JP6946473B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板の液処理を行う基板処理装置に関する。
基板の液処理の間に、処理液を吐出するノズルの位置ずれ、ノズルからの液だれ、或いは基板上における液跳ね等が生じると、製品不良が生じうる。そのため、これらの異常の有無を監視する機能を基板処理装置に搭載することが望まれることがある。
そのような異常検出技術として、例えば、ノズルが取り付けられた駆動アームの位置をエンコーダで検出することでノズル位置を監視する方法が知られている。また、処理液の吐出状態をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサにより撮影し、撮影画像の画像処理を行うことで処理液の吐出量を監視する技術が知られている（特許文献１参照）。
特開２００３−２７３００３号公報
しかしながら従来の手法では、製品不良をもたらしうる異常の有無を適切に監視できていない場合があった。例えば、エンコーダによって駆動アームの位置を監視する場合、駆動部のネジが緩む等の不具合が発生すると、実際の駆動アームの位置が、エンコーダ値が示す位置からずれてしまうことがある。
また特許文献１の装置で用いられる撮影画像は可視光画像であるため、基板に対して可視光が照らされていない状況下では、原理的に特許文献１の監視技術を使うことができない。特に最近では、可視光の照射により基板（例えば銅膜）にダメージがもたらされうること、或いは可視光の照射により液処理の程度（例えば酸化膜エッチング量）が変化しうることを懸念し、消灯した状態で基板の液処理を行うことも増えてきている。このような場合、可視光画像を使った特許文献１の監視技術をそもそも使うことができない。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、基板に可視光が照らされていない状況下でも、液処理の異常の有無を検知することができる技術を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、処理室と、処理室内に配置され、基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持されている基板に処理液を供給する処理液供給部と、処理室内の赤外線画像を取得する赤外線カメラと、赤外線画像に基づいて少なくとも処理液の状態を検知し、異常の有無を監視する制御部と、を備える基板処理装置に関する。
本発明によれば、基板に可視光が照らされていない状況下でも、液処理の異常の有無を検知することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。 図２は、処理ユニットの概要を示す縦断側面図である。 図３は、赤外線画像を使った異常監視の第１の典型例を説明するための図であり、赤外線カメラ、処理流体供給部及びウェハの配置を概略的に示す。 図４は、図３に示す赤外線カメラによって取得された赤外線画像の一例を示す図である。 図５は、赤外線画像を使った異常監視の第１の典型例に係る制御装置の機能ブロック図である。 図６は、赤外線画像を使った異常監視の第２の典型例を説明するための図であり、赤外線カメラ、処理流体供給部及びウェハの配置を概略的に示す。 図７は、図６に示す赤外線カメラによって取得された赤外線画像の一例を示す図である。 図８は、赤外線画像を使った異常監視の第２の典型例に係る制御装置の機能ブロック図である。 図９は、赤外線画像を使った異常監視の第３の典型例を説明するための図であり、赤外線カメラ、処理流体供給部及びウェハの配置を概略的に示す。 図１０は、図９に示す赤外線カメラによって取得された赤外線画像の一例を示す図である。 図１１は、赤外線画像を使った異常監視の第３の典型例に係る制御装置の機能ブロック図である。 図１２は、赤外線画像を使った異常監視の第４の典型例を説明するための図であり、赤外線カメラ、処理流体供給部及びウェハの配置を概略的に示す。 図１３は、１つのチャンバ内に２つの処理流体供給部及び１つの赤外線カメラが設けられている場合の一例を示す概略平面図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。まず本発明を適用可能な基板処理システムの典型例について説明する。
図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ（以下ウェハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。
処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。
処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。
チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。
基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。
処理流体供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。
回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。
［赤外線カメラ］
上述のように基板処理システム１には複数の処理ユニット（基板処理装置）１６が設けられており、各処理ユニット１６は、チャンバ（処理室）２０と、チャンバ２０内に配置され、ウェハ（基板）Ｗを保持する保持部（基板保持部）３１と、保持部３１に保持されているウェハＷに処理液を供給する処理流体供給部（処理液供給部）４０と、を備える。本実施形態の処理ユニット１６は、更にチャンバ２０内の赤外線画像を取得する赤外線カメラを備え、制御装置（制御部）４は、その赤外線画像に基づいて少なくとも処理液の状態を検知し、異常の有無を監視する。なお、赤外線カメラ６０は、制御装置４（特に後述のメインコントロール部）の制御下で、撮影等の各種作動を行う。
以下、赤外線画像を使った異常監視の典型例について説明する。以下、複数の典型例について説明するが、制御装置４は、１種類の異常の有無のみを監視してもよいし、複数種類の異常の有無を監視してもよい。
［ノズル位置の監視］
図３は、赤外線画像を使った異常監視の第１の典型例を説明するための図であり、赤外線カメラ６０、処理流体供給部４０及びウェハＷの配置を概略的に示す。図４は、図３に示す赤外線カメラ６０によって取得された赤外線画像Ｉの一例を示す図である。図５は、赤外線画像を使った異常監視の第１の典型例に係る制御装置４の機能ブロック図である。
本典型例では、処理液Ｌを吐出する処理流体供給部４０の位置に関する異常の有無が、制御装置４によって監視される。
図３に示す処理流体供給部４０はノズル４１を具備し、処理流体供給源７０からの処理液Ｌはノズル４１から吐出される。ノズル４１は駆動アーム４２に対して固定的に取り付けられており、駆動アーム４２は制御装置４の制御下で旋回可能に設けられている。したがってノズル４１の配置位置は、駆動アーム４２の旋回動作に応じて決められる。例えばウェハＷを保持部３１に対して着脱を行う際、駆動アーム４２は、ウェハＷを邪魔しない位置（すなわち待機位置）にノズル４１を配置する。一方、ノズル４１からウェハＷに向けて処理液Ｌを吐出する際、駆動アーム４２は、ウェハＷの処理面（すなわち上面）における所望位置に向かってノズル４１から処理液Ｌが吐出されるように、ウェハＷの上方における予め定められた位置（すなわち吐出位置）にノズル４１を配置する。
ノズル４１（処理流体供給部４０）は、チャンバ２０内の雰囲気の温度よりも高い温度を有する処理液Ｌを吐出する。ノズル４１から吐出される処理液Ｌの温度は、液処理の条件（例えば処理液Ｌの組成やウェハＷの組成等）に応じて決められるが、典型的には２０℃程度〜７０℃程度である。制御装置４は、処理液Ｌと雰囲気との間の温度差に基づいて処理液Ｌの状態（例えば温度や位置）を検知し、異常の有無を監視する。
ウェハＷの液処理を行う際、ノズル４１からウェハＷの処理面に向けて処理液Ｌが吐出され、この処理面上に処理液Ｌの液膜Ｌ１が形成されるとともに、ノズル４１と液膜Ｌ１との間に処理液Ｌの液柱Ｌ２が形成される。赤外線カメラ６０は、このようにして形成される液膜Ｌ１及び液柱Ｌ２（とりわけ液柱Ｌ２）を撮影し、図４に示すような赤外線画像Ｉを取得する。
なお赤外線カメラ６０の取り付け位置及び取り付け態様は、所望の対象を適切に撮影可能であれば、特に限定されない。本典型例では、液膜Ｌ１及び液柱Ｌ２（とりわけ液柱Ｌ２）を適切に撮影できるのであれば、赤外線カメラ６０の取り付け位置及び取り付け態様は限定されない。また、異常の有無を適切に監視するために役立つ赤外線画像Ｉを取得可能であれば、赤外線カメラ６０の具体的な仕様も特に限定されない。したがって赤外線カメラ６０は、動画を撮影してもよいし、静止画を撮影してもよく、短時間に複数の静止画を連続的に撮影する所謂連写を行ってもよい。
また赤外線カメラ６０が撮影可能な赤外線の波長も、特に限定されない。赤外線カメラ６０は、例えば近赤外線領域の波長に基づいて撮影を行ってもよいし、中赤外線領域の波長に基づいて撮影を行ってもよいし、遠赤外線領域の波長に基づいて撮影を行ってもよいし、これらの複数の波長領域のうちの２以上の波長領域の波長に基づいて撮影を行ってもよいし、その他の赤外線領域の波長に基づいて撮影を行ってもよい。また赤外線カメラ６０は、赤外線の強度を解析して温度分布を割り出した画像を赤外線画像Ｉとして取得してもよく、例えば遠赤外線の線量分布を色分けして可視化した赤外線画像Ｉを提供するサーモグラフィーを、赤外線カメラ６０として用いてもよい。またモノクロ画像を提供する赤外線カメラ（例えば近赤外線カメラ）を赤外線カメラ６０として用いてもよい。
図４からも明らかなように、本典型例の赤外線カメラ６０によって取得される赤外線画像Ｉには、処理液Ｌの液膜Ｌ１に対応する液膜画像Ｉ１及び処理液Ｌの液柱Ｌ２に対応する液柱画像Ｉ２が含まれ、赤外線画像Ｉ中における液柱画像Ｉ２の位置を特定することが可能である。したがって制御装置４は、赤外線画像Ｉの画像処理を行って液柱画像Ｉ２の位置を特定し、この液柱画像Ｉ２の位置に基づいてノズル４１（処理流体供給部４０）の配置位置を特定することができる。一方、制御装置４は、駆動アーム４２の駆動位置に関する情報を取得し、この駆動位置に基づいてノズル４１（処理流体供給部４０）の配置位置を特定することもできる。したがって制御装置４は、液柱画像Ｉ２から導き出されるノズル４１の配置位置の情報と、駆動アーム４２の駆動位置から導き出されるノズル４１の配置位置の情報との両方を取得することにより、ノズル４１の配置位置に関する異常の有無を監視することができる。
制御装置４は、一例として図５に示すように、メインコントロール部８１、画像処理部８２及び監視部８３を含む。
メインコントロール部８１は、液処理全般に関わる制御を行う。メインコントロール部８１は、例えば、駆動アーム４２の駆動制御、処理流体供給源７０とノズル４１とをつなぐ配管を流れる処理液Ｌの流量調整を行う流量調整バルブ（図示省略）の開閉制御、及び保持部３１の回転制御、等を行う。そのためメインコントロール部８１は、駆動アーム４２の配置位置に関する情報を持っており、駆動アーム４２に対して一体的に取り付けられたノズル４１の配置位置を直接的又は間接的に示す情報（すなわち「第１ノズル位置情報」）も持っている。メインコントロール部８１は、その第１ノズル位置情報を監視部８３に提供する。
一方、画像処理部８２は、赤外線カメラ６０から赤外線画像Ｉを受信し、赤外線画像Ｉの画像処理を行って画像処理情報を取得し、その画像処理情報を監視部８３に提供する。画像処理により、赤外線画像Ｉにおける液柱画像Ｉ２の位置に関する情報が取得され、その液柱画像Ｉ２の位置情報からノズル４１の配置位置を直接的又は間接的に示す情報（すなわち「第２ノズル位置情報」）が取得される。画像処理部８２は、その第２ノズル位置情報を監視部８３に提供する。
そして監視部８３は、メインコントロール部８１からの第１ノズル位置情報と画像処理部８２からの第２ノズル位置情報とを照らし合わせて、ノズル４１（処理流体供給部４０）の位置に関する異常の有無を監視する。ノズル４１の位置に異常がなければ、第１ノズル位置情報及び第２ノズル位置情報は互いに対応するデータを示す。一方、ノズル４１の位置に異常があれば、第１ノズル位置情報及び第２ノズル位置情報は互いに対応しないデータを示す。監視部８３は、第１ノズル位置情報及び第２ノズル位置情報のこの対応性に基づいて、ノズルの位置の異常の有無を監視することができる。
なお、上述のようにしてノズルの位置の異常の有無を監視する際には、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されている。そのため監視部８３は、処理液Ｌの吐出情報を下述のようにメインコントロール部８１から取得し、その吐出情報がノズル４１から処理液Ｌが吐出されていることを示す情報（すなわち「吐出ＯＮ情報」）であることも確認し、ノズルの位置の異常の有無を監視してもよい。
また画像処理部８２において赤外線画像Ｉの画像処理を行うタイミングは、特に限定されない。例えば、メインコントロール部８１から画像処理部８２に第１ノズル位置情報が提供され、ノズル４１が特定エリア（例えばウェハＷの上方のエリア）に進入したことや特定位置（例えば処理液ＬをウェハＷに向かって吐出する所定位置）に配置されたことを第１ノズル位置情報が示す場合にのみ、画像処理部８２は画像処理を行ってもよい。すなわち、ノズル４１が特定エリアや特定位置に配置されている間に撮影されて取得された赤外線画像Ｉのみを、画像処理の対象としてもよい。このようにノズル４１の位置に応じて画像処理の実行の有無を切り換えることで、無駄な画像処理を回避し、制御装置４の処理負担を軽減することができる。
［液垂れの監視］
図６は、赤外線画像を使った異常監視の第２の典型例を説明するための図であり、赤外線カメラ６０、処理流体供給部４０及びウェハＷの配置を概略的に示す。図７は、図６に示す赤外線カメラ６０によって取得された赤外線画像Ｉの一例を示す図である。図８は、赤外線画像を使った異常監視の第２の典型例に係る制御装置４の機能ブロック図である。図６に示す本典型例に係る赤外線カメラ６０、処理流体供給部４０及びウェハＷの配置は、上述の第１の典型例（図３参照）と同様である。また図８に示す本典型例に係る制御装置４の機能ブロックも、上述の第１の典型例（図５参照）と同様である。
本典型例では、ノズル４１（処理流体供給部４０）からの予期しない処理液Ｌの垂れに関する異常の有無が、制御装置４によって監視される。
ノズル４１（処理流体供給部４０）からの処理液Ｌの吐出状態は、制御装置４（特にメインコントロール部８１）の制御下で、処理流体供給源７０とノズル４１との間に設けられる流量調整バルブ（図示省略）が開閉されることで調節される。そのためメインコントロール部８１は、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されているか否かを示す情報（すなわち「吐出情報」）を持っており、その吐出情報を監視部８３に提供する。
一方、赤外線カメラ６０は、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されていない間、撮影を連続的に行い、特にノズル４１とウェハＷ上の処理液Ｌの液膜Ｌ１との間のエリアの撮影を行う。意図しない処理液Ｌの液滴Ｌ３がノズル４１から垂れた場合、赤外線カメラ６０によって取得される赤外線画像Ｉには、図７に示すような液滴Ｌ３の画像（すなわち「液垂れ画像」）Ｉ３が含まれる。一方、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されず液滴Ｌ３も垂れていない場合、赤外線カメラ６０によって取得される赤外線画像Ｉには、液垂れ画像Ｉ３は写り込まない。
したがって本典型例における制御装置４の画像処理部８２は、赤外線カメラ６０からの赤外線画像Ｉを受信し、赤外線画像Ｉの画像処理を行って、赤外線画像Ｉにおける液垂れ画像Ｉ３の有無に関する情報を画像処理情報として取得する。画像処理部８２は、その画像処理情報（液垂れ情報）を監視部８３に提供する。
そして監視部８３は、メインコントロール部８１からの液垂れ情報と画像処理部８２からの吐出情報とを照らし合わせて、液垂れの異常の有無を監視する。液垂れ異常がなければ、吐出情報はノズル４１からの処理液Ｌの吐出が停止していることを示す吐出ＯＦＦ情報であり、且つ、液垂れ情報は赤外線画像Ｉに液垂れ画像Ｉ３が含まれていないことを示す。一方、液垂れ異常がある場合には、吐出情報が吐出ＯＦＦ情報であっても、液垂れ情報は赤外線画像Ｉに液垂れ画像Ｉ３が含まれていることを示す。このように監視部８３は、画像処理情報（液垂れ情報）及び吐出情報（吐出ＯＦＦ情報）に基づいて、液垂れに関する異常の有無を監視することができる。
なお画像処理部８２において赤外線画像Ｉの画像処理を行うタイミングは、特に限定されない。例えば、メインコントロール部８１から画像処理部８２にも吐出情報（特に吐出ＯＦＦ情報）を提供し、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されていない間のみ、画像処理部８２は画像処理を行ってもよい。すなわち、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されていない間に撮影されて取得された赤外線画像Ｉのみを、画像処理の対象としてもよい。このようにノズル４１からの処理液Ｌの吐出状態に応じて画像処理の実行の有無を切り換えることで、無駄な画像処理を回避することができる。
［液跳ねの監視］
図９は、赤外線画像を使った異常監視の第３の典型例を説明するための図であり、赤外線カメラ６０、処理流体供給部４０及びウェハＷの配置を概略的に示す。図１０は、図９に示す赤外線カメラ６０によって取得された赤外線画像Ｉの一例を示す図である。図１１は、赤外線画像を使った異常監視の第３の典型例に係る制御装置４の機能ブロック図である。図９に示す本典型例に係る赤外線カメラ６０、処理流体供給部４０及びウェハＷの配置は、上述の第１の典型例（図３参照）及び第２の典型例（図６参照）と同様である。また図８に示す本典型例に係る制御装置４の機能ブロックも、上述の第１の典型例（図５参照）及び第２の典型例（図８参照）と同様である。
本典型例では、予期しない処理液Ｌの跳ねに関する異常の有無が制御装置４によって監視される。ノズル４１から吐出される処理液ＬがウェハＷ上の液膜Ｌ１を構成する処理液Ｌに衝突することで、処理液Ｌの飛沫Ｌ４が生じることがある。本典型例では、このような飛沫Ｌ４の発生の有無を検知することで、処理液Ｌの跳ねに関する異常の有無が監視される。
本典型例におけるメインコントロール部８１は、上述の第２の典型例のメインコントロール部８１と同様に、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されているか否かを示す吐出情報を監視部８３に提供する。
一方、赤外線カメラ６０は、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されている間、撮影を連続的に行い、特に液柱Ｌ２と液膜Ｌ１との交点付近のエリアの撮影を行う。意図しない処理液Ｌの飛沫Ｌ４が生じた場合、赤外線カメラ６０によって取得される赤外線画像Ｉには、図１０に示すような飛沫Ｌ４の画像（すなわち「液跳ね画像」）Ｉ４が含まれる。一方、飛沫Ｌ４が生じていない場合、赤外線カメラ６０によって取得される赤外線画像Ｉには、液跳ね画像Ｉ４は写り込まない。
制御装置４の画像処理部８２は、赤外線カメラ６０からの赤外線画像Ｉを受信し、この赤外線画像Ｉの画像処理を行って、赤外線画像Ｉにおける液跳ね画像Ｉ４の有無に関する情報を画像処理情報として取得する。画像処理部８２は、その画像処理情報（液跳ね情報）を監視部８３に提供する。
監視部８３は、メインコントロール部８１からの液跳ね情報と画像処理部８２からの吐出情報とを照らし合わせて、液跳ねの異常の有無を監視する。液垂れ異常がなければ、吐出情報はノズル４１から処理液Ｌの吐出がされていることを示す吐出ＯＮ情報であり、且つ、液跳ね情報は赤外線画像Ｉに液跳ね画像Ｉ４が含まれていないことを示す。一方、液垂れ異常がある場合には、吐出情報が吐出ＯＮ情報であっても、液跳ね情報は赤外線画像Ｉに液跳ね画像Ｉ４が含まれていることを示す。このように監視部８３は、画像処理情報（液跳ね情報）及び吐出情報に基づいて、液跳ねに関する異常の有無を監視することができる。
なお画像処理部８２において赤外線画像Ｉの画像処理を行うタイミングは、特に限定されない。例えば、メインコントロール部８１から画像処理部８２にも吐出情報（特に吐出ＯＮ情報）を提供し、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されている間のみ、画像処理部８２は画像処理を行ってもよい。すなわち、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されている間に撮影されて取得された赤外線画像Ｉのみを、画像処理の対象としてもよい。このようにノズル４１からの処理液Ｌの吐出状態に応じて画像処理の実行の有無を切り換えることで、無駄な画像処理を回避することができる。
［液膜温度の監視及びウェハ温度の監視］
図１２は、赤外線画像を使った異常監視の第４の典型例を説明するための図であり、赤外線カメラ６０、処理流体供給部４０及びウェハＷの配置を概略的に示す。
赤外線カメラ６０は、制御装置４の制御下で、移動可能に設けられていてもよく、赤外線カメラ６０の撮影位置及び／又は撮影角度が可変であってもよい。これにより制御装置４は、チャンバ２０内の複数箇所を１つの赤外線カメラ６０によって監視することが可能である。例えば、赤外線カメラ６０がノズル４１及びウェハＷの処理面の全体を同時に撮影することが難しい場合であっても、第１のポジションに赤外線カメラ６０を配置することで（図１２において実線で示された赤外線カメラ６０参照）、ノズル４１からの処理液Ｌを赤外線カメラ６０によって撮影し、第２のポジションに赤外線カメラ６０を配置することで（図１２において破線で示された赤外線カメラ６０参照）、ウェハＷの処理面全体にわたる液膜Ｌ１やウェハＷの処理面の全体を赤外線カメラ６０によって撮影することが可能である。
したがって本典型例における制御装置４は、例えば、上述の第１の典型例〜第３の典型例（図３〜図１１参照）として説明した異常の有無の監視と、ウェハＷ上の処理液Ｌの温度に関する異常の有無の監視と、を共通の赤外線カメラ６０を使って行うことが可能である。これにより制御装置４は、例えば、液膜Ｌ１が液処理のために適切な温度を有するか否かを検知することができ、液処理の進行に関する異常の有無を監視することができる。
また本典型例における制御装置４は、赤外線カメラ６０が取得した赤外線画像Ｉに基づいてウェハＷの温度を検知し、このウェハＷの温度に基づいて異常の有無を監視することも可能である。これにより、例えばウェハＷのスピンドライ乾燥の適否を監視することができる。スピンドライ乾燥は、ノズル４１からの処理液Ｌの吐出を停止した状態で保持部３１によりウェハＷを回転させ、ウェハＷ上の処理液Ｌ等の液体を蒸発させてウェハＷを乾燥させる処理である。処理液Ｌの気化熱により、スピンドライ乾燥の進行とともに、ウェハＷの温度は低下する。したがって、赤外線カメラ６０によって取得される赤外線画像Ｉに基づいてウェハＷの温度又はウェハＷ上の処理液Ｌの温度の経時的変化を検知することにより、ウェハＷが完全に乾燥したか否かを精度良く監視することができる。制御装置４は、その監視結果がウェハＷの処理面が完全に乾燥していないことを示す間は、必要に応じてスピンドライ乾燥を続行する等の制御を行ってもよい。
なお、上述のように処理液Ｌ及び／又はウェハＷの温度自体を監視する場合、赤外線カメラ６０によって取得される赤外線画像Ｉには、そのような具体的な温度情報が含まれている必要がある。したがって、ある程度の精度で具体的な温度を判別可能な赤外線画像Ｉを提供することが可能なサーモグラフィー等の赤外線撮像装置を、赤外線カメラ６０として使用する必要がある。
また上述では、図１２に示すような可動式の赤外線カメラ６０を用いる場合について説明したが、所望の監視エリア（例えばノズル４１及びウェハＷの処理面の全体）の全体を同時に撮影することができるのであれば、赤外線カメラ６０は可動式でなくてもよい。例えば、広角撮影可能な固定式の赤外線カメラ６０を用いたり、複数の固定式の赤外線カメラ６０を組み合わせて用いたりしてもよい。
［処理液の吐出時間の監視］
上述のように赤外線カメラ６０は、ノズル４１（処理流体供給部４０）からの処理液Ｌの吐出の状態を撮影することができる。したがって制御装置４（画像処理部８２）は、赤外線カメラ６０が連続的に取得する赤外線画像Ｉ（例えば動画）を画像処理することによって、ノズル４１からの処理液Ｌの吐出開始時間の情報と、ノズル４１からの処理液Ｌの吐出停止時間の情報とを取得することができる。また制御装置４（画像処理部８２又は監視部８３）は、これらの吐出開始時間情報及び吐出停止時間情報から、ノズル４１から処理液Ｌが吐出されている時間の情報（すなわち「第１吐出時間情報」）を取得することができる。
一方、監視部８３は、レシピ情報として予め定められているノズル４１からの処理液Ｌの吐出時間の情報（すなわち「第２吐出時間情報」）を、記憶部１９や他の機能ブロック（例えばメインコントロール部８１）から取得することができる。
そして監視部８３は、第１吐出時間情報と第２吐出時間情報とを照らし合わせることで、ノズル４１からの処理液Ｌの吐出時間の異常の有無を監視することができる。ノズル４１からの処理液Ｌの吐出時間に異常がある場合、例えば監視部８３及びメインコントロール部８１は、処理流体供給源７０とノズル４１との間に設けられる流量調整バルブ（図示省略）の開閉タイミングを調整して、ノズル４１からの処理液Ｌの吐出開始のタイミング及び／又はノズル４１からの処理液Ｌの吐出停止のタイミングを変えてもよい。或いは、制御装置４は、レシピ情報を修正してもよい。
［複数の処理ユニット間の比較による異常の監視］
本実施形態に係る基板処理システム１は、図１に示すように複数の処理ユニット１６（チャンバ２０を含む）を具備し、それぞれの処理ユニット１６はチャンバ２０によって仕切られており、チャンバ２０毎に、保持部３１、処理流体供給部４０及び赤外線カメラ６０が設けられている。
制御装置４（特に監視部８３）は、これらの複数のチャンバ２０（複数の処理ユニット１６）のそれぞれに設けられた複数の赤外線カメラ６０が取得した赤外線画像Ｉに基づいて検知される処理液Ｌの状態を、互いに比較することによって導出される各処理ユニット１６の異常の有無を監視することができる。
例えば、処理ユニット１６毎に流量計（図示省略）を設置し、処理流体供給源７０（図２参照）からそれぞれの処理ユニット１６のノズル４１（処理流体供給部４０）に供給される処理液Ｌの流量をそれらの流量計により計測してもよい。制御装置４（例えばメインコントロール部８１）は、流量計の計測結果に基づいて、上述の流量調整バルブ（図示省略）等を制御して、各処理ユニット１６のノズル４１への処理液Ｌの流量を調節してもよい。この場合、ある処理ユニット１６（以下、「異常処理ユニット１６ａ」とも称する）のノズル４１から吐出される処理液Ｌの温度が、他の処理ユニット１６のノズル４１から吐出される処理液Ｌの温度よりも低い場合、処理流体供給源７０から異常処理ユニット１６ａのノズル４１に供給されている処理液Ｌの量が、想定よりも少ない蓋然性が高い。この場合、処理流体供給源７０から異常処理ユニット１６ａのノズル４１に供給される処理液Ｌの流量を計測する流量計に、不具合が発生している可能性がある。したがって、ノズル４１から吐出される処理液Ｌの温度を処理ユニット１６間で比較することにより、流量計に関する異常の有無を監視することができる。
このように、それぞれの処理ユニット１６における処理液Ｌの温度等の状態を検知し、その処理液Ｌの状態を処理ユニット１６間で互いに比較することで、各処理ユニット１６において生じている可能性のある異常を監視することができる。
［その他の異常の監視］
制御装置４は、赤外線画像Ｉに基づいて、上述以外の異常についても監視することが可能である。
上述のように、ノズル４１からの処理液Ｌの吐出量が想定よりも少ない場合、ノズル４１から吐出された処理液Ｌの温度は想定よりも低くなる傾向がある。したがって制御装置４は、赤外線画像Ｉに基づいて検知されるノズル４１から吐出された処理液Ｌ（例えば液柱Ｌ２及び液膜Ｌ１）の温度と、レシピ情報として予め設定された処理液Ｌの想定温度とを比較することにより、処理液Ｌの吐出量に関する異常の有無を監視することが可能である。
また制御装置４は、赤外線画像Ｉに基づいて、ウェハＷの外周部における処理液Ｌ及び／又はウェハＷ自体の温度を検知することで、ウェハＷの外周部の周囲における給排気の状態（例えばＦＦＵ２１から供給される気体の状態）に関する異常の有無を監視することが可能である。例えば、排気口５２を介した排気量が多くなるにつれて、ウェハＷの外周部の温度がその中央部の温度よりも低下する傾向がある。したがって制御装置４は、赤外線画像Ｉに基づいて、ウェハＷの処理面上における処理液Ｌ（液膜Ｌ１）の温度分布やウェハＷの温度分布を検知することによって、排気の異常の有無を監視することが可能である。
なお上述の図２、図３、図６、図９及び図１２には、ノズル４１及び駆動アーム４２が１つのみ描かれているが、各処理ユニット１６において設けられるノズル４１及び駆動アーム４２の数は１つだけであってもよいし、２以上であってもよい。
図１３は、１つのチャンバ２０内に２つの処理流体供給部４０及び１つの赤外線カメラ６０が設けられている場合の一例を示す概略平面図であり、それぞれの処理流体供給部４０は対応の駆動アーム４２に取り付けられている。赤外線カメラ６０の取り付け位置及び取り付け態様は特に限定されないが、これらの処理流体供給部４０のウェハＷ上における移動経路ｔ（特にウェハＷの上方における移動経路ｔ）の全体を、同時に撮影可能な位置及び角度に赤外線カメラ６０が設置されることが好ましい。処理流体供給部４０同士及び駆動アーム４２同士が同じ構造を有する場合、これらの駆動アーム４２の回転軸Ａｒから等距離の位置に赤外線カメラ６０が設置されることが好ましい。
なお図１３には、複数の処理流体供給部４０に対して共通の赤外線カメラ６０が割り当てられているが、処理流体供給部４０毎に固有の赤外線カメラ６０が割り当てられてもよい。また１つの処理流体供給部４０に対して複数の赤外線カメラ６０が割り当てられてもよい。
［監視結果の処理例］
上述のように制御装置４は、赤外線カメラ６０の赤外線画像Ｉを画像処理することによって、様々な種類の異常の有無を監視することが可能である。制御装置４は、これらの異常の監視の結果を、様々な形態で処理することができる。
例えば、制御装置４は、異常の有無に関する情報を記憶部１９に記録してもよい。この場合、制御装置４は、異常の有無の監視を行った日時の情報、当該監視を行ったウェハＷの識別情報、及び／又はその他の関連情報を、異常の有無に関する情報と関連づけて、記憶部１９に記録することが好ましい。これによりユーザや任意の装置は、必要に応じて記憶部１９にアクセスし、異常の有無に関する情報を取り出すことができる。
また制御装置４は、異常の有無に関する情報として、異常の有無の監視を行った際における、処理流体供給部４０からの処理液Ｌの吐出が開始された時間を示す吐出開始時間情報と、処理流体供給部４０からの処理液Ｌの吐出が停止した時間を示す吐出停止時間情報とを、記憶部１９に記録してもよい。この場合、制御装置４は、記憶部１９に記録された吐出開始時間情報及び吐出停止時間情報に基づいて、処理流体供給部４０から処理液Ｌが吐出される吐出時間を制御し、処理液Ｌの吐出時間の適正化を行ってもよい。
また制御装置４（例えば監視部８３）に接続される報知装置６５（図５、図８及び図１１参照）を更に設置し、制御装置４（例えば監視部８３）は、異常を検知した際には、当該異常をユーザに報知するように報知装置６５を作動してもよい。報知装置６５は、任意の装置によって構成可能であり、例えば表示装置及び／又は音声装置によって報知装置６５を構成し、異常の有無を表示及び／又は音声によりユーザに伝えてもよい。
また制御装置４は、異常を検知した際には、そのような異常を正すように各種装置を制御してもよい。例えば、ノズル４１（処理流体供給部４０）の位置ずれ異常が検知された場合、制御装置４は、赤外線画像Ｉから得られるノズル４１の位置情報に基づいて、駆動アーム４２を制御し、自動的にノズル４１の位置の適正化してもよい。
本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
例えば、上述の制御装置４はメインコントロール部８１、画像処理部８２及び監視部８３を含むが（図５、図８及び図１１参照）、制御装置４はこれらの各部を機能的に含んでいればよく、ハードウェア及びソフトウェアが適宜組み合わされて各部の機能が実現されていればよい。
また本発明は、基板処理装置だけではなく、基板処理方法、そのような基板処理方法において行われる手順をコンピュータに実行させるためのプログラム、及びそのようなプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びその他の物及び方法として実現されてもよい。
４ 制御装置
１６ 処理ユニット
２０ チャンバ
３１ 保持部
４０ 処理流体供給部
４１ ノズル
６０ 赤外線カメラ
Ｌ 処理液
Ｗ ウェハ

Claims (10)

  1. 処理室と、
    前記処理室内に配置され、基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持されている前記基板に処理液を供給する処理液供給部と、
    前記処理室内の赤外線画像を取得する赤外線カメラと、
    前記赤外線画像に基づいて少なくとも前記処理液の状態を検知し、異常の有無を監視する制御部と、を備え、
    前記異常の有無は、前記処理液を吐出する前記処理液供給部の位置に関する異常の有無を含む基板処理装置。
  2. 処理室と、
    前記処理室内に配置され、基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持されている前記基板に処理液を供給する処理液供給部と、
    前記処理室内の赤外線画像を取得する赤外線カメラと、
    前記赤外線画像に基づいて少なくとも前記処理液の状態を検知し、異常の有無を監視する制御部と、を備え、
    前記異常の有無は、前記処理液供給部からの予期しない前記処理液の垂れに関する異常の有無を含む基板処理装置。
  3. 処理室と、
    前記処理室内に配置され、基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持されている前記基板に処理液を供給する処理液供給部と、
    前記処理室内の赤外線画像を取得する赤外線カメラと、
    前記赤外線画像に基づいて少なくとも前記処理液の状態を検知し、異常の有無を監視する制御部と、を備え、
    前記異常の有無は、予期しない前記処理液の跳ねに関する異常の有無を含む基板処理装置。
  4. 処理室と、
    前記処理室内に配置され、基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持されている前記基板に処理液を供給する処理液供給部と、
    前記処理室内の赤外線画像を取得する赤外線カメラと、
    前記赤外線画像に基づいて少なくとも前記処理液の状態を検知し、異常の有無を監視する制御部と、を備え、
    前記処理室は複数設けられ、
    前記複数の処理室の各々に対して、前記基板保持部、前記処理液供給部及び前記赤外線カメラが設けられ、
    前記異常の有無は、前記複数の処理室のそれぞれに設けられた前記赤外線カメラが取得した前記赤外線画像に基づいて検知される前記処理液の状態を互いに比較することによって導出される異常の有無を含む基板処理装置。
  5. 処理室と、
    前記処理室内に配置され、基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部に保持されている前記基板に処理液を供給する処理液供給部と、
    前記処理室内の赤外線画像を取得する赤外線カメラと、
    前記赤外線画像に基づいて少なくとも前記処理液の状態を検知し、異常の有無を監視する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記異常の有無に関する情報を記憶部に記録し、
    前記制御部は、前記異常の有無に関する情報として、前記処理液供給部からの前記処理液の吐出が開始された時間を示す吐出開始時間情報と、前記処理液供給部からの前記処理液の吐出が停止した時間を示す吐出停止時間情報とを、前記記憶部に記録する基板処理装置。
  6. 前記処理液供給部は、前記処理室内の雰囲気の温度よりも高い温度を有する前記処理液を吐出し、
    前記制御部は、前記処理液と前記雰囲気との間の温度差に基づいて前記処理液の状態を検知する請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記異常の有無は、前記基板上の前記処理液の温度に関する異常の有無を含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記制御部は、前記赤外線画像に基づいて前記基板の温度も検知し、前記異常の有無を監視する請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 前記制御部は、前記吐出開始時間情報及び前記吐出停止時間情報に基づいて、前記処理液供給部から前記処理液が吐出される吐出時間を制御する請求項５に記載の基板処理装置。
  10. 報知装置を更に備え、
    前記制御部は、前記異常を検出した際には、前記異常をユーザに報知するように前記報知装置を作動させる請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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