JP5291037B2 - 基板処理装置のためのティーチング方法 - Google Patents
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Description
枚葉式の基板処理装置は、たとえば、基板をほぼ水平姿勢に保持しつつ回転させるためのスピンチャックと、スピンチャックに保持されている基板の主面に向けて処理液を吐出するためのノズルと、基板の回転中心を通る所定の軌道に沿ってノズルを移動させるノズル移動機構とを備えている。
そのため、ノズルが収容される処理室内にノズルを組み付けた後は、ノズルの動作を制御する制御装置に対して、ノズル(またはノズルを保持する部材)の原点位置から軌道上の所定の基準位置までの移動量を教示するためのティーチングが行われる。所定の基準位置は、たとえば、基板の回転中心に対向するノズルの位置(以下、「中心対向位置」という)を含む。
そこで、この発明の目的は、ティーチング作業を軽減することができるとともに、より正確なティーチングを実現することができる、基板処理装置のためのティーチング方法を提供することである。
この発明の方法によれば、ベースが回転軸線まわりに回転されると、ベースの主面に、ベースの回転中心を中心とする同心円パターンが表れる。回転中のベースの主面の上方を、ノズルおよび透明シートを所定の軌道に沿って移動させると、透明シートの縞パターンが同心円パターンに重なり、ベースの主面に交差する方向から透明シートを見たときに、同心円パターンの中心を対称中心とするモアレパターンが発生する。そして、撮像手段によって、透明シートおよびベースの主面を当該主面に交差する方向から見たときの画像が撮像される。この画像に含まれるモアレパターンおよび基準位置情報に基づいて、ベースの主面の回転中心にノズルが対向するときのノズル移動手段の駆動情報が取得される。そして、この駆動情報に基づいて教示情報が求められ、その教示情報が動作制御手段に登録される。したがって、教示情報の取得を自動的に行うことができ、これにより、ティーチングのための作業者による作業を大幅に軽減することができる。
一方、縞パターンは、多数の平行線からなる平行パターン(321;331)を含むものあってもよい。この場合、平行線の間隔は、等間隔であってもよい。また、平行線間の間隔は、同心円パターンの同心円の間隔と同程度であってもよい。
請求項3記載の発明は、前記基準位置情報は、前記所定の軌道に直交する基準線(32)を含み、前記シート取付工程は、前記基準線上に前記ノズルが位置するように、前記透明シートを前記ノズルに取り付ける工程を含み、前記駆動情報取得工程は、前記撮像工程で撮像される前記モアレパターンの対称軸(61)が前記基準線に一致するときの前記ノズル移動手段の駆動情報を取得する工程(S8;S19)を含む、請求項1または2記載の基板処理装置のためのティーチング方法である。
スピンチャック2は、チャック回転駆動機構4によって回転される回転軸5の上端に固定されたほぼ円板状のスピンベース(ベース)6を備えている。スピンペース6の上面16(ベースの主面。図2参照)は、水平な平坦面をなしている。スピンペース6の上面16の周縁部の複数箇所には、それぞれウエハWをほぼ水平な姿勢で挟持するための挟持部材7が配設されている。ウエハWは複数個の挟持部材7により挟持された状態で、その中心がスピンベース6の回転中心BC(図1では、ウエハWの回転中心Cの直下位置。図3参照)の直上に位置する。スピンチャック2は、複数個の挟持部材7によってウエハWを挟持した状態で、チャック回転駆動機構4によって回転軸5を回転させることにより、そのウエハWを、ほぼ水平な姿勢を保った状態で、スピンベース6とともに回転軸5の中心軸線まわりに回転させることができる。
ノズル3は、スピンチャック2の上方でほぼ水平に延びたアーム10の先端部に支持されている。具体的には、アーム10は水平な平坦面からなる下面を有しており、そのアーム10の下面の先端部にノズル3が配設されている。ノズル3の下端部には、処理液を下向きに吐出する吐出口(図示せず)が形成されている。アーム10の下面の基端部は、アーム支持軸11の上端に固定されている。アーム支持軸11は、スピンチャック2の側方でほぼ鉛直に延びている。このアーム支持軸11には、アーム10を揺動させるアーム揺動駆動機構としてのステッピングモータ(ノズル移動手段)12が結合されている。ステッピングモータ12には、このステッピングモータ12を駆動するためのドライバ回路13が接続されている。
また、制御部20は、ステッピングモータ12を制御するためのモータ制御部(動作制御手段)21を備えている。モータ制御部21は、ドライバ回路13に対して、ノズル3の移動量(移動角度)に応じたパルス信号を出力する。ドライバ回路13は、モータ制御部21から出力されたパルス数に応じた励磁信号をステッピングモータ12に付与する。このモータ制御部21には、次に述べる教示情報が予め登録される。モータ制御部21は、ステッピングモータ12の回転量(駆動情報)を管理している。
次いで、処理液を用いた処理について説明する。ノズル3を、中心対向位置と、ウエハW表面の周縁位置に対向する周縁対向位置との間で一方向スキャンさせる場合を例に挙げて説明する。
図3は、スピンベース6の平面図である。図4は、スピンベース6の回転時における平面図である。
模様シート50はたとえば正方形(矩形)のシートであり、回転中心BCを含む領域を覆うようにスピンベース6の上面16に貼着される。模様シート50を充分に大きく作製しておけば、模様シート50の全体がスピンベース6の上面16に収まるように配置すると、模様シート50の4つの角部が、それぞれ、スピンベース6の上面16における周縁付近に位置する。したがって、模様シート50は、回転中心BCを含む領域を覆う。模様シート50は、水玉模様パターン(以下、この図3に示す水玉模様パターンを「第1水玉模様パターン」という。)を含んでいる。
図5は、ノズル3への透明シート30の取付け状態を示す図である。図5(a)は、ノズル3および透明シート30の平面図であり、図5(b)は、ノズル3および透明シート30の底面図である。
制御部20は、カメラ40からの電気信号に基づいて、カメラ40によって撮影された画像を取得する画像取得部22と、カメラ40によって撮影された画像を画像処理し、その画像からモアレパターン60、基準線32および基準枠31を抽出する画像処理部23と、画像処理部23によって抽出されたモアレパターン60の対称軸61が画像処理部23によって抽出された基準線32に一致する時にモータ制御部21からステッピングモータ12の回転量(駆動情報)を取得する回転量取得部24と、回転量取得部24によって取得された回転量に基づいて教示情報を演算するための教示情報演算部25と、この教示情報をモータ制御部21に登録するための教示情報登録部26とを含む。これらの機能処理部は、たとえば、制御部20が所定のプログラム処理を実行することによってソフトウエア的に実現される。
教示情報を取得するティーチングの際には、制御部20がチャック回転駆動機構4を制御して、スピンベース6を鉛直軸線まわりに回転させる(ステップS1)。これにより、スピンベース6の上面16に、スピンベース6の回転中心BCを中心とする同心円パターン52が形成される。
アーム10の揺動開始後は、ノズル3が軌道14上を移動し、スピンベース6の上方領域に進入する。また、ノズル3の移動に伴って、透明シート30もスピンベース6の上方領域に進入する。これにより、透明シート30の縞パターン34が同心円パターン52に表れる。そのため、透明シート30の縞パターン34が同心円パターン52に重なることになる。この状態では、透明シート30を上方から見たときに、透明シート30にモアレパターン60が観測される。このモアレパターン60は、所定の対称軸61に対して線対称となるパターンである。この対称軸61は、スピンベース6の回転中心BCを通り、かつ縞パターン34の延びる方向と同じ方向に延びる直線、すなわち、基準線32と同方向に延びる直線である。別の言い方をすれば、モアレパターン60は、同心円パターン52の中心(スピンベース6の回転中心BC)を対称中心とする点対称のパターンである。
図8は、ティーチング時における透明シート30に発生するモアレパターン60の変化を示す平面図である。図8(a)は、図7の実線の状態に対応し、図8(b)は、図7の二点鎖線の状態に対応している。また、図8(c)は、図7の破線の状態に対応している。
画像処理部23による画像処理結果は、回転量取得部24に入力される。回転量取得部24は、画像から抽出されたモアレパターン60の対称軸61が、画像から抽出された基準線32に一致するか否かを、繰り返し調べる(ステップS4)。
この教示情報演算部25によって得られた教示情報は、教示情報登録部26に与えられる。その教示情報は、教示情報登録部26によってモータ制御部21に自動的に登録される(ステップS9)。これにより、モータ制御部21に対するティーチングが完了する。その後、ステッピングモータ12がそれまでと逆向きに回転駆動されて、ノズル3がホームポジション(図示せず)まで戻される。
この第2実施形態において、図1〜図8に示す実施形態(第1実施形態)に示された各部に対応する部分には、第1実施形態と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。そして、この図9に示す基板処理装置70が、第1実施形態に係る基板処理装置1と相違する点は、撮像手段として、処理室17の天面をなす隔壁17Aの下面に取り付けられたカメラ71を用いた点である。図9では、カメラ71が隔壁17Aに直接取り付けられた状態を示すが、取付部材などを介して取り付けていてもよい。
また、基板処理装置70が、基板処理装置1と相違する他の点は、カメラ71による撮像のタイミングで、回転量取得部72がモータ制御部21からステッピングモータ12の回転量を取得する点である。そして、教示情報演算部25には、撮像時における回転量、ならびにそのとき撮像された画像から抽出されたモアレパターン60、基準線32および基準枠31が与えられる。
その後、モータ制御部21が、ステッピングモータ12を制御して、アーム10の揺動を停止させ、ノズル3の移動を停止させる(ステップS21)。その後、ステッピングモータ12がそれまでと逆向きに回転駆動されて、ノズル3がホームポジション(図示せず)まで戻される。これにより、モータ制御部21に対するティーチングが完了する。
前述の第1実施形態では、ステップS4において、回転量取得部24は、画像から抽出されたモアレパターン60の対称軸61が、画像から抽出された基準線32に一致するか否かを繰り返し調べているが、基準枠31内の画像が基準線32に関して線対称な画像であるか否かを繰り返し調べるようにしてもよい。すなわち、基準枠31内には、モアレパターン60とアーム10の輪郭が重ねられた画像が形成されるが、モアレパターン60の対称軸61が基準線32に一致した場合(図8(b)参照)、基準枠31内の画像は、基準線32に関して線対称な画像となる。このように、モアレパターン60の対称軸61と基準線31とが一致するか否かを調べるのではなく、基準枠31内の基準線32を挟んだ両側の画像が線対称な画像であるか否かを繰り返し調べるようにしてもよい。この場合は、モアレパターン60の対称軸61や基準線32がアーム10の下に隠れて画像として認識しにくい場合であっても、ノズル3がスピンベース6の回転中心BCに一致するときのノズル3の位置を特定することができる。
基準位置情報として基準枠31のみを用いる場合、カメラ40,71によって撮像された画像に含まれるモアレパターン60の対称軸61と基準枠31の重心位置33とに基づいて、スピンベース6の上面16の回転中心BCとノズル3との位置関係を求めることができる。
さらに、基準枠31は、透明シート31,310,320,330の端縁上ではなく、透明シート31,310,320,330の端縁から内寄りに離隔した位置に設けられていてもよい。
たとえば、第1実施形態において、アーム10の揺動開始直後から、カメラ40による撮像が繰り返し行われるものとして説明したが、ノズル3が中心対向位置に近づいた場合にだけ、カメラ40による撮像が繰り返し行われてもよい。
また、第2実施形態において、カメラ71による撮像回数を合計2回として説明したが、カメラ71による撮像回数は3回以上であってもよい。この場合、教示情報をさらに精度良く求めることができる。さらに、第2実施形態において、カメラ71が、アーム10に取り付けられた構成であってもよい。
また、模様パターン51,811,821,831,841,851,861,871,881,891,901が、印字や刻印などにより、スピンベース6の上面16に直接形成されていてもよい。
2 スピンチャック(基板保持手段)
3 ノズル
6 スピンベース(ベース)
12 ステッピングモータ(ノズル移動手段)
14 軌道
16 上面(ベースの主面)
21 モータ制御部(動作制御手段)
30 透明シート
31 基準枠(基準位置情報)
32 基準線(基準位置情報)
33 重心位置(基準枠の重心位置)
34 縞パターン
40 カメラ(撮像手段)
51 第1水玉模様パターン(連続模様パターン)
70 基板処理装置
71 カメラ(撮像手段)
310 透明シート
311 格子縞パターン(縞パターン)
320 透明シート
321 縞パターン
330 透明シート
331 縞パターン
811 第1市松模様パターン(連続模様パターン)
821 第2市松模様パターン(連続模様パターン)
831 第3市松模様パターン(連続模様パターン)
841 第4市松模様パターン(連続模様パターン)
851 点模様パターン(連続模様パターン)
861 格子縞パターン(格子模様パターン、連続模様パターン)
871 第2水玉模様パターン(連続模様パターン)
881 第3水玉模様パターン(連続模様パターン)
891 第4水玉模様パターン(連続模様パターン)
901 第5水玉模様パターン(連続模様パターン)
Claims (4)
- 基板処理装置の制御のための教示情報を登録するためのティーチング方法であって、
前記基板処理装置は、主面に直交する所定の回転軸線まわりに回転されるベースを有する基板保持手段と、前記ベースの主面に沿う所定の軌道に沿ってノズルを移動させるノズル移動手段と、前記ノズル移動手段を制御する動作制御手段とを含み、
前記ティーチング方法は、
一定のコントラストを有する明部と暗部とを含み、前記回転軸線まわりに回転したときに同心円パターンが表れる連続模様パターンを、前記ベースの主面に形成する連続模様パターン形成工程と、
前記ベースを、前記回転軸線まわりに回転させるベース回転工程と、
前記同心円パターンに重ね合わせられることによりモアレパターンが発生する縞パターンと、基準位置情報とを担持した透明シートを、前記基準位置情報と前記ノズルとが予め定める位置関係となるように前記ノズルに固定するシート取付工程と、
前記ベース回転工程と並行して実行され、前記ノズル移動手段を駆動して、前記透明シートが取り付けられた前記ノズルを前記軌道に沿って移動させるノズル移動工程と、
撮像手段によって、前記透明シートおよび前記ベースの主面を、当該主面に交差する方向から撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像される画像に含まれる前記モアレパターンおよび前記基準位置情報に基づいて、前記ベースの主面の回転中心に前記ノズルが対向しているときの前記ノズル移動手段の駆動情報を取得する駆動情報取得工程と、
前記取得された駆動情報に基づいて、前記ノズル移動手段を制御するための教示情報を前記動作制御手段に登録する登録工程とを含む、基板処理装置のためのティーチング方法。 - 前記連続模様パターンは、水玉模様パターンを含む、請求項1記載の基板処理装置のためのティーチング方法。
- 前記基準位置情報は、前記所定の軌道に直交する基準線を含み、
前記シート取付工程は、前記基準線上に前記ノズルが位置するように、前記透明シートを前記ノズルに取り付ける工程を含み、
前記駆動情報取得工程は、前記撮像工程で撮像される前記モアレパターンの対称軸が前記基準線に一致するときの前記ノズル移動手段の駆動情報を取得する工程を含む、請求項1または2記載の基板処理装置のためのティーチング方法。 - 前記基準位置情報は、前記所定の軌道に直交する一対の辺を有する矩形の基準枠を含み、
前記シート取付工程は、前記基準枠の重心位置に前記ノズルが位置するように、前記透明シートを前記ノズルに取り付ける工程を含み、
前記駆動情報取得工程は、前記撮像工程で撮像される前記モアレパターンの対称中心が前記基準枠の重心位置に一致するときの前記ノズル移動手段の駆動情報を取得する工程を含む、請求項1または2記載の基板処理装置のためのティーチング方法。
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