JP6506153B2 - 変位検出装置および変位検出方法ならびに基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、移動位置決め可能な位置決め対象物の、基準位置に対する変位を検出する技術に関するものである。

移動位置決め可能な位置決め対象物の位置を検出する、あるいは位置決め対象物が指定された位置に位置決めされているか否かを判定するための技術として、カメラ等の撮像手段を使用して位置決め対象物を撮像し、画像解析によって画像内における位置決め対象物の位置を検出することが行われる。例えば特許文献１に記載の技術では、基板に対し移動可能に構成され処理液等を吐出する処理ノズルが位置決め対象物とされ、カメラにより撮像された画像中での処理ノズルの変位量に撮像倍率に応じた比例係数を乗じた値が近似的に実空間での変位量を表すものとされている。

特開２０１５−１５２４７５号公報

上記従来技術のような基板処理装置においては、位置決め対象物たる処理ノズルの位置決めの良否は、予め指定された適正位置を基準としたときの位置決め対象物の変位量が許容範囲内に収まっているか否かによって判定される。このときに評価される変位量は実空間内のものであって、撮像された画像内での変位量ではない。そして、位置決め対象物の移動態様や撮像手段との位置関係により、実空間での変位量と画像内での変位量との関係は必ずしも線形なものではない。したがって、画像内での変位量に比例係数を乗じて実空間での変位量とする方法では検出精度が不十分となる場合があり得る。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基準位置に対する位置決め対象物の実空間における変位を、従来より高精度に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。

この発明の一の態様は、上記目的を達成するため、位置決め対象物を複数の位置に移動位置決めする移動手段と、前記位置決め対象物を撮像対象物として、または前記位置決め対象物の変位に伴い前記位置決め対象物と一体的に変位する物体を撮像対象物として、該撮像対象物を含む画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された前記画像から前記撮像対象物を検出し、前記画像内で検出された前記撮像対象物の位置から、所定の基準位置に対する前記位置決め対象物の変位を検出する変位検出手段と、前記画像内における前記撮像対象物の位置と、前記位置決め対象物の前記基準位置からの変位との相関関係を表す換算情報を保持する情報保持手段とを備え、前記換算情報は、前記移動手段により前記位置決め対象物が前記基準位置からの変位が既知である複数の撮像位置にそれぞれ位置決めされた状態で前記撮像手段によりそれぞれ撮像された、複数の画像において検出される前記撮像対象物の位置に基づいて決定され、前記変位検出手段は、前記換算情報に基づき、前記画像において検出した前記撮像対象物の位置から前記位置決め対象物の前記基準位置に対する変位への換算を行う変位検出装置である。

また、この発明の他の態様は、移動手段により移動位置決めされる位置決め対象物の基準位置からの変位を検出する変位検出方法であって、上記目的を達成するため、前記位置決め対象物を撮像対象物として、または前記位置決め対象物の変位に伴い前記位置決め対象物と一体的に変位する物体を撮像対象物として、該撮像対象物を含む画像を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された前記画像から前記撮像対象物を検出し、前記画像内で検出された前記撮像対象物の位置から、所定の基準位置に対する前記位置決め対象物の変位を検出する変位検出工程とを備え、前記変位検出工程では、前記画像内における前記撮像対象物の位置と、前記位置決め対象物の前記基準位置からの変位との相関関係を表す換算情報に基づき、前記画像において検出した前記撮像対象物の位置から前記位置決め対象物の前記基準位置に対する変位への換算を行い、前記換算情報は、前記位置決め対象物が前記基準位置からの変位が既知である複数の撮像位置にそれぞれ位置決めされた状態でそれぞれ撮像された、複数の画像において検出される前記撮像対象物の位置に基づいて決定される。

このように構成された発明では、撮像された画像に基づき位置決め対象物の変位が検出される。このときの画像内における位置検出は、画像に含まれる位置決め対象物に対して直接行われてもよい。また画像に含まれる他の物体であって当該位置決め対象物の変位に伴って一体的に変位するものに対して位置検出が行われることで、位置決め対象物の位置が間接的に求められるものであってもよい。つまり、画像内での位置検出を目的として撮像される物体は、位置決め対象物それ自身であってもよく、また位置決め対象物と一体的に変位する他の物体でもよい。ここでは、このように撮像される画像に含められ位置検出の対象となる物体を「撮像対象物」と称している。

本発明では、位置決め対象物が基準位置からの変位が既知である複数の撮像位置にそれぞれ位置決めされた状態で撮像が行われ、画像に含まれる撮像対象物の位置とそのときの位置決め対象物の実際の位置との相関性から換算情報が取得される。したがって、位置決め対象物が適宜の位置に位置決めされたとき、画像における撮像対象物の位置からの換算によって、実空間における位置決め対象物の基準位置からの変位が精度よく求められる。

また、この発明のさらに他の態様は、基板を保持する保持手段と、前記基板に対し前記基板を処理するための流体を吐出する処理ノズルと、前記処理ノズルを前記位置決め対象物とする上記発明にかかる変位検出装置とを備える基板処理装置である。このような発明では、基板に対する処理ノズルの位置が画像から精度よく求められるので、処理ノズルの位置を適切に管理した状態で基板に対する処理を実行することができ、処理を良好に進行させることができる。

上記のように、本発明の変位検出装置および変位検出方法によれば、撮像された画像中で検出される撮像対象物の位置から実空間における位置決め対象物の基準位置からの変位を精度よく求めることができる。また、本発明の基板処理装置では、処理ノズルの位置を適切に管理して、処理を良好に進行させることができる。

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。 ノズルを撮像した画像の例を示す図である。 ノズル位置の算出処理を示すフローチャートである。 ノズルの基準位置を示す図である。 換算式算出の原理を示す図である。 換算式の算出処理を示すフローチャートである。 補正テーブルの例を示す図である。

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。以下の説明によって示されるように、基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄの各々は、基板に対し所定の処理を実施する本発明の「基板処理装置」としての機能と、該処理を行うノズルを本発明の「位置決め対象物」とする「変位検出装置」としての機能とを有するものである。

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、上記に限定されず種々の公知の構成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。

図５および以下の画像例では、画像の左上隅を原点として、横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向とする。画像内の各位置は、原点から右方向に延びるＸ座標、および原点から下方向に延びるＹ座標により表されるＸＹ画像平面上の座標により特定することができる。

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、図５において破線で軌跡を示すように、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。この実施形態では、チャンバ９０の内壁面９０１にアライメントマーク６１〜６４が固定されており、チャンバ９０内におけるアライメントマーク６１〜６４それぞれの位置は不変である。したがって、カメラ７２がチャンバ９０に対し適正な位置に取り付けられた状態でカメラ７２により撮像された画像における各アライメントマーク６１〜６４の位置は予めわかっている。

このことから、撮像された画像においてアライメントマーク６１〜６４が所定の位置にあるか否かによって、カメラ７２の位置ずれの有無を判定することが可能である。複数のアライメントマーク６１〜６４が画像において分散した位置に現れるように配置されているため、画像内でのこれらの位置検出結果から、カメラ７２の位置ずれの有無やその大きさ、方向などを検出することが可能である。

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、画像から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、例えば画像から検出される基板Ｗの姿勢に基づいて行うことが可能である。

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。具体的には、画像内で基板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、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、Ｓ１１１）。

図６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、ノズル４３が基板Ｗの上方の処理位置に位置決めされた状態でチャンバ９０内を撮像した画像Ｉ2の例である。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。ここでは、基板Ｗの回転中心Ｃの上方位置がノズル４３の処理位置として設定されているものとする。

カメラ７２の位置ずれがない、または位置ずれが適正に補正された状態で、また事前のティーチング作業でノズル４３が処理位置に正しく位置決めされた状態で撮像された画像から、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求められ、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Ｉ2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の位置ずれ量が算出される（ステップＳ１１０）。その結果に基づきノズル４３の位置が適正か否かが判定される（ステップＳ１１１）。

図７はノズル位置の算出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、パターンマッチング技術を用いて、画像Ｉ2からノズル４３が検出される（ステップＳ２０１）。パターンマッチング技術により画像Ｉ2からノズル４３を検出する方法としては例えば、メモリ８２に記憶されている基準マッチングパターンと画像内容が一致する領域Ｂａを画像Ｉ2内で探索する方法と、画像Ｉ2のうちメモリ８２に記憶されているボックス情報により特定される領域Ｂａの画像内容を基準マッチングパターンの画像内容と比較し両者間のマッチングスコアを評価する方法とが考えられる。いずれの方法が用いられてもよい。

画像Ｉ2内でノズル４３に対応する領域Ｂａが検出されると、その位置座標が求められてメモリ８２に記憶される（ステップＳ２０２）。検出されたノズル４３の位置座標としては、領域Ｂａの位置を示す代表的な座標、例えば領域Ｂａの左上隅の座標、あるいは領域Ｂａの重心の座標等を用いることができる。なお、カメラ７２の位置ずれが検出されている場合には、ステップＳ２０１、Ｓ２０２の処理では該位置ずれを補償するための座標の補正が適宜行われる。

次に、画像Ｉ2内で求められたノズル４３の位置が、後述する方法で予め作成された換算式により、チャンバ９０内の実空間における基準位置からのノズル４３の変位量に換算される（ステップＳ２０３）。基準位置はチャンバ９０内での位置が予め特定されており、例えば処理位置を基準位置として用いることができるが、ノズル４３の位置決め目標位置である処理位置との位置関係が明確であれば、基準位置は処理位置とは異なっていてもよい。一方、必要な情報は指定された処理位置からのノズル４３の位置ずれ量であるから、基準位置と処理位置とが異なる場合、予めわかっているそれらの位置関係に基づいて、ノズル４３の処理位置からの位置ずれ量が算出される（ステップＳ２０４）。

図２および図５に示すように、アーム４２が回動軸４１周りに回動することで、ノズル４３は水平方向において基板Ｗの回転中心上方の処理位置を含む円弧に沿って移動する。一方、画像Ｉ2はノズル４３の移動経路を斜め上方から俯瞰するように配置されたカメラ７２により撮像される。このため、ノズル４３がその移動経路に沿って移動する際の画像Ｉ2内における軌跡は複雑なものとなる。また、特に画像の端部付近では、カメラ７２のレンズ特性に起因する像の歪みが生じることがある。これらの原因により、実空間におけるノズル４３の移動と、画像Ｉ2内におけるノズル４３の像の移動との間では、移動方向および移動量が一般に非線形な関係を有することになる。

ノズル４３が適正位置に位置決めされているか否かを判定するという目的のためには、画像Ｉ2内ではなく実空間におけるノズル４３の位置またはその基準位置からの位置ずれ量を把握する必要がある。そして、上記のようにノズル位置は画像Ｉ2内と実空間内とで非線形な関係を有するため、画像Ｉ2内におけるノズル４３の位置から実空間におけるノズル４３の位置への換算が適正に行われる必要がある。以下、このための換算式の求め方について説明する。なお、ノズルの位置決めの適否判定という目的においては、実空間内におけるノズル４３の座標位置が特定される必要はなく、基準位置からの位置ずれ量が精度よく求められれば足りる。

図８はノズルの基準位置を示す図である。より具体的には、図８（ａ）はノズルの移動経路と基準位置との関係を示す図であり、図８（ｂ）はその上面図である。前記したようにノズル４３は円弧状の軌跡を描いて水平移動するが、その移動経路上に少なくとも１箇所の基準位置が設定される。ここでは、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、ノズル４３が基板Ｗの回転中心Ｃの直上に位置する位置Ｐ１と、ノズル４３が基板Ｗの周縁部の直上に位置する位置Ｐ２とが基準位置として用いられるものとする。

なお基準位置の設定数および配置は任意である。後述するように、この実施形態では、設定された基準位置の近傍で画像Ｉ2内のノズル位置と実空間内のノズル位置との関係を精度よく表すように、換算式が決定される。上記したように画像Ｉ2および実空間でのノズル位置の関係が一般に複雑であり、両者の関係を移動経路の全域において精度よく表す換算式も非常に複雑なものとなり現実的でない。一方、基準位置の近傍範囲でのみ精度が保証されればよいという条件が与えられれば、換算式は大幅に簡略化される。

このような条件を前提とする換算式は当然に基準位置から離れると精度が低下するから、実際の処理において用いられるノズルの位置（例えば処理位置）またはその周辺に基準位置が設定されることが望ましい。そして、移動経路内に多くの基準位置を配置すれば、より広い範囲で位置検出の精度を確保することが可能になる。これらの観点から、基準位置の設定数および配置を決定することができる。

そして、円弧に沿ったノズル４３の可動範囲のうち基準位置Ｐ１を含む所定の範囲が基準位置Ｐ１の近傍範囲Ｒ１として仮想的に定義される。また、該可動範囲のうち基準位置Ｐ２を含む所定の範囲が基準位置Ｐ２の近傍範囲Ｒ２として仮想的に定義される。ここでは基準位置Ｐ１、Ｐ２を範囲の中心とするように近傍範囲Ｒ１、Ｒ２が設定されるが、基準位置は近傍範囲の中心でなくてもよい。また、基準位置が近傍範囲から少し外れた位置にあってもよい。

近傍範囲Ｒ１、Ｒ２の広がりについては、良好な位置検出精度が必要とされる範囲に応じて適宜設定することができる。例えば基準位置が処理位置である場合、当該処理位置を中心として、この位置に位置決めされるノズル４３の位置ずれの許容範囲の全体を少なくとも含むように設定されることが好ましい。基準位置が処理位置でない場合には任意に設定することができる。また、近傍範囲の大きさは、例えば、ノズル４３の移動経路を表す円弧の長さまたはその円弧角の大きさ、近傍範囲の両端間の直線距離等のいずれかにより定量的に表すことができる。ノズル４３の移動が円弧上に拘束される本実施形態では、近傍範囲の大きさがどの方法で表されても技術的には等価である。このようにして設定される近傍範囲Ｒ１、Ｒ２内でノズル４３の位置が精度よく表されるように、画像Ｉ2内の位置から実空間内の変位量への換算式が定められる。

図９は換算式算出の原理を示す図である。図９（ａ）に黒丸印で示すように、ノズル４３の移動経路において近傍範囲Ｒ１、Ｒ２内にそれぞれ複数の撮像位置が設けられる。この実施形態では、近傍範囲内でノズル４３の位置を多段階に変更しながらその都度撮像を行い、得られた画像内で検出されるノズル４３の位置と、当該画像が撮像されたときの実空間におけるノズル４３の位置との相関性が求められる。この撮像を行う際のノズル４３の実空間における設定位置が、ここにいう撮像位置である。

この例では、基準位置Ｐ１が撮像位置の１つとされ、これを挟むように両側に２箇所ずつの撮像位置が近傍範囲Ｒ１内に適宜分散されて設定される。例えば、アーム４２の回動中心に対して等角度間隔となるように、すなわちノズル４３の移動経路に沿って等間隔となるように、複数の撮像位置を設定することができる。撮像位置の設定数は任意であり、また基準位置が撮像位置に含まれる必要は必ずしもない。撮像位置を多くしてサンプル数を増やすことで、換算式の精度を高めることが可能である。例えばノズルの位置ずれ許容量が定められた処理位置に対して（±２ｍｍ）程度であるとき、撮像位置間の間隔を０．５ｍｍ程度とすることができる。

このように互いに異なる複数の撮像位置に位置決めしながら撮像を行うと、図９（ｂ）上段に黒丸印で示すように、得られた画像Ｉ3においてはノズル４３の位置がその移動経路に沿って順次変化してゆく。画像Ｉ3におけるノズル位置のＸ座標と、実空間におけるノズル４３の変位量とをプロットすると、図９（ｂ）下段に示すように、両者の間に一般には非線形の関係が現れる。すなわち、グラフ上の各点は適宜の曲線により結ばれる。なお、縦軸の変位量については、基準位置Ｐ１、Ｐ２をそれぞれ変位の起算点とし、実空間でのノズル４３の経路である円弧上で等間隔に設定された撮像位置間の間隔を１単位として、また基板Ｗ側方の退避位置から基板中心Ｃに向かう方向（図９（ａ）において右方向）を「＋方向」として表している。

実空間におけるノズル４３の移動経路が円弧上に制約されているため、画像４３におけるノズル４３の位置はＸ座標、Ｙ座標のいずれか一方のみにより一意に特定することが可能である。ここではＸ座標値により画像Ｉ3内での位置を表しているが、Ｙ座標値により表してもよい。例えば、図５に破線で軌跡を示したように、ノズル５３は画像内において主としてＹ方向に大きく移動する一方、Ｘ方向への移動は小さい。このような場合には、Ｙ座標値によりノズルの位置を表すのが適切である。なお、画像内でのノズルの動きによってはこのように１つの座標でその位置を一意に表せない場合もあり得る。そのような場合には当然にＸ座標値とＹ座標値との組み合わせによりノズル４３の位置を表す必要がある。

このようなノズル４３の実空間での変位量と画像におけるＸ座標との相関関係を表す曲線を適宜の近似式によって表すことができれば、ノズル４３を撮像した画像において検出されるノズル位置のＸ座標値をその近似式に代入することで、実空間におけるノズル４３の基準位置Ｐ１、Ｐ２からの変位の大きさを求めることができる。したがって、この近似式が、画像におけるノズル位置から実空間でのノズル変位量を求める換算式となる。画像におけるノズル位置がＸ座標値とＹ座標値との組み合わせで表される場合には、近似式もＸ座標値とＹ座標値とをパラメータとしたものになるが、基本的な考え方は同じである。

以下、上記原理に基づく換算式の算出処理の具体的内容について説明する。この処理は、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ものであり、１つのノズルの１つの基準位置に対して実行される処理である。言い換えれば、１つのノズルに対して複数の基準位置が設定されていれば、基準位置ごとに換算式の算出処理が実行される。また、基準位置が設定されるノズルが複数ある場合には、ノズルごとに同様の処理がなされる。

図１０は換算式の算出処理を示すフローチャートである。最初に、アーム駆動部８３がアーム４２を所定量だけ回動させることで、ノズル４３が撮像位置の１つに位置決めされる（ステップＳ３０１）。この状態でチャンバ９０内がカメラ７２により撮像され（ステップＳ３０２）、画像処理部８６により画像からノズル４３が検出されて（ステップＳ３０３）、その位置座標がメモリ８２に記憶される（ステップＳ３０４）。全ての撮像位置について上記処理が終了するまで（ステップＳ３０５）、撮像位置を順次切り替えながら撮像およびノズル位置検出が行われる。

撮像位置の変化に伴って、画像内でのノズル４３の位置座標（ＸおよびＹ座標値）が順次変化してゆく。このうち全体としての変化量（最大座標値と最小座標値との差）の大きい方の座標軸が選択される（ステップＳ３０６）。こうすることで、位置データのダイナミックレンジを広くして換算式の良好な精度を確保することができる。

選択された座標軸における画像内のノズル位置の座標値と、実空間におけるノズルの変位量との相関を近似的に表す式が適宜の多項式として求められる（ステップＳ３０７）。求められた多項式が、当該ノズル、当該基準位置における換算式としてメモリ８２に記憶保存される（ステップＳ３０８）。複数の基準位置、複数のノズルがある場合には、それらの組み合わせごとに上記処理が実行され、それらの結果が後述する補正テーブルとしてメモリ８２に統合的に記憶される。

上記した通り、画像内におけるノズルの位置座標と実空間におけるノズルの変位量との関係は一般に非線形であるから、換算式は２次以上の多項式であることが好ましい。式の次数が高いほど、両者の関係をより精度よく近似することが可能である。本願発明者の知見では、５次ないし６次の多項式により実用上十分な制度が得られることがわかっている。近似多項式は、例えば最小二乗法など公知の近似計算法を用いて求めることができる。

上記した換算式の算出処理は、装置の出荷前に行われるほか、チャンバ９０内の部品が交換された際や新たな部品が装着された際、新たなティーチング作業の際、定期的なメンテナンス作業の際などに必要に応じて、基板Ｗに対する処理が実行されるのに先立って実行される。なお基板に対する処理のレシピが変更された場合、これに応じて処理位置、すなわち基板Ｗに対する処理時に位置決めされるノズルの位置が変更されることがあり得る。このとき、新たに設定された処理位置が上記の換算式によりカバーされる範囲にない場合には、当該処理位置の近傍について新たに換算式を求めることが必要となる。予め複数の基準位置について換算式を求めておけば、処理レシピの変更にも容易に対応することができる。

図１１は補正テーブルの例を示す図である。ここではノズル番号１，２，３により特定される３つのノズルがあり、それぞれのノズルについて符号Ａ，Ｂ，Ｃにより特定される３つの基準位置がある場合を例とするが、これらの数は任意である。またノズルごとに基準位置の数が異なっていてもよい。さらに、チャンバ９０内で移動可能に構成された、ノズル以外の物体に関するデータが含まれてもよい。

ノズル番号１で表されるノズルの位置Ａ、Ｂ、Ｃに対して、それぞれ換算式Ｆ1a（Ｘ）、Ｆ1b（Ｘ）、Ｆ1ｃ（Ｘ）が用意される。これらは画像内でのノズルのＸ座標値の関数として表される。一方、ノズル番号２で表されるノズルの位置Ａ、Ｂ、Ｃに対して、それぞれ換算式Ｆ2a（Ｙ）、Ｆ2b（Ｙ）、Ｆ2ｃ（Ｙ）が用意される。これらは画像内でのノズルのＹ座標値の関数として表される。また、ノズル番号３で表されるノズルの位置Ａ、Ｂ、Ｃに対して、それぞれ換算式Ｆ3a（Ｘ，Ｙ）、Ｆ3b（Ｘ，Ｙ）、Ｆ3ｃ（Ｘ，Ｙ）が用意される。これらは、画像内でのノズルのＸ座標値およびＹ座標値の２変数関数として表される。このように、ノズルごと、基準位置ごとに求められる換算式が補正テーブルにまとめられてメモリ８２に記憶される。

図７に示すノズル位置算出処理では、ステップＳ２０３において、画像内で検出されるノズル位置から実空間での変位量への換算を行うための換算式が使用される。換算式は基準位置の近傍でのみ有効であり、ノズルの移動方向によって異なる。したがってノズルごと、基準位置ごとに適切な換算式が適用される必要がある。ステップＳ２０３では、図１１に示す補正テーブルが参照され、現在着目しているノズルおよび処理位置に対応する換算式が選出されて処理に使用される。これにより、各ノズル、各処理位置について、ノズル位置の適否を的確に判定することが可能になる。

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、この実施形態においては、基板に対する処理を行う際に撮像された画像内で検出されるノズルの位置がチャンバ９０内の実空間におけるノズルの変位量に換算されて、ノズル位置の適否が判断される。該換算には、予めノズル位置を多段階に変更して撮像された画像において検出されるノズル位置と実空間におけるノズルの設定値との相関関係に基づいて取得された換算式が適用される。これにより、実空間内でのノズル位置に応じてその位置の適否を適切に判定することが可能になる。

実空間におけるノズルの移動経路、カメラとの位置関係、レンズ特性に起因する像の歪みなど種々の原因により、画像内でのノズルの移動経路は必ずしも単純なものではない。ただし、その可動範囲のうち予め定められた基準位置の近傍の一部範囲に着目すれば、比較的簡単な数式でも高精度な換算を行うことが可能である。そこで、この実施形態では、基準位置の近傍でノズルの位置を多段階に変更しながら撮像を行い、画像中のノズルの位置座標と実空間におけるノズルの基準位置からの変位量との相関関係を求めて換算式を決定する。そして、複数の基準位置に対しては、基準位置ごとにその近傍範囲内で個別に最適化された換算式を用意することで、実空間でのノズルの変位量の検出精度を高めることができる。

以上説明したように、この実施形態においては、基板処理システム１を構成する各基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄが、本発明の「変位検出装置」および「基板処理装置」に相当している。そして、ノズル３３，４３，５３が本発明の「位置決め対象物」および「撮像対象物」であるとともに、本発明の「処理ノズル」としての機能も有している。また、上記実施形態では、アーム３２，４２，５２およびアーム駆動部８３が本発明の「移動手段」として機能し、カメラ７２が本発明の「撮像手段」として機能している。また、ＣＰＵ８１および画像処理部８６が本発明の「変位検出手段」として機能し、メモリ８２が本発明の「情報保持手段」として機能している。また、上記実施形態ではスピンチャック１１が本発明の「保持手段」として機能している。

また、上記実施形態において、図４に示される処理が本発明の「変位検出方法」を含むものであり、そのうちステップＳ１０９が本発明の「撮像工程」に、またステップＳ１１０および図７に示されるノズル位置算出処理が本発明の「変位検出工程」にそれぞれ相当している。また、図１０に示される換算式算出処理が、本発明の「換算情報決定工程」に相当している。また、上記実施形態では、図１１に示される補正テーブルに格納される換算式の各々が本発明の「換算情報」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、本発明の「換算情報」が、画像内のノズル位置と実空間でのノズルの基準位置からの変位量とを対応付けた換算式として表現されているが、画像内のノズル位置と実空間でのノズル位置とが対応付けられた態様であってもよい。この場合、換算により得られた実空間におけるノズル位置と基準位置との座標からノズルの変位量を算出することが可能である。また、このように数式あるいは関数としての表現以外にも、例えば画像内の位置座標と実空間内の位置とを１対１に対応付けたルックアップテーブルとして換算情報を表すことも可能である。また例えば、換算式は折れ線近似によるものであってもよい。

また、上記実施形態では揺動アームの先端に取り付けられたノズルの位置ずれを検出するために本発明が適用されているので、ノズルの移動経路は水平面内の仮想的な円弧上に限定されている。そのため、チャンバ内空間におけるノズルの位置および変位の有無は基準位置からの変位量というスカラー量のみで一意に表現することが可能となっている。しかしながら、より一般にはノズルは実空間内で任意の位置に移動可能であり、例えばＸＹ移動機構により位置決め対象物が移動位置決めされる構成も考えられる。

このような場合でも、本発明の技術思想を適用することで、画像内での位置検出結果から実空間での位置あるいは基準位置からの変位に換算することが可能である。この場合、変位については方向と大きさとを有するベクトルとして表現することもできる。なお、実空間では異なる位置にある位置決め対象物が二次元の画像内では同一の位置に現れ、画像から実空間での位置が一意に求められないケースがあり得る。このような問題は、例えばカメラの配置の変更により回避することができる場合がある。

また、上記実施形態では、撮像された画像に含まれるノズルの像がパターンマッチングにより検出されており、本発明の「位置決め対象物」であるノズルが本発明の「撮像対象物」となっている。しかしながら、本発明の「撮像対象物」は、「位置決め対象物」と同一である必要はない。すなわち、位置決め対象物の変位に伴って一体的に変位し、その位置を検出することで位置決め対象物の位置が一意に求められるものであれば、本発明の「撮像対象物」として機能し得る。例えば、ノズルが取り付けられたアームに位置検出用のマーカーを設け、これを「撮像対象物」とすることができる。この場合、マーカーの形状は自由に決められるから、画像から検出容易な形状とすることで位置検出をより簡単にすることができる。

また、上記実施形態の動作においては、本発明にかかる変位検出方法を適用したノズル位置算出処理が、カメラ７２の位置ずれ検出および基板Ｗの位置ずれ検出とともに採用されている。しかしながら、本発明はこれらの位置ずれ検出処理とは独立して実施することが可能である。

また、上記実施形態は、ノズルを本発明の位置決め対象物としノズルを用いて基板を処理する基板処理ユニットである。しかしながら、本発明の変位検出技術の適用範囲は基板を処理するものに限定されず、所定位置に位置決めされることで有効に作用する種々の物体を位置決め対象物として、そのような位置決め対象物の変位を検出する技術全般に適用することが可能である。

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明にかかる変位検出装置においては、例えば、移動手段が位置決め対象物を基準位置に位置決め可能であり、換算情報は、位置決め対象物の可動範囲の一部であって基準位置を含む近傍範囲内での相関関係を表すものであってもよい。位置決め対象物の可動範囲の全体について画像内の位置との相関関係を求めるには膨大な計算量が必要であり、またそのような必要のない適用例も多い。可動範囲のうち基準位置の近傍のみで相関関係を求めるようにすれば、より簡単な計算で、しかも近傍範囲内において十分に精度の高い換算を行うことが可能となる。

この場合、例えば、基準位置が複数設定される場合には、基準位置ごとに近傍範囲が設けられることが好ましい。このような構成によれば、各基準位置についてその近傍で良好な換算精度を確保することができ、また近傍範囲ごとに相関関係が求められ換算情報が最適化されればよいので、計算量の増大を抑えることができる。このような態様としては例えば、一の位置決め対象物に対し複数の基準位置が設定されるケースと、また複数の位置決め対象物の各々に対し個別に基準位置が設定されるケースとがあり得る。いずれの場合でも、基準位置ごとに近傍範囲が設定され換算情報が決定されることで、どの位置決め対象物、どの基準位置についても、基準位置近傍での位置決め対象物の変位を精度よく検出することが可能になる。

また例えば、換算情報は、画像内における撮像対象物の位置座標を変数とする２次以上の多項式により表されてもよい。画像内で検出される撮像対象物の位置と実空間での位置決め対象物との相関関係は一般に非線形であるから、該関係を２次以上の適宜の多項式を用いて近似表現することが可能である。このような構成によれば、画像内で求められた撮像対象物の位置を多項式に代入することで、実空間における位置決め対象物の変位を簡単に求めることができる。基準位置の近傍でのみ有効な相関性を示すことが求められる場合では、比較的低次の多項式での近似が可能である。

また、換算情報を決定するために、位置決め対象物を、当該位置決め対象物の可動範囲のうち基準位置を含む所定の近傍範囲内で複数設定された撮像位置の各々に位置決めし、その都度撮像を行って得られた複数の画像から撮像対象物の位置を検出し、検出された位置と撮像位置との関係に基づき換算情報を求める処理が実行されてもよい。このような構成によれば、近傍範囲内で基準位置を含んで設定された複数の撮像位置に位置決め対象物が位置決めされた状態で撮像された画像が得られ、それらの画像における撮像対象物の位置と既知の撮像位置との相関関係から、実空間における位置決め対象物の変位を求めるための換算情報を精度よく求めることが可能になる。

この発明は、所定位置に位置決めされることで有効に作用する種々の物体を位置決め対象物として、そのような位置決め対象物の変位を検出する技術全般に適用することが可能である。

１Ａ〜１Ｄ 基板処理ユニット（変位検出装置、基板処理装置）
１１ スピンチャック（保持手段）
３２，４２，５２ アーム（移動手段）
３３，４３，５３ ノズル（位置決め対象物、撮像対象物、処理ノズル）
７２ カメラ（撮像手段）
８１ ＣＰＵ（変位検出手段）
８２ メモリ（情報保持手段）
８３ アーム駆動部（移動手段）
８６ 画像処理部（変位検出手段）
Ｗ 基板

Claims (11)

1. 位置決め対象物を複数の位置に移動位置決めする移動手段と、
   前記位置決め対象物を撮像対象物として、または前記位置決め対象物の変位に伴い前記位置決め対象物と一体的に変位する物体を撮像対象物として、該撮像対象物を含む画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された前記画像から前記撮像対象物を検出し、前記画像内で検出された前記撮像対象物の位置から、所定の基準位置に対する前記位置決め対象物の変位を検出する変位検出手段と、
   前記画像内における前記撮像対象物の位置と、前記位置決め対象物の前記基準位置からの変位との相関関係を表す換算情報を保持する情報保持手段と
   を備え、
   前記換算情報は、前記移動手段により前記位置決め対象物が前記基準位置からの変位が既知である複数の撮像位置にそれぞれ位置決めされた状態で前記撮像手段によりそれぞれ撮像された、複数の画像において検出される前記撮像対象物の位置に基づいて決定され、
   前記変位検出手段は、前記換算情報に基づき、前記画像において検出した前記撮像対象物の位置から前記位置決め対象物の前記基準位置に対する変位への換算を行う変位検出装置。
2. 前記移動手段が前記位置決め対象物を前記基準位置に位置決め可能であり、
   前記換算情報は、前記位置決め対象物の可動範囲の一部であって前記基準位置を含む近傍範囲内での前記相関関係を表す請求項１に記載の変位検出装置。
3. 前記基準位置が複数設定され、前記基準位置ごとに前記近傍範囲が設けられる請求項２に記載の変位検出装置。
4. 一の前記位置決め対象物に対し複数の前記基準位置が設定される請求項３に記載の変位検出装置。
5. 複数の前記位置決め対象物の各々に対し個別に前記基準位置が設定される請求項３に記載の変位検出装置。
6. 前記換算情報は、前記画像内における前記撮像対象物の位置座標を変数とする２次以上の多項式により表される請求項１ないし５のいずれかに記載の変位検出装置。
7. 基板を保持する保持手段と、
   前記基板に対し前記基板を処理するための流体を吐出する処理ノズルと、
   前記処理ノズルを前記位置決め対象物とする請求項１ないし６のいずれかに記載の変位検出装置と
   を備える基板処理装置。
8. 移動手段により移動位置決めされる位置決め対象物の基準位置からの変位を検出する変位検出方法において、
   前記位置決め対象物を撮像対象物として、または前記位置決め対象物の変位に伴い前記位置決め対象物と一体的に変位する物体を撮像対象物として、該撮像対象物を含む画像を撮像する撮像工程と、
   前記撮像工程で撮像された前記画像から前記撮像対象物を検出し、前記画像内で検出された前記撮像対象物の位置から、所定の基準位置に対する前記位置決め対象物の変位を検出する変位検出工程と
   を備え、
   前記変位検出工程では、前記画像内における前記撮像対象物の位置と、前記位置決め対象物の前記基準位置からの変位との相関関係を表す換算情報に基づき、前記画像において検出した前記撮像対象物の位置から前記位置決め対象物の前記基準位置に対する変位への換算を行い、
   前記換算情報は、前記位置決め対象物が前記基準位置からの変位が既知である複数の撮像位置にそれぞれ位置決めされた状態でそれぞれ撮像された、複数の画像において検出される前記撮像対象物の位置に基づいて決定される変位検出方法。
9. 前記位置決め対象物が前記基準位置に位置決め可能であり、
   前記換算情報は、前記位置決め対象物の可動範囲の一部であって前記基準位置を含む近傍範囲内での前記相関関係を表す請求項８に記載の変位検出方法。
10. 前記換算情報を決定するための換算情報決定工程として、
    前記位置決め対象物を、当該位置決め対象物の可動範囲のうち前記基準位置を含む所定の近傍範囲内で複数設定された撮像位置の各々に位置決めし、その都度撮像を行って得られた複数の画像から前記撮像対象物の位置を検出し、検出された位置と前記撮像位置との関係に基づき前記換算情報を求める処理を実行する請求項８または９に記載の変位検出方法。
11. 前記換算情報決定工程では、前記画像内における前記撮像対象物の位置座標を変数とする２次以上の多項式で表した前記換算情報を求める請求項１０に記載の変位検出方法。

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