JP7330027B2 - 基板処理装置、および、基板処理方法 - Google Patents

Description

本願明細書に開示される技術は、基板処理装置、および、基板処理方法に関するものである。

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、フォトレジスト液またはエッチング液などの処理液を供給することによって、洗浄処理またはレジスト塗布処理などの基板処理が行われる。

これらの処理液を用いる液処理を行う装置として、基板を回転させつつ、その基板の上面にノズルからの処理液を吐出する基板処理装置が用いられる場合がある。

たとえば、特許文献１においては、基板が正常に保持されているか否かを判定するために、撮像画像と基準画像とを比較する技術が開示されている。

特開２０１３－１１０２７０号公報

特許文献１に開示された技術では、基板が正常に保持されているか否かを判定するためには、正常に保持された基板を撮像した画像である基準画像が必要となる。したがって、正常に保持された基板をあらかじめ撮像しておかなければ、基板が正常に保持されているか否かを判定することができないという問題があった。

本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、基準画像を必要とせずに、基板が正常に保持されているか否かを判定する技術を提供することを目的とするものである。

本願明細書に開示される技術の第１の態様は、基板を回転させつつ保持するための保持部と、保持された回転している前記基板の外縁部を含む撮像範囲を複数箇所で撮像し、かつ、回転している前記基板の複数の画像データを出力するための撮像部と、複数の前記画像データ間の差分画像から、前記基板の前記外縁部を抽出するための抽出部と、前記差分画像における前記基板の前記外縁部に基づいて、前記基板の保持状態を判定するための判定部とを備える。

本願明細書に開示される技術の第２の態様は、第１の態様に関連し、前記判定部は、前記差分画像における前記外縁部の長さに基づいて、前記基板の保持状態を判定する。

本願明細書に開示される技術の第３の態様は、第１または２の態様に関連し、前記判定部は、前記差分画像における前記外縁部の長さの最大値に基づいて、前記基板の保持状態を判定する。

本願明細書に開示される技術の第４の態様は、第１から３のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記撮像部は、保持された前記基板の前記外縁部に沿って延びる前記撮像範囲を撮像する。

本願明細書に開示される技術の第５の態様は、第４の態様に関連し、前記撮像部は、前記基板の前記外縁部に沿って延びるアーチ状の前記撮像範囲を撮像する。

本願明細書に開示される技術の第６の態様は、第１から５のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記撮像部は、保持された前記基板を前記基板の上方から撮像する。

本願明細書に開示される技術の第７の態様は、第１から６のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記撮像部は、保持された前記基板を前記基板の外周側から撮像する。

本願明細書に開示される技術の第８の態様は、第１から７のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記判定部において前記基板の保持状態が異常状態と判定された場合に、警報を発報する発報部をさらに備える。

本願明細書に開示される技術の第９の態様は、基板を保持し、かつ、回転させる工程と、回転している前記基板の外縁部を含む撮像範囲を複数箇所で撮像し、かつ、前記基板の複数の画像データを出力する工程と、複数の前記画像データ間の差分画像から、前記基板の前記外縁部を抽出する工程と、前記差分画像における前記基板の前記外縁部に基づいて、前記基板の保持状態を判定する工程とを備える。

本願明細書に開示される技術の第１０の態様は、第９の態様に関連し、前記基板の保持状態を判定する工程は、前記差分画像における前記外縁部の長さに基づいて、前記基板の保持状態を判定する工程である。

本願明細書に開示される技術の第１１の態様は、第９または１０の態様に関連し、前記基板の保持状態を判定する工程は、前記差分画像における前記外縁部の長さの最大値に基づいて、前記基板の保持状態を判定する工程である。

本願明細書に開示される技術の第１２の態様は、第９から１１のうちのいずれか１つの態様に関連し、回転している前記基板を撮像する工程の後に、前記基板を処理する工程をさらに備える。

本願明細書に開示される技術の第１３の態様は、第９から１２のうちのいずれか１つの態様に関連し、回転している前記基板を撮像する工程の前に、前記基板を洗浄処理する工程をさらに備え、回転している前記基板を撮像する工程は、前記洗浄処理後で前記基板を乾燥処理する前に行われる工程である。

本願明細書に開示される技術の第１４の態様は、第９から１３のうちのいずれか１つの態様に関連し、前記基板の保持状態を判定する工程において前記基板の保持状態が異常状態であると判定された場合に、前記基板の回転を停止する工程をさらに備える。

本願明細書に開示される技術の第１から１４の態様によれば、基板の複数箇所における画像データを用いて差分画像を作成し、さらに、差分画像から基板の外縁部を抽出することによって、差分画像における当該外縁部の長さなどから基板の保持状態を判定することができる。よって、正常に保持された基板の画像データを基準画像データとして保持していなくとも、基板の保持状態を判定することができる。

また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。

実施の形態に関する、基板処理装置の全体構成の例を示す図である。 実施の形態に関する、洗浄処理ユニットの平面図である。 実施の形態に関する、洗浄処理ユニットの断面図である。 基板が他の方法によって保持される場合の、スピンチャックの構成の例を示す断面図である。 カメラ、ノズルおよび基板の位置関係を示す図である。 制御部の機能ブロック図である。 図６に例が示された制御部を実際に運用する場合のハードウェア構成を概略的に例示する図である。 実施の形態に関する、基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 回転している基板の画像フレームの例を示す図である。 回転している基板の画像フレームの例を示す図である。 図８に例が示された画像フレームと、図９に例が示された画像フレームとの差分画像である。 図１０に例が示された差分画像に基づいて、Ｃａｎｎｙエッジ抽出を行った結果を示す図である。 差分画像に基づいてＣａｎｎｙエッジ抽出を行った結果の他の例を示す図である。 図１２または図１３のように抽出されたエッジの基板周方向の長さの、各画像フレームまでの最大値を示す図である。 基板が正常に保持されている場合の、差分画像に基づいて抽出されるエッジの基板周方向の長さの最大値を、基板処理装置のそれぞれの動作において測定した場合の例を示す図である。

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。

なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化が図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。

また、以下に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

また、以下に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が用いられる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられるものであり、実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。

＜実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する基板処理装置、および、基板処理方法について説明する。

＜基板処理装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に関する基板処理装置１００の全体構成の例を示す図である。図１に例が示されるように、基板処理装置１００は、処理対象である基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の処理装置である。なお、処理対象となる基板には、たとえば、半導体基板、液晶表示装置用基板、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などのｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。

本実施の形態に関する基板処理装置１００は、円形薄板状であるシリコン基板である基板Ｗに対して、薬液および純水などのリンス液を用いて洗浄処理を行った後、乾燥処理を行う。

上記の薬液としては、たとえば、アンモニアと過酸化水素水との混合液（ＳＣ１）、塩酸と過酸化水素水との混合水溶液（ＳＣ２）、または、ＤＨＦ液（希フッ酸）などが用いられる。

以下の説明では、薬液とリンス液とを総称して「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、または、エッチングのための薬液なども「処理液」に含まれるものとする。

基板処理装置１００は、複数の洗浄処理ユニット１と、インデクサ１０２と、主搬送ロボット１０３とを備える。

インデクサ１０２は、装置外から受け取る処理対象である基板Ｗを装置内に搬送するとともに、基板処理（処理カップの昇降、洗浄処理および乾燥処理を含む）が完了している処理済みの基板Ｗを装置外に搬出する。インデクサ１０２は、複数のキャリア（図示省略）を配置するとともに、移送ロボット（図示省略）を備える。

キャリアとしては、基板Ｗを密閉空間に収納するｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ（ＦＯＵＰ）、ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｎｔｅｒ ｆａｃｅ（ＳＭＩＦ）ポッド、または、基板Ｗを外気にさらすｏｐｅｎ ｃａｓｓｅｔｔｅ（ＯＣ）が採用されてもよい。また、移送ロボットは、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。

洗浄処理ユニット１は、１枚の基板Ｗに対して洗浄処理および乾燥処理を行う。本実施の形態に関する基板処理装置１００には、１２個の洗浄処理ユニット１が配置されている。

具体的には、各々が鉛直方向に積層された３個の洗浄処理ユニット１を含む４つのタワーが、主搬送ロボット１０３の周囲を取り囲むようにして配置されている。

図１では、３段に重ねられた洗浄処理ユニット１の１つが概略的に示されている。なお、基板処理装置１００における洗浄処理ユニット１の数量は、１２個に限定されるものではなく、適宜変更されてもよい。

主搬送ロボット１０３は、洗浄処理ユニット１が積層された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から受け取る処理対象の基板Ｗを各洗浄処理ユニット１に搬入する。また、主搬送ロボット１０３は、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。

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つについて説明するが、他の洗浄処理ユニット１についても、ノズルの配置関係が異なること以外は、同一の構成を有する。

図２は、本実施の形態に関する洗浄処理ユニット１の平面図である。また、図３は、本実施の形態に関する洗浄処理ユニット１の断面図である。

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ており、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、基板Ｗを水平姿勢（すなわち、基板Ｗの上面の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つのノズル３０、ノズル６０およびノズル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の上方の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、鉛直方向に沿うとともに四方を取り囲む側壁１１と、側壁１１の上側を閉塞する天井壁１２、側壁１１の下側を閉塞する床壁１３とを備える。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。ＦＦＵ１４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（たとえば、ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ａｉｒ ｆｉｌｔｅｒ（ＨＥＰＡ）フィルタ）を備えている。

ＦＦＵ１４は、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。ＦＦＵ１４から供給された清浄空気を均一に分散させるために、多数の吹出し孔が形成されたパンチングプレートを天井壁１２の直下に設けてもよい。

スピンチャック２０は、スピンベース２１、スピンモータ２２、カバー部材２３および回転軸２４を備える。スピンベース２１は、円板形状を有しており、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ている。スピンモータ２２は、スピンベース２１の下方に設けられており、回転軸２４を回転させる。スピンモータ２２は、回転軸２４を介してスピンベース２１を水平面内において回転させる。カバー部材２３は、スピンモータ２２および回転軸２４の周囲を取り囲む筒状形状を有する。

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を有する。

スピンベース２１の保持面２１ａの周縁部には複数（本実施の形態では４本）のチャックピン２６が設けられている。複数のチャックピン２６は、円形の基板Ｗの外周円の外径に対応する円周上に沿って、均等な間隔をあけて配置されている。本実施の形態では、４個のチャックピン２６が９０°間隔で設けられている。

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に近接する水平姿勢で保持する（図３を参照）。また、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の外周端から離間させることによって、基板Ｗの把持を解除する。なお、基板Ｗを保持する方法は、本実施の形態に示されたチャックピンを用いる方法に限られるものではなく、たとえば、基板Ｗを真空吸着する真空チャック、または、気体を噴出してベルヌーイの原理によって基板Ｗを吸引するベルヌーイチャック（後述）などであってもよい。

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を保持している状態で、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線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。

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に設けられたモータ３３２（ノズル移動部）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、ノズル３０は、スピンチャック２０の上方の位置と処理カップ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させる。ノズル基台３３の回動によって、ノズル３０はスピンベース２１の保持面２１ａの上方において揺動する。詳細には、スピンベース２１よりも上方において、水平方向に延びる既定の処理区間ＰＳ１（後述）を移動する。なお、ノズル３０を処理区間ＰＳ１内で移動させることは、先端の吐出ヘッド３１を処理区間ＰＳ１内で移動させることと同意である。

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おり、吐出ヘッド３１から複数種の処理液が吐出可能である。なお、ノズル３０の先端に複数の吐出ヘッド３１を設けて、それぞれから個別に同一または異なる処理液が吐出されてもよい。ノズル３０（詳細には吐出ヘッド３１）は、水平方向に円弧状に延びる処理区間ＰＳ１を移動しながら、処理液を吐出する。ノズル３０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。

本実施の形態の洗浄処理ユニット１には、上記のノズル３０に加えてさらに２つのノズル６０およびノズル６５が設けられている。本実施の形態のノズル６０およびノズル６５は、上記のノズル３０と同一の構成を備える。

すなわち、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によって示されるように、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、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によって示されるように、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。

ノズル６０およびノズル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、ノズル６０およびノズル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よい。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本以上であればよい。

ノズル３０、ノズル６０およびノズル６５各々を、円弧状に移動させることは必須ではない。たとえば、直道駆動部を設けることによって、ノズルを直線移動させてもよいし、周回してもよい。

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線ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有する。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の回転軸線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の回転軸線ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４７ｂを有する。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、たとえば、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の中心を通る回転軸線ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有する。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とを有する。

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である下端部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の回転軸線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り返し部５２ｃとを有する。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。折り返し部５２ｃは、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、折り返し部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。

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いる。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する。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、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線ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有する。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を取り囲む。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の回転軸線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り返し部４３ｃとを有する。

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。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。中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、折り返し部４３ｃが第２案内部５２の折り返し部５２ｃと水平方向に重なる。

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各々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、たとえば、ボールネジ機構または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よいし、複数の板状部材をつなぎ合わせたものであってもよい。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、本実施の形態ではノズル３０、ノズル６０およびノズル６５のノズル基台３３、ノズル基台６３およびノズル基台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を取り囲む外縁部は、外カップ４３の外径よりも大きな径の円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の一部であり、かつ、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。ＦＦＵ１４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との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。

図４は、基板Ｗが他の方法によって保持される場合の、スピンチャック２０Ａの構成の例を示す断面図である。

図４に例が示されるように、複数のチャックピン２６Ａおよび図示しない複数の支持ピンによって基板Ｗの外縁部および下面が補助的に支持されるが、本実施の形態では厚さがたとえば１００μｍである極めて薄い基板Ｗを保持するため、回転時に基板Ｗが変形したり、最悪の場合には破損するおそれがある。このため、以下のようにして、主にベルヌーイ効果によって基板Ｗの中心部を非接触で吸引して基板Ｗを保持する。

複数のチャックピン２６Ａが基板Ｗの外縁部を把持し、搬送ロボットが基板Ｗの吸着保持を解除するのと同時に、気体バルブ（図示せず）が開放されて気体供給機構（図示せず）から気体流路１５５に窒素ガスが送給される。気体流路１５５は、その先端において液流路１５４に合流してノズルヘッド１５０の吐出口１５６に連通している。よって、気体流路１５５に供給された窒素ガスはノズルヘッド１５０の吐出口１５６から噴出されることとなる。

ここで、ノズルヘッド１５０は、円筒状の管部の上端にフランジ部１５２を設けて構成される。フランジ部１５２は、スピンベース２１Ｂの保持面２１ａに突設される。

フランジ部１５２の上面は、平坦な吸引面１５３とされている。ノズルヘッド１５０は、吸引面１５３が水平方向に沿うようにスピンベース２１Ｂに設けられる。すなわち、ノズルヘッド１５０の吸引面１５３は、スピンベース２１Ｂの保持面２１ａと平行である。

また、ノズルヘッド１５０はスピンベース２１Ｂの保持面２１ａの中央部に設けられており、ノズルヘッド１５０の吸引面１５３は複数のチャックピン２６Ａによって外縁部を把持される基板Ｗの中心部に対向する。

吐出口１５６は、複数のチャックピン２６Ａによって把持される基板Ｗの中心に対向する位置に形成されているため、吐出口１５６から噴出された窒素ガスは当該基板Ｗの中心に吹き付けられる。これにより、以下に説明されるように、基板Ｗのうちの吸引面１５３と対向する領域をベルヌーイ効果によって吸引面１５３に非接触で吸引している。なお、この段階では処理液の吐出は行われていない。

図４に示すように、ノズルヘッド１５０の吐出口１５６から基板Ｗの中心に吹き付けられた窒素ガスは、吸引面１５３と基板Ｗの下面との間の空間を高速で流れる。この窒素ガス流の方向は、吸引面１５３および基板Ｗの下面と平行である。液流路１５４は、鉛直方向に形成されているので、液流路１５４内では窒素ガスは真上向きに流れ、吐出口１５６から出ると吸引面１５３と基板Ｗの下面との間を水平方向に流れるように流れ向きを変更することになる。この際、吐出口１５６近傍において液流路１５４が上方の吐出口１５６に向かって先端部側が大きくなる逆円錐面１５４ａに形成されているので、吐出口１５６近傍において窒素ガスの流れは逆円錐面１５４ａに沿って真上向きから斜め上向きに方向を変えることとなり、上述した流れ向きの変更が円滑におこなわれ、良好な吸引力が得られる。なお、吸引面１５３と基板Ｗの下面との間隔ｄ２は、０．５ｍｍ程度である。

基板Ｗの下面とノズルヘッド１５０の吸引面１５３との間の狭い空間を窒素ガスが高速で流れると、当該空間の圧力が減少して大気圧によって基板Ｗの中心部が吸引面１５３に吸引される。ただし、基板Ｗと吸引面１５３との間には窒素ガスが流れているため、基板Ｗが吸引面１５３に接触することはない。すなわち、吐出口１５６から窒素ガスを噴出することにより、図４の矢印ＡＲ６で示されるように、複数のチャックピン２６Ａによって外縁部を把持される基板Ｗのうちの吸引面１５３と対向する領域が、ベルヌーイ効果によって吸引面１５３に非接触で吸引されるのである。このように、複数のチャックピン２６Ａによる基板Ｗの外縁部における機械的把持に加えて、基板Ｗの中心部をベルヌーイ効果によってノズルヘッド１５０の吸引面１５３に非接触で吸引することにより、基板Ｗを回転させたときにも基板Ｗの変形を抑制して破損を防止することができる。

次に、スピンモータ（図示せず）によってスピンベース２１Ｂおよびそれに保持された基板Ｗの回転を開始する。スピンベース２１Ｂの回転力はチャックピン２６Ａおよび支持ピンを介して基板Ｗに伝達される。また、回転時における基板Ｗの水平方向の位置ずれは複数のチャックピン２６Ａによって規制されている。そして、ノズル３０から基板Ｗの上面に薬液を吐出しての薬液処理、ノズル３０およびノズルヘッド１５０の双方から基板Ｗの上面および下面に純水を吐出する純水リンス処理、基板Ｗを高速回転させての振り切り乾燥処理が続けて行われる。処理液を使用しての液処理を行うときには、遠心力によってスピンベース２１Ｂおよび基板Ｗから飛散した処理液は、処理カップ４０によって回収する。

一連の薬液処理、純水リンス処理、乾燥処理において、ノズルヘッド１５０の吐出口１５６からは常に窒素ガスが噴出され続け、ベルヌーイ効果による基板Ｗ中心部の非接触吸引が継続して実行される。ここで、少なくとも純水リンス処理を行うときには、ノズル３０のみならず、下面側のノズルヘッド１５０からも処理液としての純水が吐出される。つまり、ノズルヘッド１５０からは窒素ガスと処理液とが同時に吐出されるのである。

純水リンス処理を行うときには、ノズル３０および液流路１５４に処理液が送給される。ノズル３０に供給された処理液はノズル３０から回転する基板Ｗの上面に吐出される。一方、液流路１５４に供給された処理液は、ノズルヘッド１５０の吐出口１５６から基板Ｗの下面に吐出される。このときに、吐出口１５６の近傍において気体流路１５５の先端が液流路１５４に合流しているため、当該合流点にて気体流路１５５から送給された窒素ガスと液流路１５４を流れる処理液とが混合され、吐出口１５６からはその窒素ガスと処理液との混合流体が吐出される。

吐出口１５６から混合流体が吐出された場合であっても、基板Ｗの下面とノズルヘッド１５０の吸引面１５３との間の空間を窒素ガスが流れており、基板Ｗが把持されたまま基板Ｗの下面と吸引面１５３との位置関係は維持される。これは次の作用によるものと推測される。

すなわち、当該空間に液体である処理液も流れることによって、基板Ｗの中心部に下方から押し上げようとする力が作用する可能性がある。ここで、従来よりの典型的なベルヌーイチャックであれば、処理液によって基板Ｗに押し上げようとする力が作用すると容易に基板Ｗが押し上げられてチャック面と基板Ｗとの間隔が拡がり、その結果ベルヌーイ効果が喪失されることが考えられる。

これに対し、本実施の形態では、基板Ｗの外縁部が複数のチャックピン２６Ａによって機械的に把持されてベルヌーイ効果が残存していることと相まって、処理液の吐出によって基板Ｗの中心部に下方から押し上げようとする力が作用した場合であっても、基板Ｗが容易に押し上げられることはなく、基板Ｗの下面と吸引面１５３との位置関係は維持されることとなる。これにより、吐出口１５６から窒素ガスと処理液とを同時に吐出した場合であっても、基板Ｗの非接触吸引を維持しつつ、基板Ｗの下面に処理液を供給して液処理を行うことができる。なお、薬液処理および乾燥処理時には、ノズルヘッド１５０の吐出口１５６から窒素ガスのみが噴出されるため、ベルヌーイ効果によって基板Ｗの中心部が非接触吸引される。

図５は、カメラ７０、ノズル３０および基板Ｗの位置関係を示す図である。カメラ７０は、チャンバー１０内であって仕切板１５（図３を参照）よりも上方（すなわち、基板Ｗよりも上方）に設置されている。また、カメラ７０は、基板Ｗの外周側の、基板Ｗとは平面視において重ならない位置に配置されている。また、カメラ７０は、たと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。

ノズル３０は、ノズル基台３３の駆動によって、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの上方の処理区間ＰＳ１（図５の点線位置）と処理カップ４０よりも外側の待機位置（図５の実線位置）との間で往復移動される。

処理区間ＰＳ１は、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区間である。ここでは、処理区間ＰＳ１は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗにおける一方側の縁部付近の第１端ＴＥ１と、その反対側の縁部付近の第２端ＴＥ２との間で、水平方向に延びる区間である。

待機位置は、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、ノズル３０の吐出ヘッド３１（図３を参照）を収容する待機ポッドが設けられていてもよい。

カメラ７０は、その撮像視野に、少なくとも基板Ｗの外縁部が含まれる位置に設置されている。また、カメラ７０は、基板Ｗの外縁部を含む撮像範囲で、基板Ｗの複数箇所について撮像する。

本実施の形態では、図３および図５に示すように、基板Ｗ、さらには、処理区間ＰＳ１におけるノズル３０を撮像する位置にカメラ７０が設置される。よって、カメラ７０は、基板Ｗの外縁部を含む撮像領域を撮像できる。

図３に示すように、チャンバー１０内であって仕切板１５よりも上方の位置に、照明部７１が設けられている。チャンバー１０内が暗室である場合、カメラ７０が撮像を行う際に照明部７１が光を照射するように、制御部９が照明部７１を制御してもよい。

図６は、制御部９の機能ブロック図である。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一である。すなわち、制御部９は、後述するように、各種演算処理を行うＣＰＵと、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リードオンリーメモリ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＯＭ）、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＡＭ）および制御用ソフトウェアまたはデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどである記憶部と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６に示すエッジ抽出部９０、判定部９１およびコマンド送信部９２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。

エッジ抽出部９０は、カメラ７０から入力される複数の画像データ間の比較によって得られる差分画像から、基板Ｗのエッジを抽出する。

判定部９１は、エッジ抽出部９０によって抽出されたエッジに基づいて、基板Ｗの保持状態を判定する。

コマンド送信部９２は、基板Ｗを処理するための各種条件が記述されたレシピに従って、コマンド（制御情報）を出力することによって、洗浄処理ユニット１の各要素を動作させる。具体的には、コマンド送信部９２は、ノズル３０、ノズル６０およびノズル６５にコマンドを出力して、ノズル基台３３、ノズル基台６３およびノズル基台６８に内蔵された駆動源（モータ）を動作させる。たとえば、コマンド送信部９２がノズル３０に対して処理区間ＰＳ１の第１端ＴＥ１に移動させるコマンドを送信すると、ノズル３０が待機位置から第１端ＴＥ１に移動する。さらに、コマンド送信部９２がノズル３０に対して処理区間ＰＳ１の第２端ＴＥ２に移動させるコマンドを送信すると、ノズル３０が第１端ＴＥ１から第２端ＴＥ２に移動する。ノズル３０からの処理液の吐出も、コマンド送信部９２からのコマンド送信に応じて行われるようにしてもよい。

また、制御部９には、表示部９５、入力部９６および複数の洗浄処理ユニット１が接続されている。表示部９５は、制御部９からの画像信号に応じて各種情報を表示する。入力部９６は、制御部９に接続されたキーボードおよびマウスなどの入力デバイスで構成されており、操作者が制御部９に対して行う入力操作を受け付ける。複数の洗浄処理ユニット１は、コマンド送信部９２から送信される各種コマンド（制御情報）に基づいて、それぞれの洗浄処理ユニット１における各要素を動作させる。

図７は、図６に例が示された制御部９を実際に運用する場合のハードウェア構成を概略的に例示する図である。

図７では、図６中のエッジ抽出部９０、判定部９１およびコマンド送信部９２を実現するためのハードウェア構成として、演算を行う処理回路１１０２Ａと、情報を記憶することができる記憶装置１１０３とが示される。

処理回路１１０２Ａは、たとえば、ＣＰＵなどである。記憶装置１１０３は、たとえば、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ、すなわち、ＨＤＤ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどのメモリ（記憶媒体）である。

＜基板処理装置の動作について＞
基板処理装置１００における基板Ｗの通常の処理は、順に、主搬送ロボット１０３がインデクサ１０２から受け取った処理対象の基板Ｗを各洗浄処理ユニット１に搬入する工程、当該洗浄処理ユニット１が基板Ｗに基板処理を行う工程、および、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に戻す工程を含む。

次に、図８を参照しつつ、各洗浄処理ユニット１における典型的な基板Ｗの基板処理のうちの洗浄処理および乾燥処理の手順について説明する。なお、図８は、本実施の形態に関する基板処理装置の動作を示すフローチャートである。

まず、基板Ｗの表面に薬液を供給して所定の薬液処理を行う（ステップＳＴ０１）。その後、純水を供給して純水リンス処理を行う（ステップＳＴ０２）。

さらに、基板Ｗを高速回転させることによって純水を振り切り、それによって基板Ｗを乾燥させる（ステップＳＴ０３）。

洗浄処理ユニット１が基板処理を行う際、スピンチャック２０が基板Ｗを保持するとともに、処理カップ４０が昇降動作を行う。

洗浄処理ユニット１が薬液処理を行う場合、たとえば外カップ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。この状態で基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、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の外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の外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。

洗浄処理ユニット１が純水リンス処理を行う場合、たとえば、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。この状態で基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、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の外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の外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よい。

洗浄処理ユニット１が振り切り乾燥処理を行う場合、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。この状態で基板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。

＜保持状態判定について＞
以下においては、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの複数箇所をカメラ７０を用いて撮像し、得られた複数の画像データ間の差分画像に基づいて、基板Ｗの保持状態判定を行う方法について説明する。当該判定は、主に、制御部９におけるエッジ抽出部９０および判定部９１によって行われる。当該方法によれば、正常に保持された基板を別途撮像して基準となる画像を登録しておく必要がない。

本実施の形態では、回転している基板Ｗの特定箇所を、固定されたカメラ７０で撮像することによって、基板Ｗの複数箇所を撮像する。ただし、基板Ｗが回転していることは必須ではなく、また、基板Ｗを撮像するカメラが複数あってもよい。

図９および図１０は、回転している基板Ｗの画像フレームの例を示す図である。図９および図１０における画像フレームは、基板Ｗの外縁部に沿う範囲を含む撮像範囲に対応している。なお、画像フレームの撮像範囲（または、撮像範囲において画像データ間の比較に用いられる領域であるターゲット領域）は、基板Ｗの外縁部に沿う円弧状（アーチ状）であることが望ましい。また、画像フレームの撮像範囲は、基板Ｗの少なくとも一部の外縁部を含んでいればよく、基板Ｗの外縁部の全周を含む場合であってもよい。また、画像フレームの撮像範囲は、カメラ７０から見て手前側の基板Ｗの外縁部であってもよいし、奥側の基板Ｗの外縁部であってもよい。

また、図９と図１０とでは、基板Ｗの撮像範囲が一部重複しているが、複数の画像フレーム間で、基板Ｗの撮像される範囲が重複していなくともよい。

また、図９と図１０とでは、スピンチャック２０に保持された基板Ｗが回転していることによって、チャックピン２６の位置が大きく異なっている。

図１１は、図９に例が示された画像フレームと、図１０に例が示された画像フレームとの差分画像である。図１１においては、チャックピン差分２６Ｘと、外縁部差分２００とが示されている。

図９および図１０におけるチャックピン２６は、基板Ｗの回転によって位置が大きく異なる。そのため、その差分がチャックピン差分２６Ｘとして示されている。

また、図１１においては、基板Ｗの回転によって生じた外縁部のゆらぎ（偏心を含む）が、外縁部差分２００として示されている。

なお、図３および図５に示されたように、本実施の形態におけるカメラ７０は、基板Ｗの外周側に位置しているため、差分画像において、基板Ｗの鉛直方向のゆらぎが外縁部差分２００として示される。また、図３および図５に示されたように、本実施の形態におけるカメラ７０は、基板Ｗの上方にも位置しているため、差分画像において、基板Ｗの水平方向のゆらぎ（たとえば、偏心）が外縁部差分２００として示される。

次に、図１１に例が示された差分画像に基づいてエッジ抽出部９０がエッジ抽出を行うことによって、差分画像に示される外縁部差分２００の基板周方向の長さを抽出する。

図１２は、図１１に例が示された差分画像に基づいて、Ｃａｎｎｙエッジ抽出を行った結果を示す図である。図１２に例が示されるように、抽出されたエッジ２０１は、差分画像においてゆらぎが生じた外縁部に沿って延びる部分と、チャックピン２６に対応する成分とを含んでいる。

上記のエッジ抽出によって得られるエッジ２０１の基板周方向の長さは、複数の画像フレーム（すなわち、図９および図１０）間で生じた基板Ｗの外縁部のゆらぎの程度を反映する（詳細については、後述）。すなわち、回転する基板Ｗの外縁部が大きくゆらぐほど、エッジ２０１の基板周方向の長さは長くなる。よって、判定部９１は、エッジ２０１の長さに基づいて、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの保持状態を判定することができる。

ここで、エッジ２０１の基板周方向の長さは、エッジ２０１の、基板周方向に沿って連続するピクセル数に基づいて算出される。

図１２に例が示された場合では、エッジ２０１の長さは撮像範囲の両端に達している。このような場合は、回転する基板Ｗの外縁部のゆらぎが大きいと考えられるため、基板Ｗが正常に保持されていない（保持異常）と判定することができる。

図１３は、差分画像に基づいてＣａｎｎｙエッジ抽出を行った結果の他の例を示す図である。

図１３に例が示された場合では、エッジ２０１の長さは撮像範囲の一部に留まっている。このような場合は、回転する基板Ｗの外縁部のゆらぎが十分に小さいと考えられるため、基板Ｗが正常に保持されている（保持正常）と判定することができる。

図１４は、図１２または図１３のように抽出されたエッジの基板周方向の長さの、各画像フレームまでの最大値を示す図である。図１４において、縦軸はエッジの基板周方向の長さの最大値［ピクセル］を示し、横軸は画像フレーム数を示す。

図１４においては、保持正常に対応するサンプル１種類（実線）と、保持異常に対応するサンプル４種類（太い点線、細い点線、太い１点鎖線、細い１点鎖線）とが、それぞれ示されている。

撮像される基板Ｗの回転速度は、たとえば、５００ｒｐｍとし、画像フレームを取得する間隔は、たとえば、６０ｆｐｓとする。しかしながら、基板Ｗの回転速度に対応して、基板Ｗの異なる外縁部が撮像範囲に含まれるように画像フレームを取得する間隔が調整されてもよいし、基板Ｗの回転速度とは無関係に画像フレームを取得する間隔が調整されてもよいし、画像フレームを取得する間隔がランダムであってもよい。

また、本実施の形態では、差分画像は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗについて最初に取得された画像フレームを基準として、その後順次取得される画像フレームとの比較によって作成されるものとするが、基準とする画像フレームは、最初に取得された画像フレームに限られるものではない。

図１４に例が示されるように、各画像フレームまでのエッジ２０１の基板周方向の長さの最大値（以下、単にエッジ２０１の最大値とも称する）を保持していくと、基板Ｗが保持異常（基板Ｗの外縁部のゆらぎが大きい）である場合には、エッジ２０１の最大値が、撮像範囲における基板周方向の最大ピクセル数（たとえば、６００ピクセル）に達している。

一方で、基板Ｗが保持正常（基板Ｗの外縁部のゆらぎが小さい）である場合には、エッジ２０１の最大値が、撮像範囲における基板周方向の最大ピクセル数の一部（本実施の形態では、半分程度）に抑えられていることが分かる。すなわち、エッジ２０１の最大値が、保持された基板Ｗの外縁部のゆらぎの程度を反映していることが分かる。

よって、判定部９１は、差分画像に基づいて抽出されるエッジ２０１の長さに基づいて、たとえば、エッジ２０１の最大値が所定のしきい値よりも大きくなった場合に、基板Ｗの保持異常が生じているとして、基板Ｗの保持状態を判定することができる。

＜保持異常の例について＞
上記の保持異常が生じる場合の例としては、複数のチャックピン２６のうちの少なくとも１つが適切に基板Ｗを挟持していない場合（挟持していない場合、または、スピンベース２１に平行でない姿勢で基板Ｗを挟持してしまっている場合などを含む）、または、基板Ｗが割れるまたは一部欠けることによってチャックピン２６が適切に機能しない場合（チャックピン２６に対応する箇所に基板Ｗが位置していない場合、または、スピンベース２１に平行でない姿勢で基板Ｗを挟持してしまっている場合などを含む）などが想定される。

＜保持状態判定のタイミングについて＞
図１５は、基板Ｗが正常に保持されている場合の、差分画像に基づいて抽出されるエッジの基板周方向の長さの最大値を、基板処理装置１００のそれぞれの動作において測定した場合の例を示す図である。図１５においては、縦軸はエッジの基板周方向の長さの最大値に相当する評価値であり、横軸は画像フレーム数である。

図１５に例が示されるように、基板処理装置の動作工程としては、主搬送ロボット１０３がインデクサ１０２から受け取った処理対象の基板Ｗを各洗浄処理ユニット１に搬入する搬入工程１００１と、基板Ｗをスピンチャック２０に挟持するチャック工程１００２と、基板処理のために基板Ｗの回転を開始する回転開始工程１００３と、処理カップ４０を上昇させるカップ上昇工程１００４と、基板Ｗを洗浄する洗浄工程１００５（図８におけるステップＳＴ０１、ステップＳＴ０２およびステップＳＴ０３に対応）と、処理カップ４０を下降させるカップ下降工程１００６と、基板Ｗをスピンチャック２０から開放する開放工程１００７と、主搬送ロボット１０３が洗浄処理ユニット１から処理済みの基板Ｗを搬出する搬出工程１００８とが示されている。

そのうち、回転開始工程１００３と、開放工程１００７とでは、相対的に評価値が低く、基板Ｗの外縁部のゆらぎが小さいことが分かる。これらの工程のうち回転開始工程１００３は、カップ上昇工程１００４、洗浄工程１００５およびカップ下降工程１００６からなる基板処理の前の工程であり、洗浄工程１００５において基板Ｗの回転がさらに加速されて高速回転となることを考慮すると、保持異常であるために基板Ｗが飛散するなどの不具合が生じないようにするためには、基板Ｗの回転が加速中であり、かつ、基板Ｗの外縁部のゆらぎが小さいこの回転開始工程１００３で保持状態判定を行うことが望ましい。保持状態判定を行うタイミングを最適化することによって、常時監視する場合よりも制御部９の負荷を軽減することもできる。

なお、基板処理中（たとえば、図８のステップＳＴ０３に対応する乾燥処理の前）などに保持状態判定を行ってもよい。図８のステップＳＴ０３に対応する乾燥処理の前に保持状態判定を行う場合には、少なくとも、基板Ｗが乾燥のための回転速度に到達する前の加速中の状態で行うことが望ましい。

回転開始工程１００３において保持状態判定を行い、基板Ｗの保持状態が正常である場合は、次のカップ上昇工程１００４に進む。一方で、基板Ｗの保持状態が正常でない場合は、基板Ｗの回転を停止し、必要に応じて警報を発報する。

ここで、警報は、制御部９の制御によって表示部９５に表示させることができるが、たとえば、画面における識別可能な強調表示（点滅表示など）、または、音による警報が行われてもよい。

＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。

以上に記載された実施の形態によれば、基板処理装置は、保持部と、撮像部と、抽出部と、判定部９１とを備える。ここで、保持部は、たとえば、スピンチャック２０などに対応するものである。また、撮像部は、たとえば、カメラ７０などに対応するものである。また、抽出部は、たとえば、エッジ抽出部９０などに対応するものである。スピンチャック２０は、チャックピン２６によって基板Ｗを保持する。カメラ７０は、保持された基板Ｗの外縁部を含む撮像範囲を複数箇所で撮像する。そして、カメラ７０は、基板Ｗの複数の画像データを出力する。エッジ抽出部９０は、複数の画像データ間の差分画像から、基板Ｗの外縁部を抽出する。判定部９１は、差分画像における基板Ｗの外縁部に基づいて、基板Ｗの保持状態を判定する。

また、以上に記載された実施の形態によれば、基板処理装置は、基板Ｗを保持するスピンチャック２０と、保持された基板Ｗの外縁部を含む撮像範囲を複数箇所で撮像し、かつ、基板Ｗの複数の画像データを出力するカメラ７０とを備える。また、基板処理装置は、プログラムを実行する処理回路１１０２Ａと、実行されるプログラムを記憶する記憶装置１１０３とを備える。そして、処理回路１１０２Ａがプログラムを実行することによって、以下の動作が実現される。

すなわち、複数の画像データ間の差分画像から、基板Ｗの外縁部が抽出される。そして、差分画像における基板Ｗの外縁部に基づいて、基板Ｗの保持状態が判定される。

このような構成によれば、基板Ｗの複数箇所における画像データを用いて差分画像を作成し、さらに、差分画像から基板Ｗの外縁部を抽出することによって、差分画像における当該外縁部の長さなどから基板Ｗの保持状態を判定することができる。よって、正常に保持された基板Ｗの画像データを基準画像データとして保持していなくとも、基板Ｗの保持状態を判定することができる。

なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、判定部９１は、差分画像における外縁部の長さに基づいて、基板Ｗの保持状態を判定する。このような構成によれば、差分画像における基板Ｗの外縁部の長さが長い場合に、基板Ｗの保持状態が異常状態（すなわち、保持異常）であると判定することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、判定部９１は、差分画像における外縁部の長さの最大値に基づいて、基板Ｗの保持状態を判定する。このような構成によれば、差分画像における基板Ｗの外縁部の長さの最大値がしきい値よりも大きい場合に、基板Ｗが保持異常であると判定することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、カメラ７０は、保持された基板Ｗの外縁部に沿って延びるアーチ状の撮像範囲を撮像する。このような構成によれば、外縁部の長さを効率的に撮像範囲に含めることができる。また、外縁部に沿って延びる撮像範囲を有することによって、基板Ｗの外縁部を含んで直線状に生じる基板Ｗの割れ、または、基板Ｗの外縁部の欠けを効果的に発見し、高い精度で保持状態を判定することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、カメラ７０は、保持された基板Ｗを基板Ｗの上方から撮像する。このような構成によれば、偏心などによって基板Ｗが保持異常となっている場合に、高い精度で判定することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、カメラ７０は、保持された基板Ｗを基板Ｗの外周側から撮像する。このような構成によれば、割れまたはゆらぎなどによって基板Ｗが保持異常となっている場合に、高い精度で判定することができる。また、基板Ｗの上方かつ外周側から撮像する場合には、割れまたはゆらぎに加えて、偏心も同時に判定することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、基板処理装置は、判定部９１において基板Ｗの保持状態が異常状態（すなわち、保持異常）と判定された場合に、警報を発報する発報部を備える。ここで、発報部は、たとえば、表示部９５などに対応するものである。このような構成によれば、基板Ｗが保持異常である場合に、警報によって注意喚起することができる。

以上に記載された実施の形態によれば、基板処理方法において、基板Ｗを保持し、かつ、回転させる。そして、回転している基板Ｗの外縁部を含む撮像範囲を複数箇所で撮像し、かつ、基板Ｗの複数の画像データを出力する。そして、複数の画像データ間の差分画像から、基板Ｗの外縁部を抽出する。そして、差分画像における基板Ｗの外縁部に基づいて、基板Ｗの保持状態を判定する。

このような構成によれば、回転している基板Ｗの複数箇所における画像データを用いて差分画像を作成し、さらに、差分画像から基板Ｗの外縁部を抽出することによって、差分画像における外縁部の長さなどから基板Ｗの保持状態を判定することができる。

なお、特段の制限がない場合には、それぞれの処理が行われる順序は変更することができる。

なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、基板Ｗの保持状態を判定する工程は、差分画像における外縁部の長さに基づいて、基板Ｗの保持状態を判定する工程である。このような構成によれば、差分画像における基板Ｗの外縁部の長さが長い場合に基板Ｗが保持異常であると判定することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、基板Ｗの保持状態を判定する工程は、差分画像における外縁部の長さの最大値に基づいて、基板Ｗの保持状態を判定する工程である。このような構成によれば、差分画像における基板Ｗの外縁部の長さの最大値がしきい値よりも大きい場合に、基板Ｗが保持異常であると判定することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、基板処理方法は、回転している基板Ｗを撮像する工程の後に、基板Ｗを処理する工程を備える。このような構成によれば、処理カップ４０の昇降を含む基板処理を行う前に、ゆらぎ、偏心または割れなどによって基板Ｗが保持異常となっているか否かを判定することができる。よって、基板処理における基板Ｗの高速回転が行われる前に保持状態の判定を行うことができるため、基板処理において、基板Ｗの保持状態が正常でないために基板Ｗが飛散するなどの不具合が生じることを抑制することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、基板処理方法は、回転している基板Ｗを撮像する工程の前に、基板Ｗを洗浄処理する工程を備える。そして、回転している基板Ｗを撮像する工程は、洗浄処理後で基板Ｗを乾燥処理する前に行われる工程である。このような構成によれば、乾燥処理を行う前に、薬液処理によって割れなどが生じて基板Ｗが保持異常となっているか否かを判定することができる。よって、乾燥処理における高速回転が行われる前に判定を行うことができるため、熱処理などによって基板Ｗの保持状態が正常でなくなった場合にも、基板処理後の乾燥処理において基板Ｗが飛散するなどの不具合が生じることを抑制することができる。また、基板処理の前の保持状態判定と合わせれば、洗浄処理の前後で、基板Ｗの保持状態が変化しているか否かを確認することもできる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、基板処理方法は、基板Ｗの保持状態を判定する工程において基板Ｗの保持状態が異常状態（すなわち、保持異常）であると判定された場合に、基板Ｗの回転を停止する工程を備える。このような構成によれば、基板Ｗが保持異常であると判定された場合に、直ちに基板Ｗの回転を停止することができるため、後の工程（たとえば、洗浄工程または乾燥工程など）において基板Ｗが飛散するなどの不具合が生じることを抑制することができる。

＜以上に記載された実施の形態の変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。

したがって、例が示されていない無数の変形例、および、均等物が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

また、以上に記載された実施の形態で記載されたそれぞれの構成要素は、ソフトウェアまたはファームウェアとしても、それと対応するハードウェアとしても想定され、その双方の概念において、それぞれの構成要素は「部」または「処理回路」（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）などと称される。

１ 洗浄処理ユニット
９ 制御部
１０ チャンバー
１１ 側壁
１２ 天井壁
１３ 床壁
１４ ＦＦＵ
１５ 仕切板
１８ 排気ダクト
２０，２０Ａ スピンチャック
２１，２１Ｂ スピンベース
２１ａ 保持面
２２ スピンモータ
２３ カバー部材
２４ 回転軸
２５ 鍔状部材
２６，２６Ａ チャックピン
２６Ｘ チャックピン差分
２８ 下面処理液ノズル
３０，６０，６５ ノズル
３１ 吐出ヘッド
３２，６２，６７ ノズルアーム
３３，６３，６８ ノズル基台
４０ 処理カップ
４１ 内カップ
４２ 中カップ
４３ 外カップ
４３ａ，５２ａ 下端部
４３ｂ，４７ｂ，５２ｂ 上端部
４３ｃ，５２ｃ 折り返し部
４４ 底部
４５ 内壁部
４６ 外壁部
４７ 第１案内部
４８ 中壁部
４９ 廃棄溝
５０ 内側回収溝
５１ 外側回収溝
５２ 第２案内部
５３ 処理液分離壁
７０ カメラ
７１ 照明部
９０ エッジ抽出部
９１ 判定部
９２ コマンド送信部
９５ 表示部
９６ 入力部
１００ 基板処理装置
１０２ インデクサ
１０３ 主搬送ロボット
１５０ ノズルヘッド
１５２ フランジ部
１５３ 吸引面
１５４ 液流路
１５４ａ 逆円錐面
１５５ 気体流路
１５６ 吐出口
２００ 外縁部差分
２０１ エッジ
３３２ モータ
１００１ 搬入工程
１００２ チャック工程
１００３ 回転開始工程
１００４ カップ上昇工程
１００５ 洗浄工程
１００６ カップ下降工程
１００７ 開放工程
１００８ 搬出工程
１１０２Ａ 処理回路
１１０３ 記憶装置

Claims (14)

1. 基板を回転させつつ保持するための保持部と、
   保持された回転している前記基板の外縁部を含む撮像範囲を複数箇所で撮像し、かつ、回転している前記基板の複数の画像データを出力するための撮像部と、
   複数の前記画像データ間の差分画像から、前記基板の前記外縁部を抽出するための抽出部と、
   前記差分画像における前記基板の前記外縁部に基づいて、前記基板の保持状態を判定するための判定部とを備える、
   基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であり、
   前記判定部は、前記差分画像における前記外縁部の長さに基づいて、前記基板の保持状態を判定する、
   基板処理装置。
3. 請求項１または２に記載の基板処理装置であり、
   前記判定部は、前記差分画像における前記外縁部の長さの最大値に基づいて、前記基板の保持状態を判定する、
   基板処理装置。
4. 請求項１から３のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
   前記撮像部は、保持された前記基板の前記外縁部に沿って延びる前記撮像範囲を撮像する、
   基板処理装置。
5. 請求項４に記載の基板処理装置であり、
   前記撮像部は、前記基板の前記外縁部に沿って延びるアーチ状の前記撮像範囲を撮像する、
   基板処理装置。
6. 請求項１から５のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
   前記撮像部は、保持された前記基板を前記基板の上方から撮像する、
   基板処理装置。
7. 請求項１から６のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
   前記撮像部は、保持された前記基板を前記基板の外周側から撮像する、
   基板処理装置。
8. 請求項１から７のうちのいずれか１つに記載の基板処理装置であり、
   前記判定部において前記基板の保持状態が異常状態と判定された場合に、警報を発報する発報部をさらに備える、
   基板処理装置。
9. 基板を保持し、かつ、回転させる工程と、
   回転している前記基板の外縁部を含む撮像範囲を複数箇所で撮像し、かつ、前記基板の複数の画像データを出力する工程と、
   複数の前記画像データ間の差分画像から、前記基板の前記外縁部を抽出する工程と、
   前記差分画像における前記基板の前記外縁部に基づいて、前記基板の保持状態を判定する工程とを備える、
   基板処理方法。
10. 請求項９に記載の基板処理方法であり、
    前記基板の保持状態を判定する工程は、前記差分画像における前記外縁部の長さに基づいて、前記基板の保持状態を判定する工程である、
    基板処理方法。
11. 請求項９または１０に記載の基板処理方法であり、
    前記基板の保持状態を判定する工程は、前記差分画像における前記外縁部の長さの最大値に基づいて、前記基板の保持状態を判定する工程である、
    基板処理方法。
12. 請求項９から１１のうちのいずれか１つに記載の基板処理方法であり、
    回転している前記基板を撮像する工程の後に、前記基板を処理する工程をさらに備える、
    基板処理方法。
13. 請求項９から１２のうちのいずれか１つに記載の基板処理方法であり、
    回転している前記基板を撮像する工程の前に、前記基板を洗浄処理する工程をさらに備え、
    回転している前記基板を撮像する工程は、前記洗浄処理後で前記基板を乾燥処理する前に行われる工程である、
    基板処理方法。
14. 請求項９から１３のうちのいずれか１つに記載の基板処理方法であり、
    前記基板の保持状態を判定する工程において前記基板の保持状態が異常状態であると判定された場合に、前記基板の回転を停止する工程をさらに備える、
    基板処理方法。

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