JP7004707B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Description

開示の実施形態は、基板処理装置および基板処理方法に関する。
従来、基板である半導体ウェハ（以下、ウェハと呼称する。）などの表面に乾燥防止用の液膜を形成し、かかる液膜が形成されたウェハを超臨界状態の処理流体に接触させて乾燥処理を行う基板処理装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０１３－１２５３８号公報
しかしながら、従来の基板処理装置では、ウェハの表面状態や乾燥防止用液体の吐出量などにばらつきが生じることにより、ウェハ表面における液膜の形成状態にばらつきが生じる場合がある。そして、液膜の形成状態が良好でない場合に乾燥処理を行うと、ウェハ上に形成されているパターンが倒れるなどの不具合が発生することから、ウェハの歩留まりが低下してしまう恐れがある。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、ウェハの歩留まりを向上させ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。
実施形態の一態様に係る基板処理装置は、液処理部と、撮像部と、判定部と、後処理部とを備える。前記液処理部は、基板に液体を供給し、前記基板に液膜を形成する。前記撮像部は、前記液膜が形成された前記基板の表面を撮像する。前記判定部は、撮像された前記基板の画像に基づいて、前記液膜の形成状態の良否を判定する。前記後処理部は、前記液膜の形成状態が良好であると判定された場合に、前記液膜が形成された前記基板を処理する。
実施形態の一態様によれば、ウェハの歩留まりを向上させることができる。
図１は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る洗浄処理ユニットの構成を示す断面図である。 図３は、実施形態に係る乾燥処理ユニットの構成を示す外観斜視図である。 図４は、実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図５Ａは、画像処理されたウェハ表面における液膜の形成状態の一例を模式的に示す図である。 図５Ｂは、画像処理されたウェハ表面における液膜の形成状態の別の一例を模式的に示す図である。 図６は、実施形態に係る調整部の構成の一例を示す断面図である。 図７は、実施形態に係る基板処理システムが実行する基板処理の処理手順を示すフローチャートである。 図８は、実施形態の変形例における基板処理システムの概略構成を示す模式図である。 図９は、実施形態の変形例における判定処理の一例を模式的に示す図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置および基板処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
＜基板処理システムの概要＞
まずは、図１を参照しながら、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理システム１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、複数枚の半導体ウェハＷ（以下、ウェハＷと呼称する。）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、複数の洗浄処理ユニット１６と、複数の乾燥処理ユニット１７とを備える。複数の洗浄処理ユニット１６と複数の乾燥処理ユニット１７とは、搬送部１５の両側に並べて設けられる。なお、図１に示した洗浄処理ユニット１６および乾燥処理ユニット１７の配置や個数は一例であり、図示のものに限定されない。
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１８を備える。基板搬送装置１８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１８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、洗浄処理ユニット１６と、乾燥処理ユニット１７との間でウェハＷの搬送を行う。
洗浄処理ユニット１６は、基板搬送装置１８によって搬送されるウェハＷに対して所定の洗浄処理を行う。洗浄処理ユニット１６の構成例については後述する。
乾燥処理ユニット１７は、洗浄処理ユニット１６によって洗浄処理されたウェハＷに対して所定の乾燥処理を行う。乾燥処理ユニット１７の構成例については後述する。
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１９と記憶部２０とを備える。
制御部１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、搬送部１２や搬送部１５、洗浄処理ユニット１６、乾燥処理ユニット１７、撮像部４１（図３参照）、調整部４２（図４参照）などの制御を実現する。
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録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置４の記憶部２０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録媒体としては、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。
記憶部２０は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置によって実現される。制御装置４の構成例については後述する。
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１８によって受渡部１４から取り出されて、洗浄処理ユニット１６へ搬入される。
洗浄処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、洗浄処理ユニット１６によって洗浄処理が施された後、基板搬送装置１８によって洗浄処理ユニット１６から搬出される。洗浄処理ユニット１６から搬出されたウェハＷは、基板搬送装置１８によって乾燥処理ユニット１７へ搬入され、乾燥処理ユニット１７によって乾燥処理が施される。
乾燥処理ユニット１７によって乾燥処理されたウェハＷは、基板搬送装置１８によって乾燥処理ユニット１７から搬出され、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。
＜洗浄処理ユニットの概要＞
次に、図２を参照しながら、洗浄処理ユニット１６の概略構成について説明する。図２は、実施形態に係る洗浄処理ユニット１６の構成を示す断面図である。なお、洗浄処理ユニット１６は、液処理部の一例である。洗浄処理ユニット１６は、たとえば、スピン洗浄によりウェハＷを１枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄処理ユニットとして構成される。
図２に示すように、洗浄処理ユニット１６は、処理空間を形成するアウターチャンバー２３内に配置されたウェハ保持機構２５にてウェハＷをほぼ水平に保持し、このウェハ保持機構２５を鉛直軸周りに回転させることによりウェハＷを回転させる。そして、洗浄処理ユニット１６は、回転するウェハＷの上方にノズルアーム２６を進入させ、かかるノズルアーム２６の先端部に設けられる薬液ノズル２６ａから薬液やリンス液を予め定められた順に供給することにより、ウェハＷの表面の洗浄処理を行う。
また、洗浄処理ユニット１６には、ウェハ保持機構２５の内部にも薬液供給路２５ａが形成されている。そして、かかる薬液供給路２５ａから供給された薬液やリンス液によって、ウェハＷの裏面洗浄が行われる。
上述のウェハＷの洗浄処理は、たとえば、最初にアルカリ性の薬液であるＳＣ１液（アンモニアと過酸化水素水の混合液）によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去が行われ、次に、リンス液である脱イオン水（DeIonized Water：以下、ＤＩＷと呼称する。）によるリンス洗浄が行われる。次に、酸性薬液である希フッ酸水溶液（Diluted HydroFluoric acid：以下、ＤＨＦと呼称する。）による自然酸化膜の除去が行われ、次に、ＤＩＷによるリンス洗浄が行われる。
上述の各種薬液は、アウターチャンバー２３や、アウターチャンバー２３内に配置されるインナーカップ２４に受け止められて、アウターチャンバー２３の底部に設けられる排液口２３ａや、インナーカップ２４の底部に設けられる排液口２４ａから排出される。さらに、アウターチャンバー２３内の雰囲気は、アウターチャンバー２３の底部に設けられる排気口２３ｂから排気される。
上述のウェハＷのリンス処理の後には、ウェハ保持機構２５を回転させながら、ウェハＷの表面および裏面に液体状態のＩＰＡ（以下、「ＩＰＡ液体」と呼称する。）を供給し、ウェハＷの両面に残存しているＤＩＷと置換する。その後、ウェハ保持機構２５の回転を緩やかに停止する。
こうして洗浄処理を終えたウェハＷは、その表面にＩＰＡ液体が液盛りされた状態（ウェハＷ表面にＩＰＡ液体の液膜が形成された状態）のまま、ウェハ保持機構２５に設けられた不図示の受け渡し機構により基板搬送装置１８に受け渡され、洗浄処理ユニット１６から搬出される。
ここで、ウェハＷの表面に液盛りされたＩＰＡ液体は、洗浄処理ユニット１６から乾燥処理ユニット１７へのウェハＷの搬送中や、乾燥処理ユニット１７への搬入動作中に、ウェハＷ表面の液体が蒸発（気化）することによってパターン倒れが発生することを防ぐ、乾燥防止用の液体として機能する。なお、洗浄処理ユニット１６には、薬液ノズル２６ａから吐出される前のＩＰＡ液体を融点（ＩＰＡの場合、－８９．５℃）以上、かつ室温以下に冷却する冷却部２７が備えられる。
洗浄処理ユニット１６での洗浄処理を終え、表面にＩＰＡ液体が液盛りされたウェハＷは、乾燥処理ユニット１７に搬送される。そして、乾燥処理ユニット１７内においてウェハＷ表面のＩＰＡ液体に超臨界状態であるＣＯ2の処理流体（以下、「超臨界流体」とも呼称する。）を接触させることにより、かかるＩＰＡ液体を超臨界流体に溶解させて除去し、ウェハＷを乾燥する処理が行われる。
＜乾燥処理ユニットの概要＞
つづいて、乾燥処理ユニット１７の構成について説明する。図３は、実施形態に係る乾燥処理ユニット１７の構成を示す外観斜視図である。なお、乾燥処理ユニット１７は、後処理部の一例である。
乾燥処理ユニット１７は、本体３１と、保持板３２と、蓋部材３３とを有する。筐体状の本体３１には、ウェハＷを搬入出するための開口部３４が形成される。保持板３２は、処理対象のウェハＷを水平方向に保持する。蓋部材３３は、かかる保持板３２を支持するとともに、ウェハＷを本体３１内に搬入したときに、開口部３４を密閉する。
本体３１は、たとえば直径３００ｍｍのウェハＷを収容可能な処理空間が内部に形成された容器であり、その壁部には、供給ポート３５、３６と排出ポート３７とが設けられる。供給ポート３５、３６と排出ポート３７とは、それぞれ、乾燥処理ユニット１７の上流側と下流側とに設けられる超臨界流体を流通させるための供給流路と排出流路とに接続されている。
供給ポート３５は、筐体状の本体３１において、開口部３４とは反対側の側面に接続されている。また、供給ポート３６は、本体３１の底面に接続されている。さらに、排出ポート３７は、開口部３４の下方側に接続されている。なお、図３には２つの供給ポート３５、３６と１つの排出ポート３７が図示されているが、供給ポート３５、３６や排出ポート３７の数は特に限定されない。
また、本体３１の内部には、流体供給ヘッダー３８、３９と、流体排出ヘッダー４０とが設けられる。そして、流体供給ヘッダー３８、３９には複数の供給口３８ａ、３９ａがかかる流体供給ヘッダー３８，３９の長手方向に並んで形成され、流体排出ヘッダー４０には複数の排出口４０ａがかかる流体排出ヘッダー４０の長手方向に並んで形成される。
流体供給ヘッダー３８は、供給ポート３５に接続され、筐体状の本体３１内部において、開口部３４とは反対側の側面に隣接して設けられる。また、流体供給ヘッダー３８に並んで形成される複数の供給口３８ａは、開口部３４側を向いている。
流体供給ヘッダー３９は、供給ポート３６に接続され、筐体状の本体３１内部における底面の中央部に設けられる。また、流体供給ヘッダー３９に並んで形成される複数の供給口３９ａは、上方を向いている。
流体排出ヘッダー４０は、排出ポート３７に接続され、筐体状の本体３１内部において、開口部３４側の側面に隣接するとともに、開口部３４より下方に設けられる。また、流体排出ヘッダー４０に並んで形成される複数の排出口４０ａは、上方を向いている。
流体供給ヘッダー３８、３９は、超臨界流体を本体３１内に供給する。また、流体排出ヘッダー４０は、本体３１内の超臨界流体を本体３１の外部に導いて排出する。なお、流体排出ヘッダー４０を介して本体３１の外部に排出される超臨界流体には、ウェハＷの表面から超臨界状態の超臨界流体に溶け込んだＩＰＡ液体が含まれる。
上述のように配置される流体供給ヘッダー３８、３９の供給口３８ａ、３９ａから本体３１内に超臨界流体が供給され、また流体排出ヘッダー４０の排出口４０ａを介して超臨界流体が本体３１内から排出されることによって、本体３１の内部には、ウェハＷの周囲で所定の向きに流動する超臨界流体の層流が形成される。
かかる超臨界流体の層流は、たとえば、流体供給ヘッダー３８から、ウェハＷの上方をウェハＷの表面に沿って、開口部３４の上部に向かって流れる。さらに、超臨界流体の層流は、開口部３４の上方で下方側に向きを変え、開口部３４の近傍を通り、流体排出ヘッダー４０に向かって流れる。
かかる層流の例では、乾燥処理ユニット１７の内部において、保持板３２におけるウェハＷと蓋部材３３との間に開孔３２ａが形成され、かかる開孔３２ａを超臨界流体の層流が通過する。
なお、本体３１内部への超臨界流体の供給時と、本体３１からの超臨界流体の排出時とにウェハＷに加えられうる負荷を軽減する観点からは、流体供給ヘッダーおよび流体排出ヘッダーは、それぞれ複数個設けられることが好ましい。
かかる乾燥処理ユニット１７内において、ウェハＷ上に形成されているパターンの間のＩＰＡ液体は、高圧状態（たとえば、１６ＭＰａ）である超臨界流体と接触することで、徐々に超臨界流体に溶解し、徐々に超臨界流体と置き換わる。そして、最終的には、超臨界流体のみによってパターンの間が満たされる。
さらに、パターンの間からＩＰＡ液体が除去された後に、本体３１内の圧力を高圧状態から大気圧まで減圧することによって、ＣＯ2の処理流体は超臨界状態から気体状態に変化し、パターンの間は気体のみによって占められる。このようにしてパターンの間のＩＰＡ液体は除去され、ウェハＷの乾燥処理が完了する。
ここで、超臨界流体は、液体（たとえばＩＰＡ液体）と比べて粘度が小さく、また液体を溶解する能力も高いことに加え、超臨界流体と平衡状態にある液体や気体との間で界面が存在しない。これにより、超臨界流体を用いた乾燥処理では、表面張力の影響を受けることなく液体を乾燥させることができる。したがって、実施形態によれば、乾燥処理の際にパターンが倒れることを抑制することができる。
なお、実施形態では、乾燥防止用の液体としてＩＰＡ液体を用い、処理流体としてＣＯ2を用いているが、ＩＰＡ以外の液体を乾燥防止用の液体として用いてもよいし、ＣＯ2以外の流体を処理流体として用いてもよい。
乾燥処理ユニット１７は、さらに、不図示の押圧機構を備える。かかる押圧機構は、本体３１内部の処理空間内に供給された超臨界状態の処理流体によってもたらされる内圧に抗して、本体３１に向けて蓋部材３３を押し付け、処理空間を密閉する機能を有する。また、かかる処理空間内に供給された超臨界流体が所定の温度を保てるように、本体３１の表面には、断熱材やテープヒータなどが設けられていてもよい。
ここで、実施形態における基板処理システム１では、図３に示すように、乾燥処理ユニット１７に隣接するように撮像部４１が設けられる。撮像部４１は、たとえばＣＣＤカメラであり、乾燥処理ユニット１７の内部に搬入される直前のウェハＷ表面を撮像可能な位置に設けられ、ウェハＷ表面を撮像することができる。
すなわち、基板処理システム１では、撮像部４１により撮像されたウェハＷ表面の画像に基づいて、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好であるか否かを判定することができる。ここで、「ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好である」とは、たとえば、ウェハＷ表面に形成されているすべてのパターンが液膜で覆われている状態のことを示す。
以下においては、液膜の形成状態の良否を判定する判定処理の詳細について、図４、図５Ａおよび図５Ｂを参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る制御装置４の概略構成を示すブロック図である。制御装置４は、制御部１９と記憶部２０とを備える。また、制御部１９は、画像処理部１９ａと、判定部１９ｂと、出力部１９ｃとを有する。
画像処理部１９ａは、撮像部４１で撮像されたウェハＷ表面の画像データが入力される。また、画像処理部１９ａは、入力された画像データの画像処理を所定の方法で実施する。画像処理部１９ａは、たとえば、画像データの隣接画素データ間における輝度の微分値であるコントラスト差を画素ごとに取得し、かかるコントラスト差が高い画素を画像上のエッジとして評価する。
図５Ａは、画像処理されたウェハＷ表面における液膜の形成状態の一例を模式的に示す図である。図５Ａにおいて、ウェハＷ表面には、ウェハＷの端部に沿うようにエッジ１００が検出される。かかるエッジ１００は、ウェハＷ表面におけるＩＰＡ液体の液膜と、ウェハＷ表面の乾燥部分との界面を示している。すなわち、本実施形態におけるウェハＷの画像は、ＩＰＡ液体の液膜部分は相対的に高い輝度値を持つ画素、乾燥部分は相対的に低い輝度値を持つ画素を含むので、求めた輝度エッジ（エッジ１００）が液膜と乾燥部分との界面と一致する。なお、ＩＰＡ液体の液膜部分よりも乾燥部分のほうが相対的に色付いている場合やこの２つの領域の間で色の変化が見られる場合もある。その場合は、輝度のみならず、色相のエッジや、色差のエッジ、これらの組み合わせに基づいて界面を判定するようにしても良い。
図４に戻り、制御部１９の残りの部分について説明する。判定部１９ｂは、画像処理部１９ａで画像処理された画像データを受け取り、かかる画像データに基づいてウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好であるか否かを判定する。
たとえば、記憶部２０には、図５Ａに示すように、ウェハＷ表面における所定の範囲１０１に関するデータが記憶される。かかる所定の範囲１０１は、ウェハＷにおいてパターンが形成されている部位に対応する。判定部１９ｂは、記憶部２０から所定の範囲１０１に関するデータを読み出す。
そして、判定部１９ｂは、かかる所定の範囲１０１より外側にすべてのエッジ１００が検出され、所定の範囲１０１の内側にはエッジ１００が検出されない場合に、パターンが形成されている部位すべてをＩＰＡ液体の液膜が覆っているとみなし、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好であると判定する。
そして、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好であると判定された場合、ウェハＷは乾燥処理ユニット１７に搬入され、乾燥処理ユニット１７内でウェハＷの乾燥処理が行われる。
一方で、図５Ｂに示すように、かかる所定の範囲１０１の内側にもエッジ１００が検出される場合には、パターンが形成されている部位の一部にＩＰＡ液体の液膜で覆われていない不良部１０２が存在するとみなし、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好ではないと判定する。図５Ｂは、画像処理されたウェハＷ表面における液膜の形成状態の別の一例を模式的に示す図である。
ここまで説明したように、撮像された画像からＩＰＡ液体の液膜とウェハＷ表面の乾燥部分との界面であるエッジ１００を検出し、かかるエッジ１００の位置に基づいて液膜の形成状態の良否を判定することにより、判定処理を短時間で実施することができる。したがって、実施形態によれば、基板処理システム１における全体の処理時間を短縮することができる。なお、本実施形態では、画像自体から得られる特徴量としてエッジ１００を求めて利用したが、特徴量としてはこれに限られない。液膜が正しく形成されていれば、ウェハＷは一面同じような色又は明るさになり、液膜が正しく形成されていなければ、ウェハＷは互いに異なる色と明るさの領域が混在する傾向がある。したがって、画像自体の特徴量として、輝度、色差、色相等、いずれか少なくとも１つヒストグラムを計算し、算出したヒストグラムが所定量よりも広い分布幅を持つか否かに応じて、液膜の形成状態の良否を判定するようにしても良い。
図４に示す出力部１９ｃは、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好でないと判定された場合には、調整部４２に指令を出して、調整部４２によりウェハＷ表面における液膜の形成状態を調整させる。
図６は、実施形態に係る調整部４２の構成の一例を示す断面図である。図６の例では、調整部４２が受渡部１４に設けられる例について示す。かかる受渡部１４は、ケース１４ａと、台座１４ｂと、複数の昇降部材１４ｃと、調整部４２とを備える。ケース１４ａには、基板搬送装置１３や基板搬送装置１８によってウェハＷを搬入出するための開口部１４ｄ、１４ｅが形成される。
台座１４ｂは、ケース１４ａ内に配置される。台座１４ｂには、昇降部材１４ｃが挿入される挿入孔が形成される。昇降部材１４ｃは、昇降駆動部(不図示)によって昇降可能となるように台座１４ｂに支持される。昇降部材１４ｃは、基板搬送装置１３や基板搬送装置１８によって搬入されたウェハＷが昇降部材１４ｃの先端部に載置されると、ウェハＷの下面を支持する。
調整部４２は、ＩＰＡ液体による液膜が表面に形成されたウェハＷに対して、かかる液膜の形成状態を調整する。調整部４２は、アーム４２ａとＩＰＡ供給部４２ｂとを備える。アーム４２ａは、アーム駆動部（不図示）によって昇降可能となるようにケース１４ａに支持される。ＩＰＡ供給部４２ｂは、アーム４２ａに取り付けられ、アーム４２ａと共に昇降し、ＩＰＡ液体をウェハＷ表面に供給する。
実施形態では、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好ではないと判定された場合、まず、基板搬送装置１８により、ウェハＷが乾燥処理ユニット１７から受渡部１４に搬送される。つづいて、出力部１９ｃから指示された調整部４２は、ウェハＷ表面における液膜の形成状態を調整する。
たとえば、判定部１９ｂは、検出されたエッジ１００の分布に基づいて、ウェハＷに液盛りされたＩＰＡ液体の不足量を推定し、推定されたＩＰＡ液体の不足量に関するデータを出力部１９ｃを介して調整部４２に出力する。そして、調整部４２は、不足分のＩＰＡ液体をＩＰＡ供給部４２ｂからウェハＷ表面に吐出する。これにより、実施形態では、ウェハＷ表面における液膜の形成状態を調整することができる。
液膜の形成状態が調整されたウェハＷは、あらためて乾燥処理ユニット１７に搬送され、撮像部４１で撮像されることによりウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好であるか否かが判定される。
ここまで説明した実施形態では、ウェハＷ表面における液膜の形成状態にばらつきが生じた結果、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好でない場合には、かかるウェハＷに対して液膜の形成状態が良好になるように調整を行うことができる。
これにより、超臨界流体による乾燥処理の際に、液膜で覆われていない部位に形成されるパターンが倒れることを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、超臨界流体を用いた乾燥処理において、ウェハＷの歩留まりを向上させることができる。
また、実施形態では、撮像部４１が乾燥処理ユニット１７に隣接して設けられる。このように、撮像部４１を乾燥処理ユニット１７に隣接して設けることにより、乾燥処理直前のウェハＷにおける液膜の形成状態を撮像することができる。
これにより、乾燥処理直前における液膜の形成状態を確認することができる。したがって、実施形態によれば、撮像されてから乾燥処理が始まるまでの間にＩＰＡ液体が乾燥することによって、ウェハＷの歩留まりが低下することを抑制することができる。
さらに、実施形態では、調整部４２が受渡部１４に設けられる。このように、既存の受渡部１４が設けられているスペースに調整部４２を配置することにより、基板処理システム１が大型化することを抑制することができる。
さらに、実施形態では、洗浄処理ユニット１６に、吐出前のＩＰＡ液体を融点以上かつ室温以下に冷却する冷却部２７が設けられる。かかる冷却部２７により、ウェハＷ表面に液盛り処理されたＩＰＡ液体が揮発することを抑制することができる。したがって、ＩＰＡ液体が揮発することにより、液膜の形成状態が良好でなくなることを抑制することができることから、ウェハＷの歩留まりが低下することを抑制することができる。
なお、実施形態では、たとえば、ＩＰＡ液体の温度を１５℃程度に冷却するとよい。また、実施形態では、吐出前のＩＰＡ液体を冷却する冷却部２７が調整部４２に設けられていてもよい。調整部４２に冷却部２７を設けることにより、液膜の形成状態が調整されたＩＰＡ液体が揮発することを抑制することができる。
また、実施形態では、撮像部４１がＣＣＤカメラである例について示したが、撮像部４１はＣＣＤカメラに限られず、ウェハＷ表面を撮像可能であればどのようなものであってもよい。
＜基板処理の詳細＞
つづいて、図７を参照しながら、実施形態に係る基板処理の詳細について説明する。図７は、実施形態に係る基板処理システム１が実行する基板処理の処理手順を示すフローチャートである。
まず、キャリアＣから、基板搬送装置１３と、受渡部１４と、基板搬送装置１８とを経由して、ウェハＷを洗浄処理ユニット１６の内部に搬送する。つづいて、制御部１９は、洗浄処理ユニット１６を制御して、ウェハＷの洗浄処理を行う（ステップＳ１０）。次に、制御部１９は、洗浄処理ユニット１６を制御して、ウェハＷに対してＩＰＡ液体の液盛り処理を行い、洗浄されたウェハＷ表面に液膜を形成する（ステップＳ１１）。
次に、制御部１９は、ウェハＷを撮像部４１が設けられる乾燥処理ユニット１７に隣接する位置に搬送し、撮像部４１を制御して、ウェハＷ表面を撮像する（ステップＳ１２）。そして、判定部１９ｂは、撮像された画像に基づいて、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
ここで、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好であると判定された場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、制御部１９は、ウェハＷを乾燥処理ユニット１７に搬入し、かかる乾燥処理ユニット１７を制御してウェハＷの乾燥処理を行う（ステップＳ１４）。そして、処理を終了させる。
一方、ウェハＷ表面における液膜の形成状態が良好ではないと判定された場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、制御部１９は、ウェハＷを調整部４２に搬送し、かかる調整部４２を制御して、ウェハＷ表面における液膜の形成状態を調整する（ステップＳ１５）。そして、ステップＳ１２の処理に戻る。
＜変形例＞
つづいて、上述の実施形態における各種変形例について説明する。
上述の実施形態では、調整部４２が受渡部１４に設けられる例について示したが、調整部４２はそれ以外の箇所に設けられてもよい。たとえば、洗浄処理ユニット１６を調整部４２として用いてもよいし、調整部４２が備えられる調整ユニット５０を基板処理システム１に別途設けてもよい。図８は、実施形態の変形例における基板処理システム１の概略構成を示す模式図である。
図８に示すように、調整ユニット５０は、搬送部１５に隣接して設けられており、かかる搬送部１５によりウェハＷが搬送可能に構成される。たとえば、液膜の形成状態が良好でないと判定されたウェハＷを調整ユニット５０に搬送し、かかる調整ユニット５０内で調整部４２により液膜の形成状態を調整してもよい。
上述の実施形態では、撮像部４１が乾燥処理ユニット１７に隣接して設けられる例について示したが、撮像部４１はそれ以外の箇所に設けられてもよい。たとえば、基板処理システム１においてウェハＷを搬送する搬送系（基板搬送装置１３、受渡部１４、基板搬送装置１８）に撮像部４１が設けられてもよいし、洗浄処理ユニット１６に隣接して設けられてもよい。撮像部４１は、たとえば、基板搬送装置１３や基板搬送装置１８と一体的に設けることができる。
さらに、撮像部４１は、上述の調整ユニット５０に設けられてもよい。これにより、調整ユニット５０内の撮像部４１で撮像されたウェハＷにおいて、液膜の形成状態が良好でないと判定された場合には、異なる箇所に搬送することなく調整ユニット５０内で液膜の形成状態を調整することができる。
したがって、搬送時間を短縮できることから、基板処理システム１における全体の処理時間を短縮することができる。なお、撮像部４１と調整部４２とをともに受渡部１４に設けることによっても、同様の効果を得ることができる。
上述の実施形態では、基板処理システム１内に撮像部４１が１つ設けられる例について示したが、基板処理システム１内に撮像部４１が複数設けられていてもよい。たとえば、撮像部４１が２つの撮像部（以下、第１撮像部および第２撮像部と呼称する。）で構成され、第１撮像部と第２撮像部とがそれぞれ基板処理システム１内の異なる箇所に設けられていてもよい。
さらに、この変形例では、第１撮像部で撮像された画像と第２撮像部で撮像された画像との差分画像を用いて、判定部１９ｂによる判定処理を行ってもよい。図９は、実施形態の変形例における判定処理の一例を模式的に示す図である。
かかる変形例において、画像処理部１９ａは、第１撮像部で撮像された画像（図９の（ａ）参照）と、第２撮像部で撮像された画像（図９の（ｂ）参照）とに基づいて画像処理を行い、かかる２つの画像の差分画像を取得する（図９の（ｃ）参照）。図９の例では、まず、第１撮像部で撮像された画像における液膜部分１０３の画素の輝度値と、第２撮像部で撮像された画像における液膜部分１０４の画素の輝度値との差分値の絶対値を求める。そして求めた差分画像の画素の絶対値のうち所定の閾値を超える値を示す画素を抽出することよってウェハＷ上に形成される島部分１０５が得られる。
そして、かかる取得された島部分１０５の位置や大きさなどに基づいて、判定部１９ｂは、ウェハＷ表面の液膜の形成状態が良好であるか否かを判定することができる。かかる変形例によれば、２枚の撮像画像を用いて判定を行うことにより、さらに正確にウェハＷ表面の液膜の形成状態を確認することができる。
たとえば、第１撮像部は搬送系（たとえば、基板搬送装置１８）に設けられるとともに第２撮像部が乾燥処理ユニット１７に隣接して設けられていてもよく、ほかの位置に第１撮像部と第２撮像部とが設けられていてもよい。
さらに、別の変形例では、記憶部２０に記憶される所定の基準画像と、撮像部４１で撮像される画像との差分画像に基づいて、ウェハＷ表面の液膜の形成状態が良好であるか否かを判定してもよい。なお、所定の基準画像とは、たとえば、事前に撮像され、液膜の形成状態が良好であった場合におけるウェハＷ表面の画像データである。これにより、１回の撮像で差分画像による判定を行うことができることから、短時間にウェハＷ表面の液膜の形成状態を確認することができる。なお、差分画像による判定処理においても、輝度値にのみでなく、色相、色差の値及びこれらの組み合わせを使用しても良い。
実施形態に係る基板処理装置は、液処理部（洗浄処理ユニット１６）と、撮像部４１と、判定部１９ｂと、後処理部（乾燥処理ユニット１７）とを備える。液処理部（洗浄処理ユニット１６）は、基板（ウェハＷ）に液体（ＩＰＡ液体）を供給し、基板（ウェハＷ）に液膜を形成する。撮像部４１は、液膜が形成された基板（ウェハＷ）の表面を撮像する。判定部１９ｂは、撮像された基板（ウェハＷ）の画像に基づいて、液膜の形成状態の良否を判定する。後処理部（乾燥処理ユニット１７）は、液膜の形成状態が良好であると判定された場合に、液膜が形成された基板（ウェハＷ）を処理する。これにより、ウェハＷの歩留まりを向上させることができる。
また、実施形態に係る基板処理装置は、液膜の形成状態が良好ではないと判定された場合に、液膜の形成状態が良好となるように液膜の形成状態を調整する調整部４２をさらに備える。これにより、超臨界流体による乾燥処理の際に、液膜で覆われていない部位に形成されるパターンが倒れることを抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、撮像部４１は、後処理部（乾燥処理ユニット１７）に隣接して設けられる。これにより、撮像されてから乾燥処理が始まるまでの間にＩＰＡ液体が乾燥することによって、ウェハＷの歩留まりが低下することを抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置は、基板（ウェハＷ）を搬送する搬送系（基板搬送装置１３、受渡部１４、基板搬送装置１８）をさらに備え、撮像部４１は、搬送系（基板搬送装置１３、受渡部１４、基板搬送装置１８）に設けられる。これにより、ウェハＷを搬送する際にウェハＷ表面の液膜の形成状態を確認することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、判定部１９ｂは、撮像部４１で撮像された画像におけるコントラスト差に基づいて液膜と基板（ウェハＷ）の表面における乾燥部分との界面（エッジ１００）を検出し、検出された界面（エッジ１００）の位置に基づいて液膜の形成状態の良否を判定する。これにより、短時間にウェハＷ表面の液膜の形成状態を確認することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、撮像部４１は、異なる箇所で基板（ウェハＷ）の表面を撮像する第１撮像部と第２撮像部とを有し、判定部１９ｂは、第１撮像部で撮像された基板（ウェハＷ）の画像と、第２撮像部で撮像された基板（ウェハＷ）の画像との差分画像に基づいて、液膜の形成状態の良否を判定する。これにより、さらに正確にウェハＷ表面の液膜の形成状態を確認することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、判定部１９ｂは、撮像部４１で撮像された基板（ウェハＷ）の画像と所定の基準画像との差分画像に基づいて、液膜の形成状態の良否を判定する。これにより、短時間にウェハＷ表面の液膜の形成状態を確認することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、後処理部（乾燥処理ユニット１７）は、液膜が形成された基板（ウェハＷ）を超臨界状態の処理流体と接触させて、基板（ウェハＷ）を乾燥させる。これにより、乾燥処理の際にパターンが倒れることを抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理装置において、液処理部（洗浄処理ユニット１６）は、液膜を形成する液体（ＩＰＡ液体）が基板（ウェハＷ）上に吐出される前に、液体（ＩＰＡ液体）を融点以上かつ室温以下に冷却する冷却部２７を有する。これにより、ウェハＷの歩留まりが低下することを抑制することができる。
また、実施形態に係る基板処理方法は、液処理工程（ステップＳ１１）と、撮像工程（ステップＳ１２）と、判定工程（ステップＳ１３）と、後処理工程（ステップＳ１４）と、を含む。液処理工程（ステップＳ１１）は、基板（ウェハＷ）に液体（ＩＰＡ液体）を供給し、基板（ウェハＷ）に液膜を形成する。撮像工程（ステップＳ１２）は、液膜が形成された基板（ウェハＷ）の表面を撮像する。判定工程（ステップＳ１３）は、撮像された基板（ウェハＷ）の画像に基づいて、液膜の形成状態の良否を判定する。後処理工程（ステップＳ１４）は、液膜の形成状態が良好であると判定された場合に、液膜が形成された基板（ウェハＷ）を処理する。これにより、ウェハＷの歩留まりを向上させることができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム
４ 制御装置
１４ 受渡部
１５ 搬送部
１６ 洗浄処理ユニット
１７ 乾燥処理ユニット
１９ 制御部
１９ｂ 判定部
２０ 記憶部
４１ 撮像部
４２ 調整部
１００ エッジ

Claims (9)

  1. 基板に液体を供給し、前記基板に液体状態の液膜を形成する液処理部と、
    液体状態の前記液膜が形成された前記基板を超臨界状態の処理流体と接触させて、前記基板を乾燥させる後処理部と、
    液体状態の前記液膜が形成されており前記後処理部に搬入される直前の前記基板の表面を撮像する撮像部と、
    撮像された前記基板の画像に基づいて、前記液膜の形成状態の良否を判定する判定部と、
    を備え、
    前記液膜の形成状態が良好であると判定された場合に、前記後処理部は、液体状態の前記液膜が形成された前記基板を処理する
    基板処理装置。
  2. 前記液膜の形成状態が良好ではないと判定された場合に、前記液膜の形成状態が良好となるように前記液膜の形成状態を調整する調整部をさらに備える
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記撮像部は、
    前記後処理部に隣接して設けられる
    請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記基板を搬送する搬送系をさらに備え、
    前記撮像部は、
    前記搬送系に設けられる
    請求項１～３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  5. 前記判定部は、
    前記撮像部で撮像された画像におけるコントラスト差に基づいて前記液膜と前記基板の表面における乾燥部分との界面を検出し、検出された前記界面の位置に基づいて前記液膜の形成状態の良否を判定する
    請求項１～４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  6. 前記撮像部は、
    異なる箇所で前記基板の表面を撮像する第１撮像部と第２撮像部とを有し、
    前記判定部は、
    前記第１撮像部で撮像された前記基板の画像と、前記第２撮像部で撮像された前記基板の画像との差分画像に基づいて、前記液膜の形成状態の良否を判定する
    請求項１～４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  7. 前記判定部は、
    前記撮像部で撮像された前記基板の画像と所定の基準画像との差分画像に基づいて、前記液膜の形成状態の良否を判定する
    請求項１～４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  8. 前記液処理部は、
    前記液膜を形成する液体が前記基板上に吐出される前に、前記液体を融点以上かつ室温以下に冷却する冷却部を有する
    請求項１～７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  9. 基板に液体を供給し、前記基板に液体状態の液膜を形成する液処理工程と、
    液体状態の前記液膜が形成された前記基板を超臨界状態の処理流体と接触させて、前記基板を乾燥させる後処理工程と、
    液体状態の前記液膜が形成されており前記後処理工程を行う後処理部に搬入される直前の前記基板の表面を撮像する撮像工程と、
    撮像された前記基板の画像に基づいて、前記液膜の形成状態の良否を判定する判定工程と、
    を含み、
    前記後処理工程は、前記液膜の形成状態が良好であると判定された場合に行われる
    基板処理方法。
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