KR20190040240A - 검출 방법 및 검출 장치 - Google Patents

Abstract

비공급 기간에 있어서의 액체의 낙하의 유무를 검출하는 기술을 제공한다. 1 이상의 노즐 중 대상 노즐을 향한 액체의 공급을 정지하고 있는 비공급 기간에, 그 대상 노즐의 개구로부터 액체가 낙하할 때의 낙하 경로를 촬상 시야에 포함하여 촬상을 실시하는 촬상 공정과, 촬상 공정에 있어서의 촬상 결과를 이용하여 액체의 낙하의 유무를 검출하는 검출 공정이 실시된다. 이로써, 대상 노즐을 향한 액체의 공급을 정지하고 있는 비공급 기간에 있어서, 그 대상 노즐로부터의 액체의 낙하의 유무를 검출할 수 있다.

Description

검출 방법 및 검출 장치

본 발명은, 의도하지 않은 타이밍에서의 노즐로부터의 액체의 낙하의 유무를 검출하는 기술에 관한 것이다.

기판 등의 대상물에 대해 액체를 공급하는 처리에 있어서, 액체가 적절히 공급되고 있는지를 판정하는 기술이 알려져 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 액체의 공급 직전에 기판의 상방에 위치하는 노즐의 개구 주변을 촬상한 화상과, 액체의 공급 중에 기판의 상방에 위치하는 노즐의 개구 주변을 촬상한 화상을 비교한다. 이로써, 이 기술에서는, 노즐을 향하여 액체가 공급되는 공급 기간에 있어서, 상정한 대로 노즐로부터 대상물을 향하여 액체가 공급되고 있는지의 여부를 판정할 수 있다.

일본 공개특허공보 2015-173148호

그러나, 상기 기술에서는, 노즐을 향한 액체의 공급이 정지되어 있는 비공급 기간에 있어서, 노즐로부터 액체가 낙하하고 있는지의 여부를 검출할 수 없었다. 예를 들어, 액 공급원으로부터 노즐까지의 유로에 개재 삽입된 개폐 밸브에 미소한 흠집이 발생한 경우 등에, 유로 내의 액체가 개폐 밸브의 하류측으로 누출되어 상기와 같은 액체의 낙하가 생길 수 있다.

비공급 기간에 있어서의 액체의 낙하 (즉, 의도하지 않은 타이밍에서의 액체의 낙하) 는 대상물의 수율을 저하시키는 원인이 되므로, 이와 같은 낙하의 유무를 검출하는 것에 대하여 개선의 여지가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 비공급 기간에 있어서의 액체의 낙하의 유무를 검출하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 양태에 관련된 검출 방법은, 1 이상의 노즐 중 대상 노즐을 향한 액체의 공급을 정지하고 있는 비공급 기간에, 그 대상 노즐의 개구로부터 액체가 낙하할 때의 낙하 경로를 촬상 시야에 포함하여 촬상을 실시하는 촬상 공정과, 상기 촬상 공정에 있어서의 촬상 결과를 이용하여, 상기 액체의 낙하의 유무를 검출하는 검출 공정을 구비한다.

제 2 양태에 관련된 검출 방법은, 제 1 양태에 관련된 검출 방법으로서, 상기 촬상 시야는, 상기 액체가 공급되는 대상물의 상방의 영역이며, 상기 촬상 공정에서는, 상기 대상물의 상방에 위치하는 상기 대상 노즐로부터의 액체의 낙하의 유무를 검출한다.

제 3 양태에 관련된 검출 방법은, 제 2 양태에 관련된 검출 방법으로서, 상기 촬상 공정의 직후에, 상기 대상 노즐을 상기 대상물의 상방으로부터 퇴피시키는 퇴피 공정을 추가로 구비한다.

제 4 양태에 관련된 검출 방법은, 제 2 양태에 관련된 검출 방법으로서, 상기 촬상 공정의 직후에, 상기 대상 노즐로부터 상기 대상물을 향하여 상기 액체를 공급하는 공급 공정을 추가로 구비한다.

제 5 양태에 관련된 검출 방법은, 제 1 에서 제 4 까지 중 어느 1 개의 양태에 관련된 검출 방법으로서, 상기 1 이상의 노즐에는, 일체적으로 이동되는 복수의 노즐로 이루어지는 노즐군과, 단체 (單體) 로 이동되는 노즐이 포함되고, 상기 대상 노즐은 적어도 상기 노즐군을 포함한다.

제 6 양태에 관련된 검출 장치는, 1 이상의 노즐과, 상기 1 이상의 노즐 중 대상 노즐을 향한 액체의 공급을 정지하고 있는 비공급 기간에, 그 대상 노즐의 개구로부터 액체가 낙하할 때의 낙하 경로를 촬상하는 촬상부와, 상기 촬상부에 있어서의 촬상 결과를 이용하여, 상기 액체의 낙하의 유무를 검출하는 검출부를 구비한다.

제 1 양태 내지 제 5 양태에 관련된 검출 방법 및 제 6 양태에 관련된 검출 장치에서는, 대상 노즐을 향한 액체의 공급을 정지하고 있는 비공급 기간에 있어서, 그 대상 노즐로부터의 액체의 낙하의 유무를 검출할 수 있다.

도 1 은 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 시스템의 일 양태의 평면도이다.
도 2 는 기판 처리 장치 (1A) 의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3 은 도 2 의 III-III 단면 (斷面) 으로부터 기판 처리 장치 (1A) 의 단면도 및 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는 기판 처리 장치 (1A) 에 있어서의 처리예의 타이밍 차트를 나타내는 도면이다.
도 5 는 후술하는 위치 결정 처리, 판정 처리 및 검출 처리를 실행하는 기능 블록을 나타내는 도면이다.
도 6 은 노즐 (43a) 이 적정한 처리 위치에 위치 결정된 상태에서 촬상된 기준 화상 (Iref) 의 예를 나타내고 있다.
도 7 은 처리 위치에 위치 결정된 노즐 (43a) 로부터 처리액이 연속적으로 토출되고 있을 때에 촬상되는 화상 (Im) 의 예를 나타내고 있다.
도 8 은 판정 영역의 화상 내용의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9 는 판정 영역의 화상 내용의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10 은 판정 영역의 화상 내용의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11 은 판정 처리에 있어서의 데이터 처리를 설명하는 도면이다.
도 12 는 판정 처리에 있어서의 데이터 처리를 설명하는 도면이다.
도 13 은 평가값과 임계값의 관계를 예시하는 도면이다.
도 14 는 평가값과 임계값의 관계를 예시하는 도면이다.
도 15 는 평가값과 임계값의 관계를 예시하는 도면이다.
도 16 은 판정 처리의 플로 차트이다.
도 17 은 처리 위치에 위치 결정된 노즐군 (43) 을 촬상하여 얻어지는 화상 (In) 의 예를 나타내고 있다.
도 18 은 프레임마다 구한 평가값으로서의 표준 편차 (σ) 의 값과 시각 (프레임수) 의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 도 1 및 이후의 각 도면에 있어서는, 이해 용이를 위해, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화하여 도시하고 있다.

＜1 제 1 실시형태＞

＜1.1 기판 처리 시스템 (1) 의 전체 구성＞

도 1 은, 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 시스템의 평면도이다.

이 기판 처리 시스템 (1) 은, 각각이 서로 독립적으로 기판에 대해 소정의 처리를 실행 가능한 기판 처리 장치 (1A ∼ 1D) 와, 이들 기판 처리 장치 (1A ∼ 1D) 와 외부 사이에서 기판을 주고 받기 위한 인덱서 로봇 (도시 생략) 이 배치된 인덱서부 (1E) 와, 시스템 전체의 동작을 제어하는 제어부 (80) (도 3) 를 구비하고 있다. 또한, 기판 처리 장치의 배치 형성 수는 임의이며, 또 이와 같이 수평 방향으로 배치된 4 개의 기판 처리 장치를 1 단 (段) 분으로 하여, 이것이 상하 방향으로 복수 단 겹겹이 쌓인 구성이어도 된다.

이하에서는, 일례로서, 반도체 기판의 처리에 사용되는 기판 처리 시스템을 설명한다. 단, 반도체 기판 외에도, 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 채용할 수 있다.

기판 처리 장치 (1A ∼ 1D) 는, 기판 처리 시스템 (1) 에 있어서의 배치 형성 위치에 따라 각 부의 레이아웃이 일부 상이하지만, 각 유닛이 구비하는 구성 부품 및 그 동작은 동일하다. 그래서, 이하에서는 이들 중 1 개의 기판 처리 장치 (1A) 에 대해 그 구성 및 동작을 설명하고, 다른 기판 처리 장치 (1B ∼ 1D) 에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.

도 2 는, 기판 처리 장치 (1A) 의 구조를 나타내는 평면도이다. 또, 도 3 은 도 2 의 III-III 단면으로부터 기판 처리 장치 (1A) 의 단면도 및 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.

기판 처리 장치 (1A) 는, 반도체 웨이퍼 등의 원판상의 기판 (W) 에 대해 처리액에 의한 세정 처리나 에칭 처리 등의 액 처리를 실시하기 위한 매엽식의 액 처리 유닛이다. 이 기판 처리 장치 (1A) 에서는, 챔버 (90) 의 천정 부분에 팬 필터 유닛 (FFU) (91) 이 배치 형성되어 있다. 이 팬 필터 유닛 (91) 은, 팬 (911) 및 필터 (912) 를 갖고 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 상태에서 사용되고, 처리 공간 (SP) 에는 항상 클린 에어가 이송된다.

챔버 (90) 의 처리 공간 (SP) 에는 기판 유지부 (10) 가 형성되어 있다. 이 기판 유지부 (10) 는, 기판 표면을 상방을 향하게 한 상태에서 기판 (W) 을 대략 수평 자세로 유지하여 회전시키는 것이다. 이 기판 유지부 (10) 는, 기판 (W) 보다 약간 큰 외경을 갖는 원반상의 스핀 베이스 (111) 와, 대략 연직 방향으로 연장되는 회전 지축 (支軸) (112) 이 일체적으로 결합된 스핀 척 (11) 을 갖고 있다. 회전 지축 (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 가능하게 되어 있다. 이들 회전 지축 (112) 및 척 회전 기구 (113) 는, 원통상의 케이싱 (12) 내에 수용되어 있다. 또, 회전 지축 (112) 의 상단부에는, 스핀 베이스 (111) 가 일체적으로 나사 등의 체결 부품에 의해 연결되고, 스핀 베이스 (111) 는 회전 지축 (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 (周緣部) 부근에는, 기판 (W) 의 주단부 (周端部) 를 파지하기 위한 복수 개의 척 핀 (114) 이 세워 형성되어 있다. 척 핀 (114) 은, 원형의 기판 (W) 을 확실하게 유지하기 위해 3 개 이상 형성되어 있으면 되고 (이 예에서는 6 개), 스핀 베이스 (111) 의 주연부를 따라 등각도 간격으로 배치되어 있다. 척 핀 (114) 의 각각은, 기판 (W) 의 외주 단면 (端面) 을 내측을 향하여 가압하는 가압 상태와, 기판 (W) 의 외주 단면으로부터 멀어지는 해방 상태 사이를 전환 가능하게 구성되어 있다.

스핀 베이스 (111) 에 대해 기판 (W) 이 주고 받아질 때에는, 복수의 척 핀 (114) 의 각각을 해방 상태로 하는 한편, 기판 (W) 을 회전시켜 소정의 처리를 실시할 때에는, 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. 이로써, 기판 (W) 은 그 표면을 상방을 향하게 하고, 이면을 하방을 향하게 한 상태에서 지지된다. 또한, 척 핀 (114) 으로는, 공지된 구성을 사용할 수 있다. 또, 기판을 유지하는 기구로는 척 핀에 한정되지 않고, 예를 들어 기판 이면을 흡인하여 기판 (W) 을 유지하는 진공 척을 사용해도 된다.

케이싱 (12) 의 주위에는, 스핀 척 (11) 에 수평 자세로 유지되어 있는 기판 (W) 의 주위를 포위하도록 스플래시 가드 (20) 가 스핀 척 (11) 의 회전축을 따라 자유롭게 승강할 수 있도록 형성되어 있다. 이 스플래시 가드 (20) 는 회전축에 대해 대략 회전 대칭인 형상을 갖고 있고, 각각 스핀 척 (11) 과 동심원상으로 배치되어 기판 (W) 으로부터 비산되는 처리액을 받아내는 복수 단의 (이 예에서는 2 단의) 가드 (21) 와, 가드 (21) 로부터 낙하하는 처리액을 받아내는 액받이부 (22) 를 구비하고 있다. 그리고, 제어부 (80) 에 형성된 도시되지 않은 가드 승강 기구가 가드 (21) 를 단계적으로 승강시킴으로써, 회전하는 기판 (W) 으로부터 비산되는 약액이나 린스액 등의 처리액을 분별하여 회수하는 것이 가능하게 되어 있다.

스플래시 가드 (20) 의 주위에는, 에칭액 등의 약액, 린스액, 용제, 순수, DIW (탈이온수) 등 각종 처리액을 기판 (W) 에 공급하기 위한 액 공급부가 적어도 1 개 형성된다. 이 예에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 처리액 토출부 (30, 40, 50) 가 형성되어 있다.

처리액 토출부 (30) 는, 제어부 (80) 의 아암 구동부 (83) 에 의해 구동되어 연직축 둘레로 회동 (回動) 가능하게 구성된 회동축 (31) 과, 그 회동축 (31) 으로부터 수평 방향으로 연장 형성된 아암 (32) 과, 아암 (32) 으로부터 수평 방향으로 연장 형성되고 또한 하방향으로 개구된 2 개의 노즐 (33a, 33b) 을 구비하고 있다. 아암 구동부 (83) 에 의해 회동축 (31) 이 회동 구동됨으로써, 아암 (32) 이 연직축 둘레로 요동하고, 이로써 노즐 (33a, 33b) 은, 도 2 에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 원호상의 궤적을 따라 일체적으로 이동한다. 보다 구체적으로는, 노즐 (33a, 33b) 은, 스플래시 가드 (20) 보다 외측의 퇴피 위치 (도 3 에 실선으로 나타내는 위치) 와 기판 (W) 의 회전 중심의 상방 위치 (도 3 에 점선으로 나타내는 위치) 사이를 일체적으로 왕복 이동한다. 기판 (W) 의 상방에 위치하는 노즐 (33a, 33b) 에 처리액 공급부 (84) 에 의해 처리액이 보내지면, 그 처리액이 기판 (W) 의 상면에 공급된다. 각 노즐 (33a, 33b) 에 보내지는 처리액은, 처리의 레시피에 의해 미리 정해진다. 예를 들어, 노즐 (33a) 에는 처리액으로서 불산이 보내지고, 노즐 (33b) 에는 처리액으로서 순수가 보내진다. 또, 이하에서는, 노즐 (33a, 33b) 을 합하여 노즐군 (33) 이라고 부른다.

처리액 토출부 (40) 는, 아암 구동부 (83) 에 의해 회동 구동되는 회동축 (41) 과, 이것에 연결된 아암 (42) 과, 아암 (42) 으로부터 수평 방향으로 연장 형성되고 또한 하방향으로 개구된 2 개의 노즐 (43a, 43b) 을 구비하고 있다. 아암 구동부 (83) 에 의해 회동축 (41) 이 회동 구동됨으로써, 아암 (42) 이 연직축 둘레로 요동하고, 이로써 노즐 (43a, 43b) 은, 도 2 에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 원호상의 궤적을 따라 일체적으로 이동한다. 보다 구체적으로는, 노즐 (43a, 43b) 은, 스플래시 가드 (20) 보다 외측의 퇴피 위치와 기판 (W) 의 회전 중심의 상방 위치 사이를 일체적으로 왕복 이동한다. 기판 (W) 의 상방에 위치하는 노즐 (43a, 43b) 에 처리액 공급부 (84) 에 의해 처리액이 보내지면, 그 처리액이 기판 (W) 의 상면에 공급된다. 각 노즐 (43a, 43b) 에 보내지는 처리액은, 처리의 레시피에 의해 미리 정해진다. 예를 들어, 노즐 (43a) 에는 처리액으로서 SC1 액 (혼합액) 이 보내지고, 노즐 (43b) 에는 처리액으로서 순수가 보내진다. 또, 이하에서는, 노즐 (43a, 43b) 을 합하여 노즐군 (43) 이라고 부른다.

처리액 토출부 (50) 는, 아암 구동부 (83) 에 의해 회동 구동되는 회동축 (51) 과, 이것에 연결된 아암 (52) 과, 아암 (52) 으로부터 수평 방향으로 연장 형성되고 또한 하방향으로 개구된 1 개의 노즐 (53) 을 구비하고 있다. 아암 구동부 (83) 에 의해 회동축 (51) 이 회동 구동됨으로써, 아암 (52) 이 연직축 둘레로 요동하고, 이로써 노즐 (53) 은, 도 2 에 있어서 이점쇄선으로 나타내는 원호상의 궤적을 따라 이동한다. 보다 구체적으로는, 노즐 (53) 은, 스플래시 가드 (20) 보다 외측의 퇴피 위치와 기판 (W) 의 회전 중심의 상방 위치 사이를 왕복 이동한다. 기판 (W) 의 상방에 위치하는 노즐 (53) 에 처리액 공급부 (84) 에 의해 처리액이 보내지면, 그 처리액이 기판 (W) 의 상면에 공급된다. 노즐 (53) 에 보내지는 처리액은, 처리의 레시피에 의해 미리 정해진다. 예를 들어, 노즐 (53) 에는 처리액으로서 IPA (이소프로필알코올) 액이 보내진다.

스핀 척 (11) 의 회전에 의해 기판 (W) 이 소정의 회전 속도로 회전한 상태에서, 이들 처리액 토출부 (30, 40, 50) 가 노즐 (33a, 33b, 43a, 43b, 53) 을 소정의 순차로 기판 (W) 의 상방에 위치시켜 처리액을 기판 (W) 에 공급함으로써, 기판 (W) 에 대한 액 처리가 실행된다. 기판 (W) 의 회전 중심 부근에 공급된 처리액은, 기판 (W) 의 회전에 수반되는 원심력에 의해 외측으로 퍼지고, 최종적으로는 기판 (W) 의 주연부로부터 측방으로 뿌려진다. 기판 (W) 으로부터 비산된 처리액은 스플래시 가드 (20) 의 가드 (21) 에 의해 받아내져 액받이부 (22) 에 의해 회수된다.

또한, 기판 처리 장치 (1A) 에는, 처리 공간 (SP) 내를 조명하는 조명부 (71) 와, 챔버 내를 촬상하는 카메라 (72) (촬상부) 가 인접하여 형성되어 있다. 도면의 예에서는 조명부 (71) 와 카메라 (72) 가 수평 방향으로 인접하여 배치되어 있지만, 상하 방향으로 인접하는, 즉 조명부 (71) 가 카메라 (72) 의 바로 위 또는 바로 아래 위치에 형성되어도 된다. 조명부 (71) 는 예를 들어 LED 램프를 광원으로 하는 것이고, 카메라 (72) 에 의한 촬상을 가능하게 하기 위해 필요한 조명광을 처리 공간 (SP) 내에 공급한다. 카메라 (72) 는 연직 방향에 있어서 기판 (W) 보다 높은 위치에 형성되어 있고, 그 촬상 방향 (즉 촬상 광학계의 광축 방향) 은, 기판 (W) 의 상면을 촬상하기 위해, 기판 (W) 표면의 대략 회전 중심을 향하여 비스듬하게 하방향으로 설정되어 있다. 이로써, 카메라 (72) 는 스핀 척 (11) 에 의해 유지된 기판 (W) 의 표면 전체를 그 시야에 포함한다. 수평 방향에는, 도 2 에 있어서 파선으로 둘러싸인 범위가 카메라 (72) 의 시야에 포함된다.

카메라 (72) 의 촬상 방향과, 조명부 (71) 로부터 조사되는 조명광의 광 중심의 방향은 대체로 일치하고 있다. 그 때문에, 상방 위치에 위치하는 노즐 및 그곳으로부터 토출되는 처리액이 조명부 (71) 에 의해 조명될 때, 카메라 (72) 는 이들 중 조명부 (71) 로부터의 직접 광이 닿는 부분을 촬상하게 된다. 이로써, 고휘도의 화상을 얻을 수 있다. 이 때, 조명부 (71) 및 카메라 (72) 는 노즐을 약간 상방으로부터 내려다보는 위치에 형성되므로, 처리액으로부터의 정반사광이 카메라 (72) 에 입사하여 헐레이션을 일으키는 것은 회피되고 있다. 또한, 단순히 처리액의 낙하의 유무를 검출하는 목적에 있어서 헐레이션은 문제가 되지 않기 때문에, 처리액으로부터의 정반사광이 카메라 (72) 에 입사하는 구성이어도 된다. 또한, 배경에 대해 처리액을 식별 가능한 콘트라스트가 얻어지는 한, 조명부 (71) 의 배치 형성 위치는 임의이다.

또한, 조명부 (71) 및 카메라 (72) 는, 챔버 (90) 내에 형성되어도 되고, 또 챔버 (90) 의 외측에 형성되어, 챔버 (90) 에 형성된 투명창을 통하여 기판 (W) 에 대해 조명 또는 촬상을 실시하도록 구성되어도 된다. 처리액이 조명부 (71) 및 카메라 (72) 에 부착되는 것을 방지한다는 관점에서는, 챔버 (90) 외에 형성되는 것이 바람직하다.

카메라 (72) 에 의해 취득된 화상 데이터는 제어부 (80) 의 화상 처리부 (86) 에 부여된다. 화상 처리부 (86) 는, 화상 데이터에 대해, 후술하는 보정 처리나 패턴 매칭 처리 등의 화상 처리를 실시한다. 후술하는 바와 같이, 이 실시형태에 있어서는, 카메라 (72) 에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 각 노즐 (33a, 33b, 43a, 43b, 53) 의 위치 결정 및 각 노즐 (33a, 33b, 43a, 43b, 53) 로부터의 처리액의 낙하가 검출된다.

이 기판 처리 시스템 (1) 의 제어부 (80) 는, 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, 사용자에 의한 조작 입력을 접수하는 입력 기능 및 처리의 진행 상황이나 이상의 발생 등을 필요에 따라 사용자에게 알리는 출력 기능을 갖는 유저 인터페이스 (UI) 부 (87) 를 갖는다. 그리고, CPU (81) 가 처리 프로그램을 실행함으로써, 제어부 (80) 의 각 기능부 (아암 구동부 (83), 처리액 공급부 (84), 척 구동부 (85), 화상 처리부 (86) 등) 의 기능이 실현된다. 또한, 제어부 (80) 는 각 기판 처리 장치 (1A ∼ 1D) 에 개별적으로 형성되어도 되고, 또 기판 처리 시스템 (1) 에 1 세트만 형성되어 각 기판 처리 장치 (1A ∼ 1D) 를 통괄적으로 제어하도록 구성되어도 된다.

＜1.2 처리예＞

이하에서는, 기판 처리 장치 (1A) 에서 실시되는 각 처리 중, 위치 결정 처리, 액 처리, 판정 처리, 및 검출 처리의 일례에 대해 설명한다.

도 4 는, 기판 처리 장치 (1A) 에 있어서의 처리예의 타이밍 차트를 나타내는 도면이다. 도 5 는, 후술하는 위치 결정 처리, 판정 처리 및 검출 처리를 실행하는 기능 블록을 나타내는 도면이다. 도 6 은, 노즐 (43a) 이 적정한 처리 위치에 위치 결정된 상태에서 촬상된 기준 화상 (Iref) 의 예를 나타내고 있다. 도 7 은, 처리 위치에 위치 결정된 노즐 (43a) 로부터 처리액이 연속적으로 토출되고 있을 때에 촬상되는 화상 (Im) 의 예를 나타내고 있다.

이하에서는, 각 도면을 참조하면서, 기판 처리 장치 (1A) 에 있어서의 각 처리에 대해 설명한다. 이하의 각 처리는, CPU (81) 가 미리 정해진 처리 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 또, 이하에서는 노즐 (43a) 을 사용한 처리에 대해 설명하지만, 다른 노즐 (33a, 33b, 43b, 53) 을 사용하는 경우에도 동작은 동일하다. 또 동시에 복수의 노즐이 처리에 사용되어도 된다.

＜1.2.1 전체의 흐름＞

기판 (W) 이 기판 처리 장치 (1A) 에 반입되면, 기판 (W) 은, 스핀 척 (11), 보다 구체적으로는 스핀 베이스 (111) 의 주연부에 형성된 복수의 척 핀 (114) 에 재치 (載置) 된다. 기판 (W) 이 반입될 때에는 스핀 베이스 (111) 에 형성된 척 핀 (114) 은 해방 상태로 되어 있고, 기판 (W) 이 재치된 후, 척 핀 (114) 이 가압 상태로 전환되어 기판 (W) 이 척 핀 (114) 에 의해 유지된다 (시각 t1). 이 유지 상태는, 시각 (t1 ∼ t8) 의 기간에 있어서 계속된다.

그 후, 시각 (t2 ∼ t3) 의 기간에 있어서, 노즐 (43a) 이 아암 구동부 (83) 에 의해 퇴피 위치로부터 적정한 처리 위치 (예를 들어, 노즐 (43a) 의 개구 중심이 기판 (W) 의 회전 중심의 바로 위에 오는 위치) 로 이동된다.

액 처리에서는, 양호한 처리 결과를 안정적으로 얻기 위해서, 노즐이 처리 위치에 적정하게 위치 결정될 필요가 있다. 기판 처리 장치 (1A) 에서는, 카메라 (72) 에 의해 촬상되는 화상에 기초하여, 처리 위치 근방에서의 노즐의 위치 어긋남이 판정된다 (시각 t2 ∼ t4).

노즐을 이동시키는 기간 (시각 t2 ∼ t3 의 기간) 및 노즐의 이동 후부터 처리액의 토출 개시까지의 기간 (시각 t3 ∼ t4 의 기간) 에는, 기준 화상 (Iref) 에 있어서의 노즐 (43a) 의 위치를 목표 위치로 하여, 노즐 (43a) 의 위치 결정 제어가 실행된다. 구체적으로는, 노즐 (43a) 을 이동시키면서 카메라 (72) 에서 촬상을 실시하고, 각 화상에 대해 레퍼런스 패턴 (RP) 과 거의 일치하는 영역이 패턴 매칭 처리에 의해 탐색됨으로써, 노즐 (43a) 의 위치가 검출된다. 여기서, 레퍼런스 패턴 (RP) 이란, 기판 처리에 앞서 준비되는 패턴이고, 기준 화상 (Iref) 으로부터 노즐 (43a) 의 이미지에 상당하는 일부 영역이 절단된 패턴이다. 이 절단은, 예를 들어 오퍼레이터가, 기준 화상 (Iref) 중에서 노즐 (43a) 의 이미지를 포함하는 사각형 영역을 UI 부 (87) 에서 지정함으로써 실시된다.

이동 중의 노즐 (43a) 에 대해 카메라 (72) 가 복수의 프레임으로 촬상을 실행한다. 노즐 (43a) 이 이동 중이면, 촬상되는 화상의 내용은 프레임마다 변화되고 있다. 한편, 노즐 (43a) 이 정지하면, 연속되는 프레임 사이의 화상 변화도 없어진다. 예를 들어, 연산부 (811) 는, 촬상 시각의 인접하는 프레임 사이에서 화상의 차분을 산출한다. 그리고, 판정부 (812) 는, 그 차분이 일정값 이하로 되어 있는지의 여부에 따라 노즐 (43a) 이 정지했는지의 여부를 판정한다. 차분의 산출은, 예를 들어 2 개의 화상에서 서로 동일 위치에 해당하는 화소의 휘도값의 차이의 절대값을, 전체 화소에 대해 적산함으로써 실현된다. 또한, 노이즈 등에 의한 오판정을 피하기 위해, 연속되는 3 프레임 이상의 화상을 사용하여 판정이 실시되어도 된다.

노즐 (43a) 이 정지되었다고 판정되면, 연속 촬상된 복수의 화상으로부터, 정지되었다고 간주할 수 있는 시각에 촬상된 1 개의 화상이 특정된다. 구체적으로는 예를 들어, 연속되는 2 프레임의 화상의 차분이 일정값 이하가 되고 노즐 (43a) 이 정지되었다고 판정되었을 때, 그들 화상 중 먼저 촬상된 화상을 정지시의 화상으로 할 수 있다.

정지시의 화상에 기초하여, 노즐 위치 이상 판정이 실시된다. 노즐 위치 이상 판정은, 노즐 (43a) 이 미리 정해진 처리 위치에 정확하게 위치 결정되어 있는지를 판정하는 처리이다. 정지시의 화상과, 기판 (W) 에 대한 처리에 앞서 준비된 화상 (구체적으로는, 노즐 (43a) 이 적정한 처리 위치에 위치 결정된 상태에서 촬상된 기준 화상 (Iref)) 의 비교에 의해, 노즐 위치가 적정한지의 여부가 판정된다. 이 때의 노즐 (43a) 의 위치와 기준 화상 (Iref) 에 있어서의 노즐 (43a) 의 위치의 어긋남량이 미리 정해진 임계값 이하이면, 노즐 (43a) 의 위치가 적정이라고 판정된다. 한편, 어긋남량이 임계값을 초과하고 있는 경우에는 노즐 위치가 이상이라고 판정되고, 이상이라는 취지가 UI 부 (87) 를 통하여 오퍼레이터에게 알려진다.

스핀 척 (11) 은 기판 (W) 을 유지 후에 소정의 회전 속도로 회전되고 (시각 t2 ∼ t6), 동시 병행하여 노즐 (43a) 의 위치 결정이 실시된다 (시각 t2 ∼ t4). 노즐의 위치 결정 후에, 기판 (W) 에 대한 액 처리가 실행된다 (시각 t4 ∼ t5). 이 기간은, 도시되지 않은 펌프 등을 작동하여, 노즐을 향하여 액을 능동적으로 공급하는 공급 기간이고, 처리 위치에 위치 결정된 노즐 (43a) 로부터 처리액이 토출된다. 처리액은 소정 속도로 회전하는 기판 (W) 의 상면을 향하여 유하되고, 그 상면의 회전 중심 부근에 착액한 후, 원심력에 의해 기판 (W) 의 반경 방향 외방향으로 퍼져 기판 (W) 의 상면을 덮는다. 이렇게 하여 기판 (W) 의 상면 전체가 처리액에 의해 처리된다.

처리액이 소정 시간 공급되어 액 처리가 종료되면, 스핀 척 (11) 의 회전이 정지된다 (시각 t6). 또, 처리액의 토출을 정지한 노즐 (43a) 이 퇴피 위치로 이동한다 (시각 t6 ∼ t7). 그 후, 스핀 베이스 (111) 에 형성된 척 핀 (114) 이 해방 상태가 되어, 액 처리가 실시된 기판 (W) 이 도시되지 않은 반송 로봇에 의해 기판 처리 장치 (1A) 로부터 반출된다 (시각 t8). 또한, 본 실시형태와는 상이한 처리예로서, 노즐 (43a) 에 의한 액 처리가 종료된 후에도 기판 (W) 의 회전을 계속하여, 연속적으로 다른 노즐을 사용한 액 처리가 실행되어도 된다.

＜1.2.2 판정 처리 및 검출 처리＞

본 실시형태에서는, 공급 기간에 있어서, 처리액이 적절한 타이밍으로 기판 (W) 에 공급되고 있는지의 여부를 판정하는 판정 처리가 실행된다 (시각 t4 ∼ t5). 또, 본 실시형태에서는, 노즐을 향하여 액을 능동적으로 공급하지 않는 비공급 기간에 있어서, 의도하지 않은 타이밍에서의 액체의 낙하 (흘러나옴이라고 부른다) 의 유무를 검출하는 검출 처리가 실행된다 (시각 t3 ∼ t4, t5 ∼ t6, t11 ∼ t12).

판정 처리 및 검출 처리는, 카메라 (72) 에 의한 촬상 결과를 이용하여, 노즐 (43a) 로부터의 처리액의 낙하의 타이밍을 파악하는 점에서 공통된다.

한편, 판정 처리 및 검출 처리는, 그 처리 타이밍이나 처리의 목적이 상이하다. 구체적으로는, 판정 처리는, 공급 기간 중에 실시되고, 적절히 처리액이 공급되고 있는지의 여부를 판정하는 처리이다. 이것에 대해, 검출 처리는, 비공급 기간 중에 실시되고, 의도하지 않은 타이밍에서의 액체의 낙하의 유무를 검출하는 처리이다. 또, 본 명세서에 있어서, 액체의 낙하란, 연속류로 액체가 흘러 떨어지는 유하와, 미세하게 분단된 상태에서 액적이 떨어지는 적하의 쌍방을 포함하는 개념이다.

이하, 먼저 판정 처리에 대해 상세하게 설명하고, 그 후에 검출 처리에 대해 설명한다. 또, 검출 처리의 설명에 있어서는, 판정 처리와 동일한 부분을 적절히 생략한다.

판정 처리에 앞서, 노즐 (43a) 의 개구로부터 토출되는 처리액 (Lq) 이 기판 (W) 의 상면을 향하여 낙하하는 낙하 경로를 포함하는 화상 (Im) 의 부분 영역이, 판정 영역 (Rj) 으로서 설정된다. 상세하게는 후술하는데, 판정 처리에서는, 판정 영역 (Rj) 을 구성하는 화소 각각이 갖는 휘도값으로부터 산출한 평가값에 기초하여, 노즐 (43a) 로부터 처리액 (Lq) 이 토출되고 있는지의 여부가 판정된다. 또, 이 판정을 위한 임계값도, 판정용 임계값으로서 오퍼레이터에 의해 미리 설정된다.

판정 처리는 노즐 (43a) 의 개구로부터 기판 (W) 의 상면을 향하는 처리액 (Lq) 의 유하의 유무를 판정하는 처리이다. 이하에 설명하는 바와 같이, 판정 처리의 알고리즘은, 촬상된 1 프레임분의 화상에 있어서, 판정 영역 (Rj) 내에 처리액 (Lq) 의 낙하가 인정되는지의 여부를 판정하는 것이다. 이 판정 결과를 이용하여, 토출 타이밍 및 토출 시간을 계측하는 것도 가능하다.

구체적으로는, 연속 촬상된 복수 프레임의 화상 각각에 대해 판정을 실시함으로써, 노즐 (43a) 로부터의 처리액 (Lq) 의 토출 타이밍, 즉 토출이 개시된 시각 및 정지된 시각을 특정할 수 있고, 이들로부터 토출이 계속된 토출 시간을 산출할 수 있다.

판정은, 늦어도 토출이 개시되는 것보다도 전에 개시되고 있을 필요가 있다. 이 때문에, 예를 들어 CPU (81) 로부터 처리액 공급부 (84) 에 대해 처리액의 토출을 개시해야 한다는 취지의 지시가 있었을 때에, 판정을 개시하도록 할 수 있다. 토출 개시의 지시가 있고 나서 실제로 노즐 (43a) 로부터 처리액 (Lq) 이 토출될 때까지 약간의 시간 지연이 있다. 또, 토출 종료의 타이밍을 검출하기 위해서는, CPU (81) 로부터 처리액 공급부 (84) 에 대해 처리액의 토출을 종료해야 한다는 취지의 지시가 있고 나서 당분간, 판정을 계속할 필요가 있다.

다음으로, 판정의 처리 내용에 대해 설명한다. 상기한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 판정 처리는, 1 프레임분의 화상 (정지면 (靜止面)) 에 기초하여, 노즐 (43a) 로부터의 처리액 (Lq) 의 낙하가 있는지의 여부를 판정하는 처리이다.

도 8 ∼ 도 10 은 판정 영역의 화상 내용의 일례를 나타내는 도면이다. 이하에서는, X 방향 및 Y 방향이 다음과 같이 정의된다. 미소한 다수의 화소를 직교하는 2 개의 방향으로 매트릭스 배열함으로써 표현되는 2 차원 화상에 있어서, 1 개의 배열 방향을 X 방향, 다른 하나의 배열 방향을 Y 방향으로 한다. 여기서는, 화상의 좌상 (左上) 모퉁이를 원점으로 하여 가로 방향을 X 방향, 세로 방향을 Y 방향으로 한다. 후술하는 바와 같이, X 방향, Y 방향 중 어느 것이, 실제의 촬상 대상물에 있어서의 연직 방향과 일치하고 있는 것이 바람직하다. 이 실시형태에서는, Y 방향이 연직 방향과 일치하도록 카메라 (72) 가 설치된다.

도 6 의 기준 화상 (Iref) 과 도 7 의 화상 (Im) 의 대비로부터 알 수 있는 바와 같이, 노즐 (43a) 로부터 처리액이 토출되고 있지 않을 때, 노즐 (43a) 의 바로 아래 위치에서는 낙하 경로 배후의 기판 (W) 의 상면이 보이고 있다. 따라서, 임의의 촬상 타이밍에서 판정 영역 (Rj) 내에 나타나는 이미지는, 처리액 (Lq) 및 기판 (W) 의 상면의 어느 것이다. 바꿔 말하면, 이와 같은 촬상 시야가 되도록, 카메라 (72) 의 배치 형성 위치가 설정되는 것이 바람직하다.

처리액의 낙하가 없을 때의 판정 영역 (Rj) 에는 기판 (W) 의 상면만이 나타나고, 도 8 의 좌측도에 나타내는 바와 같이, 영역 내에서 현저한 휘도 변화는 없다. 도 8 의 우측도는 판정 영역 (Rj) 을 X 방향으로 횡단하는 직선 (L) 상에서의 휘도 분포의 예를 나타내고 있다. 동 도면과 같이, 기판 (W) 상에 형성된 패턴에 의한 난반사나 챔버 (90) 내부 부품의 비침에 의한 휘도의 변동이 있지만, 비교적 균일한 휘도 분포가 된다.

한편, 노즐 (43a) 로부터 처리액 (Lq) 이 연속적으로 토출되고 있는 경우, 도 9 의 좌측도에 나타내는 바와 같이, 주상으로 낙하하는 처리액 (Lq) 의 이미지가 판정 영역 (Rj) 에 나타난다. 카메라 (72) 의 촬상 방향과 동 방향에서 조명광이 입사하는 경우, 처리액 (Lq) 에 의한 액주 (液柱) 의 표면이 밝게 빛나게 보인다. 즉, 도 9 의 우측도에 나타내는 바와 같이, 액주에 상당하는 부분에서는 주위보다 고휘도가 된다.

조명 방향이 상이한 경우, 혹은 처리액 (Lq) 이 농색이려면, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 액주 부분이 주위보다 저휘도가 되는 경우도 있을 수 있다. 이 경우에도, 액주에 상당하는 부분에서는 주위 부분과는 분명하게 상이한 휘도 분포가 보인다. 단, 기판 처리에 사용되는 일반적인 처리액은 투명 또는 백색에 가깝고, 도 9 에 나타내는 바와 같이 주위보다 고휘도가 되는 케이스가 많다.

이와 같이 판정 영역 (Rj) 내에 처리액 (Lq) 이 나타나 있을 때에 특징적으로 나타나는 휘도를 검출하면, 처리액의 유무를 판정하는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 이 실시형태의 판정에서는, 다른 화상과 비교하지 않고 1 프레임분의 화상으로부터 확실하게 처리액의 낙하의 유무를 판정하기 위해서, 이하와 같은 데이터 처리에 의해 판정 영역 (Rj) 내의 휘도 변화를 검출한다.

도 11 및 도 12 는 판정 처리에 있어서의 데이터 처리를 설명하는 도면이다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 판정 영역 (Rj) 의 좌상 모퉁이 화소를 좌표 (0, 0), 우하 (右下) 모퉁이 화소를 좌표 (x, y) 에 의해 나타내기로 한다. 판정 영역 (Rj) 은, X 방향으로는 (x ＋ 1) 화소, Y 방향으로는 (y ＋ 1) 화소로 이루어지고, Y 방향은 촬상시의 연직 방향과 일치한다. 판정 영역 (Rj) 을 구성하는 화소 중 X 좌표값이 공통되고 Y 방향을 따라 일렬로 늘어서는 복수의 화소로 이루어지는 화소열을 생각하고, 당해 화소열에 속하는 화소 각각의 휘도값을 합계한다. 이것은, X 좌표값이 i (0 ≤ i ≤ x) 인 모든 화소 (도면에 있어서 사선을 그은 화소) 의 휘도값을 Y 방향으로 적산하는 것과 등가이다. 이하에서는, 이 합계값을 「휘도 적산값」이라고 칭한다. 좌표 (i, j) 에 있는 화소의 휘도값을 Pij 로 하면, X 좌표값이 i 인 화소열에 있어서의 휘도 적산값 (S(i)) 은, 하기의 수학식 1 에 의해 나타낸다.

여기서, Y 방향은 연직 방향, 요컨대 노즐 (43a) 로부터 토출된 처리액 (Lq) 이 기판 (W) 을 향하여 낙하하는 방향과 일치한다. 따라서, 처리액 (Lq) 이 노즐 (43a) 로부터 연속적으로 토출되고 주상으로 낙하할 때, 판정 영역 (Rj) 에는 Y 방향, 요컨대 화소열의 방향을 따라 연장되는 액주가 나타난다. 따라서, 당해 화소열이 액주 내에 상당하는 위치에 있는 경우에는, 많은 화소가 처리액 (Lq) 특유의 휘도값을 갖는 것이 되는 한편, 당해 화소열이 액주 주위의 배경 부분에 상당하는 위치에 있는 경우에는, 배경의 기판 (W) 의 휘도값을 갖는 것이 된다.

이 때문에, 화소열마다 Y 방향으로 적산되는 휘도 적산값 (S(i)) 에서는, 당해 화소열이 액주 내에 상당하는 위치에 있는 경우에는 처리액 (Lq) 특유의 휘도값이 보다 강조되고, 당해 화소열이 배경 부분에 상당하는 위치에 있는 경우에는, Y 방향을 따른 농담의 변화가 상쇄되고, 기판 (W) 의 평균적인 휘도값을 적산한 것에 가까운 값이 된다.

도 12 에 나타내는 바와 같이, 휘도 적산값 (S(i)) 을 값 (i), 요컨대 화소 열의 X 방향 위치에 대해 플롯한 프로파일을 생각하면, 도 8 의 우측도 및 도 9 의 우측도에 나타낸 휘도 프로파일의 차이가 보다 강조된다. 즉, 판정 영역 (Rj) 에 액주가 존재할 때, 도 12 에 실선으로 모식적으로 나타내는 바와 같이, 도 9 의 우측도에 나타내는 휘도 프로파일 중 액주에 상당하는 부분의 휘도값이 보다 강조되어 큰 피크 (처리액이 농색인 경우에는 딥) 가 되어 나타나고, 배경 부분과의 차이가 명료해진다. 한편, 판정 영역 (Rj) 에 액주가 존재하지 않으면, 도 12 에 점선으로 나타내는 바와 같이, 현저한 피크는 나타나지 않는다.

따라서, 하나의 화상 중에서 Y 방향에 있어서의 휘도 적산값 (S(i)) 의 X 방향에 있어서의 변화 양태를 조사하면, 다른 화상과 비교할 것도 없이, 판정 영역 (Rj) 에 처리액 (Lq) 의 낙하가 있는지의 여부를 판정하는 것이 가능하다. 처리액 (Lq) 의 낙하 방향을 따른 화소열에서의 휘도 적산값 (S(i)) 을 사용함으로써, 액체의 낙하에 수반되는 휘도 변화가 작은 경우에도 이것을 보다 양호한 정밀도로 검출하고, 보다 확실한 판정으로 연결할 수 있다.

판정 영역 (Rj) 은, 처리액 (Lq) 의 유무로 휘도가 변화되는 영역을 포함할 필요가 있지만, 처리액 (Lq) 의 낙하 경로의 전체를 포함할 필요는 반드시 없다. 오히려, 도 9 에 나타내는 바와 같이, Y 방향에 있어서는 처리액 (Lq) 에 의한 액주가 판정 영역 (Rj) 의 상단에서 하단까지 도달하고 있는 것이 바람직하고, 이 의미에서는 낙하 경로의 일부만을 포함하는 것이어도 된다. 또, X 방향에는, 액주의 주위에 배경 부분이 다소 포함되는 것이 바람직하고, 이렇게 함으로써 배경 부분과의 대비로 액주 부분을 강조할 수 있다.

또한, 촬상 방향과 대략 일치하는 방향으로부터의 조명에서는, X 방향에 있어서 액주의 중앙 부분이 특히 고휘도가 되고, 주연부에서 이것보다 저휘도가 된다. 즉, 판정 영역 (Rj) 중 액주에 상당하는 영역의 중앙부에서 X 방향으로 특징적인 휘도 프로파일이 나타나므로, 이 특징적인 휘도를 검출에 이용하는 경우에는 반드시 배경 부분을 필요로 하지 않는다. 후술하는 바와 같이 액주 부분과 배경 부분에서 명확한 휘도값의 차이가 있는 경우도 동일하다.

구체적인 판정 프로세스에서는, 예를 들어 X 방향 좌표값 (i) 에 대한 휘도 적산값 (S(i)) 의 프로파일에 있어서 그 변화 양태를 정량적으로 나타내는 적당한 평가값이 도입되고, 그 값과 미리 정해진 임계값의 대소 관계에 의해, 처리액의 유무가 판정된다. 화상에 있어서 처리액이 배경보다 고휘도가 되는 경우에는, 예를 들어 다음과 같이 할 수 있다.

도 13 ∼ 도 15 는, 평가값과 임계값의 관계를 예시하는 도면이다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 처리액 (Lq) 이 갖는 휘도값의 범위 (Rlq) 와 배경 부분이 갖는 휘도값의 범위 (Rbg) 를 사전에 알고 있고, 또한 이들이 명확하게 분리 가능할 때에는, 휘도 적산값 (S(i)) 그 자체를 평가값으로서 사용할 수 있다. 즉, 배경으로부터의 휘도 적산값의 범위 (Rbg) 보다 조금 고휘도측에 접근한 값을 임계값 (Sth) 으로 하면 된다. 기본적으로 임계값 (Sth) 은, 처리액 (Lq) 의 휘도값 범위 (Rlq) 와 배경 부분의 휘도값 범위 (Rbg) 의 사이이면 어느 값으로 설정되어도 되게 된다. 그러나, 연속이 아닌 액적까지를 포함하여 검출하기 위해서는, 휘도 적산값 (S(i)) 이 배경의 휘도값 범위 (Rbg) 를 초과한 경우에는 처리액의 낙하 있음으로 판정되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 임계값 (Sth) 은 배경의 휘도값 범위 (Rbg) 의 상한에 가까운 값으로 설정된다.

또, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 휘도 적산값 (S(i)) 의 프로파일에 있어서의 최대값 (Smax) 과 최소값 (Smin) 의 차이 (ΔS) 가 평가값으로서 사용되어도 된다. 처리액의 낙하에 수반되는 현저한 피크가 존재하는 경우, 이 차이 (ΔS) 는 큰 값이 된다. 한편, 처리액의 낙하가 없으면 이 차이 (ΔS) 는 극히 작은 값이 된다. 이것으로부터, 휘도 적산값 (S(i)) 의 최대값 (Smax) 과 최소값 (Smin) 의 차이 (ΔS) 를 평가값으로 하여, 이것에 대한 임계값이 설정되도록 해도 된다.

또, 판정 영역 (Rj) 에 있어서 처리액 (Lq) 에 의한 액주가 차지하는 위치와 배경 부분이 차지하는 위치를 미리 알고 있으면, 각각의 위치에 있는 화소열의 사이에서 휘도 적산값 (S(i)) 을 비교하는 것도 유효하다. 예를 들어, 낙하 경로가 X 방향에 있어서의 중앙부에 위치하도록 판정 영역 (Rj) 이 설정되는 경우에는, X 방향에 있어서 판정 영역 (Rj) 의 중앙부에 위치하는 화소열에 있어서의 휘도 적산값과 주변부에 위치하는 화소열에 있어서의 휘도 적산값의 차이를 평가값으로 할 수 있다. 또 예를 들어, 판정 영역 (Rj) 의 좌단의 화소열이 액주 부분에 대응하고, 우단의 화소열이 배경 부분에 상당하는 경우에는, 좌단의 화소열의 휘도 적산값 (S(0)) 과 우단의 화소열의 휘도 적산값 (S(x)) 의 차이를 평가값으로 할 수 있다. 이들의 경우, 1 개의 화소열의 휘도 적산값 대신에, 서로 근방에 있는, 예를 들어 연속하는 복수의 화소열의 휘도 적산값의 평균값이 사용되어도 된다.

또, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 화소열마다 구한 복수의 휘도 적산값 (S(i)) 을 모 (母) 집단으로 했을 때의 표준 편차 (σ) 를 평가값으로 해도 된다. 도 12 에 나타낸 바와 같이, 판정 영역 (Rj) 에 처리액의 이미지가 포함되지 않는 경우에는 휘도 적산값 (S(i)) 의 편차가 작고, 처리액의 이미지가 포함되는 경우에는 휘도 적산값 (S(i)) 이 좌표값 (i) 에 의해 크게 변동된다. 따라서, 화소열마다의 휘도 적산값 (S(i)) 의 사이에서의 표준 편차 (σ) 는, 처리액의 이미지가 포함되는 경우에 큰 값이 되고, 포함되지 않는 경우에는 작은 값이 된다. 따라서, 이 표준 편차 (σ) 의 값은 휘도 적산값 (S(i)) 의 변화 양태를 정량적으로 나타내는 평가값이 될 수 있다. 휘도 적산값 (S(i)) 을 모집단으로 하는 표준 편차 (σ) 는, 하기의 수학식 2 에 의해 나타낸다. 수학식 2 에 있어서, m 은 휘도 적산값 (S(i)) 의 평균값을 나타낸다.

다음으로 설명하는 판정 처리에서는 표준 편차의 값을 평가값으로 한 케이스가 사용되고 있지만, 평가값은 이것에 한정되지 않고, 채용되는 평가값에 따른 임계값 (판정용 임계값) 이 적절히 설정된다.

도 16 은 판정 처리의 플로 차트이다. 최초로, 카메라 (72) 에 의해 1 프레임분의 화상이 취득된다 (스텝 ST1). 화상 처리부 (86) 는, 이 화상으로부터 판정 토출 영역 (Rj) 에 상당하는 부분 영역을 절단한다 (스텝 ST2). 연산부 (811) 는, 판정 토출 영역 (Rj) 을 구성하는 각 화소에 대해, 화소열마다 휘도값을 적산한다 (스텝 ST3). 연산부 (811) 는 추가로 평가값으로서 휘도 적산값의 표준 편차 (σ) 를 산출한다 (스텝 ST4).

판정부 (812) 는, 평가값인 표준 편차 (σ) 의 값을 사전에 설정된 판정용 임계값과 비교한다 (스텝 ST5). 표준 편차 (σ) 의 값이 판정용 임계값 이상이면, 노즐 (43a) 로부터의 처리액의 낙하 있음으로 판정한다 (스텝 ST6). 평가값이 판정용 임계값 미만이면, 노즐 (43a) 로부터의 처리액의 낙하 없음으로 판정한다 (스텝 ST7). 이로써, 당해 프레임의 화상에 있어서 처리액의 낙하가 있는지의 여부가 판정된다. 판정을 종료해야 할 타이밍이 올 때까지 상기 처리가 반복되고 (스텝 ST8), 각 프레임의 화상 각각에 대해 판정이 실시된다.

다음으로, 본 실시형태에 있어서의 검출 처리에 대해 설명한다. 상기 서술한 바와 같이, 검출 처리란, 노즐을 향하여 액을 능동적으로 공급하지 않는 비공급 기간에 있어서, 흘러나옴의 유무를 검출하는 처리이다. 이하에서는, 검출 처리의 대상이 되는 대상 노즐이 노즐 (33a, 33b, 43a, 43b) (즉, 노즐군 (33, 43)) 인 경우에 대해 설명한다. 단, 노즐군 (33, 43) 에 대한 검출 처리는 동일하므로, 이하에서는, 노즐군 (43) 에 대한 검출 처리에 대해 상세하게 설명하고, 노즐군 (33) 에 대한 설명은 생략한다.

검출 처리에서는, 주로, 대상 노즐인 노즐군 (43) 을 향한 액체의 공급을 정지하고 있는 비공급 기간에 그 노즐군 (43) 의 개구로부터 액체가 낙하할 때의 낙하 경로를 촬상 시야에 포함하여 촬상을 실시하는 촬상 공정과, 촬상 공정에 있어서의 촬상 결과를 이용하여 액체의 낙하의 유무를 검출하는 검출 공정이 실행된다.

도 17 은, 처리 위치에 위치 결정된 노즐군 (43) 을 촬상하여 얻어지는 화상 (In) 의 예를 나타내고 있다. 검출 처리에서는, 판정 처리의 경우와 동일하게, 화상 (In) 중 각 낙하 경로를 포함하는 부분 영역이, 검출 영역 (Rk1, Rk2) 으로서 설정된다.

또, 검출 처리에서는, 판정 처리의 경우와 동일하게, 촬상된 1 프레임분의 화상에 있어서, 판정부 (812) (검출부) 가 검출 영역 (Rk1, Rk2) 내에 있어서의 액체의 낙하의 유무를 검출한다. 구체적으로는, 검출 영역 (Rk1, Rk2) 을 구성하는 화소 각각이 갖는 휘도값으로부터 산출한 평가값에 기초하여, 노즐 (43a, 43b) 로부터 액체가 낙하하고 있는지의 여부가 검출된다. 이 검출용 임계값은, 오퍼레이터에 의해 미리 설정된다. 단, 공급 기간에 있어서의 노즐 (43a) 로부터의 액주를 촬상 대상으로 하는 판정 처리에 대해, 비공급 기간에 있어서의 노즐 (43a, 43b) 로부터의 액체의 흘러나옴을 촬상 대상으로 하는 검출 처리에서는, 휘도 적산값의 프로파일에 있어서 나타나는 피크의 크기는, 액주의 경우보다 작아진다고 예상된다. 따라서, 검출용 임계값은, 판정용 임계값 (Sth) 보다 배경의 휘도값 범위 (Rbg) 의 상한에 가까운 값으로 설정되는 것이 바람직하다 (도 13 을 참조).

본 실시형태에서는, 검출 처리가, 처리 타이밍이 상이한 제 1 검출 처리 내지 제 3 검출 처리를 갖는다.

제 1 검출 처리의 촬상 공정은, 노즐군 (43) 이 기판 (W) 의 상방의 처리 위치로 이동되고 나서 공급 공정이 개시될 때까지의 기간 (시각 t3 ∼ t4 의 기간) 에 실행된다. 즉, 제 1 검출 처리의 촬상 공정은, 직전까지 처리액의 공급을 실시하고 있지 않고 또한 이동 직후의 노즐군 (43) 을 대상 노즐로 하고 있다.

따라서, 상기 기간에 노즐군 (43) 의 유로 내의 개구 부근에 처리액이 모여 있는 경우 (예를 들어, 액 공급원으로부터 노즐군 (43) 까지의 유로에 개재 삽입된 개폐 밸브에 미소한 흠집이 생겨, 처리액이 개폐 밸브보다 하류측으로 새고 있는 경우), 노즐군 (43) 의 이동에 의해 유로 내부의 처리액끼리가 유동하고, 제 1 검출 처리에서 처리액의 흘러나옴이 검출될 수 있다. 한편, 상기 기간에 노즐군 (43) 의 유로 내의 개구 부근에 처리액이 모여 있지 않은 경우, 제 1 검출 처리에서 처리액의 흘러나옴이 검출되지 않는다.

제 1 검출 처리에 있어서는, 그 촬상 공정 (시각 t3 ∼ t4 의 기간) 의 직후에, 노즐 (43a) 로부터 기판 (W) 을 향하여 처리액을 공급하는 공급 공정이 실행된다 (시각 t4 ∼ t5). 이 때문에, 제 1 검출 처리에서는, 후술하는 제 3 검출 처리와 같이 흘러나옴의 검출만을 목적으로 하여 노즐군 (43) 을 이동시키는 경우에 비해, 노즐군 (43) 을 이동시키는 수고를 줄일 수 있어 처리 효율이 향상된다.

제 2 검출 처리의 촬상 공정은, 노즐군 (43) 을 향한 처리액의 공급이 정지된 직후의 일정 기간 (시각 t5 ∼ t6 의 기간) 에 실행된다. 즉, 제 2 검출 처리의 촬상 공정은, 직전까지 처리액의 공급을 실시하고 있던 노즐군 (43) 을 대상 노즐로 하고 있다.

따라서, 상기 기간에 노즐군 (43) 의 유로 내의 개구 부근에 처리액이 모여 있는 경우 (예를 들어, 액 공급원으로부터 노즐군 (43) 까지의 유로에 개재 삽입된 석백 밸브 등이 적절히 기능하지 않고, 처리액이 개폐 밸브보다 하류측으로 새고 있는 경우), 제 2 검출 처리에서 처리액의 흘러나옴이 검출될 수 있다. 한편, 상기 기간에 노즐군 (43) 의 유로 내의 개구 부근에 처리액이 모여 있지 않은 경우, 제 2 검출 처리에서 처리액의 흘러나옴이 검출되지 않는다.

도 18 은, 프레임마다 구한 평가값으로서의 표준 편차 (σ) 의 값과 시각 (프레임수) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 18 에 나타내는 실측예에서는, 도 4 의 시각 (t4 ∼ t5) 의 기간에 대응하는 지점을 부호 A 로 나타낸다. 부호 A 의 기간에서는, 노즐 (43a) 의 개구로부터 기판 (W) 을 향한 액주에 대해 판정 처리를 실시하고 있고, 표준 편차 (σ) 의 값이 높은 상태가 계속되고 있다.

또, 도 18 에 나타내는 실측예에서는, 도 4 의 시각 (t5 ∼ t6) 의 기간에 대응하는 지점을 부호 B, C 로 나타낸다. 부호 B, C 의 기간에서는, 비공급 기간에 있어서의 노즐 (43a, 43b) 에 대해 제 2 검출 처리를 실시하고 있다. 부호 B 의 기간에서는, 표준 편차 (σ) 의 값이 낮은 상태가 계속되고 있어 흘러나옴은 검출되고 있지 않다. 한편, 부호 C 의 기간에서는, 단시간이지만 표준 편차 (σ) 의 값의 증대가 보이고, 흘러나옴이 검출되고 있다.

흘러나옴의 경우, 그 지속 시간은 불규칙하고, 예를 들어 1 프레임분의 화상에밖에 액적이 나타나고 있지 않은 경우도 있을 수 있다. 본 실시형태의 검출 처리는 개개의 프레임 화상으로부터 처리액의 낙하의 유무를 검출하기 때문에, 적어도 1 프레임의 화상에 액적을 촬상할 수 있으면, 확실하게 흘러나옴을 검출하는 것이 가능하다.

다음으로, 제 3 검출 처리에 대해 설명한다. 제 1 및 제 2 검출 처리가 액 처리 (시각 t4 ∼ t5) 의 전후에 그 액 처리와 연속하여 실시되는 처리였던 것에 대해, 제 3 검출 처리는 액 처리 (시각 t4 ∼ t5) 와는 독립적으로 실시되는 처리이다.

따라서, 제 3 액 처리를 실시할 때에는, 기판 (W) 의 상방의 처리 위치에 노즐군 (43) 이 이동되어 (시각 t10 ∼ t11), 그 노즐군 (43) 에 대해 일정 기간 (시각 t11 ∼ t12) 촬상 공정이 실행된다.

그리고, 이 촬상 공정 (시각 t11 ∼ t12 의 기간) 의 직후에, 노즐군 (43) 을 기판 (W) 의 상방으로부터 퇴피시키는 퇴피 공정이 실행된다 (시각 t12 ∼ t13). 이와 같이, 제 3 검출 처리는 흘러나옴의 검출만을 목적으로 하여 노즐군 (43) 을 이동시키고, 그 전후에 액 처리 등을 실행하지 않는다. 이 때문에, 제 3 검출 처리에서는, 흘러나옴의 검출 이외의 다른 처리 (예를 들어, 액 처리) 와 함께 실시되는 검출 처리 (상기 서술한 제 1 검출 처리나 제 2 검출 처리) 보다, 그 다른 처리에 의한 영향을 잘 받지 않아, 흘러나옴 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 흘러나옴의 검출만을 목적으로 하는 제 3 검출 처리에서는, 각 대상 노즐을 순차로 기판 (W) 의 상방의 처리 위치로 이동시켜, 각 대상 노즐에 대해 일괄하여 흘러나옴의 검출을 실시할 수 있다. 제 3 검출 처리는, 예를 들어 소정 장수의 기판 (W) (예를 들어, 1 로트의 기판 (W)) 에 대해 액 처리가 실시될 때마다 실행된다.

＜2 변형예＞

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 한 상기 서술한 것 이외에 여러 가지 변경을 실시하는 것이 가능하다.

상기 실시형태에서는, 기판 처리 장치 (1A) 가 구비하는 5 개의 노즐 (33a, 33b, 43a, 43b, 53) 중, 4 개의 노즐 (33a, 33b, 43a, 43b) 이 대상 노즐인 양태에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판 처리 장치 (1A) 가 구비하는 5 개의 노즐 (33a, 33b, 43a, 43b, 53) 의 모두가 대상 노즐로서 설정되어도 되고, 어느 1 개의 노즐만이 대상 노즐로서 설정되어도 된다.

단, 기판 처리 장치가 구비하는 1 이상의 노즐에, 일체적으로 이동되는 복수의 노즐로 이루어지는 노즐군과 단체로 이동되는 노즐이 포함되는 경우, 대상 노즐은 적어도 노즐군을 포함하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 이하와 같다. 일반적으로, 단체로 이동되는 노즐이면, 그 노즐로부터 기판 (W) 에 대한 액 처리의 전후에 흘러나옴이 발생했다고 해도, 동일한 액의 낙하 타이밍이 어긋날 뿐이므로, 기판 (W) 에 대한 악영향은 작다. 이에 대하여, 일체적으로 이동되는 노즐군의 경우, 그 노즐군 중 하나의 노즐이 기판 (W) 에 대한 액 처리를 실시하는 전후에 그 노즐군 중 다른 노즐로부터 흘러나옴이 발생할 가능성이 있다. 이 경우, 상이한 종류의 액이 기판 (W) 에 대해 의도하지 않은 타이밍으로 낙하하게 되어, 기판 (W) 에 대한 악영향이 크다. 따라서, 대상 노즐이 노즐군을 포함하여 구성됨으로써, 악영향의 원인이 되기 쉬운 노즐에 대해 흘러나옴의 검출을 할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는, 카메라 (72) 의 촬상 시야가 기판 (W) 의 상방의 영역에서 고정되어 있고, 촬상 공정에서 기판 (W) 의 상방에 위치하는 대상 노즐로부터의 액체의 낙하의 유무를 검출하는 양태에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 카메라의 촬상 시야가 대기 위치에 위치하는 각 대상 노즐의 각 낙하 경로를 포함하도록 설정되어 있어도 된다. 단, 통상은, 대기 위치에 위치하는 각 대상 노즐의 각 낙하 경로는 각각 상이하다 (예를 들어, 대기 위치에 위치하는 노즐군 (33, 43) 의 낙하 경로는 상이하다). 이 때문에, 이 변형예에 관련된 양태에서는, 각 대상 노즐의 각 낙하 경로를 촬상 가능하도록, 복수의 조명부 (71) 및 카메라 (72) 가 배치 형성되는 것이 바람직하다.

또, 상기 실시형태에서는, 1 프레임의 촬상 화상에 대한 휘도 평가값과 임계값을 비교함으로써, 대상 노즐로부터의 액의 낙하의 유무를 검출하는 양태에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이 밖에도 공지된 여러 가지의 검출 양태를 채용할 수 있다. 또, 액의 낙하의 유무를 검출하는 양태에는, 액의 낙하가 있었던 것만을 검출하는 양태, 액의 낙하가 없었던 것만을 검출하는 양태, 및 액의 낙하의 유무의 쌍방을 검출하는 양태의 모두가 포함된다.

또, 상기 실시형태에서는, 노즐로부터 액이 공급되는 대상물이 기판 (W) 이고, 흘러나옴의 검출을 실시하는 검출 장치가 기판 처리 장치인 양태에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판 (W) 이외의 구조체 등이 대상물로서 이용되어도 된다.

또, 처리의 목적에 따라, 각 노즐 (33a, 33b, 43a, 43b, 53) 로부터는 서로 상이한 처리액이 토출되어도 되고, 동일한 처리액이 토출되어도 된다. 또, 1 개의 노즐로부터 2 종류 이상의 처리액이 토출되어도 된다. 또, 노즐의 구성이나 개수 등은 적절히 변경 가능하다.

이상, 실시형태 및 그 변형예에 관련된 검출 방법 및 검출 장치에 대해 설명했지만, 이들은 본 발명에 바람직한 실시형태의 예로서, 본 발명의 실시 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시형태의 자유로운 조합, 혹은 각 실시형태의 임의의 구성 요소의 변형, 혹은 각 실시형태에 있어서 임의의 구성 요소의 생략이 가능하다.

1A ∼ 1D : 기판 처리 장치
11 : 스핀 척
33a, 33b, 43a, 43b, 53 : 노즐
71 : 조명부
72 : 카메라 (촬상부)
80 : 제어부
81 : CPU
811 : 연산부
812 : 판정부 (검출부)
W : 기판

Claims (6)

1 이상의 노즐 중 대상 노즐을 향한 액체의 공급을 정지하고 있는 비공급 기간에, 그 대상 노즐의 개구로부터 액체가 낙하할 때의 낙하 경로를 촬상 시야에 포함하여 촬상을 실시하는 촬상 공정과,
상기 촬상 공정에 있어서의 촬상 결과를 이용하여, 상기 액체의 낙하의 유무를 검출하는 검출 공정을 구비하는, 검출 방법.

제 1 항에 있어서,
상기 촬상 시야는, 상기 액체가 공급되는 대상물의 상방의 영역이며,
상기 촬상 공정에서는, 상기 대상물의 상방에 위치하는 상기 대상 노즐로부터의 액체의 낙하의 유무를 검출하는, 검출 방법.

제 2 항에 있어서,
상기 촬상 공정의 직후에, 상기 대상 노즐을 상기 대상물의 상방으로부터 퇴피시키는 퇴피 공정을 추가로 구비하는, 검출 방법.

제 2 항에 있어서,
상기 촬상 공정의 직후에, 상기 대상 노즐로부터 상기 대상물을 향하여 상기 액체를 공급하는 공급 공정을 추가로 구비하는, 검출 방법.

제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1 이상의 노즐에는, 일체적으로 이동되는 복수의 노즐로 이루어지는 노즐군과, 단체로 이동되는 노즐이 포함되고,
상기 대상 노즐은 적어도 상기 노즐군을 포함하는, 검출 방법.

1 이상의 노즐과,
상기 1 이상의 노즐 중 대상 노즐을 향한 액체의 공급을 정지하고 있는 비공급 기간에, 그 대상 노즐의 개구로부터 액체가 낙하할 때의 낙하 경로를 촬상하는 촬상부와,
상기 촬상부에 있어서의 촬상 결과를 이용하여, 상기 액체의 낙하의 유무를 검출하는 검출부를 구비하는, 검출 장치.

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