JP6278759B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハー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た液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。

このような基板処理装置においては、流量計の出力やポンプの動作確認によってノズルから処理液が吐出されているか否かの確認が行われているのであるが、より確実に吐出の有無を判定する手法として、例えば特許文献１にはＣＣＤカメラ等の撮像手段を設けてノズルからの処理液吐出を直接的に監視することが提案されている。

特開平１１−３２９９３６号公報

しかしながら、撮像手段によってノズルからの処理液吐出を直接的に監視する場合には、処理対象となる基板の種類によって撮像時の背景が異なる。すなわち、一般に基板の表面にはレジスト膜や絶縁膜などの種々の膜が成膜されてパターン形成がなされている。そして、そのような膜の種類や形成されたパターンによって基板表面の反射率は大きく異なるものとなり、その結果処理対象となる基板の種類によって撮像時の背景が異なることとなるのである。このため、表面に成膜された膜の種類や形成されたパターンによっては、撮像手段によって撮像される画像のノイズが大きくなってノズルからの処理液の吐出を正確に検出することができないという問題が生じていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理対象となる基板の種類にかかわらず、ノズルからの処理液の吐出を確実に検出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、請求項１の発明は、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取り囲むカップと、処理液を吐出するノズルと、前記基板保持部に保持された基板の上方の処理位置と前記カップよりも外側の待機位置との間で前記ノズルを移動させる駆動部と、前記処理位置における前記ノズルの先端を含む撮像領域を撮像する撮像部と、前記処理位置に移動した前記ノズルが処理液を吐出する前に前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した第１基準画像とその後に前記撮像領域を撮像して取得した監視対象画像とを比較して前記ノズルからの処理液吐出を判定する判定部と、前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した画像のうち前記ノズルの先端から前記基板保持部に保持された基板に至るまでの一部を含んで設定された判定領域を記憶する記憶部と、を備え、前記撮像部は、前記基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持して前記ノズルが前記処理位置に移動する毎に第１基準画像を取得し、前記判定部は、第１基準画像および監視対象画像の前記判定領域における差分が所定の閾値以上であれば前記ノズルから処理液が吐出されていると判定し、前記撮像部は、前記基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持して前記ノズルが前記待機位置から前記処理位置に向けて移動を開始した以降に所定間隔で連続して前記撮像領域を撮像し、前記判定部は、前記撮像部が前記撮像領域を連続撮像して取得した連続する画像の差分が一定値以下であれば前記ノズルの移動が停止したと判定するとともに、前記撮像部によって連続して取得される画像のうち前記ノズルの移動が停止したと判定した時点での画像を第１基準画像とすることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板処理装置において、前記判定部は、前記ノズルの移動停止を判定した後に前記撮像部が連続して取得した複数の監視対象画像と第１基準画像とを順次に比較して前記ノズルからの処理液吐出を判定することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記判定部は、前記判定領域の面積で正規化して第１基準画像と監視対象画像との比較を行うことを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る基板処理装置において、前記判定部は、第１基準画像と所定数の監視対象画像との差分の移動平均が所定の閾値以上であれば前記ノズルから処理液が吐出されていると判定することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る基板処理装置において、前記判定部は、前記ノズルが前記処理位置に正確に位置しているときに前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した第２基準画像と第１基準画像とを比較して前記ノズルの前記処理位置における位置異常を判定することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係る基板処理装置において、前記判定部は、第２基準画像および第１基準画像における前記ノズルの座標の差が所定の閾値以上であれば前記ノズルの位置が異常であると判定することを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項５の発明に係る基板処理装置において、前記判定部は、第２基準画像と第１基準画像との比較結果に基づいて第１基準画像および監視対象画像における前記判定領域の位置を移動させることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、基板処理方法であって、基板保持部に新たな処理対象となる基板を保持する保持工程と、前記基板保持部に新たな処理対象となる基板が保持された後、前記基板保持部の周囲を取り囲むカップよりも外側の待機位置から前記基板保持部に保持された基板の上方の処理位置に向けて処理液を吐出するノズルを移動させるノズル移動工程と、前記処理位置における前記ノズルの先端を含む撮像領域を撮像部によって撮像する撮像工程と、前記処理位置に移動した前記ノズルが処理液を吐出する前に前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した第１基準画像とその後に前記撮像領域を撮像して取得した監視対象画像とを比較して前記ノズルからの処理液吐出を判定する吐出判定工程と、前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した画像のうち前記ノズルの先端から前記基板保持部に保持された基板に至るまでの一部を含む判定領域を予め設定する工程と、を備え、前記撮像工程では、前記基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持して前記ノズルが前記処理位置に移動する毎に第１基準画像を取得し、前記吐出判定工程では、第１基準画像および監視対象画像の前記判定領域における差分が所定の閾値以上であれば前記ノズルから処理液が吐出されていると判定し、前記撮像工程では、前記基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持して前記ノズルが前記待機位置から前記処理位置に向けて移動を開始した以降に所定間隔で連続して前記撮像領域を撮像し、前記撮像部が前記撮像領域を連続撮像して取得した連続する画像の差分が一定値以下であれば前記ノズルの移動が停止したと判定する停止判定工程をさらに備え、前記撮像部によって連続して取得される画像のうち前記ノズルの移動が停止したと判定された時点での画像を第１基準画像とすることを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項８の発明に係る基板処理方法において、前記吐出判定工程では、前記ノズルの移動が停止したと判定された後に前記撮像部が連続して取得した複数の監視対象画像と第１基準画像とを順次に比較して前記ノズルからの処理液吐出を判定することを特徴とする。

また、請求項１０の発明は、請求項９の発明に係る基板処理方法において、前記吐出判定工程では、前記判定領域の面積で正規化して第１基準画像と監視対象画像との比較を行うことを特徴とする。

また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る基板処理方法において、前記吐出判定工程では、第１基準画像と所定数の監視対象画像との差分の移動平均が所定の閾値以上であれば前記ノズルから処理液が吐出されていると判定することを特徴とする。

また、請求項１２の発明は、請求項８から請求項１１のいずれかの発明に係る基板処理方法において、前記ノズルが前記処理位置に正確に位置しているときに前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した第２基準画像と第１基準画像とを比較して前記ノズルの前記処理位置における位置異常を判定する位置判定工程をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項１３の発明は、請求項１２の発明に係る基板処理方法において、前記位置判定工程では、第２基準画像および第１基準画像における前記ノズルの座標の差が所定の閾値以上であれば前記ノズルの位置が異常であると判定することを特徴とする。

また、請求項１４の発明は、請求項１２の発明に係る基板処理方法において、前記吐出判定工程では、第２基準画像と第１基準画像との比較結果に基づいて第１基準画像および監視対象画像における前記判定領域の位置を移動させることを特徴とする。

請求項１から請求項７の発明によれば、処理位置に移動したノズルが処理液を吐出する前に撮像部が撮像領域を撮像して取得した第１基準画像とその後に撮像領域を撮像して取得した監視対象画像とを比較してノズルからの処理液吐出を判定し、基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持してノズルが処理位置に移動する毎に第１基準画像を取得するため、第１基準画像および監視対象画像の双方に同じ基板の表面が背景として含まれることとなって基板表面の反射率の影響が排除されることとなり、処理対象となる基板の種類にかかわらず、ノズルからの処理液の吐出を確実に検出することができる。また、ノズルの先端から基板保持部に保持された基板に至るまでの一部を含む判定領域を設定しているため、基板表面で反射される像の影響などを排除して第１基準画像と監視対象画像との比較を行うことができる。さらに、撮像部が撮像領域を連続撮像して取得した連続する画像の差分が一定値以下であればノズルの移動が停止したと判定するため、ノズルの移動停止を自動判定することができる。

特に、請求項３の発明によれば、判定領域の面積で正規化して第１基準画像と監視対象画像との比較を行うため、判定領域の大きさにかかわらず閾値は一定とすることができる。

特に、請求項４の発明によれば、第１基準画像と所定数の監視対象画像との差分の移動平均が所定の閾値以上であればノズルから処理液が吐出されていると判定するため、撮像時のノイズの影響を緩和することができる。

特に、請求項５の発明によれば、ノズルが処理位置に正確に位置しているときに撮像部が撮像領域を撮像して取得した第２基準画像と第１基準画像とを比較してノズルの処理位置における位置異常を判定するため、処理液の吐出に加えて、ノズルの位置異常をも判定することができる。

特に、請求項７の発明によれば、第２基準画像と第１基準画像との比較結果に基づいて第１基準画像および監視対象画像における判定領域の位置を移動させるため、ノズルの停止位置が適正な処理位置が若干ずれていたとしても、判定領域は正確に設定される。

請求項８から請求項１４の発明によれば、処理位置に移動したノズルが処理液を吐出する前に撮像部が撮像領域を撮像して取得した第１基準画像とその後に撮像領域を撮像して取得した監視対象画像とを比較してノズルからの処理液吐出を判定し、基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持してノズルが処理位置に移動する毎に第１基準画像を取得するため、第１基準画像および監視対象画像の双方に同じ基板の表面が背景として含まれることとなって基板表面の反射率の影響が排除されることとなり、処理対象となる基板の種類にかかわらず、ノズルからの処理液の吐出を確実に検出することができる。また、ノズルの先端から基板保持部に保持された基板に至るまでの一部を含む判定領域を予め設定しているため、基板表面で反射される像の影響などを排除して第１基準画像と監視対象画像との比較を行うことができる。さらに、撮像部が撮像領域を連続撮像して取得した連続する画像の差分が一定値以下であればノズルの移動が停止したと判定するため、ノズルの移動停止を自動判定することができる。

特に、請求項１０の発明によれば、判定領域の面積で正規化して第１基準画像と監視対象画像との比較を行うため、判定領域の大きさにかかわらず閾値は一定とすることができる。

特に、請求項１１の発明によれば、第１基準画像と所定数の監視対象画像との差分の移動平均が所定の閾値以上であればノズルから処理液が吐出されていると判定するため、撮像時のノイズの影響を緩和することができる。

特に、請求項１２の発明によれば、ノズルが処理位置に正確に位置しているときに撮像部が撮像領域を撮像して取得した第２基準画像と第１基準画像とを比較してノズルの処理位置における位置異常を判定するため、処理液の吐出に加えて、ノズルの位置異常をも判定することができる。

特に、請求項１４の発明によれば、第２基準画像と第１基準画像との比較結果に基づいて第１基準画像および監視対象画像における判定領域の位置を移動させるため、ノズルの停止位置が適正な処理位置が若干ずれていたとしても、判定領域は正確に設定される。

本発明に係る基板処理装置の全体構成を示す図である。 洗浄処理ユニットの平面図である。 洗浄処理ユニットの縦断面図である。 カメラと上面処理液ノズルとの位置関係を示す図である。 カメラおよび制御部のブロック図である。 判定部による判定処理の手順を示すフローチャートである。 判定部による判定処理の手順を示すフローチャートである。 カメラが処理位置における上面処理液ノズルの先端を含む撮像領域を撮像して得た画像の一例を示す図である。 撮像領域内における上面処理液ノズルの移動を示す図である。 吐出基準画像および監視対象画像を示す図である。 差分の総和と閾値との比較を示す図である。 処理液吐出判定のアルゴリズムの一例を模式的に示す図である。 処理液吐出判定のアルゴリズムの他の例を模式的に示す図である。

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。

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洗浄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、複数の洗浄処理ユニット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未処理の基板Ｗを装置内に搬入するとともに、洗浄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を外気に曝す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個の洗浄処理ユニット１が配置されている。詳細な配置構成は、３個の洗浄処理ユニット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個の洗浄処理ユニット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に搭載される洗浄処理ユニット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、洗浄処理ユニット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から受け取った未処理の基板Ｗを各洗浄処理ユニット１に搬入するとともに、各洗浄処理ユニット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、洗浄処理ユニット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個の洗浄処理ユニット１のうちの１つに説明するが、他の洗浄処理ユニット１についても全く同様である。図２は、洗浄処理ユニット１の平面図である。また、図３は、洗浄処理ユニット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。

洗浄処理ユニット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カメラ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回転軸ＣＸまわりに基板Ｗを回転させることができる。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。

また、本実施形態の洗浄処理ユニット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、洗浄処理ユニット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。

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の中心を通る回転軸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の回転軸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の回転軸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廃棄するための廃棄溝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。

廃棄溝４９には、この廃棄溝４９に集められた処理液を排出するとともに、廃棄溝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、廃棄溝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１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の中心を通る回転軸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の回転軸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の中心を通る回転軸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の回転軸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。

カメラ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、カメラ７０と上面処理液ノズル３０との位置関係を示す図である。カメラ７０は、例えば固体撮像素子のひとつであるＣＣＤと、電子シャッター、レンズなどの光学系とを備える。上面処理液ノズル３０は、ノズル基台３３によって、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（図４の点線位置）と処理カップ４０よりも外側の待機位置（図４の実線位置）との間で往復移動される。処理位置は、上面処理液ノズル３０からスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に処理液を吐出して洗浄処理を行う位置である。待機位置は、上面処理液ノズル３０が洗浄処理を行わないときに処理液の吐出を停止して待機する位置である。待機位置には、上面処理液ノズル３０の吐出ヘッド３１を収容する待機ポッドが設けられていても良い。

カメラ７０は、その撮影視野に少なくとも処理位置における上面処理液ノズル３０の先端が含まれるように、つまり吐出ヘッド３１の近傍が含まれる位置に設置されている。本実施形態では、図４に示すように、処理位置における上面処理液ノズル３０を前方上方から撮影する位置にカメラ７０が設置される。よって、カメラ７０は、処理位置における上面処理液ノズル３０の先端を含む撮像領域を撮像することができる。同様に、カメラ７０は、処理位置における上面処理液ノズル６０，６５の先端を含む撮像領域を撮像することもできる。なお、カメラ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についてはカメラ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することが可能であるが、上面処理液ノズル６５についてはカメラ７０の撮影視野内で奥行き方向に移動するため、処理位置近傍での移動量を適切に撮像できないおそれもある。このような場合は、カメラ７０とは別に上面処理液ノズル６５専用のカメラを設けるようにしても良い。

また、図３に示すように、チャンバー１０内であって仕切板１５よりも上方には照明部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、カメラ７０が撮影を行うときには照明部７１が処理位置近傍の上面処理液ノズル３０，６０，６５に光を照射する。

図５は、カメラ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５に示す判定部９１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、判定部９１はカメラ７０によって撮像された画像に対して画像処理を行うことによって様々な判定処理を行う。また、制御部９内の記憶部９２は、上記のＲＡＭまたは磁気ディクスにて構成されており、カメラ７０によって撮像された画像のデータや入力値などを記憶する。

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。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から受け取った未処理の基板Ｗを各洗浄処理ユニット１に搬入し、当該洗浄処理ユニット１で基板Ｗに洗浄処理を行った後、主搬送ロボット１０３が当該洗浄処理ユニット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。各洗浄処理ユニット１における典型的な基板Ｗの洗浄処理手順の概略は、基板Ｗの表面に薬液を供給して所定の薬液処理を行った後、純水を供給して純水リンス処理を行い、その後基板Ｗを高速回転させて振り切り乾燥処理を行うというものである。

洗浄処理ユニット１にて基板Ｗの処理を行う際には、スピンチャック２０に基板Ｗを保持するとともに、処理カップ４０が昇降動作を行う。薬液処理を行うときには、例えば外カップ４３のみが上昇し、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薬液が供給される。供給された薬液は基板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の薬液処理が進行する。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。

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、廃棄溝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。

また、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、乾燥処理が行われる。

そして、本実施形態においては、上面処理液ノズル３０から基板Ｗの上面に処理液を吐出するときに、カメラ７０によって処理位置の上面処理液ノズル３０を撮影して得られた画像に判定部９１が所定の画像処理を行って処理液吐出の有無を判定している。以下、その技術について詳細に説明する。なお、ここでは上面処理液ノズル３０からの処理液吐出判定について説明するが、他の上面処理液ノズル６０，６５についても同様である。

図６および図７は、判定部９１による判定処理の手順を示すフローチャートである。図６には判定処理のための事前準備の手順を示し、図７には洗浄処理ユニット１に処理対象となる基板Ｗが搬入されたときの判定処理の手順を示している。図６に手順を示す事前準備は実際の処理対象となる基板Ｗの処理プロセスに先立って実行されるものであり、例えば基板処理装置１００のメンテナンス作業時に実施すれば良い。

まず、メンテナンス作業時などに、上面処理液ノズル３０のティーチングを行うときに上面処理液ノズル３０をティーチング位置に移動させる（ステップＳ１１）。ティーチングとは、上面処理液ノズル３０に適正な動作を教示する作業であり、上面処理液ノズル３０の停止位置を適正な位置（ティーチング位置）に修正する。よって、ティーチング時に、上面処理液ノズル３０をティーチング位置に移動させたときには、上面処理液ノズル３０が適正な処理位置に正確に移動されることとなる。なお、適正な処理位置とは、その処理位置にて上面処理液ノズル３０から処理液を吐出すれば要求されている基板処理が行われる位置である。

上面処理液ノズル３０が適正な処理位置に移動したときに、カメラ７０によって上面処理液ノズル３０の先端を含む撮像領域を撮像する（ステップＳ１２）。図８は、カメラ７０が処理位置における上面処理液ノズル３０の先端を含む撮像領域を撮像して得た画像の一例を示す図である。撮像領域ＰＡには、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの上方の処理位置に位置する上面処理液ノズル３０の先端が含まれている。なお、メンテナンス時にはスピンチャック２０に基板Ｗが保持されていないこともあるため、撮像領域ＰＡに基板Ｗは必ずしも含まれていなくても良い。

次に、ステップＳ１２で撮像して得られた画像からリファレンスパターンの切り出しを行う（ステップＳ１３）。ステップＳ１２での撮像時点では、ティーチングによって上面処理液ノズル３０が適正な処理位置に正確に位置している。従って、ステップＳ１２でカメラ７０によって撮像して得られた画像は、上面処理液ノズル３０の適正な処理位置を示すノズル位置基準画像（第２基準画像）となりうるものである。ステップＳ１３では、そのようなノズル位置基準画像から図８に示すように上面処理液ノズル３０の先端部分を含む一部画像領域をリファレンスパターンＲＰとして切り出すのである。この切り出しは、例えばティーチング時に作業員がステップＳ１２で撮像された画像を見ながら手動でリファレンスパターンＲＰとなる領域を指定して行えば良い。切り出されたリファレンスパターンＲＰは、画像内における座標とともに、制御部９の記憶部９２に記憶される（ステップＳ１４）。

続いて、作業員が位置異常判定の閾値を設定する（ステップＳ１５）。ここで設定する閾値は、後述する上面処理液ノズル３０の位置異常の判定（図７のステップＳ２６）に用いるためのものであり、ステップＳ１２で撮影されたノズル位置基準画像のリファレンスパターンＲＰでのノズル位置と、ステップＳ２５で特定された画像中のノズル位置とのずれの閾値である。ここで設定する閾値が低いほど、両画像におけるノズル位置のずれが小さくても上面処理液ノズル３０の位置が異常であると判定される。すなわち、判定基準が厳しくなる。ステップＳ１５で設定された閾値は記憶部９２に格納される。

次に、ステップＳ１２で撮像して得られた画像内にて吐出判定領域の設定を行う（ステップＳ１６）。図８に例示するように、カメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して得られた画像には上面処理液ノズル３０の先端近傍以外にも、スピンチャック２０に保持された基板Ｗや洗浄処理ユニット１内の機器などが映り込んでいる。上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定する際には、それらの背景の影響をなるべく少なくするのが好ましく、特に基板Ｗの表面で反射する処理液の像の影響を排除する必要がある。このため、ステップＳ１６では、カメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した画像のうち上面処理液ノズル３０の先端からスピンチャック２０に保持された基板Ｗに至るまでの一部を含む吐出判定領域ＳＰを設定している。この設定も作業員がステップＳ１２で撮像された画像を見ながら手動で領域指定して行えば良い。設定された吐出判定領域ＳＰは制御部９の記憶部９２に記憶される。なお、ここで設定される吐出判定領域ＳＰは、上述のリファレンスパターンＲＰと異なって画像そのものではなく、あくまでもカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した画像中の領域であり、例えば図８の吐出判定領域ＳＰの四角形を示す座標データで表される。

吐出判定領域ＳＰの設定に続いて、作業員が吐出判定の閾値を設定する（ステップＳ１７）。ここで設定する閾値は、後述する処理液の吐出判定（図７のステップＳ２８）に用いるためのものであり、カメラ７０が撮像する処理液吐出前後における画像の差分の閾値である。ここで設定する閾値が低いほど、差分が小さくても上面処理液ノズル３０から処理液が吐出されたと判定されやすくなる。ステップＳ１７で設定された閾値は記憶部９２に格納される。

以上のようにして上面処理液ノズル３０についての事前準備が行われる。ステップＳ１１からステップＳ１７にて示したのと同様の事前準備が他の上面処理液ノズル６０，６５についても実行される（ステップＳ１８）。このような事前準備は、ティーチングを行ったときに予め実施しておけば足りるものであり、一度実施すればティーチング位置が変更されるまで再度実施する必要はない。なお、固定の下面処理液ノズル２８については上記のような事前準備処理は行わない。

次に、図６に示した事前準備が行われた後に処理対象となる基板Ｗの処理を行うときの手順について図７を参照しつつ説明する。まず、処理対象となる基板Ｗが主搬送ロボット１０３によって洗浄処理ユニット１に搬入される（ステップＳ２１）。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。それとともに、処理カップ４０が所定の高さ位置に到達するように昇降動作を行う。

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、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を開始する（ステップＳ２２）。上面処理液ノズル３０の移動は、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がノズル基台３３を制御することにより行われる。また、制御部９は、当該レシピに所定時間以上（例えば、５秒以上）の上面処理液ノズル３０からの処理液吐出が記述されている場合には、上面処理液ノズル３０の移動を開始するのと同じタイミングで判定部９１に対して吐出判定を行うように指示する。制御部９が吐出判定の指示を行うタイミングは、厳密に上面処理液ノズル３０が移動を開始するのと同じでなくても良いが、上面処理液ノズル３０が移動を停止するまでに判定部９１がステップＳ２３以降の処理を行えるように余裕をもって行うのが好ましい。

吐出判定の指示を受けた判定部９１は、カメラ７０に連続撮像を開始させる（ステップＳ２３）。カメラ７０は、撮像領域ＰＡを一定間隔で連続して撮像する。例えば、カメラ７０は、３３ミリ秒間隔で連続撮像を行う（１秒に３０フレーム）。すなわち、カメラ７０は、スピンチャック２０が処理対象となる新たな基板Ｗを保持して上面処理液ノズル３０が待機位置から処理位置に向けて移動を開始した時点から動画撮影を開始するのである。なお、カメラ７０が連続撮像を開始した時点では、上面処理液ノズル３０が待機位置から移動を開始した時点でもあるため、撮像領域ＰＡに上面処理液ノズル３０は到達していない。

カメラ７０が連続撮像を開始した後、判定部９１が上面処理液ノズル３０の移動の停止を判定する（ステップＳ２４）。上面処理液ノズル３０の移動自体は、上記のレシピに従って制御部９がノズル基台３３を制御することにより行われるものであり、その移動の停止も制御部９によって制御されている。判定部９１は、カメラ７０が連続撮像によって取得した複数の画像から上面処理液ノズル３０が移動を停止したか否かを制御部９による制御から独立して判定するのである。具体的には、判定部９１は、カメラ７０が撮像領域ＰＡを連続撮像して取得した連続する画像の差分を逐一算定し、その差分が一定値以下となっているか否かによって上面処理液ノズル３０の移動の停止を判定する。連続する画像の差分の算定とは、連続撮像によって取得された複数の画像のうちある画像とその次の画像との差分の画像における全画素の階調値の絶対値を積算した総和を求めることである。

図９は、撮像領域ＰＡ内における上面処理液ノズル３０の移動を示す図である。撮像領域ＰＡ内において上面処理液ノズル３０が移動しているときに、カメラ７０が撮像領域ＰＡを連続撮像すると、ある画像とその次の画像とで上面処理液ノズル３０の位置が異なっており、それら両画像の差分では処理液ノズル３０の像が残る。これに対して、撮像領域ＰＡにおいて上面処理液ノズル３０が処理位置（図９中の点線位置）にて移動を停止した後にカメラ７０が撮像領域ＰＡを連続撮像すると、ある画像とその次の画像とで上面処理液ノズル３０の位置が同一であり、それら両画像の差分では上面処理液ノズル３０も消えることとなる。従って、カメラ７０が撮像領域ＰＡを連続撮像して取得した連続する画像の差分（ある画像とその次の画像との差分）の画像における全画素の階調値の総和が一定値以下であれば、判定部９１は上面処理液ノズル３０が移動を停止したと判定する。なお、ノイズなどによる誤判定を防止するために、例えば判定部９１は連続する５枚の画像についてある画像とその次の画像との差分を算定し（この場合４つの差分が算定される）、その差分が全て一定値以下であれば上面処理液ノズル３０が移動を停止したと判定するようにしても良い。

次に、判定部９１は、カメラ７０によって連続して取得される画像のうちステップＳ２４で上面処理液ノズル３０の移動が停止したと判定された時点での画像を処理液吐出判定のための吐出基準画像（第１基準画像）として特定する（ステップＳ２５）。特定された吐出基準画像は、制御部９の記憶部９２に記憶される。このようにして得られた吐出基準画像は、上面処理液ノズル３０が処理位置に到達して停止した時点での撮像領域ＰＡを撮像した画像である。上面処理液ノズル３０が処理位置に到達して停止した時点では、未だに上面処理液ノズル３０からの処理液の吐出は行われていない。よって、吐出基準画像は、処理位置に移動した上面処理液ノズル３０が処理液を吐出する前にカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した画像である。

また、ステップＳ２１からステップＳ２５までの工程は、新たな処理対象となる基板Ｗが洗浄処理ユニット１に搬入される毎に実行される処理である。すなわち、本実施形態においては、洗浄処理ユニット１に搬入された新たな処理対象となる基板Ｗをスピンチャック２０が保持して上面処理液ノズル３０が処理位置に移動する毎に吐出基準画像を取得しているのである。

次に、判定部９１がノズル位置基準画像と吐出基準画像とを比較して上面処理液ノズル３０の処理位置における位置異常を判定する（ステップＳ２６）。ノズル位置基準画像は、ティーチング時に上面処理液ノズル３０が処理位置に正確に位置しているときにカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した画像である。吐出基準画像は、処理対象となる基板Ｗをスピンチャック２０が保持し、上面処理液ノズル３０が処理位置に移動して停止したときにカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した画像である。よって、ノズル位置基準画像と吐出基準画像とを比較すれば、処理対象となる基板Ｗの上方に移動した上面処理液ノズル３０が適正な処理位置にて停止したか否かを判定することができる。

具体的には、判定部９１は、ステップＳ１３で切り出されたノズル位置基準画像のリファレンスパターンＲＰと、そのリファレンスパターンＲＰに対応する吐出基準画像中の一部領域画像とを比較し、両画像における上面処理液ノズル３０の座標の差（位置ずれ）を算定する。この比較には、公知のパターンマッチングの手法を用いることができる。そして、パターンマッチングによって算定された上面処理液ノズル３０の位置ずれがステップＳ１５にて設定された閾値以上である場合には、判定部９１は上面処理液ノズル３０の位置が異常であると判定する。上面処理液ノズル３０の位置が異常であると判定された場合には、制御部９が所定の異常対応処理（例えば、警告発報や処理停止など）を行う。一方、算定された上面処理液ノズル３０の位置ずれがステップＳ１５にて設定された閾値より小さい場合には、判定部９１は上面処理液ノズル３０の位置に異常無しと判定する。

上面処理液ノズル３０が処理位置に到達して停止した後、制御部９の制御によって基板Ｗが回転されるとともに、上面処理液ノズル３０からの処理液吐出が開始される。そして、判定部９１はカメラ７０によって連続撮像された画像に基づいて上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定する。

判定部９１は、処理液吐出の判定に際して吐出判定領域ＳＰのシフトを行う（ステップＳ２７）。吐出判定領域ＳＰは、ノズル位置基準画像内において上面処理液ノズル３０の先端から基板Ｗに至るまでの一部を含む領域としてステップＳ１６で設定されたものである。上記のステップＳ２６では、ノズル位置基準画像中の上面処理液ノズル３０の位置と吐出基準画像中における上面処理液ノズル３０の位置との位置ずれが算定される。ステップＳ２７では、その算定結果に基づいて判定部９１が吐出判定領域ＳＰのシフトを行う。すなわち、ステップＳ２６で算定された位置ずれ量だけ吐出判定領域ＳＰを移動させるのである。

ステップＳ２４にて上面処理液ノズル３０の移動停止を判定した後もカメラ７０は撮像領域ＰＡの連続撮像を行っている。すなわち、カメラ７０は、上面処理液ノズル３０が移動を開始するのと同時に撮像領域ＰＡの連続撮像を開始（ステップＳ２３）してから一定間隔での連続撮像を継続しているのである。

判定部９１は、処理位置に移動した上面処理液ノズル３０が処理液を吐出する前にカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した吐出基準画像と、その後にカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した監視対象画像とを比較して上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定する（ステップＳ２８）。より詳細には、判定部９１は、上面処理液ノズル３０の移動停止を判定した後にカメラ７０が連続して取得した複数の監視対象画像と吐出基準画像とを順次に比較して上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定する。

監視対象画像は、上面処理液ノズル３０の移動が停止したと判定された時点よりも後（つまり、吐出基準画像が特定された後）にカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した画像である。上面処理液ノズル３０の移動停止を判定した後もカメラ７０は撮像領域ＰＡの連続撮像を行っているため、一定間隔で撮像された複数の監視対象画像が取得されることとなる。そして、上面処理液ノズル３０が処理位置にて移動を停止してから所定時間経過後に処理液の吐出が開始されるため、上記複数の監視対象画像のうちのいずれかの時点以降に得られた画像に処理液の吐出が映っていることとなる。判定部９１は、このような複数の監視対象画像と吐出基準画像とを順次に比較して上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定する。

図１０は、吐出基準画像および監視対象画像を示す図である。図１０（ａ）には吐出基準画像の吐出判定領域ＳＰを示し、図１０（ｂ）には処理液の吐出が開始された後における監視対象画像の吐出判定領域ＳＰを示している。また、図１２は、処理液吐出判定のアルゴリズムの一例を模式的に示す図である。判定部９１は、複数の監視対象画像のうちの１枚における吐出判定領域ＳＰの各画素の階調値と当該画素に対応する吐出基準画像における吐出判定領域ＳＰの画素の階調値との差分の絶対値を吐出判定領域ＳＰに含まれる全画素について積算する。すなわち、判定部９１は、図１０（ａ）を構成する各画素の階調値と、その画素に対応する図１０（ｂ）を構成する画素の階調値との差分の絶対値の総和を算出する。なお、吐出基準画像および監視対象画像の吐出判定領域ＳＰはともに、ステップＳ２７にてシフトされた領域である。従って、処理位置における上面処理液ノズル３０の停止位置がティーチング位置から位置異常と判定されない程度にずれていたとしても、吐出判定領域ＳＰは上面処理液ノズル３０の先端から基板Ｗに至るまでの一部を含む領域として正確に設定される。

続いて、判定部９１は、上述のようにして算出した差分の総和とステップＳ１７にて設定された閾値とを比較する。そして、差分の総和がステップＳ１７にて予め設定された閾値以上である場合には、判定部９１は上面処理液ノズル３０から処理液が吐出されていると判定する。一方、差分の総和が当該閾値よりも小さい場合には、判定部９１は上面処理液ノズル３０から処理液が吐出されていないと判定する。判定部９１は、このような比較を上面処理液ノズル３０の移動が停止したと判定された時点よりも後にカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した複数の監視対象画像について順次に行う。

図１１は、差分の総和と閾値との比較を示す図である。同図の縦軸には、画素階調値の差分の絶対値を積算した総和を示している。同図の横軸には、上面処理液ノズル３０の移動が停止したと判定された時点よりも後に取得された複数の監視対象画像の番号を順次に示している。上面処理液ノズル３０から処理液が吐出されるよりも前の時点における監視対象画像（図１１の１０番目までの監視対象画像）はほぼ図１０（ａ）に示す吐出基準画像と同じである。よって、監視対象画像における吐出判定領域ＳＰの各画素の階調値と当該画素に対応する吐出基準画像における吐出判定領域ＳＰの画素の階調値との差分の絶対値の総和は相対的に低く、ステップＳ１７にて予め設定された閾値より小さい。

これに対して、上面処理液ノズル３０からの処理液吐出が開始された後の監視対象画像（図１１の１１番目以降の監視対象画像）には、図１０（ｂ）に示す如く、吐出された処理液の画像が含まれている。従って、監視対象画像における吐出判定領域ＳＰの各画素の階調値と当該画素に対応する吐出基準画像における吐出判定領域ＳＰの画素の階調値との差分の絶対値の総和は相対的に高く、ステップＳ１７にて予め設定された閾値より大きい。

判定部９１は、上面処理液ノズル３０から処理液が吐出されていると判定される状態が２秒以上継続する場合、つまり撮像間隔が３３ミリ秒であれば６０枚以上の監視対象画像について処理液が吐出されていると判定される場合には、上面処理液ノズル３０から安定して確実に処理液が吐出されているものと判断する。一方、上面処理液ノズル３０の移動が停止したと判定された時点から所定時間（例えば５秒）を経過しても、画素階調値の差分の総和が閾値以上とならずに上面処理液ノズル３０から処理液が吐出されていないと判定される場合には処理液吐出の異常と判断する。判定部９１による処理液吐出の判定結果は、例えば制御部９に付設されたディスプレイ等に表示するようにしても良い。また、上面処理液ノズル３０から処理液吐出が異常であると判定された場合には制御部９が処理停止などの異常対応処理を行うようにしても良い。

以上は、上面処理液ノズル３０についての判定処理であったが、他の上面処理液ノズル６０，６５を使用する場合には、図７に示したのと同様の手順にて上面処理液ノズル６０または上面処理液ノズル６５についての判定処理を行うことができる。

本実施形態においては、処理位置に移動した上面処理液ノズル３０が処理液を吐出する前にカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した吐出基準画像と、その後にカメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して取得した監視対象画像とを比較して上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定している。そして、洗浄処理ユニット１に搬入された新たな処理対象となる基板Ｗをスピンチャック２０が保持して上面処理液ノズル３０が処理位置に移動する毎に吐出基準画像を取得している。

カメラ７０が撮像領域ＰＡを撮像して得られた画像には、上面処理液ノズル３０の先端近傍以外にも、スピンチャック２０に保持された基板Ｗや洗浄処理ユニット１内の機器などが含まれている。これらの背景の影響、特に基板Ｗの表面で反射される処理液の像の影響を可能な限り排除するために、吐出判定領域ＳＰを予め設定し、吐出基準画像および監視対象画像の吐出判定領域ＳＰにおける差分でもって閾値との比較を行っている。

ところが、図８に示すように、吐出判定領域ＳＰからもスピンチャック２０に保持された基板Ｗの表面の画像を除くことはできない。既述したように、基板Ｗの表面にはレジスト膜や絶縁膜などの種々の膜が成膜されてパターン形成がなされており、その結果基板Ｗの種類によって表面反射率が大きく異なる。

本実施形態のようにすれば、スピンチャック２０が新たな処理対象となる基板Ｗを保持して上面処理液ノズル３０が処理位置に移動する毎に吐出基準画像を取得しているため、吐出基準画像および監視対象画像の双方に同じ基板Ｗの表面画像が背景として含まれることとなる。よって、吐出基準画像と監視対象画像との差分においては、基板Ｗの表面反射率の大小にかかわらず、その影響が排除されることとなる。その結果、処理対象となる基板Ｗの種類にかかわらず、上面処理液ノズル３０からの処理液の吐出を確実に判定することができる。

また、カメラ７０が撮像領域ＰＡを連続撮像して取得した連続する画像の差分が一定値以下であれば上面処理液ノズル３０の移動が停止したと判定しているため、上面処理液ノズル３０の移動停止が自動的に判定されることとなる。このため、上面処理液ノズル３０が処理位置にて移動を停止した後に、特別なトリガー信号を送ることなく、カメラ７０による撮像を行って上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定することができる。その結果、処理液吐出判定に関するハードウェア構成も簡素化することができる。

また、判定部９１は、処理液吐出の判定に加えて、上面処理液ノズル３０が処理位置に移動したときの位置異常の判定をも行っている。メンテナンス時の調整ミスや経時変化などによって、上面処理液ノズル３０がティーチング位置からずれて処理液を吐出した場合、本来期待されている結果が得られず、処理不良の原因となる。本実施形態においては、上面処理液ノズル３０の位置異常の判定も行っているため、上面処理液ノズル３０の位置ずれ起因した処理不良の発生を防止することができる。

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。例えば、上記実施形態においては、判定部９１が上面処理液ノズル３０の移動の停止を判定するときに、カメラ７０が連続撮像して取得した連続する画像の差分が一定値以下となっているか否かによって判定していたが、これに限定されるものではなく、各画像とノズル位置基準画像との比較から判定するようにしても良い。すなわち、判定部９１は、カメラ７０が撮像領域ＰＡを連続撮像して取得した複数の画像とティーチング時に取得したノズル位置基準画像とのパターンマッチングを行い、上面処理液ノズル３０の座標変動分が一定値以下となったときに上面処理液ノズル３０が移動を停止したと判定する。この場合であっても、判定部９１は例えば連続する５枚の画像についてノズル位置基準画像とのパターンマッチングを行い、上面処理液ノズル３０の座標変動分が安定して一定値以下となったときに上面処理液ノズル３０が移動を停止したと判定するのが好ましい。

また、上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定するアルゴリズムは図１３に示すようなものであっても良い。判定部９１が複数の監視対象画像のうちの１枚における吐出判定領域ＳＰの各画素の階調値と当該画素に対応する吐出基準画像における吐出判定領域ＳＰの画素の階調値との差分の絶対値を吐出判定領域ＳＰに含まれる全画素について積算する点は上記実施形態（図１２）と同じである。図１３に示す例では、判定部９１は、画素階調値の差分の総和を吐出判定領域ＳＰの面積で正規化して吐出基準画像と監視対象画像との比較を行っている。すなわち、判定部９１は、画素階調値の差分の総和を吐出判定領域ＳＰの面積で除して単位面積当たりの差分の総和を算出している。そして、判定部９１は、吐出判定領域ＳＰの面積で正規化した画素階調値の差分の総和とステップＳ１７にて予め設定された閾値とを比較して上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定する。上記実施形態では、ステップＳ１６で設定する吐出判定領域ＳＰのサイズが変動すれば、それに応じて画素階調値の差分の総和も変動することとなり、その結果ステップＳ１７で設定する閾値も変更しなければならない。図１３に示す例においては、画素階調値の差分の総和を吐出判定領域ＳＰの面積で正規化しているため、ステップＳ１６で設定する吐出判定領域ＳＰのサイズが変動した場合であっても、ステップＳ１７で設定する閾値は変更することなく運用することが可能となる。

さらに、図１３の例では、判定部９１が吐出基準画像と所定数の監視対象画像との差分の移動平均を算出し、その移動平均と閾値との比較を行っている。すなわち、判定部９１は、例えば連続する直近の５枚の監視対象画像について吐出基準画像との画素階調値の差分の総和を個別に算出し、その差分の総和の平均値を算出する。そして、判定部９１は、画素階調値の差分の総和の平均値とステップＳ１７にて予め設定された閾値とを比較して上面処理液ノズル３０からの処理液吐出を判定する。差分の移動平均がステップＳ１７で設定された閾値以上であれば上面処理液ノズル３０から処理液が吐出されていると判定される。このような移動平均を用いれば、カメラ７０が連続撮像して取得した複数の監視対象画像に含まれるノイズやばらつきの影響を緩和することができ、より確実な吐出判定処理を行うことができる。

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。

さらに、本発明に係る技術は、移動可能なノズルから基板に処理液を吐出して所定の処理を行う装置であれば適用することができる。例えば、上記実施形態の枚葉式の洗浄処理装置の他に、回転する基板にノズルからフォトレジスト液を吐出してレジスト塗布を行う回転塗布装置（スピンコータ）、表面に膜が成膜された基板の端縁部にノズルから膜の除去液を吐出する装置、或いは、基板の表面にノズルからエッチング液を吐出する装置などに本発明に係る技術を適用するようにしても良い。

１ 洗浄処理ユニット
９ 制御部
１０ チャンバー
２０ スピンチャック
３０，６０，６５ 上面処理液ノズル
３３，６３，６８ ノズル基台
４０ 処理カップ
７０ カメラ
７１ 照明部
９１ 判定部
９２ 記憶部
１００ 基板処理装置
ＰＡ 撮像領域
ＲＰ リファレンスパターン
ＳＰ 吐出判定領域
Ｗ 基板

Claims (14)

1. 基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部の周囲を取り囲むカップと、
   処理液を吐出するノズルと、
   前記基板保持部に保持された基板の上方の処理位置と前記カップよりも外側の待機位置との間で前記ノズルを移動させる駆動部と、
   前記処理位置における前記ノズルの先端を含む撮像領域を撮像する撮像部と、
   前記処理位置に移動した前記ノズルが処理液を吐出する前に前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した第１基準画像とその後に前記撮像領域を撮像して取得した監視対象画像とを比較して前記ノズルからの処理液吐出を判定する判定部と、
   前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した画像のうち前記ノズルの先端から前記基板保持部に保持された基板に至るまでの一部を含んで設定された判定領域を記憶する記憶部と、
   を備え、
   前記撮像部は、前記基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持して前記ノズルが前記処理位置に移動する毎に第１基準画像を取得し、
   前記判定部は、第１基準画像および監視対象画像の前記判定領域における差分が所定の閾値以上であれば前記ノズルから処理液が吐出されていると判定し、
   前記撮像部は、前記基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持して前記ノズルが前記待機位置から前記処理位置に向けて移動を開始した以降に所定間隔で連続して前記撮像領域を撮像し、
   前記判定部は、前記撮像部が前記撮像領域を連続撮像して取得した連続する画像の差分が一定値以下であれば前記ノズルの移動が停止したと判定するとともに、前記撮像部によって連続して取得される画像のうち前記ノズルの移動が停止したと判定した時点での画像を第１基準画像とすることを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１記載の基板処理装置において、
   前記判定部は、前記ノズルの移動停止を判定した後に前記撮像部が連続して取得した複数の監視対象画像と第１基準画像とを順次に比較して前記ノズルからの処理液吐出を判定することを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項２記載の基板処理装置において、
   前記判定部は、前記判定領域の面積で正規化して第１基準画像と監視対象画像との比較を行うことを特徴とする基板処理装置。
4. 請求項３記載の基板処理装置において、
   前記判定部は、第１基準画像と所定数の監視対象画像との差分の移動平均が所定の閾値以上であれば前記ノズルから処理液が吐出されていると判定することを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板処理装置において、
   前記判定部は、前記ノズルが前記処理位置に正確に位置しているときに前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した第２基準画像と第１基準画像とを比較して前記ノズルの前記処理位置における位置異常を判定することを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項５記載の基板処理装置において、
   前記判定部は、第２基準画像および第１基準画像における前記ノズルの座標の差が所定の閾値以上であれば前記ノズルの位置が異常であると判定することを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項５記載の基板処理装置において、
   前記判定部は、第２基準画像と第１基準画像との比較結果に基づいて第１基準画像および監視対象画像における前記判定領域の位置を移動させることを特徴とする基板処理装置。
8. 基板保持部に新たな処理対象となる基板を保持する保持工程と、
   前記基板保持部に新たな処理対象となる基板が保持された後、前記基板保持部の周囲を取り囲むカップよりも外側の待機位置から前記基板保持部に保持された基板の上方の処理位置に向けて処理液を吐出するノズルを移動させるノズル移動工程と、
   前記処理位置における前記ノズルの先端を含む撮像領域を撮像部によって撮像する撮像工程と、
   前記処理位置に移動した前記ノズルが処理液を吐出する前に前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した第１基準画像とその後に前記撮像領域を撮像して取得した監視対象画像とを比較して前記ノズルからの処理液吐出を判定する吐出判定工程と、
   前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した画像のうち前記ノズルの先端から前記基板保持部に保持された基板に至るまでの一部を含む判定領域を予め設定する工程と、
   を備え、
   前記撮像工程では、前記基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持して前記ノズルが前記処理位置に移動する毎に第１基準画像を取得し、
   前記吐出判定工程では、第１基準画像および監視対象画像の前記判定領域における差分が所定の閾値以上であれば前記ノズルから処理液が吐出されていると判定し、
   前記撮像工程では、前記基板保持部が新たな処理対象となる基板を保持して前記ノズルが前記待機位置から前記処理位置に向けて移動を開始した以降に所定間隔で連続して前記撮像領域を撮像し、
   前記撮像部が前記撮像領域を連続撮像して取得した連続する画像の差分が一定値以下であれば前記ノズルの移動が停止したと判定する停止判定工程をさらに備え、
   前記撮像部によって連続して取得される画像のうち前記ノズルの移動が停止したと判定された時点での画像を第１基準画像とすることを特徴とする基板処理方法。
9. 請求項８記載の基板処理方法において、
   前記吐出判定工程では、前記ノズルの移動が停止したと判定された後に前記撮像部が連続して取得した複数の監視対象画像と第１基準画像とを順次に比較して前記ノズルからの処理液吐出を判定することを特徴とする基板処理方法。
10. 請求項９記載の基板処理方法において、
    前記吐出判定工程では、前記判定領域の面積で正規化して第１基準画像と監視対象画像との比較を行うことを特徴とする基板処理方法。
11. 請求項１０記載の基板処理方法において、
    前記吐出判定工程では、第１基準画像と所定数の監視対象画像との差分の移動平均が所定の閾値以上であれば前記ノズルから処理液が吐出されていると判定することを特徴とする基板処理方法。
12. 請求項８から請求項１１のいずれかに記載の基板処理方法において、
    前記ノズルが前記処理位置に正確に位置しているときに前記撮像部が前記撮像領域を撮像して取得した第２基準画像と第１基準画像とを比較して前記ノズルの前記処理位置における位置異常を判定する位置判定工程をさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
13. 請求項１２記載の基板処理方法において、
    前記位置判定工程では、第２基準画像および第１基準画像における前記ノズルの座標の差が所定の閾値以上であれば前記ノズルの位置が異常であると判定することを特徴とする基板処理方法。
14. 請求項１２記載の基板処理方法において、
    前記吐出判定工程では、第２基準画像と第１基準画像との比較結果に基づいて第１基準画像および監視対象画像における前記判定領域の位置を移動させることを特徴とする基板処理方法。

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