JP2015070121A

JP2015070121A - 基板処理装置

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Publication number: JP2015070121A
Application number: JP2013203395A
Authority: JP
Inventors: 幸英茂野; Yukie Shigeno; 孝夫秩父; Takao Chichibu
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13

Abstract

【課題】複数の吐出口列の吐出動作の良否を精度良く判定する。
【解決手段】
吐出ヘッド31は基板9に向けて複数の吐出口314から液滴を吐出することにより該基板9に基板処理を施す。複数の吐出口314は複数の吐出口列313a〜313dで構成されている。光出射部51は検査位置の下方に面状光510を出射する。吐出ヘッド31から液滴を吐出すると、液滴は面状光510を通過する際に輝点を生じさせる。この輝点を撮像手段52で撮像することで検査画像が取得され、この検査画像に基づいて各吐出口314の吐出動作が判定される。吐出ヘッド31と面状光510の間には特定の吐出口列313からの液滴のみを通過させるスリット62が形成されたバット61が配設されている。バット61を吐出口列の列設方向に順番に動かすことにより任意の吐出口列の液滴のみを撮像する。液滴の重なりが生じないため吐出動作の判定を精度よく実行できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、基板処理装置の複数の吐出口からの液滴の吐出動作を検査することが可能な基板処理装置に関する。

従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板処理装置を用いて酸化膜等の絶縁膜を有する基板に対して様々な処理が施される。例えば、基板の表面に洗浄液を供給することにより、基板の表面上に付着したパーティクル等を除去する洗浄処理が行われる。

一方、対象物に向けて液体を吐出する装置の１つとして、記録紙に向けてインクの液滴を吐出して画像を記録するインクジェット記録装置が知られている。特許文献１のインクジェット記録装置では、印字ヘッドからのインクの吐出状態を検出する液滴検出装置が設けられる。当該装置では、光源から光センサに向かう平行光ビーム中にインクを吐出し、光センサからの出力に基づいてインクの液滴の吐出状態が検出される。当該装置では、印字ヘッドにマトリクス状に配置されたノズルのうち、直線状に配列された１列のノズル列について、吐出状態の検出が同時に行われる。

特開２００５−２８０３５１号公報

ところで、特許文献１の液滴検出装置において、マトリクス状に配置された複数のノズ
ルの吐出状態を同時に検出しようとすると、インクの液滴が光軸方向にて重なってしまい
、吐出状態を精度良く検出することが難しい。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板処理装置において、複数の吐出口
からの吐出動作の良否を精度良く判定することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、所定の配列方向に並べられた複数の吐出口を該配列方向に交差する列設方向に複数列並べた複数の吐出口列を有するとともに、該複数の吐出口列から前記基板保持手段に保持された前記基板に向けて複数の液滴を吐出する吐出手段と、前記吐出手段を前記基板に対向する位置と、該基板に対向する位置から離れた検査位置との間で移動させる吐出手段移動機構と、前記検査位置に配置された前記吐出手段の前記複数の吐出口から吐出された複数の液滴に向けて、予め定められた光存在面に沿って光を照射する光出射手段と、前記液滴が前記面状光を通過する際に発する輝点を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が出力する検査画像に基づいて各吐出口の吐出動作を判定する判定手段と、前記複数の吐出口列のうちの少なくとも１つの吐出口列に対応する吐出口から吐出された液滴を通過させることが可能なスリットが形成されると共に、該吐出口列以外の吐出口列から吐出された液滴を遮断するバットと、前記吐出口と前記光存在面との間で、前記バットと前記吐出手段との位置関係を前記列設方向に変更させる位置変更手段と、前記光出射手段、前記撮像手段、および前記位置変更手段を制御することにより、前記撮像手段により撮像される液滴の列を順次変更しつつ、前記判定手段により前記吐出口の動作判定を行わせる制御手段と、を備えた基板処理装置である。
請求項２に記載の発明は、前記位置変更手段は、前記バットを前記吐出手段に対して移動させるバット移動手段である、請求項１記載の基板処理装置である。

請求項３に記載の発明は、前記吐出手段は、前記複数の吐出口から相互に分離した微小な液滴を連続的に吐出する装置である、請求項１または２記載の基板処理装置である。

請求項４に記載の発明は、前記光出射手段は、前記吐出口列の前記配列方向の長さ以上の幅に広がる面状の光を出射する、請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の基板処理装置である。

請求項５に記載の発明は、前記検査位置は前記吐出手段の吐出口を保護する待機ポットの上方に配置されている、請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の基板処理装置である。
本発明では、基板処理装置において、複数の吐出口からの吐出動作の良否を精度良く判
定することができる。

第１の実施の形態に係る基板処理装置の正面図である。基板処理装置の平面図である。吐出ヘッドの底面図である。吐出ヘッドの断面図である。制御ユニットの機能を示すブロック図である。吐出ヘッドおよび待機ポッドの側面図である。検査位置に配置された吐出ヘッド、ヘッド待機部、吐出検査部、および液滴分離部の斜視図である。検査位置に配置された吐出ヘッド、ヘッド待機部、吐出検査５、および液滴分離部の側面図である。検査画像の１である。検査画像の１である。吐出口の動作判定を説明する概念図である。吐出口の動作判定を説明する概念図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置１の正面図である。図２は、基板処理装置１の平面図である。図２では、基板処理装置１の向きを図１から変更している。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１では、基板９に対して処理液が供給されて所定の処理が行われる。本実施の形態では、処理液である洗浄液の液滴を基板９上に吐出することにより、基板９上からパーティクル等を除去する洗浄処理が行われる。基板処理装置１では、例えば、直径約２０μｍの液滴が、基板９に向けてスプレー状に吐出される。

図１および図２に示すように、基板処理装置１は、基板保持部２１と、カップ部２２と、基板回転機構２３と、処理液供給部３と、供給部移動機構３５と、保護液供給部３６と、ヘッド待機部４と、吐出検査部５と、チャンバ１０と、後述する液滴分離部、制御ユニットとを備える。チャンバ１０は、基板保持部２１、カップ部２２、基板回転機構２３、処理液供給部３、供給部移動機構３５、保護液供給部３６、ヘッド待機部４および吐出検査部５等の構成を内部空間１１に収容する。チャンバ１０は、外部から内部空間１１への光の入射を遮る遮光チャンバである。図１および図２では、チャンバ１０を破線にて示し、チャンバ１０の内部を図示している。

基板保持部２１は、チャンバ１０内において基板９の一方の主面９１（以下、「上面９１」という。）を上側に向けた状態で基板９を保持する。基板９の上面９１には、回路パターン等の微細パターンが形成されている。カップ部２２は、基板９および基板保持部２１の周囲を囲む略円筒状の部材である。基板回転機構２３は、基板保持部２１の下方に配置される。基板回転機構２３は、基板９の中心を通るとともに基板９の上面９１に垂直な回転軸を中心として、基板９を基板保持部２１と共に水平面内にて回転する。

処理液供給部３は、処理液を下方に向けて吐出する吐出ヘッド３１と、吐出ヘッド３１に接続される処理液配管３２と、基板処理装置１の外部の処理液供給源から供給される処理液を処理液配管３２を介して吐出ヘッド３１に向けて圧送するポンプ３３とを備える。

吐出ヘッド３１は、カップ部２２の内側において基板保持部２１の上方に配置される。換言すれば、吐出ヘッド３１の下面３１１（以下、「吐出面３１１」という。）は、カップ部２２の上部開口２２０と、基板９の上面９１との間に位置する。吐出ヘッド３１は、後述する複数の吐出口から相互に分離した微小な液滴を連続的に吐出する装置である。吐出ヘッド３１により、基板９の上面９１に向けて処理液の微小液滴が吐出される。処理液としては、純水（好ましくは、脱イオン水（ＤＩＷ：deionized water））、炭酸水、アンモニア水と過酸化水素水との混合液等の液体が利用される。吐出ヘッド３１からの処理液の設計上の吐出方向は、上下方向（すなわち、重力方向）におよそ平行である。

図３は、吐出ヘッド３１の吐出面３１１を示す底面図である。吐出ヘッド３１の吐出面３１１は、上下方向におよそ垂直である。吐出ヘッド３１の吐出面３１１には、複数の吐出口が設けられる。当該複数の吐出口は、それぞれが図３中の左右方向に略直線状に延びる４つの吐出口列３１３ａ〜３１３ｄを含む。吐出口列３１３ａ〜３１３ｄはそれぞれ、図３中の左右方向に所定の配列ピッチにて直線状に配列される吐出口群を含む。

以下の説明では、図３中の左右方向を「配列方向X」という。また、図３中の上側から下側に向かって配列される吐出口列３１３ａ〜３１３ｄをそれぞれ、「第１吐出口列３１３ａ」、「第２吐出口列３１３ｂ」、「第３吐出口列３１３ｃ」および「第４吐出口列３１３ｄ」という。さらに、第１吐出口列３１３ａの複数の吐出口を「第１吐出口３１４ａ」といい、第２吐出口列３１３ｂの複数の吐出口を「第２吐出口３１４ｂ」という。第３吐出口列３１３ｃの複数の吐出口を「第３吐出口３１４ｃ」といい、第４吐出口列３１３ｄの複数の吐出口を「第４吐出口３１４ｄ」という。第１吐出口３１４ａ〜第４吐出口３１４ｄをまとめて「吐出口３１４ａ〜３１４ｄ」ともいう。また、以下の説明では、図３中の上下方向を「複数の吐出口列の列設方向Ｙ」、あるいは単に「列設方向Ｙ」という。

各吐出口３１４ａ〜３１４ｄの直径は、およそ５μｍ〜１０μｍである。図３では、各吐出口３１４ａ〜３１４ｄを実際よりも大きく、吐出口３１４ａ〜３１４ｄの個数を実際よりも少なく描いている。吐出ヘッド３１では、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄのそれぞれから、処理液の微小液滴が噴射される。

第１吐出口列３１３ａ、第２吐出口列３１３ｂ、第３吐出口列３１３ｃおよび第４吐出口列３１３ｄは、それぞれが上述の配列方向Ｘに延びる略直線状であり、吐出面３１１上において互いに平行に配置される。配列方向Ｘに垂直な方向（すなわち、図３中の上下方向）において、第１吐出口列３１３ａと第２吐出口列３１３ｂとの間の距離は、第３吐出口列３１３ｃと第４吐出口列３１３ｄとの間の距離に等しく、第２吐出口列３１３ｂと第３吐出口列３１３ｃとの間の距離よりも小さい。なお第１乃至第４吐出口列３１３ａ乃至ｄの間隔を等しくしてもよい。

第１吐出口列３１３ａと第３吐出口列３１３ｃとは、配列方向Ｘに関して同じ位置に配置される。第２吐出口列３１３ｂと第４吐出口列３１３ｄとも、配列方向Ｘに関して同じ位置に配置される。第２吐出口列３１３ｂおよび第４吐出口列３１３ｄはそれぞれ、第１吐出口列３１３ａおよび第３吐出口列３１３ｃに対し、配列方向Ｘの一方側である図３中の右側に所定のシフト距離だけずれて配置される。換言すれば、複数の吐出口列３１３ａ〜３１３ｄはそれぞれ、隣接する吐出口列に対し、配列方向Ｘにシフト距離だけずれて配置される。当該シフト距離は、上述の配列ピッチよりも小さい距離であり、例えば、配列ピッチの半分の距離である。

吐出ヘッド３１では、配列方向Ｘに垂直、かつ、吐出面３１１に平行な方向から見た場合、複数の第１吐出口３１４ａと複数の第２吐出口３１４ｂとが配列方向に交互に並び、複数の第３吐出口３１４ｃと複数の第４吐出口３１４ｄとが配列方向に交互に並ぶ。また、複数の第１吐出口３１４ａと複数の第３吐出口３１４ｃとがそれぞれ重なり、複数の第２吐出口３１４ｂと複数の第４吐出口３１４ｄとがそれぞれ重なる。

図４は、図３中のＡ−Ａ位置にて吐出ヘッド３１を切断した縦断面図である。吐出ヘッド３１は、ヘッド本体部３１２と、圧電素子３１５とを備える。ヘッド本体部３１２の内部には、処理壁を保持する空間である処理液保持部３１６が設けられる。処理液保持部３１６の一方の端部は、処理液供給配管３１８を介して吐出ヘッド３１に処理液を供給する処理液供給源およびポンプ３３に接続される。処理液保持部３１６の他方の端部は、処理液回収配管３１９を介して吐出ヘッド３１からの処理液を回収する処理液回収部に接続される。当該処理液回収部は、基板処理装置１の外部に設けられる。

ヘッド本体部３１２の外面の一部である下面は、上述の吐出面３１１である。複数の第１吐出口３１４ａはそれぞれ処理液保持部３１６に接続される。吐出口３１４ｂ〜３１４ｄ（図３参照）についても、第１吐出口３１４ａと同様である。圧電素子３１５は、ヘッド本体部３１２の上部に取り付けられる。圧電素子３１５により、ヘッド本体部３１２を介してヘッド本体部３１２内の処理液に振動が付与されることにより、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄのそれぞれから処理液の微小液滴が吐出される。

図１および図２に示すように、供給部移動機構３５は、アーム３５１と、回転軸３５２と、ヘッド回転機構３５３と、ヘッド昇降機構３５４とを備える。アーム３５１は、回転軸３５２から水平方向に延びる。アーム３５１の先端部には、吐出ヘッド３１が取り付けられる。ヘッド回転機構３５３は、吐出ヘッド３１をアーム３５１と共に回転軸３５２を中心として水平方向に回転する。ヘッド昇降機構３５４は、吐出ヘッド３１をアーム３５１と共に上下方向に移動する。ヘッド回転機構３５３は、例えば、電動モータを備える。ヘッド昇降機構３５４は、例えば、ボールねじ機構および電動モータを備えており、吐出ヘッド３１を精密に位置決めすることができる。ヘッド昇降機構３５４は、エアシリンダを備えるものであってもよい。後述するように、吐出ヘッド３１は供給部移動機構３５により、基板９に対向する位置と、ヘッド待機部４に対向する位置との間で移動するが、吐出ヘッド３１の吐出面３１１は当該移動にかかわらず、ほぼ水平に維持される。

保護液供給部３６は、吐出ヘッド３１に直接的または間接的に固定され、保護液を斜め下方に向けて吐出する。図１および図２に示す例では、保護液供給部３６はアーム３５１に取り付けられ、吐出ヘッド３１に間接的に固定される。保護液としては、上述の処理液と同様に、純水（好ましくは、脱イオン水）、炭酸水、アンモニア水と過酸化水素水との混合液等の液体が利用される。保護液は処理液と同じ種類の液体でもよく、異なる種類の液体でもよい。

基板処理装置１では、保護液供給部３６から基板９の上面９１に向けて液柱状に吐出された保護液が、吐出ヘッド３１の下方において基板９上に広がることにより、吐出ヘッド３１の真下に所定の厚さの保護液の膜（以下、「保護液膜」という。）が形成される。保護液供給部３６は、ヘッド回転機構３５３およびヘッド昇降機構３５４により、吐出ヘッド３１と共に移動する。

図５は、制御ユニット７の機能を示すブロック図である。図５では、制御ユニット７以外の構成も併せて描いている。制御ユニット７は、処理制御部７１と、検査制御部７２と、判定部７５とを備える。判定部７５は、上述の吐出検査部５の一部でもある。判定部７５は、その判定結果に基づいて、モニタ等の報知部７８を制御する。処理制御部７１は、保護液供給部３６、基板回転機構２３、供給部移動機構３５、処理液供給部３、および駆動モータ６５を制御する。検査制御部７２は後述する吐出検査時に供給部移動機構３５、処理液供給部３、駆動モータ６５、光出射部５１、および撮像部５２を制御する。

図１および図２に示す基板処理装置１において基板９の処理が行われる際には、まず、チャンバ１０の開閉可能な遮光扉（図示省略）が開放され、基板９がチャンバ１０内に搬入されて基板保持部２１に保持される。基板９の搬入時には、吐出ヘッド３１は、図２に二点鎖線にて示すように、カップ部２２の外側に配置されたヘッド待機部４の待機ポット上の待機位置にて待機している。

図６は、待機位置に位置する吐出ヘッド３１をヘッド待機部４の待機ポッド４０と共に拡大して示す側面図である。待機ポッド４０は、略直方体の容器であり、上部に開口が設けられる。待機位置では、吐出ヘッド３１の一部が上記開口を介して待機ポッド４０内に挿入される。吐出ヘッド３１の下面、すなわち、吐出面３１１は、吐出ヘッド３１を基板９の基板処理に利用されない期間、待機ポッド４０内に挿入されチャンバ１０内に漂うミスト等から吐出口３１４が保護される。なお、図６では、保護液供給部３６、吐出検査部５および液滴分離部６の図示を省略している。また、後述する検査位置に位置する吐出ヘッド３１を二点鎖線にて示す。

図１および図２に示すように、基板９が基板保持部２１により保持されると、上記遮光扉が閉鎖される。そして、処理制御部７１により基板回転機構２３が駆動され、基板９の回転が開始される。続いて、処理制御部７１により供給部移動機構３５のヘッド回転機構３５３およびヘッド昇降機構３５４が駆動され、吐出ヘッド３１および保護液供給部３６が、待機位置から待機ポッド４１の上方へと上昇して回転し、カップ部２２の上方へと移動した後に下降する。これにより、吐出ヘッド３１および保護液供給部３６が、カップ部２２の上部開口２２０を介してカップ部２２の内側かつ基板保持部２１の上方へと移動する。

次に、保護液供給部３６から基板９上への保護液の供給が開始され、基板９の上面９１の一部を覆う保護液膜が形成される。また、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄ（図３参照）から、保護液膜が形成された基板９の上面９１に向けて処理液の吐出（すなわち、微小液滴の噴射）が開始される。保護液膜は、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄからの処理液の基板９上における設計上の複数の着液点（すなわち、微小液滴の着弾点）を覆う。

吐出ヘッド３１から保護液膜に向けて噴射された多数の微小液滴は、基板９の上面９１上の保護液膜に衝突し、保護液膜を介して基板９の上面９１に間接的に衝突する。そして、基板９の上面９１に付着しているパーティクル等の異物が、処理液の微小液滴の衝突による衝撃により基板９上から除去される。換言すれば、処理液の微小液滴により保護液膜を介して基板９に間接的に付与される運動エネルギーにより、基板９の上面９１の洗浄処理が行われる。

このように、処理液の微小液滴が保護液膜を介して基板９に衝突することにより、微小液滴が直接的に基板に衝突する場合に比べて、基板９の上面９１に形成されたパターン等にダメージを与えることを防止または抑制しつつ、基板９の洗浄処理を行うことができる。また、基板９上の洗浄処理が行われる部位が保護液により覆われているため、基板９上から除去されたパーティクル等が、基板９の上面９１に再付着することを防止または抑制することができる。

基板処理装置１では、保護液および処理液の吐出と並行して、ヘッド回転機構３５３による吐出ヘッド３１および保護液供給部３６の回動が行われる。吐出ヘッド３１および保護液供給部３６は、回転中の基板９の中央部の上方と基板９の外縁部の上方との間にて、水平に往復移動を繰り返す。これにより、基板９の上面９１全体に対して洗浄処理が行われる。基板９の上面９１に供給された保護液および処理液は、基板９の回転により、基板９のエッジから外側へと飛散する。基板９から飛散した保護液および処理液は、カップ部２２により受けられて廃棄または回収される。

吐出ヘッド３１からの処理液による所定の処理（すなわち、基板９の洗浄処理）が終了すると、保護液および処理液の吐出が停止される。吐出ヘッド３１および保護液供給部３６は、ヘッド昇降機構３５４によりカップ部２２の上部開口２２０よりも上側まで上昇する。そして、ヘッド回転機構３５３により、基板保持部２１および基板９の上方からカップ部２２の外側の検査位置（図６参照）へと移動する。検査位置は、待機ポッド４１の上方の位置、すなわち、上述の待機位置の上方の位置である。吐出ヘッド３１の検査位置では、吐出検査部５により、定期的に、または、必要に応じて、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄからの処理液の吐出動作の検査が行われる。

図７は吐出検査部５による液滴検出の状態を示す斜視図であり、図８は同じ状態の吐出検査部５とその周辺部材を示す側面図である。吐出検査部５は、光出射部５１と、撮像部５２とを備える。光出射部５１および撮像部５２は、吐出ヘッド３１の真下を避けて、吐出ヘッド３１の斜め下方に配置される。光出射部５１および撮像部５２は、図５に示すように、制御ユニット７の検査制御部７２により制御される。

光出射部５１は、光源と、該光源からの光を略水平方向に延びる線状光に変換する光学系とを備える。光源としては、たとえば、レーザーダイオードやＬＥＤ（light emitting diode）素子が利用される。光出射部５１は、あらかじめ定められた仮想面である光存在面に沿って、吐出ヘッド３１の下方に向けて光を出射する。図７では、光出射部５１の光軸Ｊ１を一点鎖線にて描き、光出射部５１から出射される面状の光の輪郭を、符号５１０を付す二点鎖線にて示す。面状光５１０は、配列方向Ｘの幅は各吐出口列３１３ａ〜３１３ｄの長さよりも大きな長さに設定されている。

光出射部５１からの面状光５１０は、吐出ヘッド３１の吐出面３１１の下方にて、吐出ヘッド３１の真下を通過する。基板処理装置１では、検査制御部７２から処理液供給部３に所定の駆動信号が送出され、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄ（図３参照）から待機ポッド４１の内部に向けて処理液が吐出される。そして、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄから吐出される処理液である複数の飛翔体が、上述の光存在面を通過する（すなわち、面状光５１０を通過する）際に、光出射部５１から当該複数の飛翔体に光が照射される。面状光５１０は、吐出ヘッド３１１からの処理液の設計上の吐出方向（すなわち、複数の飛翔体の予め定められた所定の吐出方向）におよそ垂直である。厳密には、面状光５１０（すなわち、光存在面）は、複数の飛翔体の所定の吐出方向に垂直な平面に対して、わずかな角度（例えば、５°〜１０°）だけ傾斜していることが好ましい。

撮像部５２は、上記光存在面５１０よりも下方にて、撮像軸Ｊ２を吐出ヘッド３１の下方に位置する面状光５１０に向けて配置される。撮像部５２における撮像方向（すなわち、撮像軸Ｊ２の延長方向）は、複数の飛翔体の所定の吐出方向に垂直な平面に対して傾斜している。撮像部５２としては、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）カメラが利用される。撮像部５２の撮像軸Ｊ２は、光出射部５１の光軸Ｊ１と交差する方向に向けられている。また、撮像軸Ｊ２と光軸Ｊ１との交点ｐは第１吐出口列３１３ａと第４吐出口列３１３ｄの列設方向Ｙについての中間位置であることが望ましい。

また、撮像部５２は、吐出ヘッド３１の全ての吐出口３１４から吐出された液滴が面状光５１０と通過する点が同時に撮像できるだけの画角と焦点深度とを有している。

また、図７および図８に示すように、検査位置に配置された吐出ヘッド３１と面状光５１０との間には吐出ヘッド３１から吐出される複数の液滴のうち任意の吐出口列３１３からの液滴のみを通過させる液滴分離部６が配設されている。

液滴分離部６は、吐出ヘッド３１の下面３１１と対向する薄板状のバット６１と、バット６１に連結されたナット６３（図７では不図示）と、ナット６３に螺合されたボールねじ６４と、ボールねじ６４を回転駆動する駆動モータ６５とを有している。

バット６１には配列方向Ｘに長尺なスリット６２が形成されている。スリット６２の長手方向長さは、第１吐出口列３１３ａ〜第４吐出口列３１３ｄの配列方向Ｘ長さより長い。一方、スリット６２の短手方向長さは、少なくとも１個の液滴が通過可能な長さ以上であり、かつ、列設方向Ｙに隣接する２の吐出口３１４から吐出された２個の液滴が同時に通過することのできない長さとされている。また、バット６１上面のスリット６２に近接する位置にはテーパー６６が付設されている。

バット６１は図示しないガイドによって列設方向Ｙについて水平移動可能に支持される。バット６１は、ボールねじ６４の回転により列設方向Ｙに水平移動する。バット６１は、吐出ヘッド３１の直下の位置と、吐出ヘッド３１の直下から外れた退避位置との間で往復移動することができる。バット６１が吐出ヘッド３１の直下に位置されるときに液滴検出が行われる。一方、バット６１が退避位置まで移動すると、吐出ヘッド３１と待機ポッド４１との間にバット６１が位置しなくなるため、吐出ヘッド３１は待機ポッド４１内の待機位置に向けて下降することができる。

吐出検査部５による液滴検出は以下のように行われる。まず、検査制御部７２が駆動モータ６５を駆動して、スリット６２が第１吐出口列３１３ａに対向する位置までバット４２を移動させる。

次に、検査制御部７２が吐出ヘッド３１を作動させる。具体的には、処理液配管３２から吐出ヘッド３１内部に送給された処理液に吐出ヘッド３１の圧電素子３１５から振動を与えることによって、複数の吐出口列３１３ａ〜３１３ｄの各吐出口３１４から液滴を吐出させる。

吐出ヘッド３１から吐出された複数の液滴のうち、第１吐出口列３１３ａから吐出された液滴はスリット６２を通過して面状光５１０に到達して輝点を発する。これらの輝点は撮像部５２により観測される。

一方、吐出ヘッド３１から吐出された複数の液滴のうち、第２吐出口列３１３ｂ〜第４吐出口列３１３ｄから吐出された液滴はバット６１に遮断されてスリット６２を通過することができない。このため、この時点で第２吐出口列３１３ｂ〜第４吐出口列３１３ｄから吐出された液滴は撮像部５２によって観測されない。なお、第２吐出口列３１３ｂ〜第４吐出口列３１３ｄからの液滴がバット４２に衝突することで微小液滴が発生するが、バット６１の上面には上述のテーパー６６が設けられているため、これらの微小液滴がスリット６２を通過する液滴に干渉にして悪影響を与えることを防ぐことができる。

このとき検査制御部５は光出射部５１から面状光５１０を出射させ、同時に撮像部５２に液滴観測を行わせる。これにより撮像部５２により、図９に示す検査画像８ａが出力される。この検査画像８ａには、第１吐出口列３１３ａに属する複数の吐出口３１４から吐出した液滴に対応する輝点の画像のみが現れている。一方、第２吐出口列３１３ｂ〜第４吐出口列３１３ｄに属する吐出口３１４から吐出した液滴に対応する輝点の画像は検査画像８ａに現れていない。検査画像８ａは判定部７５（図５参照）に送られる。判定部７５では、検査画像８ａに対して２値化処理を行い、複数の輝点８１ａが抽出されるとともに背景のノイズ等が除去される

仮にバット６１が存在しないとすると、撮像部５２は複数の吐出口列３１３から吐出される液滴を識別して観測できる位置に配置しなければならない。この場合、撮像部５２の配置位置の自由度が狭まることになる。

本実施形態では、第１吐出口列３１３ａに属する吐出口３１４の液滴の観測を行うときには、第１吐出口列３１３ａ以外の吐出口列３１３から吐出された液滴をバット６１によって遮断し、撮像部５２により観測されないようにしている。このため、第１吐出口列３１３ａから吐出された複数の液滴と、それ以外の吐出口列３１３から吐出された複数の液滴との検査画像８ａにおける重畳を確実に防止することができる。

本実施形態では、複数の吐出口列３１３ａ〜３１３ｄから複数の液滴が同時に吐出される場合でも吐出口列間３１３ａ〜３１３ｄでの液滴の重畳を考慮する必要がない。したがって、吐出ヘッド３１に対する撮像部５２の配置位置の自由度を大きくすることができる。例えば、撮像部５２を列設方向Ｙに正対する位置に配置することも可能である。

第１吐出口列３１３ａに属する吐出口３１４の液滴観測が終了すると、検査制御部７２は駆動モータ６５を制御して、今度はスリット６２が第２吐出口列３１３ｂに対向する位置までバット４２を移動させる。

次に、検査制御部７２は、撮像部５２による液滴の観測を行わせる。これにより、図１０に示す検査画像８ｂを取得することができる。今回は第２吐出口列３１３ｂから吐出された液滴のみがスリット６２を通過して面状光５１０に到達し輝点を発している。そのため、検査画像８ｂには第２吐出口列３１３ｂからの液滴に対応する輝点の画像８１ｂのみが現れている。以下、同様に、検査制御部７２は駆動モータ６５によってバット６１を列設方向Ｙに移動させることで、撮像される液滴列を順次変更しつつ撮像手段５２による液滴観測を行う。これにより、第３吐出口列３１３ｃ、第４吐出口列３１３ｄからの液滴に関しても検査画像８ｃ、８ｄが取得される。

次に、吐出検査部５の判定部７５により、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄの動作判定が行われる。判定部７５は複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄから液滴が吐出されているか否かの判定（不吐出判定）を吐出口列３１３ごとに行う。

まず第１の吐出口列３１３ａに属する複数の吐出口３１４ａについての動作判定が行われる。具体的には、図１１に示すように、複数の吐出口３１４ａそれぞれに対応する複数の正常吐出判定枠８２が検査画像８上に設定される。正常吐出判定枠８２の個数は、吐出口３１４ａの個数に等しい。各正常吐出判定枠８２は所定の大きさの略矩形状であり、複数の正常吐出判定枠８２の検査画像８ａ上における大きさは互いに等しい。図９および図１０に示すように液滴の輝点の画像は手前側から奥側に向かうに従って小さくなるので、正常吐出判定枠８２の大きさも同様に設定してもよい。本実施の形態では、各正常吐出判定枠８２は略正方形であり、その四辺中の二辺は配列方向Ｘに平行であり、残りの二辺は配列方向Ｘの垂直方向に平行である。各正常吐出判定枠８２は、対応する吐出口から所定の吐出方向へと、あるいは、当該吐出方向から許容範囲内のずれ量で僅かにずれた方向へと、処理液が吐出された場合に通過する面状光５１０上の領域を示す。
複数の正常吐出判定枠８２は、検査画像８上における上述の配列方向に対応する方向に配列される。

検査画像８ａ上における各正常吐出判定枠８２の位置は、各正常吐出判定枠８２に対応する吐出口からの処理液の輝点基準位置に基づいて決定される。輝点基準位置は、各吐出口から処理液の設計上の吐出方向へと延びる吐出中心線が、面状光５１０（すなわち、上述の光存在面）と交わる点である。各正常吐出判定枠８２は、検査画像８上における輝点基準位置を中心として設定される。

検査画像８上における輝点基準位置は、様々な方法により求められる。例えば、検査位置における吐出ヘッド３１の設計位置および向き、吐出ヘッド３１における各吐出口３１４ａ〜３１４ｄの位置、設計上の処理液の吐出方向、面状光５１０の位置、並びに、撮像部５２の位置に基づいて、基板処理装置１において設定された３次元座標系における各輝点基準位置の座標が求められる。換言すれば、吐出ヘッド３１、光出射部５１および撮像部５２の相対位置に基づいて、複数の輝点基準位置の座標が求められる。

続いて、複数の輝点基準位置の座標を、ビュー変換行列を用いてビュー変換することにより、撮像部５２を原点とした３次元座標系における複数の輝点基準位置の座標が求められる。次に、ビュー変換された複数の輝点基準位置の座標を、透視投影変換することにより、検査画像８ａ上の２次元座標系における複数の輝点基準位置の座標が取得される。なお、基板処理装置１では、撮像部５２に非テレセントリック光学系が利用された場合、上述のように、透視投影変換が行われるが、撮像部５２にテレセントリック光学系が利用される場合、ビュー変換された複数の輝点基準位置の座標を正射影（平行射影または平行投影ともいう。）することにより、検査画像８上における複数の輝点基準位置の座標が取得される。

続いて、このように設定された複数の正常吐出判定枠８２の内部に輝点８１ａが存在するか否かの判定が行われる。図１１のように、各正常吐出判定枠８２の内部に輝点８１ａが存在している場合は各正常吐出判定枠８２に対応する吐出口３１４は正常に動作していると判定される。

一方、図１２に示すように、正常吐出判定枠８２内に輝点８１ａが存在しない場合には、この正常吐出判定枠８２に対応する吐出口３１４からは正常に動作していない（液滴を吐出していない）と判定される。

以下、同様に、第２吐出口列３１３ｂ〜第４吐出口列３１４ｄの複数の吐出口３１４ｂ〜３１４ｄについても正常判定枠８２が設定され、各正常判定枠８２内に輝点８１が存在するか否かによりこれら複数の吐出口３１４ｂ〜３１４ｄの動作判定が行われる。

動作判定の結果は、判定部７５から報知部７８に送られる。動作判定の結果、吐出不良の吐出口３１４が発見された場合には、報知部７８は故障している吐出口３１４の番号をディスプレイに表示するなどして、作業者の注意を喚起し、吐出ヘッド３１の交換や清掃等を作業者に行わせる。

本実施形態では、検査画像８が複数の吐出口列３１３ａ〜３１３ｄ毎に取得される。そして、吐出口３１３の動作判定も複数の吐出口列３１３ａ〜３１３ｄ毎に実行されるため、正常吐出判定枠８２が隣接する吐出口列間で重畳することがなくなる。その結果、吐出口列３１３の間での重なりを考慮することなく、正常吐出判定枠８２を設定することが可能になる。
なお、上述の基板処理装置１は様々な変更が可能である。

例えば、上述の実施形態では、バット６１を吐出ヘッド３１に対して移動させることにより、バット６１に形成されたスリット６２が所望の吐出口列３１４に対向するようにしていた。しかし、バット６１を移動させる代りに、吐出ヘッド３１をバット６１に対して、複数の吐出口列３１４ａ〜３１４ｄの列設方向Ｙに一列ずつ移動させるようにしてもよい。要は、バット６１と吐出ヘッド３１との相対的な位置関係を列設方向Ｙに変更する位置変更手段を有していればよい。

また、各吐出口３１４毎に正常吐出判定枠８２を設定する代りに、吐出ヘッド３１から正常に吐出された処理液上の複数の輝点を含む基準画像を予め準備しておき、当該基準画像と検査画像とを比較することにより、吐出口３１４の動作判定を行うようにしてもよい。

バット６１に形成されるスリット６２の数は１に限定されない。例えば、スリット６２を２本形成してもよい。この場合、２本のスリット６２の間隔を、第１の吐出口列３１３ａと第３の吐出口列３１３ｃの間隔と同一にすることが望ましい。こうすると、本実施形態のように、第１吐出口列３１３ａと第２吐出口列３１３ｂの間隔と、第３吐出口列３１３ｃと第４吐出口列３１３ｄの間隔が等しい場合、第１のスリット６２を第１吐出口列３１３ａに対向する位置から第２吐出口列３１３ｂに対向する位置まで移動させるだけで、第２のスリット６２が第３吐出口列３１３ｃに対向する位置から第４吐出口列３１３ｄに対向する位置まで移動させるようになるからである。

また、上述の実施形態では、撮像部５２は吐出ヘッド３１から吐出されるすべての液滴が面状光５１０を通過する際に発する輝点を同時に撮像できるだけの画角と焦点深度を有するものとされた。しかし、本実施形態では、バット６１によって撮像すべき液滴を絞り込むことができるため、撮像部５２は必ずしもすべての液滴を合焦状態で撮像できる必要はない。例えば、バット６１の列設方向Ｙへの移動に連動させて撮像部５２の焦点調整を行うようにしてもよい。これによりスリット６２を通過する液滴を常に合焦状態で撮像することが可能になる。同様に、バット６１の列設方向Ｙへの移動に連動させて、撮像部５２の撮像軸Ｊ２の向きを調整するようにしてもよい。これにより、撮像部５２が、一の吐出口列３１３から吐出された液滴群を面状光５１０にて撮像できるだけの画角しか有していない場合でも、スリット６２を通過する液滴を常に画角内で収めることが可能になる。バット６１の下面に撮像部５２を取り付けて液滴の輝点を撮像するようにしてもよい。

光出射部５１では、必ずしも面状に光が出射される必要はない。たとえば、光存在面に沿って光出射部５１から前方に直線状に延びる光が出射され、当該光が光存在面に沿ってポリゴンミラー等の光走査手段により走査されてもよい。これにより、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄから吐出された処理液である複数の飛翔体が光存在面を通過する際に、当該複数の飛翔体に光が照射される。また、光存在面は、吐出ヘッド３１からの処理液の設計上の吐出方向に垂直であってもよく、撮像部５２における撮像方向は、当該設計上の吐出方向に垂直な平面に平行であってもよい。
上記実施の形態および各変形例の構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてもよい。

１基板処理装置
９基板
１０チャンバ
２１基板保持部
３１吐出ヘッド
５吐出検査部
５１光出射部
５２撮像部
６液滴分離部
６１バット
６２スリット
６３ナット
６４ボールねじ
６５駆動モータ

Claims

基板を水平姿勢で保持する基板保持手段と、
所定の配列方向に並べられた複数の吐出口を該配列方向に交差する列設方向に複数列並べた複数の吐出口列を有するとともに、該複数の吐出口列から前記基板保持手段に保持された前記基板に向けて液滴を吐出する吐出手段と、
前記吐出手段を前記基板に対向する位置と、該基板に対向する位置から離れた検査位置との間で移動させる吐出手段移動機構と、
前記検査位置に配置された前記吐出手段の前記複数の吐出口から吐出された複数の液滴に向けて、予め定められた光存在面に沿って光を照射する光出射手段と、
前記液滴が前記面状光を通過する際に発する輝点を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が出力する検査画像に基づいて各吐出口の吐出動作を判定する判定手段と、
前記複数の吐出口列のうちの少なくとも１つの吐出口列に対応する吐出口から吐出された液滴を通過させることが可能なスリットが形成されると共に、該吐出口列以外の吐出口列から吐出された液滴を遮断するバットと、
前記吐出口と前記光存在面との間で、前記バットと前記吐出手段との位置関係を前記列設方向に変更させる位置変更手段と、
前記光出射手段、前記撮像手段、および前記位置変更手段を制御することにより、前記撮像手段により撮像される液滴の列を順次変更しつつ、前記判定手段により前記吐出口の動作判定を行わせる制御手段と、を備えた基板処理装置。
前記位置変更手段は、前記バットを前記吐出手段に対して移動させるバット移動手段である、請求項１記載の基板処理装置。
前記吐出手段は、前記複数の吐出口から相互に分離した微小な液滴を連続的に吐出する装置である、請求項１または２記載の基板処理装置。
前記光出射手段は、前記吐出口列の前記配列方向の長さ以上の幅に広がる面状の光を出射する、請求項１〜請求項３いずれか一項に記載の基板処理装置。
前記検査位置は前記吐出手段の吐出口を保護する待機ポットの上方に配置されている、請求項１〜請求項４いずれか一項に記載の基板処理装置。