JP2014197653A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理位置における吐出ヘッドの吐出動作の良否を判定する。【解決手段】基板処理装置１は、カップ部２２の内側の処理位置において複数の吐出口から基板９に向けて処理液を吐出する吐出ヘッド３１と、吐出ヘッド３１の吐出動作を検査する吐出検査部５とを備える。吐出検査部５は、カップ部２２の周囲に配置される光出射部５１および撮像部５２を備える。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、カップ部２２の上部開口２２０を介してカップ部２２の内側に向けて面状の光を出射する。撮像部５２は、光存在面を通過する処理液をカップ部２２の上部開口２２０を介して撮像することにより、処理液上に現れる輝点を含む検査画像を取得する。そして、当該検査画像に基づいて、処理位置における吐出ヘッド３１の吐出動作の良否が精度良く判定される。【選択図】図１

Description

本発明は、基板を処理する基板処理装置に関する。

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。

例えば、特許文献１の基板処理装置では、基板の上面において処理液の液滴が噴射される領域が、保護液の液膜により覆われる。吐出ヘッドの複数の吐出口から噴出された処理液の液滴は、保護液の液膜を介して基板に衝突する。これにより、基板の上面に付着しているパーティクル等が除去される。

特開２０１２−２１６７７７号公報

ところで、特許文献１のような装置では、吐出口が詰まって液滴の噴出が行われなかったり、吐出口から噴出される液滴が所定の吐出方向からずれて斜めに噴出されるといった吐出不良が、基板の処理中に生じる可能性がある。また、吐出ヘッドの待機位置にて液滴が正常に吐出されている場合であっても、吐出ヘッドが基板の上方へと移動する際に不具合が生じ、基板に対する処理を行う処理位置では、吐出動作に異常が生じるおそれもある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、処理位置における吐出ヘッドの吐出動作の良否を判定することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、基板を処理する基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部の周囲を囲むカップ部と、前記カップ部の内側において前記基板保持部の上方に配置され、前記基板に向けて処理液を吐出する吐出ヘッドと、前記カップ部の外側に配置され、予め定められた光存在面に沿って前記カップ部の上部開口を介して前記カップ部の内側に向けて光を出射することにより、前記吐出ヘッドから吐出される処理液が前記光存在面を通過する際に前記処理液に光を照射する光出射部と、前記カップ部の外側に配置され、前記光存在面を通過する前記処理液を前記カップ部の前記上部開口を介して撮像することにより、前記処理液上に現れる輝点を含む検査画像を取得する撮像部と、前記検査画像に基づいて前記吐出ヘッドの吐出動作の良否を判定する判定部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記基板保持部の上方において前記吐出ヘッドを所定の移動経路に沿って水平方向に移動する供給部移動機構をさらに備え、前記吐出ヘッドが、前記処理液をそれぞれ吐出する複数の吐出口を有し、前記光出射部により、前記複数の吐出口から吐出される前記処理液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が照射され、前記撮像部により、前記吐出ヘッドが前記移動経路上の複数の検査位置にそれぞれ位置する際に、前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体が撮像され、前記複数の飛翔体上に現れる複数の輝点をそれぞれ含む複数の検査画像が取得され、前記判定部により、前記複数の検査画像に基づいて前記複数の吐出口のそれぞれの吐出動作の良否が判定される。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記撮像部が、撮像素子と、前記吐出ヘッドが前記複数の検査位置にそれぞれ位置する際に、前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体にフォーカスを合わせるオートフォーカス機構とを備える。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記撮像部が、前記吐出ヘッドが前記複数の検査位置のうち第１の位置に位置する際に、前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体を撮像する第１撮像部と、前記吐出ヘッドが前記複数の検査位置のうち第２の位置に位置する際に、前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体を撮像する第２撮像部とを備える。

請求項５に記載の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記光出射部の前記吐出ヘッドに対する相対位置が固定されており、前記供給部移動機構により、前記光出射部が前記吐出ヘッドと共に移動する。

請求項６に記載の発明は、請求項２ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記光存在面が、前記吐出方向に垂直な平面に対して傾斜している。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記基板保持部、前記カップ部、前記吐出ヘッド、前記光出射部および前記撮像部を内部空間に収容するとともに、外部から前記内部空間への光の入射を遮る遮光チャンバをさらに備える。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記吐出ヘッドによる前記基板に対する処理液の供給と並行して前記撮像部による前記検査画像の取得が行われる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の基板処理装置であって、前記判定部により前記吐出ヘッドの吐出動作が不良と判定された際に、前記吐出ヘッドからの処理液の吐出を停止する処理制御部をさらに備える。

請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記判定部により前記吐出ヘッドの吐出動作が不良と判定された際に、吐出不良の発生を記録する不良記録部をさらに備える。

請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記判定部により前記吐出ヘッドの吐出動作が不良と判定された際に、吐出不良の発生を通知する報知部をさらに備える。

本発明では、処理位置における吐出ヘッドの吐出動作の良否を判定することができる。

一の実施の形態に係る基板処理装置の正面図である。 基板処理装置の平面図である。 吐出ヘッドの底面図である。 吐出ヘッドの断面図である。 制御ユニットの機能を示すブロック図である。 吐出ヘッド、光出射部および撮像部の斜視図である。 光出射部および撮像部を示す投影図である。 基板処理装置の平面図である。 撮像部の構成を示す図である。 基板処理装置の他の構造を示す平面図である。 基板処理装置の他の構造を示す平面図である。

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に対して処理液が供給されて所定の処理が行われる。本実施の形態では、処理液である洗浄液の液滴を基板９上に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。

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、供給部移動機構３５と、保護液供給部３６と、ヘッド待機部４と、吐出検査部５と、チャンバ６と、後述する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、供給部移動機構３５、保護液供給部３６、ヘッド待機部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。チャンバ６は、例えば、透光性を有さない不透明な材料により形成されてもよく、あるいは、透光性を有するチャンバ本体と、チャンバ本体の外面を覆う透光性を有さない遮光シートとを備える構造であってもよい。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（図８，１０，１１においても同様）。

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。

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に接続される処理液配管３２と、基板処理装置１の外部の処理液供給源から供給される処理液を処理液配管３２を介して吐出ヘッド３１に向けて圧送するポンプ３３とを備える。処理液配管３２は、吐出ヘッド３１への処理液の供給を行う処理液供給配管３１８（図４参照）と、吐出ヘッド３１からの処理液の回収を行う処理液回収配管３１９（図４参照）とを備える。

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３１１（以下、「吐出面３１１」という。）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に向けて処理液の微小液滴が吐出される。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。

図３は、吐出ヘッド３１の吐出面３１１を示す底面図である。吐出ヘッド３１の吐出面３１１には、複数の微細な吐出口３１４が設けられる。複数の吐出口３１４は、それぞれが図３中の左右方向に略直線状に延びる４つの吐出口列を備える。各吐出口列では、複数の吐出口３１４が所定の配列ピッチにて配列される。各吐出口３１４の直径は、およそ５μｍ〜１０μｍである。図３では、各吐出口３１４を実際よりも大きく、吐出口３１４の個数を実際よりも少なく描いている。

図４は、吐出ヘッド３１を図３中のＡ−Ａの位置にて切断した縦断面図である。吐出ヘッド３１は、ヘッド本体部３１２と、圧電素子３１５とを備える。ヘッド本体部３１２の内部には、処理液を保持する空間である処理液保持部３１６が設けられる。処理液保持部３１６の一方の端部は、処理液供給配管３１８を介して吐出ヘッド３１に処理液を供給する処理液供給源およびポンプ３３に接続される。処理液保持部３１６の他方の端部は、処理液回収配管３１９を介して吐出ヘッド３１からの処理液を回収する処理液回収部に接続される。当該処理液回収部は、基板処理装置１の外部に設けられる。ヘッド本体部３１２の外面の一部である下面は、上述の吐出面３１１である。圧電素子３１５は、ヘッド本体部３１２の上面に取り付けられる。圧電素子３１５により、ヘッド本体部３１２を介してヘッド本体部３１２内の処理液に振動が付与されることにより、複数の吐出口３１４のそれぞれから処理液の微小液滴が吐出される。

図１および図２に示すように、供給部移動機構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、例えば、ボールねじ機構および電動モータを備える。

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。図１および図２に示す例では、保護液供給部３６はアーム３５１に取り付けられ、吐出ヘッド３１に間接的に固定される。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。

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、カップ部２２の周囲に配置される。光出射部５１および撮像部５２は、カップ部２２の外側において、カップ部２２の上部開口２２０よりも上方に配置される。したがって、光出射部５１および撮像部５２は、カップ部２２の内側に位置する吐出ヘッド３１の斜め上方に位置する。

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。光学系は、例えば、シリンダレンズやホログラフィック素子を含む。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、カップ部２２の上部開口２２０を介してカップ部２２の内側に向けて面状の光を出射する。撮像部５２は、カップ部２２の上部開口２２０を介してカップ部２２の内部を撮像する。撮像部５２としては、例えば、ＣＣＤ（charge-coupled device）カメラが利用される。図１では、光出射部５１の光軸Ｊ１、および、撮像部５２の撮像軸Ｊ２を二点鎖線にて示す。

図５は、制御ユニット７の機能を示すブロック図である。図５では、制御ユニット７以外の構成も併せて描いている。制御ユニット７は、処理制御部７１と、検査制御部７２と、判定部７５と、不良記録部７７と、報知部７８とを備える。判定部７５、不良記録部７７および報知部７８は、上述の吐出検査部５の一部でもある。判定部７５は、吐出ヘッド３１の吐出動作の良否を判定し、その判定結果に基づいて、ハードディスク等の不良記録部７７、および、モニタ等の報知部７８を制御する。

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、チャンバ６の開閉可能な遮光扉（図示省略）が開放され、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の外側に配置されたヘッド待機部４上にて待機している。基板９が基板保持部２１により保持されると、上記遮光扉が閉鎖される。そして、処理制御部７１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。

続いて、処理制御部７１により供給部移動機構３５のヘッド回転機構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、ヘッド待機部４上から上昇して回転し、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。吐出ヘッド３１は、基板９の中央部の上方に位置する。以下の説明では、図１および図２に示す吐出ヘッド３１の位置を「処理開始位置」という。

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３１４（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３１４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。基板処理装置１では、吐出ヘッド３１による基板９に対する処理液の供給と並行して、吐出検査部５による吐出動作の検査が行われる。吐出検査部５による検査の詳細については後述する。

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。

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。

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および基板保持部２１の上方において、基板９の中央部の上方（すなわち、処理開始位置）と基板９の外縁部の上方との間を結ぶ所定の移動経路に沿って、水平方向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。以下の説明では、基板９に対する処理が行われる際の吐出ヘッド３１の移動経路を「処理経路」といい、処理経路上の各位置（上述の処理開始位置も含む。）を「処理位置」という。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、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。

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する。そして、ヘッド回転機構３５３により、基板保持部２１および基板９の上方からヘッド待機部４の上方へと移動する。

上述のように、基板処理装置１では、基板９の洗浄処理と並行して、吐出ヘッド３１の吐出動作の検査が行われる。図６は、吐出ヘッド３１、並びに、吐出検査部５の光出射部５１および撮像部５２を示す斜視図である。図６では、カップ部２２等の図示を省略する。また、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。

光出射部５１から斜め下方に出射された面状光５１０は、カップ部２２の上部開口２２０（図１参照）を介して、処理開始位置に位置する吐出ヘッド３１の吐出面３１１の下方を通過する。吐出ヘッド３１の複数の吐出口３１４（図３参照）から吐出される処理液である複数の飛翔体は、面状光５１０（すなわち、上述の光存在面）を通過する。複数の飛翔体が光存在面を通過する際には、光出射部５１により複数の飛翔体に面状光５１０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。

撮像部５２は、カップ部２２の外側において、撮像軸Ｊ２を斜め下方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。

図７は、光出射部５１および撮像部５２を示す投影図である。符号Ｊ４を付す一点鎖線は、撮像部５２の撮像軸Ｊ２（図６参照）を、吐出ヘッド３１からの処理液の設計上の吐出方向に垂直な投影面（すなわち、水平面）上に当該吐出方向に投影した投影撮像軸である。符号Ｊ３を付す一点鎖線は、光出射部５１の光軸Ｊ１を、当該投影面上に吐出方向に投影した投影光軸である。投影撮像軸Ｊ４と投影光軸Ｊ３とは交点Ｋ１を有する。投影撮像軸Ｊ４の交点Ｋ１と撮像部５２との間の部位と、投影光軸Ｊ３の交点Ｋ１と光出射部５１との間の部位との成す角度αは、９０°よりも大きい。

図６に示す撮像部５２は、面状光５１０を通過する処理液である複数の飛翔体を、カップ部２２の上部開口２２０を介して撮像することにより、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。換言すれば、撮像部５２により、上記複数の飛翔体の飛翔状態が観測される。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。吐出ヘッド３１による基板９に対する処理液の供給と並行して取得された検査画像は、撮像部５２から判定部７５（図５参照）に送られる。

判定部７５では、撮像部５２からの検査画像に基づいて、吐出ヘッド３１における複数の吐出口３１４（図３参照）のそれぞれの吐出動作の良否が判定される。判定部７５による判定は、例えば、吐出ヘッド３１から正常に吐出された処理液上の複数の輝点を含む基準画像を予め準備しておき、当該基準画像と検査画像とを比較することにより行われる。基準画像上の輝点に対応する輝点が検査画像上に存在しない場合、あるいは、対応する輝点の位置が大きくずれている場合、判定部７５では、検査画像上の当該輝点に対応する吐出口３１４からの処理液の吐出に異常が生じていると判定される。吐出動作の異常（すなわち、吐出不良）は、例えば、吐出口３１４から処理液が吐出されない不吐出や、吐出口３１４からの液滴が所定の吐出方向からずれて吐出される斜め吐出である。なお、判定部７５による吐出ヘッド３１の吐出動作の良否判定は、基準画像と検査画像との比較以外の様々な方法により行われてもよい。

図５に示す判定部７５により吐出ヘッド３１の吐出動作が不良と判定された際には、判定部７５により報知部７８が制御され、吐出不良の発生が作業者等に報知部７８を通じて通知される。また、判定部７５から不良記録部７７へと吐出不良に係る様々な情報（例えば、吐出不良の検出日時や並行して行われていた基板処理の処理情報）が送られ、不良記録部７７により吐出不良の発生情報として記録される。さらに、判定部７５から処理制御部７１へと吐出不良の発生が通知される。そして、処理制御部７１により処理液供給部３が制御され、吐出ヘッド３１からの処理液の吐出、および、保護液供給部３６からの保護液の吐出が停止される。また、処理制御部７１により基板回転機構２３が制御され、基板９の回転が停止される。換言すれば、判定部７５により吐出ヘッド３１の吐出動作が不良と判定された際には、基板９に対する処理が停止される。その後、必要に応じて、図示省略のメンテナンス部により吐出ヘッド３１のメンテナンスが行われたり、作業者による吐出ヘッド３１の交換が行われる。

以上に説明したように、基板処理装置１では、カップ部２２の内側の処理開始位置に位置する吐出ヘッド３１から処理液が吐出され、光出射部５１から当該処理液に面状光５１０が照射される。そして、撮像部５２により、処理液上に現れる輝点を含む検査画像が取得され、判定部７５により、当該検査画像に基づいて吐出ヘッド３１の吐出動作の良否が判定される。これにより、処理開始位置における吐出ヘッド３１の吐出動作の良否を精度良く判定することができる。

基板処理装置１では、撮像部５２による検査画像の取得は、必ずしも吐出ヘッド３１が処理開始位置に位置する状態で行われる必要はなく、吐出ヘッド３１が上述の処理経路上の一の処理位置に位置する状態で行われてもよい。検査画像の取得が行われる際の吐出ヘッド３１の位置を「検査位置」と呼ぶと、検査位置は、処理経路上に任意に設定された一の処理位置である。これにより、処理位置における吐出ヘッド３１の吐出動作の良否を精度良く判定することができる。

上述のように、基板処理装置１では、吐出ヘッド３１の吐出動作の良否を精度良く判定することができる。このため、基板処理装置１の構造は、検査画像に複数の輝点が含まれ、吐出動作の良否判定が比較的難しい吐出ヘッド、すなわち、処理液をそれぞれ吐出する複数の吐出口を有する吐出ヘッドの吐出動作の良否判定に特に適している。

基板処理装置１では、撮像部５２による検査画像の取得が、吐出ヘッド３１による基板９に対する処理液の供給と並行して行われる。これにより、基板９の処理中に吐出不良が発生した場合であっても、吐出不良の発生を迅速に検出することができる。また、吐出ヘッド３１の吐出動作が不良と判定された際に、吐出ヘッド３１からの処理液の吐出が停止されるため、処理不良の基板９の発生を抑制することができる。

さらに、基板処理装置１では、吐出不良の発生が報知部７８により作業員等に報知されることにより、吐出ヘッド３１のメンテナンスや交換を迅速に行うことができる。その結果、基板９に対する処理の停止から再開までの時間を短くすることができ、基板処理装置１の生産性を向上することができる。また、吐出不良の発生が不良記録部７７に記録されるため、当該情報を利用して吐出不良の発生要因等の解析を容易とすることができる。

基板処理装置１では、吐出ヘッド３１、光出射部５１および撮像部５２を内部空間６０に収容するチャンバ６が、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。これにより、光出射部５１からの面状光５１０以外の光が、基板９やカップ部２２等にて反射して検査画像に含まれることを防止することができる。その結果、検査画像中の輝点を容易に判別することができ、吐出ヘッド３１の吐出動作の良否を、さらに精度良く判定することができる。

吐出検査部５では、投影光軸Ｊ３と投影撮像軸Ｊ４との間の角度αが９０°よりも大きい。このため、面状光５１０が照射された処理液からの前方散乱光を、撮像部５２により十分に取り込むことができる。これにより、検査画像上における輝点が明るくなり、輝点を容易に抽出することが可能となる。その結果、吐出ヘッド３１の吐出動作の良否を、より精度良く判定することができる。

また、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、検査画像上において複数の輝点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３１４における吐出動作の良否判定精度を、より一層向上することができる。また、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、検査画像上において複数の輝点が互いに重なることをさらに抑制することができる。その結果、複数の吐出口３１４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。

上記説明では、撮像部５２による検査画像の取得は、吐出ヘッド３１が処理経路上の１つの検査位置に位置する状態で行われるが、基板処理装置１では、吐出ヘッド３１が処理経路上の複数の検査位置にそれぞれ位置する際に撮像部５２による撮像が行われ、複数の検査画像が取得されてもよい。各検査画像には、上述の検査画像と同様に、処理液である複数の飛翔体上に現れる複数の輝点が含まれる。判定部７５では、当該複数の検査画像に基づいて、複数の吐出口３１４のそれぞれの吐出動作の良否が判定される。

例えば、図８に示すように、吐出ヘッド３１が、実線にて示す第１の検査位置に位置する際、および、二点鎖線にて示す第２の検査位置に位置する際に、撮像部５２による検査画像の取得が行われる。第１の検査位置は、基板９の中央部の上方であり、第２の検査位置は、基板９の外縁部の上方である。光出射部５１では、光源からの光が光学系により略水平方向に大きく拡げられ、光出射部５１からの面状光５１０（図６参照）は、吐出ヘッド３１がいずれの検査位置に位置する場合であっても、吐出ヘッド３１からの処理液に照射される。また、吐出ヘッド３１がいずれの検査位置に位置する場合であっても、面状光５１０による複数の飛翔体（処理液）上の輝点が含まれる検査画像が、撮像部５２により取得される。基板処理装置１では、３以上の検査位置のそれぞれにおける検査画像が取得されてもよい。

複数の検査画像に基づく吐出動作の検査は、例えば、各検査位置について取得された基準画像が予め準備され、各検査位置において当該検査位置にて取得された検査画像が対応する基準画像と比較されることにより行われる。吐出不良の判断は、上述と同様であり、基準画像上の輝点に対応する輝点が検査画像上に存在しない場合、あるいは、対応する輝点の位置が大きくずれている場合、検査画像上の当該輝点に対応する吐出口３１４（図３参照）からの処理液の吐出に異常が生じていると判定される。

複数の検査画像では、撮像時における吐出ヘッド３１と撮像部５２との相対位置が互いに異なるため、仮に、一の検査画像において複数の輝点が重なって区別できない場合であっても、他の検査位置で取得した他の検査画像において、当該複数の輝点が離間して個々に検出可能となる。したがって、複数の検査画像に基づいて吐出動作の良否を判定することにより、複数の吐出口３１４における吐出動作の良否判定精度を、より一層向上することができる。

図８に示す例では、光出射部５１および撮像部５２をそれぞれ水平に回転させる光出射部回転機構および撮像部回転機構が設けられ、吐出ヘッド３１の移動に合わせて光出射部５１および撮像部５２が回転してもよい。これにより、面状光５１０の幅や撮像部５２の撮像範囲を大きくすることなく、吐出ヘッド３１の位置に関わらず、吐出ヘッド３１からの処理液に面状光５１０が照射され、処理液上の輝点を含む検査画像が取得される。

ところで、上述のように複数の検査位置にて検査画像を取得する場合、いずれかの検査位置において、処理液上の輝点が撮像部５２の合焦範囲の外側に位置する可能性がある。そこで撮像部５２では、図９に示すように、撮像素子５２１と、オートフォーカス機構５２２とが設けられることが好ましい。そして、オートフォーカス機構５２２により、吐出ヘッド３１が複数の検査位置にそれぞれ位置する際に、面状光５１０（すなわち、光存在面）を通過する処理液である複数の飛翔体にフォーカスが合わせられる。これにより、複数の検査位置のそれぞれにおいて、処理液上の複数の輝点を高精度に撮像することができる。その結果、吐出ヘッド３１の吐出動作の良否判定精度を、より一層向上することができる。

あるいは、撮像部５２は、オートフォーカス機構に代えて、吐出ヘッド３１の複数の検査位置にそれぞれ対応して配置される複数の撮像素子を備えていてもよい。例えば、撮像部５２は、図１０に示すように、上述の第１の検査位置に対応する第１撮像部５２３と、第２の検査位置に対応する第２撮像部５２４とを備え、第１撮像部５２３および第２撮像部５２４はそれぞれ撮像素子を備える。第１撮像部５２３は、吐出ヘッド３１が第１の検査位置に位置する際に、光出射部５１からの面状光５１０（光存在面）を通過する処理液である複数の飛翔体を撮像する。第１撮像部５２３により取得される検査画像では、複数の飛翔体上に現れる輝点の全てまたは大部分が、第１撮像部５２３の合焦範囲に位置する。第２撮像部５２４は、吐出ヘッド３１が第２の検査位置に位置する際に、面状光５１０を通過する処理液である複数の飛翔体を撮像する。第２撮像部５２４により取得される検査画像では、複数の飛翔体上に現れる輝点の全てまたは大部分が、第２撮像部５２４の合焦範囲に位置する。

これにより、複数の検査位置のそれぞれにおいて、処理液上の複数の輝点を高精度に撮像することができる。そして、第１撮像部５２３および第２撮像部５２４により取得された複数の検査画像に基づいて吐出動作の良否を判定することにより、複数の吐出口３１４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。

吐出検査部５では、光出射部５１が、例えば、図１１に示すように、供給部移動機構３５のアーム３５１に取り付けられ、供給部移動機構３５により吐出ヘッド３１と共に移動してもよい。換言すれば、光出射部５１の吐出ヘッド３１に対する相対位置が固定される。これにより、面状光５１０の幅を大きくすることなく、また、上述の光出射部回転機構を設けることなく、吐出ヘッド３１の位置に関わらず、吐出ヘッド３１からの処理液に同じ方向から面状光５１０を照射することができる。なお、光出射部５１は、吐出ヘッド３１に対する相対位置が固定されるのであれば、アーム３５１に直接的または間接的に固定されてもよく、アーム３５１以外の部位に直接的または間接的に固定されてもよい。

基板処理装置１では、様々な変更が可能である。

例えば、吐出ヘッド３１の吐出動作の検査は、上述の処理位置にて行われるのであれば、必ずしも、吐出ヘッド３１による基板９に対する処理と並行して行われる必要はなく、基板９に対する処理の開始直前に行われてもよい。また、基板９が基板保持部２１により保持されていない状態で、吐出ヘッド３１の吐出動作の検査が行われてもよい。

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、当該光がポリゴンミラー等の光走査手段により光存在面に沿って走査されてもよい。これにより、複数の吐出口３１４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。

撮像部５２は、図１１に示す例の光出射部５１のように、アーム３５１等に直接的または間接的に取り付けられて吐出ヘッド３１に対する相対位置が固定され、供給部移動機構３５により吐出ヘッド３１と共に移動してもよい。

吐出ヘッド３１から吐出される処理液は、必ずしも、液滴状には限定されず、液柱状に連続する処理液が吐出ヘッド３１から吐出されてもよい。基板処理装置１の構造は、吐出口が１つのみ設けられた吐出ヘッドを備える基板処理装置に適用されてもよい。

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。

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。

１ 基板処理装置
６ チャンバ
９ 基板
２１ 基板保持部
２２ カップ部
３１ 吐出ヘッド
３５ 供給部移動機構
５１ 光出射部
５２ 撮像部
６０ 内部空間
７１ 処理制御部
７５ 判定部
７７ 不良記録部
７８ 報知部
２２０ （カップ部の）上部開口
３１４ 吐出口
５１０ 面状光
５２１ 撮像素子
５２２ オートフォーカス機構
５２３ 第１撮像部
５２４ 第２撮像部

Claims (11)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部の周囲を囲むカップ部と、
   前記カップ部の内側において前記基板保持部の上方に配置され、前記基板に向けて処理液を吐出する吐出ヘッドと、
   前記カップ部の外側に配置され、予め定められた光存在面に沿って前記カップ部の上部開口を介して前記カップ部の内側に向けて光を出射することにより、前記吐出ヘッドから吐出される処理液が前記光存在面を通過する際に前記処理液に光を照射する光出射部と、
   前記カップ部の外側に配置され、前記光存在面を通過する前記処理液を前記カップ部の前記上部開口を介して撮像することにより、前記処理液上に現れる輝点を含む検査画像を取得する撮像部と、
   前記検査画像に基づいて前記吐出ヘッドの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基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記基板保持部の上方において前記吐出ヘッドを所定の移動経路に沿って水平方向に移動する供給部移動機構をさらに備え、
   前記吐出ヘッドが、前記処理液をそれぞれ吐出する複数の吐出口を有し、
   前記光出射部により、前記複数の吐出口から吐出される前記処理液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が照射され、
   前記撮像部により、前記吐出ヘッドが前記移動経路上の複数の検査位置にそれぞれ位置する際に、前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体が撮像され、前記複数の飛翔体上に現れる複数の輝点をそれぞれ含む複数の検査画像が取得され、
   前記判定部により、前記複数の検査画像に基づいて前記複数の吐出口のそれぞれの吐出動作の良否が判定されることを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記撮像部が、
   撮像素子と、
   前記吐出ヘッドが前記複数の検査位置にそれぞれ位置する際に、前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体にフォーカスを合わせるオートフォーカス機構と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記撮像部が、
   前記吐出ヘッドが前記複数の検査位置のうち第１の位置に位置する際に、前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体を撮像する第１撮像部と、
   前記吐出ヘッドが前記複数の検査位置のうち第２の位置に位置する際に、前記光存在面を通過する前記複数の飛翔体を撮像する第２撮像部と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項２ないし４のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記光出射部の前記吐出ヘッドに対する相対位置が固定されており、
   前記供給部移動機構により、前記光出射部が前記吐出ヘッドと共に移動することを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項２ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記光存在面が、前記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基板処理装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記基板保持部、前記カップ部、前記吐出ヘッド、前記光出射部および前記撮像部を内部空間に収容するとともに、外部から前記内部空間への光の入射を遮る遮光チャンバをさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置であって、
   前記吐出ヘッドによる前記基板に対する処理液の供給と並行して前記撮像部による前記検査画像の取得が行われることを特徴とする基板処理装置。
9. 請求項８に記載の基板処理装置であって、
   前記判定部により前記吐出ヘッドの吐出動作が不良と判定された際に、前記吐出ヘッドからの処理液の吐出を停止する処理制御部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記判定部により前記吐出ヘッドの吐出動作が不良と判定された際に、吐出不良の発生を記録する不良記録部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の基板処理装置であって、
    前記判定部により前記吐出ヘッドの吐出動作が不良と判定された際に、吐出不良の発生を通知する報知部をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。

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