WO2014170986A1 - 基板検出システム及び基板検出方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a substrate detection system and a substrate detection method for detecting whether or not a substrate is normally mounted on a substrate carrier.
- the method using the reflection type laser displacement measurement method can be used only in an arrangement where the substrate carrier does not interfere with the light projecting / receiving light path, and it is necessary to move and scan either the substrate or the sensor. For this reason, there are many restrictions on substrate detection.
- an object of the present invention is to provide a substrate detection system and a substrate detection method capable of detecting whether or not a substrate is normally mounted on a substrate carrier with high accuracy and with few detection limitations.
- a substrate mounting surface on which a substrate is mounted is defined, and a detection mark is provided in an inspection region including at least a part of the substrate mounting region of the substrate mounting surface.
- an imaging device that captures a substrate mounting surface on which a substrate is mounted so as to include an inspection area and obtains a determination image; and
- a substrate mounting area of a detection mark is the determination image.
- a detection mark is provided in an inspection area having a board mounting surface in which a board mounting area on which a board is mounted is defined and including at least a part of the board mounting area of the board mounting surface.
- Substrate detection method comprising determining that non is provided.
- the present invention it is possible to provide a substrate detection system and a substrate detection method capable of detecting whether or not a substrate is normally mounted on a substrate carrier with high accuracy and with a small detection limit.
- the substrate detection system 1 detects whether or not the substrate 100 is normally mounted on the substrate carrier 10 including the substrate plate 11 having the substrate mounting surface 110.
- the substrate mounting surface 110 of the substrate carrier 10 will be described.
- a substrate mounting area 111 on which the substrate 100 is mounted and a non-mounting area 112 around the substrate mounting area 111 are defined on the substrate mounting surface 110.
- the non-mounting area 112 is a remaining area of the area where the board mounting area 111 of the board mounting surface 110 is defined.
- the detection mark 200 is disposed in an area including at least a part of the substrate mounting area 111.
- the area where the detection mark 200 on the substrate mounting surface 110 is arranged is referred to as “inspection area D”.
- FIG. 2 shows an example in which four substrates 100 are mounted on the substrate mounting surface 110 of the substrate plate 11.
- the number of substrates 100 mounted on one substrate mounting surface 110 is not limited to four.
- one substrate 100 may be mounted on one substrate mounting surface 110.
- the detection mark 200 is formed by digging a groove in the surface of the substrate mounting surface 110, for example.
- the detection mark 200 is a linear groove formed continuously over the substrate mounting area 111 and the non-mounting area. That is, the detection mark 200 is disposed across the boundary between the substrate mounting area 111 and the non-mounting area 112.
- the detection mark 200 can be formed on the surface of the substrate mounting surface 110 by painting the substrate mounting surface 110 or applying a tape.
- the coating or tape can withstand the high temperature during film formation.
- the substrate carrier 10 is used in a manufacturing apparatus that performs plasma processing, a convex portion is formed on the substrate mounting surface 110 by painting or tape, and the contact between the substrate 100 and the substrate mounting surface 110 becomes insufficient, It is conceivable that the substrate potential is not stable. For this reason, in the plasma film formation, there is a possibility that a problem that the uniformity of the film deteriorates may occur.
- a film forming process is performed in a chamber.
- gas may be generated from coating or tape. This may cause problems such as an increase in time until the inside of the chamber is depressurized to a predetermined pressure, or deterioration of film quality due to gas remaining in the chamber. Therefore, it is necessary to consider a method for forming the detection mark 200 in consideration of a manufacturing process in which the substrate carrier 10 is used.
- FIG. 2 shows an example in which the detection mark 200 is a linear pattern extending in the vertical direction
- various shapes can be adopted for the detection mark 200 in addition to this.
- the detection mark 200 may be a linear pattern extending in the horizontal direction.
- a plurality of linear patterns in which the detection marks 200 are parallel may be used.
- the detection mark 200 may be arranged only in the substrate mounting area 111.
- the shape of the detection mark 200 is not particularly limited, but a cross shape, a round shape, a square shape, or the like illustrated in FIG. 5 can be employed.
- the substrate carrier 10 is a vertical boat type in which the substrate mounting surface 110 extends in the vertical direction and the substrate 100 is mounted vertically. Although only one substrate plate 11 is shown in FIG. 1, the boat-type substrate carrier 10 has a plurality of substrate plates 11 each having a bottom portion fixed to one bottom plate 12 as shown in FIG. Is generally arranged along the surface normal direction of the substrate mounting surface 110.
- the substrate 100 is a substrate used for a semiconductor device or a solar battery cell such as a silicon substrate or a glass substrate.
- the board detection system 1 uses the first imaging device 31 and the second imaging device 32 that capture the board mounting surface 110 to obtain the judgment image, and the judgment image. And a determination device 40 for determining whether or not the substrate 100 is normally mounted on the substrate mounting surface 110.
- the substrate 100 is mounted on at least one of the two substrate mounting surfaces 110 facing each other on the substrate plate 11.
- FIG. 1 shows an example in which the substrate 100 is mounted on both of the two substrate mounting surfaces 110 of the substrate plate 11. For this reason, a first imaging device 31 that images one substrate mounting surface 110 on which the substrate 100 is mounted and a second imaging device 32 that images the other substrate mounting surface 110 on which the substrate 100 is mounted are prepared.
- the imaging devices used in the substrate detection system 1 are collectively referred to as “imaging device 30”.
- the substrate 100 may be mounted only on one substrate mounting surface 110 of the substrate plate 11. In this case, the imaging device 30 that images the board mounting surface 110 on which the board 100 is not mounted is unnecessary.
- the imaging device 30 images the substrate mounting surface 110 on which the substrate 100 is mounted so as to include the inspection region D.
- the inspection region D is located near the upper end of the substrate mounting region 111 so that the inspection region D to be imaged is not a shadow of the adjacent substrate plate 11. Be placed. Then, the imaging device 30 images the inspection region D from obliquely above the substrate plate 11. Since the detection mark 200 is arranged near the upper end of the board mounting surface 110, the imaging device 30 captures the upper end area of the board mounting area 111 and acquires a determination image.
- the image data for determination is transmitted from the imaging device 30 to the determination device 40 as a signal Id.
- the substrate 100 When the substrate 100 is mounted on the substrate mounting surface 110 in a normal posture, the portion hidden in the substrate 100 and disposed in the substrate mounting region 111 of the detection mark 200 (hereinafter referred to as “mounting region portion”). ) Cannot be taken by the imaging device 30. Therefore, the image of the mounting area portion of the detection mark 200 is not included in the determination image. On the other hand, when the substrate 100 is not mounted on the substrate mounting surface 110 in a normal posture, the entire or part of the image of the mounting region portion of the detection mark 200 exists in the determination image.
- the determination device 40 determines whether or not the substrate 100 is normally mounted on the substrate mounting surface 110 based on the presence or absence of an image of the mounting region portion of the detection mark 200 in the determination image. That is, the determination device 40 inspects the determination image, and when the image of the mounting region portion of the detection mark 200 is not included in the determination image, the substrate 100 is normally mounted on the substrate mounting surface 110. Is determined. On the other hand, when the image for the mounting area of the detection mark 200 is included in the determination image, it is determined that the substrate 100 is not normally mounted on the substrate mounting surface 110. That is, the detection mark 200 functions as an optical identification mark.
- the substrate detection system 1 detects that the substrate 100 is mounted in a normal posture on the substrate carrier 10 and that the substrate 100 is mounted at a normal position of the substrate carrier 10. Alternatively, it is detected that the substrate 100 is mounted on all the substrate mounting regions 111 defined in the substrate carrier 10.
- substrate detection system 1 is further provided with the illuminating device 20 which projects the illumination light L on the board
- the position of the illumination device 20, the type of the illumination light L, and the like are selected so that the detection mark 200 appears clearly in the determination image.
- the detection mark 200 is a groove formed on the substrate mounting surface 110
- the illumination light L is projected onto the substrate mounting surface 110 along the substrate mounting surface 110 from a direction perpendicular to the extending direction of the groove. Thereby, the contrast produced by the formation of the detection mark 200 becomes clearer.
- FIGS. 7 shows an example in which four substrates 100 are mounted on the substrate mounting surface 110
- FIG. 8 shows an example in which one substrate 100 is mounted on the substrate mounting surface 110.
- the detection mark 200 is a groove extending in the horizontal direction, it is preferable to irradiate the illumination light L from the vertical direction along the substrate mounting surface 110.
- FIG. 9 shows a determination image when the substrate 100 is not mounted on the substrate mounting surface 110.
- the detection mark 200 shown in FIG. 9 is an example in which two grooves are formed at a substantially central portion of the substrate mounting area 111 at intervals of 20 mm by groove processing with a width of 1 mm and a depth of 0.5 mm in the vertical direction.
- the width of the groove formed as the detection mark 200 needs to be equal to or larger than the width at which the detection mark 200 can be detected in the image for determination according to the resolution of the imaging device 30. That is, the width and depth of the groove are set so that the contrast between the groove portion and other portions is clear. On the other hand, the deeper the groove, the better the contrast, but the groove is formed so as not to penetrate the substrate plate 11. This is because when the through-hole is formed in the substrate plate 11, problems such as changes in film forming conditions occur.
- the groove depth was set to 0.5 mm, and 1 mm was set to the groove width so that the contrast became clear at this depth. That is, in the case of a groove having a depth of 0.5 mm, the width at which the shaded line width assumed from the groove depth and the groove width is maximum is 1 mm. This width is a value close to the resolution limit of the imaging device 30 to be used.
- the image for determination shown in FIG. 9 includes an image of the mounting area portion of the detection mark 200.
- the determination image shown in FIG. 10 does not include the mounting area portion of the detection mark 200 because it is hidden by the substrate 100, and is arranged in the non-mounting area 112 of the detection mark 200. Only part is included. In this case, the substrate 100 is normally mounted on the substrate mounting surface 110.
- the detection mark 200 in order to make the contrast generated by forming the detection mark 200 clear, it is possible to form the detection mark 200 by digging a groove in the substrate mounting surface 110 rather than forming the detection mark 200 by painting or tape. preferable.
- the determination device 40 determines whether or not the substrate 100 is mounted on the substrate mounting surface 110 in a normal posture using, for example, a pattern matching method as described later.
- a substrate detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. below, the case where the board
- step S ⁇ b> 11 of FIG. 11 the imaging device 30 photographs the substrate carrier 10 on which the substrate 100 is mounted on the substrate mounting surface 110. Thereby, for example, as shown in FIG. 12, an image for determination of the substrate mounting surface 110 taken from obliquely above is acquired.
- step S12 the image processing unit 41 of the determination device 40 performs keystone correction on the determination image. That is, in order to perform pattern matching to be described later, the trapezoidal image of the substrate mounting surface 110 is corrected to a rectangular image viewed from the surface normal direction by photographing from obliquely above. As a result, a determination image having a rectangular substrate mounting surface 110 as shown in FIG. 13 is obtained. By performing trapezoidal correction, rectangular pattern matching is possible, time required for calculation is reduced, and matching accuracy can be increased.
- the inspection unit 42 of the determination device 40 inspects whether or not the determination mark 200 after the trapezoid correction includes the mounting region portion of the detection mark 200. Specifically, in step S13, an area including the inspection area D is extracted from the determination image. FIG. 15 is an enlarged view of the extraction area A, where the extraction area A indicated by a square in FIG. 14 is an extracted area. Then, in step S14, a pattern for determining whether or not the detection mark 200 matching the reference pattern 210 is included in the determination image using the image of the extraction area A and the reference pattern 210 shown in FIG. 16 prepared in advance. Perform matching.
- the reference pattern 210 is a pattern corresponding to the detection mark 200, it is possible to inspect whether or not the mounting area portion of the detection mark 200 is included in the determination image by pattern matching. If the extracted image has the same pattern as the reference pattern 210, the detection mark 200 that should be hidden by the substrate 100 is exposed.
- step S15 the determination unit 43 of the determination device 40 determines whether or not the substrate 100 is normally mounted on the substrate mounting surface 110 using the result of pattern matching. That is, when the image of the mounting area portion of the detection mark 200 is not included in the determination image, it is determined that the substrate 100 is normally mounted on the substrate mounting surface 110. On the other hand, if the image for determination includes a part or the entire image of the mounting area portion of the detection mark 200, it is determined that the substrate 100 is not normally mounted on the substrate mounting surface 110.
- FIG. 17 shows an example in which the substrate 100a is mounted on the substrate mounting surface 110 in a normal posture and the substrate 100b is not mounted on the substrate mounting surface 110 in a normal posture. Further, an example is shown in which the substrate 100c is not mounted at a normal position and is dropped from the substrate mounting surface 110.
- the substrate detection system 1 it is possible to detect that the substrate 100 b and the substrate 100 c shown in FIG. 17 are not normally mounted on the substrate carrier 10 by inspecting the mounting region portion of the detection mark 200. For this reason, the malfunction resulting from the board
- the width of the detection mark 200 is relatively high. Since the width of the groove can be widened, the size of the detection mark 200 can be made to match the size of the low resolution screen. For this reason, it is easy to keep the shape S / N ratio on the determination image high. Therefore, the substrate 100 can be detected with high accuracy without using an expensive imaging device with a high resolution for the imaging device 30. Thereby, according to the board
- an image of horizontal 640 dots ⁇ vertical 480 dots is taken in an area having a horizontal width of about 660 to 680 mm.
- one image pixel and the vertical groove width 1 mm are substantially the same.
- the imaging device 30 that can widen the imaging field of view up to the same extent as the “shaded line width assumed from the groove depth and groove width” and the “economic resolution pixel resolution”. The above performance is also effective for the mark extraction program (algorithm) used.
- the substrate 100 is placed on the substrate mounting surface 110 by inspecting the presence or absence of the image of the mounting region portion of the detection mark 200 in the determination image. It is possible to detect with high accuracy and a small detection limit whether or not it is mounted in a normal posture.
- the imaging device 30 can be arranged with a wide imaging field of view set. That is, the substrate mounting surface 110 may be photographed from a position relatively away from the substrate carrier 10. Therefore, the substrate detection system 1 is particularly effective in the case of the boat type substrate carrier 10 in which the substrate 100 is mounted in the vertical direction and a plurality of substrates 100 are arranged side by side on the same substrate mounting surface 110.
- the substrate detection system 1 is also effective when it is difficult to dispose an illumination device, a substrate detection sensor, or the like at a position or direction facing the substrate 100.
- the imaging device 30 can capture all the inspection areas D arranged in the respective substrate mounting areas 111. Placed in.
- the substrate detection system 1 shown in FIG. 1 can be used in a process of forming an antireflection film or a passivation film on a solar cell substrate by, for example, a plasma chemical vapor deposition (CVD) method. That is, a solar cell substrate made of a silicon substrate or the like is mounted on the substrate carrier 10 as the substrate 100. Then, the substrate detection system 1 detects whether the solar cell substrate is correctly mounted on the substrate carrier 10 before the substrate carrier 10 on which the solar cell substrate is mounted is loaded into the plasma CVD apparatus. After it is confirmed that the solar cell substrate is correctly mounted on the substrate carrier 10, the substrate carrier 10 is carried into a plasma CVD apparatus. In this case, the substrate plate 11 is used as an anode electrode of a plasma CVD apparatus.
- CVD plasma chemical vapor deposition
- the substrate carrier 10 may be a substrate carrier for carrying the substrate 100 into an etching apparatus or a heating apparatus. That is, the substrate detection system 1 shown in FIG. 1 is applicable to the substrate carrier 10 that is loaded with the substrate 100 and stored in various manufacturing apparatuses.
- the region irradiated with the illumination light L necessary for the detection of the substrate 100 is only the inspection region D where the detection mark 200 is arranged. For this reason, the reflection of the illumination light L is hardly affected by the surface state of the substrate carrier 10 or the substrate 100, and an optical contrast is easily obtained. Therefore, it is easy to detect the detection mark 200 arranged on the substrate mounting surface 110. In addition, since only the inspection area D needs to be imaged, an increase in the number of illumination devices 20 and imaging devices 30 can be suppressed. Further, unlike the reflection type laser displacement measurement method, it is not necessary to move and scan the substrate 100 and the like, and static detection is possible.
- the resolution of the imaging device 30 may be lower than the thickness of the substrate 100.
- the substrate 100 has a large surface area and a small thickness like a semiconductor wafer, it is possible to capture a determination image from which the detection mark 200 can be extracted. Therefore, even when the substrate 100 is thin, it can be detected whether the substrate 100 is mounted on the substrate mounting surface 110 in a normal posture.
- the detection mark 200 is continuously arranged over the substrate mounting area 111 and the non-mounting area 112 .
- the detection mark 200 is arranged only in the substrate mounting area 111, it is easy to determine the presence or absence of the detection mark 200.
- the detection mark 200 is disposed only in the substrate mounting area 111 if it is only determined whether or not the substrate 100 is mounted on the substrate mounting surface 110 in a normal posture.
- a groove or the like formed on the substrate mounting surface 110 for other purposes can be used for the detection mark 200.
- the substrate carrier 10 is a boat type in which the substrate 100 is mounted vertically, but the present invention can also be applied to other types of substrate carriers 10.
- the present invention can also be applied to other types of substrate carriers 10.
- the presence or absence of the detection mark 200 is inspected with the determination image. It can be detected whether or not the substrate 100 is normally mounted on the substrate mounting surface 110.
- the detection mark 200 was applied to the surface of the board
- the present invention is applicable to a substrate processing system using a substrate carrier.
Abstract
基板が装着される基板装着領域が定義された基板装着面を有し、基板装着面の少なくとも基板装着領域の一部を含む検査領域に検出マークが配置された基板キャリアと、基板が装着された基板装着面を、検査領域が含まれるように撮影して判定用画像を取得する撮像装置と、検出マークの基板装着領域に配置された部分の画像が判定用画像に含まれていない場合に基板が基板装着面に正常に装着されていると判定し、検出マークの基板装着領域に配置された部分の画像が判定用画像に含まれている場合に基板が基板装着面に正常に装着されていないと判定する判定装置とを備える。
Description
本発明は、基板が正常に基板キャリアに装着されているか否かを検出する基板検出システム及び基板検出方法に関する。
太陽電池セルなどの半導体装置の製造における成膜やエッチングなどの処理工程において、基板が基板キャリアに装着されて処理装置に搬入される方式がある。このとき、基板キャリアに基板が正常に装着されているか否かを検出することが必要である。このため、基板キャリアに装着された状態の基板をカメラなどの撮像装置によって撮影することにより、基板を基板キャリアに正しく装着する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、反射型レーザ変位測定法を用いる検出方法なども提案されている。
基板キャリアに装着された基板を撮影する場合、例えば照明光を撮影方向と同じ側から基板の主面に向けて投光する。このため、成膜プロセスなどにより基板の主面と基板キャリアの表面の両方に膜が形成されたために基板の主面と基板キャリアの表面が似通った状態である場合に、光学的コントラストが得にくくなって、基板と基板キャリアの境界識別が困難になる問題がある。また、反射型レーザ変位測定法を用いる方法は、基板キャリアが投光－受光経路と干渉しない配置でしか使用できず、更に、基板又はセンサのいずれかを移動走査する必要がある。このため、基板検出に制限が多い。
上記問題点に鑑み、本発明は、基板が正常に基板キャリアに装着されているか否かを高精度で且つ検出制限を少なく検出できる基板検出システム及び基板検出方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、（イ）基板が装着される基板装着領域が定義された基板装着面を有し、基板装着面の少なくとも基板装着領域の一部を含む検査領域に検出マークが配置された基板キャリアと、（ロ）基板が装着された基板装着面を、検査領域が含まれるように撮影して判定用画像を取得する撮像装置と、（ハ）検出マークの基板装着領域に配置された部分の画像が判定用画像に含まれていない場合に基板が基板装着面に正常に装着されていると判定し、検出マークの基板装着領域に配置された部分の画像が判定用画像に含まれている場合に基板が基板装着面に正常に装着されていないと判定する判定装置とを備える基板検出システムが提供される。
本発明の他の態様によれば、（イ）基板が装着される基板装着領域が定義された基板装着面を有し、基板装着面の少なくとも基板装着領域の一部を含む検査領域に検出マークが配置された基板キャリアを準備するステップと、（ロ）基板キャリアの基板が装着された基板装着面を、検査領域が含まれるように撮影して判定用画像を取得するステップと、（ハ）検出マークの基板装着領域に配置された部分の画像が判定用画像に含まれているか否かを検査するステップと、（ニ）検出マークの基板装着領域に配置された部分の画像が判定用画像に含まれていない場合に基板が基板装着面に正常に装着されていると判定し、検出マークの基板装着領域に配置された部分の画像が判定用画像に含まれている場合に基板が基板装着面に正常に装着されていないと判定するステップとを含む基板検出方法が提供される。
本発明によれば、基板が正常に基板キャリアに装着されているか否かを高精度で且つ検出制限を少なく検出できる基板検出システム及び基板検出方法を提供できる。
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
図１に示す本発明の実施形態に係る基板検出システム１は、基板装着面１１０を有する基板プレート１１を備える基板キャリア１０に、基板１００が正常に装着されているか否かを検出する。
先ず、基板キャリア１０の基板装着面１１０について説明する。図２に示すように、基板装着面１１０には、基板１００が装着される基板装着領域１１１と、基板装着領域１１１の周囲の非装着領域１１２とが定義されている。非装着領域１１２は、基板装着面１１０の基板装着領域１１１が定義された領域の残余の領域である。そして、少なくとも基板装着領域１１１の一部を含む領域に検出マーク２００が配置されている。なお、基板装着面１１０の検出マーク２００が配置されている領域を、「検査領域Ｄ」という。図２では、基板プレート１１の基板装着面１１０に４枚の基板１００が装着されている例を示している。しかし、１つの基板装着面１１０に装着される基板１００の枚数は４枚に限られないのはもちろんである。例えば、１つの基板装着面１１０に１枚の基板１００を装着してもよい。
検出マーク２００は、例えば基板装着面１１０の表面に溝を掘って形成される。図２に示した例では、検出マーク２００は、基板装着領域１１１と非装着領域に渡って連続的に形成された直線状の溝である。つまり、基板装着領域１１１と非装着領域１１２との境界を跨いで検出マーク２００が配置されている。
なお、溝を形成する以外にも、基板装着面１１０に塗装を施したりテープを張ったりして、検出マーク２００を基板装着面１１０の表面に形成可能である。ただし、成膜装置に使用する基板キャリア１０の場合には、成膜時の高温に塗装やテープが耐えられることが必要である。また、プラズマ処理を行う製造装置に基板キャリア１０を使用する場合には、塗装やテープによって基板装着面１１０に凸部が形成されて基板１００と基板装着面１１０との接触が不十分になり、基板電位が安定しない状態が考えられる。このため、プラズマ成膜において、膜の均一性が劣化する問題が生じるおそれがある。また、多くの成膜装置ではチャンバー内で成膜処理が行われるが、成膜処理のためにチャンバー内を真空にしたときに塗装やテープからガスが発生する場合がある。これにより、チャンバー内を所定の圧力に減圧するまでの時間が増大したり、チャンバー内に残留したガスによって膜の質が劣化したりするなどの問題が生じる場合がある。したがって、基板キャリア１０が使用される製造工程を考慮して、検出マーク２００の形成方法を検討する必要がある。
図２では、検出マーク２００が垂直方向に延伸する直線形状パターンである例を示したが、これ以外にも検出マーク２００に種々の形状を採用可能である。例えば図３に示すように、検出マーク２００が水平方向に延伸する直線形状パターンであってもよい。或いは、図４に示すように、検出マーク２００が平行する複数の直線形状パターンであってもよい。
また、例えば図５に示すように、基板装着領域１１１内のみに検出マーク２００を配置してもよい。検出マーク２００の形状には特に制限はないが、図５に例示したような十字形状、丸形状、四角形状などを採用可能である。
基板キャリア１０は、基板装着面１１０が垂直方向に延伸し、基板１００を垂直に装着する縦型のボートタイプである。なお、図１では基板プレート１１を１枚のみ表示しているが、ボートタイプの基板キャリア１０は、図６に示すように、それぞれの底部が１つの底板１２に固定された複数の基板プレート１１が基板装着面１１０の面法線方向に沿って配列した構造であることが一般的である。
基板１００は、例えばシリコン基板やガラス基板などの、半導体装置や太陽電池セルに使用される基板である。
図１に示したように、基板検出システム１は、基板装着面１１０を撮影して判定用画像を取得する第１の撮像装置３１及び第２の撮像装置３２と、判定用画像を用いて、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されているか否かを判定する判定装置４０とを備える。
基板プレート１１の、互いに対向する２つ基板装着面１１０の少なくともいずれかに、基板１００が装着されている。図１には、基板プレート１１の２つ基板装着面１１０の両方に基板１００が装着されている例を示した。このため、基板１００が装着された一方の基板装着面１１０を撮影する第１の撮像装置３１と、基板１００が装着された他方の基板装着面１１０を撮影する第２の撮像装置３２とが用意されている。基板検出システム１に使用される撮像装置を総称して「撮像装置３０」という。
なお、基板プレート１１の一方の基板装着面１１０のみに基板１００が装着されていてもよい。この場合、基板１００が装着されていない基板装着面１１０を撮影する撮像装置３０は不要である。
撮像装置３０は、基板１００が装着された基板装着面１１０を、検査領域Ｄを含むように撮影する。例えば、基板キャリア１０が図６に示すようなボートタイプの場合には、撮影対象の検査領域Ｄが隣接する基板プレート１１の影にならないように、検査領域Ｄが基板装着領域１１１の上端付近に配置される。そして、撮像装置３０は基板プレート１１の斜め上方から検査領域Ｄを撮影する。検出マーク２００が基板装着面１１０の上端付近に配置されているため、撮像装置３０は基板装着領域１１１の上端領域を撮影して判定用画像を取得する。
判定用画像のデータは、信号Ｉｄで撮像装置３０から判定装置４０に送信される。
基板１００が基板装着面１１０に正常な姿勢で装着されている場合には、基板１００に隠されて、検出マーク２００の基板装着領域１１１に配置された部分（以下において「装着領域部分」という。）は撮像装置３０によって撮影することはできない。したがって、検出マーク２００の装着領域部分の画像は判定用画像に含まれない。一方、基板１００が基板装着面１１０に正常な姿勢で装着されていないと、判定用画像に検出マーク２００の装着領域部分の画像の全体又は一部が存在している。
このため、判定装置４０は、判定用画像における検出マーク２００の装着領域部分の画像の有無によって、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されているか否かを判定する。即ち、判定装置４０は、判定用画像を検査して、検出マーク２００の装着領域部分の画像が判定用画像に含まれていない場合に、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されていると判定する。一方、検出マーク２００の装着領域部分の画像が判定用画像に含まれている場合には、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されていないと判定する。つまり、検出マーク２００は光学的識別標として機能する。
基板検出システム１は、基板キャリア１０に基板１００が正常な姿勢で装着されていることや、基板キャリア１０の正常な位置に基板１００が装着されていることを検出する。或いは、基板キャリア１０に定義されたすべての基板装着領域１１１に基板１００が装着されていることを検出する。
なお、基板検出システム１は、図７に示すように、基板１００が装着された基板装着面１１０に照明光Ｌを投光する照明装置２０を更に備える。判定用画像において検出マーク２００が鮮明に表れるように、照明装置２０の位置や照明光Ｌの種類などが選択される。例えば検出マーク２００が基板装着面１１０に形成された溝である場合、溝が延伸する方向と垂直な方向から基板装着面１１０に沿って基板装着面１１０に照明光Ｌを投光する。これにより、検出マーク２００が形成されたことにより生じるコントラストがより鮮明になる。
具体的には、検出マーク２００が図２や図４に示したような垂直方向に延伸する溝である場合には、図７、図８に示すように、基板装着面１１０に沿って水平方向から照明光Ｌを照射する。なお、図７は基板装着面１１０に４枚の基板１００が装着されている例を示し、図８は基板装着面１１０に１枚の基板１００が装着されている例を示している。
一方、図３に示したように検出マーク２００が水平方向に延伸する溝である場合には、基板装着面１１０に沿って垂直方向から照明光Ｌを照射することが好ましい。
図９に、基板１００が基板装着面１１０に装着されていない場合の判定用画像画像を示す。図９において示した検出マーク２００は、基板装着領域１１１の略中央部分に２０ｍｍの間隔で２本の溝を、垂直方向に幅１ｍｍ、深さ０．５ｍｍの溝加工によって形成した例である。
検出マーク２００として形成される溝の幅は、撮像装置３０の解像度に応じて、判定用画像画像において検出マーク２００を検出できる幅以上であることが必要である。つまり、溝の部分と他の部分とのコントラストが鮮明であるように溝の幅と深さが設定される。一方、コントラストを鮮明にする上で溝は深いほど好ましいが、基板プレート１１を貫通しないように溝は形成される。基板プレート１１に貫通孔が形成されると、成膜条件が変化してしまうなどの問題が生じるためである。
溝の幅をいたずらに広げても、基板プレート１１の厚さの制限からアスペクト比の低い段差しか形成できない。このため、今回の実施例では溝の深さ０．５ｍｍに設定し、この深さでコントラストが明確になるように、１ｍｍを溝の幅に設定した。即ち、深さ０．５ｍｍの溝の場合に、溝深さと溝幅から想定される陰影線幅が最大になる幅が１ｍｍである。この幅は、使用する撮像装置３０の解像度限界に近い値である。
図９に示した判定用画像には、検出マーク２００の装着領域部分の画像が含まれている。 これに対し、図１０に示した判定用画像には、基板１００によって隠されているために検出マーク２００の装着領域部分が含まれておらず、検出マーク２００の非装着領域１１２に配置された部分のみが含まれている。この場合には、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されている。
なお、検出マーク２００が形成されたことにより生じるコントラストを鮮明にする上で、検出マーク２００を塗装やテープで形成するよりも、基板装着面１１０に溝を掘って検出マーク２００を形成することが好ましい。
判定装置４０は、例えば後述するようにパターンマッチング法を用いて、基板１００が基板装着面１１０に正常な姿勢で装着されているか否かを判定する。以下に、図１１を参照しながら、本発明の実施形態に係る基板検出方法の例を説明する。以下では、基板キャリア１０がボートタイプであり、撮像装置３０が斜め上方から基板装着面１１０を撮影する場合について例示的に説明する。なお、基板装着面１１０には、図９に示した検出マーク２００が配置されているとする。
先ず、図１１のステップＳ１１において、撮像装置３０が、基板装着面１１０に基板１００を装着した基板キャリア１０を撮影する。これにより、例えば図１２に示すような、斜め上方から撮影した基板装着面１１０の判定用画像が取得される。
次いで、ステップＳ１２において、判定装置４０の画像処理部４１が、判定用画像について台形補正を行う。即ち、後述するパターンマッチングを実施するために、斜め上方から撮影したことにより台形状である基板装着面１１０の画像を、面法線方向から見た矩形状の画像に補正する。これにより、図１３に示すような、基板装着面１１０が矩形状の判定用画像が得られる。台形補正を行うことによって矩形のパターンマッチングが可能となり、計算に要する時間が軽減され、また、マッチング精度を高めることができる。
その後、判定装置４０の検査部４２が、台形補正後の判定用画像に検出マーク２００の装着領域部分が含まれているか否かを検査する。具体的には、ステップＳ１３において、検査領域Ｄを含む領域を判定用画像から抽出する。図１４において四角で示した抽出領域Ａが抽出された領域であり、抽出領域Ａを拡大した図を図１５に示す。そして、ステップＳ１４において、抽出領域Ａの画像と予め用意された図１６に示す基準パターン２１０を用いて、基準パターン２１０に一致する検出マーク２００が判定用画像に含まれるか否かを判定するパターンマッチングを行う。基準パターン２１０は検出マーク２００に相当するパターンであるため、パターンマッチングによって判定用画像に検出マーク２００の装着領域部分が含まれているか否かを検査できる。抽出した画像に基準パターン２１０と同じパターンがあれば、基板１００によって隠されるはずの検出マーク２００が露出していることになる。
次いで、ステップＳ１５において、判定装置４０の判定部４３が、パターンマッチングの結果を用いて、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されているか否かを判定する。即ち、検出マーク２００の装着領域部分の画像が判定用画像に含まれていない場合には、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されていると判定される。一方、検出マーク２００の装着領域部分の一部乃或いは全体の画像が判定用画像に含まれている場合には、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されていないと判定される。
以上により、基板検出システム１による基板検出が完了する。
基板キャリア１０に基板１００が正常な位置に装着されなかったり、基板１００が正常な姿勢で装着されなかったりした場合には、基板１００の処理工程中に基板キャリア１０から基板１００が落下したり、基板１００に正常な処理を行えないなどの不具合が生じるおそれがある。図１７に、基板１００ａが基板装着面１１０に正常な姿勢で装着され、基板１００ｂが基板装着面１１０に正常な姿勢で装着されていない例を示した。また、基板１００ｃが正常な位置に装着されず、基板装着面１１０から脱落している例を示した。
基板検出システム１によれば、検出マーク２００の装着領域部分を検査することによって、図１７に示した基板１００ｂや基板１００ｃが正常に基板キャリア１０に装着されていないことを検出できる。このため、基板１００が基板キャリア１０に正常に装着されていないことに起因する不具合を防止できる。
ところで、基板装着面１１０の面積が広いために検出マーク２００の幅については比較的自由度が高い。溝の幅を広くできるため、検出マーク２００の大きさを低解像度画面に整合した大きさにすることができる。このため、判定用画像上での形状Ｓ／Ｎ比を高く維持することが容易である。したがって、高解像度の高価な撮像装置を撮像装置３０に使用することなく、基板１００を高い精度で検出できる。これにより、基板検出システム１によれば、検出性能と経済性を両立できる。
例えば、横幅６６０～６８０ｍｍ程度の領域について、横６４０ドット×縦４８０ドットの画像を撮像する。この場合、画像１画素と縦溝の幅１ｍｍがほぼ同じである。ただし、コントラストの鮮明な溝の画像を得るためには、溝の幅だけでなく深さも重要である。したがって、「溝深さと溝幅から想定される陰影線幅」と「経済的な解像度の画素分解能」とが同程度までは撮像視野を広げられるくらいの撮像装置３０を使用可能である。そして、使用されるマーク抽出プログラム（アルゴリズム）についても、上記程度の性能が有効である。
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る基板検出システム１では、判定用画像での検出マーク２００の装着領域部分の画像の有無を検査することによって、基板１００が基板装着面１１０に正常な姿勢で装着されたか否かを高精度に且つ検出制限を少なく検出できる。
なお、既に述べたように判定用画像の解像度が低くても良いことから、広い撮像視野を設定して撮像装置３０を配置することができる。即ち、基板キャリア１０から比較的離れた位置から、基板装着面１１０を撮影してもよい。このため、基板１００を垂直方向に装着し、且つ複数の基板１００を同一の基板装着面１１０に並べて配置するボートタイプの基板キャリア１０の場合に、基板検出システム１は特に有効である。
更に、基板１００に正対する位置や方向に照明装置や基板検出センサなどを配置することが困難な場合にも、基板検出システム１は有効である。
なお、１つの基板装着面１１０に装着された複数の基板１００について装着状態を同時に検出する場合には、撮像装置３０は、それぞれの基板装着領域１１１に配置された検査領域Ｄをすべて撮影できる位置に配置される。
図１に示した基板検出システム１は、例えばプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法により太陽電池基板上に反射防止膜やパッシベーション膜を形成する工程で利用可能である。即ち、シリコン基板などからなる太陽電池基板を、基板１００として基板キャリア１０に装着する。そして、太陽電池基板が装着された基板キャリア１０をプラズマＣＶＤ装置に搬入する前に、太陽電池基板が基板キャリア１０に正しく装着されているかを基板検出システム１によって検出する。太陽電池基板が基板キャリア１０に正しく装着されていることが確認された後、基板キャリア１０をプラズマＣＶＤ装置に搬入する。この場合、基板プレート１１は、プラズマＣＶＤ装置のアノード電極として使用される。
上記では、基板１００が太陽電池基板であり、基板プレート１１がプラズマＣＶＤ装置のアノード電極である例を説明した。しかし、例えば基板キャリア１０がエッチング装置や加熱装置に基板１００を搬入するための基板キャリアであってもよい。つまり、図１に示した基板検出システム１は、基板１００を装着して各種製造装置に格納される基板キャリア１０について適用可能である。
なお、基板１００の検出に必要な照明光Ｌが照射される領域は検出マーク２００が配置された検査領域Ｄのみである。このため、照明光Ｌの反射は基板キャリア１０や基板１００の表面状態に影響され難く、光学的コントラストが得やすい。したがって、基板装着面１１０に配置された検出マーク２００の検出が容易である。また、検査領域Ｄのみを撮影すればよいため、照明装置２０や撮像装置３０の台数の増大を抑制できる。更に、反射型レーザ変位測定法などと異なり基板１００などを移動走査する必要がなく、静的検出が可能である。
基板検出システム１による基板検出方法では、検出マーク２００のみが判定用画像から抽出できればよい。このため、基板１００の厚さよりも撮像装置３０の分解能が低くてもよい。例えば、半導体ウェハのように基板１００の表面積が広く且つ厚さが薄い場合にも、検出マーク２００が抽出可能な判定用画像を撮影できる。このため、基板厚さが薄い基板１００の場合にも、基板１００が基板装着面１１０に正常な姿勢で装着されたか否かを検出できる。
上記では、図２や図９に示すように、検出マーク２００が基板装着領域１１１と非装着領域１１２に渡って連続的に配置されている例を示した。しかし、検出マーク２００が基板装着領域１１１内にのみ配置されていると、検出マーク２００の有無を判断することが容易である。このため、基板１００が基板装着面１１０に正常な姿勢で装着されたか否かを判定するだけであれば、検出マーク２００が基板装着領域１１１内にのみ配置されていることが好ましい。一方、他の用途のために基板装着面１１０に形成された溝などを検出マーク２００に使用することも可能である。
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上記では、基板キャリア１０が基板１００を垂直に装着するボートタイプである例を示したが、他のタイプの基板キャリア１０にも本発明を適用することが可能である。例えば図１８に示すように、水平方向に延伸する基板装着面１１０に基板１００を水平に装着するカートタイプの基板キャリア１０の場合にも、判定用画像で検出マーク２００の有無を検査することによって、基板１００が基板装着面１１０に正常に装着されたか否かを検出できる。
また、基板装着面１１０の表面に溝を掘って検出マーク２００を形成する例を示したが、基板装着面１１０に塗装を施したり、テープを張ったりして基板装着面１１０の表面に検出マーク２００を形成してもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
本発明は、基板キャリアを用いる基板処理システムに利用可能である。
Claims (14)
- 基板が装着される基板装着領域が定義された基板装着面を有し、前記基板装着面の少なくとも前記基板装着領域の一部を含む検査領域に検出マークが配置された基板キャリアと、
前記基板が装着された前記基板装着面を、前記検査領域が含まれるように撮影して判定用画像を取得する撮像装置と、
前記検出マークの前記基板装着領域に配置された部分の画像が前記判定用画像に含まれていない場合に前記基板が前記基板装着面に正常に装着されていると判定し、前記部分の画像が前記判定用画像に含まれている場合に前記基板が前記基板装着面に正常に装着されていないと判定する判定装置と
を備えることを特徴とする基板検出システム。 - 前記検出マークが、前記基板装着面に形成された溝であることを特徴とする請求項１に記載の基板検出システム。
- 前記溝が延伸する方向と垂直な方向から、前記基板が装着された前記基板装着面に照明光を前記基板装着面に沿って投光する照明装置を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の基板検出システム。
- 前記検出マークが、前記基板装着領域内にのみ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板検出システム。
- 前記検出マークが、前記基板装着領域と前記非装着領域に渡って連続的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板検出システム。
- 前記判定装置が、
斜め上方から撮影された台形状の前記基板装着面の画像を、面法線方向から見た矩形状の画像に補正する画像処理部と、
矩形状の前記基板装着領域の画像に前記検出マークが含まれているか否かを検査する検査部と、
前記検査部による検査結果を用いて、前記基板が前記基板装着面に正常に装着されているか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の基板検出システム。 - 前記撮像装置が、前記基板装着領域の上端領域を撮影して前記判定用画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の基板検出システム。
- 基板が装着される基板装着領域が定義された基板装着面を有し、前記基板装着面の少なくとも前記基板装着領域の一部を含む検査領域に検出マークが配置された基板キャリアを用意するステップと、
前記キャリアの前記基板が装着された前記基板装着面を、前記検査領域が含まれるように撮影して判定用画像を取得するステップと、
前記検出マークの前記基板装着領域に配置された部分の画像が前記判定用画像に含まれているか否かを検査するステップと、
前記部分の画像が前記判定用画像に含まれていない場合に前記基板が前記基板装着面に正常に装着されていると判定し、前記部分の画像が前記判定用画像に含まれている場合に前記基板が前記基板装着面に正常に装着されていないと判定するステップと
を含むことを特徴とする基板検出方法。 - 前記検出マークが、前記基板装着面に形成された溝であることを特徴とする請求項８に記載の基板検出方法。
- 前記基板装着面の撮影時に、前記溝が延伸する方向と垂直な方向から前記基板装着面に沿って、前記基板が装着された前記基板装着面に照明光を投光することを特徴とする請求項９に記載の基板検出方法。
- 前記検出マークが、前記基板装着領域内にのみ配置されていることを特徴とする請求項８に記載の基板検出方法。
- 前記検出マークが、前記基板装着領域と前記非装着領域に渡って連続的に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の基板検出方法。
- 前記検査するステップが、
斜め上方から撮影された台形状の前記基板装着面の画像を、面法線方向から見た矩形状の画像に補正する段階と、
矩形状の前記基板装着領域の画像に前記検出マークが含まれているか否かを検査する段階と
を含むことを特徴とする請求項８に記載の基板検出方法。 - 前記基板装着領域の上端領域を撮影して前記判定用画像を取得することを特徴とする請求項８に記載の基板検出方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13882503 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2015512247 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13882503 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |