JP2019062007A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の被処理面の中央側及び外周側における処理終了時点を把握することができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板を水平に保持して回転させる基板回転部と、基板回転部により回転する基板の被処理面に処理液を供給するノズルと、基板に処理液が供給されたときに液膜が形成される複数の対象領域を含む撮像領域を撮像する撮像部と、撮像部の撮像結果を参照し、複数の対象領域のそれぞれについての輝度値の変化を基に、複数の対象領域のそれぞれの処理終了時点を検出する検出部と、を備える。また、撮像領域は、複数の対象領域として、少なくとも被処理面の中央側の領域と外周側の領域とを含む。よって、基板の被処理面の中央側及び外周側における処理終了時点を把握することができる。【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウェハや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）にノズルから処理液を吐出して所定の処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関する。
従来より、半導体デバイスなどの製造工程においては、基板に対して純水、フォトレジスト液、エッチング液などの種々の処理液を供給して洗浄処理やレジスト塗布処理などの基板処理を行っている。これらの処理液を使用して基板処理を行う装置としては、基板を水平姿勢で回転させつつ、その基板の表面にノズルから処理液を吐出する基板処理装置が広く用いられている。
例えば、特許文献１には、基板上にエッチング液が供給された様子を示す画像として予め記録されたモデル画像（より具体的には、正常にエッチング処理が行われた際の画像）とエッチング処理時に取得される画像とを比較して、該エッチング処理が正常に進行したか否かを判定する装置が開示されている。
また、特許文献２には、基板の被処理面を撮像した撮像画像を基に色や輝度の変化を取得し、基板状態変化が許容値以下になった場合に基板処理が終了したと判断して該基板処理の処理終了時点を検出する装置が開示されている。
特許第４９４７８８７号公報 特許第５３０５７９２号公報
しかしながら、特許文献１，２に示す技術を用いたとしても、基板の被処理面の一箇所における処理終了時点を把握できるのみであり、他の箇所における処理終了時点を把握することはできない。
被処理面の中央側及び外周側では処理終了時点が異なることが一般的であり、例えば、被処理面の中央側での処理が終了したとしても外周側での処理は進行中である可能性がある。この場合、中央側での撮像結果を基に処理終了時点を検出して基板処理を停止したとすると、外周側での処理が未完了となる恐れがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の被処理面の中央側及び外周側における処理終了時点を把握することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、第１の態様に係る基板処理装置は、基板を水平に保持して回転させる基板回転部と、前記基板回転部により回転する前記基板の被処理面に処理液を供給するノズルと、前記基板に前記処理液が供給されたときに前記被処理面の液膜が形成される複数の対象領域を含む撮像領域を撮像する撮像部と、前記撮像部の撮像結果を参照し、前記複数の対象領域のそれぞれについての輝度値の変化を基に、前記複数の対象領域のそれぞれの処理終了時点を検出する検出部と、を備え、前記撮像領域は、前記複数の対象領域として、少なくとも前記被処理面の中央側の領域と外周側の領域とを含む。
第２の態様に係る基板処理装置は、第１の態様に係る基板処理装置であって、前記検出部は、単位期間における前記輝度値の変化量である微分値と閾値との大小関係を比較し、その比較結果を基に前記処理終了時点を検出する。
第３の態様に係る基板処理装置は、第２の態様に係る基板処理装置であって、前記微分値が前記閾値より大きくなった後に前記閾値よりも小さくなった状態又は前記微分値が前記閾値より小さくなった後に前記閾値よりも大きくなった状態で、前記微分値の変動幅が特定の範囲内に収まっている場合に、前記検出部は前記変動幅が前記範囲内に収まった時点を前記処理終了時点として検出する。
第４の態様に係る基板処理装置は、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記検出部は、前記基板が１回転するのに要する以上の時間幅で平均化された前記複数の対象領域のそれぞれについての平均輝度値の変化を基に、前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出する。
第５の態様に係る基板処理装置は、第４の態様に係る基板処理装置であって、前記撮像部は前記時間幅で複数の撮像画像を取得し、前記平均輝度値とは、前記複数の撮像画像における前記複数の対象領域のそれぞれについての前記輝度値の平均値である。
第６の態様に係る基板処理装置は、第４の態様に係る基板処理装置であって、前記撮像部は前記時間幅を露光時間として１つの撮像画像を取得し、前記平均輝度値とは、前記１つの撮像画像における前記複数の対象領域のそれぞれについての前記輝度値である。
第７の態様に係る基板処理装置は、第１〜第６のいずれか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記検出部が前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出した時点で、前記ノズルによる前記処理液の供給を停止する。
第８の態様に係る基板処理装置は、第１〜第６のいずれか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記ノズルによる前記処理液の供給を停止した時点で前記検出部が前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出していない場合に、警告を報知する報知部、をさらに備える。
第９の態様に係る基板処理装置は、第１〜第８のいずれか１つの態様に係る基板処理装置であって、複数の前記基板について前記処理液による処理を行った際の前記検出部の検出結果を基に、基板処理の条件を調整する調整部、をさらに備える。
第１０の態様に係る基板処理装置は、第１〜第９のいずれか１つの態様に係る基板処理装置であって、複数の前記基板について前記処理液による処理を行った際の前記検出部の検出結果を基に、装置各部の経年変化を予測する予測部、をさらに備える。
第１１の態様に係る基板処理装置は、第１〜第１０のいずれか１つの態様に係る基板処理装置であって、前記処理液はエッチング液である。
第１２の態様に係る基板処理方法は、基板を水平に保持して回転させる基板回転工程と、前記基板回転工程により回転する前記基板の被処理面に処理液を供給する供給工程と、前記基板に前記処理液が供給されたときに液膜が形成される複数の対象領域を含む撮像領域を撮像する撮像工程と、前記撮像工程における撮像結果を参照し、前記複数の対象領域のそれぞれについての輝度値の変化を基に、前記複数の対象領域のそれぞれの処理終了時点を検出する検出工程と、を有し、前記撮像領域は、前記複数の対象領域として、少なくとも前記被処理面の中央側の領域と外周側の領域とを含む。
第１３の態様に係る基板処理方法は、第１２の態様に係る基板処理方法であって、前記検出工程では、単位期間における前記輝度値の変化量である微分値と閾値との大小関係を比較し、その比較結果を基に前記処理終了時点を検出する。
第１４の態様に係る基板処理方法は、第１３の態様に係る基板処理方法であって、前記微分値が前記閾値より大きくなった後に前記閾値よりも小さくなった状態又は前記微分値が前記閾値より小さくなった後に前記閾値よりも大きくなった状態で、前記微分値の変動幅が特定の範囲内に収まっている場合に、前記検出工程では前記変動幅が前記範囲内に収まった時点を前記処理終了時点として検出する。
第１５の態様に係る基板処理方法は、第１２〜第１４のいずれか１つの態様に係る基板処理方法であって、前記検出工程では、前記基板が１回転するのに要する以上の時間幅で平均化された前記複数の対象領域のそれぞれについての平均輝度値の変化を基に、前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出する。
第１６の態様に係る基板処理方法は、第１５の態様に係る基板処理方法であって、前記撮像工程では前記時間幅で複数の撮像画像を取得し、前記平均輝度値とは、前記複数の撮像画像における前記複数の対象領域のそれぞれについての前記輝度値の平均値である。
第１７の態様に係る基板処理方法は、第１５の態様に係る基板処理方法であって、前記撮像工程では前記時間幅を露光時間として１つの撮像画像を取得し、前記平均輝度値とは、前記１つの撮像画像における前記複数の対象領域のそれぞれについての前記輝度値である。
第１８の態様に係る基板処理方法は、第１２〜第１７のいずれか１つの態様に係る基板処理方法であって、前記検出工程で前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出した時点で、前記供給工程を停止する。
第１９の態様に係る基板処理方法は、第１２〜第１７のいずれか１つの態様に係る基板処理方法であって、前記供給工程を停止した時点で前記検出工程によって前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点が検出されていない場合に、警告を報知する報知工程、をさらに有する。
第２０の態様に係る基板処理方法は、第１２〜第１９のいずれか１つの態様に係る基板処理方法であって、複数の前記基板について前記処理液による処理を行った際の前記検出工程による複数の検出結果を基に、基板処理の条件を調整する調整工程、をさらに有する。
第２１の態様に係る基板処理方法は、第１２〜第２０のいずれか１つの態様に係る基板処理方法であって、複数の前記基板について前記処理液による処理を行った際の前記検出工程による複数の検出結果を基に、装置各部の経年変化を予測する予測工程、をさらに有する。
第２２の態様に係る基板処理方法は、第１２〜第２１のいずれか１つの態様に係る基板処理方法であって、前記処理液はエッチング液である。
第１から第２２の態様によれば、撮像結果から得られる複数の対象領域についての輝度値の変化を基に、複数の対象領域のそれぞれの処理終了時点を検出する。また、撮像領域が、少なくとも被処理面の中央側の領域と外周側の領域とを含む。よって、被処理面の中央側及び外周側における処理終了時点を把握することができる。
本発明に係る基板処理装置の全体構成を示す図である。 処理ユニットの平面図である。 処理ユニットの縦断面図である。 撮像部と上面処理液ノズルとの位置関係を示す図である。 エッチング処理の初期における撮像領域を示す模式的な画像である。 エッチング処理の後期における撮像領域を示す模式的な画像である。 エッチング処理の終了時における撮像領域を示す模式的な画像である。 撮像部および制御部のブロック図である。 基板処理装置における動作の一例を示すフロー図である。 基板処理の一例を示すフロー図である。 １つの対象領域について連続する複数のフレームにおける輝度値の推移を示すグラフである。 単位期間における輝度値の変化量である微分値の推移を示すグラフである。 各対象領域について連続する複数のフレームにおける輝度値の推移を示すグラフである。 各対象領域について連続する複数のフレームにおける輝度値の推移を示すグラフである。 変形例に係る基板処理の一例を示すフロー図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
｛実施形態｝
図１は、本発明に係る基板処理装置１００の全体構成を示す図である。この基板処理装置１００は、半導体用途の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置であり、円形のシリコンの基板Ｗに薬液および純水を用いた液処理を行ってから乾燥処理を行う。薬液としては、典型的にはＳＣ１液（アンモニア水、過酸化水素水、水の混合液）、ＳＣ２液（塩酸、過酸化水素水、水の混合液）、ＤＨＦ液（希フッ酸）などが用いられる。本明細書では、薬液と純水とを総称して「処理液」とする。なお、洗浄処理のみならず、成膜処理のためのフォトレジスト液などの塗布液、不要な膜を除去するための薬液、エッチングのための薬液（例えば、フッ酸）なども本発明の「処理液」に含まれる。
基板処理装置１００は、インデクサ１０２、複数の処理ユニット１、および、主搬送ロボット１０３を備える。インデクサ１０２は、装置外から受け取った処理前の基板Ｗを装置内に搬入するとともに、処理の終了した処理済みの基板Ｗを装置外に搬出する機能を有する。インデクサ１０２は、複数のキャリアを載置するとともに移送ロボットを備える（いずれも図示省略）。キャリアとしては、基板Ｗを密閉空間に収納する公知のＦＯＵＰ(front opening unified pod)やＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッド、或いは収納基板Ｗを外気と接するＯＣ(open cassette)を採用することができる。移送ロボットは、当該キャリアと主搬送ロボット１０３との間で基板Ｗを移送する。
基板処理装置１００には、１２個の処理ユニット１が配置されている。詳細な配置構成は、３個の処理ユニット１を積層したタワーが主搬送ロボット１０３の周囲を囲むように４個配置されるというものである。換言すれば、主搬送ロボット１０３を囲んで配置された４個の処理ユニット１が３段に積層されており、図１にはそのうちの１層を示している。なお、基板処理装置１００に搭載される処理ユニット１の個数は１２に限定されるものではなく、例えば８個や４個であっても良い。
主搬送ロボット１０３は、処理ユニット１を積層した４個のタワーの中央に設置されている。主搬送ロボット１０３は、インデクサ１０２から受け取った処理前の基板Ｗを各処理ユニット１に搬入するとともに、各処理ユニット１から処理済みの基板Ｗを搬出してインデクサ１０２に渡す。
次に、処理ユニット１について説明する。以下、基板処理装置１００に搭載された１２個の処理ユニット１のうちの１つに説明するが、他の処理ユニット１についても全く同様である。図２は、処理ユニット１の平面図である。また、図３は、処理ユニット１の縦断面図である。なお、図２はスピンチャック２０に基板Ｗが保持されていない状態を示し、図３はスピンチャック２０に基板Ｗが保持されている状態を示している。
処理ユニット１は、チャンバー１０内に、主たる要素として基板Ｗを水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）に保持するスピンチャック２０と、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に処理液を供給するための３つの上面処理液ノズル３０，６０，６５と、スピンチャック２０の周囲を取り囲む処理カップ４０と、スピンチャック２０の上方空間を撮像する撮像部７０と、を備える。また、チャンバー１０内における処理カップ４０の周囲には、チャンバー１０の内側空間を上下に仕切る仕切板１５が設けられている。
チャンバー１０は、鉛直方向に沿う側壁１１、側壁１１によって囲まれた空間の上側を閉塞する天井壁１２および下側を閉塞する床壁１３を備える。側壁１１、天井壁１２および床壁１３によって囲まれた空間が基板Ｗの処理空間となる。また、チャンバー１０の側壁１１の一部には、チャンバー１０に対して主搬送ロボット１０３が基板Ｗを搬出入するための搬出入口およびその搬出入口を開閉するシャッターが設けられている（いずれも図示省略）。
チャンバー１０の天井壁１２には、基板処理装置１００が設置されているクリーンルーム内の空気をさらに清浄化してチャンバー１０内の処理空間に供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１４が取り付けられている。ファンフィルタユニット１４は、クリーンルーム内の空気を取り込んでチャンバー１０内に送り出すためのファンおよびフィルタ（例えばＨＥＰＡフィルタ）を備えており、チャンバー１０内の処理空間に清浄空気のダウンフローを形成する。ファンフィルタユニット１４から供給された清浄空気を均一に分散するために、多数の吹出し孔を穿設したパンチングプレートを天井壁１２の直下に設けるようにしても良い。
スピンチャック２０は、鉛直方向に沿って延びる回転軸２４の上端に水平姿勢で固定された円板形状のスピンベース２１を備える。スピンベース２１の下方には回転軸２４を回転させるスピンモータ２２が設けられる。スピンモータ２２は、回転軸２４を介してスピンベース２１を水平面内にて回転させる。また、スピンモータ２２および回転軸２４の周囲を取り囲むように筒状のカバー部材２３が設けられている。
円板形状のスピンベース２１の外径は、スピンチャック２０に保持される円形の基板Ｗの径よりも若干大きい。よって、スピンベース２１は、保持すべき基板Ｗの下面の全面と対向する保持面２１ａを有している。
スピンベース２１の保持面２１ａの周縁部には複数（本実施形態では４本）のチャックピン２６が立設されている。複数のチャックピン２６は、円形の基板Ｗの外周円に対応する円周上に沿って均等な間隔をあけて（本実施形態のように４個のチャックピン２６であれば９０°間隔にて）配置されている。複数のチャックピン２６は、スピンベース２１内に収容された図示省略のリンク機構によって連動して駆動される。スピンチャック２０は、複数のチャックピン２６のそれぞれを基板Ｗの外周端に当接させて基板Ｗを把持することにより、当該基板Ｗをスピンベース２１の上方で保持面２１ａに近接した水平姿勢にて保持することができるとともに（図３参照）、複数のチャックピン２６のそれぞれを基板Ｗの外周端から離間させて把持を解除することができる。
スピンモータ２２を覆うカバー部材２３は、その下端がチャンバー１０の床壁１３に固定され、上端がスピンベース２１の直下にまで到達している。カバー部材２３の上端部には、カバー部材２３から外方へほぼ水平に張り出し、さらに下方に屈曲して延びる鍔状部材２５が設けられている。複数のチャックピン２６による把持によってスピンチャック２０が基板Ｗを保持した状態にて、スピンモータ２２が回転軸２４を回転させることにより、基板Ｗの中心を通る鉛直方向に沿った軸心ＣＸまわりに基板Ｗを回転させることができる。このように、スピンチャック２０、スピンモータ２２及び回転軸２４は、基板Ｗを水平に保持して回転させる基板回転部として機能する。なお、スピンモータ２２の駆動は制御部９によって制御される。
上面処理液ノズル３０は、ノズルアーム３２の先端に吐出ヘッド３１を取り付けて構成されている。ノズルアーム３２の基端側はノズル基台３３に固定して連結されている。ノズル基台３３は図示を省略するモータによって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。ノズル基台３３が回動することにより、図２中の矢印ＡＲ３４にて示すように、上面処理液ノズル３０はスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上方の処理位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動する。上面処理液ノズル３０には、複数種の処理液（少なくとも純水を含む）が供給されるように構成されている。処理位置にて上面処理液ノズル３０の吐出ヘッド３１から吐出された処理液はスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に着液する。また、ノズル基台３３の回動によって、上面処理液ノズル３０はスピンベース２１の保持面２１ａの上方にて揺動可能とされている。なお、本実施形態のように配管の先端部に吐出ヘッド３１が設けられることは必須ではなく、配管の先端部から直接的に処理液を吐出されてもよい。
また、本実施形態の処理ユニット１には、上記の上面処理液ノズル３０に加えてさらに２つの上面処理液ノズル６０，６５が設けられている。本実施形態の上面処理液ノズル６０，６５は、上記の上面処理液ノズル３０と同じ構成を備える。すなわち、上面処理液ノズル６０は、ノズルアーム６２の先端に吐出ヘッドを取り付けて構成され、ノズルアーム６２の基端側に連結されたノズル基台６３によって、矢印ＡＲ６４にて示すようにスピンチャック２０の上方の処理位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で円弧状に移動する。同様に、上面処理液ノズル６５は、ノズルアーム６７の先端に吐出ヘッドを取り付けて構成され、ノズルアーム６７の基端側に連結されたノズル基台６８によって、矢印ＡＲ６９にて示すようにスピンチャック２０の上方の処理位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で円弧状に移動する。上面処理液ノズル６０，６５にも、少なくとも純水を含む複数種の処理液が供給されるように構成されており、処理位置にてスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に処理液を吐出する。なお、上面処理液ノズル６０，６５の少なくとも一方は、純水などの洗浄液と加圧した気体とを混合して液滴を生成し、その液滴と気体との混合流体を基板Ｗに噴射する二流体ノズルであっても良い。また、処理ユニット１に設けられるノズル数は３本に限定されるものではなく、１本以上であれば良い。
一方、回転軸２４の内側を挿通するようにして鉛直方向に沿って下面処理液ノズル２８が設けられている。下面処理液ノズル２８の上端開口は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面中央に対向する位置に形成されている。下面処理液ノズル２８にも複数種の処理液が供給されるように構成されている。下面処理液ノズル２８から吐出された処理液はスピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面に着液する。なお、本実施形態では、基板Ｗの上面及び下面が被処理面であり両面に処理液を供給可能な態様について説明するが、一面のみ（例えば、基板Ｗの上面のみ）が被処理面であり該一面のみに処理液を供給可能な態様であってもよい。
スピンチャック２０を取り囲む処理カップ４０は、互いに独立して昇降可能な内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３を備えている。内カップ４１は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る軸心ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この内カップ４１は、平面視円環状の底部４４と、底部４４の内周縁から上方に立ち上がる円筒状の内壁部４５と、底部４４の外周縁から上方に立ち上がる円筒状の外壁部４６と、内壁部４５と外壁部４６との間から立ち上がり、上端部が滑らかな円弧を描きつつ中心側（スピンチャック２０に保持される基板Ｗの軸心ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる第１案内部４７と、第１案内部４７と外壁部４６との間から上方に立ち上がる円筒状の中壁部４８とを一体的に備えている。
内壁部４５は、内カップ４１が最も上昇された状態で、カバー部材２３と鍔状部材２５との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。中壁部４８は、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中カップ４２の後述する第２案内部５２と処理液分離壁５３との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。
第１案内部４７は、滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの軸心ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４７ｂを有している。また、内壁部４５と第１案内部４７との間は、使用済みの処理液を集めて排液するための排液溝４９とされている。第１案内部４７と中壁部４８との間は、使用済みの処理液を集めて回収するための円環状の内側回収溝５０とされている。さらに、中壁部４８と外壁部４６との間は、内側回収溝５０とは種類の異なる処理液を集めて回収するための円環状の外側回収溝５１とされている。
排液溝４９には、この排液溝４９に集められた処理液を排出するとともに、排液溝４９内を強制的に排気するための図示省略の排気液機構が接続されている。排気液機構は、例えば、排液溝４９の周方向に沿って等間隔で４つ設けられている。また、内側回収溝５０および外側回収溝５１には、内側回収溝５０および外側回収溝５１にそれぞれ集められた処理液を基板処理装置１００の外部に設けられた回収タンクに回収するための回収機構（いずれも図示省略）が接続されている。なお、内側回収溝５０および外側回収溝５１の底部は、水平方向に対して微少角度だけ傾斜しており、その最も低くなる位置に回収機構が接続されている。これにより、内側回収溝５０および外側回収溝５１に流れ込んだ処理液が円滑に回収される。
中カップ４２は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る軸心ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この中カップ４２は、第２案内部５２と、この第２案内部５２に連結された円筒状の処理液分離壁５３とを一体的に備えている。
第２案内部５２は、内カップ４１の第１案内部４７の外側において、第１案内部４７の下端部と同軸円筒状をなす下端部５２ａと、下端部５２ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの軸心ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部５２ｂと、上端部５２ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部５２ｃとを有している。下端部５２ａは、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１案内部４７と中壁部４８との間に適当な隙間を保って内側回収溝５０内に収容される。また、上端部５２ｂは、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂと上下方向に重なるように設けられ、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１案内部４７の上端部４７ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。さらに、上端部５２ｂの先端を下方に折り返して形成される折返し部５２ｃは、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、折返し部５２ｃが第１案内部４７の上端部４７ｂの先端と水平方向に重なるような長さとされている。
また、第２案内部５２の上端部５２ｂは、下方ほど肉厚が厚くなるように形成されており、処理液分離壁５３は上端部５２ｂの下端外周縁部から下方に延びるように設けられた円筒形状を有している。処理液分離壁５３は、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中壁部４８と外カップ４３との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。
外カップ４３は、中カップ４２の第２案内部５２の外側において、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る軸心ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有している。この外カップ４３は、第３案内部としての機能を有する。外カップ４３は、第２案内部５２の下端部５２ａと同軸円筒状をなす下端部４３ａと、下端部４３ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの軸心ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４３ｂと、上端部４３ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部４３ｃとを有している。
下端部４３ａは、内カップ４１と外カップ４３とが最も近接した状態で、中カップ４２の処理液分離壁５３と内カップ４１の外壁部４６との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。また、上端部４３ｂは、中カップ４２の第２案内部５２と上下方向に重なるように設けられ、中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、第２案内部５２の上端部５２ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。さらに、上端部４３ｂの先端部を下方に折り返して形成される折返し部４３ｃは、中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、折返し部４３ｃが第２案内部５２の折返し部５２ｃと水平方向に重なるように形成されている。
また、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３は互いに独立して昇降可能とされている。すなわち、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３のそれぞれには個別に昇降機構（図示省略）が設けられており、それによって別個独立して昇降される。このような昇降機構としては、例えばボールネジ機構やエアシリンダなどの公知の種々の機構を採用することができる。
仕切板１５は、処理カップ４０の周囲においてチャンバー１０の内側空間を上下に仕切るように設けられている。仕切板１５は、処理カップ４０を取り囲む１枚の板状部材であっても良いし、複数の板状部材をつなぎ合わせたものであっても良い。また、仕切板１５には、厚さ方向に貫通する貫通孔や切り欠きが形成されていても良く、本実施形態では上面処理液ノズル３０，６０，６５のノズル基台３３，６３，６８を支持するための支持軸を通すための貫通穴が形成されている。
仕切板１５の外周端はチャンバー１０の側壁１１に連結されている。また、仕切板１５の処理カップ４０を取り囲む端縁部は外カップ４３の外径よりも大きな径の円形形状となるように形成されている。よって、仕切板１５が外カップ４３の昇降の障害となることはない。
また、チャンバー１０の側壁１１の一部であって、床壁１３の近傍には排気ダクト１８が設けられている。排気ダクト１８は図示省略の排気機構に連通接続されている。ファンフィルタユニット１４から供給されてチャンバー１０内を流下した清浄空気のうち、処理カップ４０と仕切板１５と間を通過した空気は排気ダクト１８から装置外に排出される。
撮像部７０は、チャンバー１０内であって仕切板１５よりも上方に設置されている。図４は、撮像部７０と上面処理液ノズル３０との位置関係を示す図である。なお、図４では、処理位置に位置する上面処理液ノズル３０が点線で描かれ、待機位置に位置する上面処理液ノズル３０が実線で描かれている。
撮像部７０は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices）カメラ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラであり、撮像用のパラメータとしての露光時間やフレーム数を調整可能に構成される。撮像部７０は、処理位置における上面処理液ノズル３０及び基板Ｗの上面を斜め上方から撮影する位置に設置される。そのため、図５〜図７に示すように、撮像部７０は、処理位置にて上面処理液ノズル３０から基板Ｗに処理液が吐出されたときに液膜が形成される対象領域８１〜８３を含む撮像領域８０を撮像することができる。ここで、対象領域とは、撮像領域８０のうち特に輝度検出の対象となる領域を意味する。図５は、後述するエッチング処理の初期における撮像領域８０を示す模式的な画像である。図６は、エッチング処理の後期における撮像領域８０を示す模式的な画像である。図７は、エッチング処理の終了時における撮像領域８０を示す模式的な画像である。ここで、対象領域８１は基板Ｗの上面の中央側の領域であり、対象領域８３は基板Ｗの上面の外周側の領域であり、対象領域８２は対象領域８１，８３の間の領域である。また、図５〜図７では、基板Ｗの上面の網掛けを疎から密にすることで、処理過程で該上面の輝度が下がる様子を表現している。
同様に、撮像部７０は、処理位置にて上面処理液ノズル６０，６５から基板Ｗに処理液が吐出されたときに液膜が形成される対象領域８１〜８３を含む撮像領域８０を撮像することができる。なお、撮像部７０が図２，４に示す位置に設置されている場合には、上面処理液ノズル３０，６０については撮像部７０の撮影視野内で横方向に移動するため、処理位置近傍での動きを適切に撮像しやすい。
また、図２〜図４に示すように、チャンバー１０内で撮像部７０の上方には照明部７１が設けられている。通常、チャンバー１０内は暗室であるため、撮像部７０が撮影を行うときには照明部７１が撮像部７０の撮像領域８０に光を照射する。照明部７１としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明を利用しうる。
図８は、撮像部７０および制御部９のブロック図である。基板処理装置１００に設けられた制御部９のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどを備えて構成される。制御部９のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって、基板処理装置１００の各動作機構が制御部９に制御され、基板処理装置１００における処理が進行する。
図８に示す画像取得部９１、検出部９２、報知部９３、記憶部９４、調整部９５、及び予測部９６は、制御部９のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって制御部９内に実現される機能処理部である。詳細については後述するが、画像取得部９１は、撮像領域８０について経時的に撮像される複数の画像に対してトリミング処理を行って、各時点での各対象領域８１〜８３の部分画像を取得する。検出部９２は、各部分画像から得られる各対象領域８１〜８３についての輝度値の変化を基に、各対象領域８１〜８３の処理終了時点を検出する。報知部９３は、基板処理においてエラーが生じた場合に基板処理装置１００の使用者に警告を報知する。記憶部９４は、上記のＲＡＭまたは磁気ディクスにて構成されており、撮像部７０によって撮像された画像のデータ、各処理で用いる各値、検出部９２による検出結果などを記憶する。調整部９５は、記憶部９４に記憶された複数の基板Ｗについての複数の検出結果を基に、基板処理の条件を調整する。予測部９６は、記憶部９４に記憶された複数の基板Ｗについての複数の検出結果を基に、装置各部の経年変化を予測する。
次に、上記の構成を有する基板処理装置１００における動作について説明する。図９は、基板処理装置１００における動作の一例を示すフロー図である。基板処理装置１００における基板Ｗの通常の処理手順は、主搬送ロボット１０３がインデクサ１０２から受け取った処理前の基板Ｗを各処理ユニット１に搬入し（ステップＳＴ１）、当該処理ユニット１で基板Ｗに処理液を供給して基板処理を行った後（ステップＳＴ２）、主搬送ロボット１０３が当該処理ユニット１から処理済みの基板Ｗを搬出してインデクサ１０２に戻すというものである（ステップＳＴ３）。同一ロットに属する全ての処理前の基板Ｗについて基板処理が終了すると（ステップＳＴ４）、予測部９６が装置各部の経年変化を予測し（ステップＳＴ５）、調整部９５が基板処理の条件を調整する（ステップＳＴ６）。
図１０は、ステップＳＴ２における基板処理の一例を示すフロー図である。以下では、ステップＳＴ２及びその後のステップＳＴ５，ＳＴ６の詳細について説明する。また、以下では、上面処理液ノズル３０から処理液としてエッチング液（具体的には、フッ酸）を供給する場合について説明するが、他の上面処理液ノズル６０，６５を用いて他の処理液を供給する場合も同様である。
処理ユニット１に搬入される搬入された基板Ｗはスピンチャック２０によって水平姿勢で保持される。スピンチャック２０に新たな処理対象となる基板Ｗが保持された後、制御部９の制御によってスピンモータ２２がスピンチャック２０および基板Ｗの回転を開始する（基板回転工程：ステップＳＴ２０１）。
次に、上面処理液ノズル３０が待機位置から処理位置に向けて移動し、処理カップ４０が所定の高さ位置に到達するように昇降する。上面処理液ノズル３０の移動および処理カップ４０の昇降は、予め設定されたレシピ（基板Ｗの処理手順および条件を記述したもの）に従って制御部９が各部を制御することにより行われる。
そして、このレシピに従って制御部９が上面処理液ノズル３０にエッチング液の吐出を開始させる。これにより、回転する基板Ｗの上面にエッチング液が供給される（供給工程：ステップＳＴ２０２）。
こうしてエッチング処理を行う際には、ノズル基台３３の回動によって、上面処理液ノズル３０は基板Ｗの中央側の上方と基板Ｗの外周側の上方との間で揺動されている。これにより、回転する基板Ｗの上面全体に満遍なくエッチング液が供給される。
また、エッチング処理の際には、例えば外カップ４３のみが上昇しており、外カップ４３の上端部４３ｂと中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂとの間に、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む開口が形成される。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、上面処理液ノズル３０から基板Ｗの上面にエッチング液が供給される。供給されたエッチング液は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面に沿って流れ、やがて基板Ｗの端縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗのエッチング処理が進行する。回転する基板Ｗの端縁部から飛散した薬液は外カップ４３の上端部４３ｂによって受け止められ、外カップ４３の内面を伝って流下し、外側回収溝５１に回収される。
制御部９は、エッチング液の吐出を開始させた後に、撮像部７０に各対象領域８１〜８３を含む撮像領域８０を撮像させる（撮像工程：ステップＳＴ２０３）。これにより、エッチング処理の過程で撮像領域８０について経時的に撮像される複数の画像（すなわち、連続する複数のフレームにより構成される動画像）が得られる。撮像部７０によって撮像された図５〜図７に示すような各画像データは記憶部９４に格納される。なお、エッチング液の吐出開始前や吐出開始時に撮像工程が開始されても構わない。
画像取得部９１は、記憶部９４に格納された複数の画像に対してトリミング処理を行って、各時点での各対象領域８１〜８３についての各部分画像を取得する。より具体的には、撮像領域８０のうち各対象領域８１〜８３に対応する座標が予め設定されており、画像取得部９１はその座標設定された領域をトリミングして各部分画像を取得し、そのデータを制御部９の記憶部９４に格納する。
次に、検出部９２は、撮像部７０の撮像結果を参照し、各時点での各対象領域８１〜８３についての各部分画像を構成する画素の輝度の合算値または平均値（以下、単に輝度値と呼ぶ）を算出する。また、検出部９２は、複数の対象領域８１〜８３のそれぞれについての輝度値の変化を基に、複数の対象領域８１〜８３のそれぞれの処理終了時点を検出する（検出工程：ステップＳＴ２０４）。
以下、図１１および図１２を参照しつつ、１つの対象領域における処理終了時点を検出する流れについて説明する。図１１は、１つの対象領域について連続する複数のフレームにおける輝度値の推移を示すグラフである。図１２は、図１１に対応する図であり、単位期間における輝度値の変化量である微分値の推移を示すグラフである。
図１１に示すように、エッチング処理の開始時から時刻Ｔ１までの第１期間では、エッチング処理中の対象領域における輝度値は高い値でほぼ横ばいである。この第１期間は、基板Ｗの上面のうち最も表面側にある第１層がエッチングで除去される初期であり、残存する第１層の厚みによって撮像部７０で取得される画像の輝度値にほとんど変化が見られない期間である。図５はこの第１期間に撮像された撮像領域８０の画像である。
次に、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの第２期間では、エッチング処理中の対象領域における輝度値が徐々に減少する。この第２期間は、第１層がエッチングで除去される後期であり、エッチング対象の第１層が十分に除去されつつエッチング非対象で且つ第１層の下層である第２層が見え始める影響により撮像部７０で取得される画像の輝度値に変化が生じる期間である。図６はこの第２期間に撮像された撮像領域８０の画像である。
そして、その後の時刻Ｔ３以降の第３期間では、エッチング処理中の対象領域における輝度値は低い値でほぼ横ばいである。この第３期間は、第１層の除去を終えた後のエッチング液で除去し難い第２層が撮像対象となるため、撮像部７０で取得される画像の輝度値にほとんど変化が見られない期間である。よって、図１１に示す例では、時刻Ｔ３が処理終了時点に相当する。図７はこの第３期間に撮像された撮像領域８０の画像である。
このように、エッチング処理の進行と輝度値の変化との間には相関関係があるので、検出部９２は輝度値の変化を基にエッチング処理が終了する処理終了時点を検出することができる。具体的には、検出部９２は、単位期間における輝度値の変化量である微分値と記憶部９４に予め記憶された閾値ＴＨとの大小関係を比較する（図１２を参照）。そして、検出部９２は、微分値が閾値ＴＨを下回った時点を時刻Ｔ１として検出し、微分値が閾値ＴＨを上回った時点を時刻Ｔ２として検出する。さらに、微分値が閾値ＴＨより小さくなった後に該閾値ＴＨよりも大きくなった状態で、微分値の変動幅が記憶部９４に予め記憶された特定の範囲Ｒ内に収まっている場合に、検出部９２は該変動幅が範囲Ｒ内に収まった時点を時刻Ｔ３（処理終了時点）として検出する。なお、照明部７１により照射されて上面処理液ノズル３０の表面で反射された光を撮像部７０で撮像すると、特異的に輝度値が高まる場合がある。よって、検出部９２が処理終了時点を検出する際には、このような特異的な輝度値の変動をキャンセルするデータ処理が行われてもよい。
ここまで、図１１および図１２を示しつつ、検出部９２が１つの対象領域における処理終了時点を検出する場合について説明したが、検出部９２が各対象領域８１〜８３における各処理終了時点を検出する場合も同様である。
図１３は、各対象領域８１〜８３について連続する複数のフレームにおける輝度値の推移を示すグラフである。なお、図１３における時刻ｔ１〜ｔ３は、それぞれ、検出部９２によって検出された対象領域８１〜８３における処理終了時点である。すなわち、図１３に示す例では、まず時刻ｔ２に対象領域８２でのエッチング処理が終了し、次に時刻ｔ１に対象領域８１でのエッチング処理が終了した後、時刻ｔ３に対象領域８３でのエッチング処理が終了している。
このように、本実施形態では、撮像領域８０が基板Ｗの上面の中央側の部分に対応する対象領域８１と外周側の部分に対応する対象領域８３とこれらの中間部分に対応する対象領域８２とを含むため、検出部９２の検出結果により、基板Ｗの上面の中央側から外周側に向けての３箇所における処理終了時点を把握することができる。
なお、基板Ｗの上面の各部でエッチング処理の進行速度に差があるのは、主として上面処理液ノズル３０の位置や移動態様に起因するものと考えられる。本実施形態では、上面処理液ノズル３０がエッチング液を吐出しながら基板Ｗの中央側と外周側との間で揺動しており、基板Ｗの上面の中央側の部分や外周側の部分に比べこれらの中間部分に向けて上面処理液ノズル３０から相対的に多くエッチング液が吐出されるため、中間部分に対応する対象領域８２で最も早くエッチング処理が進行したものと考えられる。別の例として、基板Ｗの中央側の上方に位置固定された上面処理液ノズル３０からエッチング液を吐出してエッチング処理を行う場合には、基板Ｗの中央側の部分に対応する対象領域８１で最も早くエッチング処理が進行することもあり得る。
また、検出工程では、基板Ｗが１回転するのに要する以上の時間幅で平均化された各対象領域８１〜８３についての平均輝度値の変化を基に、各対象領域８１〜８３の処理終了時点を検出する。以下に、このような平均輝度値を取得する手法として２つの手法を例示するが、他の手法によって平均輝度値を取得しても構わない。
１つ目は、複数の撮像画像を用いて輝度値の平均化を行う手法である。この手法では、撮像部７０が上記時間幅で複数の撮像画像を取得する。そして、各対象領域８１〜８３についての平均輝度値として、複数の撮像画像における各対象領域８１〜８３についての輝度値の平均値が利用される。例えば、撮像部７０が１秒間に６０枚の撮像画像を取得するものであり、上記時間幅（３分の１秒）で２０枚の撮像画像が得られる場合、各対象領域８１〜８３についての平均輝度値として２０枚の撮像画像における各対象領域８１〜８３についての輝度値の平均値が利用される。
２つ目は、長時間露光により輝度値の平均化を行う手法である。この手法では、撮像部７０は上記時間幅を露光時間として１つの撮像画像を取得する。そして、各対象領域８１〜８３についての平均輝度値とは、該１つの撮像画像における各対象領域８１〜８３についての輝度値が利用される。例えば、上記時間幅が０．２秒である場合、その０．２秒を露光時間として撮像部７０が１枚の撮像画像を取得し、各対象領域８１〜８３についての平均輝度値として該１枚の撮像画像における各対象領域８１〜８３についての輝度値の平均値が利用される。
一般に、エッチング処理の対象となる基板Ｗの上面には事前の工程で所定のパターンが形成されている。このため、照明部７１により照射されて基板Ｗの上面で反射された光を撮像部７０で撮像すると、撮像画像にパターンが映り込み、撮像画像から取得される輝度値もパターンの影響によって変動してしまう。よって、本実施形態のように基板Ｗが１回転するのに要する以上の時間幅で平均化された平均輝度値を用いることで、パターンの影響による輝度値の変動を抑制し、輝度値の変化を基に処理終了時点を高精度に検出することができる。また、例えば特許文献１に記載されるようにモデル画像とエッチング処理時に取得される画像とを比較する技術では、基板Ｗが１回転するのに要する以上の時間幅で画像を平均化すると、画像がぼけてしまい所望の結果を検出することができない。これに対して、本実施形態の技術では、二次元情報を持つ画像ではなく輝度値の変化を基に処理終了時点を検出するため、上記時間幅で輝度値を平均化したとしても所望の処理終了時点を検出することができる。
そして、検出部９２が全ての対象領域８１〜８３で処理終了時点を検出するまで（時刻ｔ３を過ぎるまで）は、ステップＳＴ２０４でＮｏとなり、検出工程が継続される。他方、検出部９２が全ての対象領域８１〜８３で処理終了時点を検出すると（時刻ｔ３を過ぎると）、ステップＳＴ２０４でＹｅｓとなり、検出工程が終了する。検出工程が終了する際には、検出部９２による検出結果が記憶部９４に記憶される。
その後、制御部９が上面処理液ノズル３０にエッチング液の吐出を停止させ、純水の吐出を開始させる。これにより、エッチング処理から純水リンス処理に切り替えられ、回転する基板Ｗの上面に純水が供給される（ステップＳＴ２０５）。
こうして純水リンス処理を行う際には、ノズル基台３３の回動によって、上面処理液ノズル３０は基板Ｗの中央側の上方と基板Ｗの外周側の上方との間で揺動されている。これにより、回転する基板Ｗの上面全体に満遍なく純水が供給される。
また、純水リンス処理を行うときには、例えば、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが上昇し、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲が内カップ４１の第１案内部４７によって取り囲まれる。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、上面処理液ノズル３０および下面処理液ノズル２８から基板Ｗの上面および下面に純水が供給される。供給された純水は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面および下面に沿って流れ、やがて基板Ｗの端縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗの純水リンス処理が進行する。回転する基板Ｗの端縁部から飛散した純水は第１案内部４７の内壁を伝って流下し、排液溝４９から排出される。なお、純水を薬液とは別経路にて回収する場合には、中カップ４２および外カップ４３を上昇させ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂと内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂとの間に、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む開口を形成するようにしても良い。
本実施形態では、エッチング処理を撮像部７０によってリアルタイムで監視し、検出部９２が全ての対象領域８１〜８３で処理終了時点を検出した後にエッチング液の供給を停止する。このため、エッチング液を用いた除去対象である上記第１層に対してエッチング処理が不足すること（いわゆるアンダーエッチ）を防止できる。アンダーエッチは歩留まりの低下に繋がるので、本実施形態の技術ではアンダーエッチを防止することにより歩留まりを向上することができる。
また、本実施形態では、レシピで規定される一定時間だけエッチング液の供給を行う態様ではなく、検出部９２が全ての対象領域８１〜８３で処理終了時点を検出した時点で、ステップＳＴ２０４がＹｅｓとなり、エッチング液の供給を停止する。このため、上記第１層を除去した後も上記第２層（エッチング液を用いた除去対象ではない層）に対して余分にエッチング処理を行ってしまうこと（いわゆるオーバーエッチ）を抑制できる。近年、基板Ｗに形成されるパターンの微細化が進んでいることにより、オーバーエッチの場合も歩留まりの低下が懸念されるので、本実施形態の技術ではオーバーエッチを抑制することにより歩留まりを向上することができる。
一般に、エッチング処理ではオーバーエッチに比べてアンダーエッチの方が歩留まりの低下に繋がりやすい。また、各基板Ｗによって上記第１層の厚みに差異があること等に起因して、基板Ｗごとに適切なエッチング液の供給時間も異なるという課題がある。したがって、通常、エッチング液の供給時間をレシピで規定する場合には、どの基板Ｗに対してアンダーエッチとならないようにする目的で、エッチング処理が終了すると想定される時間よりも長めの時間を供給時間として規定する。これに対して、本実施形態では、処理終了時点を検出して早期にエッチング処理を終了するので、エッチング液の使用量を抑制することができる。
エッチング処理後の純水の供給時間については、例えば、レシピで規定される一定時間としてもよいし、エッチング液および純水の合計供給時間が一定となるように可変時間としてもよい。前者の場合は、エッチング処理で短縮された時間の分だけ処理済みの基板Ｗを処理ユニット１から搬出することができ、スループットを向上しうる。また、後者の場合は、基板Ｗごとにエッチング処理時間が異なったとしても、その影響を受けずに規定のタイミングで処理済みの基板Ｗを処理ユニット１から搬出することができ、基板処理装置１００の各部での動作スケジュールを管理しやすい。
純水リンス処理が終了すると、制御部９が、上面処理液ノズル３０に純水の吐出を停止させ、該上面処理液ノズル３０を待機位置へ移動させる。また、制御部９がスピンモータ２２を制御して、基板Ｗの回転速度を速める。これにより、基板Ｗを高速で回転させて該基板Ｗを乾燥させる振り切り乾燥処理が行われる（ステップＳＴ２０６）。
振り切り乾燥処理を行うときには、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが下降し、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂおよび外カップ４３の上端部４３ｂのいずれもがスピンチャック２０に保持された基板Ｗよりも下方に位置する。この状態にて基板Ｗがスピンチャック２０とともに高速回転され、基板Ｗに付着していた水滴が遠心力によって振り切られる。こうして１枚の基板Ｗについての基板処理（ステップＳＴ２）が終了する。
図９に戻って、全ての処理前の基板Ｗについて基板処理が終了すると（ステップＳＴ４）、予測部９６は、記憶部９４に記憶された複数の基板Ｗについての検出結果を参照し、該検出結果を基に基板処理装置１００の各部の経年変化を予測する（予測工程：ステップＳＴ５）。予測部９６は、例えば、複数ロットについて処理順序に沿った各対象領域８１〜８３の各処理終了時点の推移を参照し、基板処理装置１００によって安定してプロセスが実行されているかを確認したり、動作異常の予兆がないかを判定したりする。なお、図９では１ロットの基板処理を終えるごとに予測工程が実行されることを例示しているが、薬液交換作業の前後やメンテナンス作業の前後など特定の作業が行われるごとに予測工程が実行されてもよい。
また、調整部９５は、記憶部９４に記憶された複数の基板Ｗについての検出結果を参照し、該検出結果を基に基板処理の条件を調整する（調整工程：ステップＳＴ６）。調整部９５は、例えば、同一の基板Ｗについての各対象領域８１〜８３の各処理終了時点の差異を参照し、該差異を減らす目的でレシピを変更する。具体的には、調整部９５は、上面処理液ノズル３０の揺動幅、揺動速度、吐出流量、等のレシピを変更することにより、上記差異を減らす最適化処理を行う。
図１４は、各対象領域８１〜８３について連続する複数のフレームにおける輝度値の推移を示すグラフである。なお、図１４における時刻ｔ１〜ｔ３は、それぞれ、検出部９２によって検出された対象領域８１〜８３における処理終了時点である。すなわち、図１４に示す例では、同一時刻である時刻ｔ１〜ｔ３に各対象領域８１〜８３でのエッチング処理が終了する。調整工程における最適化とは、例えば、図１４に示すように、各対象領域８１〜８３の各処理終了時点の差異がゼロとなることを指す。なお、図９では予測工程の後に調整工程が実行されることを例示しているが、この順序は必須ではなく、予測工程を行わずに調整工程が実行されてもよい。
｛変形例｝
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は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。
図１５は、変形例に係る基板処理の一例を示すフロー図である。図１５に示す処理例では、図１０に示す処理例のステップＳＴ２０１〜２０３と同様、ステップＳＴ２１１〜ステップＳＴ２１３が行われる。ただし、図１５に示す処理例では、図１０に示す処理例とは異なり、検出部９２による検出結果に依らずに、レシピで規定される一定時間だけエッチング液の供給を行った時点でエッチング処理から純水リンス処理に切り替わる（ステップＳＴ２１４）。そして、検出部９２が各対象領域８１〜８３の処理終了時点を検出する前に純水リンス処理に切り替わった否かが判定され（ステップＳＴ２１５）、エッチング液の供給を停止した時点で検出部９２が各対象領域８１〜８３の処理終了時点を検出していない場合には報知部９３が警告を報知する（報知工程：ステップＳＴ２１６）。報知態様としては、例えば、制御部９に付設されたディスプレイにエラーが表示される。また、検出部９２が各対象領域８１〜８３の処理終了時点を検出した後に純水リンス処理に切り替わった場合には、報知部９３による報知がされずにステップＳＴ２が終了する。このように図１５に示す処理例では、レシピに沿って同一ロットの複数の基板Ｗに対して連続的にエッチング処理を行いつつ、アンダーエッチの可能性がある基板Ｗを特定することができる。
また、上記実施形態では、処理液としてエッチング液を用いる場合について説明したが、処理液として他の薬液（例えば、剥離液など）を用いる場合にも本発明を適用可能である。なお、本発明を用いれば被処理面の中央側及び外周側における処理終了時点を把握することができるので、エッチング処理のように処理時間の過不足が問題となる処理に本発明は特に有効である。
また、上記実施形態では、撮像領域８０が３つの対象領域８１〜８３を含む態様について説明したが、これに限られるものではない。撮像領域は複数の対象領域として少なくとも被処理面の中央側の領域と外周側の領域とを含んでいればよく、対象領域は２つであってもよいし４つ以上であってもよい。また、各対象領域のサイズや露出も適宜に設定しうる。
また、上記実施形態では、エッチング処理が進行する過程で輝度値が低下する場合について説明したが、エッチング処理が進行する過程で輝度値が向上する場合であっても、本発明を適用可能である。この場合、検出部は単位期間における輝度値の変化量である微分値と閾値との大小関係を比較し、その比較結果を基に処理終了時点を検出する。より具体的には、微分値が閾値より大きくなった後に該閾値よりも小さくなった状態で、微分値の変動幅が特定の範囲内に収まっている場合に、検出部は変動幅が範囲内に収まった時点を処理終了時点として検出することができる。
また、上記実施形態では、１つの撮像部７０で取得される撮像結果を用いる場合について説明したが、複数の撮像部で取得される撮像結果を用いてもよい。
また、基板処理装置１００によって処理対象となる基板は半導体用途の基板に限定されるものではなく、太陽電池用途の基板や液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板であっても良い。基板Ｗの下面を被処理面として本発明を適用してもよい。
以上、実施形態およびその変形例に係る基板処理装置および基板処理方法について説明したが、これらは本発明に好ましい実施形態の例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明は、その発明の範囲内において、各実施形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施形態において任意の構成要素の省略が可能である。
１ 処理ユニット
９ 制御部
３０，６０，６５ 上面処理液ノズル
７０ 撮像部
７１ 照明部
８０ 撮像領域
８１〜８３ 対象領域
９１ 画像取得部
９２ 検出部
９３ 報知部
９４ 記憶部
９５ 調整部
９６ 予測部
１００ 基板処理装置
ＳＴ１〜ＳＴ６，ＳＴ２０１〜ＳＴ２０６，ＳＴ２１１〜ＳＴ２１６ ステップ
ｔ１〜ｔ３，Ｔ１〜Ｔ３ 時刻
Ｗ 基板

Claims (22)

  1. 基板を水平に保持して回転させる基板回転部と、
    前記基板回転部により回転する前記基板の被処理面に処理液を供給するノズルと、
    前記基板に前記処理液が供給されたときに前記被処理面の液膜が形成される複数の対象領域を含む撮像領域を撮像する撮像部と、
    前記撮像部の撮像結果を参照し、前記複数の対象領域のそれぞれについての輝度値の変化を基に、前記複数の対象領域のそれぞれの処理終了時点を検出する検出部と、
    を備え、
    前記撮像領域は、前記複数の対象領域として、少なくとも前記被処理面の中央側の領域と外周側の領域とを含む、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、
    前記検出部は、前記輝度値の微分値と閾値との大小関係を比較し、その比較結果を基に前記処理終了時点を検出する、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、
    前記微分値が前記閾値より大きくなった後に前記閾値よりも小さくなった状態又は前記微分値が前記閾値より小さくなった後に前記閾値よりも大きくなった状態で、前記微分値の変動幅が特定の範囲内に収まっている場合に、前記検出部は前記変動幅が前記範囲内に収まった時点を前記処理終了時点として検出する、基板処理装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
    前記検出部は、前記基板が１回転するのに要する以上の時間幅で平均化された前記複数の対象領域のそれぞれについての平均輝度値の変化を基に、前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出する、基板処理装置。
  5. 請求項４に記載の基板処理装置であって、
    前記撮像部は前記時間幅で複数の撮像画像を取得し、
    前記平均輝度値とは、前記複数の撮像画像における前記複数の対象領域のそれぞれについての前記輝度値の平均値である、基板処理装置。
  6. 請求項４に記載の基板処理装置であって、
    前記撮像部は前記時間幅を露光時間として１つの撮像画像を取得し、
    前記平均輝度値とは、前記１つの撮像画像における前記複数の対象領域のそれぞれについての前記輝度値である、基板処理装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
    前記検出部が前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出した時点で、前記ノズルによる前記処理液の供給を停止する、基板処理装置。
  8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
    前記ノズルによる前記処理液の供給を停止した時点で前記検出部が前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出していない場合に、警告を報知する報知部、
    をさらに備える、基板処理装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
    複数の前記基板について前記処理液による処理を行った際の前記検出部の検出結果を基に、基板処理の条件を調整する調整部、
    をさらに備える、基板処理装置。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
    複数の前記基板について前記処理液による処理を行った際の前記検出部の検出結果を基に、装置各部の経年変化を予測する予測部、
    をさらに備える、基板処理装置。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
    前記処理液はエッチング液である、基板処理装置。
  12. 基板を水平に保持して回転させる基板回転工程と、
    前記基板回転工程により回転する前記基板の被処理面に処理液を供給する供給工程と、
    前記基板に前記処理液が供給されたときに前記被処理面の液膜が形成される複数の対象領域を含む撮像領域を撮像する撮像工程と、
    前記撮像工程における撮像結果を参照し、前記複数の対象領域のそれぞれについての輝度値の変化を基に、前記複数の対象領域のそれぞれの処理終了時点を検出する検出工程と、
    を有し、
    前記撮像領域は、前記複数の対象領域として、少なくとも前記被処理面の中央側の領域と外周側の領域とを含む、基板処理方法。
  13. 請求項１２に記載の基板処理方法であって、
    前記検出工程では、前記輝度値の微分値と閾値との大小関係を比較し、その比較結果を基に前記処理終了時点を検出する、基板処理方法。
  14. 請求項１３に記載の基板処理方法であって、
    前記微分値が前記閾値より大きくなった後に前記閾値よりも小さくなった状態又は前記微分値が前記閾値より小さくなった後に前記閾値よりも大きくなった状態で、前記微分値の変動幅が特定の範囲内に収まっている場合に、前記検出工程では前記変動幅が前記範囲内に収まった時点を前記処理終了時点として検出する、基板処理方法。
  15. 請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
    前記検出工程では、前記基板が１回転するのに要する以上の時間幅で平均化された前記複数の対象領域のそれぞれについての平均輝度値の変化を基に、前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出する、基板処理方法。
  16. 請求項１５に記載の基板処理方法であって、
    前記撮像工程では前記時間幅で複数の撮像画像を取得し、
    前記平均輝度値とは、前記複数の撮像画像における前記複数の対象領域のそれぞれについての前記輝度値の平均値である、基板処理方法。
  17. 請求項１５に記載の基板処理方法であって、
    前記撮像工程では前記時間幅を露光時間として１つの撮像画像を取得し、
    前記平均輝度値とは、前記１つの撮像画像における前記複数の対象領域のそれぞれについての前記輝度値である、基板処理方法。
  18. 請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
    前記検出工程で前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点を検出した時点で、前記供給工程を停止する、基板処理方法。
  19. 請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
    前記供給工程を停止した時点で前記検出工程によって前記複数の対象領域のそれぞれの前記処理終了時点が検出されていない場合に、警告を報知する報知工程、
    をさらに有する、基板処理方法。
  20. 請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
    複数の前記基板について前記処理液による処理を行った際の前記検出工程による複数の検出結果を基に、基板処理の条件を調整する調整工程、
    をさらに有する、基板処理方法。
  21. 請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
    複数の前記基板について前記処理液による処理を行った際の前記検出工程による複数の検出結果を基に、装置各部の経年変化を予測する予測工程、
    をさらに有する、基板処理方法。
  22. 請求項１２〜２１のいずれか１項に記載の基板処理方法であって、
    前記処理液はエッチング液である、基板処理方法。
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