with a substrate detection apparatus having a detection unit and an image processing unit comprising a light source and a camera,
The light source directly illuminates the mirror surface of the substrate whose one surface is a mirror surface,
The camera captures an image of a light source reflected on the mirror surface of the substrate,
The image processing unit compares a captured image captured by the camera with a pre-registered reference image, compares the positions of the reference points in the captured image and the reference image, and based on a reference point shift. And a substrate processing apparatus for detecting the tilt of the substrate.
前記検出部は、光源とカメラとが一体化されており、前記基板の鏡面側の上方に配置されていることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a light source and a camera are integrated in the detection unit, and the detection unit is disposed above the mirror side of the substrate. 2基の検出部が設けられ、第1検出部は、基板処理装置のチャンバーの上壁部のビューポートに配置され、第2検出部は、前記チャンバー内に位置することが可能とされていることを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置。   Two detection units are provided, the first detection unit is arranged in a viewport on the upper wall portion of the chamber of the substrate processing apparatus, and the second detection unit can be located in the chamber. 3. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein 基板処理装置が、成膜装置またはエッチング装置であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか記載の基板処理装置。   4. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is a film forming apparatus or an etching apparatus.
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