JP6352133B2 - 位置検出装置、基板処理装置、位置検出方法および基板処理方法 - Google Patents

Description

この発明は、チャンバ内部に設けられた処理空間内で移動可能な可動部の位置を検出する技術に関するものである。

例えば基板等の処理対象物に対し所定の処理が施される際、周囲雰囲気の管理や薬品の飛散防止を目的として、処理対象物および処理を実行するための装置がチャンバ内の処理空間に収容された状態で処理が実行されることがある。このような処理では、装置の構成部品が適正な位置に配置されることが必要である。

特に、処理空間内で移動可能に構成された可動部材がある場合、それが適正に位置決めされているかを確認する必要がある。この目的のために、処理空間内に配置された部材を撮像して画像処理による位置検出を行い、各部材の位置が適正であるか否かを判定することが行われる。しかしながら、このような撮像を行うカメラ等の撮像手段自体の設置位置がずれている場合もあり得るため、このような場合に対応するための技術がいくつか提案されている（例えば、特許文献１ないし６参照）。

特開平１０−１３５１００号公報 特開平１１−００５０５６号公報 特開平１１−１３１２３１号公報 特開２００６−２６８０３２号公報 特開２００６−２８４８９０号公報 特開２００２−１３５６４４号公報

上記特許文献のうち特許文献１ないし３にそれぞれ記載の技術では、撮像された画像を解析することによりカメラの位置ずれが検知されると、その状態のまま処理を継続することにより生じ得る不具合を防止するために処理が停止される。また、特許文献４および５にそれぞれ記載の技術では、カメラの姿勢を変更するための移動機構が設けられ、カメラの位置ずれが検知されると移動機構によりカメラを移動させることでずれの解消が図られている。また、特許文献６に記載の技術はカメラの位置ずれを検知するものであるが、ずれが検知された後の処理については、特許文献６には詳しく記載されていない。

何らかの処理を実行する目的でチャンバ内に設けられる可動部の位置検出においては、処理のスループットの観点から、カメラ（撮像手段）の位置ずれによって処理が中断されることは極力回避されるべきである。しかしながら、特許文献１ないし３および６には、撮像手段の位置ずれが検知された場合でも処理を継続することのできる方法については記載されていない。一方、特許文献４および５に記載されたように、撮像手段自体に位置ずれを補正する機能を設けると、装置構成が複雑になり処理コストの増大を招く。

そのため、撮像手段の位置ずれが生じた場合でも可動部の位置を精度よく検出することのできる技術を、大きなコストをかけることなく実現することが望まれる。しかしながら、上記各従来技術では、このような要求に応えることができなかった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、チャンバ内の処理空間に移動可能に設けられた可動部の位置を、撮像手段の位置ずれの影響を抑えて精度よく検出することのできる技術を提供することを目的とする。

この発明の第１の態様は、チャンバ内の処理空間を移動可能な可動部の位置を検出する位置検出装置において、上記目的を達成するため、前記チャンバ内に設けられて前記チャンバ内での位置が既知である基準部位と、前記可動部とをそれぞれ撮像して原画像を取得する撮像手段と、前記原画像から、前記可動部および前記基準部位を検出する画像処理を実行する画像処理手段と、検出された前記可動部および前記基準部位それぞれの前記原画像内における位置を示す位置情報に基づき、前記処理空間における前記可動部の位置を検出する位置検出手段とを備えている。

また、この発明の第２の態様は、チャンバ内の処理空間を移動可能な可動部の位置を検出する位置検出方法において、上記目的を達成するため、前記チャンバ内に予め設けた基準部位と、前記可動部とをそれぞれ撮像して原画像を取得する撮像工程と、前記原画像から、前記可動部および前記基準部位を検出する画像処理を実行する画像処理工程と、検出された前記可動部および前記基準部位それぞれの前記原画像内における位置を示す位置情報に基づき、前記処理空間における前記可動部の位置を検出する位置検出工程とを備えている。

これらの発明において、原画像は、１つの画像に基準部位と可動部とを共に含むものであってもよい。また、基準部位を含む原画像と可動部を含む原画像とが同一の撮像手段で個別に撮像されてもよい。

このように構成された発明では、チャンバ内における配設位置が既知である基準部位が原画像内で検出される位置から、原画像を撮像した撮像手段の位置ずれの有無やその大きさを見積もることが可能である。すなわち、原画像内での基準部位の位置情報は、チャンバを位置基準としたときの実空間（処理空間）における撮像手段の位置ずれ量を指標する。一方、原画像内で検出される可動部の位置も撮像手段の位置ずれ分を含んだものであるが、基準部位の位置情報から撮像手段の位置ずれ量を把握することができる。したがって、原画像内における可動部および基準部位それぞれの位置情報から、処理空間における可動部の位置を検出することができ、その検出結果は撮像手段の位置ずれの影響を受けない高精度なものとなる。すなわち、本発明によれば、チャンバ内の処理空間に移動可能に設けられた可動部の位置を、撮像手段の位置ずれの影響を抑えて精度よく検出することが可能である。また、撮像手段の位置を修正するための構成を必要としないため、装置コストを抑制することが可能となる。

また、この発明の第３の態様は、内部に前記処理空間を有するチャンバと、処理対象となる基板を前記チャンバ内で保持する保持手段と、前記チャンバ内で移動可能に構成され、前記基板に対し所定の処理を行う処理手段と、前記処理手段を前記可動部として前記チャンバ内における前記処理手段の位置を検出する、上記した位置検出装置を有する位置検出手段とを備える基板処理装置である。

また、この発明の第４の態様は、処理対象となる基板をチャンバ内の処理空間で保持し、前記チャンバ内で移動可能に構成された処理手段を所定位置に位置決めする工程と、前記処理手段を前記可動部として前記チャンバ内における前記処理手段の位置を検出する上記した位置検出方法により、前記処理手段の位置を検証する工程と、前記処理手段を用いて前記基板に対し所定の処理を行う工程とを備える基板処理方法である。

このように構成された発明では、基板に対する処理を担う処理手段の位置が、前記した位置検出技術を用いて検出される。このため、チャンバ内で可動となっている処理手段が適正位置に位置決めされていることが確かめられた状態で基板に対する処理を実行することができる。また、処理手段の位置が不適切な状態で不適切な処理が実行されるのを回避することができる。撮像手段が位置ずれを生じている場合でも精度よく処理手段の位置を検出することができるため、基板に対する処理には直接寄与しない撮像手段の位置ずれが原因となって基板に対する処理の進行が阻害されることが防止される。

本発明によれば、撮像手段の位置ずれが生じた場合でも、撮像された原画像における基準部位の位置情報から位置ずれ量を把握し、それに基づき処理空間内における可動部の位置検出を精度よく行うことができる。また、この位置検出技術を基板処理に適用することで、処理手段を適正位置に位置決めして処理を行うことができる。撮像手段の位置ずれを含んだ状態でも精度よく位置検出を行うことができるので処理を継続することができ、また位置ずれを補正するための機構が不要であり装置コストの上昇を抑えることができる。

本発明の一実施形態である基板処理システムの概略構成を示す図である。 一の基板処理ユニットの構造を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ矢視断面および基板処理ユニットの制御部の構成を示す図である。 基板処理ユニットの動作を示すフローチャートである。 チャンバ内を撮像した画像の例を模式的に示す図である。 位置ずれを含むカメラで撮像された画像の例を模式的に示す図である。 カメラの位置ずれに起因するアライメントマークの位置ずれを模式的に示す図である。 基板の姿勢を評価する方法の一例を示す図である。 ノズルが処理位置に位置決めされた状態で撮像される画像の例である。 ノズルを撮像した画像の例を示す図である。 ノズル位置の判定処理を示すフローチャートである。 ノズル位置を直接求める方法を示すフローチャートである。 ノズル位置検出方法の他の態様を示す第１の図である。 ノズル位置検出方法の他の態様を示す第２の図である。 ノズル位置検出方法の他の態様を示す第３の図である。

以下、本発明を適用可能な基板処理装置を具備する基板処理システムの概要について説明する。以下において、基板とは、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）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などの各種基板をいう。以下では主として半導体基板の処理に用いられる基板処理システムを例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも本発明を適用可能である。

図１は、本発明の一実施形態である基板処理システムの概略構成を示す図である。より詳しくは、図１は本発明を好適に適用可能な基板処理装置を含む基板処理システムの一態様の平面図である。この基板処理システム１は、それぞれが互いに独立して基板に対し所定の処理を実行可能な基板処理ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと、これらの基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄと外部との間で基板の受け渡しを行うためのインデクサロボット（図示省略）が配置されたインデクサ部１Ｅと、システム全体の動作を制御する制御部８０（図３）とを備えている。なお、基板処理ユニットの配設数は任意であり、またこのように水平方向配置された４つの基板処理ユニットを１段分として、これが上下方向に複数段積み重ねられた構成であってもよい。

基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄは、基板処理システム１における配設位置に応じて各部のレイアウトが一部異なっているものの、各ユニットが備える構成部品およびその動作は互いに同一である。そこで、以下ではこれらのうち１つの基板処理ユニット１Ａについてその構成および動作を説明し、他の基板処理ユニット１Ｂ〜１Ｄについては詳しい説明を省略する。

図２は一の基板処理ユニットの構造を示す平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面および基板処理ユニットの制御部の構成を示す図である。基板処理ユニット１Ａは、半導体ウエハ等の円盤状の基板Ｗに対して処理液による洗浄やエッチング処理などの湿式処理を施すための枚葉式の湿式処理ユニットである。この基板処理ユニット１Ａでは、チャンバ９０の天井部分にファンフィルタユニット（ＦＦＵ）９１が配設されている。このファンフィルタユニット９１は、ファン９１１およびフィルタ９１２を有している。したがって、ファン９１１の作動により取り込まれた外部雰囲気がフィルタ９１２を介してチャンバ９０内の処理空間ＳＰに供給される。基板処理システム１はクリーンルーム内に設置された状態で使用され、処理空間ＳＰには常時クリーンエアが送り込まれる。

チャンバ９０の処理空間ＳＰには基板保持部１０が設けられている。この基板保持部１０は、基板表面を上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるものである。この基板保持部１０は、基板Ｗよりも若干大きな外径を有する円盤状のスピンベース１１１と、略鉛直方向に延びる回転支軸１１２とが一体的に結合されたスピンチャック１１を有している。回転支軸１１２はモータを含むチャック回転機構１１３の回転軸に連結されており、制御部８０のチャック駆動部８５からの駆動によりスピンチャック１１が回転軸（鉛直軸）回りに回転可能となっている。これら回転支軸１１２およびチャック回転機構１１３は、円筒状のケーシング１２内に収容されている。また、回転支軸１１２の上端部には、スピンベース１１１が一体的にネジなどの締結部品によって連結され、スピンベース１１１は回転支軸１１２により略水平姿勢に支持されている。したがって、チャック回転機構１１３が作動することで、スピンベース１１１が鉛直軸回りに回転する。制御部８０は、チャック駆動部８５を介してチャック回転機構１１３を制御して、スピンベース１１１の回転速度を調整することが可能である。

スピンベース１１１の周縁部付近には、基板Ｗの周端部を把持するための複数個のチャックピン１１４が立設されている。チャックピン１１４は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３つ以上設けてあればよく（この例では６つ）、スピンベース１１１の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１１４のそれぞれは、基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。

スピンベース１１１に対して基板Ｗが受け渡しされる際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを解放状態とする一方、基板Ｗを回転させて所定の処理を行う際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを押圧状態とする。このように押圧状態とすることによって、チャックピン１１４は基板Ｗの周端部を把持してその基板Ｗをスピンベース１１１から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面を上方に向け、裏面を下方に向けた状態で支持される。なお、チャックピン１１４としては、公知の構成、例えば特開２０１３−２０６９８３号公報に記載されたものを用いることができる。また、基板を保持する機構としてはチャックピンに限らず、例えば基板裏面を吸引して基板Ｗを保持する真空チャックを用いてもよい。

ケーシング１２の周囲には、スピンチャック１１に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスプラッシュガード２０がスピンチャック１１の回転軸に沿って昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード２０は回転軸に対して略回転対称な形状を有しており、それぞれスピンチャック１１と同心円状に配置されて基板Ｗから飛散する処理液を受け止める複数段の（この例では２段の）ガード２１と、ガード２１から流下する処理液を受け止める液受け部２２とを備えている。そして、制御部８０に設けられた図示しないガード昇降機構がガード２１を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液やリンス液などの処理液を分別して回収することが可能となっている。

スプラッシュガード２０の周囲には、エッチング液等の薬液、リンス液、溶剤、純水、ＤＩＷ（脱イオン水）など各種の処理液を基板Ｗに供給するための液供給部が少なくとも１つ設けられる。この例では、図２に示すように、３組の処理液吐出部３０，４０，５０が設けられている。処理液吐出部３０は、制御部８０のアーム駆動部８３により駆動されて鉛直軸回りに回動可能に構成された回動軸３１と、該回動軸３１から水平方向に延設されたアーム３２と、アーム３２の先端に下向きに取り付けられたノズル３３とを備えている。アーム駆動部８３により回動軸３１が回動駆動されることで、アーム３２が鉛直軸回りに揺動し、これによりノズル３３は、図２において二点鎖線で示すように、スプラッシュガード２０よりも外側の退避位置（図３に実線で示す位置）と基板Ｗの回転中心の上方位置（図３に点線で示す位置）との間を往復移動する。ノズル３３は、基板Ｗの上方に位置決めされた状態で、制御部８０の処理液供給部８４から供給される所定の処理液を吐出し、基板Ｗに処理液を供給する。

同様に、処理液吐出部４０は、アーム駆動部８３により回動駆動される回動軸４１と、これに連結されたアーム４２と、アーム４２の先端に設けられて処理液供給部８４から供給される処理液を吐出するノズル４３とを備えている。また、処理液吐出部５０は、アーム駆動部８３により回動駆動される回動軸５１と、これに連結されたアーム５２と、アーム５２の先端に設けられて処理液供給部８４から供給される処理液を吐出するノズル５３とを備えている。なお、処理液吐出部の数はこれに限定されず、必要に応じて増減されてもよい。

スピンチャック１１の回転により基板Ｗが所定の回転速度で回転した状態で、これらの処理液吐出部３０，４０，５０がノズル３３，４３，５３を順次基板Ｗの上方に位置させて処理液を基板Ｗに供給することにより、基板Ｗに対する湿式処理が実行される。処理の目的に応じて、各ノズル３３，４３，５３からは互いに異なる処理液が吐出されてもよく、同じ処理液が吐出されてもよい。また、１つのノズルから２種類以上の処理液が吐出されてもよい。基板Ｗの回転中心付近に供給された処理液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力により外側へ広がり、最終的には基板Ｗの周縁部から側方へ振り切られる。基板Ｗから飛散した処理液はスプラッシュガード２０のガード２１によって受け止められて液受け部２２により回収される。

さらに、基板処理ユニット１Ａには、処理空間ＳＰ内を照明する照明部７１と、チャンバ内を撮像するカメラ７２とが隣接して設けられている。照明部７１は例えばＬＥＤランプを光源とするものであり、カメラ７２による撮像を可能とするために必要な照明光を処理空間ＳＰ内に供給する。カメラ７２は鉛直方向において基板Ｗよりも高い位置に設けられており、その撮像方向（すなわち撮像光学系の光軸方向）は、基板Ｗの上面を撮像するべく、基板Ｗ表面の略回転中心に向かって斜め下向きに設定されている。これにより、カメラ７２はスピンチャック１１により保持された基板Ｗの表面全体をその視野に包含する。水平方向には、図２において破線で囲まれた範囲がカメラ７２の視野に含まれる。

なお、照明部７１およびカメラ７２は、チャンバ９０内に設けられてもよく、またチャンバ９０の外側に設けられて、チャンバ９０に設けられた透明窓を介して基板Ｗに対し照明または撮像を行うように構成されてもよい。

カメラ７２により取得された画像データは制御部８０の画像処理部８６に与えられる。画像処理部８６は、画像データに対し、後述する補正処理やパターンマッチング処理などの画像処理を施す。詳しくは後述するが、この実施形態においては、カメラ７２により撮像された画像に基づき、各ノズル３３，４３，５３の位置決め状態および基板Ｗの保持状態が判定される。また、チャンバ９０に対するカメラ７２の取り付け位置自体が適正位置からずれてしまうこともあり、本実施形態はこの状態にも対応できる構成となっている。

これらの目的のために、チャンバ９０の内壁面９０１のうちカメラ７２の視野内に入る複数箇所に、位置基準となるアライメントマーク６１〜６４が固定されている。チャンバ９０内におけるアライメントマーク６１〜６４の配設位置は予め定められており、照明部７１から照射された照明光がアライメントマーク６１〜６４の表面で反射すると、該反射光がカメラ７２に入射するように設けられる。カメラ７２により撮像される画像に含まれるアライメントマーク６１〜６４が、カメラ７２、各ノズル３３，４３，５３および基板Ｗの位置や姿勢を評価するための位置基準として用いられる。

上記の他、この基板処理システム１の制御部８０には、予め定められた処理プログラムを実行して各部の動作を制御するＣＰＵ８１と、ＣＰＵ８１により実行される処理プログラムや処理中に生成されるデータ等を記憶保存するためのメモリ８２と、処理の進行状況や異常の発生などを必要に応じてユーザーに報知するための表示部８７とが設けられている。なお、制御部８０は各基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄごとに個別に設けられてもよく、また基板処理システム１に１組だけ設けられて各基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄを統括的に制御するように構成されてもよい。また、ＣＰＵ８１が画像処理部としての機能を兼ね備えていてもよい。

次に、以上のように構成された基板処理ユニット１Ａの動作について説明する。なお、説明を省略するが、他の基板処理ユニット１Ｂ〜１Ｄも同じように動作する。基板処理ユニット１Ａは、インデクサ部１Ｅを介して外部から搬入される基板Ｗを受け入れて、基板Ｗを回転させながら各種の処理液を供給して湿式処理を実行する。湿式処理としては各種の処理液を用いた多くの公知技術があり、それらの任意のものを適用可能である。

図４は基板処理ユニットの動作を示すフローチャートである。この動作は、ＣＰＵ８１が予め定められた処理プログラムを実行することにより実現される。基板Ｗが基板処理ユニット１Ａに搬入されると、スピンチャック１１、より具体的にはスピンベース１１１の周縁部に設けられた複数のチャックピン１１４に載置される（ステップＳ１０１）。基板Ｗが搬入される際にはスピンベース１１１に設けられたチャックピン１１４は解放状態となっており、基板Ｗが載置された後、チャックピン１１４が押圧状態に切り替わって基板Ｗがチャックピン１１４により保持される。この状態で、カメラ７２によりチャンバ９０内の撮像が行われる（ステップＳ１０２）。

図５はチャンバ内を撮像した画像の例を模式的に示す図である。基板Ｗを俯瞰する位置に設けられたカメラ７２により撮像される画像Ｉ1には、スピンベース１１１に載置された基板Ｗ、それを取り囲むスプラッシュガード２０、処理液吐出部３０，４０、およびアライメントマーク６１〜６４などの各部材が含まれる。なお、ここではカメラ７２がチャンバ９０に対し適正位置に取り付けられているものとする。

アライメントマーク６１〜６４は、チャンバ内壁９０１のうち、カメラ７２の視野に入り、かつ基板Ｗや処理液吐出部３０，４０等チャンバ９０内の各部材により遮蔽されない位置に分散して配置される。すなわち、アライメントマーク６１，６４はそれぞれ画像Ｉ1の上下方向における中ほどで横方向には左端および右端近くに映る位置に配置される。またアライメントマーク６２，６３は画像Ｉ1の上端近くで左右に離間配置される。アライメントマーク６１〜６４をこのように分散配置することで、後述するカメラ７２の位置ずれ検出における検出精度を高めることができる。

アライメントマーク６１〜６４の素材や形状は任意であるが、照明部７１による照明下で、位置検出に十分なコントラストでカメラ７２が撮像することができるものであることが望ましい。より好ましくは、撮像された画像からその形状が高い精度で検出可能であることが望ましい。この基板処理ユニット１Ａにおけるアライメントマーク６１〜６４は、図５に示すように、矩形のプレート部材に「＋」状のマークが付されたものである。例えばステンレス製のプレート部材に上記マークを刻印または塗装により形成したものを用いることができる。このような特徴を有するアライメントマークを設けることで、アライメントマークの位置のみならず、画像内での回転やサイズの検出を高い精度で行うことができる。

カメラ７２と照明部７１とが近接配置された本ユニット１Ａのように、照明光の入射方向とカメラ７２の光軸方向とが概ね一致する場合には、プレート部材またはマークの少なくとも一方を再帰性反射材により形成することが好ましい。こうすることで、アライメントマークからの反射光を確実にカメラ７２に入射させて、高光量でコントラストの高いアライメントマークの像を撮像することができる。その結果、アライメントマークの位置検出精度をより高めることができる。

図５において二点鎖線で示すように、処理液を吐出するノズル３３，４３は水平移動可能となっており、これらが基板Ｗ上の所定位置に位置決めされた状態で処理液が吐出されて基板Ｗに対する処理が行われる。また、図５には現れていないノズル５３（図２）も、基板Ｗ上に移動した際にはカメラ７２の視野に入り込んでくる。カメラ７２により撮像される画像を用いて、処理実行時のノズル位置が適正であるか否かを判定することができる。これにより、不適切な位置に配置されたノズルによる不適切な処理を回避し、基板Ｗを安定的に処理することが可能である。

ただし、例えば基板Ｗの搬入出時における何らかの部材との接触や、処理時の振動等によってカメラ７２自体がチャンバ９０に対して位置ずれを生じている可能性があり、これに起因するノズル位置の誤検出を防止する必要がある。

図６は位置ずれを含むカメラで撮像された画像の例を模式的に示す図である。カメラ７２に位置ずれが生じているとき、撮像される画像Ｉ2においても各部材の位置や姿勢が、図５に示す適正位置のカメラ７２で撮像された画像Ｉ1とは異なってくる。画像Ｉ2内で検出されるノズル３３，４３等の位置はカメラ７２の位置ずれを含んだものであり、必ずしも処理空間ＳＰにおけるノズル３３，４３等の位置を示すものではない。

一方、アライメントマーク６１〜６４はチャンバ９０に固定されたものであり、処理空間ＳＰ内での位置は不変である。したがって、画像Ｉ2におけるアライメントマークの位置が画像Ｉ1における位置からずれていれば、その原因はカメラ７２の位置ずれにある。言い換えれば、画像Ｉ2におけるアライメントマークの位置を検出し、理想的な画像Ｉ1における位置からのずれ量を求めることで、カメラ７２の位置ずれ量を見積もることができる。そして、画像Ｉ2からカメラ７２の位置ずれの影響を排除することで、処理空間ＳＰにおけるノズル３３，４３等の位置を検出することが可能である。

図７はカメラの位置ずれに起因するアライメントマークの位置ずれを模式的に示す図である。なお、図７（ａ）においては、図を見やすくするためにアライメントマーク６１〜６４以外の画像中のオブジェクトが省略されている。図７（ａ）において点線で示されるアライメントマーク６１〜６４は、カメラ７２が適正位置にある状態で撮像された画像Ｉ1における位置に示されている。一方、実線で示されるアライメントマーク６１〜６４は、カメラ７２が適正位置からずれた状態で撮像された画像Ｉ2における位置に示されている。

各アライメントマーク６１〜６４は処理空間ＳＰにおいて上下左右方向および奥行き方向に分散配置されているため、カメラ７２の位置ずれの態様に応じて各アライメントマークの位置ずれの態様も様々である。すなわち、カメラ７２の光軸方向のずれはアライメントマークのＸ座標およびＹ座標の変化をもたらす。またカメラ７２の傾きは画像Ｉ2内でアライメントマークの回転となって現れる。また、カメラ７２が基板Ｗ等に接近する方向の位置ずれでは画像内のアライメントマーク等の各オブジェクトが大きくなり、カメラ７２が遠ざかると小さくなる。すなわち、画像内ではアライメントマークの座標位置の変化、回転、伸縮によるサイズの変化が現れる。

そこで、画像の左上隅を原点Ｏとし上辺をＸ軸、左辺をＹ軸とする座標平面を考え、該座標平面における各アライメントマークの重心位置の座標（Ｘ座標およびＹ座標）、回転角度および画像の拡大・縮小の程度を示すスケール（Ｘ方向およびＹ方向）を指標として用いてアライメントマークの位置ずれ量を評価する。各アライメントマーク６１〜６４の位置を検出するには、例えば、画像Ｉ1から切り出された各アライメントマークの像に対応するパターンと一致するパターンを、公知のパターンマッチング技術を用いて画像Ｉ2において探索し、検出されたパターンの位置座標を求めればよい。

各指標の数値例を図７（ｂ）に示す。ここでは、アライメントマーク６１，６２，６３，６４をそれぞれ「マーク１」，「マーク２」，「マーク３」，「マーク４」と称している。Ｘ座標およびＹ座標は例えば６４０×４８０ピクセルサイズの画像におけるアライメントマーク重心の位置座標をピクセル単位で表したものである。また、理想的な画像Ｉ1における各アライメントマーク６１〜６４の回転角度を０とし、同画像における各アライメントマーク６１〜６４のＸ方向およびＹ方向のサイズをそれぞれスケール１００とする。アライメントマークが理想的な画像Ｉ1よりも大きければスケール値が１００より大きく、小さければ１００より小さい値となる。なお、ここに示した数値例は説明用のものであり、実際の画像における数値を表すものではない。

「基準値」はカメラ７２が適正位置に位置決めされた状態の理想的な画像Ｉ1における各アライメントマークの指標値である。これらの基準値は、実際にカメラ７２を適正位置に位置合わせした状態で予め撮像された画像から取得されてもよく、また設計上の各部の位置関係から計算によって求められた理想値であってもよい。一方、「実測値」はカメラ７２の位置ずれを含み得る実際の画像Ｉ2における各アライメントマークの指標値である。「差分」は実測値から基準値を差し引いた値である。

カメラ７２が位置ずれを生じているとき、図７（ｂ）に示すように、各アライメントマークの指標値の実測値と基準値との間に乖離が生じ、これらの数値からカメラ７２の位置ずれ量を見積もることができる。具体的には、例えば次のようにすることができる。

カメラ７２の撮像方向の位置ずれ量については例えば、各アライメントマークの座標の基準値と実測値との差分の平均値により表すことができる。カメラ７２の水平方向のずれは画像のＸ方向における差分の平均値により、また鉛直方向のずれについては画像のＹ方向における差分の平均値により表すことができる。

また、カメラ７２の傾きについては例えば、各アライメントマークの回転角度の基準値と実測値との差分の平均値により表すことができる。この装置１では各アライメントマーク６１〜６４をそれぞれ単独で回転角度を検出可能な構成としているため、上記のような方法でカメラ７２の傾きを算出することができるが、単独のアライメントマークでその回転角度を検出することが難しい場合には、カメラ７２の傾きを求める方法については次のようにすることもできる。

すなわち、画像に含まれる２つのアライメントマークの重心位置同士を結ぶ仮想的な線分を考え、画像における当該線分の傾きを両アライメントマークの位置座標から算出する。理想的な画像Ｉ1において求めた傾きと、実際に得られた画像Ｉ2において求めた傾きとの差が、カメラ７２の傾きを表している。この方法は、各アライメントマークの重心位置がわかれば傾きを算出可能であるため、例えば画像におけるアライメントマークが不鮮明な場合にも適用することができる。

基板Ｗ等に対するカメラ７２の接近または離間に起因する画像の拡大または縮小の程度については、各アライメントマークのスケール値の基準値と実測値との差分の平均値により表すことができる。カメラ７２の水平方向におけるスケール値は画像のＸ方向における差分の平均値により、また鉛直方向におけるスケール値については画像のＹ方向における差分の平均値により表すことができる。

アライメントマークの形状や画像の不鮮明さ等に起因して、単独のアライメントマークについてそのスケール値を評価することが適当でない場合には、複数のアライメントマーク間における互いの重心間のＸ方向距離およびＹ方向距離により、それぞれ水平方向および鉛直方向のスケール値を表すことができる。

図４に戻ってフローチャートの説明を続ける。ステップＳ１０２において撮像されたチャンバ９０内の画像を用いて、上記原理に基づき画像内でのアライメントマーク６１〜６４の位置が検出され（ステップＳ１０３）、その結果に基づきカメラ７２の位置ずれ量が評価される。位置ずれ量が予め定められた許容範囲内であれば（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、ステップＳ１０５以降の処理が実行される一方、位置ずれ量が許容範囲を超えている場合には（ステップＳ１０４においてＮＯ）、例えば表示部８７に所定のエラーメッセージを表示することでカメラ異常が発生したことをユーザーに報知し（ステップＳ１２１）、処理を終了する。

何らかの原因でカメラ７２が大きくずれ、いずれかのアライメントマークが撮像視野から外れてしまうような場合も考えられる。このような場合、当該アライメントマークの位置を検出することができなくなるが、この状態は後の検出にも支障を来すことは明らかであり、この場合にもカメラ異常と見なしてよい。

この基板処理ユニット１Ａでは、上記のようにしてカメラ７２の位置ずれを検出した上で、小さな位置ずれは画像処理によって補正することを前提として処理が継続される一方、補正によっても検出精度の低下が避けられない大きな位置ずれがある場合には処理が中止される。これにより、ある程度のカメラ７２の位置ずれは許容され処理が継続される。基板処理に直接寄与しないカメラ７２の位置ずれによって処理全体が停止してしまうことは処理のスループットおよびシステムの稼働率を低下させる原因となるが、このような事態が生じる確率を低くすることができる。一方、大きな位置ずれがある場合には処理を中止することで、基板に対して不適切な処理がなされることが防止される。

求められたカメラ７２の位置ずれ量が許容範囲内であった場合、そのときの位置ずれ量を示す情報がメモリ８２に記憶される（ステップＳ１０５）。この情報は、後刻ノズルの位置検出を行う際の補正情報として用いられる。なお、メモリ８２に記憶される情報は、アライメントマーク６１〜６４ごとの位置情報であってもよく、それらから算出されたカメラ７２の位置ずれ量の情報であってもよい。いずれの情報も、画像Ｉ2において検出された各アライメントマークの位置情報を反映したものである点には変わりない。

続いて、スピンチャック１１による基板Ｗの保持が適正であるか否かが判定される（ステップＳ１０６）。基板Ｗがスピンベース１１１に対し傾いた状態や回転中心に対し偏心した状態で載置されていると、スピンチャック１１の回転時に基板Ｗが脱落したり異常振動が発生したりするという問題が起こり得る。これを回避するために、スピンチャック１１を回転させる前に基板Ｗの保持状態が判定される。保持状態の判定については、画像から検出される基板Ｗの姿勢に基づいてなされる。

図８は基板の姿勢を評価する方法の一例を示す図である。図８（ａ）は、カメラ７２により撮像された基板Ｗを含む画像Ｉ3の例を示している。なお、この図においては図を見やすくするために基板Ｗ以外のオブジェクトを省略している。点線で示される領域はスピンチャック１１により適正に保持された理想状態において基板Ｗが画像に占める領域を表す。一方、保持状態が不適正であるとき、実線で示すように、画像内で基板Ｗの位置ずれや傾きが生じる。基板Ｗがスピンベース１１に保持された状態で撮像された画像内における基板Ｗの姿勢、より具体的には画像中で楕円形に見える基板Ｗの中心位置およびそのサイズを評価することで、保持状態の適否を判定することができる。

画像内における基板Ｗの検出には公知のパターンマッチング技術を用いることができるほか、より短時間で検出可能な方法として、公知の楕円検出アルゴリズムを用いることが可能である。図８（ｂ）に例示するように、画像Ｉ3内で基板Ｗが占める蓋然性の高い領域の座標範囲を検索エリアとして、適宜の楕円検出アルゴリズムにより基板Ｗの直径に対応するサイズの楕円を検索エリア内で検索する。その結果として、図８（ｃ）に例示するように、条件に適合する楕円の中心座標と、Ｘ方向およびＹ方向のサイズとが得られる。

これらの数値が理想的な保持状態における数値とほぼ一致していれば、基板Ｗは適正に保持されていると判定することができる。一方、数値が大きくずれていれば保持が不適正であると判定することができる。

なお、画像から検出される基板Ｗの姿勢は、処理空間ＳＰにおける基板Ｗの姿勢に、前記したカメラ７２の位置ずれの影響を加えたものである。したがって、検索により得られた基板Ｗの姿勢については、先に求めたアライメントマークの位置情報に基づきカメラ７２の位置ずれによる影響分を差し引いた上で、理想状態と比較され、その結果から保持状態が判定される。

再び図４に戻ってフローチャートの説明を続ける。スピンチャック１１による基板Ｗの保持状態が不適正であると判定された場合には（ステップＳ１０６においてＮＯ）、例えば表示部８７に所定のエラーメッセージを表示することでチャック異常が発生したことをユーザーに報知し（ステップＳ１２２）、処理を終了する。これにより、不適正な保持状態でスピンチャック１１が回転することに起因する基板Ｗの脱落や異常振動を未然に回避することができる。

保持状態が適正であれば（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、スピンチャック１１を基板処理のための所定の回転速度で回転させる（ステップＳ１０７）。続いて、アーム駆動部８３が作動して複数のノズルのいずれかが基板Ｗと対向する所定の処理位置に位置決めされる（ステップＳ１０８）。以下ではノズル４３を用いた処理について説明するが、他のノズル３３，５３を用いる場合でも動作は同様である。また同時に複数のノズルが処理に用いられてもよい。ノズル４３が処理位置に位置決めされると、カメラ７２がチャンバ９０内を撮像し（ステップＳ１０９）、その画像に基づきノズル４３の位置が判定される（ステップＳ１１０）。

図９はノズルが処理位置に位置決めされた状態で撮像される画像の例である。より詳しくは、カメラ７２が適正位置に取り付けられ、かつノズル４３が処理位置に正しく位置決めされた理想的な状態でカメラ７２により撮像されるチャンバ９０内の画像の例である。このときの画像Ｉ4では、図５の画像Ｉ1と比較すると、アーム４２およびその先端に装着されたノズル４３の姿勢が異なっているが、その他の点は同じである。ノズル４３の処理位置については、事前のティーチング作業によって制御部８０に学習させておくことができる。

この状態でノズル４３が画像内に占める領域Ｂａの画像パターンが基準マッチングパターンとして、また領域Ｂａの座標情報が基板に対する処理が実行されるときのノズル位置検出に用いるボックス情報として、それぞれ予めメモリ８２に記憶されている。基板に対する処理が実行される際には、その都度ステップＳ１０９で撮像された画像からノズル４３の位置を検出し、ボックス情報と比較することにより、ノズル４３の位置が適正か否かが判定される。

図１０はノズルを撮像した画像の例を示す図である。より具体的には、図１０（ａ）はステップＳ１０９においてカメラ７２により撮像される画像の例であり、図を見やすくするために、アーム４２、ノズル４３およびアライメントマーク６１〜６４を除く画像中のオブジェクトは省略されている。位置ずれのない理想的な状態では、メモリ８２に記憶されたボックス情報により指定される領域Ｂａにノズル４３が含まれる。したがって、図９の画像Ｉ4と図１０の画像Ｉ5との間でパターンマッチングを行えば、それぞれの領域Ｂａから切り出された画像パターンの間で高いマッチングスコアが得られるはずである。ノズル４３の位置ずれが大きくなればマッチングスコアは小さくなる。このことから、ステップＳ１０９において撮像された画像Ｉ5からボックス情報により指定される領域Ｂａの画像パターンをマッチング用モデルとして切り出し、メモリ８２に記憶された基準マッチングパターンとの間のマッチングスコアを評価することで、ノズル４３が正しく処理位置に位置決めされているか否かを判定することができる。

しかしながら、実際に撮像された画像Ｉ5に含まれるノズル４３の像は、当該ノズル４３の位置決めの不備に起因して生じ得る処理空間ＳＰ内での実際の位置ずれと、カメラ７２の位置ずれに起因する見かけ上のずれとの両方を含んでいる。したがって、単に画像Ｉ5から切り出された領域Ｂａの画像パターンを基準マッチングパターンと比較するだけでは、カメラ７２の位置ずれに起因するずれを含んだ結果となり、処理空間ＳＰ内におけるノズル４３の位置の誤判定の原因となる。先に求められメモリ８２に記憶されているアライメントマークの位置情報を用いれば、以下のようにしてカメラ７２の位置ずれに起因する影響を排除してノズル位置の判定を行うことが可能である。

図１１はノズル位置の判定処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図４のステップＳ１１０の処理内容をより詳しく説明したものである。この処理ではまず、メモリ８２に記憶されたアライメントマークの位置情報に基づき、カメラ７２のＸ方向およびＹ方向の位置ずれの有無が判断される（ステップＳ２０１）。いずれかの方向における位置ずれがある場合には、ノズル位置判定用の画像Ｉ5においてボックス情報により特定されるマッチング用モデルの切り出し座標が、各方向の位置ずれ量に応じて補正される（ステップＳ２０２）。これにより、画像Ｉ5におけるマッチング用モデルの切り出し位置が画像平面内で平行移動され、カメラ７２の位置ずれの影響が排除される。位置ずれがない場合にはステップＳ２０２はスキップされる。

次に、メモリ８２に記憶されたアライメントマークの位置情報に基づき、カメラ７２の傾きの有無が判断される（ステップＳ２０３）。傾きがある場合には、これをキャンセルするために、画像Ｉ5をカメラの傾き分だけ回転させることによりノズル位置判定用画像が補正される（ステップＳ２０４）。画像の回転に代えて、マッチング用モデルの切り出し領域を傾かせるようにしても技術的には等価である。これにより、カメラ７２の傾きに起因する影響が排除される。傾きがない場合にはステップＳ２０４はスキップされる。

次に、メモリ８２に記憶されたアライメントマークの位置情報に基づき、スケールの変動の有無が判断される（ステップＳ２０５）。変動がある場合には、スケール値に応じてノズル位置判定用画像を拡大または縮小することによりノズル位置判定用画像が補正される（ステップＳ２０６）。画像の拡大・縮小に代えて、マッチング用モデルの切り出し範囲を拡大・縮小しても技術的には等価である。スケールの変動がなければステップＳ２０６はスキップされる。

このように、アライメントマークの位置情報（またはそれから導かれるカメラ７２の位置ずれ情報）に基づき、ノズル判定用画像（画像Ｉ5）と当該画像からのマッチング用モデルの切り出し領域との相対位置が補正される。これにより、図１０（ａ）に示すように、座標、回転角度およびスケールが補正された新たな切り出し領域Ｂｃが設定される。この領域Ｂｃは、位置ずれを含んだカメラ７２により撮像された画像において、処理空間ＳＰにおいて処理位置に位置決めされたノズル４３が占める領域を示している。したがって、領域Ｂｃから切り出されるマッチング用パターンでは、カメラ７２の位置ずれの影響が排除されている。

ノズル位置判定用画像のうち、こうして設定された新たな領域Ｂｃからマッチング用パターンが切り出され（ステップＳ２０７）、メモリ８２に記憶されている基準マッチングパターンとの間でマッチングスコアが算出される（ステップＳ２０８）。ノズル４３が処理位置に正しく位置決めされていれば、図１０（ａ）に示すように、補正後の切り出し領域Ｂｃ内にノズル４３の像が現れるので、マッチングスコアは高くなる。

一方、ノズル４３が処理位置からずれている場合には、図１０（ｂ）に示すように、ノズル４３の像が切り出し領域Ｂｃから外れた位置に現れる。このためマッチングスコアが低くなる。このように、ノズル位置判定用画像のうち補正された切り出し領域Ｂｃから切り出されたマッチング用モデルと予め用意された基準マッチングパターンとの間のマッチングスコアの大小により、ノズル４３の処理位置からの位置ずれ量を表すことができ、その結果からはカメラ７２の位置ずれの影響が排除されている。

好ましくない例として、カメラ７２の位置ずれとノズル４３の処理位置からの位置ずれとが共に生じており、これらが互いに相殺されることで、画像Ｉ5中の領域Ｂａあるいはその近傍にノズル４３の像が現れる場合があり得る。このような場合、上記のような切り出し領域の補正を行わずにパターンマッチングを行うと高いマッチングスコアが得られ、結果的にノズル４３の位置が適正であると誤判定されることになる。上記した方法により、このような問題を回避することができる。

図４に戻ってフローチャートの説明を続ける。こうして求められたノズル４３の処理位置からの位置ずれ量（ここではマッチングスコアの値）が予め定められた許容範囲内にあるか否かが判定される（ステップＳ１１１）。許容範囲内であれば（ステップＳ１１１においてＹＥＳ）、ノズル４３から所定の処理液が基板Ｗに供給されて湿式処理が実行される（ステップＳ１１２）。ノズル４３の位置ずれ量が許容範囲を超えているときには（ステップＳ１１１においてＮＯ）、例えば表示部８７に所定のエラーメッセージを表示することでノズル異常が発生したことをユーザーに報知し（ステップＳ１２３）、処理を終了する。これにより、不適正な位置のノズル４３から処理液が供給されて処理結果が不良となるのを未然に回避することができる。また、処理が適正位置に位置決めされたノズル４３により実行されることが保証されるので、良好な処理結果を安定して得ることができる。

以上のように、この実施形態では、基板処理ユニット１Ａに設けられたチャンバ９０内の処理空間ＳＰに移動可能に構成されたノズル４３の位置が、カメラ７２により撮像された画像に基づいて判定される。このとき、画像内で検出されるノズル４３の位置をそのままノズル４３の位置とするのではなく、チャンバ９０内の規定位置に固定されたアライメントマーク６１〜６４が画像内に占める位置の情報を用いて処理空間ＳＰにおけるノズル４３の位置を検出する。チャンバ９０内での位置が既知であるアライメントマーク６１〜６４の位置情報を併用することで、カメラ７２の位置ずれの影響を排除して、処理空間ＳＰ内でのノズル位置の検出を精度よく行うことが可能である。

上記実施形態では、所定位置に位置決めされたノズル４３を含むノズル位置判定用画像Ｉ5をアライメントマークの位置情報に基づき補正した補正画像を用いてノズル４３の位置検出が行われる。こうすることで、位置ずれを含むカメラ７２で撮像された画像であっても、その位置ずれの影響を排除することができる。

また、上記実施形態では、アライメントマークの位置情報に基づいて設定された切り出し領域Ｂｃにおいてノズル４３を検出する。こうすることで、画像全体においてノズル４３を探索するよりも、予想されるノズル４３の位置近傍のみで検出を行うことにより、処理時間を短縮することが可能である。そして、検出する領域をアライメントマークの位置情報に基づいて設定することで、より短時間で確実にノズル４３を検出することができる。

また、アライメントマーク６１〜６４の位置情報については、カメラ７２の位置ずれがない理想的な画像におけるアライメントマークの位置を基準とした相対的な位置を表す情報とすることができる。理想状態における基準値と実測値との対比に基づき、カメラ７２の位置ずれ量を求めることができるからである。このような基準値については予め求めてメモリ８２に記憶させておくことができる。

また、この実施形態では、実働状態で撮像された画像（図１０）におけるノズル４３の位置を、カメラ７２およびノズル４３がそれぞれ適正位置に配置された状態で撮像される理想的な画像（図９）におけるノズル４３の位置からの位置ずれ量として求めている。ノズル４３の位置がある程度推定可能である場合には、処理空間ＳＰにおけるノズル４３の絶対位置を求めるよりも、このように基準位置からの相対位置を求めることで、より効率的に位置検出を行うことができる。

また、上記実施形態には、チャンバ９０内を照明する照明部７１が設けられており、照明部７１からの照明光がアライメントマーク６１〜６４で反射してカメラ７２に入射するように、各アライメントマーク６１〜６４が配設される。これにより、アライメントマーク６１〜６４を高光量で撮像して、それらの位置検出精度を向上させることができる。特に、アライメントマークの少なくとも一部が再帰性材料により構成されている場合、撮像方向と略同一の方向からの照明により、鮮明なアライメントマークの像を得ることができる。したがって、照明部７１とカメラ７２とが一体的に構成されていてもよい。

また、各アライメントマークの位置情報としては、画像内における座標、傾きおよびサイズの変化を表すスケール値が用いられる。これらの情報はそれぞれ、カメラ７２の撮像方向のずれ、傾きおよびチャンバ９０内の各部材との距離のずれを指標するものである。これらを位置情報として用いることで、チャンバ９０に対するカメラ７２の位置ずれを的確に把握することができる。

また、上記実施形態の基板処理ユニット１Ａによる処理では、検出されたアライメントマークの位置ずれ量が予め定められた適正範囲を超えている場合には処理が中止される。上記したように、本実施形態の基板処理ユニット１Ａはカメラ７２のある程度の位置ずれについてはその影響を排除して処理を継続することができるが、位置ずれが大きくなると検出誤差も大きくなり、後の処理に及ぼす影響を完全に除去することができなくなる場合も考えられる。そこで、許容される量を超える位置ずれが生じている場合には処理を中止することで、不適切な処理がなされることを未然に防止することができる。

このように、基板処理には直接寄与しないカメラ７２については、ノズル４３の位置検出に支障がない限り、ある程度の位置ずれが許容される。一方、基板Ｗに対し直接処理液を供給するノズル４３の位置が適正でなければ、処理不良となる場合がある。そこで、検出されたノズル４３の位置ずれが適正範囲を超えている場合には処理を中止することにより、このような処理不良を回避することができる。

なお、上記実施形態では、ノズル位置の適否を判定するという目的から、処理空間ＳＰにおけるノズル４３の位置が直接的に検出される代わりに、理想状態における基準位置からの位置ずれ量をマッチングスコアの大小により表すことで、基準位置からのノズル４３の相対位置を求めている。処理空間ＳＰにおけるノズル４３の絶対位置を検出する場合には、図１１に示す処理に代えて、次のような処理を実行すればよい。

図１２はノズル位置を直接求める方法を示すフローチャートである。基本的な考え方は、図１１に示す処理を同じである。まず、メモリ８２に記憶されたアライメントマークの位置情報に基づき、カメラ７２のＸ方向およびＹ方向の位置ずれの有無が判断される（ステップＳ３０１）。いずれかの方向における位置ずれがある場合には、ノズル位置判定用の画像Ｉ5の各画素の座標値が、各方向の位置ずれ量に応じて補正される（ステップＳ３０２）。これは、画像Ｉ5をカメラ７２の位置ずれ分だけ水平方向にシフトさせることで該位置ずれをキャンセルすることに相当する。位置ずれがない場合にはステップＳ２０２はスキップされる。カメラ７２の傾きおよびスケールの変動に対応するノズル位置判定用画像の補正（ステップＳ３０３〜Ｓ３０６）は、図１１に示すステップＳ２０３〜Ｓ２０６と同じである。

このように補正されることでカメラ７２の位置ずれの影響が排除されたノズル位置判定用画像を用いて、パターンマッチング処理により、メモリ８２に記憶された基準マッチングパターンと一致する領域を探索する（ステップＳ３０７）。当該領域の検出された位置が、処理空間ＳＰ内におけるノズル４３の位置を表すことになる。

以上説明したように、この実施形態においては、ノズル３３，４３，５３が本発明の「可動部」および「処理手段」として機能している。また、アライメントマーク６１〜６４が本発明の「基準部位」に相当している。また、画像Ｉ1、Ｉ2、Ｉ4、Ｉ5、Ｉ7等がそれぞれ本発明の「原画像」に相当し、このうち画像Ｉ1、Ｉ4が本発明の「基準画像」に相当している。

また、カメラ７２が本発明の「撮像手段」として機能し、画像処理部８６が本発明の「画像処理手段」および「位置検出手段」として機能している。また、照明部７１が本発明の「照明手段」として機能している。そして、これらが一体として、本発明の「位置検出装置」および「位置検出手段」として機能している。

また、上記実施形態においては、スピンチャック１１が本発明の「保持手段」として機能しており、メモリ８２が本発明の「記憶手段」として機能している。そして、これらと、上記した位置検出手段と、チャンバ９０と、「処理手段」としてのノズル３３，４３，５３とを備える基板処理ユニット１Ａ等が、本発明の「基板処理装置」に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、ノズル４３を処理位置に移動させる前と後とのそれぞれでカメラ７２による撮像を行っているが、撮像を１回のみとすることも可能である。上記実施形態では、基板Ｗの保持状態を確認するために、基板Ｗの回転およびノズル４３の処理位置への移動に先立って位置基準となるアライメントマークの位置検出を行っておく必要がある。そのため、ノズル移動の前に１回、ノズル移動後にノズル位置確認のためにもう１回撮像を行う必要がある。

一方、例えば基板Ｗの保持状態を確認する必要がない場合、あるいは、ノズル４３を処理位置に移動させてから基板Ｗの保持状態を確認するような場合には、ノズル４３を処理位置に移動させた状態でのみ撮像を行い、当該画像における各アライメントマーク６１〜６４の位置検出結果からカメラ７２の位置ずれ量を推定し、該位置ずれ量をキャンセルするような補正を上記と同様の原理に基づき行いつつ、基板Ｗおよびノズル４３の姿勢を検出するようにすればよい。

また、上記実施形態では、チャンバ９０内に設けたアライメントマーク６１〜６４を本発明の「基準部位」としているが、チャンバ９０内における位置が確定しており、カメラ７２による撮像および画像からその位置検出が可能なものであれば、他のものを本発明の「基準部位」として用いることが可能である。例えばチャンバ９０内に固定された他の部材やその一部を基準部位としてもよく、また確実に保持されていれば基板Ｗを基準部位とすることも可能である。すなわち、図８（ａ）において点線で示される領域を基準として、実線で示される基板Ｗの中心位置、傾きおよびサイズを表したとき、基板Ｗの保持が適正であればこれらの値はカメラ７２の位置ずれ量を表すものとなる。

また、上記実施形態は、アライメントマークの位置検出結果に基づき原画像を補正したノズル位置判定用画像においてノズル位置を検出するという技術思想を具体化したものである。これに代えて、補正されていない原画像から検出されるノズル位置をアライメントマークの位置検出結果に基づき補正するという技術思想によっても、同様に処理空間ＳＰにおけるノズル位置の検出を行うことが可能である。

図１３ないし図１５はノズル位置検出方法の他の態様を示す図である。図１３（ａ）は、図９と同様に、ノズル４３が処理位置に位置決めされ、かつカメラ７２およびノズル４３のいずれも適正位置に位置決めされた理想的な状態で撮像される画像の例である。図１３（ｂ）に示すように、この画像Ｉ6におけるアライメントマーク６１〜６４およびノズル４３の位置および姿勢を位置情報として予め求めメモリ８２に記憶させておく。その考え方は図７におけるものと同様であり、数値は実測されたもの、計算によるもののいずれでもよい。

この数値から、画像Ｉ6におけるノズル４３と各アライメントマーク６１〜６４との相対的な位置関係を求めておく。具体的には、図１３（ｃ）に示すように、アライメントマーク６１〜６４のそれぞれについて、当該アライメントマークの位置情報とノズル４３の位置情報との差分を項目ごとに求めておく。ノズル３３，５３など、位置検出の対象となる他の部材についても同様にする。

図１４（ａ）は、カメラ２７およびノズル４３の位置ずれを含む可能性のある画像の例であり、基板に対する処理の過程で撮像される画像に相当する。ここでは一例として、図１４（ａ）に示すように、カメラ７２の撮像方向が右上方向にずれたことによって、画像Ｉ7の撮像範囲が点線で示される理想状態の撮像範囲からずれた場合を想定する。この画像Ｉ7から、各アライメントマーク６１〜６４（図においてマーク１〜４とも表記される）およびノズル４３が検出され、その位置情報が求められる。図１４（ｂ）は求められた位置情報の例を示している。さらに、画像Ｉ7におけるアライメントマークの位置情報とノズル４３の位置情報との差分を、アライメントマークおよび項目ごとに求めておく。図１４（ｃ）は求められた数値の例を示している。

画像Ｉ7においては、カメラ７２の位置ずれに起因して、図１４（ｂ）に示される各アライメントマークおよびノズルの位置情報が、図１３（ｂ）に示されるものとは異なっている。アライメントマーク６１は画像Ｉ7の撮像範囲から外れており、位置情報の取得ができない。

一方、図１４（ｃ）に示される、各アライメントマークとノズル４３との相対的な位置情報は、検出不可能なアライメントマーク６１を除き、図１３（ｃ）に示されるものと数値が一致している。このような場合には、カメラ７２の位置ずれはあるが、ノズル４３自体は処理位置に正しく位置決めされていると判断することができる。

図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、アライメントマークおよびノズル４３の位置情報およびその差分の他の例を示している。この例では、図１５（ａ）に示される各アライメントマークの位置情報が図１３（ｂ）に示される数値と異なっていることでカメラ７２の位置ずれが生じていることが把握され、さらに図１５（ｂ）に示される各アライメントマークに対するノズル４３の相対的な位置情報が図１３（ｃ）に示される数値と異なっていることから、ノズル４３も本来の処理位置からずれていることがわかる。

また、各アライメントマークの位置情報が図１７（ｂ）に示される数値とほぼ一致し、ノズル４３の位置情報のみが異なる場合には、カメラ７２の位置ずれはなく、ノズル４３に位置ずれが生じていることがわかる。カメラ７２、ノズル４３とも位置ずれがなければ当然に、検出された位置情報は、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示される数値に対し許容範囲内の誤差のみを有することになる。

このように、画像Ｉ7における各アライメントマークの位置情報とノズルの位置情報とから、カメラ７２の位置ずれとノズル４３の位置ずれとを分離して検出することが可能である。カメラ７２の位置ずれが検出された場合には、ノズル４３の位置検出結果をカメラ７２の位置ずれ量に応じて補正することで、カメラ７２の位置ずれを排除して、処理空間ＳＰにおけるノズル４３の位置を正しく検出することができる。また、このようにして簡易的にカメラ７２およびノズル４３の位置ずれを検出した後、必要に応じて上記実施形態の補正処理を実施するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、チャンバ９０内で移動可能に構成されたノズルの位置検出に本発明を適用しているが、ノズル以外の可動部材の位置検出に対しても、本発明を適用することが可能である。また、上記実施形態のようにチャンバ内に搬入された基板にノズルを対向させて処理を行う装置以外でも、チャンバ内に可動部材が配置される各種の装置に対して、本発明を適用することが可能である。

本発明は、チャンバ内に配置される可動部を有する各種の装置であって、可動部の位置を検出する必要のあるものに適用することができる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 基板処理ユニット（基板処理装置）
１１ スピンチャック（保持手段）
３３，４３，５３ ノズル（可動部、処理手段）
６１〜６４ アライメントマーク（基準部位）
７１ 照明部（照明手段）
７２ カメラ（撮像手段）
８２ メモリ（記憶手段）
８６ 画像処理部（画像処理手段、位置検出手段）
９０ チャンバ
Ｉ2、Ｉ5、Ｉ7 画像（原画像）
Ｉ1、Ｉ4 画像（原画像、基準画像）

Claims (21)

1. チャンバ内の処理空間を移動可能な可動部の位置を検出する位置検出装置において、
   前記チャンバ内に設けられて前記チャンバ内での位置が既知である基準部位と、前記可動部とをそれぞれ撮像して原画像を取得する撮像手段と、
   前記原画像から、前記可動部および前記基準部位を検出する画像処理を実行する画像処理手段と、
   検出された前記可動部および前記基準部位それぞれの前記原画像内における位置を示す位置情報に基づき、前記処理空間における前記可動部の位置を検出する位置検出手段と
   を備える位置検出装置。
2. 前記画像処理手段は、前記可動部を含む前記原画像を前記基準部位の前記位置情報に基づき補正した補正画像において前記可動部の検出を行う請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記画像処理手段は、前記可動部を含む前記原画像のうち前記基準部位の前記位置情報に基づき特定される一部領域において前記可動部の検出を行う請求項１または２に記載の位置検出装置。
4. 前記位置検出手段は、前記基準部位の前記位置情報に基づき前記可動部の前記位置情報を補正して、前記処理空間における前記可動部の位置を検出する請求項１に記載の位置検出装置。
5. 前記基準部位の前記位置情報は、前記撮像手段が適正位置に配置された状態での前記基準部位を含む前記原画像に相当する基準画像における前記基準部位の位置に対する相対位置を示す情報である請求項１ないし４のいずれかに記載の位置検出装置。
6. 前記位置検出手段は、前記撮像手段および前記可動部がそれぞれ適正位置に配置された状態での基準画像における前記可動部の位置に対する前記可動部の相対位置を検出する請求項１ないし５のいずれかに記載の位置検出装置。
7. 前記基準部位としてのアライメントマークが前記チャンバ内に付されている請求項１ないし６のいずれかに記載の位置検出装置。
8. 前記基準部位に照明光を入射させる照明手段を備え、前記照明光の前記基準部位による反射光または透過光が入射する位置に前記撮像手段が配置される請求項１ないし７のいずれかに記載の位置検出装置。
9. 前記基準部位による前記照明光の反射光が入射する位置に前記撮像手段が配置され、前記基準部位の少なくとも一部が再帰性反射材により形成されている請求項８に記載の位置検出装置。
10. 前記基準部位の前記位置情報は、前記原画像内における前記基準部位の座標を示す情報、前記原画像内における前記基準部位の傾き量を示す情報、前記原画像内における前記基準部位の大きさを示す情報のうち少なくとも１つを含む請求項１ないし９のいずれかに記載の位置検出装置。
11. 内部に前記処理空間を有するチャンバと、
    処理対象となる基板を前記チャンバ内で保持する保持手段と、
    前記チャンバ内で移動可能に構成され、前記基板に対し所定の処理を行う処理手段と、
    前記処理手段を前記可動部として前記チャンバ内における前記処理手段の位置を検出する、請求項１ないし１０のいずれかに記載の位置検出装置を有する位置検出手段と
    を備える基板処理装置。
12. 前記位置検出手段により検出された前記処理手段の位置が所定の適正範囲内にないとき、前記処理手段による前記基板の処理を禁止する制御手段を備える請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記制御手段は、前記原画像内で検出された前記基準部位の位置が所定の適正範囲内にないとき、前記処理手段による前記基板の処理を禁止する請求項１２に記載の基板処理装置。
14. 前記撮像手段が適正位置に配置された状態での前記原画像に相当する基準画像における前記基準部位の位置を示す位置情報を記憶する記憶手段を備える請求項１１ないし１３のいずれかに記載の基板処理装置。
15. チャンバ内の処理空間を移動可能な可動部の位置を検出する位置検出方法において、
    前記チャンバ内に予め設けた基準部位と、前記可動部とをそれぞれ撮像して原画像を取得する撮像工程と、
    前記原画像から、前記可動部および前記基準部位を検出する画像処理を実行する画像処理工程と、
    検出された前記可動部および前記基準部位それぞれの前記原画像内における位置を示す位置情報に基づき、前記処理空間における前記可動部の位置を検出する位置検出工程と
    を備える位置検出方法。
16. 前記画像処理工程では、前記可動部を含む前記原画像を前記基準部位の前記位置情報に基づき補正し、当該補正画像において前記可動部の検出を行う請求項１５に記載の位置検出方法。
17. 前記画像処理工程では、前記可動部を含む前記原画像のうち前記基準部位の前記位置情報に基づき特定される一部領域において前記可動部の検出を行う請求項１５または１６に記載の位置検出方法。
18. 前記位置検出工程では、前記基準部位の前記位置情報に基づき前記可動部の前記位置情報を補正して、前記処理空間における前記可動部の位置を検出する請求項１５に記載の位置検出方法。
19. 前記基準部位の前記位置情報は、前記原画像内における前記基準部位の座標を示す情報、前記原画像内における前記基準部位の傾き量を示す情報、前記原画像内における前記基準部位の大きさを示す情報のうち少なくとも１つを含む請求項１５ないし１８のいずれかに記載の位置検出方法。
20. 処理対象となる基板をチャンバ内の処理空間で保持し、前記チャンバ内で移動可能に構成された処理手段を所定位置に位置決めする工程と、
    前記処理手段を前記可動部として前記チャンバ内における前記処理手段の位置を検出する請求項１５ないし１９のいずれかに記載の位置検出方法により、前記処理手段の位置を検証する工程と、
    前記処理手段を用いて前記基板に対し所定の処理を行う工程と
    を備える基板処理方法。
21. 前記処理手段の前記所定位置からのずれ量が規定量を超えているとき、前記処理手段による処理を中止する請求項２０に記載の基板処理方法。

Images