(57)【要約】【課題】複数の吐出口における吐出動作の良否を精度良く判定する。【解決手段】基板処理装置の吐出検査部５では、光出射部５１が、予め定められた光存在面に沿って面状光５１０を出射し、吐出ヘッド３１の複数の吐出口から吐出された処理液に光を照射する。撮像部５２は、光出射部５１からの面状光５１０を通過する処理液を撮像し、複数の輝点を含む検査画像を取得する。吐出検査部５には、参照画像が予め記憶されている。参照画像は、吐出ヘッド３１の複数の吐出口から処理液が正常に吐出されている状態で、光出射部５１から面状光５１０を出射しつつ撮像部５２により取得された画像である。基板処理装置では、良否判定部により、参照画像と検査画像との差に基づいて、複数の吐出口のそれぞれにおける吐出動作の良否を、個別に精度良く判定することができる。【選択図】図６
2015062876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吐出口からの液体の吐出動作を検査する吐出検査装置であって、
予め定められた光存在面に沿って光を出射することにより、複数の吐出口から吐出される液体である複数の飛翔体が前記光存在面を通過する際に前記複数の飛翔体に光を照射する光出射部と、
前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体を撮像することにより、前記複数の飛翔体上に現れる複数の輝点を含む検査画像を取得する撮像部と、
前記複数の吐出口から液体を正常に吐出した状態で前記光出射部から光を出射しつつ前記撮像部により取得された画像である参照画像を記憶する参照画像記憶部と、
前記参照画像と前記検査画像との差に基づいて前記複数の吐出口における吐出動作の良否を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする吐出検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の吐出検査装置であって、
前記複数の吐出口が、それぞれが吐出口配列方向に直線状に配列された吐出口の集合である複数の吐出口列を含み、
前記複数の吐出口列が、前記吐出口配列方向に対して傾斜する方向に並ぶことを特徴とする吐出検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の吐出検査装置であって、
前記判定部が、前記検査画像における一の輝点と、前記参照画像において前記一の輝点に対応する輝点との間の距離が、所定の距離よりも大きい場合、前記一の輝点に対応する吐出口において斜め吐出が発生したと判定することを特徴とする吐出検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の吐出検査装置であって、
前記撮像部における撮像方向が、前記複数の飛翔体の所定の吐出方向に垂直な平面に対して傾斜していることを特徴とする吐出検査装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の吐出検査装置であって、
前記光存在面が、前記複数の飛翔体の所定の吐出方向に垂直な平面に対して傾斜していることを特徴とする吐出検査装置。
【請求項６】
基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
複数の吐出口から前記基板に向けて液体を吐出して前記基板に所定の処理を行う吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッドの前記複数の吐出口からの液体の吐出動作を検査する請求項１ないし５のいずれかに記載の吐出検査装置と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の吐出口からの液体の吐出動作を検査する吐出検査装置、および、当該吐出検査装置を備える基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程では、基板処理装置を用いて酸化膜等の絶縁膜を有する基板に対して様々な処理が施される。例えば、基板の表面に洗浄液を供給することにより、基板の表面上に付着したパーティクル等を除去する洗浄処理が行われる。
【０００３】
特許文献１では、基板の上方に配置された１つの処理液供給ノズルから、基板上にフォトレジスト液を吐出する基板処理装置が開示されている。当該装置では、処理液供給ノズルと基板との間にＣＣＤカメラが向けられており、処理液供給ノズルから吐出される処理液の液柱が撮像される。そして、撮像された処理液の液柱幅（すなわち、処理液供給ノズルからの吐出幅）が、所定の基準幅と比較され、基準幅よりも小さい場合、吐出異常として検出される。
【０００４】
特許文献２では、処理液ノズルから基板上に処理液を供給する液処理装置が開示されている。当該装置では、直線状に１列に配列された１１本のノズルが、ノズルヘッド部により保持されている。また、これらのノズルの先端部から基板表面に至る領域にライン状のレーザ光が照射され、当該領域に向けられたカメラにより、各ノズルから吐出されるレジスト液の液柱が撮像される。そして、撮像結果を、ノズルから正常にレジスト液が吐出されている状態を予め撮像した基準情報と比較することにより、ノズルからのレジスト液の吐出の有無、および、吐出状態の変化の有無が判定される。
【０００５】
一方、特許文献３では、複数の吐出口から処理液の微小液滴を基板に向けて吐出する基板処理装置が開示されている。当該装置では、複数の吐出口が１列に並べられた吐出口列が、複数列設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３２９９３６号公報
【特許文献２】特開２０１２−９８１２号公報
【特許文献３】特開２０１２−２０９５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献３のような装置において、複数の吐出口から処理液が吐出されているか否かを判定しようとしても、それぞれが多数の吐出口を有する複数の吐出口列が、吐出口の配列方向に交差する方向に配置されているため、各吐出口からの微小液滴が重なってしまい、どの微小液滴がどの吐出口に対応するか、容易に判断することができない。
【０００８】
また、微小液滴の吐出異常の１つとして、所定の吐出方向からずれて吐出される斜め吐出がある。このような斜め吐出を検出する方法として、微小液滴の間隔を正常値と比較することが考えられる。しかしながら、微小液滴の間隔は、観察視点に近い吐出口では大きく見え、観察視点から遠い吐出口では小さく見えるため、正常吐出か斜め吐出かを判断することは容易ではない。また、各微小液滴の大きさも、観察視点からの距離により変化する。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数の吐出口における吐出動作の良否を精度良く判定することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、複数の吐出口からの液体の吐出動作を検査する吐出検査装置であって、予め定められた光存在面に沿って光を出射することにより、複数の吐出口から吐出される液体である複数の飛翔体が前記光存在面を通過する際に前記複数の飛翔体に光を照射する光出射部と、前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体を撮像することにより、前記複数の飛翔体上に現れる複数の輝点を含む検査画像を取得する撮像部と、前記複数の吐出口から液体を正常に吐出した状態で前記光出射部から光を出射しつつ前記撮像部により取得された画像である参照画像を記憶する参照画像記憶部と、前記参照画像と前記検査画像との差に基づいて前記複数の吐出口における吐出動作の良否を判定する判定部とを備える。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の吐出検査装置であって、前記複数の吐出口が、それぞれが吐出口配列方向に直線状に配列された吐出口の集合である複数の吐出口列を含み、前記複数の吐出口列が、前記吐出口配列方向に対して傾斜する方向に並ぶ。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の吐出検査装置であって、前記判定部が、前記検査画像における一の輝点と、前記参照画像において前記一の輝点に対応する輝点との間の距離が、所定の距離よりも大きい場合、前記一の輝点に対応する吐出口において斜め吐出が発生したと判定する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の吐出検査装置であって、前記撮像部における撮像方向が、前記複数の飛翔体の所定の吐出方向に垂直な平面に対して傾斜している。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の吐出検査装置であって、前記光存在面が、前記複数の飛翔体の所定の吐出方向に垂直な平面に対して傾斜している。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、複数の吐出口から前記基板に向けて液体を吐出して前記基板に所定の処理を行う吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドの前記複数の吐出口からの液体の吐出動作を検査する請求項１ないし５のいずれかに記載の吐出検査装置とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、複数の吐出口における吐出動作の良否を精度良く判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一の実施の形態に係る基板処理装置の正面図である。
【図２】基板処理装置の平面図である。
【図３】吐出ヘッドの下面を示す底面図である。
【図４】制御ユニットの機能を示すブロック図である。
【図５】吐出ヘッドおよび待機ポッドの側面図である。
【図６】吐出ヘッド、光出射部および撮像部を示す斜視図である。
【図７】検査画像を示す図である。
【図８】差分画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置１の正面図である。図２は、基板処理装置１の平面図である。図２では、基板処理装置１の向きを図１から変更している。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１では、基板９に対して液体が吐出されて所定の処理が行われる。本実施の形態では、基板９上に洗浄液の液滴を吐出することにより、基板９上からパーティクル等を除去する洗浄処理が行われる。基板処理装置１では、例えば、直径約２０μｍの液滴が、基板９に向けてスプレー状に吐出される。
【００１９】
図１および図２に示すように、基板処理装置１は、基板保持部２１と、カップ部２２と、基板回転機構２３と、処理液供給部３と、ヘッド移動機構３５と、保護液供給部３６と、待機ポッド４と、吐出検査部５と、チャンバ６と、制御ユニットとを備える。チャンバ６は、基板保持部２１、カップ部２２、基板回転機構２３、処理液供給部３、ヘッド移動機構３５、保護液供給部３６、待機ポッド４および吐出検査部５等の構成を内部空間６０に収容する。チャンバ６は、外部から内部空間６０への光の入射を遮る遮光チャンバである。図１および図２では、チャンバ６を破線にて示し、チャンバ６の内部を図示している。
【００２０】
基板保持部２１は、チャンバ６内において基板９の一方の主面９１（以下、「上面９１」という。）を上側に向けた状態で基板９を保持する。基板９の上面９１には、回路パターン等の微細パターンが形成されている。カップ部２２は、基板９および基板保持部２１の周囲を囲む略円筒状の部材である。基板回転機構２３は、基板保持部２１の下方に配置される。基板回転機構２３は、基板９の中心を通るとともに基板９の上面９１に垂直な回転軸を中心として、基板９を基板保持部２１と共に水平面内にて回転する。
【００２１】
処理液供給部３は、処理液を下方に向けて吐出する吐出ヘッド３１と、吐出ヘッド３１に処理液を供給する処理液配管３２とを備える。図２では、処理液配管３２の図示を省略する。吐出ヘッド３１は、カップ部２２の内側において基板保持部２１の上方に配置される。換言すれば、吐出ヘッド３１の下面は、カップ部２２の上部開口２２０と、基板９の上面９１との間に位置する。吐出ヘッド３１は、後述する複数の吐出口から相互に分離した微小な液滴を連続的に吐出する装置である。吐出ヘッド３１により、基板９の上面９１に向けて処理液が吐出される。処理液としては、純水（好ましくは、脱イオン水（ＤＩＷ：deionized water））、炭酸水、アンモニア水と過酸化水素水との混合液等の液体が利用される。吐出ヘッド３１からの処理液の設計上の吐出方向は、上下方向（すなわち、重力方向）におよそ平行である。
【００２２】
図３は、吐出ヘッド３１の下面３１１を示す底面図である。吐出ヘッド３１の下面３１１には、４つの吐出口列３１３ａ〜３１３ｄを含む複数の吐出口が設けられる。吐出口列３１３ａ〜３１３ｄはそれぞれ、所定の配列ピッチにて図３中の左右方向に略直線状に配列される複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄの集合である。各吐出口３１４ａ〜３１４ｄの直径は、およそ５μｍ〜１０μｍである。図３では、各吐出口３１４ａ〜３１４ｄを実際よりも大きく、吐出口３１４ａ〜３１４ｄの個数を実際よりも少なく描いている。また、図３では、吐出ヘッド３１の下面３１１において複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄが設けられる吐出口配置領域３１６を二点鎖線にて囲む。吐出口配置領域３１６は略矩形である。吐出ヘッド３１では、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄのそれぞれから、処理液の微小液滴が噴射される。
【００２３】
以下の説明では、各吐出口列３１３ａ〜３１３ｄの吐出口配列方向である図３中の左右方向を「配列方向」という。吐出口列３１３ａ〜３１３ｄはそれぞれ、当該配列方向に延びる直線状である。吐出口列３１３ａ〜３１３ｄは、配列方向に垂直な方向（すなわち、図３中の上下方向）に、互いに平行に並ぶ。なお、吐出口列３１３ａ〜３１３ｄは、必ずしも上記配列方向に垂直に並ぶ必要はなく、配列方向に対して傾斜する方向に並んでいればよい。
【００２４】
以下の説明では、図３中の上側から下側に向かって配列される吐出口列３１３ａ〜３１３ｄをそれぞれ、「第１吐出口列３１３ａ」、「第２吐出口列３１３ｂ」、「第３吐出口列３１３ｃ」および「第４吐出口列３１３ｄ」という。さらに、第１吐出口列３１３ａの複数の吐出口３１４ａを「第１吐出口３１４ａ」といい、第２吐出口列３１３ｂの複数の吐出口３１４ｂを「第２吐出口３１４ｂ」という。第３吐出口列３１３ｃの複数の吐出口３１４ｃを「第３吐出口３１４ｃ」といい、第４吐出口列３１３ｄの複数の吐出口３１４ｄを「第４吐出口３１４ｄ」という。
【００２５】
上記配列方向に垂直な方向において、第１吐出口列３１３ａと第２吐出口列３１３ｂとの間の距離は、第３吐出口列３１３ｃと第４吐出口列３１３ｄとの間の距離に等しく、第２吐出口列３１３ｂと第３吐出口列３１３ｃとの間の距離よりも小さい。第２吐出口列３１３ｂは、第１吐出口列３１３ａから、配列方向の一方側である図３中の右側に所定のシフト距離だけずれて配置される。第４吐出口列３１３ｄは、第３吐出口列３１３ｃから、図３中の右側に上記シフト距離だけずれて配置される。当該シフト距離は、上述の配列ピッチよりも小さい距離であり、例えば、配列ピッチの半分の距離である。
【００２６】
吐出ヘッド３１では、配列方向に垂直、かつ、吐出ヘッド３１の下面３１１に平行な方向から見た場合、複数の第１吐出口３１４ａと複数の第２吐出口３１４ｂとが配列方向に交互に並び、複数の第３吐出口３１４ｃと複数の第４吐出口３１４ｄとが配列方向に交互に並ぶ。また、複数の第１吐出口３１４ａと複数の第３吐出口３１４ｃとがそれぞれ重なり、複数の第２吐出口３１４ｂと複数の第４吐出口３１４ｄとがそれぞれ重なる。
【００２７】
図１および図２に示すように、ヘッド移動機構３５は、アーム３５１と、回転軸３５２と、ヘッド回転機構３５３と、ヘッド昇降機構３５４とを備える。アーム３５１は、回転軸３５２から水平方向に延びる。アーム３５１の先端部には、吐出ヘッド３１が取り付けられる。ヘッド回転機構３５３は、吐出ヘッド３１をアーム３５１と共に回転軸３５２を中心として水平方向に回転移動する。ヘッド昇降機構３５４は、吐出ヘッド３１をアーム３５１と共に上下方向に移動する。ヘッド回転機構３５３は、例えば、電動モータを備える。ヘッド昇降機構３５４は、ボールねじ機構および電動モータを備えており、吐出ヘッド３１を精密に位置決めすることができる。ヘッド昇降機構３５４は、エアシリンダを備えるものであってもよい。
【００２８】
保護液供給部３６は、吐出ヘッド３１に直接的または間接的に固定され、保護液を斜め下方に向けて吐出する。保護液としては、上述の処理液と同様に、純水（好ましくは、脱イオン水）、炭酸水、アンモニア水と過酸化水素水との混合液等の液体が利用される。保護液は処理液と同じ種類の液体でもよく、異なる種類の液体でもよい。基板処理装置１では、保護液供給部３６から基板９の上面９１に向けて液柱状に吐出された保護液が、吐出ヘッド３１の下方において基板９上に広がることにより、吐出ヘッド３１の真下に所定の厚さの保護液の膜（以下、「保護液膜」という。）が形成される。保護液供給部３６は、ヘッド回転機構３５３およびヘッド昇降機構３５４により、吐出ヘッド３１と共に移動する。
【００２９】
図４は、制御ユニット７の機能を示すブロック図である。図４では、制御ユニット７以外の構成も併せて描いてる。制御ユニット７は、処理制御部７１と、検査制御部７２と、検査演算部７３とを備える。処理制御部７１により、基板回転機構２３、処理液供給部３、ヘッド移動機構３５および保護液供給部３６等が制御されることにより、基板９の処理が行われる。検査制御部７２により、処理液供給部３、ヘッド移動機構３５および吐出検査部５等が制御されることにより、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄ（図３参照）からの処理液の吐出動作の検査が行われる。
【００３０】
検査演算部７３は、吐出検査部５の一部であり、参照画像記憶部７３１と、判定部７５とを備える。参照画像記憶部７３１には、後述する参照画像７３２が予め記憶されている。判定部７５は、位置ずれ補正部７５１と、良否判定部７５２とを備える。参照画像記憶部７３１および判定部７５は、上述の吐出動作の検査に利用される。
【００３１】
図１および図２に示す基板処理装置１において基板９の処理が行われる際には、まず、基板９がチャンバ６内に搬入されて基板保持部２１により保持される。基板９の搬入時には、吐出ヘッド３１は、図２に二点鎖線にて示すように、カップ部２２の外側に設けられた待機ポッド４上の待機位置にて待機している。図５は、待機位置に位置する吐出ヘッド３１を待機ポッド４と共に拡大して示す側面図である。待機ポッド４は、略直方体の容器であり、上部に開口が設けられる。待機位置では、吐出ヘッド３１の一部が、上記開口を介して待機ポッド４内に挿入される。なお、図５では、保護液供給部３６の図示を省略している。また、後述する検査領域に位置する吐出ヘッド３１を二点鎖線にて示す。図１および図２に示すように、基板９が基板保持部２１により保持されると、処理制御部７１（図４参照）により基板回転機構２３が駆動され、基板９の回転が開始される。
【００３２】
続いて、処理制御部７１により、ヘッド回転機構３５３およびヘッド昇降機構３５４が駆動され、吐出ヘッド３１および保護液供給部３６が、待機位置から上昇し、カップ部２２の上方へと移動した後に下降する。これにより、吐出ヘッド３１および保護液供給部３６が、カップ部２２の上部開口２２０を介してカップ部２２の内側かつ基板保持部２１の上方へと移動する。次に、保護液供給部３６から基板９上への保護液の供給が開始され、基板９の上面９１の一部を覆う保護液膜が形成される。また、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄ（図３参照）から、保護液膜が形成された基板９の上面９１に向けて処理液の吐出（すなわち、微小液滴の噴射）が開始される。保護液膜は、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄからの処理液の基板９上における設計上の複数の着液点（すなわち、微小液滴の着弾点）を覆う。
【００３３】
吐出ヘッド３１から保護液膜に向けて噴射された多数の微小液滴は、基板９の上面９１上の保護液膜に衝突し、保護液膜を介して基板９の上面９１に間接的に衝突する。そして、基板９の上面９１に付着しているパーティクル等の異物が、処理液の微小液滴の衝突による衝撃により基板９上から除去される。換言すれば、処理液の微小液滴により保護液膜を介して基板９に間接的に付与される運動エネルギーにより、基板９の上面９１の洗浄処理が行われる。
【００３４】
このように、処理液の微小液滴が保護液膜を介して基板９に衝突することにより、微小液滴が直接的に基板に衝突する場合に比べて、基板９の上面９１に形成されたパターン等にダメージを与えることを防止または抑制しつつ、基板９の洗浄処理を行うことができる。また、基板９上の洗浄処理が行われる部位が保護液により覆われているため、基板９上から除去されたパーティクル等が、基板９の上面９１に再付着することを防止または抑制することができる。
【００３５】
基板処理装置１では、保護液および処理液の吐出と並行して、ヘッド回転機構３５３による吐出ヘッド３１および保護液供給部３６の回転移動が行われる。吐出ヘッド３１および保護液供給部３６は、回転中の基板９の中央部の上方と基板９の外縁部の上方との間にて、水平に往復移動を繰り返す。これにより、基板９の上面９１全体に対して洗浄処理が行われる。基板９の上面９１に供給された保護液および処理液は、基板９の回転により、除去された異物と共に基板９のエッジへと移動し、基板９のエッジから外側へと飛散する。基板９から飛散した保護液および処理液は、カップ部２２により受けられて廃棄または回収される。
【００３６】
吐出ヘッド３１からの処理液による所定の処理（すなわち、基板９の洗浄処理）が終了すると、保護液および処理液の吐出が停止される。吐出ヘッド３１および保護液供給部３６は、ヘッド昇降機構３５４によりカップ部２２の上部開口２２０よりも上側まで上昇し、ヘッド回転機構３５３により、基板９の上方から待機ポッド４の上方の検査領域へと回転移動する。
【００３７】
検査領域は、上述の待機位置の上方の領域である。検査領域は、設計上の所定の検査位置（以下、「設計検査位置」という。）を略中心とする小さい領域である。換言すれば、検査領域は、設計検査位置、および、設計検査位置の極近傍の位置を含む。吐出ヘッド３１が基板９の上方から待機ポッド４の上方へと回転移動する場合、吐出ヘッド３１は、検査領域内のいずれかの位置に停止する。当該検査領域において、吐出検査部５により、定期的に、または、必要に応じて、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄからの処理液の吐出動作の検査が行われる。
【００３８】
図６は、検査領域における吐出ヘッド３１、および、吐出ヘッド３１の周囲に配置される吐出検査部５を示す斜視図である。吐出検査部５は、光出射部５１と、撮像部５２とを備える。光出射部５１および撮像部５２は、吐出ヘッド３１の真下を避けて、吐出ヘッド３１の斜め下方に配置される。光出射部５１および撮像部５２は、図４に示すように、制御ユニット７の検査制御部７２により制御される。
【００３９】
図６に示す光出射部５１は、光源と、当該光源からの光を略水平方向に延びる線状光に変換する光学系とを備える。光源としては、例えば、レーザダイオードやＬＥＤ（light emitting diode）素子が利用される。光出射部５１は、予め定められた仮想面である光存在面に沿って、吐出ヘッド３１の下方に向けて光を出射する。図６では、光出射部５１の光軸Ｊ１を一点鎖線にて描き、光出射部５１から出射される面状の光の輪郭を、符号５１０を付す二点鎖線にて示す。
【００４０】
光出射部５１からの面状光５１０は、吐出ヘッド３１の下面３１１近傍にて、吐出ヘッド３１の真下を通過する。基板処理装置１では、検査制御部７２から処理液供給部３に所定の駆動信号が送出され、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄ（図３参照）から待機ポッド４の内部に向けて処理液が吐出される。そして、検査領域に位置する吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄから吐出される処理液である複数の飛翔体が、上述の光存在面を通過する（すなわち、面状光５１０を通過する）際に、光出射部５１から当該複数の飛翔体に光が照射される。面状光５１０は、吐出ヘッド３１からの処理液の設計上の吐出方向（すなわち、複数の飛翔体の予め定められた所定の吐出方向）におよそ垂直である。厳密には、面状光５１０（すなわち、光存在面）は、複数の飛翔体の所定の吐出方向に垂直な平面に対して、僅かな角度（例えば、５°〜１０°）だけ傾斜していることが好ましい。
【００４１】
撮像部５２は、上記光存在面よりも下方にて、撮像軸Ｊ２を吐出ヘッド３１の下方に位置する面状光５１０に向けて配置される。撮像部５２における撮像方向（すなわち、撮像軸Ｊ２が向く方向）は、複数の飛翔体の所定の吐出方向に垂直な平面に対して傾斜している。撮像部５２としては、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）カメラが利用される。撮像部５２は、面状光５１０を通過する処理液（すなわち、複数の飛翔体）を撮像することにより、当該複数の飛翔体上に現れる複数の輝点を含む検査画像を取得する。撮像部５２は、図３中の４つの吐出口列３１３ａ〜３１３ｄのうち、第１吐出口列３１３ａが最も手前側に見える位置に配置される。
【００４２】
吐出検査部５では、撮像部５２による撮像結果から、１フレームの静止画が検査画像として抽出される。検査画像は、制御ユニット７の検査演算部７３（図４参照）に送られる。検査演算部７３では、検査画像に対して２値化処理が行われ、複数の輝点が抽出されるとともに背景のノイズ等が除去される。
【００４３】
図７は、検査画像８を示す図である。検査画像８では、吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄにそれぞれ対応する複数の輝点８１が、吐出口３１４ａ〜３１４ｄの配列方向に対応する方向に配列される。吐出検査部５では、面状光５１０が僅かながら厚さを有しているため、各輝点８１は、検査画像８において上下方向に対応する方向に長い略楕円形となる。
【００４４】
続いて、判定部７５の位置ずれ補正部７５１により、検査画像８と、参照画像記憶部７３１に予め記憶されている参照画像７３２とが比較される。参照画像７３２は、基板処理装置１において、吐出ヘッド３１が上記検査領域内の設計検査位置に位置し、かつ、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄから処理液を正常に吐出している状態で、光出射部５１から面状光５１０を出射しつつ撮像部５２により取得された画像である。参照画像７３２は、基板処理装置１において基板９の処理が行われるよりも前に（例えば、基板処理装置１の製造現場において基板処理装置１の出荷前に）取得され、検査画像８と同様に２値化処置が行われた後、参照画像記憶部７３１に予め記憶される。
【００４５】
位置ずれ補正部７５１では、検査画像８および参照画像７３２に基づいて、検査画像８の参照画像７３２に対する相対的なずれ（以下、「画像ずれ」という。）が求められる。当該画像ずれは、検査画像８を取得した際の吐出ヘッド３１の位置と、設計検査位置との差により生じる。画像ずれの量の算出は、例えば、検査画像８と参照画像７３２との差が最小になるまで（すなわち、検査画像８の複数の輝点８１と参照画像７３２の複数の輝点との重なりの程度が最大になるまで）、検査画像８を図７中の上下方向および左右方向に移動したり、検査画像８に垂直な回転軸を中心として回転させたり、検査画像８を拡大または縮小することにより行われる。検査画像８と参照画像７３２との差が最小になったときの検査画像８の移動量、回転量および変倍量が、検査画像８の画像ずれ量である。画像ずれ量は、一般的なパターンマッチング用の画像処理関数を検査画像８および参照画像７３２に適用することにより求められてもよい。
【００４６】
位置ずれ補正部７５１では、求められた画像ずれ量に基づいて、検査画像８の画像ずれが補正される。具体的には、検査画像８上の複数の輝点８１の位置が、吐出ヘッド３１が検査領域内の設計検査位置に位置した状態で検査画像８が取得されたと仮定した場合の位置へと補正される。
【００４７】
次に、判定部７５の良否判定部７５２により、参照画像７３２と検査画像８との差分画像８２が、図８に示すように生成される。具体的には、まず、参照画像７３２の各画素の画素値から、検査画像８において対応する画素の画素値を減算する。参照画像７３２および検査画像８では、各輝点に含まれる画素の画素値はプラスであり、背景に含まれる画素の画素値はゼロである。したがって、参照画像７３２の輝点と検査画像８の輝点８１とが重なる位置では、参照画像７３２の画素値から検査画像８の画素値を減算した値である差分値はゼロとなる。また、参照画像７３２の背景と検査画像８の背景とが重なる位置においても、差分値はゼロとなる。一方、参照画像７３２の輝点は存在するが検査画像８の輝点８１は存在しない位置では、差分値はプラスとなる。検査画像８の輝点８１は存在するが参照画像７３２の輝点は存在しない位置では、差分値はマイナスとなる。
【００４８】
良否判定部７５２では、差分値がマイナスの画素の階調値を最も暗いゼロとし、差分値がゼロの画素の階調値を中間の明るさの１２７とし、差分値がプラスの画素の階調値を最も明るい２５５として、差分画像８２が生成される。図８では、階調値が２５５の画素の集合である第１領域８２１については輪郭のみを図示する。また、階調値が１２７の画素の集合である第２領域８２２には平行斜線を付す。階調値がゼロの画素の集合である第３領域８２３は塗りつぶして示す。
【００４９】
次に、良否判定部７５２により、差分画像８２から第１領域８２１および第３領域８２３が抽出される。図８では、差分画像８２の左側の領域には、１つの第１領域８２１と、当該第１領域８２１に近接する１つの第３領域８２３とが存在する。また、差分画像８２の右側の領域には、１つの第１領域８２１が存在する。
【００５０】
左側の１つの第１領域８２１は、参照画像７３２上の１つの輝点に対応し、検査画像８上には当該輝点に対応する位置に輝点８１が存在しないことを示す。また、当該第１領域８２１に近接する１つの第３領域８２３は、検査画像８上の１つの輝点８１に対応し、参照画像７３２上には、当該輝点８１に対応する位置に輝点が存在しないことを示す。したがって、良否判定部７５２では、第１領域８２１に対応する吐出口において、設計上の吐出方向に処理液の吐出が行われず、第３領域８２３に向かう方向へと処理液が斜め吐出されていると判定される。
【００５１】
良否判定部７５２では、第１領域８２１と第３領域８２３との間の距離（例えば、重心間の距離）が求められる。当該距離は、検査画像８上において第３領域８２３に対応する１つの輝点８１と、参照画像７３２上において当該１つの輝点８１に対応する輝点との間の距離である。そして、当該距離が所定の距離よりも大きい場合、上記１つの輝点８１に対応する吐出口において、斜め吐出の吐出不良が生じていると判定される。吐出不良の発生は、報知部７９（図４参照）を通じて作業者等に通知される。一方、上記距離が所定の距離以下の場合、上記１つの輝点８１に対応する吐出口からの処理液は、設計上の吐出方向から許容範囲内のずれ量で僅かにずれた方向へと吐出されていると判定される。このとき、報知部７９を通じての作業者等への通知は行われない。
【００５２】
検査画像８上では、配列方向にて隣接する輝点８１間の距離は、観察視点である撮像部５２から離れるに従って（すなわち、手前側から奥側へと向かうに従って）小さくなる。このため、上記所定の距離も、同様に、撮像部５２から輝点８１が離れるに従って小さくなる。
【００５３】
差分画像８２上の右側の１つの第１領域８２１も、参照画像７３２上の１つの輝点に対応し、検査画像８上には当該輝点に対応する位置に輝点８１が存在しないことを示す。当該第１領域８２１の近傍には第３領域８２３が存在しないため、良否判定部７５２では、第１領域８２１に対応する吐出口において、処理液が吐出されない不吐出の吐出不良が生じていると判定される。吐出不良の発生は、報知部７９（図４参照）を通じて作業者等に通知される。
【００５４】
このように、良否判定部７５２は、差分画像８２上に第１領域８２１（すなわち、輝点８１の画像が参照画像７３２に存在するが検査画像９上には存在しない領域）が検出された場合、当該第１領域８２１に注目し、差分画像８２の左側の第１領域８２１のように、その近傍に第３領域８２３（すなわち、輝点８１の画像が検査画像９上に存在するが参照画像７３２上には存在しない領域）が検出されるか否かを探索する。良否判定部７５２により、第３領域８２３が発見された場合、当該第１領域８２１に対応する吐出口において、斜め吐出の吐出不良が生じている、と判定される。一方、差分画像８２の右側の第１領域８２１のように、良否判定部７５２により、注目されている第１領域８２１の近傍に第３領域８２３が発見されなかった場合、当該第１領域８２１に対応する吐出口において、不吐出の吐出不良が生じている、と判定される。
【００５５】
また、周囲に第１領域８２１が存在しない、孤立した第３領域８２３が発見された場合には、当該第３領域８２３に対応する吐出口が参照画像７３２を取得した時に作動していなかった、検査画像８を撮像した際に撮像部５２に水滴等が付着していた、あるいは、位置ずれ補正部７５１による検査画像８の画像ずれ補正が正しく行われていなかった等の不具合が発生していた可能性がある。したがって、このような孤立した第３領域８２３が発見された場合にも、報知部７９（図４参照）を通じて作業者等に通知することができる。
【００５６】
ところで、複数の吐出口における吐出動作の良否を判定する吐出検査部として、上記と同様の検査画像を取得し、検査画像上の複数の輝点の配列方向の間隔を測定するものが考えられる。このような吐出検査部（以下、「第１の比較例の吐出検査部」という。）では、複数の輝点の間隔が、所定の間隔におよそ等しければ各吐出口における吐出動作が良好と判定される。一方、隣接する２つの輝点の間隔が所定の間隔の２倍以上大きい場合、当該２つの輝点に対応する２つの吐出口の間に、不吐出の吐出口が存在すると判定される。
【００５７】
第１の比較例の吐出検査部では、間隔が所定の間隔からある程度以上大きい（または、小さい）隣接する２つの輝点が存在すると、当該２つの輝点に対応する２つの吐出口のうち、どちらか一方または双方に斜め吐出の吐出不良が生じていると判定される。しかしながら、２つの吐出口のうちどちらの吐出口に吐出不良が生じているかを判定することは容易ではない。また、一方の吐出口からの処理液が他方の吐出口から遠ざかるようにずれ、他方の吐出口からの処理液が一方の吐出口から遠ざかるようにずれた場合、各吐出口からの処理液のずれは許容範囲であったとしても、上述のように２つの吐出口の少なくとも一方が、誤って吐出不良と判断されてしまう。さらに、連続する複数の吐出口に吐出不良が生じ、当該複数の吐出口に対応する複数の輝点が、同じ方向におよそ同じ距離だけずれた場合、複数の輝点の間隔は所定の間隔におよそ等しいため、これらの吐出不良は検出されない。
【００５８】
これに対し、判定部７５の良否判定部７５２では、参照画像７３２と検査画像８との差に基づいて、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄのそれぞれにおける吐出動作の良否が判定される。これにより、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄのそれぞれにおける吐出動作の良否を、個別に（すなわち、他の吐出口３１４ａ〜３１４ｄの吐出動作の良否から独立して）精度良く判定することができる。また、吐出動作の良否判定を簡素化することができる。さらに、良否判定部７５２では、検査画像８の画像ずれを補正した後に、上述の参照画像７３２と検査画像８との差が求められ、吐出動作の良否判定が行われる。これにより、検査領域における吐出ヘッド３１の設計検査位置からの位置ずれを補正し、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄにおける吐出動作の検査精度を向上することができる。その結果、吐出不良による基板９に対する処理への悪影響を抑制または防止することができる。当該悪影響としては、例えば、処理液の不吐出による基板９に対する処理の質の低下や、処理液の斜め吐出による基板９上のパターンの損傷が考えられる。
【００５９】
吐出ヘッド３１では、多数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄが設けられ、配列方向に略直線状に延びる吐出口列３１３ａ〜３１３ｄとして配列される。このため、検査画像８上において多数の輝点８１が近接して存在し、各輝点８１と吐出口３１４ａ〜３１４ｄとの対応関係を把握することは容易ではない。基板処理装置１では、上述のように、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄとの対応関係が明確な参照画像７３２上の複数の輝点と、検査画像８上の複数の輝点８１とが対応付けられることにより、各吐出口３１４ａ〜３１４ｄの吐出動作を個別に精度良く判定することができるため、基板処理装置１の構造は、互いに平行に配列される複数の吐出口列を有する吐出ヘッドにおける吐出動作の良否判定に特に適している。
【００６０】
基板処理装置としては、上述の参照画像７３２に代えて、計算にて求められた正常な輝点の位置と検査画像上の輝点の位置との差に基づいて吐出動作を検査するもの（以下、「第２の比較例の基板処理装置」という。）も考えられる。上述の正常な輝点の位置とは、吐出ヘッドから処理液が正常に吐出されていると仮定した場合の検査画像上の輝点の位置であり、基板処理装置の設計データ等に基づいて計算により求められる。しかしながら、第２の比較例の基板処理装置では、吐出ヘッドの製造時の公差（例えば、吐出ヘッドの製造時における吐出口の許容範囲内の位置ずれ）により、検査画像上にて輝点の位置ずれが生じた場合であっても、斜め吐出として吐出不良と判定される可能性がある。また、光出射部や撮像部の設置時における許容範囲内の位置ずれや向きのずれ等により、検査画像上にて輝点の位置ずれが生じた場合であっても、斜め吐出として吐出不良と判定される可能性がある。本来、このような輝点の位置ずれは、斜め吐出によるものではないため、吐出不良と判定されるべきものではない。
【００６１】
これに対し、図１に示す基板処理装置１では、実際に製造された基板処理装置１において、正常な吐出状態に対応する参照画像７３２が取得される。したがって、参照画像７３２における輝点は、上述のような吐出ヘッド３１の製造時の公差や光出射部５１および撮像部５２の設置時における公差等の影響を反映した位置に位置する。このため、参照画像７３２と検査画像８との差に基づいて吐出動作の良否を判定する際に、上述の様々な公差等による輝点８１の位置ずれは上記差として検出されず、当該公差等に起因する誤判定（例えば、斜め吐出との判定）が行われることを防止することができる。
【００６２】
第２の比較例の基板処理装置では、正常な輝点の位置を計算にて求めた後、上述の様々な公差を補正することも考えられる。しかしながら、当該補正を行うためには、正常な吐出状態に対応する画像を取得し、設計データ等から計算で求めた輝点の位置との差を算出して補正を行う必要があるため、吐出検査のための準備に多くの作業が発生する。これに対し、図１に示す基板処理装置１では、正常な吐出状態に対応する画像を取得し、当該画像を参照画像７３２として参照画像記憶部７３１に記憶するのみで上記準備作業が終了する。このように、基板処理装置１では、吐出検査の準備作業を簡素化することができる。
【００６３】
基板処理装置１では、上述のように、検査画像８上の１つの輝点８１と、参照画像７３２において当該１つの輝点８１に対応する輝点との間の距離が求められる。そして、当該距離が所定の距離よりも大きい場合、上記輝点８１に対応する吐出口において、斜め吐出の吐出不良が生じていると判定される。このように、吐出口からの処理液の吐出方向が許容範囲内であるか許容範囲外であるかを判定することにより、斜め吐出の吐出不良を精度良く検出することができる。また、上記所定の距離が、撮像部５２から輝点８１が離れるに従って小さくなることにより、斜め吐出の吐出不良を、より高精度に検出することができる。
【００６４】
上述のように、基板処理装置１の吐出検査部５では、撮像部５２における撮像方向が、吐出ヘッド３１からの処理液の所定の吐出方向に垂直な平面に対して傾斜している。これにより、撮像部５２を吐出口直下に配置することなく、全ての吐出口３１４ａ〜３１４ｄからの液滴に対応する輝点８１を含む検査画像８を、撮像部５２により確実に取得することができる。さらに、検査画像８上において複数の輝点８１が互いに重なることを抑制することができる。その結果、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄにおける吐出動作の良否判定精度を向上することができる。このような吐出検査部５の構造は、互いに平行に配列される複数の吐出口列を有する吐出ヘッドにおける吐出動作の良否判定に特に適している。
【００６５】
上述のように、吐出検査部５では、光存在面が処理液の所定の吐出方向に垂直な平面に対して傾斜している。これにより、検査画像８上において複数の輝点８１が互いに重なることを抑制することができる。その結果、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄにおける吐出動作の良否判定精度をさらに向上することができる。このような吐出検査部５の構造も、互いに平行に配列される複数の吐出口列を有する吐出ヘッドにおける吐出動作の良否判定に特に適している。
【００６６】
吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄは、上述のように、それぞれが配列方向に略直線状に延びるとともに配列方向に対して傾斜する方向に並ぶ吐出口列３１３ａ〜３１３ｄを含む。このため、１つの吐出口列の端部の吐出口が不吐出である場合であっても、画像ずれの検出の際に、検査画像８が不吐出の吐出口側に配列ピッチに対応する距離だけ参照画像７３２からずれた位置にて、検査画像８と参照画像７３２との差が最小と判断されることが防止される。これにより、検査画像８の画像ずれ量をより一層精度良く取得することができる。
【００６７】
上記基板処理装置１では、様々な変更が可能である。
【００６８】
判定部７５の良否判定部７５２では、必ずしも差分画像８２は生成される必要はなく、参照画像７３２と検査画像８との差に基づいて複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄにおける吐出動作の良否が判定されるのであれば、様々な方法にて良否判定が行われてよい。
【００６９】
上記説明では、処理液の不吐出および斜め吐出が良否判定部７５２により吐出不良と判定されるが、他の吐出動作も吐出不良と判定されてよい。例えば、吐出ヘッド３１から吐出された液滴が飛翔中に分裂して複数の極小液滴になる可能性がある。このような極小液滴は、基板９の上面９１に十分な運動エネルギーを付与することができず、基板９を適切に洗浄できない可能性がある。したがって、このような極小液滴の吐出も、吐出口の吐出不良と判定されてもよい。極小液滴の吐出を吐出不良と判定する場合は、例えば、差分画像８２において、通常よりも小さい第３領域８２３が第１領域８２１の近傍に検出されるケースを吐出不良と判定する。
【００７０】
光出射部５１では、必ずしも面状に光が出射される必要はなく、光存在面に沿って光出射部５１から前方に直線状に延びる光が出射され、当該光が光存在面に沿ってポリゴンミラー等の光走査手段により走査されてもよい。これにより、複数の吐出口３１４ａ〜３１４ｄから吐出された処理液である複数の飛翔体が光存在面を通過する際に、当該複数の飛翔体に光が照射される。また、光存在面は、吐出ヘッド３１からの処理液の設計上の吐出方向に垂直であってもよく、撮像部５２における撮像方向は、当該設計上の吐出方向に垂直な平面に平行であってもよい。
【００７１】
光出射部５１および撮像部５２は、吐出ヘッド３１の斜め下方以外の位置、例えば、吐出ヘッド３１の斜め上方に配置されてもよい。上述の検査領域は、待機ポッド４の上方以外の領域に設定されてもよい。この場合、光出射部５１および撮像部５２は、当該検査領域の近傍に配置される。
【００７２】
吐出ヘッド３１の複数の吐出口は、必ずしも、互いに平行に並ぶ複数の吐出口列を含む必要はない。
【００７３】
基板処理装置１は、基板９の洗浄以外の様々な処理に利用されてよい。また、基板処理装置１では、半導体基板以外に、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、ＦＥＤ（field emission display）等の表示装置に使用されるガラス基板の処理に利用されてもよい。あるいは、基板処理装置１は、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、フォトマスク用基板、セラミック基板および太陽電池用基板等の処理に利用されてもよい。
【００７４】
上述の光出射部５１、撮像部５２、参照画像記憶部７３１および判定部７５を備える装置は、基板処理装置１の他の構成から独立する吐出検査装置として使用されてもよい。当該吐出検査装置は、例えば、上述の様々な基板に対して複数の吐出口から液体を吐出する装置において、複数の吐出口からの液体の吐出動作の検査に利用される。
【００７５】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００７６】
１    基板処理装置
５    吐出検査部
８    検査画像
９    基板
２１    基板保持部
３１    吐出ヘッド
５１    光出射部
５２    撮像部
７５    判定部
８１    輝点
８２    差分画像
３１３ａ〜３１３ｄ    吐出口列
３１４ａ〜３１４ｄ    吐出口
５１０    面状光
７３１    参照画像記憶部
７３２    参照画像
７５１    位置ずれ補正部
７５２    良否判定部
【図１】
2015062876.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015062876.tif 000007
【図６】
2015062876.tif 000008
【図７】
2015062876.tif 000009
【図８】
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