(57)【要約】      （修正有）【課題】位置決め対象物を撮像して基準位置からの変位を検出する際、単一の撮像方向からの撮像で位置決め対象物の変位を検出することができ、また撮像手段の配置の自由度の高い変位検出装置、基板処理装置、変位検出方法および基板処理方法を提供する。【解決手段】カメラ７２に対し接近・離間方向に移動するノズル５３の変位を検出するために、カメラ７２の撮像方向Ｄｉをノズル５３の移動平面に交わるように斜め方向とする。撮像された画像ＩＭでは、ノズル５３の変位が上下方向の動きとなって反映され、パターンマッチング処理により画像内でノズル５３の位置検出を行うことで、画像の奥行き方向の成分を有するノズル５３の変位を検出する。【選択図】図１０
2015152475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決め対象物の基準位置からの変位を検出する変位検出装置において、
前記位置決め対象物を撮像対象物として、または前記位置決め対象物の変位に伴い前記位置決め対象物と一体的に変位する物体を撮像対象物として、該撮像対象物を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像した検出用画像に基づき、前記位置決め対象物の変位を検出する検出手段と
を備え、
前記撮像手段は、前記撮像対象物の変位方向に平行な成分と前記変位方向に非平行な成分とを含む方向を撮像方向として前記撮像対象物を撮像し、
前記検出手段は、前記基準位置からの前記位置決め対象物の変位のうち前記撮像方向と非平行な成分を、前記位置決め対象物が前記基準位置に位置する時に前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像した基準画像と前記検出用画像とのパターンマッチング結果に基づき検出する
ことを特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記基準位置に対する前記撮像手段の配置を互いに同一として撮像された前記基準画像と前記検出用画像との間における前記撮像対象物の位置の差に基づき前記位置決め対象物の変位を検出する請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記基準画像から切り出した前記撮像対象物を含む部分画像を基準パターンとしてパターンマッチングを行って、前記検出用画像における前記撮像対象物の位置を求める請求項２に記載の変位検出装置。
【請求項４】
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板に対向配置された状態で前記基板に対し所定の処理を施す処理手段と、
前記処理手段を前記基板に対向する位置に位置決めする位置決め手段と、
請求項１ないし３のいずれかに記載の変位検出装置と同一の構成を有する変位検出手段と
を備え、
前記位置決め対象物が前記処理手段であり、前記基準位置が前記基板に対する前記処理を開始する時の前記処理手段の位置である基板処理装置。
【請求項５】
前記位置決め手段が、前記基準位置を含む移動平面に沿って前記処理手段を移動可能に構成され、
前記撮像手段は、光軸が前記移動平面と交わるように配置される請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記位置決め手段は、前記移動平面に投影した前記光軸の方向と平行な成分を含む移動を前記処理手段に行わせる請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記位置決め手段により互いに独立して移動される複数の前記処理手段を備え、該複数の処理手段を単一の前記撮像手段で撮像する請求項４ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記基板保持手段が前記基板を水平姿勢に保持し、前記位置決め手段が前記処理手段を水平移動させる請求項４ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記基準位置からの前記処理手段の変位の大きさが予め定められた閾値を超えると前記処理手段の位置が不適切であると判定する位置決め判定手段を備える請求項４ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記撮像手段は、前記基板保持手段に保持された前記基板の少なくとも一部を撮像し、
前記基板の撮像結果に基づき、前記基板保持手段による前記基板の保持状態を判定する保持状態判定手段を備える請求項４ないし９のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記処理手段は、前記基板に所定の処理流体を供給する流体供給手段である請求項４ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記処理手段は、前記基板の表面に当接して前記基板を処理する当接手段である請求項４ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項１３】
位置決め対象物の基準位置からの変位を検出する変位検出方法において、
前記位置決め対象物を撮像対象物として、または前記位置決め対象物の変位に伴い前記位置決め対象物と一体的に変位する物体を撮像対象物として、該撮像対象物を撮像して検出用画像を取得する撮像工程と、
前記検出用画像に基づき、前記位置決め対象物の変位を検出する検出工程と
を備え、
前記撮像工程では、前記撮像対象物の変位方向に平行な成分と前記変位方向に非平行な成分とを含む方向を撮像方向として前記撮像対象物を撮像し、
前記検出工程では、前記基準位置からの前記位置決め対象物の変位のうち前記撮像方向に非平行な成分を、前記位置決め対象物が前記基準位置に位置した状態で前記撮像対象物を撮像した基準画像と前記検出用画像とのパターンマッチング結果に基づき検出する
ことを特徴とする変位検出方法。
【請求項１４】
前記検出工程に先立って、前記基準位置に位置決めされた前記位置決め対象物を前記検出用画像と同一の視野で撮像して前記基準画像を取得し、
前記検出工程では、前記基準画像と前記検出用画像との間における前記撮像対象物の位置の差に基づき前記位置決め対象物の変位を検出する請求項１３に記載の変位検出方法。
【請求項１５】
前記基準画像内において前記撮像対象物に対応する部分画像が占める位置の情報を基準情報として予め求めておき、
前記検出工程では、前記検出用画像において前記撮像対象物に対応する部分画像が占める位置を特定し、その位置の情報と前記基準情報とを比較して前記位置決め対象物の変位を検出する請求項１３または１４に記載の変位検出方法。
【請求項１６】
基板を保持する基板保持工程と、
前記基板に対し所定の処理を施す処理手段を、予め定められた基準位置へ移動させて前記基板に対向配置する処理手段配置工程と、
前記処理手段により前記基板に前記処理を施す処理工程と
を備え、
前記処理工程よりも前に、前記処理手段を前記位置決め対象物とする請求項１３ないし請求項１５のいずれかに記載の変位検出方法により、前記処理手段が前記基準位置に位置決めされているか否かを判定することを特徴とする基板処理方法。
【請求項１７】
前記基準位置からの前記処理手段の変位の大きさが予め定められた閾値を超えるとき、前記処理手段の位置が不適切であると判定する請求項１６に記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記処理手段配置工程よりも前に、ユーザによる前記処理手段の位置決め作業を受け付け、その位置を前記基準位置として記憶するティーチング工程を備え、
前記処理手段の位置が不適切であるとき、前記ティーチング工程を再実行する請求項１７に記載の基板処理方法。
【請求項１９】
前記基板保持工程で保持された前記基板の少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき、前記基板の保持状態を判定する保持状態判定工程を、前記処理工程の前に実行する請求項１６ないし１８のいずれかに記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置決め対象物を撮像して基準位置からの変位を検出する変位検出装置および変位検出方法、ならびにこの技術を利用した基板処理装置および基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の技術は、基板に塗布液を塗布する技術であり、スピンチャックに保持され回転する基板の回転中心と対向する位置にノズルが位置決めされ、該ノズルから基板の回転中心に向けて塗布液が吐出されることで、基板の表面に塗布液が塗布される。この技術では、スピンチャックの中心に設けられた吸引口とノズルとを水平面（ＸＹ面）内において直交する２つの方向（Ｘ方向およびＹ方向）からＣＣＤカメラが撮像し、得られた画像に基づいてノズルの変位の有無が検出されて、そのＸ方向位置およびＹ方向位置が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０４７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、光軸を水平方向に直交させた２台のＣＣＤカメラにより位置決め動作の対象物であるノズルを撮像している。このため、ノズルのＸ方向への変位はＹ方向を撮像方向とするカメラによってのみ検出可能である一方、ノズルのＹ方向への変位はＸ方向を撮像方向とするカメラによってのみ検出可能となっている。そのため、２台のＣＣＤカメラが必須となる。そして、これらのＣＣＤカメラはノズルの位置決めの目的のみに特化された配置となっている。しかしながら、このような変位検出技術においては、省スペースおよび低コスト化の観点から、より少ない数のカメラ（撮像手段）で、また撮像手段の配置に関してもより自由度の高い技術の確立が望まれる。上記従来技術は、このような要求に応えるには至っていなかった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、位置決め対象物を撮像して基準位置からの変位を検出する技術において、単一の撮像方向からの撮像で位置決め対象物の変位を検出することができ、また撮像手段の配置の自由度の高い技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の一の態様は、位置決め対象物の基準位置からの変位を検出する変位検出装置であって、上記目的を達成するため、前記位置決め対象物を撮像対象物として、または前記位置決め対象物の変位に伴い前記位置決め対象物と一体的に変位する物体を撮像対象物として、該撮像対象物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像した検出用画像に基づき、前記位置決め対象物の変位を検出する検出手段とを備え、前記撮像手段は、前記撮像対象物の変位方向に平行な成分と前記変位方向に非平行な成分とを含む方向を撮像方向として前記撮像対象物を撮像し、前記検出手段は、前記基準位置からの前記位置決め対象物の変位のうち前記撮像方向と非平行な成分を、前記位置決め対象物が前記基準位置に位置する時に前記撮像手段が前記撮像対象物を撮像した基準画像と前記検出用画像とのパターンマッチング結果に基づき検出する。
【０００７】
また、この発明の他の一の態様は、位置決め対象物の基準位置からの変位を検出する変位検出方法であって、上記目的を達成するため、前記位置決め対象物を撮像対象物として、または前記位置決め対象物の変位に伴い前記位置決め対象物と一体的に変位する物体を撮像対象物として、該撮像対象物を撮像して検出用画像を取得する撮像工程と、前記検出用画像に基づき、前記位置決め対象物の変位を検出する検出工程とを備え、前記撮像工程では、前記撮像対象物の変位方向に平行な成分と前記変位方向に非平行な成分とを含む方向を撮像方向として前記撮像対象物を撮像し、前記検出工程では、前記基準位置からの前記位置決め対象物の変位のうち前記撮像方向に非平行な成分を、前記位置決め対象物が前記基準位置に位置した状態で前記撮像対象物を撮像した基準画像と前記検出用画像とのパターンマッチング結果に基づき検出する。
【０００８】
これらの発明では、撮像対象物の変位方向に平行な成分と該変位方向に非平行な成分とを含む方向を撮像方向（撮像光学系を有する撮像手段においては撮像光学系の光軸の方向）として撮像対象物が撮像される。したがって、撮像対象物の変位のうち撮像方向に非平行な成分については、撮像された画像における撮像対象物の変位として現れる。このことから、位置決め対象物の基準位置からの変位に伴う撮像対象物の変位が含まれる可能性のある検出用画像について、位置決め対象物が基準位置に位置した状態で撮像対象物を撮像した基準画像との間でパターンマッチングを行うことにより、その変位を検出することが可能となる。
【０００９】
このように、本発明では、撮像対象物の変位方向に平行な成分と該変位方向に非平行な成分とを含む方向を撮像方向として撮像を行うとともに、検出用画像と基準画像との間でパターンマッチングを行うことにより、単一の撮像方向からの撮像で位置決め対象物の変位を検出することが可能である。また、撮像対象物の変位方向に平行な成分と該変位方向に非平行な成分とを含む種々の撮像方向からの撮像が適用可能であるため、撮像を実行する撮像手段の配置についても高い自由度を確保することができる。
【００１０】
なお、この発明にかかる変位検出装置では、検出手段は、例えば、基準位置に対する撮像手段の配置を互いに同一として撮像された基準画像と検出用画像との間における撮像対象物の位置の差に基づき位置決め対象物の変位を検出するように構成されてもよい。こうすることで、画像内での撮像対象物の変位を容易に導出することができる。
【００１１】
同様の理由で、この発明にかかる変位検出方法は、例えば、検出工程に先立って、基準位置に位置決めされた位置決め対象物を検出用画像と同一の視野で撮像して基準画像を取得し、検出工程では、基準画像と検出用画像との間における撮像対象物の位置の差に基づき位置決め対象物の変位を検出するように構成されてもよい。
【００１２】
この場合、例えば、基準画像から切り出した撮像対象物を含む部分画像を基準パターンとしてパターンマッチングを行って、検出用画像における撮像対象物の位置を求める構成であってもよい。このような構成によれば、基準画像から切り出された撮像対象物に対応する画像内容が検出用画像において占める位置をパターンマッチングにより求めることができ、また基準画像に占める部分画像の位置は既知であるので、これらの位置に関する情報から検出用画像内における撮像対象物の変位を求めることができる。
【００１３】
同様の理由で、この発明にかかる変位検出方法は、例えば、基準画像内において撮像対象物に対応する部分画像が占める位置の情報を基準情報として予め求めておき、検出工程では、検出用画像において撮像対象物に対応する部分画像が占める位置を特定し、その位置の情報と基準情報とを比較して位置決め対象物の変位を検出するように構成されてもよい。
【００１４】
また、この発明の他の一の態様は、基板を保持する基板保持手段と、前記基板に対向配置された状態で前記基板に対し所定の処理を施す処理手段と、前記処理手段を前記基板に対向する位置に位置決めする位置決め手段と、上記したいずれかの変位検出装置と同一の構成を有する変位検出手段とを備え、前記位置決め対象物が前記処理手段であり、前記基準位置が前記基板に対する前記処理を開始する時の前記処理手段の位置である基板処理装置である。
【００１５】
このように構成された発明では、基板に処理を施す処理手段が適切な位置に位置決めされているか否かを、上記した特徴を有する変位検出手段によって検出される処理手段の変位の有無に基づいて判断することが可能となり、不適切な位置決め状態で処理が行われることに起因する処理結果の不良を未然に防止することが可能である。また、そのために必要な撮像手段は単一であってよく、装置の設置スペースおよびコストの増大を抑えることが可能である。
【００１６】
さらに、この発明の他の一の態様は、基板を保持する基板保持工程と、前記基板に対し所定の処理を施す処理手段を、予め定められた基準位置へ移動させて前記基板に対向配置する処理手段配置工程と、前記処理手段により前記基板に前記処理を施す処理工程と
を備え、前記処理工程よりも前に、前記処理手段を前記位置決め対象物とする上記したいずれかの変位検出方法により、前記処理手段が前記基準位置に位置決めされているか否かを判定する基板処理方法である。
【００１７】
このように構成された発明では、上記した基板処理装置と同様に、処理手段が不適切な位置決め状態で処理が行われることに起因する処理結果の不良を未然に防止することが可能である。
【００１８】
本発明にかかる基板処理装置では、例えば、位置決め手段が、基準位置を含む移動平面に沿って処理手段を移動可能に構成され、撮像手段は、光軸が移動平面と交わるように配置されてもよい。このような構成では、処理手段の移動平面に交わる方向を撮像方向として撮像が行われるので、移動平面内における処理手段の変位を確実に画像に反映させることができ、その基準位置から変位を確実に検出することができる。
【００１９】
例えば、位置決め手段が、移動平面に投影した光軸の方向と平行な成分を含む移動を処理手段に行わせる構成であっても、処理手段の変位のうち光軸の方向と非平行な成分を検出することで、処理手段の変位の有無を判断することが可能である。
【００２０】
また、本発明にかかる基板処理装置は、例えば、位置決め手段により互いに独立して移動される複数の処理手段を備え、該複数の処理手段を単一の撮像手段で撮像するように構成されてもよい。このように独立して移動可能な複数の処理手段を有する構成において、単一の撮像手段による単一の撮像方向からの撮像では、処理手段のいずれかが撮像方向に平行な成分を有する方向に変位する場合がある。このような場合であっても、撮像方向が変位方向に対し非平行な成分を有していれば、本発明の変位検出技術によりその変位を検出することが可能である。
【００２１】
また例えば、基板保持手段が基板を水平姿勢に保持し、位置決め手段が処理手段を水平移動させる構成であってもよい。このような構成に本発明を適用すると、撮像手段の撮像方向が、水平方向に対して斜め方向、すなわち上下方向の成分を有する方向となるので、水平面に沿って移動する処理手段の変位を撮像結果に反映させて確実に検出することができる。
【００２２】
また、本発明にかかる基板処理装置は、例えば、基準位置からの処理手段の変位の大きさが予め定められた閾値を超えると処理手段の位置が不適切であると判定する位置決め判定手段をさらに備えてもよい。このような構成によれば、処理手段の位置決め精度を適切に管理して処理を行うことができる。
【００２３】
また本発明にかかる基板処理装置は、例えば、撮像手段が基板保持手段に保持された基板の少なくとも一部を撮像し、基板の撮像結果に基づき、基板保持手段による基板の保持状態を判定する保持状態判定手段をさらに備えてもよい。このような構成によれば、単に処理手段の位置決めのためのみならず基板の保持状態を判定するために撮像手段を機能させることができるので、装置の省スペース化および低コスト化を図りつつ、より高機能とすることができる。本発明にかかる変位検出技術においては撮像手段の配置に関して自由度が高く、撮像手段をこのように他の目的と兼用することも可能となる。
【００２４】
本発明の基板処理装置において、処理手段は、例えば基板に所定の処理流体を供給する流体供給手段であってもよい。例えば基板に薬液を供給して基板の表面処理を行うケースや基板表面を洗浄液で洗浄するケースがこれに該当する。また例えば、処理手段は、基板の表面に当接して基板を処理する当接手段であってもよい。例えば基板の表面を摺擦して洗浄または研磨するケースがこれに該当する。このような構成においては、基板表面に対し処理手段が適切な位置に位置決めできなければ、処理の目的が達成されない場合があり得る。このような構成に本発明を適用することで、そのような問題を解消することが可能である。
【００２５】
また、本発明にかかる基板処理方法においては、例えば、基準位置からの処理手段の変位の大きさが予め定められた閾値を超えるとき、処理手段の位置が不適切であると判定するように構成されてもよい。このような構成によれば、上記した基板処理装置の場合と同様に、処理手段の位置決め精度を適切に管理しつつ処理を行うことが可能である。
【００２６】
また、処理手段配置工程よりも前に、ユーザによる処理手段の位置決め作業を受け付け、その位置を基準位置として記憶するティーチング工程を備える構成においては、例えば、処理手段の位置が不適切であるとき、ティーチング工程を再実行するように構成されてもよい。こうすることで、以後の基板処理においては処理手段を適切な位置に位置決めすることができるようになる。
【００２７】
また例えば、基板保持工程で保持された基板の少なくとも一部を撮像し、その撮像結果に基づき、基板の保持状態を判定する保持状態判定工程を、処理工程の前に実行するように構成されてもよい。このような構成によれば、上記した基板処理装置と同様に、単に処理手段の位置決めのためのみならず基板の保持状態を判定するために撮像手段を機能させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、撮像対象物の変位方向に平行な成分と該変位方向に非平行な成分とを含む方向を撮像方向として撮像を行うとともに、検出用画像と基準画像との間でパターンマッチングを行うことにより、単一の撮像方向からの撮像で位置決め対象物の変位を検出することができる。また、撮像対象物の変位方向に平行な成分と該変位方向に非平行な成分とを含む種々の撮像方向からの撮像が適用可能であるため、撮像を実行する撮像手段の配置についても高い自由度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態である基板処理システムの概略構成を示す図である。
【図２】一の基板処理ユニットの構造を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面および基板処理ユニットの制御部の構成を示す図である。
【図４】基板処理ユニットの動作を示すフローチャートである。
【図５】基板が偏心している場合の画像の変化を例示する図である。
【図６】画像に基づく変動検出の原理を示す図である。
【図７】湿式処理を示すフローチャートである。
【図８】ティーチング処理を示すフローチャートである。
【図９】ノズルの変位が画像に現れる態様を示す第１の図である。
【図１０】ノズルの変位が画像に現れる態様を示す第２の図である。
【図１１】位置ずれ検査を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の他の実施形態の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を適用可能な基板処理装置を具備する基板処理システムの概要について説明する。以下において、基板とは、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板をいう。以下では主として半導体基板の処理に用いられる基板処理システムを例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも本発明を適用可能である。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態である基板処理システムの概略構成を示す図である。より詳しくは、図１は本発明を好適に適用可能な基板処理装置を含む基板処理システムの一態様の平面図である。この基板処理システム１は、それぞれが互いに独立して基板に対し所定の処理を実行可能な基板処理ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと、これらの基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄと外部との間で基板の受け渡しを行うためのインデクサロボット（図示省略）が配置されたインデクサ部１Ｅと、システム全体の動作を制御する制御部８０（図３）とを備えている。なお、基板処理ユニットの配設数は任意であり、またこのように水平方向配置された４つの基板処理ユニットを１段分として、これが上下方向に複数段積み重ねられた構成であってもよい。
【００３２】
基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄは、基板処理システム１における配設位置に応じて各部のレイアウトが一部異なっているものの、各ユニットが備える構成部品およびその動作は互いに同一である。そこで、以下ではこれらのうち１つの基板処理ユニット１Ａについてその構成および動作を説明し、他の基板処理ユニット１Ｂ〜１Ｄについては詳しい説明を省略する。
【００３３】
図２は一の基板処理ユニットの構造を示す平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面および基板処理ユニットの制御部の構成を示す図である。基板処理ユニット１Ａは、半導体ウエハ等の円盤状の基板Ｗに対して処理液による洗浄やエッチング処理などの湿式処理を施すための枚葉式の湿式処理ユニットである。この基板処理ユニット１Ａでは、チャンバー９０の天井部分にファンフィルタユニット（ＦＦＵ）９１が配設されている。このファンフィルタユニット９１は、ファン９１１およびフィルタ９１２を有している。したがって、ファン９１１の作動により取り込まれた外部雰囲気がフィルタ９１２を介してチャンバー９０内の処理空間ＳＰに供給される。基板処理システム１はクリーンルーム内に設置された状態で使用され、処理空間ＳＰには常時クリーンエアが送り込まれる。
【００３４】
チャンバー９０の処理空間ＳＰには基板保持部１０が設けられている。この基板保持部１０は、基板表面を上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるものである。この基板保持部１０は、基板Ｗよりも若干大きな外径を有する円盤状のスピンベース１１１と、略鉛直方向に延びる回転支軸１１２とが一体的に結合されたスピンチャック１１を有している。回転支軸１１２はモータを含むチャック回転機構１１３の回転軸に連結されており、制御部８０のチャック駆動部８５からの駆動によりスピンチャック１１が回転軸（鉛直軸）回りに回転可能となっている。これら回転支軸１１２およびチャック回転機構１１３は、円筒状のケーシング１２内に収容されている。また、回転支軸１１２の上端部には、スピンベース１１１が一体的にネジなどの締結部品によって連結され、スピンベース１１１は回転支軸１１２により略水平姿勢に支持されている。したがって、チャック回転機構１１３が作動することで、スピンベース１１１が鉛直軸回りに回転する。制御部８０は、チャック駆動部８５を介してチャック回転機構１１３を制御して、スピンベース１１１の回転速度を調整することが可能である。
【００３５】
スピンベース１１１の周縁部付近には、基板Ｗの周端部を把持するための複数個のチャックピン１１４が立設されている。チャックピン１１４は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３つ以上設けてあればよく（この例では６つ）、スピンベース１１１の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１１４のそれぞれは、基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。
【００３６】
スピンベース１１１に対して基板Ｗが受け渡しされる際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを解放状態とする一方、基板Ｗを回転させて所定の処理を行う際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを押圧状態とする。このように押圧状態とすることによって、チャックピン１１４は基板Ｗの周端部を把持してその基板Ｗをスピンベース１１１から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面を上方に向け、裏面を下方に向けた状態で支持される。なお、チャックピン１１４としては、公知の構成、例えば特開２０１３−２０６９８３号公報に記載されたものを用いることができる。また、基板を保持する機構としてはチャックピンに限らず、例えば基板裏面を吸引して基板Ｗを保持する真空チャックを用いてもよい。
【００３７】
ケーシング１２の周囲には、スピンチャック１１に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスプラッシュガード２０がスピンチャック１１の回転軸に沿って昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード２０は回転軸に対して略回転対称な形状を有しており、それぞれスピンチャック１１と同心円状に配置されて基板Ｗから飛散する処理液を受け止める複数段の（この例では２段の）ガード２１と、ガード２１から流下する処理液を受け止める液受け部２２とを備えている。そして、制御部８０に設けられた図示しないガード昇降機構がガード２１を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液やリンス液などの処理液を分別して回収することが可能となっている。
【００３８】
スプラッシュガード２０の周囲には、エッチング液等の薬液、リンス液、溶剤、純水、ＤＩＷ（脱イオン水）など各種の処理液を基板Ｗに供給するための液供給部が少なくとも１つ設けられる。この例では、図２に示すように、３組の処理液吐出部３０，４０，５０が設けられている。処理液吐出部３０は、制御部８０のアーム駆動部８３により駆動されて鉛直軸回りに回動可能に構成された回動軸３１と、該回動軸３１から水平方向に延設されたアーム３２と、アーム３２の先端に下向きに取り付けられたノズル３３とを備えている。アーム駆動部８３により回動軸３１が回動駆動されることで、アーム３２が鉛直軸回りに揺動し、これによりノズル３３は、図２において二点鎖線で示すように、スプラッシュガード２０よりも外側の退避位置（図３に実線で示す位置）と基板Ｗの回転中心の上方位置（図３に点線で示す位置）との間を往復移動する。ノズル３３は、基板Ｗの上方に位置決めされた状態で、制御部８０の処理液供給部８４から供給される所定の処理液を吐出し、基板Ｗに処理液を供給する。
【００３９】
同様に、処理液吐出部４０は、アーム駆動部８３により回動駆動される回動軸４１と、これに連結されたアーム４２と、アーム４２の先端に設けられて処理液供給部８４から供給される処理液を吐出するノズル４３とを備えている。また、処理液吐出部５０は、アーム駆動部８３により回動駆動される回動軸５１と、これに連結されたアーム５２と、アーム５２の先端に設けられて処理液供給部８４から供給される処理液を吐出するノズル５３とを備えている。なお、処理液吐出部の数はこれに限定されず、必要に応じて増減されてもよい。
【００４０】
スピンチャック１１の回転により基板Ｗが所定の回転速度で回転した状態で、これらの処理液吐出部３０，４０，５０がノズル３３，４３，５３を順次基板Ｗの上方に位置させて処理液を基板Ｗに供給することにより、基板Ｗに対する湿式処理が実行される。処理の目的に応じて、各ノズル３３，４３，５３からは互いに異なる処理液が吐出されてもよく、同じ処理液が吐出されてもよい。また、１つのノズルから２種類以上の処理液が吐出されてもよい。基板Ｗの回転中心付近に供給された処理液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力により外側へ広がり、最終的には基板Ｗの周縁部から側方へ振り切られる。基板Ｗから飛散した処理液はスプラッシュガード２０のガード２１によって受け止められて液受け部２２により回収される。
【００４１】
さらに、基板処理装置１Ａには、処理空間ＳＰ内を照明する照明部７１と、スピンチャック１１により保持された基板Ｗの表面を撮像するカメラ７２とが設けられている。照明部７１は例えばＬＥＤランプを光源とするものであり、カメラ７２による撮像を可能とするために必要な照明光を処理空間ＳＰ内に供給する。カメラ７２は鉛直方向において基板Ｗよりも高い位置に設けられており、その撮像方向Ｄｉ（すなわち撮像光学系の光軸方向）は、基板Ｗの上面を撮像するべく、基板Ｗ表面の略回転中心に向かって斜め下向きに設定されている。これにより、カメラ７２はスピンチャック１１により保持された基板Ｗの表面全体をその視野に包含する。
【００４２】
なお、照明部７１およびカメラ７２は、チャンバー９０内に設けられてもよく、またチャンバー９０の外側に設けられて、チャンバー９０に設けられた透明窓を介して基板Ｗに対し照明または撮像を行うように構成されてもよい。
【００４３】
カメラ７２により取得された画像データは制御部８０の画像処理部８６に与えられる。画像処理部８６は、画像データに対し所定の画像処理を施す。詳しくは後述するが、この実施形態においては、カメラ７２により撮像された画像に基づき、各ノズル３３，４３，５３の位置決め状態および基板Ｗの保持状態が判定される。
【００４４】
上記の他、この基板処理システム１の制御部８０には、予め定められた処理プログラムを実行して各部の動作を制御するＣＰＵ８１と、ＣＰＵ８１により実行される処理プログラムや処理中に生成されるデータ等を記憶保存するためのメモリ８２と、処理の進行状況や異常の発生などを必要に応じてユーザに報知するための表示部８７とが設けられている。なお、制御部８０は各基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄごとに個別に設けられてもよく、また基板処理システム１に１組だけ設けられて各基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄを統括的に制御するように構成されてもよい。また、ＣＰＵ８１が画像処理部としての機能を兼ね備えていてもよい。
【００４５】
後の説明のために、図２に示すようにＸＹＺ直交座標軸を設定する。ここで、ＸＹ平面が水平面であり、Ｚ方向が鉛直上向き方向である。水平方向の座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸）のうちでは、カメラ７２の撮像方向Ｄｉを水平面に投影した方向と平行にＹ軸を、これと直交する方向にＸ軸を取るものとする。
【００４６】
次に、以上のように構成された基板処理ユニット１Ａの動作について説明する。なお、説明を省略するが、他の基板処理ユニット１Ｂ〜１Ｄも同じように動作する。基板処理ユニット１Ａは、インデクサ部１Ｅを介して外部から搬入される基板Ｗを受け入れて、基板Ｗを回転させながら各種の処理液を供給して湿式処理を実行する。湿式処理としては各種の処理液を用いた多くの公知技術があり、それらの任意のものを適用可能である。
【００４７】
この基板処理ユニット１Ａでは、基板Ｗがスピンチャック１１に載置されて回転され、所定の回転速度で湿式処理に供されるまでの間に、スピンチャック１１による基板Ｗの保持状態が判定される。すなわち、基板Ｗの回転が開始されてから処理速度に達するまでの間に、カメラ７２により撮像される画像を用いて基板Ｗの保持状態が判定され、正常な保持状態であると判定されれば予定された湿式処理が実行される一方で、保持状態が異常であると判定されたときには直ちに基板Ｗの回転が停止される。以下、その処理内容について説明する。
【００４８】
図４は基板処理ユニットの動作を示すフローチャートである。この動作は、ＣＰＵ８１が予め定められた処理プログラムを実行することにより実現される。基板Ｗが基板処理ユニット１Ａに搬入されると、スピンチャック１１、より具体的にはスピンベース１１１の周縁部に設けられた複数のチャックピン１１４に載置される（ステップＳ１０１）。基板Ｗが搬入される際にはスピンベース１１１に設けられたチャックピン１１４は解放状態となっており、基板Ｗが載置された後、チャックピン１１４が押圧状態に切り替わって基板Ｗがチャックピン１１４により保持される（ステップＳ１０２）。
【００４９】
このとき、例えば基板Ｗの載置位置が不適切であった等の理由で、チャックピン１１４による基板Ｗの保持が不完全となることがあり得る。例えば基板Ｗがいずれかのチャックピン１１４に乗り上げた状態で載置され、これにより基板Ｗが水平姿勢から傾いた状態で保持されることがある。また例えば、チャックピン１１４が薬液による腐食で形状が次第に変化し、これにより基板Ｗを保持することができなくなったり、基板Ｗが偏心した状態で保持されてしまったりすることがある。
【００５０】
このような状態で基板Ｗが回転されると、基板Ｗがスピンチャック１１から脱落して破損したり、チャンバー９０内の構成部品に衝突して装置が損傷するおそれがある。また、脱落には至らなくても、傾いたり偏心した状態で基板Ｗが回転することで、装置に異常振動が発生するおそれがある。このような問題を未然に防止するために、この基板処理ユニット１Ａでは、カメラ７２により撮像される画像を用いて基板Ｗの挙動を観察することで、チャックピン１１による基板Ｗの保持状態を判定する。
【００５１】
具体的には、チャック駆動部８５を作動させてスピンチャック１１を低速で回転させながら（ステップＳ１０３）、カメラ７２により基板Ｗを連続的にもしくは断続的に撮像する（ステップＳ１０４）。これにより、基板Ｗの回転位相角が互いに異なる複数の画像が取得される。そして、画像処理部８６が、得られた各画像に対しエッジ抽出処理を行って、画像内における基板Ｗのエッジ（周端部）位置を検出する（ステップＳ１０５）。検出されたエッジ位置の変動量に基づき、ＣＰＵ８１はスピンチャック１１による基板Ｗの保持状態を判定する。
【００５２】
図５は基板が偏心している場合の画像の変化を例示する図である。また図６は画像に基づく変動検出の原理を示す図である。スピンチャック１１とともに回転する基板Ｗの鉛直軸周りの回転位相角φが互いに異なる状態で撮像された複数の画像を比較すると、図５に示すように、基板Ｗの像は、点線で示す偏心のない場合の位置からずれた位置に現れ、しかも、そのずれの方向が回転位相角φの値に伴って変化する。このことから、画像における基板Ｗのエッジ位置を検出し、回転に伴うエッジ位置の変動量を求めることで、偏心の有無を判定することが可能である。
【００５３】
具体的には、図６（ａ）に示すように、画像ＩＭのうち基板ＷのエッジＥを含むと想定される一部領域Ｒに着目する。当該領域Ｒにおいて、基板Ｗと背景部分との光学的特性の差異に起因して画像濃度が急激に変化する位置をエッジ抽出処理によって検出し、その位置を基板Ｗのエッジ位置とする。
【００５４】
領域Ｒのサイズを基板Ｗの直径に対し十分に小さく取れば、当該領域Ｒにおいて基板ＷのエッジＥをほぼ直線と見なすことができる。図６（ａ）に示すように、例えば基板ＷのエッジＥが画像内でほぼ垂直方向に領域Ｒを横切るように領域Ｒを設定した場合、当該領域Ｒ内で水平方向において画素値が急激に変化する位置を求めることで、基板Ｗのエッジ位置を検出することができる。なお、ここでいう水平方向および垂直方向は、画像における横方向および縦方向を意味しており、装置の位置関係とは別の概念である。
【００５５】
エッジ抽出処理としては、例えば公知のSobelフィルタを用いた処理により行うことができる。この処理では、画像（この場合は領域Ｒ）内のある画素を注目画素として、その注目画素とそれを取り囲む８画素との計９画素の画素値それぞれに対して、図６（ｂ）に示す係数を乗じ、その積を合計する。画像の水平方向および垂直方向の２つの係数行列を用いてこの計算を行う。
【００５６】
水平方向の合計値をｇHS、垂直方向の合計値をｇVSとしたとき、注目画素のフィルタ処理後の画素値ｇは次式：
ｇ＝（ｇHS2＋ｇVS2）1/2
により求めることができる。このような演算処理により、画像内において周囲とは性質の異なるエッジ部分が明るく強調された画像が得られる。
【００５７】
こうして求めた領域Ｒ内の各画素の画素値ｇを垂直方向に積算し、水平方向位置に対してプロットすると、図６（ｃ）に示すように、基板ＷのエッジＥに対応する位置にピークが現れる。そして、そのピーク位置は、基板Ｗに偏心がある場合、回転位相角φに応じて周期的に変動する。基板Ｗの回転に伴いピーク位置が最も左側に振れた実線の状態と最も右側に振れた点線の状態との間でのピーク位置の差Δｐが、偏心に起因する基板Ｗのエッジ位置の振れ幅を表している。この値Δｐに対して予め閾値を設定しておき、値Δｐがこの閾値以内であれば基板Ｗの偏心が許容範囲内にあり、閾値を超えていれば許容範囲を超える偏心が生じていると判定することが可能である。
【００５８】
図４に戻って、こうして検出された基板Ｗのエッジ位置の変動が許容範囲内にあるか否か、言い換えれば変動量が上記の閾値以下であるか否かを、ＣＰＵ８１が判定する（ステップＳ１０６）。変動量が許容範囲内であれば（ＹＥＳの場合）、基板Ｗの保持状態が正常であると判定され、続いて予め定められた処理レシピに基づく湿式処理が行われる（ステップＳ１０７）。
【００５９】
一方、回転位相角の変化に伴う基板Ｗのエッジ位置の変動量が許容範囲を超えている場合には（ステップＳ１０６において「ＮＯ」）、基板Ｗの保持状態が異常であると判定することができる。そこで、直ちにスピンチャック１１の回転駆動を中止して基板Ｗの回転を停止させ、スピンチャック１１による基板Ｗの保持において異常がある旨を示すメッセージを表示部８７に表示してユーザに報知する（ステップＳ１１１）。メッセージの表示に代えて、あるいはこれに加えて、例えば警告音による異常報知を行ってもよい。
【００６０】
このように、基板Ｗを低速で回転させながらカメラ７２による撮像を行い、基板Ｗの回転位相角が互いに異なる複数の画像間における基板Ｗのエッジ値の相対的な変動量によって保持状態を判定することで、不適切な保持状態のまま基板Ｗが高速回転されて基板Ｗや装置が損傷することが回避される。
【００６１】
なお、図５および図６に示すように基板Ｗの像が円形になるのは基板Ｗの真上からほぼ鉛直方向下向きに撮像が行われた場合である。この実施形態ではカメラ７２による基板Ｗの撮像は斜め上方から行われるので、厳密には実際の画像において基板Ｗの像は略楕円形となる。しかしながら、この場合でも上記の検出原理をそのまま適用することが可能である。
【００６２】
図７は湿式処理を示すフローチャートである。湿式処理は、予め設定された処理レシピにしたがいＣＰＵ８１が装置各部を制御することにより実行される。最初に、基板Ｗの保持状態を判定するために低速で回転されていたスピンチャック１１の回転速度が、処理に適した規定速度に変更される（ステップＳ２０１）。一般的には、この規定速度は基板Ｗの保持状態を判定する際の回転速度よりも高速である。
【００６３】
続いて、ノズル３３，４３，５３のうち処理レシピにより指定された１つが処理開始位置に移動位置決めされる（ステップＳ２０２）。具体的には、ＣＰＵ８１がアーム駆動部８３を制御して、アーム３２，４２，５２のうち指定されたノズルを支持する１つを回動させ、当該アームに取り付けられたノズルを所定の処理開始位置に位置決めする。ここでは例として、基板Ｗの回転中心の上方位置が各ノズルの処理開始位置であるとする。
【００６４】
例えばノズル３３による処理が実行されるときには、ＣＰＵ８１の制御指令に応じてアーム３２が回動してノズル３３を基板Ｗの回転中心上方に位置決めする。この状態で、ノズル３３から所定の処理液が吐出されることで、回転する基板Ｗの中心に処理液が供給される（ステップＳ２０３）。これにより、基板Ｗが処理液により処理される。基板Ｗの回転中心に処理液が供給されることで、処理液は遠心力により基板Ｗ表面に均一に行き渡り、これにより基板Ｗ表面を均一に処理することができる。
【００６５】
液供給が所定時間継続された後（ステップＳ２０４）、液供給が停止され（ステップＳ２０５）、ノズル３３は基板Ｗ上方から側方へ外れた待機位置に戻される（ステップＳ２０６）。これにより、ノズル３３からの液供給による処理が終了する。引き続き実行すべき処理がある場合には（ステップＳ２０７においてＹＥＳ）、ステップＳ２０１に戻って処理が継続される。こうすることで、例えばノズル４３からの液供給による処理、ノズル５３からの液供給による処理が順次行われる。なお、処理の順序はこれに限定されるものではなく、またノズル３３，４３，５３のうち一部のみを使って処理が行われてもよい。また、一連の処理において同一のノズルが複数回使用されてもよい。
【００６６】
全ての処理が終了すると、スピンチャック１１の回転が停止され（ステップＳ２０８）、これにより処理後の基板Ｗを装置から搬出することが可能となる。湿式処理の途中またはその後に、適宜スピン乾燥処理が行われてもよい。
【００６７】
なお、ノズルの処理開始位置は、より一般的には基板Ｗの回転中心に限定されるものではなく任意である。例えば、基板Ｗの周縁部にのみ処理液を供給する処理においては、該周縁部の上方位置が当該ノズルの処理開始位置となる。また、ノズルが処理開始位置に位置決めされた後、液供給を行いながら基板Ｗ表面に沿って走査移動する構成であってもよい。
【００６８】
いずれの態様においても、湿式処理を適切に行うためには、ノズルが予め定められた処理開始位置に適正に位置決めされることが必要である。この種の処理装置では、ノズルの処理開始位置が処理レシピに応じて予めオペレータにより教示（ティーチング）されており、ＣＰＵ８１はティーチングにより指定された位置にノズルを移動させるべくアーム駆動部８３を制御する。しかしながら、他の部材等との意図せぬ接触によるアームまたはノズルの位置ずれや構成部品の経時的な劣化などの原因により、ノズルの位置決め精度が低下し、ノズルを処理開始位置に適正に位置決めすることができなくなる場合がある。
【００６９】
このようなノズルの位置ずれが生じると、処理レシピで想定された所望の処理結果が得られなくなることがあり、その結果、処理のスループットが低下したり、処理不良が増加して歩留まりが低下するなどの問題が生じ得る。これを防止するために、ノズルが所定の処理開始位置に適正に位置決めされているかを定期的にチェックする必要がある。本実施形態においては、位置決めされたノズルをカメラ７２により撮像し、その撮像結果に基づきノズルが適正位置に位置決めされているか否かを判定する位置ずれ検査を、ＣＰＵ８１が必要に応じて実行することができるように構成されている。以下、位置ずれ検査の原理およびその具体的な処理内容について、順に説明する。
【００７０】
図８はティーチング処理を示すフローチャートである。ティーチング処理は、処理レシピにより規定された湿式処理において処理液を吐出するノズルが位置すべき位置を、ユーザ（オペレータ）により設定させるための処理であり、処理レシピに基づく湿式処理の実行に先立ち実行される。ティーチング処理は各ノズル３３，４３，５３について必要に応じて行われる。また、１つのノズルに対して複数の位置が設定されてもよい。ここではノズル３３、ノズル４３、ノズル５３の順でそれぞれ１回ずつ、処理開始位置についてティーチングが行われる場合を例として説明する。
【００７１】
まず、ノズル３３についてティーチングが行われる。最初に、オペレータによるユーザ操作により、ノズル３３が処理開始位置に移動位置決めされる（ステップＳ３０１）。この場合の移動は、オペレータがアーム３２を手作業で動かすことにより行われてもよく、またオペレータがアーム駆動部８３に対し動作指令を入力することによって行われてもよい。このようにしてオペレータにより設定された位置が当該ノズル３３の処理開始位置であり、ＣＰＵ８１は、ノズル３３を待機位置から現在の位置に移動位置決めするために必要なアーム３２の所要駆動量を算出する（ステップＳ３０２）。所要駆動量を表す物理量としては例えば、アーム３２を回動させるためにアーム駆動部８３に設けられたステッピングモータ（図示せず）へ与える駆動パルス数や、アーム３２の位置を検出するためにアーム駆動部８３に設けられたロータリーエンコーダが出力する位置情報などを用いることができる。
【００７２】
求められた所要駆動量はメモリ８２に記憶保存される。湿式処理の実行時には、ＣＰＵ８１が所要駆動量に基づきアーム駆動部８３に制御指令を与え、これによりアーム３２が所定量だけ回動することにより、アーム３２に支持されたノズル３３が先に設定された処理開始位置に位置決めされることになる。したがって、単に処理開始位置の設定を受け付けて記憶するという狭義のティーチング処理はここまでで事足りる。
【００７３】
一方、本実施形態では、オペレータによって位置決めされたノズル３３がカメラ７２によって撮像され、オペレータにより設定された状態が画像として記憶保存される（ステップＳ３０３）。この画像を、ここでは「基準画像」と称することとする。このときの撮像は、基板Ｗの撮像と同じ撮像条件によって行われる。すなわち、カメラ７２の位置や撮像倍率等は、ここでのノズル撮像と、基板Ｗの保持状態を判定する際の基板Ｗの撮像とで共通である。
【００７４】
画像処理部８６は、撮像された基準画像から画像処理によってノズル３３の像を含む部分画像を切り出す（ステップＳ３０４）。この部分画像は、後のノズルの位置判定において用いられる基準マッチングパターンとしてメモリ８２に記憶保存される。また、画像全体における当該部分画像の位置を指標する座標情報も、併せてメモリ８２に記憶される（ステップＳ３０５）。
【００７５】
これにより、本実施形態における１つのノズル３３に対する１つの位置についてのティーチング処理が完了する。ティーチング処理を行うべき他のノズルがある場合には（ステップＳ３０６においてＹＥＳ）、ステップＳ３０１に戻り、他のノズル４３，５３等についても同様にしてティーチング処理を行う。こうすることで、湿式処理における各ノズル３３，４３，５３の処理開始位置が設定される。
【００７６】
こうしてティーチング処理が行われ、その結果として得られた所要駆動量に基づき湿式処理時に各ノズル３３，４３，５３が移動されることで、各ノズルは設定された処理開始位置に位置決めされるはずである。しかしながら、前記した理由によりノズルの位置決め精度が低下すると、同じ駆動量だけ駆動されたにもかかわらずノズルの位置が本来の処理開始位置からずれてしまう場合があり得る。そこで、本実施形態では、カメラ７２により撮像したノズル３３，４３，５３の画像を用いて、アーム駆動部８３による駆動により位置決めされたノズル３３，４３，５３が設定通りの処理開始位置に位置決めされているか否かの判定が行われる。
【００７７】
図２に示すように、本実施形態の基板処理装置１Ａでは、チャンバー９０内の３箇所にアーム３２，４２，５２が設けられ、各アーム３２，４２，５２はそれぞれの回動軸周りに水平に回動する。これによりノズル３３，４３，５３が基板Ｗよりも側方に退避した待機位置と、基板Ｗの回転中心上方の処理開始位置との間を移動する。処理開始位置に位置決めされたノズル３３，４３，５３はカメラ７２の視野に入るので、カメラ７２により撮像された画像からその位置を検出することが可能である。しかしながら、アーム回動に伴うノズルの移動方向の差異に起因して、撮像された画像にノズルの変位が明瞭に現れないことがあり得る。
【００７８】
図９および図１０はノズルの変位が画像に現れる態様を示す図である。図９はノズル３３またはノズル４３を撮像した場合を例示する一方、図１０はノズル５３を撮像した場合を例示している。図２および図９（ａ）に示すように、ノズル３３（またはノズル４３）は、基板Ｗの回転中心上方付近では、カメラ７２による撮像方向Ｄｉの水平方向成分に平行なＹ軸方向に直交するＸ軸方向にほぼ沿った水平移動をする。したがって、ノズル３３（４３）はカメラ７２の視野を横切るように移動するため、図９（ｂ）に示すように、撮像される画像ＩＭにおいてノズル３３（４３）の移動は像の横方向への変位となって現れる。したがって画像ＩＭからノズルの変位を検出することは比較的容易である。すなわち、ノズル３３（４３）の実際の変位量をΔａ、画像内での変位量をΔｂとしたとき、撮像倍率をＭとすると近似的に、
Δｂ≒Ｍ・Δａ
と表すことができる。
【００７９】
これに対して、図２および図１０（ａ）に示すように、ノズル５３は、基板Ｗの回転中心上方付近ではほぼカメラ７２による撮像方向Ｄｉの水平方向成分に平行なＹ軸方向にほぼ沿った水平移動をする。すなわち、ノズル５３の移動はカメラ７２に対して接近・離間する方向の成分、つまりカメラ７２の撮像方向Ｄｉと平行な成分を主として有している。このため、図１０（ａ）において破線で示すように、仮にカメラ７２の撮像方向がほぼ水平方向であった場合、ノズル５３の変位が画像ではごく微小な変位として現れることになり、その検出が困難となる。
【００８０】
本実施形態では、カメラ７２を基板Ｗの側方上方から基板Ｗを見下ろすように配置しており、カメラ７２の撮像方向Ｄｉは斜め下向きとなっている。言い換えれば、ノズル５３の軌跡を含む平面である移動平面が水平であるのに対し、カメラ７２はその撮像方向Ｄｉがこの移動平面と交わるように設置されている。すなわち、カメラ７２は、ノズル５３の変位方向（水平方向）に平行な成分（水平方向成分）と、該変位方向に非平行な成分（鉛直方向成分）とを含む方向を撮像方向Ｄｉとして撮像を行う。そのため、図１０（ｂ）に示すように、ノズル５３の水平方向の変位は上下方向に投影された状態で画像ＩＭに反映される。このため、カメラ７２の撮像方向Ｄｉと平行な成分を有する変位であっても、画像ＩＭからそれを検出することが可能となっている。
【００８１】
なお、図１０（ｃ）に示すように、画像内でのノズル５３の変位は、実際の変位を撮像方向Ｄｉに垂直な撮像面Ｓｉに投影したものとなっている。画像内でのノズル５３の変位量Δｄは、実際の変位量Δｃ、撮像倍率Ｍ、水平方向に対する撮像方向Ｄｉの傾き角θを用いると、図１０（ｃ）右側に示す関係から、
Δｄ≒Ｍ・Δｃ・sinθ
と近似的に表すことができる。画像からノズルの変位量を定量的に求める必要がある場合には、この関係に留意する必要がある。
【００８２】
このように、基板の周囲に複数のノズルを配置した基板処理装置においては、配置上の制約から、一部のノズルの移動方向がカメラの撮像方向に近いものとならざるを得ない場合がある。この点に鑑みて、本実施形態の基板処理装置１Ａでは、上記した斜め上方からのノズル５３の撮像と次に説明する位置ずれ検査処理とを組み合わせて、変位を検出しにくいノズル５３であっても、その処理開始位置からの位置ずれを的確に検出することができるようにしている。
【００８３】
なお、以下に説明する位置ずれ検査の処理では、ノズル５３に限らず、他のノズル３３，４３についても、それぞれの処理開始位置からの位置ずれの有無を判定することが可能である。この位置ずれ検査は、例えば、停止していた基板処理システム１の起動直後や、処理対象基板の処理ロットが切り替わる際、定期的なメンテナンス作業の終了後などの適宜のタイミングで、湿式処理の実行に先立って実行される。また、オペレータの指示に応じて随時実行されてもよい。
【００８４】
図１１は位置ずれ検査を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ８１がアーム駆動部８３を制御して、１つのノズル（ここではノズル５３とする）を支持する１つのアームをティーチング処理によって求めた所要駆動量だけ移動させて位置決めする（ステップＳ４０１）。装置に異常がなければ、このときノズル５３はオペレータから教示された処理開始位置に位置決めされているはずである。
【００８５】
そこで、ノズル５３をカメラ７２により撮像し（ステップＳ４０２）、ノズル５３の像を含む画像を取得する。このときの画像を「検出用画像」と称することとする。そして、得られた検出用画像に対し、画像処理部８６が、先にティーチング処理において切り出された部分画像を基準マッチングパターンとしてパターンマッチング処理を実行する（ステップＳ４０３）。既知の基準パターンと画像内容が一致または類似する部分を画像内で探索するパターンマッチング処理としては種々の公知例があり、本実施形態においてもそれらの技術を適用することが可能であるのでここでは詳しい説明を省略する。
【００８６】
パターンマッチング処理により、予め取得された基準マッチングパターンと一致または高い相関度で類似する領域が検出用画像内から検出されると、検出用画像内においてノズル５３の位置が特定されたことになる。当該領域が検出用画像内に占める座標位置と、ティーチング処理で撮像された基準画像において基準マッチングパターンとなる部分画像が占める座標位置との差を求めることで、現在のノズル５３が処理対象位置からどの程度ずれているかを求めることができる（ステップＳ４０４）。
【００８７】
この位置ずれ量が予め定められた許容範囲内にあるかどうかがＣＰＵ８１により判定される（ステップＳ４０５）。例えば、画像平面内における位置ずれのスカラー量に対して予め閾値を設定しておき、この閾値と求められた位置ずれ量とを比較することで、位置ずれが許容範囲内であるか否かを判定することが可能である。画像内での座標の差により判定を行う場合、図９および図１０に示す性質を考慮して各ノズル３３，４３，５３に対する閾値が適正に設定される必要がある。そして、いったん閾値が設定されれば、画像内の座標値のみに基づき判定を行うことが可能であり、ノズルの実際の変位量への換算は不要である。
【００８８】
位置ずれ量が許容範囲内であればノズル５３の位置決めは正常に行われていると判定される（ステップＳ４０６）。この場合には、さらに検査すべき他のノズルがあるか否かが判断され（ステップＳ４０７）、必要であればステップＳ４０１に戻って他のノズルの検査が行われる。一方、位置ずれ量が許容範囲を超えている場合にはノズル５３の位置決めが異常であると判定される（ステップＳ４１１）。この場合、ノズル５３の異常が生じたことがオペレータに報知され、併せてティーチング処理を再度実行するか否かについての問い合わせが行われる（ステップＳ４１２）。
【００８９】
再ティーチングが必要であれば（ステップＳ４１３）、再ティーチング処理（ステップＳ４１４）として図８に示すティーチング処理が改めて実行される。再ティーチングが不要であればステップＳ４０７に進み、必要に応じて他のノズルについても同様に検査が行われる。
【００９０】
なお、このように複数のノズルの変位を１台のカメラ７２により、しかも同一の撮像条件で撮像する構成では、全てのノズルに対してカメラ７２の焦点を合わせることができない場合があり得る。特に、カメラ７２に対し接近・離間方向への変位に対して、その変位範囲全体を合焦範囲に含めることが難しい場合がある。しかしながら、必要とされるノズルの位置決め精度（位置ずれの許容範囲）が例えば０．５ｍｍ程度ならば、許容範囲の全体を被写界深度に収めて撮像を行うことは十分に可能である。
【００９１】
もし仮にノズルに焦点が合わずに鮮明な像が得られず、画像内からノズルの位置が検出不可能になっていたとしても、その事実をもってノズルの位置が適正でないと判断することが可能である。ノズルが撮像範囲から外れている場合についても同様である。
【００９２】
このように、本実施形態の基板処理システム１では、カメラ７２により撮像されたノズル３３，４３，５３を含む画像に対して、予め各ノズルが処理開始位置に位置決めされた状態で撮像された基準画像から切り出された基準マッチングパターンに基づくパターンマッチング処理が実行される。そして、その結果に基づいて、各ノズルが適正に処理開始位置に位置決めされているか否かが判定される。そのため、ノズルが不適切な位置に位置決めされた状態で湿式処理が実行されることに起因する処理不良の発生を効果的に防止することが可能である。
【００９３】
この場合、主たる移動方向がカメラ７２に対し接近・離間移動する方向であるノズル５３については、カメラ７２の撮像方向Ｄｉをノズル５３の移動平面に交わる方向としたことで、ノズル５３の変位を画像に反映してこれを検出することが可能となっている。
【００９４】
また、本実施形態においてカメラ７２は、各ノズルを撮像してその位置決め状態を判定する目的に用いられるとともに、スピンチャック１１による基板Ｗの保持状態を判定する目的にも用いられる。前記した特許文献１に記載の従来技術では１つのノズルの位置検出に２台のカメラが用いられていたのに対し、この実施形態では１台のカメラ７２が３つのノズル３３，４３，５３および基板Ｗの状態を判定するのに用いられる。これにより、基板処理システム１の大幅な小型化および低コスト化を図ることも可能となっている。
【００９５】
以上のように、この実施形態では、１つのノズルの変位検出を１つの撮像方向からの撮像により行うことができるのみならず、ノズルが複数であってもそれらの変位検出を１つの撮像方向からの撮像のみによって行うことができる。そのため、装置の省スペース化および低コスト化を図ることが可能である。このとき、特にカメラに対し接近・離間方向に移動するノズルの移動平面に対してカメラの光軸が交わるように、当該ノズルを斜め方向から撮像するという条件が満たされている限り、カメラの配設位置は任意である。そのため、装置の設計自由度が高くなっている。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態においては、基板処理システム１を構成する各基板処理装置１Ａ〜１Ｄが本発明の「基板処理装置」として機能しており、これらの各々が動作することで本発明の「基板処理方法」が実行される。また、基板処理装置１Ａ等のうちカメラ７２が本発明の「撮像手段」として機能する一方、ＣＰＵ８１および画像処理部８６が本発明の「検出手段」として機能している。そして、これらの各構成が一体として本発明の「変位検出装置」および「変位検出手段」として機能し、ノズル３３，４３，５３が本発明の「位置決め対象物」および「撮像対象物」に相当している。また、各ノズルの処理開始位置が本発明の「基準位置」に相当する。
【００９７】
また、上記実施形態の基板処理装置１Ａでは、スピンチャック１１が本発明の「基板保持手段」として機能しており、ノズル３３，４３，５３が本発明の「処理手段」として機能している。また、アーム駆動部８３およびアーム３２，４２，５２がいずれも本発明の「位置決め手段」として機能している。またＣＰＵ８１は本発明の「判定手段」および「保持状態判定手段」としても機能している。またノズル３３，４３，５３はそれぞれ基板Ｗに所定の処理液を供給する「流体供給手段」としての機能を有している。
【００９８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態は、本発明にかかる「変位検出装置」が、基板処理装置１Ａ等に予め組み込まれてノズル３３等の変位を検出する目的に特化されているが、対象物を撮像する撮像手段およびその画像に基づき対象物の変位を検出する検出手段を備える本発明の変位検出装置は、このように機器内に組み込まれたものに限定されず、これらが独立した装置として構成されたものであってもよい。またその変位を検出する対象物も任意である。
【００９９】
また、上記実施形態では、「位置決め対象物」であるノズル３３等をカメラ７２により撮像してその変位が検出されており、その意味において「位置決め対象物」自体が「撮像手段」としてのカメラ７２の「撮像対象物」となっている。しかしながら、本発明における撮像対象物は、位置決め対象物そのものに限定されず、当該位置決め対象物の変位に伴って変位する他の物体であってもよい。例えば上記実施形態ではノズル３３等がアーム３２等に１対１に装着され、アーム３２等の回動に伴ってアーム３２等と一体的にノズル３３等が移動する。このことから、アーム３２等の一部分であって画像内でその検出が容易である部分を撮像対象物として、これを撮像しその変位を検出することで間接的にノズル３３等の変位を検出するように構成されてもよい。また、この目的のために、アーム３２等またはノズル３３等の一部に、画像処理によって検出容易な識別マークを予め設けておいてもよい。
【０１００】
また、上記実施形態ではカメラ７２が基板Ｗのほぼ全面をその視野に収めて撮像を行うが、このことは必須の要件ではない。上記したように、本実施形態のノズルの変位を検出する目的においては基板Ｗの回転中心近傍にあるノズルを撮像することができれば足り、また基板Ｗの保持状態を判定する目的においては基板Ｗのエッジ部Ｅの一部が撮像範囲に入っていれば足りるからである。ただし、本実施形態のように基板Ｗの全体を視野に収めて撮像を行う構成は、ティーチングにより設定されるノズルの位置が基板Ｗの回転中心近傍に限定されず、種々の位置を本発明の「基準位置」として該基準位置からのノズルの変位を検出することが可能となる点で好ましい。
【０１０１】
また、上記実施形態では、複数のノズルの変位の検出を１台のカメラ７２を用いて行うとともに、同じカメラ７２を用いて基板Ｗの保持状態を判定している。しかしながら、ノズル（位置決め対象物）が１つである場合や、基板の保持状態の判定を行わない場合にも、本発明の変位検出方法を適用することが可能である。
【０１０２】
また、上記実施形態の基板処理装置１Ａ等における「処理手段」は、基板Ｗに処理液を供給するノズル３３等であるが、このように液体を吐出するノズルのみでなく、例えば気体を吐出するノズルも、本発明の「処理手段」に該当し得るものである。また、次に例示するように、基板Ｗに当接して処理を行うものも、本発明の「処理手段」として機能し得る。
【０１０３】
図１２は本発明の他の実施形態の要部を示す図である。上記実施形態では基板Ｗに対向配置されて処理液を吐出するノズル３３等が本発明の「処理手段」として設けられていた。これに代えて、図１２に示す例では、回動するアーム６２の先端に装着されたブラシ６３が「処理手段」として機能しており、ブラシ６３が基板Ｗの表面を摺擦することで基板Ｗを物理洗浄する。このように、基板Ｗに当接して処理を行う「当接手段」を処理手段として有する構成も、本発明の範疇に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
この発明は、位置決め対象物を撮像して基準位置からの変位を検出する変位検出装置および変位検出方法に好適に適用可能であり、例えば基板を処理する処理手段を位置決め対象物とする基板処理の技術分野に好適である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  基板処理システム
１Ａ〜１Ｄ  基板処理装置
１１  スピンチャック（基板保持手段）
３２，４２，５２  アーム（位置決め手段）
３３，４３，５３  ノズル（位置決め対象物、撮像対象物、処理手段、流体供給手段）
６３  ブラシ（当接手段、処理手段）
７２  カメラ（撮像手段、変位検出手段）
８１  ＣＰＵ（検出手段、判定手段、保持状態判定手段、変位検出手段）
８３  アーム駆動部（位置決め手段）
８６  画像処理部（検出手段、変位検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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