KR20210031812A - 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

[과제] 노즐의 내부 유로에 있어서의 처리액과 기체의 기액 계면을 높은 정밀도로 검출할 수 있는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 노즐의 내부 유로에 있어서의 처리액과 기체의 기액 계면을 검출하는 검출 방법으로서, 촬상 공정과 검출 공정을 구비한다. 촬상 공정에 있어서, 내부 유로의 선단구인 토출구로부터 처리액을 토출하는 투명한 노즐을 포함하는 촬상 영역을, 카메라가 촬상하여 화상을 취득한다. 검출 공정에 있어서, 내부 유로에 있어서의 처리액과 기체의 존재 분포 상태가 상이한 2개의 화상의 차분에 의거하여, 내부 유로에 있어서의 기액 계면을 검출한다.

Description

노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법 및 기판 처리 장치{DETECTING METHOD OF GAS-LIQUID INTERFACE IN NOZZLE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본원은, 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 기판에 레지스트를 도포하는 기판 처리 장치가 기재되어 있다. 이 기판 처리 장치는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 기판에 처리액(레지스트)을 토출하는 토출 노즐과, 토출 노즐의 토출구 부근을 레지스트 검지 에어리어로서 촬상하는 카메라를 포함하고 있다. 특허 문헌 1에서는, 카메라에 의해 레지스트 검지 에어리어를 촬영하고, 얻어진 화상을 사용하여 레지스트 토출 개시 시점과 레지스트 토출 종료 시점의 검출을 행하고 있다. 구체적으로는, 토출 노즐이 레지스트를 토출하고 있는지 여부를, 카메라에 의해 취득된 화상에 의거하여 판정하고, 그 판정 결과에 의거하여 레지스트 토출 개시 시점과 레지스트 토출 종료 시점을 검출하고 있다. 특허 문헌 1에서는, 레지스트 토출 개시 시점과 레지스트 토출 종료 시점에 의거하여 레지스트 토출 기간을 취득하고, 그 레지스트 토출 기간이 소정의 허용 범위 외가 되는 경우에, 레지스트 토출 불량이 발생했다고 판정하여, 기판 처리 장치의 오퍼레이터에 경고한다. 그 때문에, 오퍼레이터는 처리 불량의 우려가 있는 기판이 후공정에 유출되는 것을 방지할 수 있다.
일본국 특허공개 2003-273003호 공보
특허 문헌 1에서는, 노즐이 레지스트를 토출하고 있는지 여부를 판정하고 있으며, 노즐의 내부 유로를 흐르는 처리액의 상태에 대해서는 기재되지 않았다.
예를 들면 정상적인 처리액의 토출 중에는, 노즐의 내부 유로는 처리액으로 채워진 액밀(液密) 상태가 된다. 그런데, 노즐의 내부 유로에 기포가 혼입되면, 당해 기포가 처리액과 함께 토출구로부터 방출된다. 이 때, 노즐의 토출구로부터 처리액이 비산하는 경우가 있었다.
또한, 노즐의 토출 정지(停止) 시에, 노즐의 내부 유로를 부압으로 하여 처리액의 선단면을 토출구로부터 일정량만큼 흡입하는 석 백(Suck back) 처리가 행해지는 경우가 있다. 이 석 백 처리 후의 선단면의 위치(석 백 위치)가 소정의 기준 범위 외가 되면, 다음 회의 처리액의 토출 시에 토출 불량이 발생할 가능성이 있었다.
또한, 석 백 처리가 적절히 행해지지 않아, 노즐의 내부 유로에 기포가 혼입되는 경우도 있다. 이 경우도, 다음 회의 처리액의 토출 시에 토출 불량이 발생할 가능성이 있었다.
그래서, 노즐의 내부 유로의 상태를 감시하는 것이 요구되고 있다. 보다 구체적으로는, 처리액의 석 백 위치 및 기포 중 적어도 어느 한쪽을 검출하는 것이 요구되고 있다. 바꾸어 말하면, 노즐의 내부 유로에 있어서 처리액과 기체의 계면을 검출하는 것이 요구되고 있다.
그래서, 본원은, 노즐의 내부 유로에 있어서의 처리액과 기체의 기액 계면을 높은 정밀도로 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제1의 양태는, 노즐의 내부 유로에 있어서의 처리액과 기체의 기액 계면을 검출하는 검출 방법으로서, 상기 내부 유로의 선단구인 토출구로부터 상기 처리액을 토출하는 투명한 상기 노즐을 포함하는 촬상 영역을, 카메라가 촬상하여 화상을 취득하는 촬상 공정과, 상기 내부 유로에 있어서의 상기 처리액과 상기 기체의 존재 분포 상태가 상이한 2개의 상기 화상의 차분에 의거하여, 상기 내부 유로에 있어서의 상기 기액 계면을 검출하는 검출 공정을 구비한다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제2의 양태는, 제1의 양태에 관련된 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법으로서, 상기 검출 공정은, 상기 카메라가 취득한 상기 2개의 상기 화상에 대해 에지 추출 처리를 행하여, 각각 제1 에지 화상 및 제2 에지 화상을 취득하는 에지 추출 공정과, 상기 제2 에지 화상에 대해 에지를 팽창시키는 에지 팽창 처리를 행하여, 에지 팽창 화상을 취득하는 에지 팽창 공정과, 상기 제1 에지 화상과 상기 에지 팽창 화상의 차분을 나타내는 차분 화상을 취득하고, 상기 차분 화상 중, 상기 에지 팽창 화상에서 유래하는 에지를 제외한 에지에 의거하여, 상기 기액 계면을 검출하는 공정을 구비한다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제3의 양태는, 제2의 양태에 관련된 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법으로서, 상기 촬상 공정에 있어서, 상기 카메라는, 상기 노즐의 상기 내부 유로에 있어서 상기 처리액이 정지(靜止)하고 있는 상태부터, 상기 처리액의 토출을 종료하여 상기 처리액이 다시 정지할 때까지의 처리 기간의 적어도 일부에서, 순차적으로 상기 화상을 취득하고, 상기 검출 공정에서, 상기 처리 기간의 적어도 일부에 있어서 촬상된 상기 2개의 상기 화상에 의거하여 상기 기액 계면의 위치를 검출한다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제4의 양태는, 제3의 양태에 관련된 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법으로서, 상기 촬상 공정에 있어서, 상기 카메라는, 상기 내부 유로에 있어서 상기 처리액이 정지하고 있을 때에 제1 화상을 취득하고, 상기 처리액이 상기 토출구를 향하여 흐르고 있을 때에 제2 화상을 취득하고, 상기 에지 추출 공정에 있어서, 상기 제1 화상에 의거하여 상기 제1 에지 화상을 취득하고, 상기 제2 화상에 의거하여 상기 제2 에지 화상을 취득한다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제5의 양태는, 제4의 양태에 관련된 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법으로서, 상기 검출 공정에 있어서, 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상에 의거하여 상기 기액 계면의 위치가 복수 검출되었을 때에, 이상이 발생했다고 판정하는 공정을 추가로 구비한다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제6의 양태는, 제3 내지 제5 중 어느 하나의 양태에 관련된 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법으로서, 상기 촬상 공정에서, 상기 카메라는, 상기 노즐의 상기 토출구로부터 상기 처리액이 토출되는 토출 기간에 있어서, 순차적으로 상기 화상을 취득하고, 상기 에지 추출 공정에 있어서, 상기 토출 기간에서 상기 카메라에 의해 취득된 현재의 상기 화상에 의거하여 상기 제1 에지 화상을 취득하고, 상기 토출 기간에서 현재의 상기 화상의 직전에 상기 카메라에 의해 취득된 상기 화상에 의거하여 상기 제2 에지 화상을 취득한다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제7의 양태는, 제6의 양태에 관련된 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법으로서, 상기 검출 공정에 있어서, 상기 토출 기간에 있어서 촬상된 상기 2개의 상기 화상에 의거하여 상기 기액 계면이 검출되었을 때에, 이상이 발생했다고 판정하는 공정을 추가로 구비한다.
기판 처리 장치의 양태는, 기판을 유지하는 기판 유지부와, 내부 유로의 선단구인 토출구로부터, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 처리액을 토출하는 투명한 노즐과, 상기 노즐을 포함하는 촬상 영역을 촬상하여, 화상을 취득하는 카메라와, 상기 내부 유로에 있어서의 상기 처리액과 기체의 존재 분포 상태가 상이한 2개의 상기 화상의 차분에 의거하여, 상기 내부 유로에 있어서의 상기 처리액과 상기 기체의 기액 계면을 검출하는 화상 처리부를 구비한다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제1의 양태 및 기판 처리 장치의 양태에 의하면, 카메라로 촬상한 화상에 의거하여, 노즐 내부에 있어서의 기액 계면을 검출하므로, 높은 정밀도로 기액 계면을 검출할 수 있다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제2의 양태에 의하면, 제1 에지 화상과 에지 팽창 화상의 차분에 의해, 제1 에지 화상의 에지 중 기액 계면을 나타내는 에지 이외의 에지는 캔슬된다. 즉, 제1 에지 화상 중 기액 계면을 나타내는 에지만이 차분 화상에 남는다. 반대로 말하면, 화상 간에 있어서의 노즐의 위치 어긋남이 있었다 하더라도, 차분 화상에 있어서, 제1 에지 화상의 에지 중 기액 계면을 나타내는 에지 이외의 에지를 캔슬할 수 있다.
한편, 에지 팽창 화상의 에지는 차분 화상에 남지만, 에지 팽창 화상에서 유래하는 에지를 제외한 에지에 의거하여 기액 계면의 위치를 검출한다.
이상과 같이, 화상 간에 있어서의 노즐의 위치 어긋남의 영향, 및, 에지 팽창 화상의 에지의 영향을 제외하고, 제1 에지 화상에 있어서의 기액 계면을 검출할 수 있다. 따라서, 높은 정밀도로 기액 계면을 검출할 수 있다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제3의 양태에 의하면, 처리 기간 중에 카메라에 의해 취득된 2개의 화상을 이용하므로, 노즐에 흠집 등의 경년 요소가 발생해도, 차분 화상에 있어서 당해 경년 요소의 영향이 캔슬된다. 따라서, 보다 높은 정밀도로 기액 계면을 검출할 수 있다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제4의 양태에 의하면, 제1 화상에 있어서의 기액 계면의 위치가 검출된다. 정지 중의 처리액의 선단면의 위치는, 석 백 위치를 포함하므로, 석 백 위치를 검출할 수 있다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제5의 양태에 의하면, 토출 전의 노즐의 내부 유로의 이상을 검출할 수 있다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제6의 양태에 의하면, 직전의 화상에 의거하는 에지 팽창 화상과, 현재의 화상에 의거하는 제1 에지 화상의 차분 처리에 의해, 현재의 화상에 있어서의 기액 계면이 검출된다. 그런데, 노즐의 내부 유로의 기포가 발생하여, 이 기포가 처리액의 토출 중에 카메라의 촬상 영역까지 이동했을 경우, 초기적으로는, 현재의 화상에 기포가 포함되고, 직전의 화상에는 기포가 포함되지 않는다. 제6의 양태에 의하면, 현재의 화상에 기포가 포함된 시점에서, 그 기포에 의한 기액 계면의 위치를 검출하므로, 신속하게 기포를 검출할 수 있다.
노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법의 제7의 양태에 의하면, 토출 중의 노즐의 내부 유로의 이상을 검출할 수 있다.
도 1은, 기판 처리 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 처리 유닛의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 처리 유닛의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 4는, 화상 데이터의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 감시 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 6은, 에지 화상의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 에지 팽창 화상의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 기액 계면의 검출 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 9는, 차분 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 화상 데이터의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11은, 화상 데이터의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 12는, 차분 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은, 차분 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 14는, 이상 판정 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 15는, 화상 데이터의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하면서 실시의 형태에 대해 설명한다. 또한, 도면은 개략적으로 나타내어지는 것이며, 설명의 편의를 위해, 적절히, 구성의 생략, 또는, 구성의 간략화가 이루어지는 것이다. 또한, 도면에 나타내어지는 구성의 크기 및 위치의 상호 관계는, 반드시 정확하게 기재되는 것은 아니며, 적절히 변경될 수 있는 것이다.
또한, 이하에 나타내어지는 설명에서는, 동일한 구성 요소에는 같은 부호를 붙여 도시하고, 그들의 명칭과 기능에 대해서도 동일한 것으로 한다. 따라서, 그들에 대한 상세한 설명을, 중복을 피하기 위해 생략하는 경우가 있다.
＜기판 처리 장치의 개략 구성＞
도 1은, 기판 처리 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 1의 기판 처리 장치는, 기판(예를 들면, 반도체 웨이퍼)(W)에 레지스트막 등을 형성함과 더불어, 노광된 기판(W)을 현상하는 장치이다.
도 1의 예에서는, 기판 처리 장치는, 인덱서부(110)와, 처리부(120)와, 인터페이스부(130)와, 제어부(140)를 포함하고 있다. 제어부(140)는 기판 처리 장치의 각종 구성을 제어한다.
제어부(140)는 전자 회로이며, 예를 들면 데이터 처리 장치 및 기억 매체를 갖고 있어도 된다. 데이터 처리 장치는 예를 들면 CPU(Central Processor Unit) 등의 연산 처리 장치이어도 된다. 기억 매체는 비일시적인 기억 매체(예를 들면 ROM(Read Only Memory) 또는 하드 디스크) 및 일시적인 기억 매체(예를 들면 RAM(Random Access Memory))를 갖고 있어도 된다. 비일시적인 기억 매체에는, 예를 들면 제어부(140)가 실행하는 처리를 규정하는 프로그램이 기억되어 있어도 된다. 처리 장치가 이 프로그램을 실행함으로써, 제어부(140)가, 프로그램에 규정된 처리를 실행할 수 있다. 물론, 제어부(140)가 실행하는 처리의 일부 또는 전부가 하드웨어에 의해 실행되어도 된다.
처리부(120)의 양측에는 인덱서부(110)와 인터페이스부(130)가 인접하여 설치되어 있다. 인터페이스부(130)에는, 추가로 본 장치와는 별체의 외부 장치인 노광기(EXP)가 인접하여 설치된다.
인덱서부(110)는, 복수(도면에서는 4개)의 카세트 재치(載置)대(111)와, ID용 반송 기구(TID)를 포함하고 있다. 복수의 카세트 재치대(111)는 1열로 배열되어 있으며, 각 카세트 재치대(111)에는 1개의 카세트(C)가 재치된다.
ID용 반송 기구(TID)는, 카세트 재치대(111)의 측방을 카세트(C)의 나열 방향으로 수평 이동 가능하게 설치되고, 각 카세트(C)와 마주 보는 위치에서 정지(停止)할 수 있다. ID용 반송 기구(TID)는 유지 아암을 포함하고, 각 카세트(C) 및 처리부(120)의 각각과 기판(W)의 수도(受渡)를 행한다. ID용 반송 기구(TID)는 카세트(C)로부터 기판(W)을 취출(取出)하여 처리부(120)에 반송함과 더불어, 처리부(120)로부터 수취한 기판(W)을 카세트(C)에 수납한다.
처리부(120)는 기판(W)에 대해 처리를 행한다. 도 1의 예에서는, 처리부(120)는 셀(121, 122)로 나누어져 있다. 셀(121)은 주반송 기구(T1)를 포함하고, 셀(122)은 주반송 기구(T2)를 포함한다. 셀(121, 122)의 각각에는, 복수의 처리 유닛이 설치된다. 도 1의 예에서는, 셀(121, 122)만이 나타내져 있는데, 처리부(120)에는, 셀(121, 122)이 연직 방향으로 복수 설치되어도 된다. 즉, 셀(121) 위에는, 셀(121)과 동일한 셀이 적층되어도 되고, 셀(122) 위에도, 셀(122)과 동일한 셀이 적층되어도 된다. 요컨대, 처리부(120)는 복수 계층의 구조를 갖고 있어도 된다. 셀(121)(및 그 상층계의 셀)에서는, 기판(W)에 레지스트막 등을 형성하고, 셀(122)(및 그 상층계의 셀)에서는 기판(W)을 현상한다.
셀(121, 122)은 가로 방향으로 늘어서서 서로 연결되고, 인덱서부(110)와 인터페이스부(130)의 사이를 연결하는 하나의 기판 처리열을 구성한다. 각 계층에 있어서도 마찬가지이다. 이들 각 기판 처리열은 연직 방향으로 대략 평행하게 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 처리부(120)는 계층 구조의 기판 처리열로 구성되어 있다.
인터페이스부(130)는 처리부(120)와 노광기(EXP)의 사이에 배치되어 있으며, 이들의 사이에서 기판(W)을 중계한다.
이하에서는, 설명의 간단을 위해, 상층계의 셀의 설명을 생략하고 셀(121, 122)에 대해 서술한다. 셀(121)에는, 기판(W)을 반송하기 위한 반송 스페이스(A1)가 형성된다. 반송 스페이스(A1)는 셀(121)의 중앙을 통과하여, 셀(121, 122)의 나열 방향에 평행한 띠 형상으로 형성되어 있다. 셀(121)의 처리 유닛은, 기판(W)에 처리액을 도포하는 도포 처리 유닛(123)과, 기판(W)에 열처리를 행하는 열처리 유닛(124)을 포함한다. 도포 처리 유닛(123)은 반송 스페이스(A1)에 대해 한쪽측에 배치되어 있으며, 다른 쪽측에는 열처리 유닛(124)이 배치되어 있다.
도포 처리 유닛(123)은, 각각 반송 스페이스(A1)에 면하도록 복수 개 나열하여 설치되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 복수의 도포 처리 유닛(123)이 연직 방향으로도 나열하여 배치된다. 예를 들면 2열 2단으로 합계 4개의 도포 처리 유닛(123)이 배치된다. 도포 처리 유닛(123)은, 기판(W)에 반사 방지막을 형성하는 처리를 행하는 반사 방지막용 도포 처리 유닛과, 기판(W)에 레지스트막을 형성하는 처리를 행하는 레지스트막용 도포 처리 유닛을 포함한다. 예를 들면 하단의 2개의 도포 처리 유닛(123)이 기판(W)에 반사 방지막을 형성하고, 상단의 2개의 도포 처리 유닛(123)이 기판(W)에 레지스트막을 형성한다.
열처리 유닛(124)은, 각각 반송 스페이스(A1)에 면하도록 복수 개 나열되어 설치되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 복수의 열처리 유닛(124)이 연직 방향으로도 나열하여 배치된다. 예를 들면, 가로 방향으로 3개의 열처리 유닛(124)을 배치 가능하게, 연직 방향으로 5개의 열처리 유닛(124)을 적층 가능하다. 열처리 유닛(124)은 각각 기판(W)을 재치하는 플레이트(125) 등을 포함하고 있다. 열처리 유닛(124)은, 기판(W)을 냉각하는 냉각 유닛, 가열 처리와 냉각 처리를 계속하여 행하는 가열 냉각 유닛, 및, 기판(W)과 피막의 밀착성을 향상시키기 위해 헥사메틸실라잔(HMDS)의 증기 분위기로 열처리하는 어드히젼 처리 유닛을 포함한다. 또한, 가열 냉각 유닛은 플레이트(125)를 2개 가짐과 더불어, 2개의 플레이트(125) 간에서 기판(W)을 이동시키는 도시 생략된 로컬 반송 기구를 포함한다. 각종의 열처리 유닛은 각각 복수 개이며, 적절한 위치에 배치된다.
인덱서부(110)와 셀(121)의 경계에는, 재치부(PASS1)가 설치되고, 셀(121, 122)의 경계에는, 재치부(PASS2)가 설치된다. 재치부(PASS1)는 인덱서부(110)와 셀(121)의 사이에서 기판(W)을 중계하고, 재치부(PASS2)는 셀(121, 122)의 사이에서 기판(W)을 중계한다. 재치부(PASS1, PASS2)는, 기판(W)을 수평 자세로 지지하는 복수의 지지핀을 포함하고 있다. 여기서 말하는 수평 자세란, 기판(W)의 두께 방향이 연직 방향을 따르는 자세이다. 재치부(PASS1)는, 예를 들면 2장의 기판(W)을 재치 가능하다. 재치부(PASS1)는 예를 들면 2단 구성을 갖고 있으며, 각 단에 1장의 기판(W)이 재치된다. 한쪽의 단은 인덱서부(110)로부터 셀(121)로 반송되는 기판(W)이 재치되고, 다른 쪽의 단에는, 셀(121)로부터 인덱서부(110)로 반송되는 기판(W)이 재치된다. 재치부(PASS2)도 동일하게 2단 구성을 갖고 있다.
반송 스페이스(A1)의 대략 중앙에는, 주반송 기구(T1)가 설치되어 있다. 주반송 기구(T1)는 셀(121)의 처리 유닛, 재치부(PASS1) 및 재치부(PASS2)의 각각과 기판(W)의 수도를 행한다. 도 1의 예에서는, 주반송 기구(T1)는 2개의 유지 아암(H1, H2)을 포함하고 있다. 따라서, 주반송 기구(T1)는 한쪽의 유지 아암(H1)을 이용하여 대상부(예를 들면 셀(121)의 처리 유닛)로부터 기판(W)을 취출하면서, 별도의 기판(W)을 다른 쪽의 유지 아암(H2)을 이용하여 당해 대상부에 건네줄 수 있다.
셀(122)에는, 기판(W)을 반송하기 위한 반송 스페이스(A2)가 형성된다. 반송 스페이스(A2)는 반송 스페이스(A1)의 연장 상이 되도록 형성되어 있다.
셀(122)의 처리 유닛은, 기판에 처리액을 도포하는 도포 처리 유닛(127)과, 기판(W)에 열처리를 행하는 열처리 유닛(126)과, 기판(W)의 주연부를 노광하는 에지 노광 유닛(도시하지 않음)을 포함한다. 도포 처리 유닛(127)은 반송 스페이스(A2)에 대해 한쪽측에 배치되고, 열처리 유닛(126) 및 에지 노광 유닛은 다른 쪽측에 배치된다. 여기서, 도포 처리 유닛(127)은 도포 처리 유닛(123)과 같은 측에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 열처리 유닛(126) 및 에지 노광 유닛은 열처리 유닛(124)과 같은 줄이 되는 것이 바람직하다.
본 실시의 형태에서는, 복수의 도포 처리 유닛(127)이 연직 방향으로도 나열하여 배치된다. 예를 들면 3열 2단으로 합계 6개의 도포 처리 유닛(127)이 배치된다. 도포 처리 유닛(127)은, 기판(W)을 현상하는 현상 처리 유닛과, 기판(W)에 레지스트 커버막을 형성하는 처리를 행하는 레지스트 커버막용 도포 처리 유닛을 포함한다. 예를 들면 하단의 3개의 도포 처리 유닛(127)이 기판(W)에 레지스트 커버막을 형성하고, 상단의 3개의 도포 처리 유닛(127)이 기판(W)을 현상한다.
열처리 유닛(126)은, 반송 스페이스(A2)를 따르는 가로 방향으로 복수 나열됨과 더불어, 연직 방향으로 복수 적층되어 있다. 열처리 유닛(126)은, 기판(W)을 가열하는 가열 유닛과, 기판(W)을 냉각하는 냉각 유닛을 포함한다.
에지 노광 유닛은 단일이며, 소정의 위치에 설치되어 있다. 에지 노광 유닛은, 기판(W)을 회전 가능하게 유지하는 회전 유지부(도시하지 않음)와, 이 회전 유지부에 유지된 기판(W)의 주연을 노광하는 광조사부(도시하지 않음)를 포함한다.
셀(122)과 인터페이스부(130)의 경계에는, 재치 겸 버퍼부(P-BF)가 설치된다. 재치 겸 버퍼부(P-BF)에는, 셀(122)로부터 인터페이스부(130)로 반송되는 기판(W)이 재치된다.
주반송 기구(T2)는 평면에서 볼 때 반송 스페이스(A2)의 대략 중앙에 설치되어 있다. 주반송 기구(T2)는 주반송 기구(T1)와 동일하게 구성되어 있다. 그리고, 주반송 기구(T2)는, 재치부(PASS2), 도포 처리 유닛(127), 열처리 유닛(126), 에지 노광 유닛 및 재치 겸 버퍼부(P-BF)의 각각과 기판(W)을 수도한다.
인터페이스부(130)는, 세정 처리 블록(131)과, 반출 반입 블록(132)을 포함하고 있다. 세정 처리 블록(131)과 반출 반입 블록(132)의 경계에는, 재치부(PASS3)가 설치되어 있다. 재치부(PASS3)의 구성의 일례는 재치부(PASS1, PASS2)와 동일하다. 재치부(PASS3)의 상측 또는 하측에는, 도시하지 않은 재치 겸 냉각 유닛이 설치되어 있다. 재치 겸 냉각 유닛은 기판(W)을 노광에 적합한 온도로 냉각한다.
반출 반입 블록(132)에는, IF용 반송 기구(TIF)가 설치되어 있다. IF용 반송 기구(TIF)는 재치 겸 냉각 유닛으로부터 노광기(EXP)의 반입부(LPa)에 기판(W)을 반송함과 더불어, 노광기(EXP)의 반출부(LPb)로부터의 기판(W)을 재치부(PASS3)로 반송한다.
세정 처리 블록(131)은 2개의 세정 처리 유닛(133a, 133b)과, 2개의 반송 기구(T3a, T3b)를 포함하고 있다. 2개의 세정 처리 유닛(133a, 133b)은, 반송 기구(T3a, T3b)의 1조를 사이에 두도록 배치되어 있다. 세정 처리 유닛(133a)은 노광 전의 기판(W)을 세정하여 건조한다. 복수의 세정 처리 유닛(133a)이 다단으로 적층되어 있어도 된다. 반송 기구(T3a)는 재치 겸 버퍼부(P-BF)로부터 세정 처리 유닛(133a)에 기판(W)을 반송하고, 세정이 완료된 기판(W)을 세정 처리 유닛(133a)으로부터 재치 겸 냉각 유닛에 반송한다.
세정 처리 유닛(133b)은 노광 후의 기판(W)을 세정하여 건조한다. 복수의 세정 처리 유닛(133b)이 다단으로 적층되어 있어도 된다. 반송 기구(T3b)는 재치부(PASS3)로부터 세정 건조 처리 유닛(133b)에 기판(W)을 반송하고, 세정이 완료된 기판(W)을 세정 건조 처리 유닛(133b)으로부터 재치 겸 버퍼부(P-BF)에 반송한다.
이러한 기판 처리 시스템에 있어서, 기판(W)은 다음과 같이 처리된다. 즉, 카세트(C)로부터 취출된 기판(W)은, 셀(121)의 냉각 유닛에 의해 냉각된다. 냉각 후의 기판(W)은 셀(121)의 반사 방지막용 도포 처리 유닛에 의해 도포 처리를 받는다. 이것에 의해, 기판(W)의 표면에는 반사 방지막이 형성된다. 반사 방지막이 형성된 기판(W)은 가열 냉각 유닛에 의해 가열된 후에 냉각된다. 냉각된 기판(W)은 레지스트막용 도포 처리 유닛에 의해 도포 처리를 받는다. 이것에 의해, 기판(W)의 표면에는 레지스트막이 형성된다. 레지스트막이 형성된 기판(W)은, 다시 가열 냉각 유닛으로 가열된 후에 냉각된다. 레지스트막이 형성된 기판(W)은 셀(122)의 레지스트 커버막용 도포 처리 유닛에 의해 도포 처리를 받는다. 이것에 의해, 기판(W)의 표면에는 레지스트 커버막이 형성된다. 레지스트 커버막이 형성된 기판(W)은 셀(122)의 가열 냉각 유닛으로 가열된 후에 냉각된다.
냉각된 기판(W)의 주연부는, 셀(122)의 에지 노광 유닛으로 노광된다. 주연부가 노광된 기판(W)은 세정 처리 유닛(133a)에 있어서 세정 건조 처리를 받는다. 세정된 기판(W)은 재치 겸 냉각 유닛으로 냉각된다. 냉각된 기판(W)은 외부의 노광기(EXP)로 노광된다. 노광된 기판(W)은 세정 건조 처리 유닛(133b)으로 세정 건조 처리를 받는다. 세정된 기판(W)은 셀(122)의 가열 냉각 유닛으로 노광 후 베이크 처리를 받는다. 베이크된 기판(W)은 셀(122)의 냉각 유닛으로 냉각된다. 냉각된 기판(W)은 현상 처리 유닛으로 현상 처리를 받는다. 현상 처리가 실시된 기판(W)은 가열 냉각 유닛으로 가열된 후에 냉각된다. 냉각된 기판(W)은 인덱서부(110)의 카세트(C)에 반송된다. 이상과 같이 하여, 기판 처리 장치는 기판(W)에 대해 처리를 행한다.
＜도포 처리 유닛＞
도 2는, 도포 처리 유닛(123) 또는 도포 처리 유닛(127)의 일례인 처리 유닛(1)의 일부의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에 예시하는 바와 같이, 처리 유닛(1)은, 기판 유지부(10)와, 토출 노즐(12)과, 카메라(35)와, 화상 처리부(30)와, 제어부(140)를 포함하고 있다.
기판 유지부(10)는 기판(W)을 대략 수평 자세로 유지한다. 여기서 말하는 수평 자세란, 기판(W)의 두께 방향이 연직 방향을 따르는 상태를 말한다. 또한, 기판 유지부(10)의 중심 하면은, 회전축(11)을 개재하여 도시하지 않는 전동 모터와 연결되어 있다. 제어부(140)가 그 전동 모터를 회전시킴으로써, 기판 유지부(10) 및 그것에 유지된 기판(W)이 수평면 내에서 회전한다.
토출 노즐(12)은 중공의 통형체이며, 공급 배관(18)을 개재하여 처리액 공급원(15)과 연통 접속되어 있다. 토출 노즐(12)은 투명하며, 그 내부 유로(14)가 시인(視認) 가능하다. 바꾸어 말하면, 토출 노즐(12)은, 그 내부 유로(14)가 외부로부터 시인할 수 있을 정도의 투명성을 갖고 있다. 토출 노즐(12)의 하면에는, 내부 유로(14)의 선단구인 토출구(13)가 형성되어 있다. 내부 유로(14)의 기단구는 공급 배관(18)에 연통 접속된다.
공급 배관(18)의 도중에는, 공급 밸브(16) 및 석 백 밸브(17)가 설치되어 있다. 공급 밸브(16)가 개방됨으로써, 처리액 공급원(15)으로부터의 처리액이 공급 배관(18)을 개재하여 토출 노즐(12)에 공급된다. 토출 노즐(12)은, 공급된 처리액을 기판(W) 상에 공급한다. 처리액은, 예를 들면, 레지스트액, 성막용 코팅액, 현상액 또는 세정액(린스액이라고도 한다)을 포함한다. 전동 모터가 기판 유지부(10)를 회전시키면서, 공급 밸브(16)가 개방되어 토출 노즐(12)의 토출구(13)로부터 처리액을 기판(W) 상에 공급함으로써, 도포 처리가 진행된다.
석 백 밸브(17)는, 처리액의 토출을 정지(停止)할 때에, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)의 처리액을 토출구(13)와는 반대측으로 흡입하여, 처리액의 선단면을 토출구(13)로부터 멀어지게 한다. 이것에 의해, 처리액이 토출 노즐(12)의 토출구(13)로부터 중력에 의해 낙하하는 것(이른바, 흘러나옴)을 억제할 수 있다.
토출 노즐(12)은, 도시하지 않는 노즐 이동 기구에 의해 처리 위치와 대기 위치의 사이에서 이동 가능하게 설치되어 있다. 처리 위치는, 토출 노즐(12)이 기판(W)에 처리액을 토출할 때의 위치이다. 예를 들면 처리 위치는, 기판 유지부(10)에 의해 유지된 기판(W)의 중앙부에 대해 연직 상측에서 대향하는 위치이다. 대기 위치는, 예를 들면 연직 방향에 있어서 기판(W)과 대향하지 않는 위치이다. 노즐 이동 기구는 예를 들면 볼나사 구조를 갖고 있다.
카메라(35)는, CCD(charge coupled device)를 포함하는, 이른바 2차원 CCD 카메라이다. 카메라(35)는 소정의 시간 간격(프레임 레이트)으로 촬상을 행하고, 순차적으로 화상 데이터를 취득하여, 당해 화상 데이터를 화상 처리부(30)에 송신한다. 또한, 카메라(35)는, 토출 노즐(12)의 토출구(13)를 포함하는 촬상 영역을 촬영할 수 있도록, 지지부(37)를 개재하여 처리 유닛(1) 내의 소정의 장소에, 기판(W)의 주면과 토출구(13)를 향하여 설치되어 있다.
도 2의 예에서는, 처리 유닛(1)에는 조명(36)이 설치되어 있다. 조명(36)은, 예를 들면 발광 다이오드에 의해 구성된 광원이며, 촬상 영역을 조사하도록, 지지부(38)를 개재하여 처리 유닛(1) 내의 소정의 장소, 예를 들면 카메라(35)의 근방에 설치되어 있다.
제어부(140)는 처리 유닛(1)의 각종 구성을 제어한다. 구체적으로는, 제어부(140)는 공급 밸브(16), 석 백 밸브(17), 전동 모터 및 노즐 이동 기구를 제어한다. 또한, 제어부(140)는 카메라(35)를 제어할 수도 있다. 예를 들면 제어부(140)는 카메라(35)에 촬상 지시를 출력하고, 카메라(35)는 당해 촬상 지시에 따라 촬상을 행한다.
제어부(140)는 전자 회로이며, 예를 들면 데이터 처리 장치(141) 및 기억 매체(142)를 갖고 있어도 된다. 데이터 처리 장치(141)는 예를 들면 CPU(Central Processor Unit) 등의 연산 처리 장치이어도 된다. 기억 매체(142)는 비일시적인 기억 매체(예를 들면 ROM(Read Only Memory) 또는 하드 디스크) 및 일시적인 기억 매체(예를 들면 RAM(Random Access Memory))를 갖고 있어도 된다. 비일시적인 기억 매체에는, 예를 들면 제어부(140)가 실행하는 처리를 규정하는 프로그램이 기억되어 있어도 된다. 데이터 처리 장치(141)가 이 프로그램을 실행함으로써, 제어부(140)가, 프로그램에 규정된 처리를 실행할 수 있다. 물론, 제어부(140)가 실행하는 처리의 일부 또는 전부가 하드웨어에 의해 실행되어도 된다.
화상 처리부(30)는, 카메라(35)에 의해 양자화된 화상 데이터를, 카메라(35)로부터 수취한다. 화상 처리부(30)는 당해 화상 데이터에 대해 화상 처리를 행한다. 도 2의 예에서는, 화상 처리부(30)는, 처리 프로세서(31)와, 제1 처리 메모리(32)와, 제2 처리 메모리(33)를 포함하고 있다. 제1 처리 메모리(32) 및 제2 처리 메모리(33)에는, 카메라(35) 또는 처리 프로세서(31)에 있어서 양자화된 화상 데이터가 기억된다.
처리 프로세서(31)는 전자 회로이다. 처리 프로세서(31)는, 제1 처리 메모리(32) 및 제2 처리 메모리(33)에 기억된 화상 데이터에 대해 화상 처리를 행하여, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14) 내에 있어서의 처리액과 기체의 기액 계면을 검출한다. 이 점은 후에 상술한다.
또한, 도 2의 예에서는, 제어부(140) 및 화상 처리부(30)가 따로따로 설치되어 있다. 그러나, 화상 처리부(30)에 의한 화상 처리 기능이 제어부(140)에 실장되어 있어도 상관없다. 이 경우, 제어부(140)가 화상 처리부(30)로서 기능한다.
＜처리 유닛의 동작＞
도 3은, 처리 유닛(1)의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다. 우선, 주반송 기구(T1) 또는 주반송 기구(T2)가 기판(W)을 처리 유닛(1)에 반입하고, 기판 유지부(10)가, 반입된 기판(W)을 유지한다(단계 S1).
다음으로, 처리 유닛(1)은 도포 처리(단계 S2) 및 감시 처리(단계 S3)를 병행하여 실행한다. 도포 처리란, 기판(W)의 상면에 처리액을 도포하는 처리이다. 감시 처리란, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 있어서의 처리액의 상태를 감시하는 처리이다.
＜도포 처리＞
도포 처리에서는, 우선, 도시하지 않는 노즐 이동 기구가 토출 노즐(12)을 대기 위치로부터 처리 위치로 이동시킨다. 이것에 의해, 토출 노즐(12)이 카메라(35)의 촬상 영역 내에 진입한다. 다음으로, 도시하지 않는 전동 모터가 기판 유지부(10) 및 기판(W)을 회전시키면서, 공급 밸브(16)가 개방된다. 이것에 의해, 회전 중의 기판(W)의 표면을 향하여 토출 노즐(12)로부터 처리액이 토출된다. 토출 노즐(12)로부터 기판(W)의 표면에 토출된 처리액은, 기판(W)의 회전에 수반하여 기판(W)의 표면 상에서 확산하여 기판(W)의 주연으로부터 비산한다.
공급 밸브(16)의 개방으로부터 예를 들면 소정 기간이 경과했을 때에, 공급 밸브(16)가 폐쇄된다. 이것에 의해, 토출 노즐(12)로부터의 처리액의 토출이 종료된다. 그 후, 전동 모터가 기판(W)의 회전을 종료시킨다. 이것에 의해, 기판(W)의 상면에는, 소정의 막(예를 들면 레지스트)이 형성된다. 이상과 같이 하여, 처리 유닛(1)은 기판(W)에 대한 도포 처리를 행한다.
＜감시 처리＞
감시 처리에서는, 카메라(35)가 촬상 영역을 촬상하여 순차적으로 화상 데이터를 취득하고, 화상 처리부(30)가 당해 화상 데이터에 의거하여 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)의 처리액의 상태를 감시한다. 보다 구체적으로는, 화상 처리부(30)의 처리 프로세서(31)는, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 있어서의 처리액과 기체의 기액 계면을, 당해 화상 데이터에 의거하여 검출한다. 이하에서는, 우선 기액 계면의 검출의 생각 방식에 대해 개설(槪說)한다.
도 4는, 카메라(35)에 의해 취득된 화상 데이터(IM1)의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 4에서는, 카메라(35)에 의해 순차적으로 취득되는 3개의 화상 데이터(IM1[i-1]~IM1[i＋1])가 나타내어지고 있다. 화상 데이터(IM1[i-1])가 가장 빠른 타이밍으로 취득된 화상 데이터(IM1)이며, 화상 데이터(IM1[i＋1])가 가장 늦은 타이밍으로 취득된 화상 데이터(IM1)이다. 도 4의 예에서는, 처리액이 흐르기 시작하는 전후의 화상 데이터(IM1)가 나타내어지고 있다. 토출 노즐(12)은 투명하므로, 각 화상 데이터(IM1)에는 내부 유로(14)에 있어서의 처리액도 나타내어지고 있다.
도 4의 예에서는, 토출 노즐(12)의 표면에는 경년 요소(19)가 발생하였다. 경년 요소(19)란, 토출 노즐(12)의 외관상의 경년 변화를 나타내는 요소이며, 예를 들면 토출 노즐(12)의 표면에 발생한 흠집 또는 당해 표면에 부착된 오염 등이다. 이 경년 요소(19)는 화상 데이터(IM1[i-1]~IM1[i＋1]) 중 어느 하나에도 공통되어 포함된다.
화상 데이터(IM1[i-1])는, 공급 밸브(16)가 닫힌 폐쇄 상태에서 취득된 화상 데이터(IM1)이다. 이 폐쇄 상태에 있어서는, 처리액은 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 있어서 정지(靜止)하고 있으며, 그 처리액의 선단면은 토출구(13)보다 상측에 위치하고 있다. 처리액이 정지하고 있을 때의 당해 선단면의 위치는, 석 백 위치라고도 불린다. 이 석 백 위치가 적절한 범위 내에 위치하고 있으면, 토출 노즐(12)로부터 적절히 처리액을 토출할 수 있다. 또한, 처리액의 선단면은 처리액과 기체의 기액 계면의 일례이다.
화상 데이터(IM1[i])도, 공급 밸브(16)가 닫힌 폐쇄 상태에서 취득된 화상 데이터(IM1)이다. 처리액이 정지하고 있을 때의 당해 선단면의 위치는 실질적으로는 변화하지 않기 때문에, 화상 데이터(IM1[i])에 있어서의 내부 유로(14)의 처리액과 기체의 존재 분포 상태는, 화상 데이터(IM1[i-1])에 있어서의 존재 분포 상태와 같다. 이상적으로는, 화상 데이터(IM1[i-1], IM1[i])는 서로 일치한다.
화상 데이터(IM1[i＋1])는, 공급 밸브(16)가 개방되기 시작한 직후에 취득된 화상 데이터(IM1)이다. 공급 밸브(16)가 열리기 시작하면, 처리액은 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)를 토출구(13)를 향하여 이동하기 시작한다. 화상 데이터(IM1[i＋1])에 있어서는, 처리액이 토출 노즐(12)의 토출구(13)로부터 토출되고 있다. 따라서, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)는 처리액에 의해 충전되고, 어느새 내부 유로(14)에는 처리액의 선단면은 존재하지 않는다. 즉, 내부 유로(14)에 있어서 기체가 차지하는 체적 비율은 영이 된다. 이 화상 데이터(IM1[i＋1])의 내부 유로(14)에 있어서의 존재 분포 상태는 화상 데이터(IM1[i-1], IM1[i])에 있어서의 존재 분포 상태 중 어느 하나와도 상이하다.
상술과 같이, 도 4에 예시하는 화상 데이터(IM1[i＋1])에 있어서는, 처리액은 토출 노즐(12)의 토출구(13)로부터 토출되고 있다. 따라서, 이후에 카메라(35)에 의해 취득되는 화상 데이터(IM1)에 있어서의 존재 분포 상태는, 처리액이 적절히 토출되고 있는 한에 있어서, 화상 데이터(IM1[i＋1])와 같게 된다.
다음으로, 존재 분포 상태가 상이한 화상 데이터(IM1[i], IM1[i＋1])의 차분에 대해 고찰한다. 화상 데이터(IM1[i]) 및 화상 데이터(IM1[i＋1])는 이상적으로는, 다음에 설명하는 영역(R1)만으로 상이하고, 그 외의 영역에서는 서로 일치한다. 즉, 영역(R1)은, 화상 데이터(IM1[i])에 있어서의 처리액의 선단면과, 화상 데이터(IM1[i＋1])에 있어서의 처리액의 하단(도면의 예에서는 화상 데이터(IM1)의 하단)의 사이의 직사각형 영역이다. 화상 데이터(IM1[i])에서는 기체가 영역(R1)을 차지하고 있는데 반해, 화상 데이터(IM1[i＋1])에서는 처리액이 영역(R1)을 차지하고 있다. 또한, 도 4의 예에서는, 도면의 번잡을 피하기 위해, 영역(R1)을 약간 작게 나타내고 있다.
이 영역(R1)을 나타내는 화상 데이터는, 화상 데이터(IM1[i])와 화상 데이터(IM1[i＋1])의 차분에 의해 얻을 수 있다. 이상적으로는, 영역(R1) 이외의 영역은 화상 데이터(IM1[i-1], IM1[i])에 있어서 서로 일치한다. 따라서, 이상적으로는, 이 차분에 의해 영역(R1) 이외의 정보를 캔슬하고, 영역(R1)만을 포함하는 화상 데이터를 얻을 수 있다. 이 영역(R1)의 상단은 화상 데이터(IM1[i])에 있어서의 처리액의 선단면을 나타낸다. 이 화상 데이터에서는, 영역(R1) 이외의 정보가 캔슬되므로, 이 화상 데이터로부터 처리액의 선단면을 용이하게 검출할 수 있다.
그래서, 화상 처리부(30)의 처리 프로세서(31)는, 존재 분포 상태가 다른 2개의 화상 데이터(IM1)의 차분에 의거하여, 내부 유로(14)에 있어서의 기액 계면(예를 들면 처리액의 선단면)을 검출한다. 이하, 감시 처리의 구체적인 일례에 대해 설명한다.
도 5는, 감시 처리(도 3의 단계 S3)의 구체적인 일례를 나타내는 플로차트이다. 이 감시 처리는 도포 처리(도 3의 단계 S2)와 병행하여 행해진다. 우선, 카메라(35)가 촬상 영역을 촬상하여 화상 데이터(IM1[n])를 취득하고, 화상 데이터(IM1[n])를 화상 처리부(30)에 송신한다(단계 S31). 값(n)의 초기치는 예를 들면 0이다. 후술과 같이, 단계 S31은 반복 실행되므로, 카메라(35)는 도포 처리가 행해지는 기간(처리 기간)에 걸쳐 순차적으로 촬상을 행한다.
처리 기간의 초기에 있어서는, 아직 토출 노즐(12)이 처리 위치까지 이동하고 있지 않기 때문에, 토출 노즐(12)은 촬상 영역에 위치하고 있지 않으며, 카메라(35)에 의해 취득된 화상 데이터(IM1[n])에는 아직 토출 노즐(12)이 포함되지 않는다.
화상 처리부(30)의 처리 프로세서(31)는, 화상 데이터(IM1[n])에 대한 화상 처리(형상 인식 처리)에 의거하여, 토출 노즐(12)의 위치를 확인한다(단계 S32). 구체적으로는, 처리 프로세서(31)는, 토출 노즐(12)이 처리 위치에 위치하고 있는지 여부를 판정한다. 이 판정은 예를 들면 패턴 매칭에 의해 행해진다. 예를 들면, 처리 위치에 위치하는 토출 노즐(12)을 미리 촬상한 참조 화상을, 기억 매체(예를 들면 제1 처리 메모리(32))에 기억해 둔다. 그리고, 처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1[n])와 참조 화상의 패턴 매칭에 의해 토출 노즐(12)의 위치를 특정하여, 토출 노즐(12)이 처리 위치에 위치하는지 여부를 판정한다. 토출 노즐(12)이 처리 위치에 위치하고 있지 않으면, 처리 프로세서(31)는 후술의 단계 S32~S35의 처리를 행하지 않으며, 감시 처리를 종료하는지 여부를 판정한다(단계 S36). 여기에서는, 아직 감시 처리를 종료하지 않기 때문에, 값(n)을 인크리먼트한 다음, 다시 단계 S31이 실행된다.
토출 노즐(12)이 처리 위치까지 이동하면, 화상 데이터(IM1[n])의 소정 영역에 토출 노즐(12)이 포함된다. 처리 프로세서(31)는 이 화상 데이터(IM1[n])에 의거하여, 토출 노즐(12)이 처리 위치에 위치하고 있다고 판정한다. 토출 노즐(12)이 처리 위치에 위치하고 있다고 판정했을 때에는, 처리 프로세서(31)는 2개의 화상 데이터(IM1)의 차분에 의거하여, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 있어서의 기액 계면을 검출한다(단계 S33, S34).
그런데, 공급 밸브(16)가 폐쇄 중인 경우에는, 카메라(35)에 의해 순차적으로 취득되는 화상 데이터(IM1[n])는 이상적으로는 서로 같다(예를 들면 도 4의 화상 데이터(IM1[i-1], IM1[i]) 참조). 따라서, 이러한 화상 데이터(IM1)의 차분에 의해 얻어지는 화상 데이터의 화소의 화소치는, 이상적으로는 전부 영이며, 처리액의 선단면의 정보도 잃게 된다. 따라서, 본 실시의 형태에 관련된 기액 계면의 검출 처리(단계 S33, S34)에서는, 공급 밸브(16)의 폐쇄 중에 있어서는 기액 계면의 위치는 검출되지 않는다.
여기에서는 이해를 용이하게 하기 위해, 우선, 공급 밸브(16)가 열리기 시작한 직후에 취득되는 화상 데이터(IM1[n])를 예로 들어 처리를 설명한다. 즉, 화상 데이터(IM1[n])로서 도 4의 화상 데이터(IM1[i＋1])가 취득된 것으로서 설명한다.
처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1[n])에 대해 전처리를 행한다(단계 S33). 우선, 처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1[n])에 대해, 캐니법 등의 에지 추출 처리를 행하여, 에지 화상(IM2[n])을 취득한다. 도 6은, 에지 화상(IM2[n])의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 여기에서는, 에지를 나타내는 화소의 화소치는 「1」이며, 에지를 나타내지 않는 화소의 화소치는 「0」이다.
처리 프로세서(31)는 이 에지 화상(IM2[n])을 제1 처리 메모리(32)에 기억한다. 또한, 제2 처리 메모리(33)에는, 직전(즉, 전회)의 단계 S33에 의해 취득된 에지 화상(IM2[n-1])이 기억되어 있다. 에지 화상(IM2[n-1])은, 직전의 화상 데이터(IM1[n-1])에 대해 에지 추출 처리를 행하여 취득된 화상 데이터이다. 화상 데이터(IM1[n-1])는, 공급 밸브(16)의 폐쇄 중에 마지막에 취득된 화상 데이터(IM1)이며, 도 4의 화상 데이터(IM1[i])에 상당한다.
다음으로, 처리 프로세서(31)는 에지 화상(IM2[n])에 대해 에지 팽창 처리를 행하여, 에지 팽창 화상(IM3[n])을 취득한다. 에지 팽창 처리란, 에지 화상(IM2[n])에 있어서의 에지의 폭을 넓히는 처리이며, 예를 들면 에지를 나타내는 화소를 중심으로 소정 폭만큼 상하 좌우 방향으로 에지를 넓히는 처리이다. 도 7은, 에지 팽창 화상(IM3[n])의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 6과 도 7의 비교로부터 이해할 수 있듯이, 에지 팽창 화상(IM3[n])에 있어서의 에지의 폭은, 에지 화상(IM2[n])에 있어서의 에지의 폭보다 넓다. 따라서, 이하에서는, 에지 팽창 화상(IM3[n])에 있어서의 에지를 큰폭 에지라고도 부른다. 처리 프로세서(31)는 이 에지 팽창 화상(IM3[n])을 제1 처리 메모리(32)에 기억한다.
다음으로, 처리 프로세서(31)는 직전의 에지 화상(IM2[n-1])과 현재의 에지 팽창 화상(IM3[n])을 이용하여 차분 처리를 행하여, 기액 계면(예를 들면 처리액의 선단면)을 검출한다(단계 S34). 도 8은, 기액 계면의 검출 처리(단계 S34)의 구체적인 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다. 처리 프로세서(31)는, 에지 화상(IM2[n-1])과 에지 팽창 화상(IM3[n])을 이용하여 차분 처리를 행하여, 차분 화상(IM4[n])을 취득한다(단계 S341). 도 9는, 이 차분 처리를 설명하기 위한 도면이다. 차분 처리란, 양 화상의 같은 위치의 화소끼리를 감산하는 처리이다. 여기에서는, 처리 프로세서(31)는 에지 화상(IM2[n-1])으로부터 에지 팽창 화상(IM3[n])을 감산하여 차분 처리를 행한다.
도 9에 예시하는 바와 같이, 에지 화상(IM2[n-1])에는, 토출 노즐(12)을 나타내는 에지(E1)와, 경년 요소(19)를 나타내는 에지(E2)와, 처리액의 선단면을 나타내는 에지(E3)가 포함되어 있다. 한편, 에지 팽창 화상(IM3[n])에는, 토출 노즐(12)에 상당하는 큰폭 에지(WE1)와, 경년 요소(19)에 상당하는 큰폭 에지(WE2)와, 토출구(13)로부터 토출된 처리액의 윤곽에 상당하는 큰폭 에지(WE4)가 포함되어 있다.
에지(E1) 및 큰폭 에지(WE1)는 서로 같은 대상(구체적으로는, 토출 노즐(12))을 나타내고, 에지(E1)는 큰폭 에지(WE1)보다 가늘다. 따라서, 토출 노즐(12)의 위치가 에지 화상(IM2[n-1])과 에지 팽창 화상(IM3[n])의 사이에서 약간 어긋나 있었다 하더라도, 에지 화상(IM2[n-1]) 및 에지 팽창 화상(IM3[n])을 서로 겹쳤을 경우에, 에지(E1)는 큰폭 에지(WE1)에 의해 덮인다. 바꾸어 말하면, 에지(E1)를 나타내는 각 화소와 같은 위치의 에지 팽창 화상(IM3[n])의 화소는, 큰폭 에지(WE1)를 나타내는 화소가 된다.
마찬가지로, 에지(E2) 및 큰폭 에지(WE2)는 서로 같은 대상(구체적으로는, 경년 요소(19))을 나타내고, 에지(E2)는 큰폭 에지(WE2)보다 가늘다. 따라서, 토출 노즐(12)의 위치가 약간 어긋나 있었다 하더라도, 에지 화상(IM2[n-1]) 및 에지 팽창 화상(IM3[n])을 서로 겹쳤을 경우에, 에지(E2)는 큰폭 에지(WE2)에 의해 덮인다.
따라서, 차분 처리에 의해, 에지(E1, E2)는 차분 화상(IM4[n])에 있어서 캔슬된다. 즉, 차분 화상(IM4[n])에 있어서 에지(E1, E2)에 상당하는 화소의 화소치는 「0」(=1-1)이 된다.
한편, 큰폭 에지(WE1, WE2) 중, 각각 에지(E1, E2)와 중복되지 않는 영역(이하, 에지(SE1, SE2)라고 부른다)은, 차분 화상(IM4[n])에 있어서 남는다. 단, 차분 처리에 의해 에지(SE1, SE2)의 각 화소의 화소치는 「-1」(=0-1)이 된다. 도 9의 예에서는, 화소치가 「-1」인 화소를 사선의 해칭으로 나타내고 있다.
에지 팽창 화상(IM3[n]) 내의 큰폭 에지(WE4)에 대응하는 에지는, 에지 화상(IM2[n-1])에는 존재하지 않기 때문에, 큰폭 에지(WE4)는 차분 화상(IM4[n])에 있어서 남는다. 단, 차분 처리에 의해 큰폭 에지(WE4)의 각 화소의 화소치도 「-1」(=0-1)이 된다.
에지 화상(IM2[n-1]) 내의 에지(E3)에 대응하는 큰폭 에지는 에지 팽창 화상(IM3[n])에는 존재하지 않기 때문에, 에지(E3)는 차분 화상(IM4[n])에 있어서 남는다. 차분 화상(IM4[n])의 에지(E3)의 각 화소의 화소치는 「1」(=1-0)의 그대로이다.
이상과 같이, 차분 화상(IM4[n])에는, 에지 화상(IM2[n-1])에 있어서의 처리액의 선단면을 나타내는 에지(E3)와, 에지 팽창 화상(IM3[n])에서 유래하는 에지(SE1, SE2, WE4)가 포함된다. 이 차분 화상(IM4[n])에 있어서, 에지(SE1, SE2, WE4)의 각 화소의 화소치는 「-1」이고, 에지(E3)의 각 화소의 화소치는 「1」이며, 그 외의 화소의 화소치는 「0」이다.
처리 프로세서(31)는 차분 화상(IM4[n]) 내의 에지(E3)의 위치에 의거하여, 화상 데이터(IM1[n-1])에 있어서의 기액 계면을 검출한다. 구체적인 처리의 일례로서, 처리 프로세서(31)는 차분 화상(IM4[n])에 있어서, 에지 팽창 화상(IM3[n])에서 유래하는 에지(SE1, SE2, WE4)를 잘라 버린다(단계 S342). 요컨대, 처리 프로세서(31)는 화소치가 마이너스값(「-1」)인 화소를 잘라 버린다. 예를 들면 처리 프로세서(31)는 당해 화소의 화소치를 「-1」에서 「0」으로 치환한다. 이 잘라 버림 후의 차분 화상(IM4[n])(절사 화상)에는 에지(E3)만이 남는다. 이 에지(E3)의 각 화소의 화소치는 「1」이다. 그래서, 처리 프로세서(31)는, 플러스값(「1」)의 화소치를 갖는 화소의 위치에 의거하여, 기액 계면의 위치를 구한다(단계 S343).
처리 프로세서(31)는, 예를 들면 토출 노즐(12)의 토출구(13)의 위치를 기준으로서 기액 계면의 위치를 검출해도 된다. 토출구(13)의 위치는 예를 들면 미리 설정되어, 기억 매체(예를 들면 제1 처리 메모리(32))에 기억되어 있어도 된다. 혹은, 처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1[n-1])에 의거하여 토출구(13)의 위치를 검출해도 된다. 예를 들면 처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1[n-1])와 참조 화상의 패턴 매칭에 의해, 토출구(13)의 위치를 검출해도 된다.
이상과 같이, 공급 밸브(16)가 개방되기 시작한 직후에 카메라(35)가 화상 데이터(IM1[n])를 취득하면, 처리 프로세서(31)는, 그 직전에 취득된 화상 데이터(IM1[n-1])에 있어서의 기액 계면의 위치를 검출한다(단계 S32~S34). 이 직전의 화상 데이터(IM1[n-1])는, 공급 밸브(16)의 폐쇄 중의 마지막에 취득된 화상 데이터(IM1)이며, 그 기액 계면의 위치는 석 백 위치를 나타낸다. 즉, 본 감시 처리(단계 S3)에 있어서 최초로 검출된 기액 계면의 위치는 석 백 위치를 나타낸다.
다음으로, 처리 프로세서(31)는, 검출한 기액 계면에 의거하여 이상 판정을 행한다(단계 S35). 구체적으로는, 처리 프로세서(31)는 본 감시 처리에 있어서 최초로 검출된 기액 계면의 위치를 석 백 위치로서 특정하고, 그 석 백 위치가 기준 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 당해 기준 범위는 미리 설정되어 있으며, 기억 매체(예를 들면 제1 처리 메모리(32))에 기억되어 있다.
석 백 위치가 기준 범위 외에 있다고 판정했을 때에는, 처리 프로세서(31)는 이상이 발생했다고 판정하고, 그 판정 결과를 제어부(140)에 송신한다. 제어부(140)는 예를 들면 알림부(40)에 당해 이상을 알린다. 알림부(40)는 예를 들면 디스플레이 또는 스피커 등의 디바이스이다. 이 알림에 의해, 작업원은 이상이 발생한 것을 알 수 있으며, 적절한 대처를 행할 수 있다.
다음으로, 처리 프로세서(31)는 감시 처리를 종료해야 할지 여부를 판정한다(단계 S36). 예를 들면 도포 처리(단계 S2)가 종료되었을 때에, 처리 프로세서(31)는 감시 처리를 종료해야 한다고 판정하고, 감시 처리를 종료한다. 감시 처리를 종료해서는 안된다고 판정했을 때에는, 처리 프로세서(31)는 에지 화상(IM2[n])을 제2 처리 메모리(33)에 기억한다. 그리고, 값(n)을 인크리먼트한 다음, 다시 단계 S1에 있어서의 카메라(35)의 촬상이 행해진다. 상술의 동작은, 도포 처리가 종료될 때까지 반복된다.
이상과 같이, 처리 프로세서(31)는, 카메라(35)에 의해 취득된 화상 데이터(IM1)에 의거하여, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 있어서의 기액 계면의 위치를 검출하므로, 높은 정밀도로 기액 계면의 위치를 검출할 수 있다.
또한, 상술의 예에서는, 처리 프로세서(31)는, 처리액이 정지(靜止)하고 있을 때의 화상 데이터(IM1[n-1])와, 처리액이 흐르고 있을 때의 화상 데이터(IM1[n])를 이용하여, 화상 데이터(IM1[n-1])에 있어서의 처리액의 선단면을 검출한다. 따라서, 석 백 위치를 검출할 수 있다.
게다가, 상술의 예에서는, 처리 프로세서(31)는 에지 화상(IM2[n-1])과 에지 팽창 화상(IM3[n])의 차분에 의거하여, 기액 계면의 위치를 검출한다. 이것에 의해, 화상 데이터(IM1) 간에 토출 노즐(12)의 위치 어긋남이 있었다 하더라도, 에지 화상(IM2[n-1]) 내의 에지(E3) 이외의 에지를, 차분 화상(IM4[n])에 있어서 캔슬할 수 있다. 또한, 처리 프로세서(31)가 에지 팽창 화상(IM3[n]) 유래의 에지(SE1, SE2, WE4)를 잘라 버림으로써, 차분 화상(IM4[n])에 있어서 에지(E3)만을 남길 수 있다. 에지(E3)는, 에지 화상(IM2[n-1])에 있어서 처리액의 선단면(기액 계면)을 나타내는 에지이다. 따라서, 처리 프로세서(31)는, 화상 데이터(IM1) 간에 있어서의 토출 노즐(12)의 위치 어긋남의 영향을 제외하고, 기액 계면의 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 상술의 예에서는, 처리 프로세서(31)는, 처리 기간(즉, 도포 처리 중)에 있어서 카메라(35)에 의해 취득된 2개의 화상 데이터(IM1)의 차분에 의거하여, 기액 계면의 위치를 검출하고 있다. 따라서, 토출 노즐(12)에 오염 또는 흠집 등의 경년 요소(19)가 발생했다 하더라도, 그 경년 요소(19)는 당해 2개의 화상 데이터(IM1)에 공통되어 포함된다. 따라서, 당해 2개의 화상 데이터(IM1)에 있어서의 차분에 의해, 당해 경년 요소(19)의 영향을 제외하고, 기액 계면의 위치를 검출할 수 있다. 따라서, 보다 높은 정밀도로 기액 계면의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 처리 기간이란, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 있어서 처리액이 정지하고 있는 상태부터, 처리액의 토출을 종료하여 처리액이 다시 정지할 때까지의 기간이다.
＜토출 전의 기포＞
그런데, 처리액의 토출 정지(停止) 시에 석 백 처리를 적절히 행할 수 없어, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14) 내에 기포가 혼입되는 경우가 있다. 도 10은, 카메라(35)에 의해 취득된 화상 데이터(IM1)의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 화상 데이터(IM1)는 공급 밸브(16)가 닫힌 폐쇄 상태에서 취득된다. 도 10의 예에서는, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 기포(B1)가 혼입되어 있다. 즉, 전회의 도포 처리 시에 석 백 처리가 적절히 행해지지 않아, 내부 유로(14)에 기포(B1)가 혼입되어 있다. 기포(B1)는 처리액 내에 형성되어 있으며, 도 10의 예에서는, 처리액을 그 상측과 하측으로 분리하고 있다. 이 경우, 내부 유로(14)에 있어서 기액 계면은 3개 존재한다. 즉, 기포(B1)의 상단면을 나타내는 기액 계면과, 기포(B1)의 하단면을 나타내는 기액 계면과, 처리액의 선단면을 나타내는 기액 계면이 존재한다.
이러한 경우, 상술의 감시 처리(단계 S3)에 의해, 처리 프로세서(31)는 기액 계면의 위치를 3개 검출한다. 이와 같이 복수의 기액 계면의 위치가 검출되었을 경우에는, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 있어서의 처리액의 상태에 이상이 발생했다고 말할 수 있다. 그래서, 이상 판정(단계 S35)에 있어서, 처리 프로세서(31)는 기액 계면의 위치가 복수 검출되었는지 여부를 판정하여, 기액 계면의 위치가 복수 검출되었을 때에는 이상이 발생했다고 판정한다. 이 때, 처리 프로세서(31)는 그 취지를 제어부(140)에 통지한다. 제어부(140)는 당해 통지에 따라 예를 들면 알림부(40)에 그 이상을 알린다.
＜토출 중의 기포 검출＞
상술의 예에서는, 처리액의 토출 전의 기포(B1)에 대해 서술하였다. 그런데, 처리액의 토출 중에 공급 배관(18)에 기포가 혼입되는 경우도 있다. 이 기포는 처리액과 함께 공급 배관(18)을 이동하여 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 진입한다. 그리고, 당해 기포는 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)를 토출구(13)를 향하여 이동하고, 토출구(13)로부터 외부에 방출된다. 이 기포의 방출 시에, 처리액이 사방으로 비산할 가능성이 있다.
도 11은, 카메라(35)에 의해 취득된 화상 데이터(IM1)의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 11에서는, 처리액이 토출 노즐(12)의 토출구(13)로부터 토출되는 기간(토출 기간)에 있어서, 카메라(35)에 의해 취득된 화상 데이터(IM1)가 나타내어지고 있다. 도 11에서는, 카메라(35)에 의해 순차적으로 취득되는 3개의 화상 데이터(IM1[j-1]~IM1[j＋1])가 늘어서서 나타내어지고 있다. 화상 데이터(IM1[j-1])가 가장 빠른 타이밍으로 취득된 화상 데이터(IM1)이며, 화상 데이터(IM1[j＋1])가 가장 늦은 타이밍으로 취득된 화상 데이터(IM1)이다. 도 11의 예에서는, 처리액의 토출 중의 화상 데이터(IM1)가 나타내어지고 있다.
화상 데이터(IM1[j-1])에 있어서는, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)는 처리액으로 충전되어 있으며, 아직 기포(B2)는 포함되어 있지 않다. 단, 내부 유로(14)의 보다 상류측에서는 기포(B2)가 발생하였다. 이 기포(B2)는 시간의 경과와 함께 토출구(13)를 향하여 이동한다. 화상 데이터(IM1[j])에 있어서는, 내부 유로(14)에 있어서 기포(B2)가 포함되어 있다. 이 기포(B2)는 시간의 경과와 함께 토출구(13)를 향하여 이동하고, 토출구(13)로부터 외부에 방출된다. 도 11의 예에서는, 화상 데이터(IM1[j＋1])에서는, 당해 기포(B2)는 이미 외부에 방출되어 있으며, 내부 유로(14)는 처리액으로 다시 충전되어 있다.
도 11의 예에서는, 화상 데이터(IM1[j])의 내부 유로(14)에 있어서의 처리액과 기체의 존재 분포 상태는, 화상 데이터(IM1[j-1], IM1[j＋1])의 존재 분포 상태중 어느 하나와도 상이하다. 또한, 화상 데이터(IM1[j＋1])는 이상적으로는 화상 데이터(IM1[j-1])와 일치한다.
상술의 감시 처리(단계 S3)에 의하면, 카메라(35)가 화상 데이터(IM1[j])를 취득했을 때에, 처리 프로세서(31)는, 그 직전에 취득된 화상 데이터(IM1[j-1])와, 현재의 화상 데이터(IM1[j])에 의거하여, 화상 데이터(IM1[j-1])에 있어서의 기액 계면의 위치를 검출한다(단계 S33, S34). 그러나, 화상 데이터(IM1[j-1])에는 기포(B2)가 포함되지 않기 때문에, 기액 계면은 존재하지 않는다. 따라서, 이 타이밍에서는, 기액 계면의 위치는 검출되지 않는다.
이어서, 카메라(35)가 화상 데이터(IM1[j＋1])를 취득했을 때에, 처리 프로세서(31)는 동일하게 하여, 화상 데이터(IM1[j], IM1[j＋1])에 의거하여, 화상 데이터(IM1[j])에 있어서의 기액 계면의 위치를 검출한다(단계 S33, S34). 화상 데이터(IM1[j])에는 기포(B2)가 포함되어 있으므로, 처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1[j])에 있어서의 기포(B2)의 윤곽면의 위치(기액 계면의 위치)를 검출한다.
이상과 같이, 본 감시 처리에 의하면, 처리액의 토출 중에 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 발생한 기포(B2)를 검출할 수 있다.
그러나, 상술의 구체예에서는, 처리 프로세서(31)는 현재의 화상 데이터(IM1)가 아닌, 그 직전의 화상 데이터(IM1)에 있어서의 기액 계면의 위치를 검출한다. 따라서, 처리 프로세서(31)는, 화상 데이터(IM1[j])를 취득했을 때에는, 그 화상 데이터(IM1[j])에 기포(B2)가 포함되어 있음에도 불구하고, 화상 데이터(IM1[j-1])에는 기포(B2)가 포함되지 않기 때문에, 당해 기포(B2)의 기액 계면의 위치를 검출할 수 없다. 처리 프로세서(31)는 상술과 같이 화상 데이터(IM1[j＋1])를 취득했을 때에, 당해 기포(B2)의 기액 계면의 위치를 검출한다. 이와 같이 기포(B2)의 검출이 늦어진다.
그래서, 처리 프로세서(31)는 처리액의 토출 후에 있어서는, 직전의 화상 데이터(IM1[n-1])가 아닌, 현재의 화상 데이터(IM1[n])에 있어서의 기액 계면의 위치를 검출한다. 도 12는, 차분 처리를 설명하기 위한 도면이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 처리 프로세서(31)는, 직전의 화상 데이터(IM1[n-1])에 의거하는 에지 팽창 화상(IM3[n-1]), 및, 현재의 화상 데이터(IM1[n])에 의거하는 에지 화상(IM2[n])을 이용하여, 차분 처리를 행한다.
에지 화상(IM2[n])은, 현재의 화상 데이터(IM1[n])에 대해 에지 추출 처리를 행하여 취득되는 화상이다. 여기에서는, 화상 데이터(IM1[n])는 화상 데이터(IM1[j])이다. 바꾸어 말하면, 도 12는, 카메라(35)가 화상 데이터(IM1[j])를 취득했을 때의 차분 처리를 나타내고 있다. 에지 화상(IM2[n])은 예를 들면 제1 처리 메모리(32)에 기억된다.
에지 팽창 화상(IM3[n-1])은, 직전의 화상 데이터(IM1[n-1])에 대해 에지 추출 처리 및 에지 팽창 처리를 이 순으로 행하여 취득되는 화상이다. 여기에서는, 화상 데이터(IM1[n-1])는 화상 데이터(IM1[j-1])이다. 직전의 에지 팽창 화상(IM3[n-1])은 예를 들면 전회의 단계 S33에 있어서 제2 처리 메모리(33)에 기억된다.
도 12의 예에서는, 에지 팽창 화상(IM3[n-1])에는, 토출 노즐(12)에 상당하는 큰폭 에지(WE1)와, 경년 요소(19)에 상당하는 큰폭 에지(WE2)와, 토출구(13)로부터 토출된 처리액의 윤곽에 상당하는 큰폭 에지(WE4)가 포함되어 있다. 에지 화상(IM2[n])에는, 토출 노즐(12)을 나타내는 에지(E1)와, 경년 요소(19)를 나타내는 에지(E2)와, 토출구(13)로부터 토출된 처리액의 윤곽을 나타내는 에지(E4)와, 기포(B2)의 상단면 및 하단면을 각각 나타내는 에지(E5)가 포함되어 있다.
에지 화상(IM2[n]) 내의 에지(E1, E2, E4)는, 각각, 에지 팽창 화상(IM3[n-1]) 내의 큰폭 에지(WE1, WE2, WE4)와 동일한 대상을 나타내므로, 차분 처리에 의해, 차분 화상(IM4[n])에 있어서 캔슬된다. 즉, 에지 화상(IM2[n]) 내의 에지(E5) 이외의 에지(E1, E2, E4)의 각 화소의 화소치는, 차분 화상(IM4[n])에 있어서 「0」(=1-1)이 된다.
한편, 큰폭 에지(WE1, WE2, WE4) 중 각각 에지(E1, E2, E4)와 중복되지 않는 영역(이하, 각각을 에지(SE1, SE2, SE4)라고 부른다)은, 차분 화상(IM4[n])에 있어서 남는다. 에지(SE1, SE2, SE4)의 각 화소의 화소치는 「1」(=1-0)이다.
에지 화상(IM2[n]) 내의 에지(E5)에 대응하는 큰폭 에지는 에지 팽창 화상(IM3[n-1])에는 존재하지 않기 때문에, 차분 화상(IM4[n])에 있어서 남는다. 단, 에지(E5)의 각 화소의 화소치는 「-1」(=0-1)이다.
이상과 같이, 차분 화상(IM4[n])에는, 에지 화상(IM2[n])에 있어서의 기포(B2)의 상단면 및 하단면을 각각 나타내는 에지(E5)와, 에지 팽창 화상(IM3[n-1])에서 유래하는 에지(SE1, SE2, SE4)가 포함된다. 이 차분 화상(IM4[n])에 있어서, 에지(SE1, SE2, SE4)의 각 화소의 화소치는 「1」이고, 에지(E5)의 각 화소의 화소치는 「-1」이며, 그 외의 화소의 화소치는 「0」이다.
처리 프로세서(31)는, 차분 화상(IM4[n]) 내의 에지(E5)에 의거하여, 화상 데이터(IM1[n])에 있어서의 처리액의 기액 계면을 검출한다. 여기에서는, 기액 계면의 위치는 기포(B2)의 윤곽면을 나타낸다. 구체적인 처리의 일례로서, 처리 프로세서(31)는 에지 팽창 화상(IM3[n-1])에서 유래하는 에지(SE1, SE2, SE4)를 잘라 버린다. 요컨대, 처리 프로세서(31)는, 플러스값(「1」)의 화소치를 갖는 화소를 잘라 버린다. 예를 들면 처리 프로세서(31)는 당해 화소의 화소치를 「1」에서 「0」으로 치환해도 된다. 이 잘라 버림 후의 차분 화상(IM4[n])(절사 화상)에는 에지(E5)만이 남는다. 계속하여, 처리 프로세서(31)는, 잘라 버림 후의 차분 화상(IM4[n])의 각 화소의 화소치에 대해 절대치 처리를 행해도 된다. 바꾸어 말하면, 처리 프로세서(31)는 에지(E5)의 각 화소의 화소치를 「-1」에서 「1」로 치환한다. 처리 프로세서(31)는, 플러스값(「1」)의 화소치를 갖는 화소의 위치에 의거하여, 기액 계면의 위치(기포(B2)의 윤곽면의 위치)를 구한다.
이상과 같이, 처리 프로세서(31)는 처리액의 토출 전에는, 직전의 화상 데이터(IM1[n-1])에 있어서의 기액 계면을 검출하여 석 백 위치를 검출하면서, 처리액의 토출 후에는, 현재의 화상 데이터(IM1[n])에 있어서의 기액 계면의 위치를 검출하여, 보다 신속하게 기포(B2)를 검출한다.
도 13은, 상술의 처리의 일례를 나타내는 플로차트이다. 도 13은, 도 5의 단계 S34의 구체적인 일례에 상당한다. 처리 프로세서(31)는, 현재가 처리액의 토출 후인지 여부를 판정한다(단계 S340). 예를 들면, 제어부(140)가 공급 밸브(16)를 폐쇄 상태에서 개방 상태로 전환한 것을 나타내는 정보를 처리 프로세서(31)에 통지해도 된다. 처리 프로세서(31)는 당해 정보에 의거하여, 현재가 처리액의 토출 후인지 여부를 판정한다.
혹은, 처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1)에 의거하여, 처리액이 토출됐는지 여부를 판정해도 된다. 예를 들면 처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1)에 대한 화상 처리에 의해 처리액의 토출의 유무를 판정한다. 예를 들면 처리 프로세서(31)는, 화상 데이터(IM1) 중, 토출 노즐(12)의 토출구(13)보다 하측의 영역(이하, 토출 영역이라고 부른다)의 화소치에 의거하여, 처리액의 토출의 유무를 판정한다. 처리액이 토출되고 있을 때의 토출 영역의 화소치는, 처리액이 토출되지 않을 때의 토출 영역의 화소치와 상이하므로, 처리 프로세서(31)는 토출 영역의 화소치에 의거하여 토출의 유무를 판정할 수 있다. 예를 들면, 처리액이 토출되고 있을 때에는, 조명(36)으로부터 처리액에서 반사된 광이 카메라(35)에 의해 수광되는 경우가 있다. 이 경우, 처리액의 토출 중에 있어서의 토출 영역의 휘도치는, 처리액이 토출되지 않을 때의 토출 영역의 휘도치보다 높아진다. 이 경우, 예를 들면 처리 프로세서(31)는 토출 영역의 휘도치의 평균이 기준 휘도치보다 높을 때에, 처리액이 토출되고 있다고 판정한다. 기준 휘도치는 미리 설정되고, 기억 매체(예를 들면 제1 처리 메모리(32))에 기억된다.
처리액이 아직 토출되지 않는 경우(단계 S340：NO)에는, 처리 프로세서(31)는 상술의 단계 S341~S343를 행한다. 이것에 의해, 처리 프로세서(31)는 처리액의 토출 전에 있어서는, 직전의 화상 데이터(IM1[n-1])에 의거한 에지 화상(IM2[n-1])과, 현재의 화상 데이터(IM1[n])에 의거한 에지 팽창 화상(IM3[n])을 이용하여 차분 처리를 행한다(단계 S341). 이것에 의하면, 카메라(35)가 공급 밸브(16)의 개방 개시의 직후에 화상 데이터(IM1[n])를 취득했을 때에, 처리 프로세서(31)는 그 직전의 화상 데이터(IM1[n-1])에 있어서의 기액 계면, 즉, 석 백 위치를 검출할 수 있다.
또한, 처리액의 토출 후인 경우(단계 S340：YES)에는, 처리 프로세서(31)는, 에지 팽창 화상(IM3[n-1])과 에지 화상(IM2[n])을 이용하여 차분 처리를 행하여, 차분 화상(IM4[n])을 취득한다(단계 S344, 도 12도 참조). 다음으로, 처리 프로세서(31)는 차분 화상(IM4[n])에 있어서, 에지 팽창 화상(IM3[n-1])에서 유래하는 에지를 잘라 버린다(단계 S345). 다음으로, 처리 프로세서(31)는 잘라 버림 후의 차분 화상(IM4[n])의 각 화소에 대해 절대치 처리를 행한다(단계 S346). 이것에 의해, 차분 화상(IM4[n])에 있어서, 에지(E5)의 각 화소의 화소치가 「-1」에서 「1」로 치환된다. 처리 프로세서(31)는 차분 화상(IM4[n])에 있어서 플러스값의 화소치를 갖는 화소에 의거하여, 기액 계면의 위치를 검출한다(단계 S347).
＜이상 판정＞
처리액의 토출 전에는, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에는 처리액의 선단면이 존재하므로(도 4 참조), 기포(B1)가 발생하지 않으면, 하나의 기액 계면이 검출된다. 한편, 기포(B1)가 발생하고 있으면(도 10 참조), 기액 계면이 복수 검출된다. 따라서, 처리액의 토출 전에는, 복수의 기액 계면이 검출되면, 이상이 발생했다고 말할 수 있다. 그래서, 처리 프로세서(31)는 처리액의 토출 전에는, 복수의 기액 계면이 검출되었을 때에, 이상이 발생했다고 판정한다.
이것에 대해, 정상적인 처리액의 토출 중에는, 토출 노즐(12)의 내부 유로(14)에 있어서 처리액의 선단면은 존재하지 않으며, 내부 유로(14)는 처리액으로 충전된다. 그리고, 기포(B2)가 발생하면(도 11 참조), 기액 계면이 검출된다. 따라서, 처리액의 토출 중에는, 기액 계면이 검출되면, 이상이 발생했다고 말할 수 있다. 그래서, 처리 프로세서(31)는 처리액의 토출 중에 있어서는, 복수의 기액 계면이 검출되었을 때에, 이상이 발생했다고 판정한다.
도 14는, 상기 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다. 도 14는, 도 5의 단계 S35의 이상 판정의 구체적인 일례에 상당한다. 단, 도 14의 예에서는, 석 백 위치의 판정에 대한 단계의 도시를 생략하고 있다.
처리 프로세서(31)는, 토출 노즐(12)의 토출구(13)로부터 처리액이 토출되고 있는지 여부를 판정한다(단계 S350). 즉, 처리 프로세서(31)는, 현재가 처리액의 토출 중인지 여부를 판정한다.
처리액이 토출되지 않는 경우(단계 S350：NO)에는, 처리 프로세서(31)는, 복수의 기액 계면이 검출됐는지 여부를 판정한다(단계 S351). 복수의 기액 계면이 검출되었을 때에는, 처리 프로세서(31)는 이상이 발생했다고 판정하고, 제어부(140)에 그 취지를 통지한다. 제어부(140)는 당해 통지에 따라 예를 들면 알림부(40)에 이상을 알린다(단계 S352). 복수의 기액 계면이 검출되지 않을 때에는, 처리 프로세서(31)는 단계 S352를 실행하지 않는다.
한편, 처리액이 토출되고 있는 경우(단계 S350：YES)에는, 처리 프로세서(31)는, 기액 계면이 검출됐는지 여부를 판정한다(단계 S353). 기액 계면이 검출되었을 때에는, 처리 프로세서(31)는 이상이 발생했다고 판정하고, 제어부(140)에 그 취지를 통지한다. 제어부(140)는 당해 통지에 따라 예를 들면 알림부(40)에 이상을 알린다(단계 S354).
＜처리액의 토출 정지(停止)＞
다음으로, 처리액의 토출 정지 시의 작용에 대해 설명한다. 도 15는, 카메라(35)에 의해 취득된 화상 데이터(IM1)의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 15에서는, 카메라(35)에 의해 순차적으로 취득되는 3개의 화상 데이터(IM1[k-1]~IM1[k＋1])가 나타내어지고 있다. 화상 데이터(IM1[k-1])가 가장 빠른 타이밍으로 취득된 화상 데이터(IM1)이며, 화상 데이터(IM1[k＋1])가 가장 늦은 타이밍으로 취득된 화상 데이터(IM1)이다. 도 15의 예에서는, 처리액의 토출을 정지하는 전후의 화상 데이터(IM1)가 나타내어지고 있다.
화상 데이터(IM1[k-1])는 공급 밸브(16)가 개방된 상태에서 취득된 화상 데이터(IM1)이다. 화상 데이터(IM1[k-1])에 있어서는, 처리액이 토출 노즐(12)의 토출구(13)로부터 토출되고 있으며, 그 내부 유로(14)는 처리액으로 충전되어 있다.
화상 데이터(IM1[k])는, 공급 밸브(16)가 닫히고, 또한, 석 백 밸브(17)가 흡입 동작을 행한 직후에 취득된 화상 데이터(IM1)이다. 화상 데이터(IM1[k])에 있어서는, 처리액은 어느새 토출 노즐(12)의 토출구(13)로부터 토출되지 않으며, 그 내부 유로(14)에만 존재하고 있다. 처리액의 선단면은 내부 유로(14)에 있어서 토출구(13)보다 상측에 위치하고 있다. 따라서, 화상 데이터(IM1[k-1]) 및 화상 데이터(IM1[k])의 내부 유로(14)에 있어서의 처리액과 기체의 존재 분포 상태는 서로 상이하다.
공급 밸브(16)가 폐쇄된 이후에는, 처리액은 내부 유로(14)에 있어서 정지(靜止)한다. 따라서, 공급 밸브(16)가 폐쇄되어 있는 한, 처리액의 선단면의 위치는 변화하지 않는다. 따라서, 화상 데이터(IM1[k])의 다음으로 취득된 화상 데이터(IM1[k＋1])는 이상적으로는 화상 데이터(IM1[k])와 일치한다.
도 13의 동작에 의하면, 처리액이 토출된 후에는, 처리 프로세서(31)는 현재의 화상 데이터(IM1[n])에 있어서의 기액 계면을 검출한다(단계 S344~S347). 따라서, 카메라(35)가 화상 데이터(IM1[k])를 취득했을 때에는, 처리 프로세서(31)는 그 직전의 화상 데이터(IM1[k-1])와 현재의 화상 데이터(IM1[k])의 차분에 의거한 기액 계면의 검출 처리(단계 S344~S347)를 행한다. 화상 데이터(IM1[k-1], IM1[k])의 내부 유로(14)에 있어서의 존재 분포 상태는 서로 상이하므로, 처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1[k])의 기액 계면의 위치를 검출할 수 있다.
요컨대, 처리 프로세서(31)는, 처리액이 정지(靜止)하고 있을 때의 화상 데이터(IM1[k])에 의거하여 에지 화상(IM2[k])을 취득하고, 처리액이 흐르고 있을 때의 화상 데이터(IM1[k-1])에 의거하여 에지 팽창 화상(IM3[k-1])을 취득하고 있다. 따라서, 처리 프로세서(31)는 이러한 차분 처리에 의해, 처리액이 정지하고 있을 때의 화상 데이터(IM1[k])에 있어서의 기액 계면의 위치를 검출할 수 있다.
이어서, 카메라(35)가 화상 데이터(IM1[k＋1])를 취득했을 때에도, 처리 프로세서(31)는 그 직전의 화상 데이터(IM1[k])와 현재의 화상 데이터(IM1[k＋1])의 차분에 의거한 기액 계면의 검출 처리(단계 S344~S347)를 행한다. 그러나, 화상 데이터(IM1[k-1], IM1[k])의 내부 유로(14)에 있어서의 존재 분포 상태는 동일하므로, 처리 프로세서(31)는 화상 데이터(IM1[k＋1])의 기액 계면의 위치를 검출하지 않는다. 이후, 동일하다.
이상과 같이, 본 감시 처리에 있어서 마지막에 검출된 기액 계면의 위치는, 처리액의 토출 정지(停止) 후의 석 백 위치를 나타내고 있다고 말할 수 있다. 그래서, 처리 프로세서(31)는, 마지막에 검출된 기액 계면의 위치를 석 백 위치로서 특정해도 된다. 또한, 처리 프로세서(31)는 이 석 백 위치가 기준 범위 내로 되어 있는지 여부의 이상 판정을 행해도 된다.
또한, 도 14의 이상 판정에 의하면, 화상 데이터(IM1[k])를 취득한 타이밍에서는, 처리액은 토출되지 않기 때문에, 단계 S351, S352의 처리가 행해진다. 따라서, 처리액의 토출 정지 시에 석 백 처리가 적절히 행해지지 않아 기포(B1)가 혼입됐을 경우에는, 처리 프로세서(31)는 복수의 기액 계면을 검출하므로, 이상이 발생했다고 판정한다.
이상, 실시의 형태가 설명되었는데, 이 기판 처리 장치는 그 취지를 벗어나지 않는 한에 있어서 상술한 것 이외에 여러 가지 변경을 행하는 것이 가능하다. 본 실시의 형태는, 그 개시된 범위 내에 있어서, 각 실시의 형태의 자유로운 조합, 혹은 각 실시의 형태의 임의의 구성 요소의 변형, 혹은 각 실시의 형태에 있어서 임의의 구성 요소의 생략이 가능하다.
예를 들면, 처리 유닛(1)은, 반드시 도포 처리 유닛(123) 또는 현상 처리 유닛(DEV)에 한정하지 않는다. 처리 유닛(1)은, 기판(W)에 대해 처리액을 토출하는 투명한 토출 노즐(12)을 갖고 있으면 된다.
또한, 상술의 예에서는, 처리 프로세서(31)는, 처리 기간(도포 처리 중)에 카메라(35)에 의해 취득된 2개의 화상 데이터(IM1)의 차분에 의거하여, 기액 계면을 검출하였다. 그러나, 미리 카메라(35)에 의해 촬상된 기준 화상을 제2 처리 메모리(33)에 기억해 두어도 된다. 기준 화상으로서는, 예를 들면 처리액의 정상적인 토출 중의 화상 데이터(IM1)(예를 들면 도 4의 화상 데이터(IM1[i＋1]))를 채용할 수 있다. 처리 프로세서(31)는, 처리 기간에 있어서 취득된 화상 데이터(IM1)와 기준 화상의 차분에 의거하여, 화상 데이터(IM1)에 있어서의 기액 계면을 검출해도 된다.
또한, 상술의 예에서는, 카메라(35)는 처리 기간의 전체 기간에 걸쳐 촬상을 행하고 있다. 그러나, 감시해야 할 기간이 처리 기간의 일부만으로 충분한 경우에는, 카메라(35)는 그 처리 기간의 일부만에 있어서 촬상을 행해도 된다.
10: 기판 유지부 12: 노즐(토출 노즐)
30: 화상 처리부 35: 카메라

Claims (8)

  1. 노즐의 내부 유로에 있어서의 처리액과 기체의 기액 계면을 검출하는 검출 방법으로서,
    상기 내부 유로의 선단구인 토출구로부터 상기 처리액을 토출하는 투명한 상기 노즐을 포함하는 촬상 영역을, 카메라가 촬상하여 화상을 취득하는 촬상 공정과,
    상기 내부 유로에 있어서의 상기 처리액과 상기 기체의 존재 분포 상태가 상이한 2개의 상기 화상의 차분에 의거하여, 상기 내부 유로에 있어서의 상기 기액 계면을 검출하는 검출 공정을 구비하는, 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출 공정은,
    상기 카메라가 취득한 상기 2개의 상기 화상에 대해 에지 추출 처리를 행하여, 각각 제1 에지 화상 및 제2 에지 화상을 취득하는 에지 추출 공정과,
    상기 제2 에지 화상에 대해 에지를 팽창시키는 에지 팽창 처리를 행하여, 에지 팽창 화상을 취득하는 에지 팽창 공정과,
    상기 제1 에지 화상과 상기 에지 팽창 화상의 차분을 나타내는 차분 화상을 취득하고, 상기 차분 화상 중, 상기 에지 팽창 화상에서 유래하는 에지를 제외한 에지에 의거하여, 상기 기액 계면을 검출하는 공정을 구비하는, 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 촬상 공정에 있어서, 상기 카메라는, 상기 노즐의 상기 내부 유로에 있어서 상기 처리액이 정지(靜止)하고 있는 상태부터, 상기 처리액의 토출을 종료하여 상기 처리액이 다시 정지할 때까지의 처리 기간의 적어도 일부에서, 순차적으로 상기 화상을 취득하고,
    상기 검출 공정에서, 상기 처리 기간의 적어도 일부에 있어서 촬상된 상기 2개의 상기 화상에 의거하여 상기 기액 계면의 위치를 검출하는, 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 촬상 공정에 있어서, 상기 카메라는, 상기 내부 유로에 있어서 상기 처리액이 정지하고 있을 때에 제1 화상을 취득하고, 상기 처리액이 상기 토출구를 향하여 흐르고 있을 때에 제2 화상을 취득하고,
    상기 에지 추출 공정에 있어서, 상기 제1 화상에 의거하여 상기 제1 에지 화상을 취득하고, 상기 제2 화상에 의거하여 상기 제2 에지 화상을 취득하는, 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 검출 공정에 있어서, 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상에 의거하여 상기 기액 계면의 위치가 복수 검출되었을 때에, 이상이 발생했다고 판정하는 공정을 추가로 구비하는, 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법.
  6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 공정에서, 상기 카메라는, 상기 노즐의 상기 토출구로부터 상기 처리액이 토출되는 토출 기간에 있어서, 순차적으로 상기 화상을 취득하고,
    상기 에지 추출 공정에 있어서, 상기 토출 기간에서 상기 카메라에 의해 취득된 현재의 상기 화상에 의거하여 상기 제1 에지 화상을 취득하고, 상기 토출 기간에서 현재의 상기 화상의 직전에 상기 카메라에 의해 취득된 상기 화상에 의거하여 상기 제2 에지 화상을 취득하는, 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 검출 공정에 있어서, 상기 토출 기간에 있어서 촬상된 상기 2개의 상기 화상에 의거하여 상기 기액 계면이 검출되었을 때에, 이상이 발생했다고 판정하는 공정을 추가로 구비하는, 노즐 내부에 있어서의 기액 계면의 검출 방법.
  8. 기판을 유지하는 기판 유지부와,
    내부 유로의 선단구인 토출구로부터, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 처리액을 토출하는 투명한 노즐과,
    상기 노즐을 포함하는 촬상 영역을 촬상하여, 화상을 취득하는 카메라와,
    상기 내부 유로에 있어서의 상기 처리액과 기체의 존재 분포 상태가 상이한 2개의 상기 화상의 차분에 의거하여, 상기 내부 유로에 있어서의 상기 처리액과 상기 기체의 기액 계면을 검출하는 화상 처리부를 구비하는, 기판 처리 장치.
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