KR101570618B1 - 변위 검출 장치, 기판 처리 장치, 변위 검출 방법 및 기판 처리 방법 - Google Patents

변위 검출 장치, 기판 처리 장치, 변위 검출 방법 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

위치 결정 대상물을 촬상하여 기준 위치로부터의 변위를 검출하는 기술에 있어서, 단일 촬상 방향으로부터의 촬상으로 위치 결정 대상물의 변위를 검출할 수 있고, 또한 촬상 수단의 배치의 자유도가 높은 기술을 제공하는 것으로서, 카메라(72)에 대하여 접근·이격 방향으로 이동하는 노즐(53)의 변위를 검출하기 위해서, 카메라의 촬상 방향(Di)을 노즐(53)의 이동 평면에 교차하도록 기울어진 방향으로 한다. 촬상된 화상(IM)에서는, 노즐(53)의 변위가 상하 방향의 움직임이 되어 반영되고, 패턴 매칭 처리에 의해 화상 내에서 노즐(53)의 위치 검출을 행함으로써, 화상의 깊이 방향의 성분을 가지는 노즐(53)의 변위를 검출하는 것이 가능해진다.

Description

변위 검출 장치, 기판 처리 장치, 변위 검출 방법 및 기판 처리 방법{DISPLACEMENT DETECTING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, DISPLACEMENT DETECTING METHOD, AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 위치 결정 대상물을 촬상하여 기준 위치로부터의 변위를 검출하는 변위 검출 장치, 변위 검출 방법 및 이 기술을 이용한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다
일본국 특허공개 2012－104732호 공보에 기재된 기술은, 기판에 도포액을 도포하는 기술이며, 스핀 척에 유지되어 회전하는 기판의 회전 중심과 대향하는 위치에 노즐이 위치 결정 되고, 그 노즐로부터 기판의 회전 중심을 향하여 도포액이 토출됨으로써, 기판의 표면에 도포액이 도포된다. 이 기술에서는, 스핀 척의 중심에 설치된 흡인구와 노즐을 수평면(XY면) 내에 있어서 직교하는 2개의 방향(X방향 및 Y방향)으로부터 CCD 카메라가 촬상하고, 얻어진 화상에 의거하여 노즐 변위의 유무가 검출되고, 그 X방향 위치 및 Y방향 위치가 조정된다.
일본국 특허공개 2012－104732호
상기 종래 기술에서는, 광축을 수평 방향으로 직교시킨 2대의 CCD 카메라에 의해 위치 결정 동작의 대상물인 노즐을 촬상하고 있다. 이 때문에, 노즐의 X방향으로의 변위는 Y방향을 촬상 방향으로 하는 카메라에 의해서만 검출 가능한 한편, 노즐의 Y방향으로의 변위는 X방향을 촬상 방향으로 하는 카메라에 의해서만 검출 가능해진다. 이 때문에, 2대의 CCD 카메라가 필수로 된다. 그리고, 이들 CCD 카메라는 노즐의 위치 결정의 목적에만 특화된 배치로 되어 있다. 그러나, 이러한 변위 검출 기술에 있어서는, 공간 절약 및 저 비용화의 관점에서, 보다 적은 수의 카메라(촬상 수단)로, 또한 촬상 수단의 배치에 관해서도 보다 자유도가 높은 기술의 확립이 요망된다. 상기 종래 기술은, 이러한 요구에 응하는데는 이르지 못했다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 위치 결정 대상물을 촬상하여 기준 위치로부터의 변위를 검출하는 기술에 있어서, 단일 촬상 방향으로부터의 촬상으로 위치 결정 대상물의 변위를 검출할 수 있고, 또한 촬상 수단의 배치 자유도가 높은 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 양태는, 위치 결정 대상물의 기준 위치로부터의 변위를 검출하는 변위 검출 장치로서, 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 위치 결정 대상물을 촬상 대상물로 하고, 또는 상기 위치 결정 대상물의 변위에 따라 상기 위치 결정 대상물과 일체적으로 변위하는 물체를 촬상 대상물로 하여, 그 촬상 대상물을 촬상하는 촬상 수단과, 상기 촬상 수단이 상기 촬상 대상물을 촬상한 검출용 화상에 의거하여, 상기 위치 결정 대상물의 변위를 검출하는 검출 수단을 구비하고, 상기 촬상 수단은, 상기 촬상 대상물의 변위 방향에 평행한 성분과 상기 변위 방향으로 비평행한 성분을 포함하는 방향을 촬상 방향으로 하여 상기 촬상 대상물을 촬상하고, 상기 검출 수단은, 상기 기준 위치로부터의 상기 위치 결정 대상물의 변위 중 상기 촬상 방향과 비평행한 성분을, 상기 위치 결정 대상물이 상기 기준 위치에 위치할 때에 상기 촬상 수단이 상기 촬상 대상물을 촬상한 기준 화상과 상기 검출용 화상의 패턴 매칭 결과에 의거하여 검출한다.
또한, 본 발명의 다른 일양태는, 위치 결정 대상물의 기준 위치로부터의 변위를 검출하는 변위 검출 방법으로서, 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 위치 결정 대상물을 촬상 대상물로 하고, 또는 상기 위치 결정 대상물의 변위에 따라 상기 위치 결정 대상물과 일체적으로 변위하는 물체를 촬상 대상물로 하여, 그 촬상 대상물을 촬상하여 검출용 화상을 취득하는 촬상 공정과, 상기 검출용 화상에 의거하여, 상기 위치 결정 대상물의 변위를 검출하는 검출 공정을 구비하고, 상기 촬상 공정에서는, 상기 촬상 대상물의 변위 방향에 평행한 성분과 상기 변위 방향에 비평행한 성분을 포함하는 방향을 촬상 방향으로 하여 상기 촬상 대상물을 촬상하고, 상기 검출 공정에서는, 상기 기준 위치로부터의 상기 위치 결정 대상물의 변위 중 상기 촬상 방향에 비평행한 성분을, 상기 위치 결정 대상물이 상기 기준 위치에 위치한 상태에서 상기 촬상 대상물을 촬상한 기준 화상과 상기 검출용 화상의 패턴 매칭 결과에 의거하여 검출한다.
이들 발명에서는, 촬상 대상물의 변위 방향에 평행한 성분과 그 변위 방향에 비평행한 성분을 포함하는 방향을 촬상 방향(촬상 광학계를 가지는 촬상 수단에 있어서는 촬상 광학계의 광축 방향)으로 하여 촬상 대상물이 촬상된다. 따라서, 촬상 대상물의 변위 중 촬상 방향에 비평행한 성분에 대해서는, 촬상된 화상에 있어서의 촬상 대상물의 변위로서 나타난다. 이로부터, 위치 결정 대상물의 기준 위치로부터의 변위에 따르는 촬상 대상물의 변위가 포함될 가능성이 있는 검출용 화상에 대하여, 위치 결정 대상물이 기준 위치에 위치한 상태에서 촬상 대상물을 촬상한 기준 화상과의 사이에 패턴 매칭을 행함으로써, 그 변위를 검출하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 본 발명에서는, 촬상 대상물의 변위 방향에 평행한 성분과 그 변위 방향에 비평행한 성분을 포함하는 방향을 촬상 방향으로 하여 촬상을 행함과 더불어, 검출용 화상과 기준 화상의 사이에서 패턴 매칭을 행함으로써, 단일 촬상 방향으로부터의 촬상으로 위치 결정 대상물의 변위를 검출하는 것이 가능하다. 또한, 촬상 대상물의 변위 방향에 평행한 성분과 그 변위 방향에 비평행한 성분을 포함하는 다양한 촬상 방향으로부터의 촬상이 적용 가능하기 때문에, 촬상을 실행하는 촬상 수단의 배치에 대해서도 높은 자유도를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 변위 검출 장치에서는, 검출 수단은, 예를 들면, 기준 위치에 대한 촬상 수단의 배치를 서로 동일하게 하여 촬상된 기준 화상과 검출용 화상의 사이에 있어서의 촬상 대상물의 위치의 차에 의거하여 위치 결정 대상물의 변위를 검출하도록 구성되어도 된다. 이렇게 함으로써, 화상 내에서의 촬상 대상물의 변위를 용이하게 도출할 수 있다.
동일한 이유로, 본 발명에 관한 변위 검출 방법은, 예를 들면, 검출 공정에 앞서, 기준 위치에 위치 결정된 위치 결정 대상물을 검출용 화상과 동일한 시야에서 촬상하여 기준 화상을 취득하고, 검출 공정에서는, 기준 화상과 검출용 화상의 사이에 있어서의 촬상 대상물의 위치의 차에 의거하여 위치 결정 대상물의 변위를 검출하도록 구성되어도 된다.
이 경우, 예를 들면, 기준 화상으로부터 잘라낸 촬상 대상물을 포함하는 부분 화상을 기준 패턴으로 하여 패턴 매칭을 행하고, 검출용 화상에 있어서의 촬상 대상물의 위치를 구하는 구성이어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 기준 화상으로부터 잘라낸 촬상 대상물에 대응하는 화상 내용이 검출용 화상에 있어서 차지하는 위치를 패턴 매칭에 의해 구할 수 있고, 또한 기준 화상에 차지하는 부분 화상의 위치는 이미 알고 있으므로, 이들 위치에 관한 정보로부터 검출용 화상 내에 있어서의 촬상 대상물의 변위를 구할 수 있다.
동일한 이유로, 본 발명에 관한 변위 검출 방법은, 예를 들면, 기준 화상 내에 있어서 촬상 대상물에 대응하는 부분 화상이 차지하는 위치의 정보를 기준 정보로서 미리 구해 두고, 검출 공정에서는, 검출용 화상에 있어서 촬상 대상물에 대응하는 부분 화상이 차지하는 위치를 특정하고, 그 위치의 정보와 기준 정보를 비교하여 위치 결정 대상물의 변위를 검출하도록 구성되어도 된다.
또한, 본 발명의 다른 일양태는, 기판을 유지하는 기판 유지 수단과, 상기 기판에 대향 배치된 상태에서 상기 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리 수단과, 상기 처리 수단을 상기 기판에 대향하는 위치에 위치 결정하는 위치 결정 수단과, 상기한 어느 하나의 변위 검출 장치와 동일한 구성을 가지는 변위 검출 수단을 구비하고, 상기 위치 결정 대상물이 상기 처리 수단이며, 상기 기준 위치가 상기 기판에 대한 상기 처리를 개시할 때의 상기 처리 수단의 위치인 기판 처리 장치이다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 기판에 처리를 실시하는 처리 수단이 적절한 위치에 위치 결정되어 있는지 여부를, 상기한 특징을 가지는 변위 검출 수단에 의해서 검출되는 처리 수단의 변위의 유무에 의거하여 판단하는 것이 가능해져, 부적절한 위치 결정 상태에서 처리가 행해지는 것에 기인하는 처리 결과의 불량을 미연에 방지하는 것이 가능하다. 또한, 이 때문에 필요한 촬상 수단은 단일해도 되고, 장치의 설치 공간 및 비용의 증대를 억제하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 하나의 양태는, 기판을 유지하는 기판 유지 공정과, 상기 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리 수단을, 미리 정해진 기준 위치로 이동시켜 상기 기판에 대향 배치하는 처리 수단 배치 공정과, 상기 처리 수단에 의해 상기 기판에 상기 처리를 실시하는 처리 공정을 구비하고, 상기 처리 공정보다도 전에, 상기 처리 수단을 상기 위치 결정 대상물로 하는 상기한 어느 하나의 변위 검출 방법에 의해, 상기 처리 수단이 상기 기준 위치에 위치 결정되어 있는지 여부를 판정하는 기판 처리 방법이다.
이와 같이 구성된 발명에서는, 상기한 기판 처리 장치와 마찬가지로, 처리 수단이 부적절한 위치 결정 상태에서 처리가 행해지는 것에 기인하는 처리 결과의 불량을 미연에 방지하는 것이 가능하다.
본 발명에 관한 기판 처리 장치에서는, 예를 들면, 위치 결정 수단이, 기준 위치를 포함하는 이동 평면을 따라서 처리 수단을 이동 가능하게 구성되고, 촬상 수단은, 광축이 이동 평면과 교차하도록 배치되어도 된다. 이러한 구성에서는, 처리 수단의 이동 평면에 교차하는 방향을 촬상 방향으로 하여 촬상이 행해지므로, 이동 평면 내에 있어서의 처리 수단의 변위를 확실하게 화상에 반영시킬 수 있고, 그 기준 위치로부터 변위를 확실히 검출할 수 있다.
예를 들면, 위치 결정 수단이, 이동 평면에 투영한 광축의 방향과 평행한 성분을 포함하는 이동을 처리 수단에 행하게 하는 구성이어도, 처리 수단의 변위 중 광축의 방향과 비평행한 성분을 검출함으로써, 처리 수단의 변위의 유무를 판단하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 관한 기판 처리 장치는, 예를 들면, 위치 결정 수단에 의해 서로 독립하여 이동되는 복수의 처리 수단을 구비하고, 그 복수의 처리 수단을 단일의 촬상 수단으로 촬상하도록 구성되어도 된다. 이와 같이 독립해 이동 가능한 복수의 처리 수단을 가지는 구성에 있어서, 단일 촬상 수단에 의한 단일 촬상 방향에서의 촬상에서는, 처리 수단 중 어느 하나가 촬상 방향으로 평행한 성분을 가지는 방향으로 변위하는 경우가 있다. 이러한 경우에도, 촬상 방향이 변위 방향에 대하여 비평행한 성분을 가지고 있으면, 본 발명의 변위 검출 기술에 의해 그 변위를 검출하는 것이 가능하다.
또 예를 들면, 기판 유지 수단이 기판을 수평 자세로 유지하고, 위치 결정 수단이 처리 수단을 수평 이동시키는 구성이어도 된다. 이러한 구성에 본 발명을 적용하면, 촬상 수단의 촬상 방향이, 수평 방향에 대하여 경사 방향, 즉 상하 방향의 성분을 가지는 방향이 되므로, 수평면을 따라서 이동하는 처리 수단의 변위를 촬상 결과에 반영시켜 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 기판 처리 장치는, 예를 들면, 기준 위치로부터의 처리 수단의 변위의 크기가 미리 정해진 역치를 초과하면 처리 수단의 위치가 부적절하다고 판정하는 위치 결정 판정 수단을 더 구비해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 처리 수단의 위치 결정 정밀도를 적절하게 관리하여 처리를 행할 수 있다.
또한 본 발명에 관한 기판 처리 장치는, 예를 들면, 촬상 수단이 기판 유지 수단에 유지된 기판의 적어도 일부를 촬상하고, 기판의 촬상 결과에 의거하여, 기판 유지 수단에 의한 기판의 유지 상태를 판정하는 유지 상태 판정 수단을 더 구비해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 단순히 처리 수단의 위치 결정을 위한 것뿐만 아니라 기판의 유지 상태를 판정하기 위해서 촬상 수단을 기능시킬 수 있으므로, 장치의 공간 절약화 및 저 비용화를 도모하면서, 보다 고 기능으로 할 수 있다. 본 발명에 관한 변위 검출 기술에 있어서는 촬상 수단의 배치에 관해서 자유도가 높고, 촬상 수단을 이와 같이 다른 목적과 겸용하는 것도 가능해진다.
본 발명의 기판 처리 장치에 있어서, 처리 수단은, 예를 들면 기판에 소정의 처리 유체를 공급하는 유체 공급 수단이어도 된다. 예를 들면 기판에 약액을 공급하여 기판의 표면 처리를 행하는 케이스나 기판 표면을 세정액으로 세정하는 케이스가 이에 해당한다. 또한 예를 들면, 처리 수단은, 기판의 표면에 맞닿아 기판을 처리하는 접촉 수단이어도 된다. 예를 들면 기판의 표면을 슬라이드 마찰하여 세정 또는 연마하는 케이스가 이에 해당한다. 이러한 구성에 있어서는, 기판 표면에 대하여 처리 수단을 적절한 위치에 위치 결정할 수 없으면, 처리의 목적이 달성되지 않는 경우가 있다. 이러한 구성에 본 발명을 적용함으로써, 그러한 문제를 해소하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 관한 기판 처리 방법에 있어서는, 예를 들면, 기준 위치로부터의 처리 수단의 변위의 크기가 미리 정해진 역치를 초과할 때, 처리 수단의 위치가 부적절하다고 판정하도록 구성되어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 상기한 기판 처리 장치의 경우와 마찬가지로, 처리 수단의 위치 결정 정밀도를 적절히 관리하면서 처리를 행하는 것이 가능하다.
또한, 처리 수단 배치 공정보다도 전에, 유저에 의한 처리 수단의 위치 결정 작업을 접수하여, 그 위치를 기준 위치로서 기억하는 티칭 공정을 구비하는 구성에 있어서는, 예를 들면, 처리 수단의 위치가 부적절할 때, 티칭 공정을 재실행하도록 구성되어도 된다. 이와 같이 함으로써, 이후의 기판 처리에 있어서는 처리 수단을 적절한 위치에 위치에서 결정할 수 있게 된다.
또한 예를 들면, 기판 유지 공정에서 유지된 기판의 적어도 일부를 촬상하고, 그 촬상 결과에 의거하여, 기판의 유지 상태를 판정하는 유지 상태 판정 공정을, 처리 공정의 전에 실행하도록 구성되어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 상기한 기판 처리 장치와 마찬가지로, 단순히 처리 수단의 위치 결정을 위한 것뿐만 아니라 기판의 유지 상태를 판정하기 위해서 촬상 수단을 기능시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 촬상 대상물의 변위 방향에 평행한 성분과 그 변위 방향에 비평행한 성분을 포함하는 방향을 촬상 방향으로 하여 촬상을 행함과 더불어, 검출용 화상과 기준 화상의 사이에서 패턴 매칭을 행함으로써, 단일 촬상 방향으로부터의 촬상으로 위치 결정 대상물의 변위를 검출할 수 있다. 또한, 촬상 대상물의 변위 방향에 평행한 성분과 그 변위 방향에 비평행한 성분을 포함하는 다양한 촬상 방향으로부터의 촬상이 적용 가능하기 때문에, 촬상을 실행하는 촬상 수단의 배치에 대해서도 높은 자유도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태인 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 하나의 기판 처리 유닛의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 A－A선에서 본 단면 및 기판 처리 유닛의 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 기판 처리 유닛의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 기판이 편심해 있는 경우의 화상의 변화를 예시하는 도면이다.
도 6A 내지 도 6C는 화상에 의거하는 변동 검출의 원리를 나타내는 도면이다.
도 7은 습식 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 8은 티칭 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 9A 및 도 9B는 노즐의 변위가 화상에 나타나는 모습을 나타내는 제1의 도면이다.
도 10A 내지 도 10C는 노즐의 변위가 화상에 나타나는 모습을 나타내는 제2의 도면이다.
도 11은 위치 편차 검사를 나타내는 플로우차트이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 형태의 주요부를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 적용 가능한 기판 처리 장치를 구비하는 기판 처리 시스템의 개요에 대하여 설명한다. 이하에 있어서, 기판이란, 반도체 기판, 포토마스크용 유리 기판, 액정 표시용 유리 기판, 플라즈마 표시용 유리 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판 등의 각종 기판을 말한다. 이하에서는 주로 반도체 기판의 처리에 이용되는 기판 처리 시스템을 예로 들어 도면을 참조하여 설명하는데, 위에 예시한 각종 기판의 처리에도 본 발명을 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태인 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 보다 상세하게는, 도 1은 본 발명을 적합하게 적용 가능한 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 시스템의 일양태의 평면도이다. 이 기판 처리 시스템(1)은, 각각이 서로 독립하여 기판에 대하여 소정의 처리를 실행 가능한 기판 처리 유닛(1A, 1B, 1C, 1D)과, 이들 기판 처리 유닛(1A~1D)과 외부 사이에서 기판의 수도(受渡)를 행하기 위한 인덱서 로봇(도시 생략)이 배치된 인덱서부(1E)와, 시스템 전체의 동작을 제어하는 제어부(80)(도 3)를 구비하고 있다. 또한, 기판 처리 유닛의 설치 수는 임의이며, 또한 이와 같이 수평 방향 배치된 4개의 기판 처리 유닛을 1단분으로 하여, 이것이 상하 방향으로 복수단 쌓여겹쳐진 구성이어도 된다.
기판 처리 유닛(1A~1D)은, 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 설치 위치에 따라 각 부의 레이아웃이 일부 다르지만, 각 유닛이 구비하는 구성 부품 및 그 동작은 서로 동일하다. 여기서, 이하에서는 이들 중 1개의 기판 처리 유닛(1A)에 대하여 그 구성 및 동작을 설명하고, 다른 기판 처리 유닛(1B~1D)에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.
도 2는 하나의 기판 처리 유닛의 구조를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 A－A에서 본 단면 및 기판 처리 유닛의 제어부의 구성을 나타내는 도면이다. 기판 처리 유닛(1A)은, 반도체 웨이퍼 등의 원반상의 기판(W)에 대하여 처리액에 의한 세정이나 에칭 처리 등의 습식 처리를 실시하기 위한 매엽식의 습식 처리 유닛이다. 이 기판 처리 유닛(1A)에서는, 챔버(90)의 천정 부분에 팬 필터 유닛(FFU)(91)이 설치되어 있다. 이 팬 필터 유닛(91)은, 팬(911) 및 필터(912)를 가지고 있다. 따라서, 팬(911)의 작동에 의해 도입된 외부 분위기가 필터(912)를 통하여 챔버(90) 내의 처리 공간(SP)에 공급된다. 기판 처리 시스템(1)은 클린 룸 내에 설치된 상태로 사용되고, 처리 공간(SP)에는 항상 클린 에어가 공급된다.
챔버(90)의 처리 공간(SP)에는 기판 유지부(10)가 설치되어 있다. 이 기판 유지부(10)는, 기판 표면을 상방을 향한 상태에서 기판(W)을 대략 수평 자세로 유지하여 회전시키는 것이다. 이 기판 유지부(10)는, 기판(W)보다도 약간 큰 외경을 가지는 원반상의 스핀 베이스(111)와, 대략 연직 방향으로 연장되는 회전 지지축(112)이 일체적으로 결합된 스핀 척(11)을 가지고 있다. 회전 지지축(112)은 모터를 포함하는 척 회전 기구(113)의 회전축에 연결되어 있고, 제어부(80)의 척 구동부(85)로부터의 구동에 의해 스핀 척(11)이 회전축(연직축) 둘레로 회전 가능해진다. 이들 회전 지지축(112) 및 척 회전 기구(113)는, 원통형의 케이싱(12) 내에 수용되어 있다. 또한, 회전 지지축(112)의 상단부에는, 스핀 베이스(111)가 일체적으로 나사 등의 체결 부품에 의해서 연결되고, 스핀 베이스(111)는 회전 지지축(112)에 의해 대략 수평 자세로 지지되어 있다. 따라서, 척 회전 기구(113)가 작동함으로써, 스핀 베이스(111)가 연직축 둘레로 회전한다. 제어부(80)는, 척 구동부(85)를 통하여 척 회전 기구(113)를 제어하여, 스핀 베이스(111)의 회전 속도를 조정하는 것이 가능하다.
스핀 베이스(111)의 주연부 부근에는, 기판(W)의 주단부를 파지하기 위한 복수개의 척 핀(114)이 세워져 설치되어 있다. 척 핀(114)은, 원형의 기판(W)을 확실하게 유지하기 위해서 3개 이상 설치되어 있으면 되고(이 예에서는 6개), 스핀 베이스(111)의 주연부에 따라서 등각도 간격으로 배치되어 있다. 척 핀(114)의 각각은, 기판(W)의 외주 단면을 가압하는 가압 상태와, 기판(W)의 외주 단면으로부터 떨어지는 해방 상태의 사이를 전환할 수 있도록 구성되어 있다.
스핀 베이스(111)에 대하여 기판(W)이 수도될 때는, 복수의 척 핀(114)의 각각을 해방 상태로 하는 한편, 기판(W)을 회전시켜 소정의 처리를 행할 때는, 복수의 척 핀(114)의 각각을 가압 상태로 한다. 이와 같이 가압 상태로 함으로써, 척 핀(114)은 기판(W)의 주단부를 파지하여 그 기판(W)을 스핀 베이스(111)로부터 소정 간격을 두고 대략 수평 자세로 유지할 수 있다. 이에 따라, 기판(W)은 그 표면을상방을 향하고, 이면을 하방을 향한 상태로 지지된다. 또한, 척 핀(114)으로는, 공지의 구성, 예를 들면 일본국 특허공개 2013－206983호 공보에 기재된 것을 이용할 수 있다. 또한, 기판을 유지하는 기구로는 척 핀에 한정되지 않고, 예를 들면 기판 이면을 흡인하여 기판(W)을 지지하는 진공 척을 이용해도 된다.
케이싱(12)의 주위에는, 스핀 척(11)에 수평 자세로 유지되어 있는 기판(W)의 주위를 포위하도록 스플래쉬 가드(20)가 스핀 척(11)의 회전축을 따라서 승강가능하게 설치되어 있다. 이 스플래쉬 가드(20)는 회전축에 대하여 대략 회전 대칭인 형상을 가지고 있고, 각각 스핀 척(11)과 동심원상으로 배치되어 기판(W)으로부터 비산하는 처리액을 받아내는 복수단의(이 예에서는 2단의) 가드(21)와, 가드(21)로부터 흘러내리는 처리액을 받아내는 액받이부(22)를 구비하고 있다. 그리고, 제어부(80)에 설치된 도시하지 않은 가드 승강 기구가 가드(21)를 단계적으로 승강시킴으로써, 회전하는 기판(W)으로부터 비산되는 약액이나 린스액 등의 처리액을 분별하여 회수하는 것이 가능해진다.
스플래쉬 가드(20)의 주위에는, 에칭액 등의 약액, 린스액, 용제, 순수, DIW(탈 이온수) 등 각종 처리액을 기판(W)에 공급하기 위한 액 공급부가 적어도 1개 설치된다. 이 예에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 3그룹의 처리액 토출부(30, 40, 50)가 설치되어 있다. 처리액 토출부(30)는, 제어부(80)의 아암 구동부(83)에 의해 구동되어 연직축 둘레로 회동 가능하게 구성된 회동축(31)과, 그 회동축(31)으로부터 수평 방향으로 연장하여 설치된 아암(32)과, 아암(32)의 선단에 하향으로 부착된 노즐(33)을 구비하고 있다. 아암 구동부(83)에 의해 회동축(31)이 회동 구동됨으로써, 아암(32)이 연직축 둘레로 요동하고, 이에 따라 노즐(33)은, 도 2에 있어서 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 스플래쉬 가드(20)보다도 외측의 퇴피 위치(도 3에 실선으로 나타내는 위치)와 기판(W)의 회전 중심의 상방 위치(도 3에 점선으로 나타내는 위치) 사이를 왕복 이동한다. 노즐(33)은, 기판(W)의 상방에 위치 결정된 상태에서, 제어부(80)의 처리액 공급부(84)로부터 공급되는 소정의 처리액을 토출하고, 기판(W)에 처리액을 공급한다.
마찬가지로, 처리액 토출부(40)는, 아암 구동부(83)에 의해 회동 구동되는 회동축(41)과, 이에 연결된 아암(42)과, 아암(42)의 선단에 부착되어 처리액 공급부(84)로부터 공급되는 처리액을 토출하는 노즐(43)을 구비하고 있다. 또한, 처리액 토출부(50)는, 아암 구동부(83)에 의해 회동 구동되는 회동축(51)과, 이에 연결된 아암(52)과, 아암(52)의 선단에 설치되어 처리액 공급부(84)로부터 공급되는 처리액을 토출하는 노즐(53)을 구비하고 있다. 또한, 처리액 토출부의 수는 이에 한정되지 않고, 필요에 따라서 증감되어도 된다.
스핀 척(11)의 회전에 의해 기판(W)이 소정의 회전 속도로 회전한 상태에서, 이들 처리액 토출부(30, 40, 50)가 노즐(33, 43, 53)을 순차 기판(W)의 상방에 위치시켜 처리액을 기판(W)에 공급함으로써, 기판(W)에 대한 습식 처리가 실행된다. 처리의 목적에 따라, 각 노즐(33, 43, 53)에서는 서로 다른 처리액이 토출되어도 되고, 동일한 처리액이 토출되어도 된다. 또한, 1개의 노즐로부터 2종류 이상의 처리액이 토출되어도 된다. 기판(W)의 회전 중심 부근에 공급된 처리액은, 기판(W)의 회전에 따르는 원심력에 의해 외측으로 퍼지고, 최종적으로는 기판(W)의 주연부로부터 측방으로 떨쳐진다. 기판(W)으로부터 비산된 처리액은 스플래쉬 가드(20)의 가드(21)에 의해서 받아져 액받이부(22)에 의해 회수된다.
또한, 기판 처리 장치(1A)에는, 처리 공간(SP) 내를 조명하는 조명부(71)와, 스핀 척(11)에 의해 유지된 기판(W)의 표면을 촬상하는 카메라(72)가 설치되어 있다. 조명부(71)는 예를 들면 LED 램프를 광원으로 하는 것이며, 카메라(72)에 의한 촬상을 가능하게 하기 위해서 필요한 조명광을 처리 공간(SP) 내에 공급한다. 카메라(72)는 연직 방향에 있어서 기판(W)보다도 높은 위치에 설치되어 있고, 그 촬상 방향(Di)(즉 촬상 광학계의 광축 방향)은, 기판(W)의 상면을 촬상할 수 있도록, 기판(W) 표면의 대략 회전 중심을 향해서 하방으로 기울어져 설정되어 있다. 이에 따라, 카메라(72)는 스핀 척(11)에 의해 유지된 기판(W)의 표면 전체를 그 시야에 포함한다.
또한, 조명부(71) 및 카메라(72)는, 챔버(90) 내에 설치되어도 되고, 또한 챔버(90)의 외측에 설치되어, 챔버(90)에 설치된 투명 창을 통하여 기판(W)에 대하여 조명 또는 촬상을 행하도록 구성되어도 된다.
카메라(72)에 의해 취득된 화상 데이터는 제어부(80)의 화상 처리부(86)에 주어진다. 화상 처리부(86)는, 화상 데이터에 대하여 소정의 화상 처리를 실시한다. 상세한 것은 후술하는데, 이 실시 형태에 있어서는, 카메라(72)에 의해 촬상된 화상에 의거하여, 각 노즐(33, 43, 53)의 위치 결정 상태 및 기판(W)의 유지 상태가 판정된다.
상기 외, 이 기판 처리 시스템(1)의 제어부(80)에는, 미리 정해진 처리 프로그램을 실행하여 각 부의 동작을 제어하는 CPU(81)와, CPU(81)에 의해 실행되는 처리 프로그램이나 처리 중에 생성되는 데이터 등을 기억 보존하기 위한 메모리(82)와, 처리의 진행 상황이나 이상 발생 등을 필요에 따라서 유저에게 알리기 위한 표시부(87)가 설치되어 있다. 또한, 제어부(80)는 각 기판 처리 유닛(1A~1D)마다 개별적으로 설치되어도 되고, 또한 기판 처리 시스템(1)에 1그룹만 설치되어 각 기판 처리 유닛(1A~1D)을 통괄적으로 제어하도록 구성되어도 된다. 또한, CPU(81)가 화상 처리부로서의 기능을 겸비하고 있어도 된다.
후의 설명을 위해서, 도 2에 나타내는 바와 같이 XYZ 직교 좌표축을 설정한다. 여기서, XY 평면이 수평면이며, Z방향이 연직 상향 방향이다. 수평 방향의 좌표축(X축, Y축) 중에서는, 카메라(72)의 촬상 방향(Di)을 수평면에 투영한 방향과 평행하게 Y축을, 이와 직교하는 방향에 X축을 취하는 것으로 한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 기판 처리 유닛(1A)의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 설명을 생략하지만, 다른 기판 처리 유닛(1B~1D)도 동일하게 동작한다. 기판 처리 유닛(1A)은, 인덱서부(1E)를 통하여 외부로부터 반입되는 기판(W)을 받아, 기판(W)을 회전시키면서 각종 처리액을 공급하여 습식 처리를 실행한다. 습식 처리로는 각종 처리액을 이용한 대부분의 공지 기술이 있고, 그러한 임의의 것을 적용 가능하다.
이 기판 처리 유닛(1A)에서는, 기판(W)이 스핀 척(11)에 재치되어 회전되고, 소정의 회전 속도로 습식 처리에 제공될 때까지의 사이에, 스핀 척(11)에 의한 기판(W)의 유지 상태가 판정된다. 즉, 기판(W)의 회전이 개시되고 나서 처리 속도에 이르기까지의 사이에, 카메라(72)에 의해 촬상되는 화상을 이용하여 기판(W)의 유지 상태가 판정되고, 정상적인 유지 상태라고 판정되면 예정된 습식 처리가 실행되는 한편으로, 유지 상태가 이상이라고 판정되었을 때에는 즉시 기판(W)의 회전이 정지된다. 이하, 그 처리 내용에 대하여 설명한다.
도 4는 기판 처리 유닛의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 이 동작은, CPU(81)가 미리 정해진 처리 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 기판(W)이 기판 처리 유닛(1A)에 반입되면, 스핀 척(11), 보다 구체적으로는 스핀 베이스(111)의 주연부에 설치된 복수의 척 핀(114)에 재치된다(단계 S101). 기판(W)이 반입될 때는 스핀 베이스(111)에 설치된 척 핀(114)은 해방 상태가 되고, 기판(W)이 재치된 후, 척 핀(114)이 가압 상태로 전환되어 기판(W)이 척 핀(114)에 의해 유지된다(단계 S102).
이 때, 예를 들면 기판(W)의 재치 위치가 부적절한 등의 이유로, 척 핀(114)에 의한 기판(W)의 유지가 불완전해질 수 있다. 예를 들면 기판(W)이 어떠한 척 핀(114)에 올라탄 상태로 재치되고, 이에 따라 기판(W)이 수평 자세로부터 기울어진 상태로 유지될 수 있다. 또한, 예를 들면, 척 핀(114)이 약액에 의한 부식으로 형상이 점차 변화하고, 이에 따라 기판(W)을 유지할 수 없게 되거나, 기판(W)이 편심한 상태로 유지되어 버릴 수 있다.
이러한 상태에서 기판(W)이 회전되면, 기판(W)이 스핀 척(11)으로부터 탈락하여 파손되거나, 챔버(90) 내의 구성 부품에 충돌하여 장치가 손상될 우려가 있다. 또한, 탈락에는 이르지 않아도, 기울거나 편심한 상태에서 기판(W)가 회전함으로써, 장치에 이상 진동이 발생할 우려가 있다. 이러한 문제를 미연에 방지하기 위해서, 이 기판 처리 유닛(1A)에서는, 카메라(72)에 의해 촬상되는 화상을 이용하여 기판(W)의 거동을 관찰함으로써, 척 핀(11)에 의한 기판(W)의 유지 상태를 판정한다.
구체적으로는, 척 구동부(85)를 작동시켜 스핀 척(11)을 저속으로 회전시키면서(단계 S103), 카메라(72)에 의해 기판(W)을 연속적으로 혹은 단속적으로 촬상한다(단계 S104). 이에 따라, 기판(W)의 회전 위상각이 서로 상이한 복수의 화상이 취득된다. 그리고, 화상 처리부(86)가, 얻어진 각 화상에 대하여 에지 추출 처리를 행하고, 화상 내에 있어서의 기판(W)의 에지(주단부) 위치를 검출한다(단계 S105). 검출된 에지 위치의 변동량에 의거하여, CPU(81)는 스핀 척(11)에 의한 기판(W)의 유지 상태를 판정한다.
도 5는 기판이 편심해 있는 경우의 화상의 변화를 예시하는 도면이다. 또한 도 6A 내지 도 6C는 화상에 의거하는 변동 검출의 원리를 나타내는 도면이다. 스핀 척(11)과 함께 회전하는 기판(W)의 연직축 둘레의 회전 위상각 φ이 서로 다른 상태에서 촬상된 복수의 화상을 비교하면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상은, 점선으로 표시하는 편심이 없는 경우의 위치로부터 벗어난 위치에 나타나고, 또한, 그 벗어난 방향이 회전 위상각φ의 값에 따라 변화한다. 이로부터, 화상에 있어서의 기판(W)의 에지 위치를 검출하고, 회전에 따르는 에지 위치의 변동량을 구함으로써, 편심 유무를 판정하는 것이 가능하다.
구체적으로는, 도 6A에 나타내는 바와 같이, 화상(IM) 중 기판(W)의 에지(E)를 포함한다고 상정되는 일부 영역(R)에 주목한다. 당해 영역(R)에 있어서, 기판(W)과 배경 부분의 광학적 특성의 차이에 기인하여 화상 농도가 급격하게 변화하는 위치를 에지 추출 처리에 의해서 검출하고, 그 위치를 기판(W)의 에지 위치로 한다.
영역(R)의 사이즈를 기판(W)의 직경에 대하여 충분히 작게 취하면, 당해 영역(R)에 있어서 기판(W)의 에지(E)를 거의 직선으로 간주할 수 있다. 도 6A에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 기판(W)의 에지(E)가 화상 내에서 거의 수직 방향으로 영역(R)을 가로지르도록 영역(R)을 설정한 경우, 당해 영역(R) 내에서 수평 방향에 있어서 화소치가 급격하게 변화하는 위치를 구함으로써, 기판(W)의 에지 위치를 검출할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 수평 방향 및 수직 방향은, 화상에 있어서의 가로 방향 및 세로 방향을 의미하고 있고, 장치의 위치 관계와는 다른 개념이다.
에지 추출 처리로는, 예를 들면 공지의 Sobel 필터를 이용한 처리에 의해 행할 수 있다. 이 처리에서는, 화상(이 경우는 영역(R)) 내에 있는 화소를 주목 화소로 하여, 그 주목 화소와 이를 둘러싸는 8화소의 합계 9화소의 화소치 각각에 대하여, 도 6B에 나타내는 계수를 곱하여, 그 곱을 합계한다. 화상의 수평 방향 및 수직 방향의 2개의 계수 행렬을 이용하여 이 계산을 행한다.
수평 방향의 합계치를 gHS, 수직 방향의 합계치를 gVS로 했을 때, 주목 화소의 필터 처리 후의 화소치 g는 다음 식：
g=(gHS 2+gVS 2)1/2
에 의해 구할 수 있다. 이러한 연산 처리에 의해, 화상 내에 있어서 주위와는 성질이 다른 에지 부분이 밝게 강조된 화상아 얻어진다.
이와 같이 하여 구한 영역(R) 내의 각 화소의 화소치(g)를 수직 방향으로 적산하고, 수평 방향 위치에 대하여 플롯하면, 도 6C에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 에지(E)에 대응하는 위치에 피크가 나타난다. 그리고, 그 피크 위치는, 기판(W)에 편심이 있는 경우, 회전 위상각 φ에 따라 주기적으로 변동한다. 기판(W)의 회전에 따라 피크 위치가 가장 좌측으로 치우친 실선 상태와 가장 우측으로 치우친 점선 상태의 사이에서의 피크 위치의 차 Δp가, 편심에 기인하는 기판(W)의 에지 위치의 치우침폭을 나타내고 있다. 이 값 Δp에 대하여 미리 역치를 설정해 두고, 값 Δp이 이 역치 이내이면 기판(W)의 편심이 허용 범위 내에 있고, 역치를 초과하면 허용 범위를 넘는 편심이 생긴다고 판정하는 것이 가능하다.
도 4로 되돌아가, 이와같이 하여 검출된 기판(W)의 에지 위치의 변동이 허용 범위 내에 있는지 여부, 바꾸어 말하면 변동량이 상기의 역치 이하인지 여부를, CPU(81)가 판정한다(단계 S106). 변동량이 허용 범위 내이면(YES의 경우), 기판(W)의 유지 상태가 정상이라고 판정되고, 계속하여 미리 정해진 처리 레시피에 의거하는 습식 처리가 행해진다(단계 S107).
한편, 회전 위상각의 변화에 따르는 기판(W)의 에지 위치의 변동량이 허용 범위를 초과하고 있는 경우에는(단계 S106에 있어서 「NO」), 기판(W)의 유지 상태가 이상(異常)이라고 판정할 수 있다. 여기서, 즉각 스핀 척(11)의 회전 구동을 중지하여 기판(W)의 회전을 정지시키고, 스핀 척(11)에 의한 기판(W)의 유지에 있어서 이상이 있는 취지를 나타내는 메세지를 표시부(87)에 표시하여 유저에게 알린다(단계 S111). 메시지의 표시에 대신하여, 혹은 이에 추가하여, 예를 들면 경고음에 의한 이상 통지를 행해도 된다.
이와 같이, 기판(W)을 저속으로 회전시키면서 카메라(72)에 의한 촬상을 행하고, 기판(W)의 회전 위상각이 서로 다른 복수의 화상간에 있어서의 기판(W)의 에지값의 상대적인 변동량에 의해서 유지 상태를 판정함으로써, 부적절한 유지 상태인 채 기판(W)이 고속 회전되어 기판(W)이나 장치가 손상되는 것이 회피된다.
또한, 도 5 및 도 6A에 나타내는 바와 같이 기판(W)의 상이 원형이 되는 것은 기판(W)의 바로 위로부터 거의 연직 방향 하향으로 촬상이 행해진 경우이다. 이 실시 형태에서는 카메라(72)에 의한 기판(W)의 촬상은 비스듬히 상방으로부터 행해지므로, 엄밀하게는 실제 화상에 있어서 기판(W)의 상은 대략 타원형이 된다. 그러나, 이 경우에도 상기의 검출 원리를 그대로 적용하는 것이 가능하다.
도 7은 습식 처리를 나타내는 플로우챠트이다. 습식 처리는, 미리 설정된 처리 레시피에 따라 CPU(81)가 장치 각 부를 제어함으로써 실행된다. 최초에, 기판(W)의 유지 상태를 판정하기 위해서 저속으로 회전되고 있던 스핀 척(11)의 회전 속도가, 처리에 적합한 규정 속도로 변경된다(단계 S201). 일반적으로는, 이 규정 속도는 기판(W)의 유지 상태를 판정할 때의 회전 속도보다도 고속이다.
계속하여, 노즐(33, 43, 53) 중 처리 레시피에 의해 지정된 1개가 처리 개시 위치로 이동 위치 결정된다(단계 S202). 구체적으로는, CPU(81)가 아암 구동부(83)를 제어하고, 아암(32, 42, 52) 중 지정된 노즐을 지지하는 1개를 회동시키고, 당해 아암에 부착된 노즐을 소정의 처리 개시 위치에 위치 결정한다. 여기에서는 예로서, 기판(W)의 회전 중심의 상방 위치가 각 노즐의 처리 개시 위치인 것으로 한다.
예를 들면 노즐(33)에 의한 처리가 실행될 때는, CPU(81)의 제어 지령에 따라 아암(32)이 회동하여 노즐(33)을 기판(W)의 회전 중심 상방에 위치 결정한다. 이 상태에서, 노즐(33)로부터 소정의 처리액이 토출됨으로써, 회전하는 기판(W)의 중심에 처리액이 공급된다(단계 S203). 이에 따라, 기판(W)이 처리액에 의해 처리된다. 기판(W)의 회전 중심에 처리액이 공급됨으로써, 처리액은 원심력에 의해 기판(W) 표면에 균일하게 널리 퍼지고, 이에 따라 기판(W) 표면을 균일하게 처리할 수 있다.
액 공급이 소정 시간 계속된 후(단계 S204), 액 공급이 정지되고(단계 S205), 노즐(33)은 기판(W) 상방으로부터 측방으로 벗어난 대기 위치로 되돌려진다(단계 S206). 이에 따라, 노즐(33)로부터의 액 공급에 의한 처리가 종료된다. 계속하여 실행해야 할 처리가 있는 경우에는(단계 S207에 있어서 YES), 단계 S201로 되돌아가 처리가 계속된다. 이와 같이 함으로써, 예를 들면 노즐(43)로부터의 액 공급에 의한 처리, 노즐(53)로부터의 액 공급에 의한 처리가 순차적으로 행해진다. 또한, 처리의 순서는 이에 한정되는 것은 아니고, 또한 노즐(33, 43, 53) 중 일부만을 사용하여 처리가 행해져도 된다. 또한, 일련의 처리에 있어서 동일한 노즐이 복수회 사용되어도 된다.
모든 처리가 종료하면, 스핀 척(11)의 회전이 정지되고(단계 S208), 이에 따라 처리 후의 기판(W)을 장치로부터 반출하는 것이 가능해진다. 습식 처리의 도중 또는 그 후에, 적절히 스핀 건조 처리가 행해져도 된다.
또한, 노즐의 처리 개시 위치는, 보다 일반적으로는 기판(W)의 회전 중심에 한정되는 것은 아니고 임의이다. 예를 들면, 기판(W)의 주연부에만 처리액을 공급하는 처리에 있어서는, 그 주연부의 상방 위치가 해당 노즐의 처리 개시 위치가 된다. 또한, 노즐이 처리 개시 위치에 위치 결정된 후, 액 공급을 행하면서 기판(W) 표면을 따라서 주사 이동하는 구성이어도 된다.
어떠한 양태에 있어서나, 습식 처리를 적절히 행하기 위해서는, 노즐이 미리 정해진 처리 개시 위치에 적정하게 위치 결정되는 것이 필요하다. 이러한 종류의 처리 장치에서는, 노즐의 처리 개시 위치가 처리 레시피에 따라 미리 오퍼레이터에 의해 교시(티칭)되어 있고, CPU(81)는 티칭에 의해 지정된 위치에 노즐을 이동시킬 수 있도록 아암 구동부(83)를 제어한다. 그러나, 다른 부재 등과의 의도하지 않은 접촉에 의한 아암 또는 노즐의 위치 어긋남이나 구성 부품의 경시적인 열화 등의 원인에 의해, 노즐의 위치 결정 정밀도가 저하하여, 노즐을 처리 개시 위치에 적정하게 위치 결정할 수 없게 될 경우가 있다.
이러한 노즐의 위치 어긋남이 발생하면, 처리 레시피로 상정된 원하는 처리 결과를 얻을 수 없게 될 수 있고, 그 결과, 처리의 스루풋이 저하되거나, 처리 불량이 증가하여 수율이 저하하는 등의 문제가 생길 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 노즐이 소정의 처리 개시 위치에 적정하게 위치 결정되어 있는지를 정기적으로 체크할 필요가 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 위치 결정된 노즐을 카메라(72)에 의해 촬상하고, 그 촬상 결과에 의거하여 노즐이 적정 위치에 위치 결정되어 있는지 여부를 판정하는 위치 편차 검사를, CPU(81)가 필요에 따라서 실행할 수 있도록 구성되어 있다. 이하, 위치 편차 검사의 원리 및 그 구체적인 처리 내용에 대해서, 순서대로 설명한다.
도 8은 티칭 처리를 나타내는 플로우차트이다. 티칭 처리는, 처리 레시피에 의해 규정된 습식 처리에 있어서 처리액을 토출하는 노즐이 위치해야 할 위치를, 유저(오퍼레이터)에 의해 설정시키기 위한 처리이며, 처리 레시피에 의거하는 습식 처리의 실행에 앞서 실행된다. 티칭 처리는 각 노즐(33, 43, 53)에 대하여 필요에 따라서 행해진다. 또한, 1개의 노즐에 대하여 복수의 위치가 설정되어도 된다. 여기서는 노즐(33), 노즐(43), 노즐(53)의 순서로 각각 1회씩, 처리 개시 위치에 대하여 티칭이 행해지는 경우를 예로서 설명한다.
우선, 노즐(33)에 대하여 티칭이 행해진다. 최초에, 오퍼레이터에 의한 유저 조작에 의해, 노즐(33)이 처리 개시 위치에 이동 위치 결정된다(단계 S301). 이 경우의 이동은, 오퍼레이터가 아암(32)을 수작업으로 움직임으로써 행해져도 되고, 또한 오퍼레이터가 아암 구동부(83)에 대하여 동작 지령을 입력함으로써 행해져도 된다. 이와 같이 하여 오퍼레이터에 의해 설정된 위치가 당해 노즐(33)의 처리 개시 위치이며, CPU(81)는, 노즐(33)을 대기 위치로부터 현재의 위치로 이동 위치 결정하기 위해서 필요한 아암(32)의 소요 구동량을 산출한다(단계 S302). 소요 구동량을 나타내는 물리량으로는 예를 들면, 아암(32)을 회동시키기 위해서 아암 구동부(83)에 설치된 스테핑 모터(도시하지 않음)에 주어지는 구동 펄스수나, 아암(32)의 위치를 검출하기 위해서 아암 구동부(83)에 설치된 로터리 인코더가 출력하는 위치 정보 등을 이용할 수 있다.
구해진 소요 구동량은 메모리(82)에 기억 보존된다. 습식 처리의 실행시에는, CPU(81)가 소요 구동량에 의거하여 아암 구동부(83)에 제어 지령을 부여하고, 이에 따라 아암(32)이 소정량만큼 회동함으로써, 아암(32)에 지지된 노즐(33)이 먼저 설정된 처리 개시 위치에 위치 결정되게 된다. 따라서, 단순히 처리 개시 위치의 설정을 접수하여 기억한다고 하는 좁은 의미의 티칭 처리는 여기까지로 충분한다.
한편, 본 실시 형태에서는, 오퍼레이터에 의해서 위치 결정된 노즐(33)이 카메라(72)에 의해서 촬상되어, 오퍼레이터에 의해 설정된 상태가 화상으로서 기억 보존된다(단계 S303). 이 화상을, 여기서는 「기준 화상」으로 부르기로 한다. 이 때의 촬상은, 기판(W)의 촬상과 동일한 촬상 조건에 의해서 행해진다. 즉, 카메라(72)의 위치나 촬상 배율 등은, 여기서의 노즐 촬상과, 기판(W)의 유지 상태를 판정할 때의 기판(W)의 촬상에서 공통이다.
화상 처리부(86)는, 촬상된 기준 화상으로부터 화상 처리에 의해서 노즐(33)의 상을 포함하는 부분 화상을 잘라낸다(단계 S304). 이 부분 화상은, 후의 노즐의 위치 판정에 있어서 이용되는 기준 매칭 패턴으로서 메모리(82)에 기억 보존된다. 또한, 화상 전체에 있어서의 당해 부분 화상의 위치를 지표하는 좌표 정보도, 함께 메모리(82)에 기억된다(단계 S305).
이에 따라, 본 실시 형태에 있어서의 1개의 노즐(33)에 대한 1개의 위치에 대한 티칭 처리가 완료한다. 티칭 처리를 행해야할 다른 노즐이 있는 경우에는(단계 S306에 있어서 YES), 단계 S301로 되돌아가고, 다른 노즐(43, 53) 등에 대해서도 동일하게 하여 티칭 처리를 행한다. 이와같이 함으로써, 습식 처리에 있어서의 각 노즐(33, 43, 53)의 처리 개시 위치가 설정된다.
이와같이 하여 티칭 처리가 행해지고, 그 결과로서 얻어진 소요 구동량에 의거하여 습식 처리시에 각 노즐(33, 43, 53)이 이동됨으로써, 각 노즐은 설정된 처리 개시 위치에 위치 결정되는 것이다. 그러나, 상기한 이유에 의해 노즐의 위치 결정 정밀도가 저하하면, 동일한 구동량만큼 구동되었음에도 불구하고 노즐의 위치가 본래의 처리 개시 위치로부터 벗어나 버릴 수 있다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 카메라(72)에 의해 촬상한 노즐(33, 43, 53)의 화상을 이용하여, 아암 구동부(83)에 의한 구동에 의해 위치 결정된 노즐(33, 43, 53)이 설정 그대로의 처리 개시 위치에 위치 결정되어 있는지 여부의 판정이 행해진다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1A)에서는, 챔버(90) 내의 3개소에 아암(32, 42, 52)이 설치되고, 각 아암(32, 42, 52)은 각각의 회동축 둘레에 수평으로 회동한다. 이에 따라 노즐(33, 43, 53)이 기판(W)보다도 측방에 퇴피한 대기 위치와, 기판(W)의 회전 중심 상방의 처리 개시 위치 사이를 이동한다. 처리 개시 위치에 위치 결정된 노즐(33, 43, 53)은 카메라(72)의 시야에 들어가므로, 카메라(72)에 의해 촬상된 화상으로부터 그 위치를 검출하는 것이 가능하다. 그러나, 아암 회동에 따르는 노즐의 이동 방향의 차이에 기인하여, 촬상된 화상에 노즐의 변위가 명료하게 나타나지 않을 수 있다.
도 9A, 도 9B, 도 10A, 도 10B 및 도 10C는 노즐의 변위가 화상에 나타나는 양태를 나타내는 도면이다. 도 9A 및 도 9B는 노즐(33) 또는 노즐(43)을 촬상한 경우를 예시하는 한편, 도 10A 내지 도 10C는 노즐(53)을 촬상한 경우를 예시하고 있다. 도 2 및 도 9A에 도시하는 바와 같이, 노즐(33)(또는 노즐(43))은, 기판(W)의 회전 중심 상방 부근에서는, 카메라(72)에 의한 촬상 방향(Di)의 수평 방향 성분에 평행한 Y축 방향에 직교하는 X축 방향에 거의 따른 수평 이동을 한다. 따라서, 노즐(33)(43)은 카메라(72)의 시야를 가로지르도록 이동하므로, 도 9B에 나타내는 바와 같이, 촬상되는 화상(IM)에 있어서 노즐(33(43))의 이동은 상의 횡방향으로의 변위로 되어 나타난다. 따라서 화상(IM)으로부터 노즐의 변위를 검출하는 것은 비교적 용이하다. 즉, 노즐(33(43))의 실제의 변위량을 Δa, 화상 내에서의 변위량을 Δb로 했을 때, 촬상 배율을 M으로 하면 근사적으로,
Δb≒M·Δa로 표시할 수 있다.
이에 대하여, 도 2 및 도 10A에 나타내는 바와 같이, 노즐(53)은, 기판(W)의 회전 중심 상방 부근에서는 거의 카메라(72)에 의한 촬상 방향(Di)의 수평 방향 성분에 평행한 Y축 방향에 거의 따른 수평 이동을 한다. 즉, 노즐(53)의 이동은 카메라(72)에 대하여 접근·이간하는 방향의 성분, 즉 카메라(72)의 촬상 방향(Di)과 평행한 성분을 주로 가지고 있다. 이 때문에, 도 10A에 있어서 파선으로 나타내는 바와 같이, 만일 카메라(72)의 촬상 방향이 거의 수평 방향인 경우, 노즐(53)의 변위가 화상에서는 매우 미소한 변위로서 나타나게 되어, 그 검출이 곤란해진다.
본 실시 형태에서는, 카메라(72)를 기판(W)의 측방 상방으로부터 기판(W)을 내려다 보도록 배치하고 있고, 카메라(72)의 촬상 방향(Di)은 기울어진 하향으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 노즐(53)의 궤적을 포함하는 평면인 이동 평면이 수평인데 대하여, 카메라(72)는 그 촬상 방향(Di)이 이 이동 평면과 교차하도록 설치되어 있다. 즉, 카메라(72)는, 노즐(53)의 변위 방향(수평 방향)에 평행한 성분(수평 방향 성분)과, 그 변위 방향에 비평행한 성분(연직 방향 성분)을 포함하는 방향을 촬상 방향(Di)으로 하여 촬상을 행한다. 이 때문에, 도 10B에 나타내는 바와 같이, 노즐(53)의 수평 방향의 변위는 상하 방향에 투영된 상태에서 화상(IM)에 반영된다. 이 때문에, 카메라(72)의 촬상 방향(Di)과 평행한 성분을 가지는 변위라도, 화상(IM)으로부터 이를 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 도 10C에 나타내는 바와 같이, 화상 내에서의 노즐(53)의 변위는, 실제 변위를 촬상 방향(Di)에 수직인 촬상면(Si)에 투영한 것으로 되어 있다. 화상 내에서의 노즐(53)의 변위량 Δd는, 실제의 변위량 Δc, 촬상 배율(M), 수평 방향에 대한 촬상 방향(Di)의 기울기각(θ)을 이용하면, 도 10C 우측에 나타내는 관계로부터,
Δd≒M·Δc·sinθ
와 근사적으로 표시할 수 있다. 화상으로부터 노즐의 변위량을 정량적으로 구할 필요가 있는 경우에는, 이 관계에 유의할 필요가 있다.
이와 같이, 기판의 주위에 복수의 노즐을 배치한 기판 처리 장치에 있어서는, 배치 상의 제약으로부터, 일부 노즐의 이동 방향이 카메라의 촬상 방향에 가깝게 될 수밖에 없는 경우가 있다. 이 점을 감안하여, 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1A)에서는, 상기한 비스듬한 상방으로부터의 노즐(53)의 촬상과 다음에 설명하는 위치 편차 검사 처리를 조합하여, 변위를 검출하기 어려운 노즐(53)이라도, 그 처리 개시 위치로부터의 위치 편차를 정확하게 검출할 수 있도록 하고 있다.
또한, 이하에 설명하는 위치 편차 검사의 처리에서는, 노즐(53)에 한정되지 않고, 다른 노즐(33, 43)에 대해서도, 각각의 처리 개시 위치로부터의 위치 편차의 유무를 판정하는 것이 가능하다. 이 위치 편차 검사는, 예를 들면, 정지해 있던 기판 처리 시스템(1)의 기동 직후 나, 처리 대상 기판의 처리 로트가 전환될 때, 정기적인 메인티넌스 작업의 종료후 등의 적절한 타이밍에서, 습식 처리의 실행에 앞서 실행된다. 또한, 오퍼레이터의 지시에 따라서 수시로 실행되어도 된다.
도 11은 위치 편차 검사를 나타내는 플로우차트이다. 우선, CPU(81)가 아암 구동부(83)를 제어하고, 1개의 노즐(여기서는 노즐(53)로 한다)을 지지하는 1개의 아암을 티칭 처리에 의해서 구한 소요 구동량만큼 이동시켜 위치 결정한다(단계 S401). 장치에 이상이 없으면, 이 때 노즐(53)은 오퍼레이터로부터 교시된 처리 개시 위치에 위치 결정되어 있는 것이다.
여기서, 노즐(53)을 카메라(72)에 의해 촬상하여(단계 S402), 노즐(53)의 상을 포함하는 화상을 취득한다. 이 때의 화상을 「검출용 화상」으로 부르기로 한다. 그리고, 얻어진 검출용 화상에 대하여, 화상 처리부(86)가, 먼저 티칭 처리에 있어서 잘라진 부분 화상을 기준 매칭 패턴으로 하여 패턴 매칭 처리를 실행한다(단계 S403). 이미 알고 있는 기준 패턴과 화상 내용이 일치 또는 유사한 부분을 화상 내에서 탐색하는 패턴 매칭 처리로는 다양한 공지예가 있고, 본 실시 형태에 있어서도 이들 기술을 적용하는 것이 가능하므로 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.
패턴 매칭 처리에 의해, 미리 취득된 기준 매칭 패턴과 일치 또는 높은 상관도로 유사한 영역이 검출용 화상 내로부터 검출되면, 검출용 화상 내에 있어서 노즐(53)의 위치가 특정되게 된다. 해당 영역이 검출용 화상 내에 차지하는 좌표 위치와, 티칭 처리로 촬상된 기준 화상에 있어서 기준 매칭 패턴이 되는 부분 화상이 차지하는 좌표 위치의 차를 구함으로써, 현재의 노즐(53)이 처리 대상 위치로부터 어느 정도 벗어나 있는지를 구할 수 있다(단계 S404).
이 위치 편차량이 미리 정해진 허용 범위 내에 있는지 여부가 CPU(81)에 의해 판정된다(단계 S405). 예를 들면, 화상 평면 내에 있어서의 위치 편차의 스칼라량에 대하여 미리 역치를 설정해 두고, 이 역치와 구해진 위치 편차량을 비교함으로써, 위치 편차가 허용 범위 내인지 여부를 판정하는 것이 가능하다. 화상 내에서의 좌표의 차에 의해 판정을 행하는 경우, 도 9A, 도 9B, 도 10A, 도 10B 및 도 10C에 나타내는 성질을 고려하여 각 노즐(33, 43, 53)에 대한 역치가 적정하게 설정될 필요가 있다. 그리고, 일단 역치가 설정되면, 화상 내의 좌표치에만 의거하여 판정을 행하는 것이 가능하고, 노즐의 실제 변위량으로의 환산은 불필요하다.
위치 편차량이 허용 범위 내이면 노즐(53)의 위치 결정은 정상적으로 행해지고 있다고 판정된다(단계 S406). 이 경우에는, 또한 검사해야 할 다른 노즐이 있는지 여부가 판단되고(단계 S407), 필요하면 단계 S401로 되돌아가 다른 노즐의 검사가 행해진다. 한편, 위치 편차량이 허용 범위를 초과하고 있는 경우에는 노즐(53)의 위치 결정이 이상이라고 판정된다(단계 S411). 이 경우, 노즐(53)의 이상이 발생한 것이 오퍼레이터에 통지되고, 아울러 티칭 처리를 다시 실행할지 여부에 대한 문의가 행해진다(단계 S412).
재티칭이 필요하면(단계 S413), 재티칭 처리(단계 S414)로서 도 8에 나타내는 티칭 처리가 다시 실행된다. 재티칭이 불필요하면 단계 S407로 진행되고, 필요에 따라 다른 노즐에 대해서도 동일한 검사가 행해진다.
또한, 이와 같이 복수의 노즐의 변위를 1대의 카메라(72)에 의해, 또한 동일한 촬상 조건으로 촬상하는 구성에서는, 모든 노즐에 대하여 카메라(72)의 초점을 맞출 수 없는 경우가 있을 수 있다. 특히, 카메라(72)에 대하여 접근·이간 방향으로의 변위에 대하여, 그 변위 범위 전체를 초점 맞춤 범위에 포함시키는 것이 어려운 경우가 있다. 그러나, 필요한 노즐의 위치 결정 정밀도(위치 편차의 허용 범위)가 예를 들면 0.5mm 정도이면, 허용 범위의 전체의 피사계 심도를 구하여 촬상을 행하는 것이 충분히 가능하다.
만일 노즐에 초점이 맞지 않아 선명한 상을 얻을 수 없어, 화상 내로부터 노즐의 위치가 검출 불가능하게 되었다고 해도, 그 사실을 가지고 노즐의 위치가 적정하지 않다고 판단하는 것이 가능하다. 노즐이 촬상 범위로부터 벗어나 있는 경우에 대해서도 동일하다.
이와 같이, 본 실시 형태의 기판 처리 시스템(1)에서는, 카메라(72)에 의해 촬상된 노즐(33, 43, 53)을 포함하는 화상에 대하여, 미리 각 노즐이 처리 개시 위치에 위치 결정된 상태에서 촬상된 기준 화상으로부터 잘라낸 기준 매칭 패턴에 의거하는 패턴 매칭 처리가 실행된다. 그리고, 그 결과에 의거하여, 각 노즐이 적정하게 처리 개시 위치에 위치 결정되어 있는지 여부가 판정된다. 이 때문에, 노즐이 부적절한 위치에 위치 결정된 상태에서 습식 처리가 실행되는 것에 기인하는 처리 불량의 발생을 효과적으로 방지하는 것이 가능하다.
이 경우, 주요 이동 방향이 카메라(72)에 대하여 접근·이간 이동하는 방향인 노즐(53)에 대해서는, 카메라(72)의 촬상 방향(Di)을 노즐(53)의 이동 평면에 교차하는 방향으로 함으로써, 노즐(53)의 변위를 화상에 반영하여 이를 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 카메라(72)는, 각 노즐을 촬상하여 그 위치 결정 상태를 판정하는 목적으로 이용됨과 더불어, 스핀 척(11)에 의한 기판(W)의 유지 상태를 판정하는 목적에도 이용된다. 상기한 일본국 특허공개 2012－104732호 공보에 기재된 종래 기술에서는 1개의 노즐의 위치 검출에 2대의 카메라가 이용되었던 것에 대하여, 이 실시 형태에서는 1대의 카메라(72)가 3개의 노즐(33, 43, 53) 및 기판(W) 상태를 판정하는데 이용된다. 이에 따라, 기판 처리 시스템(1)의 대폭적인 소형화 및 저 비용화를 도모하는 것도 가능해진다.
이상과 같이, 이 실시 형태에서는, 1개의 노즐의 변위 검출을 1개의 촬상 방향으로부터의 촬상에 의해 행할 수 있을 뿐만 아니라, 노즐이 복수여도 이들 변위 검출을 1개의 촬상 방향으로부터의 촬상만에 의해 행할 수 있다. 이 때문에, 장치의 공간 절약화 및 저비용화를 도모하는 것이 가능하다. 이 때, 특히 카메라에 대하여 접근·이격 방향으로 이동하는 노즐의 이동 평면에 대하여 카메라의 광축이 교차하도록, 당해 노즐을 기울어진 방향으로부터 촬상한다고 하는 조건이 만족되는 한, 카메라의 설치 위치는 임의이다. 이 때문에, 장치의 설계 자유도가 높아진다.
이상 설명한 것처럼, 본 실시 형태에 있어서는, 기판 처리 시스템(1)을 구성하는 각 기판 처리 장치(1A~1D)가 본 발명의 「기판 처리 장치」로서 기능하고 있고, 이들 각각이 동작함으로써 본 발명의 「기판 처리 방법」이 실행된다. 또한, 기판 처리 장치(1A) 등의 내의 카메라(72)가 본 발명의 「촬상 수단」으로서 기능하는 한편, CPU(81) 및 화상 처리부(86)가 본 발명의 「검출 수단」으로서 기능하고 있다. 그리고, 이들 각 구성이 일체로서 본 발명의 「변위 검출 장치」 및 「변위 검출 수단」으로서 기능하고, 노즐(33, 43, 53)이 본 발명의 「위치 결정 대상물」 및 「촬상 대상물」에 상당한다. 또한, 각 노즐의 처리 개시 위치가 본 발명의 「기준 위치」에 상당한다.
또한, 상기 실시 형태의 기판 처리 장치(1A)에서는, 스핀 척(11)이 본 발명의 「기판 유지 수단」으로서 기능하고 있고, 노즐(33, 43, 53)이 본 발명의 「처리 수단」으로서 기능하고 있다. 또한, 아암 구동부(83) 및 아암(32, 42, 52)이 모두 본 발명의 「위치 결정 수단」으로서 기능한다. 또한 CPU(81)는 본 발명의 「판정 수단」 및 「유지 상태 판정 수단」으로도 기능한다. 또한 노즐(33, 43, 53)은 각각 기판(W)에 소정의 처리액을 공급하는 「유체 공급 수단」으로서의 기능을 가지고 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외에 다양한 변경을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태는, 본 발명에 관한 「변위 검출 장치」가, 기판 처리 장치(1A) 등에 미리 넣어져 노즐(33) 등의 변위를 검출하는 목적으로 특화되어 있는데, 대상물을 촬상하는 촬상 수단 및 그 화상에 의거하여 대상물의 변위를 검출하는 검출 수단을 구비하는 본 발명의 변위 검출 장치는, 이와 같이 기기 내에 넣어진 것에 한정되지 않고, 이들이 독립된 장치로서 구성된 것이어도 된다. 또한, 그 변위를 검출하는 대상물도 임의이다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 「위치 결정 대상물」인 노즐(33) 등을 카메라(72)에 의해 촬상하여 그 변위가 검출되고, 그 의미에 있어서 「위치 결정 대상물」자체가 「촬상 수단」으로서의 카메라(72)의 「촬상 대상물」로 되어 있다. 그러나, 본 발명에 있어서의 촬상 대상물은, 위치 결정 대상물 그 자체에 한정되지 않고, 당해 위치 결정 대상물의 변위에 따라 변위하는 다른 물체여도 된다. 예를 들면 상기 실시 형태에서는 노즐(33) 등이 아암(32) 등에 1대1로 장착되고, 아암(32) 등의 회동에 따라 아암(32) 등과 일체적으로 노즐(33) 등이 이동한다. 이로부터, 아암(32) 등의 일부분이며 화상 내에서 그 검출이 용이한 부분을 촬상 대상물로 하여, 이를 촬상하여 그 변위를 검출함으로써 간접적으로 노즐(33) 등의 변위를 검출하도록 구성되어도 된다. 또한, 이 목적을 위해서, 아암(32) 등 또는 노즐(33) 등의 일부에, 화상 처리에 의해서 검출 용이한 식별 마크를 미리 설정해 두어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 카메라(72)가 기판(W)의 거의 전면을 그 시야에 수용하여 촬상을 행하는데, 이는 필수 요건은 아니다. 상기한 것처럼, 본 실시 형태의 노즐의 변위를 검출하는 목적에 있어서는 기판(W)의 회전 중심 근방에 있는 노즐을 촬상할 수 있으면 충분하고, 또한 기판(W)의 유지 상태를 판정하는 목적에 있어서는 기판(W)의 에지부(E)의 일부가 촬상 범위에 들어가 있으면 충분하기 때문이다. 단, 본 실시 형태와 같이 기판(W)의 전체를 시야에 수용하여 촬상을 행하는 구성은, 티칭에 의해 설정되는 노즐의 위치가 기판(W)의 회전 중심 근방에 한정되지 않고, 다양한 위치를 본 발명의 「기준 위치」로 하여 그 기준 위치로부터의 노즐의 변위를 검출하는 것이 가능해지는 점에서 바람직하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 복수의 노즐의 변위의 검출을 1대의 카메라(72)를 이용하여 행함과 더불어, 동일한 카메라(72)를 이용하여 기판(W)의 유지 상태를 판정하고 있다. 그러나, 노즐(위치 결정 대상물)이 1개인 경우나, 기판의 유지 상태의 판정을 행하지 않은 경우에도, 본 발명의 변위 검출 방법을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 실시 형태의 기판 처리 장치(1A) 등에 있어서의 「처리 수단」은, 기판(W)에 처리액을 공급하는 노즐(33) 등이지만, 이와 같이 액체를 토출하는 노즐뿐만 아니라, 예를 들면 기체를 토출하는 노즐도, 본 발명의 「처리 수단」에 해당할 수 있다. 또한, 다음에 예시하는 바와 같이, 기판(W)에 맞닿아 처리를 행하는 것도, 본 발명의 「처리 수단」으로서 기능할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 형태의 주요부를 나타내는 도면이다. 상기 실시 형태에서는 기판(W)에 대향 배치되어 처리액을 토출하는 노즐(33) 등이 본 발명의 「처리 수단」으로서 설치되어 있다. 이에 대신하여, 도 12에 나타내는 예에서는, 회동하는 아암(62)의 선단에 장착된 브러쉬(63)가 「처리 수단」으로서 기능하고 있고, 브러쉬(63)가 기판(W)의 표면을 슬라이드 마찰함으로써 기판(W)을 물리 세정한다. 이와 같이, 기판(W)에 맞닿아 처리를 행하는 「접촉 수단」을 처리 수단으로서 가지는 구성도, 본 발명의 범주에 포함된다.
본 발명은, 위치 결정 대상물을 촬상하여 기준 위치로부터의 변위를 검출하는 변위 검출 장치 및 변위 검출 방법에 적합하게 적용 가능하고, 예를 들면 기판을 처리하는 처리 수단을 위치 결정 대상물로 하는 기판 처리의 기술 분야에 적합하다.
1 : 기판 처리 시스템 1A~1D : 기판 처리 장치
11 : 스핀 척(기판 유지 수단) 32, 42, 52 : 아암(위치 결정 수단)
33, 43, 53 : 노즐(위치 결정 대상물, 촬상 대상물, 처리 수단, 유체 공급 수단)
63 : 브러쉬(접촉 수단, 처리 수단)
72 : 카메라(촬상 수단, 변위 검출 수단)
81 : CPU(검출 수단, 판정 수단, 유지 상태 판정 수단, 변위 검출 수단)
83 : 아암 구동부(위치 결정 수단)
86 : 화상 처리부(검출 수단, 변위 검출 수단)

Claims (19)

  1. 위치 결정 대상물의 기준 위치로부터의 변위를 검출하는 변위 검출 장치에 있어서,
    상기 위치 결정 대상물을 촬상 대상물로 하거나, 또는 상기 위치 결정 대상물의 변위에 따라 상기 위치 결정 대상물과 일체적으로 변위하는 물체를 촬상 대상물로 하여, 그 촬상 대상물을 촬상하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단이 상기 촬상 대상물을 촬상한 검출용 화상에 의거하여, 상기 위치 결정 대상물의 변위를 검출하는 검출 수단을 구비하고,
    상기 촬상 수단은, 상기 촬상 대상물의 변위 방향에 평행한 성분과 상기 변위 방향에 비평행한 성분을 포함하는 방향을 촬상 방향으로 하여 상기 촬상 대상물을 촬상하고,
    상기 검출 수단은, 상기 기준 위치로부터의 상기 위치 결정 대상물의 변위 중 상기 촬상 방향과 비평행한 성분을, 상기 위치 결정 대상물이 상기 기준 위치에 위치할 때에 상기 촬상 수단이 상기 촬상 대상물을 촬상한 기준 화상과 상기 검출용 화상의 패턴 매칭 결과에 의거하여 검출하는 것을 특징으로 하는 변위 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출 수단은, 상기 기준 위치에 대한 상기 촬상 수단의 배치를 서로 동일하게 하여 촬상된 상기 기준 화상과 상기 검출용 화상의 사이에 있어서의 상기 촬상 대상물의 위치의 차에 의거하여 상기 위치 결정 대상물의 변위를 검출하는, 변위 검출 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 검출 수단은, 상기 기준 화상으로부터 잘라낸 상기 촬상 대상물을 포함하는 부분 화상을 기준 패턴으로 하여 패턴 매칭을 행하여, 상기 검출용 화상에 있어서의 상기 촬상 대상물의 위치를 구하는, 변위 검출 장치.
  4. 기판을 유지하는 기판 유지 수단과,
    상기 기판에 대향 배치된 상태에서 상기 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리 수단과,
    상기 처리 수단을 상기 기판에 대향하는 위치에 위치 결정하는 위치 결정 수단과,
    청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 변위 검출 장치와 동일한 구성을 가지는 변위 검출 수단을 구비하고,
    상기 위치 결정 대상물이 상기 처리 수단이며, 상기 기준 위치가 상기 기판에 대한 상기 처리를 개시할 때의 상기 처리 수단의 위치인, 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 위치 결정 수단이, 상기 기준 위치를 포함하는 이동 평면을 따라서 상기 처리 수단을 이동 가능하게 구성되고,
    상기 촬상 수단은, 광축이 상기 이동 평면과 교차하도록 배치되는, 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 위치 결정 수단은, 상기 이동 평면에 투영한 상기 광축의 방향과 평행한 성분을 포함하는 이동을 상기 처리 수단에 행하게 하는, 기판 처리 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 위치 결정 수단에 의해 서로 독립하여 이동되는 복수의 상기 처리 수단을 구비하고, 그 복수의 처리 수단을 단일한 상기 촬상 수단으로 촬상하는, 기판 처리 장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 기판 유지 수단이 상기 기판을 수평 자세로 유지하고, 상기 위치 결정 수단이 상기 처리 수단을 수평 이동시키는, 기판 처리 장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 기준 위치로부터의 상기 처리 수단의 변위의 크기가 미리 정해진 역치를 초과하면 상기 처리 수단의 위치가 부적절하다고 판정하는 위치 결정 판정 수단을 구비하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 촬상 수단은, 상기 기판 유지 수단에 유지된 상기 기판의 적어도 일부를 촬상하고,
    상기 기판의 촬상 결과에 의거하여, 상기 기판 유지 수단에 의한 상기 기판의 유지 상태를 판정하는 유지 상태 판정 수단을 구비하는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 처리 수단은, 상기 기판에 소정의 처리 유체를 공급하는 유체 공급 수단인, 기판 처리 장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 처리 수단은, 상기 기판의 표면에 맞닿아 상기 기판을 처리하는 접촉 수단인, 기판 처리 장치.
  13. 위치 결정 대상물의 기준 위치로부터의 변위를 검출하는 변위 검출 방법에 있어서,
    상기 위치 결정 대상물을 촬상 대상물로 하거나, 또는 상기 위치 결정 대상물의 변위에 따라 상기 위치 결정 대상물과 일체적으로 변위하는 물체를 촬상 대상물로 하여, 그 촬상 대상물을 촬상하여 검출용 화상을 취득하는 촬상 공정과,
    상기 검출용 화상에 의거하여, 상기 위치 결정 대상물의 변위를 검출하는 검출 공정을 구비하고,
    상기 촬상 공정에서는, 상기 촬상 대상물의 변위 방향에 평행한 성분과 상기 변위 방향에 비평행한 성분을 포함하는 방향을 촬상 방향으로 하여 상기 촬상 대상물을 촬상하고,
    상기 검출 공정에서는, 상기 기준 위치로부터의 상기 위치 결정 대상물의 변위 중 상기 촬상 방향에 비평행한 성분을, 상기 위치 결정 대상물이 상기 기준 위치에 위치한 상태에서 상기 촬상 대상물을 촬상한 기준 화상과 상기 검출용 화상의 패턴 매칭 결과에 의거하여 검출하는 것을 특징으로 하는 변위 검출 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 검출 공정에 앞서, 상기 기준 위치에 위치 결정된 상기 위치 결정 대상물을 상기 검출용 화상과 동일한 시야에서 촬상하여 상기 기준 화상을 취득하고,
    상기 검출 공정에서는, 상기 기준 화상과 상기 검출용 화상의 사이에 있어서의 상기 촬상 대상물의 위치의 차에 의거하여 상기 위치 결정 대상물의 변위를 검출하는, 변위 검출 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 기준 화상 내에 있어서 상기 촬상 대상물에 대응하는 부분 화상이 차지하는 위치의 정보를 기준 정보로서 미리 구해 두고,
    상기 검출 공정에서는, 상기 검출용 화상에 있어서 상기 촬상 대상물에 대응하는 부분 화상이 차지하는 위치를 특정하고, 그 위치의 정보와 상기 기준 정보를 비교하여 상기 위치 결정 대상물의 변위를 검출하는, 변위 검출 방법.
  16. 기판을 유지하는 기판 유지 공정과,
    상기 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리 수단을, 미리 정해진 기준 위치에 이동시켜 상기 기판에 대향 배치하는 처리 수단 배치 공정과,
    상기 처리 수단에 의해 상기 기판에 상기 처리를 실시하는 처리 공정을 구비하고,
    상기 처리 공정보다도 전에, 상기 처리 수단을 상기 위치 결정 대상물로 하는 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 변위 검출 방법에 의해, 상기 처리 수단이 상기 기준 위치에 위치 결정되어 있는지 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 기준 위치로부터의 상기 처리 수단의 변위의 크기가 미리 정해진 역치를 초과할 때, 상기 처리 수단의 위치가 부적절하다고 판정하는, 기판 처리 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 처리 수단 배치 공정보다도 전에, 유저에 의한 상기 처리 수단의 위치 결정 작업을 접수하고, 그 위치를 상기 기준 위치로서 기억하는 티칭 공정을 구비하고,
    상기 처리 수단의 위치가 부적절할 때, 상기 티칭 공정을 재실행하는, 기판 처리 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 기판 유지 공정에서 유지된 상기 기판의 적어도 일부를 촬상하고, 그 촬상 결과에 의거하여, 상기 기판의 유지 상태를 판정하는 유지 상태 판정 공정을, 상기 처리 공정의 전에 실행하는, 기판 처리 방법.


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