JP2016048505A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板マーカーを施すことなく基板認識が可能な基板処理装置を提供する。【解決手段】複数の基板４０のそれぞれについて、基板４０に照射した光からの反射光を、光と基板４０との相対位置を変化させることで２次元情報として蓄積した第１スペクトル像ＤＡ１〜ＤＡｎ〜を格納するメモリ部１０と、発光部２１より照射した光の取扱基板５０からの反射光を、光と取扱基板５０との相対位置を変化させることで二次元情報として蓄積した第２スペクトル像ＤＢを得る取込部２０と、第２スペクトル像ＤＢと、メモリ部１０に格納された複数の第１スペクトル像ＤＡとを比較し、第２スペクトル像ＤＢと略同一と判断する第１スペクトル像ＤＡを抽出し、取扱基板５０を、抽出された第１スペクトル像ＤＡに対応する基板４０と特定する識別部３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、基板を識別可能な基板処理装置に関する。

従来、個々の基板を識別する技術として、基板表面に目視可能なマーカーを形成したり、基板表面にレーザーを照射して深さ数ミクロンの穴を形成して基板固有のマーカーを形成したりすることで、基板表面にＩＤをつける技術が知られている。この基板表面に形成されたＩＤを識別装置で読み取ることで、個々の基板を識別することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１１２３００号公報

このような識別装置により基板を識別するためには、基板に予めＩＤを形成する必要があった。このため、外観上の理由や基板特性の理由により、基板にマーカーを形成できない場合には特許文献１のような識別装置を用いることができないという問題点があった。

例えば、基板が水晶の場合には、レーザー照射により双晶が形成されてしまい基板特性が変わってしまうため、マーカーの形成が困難であった。

本発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであって、基板にマーカーを形成することなく識別可能な基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態にかかる基板処理装置は、メモリ部と、取込部と、識別部とを備える。メモリ部は、複数の基板のそれぞれについて、前記基板に照射した光からの反射光を、光と前記基板との相対位置を変化させることで２次元情報として蓄積した第１スペクトル像を格納する。取込部は、発光部より照射した光の取扱基板からの反射光を、光と前記取扱基板との相対位置を変化させることで二次元情報として蓄積した第２スペクトル像を得る。識別部は、前記第２スペクトル像と、前記メモリ部に格納された複数の前記第１スペクトル像とを比較し、前記第２スペクトル像と略同一と判断する前記第１スペクトル像を抽出し、前記取扱基板を、抽出された前記第１スペクトル像に対応する前記基板と特定する。

本発明によれば、マーカーを形成することなく基板を識別可能な基板処理装置を提供することができる。

本発明の１つの実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示すブロック図である。 第１及び第２スペクトル像の概念を示す模式図である。 図１に示す基板処理装置の変形例を示す要部拡大図である。 第２スペクトル像の一例を示す図である。 １波長におけるスペクトル像の一例を示す図である。 図４と異なる波長におけるスペクトル像の一例を示す図である。

本発明の基板識別装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る基板識別装置１００のブロック図である。図１に示すように、基板識別センサ１００は、メモリ部１０と、取込部２０と、識別部３０と、を備える。

メモリ部１０は、基板処理装置１００で処理すべき複数の基板４０（４０ｎ：ただしｎは１以上の自然数）のそれぞれについて、基板ＩＤとなる第１スペクトル像ＤＡ（ＤＡｎ：ただしｎは１以上の自然数）を格納している。第１スペクトル像ＤＡｎは、基板４０ｎに白色光を照射し、この白色光を基板４０ｎの一主面の面内において走査し、各部位における反射光を分光することで得られる各波長毎に得られる二次元画像である。各部位における反射光は、基板４０ｎの白色光照射位置の厚みに応じて、干渉波形を示す。すなわち、基板４０ｎの表面における反射光と基板４０ｎ裏面における反射光との位相差に応じて光の強度が変わるため、反射光に明暗の差が生じる。第１スペクトル像ＤＡｎは、この反射光のある特定波長における明暗の分布の様子を二次元画像として得ることで、基板４０ｎの面内における厚み分布を反映した像となる。ここで、基板４０ｎの面内における厚み分布は、各基板に特有のものであるため、この第１スペクトル像ＤＡｎにより基板４０ｎを識別することができる。すなわち、第１スペクトル像ＤＡｎは基板４０ｎのＩＤとして機能する。

なお、この例では、白色光を基板４０ｎの一主面の面内において走査して、基板４０ｎの一主面の面内全面を示す二次元情報を得た場合を例に説明したが、白色光は固定し、基板４０ｎを移動させることで、白色光と基板４０ｎとの相対位置を変化させてもよい。

メモリ部１０は、このような第１スペクトル像ＤＡｎを格納していればよく、第１スペクトル像ＤＡｎの取り込みは、基板処理装置１００内部に設けてよいし、基板処理装置１００の外部に設けてもよい。例えば、基板４０ｎの受け入れ検査時に第１スペクトル像ＤＡｎを基板処理装置１００とは別の機器にて取り込んで、データのみ基板処理装置１００のメモリ部１０に格納してもよい。

このようなメモリ部１０を備える基板処理装置１００に、処理すべき取扱基板５０が投入されると、取込部２０により、第２スペクトル像ＤＢを入手する。このような取込部２０は、発光部２１と分光器２２とを有する。発光部２１は、取扱基板５０の一部に白色光を照射し、この白色光を取扱基板５０の一主面の面内において走査する。このように白色光を取扱基板５０の一主面において走査することで、白色光と取扱基板５０との相対位置を変化させ、白色光が照射される部位を取扱基板５０の面内全面に広げることができる。同様に、白色光を固定して取扱基板５０を保持するステージを移動させることで、白色光と取扱基板５０との相対位置を変えてもよい。

このように、発光部２１からの白色光が取扱基板５０の面内全面を走査し、各部位における反射光を分光器２２により分光して得られるデータｄを、位置情報に沿って並べることで波長毎の二次元画像となる第２スペクトル像ＤＢを得る。各部位における反射光は、取扱基板５０の白色光照射位置の厚みに応じて、干渉波形を示す。すなわち、取扱基板５０の表面における反射光と取扱基板５０裏面における反射光との位相差に応じて光の強度が変わるため、反射光に明暗の差が生じる。第２スペクトル像ＤＢは、この反射光のある波長における明暗の分布の様子を二次元画像として得ることで、取扱基板５０の面内における厚み分布を反映した像となる。ここで、取扱基板５０の面内における厚み分布は、基板に特有のものであるため、この第２スペクトル像ＤＢにより取扱基板５０を識別することができる。すなわち、第２スペクトル像ＤＢは基板のＩＤとして機能する。

ここで、図２を用いて、第１スペクトル像ＤＡおよび第２スペクトル像ＤＢについて説明する。この例では、第２スペクトル像ＤＢを例に説明する。図２に示すように分光器２２により分光されたデータｄは各波長毎に強度が異なるものとなる。このデータｄが、取扱基板５０のＸＹの各座標ごとに存在することとなる。すなわち、厚み分布情報を反映した写真のような第２スペクトル像ＤＢが各波長毎に存在し、いわば波長軸に延びる柱状にデータが存在する。そして、ある波長における断面が、その波長を水準に設定したときの第２スペクトル像ＤＢとなる。

ここで、第１スペクトル像ＤＡおよび第２スペクトル像ＤＢを白色光を照射して得ていることから、波長領域が広く、かつその波長範囲において連続的にデータが存在することから、このデータの中から、基板の材質、膜厚に適した波長におけるデータを選択することができるものとなる。

次に、識別部３０により、第２スペクトル像ＤＢと、メモリ部１０に格納された複数の第１スペクトル像ＤＡｎとを比較し、第２スペクトル像ＤＢと略同一と判断する第１スペクトル像ＤＡを抽出し、取扱基板５０を、抽出された第１スペクトル像ＤＡに対応する基板５０と特定する。

第２スペクトル像ＤＢと複数の第１スペクトル像ＤＡとの比較は、同一波長において行なう。そして、一致・不一致の識別は、単純に画像比較を行なってもよいし、画像の特徴点を抽出して比較してもよい。画像比較の場合には、グレースケール表示等を行ない、面内の分布状態を比較する。特徴点比較の場合には、例えば以下の手法にて特徴点を抽出する。例えば、周囲に比べて膜厚が厚い部分（丘部）、または膜厚の薄い部分（谷部）を特定し、その数、基板面内における位置関係を特徴点としたり、丘部・谷部の位置関係とそれを起点とする膜厚分布勾配を特徴点としたりすることができる。第１スペクトル像ＤＡや第２スペクトル像ＤＢから画像処理を行ない、これら特徴点を抽出する演算部およびその特徴点を収納する第２メモリ部を設けてもよい。

なお、識別部３０において、メモリ部１０に収納される全ての第１スペクトル像ＤＡを対象として第２スペクトル像ＤＢとの比較を行うと照合に時間を要する場合がある。このため、メモリ部１０に登録される複数の第１スペクトル像ＤＡを製造ロット毎に区分して管理して、同一製造ロットの第１スペクトル像ＤＡのみと照合を行なうようにしてもよい。

このように、基板処理装置１００によれば、第１スペクトル像ＤＡ，第２スペクトル像ＤＢを用いて取扱基板５０を識別することができる。第１スペクトル像ＤＡおよび第２スペクトル像ＤＢは基板の面内厚み分布情報を反映したものであるため、個々の基板に特有の厚み分布情報を用いることにより、基板ＩＤを基板（４０、５０）に作り込まなくても基板識別を行なうことができる。これにより、基板として外観識別が困難な透明部材や、外観上識別マーカーを形成できない部材や、マーカー形成時に基板特性が変わってしまう虞のある部材を用いる場合であっても、基板を識別可能なものとなる。特に基板（４０，５０）として水晶を用いる場合には有効である。

さらに、基板面内の厚み分布情報により基板認識を行なうため、基板が回転している場合や表裏面が逆転している場合であっても基板特定が可能であることから、汎用性の高い基板識別装置として機能する基板処理装置１００を提供することができる。また、オリフ
ラ等を設けなくても基準を所望の向きに揃えることができる。言い換えると、基板処理装置１００内において、基板処理装置１００に投入されたときの基板向きと、基板納入時の第１スペクトル像ＤＡを取り込んだときの基板向きとの違いを判別し、両者を揃えることができる。

また、第１スペクトル像ＤＡおよび第２スペクトル像ＤＢを、波長幅を有する白色光を用いて得ていることから、分光させた反射光のうち、最もシグナルが強い波長を選択することで、精度よく識別することが可能となる。

以上より、基板処理装置１００によれば、基板にマーカーを付与することなく個々の基板を識別可能となる。

（変形例：第１スペクトル像ＤＡ，第２スペクトル像ＤＢ）
上述の例では、第１スペクトル像ＤＡ，第２スペクトル像ＤＢを取り込む際の白色光の光線形状については特に限定していない。図１に例示するように、白色光をスポット状にして、それを基板面内において走査してもよいが、図３に示すように、白色光をライン状にして基板（４０，５０）に照射してもよい。例えば、基板（４０，５０）の面方向をＸＹ平面とすると、白色光をＸ方向に延びるライン状にして基板（４０，５０）に照射しており、Ｙ方向に走査していき、これをライン状に分光することでＸＹ平面における二次元画像としての第１スペクトル像ＤＡ，第２スペクトル像ＤＢを得ることができる。そして、白色光の波長領域のうち、ある特定波長におけるスペクトル分布を第１スペクトル像ＤＡまたは第２スペクトル像ＤＢとする。また、ライン状に白色光を照射し、ライン状に反射光を分光することで、点領域の測定に比べ、取込時間を大幅に短縮できるとともに、Ｘ方向に連続した情報を得ることができるので高精度の情報を得ることができるので、より処理時間が短く、かつ正確に基板識別を行なうことができるものとなる。

このような例として、取込部２０を以下のように構成すればよい。まず、発光部２１からの白色光をＸ方向の一ライン状にして照射する照射部２３を備える。照射部２３は発光部２１を線状光源とすることで実現してもよいし、ファイバを用いて線状としてもよいし、発光部２１と取扱基板５０との間にスリット等を設け、発光部２１から広がる白色光を線状に絞ることで実現してもよい。この照射部２３は、一ライン状の白色光をＹ方向に走査する光線軸制御機構も備えてもよい。この場合には、精度よく細かいピッチで相対位置を変化させることができる。また、Ｙ方向における白色光と取扱基板５０との相対的位置関係を変えるには、図３に示すように、取扱基板５０を保持するステージ位置を調整してもよい。この場合には、発光部２１，照射部２３，ライン分光カメラ部２４で構成される光学系を固定できるので、安定して測定することができる。

このようにして照射した一ライン状の白色光からの反射光を、ライン分光カメラ部２４により、一ライン状の位置関係を保ったまま分光しＣＣＤにより画像として撮像する。これにより、画像を写真のように撮影するのみで、第２スペクトル像ＤＢを得ることができる。

このように、一ライン状に白色光を照射し、一ライン状に分光することで、高精度な第１スペクトル像ＤＡ，第２スペクトル像ＤＢを短時間で得ることができる。また、一ライン状に白色光を照射し、分光することで、基板（４０，５０）の周縁部の形状も明確に把握することができる。図４に、このようにして撮像した第２スペクトル像ＤＢを示す。図３に示すように、基板面内における厚み分布に応じた明暗（濃淡）が現れた像を得ることができることを確認した。

（変形例：複数波長利用）
上述の例では、一ライン状に分光したデータのうち１つの特定波長のみにおけるデータを比較した例を用いて説明したが、２以上の特定波長のデータをそれぞれ比較してもよい。

上述の例では、特定波長の光源を用いるのではなく、白色光という広い波長領域を有する光源を用い、かつそれをライン分光カメラ部２４により分光して連続的な分光データを得ることができる。これにより複数の所望の波長における第１スペクトル像ＤＡ，第２スペクトル像ＤＢを得ることができる。

図５，図６に異なる波長（５００ｎｍ，７００ｎｍ）において撮像した２つのスペクトル像を示す。図５，図６からも明らかなように、波長が異なるとスペクトル像も異なる。識別部３０において、このような複数の水準で第１スペクトル像ＤＡと第２スペクトル像とを比較することで、より正確に基板を識別することができる。

（変形例：膜厚加工）
上述の実施例において、基板処理装置において、基板を識別した後に、取扱基板５０の膜厚を加工する処理を加えてもよい。

この場合には、まず第１スペクトル像ＤＡまたは第２スペクトル像ＤＢから基板の膜厚分布を得る。具体的には、エッチング量算出部において、取扱基板５０の正確な面内における膜厚分布を得て、エッチング量分布を得る。すなわち、まず、白色光の波長領域において連続して存在する分光データの中から正確に干渉光のスペクトルのピーク波長を得るとともに、基板材料の屈折率を入手し、正確な膜厚を特定する。次に、これと所望の膜厚分布との差を演算することでエッチングが必要なエッチング量分布を算出する。

次に局所的にエッチングすることが可能な局所加工部を用いて、取扱基板５０と局所加工部との相対位置を変えながら、エッチング量分布のデータに基づき加工を行なう、局所加工部としては、例えば、プラズマ局所加工装置を例示することができる。このように局所加工を行なうことで、取扱基板５０を所望の膜厚分布に加工することができる。

基板処理装置１００において、取扱基板５０の膜厚加工を行なう場合には、基板ＩＤを付与しなくても基板を識別できる第１スペクトル像ＤＡ，第２スペクトル像ＤＢを、膜厚加工に必要な膜厚分布を得るためのデータとして用いることができるので、工程数を削減することができる。

なお、この局所加工後に膜厚分布が変化することにより、第１スペクトル像ＤＡ，第２スペクトル像ＤＢでは加工後の基板を特定することができなくなる。そこで、加工後に改めて基板ＩＤ用の第３スペクトル像ＤＣを取り込んでもよい。取込手法は第１スペクトル像ＤＡ，第２スペクトル像ＤＢの取込手法と同様である。

（変形例：その他）
上述の例では、第２スペクトル像ＤＢを、膜厚分布に応じた明暗像として基板識別のみに用いた例を説明したが、基板処理装置１００に投入された取扱基板５０の異常検査にも利用することができる。

たとえば、第２スペクトル像ＤＢは、取扱基板５０の外郭線も明瞭に把握することができるので、基板の欠け，割れの有無を確認することができる。同様に、取扱基板５０表面に異物が付着している場合には、基板自体の膜厚分布の様子と異物付着による厚み変化の様子とは傾向が明らかに異なるため、異常点として異物を検出することができる。

また、上述の例では、白色光を用いる場合を例に説明したが、第１スペクトル像ＤＡおよび第２スペクトル像ＤＢは、面内膜厚分布を反映した像であれば問題なく、例えば、一定波長の光源を用いてもよいし、紫外光、赤外光等を用いてもよい。

１０・・・メモリ部
２０・・・取込部
２１・・・発光部
２２・・・分光器
２３・・・照射部
２４・・・ライン分光カメラ部
３０・・・識別部
４０・・・基板
５０・・・取扱基板
１００・・・基板処理装置
ＤＡ・・・第１スペクトル像
ＤＢ・・・第２スペクトル像

Claims (6)

1. 複数の基板のそれぞれについて、前記基板に照射した光からの反射光を、光と前記基板との相対位置を変化させることで２次元情報として蓄積した第１スペクトル像を格納するメモリ部と、
   発光部より照射した光の取扱基板からの反射光を、光と前記取扱基板との相対位置を変化させることで二次元情報として蓄積した第２スペクトル像を得る取込部と、
   前記第２スペクトル像と、前記メモリ部に格納された複数の前記第１スペクトル像とを比較し、前記第２スペクトル像と略同一と判断する前記第１スペクトル像を抽出し、前記取扱基板を、抽出された前記第１スペクトル像に対応する前記基板と特定する識別部と、
   を備える基板処理装置。
2. 前記第１スペクトル像は、前記基板に波長幅を有する光を照射して、その反射光を分光して得るものであり、
   前記取込部において、前記発光部は波長幅を有する光を出射するものであり、前記第２スペクトル像は、前記発光部からの光に対する反射光を分光して得る、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記発光部は、白色光を出射するものである、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記取込部は、前記発光部からの光を一ライン状にして照射する照射部と、前記照射部からの一ライン状の光の反射光を一ライン状に分光するライン分光カメラ部と、を備える請求項２または３に記載の基板処理装置。
5. 前記第１スペクトル像および前記第２スペクトル像は、光の波長範囲における各波長毎に形成されており、
   前記識別部は、少なくとも２以上の波長水準において前記第１スペクトル像と前記第２スペクトル像とを比較する、請求項２乃至４のいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記第１スペクトル像または前記第２スペクトル像から得た前記基板または前記取扱基板の膜厚分布と、所望の膜厚分布との差分からエッチング量分布を算出するエッチング量設定部と、前記エッチング量設定部により決定された前記エッチング量分布に応じて前記取扱基板を局所的にエッチングする局所加工部と、を備える、請求項１乃至５のいずれかに記載の基板処理装置。