特許 6362466 基板保持検査方法および基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6362466

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】基板保持検査方法および基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20180712BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20180712BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20180712BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

   H01L21/30 569C

   H01L21/30 564C

   H01L21/304 648Z

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-150368(P2014-150368)

(22)【出願日】2014年7月24日

(65)【公開番号】特開2016-25293(P2016-25293A)

(43)【公開日】2016年2月8日

【審査請求日】2017年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】佐野 洋

(72)【発明者】

【氏名】秩父 孝夫

(72)【発明者】

【氏名】波多野 章人

【審査官】 小山 満

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１５２０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１０２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０９０３９８６３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００４−０４７６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３００３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７３３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２９５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３２８３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板保持部により基板を略水平姿勢に保持する保持工程と、
前記基板保持部に保持される前記基板を前記基板保持部とともに鉛直軸周りに回転させる回転工程と、
回転している前記基板の撮像を、水平方向から互いに異なるタイミングで複数回実行して複数の第１画像を取得する撮像工程と、
前記基板保持部による前記基板の保持状態を示す特徴量を前記複数の第１画像から求め、前記特徴量に基づいて前記基板保持部により前記基板が適正に保持されているか否かを判定する検査工程と
を備えることを特徴とする基板保持検査方法。

【請求項2】

請求項１に記載の基板保持検査方法であって、
前記検査工程は、
前記基板保持部により適正に保持されたときの前記基板から上方に位置する検査領域に対応する第２画像を前記第１画像から切り出す切出工程と、
前記第２画像に基づいて前記特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記判定を行う判定工程と
を有する基板保持検査方法。

【請求項3】

請求項２に記載の基板保持検査方法であって、
前記判定工程は、
前記複数の第２画像の各々について平均濃度値を求めるとともに前記複数の平均濃度値の標準偏差を前記特徴量として求め、
前記標準偏差が基準値よりも小さいときには前記基板保持部により前記基板が適正に保持されていると判定する一方、
前記標準偏差が基準値以上であるときには前記基板保持部により前記基板が適正に保持されていないと判定する基板保持検査方法。

【請求項4】

請求項１に記載の基板保持検査方法であって、
鉛直軸が延びる方向が鉛直軸方向であり、
前記検査工程は、
前記第１画像毎の前記鉛直軸方向における濃度分布を示す濃度プロファイルを求めるとともに、複数の前記濃度プロファイルの変化を示す指標値を前記特徴量として求める特徴量導出工程と、
前記特徴量導出工程で導出された前記特徴量に基づいて前記判定を行う判定工程と
を有する基板保持検査方法。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板保持検査方法であって、
前記回転工程を開始した後で前記基板保持部の撮像を互いに異なるタイミングで複数回実行して複数の第３画像を取得するとともに前記複数の第３画像を比較して前記基板の回転を確認する回転確認工程をさらに備え、
前記撮像工程および前記検査工程は、前記回転確認工程により前記基板の回転が確認された後で実行される基板保持検査方法。

【請求項6】

基板保持部により略水平姿勢に保持された状態で鉛直軸周りに回転する基板に対して処理を実行する基板処理装置であって、
前記基板保持部に保持された状態で回転している前記基板を水平方向から互いに異なるタイミングで複数回実行して複数の第１画像を取得する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記複数の第１画像に基づいて前記基板保持部による前記基板の保持状態を示す特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記基板保持部により前記基板が適正に保持されているか否かを検査し、検査結果に応じて前記処理の実行を制御する制御部と
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】

この発明は、基板保持部により基板が適正に保持されているか否かを検査する基板保持検査方法および当該基板保持検査方法を用いて基板処理を行う基板処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

基板に対し例えば洗浄処理やコーティング処理などの各種処理を施す技術として、基板保持部によって基板を略水平姿勢に保持して回転させながら処理を行う基板処理装置がある。この基板処理装置では、基板の高速回転を可能とするために、例えば特許文献１に記載された基板保持技術が用いられている。ここでは、基板保持部は４つの基板保持部材を有している。これらの基板保持部材は基板の外周形状に対応する円周上で適当な間隔をあけて設けられている。このうちの２つが固定ピンで構成され、残りの２つが可動ピンで構成されている。そして、可動ピンが基板側に移動することにより全ての基板保持部材が基板の周縁部に当接して当該基板を挟持する。これにより、基板が略水平姿勢に保持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−４５０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、基板保持部材による基板の保持が不完全であったり、回転軸に対して傾いた状態に保持されていると、回転により基板が脱落して破損したり装置を損傷させるなどの問題が生じ得る。このような不完全な保持は、基板保持部に基板が載置される際の位置ずれ等の不適切な操作によって生じるほか、薬剤による腐食や機械的な損傷によって基板保持部が基板を適正に保持する機能を失ったことが原因となる場合もあり得る。

【0005】

そこで、上記のような問題を回避するために、従来では可動ピンの基板側への移動をセンサにより検知することで基板が適正に保持されたことを検知している。しかしながら、このように可動ピンの位置によって基板が適正に保持されているか否かを間接的に検査しているにすぎず、基板保持を高い信頼性で検査することのできる技術の確立が求められる。

【0006】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板保持の検査を高い信頼性で行うことができる基板保持検査方法、ならびに当該基板保持検査方法を用いて基板に対する処理を安定的に行うことができる基板処理装置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】

【0007】

この発明の一態様は、基板保持検査方法であって、基板保持部により基板を略水平姿勢に保持する保持工程と、基板保持部に保持される基板を基板保持部とともに鉛直軸周りに回転させる回転工程と、回転している基板の撮像を、水平方向から互いに異なるタイミングで複数回実行して複数の第１画像を取得する撮像工程と、基板保持部による基板の保持状態を示す特徴量を複数の第１画像から求め、特徴量に基づいて基板保持部により基板が適正に保持されているか否かを判定する検査工程とを備えることを特徴としている。

【0008】

また、この発明の他の態様は、基板保持部により略水平姿勢に保持された状態で鉛直軸周りに回転する基板に対して処理を実行する基板処理装置であって、基板保持部に保持された状態で回転している基板を水平方向から互いに異なるタイミングで複数回実行して複数の第１画像を取得する撮像部と、撮像部により撮像された複数の第１画像に基づいて基板保持部による基板の保持状態を示す特徴量を求め、特徴量に基づいて基板保持部により基板が適正に保持されているか否かを検査し、検査結果に応じて処理の実行を制御する制御部とを備えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、基板保持部に保持されている基板を水平方向から撮像し、これによって基板保持部による基板の保持状態を反映した第１画像が取得される。そして、当該第１画像に基づいて基板保持が直接的に検査される。したがって、基板保持の検査を高い信頼性で行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明にかかる基板保持検査方法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略構成を示す図である。

【図2】図１の基板処理システムを構成する一の基板処理ユニットの構造を示す上面図である。

【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】チャックピンの構成を模式的に示す図である。

【図5】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6】カメラにより撮像された水平画像の一例を示す図である。

【図7】カメラにより撮像された水平画像の一例を示す図である。

【図8】回転速度とフレームレートの違いによる検査領域の画像変化の様子を模式的に示す図である。

【図9】本発明にかかる基板保持検査方法の第２実施形態における特徴量の算出方法を示す図である。

【図10】本発明にかかる基板保持検査方法の第２実施形態における特徴量の算出方法を示す図である。

【図11】本発明にかかる基板保持検査方法の第２実施形態における特徴量の算出方法を示す図である。

【図12】本発明にかかる基板保持検査方法の第３実施形態における特徴量の算出方法を示す図である。

【図13】本発明の第４実施形態にかかる基板保持検査方法を含む基板処理動作を示すフローチャートである。

【図14】本発明の第４実施形態にかかる基板保持検査動作を模式的に示す図である。

【図15】本発明にかかる基板保持検査方法の第５実施形態での基板保持検査を説明するための図である。

【図16】本発明にかかる基板保持検査方法の第６実施形態での基板保持検査を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

Ａ．第１実施形態
以下、本発明にかかる基板保持検査方法の第１実施形態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。図１は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システムの一態様の上面図である。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、各図における方向を統一的に示すために、図１左下に示すようにＸＹＺ直交座標軸を設定する。ここでは、ＸＹ平面が水平面、Ｚ軸が鉛直軸を表しており、Ｚ軸が延びている方向が本発明の「鉛直軸方向」に相当している。

【0012】

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１Ａ〜１Ｄが備える構成部品およびその動作は互いに同一であり、本発明にかかる基板保持検査方法を適用可能となっている。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。なお、基板処理ユニットの配設数は任意であり、１つの基板処理ユニットにより基板処理システムを構成してもよい。また、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の基板処理ユニットのうち１ないし（Ｎ−１）個のみに対して本発明にかかる基板保持検査方法を適用可能となっている構成であってもよい。また、図１に示す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。

【0013】

図２は一の基板処理ユニットの構造を示す上面図である。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。

【0014】

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／回転停止ならびに回転速度を調整することが可能である。

【0015】

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。

【0016】

図４はチャックピンの構成を模式的に示す図である。各チャックピン１１４は、図４に示すように、保持ベース１１５、水平支持ピン１１６および基板当接部１１７を有している。保持ベース１１５はスピンベース１１１の周縁部から鉛直上方に延設されるシャフト１１８に支持され、スピンベース１１１に対して回動軸ＰＡ回りに回動自在となっている。また、この回動軸線ＰＡに沿って水平支持ピン１１６が保持ベース１１５の上面から鉛直上方に突設され、基板Ｗの下面周縁部を下方より支持可能となっている。このため、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し、基板Ｗは水平支持ピン１１６上に載置される。

【0017】

保持ベース１１５の上面には水平支持ピン１１６以外にも基板当接部１１７が水平支持ピン１１６よりも基板Ｗの径方向外側に立設されて基板Ｗの周端面と当接自在となっている。基板当接部１１７は柱状に形成されており、スピンベース１１１の回転軸線側に開いた側面視Ｖ字状の当接部位１１９を有している。そして、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。このとき、保持ベース１１５がスピンベース１１１に対して回動軸ＰＡ回りに回動して基板当接部１１７が基板Ｗに近接し、水平支持ピン１１６上に載置された基板Ｗは、その周端面が当接部位１１９の下側傾斜面によって案内されながら、基板受け渡し高さ（水平支持ピン１１６で支持されている高さ位置）から処理高さへとせり上がる。そして、上記押圧状態に達すると、図４に示すように、基板Ｗは当接部位１１９に入り込み、その周縁部が当接部位１１９の上側傾斜面と下側傾斜面とに挟まれ、これによって基板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される。なお、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。

【0018】

図３に戻って説明を続ける。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に設けられたガード駆動部８６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。また、後述するように、処理液のよる基板処理に先立ってスピンチャック１１による基板Ｗの保持が適正か否かを検査するときには、ガード駆動部８６が図３に示すようにガード２１を降下させてカメラによる基板Ｗの水平撮影を可能とする。

【0019】

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周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が鉛直軸周りに揺動し、これによりノズル３３は、図２において二点鎖線矢印で示すように、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。

【0020】

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。

【0021】

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の洗浄処理が実行される。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の周端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。

【0022】

さらに、チャンバー９０の処理空間ＳＰ内には、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を水平方向から撮像して基板Ｗの画像を取得するカメラ７２とが設けられている。このカメラ７２は本発明の「撮像部」として機能するものであり、以下においてはカメラ７２により撮像された画像を「水平画像」と称する。

【0023】

照明部７１は例えば白色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は処理空間ＳＰ内でスピンチャック１１に保持された基板Ｗとほぼ同一の高さに配置されて基板Ｗを水平方向から撮像可能に構成している。なお、ガード２１との干渉を回避するために、カメラ７２はスピンチャック１１に対してガード２１よりも外側に配置されており、ガード２１が図３に示すように干渉回避位置まで降下しているタイミングでのみ基板Ｗの撮像が可能となっている。一方、ガード２１が基板Ｗを取り囲んで処理を行うタイミングでは、カメラ７２と基板Ｗとの間にガード２１が位置してカメラ７２の汚染が確実に防止される。なお、本実施形態では、図２に示すように、カメラ７２の撮像方向に対して約９０゜をなす方向から白色光を照明しているが、光源の種類や照明光の照射方向についてはこれに限定されるものではなく、例えばカメラ７２と照明部７１とが基板Ｗを挟んで対向するように配置して逆光状態で撮像するように構成したり、カメラ７２と照明部７１とを並べて配置して基板Ｗからの直接反射光を受光して撮像するように構成してもよい。

【0024】

カメラ７２により取得された水平画像は制御部８０の画像処理部８７に与えられる。画像処理部８７は水平画像に対して所定の画像処理を施して、基板Ｗの保持状態を判定するために必要な情報を取得する。

【0025】

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して基板Ｗの保持状態の検査および基板処理を行う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８８とを備えている。なお、制御部８０は基板処理ユニット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８７としての機能を兼ね備えていてもよい。

【0026】

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の保持状態を検査し、それが良好であることを確認した上で基板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ので、湿式処理の内容については説明を省略する。

【0027】

図５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の水平支持ピン１１６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が当接部位１１９の上側傾斜面と下側傾斜面とに挟まれ、これによって基板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される（ステップＳ１０２：保持工程）。

【0028】

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。

【0029】

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、スピンチャック１１により基板Ｗの回転が行われることを確認した上で、カメラ７２により撮像される水平画像を用いてスピンチャック１１による基板Ｗの保持状態、つまり基板Ｗがスピンチャック１１に対して適正に保持されている否かを判定する。このように回転確認工程と検査工程とを２段階で行う。

【0030】

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：回転工程）、カメラ７２により基板Ｗを一定のフレームレートで連続的に撮像する（ステップＳ１０４）。例えばフレームレートを３０［ｆｐｓ（＝Ｆｒａｍｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）］に設定し、回転停止状態から５００［ｒｐｍ／ｓ］で加速して１回転する間に約１５枚の水平画像を取得することができる。こうして取得された連続水平画像のうちＮ番目に撮像された水平画像（以下「第Ｎ番目水平画像」という）の一例を図示したものが図６である。なお、同図、後で説明する図７および図９における符号ＩＨは水平画像を示しており、符号ＩcpおよびＩwはそれぞれ水平画像ＩＨに含まれるチャックピン１１４の像（以下「チャックピン像」という）および基板Ｗの像（以下「基板像」という）を示している。また、符号Ｒ１は次に説明するようにスピンチャック１１の回転を判定するために用いる回転開始判定領域、より詳しくはチャックピン像Ｉcpの一部（本実施形態では保持ベース１１５）が映り込む領域である。さらに、符号Ｒ２は検査工程を行うために用いる検査領域、より詳しくはスピンチャック１１により適正に保持されたときの基板Ｗから上方に位置する領域であり、予め設定されている。

【0031】

次のステップＳ１０５では、第１番目水平画像から回転開始判定領域Ｒ１の画像を切り出し、当該画像を回転判定用基準画像としてメモリ８２に記憶する。また、第２番目水平画像から回転開始判定領域Ｒ１の画像を切り出し、当該画像を構成する画素毎に当該画素と当該画素に対応する回転判定用基準画像の画素との濃度差の絶対値を求め、それらの積算値を算出する。さらに、回転開始判定領域Ｒ１の面積で積算値を除算することで濃度差分の平均値を回転判定値として算出する。つまり、次式にしたがって回転判定値（濃度差分の絶対値平均）を算出する。

【数1】

【0032】

こうして求めた回転判定値は回転開始判定領域Ｒ１の画像が相違することにより発生する平均濃度値あるいは幅を意味している。よって、回転判定値が一定の基準値以上となることでスピンチャック１１が停止状態から回転状態に移行したと判定することができる。そこで、本実施形態では、回転判定値が基準値以上であるときには回転開始完了と判定して検査工程（ステップＳ１０７）に移行する一方で、回転判定値が基準値未満であるときには回転停止であると判定し、ステップＳ１０５に戻って第３番目以降についても回転判定用基準画像との間で回転判定値を算出し、回転判定を行う（ステップＳ１０６）。

【0033】

このように本実施形態では、検査工程を行う前に回転開始判定領域Ｒ１の画像に基づいてスピンチャック１１の回転を検出して基板Ｗの回転を判定している（回転確認工程）。したがって、次に説明するように基板Ｗが回転していることを前提として行われる基板保持検査を確実に行うことが可能となっている。なお、本実施形態では、回転開始判定領域Ｒ１の画像、つまりチャックピン１１４の保持ベース１１５の画像を本発明の「第３画像」として用いて回転確認工程（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）を行っているが、それ以外の部位の画像を用いてもよい。また、回転確認工程の適用範囲は第１実施形態に限定されるものではなく、基板を回転させる技術全般に適用することができる。

【0034】

次のステップＳ１０７では、スピンチャック１１の回転を継続させたまま、カメラ７２により基板Ｗを一定のフレームレートで連続的に撮像する（撮像工程）。ここでは、フレームレートを３０［ｆｐｓ］に設定し、上記回転確認工程の完了時点から基板Ｗが１周する間に１５枚の水平画像を連続的に取得する。そして、水平画像を取得する毎に水平画像から検査領域Ｒ２の画像（以下「検査画像」という）を切り出し、当該検査画像の平均濃度値を次式に基づいて求め、さらに１５個の検査画像の濃度値の標準偏差をスピンチャック１１による基板Ｗの保持状態を示す特徴量として次式に基づいて求める（ステップＳ１０８：特徴量導出工程）。

【数2】

【0035】

このように本実施形態では、水平画像ＩＨおよび検査画像がそれぞれ本発明の「第１画像」および「第２画像」の一例に相当しており、上記のように水平画像ＩＨから検査画像を切り出す工程が本発明の「切出工程」に相当している。なお、本実施形態では、上記標準偏差を特徴量としているが、その理由は以下のとおりである。検査領域Ｒ２は図６に示すようにスピンチャック１１により適正に保持されたときの基板Ｗから上方に位置している。このため、基板Ｗが適正に保持されているときには、連続水平画像のいずれにおいても、例えば図７（ａ）に示すように検査領域Ｒ２への基板Ｗの映り込みはなく、検査領域Ｒ２に映り込む画像は均一な背景となる。したがって、上記標準偏差は比較的小さな値となる。逆に、基板Ｗが適正に保持されていないときには、基板Ｗの回転位置によっては図７（ｂ）に示すように検査領域Ｒ２に基板Ｗの映り込むことがあり、上記標準偏差は適正保持時の値よりも大きくなる。なお、図７中の２点鎖線はスピンチャック１１により基板Ｗが適正に保持されたときの基板Ｗの位置を示している。

【0036】

このように基板Ｗが適正に保持されているか否かによって検査画像の濃度値の標準偏差が大きく異なる。よって、当該標準偏差を特徴量として算出し、この特徴量が許容範囲内にあるか否かによって基板Ｗの保持状態を正確に判定することができる。そこで、本実施形態では、ステップＳ１０８で求められた特徴量（検査画像の濃度値の標準偏差）が許容範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０９：判定工程）。このステップＳ１０９で「ＹＥＳ」と判定される、つまり基板Ｗが適正に保持されていることが確認されると、基板Ｗを取り囲んで処理を行う位置までガード２１を上昇させる（ステップＳ１１０）。そして、基板Ｗの回転速度を湿式処理用の規定値まで増加させ（ステップＳ１１１）、続いて予め定められた湿式処理を実行する（ステップＳ１１２）。湿式処理の内容については説明を省略する。

【0037】

一方、ステップＳ１０９で「ＮＯ」と判定される、つまり基板Ｗの保持が不適正である、つまりチャックミスが発生したことが確認されると、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８８に表示してユーザに報知する（ステップＳ１１３）。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。これらの点は他の実施形態においても同様である。

【0038】

以上のように、基板Ｗを低速で回転させながら水平方向からカメラ７２により基板Ｗを撮像することで、スピンチャック１１による基板Ｗの保持状態を反映した水平画像ＩＨを取得している。そして、当該水平画像ＩＨに基づいて基板保持が適正か否かを判定しているため、基板保持の検査を高い信頼性で行うことが可能となっている。したがって、基板Ｗがスピンチャック１１により適正に保持された状態でのみ基板処理が実行されるため、基板Ｗを適正に処理することができる。また、不適正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を確実に回避することができる。

【0039】

また、上記第１実施形態では、基板Ｗが適正に保持されているときには検査画像（検査領域Ｒ２の画像）の濃度は均一であることを前提とし、基板Ｗの一部が検査領域Ｒ２に映り込んで検査領域Ｒ２の平均濃度が変動することによって基板Ｗの保持が不適正であると判断している。このような前提下では、フレームレートを比較的遅い値に設定することは好適である。その理由について図８を参照しつつ説明する。

【0040】

図８は回転速度とフレームレートの違いによる検査領域の画像変化の様子を模式的に示す図である。本実施形態では、図４に示すようにチャックピン１１４は基板Ｗとの当接位置（当接部位１１９）よりも上方に延設されている。このため、基板Ｗが適正に保持されているか否かを問わず、チャックピン１１４の頂部が検査領域Ｒ２に位置して検査画像Ｉ２に映り込むことがある。基板Ｗの回転が停止されているときには、例えば図８（ａ）に示すように水平画像ＩＨにはチャックピン１１４が比較的明確に映り込んでおり、当該水平画像ＩＨから切り出される検査画像Ｉ２にチャックピン像Ｉcpが背景像の濃度値と大きく異なる濃度値を有しており、検査画像Ｉ２にくっきりと映り込んでいる。

【0041】

基板保持の検査を行う際には基板Ｗは低速回転しており、その低速回転状態で一定のフレームレートで撮像される。ここで、比較的速いフレームレート、例えば２００［ｆｐｓ］でカメラ７２により撮像すると、例えば図８（ｂ）に示すように検査画像Ｉ２に映り込むチャックピン像Ｉcpは水平方向（同図の左右方向）に多少ぼけるものの背景像との濃度差は依然として大きく、検査画像Ｉ２の平均濃度値はチャックピン像Ｉcpが含まれている分だけ背景像の濃度値から大きく異なることがある。これに対し、フレームレートを遅くする、例えば３０［ｆｐｓ］に設定すると、図８（ｃ）に示すように水平方向（同図の左右方向）に大きくぼけ、背景像との濃度差も小さくなる。その結果、検査画像Ｉ２の平均濃度値はチャックピン像Ｉcpが含まれるものの背景像の濃度値との差は大幅に減少する。よって、フレームレートを比較的遅くすることで、チャックピン像Ｉcpの影響を抑制し、基板保持検査を高精度に、しかも安定して行うことができる。

【0042】

Ｂ．第２実施形態
ところで、上記第１実施形態では、基板Ｗが一周する間にカメラ７２により連続的に撮像された水平画像ＩＨの各々から切り出した１５個の検査画像Ｉ２の濃度値について標準偏差を求め、これを特徴量として用いているが、特徴量はこれに限定されるものではない。例えば、以下に説明する第２実施形態では、カメラ７２により連続的に撮像された各水平画像ＩＨでの鉛直軸方向Ｚにおける濃度分布を示すデータ、つまり濃度プロファイルに基づいて特徴量を算出している。なお、本発明にかかる基板保持検査方法の第２実施形態を適用可能な基板処理装置の構成は基本的に上記基板処理ユニット（基板処理装置）１Ａと同一である。この点に関しては、後で説明する実施形態においても同様である。また、当該基板処理ユニット１Ａで実行される動作のうち特徴量の内容、算出方法および判定方法を除く動作についても第１実施形態と同一であり、この点に関しては後で説明する第２実施形態および第３実施形態においても同様である。したがって、以下のおいては相違点を中心に説明し、同一構成および動作については同一符号を付して説明を省略する。

【0043】

図９ないし図１１は本発明にかかる基板保持検査方法の第２実施形態における特徴量の算出方法を示す図である。第２実施形態では、一定のフレームレートでカメラ７２により撮像された１５枚の水平画像ＩＨ(0)、ＩＨ(1)、…、ＩＨ(14)毎に、鉛直軸方向Ｚにおける濃度プロファイルを導出する。各水平画像ＩＨは図９（ａ）に示すようにＸ方向およびＺ方向にマトリックス状に配列された（ｍ×ｎ）個の画素で構成されている。そして、第２実施形態では、鉛直軸方向Ｚの各位置、つまりＺ座標位置「０」、「１」、…「ｎ−１」について、全画素の濃度の平均値（以下、「平均濃度値」という）を演算する。つまり、各Ｚ座標位置における平均濃度値ＡＤ（０）、ＡＤ（１）、…、ＡＤ（ｎ-1）を次式
ＡＤ（０）＝｛Ｄ(0,0)＋Ｄ(1,0)＋…＋Ｄ(m-1,0)｝／ｍ
ＡＤ（１）＝｛Ｄ(0,1)＋Ｄ(1,1)＋…＋Ｄ(m-1,1)｝／ｍ
…
ＡＤ（ｎ−１）＝｛Ｄ(0,n-1)＋Ｄ(1,n-1)＋…＋Ｄ(m-1,n-1)｝／ｍ
に基づいて算出する。こうして濃度プロファイルが得られ、水平画像ＩＨ毎に上式で算出された各Ｚ座標位置に対する平均濃度値ＡＤをプロットすることにより、例えば図９（ｂ）〜（ｄ）に示す濃度プロファイルのグラフが得られる。なお、図９（ｂ）〜（ｄ）中の各曲線が一の水平画像ＩＨに含まれる鉛直軸方向Ｚにおける濃度プロファイルを示しており、図９（ｂ）〜（ｄ）の各々において１５本の濃度プロファイルが図示されている。これらの濃度プロファイルはいずれも凹の谷形状を有しているが、当該谷形状部分が鉛直軸方向Ｚでの基板Ｗの位置を示している。

【0044】

ここで、基板Ｗがスピンチャック１１により適正に保持されて略水平姿勢となっているときには、図９（ｂ）に示すようにいずれの水平画像ＩＨにおいても濃度プロファイルはほぼ同一形状であり、しかも谷形状部分もほぼ一致している。一方、基板Ｗが適正に保持されないと、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、水平画像ＩＨ毎に濃度プロファイルの形状が相互に異なり、しかも谷形状部分の位置も大きく変動する。つまり、基板Ｗが適正に保持されているときには濃度プロファイルの変化は小さいのに対し、基板Ｗが適正な保持状態から外れていくにしたがって濃度プロファイルの変化は大きくなる。このような定性的な現象を第２実施形態では次の２段階の工程を経て定量化し、それを特徴量として求めている。

【0045】

第１段目の工程は、水平画像ＩＨ毎に図１０（ａ）〜（ｃ）に示す手順にて濃度プロファイルから３つの特徴点Ａ〜Ｃを導出し、これら特徴点Ａ〜Ｃで構成される三角形ＡＢＣを特定する工程である。濃度プロファイルの谷形状となる点Ｃを求める。つまり、一の濃度プロファイル、例えば水平画像ＩＨ(0)において図１０（ａ）に示すように平均濃度値ＡＤが最も小さいときのＺ座標を求め、これらにより特徴点Ｃを導出する。また、始点（０、ＡＤ(0)）と特徴点Ｃとを通る仮想線ＶＬ１を算出した後で、濃度プロファイルにおいて当該仮想線ＶＬ１から最も離れた点を特徴点Ａとして導出する。さらに、終点（ｎ−１、ＡＤ(n-1)）と特徴点Ｃとを通る仮想線ＶＬ２を算出した後で、濃度プロファイルにおいて当該仮想線ＶＬ２から最も離れた点を特徴点Ｂとして導出する。なお、特徴点Ａ〜Ｃの導出が完了すると、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように水平画像ＩＨ(0)において特徴点Ａ〜Ｃで規定される三角形ＴＲ(0)を特定する。このような工程を他の水平画像ＩＨ(1)〜ＩＨ(14)について行って１４個の三角形ＴＲ(0)、…を求める。

【0046】

次の第２段目の工程では、図１１に示すように上記１４個の三角形ＴＲ(0)、…の論理積を演算し、その結果として得られる三角形ＴＲ(AND)の面積を導出する。基板Ｗがスピンチャック１１により適正に保持されているとき（図９（ｂ））、第１段目の工程で導出された各三角形ＴＲ(0)、…とほぼ同一形状を有し、しかも水平画像ＩＨにおける位置もほぼ一致しており、その結果、三角形ＴＲ(AND)も各三角形ＴＲ(0)、…とほぼ一致する。一方、図９（ｃ）や図（ｄ）に示すように基板Ｗの保持状態が不適正な場合には、三角形ＴＲ(0)、…の形状や位置は相互に変化しており、その結果、三角形ＴＲ(AND)の面積は小さくなる。つまり、スピンチャック１１による基板Ｗの保持が適正な状態から不適正な状態に移行すると、三角形ＴＲ(AND)が縮小して面積が小さくなる。これらのことから、三角形ＴＲ(AND)の面積が濃度プロファイルの変化を示す指標となっており、ひいては基板保持状態の適正度合を示している。

【0047】

種々の保持状態での三角形ＴＲ(AND)の面積を本願発明者が検証したところ、適正な保持状態で導出された三角形ＴＲ(AND)の最大面積を１００［％］としたとき、基板処理に支障がなく適正にスピンチャック１１に保持されているときの三角形ＴＲ(AND)の面積は８６〜１００［％］であったのに対し、基板処理に支障を来すときの三角形ＴＲ(AND)の面積は４５［％］以下に低下した。

【0048】

そこで、第２実施形態では、カメラ７２による基板Ｗの水平画像ＩＨの連続撮像が完了する（ステップＳ１０７：撮像工程）と、上記した手順によって三角形ＴＲ(AND)の面積を特徴量として導出し（ステップＳ１０８：特徴量導出工程）、特徴量が６０［％］を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０９）。そして、特徴量が６０［％］を超えており、基板保持が適正であると判断すると、ガード２１の上昇（ステップＳ１１０）および基板Ｗの回転速度の増加（ステップＳ１１１）を行うのに続いて湿式処理を実行する（ステップＳ１１２）。一方、特徴量が６０［％］以下であるとき（ステップＳ１０９で「ＮＯ」）、チャックミスが発生したと判断する。そして、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８８に表示してユーザに報知する（ステップＳ１１３）。なお、本実施形態では、上記検証に基づいて６０［％］を判定基準値として設定しているが、判定基準値はこれに限定されるものではなく、取扱う基板の種類や装置構成などに応じて適宜変更するのが望ましい。

【0049】

以上のように、第２実施形態においても、濃度プロファイルの変化を示す指標値として機能する三角形ＴＲ(AND)の面積を複数の水平画像ＩＨから特徴量として導出し、当該特徴量に基づいて基板保持が適正か否かを判定しているため、第１実施形態と同様の作用効果、つまり基板保持検査の高信頼性、適切な基板処理および基板Ｗや装置の損傷の未然回避などの作用効果が得られる。また、図９（ｂ）〜（ｄ）に示すように基板保持状態に起因する定性的な現象を定量化し、これを特徴量としているため、基板保持検査の信頼性をさらに高めることができるとともに基板保持検査の自動化を容易なものとなっている。

【0050】

Ｃ．第３実施形態
上記第２実施形態では、鉛直軸方向Ｚにおける濃度プロファイルから特徴点Ａ〜Ｃを導出するとともに当該特徴点Ａ〜Ｃで規定される三角形を用いて特徴量を導出しているが、例えば図１２に示すように水平画像ＩＨ間での平均濃度値ＡＤの最大変動量ΔＡＤを特徴量として導出してもよく、第２実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、既に図９（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明したように、基板保持が適正状態であるときにはいずれの水平画像ＩＨにおいても濃度プロファイルは同一形状でしかも同一位置にある。そのため、水平画像ＩＨ間での平均濃度値ＡＤの変動量はゼロあるいはそれに近い値となる。これに対し、不適正状態になると水平画像ＩＨ毎に濃度プロファイルの形状が相互に異なり、しかも谷形状部分の位置も大きく変動する。このため、例えば図１２に示すように平均濃度値ＡＤが水平画像ＩＨ間で変動する領域が発生し、当該変動領域では比較的大きな変動量ΔＡＤが観測される。つまり、最大変動量ΔＡＤが濃度プロファイルの変化を示す指標値として機能する。

【0051】

そこで、第３実施形態では、最大変動量ΔＡＤを特徴量として用いている。つまり、第３実施形態では、カメラ７２による基板Ｗの水平画像ＩＨの連続撮像が完了する（ステップＳ１０７：撮像工程）と、水平画像ＩＨ毎に鉛直軸方向Ｚにおける濃度プロファイルを導出した後で水平画像ＩＨ間での平均濃度値ＡＤの最大変動量ΔＡＤを特徴量として導出し（ステップＳ１０８：特徴量導出工程）、特徴量（最大変動量ΔＡＤ）が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。そして、特徴量が所定値未満であり、基板保持が適正であると判断すると、ガード２１の上昇（ステップＳ１１０）および基板Ｗの回転速度の増加（ステップＳ１１１）を行うのに続いて湿式処理を実行する（ステップＳ１１２）。一方、特徴量が所定値以上であるとき（ステップＳ１０９で「ＮＯ」）、チャックミスが発生したと判断する。そして、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８８に表示してユーザに報知する（ステップＳ１１３）。

【0052】

Ｄ．第４実施形態
上記第１実施形態ないし第３実施形態では、水平画像ＩＨから特徴量を導出し、当該特徴量に基づいてスピンチャック１１により基板Ｗが適正に保持されているか否かを検査しているが、水平画像ＩＨから基板Ｗのエッジに関する情報（以下「エッジ情報」という）を求め、さらにエッジ情報から特徴量を導出してもよい。以下、図１３および図１４を参照しつつ本発明の第４実施形態について説明する。

【0053】

図１３は本発明の第４実施形態にかかる基板保持検査方法を含む基板処理動作を示すフローチャートである。また、図１４は第４実施形態にかかる基板保持検査動作を模式的に示す図である。この基板処理動作は、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、特徴量に基づき基板保持検査を行う場合（第１実施形態ないし第３実施形態）と同様に、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の水平支持ピン１１６で載置される（ステップＳ４０１）。その後で、表面を上方に向けるとともに裏面を下方に向けた状態でスピンベース１１１から所定間隔を隔てた略水平姿勢で基板Ｗが保持される（ステップＳ４０２）。

【0054】

このとき、例えば基板Ｗの載置位置が不適正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ため、第４実施形態にかかる基板保持検査動作（ステップＳ４０３〜Ｓ４０７）を実行する。すなわち、この第４実施形態にかかる基板保持検査方法では、スピンチャック１１で保持された基板Ｗを静止した状態でカメラ７２により基板Ｗを撮像して静止水平画像を取得する（ステップＳ４０３）。そして、静止水平画像に対してエッジ検出処理を施して基板Ｗのエッジ座標（Ｘ座標位置、Ｚ座標位置）を複数個取得する（ステップＳ４０４）。ここで、エッジ検出処理としては従来より多用されているものを利用することができるが、本実施形態ではＸ座標位置毎に（＋Ｚ）方向から（−Ｚ）方向に向けて濃度を調べて当該濃度が大きく変動した時点のＺ座標位置を鉛直軸方向Ｚにおける基板Ｗのエッジ座標として検出している。こうして得られた基板Ｗのエッジ座標をプロットした一例が図１４（ａ）に示すグラフである。

【0055】

基板Ｗはチャックピン１１４で保持されているためにチャックピン１１４の影響を受け、また電気的な外乱を受けることがある。このため、これらの要因によりノイズ成分がエッジ座標データに含まれてしまうことは不可避である。そこで、本実施形態では、Ｚ座標位置について一のエッジ座標をＸ方向において隣接するエッジ座標と比較し、Ｚ座標位置が一定値以上離れているエッジ座標についてはノイズ成分と見なして当該一のエッジ座標を取り除く。このようなノイズ除去処理をステップＳ４０４で検出された全エッジ座標について実行する（ステップＳ４０５）。こうして得られたノズル除去済のエッジ座標を示すエッジ座標データを本明細書では「エッジプロファイル」と称し、当該エッジプロファイルによって水平画像ＩＨでの鉛直軸方向Ｚにおける基板Ｗのエッジ位置を示すこととし、それらをプロットした一例が図１４（ｂ）に示すグラフである。このようにエッジプロファイルが本発明の「エッジ情報」の一例に相当している。

【0056】

それに続いて、次のステップＳ４０６ではノズル除去済のエッジ座標データに基づいて直線近似式で示される直線近似線（基板Ｗの表面側のエッジ）を本発明の「特徴量」として導出する（特徴量導出工程）。ここで、基板Ｗがスピンチャック１１に適正に保持されているときには、例えば図１４（ｃ）中の実線で示す直線近似線Ｌが基板Ｗの表面側のエッジとして導出され、当該直線近似線Ｌは鉛直軸方向Ｚにおいて一定幅を有する許容バンドＢＤ内に収まる。一方、スピンチャック１１による基板保持が不適正であるときには、例えば図１４（ｃ）中の１点鎖線で示すように導出された直線近似線Ｌは許容バンドＢＤからはみ出る。

【0057】

そこで、本実施形態では、ステップＳ４０７で導出された直線近似線Ｌが許容バンドＢＤ内に収まっているか否かによって基板Ｗの保持状態を正確に判定する。そして、このステップＳ４０７で「ＹＥＳ」と判定される、つまり基板Ｗが適正に保持されていることが確認されると、基板Ｗを取り囲んで処理を行う位置までガード２１を上昇させ（ステップＳ４０８）、基板Ｗの回転を開始して回転速度が湿式処理用の規定値まで増加させる（ステップＳ４０９）のに続いて予め定められた湿式処理を実行する（ステップＳ４１０）。

【0058】

一方、ステップＳ４０７で「ＮＯ」と判定される、つまり基板Ｗの保持が不適正である、つまりチャックミスが発生したことが確認されると、第１実施形態と同様の処理を実行する。つまり、当該判定後、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８８に表示してユーザに報知する（ステップＳ４１１）。

【0059】

以上のように、第４実施形態においても、第１実施形態ないし第３実施形態と同様に、基板保持の検査を高い信頼性で行うことが可能となっている。したがって、基板Ｗがスピンチャック１１により適正に保持された状態でのみ基板処理が実行されるため、基板Ｗを適切に処理することができる。また、不適正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を確実に回避することができる。

【0060】

なお、第４実施形態で行っているノイズ除去方法の代わりに別のノイズ除去方法を用いてもよい。例えばエッジ検出処理により得られたエッジ座標から直線近似法やロバスト推定法などを用いて基板Ｗの姿勢を示す直線式を求めた後、エッジ座標データのうち当該直線式から大きく離れたデータを含む一定の範囲内で最大画素値を有する画素、つまり最大画素を検出する。そして、当該最大画素が一定の画素値以上の場合にはエッジとみなす一方、そうでない場合にはノイズとして除去してもよい。

【0061】

また、チャックピン１１４の影響を排除するために次の方法を採用してもよい。ここでは、鉛直軸方向Ｚにおいてチャックピン１１４は基板Ｗよりも高く、チャックピン１１４が存在するＸ座標位置はエッジ検出不可部分であると考えられる。そこで、エッジ検出されたＺ座標位置の下に基板Ｗの高さ以上で、しきい値画素以上の画素値が連続する場合、検出不可部分とみなし、当該検出不可部分のエッジ座標データを削除することができる。これらのノイズ除去方法を用いることは、第４実施形態および以下の第５実施形態や第６実施形態における基板保持検査の信頼性を高めることに寄与し、好適である。

【0062】

Ｅ．第５実施形態
上記第４実施形態では、１枚の水平画像ＩＨに基づいてエッジ検出を行っているが、基板Ｗを低速回転させながら複数の水平画像ＩＨを撮像するとともに、水平画像ＩＨ毎にエッジプロファイル（図１４（ｂ）参照）を求め、さらに複数のエッジプロファイルを統計的に解析して基板保持検査を行ってもよい。以下、第４実施形態と相違する点を中心に説明し、同一構成については説明を省略する。

【0063】

図１５は本発明にかかる基板保持検査方法の第５実施形態での基板保持検査を説明するための図である。同図における横軸はエッジプロファイルを識別するためのファイル番号であり、縦軸は各エッジプロファイルにおけるＺ座標の平均値および標準偏差である。基板Ｗがスピンチャック１１に適正に保持されて略水平姿勢を有している場合には同図（ａ）に示すようにＺ座標の平均値および標準偏差ともに大きく変動することはないのに対し、基板保持が不適正であり、例えば基板Ｗの一部がチャックピン１１４に乗り上げている場合には同図（ｂ）に示すようにＺ座標の平均値および標準偏差が大きく変動する。

【0064】

そこで、第５実施形態では、Ｚ座標の平均値を求め、さらに当該平均値における最大値と最小値との差異（以下「平均値変動量」という）およびＺ座標の標準偏差における最大値と最小値との差異（以下「偏差変動量」という）を本発明の「特徴量」として導出する（特徴量導出工程）。さらに、これらの差異に基づいて基板保持検査を行う。より具体的には、平均値変動量および偏差変動量がともに所定範囲内であるときには基板Ｗが適正に保持されていると判定する一方、平均値変動量および偏差変動量のうち少なくとも一方が所定範囲を外れているときには基板Ｗの保持が不適正でありチャックミスが発生していると判定する。

【0065】

Ｆ．第６実施形態
図１６は本発明にかかる基板保持検査方法の第６実施形態での基板保持検査を説明するための図である。同図（ａ）における横軸は鉛直軸方向Ｚにおけるエッジ座標を示しており、ここでは水平画像ＩＨの鉛直軸方向Ｚの幅を０．１刻みに分割し、各エッジ座標の出現頻度を求めてヒストグラム化した。また、こうして得られたヒストグラムを任意のエッジ座標幅で平均化することでエッジ座標の出現頻度の平均を求めてプロットしたものが同図（ｂ）である。同図（ｂ）において出現頻度の平均が最大となるエッジ座標（以下「ピーク座標」という）が当該水平画像ＩＨに映り込んだ基板Ｗの鉛直軸方向Ｚにおけるエッジに相当する。このようにヒストグラム手法を用いることで鉛直軸方向Ｚにおける基板Ｗのエッジを求めることができ、基板Ｗがスピンチャック１１に適正に保持されている場合には、他の水平画像ＩＨに基づき上記ヒストグラム手法により導出される鉛直軸方向Ｚにおける基板Ｗのエッジ（出現頻度の平均が最大となるエッジ座標）も大きく変動することはない。これに対し、基板保持が不適正である場合には、水平画像ＩＨ毎に大きく変動してしまう。

【0066】

そこで、第６実施形態では、複数の水平画像ＩＨの各々に基づいて上記ヒストグラム手法により導出されるピーク座標を求め、それらのピーク座標の変動量を本発明の「特徴量」として求める（特徴量導出工程）。さらに、これに基づいて基板保持検査を行う。より具体的には、ピーク座標の変動量が所定範囲内であるときには基板Ｗが適正に保持されていると判定する一方、ピーク座標の変動量が所定範囲を外れているときには基板Ｗの保持が不適正でありチャックミスが発生していると判定する。

【0067】

Ｇ．その他
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、第１実施形態以外の実施形態では、水平画像ＩＨをそのまま本発明の「第１画像」として用いているが、水平画像ＩＨの一部を抽出し、当該抽出画像を本発明の「第１画像」とし、これに基づいて特徴量やエッジ情報などを導出してもよい。

【0068】

また、上記第４実施形態を除く実施形態では、基板Ｗを低速回転させながら基板Ｗが１周する間に水平画像ＩＨを複数枚撮像しているが、基板Ｗを間欠的に回転させて複数の水平画像ＩＨを撮像してもよい。また、水平画像ＩＨを撮像する間に基板Ｗの回転量は１周に限定されるものではなく、例えば半周あるいは１周以上回転させながら複数の水平画像ＩＨを撮像してもよい。

【0069】

また、上記第２実施形態および第３実施形態では、Ｚ座標位置「０」、「１」、…「ｎ−１」毎の平均濃度値を求めることで濃度プロファイルを導出しているが、平均濃度値以外の値、例えば濃度積算値を求めて濃度プロファイルを導出してもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、処理室（処理空間ＳＰ）に照明光を導入するための「照明手段」としての照明部７１を設けているが、基板処理システム１が明るい室内に設置された状況では、チャンバー９０の一部に導光窓を設けて外光を処理空間ＳＰ内に導入するだけでも、カメラ７２による撮像を行うのに十分な照明光量が得られる場合もあり得る。このような場合、照明部を設けず（あるいは点灯させず）に導光窓から入射する外光を照明光として用いてもよい。この場合、導光窓が上記「照明手段」としての機能を有することになる。

【0071】

また、上記実施形態では、照明部７１およびカメラ７２を処理空間ＳＰ内に設置しているが、例えばこれらの少なくとも一方をチャンバー９０の外部に設置し、チャンバー９０に設けられた透明窓を介して処理空間ＳＰ内を照明または撮像する構成であってもよい。このような構成では、照明手段や撮像手段に処理液が付着することが回避される。

【0072】

また、上記実施形態は基板Ｗに対し湿式処理を行う基板処理システム１に本発明を適用したものであるが、基板に対して行われる処理はこのような湿式処理に限定されず任意である。すなわち、この発明は、基板を保持して回転させるための構成を有する各種の基板処理装置に対して適用可能である。また、処理対象となる基板は半導体基板に限定されず、例えばプリント配線基板やガラス基板等、種々のものを使用可能である。また、基板の形状も上記のような円形のものに限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0073】

この発明は、基板を略水平姿勢に保持して回転させるときに上記基板が適正に保持されているか否かを検査する基板保持検査方法および当該基板保持検査方法を用いて基板処理を行う基板処理装置に対して適用することが可能である。

【符号の説明】

【0074】

１Ａ〜１Ｄ…基板処理ユニット（基板処理装置）、
１０…基板保持部、
１１…スピンチャック、
７２…カメラ（撮像部）、
８０…制御部、
８１…ＣＰＵ、
Ｉ２…検査画像（第２画像）、
ＩＨ…水平画像（第１画像）、
Ｒ１…回転開始判定領域、
Ｒ２…検査領域、
Ｗ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】