JP2023184112A - 監視方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理液の流動状態の微小な変化を検出できる技術を提供する。【解決手段】処理対象物である基板Ｗに処理液を供給しつつ、処理液を撮影する。その際、照射部７０から明暗パターンを有するパターン光を照射し、処理液の表面におけるパターン光の反射像または投影像をカメラ８０により撮影する。そして、カメラ８０の撮影結果に基づいて、処理液の流動状態を評価する。パターン光とともに処理液を撮影するため、パターン光の歪みに基づいて、処理液の流動状態の微小な変化を検出できる。【選択図】図１０

Description

本発明は、処理ユニットの監視方法および製造装置に関する。

半導体ウェハ等の基板に対して精密・微細な処理を行う装置では、僅かな動作のばらつきが、製品の品質を大きく低下させる要因となり得る。このため、従来、装置にカメラを設置し、動作の異常を監視する技術が知られている。例えば、特許文献１には、基板を処理するプロセスをカメラで撮影し、得られた動画に基づいて、異常の発生を検出することが、記載されている。

特開２０１３－１６５６０７号公報

スピンプロセッサと呼ばれる基板の洗浄装置では、高速で回転する基板の上面に、ノズルから処理液が供給される。この処理液の流動状態は、ポンプの駆動誤差や、ノズルの振動などによって変化する。そして、処理液の流動状態が変化すると、基板の処理にムラが生じたり、処理が不十分となったりする。このため、洗浄装置では、基板に供給される処理液の流動状態が正常であるか否かを監視することが求められる。しかしながら、基板に供給される処理液は、無色透明であり、かつ、高速で流動する。このため、処理液の流動状態の微小な変化をカメラで撮影することは難しい。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、処理液の流動状態の微小な変化を検出できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、処理対象物に処理液を供給する処理ユニットの監視方法であって、ａ）前記処理対象物に処理液を供給しつつ、前記処理液を撮影する工程と、ｂ）前記工程ａ）の撮影結果に基づいて、処理液の流動状態を評価する工程と、を有し、前記工程ａ）では、明暗パターンを有するパターン光を照射し、前記処理液の表面における前記パターン光の反射像または投影像を撮影する。

本願の第２発明は、第１発明の監視方法であって、前記工程ａ）では、前記処理液をイベントベースカメラで撮影することにより、輝度値が変化した画素のみの情報で構成されるイベントデータを取得し、前記工程ｂ）では、前記イベントデータに基づいて、処理液の流動状態を評価する。

本願の第３発明は、第１発明または第２発明の監視方法であって、前記工程ａ）では、前記処理液の表面で反射した前記パターン光の反射像を撮影する。

本願の第４発明は、第１発明または第２発明の監視方法であって、前記工程ａ）では、前記処理液の表面に投影された前記パターン光の投影像を撮影する。

本願の第５発明は、第１発明または第２発明の監視方法であって、前記工程ａ）では、前記処理対象物とは別の投影面に、前記パターン光を照射しつつ、前記処理液の表面で反射する前記投影面の反射像を撮影する。

本願の第６発明は、第１発明または第２発明の監視方法であって、前記明暗パターンは、１方向において、明領域と暗領域が交互に繰り返し配列されたパターンである。

本願の第７発明は、第１発明または第２発明の監視方法であって、前記明暗パターンは、互いに直交する２方向において、明領域と暗領域とが交互に繰り返し配列されたパターンを有する。

本願の第８発明は、第１発明または第２発明の監視方法であって、前記処理対象物は半導体ウェハである。

本願の第９発明は、処理対象物に処理液を供給するノズルと、明暗パターンを有するパターン光を照射する照射部と、前記ノズルから前記処理対象物に供給される前記処理液を撮影するカメラと、前記カメラと通信可能に接続されたコンピュータと、を備え、前記照射部が前記パターン光を照射するとともに、前記カメラが前記処理液の表面における前記パターン光の反射像または投影像を撮影し、前記コンピュータは、前記カメラの撮影結果に基づいて、処理液の流動状態を評価する。

本願の第１発明～第９発明によれば、パターン光とともに処理液を撮影する。これにより、パターン光の歪みに基づいて、処理液の流動状態の微小な変化を検出できる。

特に、本願の第２発明によれば、イベントベースカメラにより、処理液の高速な動きを撮影できる。また、イベントデータは、輝度値が変化した画素のみのデータであるため、パターン光が変化した箇所を抽出する処理を別途行う必要がない。

特に、本願の第３発明によれば、処理液の表面においてパターン光の投影像が現れにくい場合でも、反射像に基づいて、処理液の流動状態を評価できる。

特に、本願の第４発明によれば、処理液の表面においてパターン光が反射しにくい場合でも、投影像に基づいて、処理液の流動状態を評価できる。

特に、本願の第５発明によれば、パターン光を照射する照射部の配置の自由度を高めることができる。

基板処理装置の平面図である。 処理ユニットの縦断面図である。 基板保持部、照射部、およびイベントベースカメラの斜視図である。 パターン光の明暗パターンの例を示した図である。 パターン光の明暗パターンの例を示した図である。 パターン光の明暗パターンの例を示した図である。 制御部と処理ユニット内の各部との接続を示したブロック図である。 基板の処理手順を示すフローチャートである。 監視処理の流れを示すフローチャートである。 イベントベースカメラによる撮影の様子を示した図である。 イベントベースカメラによる撮影の様子を示した図である。 フレーム画像の例を示した図である。 イベントデータを画像化した例を示した図である。 変形例に係る撮影の様子を示した図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。

＜１．基板処理装置の全体構成＞
図１は、本発明に係る製造装置の一例となる基板処理装置１００の平面図である。この基板処理装置１００は、半導体ウェハの製造工程において、円板状の基板Ｗ（半導体ウェハ）の表面に処理液を供給して、基板Ｗの表面を処理する装置である。図１に示すように、基板処理装置１００は、インデクサ１０１と、複数の処理ユニット１０２と、主搬送ロボット１０３とを備えている。

インデクサ１０１は、処理前の基板Ｗを外部から搬入するとともに、処理後の基板Ｗを外部へ搬出するための部位である。インデクサ１０１には、複数の基板Ｗを収容するキャリアが、複数配置される。また、インデクサ１０１は、図示を省略した移送ロボットを有する。移送ロボットは、インデクサ１０１内のキャリアと、処理ユニット１０２または主搬送ロボット１０３との間で、基板Ｗを移送する。

処理ユニット１０２は、処理対象物である基板Ｗを１枚ずつ処理する、いわゆる枚様式の処理部である。複数の処理ユニット１０２は、主搬送ロボット１０３の周囲に配置されている。本実施形態では、主搬送ロボット１０３の周囲に配置された４つの処理ユニット１０２が、高さ方向に３段に積層されている。すなわち、本実施形態の基板処理装置１００は、全部で１２台の処理ユニット１０２を有する。複数の基板Ｗは、各処理ユニット１０２において、並列に処理される。ただし、基板処理装置１００が備える処理ユニット１０２の数は、１２台に限定されるものではなく、例えば、１台、４台、８台、２４台などであってもよい。

主搬送ロボット１０３は、インデクサ１０１と複数の処理ユニット１０２との間で、基板Ｗを搬送するための機構である。主搬送ロボット１０３は、例えば、基板Ｗを保持するハンドと、ハンドを移動させるアームとを有する。主搬送ロボット１０３は、インデクサ１０１から処理前の基板Ｗを取り出して、処理ユニット１０２へ搬送する。また、処理ユニット１０２における基板Ｗの処理が完了すると、主搬送ロボット１０３は、当該処理ユニット１０２から処理後の基板Ｗを取り出して、インデクサ１０１へ搬送する。

＜２．処理ユニットの構成＞
続いて、処理ユニット１０２の詳細な構成について説明する。以下では、基板処理装置１００が有する複数の処理ユニット１０２のうちの１つについて説明するが、他の処理ユニット１０２も同等の構成を有する。

図２は、処理ユニット１０２の縦断面図である。図２に示すように、処理ユニット１０２は、チャンバ１０、基板保持部２０、回転機構３０、処理液供給部４０、処理液捕集部５０、遮断板６０、照射部７０、イベントベースカメラ８０、および制御部９０を備えている。

チャンバ１０は、基板Ｗを処理するための処理空間１１を内包する筐体である。チャンバ１０は、処理空間１１の側部を取り囲む側壁１２と、処理空間１１の上部を覆う天板部１３と、処理空間１１の下部を覆う底板部１４と、を有する。基板保持部２０、回転機構３０、処理液供給部４０、処理液捕集部５０、遮断板６０、照射部７０、およびイベントベースカメラ８０は、チャンバ１０の内部に収容される。側壁１２の一部には、チャンバ１０内への基板Ｗの搬入およびチャンバ１０からの基板Ｗの搬出を行うための搬入出口と、搬入出口を開閉するシャッタとが、設けられている。

基板保持部２０は、チャンバ１０の内部において、基板Ｗを水平に（法線が鉛直方向を向く姿勢で）保持する機構である。図２に示すように、基板保持部２０は、円板状のスピンベース２１と、複数のチャックピン２２とを有する。複数のチャックピン２２は、スピンベース２１の上面の外周部に沿って、等角度間隔で設けられている。基板Ｗは、パターンが形成される被処理面を上側に向けた状態で、複数のチャックピン２２に保持される。各チャックピン２２は、基板Ｗの周縁部の下面および外周端面に接触し、スピンベース２１の上面から僅かな空隙を介して上方の位置に、基板Ｗを支持する。

スピンベース２１の内部には、複数のチャックピン２２の位置を切り替えるためのチャックピン切替機構２３が設けられている。チャックピン切替機構２３は、複数のチャックピン２２を、基板Ｗを保持する保持位置と、基板Ｗの保持を解除する解除位置と、の間で切り替える。

回転機構３０は、基板保持部２０を回転させるための機構である。回転機構３０は、スピンベース２１の下方に設けられたモータカバー３１の内部に収容されている。図２中に破線で示したように、回転機構３０は、スピンモータ３２と支持軸３３とを有する。支持軸３３は、鉛直方向に延び、その下端部がスピンモータ３２に接続されるとともに、上端部がスピンベース２１の下面の中央に固定される。スピンモータ３２を駆動させると、支持軸３３がその軸芯３３０を中心として回転する。そして、支持軸３３とともに、基板保持部２０および基板保持部２０に保持された基板Ｗも、軸芯３３０を中心として回転する。

処理液供給部４０は、基板保持部２０に保持された基板Ｗの上面に、処理液を供給する機構である。処理液供給部４０は、上面ノズル４１および下面ノズル４２を有する。図１および図２に示すように、上面ノズル４１は、ノズルアーム４１１と、ノズルアーム４１１の先端に設けられたノズルヘッド４１２と、ノズルモータ４１３とを有する。ノズルアーム４１１は、ノズルモータ４１３の駆動により、ノズルアーム４１１の基端部を中心として、水平方向に回動する。これにより、ノズルヘッド４１２を、基板保持部２０に保持された基板Ｗの上方の処理位置（図１中の二点鎖線の位置））と、処理液捕集部５０よりも外側の退避位置（図１中の実線の位置）との間で、移動させることができる。

ノズルヘッド４１２は、処理液を供給するための給液部（図示省略）と接続されている。処理液には、例えば、ＳＰＭ洗浄液（硫酸と過酸化水素水との混合液）、ＳＣ－１洗浄液（アンモニア水、過酸化水素水、純水の混合液）、ＳＣ－２洗浄液（塩酸、過酸化水素水、純水の混合液）、ＤＨＦ洗浄液（希フッ酸）、純水（脱イオン水）などが使用される。ノズルヘッド４１２を処理位置に配置した状態で、給液部のバルブを開放すると、給液部から供給される処理液が、ノズルヘッド４１２から、基板保持部２０に保持された基板Ｗの上面に向けて吐出される。

なお、ノズルヘッド４１２は、処理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、いわゆる二流体ノズルであってもよい。また、１つの処理ユニット１０２に、複数本の上面ノズル４１が設けられていてもよい。

下面ノズル４２は、スピンベース２１の中央に設けられた貫通孔の内側に配置されている。下面ノズル４２の吐出口は、基板保持部２０に保持された基板Ｗの下面に対向する。下面ノズル４２も、処理液を供給するための給液部に接続されている。給液部から下面ノズル４２に処理液が供給されると、当該処理液が、下面ノズル４２から基板Ｗの下面に向けて吐出される。

処理液捕集部５０は、使用後の処理液を捕集する部位である。図２に示すように、処理液捕集部５０は、内カップ５１、中カップ５２、および外カップ５３を有する。内カップ５１、中カップ５２、および外カップ５３は、図示を省略した昇降機構により、互いに独立して昇降移動することが可能である。

内カップ５１は、基板保持部２０の周囲を包囲する円環状の第１案内板５１０を有する。中カップ５２は、第１案内板５１０の外側かつ上側に位置する円環状の第２案内板５２０を有する。外カップ５３は、第２案内板５２０の外側かつ上側に位置する円環状の第３案内板５３０を有する。また、内カップ５１の底部は、中カップ５２および外カップ５３の下方まで広がっている。そして、当該底部の上面には、内側から順に、第１排液溝５１１、第２排液溝５１２、および第３排液溝５１３が設けられている。

処理液供給部４０の上面ノズル４１および下面ノズル４２から吐出された処理液は、基板Ｗに供給された後、基板Ｗの回転による遠心力で、外側へ飛散する。そして、基板Ｗから飛散した処理液は、第１案内板５１０、第２案内板５２０、および第３案内板５３０のいずれかに捕集される。第１案内板５１０に捕集された処理液は、第１排液溝５１１を通って、処理ユニット１０２の外部へ排出される。第２案内板５２０に捕集された処理液は、第２排液溝５１２を通って、処理ユニット１０２の外部へ排出される。第３案内板５３０に捕集された処理液は、第３排液溝５１３を通って、処理ユニット１０２の外部へ排出される。

このように、この処理ユニット１０２は、処理液の排出経路を複数有する。このため、基板Ｗに供給された処理液を、種類毎に分別して回収できる。したがって、回収された処理液の廃棄や再生処理も、各処理液の性質に応じて別々に行うことができる。

遮断板６０は、乾燥処理などの一部の処理を行うときに、基板Ｗの表面付近における気体の拡散を抑制するための部材である。遮断板６０は、円板状の外形を有し、基板保持部２０の上方に、水平に配置される。図２に示すように、遮断板６０は、昇降機構６１に接続されている。昇降機構６１を動作させると、遮断板６０は、基板保持部２０に保持される基板Ｗの上面から上方へ離れた上位置と、上位置よりも基板Ｗの上面に接近した下位置との間で、昇降移動する。昇降機構６１には、例えば、モータの回転運動をボールねじにより直進運動に変換する機構が用いられる。

また、遮断板６０の下面の中央には、乾燥用の気体（以下「乾燥気体」と称する）を吹き出す吹出口６２が設けられている。吹出口６２は、乾燥気体を供給する給気部（図示省略）と接続されている。乾燥気体には、例えば、加熱された窒素ガスが用いられる。

上面ノズル４１から基板Ｗに対して処理液を供給するときには、遮断板６０は、上位置に退避する。処理液の供給後、基板Ｗの乾燥処理を行うときには、昇降機構６１により、遮断板６０が下位置に降下する。そして、吹出口６２から基板Ｗの上面に向けて、乾燥気体が吹き付けられる。このとき、遮断板６０により、気体の拡散が防止される。その結果、基板Ｗの上面に乾燥気体が効率よく供給される。

照射部７０は、明暗パターンを有するパターン光を照射する光源である。照射部７０は、例えば、基板保持部２０に保持された基板Ｗの斜め上方の位置に設置される。図３は、基板保持部２０、照射部７０、およびイベントベースカメラ８０の斜視図である。図３に示すように、本実施形態の照射部７０は、基板Ｗの上面に向けて、斜め下向きに設置されている。照射部７０は、基板Ｗの上面に供給される処理液へ向けて、明暗パターンを有するパターン光を照射する。

図４～図６は、照射部７０から照射されるパターン光の明暗パターンの例を示した図である。図４～図６のように、明暗パターンは、複数の明領域７１と、明領域よりも暗い複数の暗領域７２とを有する。明暗パターンは、例えば、図４のように、１方向において、明領域７１と暗領域７２が交互に繰り返し配列されたラインアンドスペースパターンとされる。また、明暗パターンは、図５または図６のように、互いに直交する２方向において、明領域７１と暗領域７２とが交互に繰り返し配列された格子パターンまたはチェッカーパターンであってもよい。

イベントベースカメラ８０は、基板Ｗの上面に供給される処理液を撮影する装置である。イベントベースカメラ８０は、基板保持部２０に保持された基板Ｗの斜め上方の位置に設置される。また、イベントベースカメラ８０は、基板Ｗの中心軸に対して、照射部７０と反対側の位置に配置される。イベントベースカメラ８０は、基板Ｗの上面に向けて、斜め下向きに設置されている。イベントベースカメラ８０は、ノズルヘッド４１２から基板Ｗの上面に処理液を吐出するときに、基板Ｗ上の処理液を撮影する。

一般的な動画撮影用のカメラ（フレームベースカメラ）は、多数の画素の輝度値の情報をもつフレーム画像が、時系列に配列された動画データを出力する。これに対し、イベントベースカメラ８０は、輝度値が変化した画素のみの情報で構成されるイベントデータＥを出力する。イベントデータＥは、輝度値が変化した場合にのみ生成される複数の単データｅにより構成される。図３に示すように、単データｅは、輝度値が変化した画素の座標ｘ，ｙ、輝度値が変化した時刻ｔ、および輝度値の変化方向ｐの情報により構成される。輝度値の変化方向ｐは、輝度が明るくなる方向に変化した場合に「１」、輝度が暗くなる方向に変化した場合に「０」となる。

このように、イベントベースカメラ８０は、輝度値が変化した画素のみの情報を出力する。このため、イベントベースカメラ８０から出力されるイベントデータＥの情報量は、フレームベースカメラから出力される動画の情報量よりも、小さい。このため、イベントベースカメラ８０を使用すれば、フレームベースカメラを使用する場合よりも、データの取得および転送を、高速に行うことができる。また、イベントベースカメラ８０は、フレームベースカメラにおけるフレーム画像の時間間隔よりも短い時間間隔で（例えば、数μ秒毎に）、単データｅを取得することができる。それゆえ、イベントベースカメラ８０を使用すれば、処理液の高速な動きを捉えることができる。

イベントベースカメラ８０は、撮影により得られたイベントデータＥを、制御部９０へ送信する。

制御部９０は、処理ユニット１０２内の各部を動作制御するための手段である。図７は、制御部９０と、処理ユニット１０２内の各部との電気的接続を示したブロック図である。図７中に概念的に示したように、制御部９０は、ＣＰＵ等のプロセッサ９１、ＲＡＭ等のメモリ９２、およびハードディスクドライブ等の記憶部９３を有するコンピュータにより構成される。

記憶部９３内には、動作制御プログラムＰ１と、監視プログラムＰ２とが、記憶されている。動作制御プログラムＰ１は、処理ユニット１０２における基板Ｗの処理を実行するために、処理ユニット１０２の各部を動作制御するためのコンピュータプログラムである。監視プログラムＰ２は、イベントベースカメラ８０から得られるイベントデータＥに基づいて、処理ユニット１０２における処理液の流動状態を監視および評価するためのコンピュータプログラムである。

図７に示すように、制御部９０は、上述したチャックピン切替機構２３、スピンモータ３２、ノズルモータ４１３、処理液供給部４０のバルブ、処理液捕集部５０の昇降機構、遮断板６０の昇降機構６１、照射部７０、およびイベントベースカメラ８０と、それぞれ有線または無線により通信可能に接続されている。また、制御部９０は、液晶ディスプレイ等の表示部９４とも、電気的に接続されている。制御部９０は、記憶部９３に記憶された動作制御プログラムＰ１および監視プログラムＰ２に従って、上記の各部を動作制御する。これにより、後述するステップＳ１～Ｓ５，Ｓ１１～Ｓ１４の処理が進行する。

＜３．基板処理装置の動作＞
次に、上記の処理ユニット１０２における基板Ｗの処理について、説明する。図８は、基板Ｗの処理手順を示すフローチャートである。

処理ユニット１０２において基板Ｗを処理するときには、まず、主搬送ロボット１０３が、処理対象となる基板Ｗを、チャンバ１０内に搬入する（ステップＳ１）。チャンバ１０内に搬入された基板Ｗは、基板保持部２０の複数のチャックピン２２により、水平に保持される。その後、回転機構３０のスピンモータ３２を駆動させることにより、基板Ｗの回転を開始させる（ステップＳ２）。具体的には、支持軸３３、スピンベース２１、複数のチャックピン２２、およびチャックピン２２に保持された基板Ｗが、支持軸３３の軸芯３３０を中心として回転する。

続いて、処理液供給部４０からの処理液の供給を行う（ステップＳ３）。ステップＳ３では、ノズルモータ４１３の駆動により、ノズルヘッド４１２が、基板Ｗの上面に対向する処理位置へ移動する。そして、処理位置に配置されたノズルヘッド４１２から、処理液が吐出される。制御部９０内の記憶部９３には、処理液の吐出速度や吐出時間等のパラメータが、予め設定されている。制御部９０は、当該設定に従って、上面ノズル４１からの処理液の吐出動作を実行する。

なお、ステップＳ３では、上面ノズル４１から処理液を吐出しつつ、上面ノズル４１を、処理位置において水平方向に揺動させてもよい。また、必要に応じて、下面ノズル４２からの処理液の吐出を行ってもよい。

ステップＳ３の処理液供給工程の間、遮断板６０は、上面ノズル４１よりも上方の上位置に配置されている。基板Ｗへの処理液の供給が完了し、上面ノズル４１が退避位置に配置されると、制御部９０は、昇降機構６１を動作させて、遮断板６０を上位置から下位置へ移動させる。そして、スピンモータ３２の回転数を上げて基板Ｗの回転を高速化するとともに、遮断板６０の下面に設けられた吹出口６２から基板Ｗへ向けて、乾燥用の気体を吹き付ける。これにより、基板Ｗの表面を乾燥させる（ステップＳ４）。

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、スピンモータ３２を停止させて、基板Ｗの回転を止める。そして、複数のチャックピン２２による基板Ｗの保持を解除する。その後、主搬送ロボット１０３が、処理後の基板Ｗを、基板保持部２０から取り出して、チャンバ１０の外部へ搬出する（ステップＳ５）。

各処理ユニット１０２は、順次に搬送される複数の基板Ｗに対して、上述のステップＳ１～Ｓ５の処理を、繰り返し実行する。

＜４．監視処理について＞
本実施形態の基板処理装置１００は、上述したステップＳ３において、基板Ｗの上面に処理液を供給しながら、処理液の流動状態が正常であるか否かを監視する。以下では、当該監視処理について説明する。

図９は、監視処理の流れを示すフローチャートである。監視処理を行うときには、図９のように、まず、制御部９０は、照射部７０からのパターン光の照射を開始する（ステップＳ１１）。処理液は、ノズルヘッド４１２から基板Ｗの上面の中央付近に吐出され、基板Ｗの中央から周縁部へ向けて、基板Ｗの上面に沿って流れる。照射部７０は、この基板Ｗの上面を流れる処理液へ向けて、明暗パターンを有するパターン光を照射する。

次に、制御部９０は、イベントベースカメラ８０による撮影を行う（ステップＳ１２）。すなわち、基板Ｗに対して処理液が供給され、その処理液にパターン光が照射された状態で、イベントベースカメラ８０が、基板Ｗ上の処理液を撮影する。イベントベースカメラ８０は、撮影によりイベントデータＥを生成する。そして、イベントベースカメラ８０は、生成されたイベントデータＥを制御部９０へ出力する。制御部９０は、イベントベースカメラ８０から出力されたイベントデータＥを、記憶部９３に記憶する。

図１０および図１１は、イベントベースカメラ８０による撮影の様子を示した図である。図１０の例では、イベントベースカメラ８０が、基板Ｗの中心軸を挟んで、照射部７０と反対側に配置されている。そして、イベントベースカメラ８０のフォーカスは、基板Ｗの上面ではなく、基板Ｗ上の処理液の表面において反射する照射部７０の位置に、合わせられている。このようにすれば、イベントベースカメラ８０は、処理液の表面において反射する照射部７０の反射像を撮影できる。すなわち、イベントベースカメラ８０は、基板Ｗの上面に供給された処理液を、パターン光の反射像とともに撮影できる。

一方、図１１の例では、イベントベースカメラ８０のフォーカスが、基板Ｗ上の処理液の表面の位置に合わせられている。このようにすれば、イベントベースカメラ８０は、処理液の表面に投影されるパターン光の投影像を撮影できる。すなわち、イベントベースカメラ８０は、基板Ｗの上面に供給された処理液を、パターン光の投影像とともに撮影できる。

処理対象物が半導体ウェハである場合、基板Ｗの表面は鏡面となっているため、基板Ｗ上の処理液に投影像が現れにくい。そのような場合には、イベントベースカメラ８０は、図１０のように、パターン光の反射像を撮影するとよい。一方、処理液の表面においてパターン光が反射しにくい場合には、イベントベースカメラ８０は、図１１のように、パターン光の投影像を撮影するとよい。また、図１０のように、反射像を撮影する場合、イベントベースカメラ８０は、パターン光の正反射を受ける位置に配置する必要がある。これに対し、図１１のように、投影像を撮影する場合は、イベントベースカメラ８０の位置を、必ずしも正反射の位置とする必要はない。したがって、イベントベースカメラ８０の配置の自由度を高めることができる。

図１２は、処理液が供給される基板Ｗを、通常のフレームベースカメラで撮影した場合のフレーム画像Ｆの例を示した図である。図１３は、処理液が供給される基板Ｗを、イベントベースカメラ８０で撮影し、得られたイベントデータＥを画像化した例を示した図である。図１３では、イベントデータＥの単データｅが存在する画素を、黒色のドットで示している。

通常のフレーム画像Ｆは、全ての画素に輝度値が規定されている。したがって、通常のフレーム画像Ｆでは、図１２のように、動きの無い部分も画像として現される。これに対し、イベントデータＥは、輝度値が変化した画素のみの情報で構成される。したがって、イベントデータＥでは、図１３のように、動きのある部分のみに単データｅが存在し、動きの無い部分には単データｅが存在しない。

制御部９０は、イベントデータＥに基づいて、処理液の流動状態が正常であるか否かを評価する（ステップＳ１３）。例えば、制御部９０は、正常時（例えば装置の出荷時）のイベントデータＥを、リファレンスデータとして記憶していてもよい。そして、制御部９０は、当該リファレンスデータと、ステップＳ１２において取得したイベントデータＥとを比較することにより、処理液の流動状態が正常であるか否かを判定してもよい。より具体的には、上記のリファレンスデータと、ステップＳ１２において取得したイベントデータＥとの差が、予め設定された許容範囲を超えた場合に、異常と判定してもよい。これにより、例えば、基板Ｗの上面における処理液の液面の波打ちや、基板Ｗの上面における液膜のブレイク（基板面の露出）などを、検出することができる。

その後、監視処理を終了する場合、制御部９０は、照射部７０からのパターン光の照射を停止する（ステップＳ１４）。

以上のように、この基板処理装置１００では、基板Ｗの上面に供給される処理液に、パターン光が照射される。このため、処理液の流動状態が乱れると、パターン光の像も乱れる。したがって、当該パターン光を撮影することにより、パターン光の歪みに基づいて、処理液の流動状態の微小な変化を検出できる。特に、処理液が無色透明である場合、処理液自体を撮影することが困難であるが、パターン光の像を撮影することにより、間接的に、処理液の流動状態を検出することが可能となる。

また、処理液が高速で供給されている場合、通常のフレームベースカメラでは、高速な動きを撮影しにくい。しかしながら、上記の実施形態のように、イベントベースカメラ８０を使用すれば、処理液の高速な動きを撮影できる。また、イベントベースカメラ８０により取得されるイベントデータＥは、輝度値が変化した画素のみのデータであるため、パターン光の像が変化した箇所を抽出する処理を別途行う必要がない。したがって、監視処理の処理工数を減らすことができる。

＜５．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

＜５－１．第１変形例＞
図１４は、第１変形例に係る撮影の様子を示した図である。図１４の例では、処理ユニット１０２が、基板Ｗの表面とは別の投影面７３を有する。投影面７３は、基板保持部２０に保持された基板Ｗの上部の側方に位置する。投影面７３は、鏡面ではない例えば白色の平面である。照射部７０は、投影面７３に向けてパターン光を照射する。これにより、投影面７３にパターン光が投影される。そして、イベントベースカメラ８０は、ステップＳ１２において、基板Ｗ上の処理液の表面で反射する投影面７３の反射像を撮影する。

このような形態でも、パターン光とともに処理液を撮影することができる。したがって、パターン光の歪みに基づいて、処理液の流動状態の微小な変化を検出できる。また、図１４の例では、照射部７０を、イベントベースカメラ８０に対して正反射の位置に配置する必要がない。照射部７０の位置は、投影面７３にパターン光を投影できる位置であればよい。したがって、図１４の形態を採れば、照射部７０の配置の自由度を高めることができる。

＜５－２．他の変形例＞
上記の実施形態では、イベントベースカメラ８０により、処理液およびパターン光を撮影した。しかしながら、イベントベースカメラ８０に代えて、高速撮影が可能な高感度のフレームベースカメラを使用してもよい。フレームベースカメラを使用する場合であっても、パターン光とともに処理液を撮影することで、パターン光が無い場合よりも、処理液の流動状態の微小な変化を検出できる。ただし、フレームベースカメラを使用する場合は、撮影画像から変化した部分を抽出するための画像処理が、別途必要となる。

また、上記の実施形態では、半導体ウェハである基板Ｗの表面に処理液を供給する場合について、説明した。しかしながら、本発明は、半導体ウェハ以外の処理対象物に処理液を供給する場合において、処理液の流動状態を監視するものであってもよい。

ただし、半導体ウェハ等の精密電子部品用の基板Ｗに対して処理液を供給する装置においては、処理液の流動状態を極めて精密に管理する必要がある。このため、当該基板Ｗに対して処理液を供給する装置においては、本発明の監視方法を適用する意義が、特に大きい。

１０ チャンバ
２０ 基板保持部
３０ 回転機構
４０ 処理液供給部
４１ 上面ノズル
５０ 処理液捕集部
６０ 遮断板
７０ 照射部
７１ 明領域
７２ 暗領域
７３ 投影面
８０ イベントベースカメラ
９０ 制御部
１００ 基板処理装置
１０１ インデクサ
１０２ 処理ユニット
１０３ 主搬送ロボット
Ｅ イベントデータ
Ｆ フレーム画像
Ｐ１ 動作制御プログラム
Ｐ２ 監視プログラム
Ｗ 基板

Claims (9)

1. 処理対象物に処理液を供給する処理ユニットの監視方法であって、
   ａ）前記処理対象物に処理液を供給しつつ、前記処理液を撮影する工程と、
   ｂ）前記工程ａ）の撮影結果に基づいて、処理液の流動状態を評価する工程と、
   を有し、
   前記工程ａ）では、明暗パターンを有するパターン光を照射し、前記処理液の表面における前記パターン光の反射像または投影像を撮影する、監視方法。
2. 請求項１に記載の監視方法であって、
   前記工程ａ）では、前記処理液をイベントベースカメラで撮影することにより、輝度値が変化した画素のみの情報で構成されるイベントデータを取得し、
   前記工程ｂ）では、前記イベントデータに基づいて、処理液の流動状態を評価する、監視方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の監視方法であって、
   前記工程ａ）では、前記処理液の表面で反射した前記パターン光の反射像を撮影する、監視方法。
4. 請求項１または請求項２に記載の監視方法であって、
   前記工程ａ）では、前記処理液の表面に投影された前記パターン光の投影像を撮影する、監視方法。
5. 請求項１または請求項２に記載の監視方法であって、
   前記工程ａ）では、前記処理対象物とは別の投影面に、前記パターン光を照射しつつ、前記処理液の表面で反射する前記投影面の反射像を撮影する、監視方法。
6. 請求項１または請求項２に記載の監視方法であって、
   前記明暗パターンは、１方向において、明領域と暗領域が交互に繰り返し配列されたパターンである、監視方法。
7. 請求項１または請求項２に記載の監視方法であって、
   前記明暗パターンは、互いに直交する２方向において、明領域と暗領域とが交互に繰り返し配列されたパターンを有する、監視方法。
8. 請求項１または請求項２に記載の監視方法であって、
   前記処理対象物は半導体ウェハである、監視方法。
9. 処理対象物に処理液を供給するノズルと、
   明暗パターンを有するパターン光を照射する照射部と、
   前記ノズルから前記処理対象物に供給される前記処理液を撮影するカメラと、
   前記カメラと通信可能に接続されたコンピュータと、
   を備え、
   前記照射部が前記パターン光を照射するとともに、前記カメラが前記処理液の表面における前記パターン光の反射像または投影像を撮影し、
   前記コンピュータは、前記カメラの撮影結果に基づいて、処理液の流動状態を評価する、製造装置。

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