JP2023010271A - 状態検出装置、および、状態検出方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】検出精度の低下を抑制しつつチャックピンの開閉状態を検出する。【解決手段】状態検出装置は、基板を保持するための少なくとも１つのチャックピンと、チャックピンを撮像し、得られる少なくとも１つの画像を対象画像とする撮像部と、対象画像と、チャックピンを示す少なくとも１つの画像である基準画像とでマッチング処理を行い、画像間のマッチングスコアが最も高くなる場合の基準画像の対象画像における位置を示す座標であるマッチング座標を算出するマッチング座標算出部と、マッチング座標に基づいて、チャックピンの開閉状態を検出する検出部とを備える。【選択図】図４

Description

本願明細書に開示される技術は、画像に基づく検出技術に関するものである。
基板処理装置においては、基板を保持するためのチャックピンの開閉状態が、基板を保持する保持ユニットに設けられ、基板の端部に配されたセンサなどを使って検出される（たとえば、特許文献１を参照）。
特開２０１０－２３２５２３号公報
基板の端部に配されたセンサは、基板処理時にノズルから供給される処理液、または当該処理液などによって形成されるミストが付着することによって検出部が汚染され、その結果検出精度が低下する場合がある。
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、検出精度の低下を抑制しつつチャックピンの開閉状態を検出するための技術である。
本願明細書に開示される技術の第１の態様である状態検出方法は、基板を保持するための少なくとも１つのチャックピンの一部を含む少なくとも１つの画像を、基準画像として得る工程と、前記チャックピンの少なくとも一部を撮像して得られる少なくとも１つの画像を、対象画像として得る工程と、前記基準画像と前記対象画像とでマッチング処理を行い、画像間のマッチングスコアが最も高くなる場合の前記基準画像の前記対象画像における位置を示す座標であるマッチング座標を算出する工程と、前記マッチング座標に基づいて、前記チャックピンの開閉状態を検出する工程とを備える。
本願明細書に開示される技術の第２の態様である状態検出方法は、第１の態様である状態検出方法に関連し、前記基準画像が示す範囲は、前記対象画像における一部の範囲に対応する。
本願明細書に開示される技術の第３の態様である状態検出方法は、第１または２の態様である状態検出方法に関連し、前記基準画像は、前記基板を含めない画像である。
本願明細書に開示される技術の第４の態様である状態検出方法は、第１から３のうちのいずれか１つの態様である状態検出方法に関連し、前記基準画像における前記チャックピンは、開状態、前記基板を保持している閉状態、または、前記基板を保持していない閉状態のいずれかである。
本願明細書に開示される技術の第５の態様である状態検出方法は、第１から４のうちのいずれか１つの態様である状態検出方法に関連し、前記基準画像を得る工程は、複数の前記チャックピンにそれぞれ対応して複数の前記基準画像を得る工程であり、前記対象画像を得る工程は、それぞれの前記基準画像に示される前記チャックピンを撮像して、複数の前記対象画像を得る工程である。
本願明細書に開示される技術の第６の態様である状態検出方法は、第１から５のうちのいずれか１つの態様である状態検出方法に関連し、前記基板が前記チャックピンに保持されているか否かを検出する工程とをさらに備え、前記チャックピンの開閉状態を検出する工程は、前記チャックピンに前記基板が保持されているか否かに応じて限定された座標範囲に含まれる前記マッチング座標に基づいて、前記チャックピンの開閉状態を検出する工程である。
本願明細書に開示される技術の第７の態様である状態検出方法は、第１から６のうちのいずれか１つの態様である状態検出方法に関連し、前記基準画像および前記対象画像が示す範囲の少なくとも一方は、前記チャックピンに保持されている前記基板の外縁部に沿う長手方向を有する。
本願明細書に開示される技術の第８の態様である状態検出方法は、第１から７のうちのいずれか１つの態様である状態検出方法に関連し、前記基準画像を得る工程では、前記基準画像に対応する所定画素の座標を基準座標とし、かつ、前記基準座標に基づいてしきい値を設定し、前記チャックピンの開閉状態を検出する工程は、前記マッチング座標が前記基準座標と比較して前記しきい値の範囲内か否かで前記チャックピンの開閉状態を検出する。
本願明細書に開示される技術の第９の態様である状態検出装置は、基板を保持するための少なくとも１つのチャックピンと、前記チャックピンの少なくとも一部を撮像し、得られる少なくとも１つの画像を対象画像とする撮像部と、前記対象画像と、前記チャックピンの一部を含む少なくとも１つの画像である基準画像とでマッチング処理を行い、画像間のマッチングスコアが最も高くなる場合の前記基準画像の前記対象画像における位置を示す座標であるマッチング座標を算出するマッチング座標算出部と、前記マッチング座標に基づいて、前記チャックピンの開閉状態を検出する検出部とを備える。
本願明細書に開示される技術の少なくとも第１、９の態様によれば、チャックピンを撮像して得られる対象画像を使ってマッチング処理を行うことで算出されるマッチング座標に基づいて、チャックピンの開閉状態を検出することができる。よって、基板の端部にセンサなどを配して使わなくても、チャックピンの画像を撮像するカメラなどがあれば足りるため、検出精度の低下を抑制しつつチャックピンの開閉状態を検出することができる。
また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
実施の形態に関する、基板処理装置の全体構成の例を示す図である。 実施の形態に関する処理ユニットの平面図である。 実施の形態に関する処理ユニットの断面図である。 制御部の機能の例を概念的に示す図である。 図４に例が示された制御部を実際に運用する場合のハードウェア構成を概略的に例示する図である。 実施の形態に関する基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 第２の状態の基準画像を得るための、スピンチャック全体を写す全体画像の例を示す図である。 対象画像を得るための、スピンチャックを示す図である。 マッチング座標の分布の例を示す図である。 マッチング座標の分布の例を示す図である。 対象画像の抽出の例を示す図である。 基準画像における基準座標の例を示す図である。
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化などが図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
また、本願明細書に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
また、本願明細書に記載される説明において、「第１の」または「第２の」などの序数が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態の内容はこれらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
また、本願明細書に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、たとえば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合と、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合とを含むものとする。
また、本願明細書に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態が実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。
＜実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する状態検出装置、および、状態検出方法について説明する。
＜基板処理装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に関する基板処理装置１００の構成の例を概略的に示す平面図である。基板処理装置１００は、ロードポート６０１と、インデクサロボット６０２と、センターロボット６０３と、制御部９と、少なくとも１つの処理ユニット１（図１においては４つの処理ユニット）とを備える。
なお、処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、有機ＥＬ(ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ)表示装置などのｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ（ＦＰＤ）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、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、電界放出ディスプレイ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ、すなわち、ＦＥＤ）用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。
本実施の形態に関する基板処理装置１００は、円形薄板状であるシリコン基板である基板Ｗに対して、薬液および純水などのリンス液を用いて洗浄処理を行った後、乾燥処理を行う。
上記の薬液としては、たとえば、アンモニアと過酸化水素水との混合液（ＳＣ１）、塩酸と過酸化水素水との混合水溶液（ＳＣ２）、または、ＤＨＦ液（希フッ酸）などが用いられる。
以下の説明では、薬液とリンス液とを総称して「処理液」とする。なお、洗浄処理のみならず、成膜処理のためのフォトレジスト液などの塗布液、不要な膜を除去するための薬液、または、エッチングのための薬液なども「処理液」に含まれるものとする。
処理ユニット１は、基板処理に用いることができる枚葉式の装置であり、具体的には、基板Ｗに付着している有機物を除去する処理を行う装置である。基板Ｗに付着している有機物は、たとえば、使用済のレジスト膜である。当該レジスト膜は、たとえば、イオン注入工程用の注入マスクとして用いられたものである。
なお、処理ユニット１は、チャンバー１０を有することができる。その場合、チャンバー１０内の雰囲気を制御部９によって制御することで、処理ユニット１は、所望の雰囲気中における基板処理を行うことができる。
制御部９は、基板処理装置１００におけるそれぞれの構成の動作を制御することができる。キャリアＣは、基板Ｗを収容する収容器である。また、ロードポート６０１は、複数のキャリアＣを保持する収容器保持機構である。インデクサロボット６０２は、ロードポート６０１と基板載置部６０４との間で基板Ｗを搬送することができる。センターロボット６０３は、基板載置部６０４および処理ユニット１間で基板Ｗを搬送することができる。
以上の構成によって、インデクサロボット６０２、基板載置部６０４およびセンターロボット６０３は、それぞれの処理ユニット１とロードポート６０１との間で基板Ｗを搬送する搬送機構として機能する。
未処理の基板ＷはキャリアＣからインデクサロボット６０２によって取り出される。そして、未処理の基板Ｗは、基板載置部６０４を介してセンターロボット６０３に受け渡される。
センターロボット６０３は、当該未処理の基板Ｗを処理ユニット１に搬入する。そして、処理ユニット１は基板Ｗに対して処理を行う。
処理ユニット１において処理済みの基板Ｗは、センターロボット６０３によって処理ユニット１から取り出される。そして、処理済みの基板Ｗは、必要に応じて他の処理ユニット１を経由した後、基板載置部６０４を介してインデクサロボット６０２に受け渡される。インデクサロボット６０２は、処理済みの基板ＷをキャリアＣに搬入する。以上によって、基板Ｗに対する処理が行われる。
図２は、本実施の形態に関する処理ユニット１の平面図である。また、図３は、本実施の形態に関する処理ユニット１の断面図である。
図２は、スピンチャック２０に基板Ｗが保持されていない状態を示しており、図３は、スピンチャック２０に基板Ｗが保持されている状態を示している。
処理ユニット１は、チャンバー１０内に、基板Ｗを水平姿勢（すなわち、基板Ｗの上面の法線が鉛直方向に沿う姿勢）に保持するスピンチャック２０と、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に処理液を供給するための３つのノズル３０、ノズル６０およびノズル６５と、スピンチャック２０の周囲を取り囲む処理カップ４０と、スピンチャック２０を撮像するカメラ７０とを備える。
また、チャンバー１０内における処理カップ４０の周囲には、チャンバー１０の内側空間を上下に仕切る仕切板１５が設けられている。
チャンバー１０は、鉛直方向に沿うとともに四方を取り囲む側壁１１と、側壁１１の上側を閉塞する天井壁１２、側壁１１の下側を閉塞する床壁１３とを備える。側壁１１、天井壁１２および床壁１３によって囲まれた空間が基板Ｗの処理空間となる。
また、チャンバー１０の側壁１１の一部には、チャンバー１０に対してセンターロボット６０３が基板Ｗを搬出入するための搬出入口、および、その搬出入口を開閉するシャッターが設けられている（いずれも図示省略）。
チャンバー１０の天井壁１２には、基板処理装置１００が設置されているクリーンルーム内の空気をさらに清浄化してチャンバー１０内の処理空間に供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１４が取り付けられている。ＦＦＵ１４は、クリーンルーム内の空気を取り込んでチャンバー１０内に送り出すためのファンおよびフィルタ（たとえば、ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ａｉｒ ｆｉｌｔｅｒ（ＨＥＰＡ）フィルタ）を備えている。
ＦＦＵ１４は、チャンバー１０内の処理空間に清浄空気のダウンフローを形成する。ＦＦＵ１４から供給された清浄空気を均一に分散させるために、多数の吹出し孔が形成されたパンチングプレートを天井壁１２の直下に設けてもよい。
スピンチャック２０は、スピンベース２１、スピンモータ２２、カバー部材２３および回転軸２４を備える。スピンベース２１は、円板形状を有しており、鉛直方向に沿って延びる回転軸２４の上端に水平姿勢で固定されている。スピンモータ２２は、スピンベース２１の下方に設けられており、回転軸２４を回転させる。スピンモータ２２は、回転軸２４を介してスピンベース２１を水平面内において回転させる。カバー部材２３は、スピンモータ２２および回転軸２４の周囲を取り囲む筒状形状を有する。
円板形状のスピンベース２１の外径は、スピンチャック２０に保持される円形の基板Ｗの径よりも若干大きい。スピンベース２１は、保持すべき基板Ｗの下面の全面と対向する保持面２１ａを有する。
スピンベース２１の保持面２１ａの周縁部には複数（本実施の形態では４本）のチャックピン２６が設けられている。複数のチャックピン２６は、円形の基板Ｗの外周円の外径に対応する円周上に沿って、均等な間隔をあけて配置されている。本実施の形態では、４個のチャックピン２６が９０°間隔で設けられている。
複数のチャックピン２６は、スピンベース２１内に収容された図示省略のリンク機構によって連動して駆動される。スピンチャック２０は、複数のチャックピン２６のそれぞれを基板Ｗの外周端に当接させて基板Ｗを把持することにより、当該基板Ｗをスピンベース２１の上方で保持面２１ａに近接する水平姿勢で保持する（図３を参照）。また、スピンチャック２０は、複数のチャックピン２６のそれぞれを基板Ｗの外周端から離間させることによって、基板Ｗの把持を解除する。
複数のチャックピン２６のうちの少なくとも１つは、磁石またはバネなどによって基板Ｗの外周端に保持可能に構成され、基板Ｗの外周端から離間している状態である開状態と基板Ｗの外周端に接触している状態である閉状態とをそれぞれ維持することができる。なお、チャックピン２６の駆動は制御部９によって制御される。
なお、複数のチャックピン２６のうちの一部のみが基板Ｗを把持するように駆動する場合、他のチャックピン２６は、基板Ｗの下面を支持する支持ピンであってよい。
スピンモータ２２を覆うカバー部材２３は、その下端がチャンバー１０の床壁１３に固定され、上端がスピンベース２１の直下にまで到達している。カバー部材２３の上端部には、カバー部材２３から外方へほぼ水平に張り出し、さらに下方に屈曲して延びる鍔状部材２５が設けられている。
複数のチャックピン２６による把持によってスピンチャック２０が基板Ｗを保持している状態で、スピンモータ２２が回転軸２４を回転させることにより、基板Ｗの中心を通る鉛直方向に沿った回転軸線ＣＸまわりに基板Ｗを回転させることができる。なお、スピンモータ２２の駆動は制御部９によって制御される。
ノズル３０は、ノズルアーム３２の先端に吐出ヘッド３１を取り付けて構成されている。ノズルアーム３２の基端側はノズル基台３３に固定して連結されている。ノズル基台３３に設けられたモータ３３２（ノズル移動部）によって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。
ノズル基台３３が回動することにより、図２中の矢印ＡＲ３４にて示すように、ノズル３０は、スピンチャック２０の上方の位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動させる。ノズル基台３３の回動によって、ノズル３０はスピンベース２１の保持面２１ａの上方において揺動する。
本実施の形態の処理ユニット１には、上記のノズル３０に加えてさらに２つのノズル６０およびノズル６５が設けられている。本実施の形態のノズル６０およびノズル６５は、上記のノズル３０と同一の構成を備える。
すなわち、ノズル６０は、ノズルアーム６２の先端に吐出ヘッドを取り付けて構成され、ノズルアーム６２の基端側に連結されたノズル基台６３によって、矢印ＡＲ６４によって示されるように、スピンチャック２０の上方の処理位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で円弧状に移動する。
同様に、ノズル６５は、ノズルアーム６７の先端に吐出ヘッドを取り付けて構成され、ノズルアーム６７の基端側に連結されたノズル基台６８によって、矢印ＡＲ６９によって示されるように、スピンチャック２０の上方の処理位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で円弧状に移動する。
ノズル６０およびノズル６５にも、少なくとも純水を含む複数種の処理液が供給されるように構成されており、処理位置にてスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に処理液を吐出する。
回転軸２４の内側を挿通するようにして鉛直方向に沿って、下面処理液ノズル２８が設けられている。下面処理液ノズル２８の上端開口は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面中央に対向する位置に形成されている。下面処理液ノズル２８にも複数種の処理液が供給されるように構成されている。下面処理液ノズル２８から吐出された処理液は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面に着液する。
なお、ノズル３０、ノズル６０、ノズル６５、下面処理液ノズル２８の駆動は制御部９によって制御される。
スピンチャック２０を取り囲む処理カップ４０は、互いに独立して昇降可能な内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３を備えている。内カップ４１は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸線ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有する。この内カップ４１は、平面視円環状の底部４４と、底部４４の内周縁から上方に立ち上がる円筒状の内壁部４５と、底部４４の外周縁から上方に立ち上がる円筒状の外壁部４６と、内壁部４５と外壁部４６との間から立ち上がり、上端部が滑らかな円弧を描きつつ中心側（スピンチャック２０に保持される基板Ｗの回転軸線ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる第１案内部４７と、第１案内部４７と外壁部４６との間から上方に立ち上がる円筒状の中壁部４８とを一体的に備えている。
内壁部４５は、内カップ４１が最も上昇された状態で、カバー部材２３と鍔状部材２５との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。中壁部４８は、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中カップ４２の後述する第２案内部５２と処理液分離壁５３との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。
第１案内部４７は、滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸線ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４７ｂを有する。また、内壁部４５と第１案内部４７との間は、使用済みの処理液を集めて廃棄するための廃棄溝４９とされている。第１案内部４７と中壁部４８との間は、使用済みの処理液を集めて回収するための円環状の内側回収溝５０とされている。さらに、中壁部４８と外壁部４６との間は、内側回収溝５０とは種類の異なる処理液を集めて回収するための円環状の外側回収溝５１とされている。
中カップ４２は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸線ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有する。この中カップ４２は、第２案内部５２と、この第２案内部５２に連結された円筒状の処理液分離壁５３とを有する。
第２案内部５２は、内カップ４１の第１案内部４７の外側において、第１案内部４７の下端部と同軸円筒状である下端部５２ａと、下端部５２ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸線ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部５２ｂと、上端部５２ｂの先端部を下方に折り返して形成される折り返し部５２ｃとを有する。下端部５２ａは、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１案内部４７と中壁部４８との間に適当な隙間を保って内側回収溝５０内に収容される。また、上端部５２ｂは、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂと上下方向に重なるように設けられ、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１案内部４７の上端部４７ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。折り返し部５２ｃは、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、折り返し部５２ｃが第１案内部４７の上端部４７ｂの先端と水平方向に重なる。
第２案内部５２の上端部５２ｂは、下方ほど肉厚が厚くなるように形成されている。処理液分離壁５３は、上端部５２ｂの下端外周縁部から下方に延びるように設けられた円筒形状を有する。処理液分離壁５３は、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中壁部４８と外カップ４３との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。
外カップ４３は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸線ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有する。外カップ４３は、中カップ４２の第２案内部５２の外側において、スピンチャック２０を取り囲む。この外カップ４３は、第３案内部としての機能を有する。外カップ４３は、第２案内部５２の下端部５２ａと同軸円筒状をなす下端部４３ａと、下端部４３ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸線ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４３ｂと、上端部４３ｂの先端部を下方に折り返して形成される折り返し部４３ｃとを有する。
下端部４３ａは、内カップ４１と外カップ４３とが最も近接した状態で、中カップ４２の処理液分離壁５３と内カップ４１の外壁部４６との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。上端部４３ｂは、中カップ４２の第２案内部５２と上下方向に重なるように設けられ、中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、第２案内部５２の上端部５２ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、折り返し部４３ｃが第２案内部５２の折り返し部５２ｃと水平方向に重なる。
なお、処理カップ４０の駆動は制御部９によって制御される。
仕切板１５は、処理カップ４０の周囲においてチャンバー１０の内側空間を上下に仕切るように設けられている。
仕切板１５の外周端は、チャンバー１０の側壁１１に連結されている。また、仕切板１５の処理カップ４０を取り囲む外縁部は、外カップ４３の外径よりも大きな径の円形状となるように形成されている。
また、チャンバー１０の側壁１１の一部であり、かつ、床壁１３の近傍には、排気ダクト１８が設けられている。排気ダクト１８は、図示省略の排気機構に連通接続されている。ＦＦＵ１４から供給されてチャンバー１０内を流下した清浄空気のうち、処理カップ４０と仕切板１５との間を通過した空気は、排気ダクト１８から装置外に排出される。
図４は、制御部９の機能の例を概念的に示す図である。図４に例が示されるように、制御部９は、マッチング座標算出部９１と、検出部９２と、駆動制御部９３とを備える。制御部９は、状態検出装置としての機能も有する。
マッチング座標算出部９１は、カメラ７０によって撮像されたチャックピンの画像を使ってマッチング処理を行い、マッチング座標を算出する。なお、マッチング座標算出部９１の具体的な動作については後述する。
検出部９２は、上記のマッチング座標に基づいて、チャックピン２６の開閉状態を検出する。なお、検出部９２の具体的な動作については後述する。
駆動制御部９３は、処理ユニット１におけるチャックピン２６、スピンモータ２２、ノズル３０、ノズル６０、ノズル６５、下面処理液ノズル２８および処理カップ４０を含む駆動部１９０の駆動を制御する。ここで、チャックピン２６に対する駆動部１９０は、磁石の移動またはバネの付勢と消勢とを切り替えるための、不図示のモータを含む。なお、駆動制御部９３は、駆動部１９０の制御に際して、検出部９２におけるチャックピン２６の開閉状態の検出結果に基づいて制御するものであってもよい。
図５は、図４に例が示された制御部９を実際に運用する場合のハードウェア構成を概略的に例示する図である。
図５では、図４中のマッチング座標算出部９１と、検出部９２と、駆動制御部９３とを実現するためのハードウェア構成として、演算を行う処理回路１１０２Ａと、情報を記憶することができる記憶装置１１０３とが示される。
処理回路１１０２Ａは、たとえば、ＣＰＵなどである。記憶装置１１０３は、たとえば、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ、すなわち、ＨＤＤ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどのメモリ（記憶媒体）である。
＜基板処理装置の動作について＞
基板処理装置１００における基板Ｗの通常の処理は、順に、センターロボット６０３がインデクサロボット６０２から受け取った処理対象の基板Ｗを各処理ユニット１に搬入する工程、当該処理ユニット１が基板Ｗに基板処理を行う工程、および、センターロボット６０３が当該処理ユニット１から処理済みの基板Ｗを搬出してインデクサロボット６０２に戻す工程を含む。
次に、図６を参照しつつ、各処理ユニット１における典型的な基板Ｗの基板処理のうちの洗浄処理および乾燥処理の手順について説明する。なお、図６は、本実施の形態に関する基板処理装置１００の動作を示すフローチャートである。下記の動作は、主に制御部９の制御によって行われる。
まず、基板Ｗの表面に薬液を供給して所定の薬液処理を行う（ステップＳＴ０１）。その後、純水を供給して純水リンス処理を行う（ステップＳＴ０２）。
さらに、基板Ｗを高速回転させることによって純水を振り切り、それによって基板Ｗを乾燥させる（ステップＳＴ０３）。
処理ユニット１が基板処理を行う際、スピンチャック２０が基板Ｗを保持するとともに、処理カップ４０が昇降動作を行う。
処理ユニット１が薬液処理を行う場合、たとえば外カップ４３のみが上昇し、外カップ４３の上端部４３ｂと中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂとの間に、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む開口が形成される。この状態で基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、ノズル３０および下面処理液ノズル２８から基板Ｗの上面および下面に薬液が供給される。供給された薬液は、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面および下面に沿って流れ、やがて基板Ｗの外縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗの薬液処理が進行する。回転する基板Ｗの外縁部から飛散した薬液は外カップ４３の上端部４３ｂによって受け止められ、外カップ４３の内面を伝って流下し、外側回収溝５１に回収される。
処理ユニット１が純水リンス処理を行う場合、たとえば、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが上昇し、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲が内カップ４１の第１案内部４７によって取り囲まれる。この状態で基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、ノズル３０および下面処理液ノズル２８から基板Ｗの上面および下面に純水が供給される。供給された純水は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面および下面に沿って流れ、やがて基板Ｗの外縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗの純水リンス処理が進行する。回転する基板Ｗの外縁部から飛散した純水は第１案内部４７の内壁を伝って流下し、廃棄溝４９から排出される。なお、純水を薬液とは別経路にて回収する場合には、中カップ４２および外カップ４３を上昇させ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂと内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂとの間に、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む開口を形成するようにしてもよい。
処理ユニット１が振り切り乾燥処理を行う場合、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが下降し、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂおよび外カップ４３の上端部４３ｂのいずれもがスピンチャック２０に保持された基板Ｗよりも下方に位置する。この状態で基板Ｗがスピンチャック２０とともに高速回転され、基板Ｗに付着していた水滴が遠心力によって振り切られ、乾燥処理が行われる。
＜チャックピンの開閉状態の検出について＞
次に、制御部９によって行われるチャックピン２６の開閉状態の検出（状態検出）について説明する。
チャックピン２６の駆動は制御部９の駆動制御部９３によって制御されるが、チャックピン２６自体の不具合またはチャックピン２６に把持される基板Ｗの不具合（たとえば、基板Ｗが配置される位置が所定の位置から外れている場合）などが原因となって、チャックピン２６が駆動制御部９３において意図されたとおりの動作をしない場合がある。そこで、チャックピン２６の開閉状態を検出することによって、チャックピン２６が駆動制御部９３において指示されたとおりに動作しているか否かを確認することができる。さらに、当該確認の結果に応じて、基板Ｗの配置を修正したり、駆動制御部９３から再度制御信号を出力させたりすることができる。
本実施の形態では、チャックピン２６を示す画像を複数用意し、かつ、それらの間でマッチング処理（具体的には、パターンマッチング処理）を行うことによってマッチング座標を算出する。ここで、マッチング座標とは、画像間のマッチングスコアが最も高くなる場合の画像間の相対的な位置関係を示す座標である。
本実施の形態では、まず、チャックピン２６の開閉状態に応じて３種類の基準画像を用意する。具体的には、チャックピン２６が基板Ｗを把持せずに完全に閉じている状態（第１の状態）、チャックピン２６が基板Ｗを把持している状態（第２の状態）、および、チャックピン２６が開いている状態（第３の状態）それぞれの、チャックピン２６を示す画像を基準画像として用意する。
図７は、第１の状態の基準画像を得るための、スピンチャック２０全体を写す全体画像の例を示す図である。図７に例が示されるように、カメラ７０などによって撮像される画像には、複数のチャックピン２６（それぞれのチャックピンを、チャックピン２６ａ、チャックピン２６ｂ、チャックピン２６ｃ、チャックピン２６ｄとも称する）とが含まれる。
上記のような画像から、チャックピン２６の開閉状態を検出するための基準画像２０１を抽出する。具体的には、複数のチャックピン２６のうちの少なくとも１つについて、チャックピン２６の少なくとも一部（たとえば、チャックピン２６の開閉に伴って変位するチャックピン２６の上端部など）を含む範囲を基準画像２０１として設定する。
なお、本実施の形態での基準画像２０１は、複数のチャックピン２６それぞれについて上記の開閉状態に応じて３種類ずつ用意されるものとするが、少なくとも１つのチャックピン２６について少なくとも１種類の基準画像２０１が用意されていればよい。
また、基準画像２０１は、カメラ７０でチャックピン２６を実際に撮像することによって得られた画像から抽出されるものであってもよいし、他の方法で得られた画像から抽出されるものであってもよい。
また、第２の状態の基準画像２０１を得るための画像は、チャックピン２６が基板Ｗを実際に保持している場合に限られるものではなく、チャックピン２６を保持可能とする磁石またはバネを無効化して、基板Ｗを保持している状態と同様の開閉度が維持されたチャックピン２６が画像に示されることによって実現されてもよい。
また、第２の状態の基準画像２０１の範囲は、基板Ｗが含まれないほうがよい。基準画像２０１の範囲にチャックピン２６以外の部分が含まれなければ、後述のマッチングで精度が向上する。
次に、カメラ７０を使ってチャックピン２６を含むスピンチャック２０の画像を撮像する。そして、基準画像との間でパターンマッチング処理を行うための画像である対象画像を用意する。
図８は、対象画像を得るための、スピンチャック２０を示す図である。図８に例が示されるように、カメラ７０などによって撮像される全体画像には、複数のチャックピン２６とが含まれる。
上記のような画像から、基準画像２０１との間でパターンマッチング処理を行うための対象画像２０２を抽出する。具体的には、複数のチャックピン２６のうちの少なくとも１つについて、チャックピン２６の少なくとも一部を含む範囲を対象画像２０２として設定する。
ここで、基準画像２０１の範囲は、対象画像２０２における一部の範囲に対応させることができる。すなわち、対象画像２０２の範囲は、基準画像２０１の範囲よりも広く設定することができる。このように対象画像２０２の範囲が設定されることによって、対象画像２０２の範囲内で基準画像２０１を順次ずらしてパターンマッチング処理を行い、マッチングスコアが最も高くなる場合に算出されるマッチング座標を探索することができる。
具体的には、まず、チャックピン２６の第１の状態の基準画像２０１のうちの所定画素の座標を基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ１，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ１）とし、同様に、チャックピン２６の第２の状態の基準画像２０１のうちの所定画素の座標を基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２）とし、チャックピン２６の第３の状態の基準画像２０１のうちの所定画素の座標を基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ３，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ３）とする。図１２は、基準画像２０１における基準座標の例を示す図である。図１２に例が示されるように、基準座標は、対応する基準画像の左下の端部（原点Ｚ）とすることができる。なお、基準座標は、基準画像内における任意の箇所（たとえば、基準画像の右上の端部、または、基準画像の中央など）としてもよい。
基準画像２０１は、対象画像２０２とともに、チャックピン２６の全体画像の座標系で示され、対象画像２０２の座標系内に位置する。
次に、制御部９がチャックピン２６の現在の開閉状態を第１の状態であると認識しているとして、対象画像２０２と基準画像２０１とのパターンマッチングを行う。そして、マッチングスコアが最も高かった場合の基準画像２０１の原点Ｚの座標を探索する。マッチングスコアが最も高い場合とは、たとえば、画像間の類似度を示す手法の１つであるＳＳＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を用いる場合、類似度を示す画素値の差分の二乗和であるＲＳＳＤ値の最小値が相当する。なお、パターンマッチングにおいて画像間の類似度を示す手法には、他にＳＡＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）またはＮＣＣ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｒｏｓｓ－Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）などがあるが、これらに限られない。
ここで、最も高いマッチングスコアがあらかじめ定められたしきい値以内である（たとえば、ＲＳＳＤ値の最小値がしきい値よりも小さい）場合に、マッチングスコアが最も高かった場合の基準画像２０１の原点Ｚの座標を、マッチング座標（Ｘｔａｒｇｅｔ，Ｙｔａｒｇｅｔ）として算出する。マッチング座標は、対象画像２０２の座標系で算出する。
一方で、最も高いマッチングスコアがあらかじめ定められたしきい値以内でない（たとえば、ＲＳＳＤ値の最小値がしきい値よりも大きい）場合には、マッチング失敗としてマッチング座標を算出しないものとする。その結果、マッチングスコアが高い場合のマッチング座標に基づいてチャックピン２６の開閉状態を検出することができるため、チャックピン２６の開閉状態の検出精度が向上する。なお、マッチングスコアがしきい値以内であるか否かに関わらず、マッチング座標を算出してもよい。
次に、検出部９２が、マッチング座標に基づいてチャックピン２６の開閉状態を検出する。具体的には、第１の状態の基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ１，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ１）と上記のように得られたマッチング座標（Ｘｔａｒｇｅｔ，Ｙｔａｒｇｅｔ）との間の類似度が所定のしきい値以内であれば、制御部９の、チャックピン２６が第１の状態であるとの認識が正しいと考える（すなわち、チャックピン２６の開閉状態が第１の状態であることを検出する）。ここでの類似度は、たとえば、２つの座標間のユークリッド距離を算出し、当該値が上記のしきい値以内かを判断するものである。
一方で、上記の類似度が所定のしきい値以内でなければ、制御部９の、チャックピン２６が第１の状態であるとの認識は誤りであると考え、次に、第２の状態の基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２）と上記のマッチング座標（Ｘｔａｒｇｅｔ，Ｙｔａｒｇｅｔ）との間の類似度を算出する。そして、第２の状態の基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２）との間の類似度が所定のしきい値以内でなければ、さらに、第３の状態の基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ３，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ３）と上記のマッチング座標（Ｘｔａｒｇｅｔ，Ｙｔａｒｇｅｔ）との間の類似度を算出する。このような方法によって、チャックピン２６の開閉状態を正確に検出することができる。
図９および図１０は、マッチング座標の分布の例を示す図である。図９は、図７および図８におけるチャックピン２６ｂのマッチング座標の分布を示す。図１０は、図７および図８におけるチャックピン２６ｄのマッチング座標の分布を示す。図９および図１０において、縦軸は対象画像に設けられた座標系のＹ座標（数値は一例）の例を示し、横軸は対象画像に設けられた座標系のＸ座標（数値は一例）の例を示す。
図９および図１０では、異なるチャックピン２６の第２の状態をそれぞれ基準画像とし、それぞれの基準画像に対応して複数の対象画像とのパターンマッチング処理を行った結果が示されている。図９および図１０において、範囲３０１、範囲３０２、範囲３０３は、それぞれ第１の状態、第２の状態、第３の状態の基準座標を中心とする所定範囲を示す。範囲３０１には、対象画像２０２におけるチャックピン２６が第１の状態を示す画像であった場合のマッチング座標が位置する（範囲３０１は、上記の第１の状態の類似度算出の際のしきい値範囲に対応する）。また、範囲３０２には、対象画像２０２におけるチャックピン２６が第２の状態を示す画像であった場合のマッチング座標が位置する（範囲３０２は、上記の第２の状態の類似度算出の際のしきい値範囲に対応する）。また、範囲３０３には、対象画像２０２におけるチャックピン２６が第３の状態を示す画像であった場合のマッチング座標が位置する（範囲３０３は、上記の第３の状態の類似度算出の際のしきい値範囲に対応する）。
図９および図１０に示されるように、対象画像２０２におけるチャックピン２６の開閉状態（すなわち、第１の状態、第２の状態および第３の状態）によってマッチング座標が位置する範囲は明確に分かれる。すなわち、マッチング座標によれば、対象画像２０２におけるチャックピン２６の開閉状態を明確に区別可能である（これは、図９および図１０に示されたチャックピン２６ｂ、チャックピン２６ｄ以外のチャックピンであっても同様である）。よって、検出部９２は、算出されたマッチング座標がいずれの範囲に属する座標であるかを判定することによって、チャックピン２６の開閉状態を検出することができる。
ここで、マッチング座標が範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３のいずれにも含まれない場合には、検出部９２は、チャックピン２６の開閉状態を検出しない。その結果、適切な範囲に含まれるマッチング座標に基づいてチャックピン２６の開閉状態を検出することができるため、チャックピン２６の開閉状態の検出精度が向上する。なお、チャックピン２６が第１の状態、第２の状態および第３の状態のいずれにもなっていない場合、すなわち、基板Ｗがチャックピン２６に乗り上げている場合、または、基板Ｗが配置されているにも関わらずチャックピン２６が基板Ｗを把持できずに空掴み状態となっている場合などでは、マッチング座標が範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３のいずれにも含まれない座標に位置する。
上記の例では、チャックピン２６の第２の状態が基準画像として使われたが、他の状態（すなわち、第１の状態または第３の状態）が基準画像として使われる場合であっても、マッチング座標が位置する範囲は、対象画像２０２におけるチャックピン２６の開閉状態（すなわち、第１の状態、第２の状態および第３の状態）に応じて明確に分かれるため、上記の例と同様に、マッチング座標に応じて、対象画像２０２におけるチャックピン２６の開閉状態を検出可能である。
また、マッチング座標が含まれる範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３は、算出されるマッチング座標の平均値によって、範囲の大きさまたは位置が変更されてもよい。ただし、範囲の大きさまたは位置の変更があらかじめ定められたしきい値の範囲を超える場合には、経年劣化などによってチャックピン２６が適切に駆動していない可能性があるため、必要に応じて警告などを出力するようにしてもよい。
＜基板の有無の検出について＞
図９および図１０に示された範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３は、チャックピン２６のそれぞれ異なる開閉状態（チャックピン２６が基板Ｗを把持せずに完全に閉じている状態、チャックピン２６が基板Ｗを把持している状態、および、基板Ｗの有無に関わらずチャックピン２６が開いている状態）を示すマッチング座標に対応する。上記の３つの開閉状態のうち、チャックピン２６が基板Ｗを把持している場合にはチャックピン２６が基板Ｗを把持せずに完全に閉じている状態が除外され、チャックピン２６が基板Ｗを把持していない場合にはチャックピン２６が基板Ｗを把持している状態が除外されるため、チャックピン２６が基板Ｗを把持しているか否かによって、マッチング座標が含まれ得る範囲は限定されることとなる。
よって、たとえば検出部９２が、図８に示されるようなスピンチャック２０を示す画像を画像解析（たとえば、スピンベース２１の中央部に相当する位置における輝度解析）し、チャックピン２６が基板Ｗを把持しているか否かを検出することによって、マッチング座標が範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３のいずれかに限定する場合だけでなく、さらに、チャックピン２６が基板Ｗを把持しているか否かに応じて限定された範囲内（座標範囲内）で、チャックピン２６の開閉状態を検出することができる。その結果、適切な範囲に含まれないマッチング座標に基づいてチャックピン２６の開閉状態を検出することが抑制されるため、チャックピン２６の開閉状態の検出精度が向上する。
＜対象画像の抽出範囲について＞
対象画像２０２の範囲内にチャックピン２６以外の構造物（たとえば、基板Ｗ、または、スピンチャック２０の周辺に付着している水滴など）が含まれると、マッチング精度が低下する場合がある。
そこで、対象画像２０２を抽出する際に、基板Ｗの外縁部４００に沿う長手方向を有するように抽出範囲を設定することによって、チャックピン２６以外の構造物が画像内に含まれることを避け（少なくとも、チャックピン２６以外の構造物が画像内に含まれる範囲を減少させ）、ミスマッチングを抑制することができる。
図１１は、対象画像の抽出の例を示す図である。図１１に例が示されるように、対象画像２０２Ａは、基板Ｗの外縁部４００に沿う長手方向を有するように抽出範囲が設定されている。そのため、チャックピン２６以外の構造物が対象画像２０２Ａ内に含まれることを避けることができる。
なお、上記では対象画像２０２の抽出範囲について説明されたが、基準画像２０１Ａについても同様に、抽出範囲を基板Ｗの外縁部４００に沿う長手方向を有するものとすることもできる。
＜以上に記載された実施の形態の変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、限定的なものではないものとする。
したがって、例が示されていない無数の変形例と均等物とが、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
７０ カメラ
９１ マッチング座標算出部
９２ 検出部
９３ 駆動制御部
１００ 基板処理装置

Claims (9)

  1. 基板を保持するための少なくとも１つのチャックピンの一部を含む少なくとも１つの画像を、基準画像として得る工程と、
    前記チャックピンの少なくとも一部を撮像して得られる少なくとも１つの画像を、対象画像として得る工程と、
    前記基準画像と前記対象画像とでマッチング処理を行い、画像間のマッチングスコアが最も高くなる場合の前記基準画像の前記対象画像における位置を示す座標であるマッチング座標を算出する工程と、
    前記マッチング座標に基づいて、前記チャックピンの開閉状態を検出する工程とを備える、
    状態検出方法。
  2. 請求項１に記載の状態検出方法であり、
    前記基準画像が示す範囲は、前記対象画像における一部の範囲に対応する、
    状態検出方法。
  3. 請求項１または２に記載の状態検出方法であり、
    前記基準画像は、前記基板を含めない画像である、
    状態検出方法。
  4. 請求項１から３のうちのいずれか１つに記載の状態検出方法であり、
    前記基準画像における前記チャックピンは、開状態、前記基板を保持している閉状態、または、前記基板を保持していない閉状態のいずれかである、
    状態検出方法。
  5. 請求項１から４のうちのいずれか１つに記載の状態検出方法であり、
    前記基準画像を得る工程は、複数の前記チャックピンにそれぞれ対応して複数の前記基準画像を得る工程であり、
    前記対象画像を得る工程は、それぞれの前記基準画像に示される前記チャックピンを撮像して、複数の前記対象画像を得る工程である、
    状態検出方法。
  6. 請求項１から５のうちのいずれか１つに記載の状態検出方法であり、
    前記基板が前記チャックピンに保持されているか否かを検出する工程とをさらに備え、
    前記チャックピンの開閉状態を検出する工程は、前記チャックピンに前記基板が保持されているか否かに応じて限定された座標範囲に含まれる前記マッチング座標に基づいて、前記チャックピンの開閉状態を検出する工程である、
    状態検出方法。
  7. 請求項１から６のうちのいずれか１つに記載の状態検出方法であり、
    前記基準画像および前記対象画像が示す範囲の少なくとも一方は、前記チャックピンに保持されている前記基板の外縁部に沿う長手方向を有する、
    状態検出方法。
  8. 請求項１から７のうちのいずれか１つに記載の状態検出方法であり、
    前記基準画像を得る工程では、前記基準画像に対応する所定画素の座標を基準座標とし、かつ、前記基準座標に基づいてしきい値を設定し、
    前記チャックピンの開閉状態を検出する工程は、前記マッチング座標が前記基準座標と比較して前記しきい値の範囲内か否かで前記チャックピンの開閉状態を検出する、
    状態検出方法。
  9. 基板を保持するための少なくとも１つのチャックピンと、
    前記チャックピンの少なくとも一部を撮像し、得られる少なくとも１つの画像を対象画像とする撮像部と、
    前記対象画像と、前記チャックピンの一部を含む少なくとも１つの画像である基準画像とでマッチング処理を行い、画像間のマッチングスコアが最も高くなる場合の前記基準画像の前記対象画像における位置を示す座標であるマッチング座標を算出するマッチング座標算出部と、
    前記マッチング座標に基づいて、前記チャックピンの開閉状態を検出する検出部とを備える、
    状態検出装置。
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