WO2021251174A1 - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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WO2021251174A1
WO2021251174A1 PCT/JP2021/020359 JP2021020359W WO2021251174A1 WO 2021251174 A1 WO2021251174 A1 WO 2021251174A1 JP 2021020359 W JP2021020359 W JP 2021020359W WO 2021251174 A1 WO2021251174 A1 WO 2021251174A1
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nozzle
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processing
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PCT/JP2021/020359
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有史 沖田
英司 猶原
央章 角間
達哉 増井
裕一 出羽
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株式会社Screenホールディングス
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    • H01L21/67259Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection

Definitions

  • This application relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus.
  • various treatment liquids such as pure water, photoresist liquid and etching liquid are supplied to the substrate, and various treatment liquids such as cleaning treatment, resist coating treatment and etching treatment are performed.
  • various treatment liquids such as cleaning treatment, resist coating treatment and etching treatment are performed.
  • a substrate processing device that discharges the treatment liquid from a nozzle onto the surface of the substrate while rotating the substrate in a horizontal posture is widely used.
  • the nozzle is connected to the processing liquid supply source via a pipe, and the pipe is provided with a valve.
  • the valve is controlled by the control unit, and the valve opens when the control unit outputs an open signal, and closes when the control unit outputs a close signal.
  • the valve opens, the treatment liquid is discharged from the nozzle, and when the valve closes, the treatment liquid discharge from the nozzle is stopped.
  • an image pickup means such as a camera to monitor the discharge of the processing liquid from the nozzle
  • the imaging means sequentially captures an imaging region including the tip of a nozzle to acquire image data.
  • the image processing unit receives the image data, and determines whether or not the processing liquid is ejected from the nozzle based on the pixel value in the determination area set below the nozzle in the image data.
  • the discharge of the processing liquid from the nozzle stops.
  • the treatment liquid in the form of droplets may fall from the nozzle.
  • Such a drop of droplets is also called a dripping.
  • a fine treatment liquid may continue to flow down from the nozzle due to an abnormality in the valve or the like. The flow of such a treatment liquid is also called an outflow.
  • the nozzle may be moved after the closing signal is output to the valve.
  • the position of the nozzle changes even in the image data acquired by the image pickup means.
  • the processing liquid from the nozzle may deviate from the determination area in the image data. In this case, it is not possible to monitor a discharge abnormality such as dripping or outflow based on the pixel value in the determination area, and it is not possible to detect liquid leakage.
  • the substrate processing device may be provided with a plurality of nozzles.
  • the second nozzle may start discharging the processing liquid while moving the first nozzle.
  • the processing liquid may be erroneously detected as a liquid leak.
  • the present application has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a technique capable of appropriately monitoring liquid leakage from a nozzle even after outputting a closing signal to a valve. ..
  • the first aspect of the substrate processing method is a holding step of holding the substrate and a main of the substrate from the tip of a first nozzle connected to the supply pipe by outputting an open signal to a valve provided in the supply pipe.
  • the first discharge step of discharging the treatment liquid to the surface, the moving step of moving the first nozzle after the time when the closing signal is output to the valve, and at least after the time when the closing signal is output to the valve, the said The camera sequentially images a predetermined area including the tip of the first nozzle to acquire a plurality of image data, and the position of the first nozzle in each of the plurality of image data is detected and the plurality of images are obtained.
  • a liquid leakage monitoring step of monitoring the presence or absence of a processing liquid falling from the tip of the first nozzle based on the pixels is provided.
  • the second aspect of the substrate processing method is the substrate processing method according to the first aspect, in which the first nozzle is raised in the moving step.
  • the third aspect of the substrate processing method is the substrate processing method according to the second aspect, wherein the processing liquid is discharged from the second nozzle to the main surface of the substrate in a state where the first nozzle is raised.
  • the determination region is set following the rise of the first nozzle. Therefore, the determination region is set while avoiding the processing liquid from the tip of the second nozzle to the main surface of the substrate.
  • the mode of the substrate processing apparatus is that the substrate holding portion for holding the substrate and the processing liquid connected to the supply pipe provided in the valve and supplied through the supply pipe are mainly held by the substrate holding portion.
  • a nozzle that discharges to the surface, a moving mechanism that moves the nozzle, a camera that captures a predetermined area including the tip of the nozzle, and an open signal is output to the valve to output an open signal from the tip of the nozzle to the main surface of the substrate.
  • the position of the nozzle in each of the plurality of image data is detected, the position change of the nozzle between the plurality of image data is followed, and the determination area is set below the tip of the nozzle, and the plurality of image data are set.
  • a control unit for monitoring the presence or absence of a processing liquid falling from the tip of the nozzle based on the pixels in the determination region in each of the image data is provided.
  • liquid leakage can be appropriately detected.
  • ordinal numbers such as “first” or “second” may be used in the description described below, these terms are used to facilitate understanding of the contents of the embodiments. It is used for convenience, and is not limited to the order that can occur due to these ordinal numbers.
  • the expression indicating a shape not only expresses the shape strictly geometrically, but also, for example, to the extent that the same effect can be obtained. It shall also represent a shape having irregularities and chamfers.
  • the expressions “equipped”, “equipped”, “equipped”, “included”, or “have” one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
  • the expression “at least one of A, B and C” includes A only, B only, C only, any two of A, B and C, and all of A, B and C.
  • FIG. 1 is a schematic plan view for explaining an example of the internal layout of the substrate processing apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the substrate processing apparatus 100 is a single-wafer processing apparatus that processes the substrate W to be processed one by one.
  • the substrate processing apparatus 100 performs a cleaning treatment on the substrate W, which is a silicon substrate having a circular thin plate shape, with a rinsing liquid such as a chemical solution and pure water, and then performs a drying process.
  • a cleaning treatment on the substrate W, which is a silicon substrate having a circular thin plate shape, with a rinsing liquid such as a chemical solution and pure water, and then performs a drying process.
  • a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide solution SC1
  • SC2 mixed aqueous solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide solution
  • DHF solution dilute hydrofluoric acid
  • treatment liquids chemicals, rinses, organic solvents, etc. are collectively referred to as "treatment liquids".
  • the “treatment liquid” includes a chemical solution for removing an unnecessary film, a chemical solution for etching, and the like.
  • the board processing device 100 includes a plurality of processing units 1, a load port LP, an indexer robot 102, a main transfer robot 103, and a control unit 9.
  • a FOUP Front Opening Unified Pod
  • a SMIF Standard Mechanical Inter Face
  • an OC Open Cassette
  • the transfer robot transfers the substrate W between the carrier and the main transfer robot 103.
  • the processing unit 1 performs liquid treatment and drying treatment on one substrate W.
  • twelve processing units 1 having the same configuration are arranged.
  • four towers including three processing units 1 each stacked in the vertical direction are arranged so as to surround the circumference of the main transfer robot 103.
  • FIG. 1 schematically shows one of the processing units 1 stacked in three stages.
  • the number of processing units 1 in the substrate processing apparatus 100 is not limited to 12, and may be changed as appropriate.
  • the main transfer robot 103 is installed in the center of four towers in which the processing units 1 are stacked.
  • the main transfer robot 103 carries the substrate W to be processed received from the indexer robot 102 into each processing unit. Further, the main transfer robot 103 carries out the processed substrate W from each processing unit 1 and passes it to the indexer robot 102.
  • the control unit 9 controls the operation of each component of the substrate processing device 100.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of the configuration of the processing unit 1.
  • FIG. 3 is a vertical sectional view schematically showing an example of the configuration of the processing unit 1.
  • the processing unit 1 includes a spin chuck 20, a nozzle 30, a nozzle 60, a nozzle 65, a fixed nozzle 80, a processing cup 40, and a camera 70, which are examples of a substrate holding portion, in the chamber 10.
  • the chamber 10 includes a side wall 11 along the vertical direction, a ceiling wall 12 that closes the upper side of the space surrounded by the side wall 11, and a floor wall 13 that closes the lower side.
  • the space surrounded by the side wall 11, the ceiling wall 12, and the floor wall 13 is the processing space.
  • a part of the side wall 11 of the chamber 10 is provided with a carry-in / out entrance for the main transfer robot 103 to carry in / out the substrate W and a shutter for opening / closing the carry-in / out port (both are not shown).
  • a fan filter unit (FFU) 14 for further purifying the air in the clean room in which the substrate processing apparatus 100 is installed and supplying it to the processing space in the chamber 10 is attached to the ceiling wall 12 of the chamber 10. .
  • the fan filter unit 14 includes a fan and a filter (for example, a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter) for taking in the air in the clean room and sending it out into the chamber 10, and the clean air is brought down to the processing space in the chamber 10.
  • a punching plate having a large number of blowout holes may be provided directly under the ceiling wall 12.
  • the spin chuck 20 holds the substrate W in a horizontal posture.
  • the horizontal posture is a posture in which the normal line of the substrate W is along the vertical direction.
  • the spin chuck 20 includes a disk-shaped spin base 21 fixed in a horizontal posture to the upper end of a rotating shaft 24 extending in the vertical direction. Below the spin base 21, a spin motor 22 for rotating the rotating shaft 24 is provided. The spin motor 22 rotates the spin base 21 in a horizontal plane via the rotation shaft 24. Further, a cylindrical cover member 23 is provided so as to surround the spin motor 22 and the rotation shaft 24.
  • the outer diameter of the disk-shaped spin base 21 is slightly larger than the diameter of the circular substrate W held by the spin chuck 20. Therefore, the spin base 21 has an upper surface 21a facing the entire lower surface of the substrate W to be held.
  • a plurality of (four in this embodiment) chuck pins 26 are erected on the peripheral edge of the upper surface 21a of the spin base 21.
  • the plurality of chuck pins 26 are evenly spaced along the circumference corresponding to the peripheral edge of the circular substrate W (at 90 ° intervals for four chuck pins 26 as in the present embodiment). Have been placed.
  • Each chuck pin 26 is provided so as to be driveable between a holding position in contact with the peripheral edge of the substrate W and an open position away from the peripheral edge of the substrate W.
  • the plurality of chuck pins 26 are driven in conjunction with each other by a link mechanism (not shown) housed in the spin base 21.
  • the spin chuck 20 can hold the substrate W above the spin base 21 in a horizontal posture close to the upper surface 21a (FIG. 3). (See), the holding of the substrate W can be released by stopping the plurality of chuck pins 26 at their respective open positions.
  • the lower end of the cover member 23 covering the spin motor 22 is fixed to the floor wall 13 of the chamber 10, and the upper end reaches directly below the spin base 21.
  • a flange-shaped member 25 is provided at the upper end of the cover member 23 so as to project outward substantially horizontally from the cover member 23 and further bend downward to extend.
  • the nozzle 30 is configured by attaching a discharge head 31 to the tip of the nozzle arm 32.
  • the base end side of the nozzle arm 32 is fixedly connected to the nozzle base 33.
  • the nozzle base 33 is made rotatable around an axis along the vertical direction by a motor (not shown). As the nozzle base 33 rotates, the nozzle 30 moves in an arc shape in the space above the spin chuck 20 as shown by the arrow AR34 in FIG.
  • the nozzle arm 32, the nozzle base 33, and the motor are examples of the moving mechanism 37 that moves the nozzle 30.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing an example of the movement path of the nozzle 30.
  • the discharge head 31 of the nozzle 30 moves along the circumferential direction around the nozzle base 33 by the rotation of the nozzle base 33.
  • the nozzle 30 can be stopped at an appropriate position. In the example of FIG. 4, the nozzle 30 can be stopped at each of the central position P31, the peripheral position P32, and the standby position P33.
  • the central position P31 is a position where the discharge head 31 faces the central portion of the substrate W held by the spin chuck 20 in the vertical direction.
  • the processing liquid lands on the central portion of the upper surface of the substrate W and receives centrifugal force to receive the centrifugal force of the substrate W. It spreads over the entire surface of the upper surface and scatters outward from the peripheral edge of the substrate W.
  • the treatment liquid can be supplied to the entire surface of the upper surface of the substrate W, and the treatment can be applied to the entire surface of the upper surface of the substrate W.
  • the peripheral edge position P32 is a position where the discharge head 31 faces the peripheral edge portion of the substrate W held by the spin chuck 20 in the vertical direction.
  • the processing liquid lands on the peripheral edge of the upper surface of the substrate W and receives centrifugal force to move to the peripheral surface side of the substrate W. Then, it scatters outward from the peripheral edge of the substrate W.
  • the treatment liquid can be supplied only to the peripheral edge portion of the upper surface of the substrate W, and only the peripheral edge portion of the substrate W can be treated (so-called bevel processing).
  • the nozzle 30 can reciprocate between the central position P31 and the peripheral position P32, and discharge the processing liquid onto the upper surface of the rotating substrate W. Also in this case, the entire surface of the upper surface of the substrate W can be processed.
  • the nozzle 30 does not have to discharge the processing liquid at the peripheral position P32.
  • the peripheral position P32 may be a relay position that temporarily stands by when the nozzle 30 moves from the central position P31 to the standby position P33.
  • the standby position P33 is a position where the discharge head 31 does not face the substrate W held by the spin chuck 20 in the vertical direction.
  • the standby position P33 may be provided with a standby pod that accommodates the discharge head 31 of the nozzle 30.
  • the nozzle 30 can be raised and lowered.
  • the nozzle 30 is moved up and down by a nozzle raising and lowering mechanism (not shown) built in the nozzle base 63.
  • the nozzle elevating mechanism includes, for example, a ball screw structure.
  • the nozzle 30 can also be stopped at, for example, the central upper position P36 located vertically above the central position P31.
  • the nozzle 30 is connected to the processing liquid supply source 36 via the supply pipe 34.
  • a valve 35 is provided in the supply pipe 34. The valve 35 opens and closes the flow path of the supply pipe 34. When the valve 35 opens, the processing liquid from the processing liquid supply source 36 is supplied to the nozzle 30 through the supply pipe 34 and discharged from the tip of the nozzle 30.
  • the processing unit 1 of the present embodiment is further provided with a nozzle 60 and a nozzle 65 in addition to the nozzle 30.
  • the nozzle 60 and the nozzle 65 of the present embodiment have the same configuration as the nozzle 30 described above. That is, the nozzle 60 is configured by attaching the discharge head 61 to the tip of the nozzle arm 62. As shown by the arrow AR64, the nozzle 60 has a space above the spin chuck 20 at a central position facing the central portion of the substrate W by a nozzle base 63 connected to the base end side of the nozzle arm 62. It can be moved in an arc shape to and from the standby position outside the substrate W.
  • the nozzle 65 is configured by attaching a discharge head 66 to the tip of the nozzle arm 67. As shown by the arrow AR69, the nozzle 65 has a space above the spin chuck 20 at a central position facing the central portion of the substrate W by a nozzle base 68 connected to the base end side of the nozzle arm 67. It can be moved in an arc shape to and from the standby position outside the substrate W.
  • nozzle 60 and the nozzle 65 may also be provided so as to be able to move up and down.
  • Each of the nozzle 60 and the nozzle 65 is also connected to the processing liquid supply source (not shown) via the supply pipe (not shown) like the nozzle 30.
  • a valve (not shown) is provided in each supply pipe, and the supply / stop of the processing liquid can be switched by opening and closing the valve.
  • Each of the nozzle 60 and the nozzle 65 may be configured to be supplied with a plurality of types of treatment liquids containing at least pure water.
  • At least one of the nozzle 30, the nozzle 60 and the nozzle 65 mixes a cleaning liquid such as pure water with a pressurized gas to generate droplets, and the mixed fluid of the droplets and the gas is used as a substrate. It may be a two-fluid nozzle that injects into W. Further, the number of nozzles provided in the processing unit 1 is not limited to three, and may be one or more.
  • the processing unit 1 is also provided with a fixed nozzle 80.
  • the fixed nozzle 80 is located above the spin chuck 20 and radially outside the peripheral edge of the spin chuck 20.
  • the fixed nozzle 80 is provided at a position facing the processing cup 40 described later in the vertical direction.
  • the discharge port of the fixed nozzle 80 faces the substrate W side, and its opening axis is, for example, along the horizontal direction.
  • the fixed nozzle 80 also discharges the treatment liquid (for example, pure water) onto the upper surface of the substrate W held by the spin chuck 20.
  • the treatment liquid discharged from the fixed nozzle 80 is, for example, landed on the central portion of the upper surface of the substrate W.
  • the fixed nozzle 80 is connected to the processing liquid supply source 83 via the supply pipe 81.
  • a valve 82 is provided in the supply pipe 81. The valve 82 opens and closes the flow path of the supply pipe 81. When the valve 82 opens, the processing liquid from the processing liquid supply source 83 is supplied to the fixed nozzle 80 through the supply pipe 81, and is discharged from the tip of the fixed nozzle 80.
  • the processing cup 40 surrounding the spin chuck 20 includes an inner cup 41, an inner cup 42, and an outer cup 43 that can be raised and lowered independently of each other.
  • the inner cup 41 has a shape that surrounds the spin chuck 20 and is substantially rotationally symmetric with respect to the rotation axis CX that passes through the center of the substrate W held by the spin chuck 20.
  • the inner cup 41 includes a bottom portion 44 having an annular shape in a plan view, a cylindrical inner wall portion 45 rising upward from the inner peripheral edge of the bottom portion 44, a cylindrical outer wall portion 46 rising upward from the outer peripheral edge of the bottom portion 44, and an inner wall.
  • the first guide portion 47 that rises from between the portion 45 and the outer wall portion 46 and extends diagonally upward toward the center side (direction approaching the rotation axis CX of the substrate W held by the spin chuck 20) while drawing a smooth arc at the upper end portion.
  • the cylindrical middle wall portion 48 rising upward from between the first guide portion 47 and the outer wall portion 46 are integrally included.
  • the inner wall portion 45 is formed to have a length that allows the inner cup 41 to be accommodated with an appropriate gap between the cover member 23 and the flange-shaped member 25 in a state where the inner cup 41 is most raised.
  • the middle wall portion 48 is housed in a state where the inner cup 41 and the middle cup 42 are closest to each other, while maintaining an appropriate gap between the second guide portion 52 described later of the middle cup 42 and the treatment liquid separation wall 53. It is formed to such a length.
  • the first guide portion 47 has an upper end portion 47b extending diagonally upward on the center side (direction approaching the rotation axis CX of the substrate W) while drawing a smooth arc. Further, between the inner wall portion 45 and the first guide portion 47, there is a waste groove 49 for collecting and disposing of the used treatment liquid. Between the first guide portion 47 and the middle wall portion 48, there is an annular inner recovery groove 50 for collecting and collecting the used treatment liquid. Further, between the inner wall portion 48 and the outer wall portion 46, there is an annular outer recovery groove 51 for collecting and collecting a treatment liquid different from the inner recovery groove 50.
  • the waste groove 49 is connected to an exhaust liquid mechanism (not shown) for discharging the treatment liquid collected in the waste groove 49 and forcibly exhausting the inside of the waste groove 49.
  • an exhaust liquid mechanism (not shown) for discharging the treatment liquid collected in the waste groove 49 and forcibly exhausting the inside of the waste groove 49.
  • four exhaust gas mechanisms are provided at equal intervals along the circumferential direction of the waste groove 49.
  • the inner recovery groove 50 and the outer recovery groove 51 have a recovery mechanism for collecting the treatment liquid collected in the inner recovery groove 50 and the outer recovery groove 51 in a recovery tank provided outside the treatment unit 1. Both are connected (not shown).
  • the bottoms of the inner recovery groove 50 and the outer recovery groove 51 are inclined by a slight angle with respect to the horizontal direction, and the recovery mechanism is connected to the lowest position thereof. As a result, the treatment liquid that has flowed into the inner recovery groove 50 and the outer recovery groove 51 is smoothly recovered.
  • the middle cup 42 has a shape that surrounds the spin chuck 20 and is substantially rotationally symmetric with respect to the rotation axis CX that passes through the center of the substrate W held by the spin chuck 20.
  • the middle cup 42 integrally includes a second guide portion 52 and a cylindrical processing liquid separation wall 53 connected to the second guide portion 52.
  • the second guide portion 52 draws a smooth arc from the lower end portion 52a forming a coaxial cylindrical shape with the lower end portion of the first guide portion 47 and the upper end of the lower end portion 52a on the outside of the first guide portion 47 of the inner cup 41. It has an upper end portion 52b extending diagonally upward on the center side (direction approaching the rotation axis CX of the substrate W), and a folded portion 52c formed by folding the tip end portion of the upper end portion 52b downward.
  • the lower end portion 52a is housed in the inner recovery groove 50 with an appropriate gap between the first guide portion 47 and the middle wall portion 48 in a state where the inner cup 41 and the middle cup 42 are closest to each other.
  • the upper end portion 52b is provided so as to overlap the upper end portion 47b of the first guide portion 47 of the inner cup 41 in the vertical direction, and the first guide portion 47 is in a state where the inner cup 41 and the middle cup 42 are closest to each other. It is close to the upper end portion 47b of the above with a very small distance.
  • the folded portion 52c formed by folding the tip of the upper end portion 52b downward the folded portion 52c is the tip of the upper end portion 47b of the first guide portion 47 in a state where the inner cup 41 and the middle cup 42 are closest to each other.
  • the length is such that it overlaps horizontally.
  • the upper end portion 52b of the second guide portion 52 is formed so that the wall thickness becomes thicker toward the lower side, and the treatment liquid separation wall 53 is provided so as to extend downward from the lower end outer peripheral edge portion of the upper end portion 52b. It has a cylindrical shape.
  • the treatment liquid separation wall 53 is housed in the outer recovery groove 51 with an appropriate gap between the inner wall portion 48 and the outer cup 43 in a state where the inner cup 41 and the middle cup 42 are closest to each other.
  • the outer cup 43 surrounds the spin chuck 20 on the outside of the second guide portion 52 of the middle cup 42, and is substantially rotationally symmetric with respect to the rotation axis CX passing through the center of the substrate W held by the spin chuck 20. It has a shape.
  • the outer cup 43 has a function as a third guide portion.
  • the outer cup 43 has a lower end portion 43a coaxially cylindrical with the lower end portion 52a of the second guide portion 52, and a center side (direction approaching the rotation axis CX of the substrate W) while drawing a smooth arc from the upper end of the lower end portion 43a. It has an upper end portion 43b extending diagonally upward and a folded portion 43c formed by folding the tip end portion of the upper end portion 43b downward.
  • the lower end portion 43a has an outer recovery groove with an appropriate gap between the treatment liquid separation wall 53 of the middle cup 42 and the outer wall portion 46 of the inner cup 41 in a state where the inner cup 41 and the outer cup 43 are closest to each other. It is housed in 51. Further, the upper end portion 43b is provided so as to overlap the second guide portion 52 of the middle cup 42 in the vertical direction, and the upper end portion 52b of the second guide portion 52 is in a state where the middle cup 42 and the outer cup 43 are closest to each other. Close to each other with a very small distance.
  • the folded-back portion 43c and the folded-back portion 52c of the second guide portion 52 are in a state where the middle cup 42 and the outer cup 43 are closest to each other. It is formed so as to overlap in the horizontal direction.
  • the inner cup 41, the middle cup 42 and the outer cup 43 can be raised and lowered independently of each other. That is, each of the inner cup 41, the middle cup 42, and the outer cup 43 is individually provided with a cup elevating mechanism (not shown), whereby the inner cup 41, the inner cup 42, and the outer cup 43 are individually and independently raised and lowered.
  • a cup elevating mechanism various known mechanisms such as a ball screw mechanism and an air cylinder can be adopted.
  • the partition plate 15 is provided so as to partition the inner space of the chamber 10 up and down around the processing cup 40.
  • the partition plate 15 may be a single plate-shaped member surrounding the processing cup 40, or may be a combination of a plurality of plate-shaped members. Further, the partition plate 15 may be formed with a through hole or a notch penetrating in the thickness direction.
  • the nozzle base 33 of the nozzle 30 and the nozzle base 63 and the nozzle 65 of the nozzle 60 may be formed.
  • a through hole is formed for passing a support shaft for supporting the nozzle base 68.
  • the outer peripheral end of the partition plate 15 is connected to the side wall 11 of the chamber 10. Further, the edge portion of the partition plate 15 surrounding the processing cup 40 is formed so as to have a circular shape having a diameter larger than the outer diameter of the outer cup 43. Therefore, the partition plate 15 does not hinder the raising and lowering of the outer cup 43.
  • an exhaust duct 18 is provided in the vicinity of the floor wall 13 which is a part of the side wall 11 of the chamber 10.
  • the exhaust duct 18 is communicated with an exhaust mechanism (not shown).
  • the air that has passed between the processing cup 40 and the partition plate 15 is discharged from the exhaust duct 18 to the outside of the device.
  • the camera 70 is installed in the chamber 10 above the partition plate 15.
  • the camera 70 includes, for example, a CCD (Charge Coupled Device) which is one of solid-state image pickup elements and an optical system such as a lens.
  • the camera 70 is provided, for example, to monitor the discharge state of the processing liquid from the nozzle 30.
  • the imaging region of the camera 70 includes the substrate W and the space above the substrate W. This imaging region includes, for example, the tip of the nozzle 30 when stopped at the central position P31, and also includes the tip of the nozzle 30 when stopped at the central upper position P36.
  • the camera 70 captures an imaging region, acquires captured image data, and sequentially outputs the acquired captured image data to the control unit 9.
  • the illumination unit 71 is provided in the chamber 10 at a position above the partition plate 15.
  • the control unit 9 may control the illumination unit 71 so that the illumination unit 71 irradiates light when the camera 70 performs imaging.
  • the hardware configuration of the control unit 9 provided in the board processing device 100 is the same as that of a general computer. That is, the control unit 9 stores various information, a processing unit such as a CPU that performs various arithmetic processes, a temporary storage medium such as a ROM (Read Only Memory) that is a read-only memory for storing a basic program, and various information. It includes a RAM (Random Access Memory), which is a readable and writable memory, and a non-temporary storage medium, such as a magnetic disk for storing control software or data.
  • a processing unit such as a CPU that performs various arithmetic processes
  • a temporary storage medium such as a ROM (Read Only Memory) that is a read-only memory for storing a basic program
  • RAM Random Access Memory
  • the control unit 9 may be realized by a dedicated hardware circuit that does not require software to realize the function.
  • FIG. 5 is a functional block diagram schematically showing an example of the internal configuration of the control unit 9.
  • the control unit 9 includes a monitoring processing unit 91, a determination area setting unit 92, and a processing control unit 93.
  • the processing control unit 93 controls each configuration in the chamber 10. Specifically, the processing control unit 93 controls various valves such as the spin motor 22, valves 35 and 82, the motors of the nozzle bases 33, 63 and 68, the nozzle elevating mechanism, the cup elevating mechanism and the fan filter unit 14. .. When the processing control unit 93 controls these configurations according to a predetermined procedure, the processing unit 1 can perform processing on the substrate W.
  • the monitoring processing unit 91 performs monitoring processing based on the captured image data acquired by the camera 70 taking an image of the inside of the chamber 10. Specifically, for example, the camera 70 images a predetermined area including the tip of the nozzle 30 to acquire captured image data, and the monitoring processing unit 91 obtains the processed liquid from the nozzle 30 based on the captured image data. Monitor the discharge status.
  • the determination area setting unit 92 sets a determination area used for determining the ejection state of the processing liquid from the nozzle 30 in the captured image data.
  • the determination area will be described in detail later.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the flow of substrate processing.
  • the main transfer robot 103 carries the unprocessed substrate W into the processing unit 1 (step S1: carry-in step).
  • the spin chuck 20 holds the substrate W in a horizontal posture (step S2: holding step).
  • the plurality of chuck pins 26 move to their respective contact positions, so that the plurality of chuck pins 26 hold the substrate W.
  • step S3 rotation step
  • step S4 cup raising step
  • step S5 treatment liquid step
  • the cup elevating mechanism appropriately switches the cup to be raised according to the type of the processing liquid supplied to the substrate W, but this point is the essence of the present embodiment. Since it is different from the above, the description thereof will be omitted below.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a specific example of a part of the treatment liquid process.
  • the nozzle base 33 moves the nozzle 30 from the standby position P33 to the central position P31 (step S51: first nozzle moving step).
  • the processing control unit 93 outputs the open signal to the valve 35 to open the valve 35 (step S52: first discharge step).
  • the processing liquid from the processing liquid supply source 36 is supplied to the nozzle 30 through the supply pipe 34, and is discharged from the tip of the nozzle 30 to the upper surface of the substrate W.
  • the treatment liquid that has landed on the upper surface of the substrate W spreads under centrifugal force and scatters outward from the peripheral edge of the substrate W. Thereby, the treatment according to the treatment liquid can be performed on the upper surface of the substrate W.
  • the processing control unit 93 outputs a closing signal to the valve 35 to close the valve 35. As a result, the discharge of the processing liquid from the nozzle 30 is stopped.
  • step S53 second moving step
  • the processing control unit 93 opens the valve 82 by outputting an open signal to the valve 82 (step S54: second discharge step).
  • the processing liquid from the processing liquid supply source 83 is supplied to the fixed nozzle 80 through the supply pipe 81, and is discharged from the fixed nozzle 80 to the upper surface of the substrate W.
  • the treatment liquid discharged from the fixed nozzle 80 is a rinsing liquid such as pure water. In this case, the rinsing liquid ishes away the treatment liquid on the upper surface of the substrate W, and the treatment liquid on the upper surface of the substrate W is replaced with the rinsing liquid.
  • the movement of the nozzle 30 is started before the start of the discharge of the processing liquid from the fixed nozzle 80 (step S54) (step S53). Therefore, it is possible to reduce the possibility that the processing liquid discharged from the fixed nozzle 80 collides with the nozzle 30.
  • the processing control unit 93 outputs a closing signal to the valve 82 to close the valve 82. As a result, the discharge of the processing liquid from the fixed nozzle 80 is stopped.
  • step S54 the nozzle 30, nozzle 60, and nozzle 65 may be sequentially moved to predetermined positions as needed to discharge the treatment liquid. Further, the fixed nozzle 80 may also appropriately discharge the treatment liquid as needed.
  • the treatment liquid step (step S5) is completed when the discharge of the treatment liquid of the nozzle 30, the nozzle 60, the nozzle 65, and the fixed nozzle 80 is completed.
  • step S6 drying step
  • the spin motor 22 increases the rotation speed of the substrate W to dry the substrate W (so-called spin dry).
  • step S7 cup lowering step
  • step S8 holding release step
  • the holding is released by moving the plurality of chuck pins 26 to their respective open positions.
  • step S9 carry-out step
  • the processing for the substrate W is performed.
  • the monitoring processing unit 91 monitors the discharge state of the processing liquid in the processing liquid step (step S5) by using the camera 70.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a specific example of the monitoring process.
  • the camera 70 sequentially performs imaging in the processing liquid step (step S5), and sequentially acquires captured image data (step S11: imaging step).
  • the camera 70 acquires moving image data at a predetermined frame rate.
  • the captured image data corresponds to one frame of the moving image data.
  • 9 to 11 are diagrams schematically showing an example of captured image data.
  • FIG. 9 shows an example of captured image data acquired by the camera 70 when the nozzle 30 stops at the central position P31. In this captured image data, the nozzle 30 has not yet discharged the processing liquid.
  • FIG. 10 shows an example of captured image data acquired by the camera 70 when the nozzle 30 stopped at the central position P31 is discharging the processing liquid.
  • the captured image data includes a liquid columnar processing liquid flowing down from the tip of the nozzle 30.
  • the processing liquid discharged from the nozzle 30 is included in the region below the tip of the nozzle 30 in the captured image data. Therefore, if the determination region R1 including the region is set, the monitoring processing unit 91 can monitor the ejection state of the processing liquid of the nozzle 30 based on the pixel values in the determination region R1. For example, as can be understood from FIGS. 9 and 10, the pixel value in the determination region R1 differs between when the nozzle 30 discharges the processing liquid and when the nozzle 30 does not discharge the processing liquid. For example, the total sum of the pixel values in the determination region R1 when the nozzle 30 is discharging the processing liquid is larger than the total sum of the pixel values in the determination region R1 when the nozzle 30 is not discharging the processing liquid. ..
  • the determination area setting unit 92 sets the above-mentioned determination area R1 (step S12: setting step). Specifically, the determination area setting unit 92 first performs image processing on the captured image data to detect the coordinate position of the nozzle 30. For example, the determination area setting unit 92 can perform template matching between the reference image data RI1 including the nozzle 30 (specifically, the ejection head 31) stored in the storage medium in advance and the captured image data in the captured image data. The coordinate position of the nozzle 30 is detected. In the example of FIG. 9, the reference image data RI1 is schematically shown by a virtual line overlaid on the captured image data.
  • the determination area setting unit 92 sets the determination area R1 according to the coordinate position of the nozzle 30. Specifically, the determination area setting unit 92 sets the determination area R1 so that the determination area R1 includes an area extending downward from the tip of the nozzle 30. In the examples of FIGS. 9 and 10, the determination region R1 has a rectangular shape extending in the vertical direction.
  • the relative position of the determination area R1 with respect to the coordinate position of the nozzle 30 is set in advance, for example, and is stored in the storage medium as setting information. Further, the shape and size of the determination area R1 are also set in advance, for example, and are stored in the storage medium as setting information.
  • the determination area setting unit 92 sets the determination area R1 based on the coordinate position of the nozzle 30 detected by template matching and the setting information stored in the storage medium.
  • the monitoring processing unit 91 determines the discharge state of the processing liquid from the nozzle 30 based on the pixel value in the determination area R1 (step S13: monitoring step). Specifically, the monitoring processing unit 91 determines whether or not the total sum of the pixel values in the determination region R1 is equal to or greater than the predetermined ejection reference value, and when the total sum is equal to or greater than the ejection reference value, the nozzle 30 determines. It is determined that the processing liquid is being discharged. Further, the monitoring processing unit 91 determines that the nozzle 30 is not discharging the processing liquid when the total is less than the discharge reference value.
  • the determination of the presence or absence of discharge of the processing liquid based on the pixel value in the determination area R1 is not limited to this, and various methods can be adopted.
  • the dispersion of the pixel values in the determination region R1 when the nozzle 30 is discharging the processing liquid is larger than the dispersion when the nozzle 30 is not discharging the processing liquid. Therefore, the monitoring processing unit 91 may calculate the dispersion and determine whether or not the processing liquid is discharged based on the magnitude of the dispersion. It is also possible to use the standard deviation instead of the variance.
  • the monitoring processing unit 91 performs the above-mentioned processing on each of the captured image data sequentially acquired by the camera 70, so that the nozzle 30 starts discharging the processing liquid and the nozzle 30 starts discharging the processing liquid. It is possible to detect the end timing at which the discharge of the is finished. Further, the monitoring processing unit 91 can calculate the discharge period for discharging the processing liquid based on the start timing and the end timing, and monitor whether the discharge period is the specified time.
  • the nozzle 30 is stopped at the central position P31 during the period when the nozzle 30 discharges the treatment liquid.
  • the determination area setting unit 92 may set the determination area R1 in common for a plurality of captured image data acquired in a state where the nozzle 30 is stopped at the central position P31.
  • the determination area setting unit 92 detects the coordinate position of the nozzle 30 as described above based on the image data of one initial image in which the nozzle 30 is stopped at the central position P31. Then, the determination area setting unit 92 sets the determination area R1 based on the coordinate position. The determination area setting unit 92 does not perform an operation of detecting the coordinate position of the nozzle 30 in the captured image data acquired thereafter, and uses the set determination area R1 as it is. By setting the determination region R1 in common in the plurality of captured image data in this way, it is possible to avoid the detection operation of the coordinate position of the nozzle 30, and it is possible to reduce the processing load of the determination region setting unit 92.
  • FIG. 11 shows an example of captured image data acquired by the camera 70 when the nozzle 30 stops discharging the processing liquid.
  • the captured image data includes droplets (drops) of the processing liquid that fall from the tip of the nozzle 30.
  • the pixel values in the determination region R1 are when the nozzle 30 is not discharging the processing liquid (FIG. 9) and when the nozzle 30 is discharging the processing liquid. (FIG. 10) and when a dripping occurs (FIG. 11) are different.
  • the sum of the pixel values in the determination region R1 when the drop occurs is smaller than the sum of the pixel values in the determination region R1 when the nozzle 30 is discharging the processing liquid, and the nozzle 30 processes. It is larger than the sum of the pixel values in the determination area R1 when the liquid is not discharged.
  • the monitoring processing unit 91 can determine whether or not a drop has occurred based on the pixel value in the determination area R1. As a specific example, the monitoring processing unit 91 determines that the nozzle 30 is discharging the processing liquid when the total sum of the pixel values in the determination area R1 is equal to or greater than a predetermined first reference value, and determines that the determination area R1 is ejecting the processing liquid. When the total sum of the pixel values in R1 is less than the first reference value and equal to or more than the predetermined second reference value, it is determined that the dropout has occurred, and the total sum of the pixel values in the determination area R1 is less than the second reference value. When is, it is determined that the nozzle 30 is not discharging the processing liquid.
  • the determination of the presence or absence of a dropout based on the pixel value in the determination area R1 is not limited to this, and various methods can be adopted.
  • the presence or absence of dripping may be determined based on the variance or standard deviation within the determination region R1.
  • step S5 when the valve 35 is closed and the nozzle 30 stops discharging the processing liquid, the nozzle base 33 raises the nozzle 30 from the central position P31 to the central upper position P36 (the first). 2 Moving step: Step S53).
  • FIG. 12 shows captured image data acquired by the camera 70 when the nozzle 30 is stopped at the center upper position P36.
  • the above-mentioned dripping can also occur while the nozzle 30 is ascending from the central position P31 to the central upper position P36. Further, the dripping may occur even after the nozzle 30 is stopped at the center upper position P36. Therefore, the monitoring processing unit 91 monitors the presence or absence of the processing liquid (dripping) falling from the tip of the nozzle 30 while moving to the central upper position P36 of the nozzle 30 or stopping at the central upper position P36. Is desirable.
  • the determination area R1 set according to the coordinate position of the nozzle 30 stopped at the central position P31 is referred to as a determination area R10.
  • the determination region R10 is indicated by a chain double-dashed line.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing an example of how a droplet falls.
  • the droplet moves vertically downward along the inner wall of the ejection head 31 of the nozzle 30 and falls from the tip of the nozzle 30, the droplet may be ejected diagonally downward. If the distance between the tip of the nozzle 30 and the determination region R10 is large, the droplet may fall without passing through the determination region R10. In this case, even if the monitoring processing unit 91 monitors the determination area R10, the droplet cannot be detected. That is, there is an omission of detection for dripping.
  • FIG. 14 shows an example of captured image data acquired while the fixed nozzle 80 is discharging the processing liquid. Also in FIG. 14, the determination region R10 is shown by a two-dot chain line. In the example of FIG. 14, a part of the treatment liquid discharged from the tip of the fixed nozzle 80 is included in the determination region R10. In this case, the monitoring processing unit 91 may erroneously detect the processing liquid as droplets (drops) that have fallen from the nozzle 30.
  • the determination area setting unit 92 follows the position change of the nozzle 30 among the plurality of captured image data at least after the time when the closing signal is output to the valve 35, and each captured image data.
  • the determination area R11 is set. That is, the determination area setting unit 92 sets the determination area R11 so as to follow the movement of the nozzle 30 for each of the captured image data sequentially acquired from immediately before the second movement step (step S53). ..
  • the determination area setting unit 92 performs a detection operation of the nozzle 30 on the captured image data acquired after a predetermined period has elapsed from the start of ejection of the processing liquid from the nozzle 30.
  • the specified time is set shorter than the ejection period in which the nozzle 30 ejects the processing liquid, and is stored in a storage medium or the like.
  • the determination area setting unit 92 can detect the position of the nozzle 30 immediately before and after the closing signal is output to the valve 35.
  • the determination area setting unit 92 performs tracking processing between a plurality of image data that are continuously connected in time, for example. According to the tracking process, the coordinate position of the nozzle 30 can be obtained in each of a plurality of captured image data that are continuously connected in time.
  • the tracking processing method for example, a median flow can be used.
  • a plurality of tracking target points are generated at a specified density within a specified area of the initial captured image data.
  • the initial captured image data for example, the first captured image data for performing the detection operation can be adopted.
  • the designated region for example, in the captured image data, a region that matches the reference image data RI1 (that is, a region indicating the nozzle 30) can be adopted.
  • each position in the next captured image data is tracked by Lucas-Kanade Tracker in terms of time.
  • the Forward-Backward Error removes the tracking target points having a large tracking error in the above tracking, and the remaining tracking target points are used to median the amount of change in the position of the tracking target points in the captured image data before and after. ). Then, based on the median, the region (that is, the coordinate position) indicating the nozzle 30 is estimated (detected) in the next captured image data.
  • the determination area setting unit 92 sets the determination area R1 (that is, the determination area R11) in each captured image data based on the coordinate position of the nozzle 30 detected in each captured image data. As described above, the relative positional relationship, size, and shape between the coordinate position of the nozzle 30 and the determination area R11 are set in advance, for example, and are stored in the storage medium. As a result, the determination region R11 is set to follow the movement of the nozzle 30 in each captured image data.
  • the determination region R11 is set according to the coordinate position of the nozzle 30 stopped at the center upper position P36, and is set avoiding the region containing the processing liquid discharged by the fixed nozzle 80. That is, the determination area setting unit 92 sets the determination area R11 following the rise of the nozzle 30 in the second moving step (step S53), so that the tip of the fixed nozzle 80 in the second ejection step (step S54) is set. The determination region R11 is set while avoiding the region containing the processing liquid from the surface to the upper surface of the substrate W. Conversely, the central upper position P36 with respect to the nozzle 30 is set so that the determination region R11 can avoid the region containing the processing liquid from the tip of the fixed nozzle 80 to the upper surface of the substrate W.
  • the determination area setting unit 92 detects the coordinate position of the nozzle 30 for each captured image data at least after the closing signal is output to the valve 35, and determines the determination area according to the coordinate position of the nozzle 30. Set R1.
  • the monitoring processing unit 91 monitors the presence or absence of the processing liquid falling from the tip of the nozzle 30 based on the pixel value in the determination area R1 of each captured image data set by the determination area setting unit 92. Since the determination area R1 is set following the movement of the nozzle 30, the monitoring processing unit 91 can appropriately detect the drop. That is, it is possible to reduce the possibility of omission of detection and false detection.
  • the nozzle 30 continues to stop at the central upper position P36 during the stop period from when the nozzle 30 stops at the central upper position P36 until the discharge of the processing liquid from the fixed nozzle 80 ends.
  • the determination area setting unit 92 may set the determination area R11 in common for a plurality of captured image data acquired during the stop period. That is, when the determination region R11 is set based on the captured image data when the nozzle 30 is stopped at the center upper position P36, the determination region R11 is also set to the other captured image data acquired after the stop period. Apply. According to this, it is not necessary to perform the tracking process and the setting of the determination area R11 during the stop period. Therefore, the processing load of the determination area setting unit 92 can be reduced.
  • the substrate processing method and the substrate processing apparatus 100 have been described in detail, but the above description is an example in all aspects, and the substrate processing apparatus is not limited thereto. It is understood that a myriad of variants not illustrated can be envisioned without departing from the scope of this disclosure. The configurations described in the above embodiments and the modifications can be appropriately combined or omitted as long as they do not conflict with each other.
  • the nozzle 30 rises from the central position P31 to the central upper position P36 after the discharge of the processing liquid is stopped (second moving step: step S53).
  • the nozzle 30 may be moved from the central position P31 to the peripheral position P32.
  • the determination area setting unit 92 detects the coordinate position of the nozzle 30 in each captured image data at least after the closing signal is output to the valve 35, and follows the movement of the nozzle 30.
  • the determination area R11 is set in the captured image data. As a result, it is possible to detect the dripping from the nozzle 30 with high detection accuracy.
  • the outflow can also be detected by the above-mentioned monitoring process.
  • the outflow is an abnormality in which a thin liquid processing liquid flows down from the nozzle 30 even though a closing signal is output to the valve 35 due to an abnormality of the valve 35 or the like.
  • the discharge of the treatment liquid from the nozzle 30 is monitored, the discharge of the treatment liquid from each of the nozzle 60 and the nozzle 65 may be monitored.
  • Processing unit 20 Spin chuck 30, 60, 65 Nozzle 1st nozzle (nozzle) 37 Moving mechanism 80 2nd nozzle (fixed nozzle) 9 Control unit 70 Camera 100 Board processing device S11 Imaging process (step) S12 setting process (step) S13 Liquid leak monitoring process (step) S2 holding process (step) S52 First discharge step (step) S53 Moving process (step) S54 2nd discharge process (step) W board

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Abstract

第1吐出工程にて、供給管に設けられたバルブに開信号を出力して、ノズル(30)の先端から基板(W)の主面に処理液を吐出する。移動工程にて、バルブに閉信号を出力した時点以後において、ノズル(30)を移動させる。撮像工程にて、少なくともバルブに閉信号を出力した時点以後に、カメラが順次に撮像して、複数の画像データを取得する。設定工程にて、複数の画像データの各々におけるノズル(30)の位置を検出し、ノズル(30)の位置変化に追従させて、ノズル(30)の先端より下側に判定領域(R11)を設定する。液もれ監視工程にて、複数の画像データの各々における判定領域(R11)内の画素に基づいて、ノズル(30)の先端から落下する処理液の有無を監視する。

Description

基板処理方法および基板処理装置
 本願は、基板処理方法および基板処理装置に関する。
 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、フォトレジスト液およびエッチング液などの種々の処理液を供給して、洗浄処理、レジスト塗布処理およびエッチング処理などの種々の基板処理を行っている。これらの処理液を使用した基板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。
 この基板処理装置において、ノズルは配管を介して処理液供給源に接続されており、配管にはバルブが設けられている。バルブは制御部によって制御されており、制御部が開信号を出力することによりバルブが開き、閉信号を出力することによりバルブが閉じる。バルブが開くことにより、ノズルから処理液が吐出され、バルブが閉じることにより、ノズルからの処理液の吐出が停止する。
 このような基板処理装置において、カメラなどの撮像手段を設けてノズルからの処理液の吐出を監視することが提案されている(特許文献1,2)。撮像手段は、ノズルの先端を含む撮像領域を順次に撮像して画像データを取得する。画像処理部は当該画像データを受け取り、当該画像データのうち、ノズルよりも下側に設定された判定領域内の画素値に基づいて、ノズルからの処理液の吐出の有無を判定する。
特許2008-135679号公報 特許2015-173148号公報
 バルブが閉じることにより、ノズルからの処理液の吐出が停止する。この吐出停止の際に、ノズルから液滴状の処理液が落下することがある。このような液滴の落下は、ぼた落ちとも呼ばれる。また、バルブの異常等により、ノズルから細い処理液が流下し続けることもある。このような処理液の流下は、出流れとも呼ばれる。
 このような処理液の液もれ(ぼた落ちおよび出流れを含む)を検出するためには、バルブに閉信号を出力した後も、ノズルを監視することが考えられる。
 ところで、バルブに閉信号を出力した後に、ノズルを移動させる場合がある。ノズルが移動すると、撮像手段によって取得される画像データ内においてもノズルの位置が変化する。画像データ内においてノズルの位置が変化すると、ノズルからの処理液が、画像データ内の判定領域からずれ得る。この場合、判定領域内の画素値に基づいて、ぼた落ちまたは出流れ等の吐出異常を監視することができず、液もれを検出できない。
 また、基板処理装置には、複数のノズルが設けられることがある。例えば第1ノズルによる処理液の吐出を終了した後に、第1ノズルを移動させつつ、第2ノズルが処理液を吐出し始めることもある。この場合、第2ノズルからの処理液が画像データ内の判定領域に入ると、当該処理液を液もれとして誤検出することもあり得る。
 そこで、本願は、上記課題に鑑みてなされたものであり、バルブへの閉信号を出力した後でも、ノズルからの液もれを適切に監視することができる技術を提供することを目的とする。
 基板処理方法の第1の態様は、基板を保持する保持工程と、供給管に設けられたバルブに開信号を出力して、前記供給管に接続された第1ノズルの先端から前記基板の主面に処理液を吐出する第1吐出工程と、前記バルブに閉信号を出力した時点以後において、前記第1ノズルを移動させる移動工程と、少なくとも前記バルブに閉信号を出力した時点以後に、前記第1ノズルの前記先端を含む所定領域をカメラが順次に撮像して、複数の画像データを取得する撮像工程と、前記複数の画像データの各々における前記第1ノズルの位置を検出し、前記複数の画像データ間における前記第1ノズルの位置変化に追従させて、前記第1ノズルの前記先端より下側に判定領域を設定する設定工程と、前記複数の画像データの各々における前記判定領域内の画素に基づいて、前記第1ノズルの前記先端から落下する処理液の有無を監視する液もれ監視工程と、を備える。
 基板処理方法の第2の態様は、第1の態様にかかる基板処理方法であって、前記移動工程において前記第1ノズルを上昇させる。
 基板処理方法の第3の態様は、第2の態様にかかる基板処理方法であって、前記第1ノズルが上昇した状態で、第2ノズルから前記基板の前記主面に処理液を吐出する第2吐出工程をさらに備え、前記液もれ監視工程において、前記第2吐出工程にて前記カメラによって取得された前記画像データにおいて、前記第1ノズルの上昇に追従して前記判定領域を設定することで、前記第2ノズルの前記先端から前記基板の前記主面に至るまでの処理液を避けて前記判定領域を設定する。
 基板処理装置の態様は、基板を保持する基板保持部と、バルブに設けられた供給管に接続され、前記供給管を通じて供給される処理液を、前記基板保持部によって保持された前記基板の主面に吐出するノズルと、前記ノズルを移動させる移動機構と、前記ノズルの先端を含む所定領域を撮像するカメラと、前記バルブに開信号を出力して、前記ノズルの先端から前記基板の主面に処理液を吐出させ、前記バルブに閉信号を出力した時点以後において、前記移動機構に前記ノズルを移動させ、少なくとも前記バルブに閉信号を出力した時点以後に、前記カメラによって順次に取得された複数の画像データの各々における前記ノズルの位置を検出し、前記複数の画像データ間における前記ノズルの位置変化に追従させて、前記ノズルの前記先端より下側に判定領域を設定し、前記複数の画像データの各々における前記判定領域内の画素に基づいて、前記ノズルの前記先端から落下する処理液の有無を監視する制御部と、を備える。
 基板処理方法および基板処理装置によれば、液もれを適切に検出することができる。
基板処理装置の全体構成の一例を概略的に示す図である。 処理ユニットの構成の一例を概略的に示す平面図である。 処理ユニットの構成の一例を概略的に示す側面図である。 ノズルの移動経路の一例を概略的に示す平面図である。 制御部の内部構成の一例を示す機能ブロック図である。 処理ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。 処理液工程の具体的な工程の一例を示すフローチャートである。 監視処理の具体的な一例を示すフローチャートである。 撮像画像データの一例を概略的に示す図である。 撮像画像データの一例を概略的に示す図である。 撮像画像データの一例を概略的に示す図である。 撮像画像データの一例を概略的に示す図である。 処理液の液滴が落下する様子の一例を概略的に示す図である。 撮像画像データの一例を概略的に示す図である。
 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。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、構成の簡略化がなされるものである。また、図面に示される構成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、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、「第1」または「第2」などの序数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、これらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
 相対的または絶対的な位置関係を示す表現(例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」など)は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。等しい状態であることを示す表現(例えば「同一」「等しい」「均質」など)は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現(例えば、「四角形状」または「円筒形状」など)は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸や面取りなどを有する形状も表すものとする。一の構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」または「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「A,BおよびCの少なくともいずれか一つ」という表現は、Aのみ、Bのみ、Cのみ、A,BおよびCのうち任意の2つ、ならびに、A,BおよびCの全てを含む。
 <基板処理装置の全体構成>
 図1は、本実施の形態に関する基板処理装置100の内部のレイアウトの一例を説明するための図解的な平面図である。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。
 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、例えば、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、リンス液および有機溶剤などを総称して「処理液」とする。なお、洗浄処理のみならず、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、複数の処理ユニット1と、ロードポートLPと、インデクサロボット102と、主搬送ロボット103と、制御部9とを備える。
 キャリアとしては、基板Wを密閉空間に収納するFOUP(Front Opening Unified Pod)、SMIF(Standard Mechanical Inter Face)ポッド、または、基板Wを外気にさらすOC(Open Cassette)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。
 処理ユニット1は、1枚の基板Wに対して液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、同様の構成である12個の処理ユニット1が配置されている。
 具体的には、それぞれが鉛直方向に積層された3個の処理ユニット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、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、インデクサロボット102から受け取る処理対象の基板Wをそれぞれの処理ユニット内に搬入する。また、主搬送ロボット103は、それぞれの処理ユニット1から処理済みの基板Wを搬出してインデクサロボット102に渡す。制御部9は、基板処理装置100のそれぞれの構成要素の動作を制御する。
 以下、基板処理装置100に搭載された12個の処理ユニット1のうちの1つについて説明するが、他の処理ユニット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。
 <処理ユニット>
 次に、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個の処理ユニット1のうちの1つを説明する。図2は、処理ユニット1の構成の一例を概略的に示す平面図である。また、図3は、処理ユニット1の構成の一例を概略的に示す縦断面図である。
 処理ユニット1は、チャンバー10内に、基板保持部の一例であるスピンチャック20と、ノズル30と、ノズル60と、ノズル65と、固定ノズル80と、処理カップ40と、カメラ70とを含む。
 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を含む。側壁11、天井壁12および床壁13によって囲まれた空間が処理空間となる。また、チャンバー10の側壁11の一部には、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(High Efficiency Particulate Air)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、基板Wを水平姿勢に保持する。水平姿勢とは、基板Wの法線が鉛直方向に沿う姿勢である。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上面21aを有している。
 スピンベース21の上面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の周縁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。各チャックピン26は、基板Wの周縁に当接する保持位置と、基板Wの周縁から離れた開放位置と間で駆動可能に設けられている。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をそれぞれの当接位置で停止させることにより、当該基板Wをスピンベース21の上方で上面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をそれぞれの開放位置で停止させることにより、基板Wの保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、ノズル30はスピンチャック20の上方の空間内で円弧状に移動する。これらノズルアーム32、ノズル基台33およびモータは、ノズル30を移動させる移動機構37の一例である。
 図4は、ノズル30の移動経路の一例を概略的に示す平面図である。図4に例示されるように、ノズル30の吐出ヘッド31は、ノズル基台33の回転により、ノズル基台33を中心とした周方向に沿って移動する。ノズル30は適宜の位置で停止することができる。図4の例では、ノズル30は中央位置P31、周縁位置P32および待機位置P33の各々で停止可能である。
 中央位置P31は、吐出ヘッド31が、スピンチャック20に保持された基板Wの中央部と鉛直方向において対向する位置である。中央位置P31に位置するノズル30が回転中の基板Wの主面(上面)に処理液を吐出すると、処理液は基板Wの上面の中央部に着液し、遠心力を受けて基板Wの上面の全面に広がって、基板Wの周縁から外側に飛散する。これにより、基板Wの上面の全面に処理液を供給でき、基板Wの上面の全面に対して処理を施すことができる。
 周縁位置P32は、吐出ヘッド31が、スピンチャック20に保持された基板Wの周縁部と鉛直方向において対向する位置である。周縁位置P32に位置するノズル30が回転中の基板Wの上面に処理液を吐出すると、処理液は基板Wの上面の周縁部に着液し、遠心力を受けて基板Wの周縁側に移動し、基板Wの周縁から外側に飛散する。これにより、基板Wの上面の周縁部のみに処理液を供給でき、基板Wの周縁部のみを処理できる(いわゆるベベル処理)。
 また、ノズル30は中央位置P31と周縁位置P32との間で往復移動しながら、回転中の基板Wの上面に処理液を吐出することも可能である。この場合にも、基板Wの上面の全面を処理することができる。
 なお、ノズル30は周縁位置P32において処理液を吐出しなくてもよい。例えば、周縁位置P32は、ノズル30が中央位置P31から待機位置P33へ移動する際に、一旦待機する中継位置であってもよい。
 待機位置P33は、吐出ヘッド31が、スピンチャック20に保持された基板Wと鉛直方向において対向しない位置である。待機位置P33には、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。
 また、ノズル30は昇降可能である。例えばノズル基台63に内蔵された不図示のノズル昇降機構によってノズル30が昇降する。ノズル昇降機構は例えばボールねじ構造を含む。ノズル30は、例えば、中央位置P31よりも鉛直上方に位置する中央上位置P36にも停止可能である。
 図3に例示されるように、ノズル30は供給管34を介して処理液供給源36に接続される。供給管34にはバルブ35が設けられている。バルブ35は供給管34の流路を開閉する。バルブ35が開くことにより、処理液供給源36からの処理液が供給管34を通じてノズル30に供給され、ノズル30の先端から吐出される。
 また、図2に例示されるように、本実施形態の処理ユニット1には、上記ノズル30に加えてさらにノズル60およびノズル65が設けられている。本実施形態のノズル60およびノズル65は、上記のノズル30と同じ構成を有する。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61を取り付けて構成される。ノズル60は、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の上方の空間を、基板Wの中央部と対向する中央位置と、基板Wよりも外側の待機位置との間で円弧状に移動可能である。
 同様に、ノズル65は、ノズルアーム67の先端に吐出ヘッド66を取り付けて構成される。ノズル65は、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の上方の空間を、基板Wの中央部と対向する中央位置と、基板Wよりも外側の待機位置との間で円弧状に移動可能である。
 また、ノズル60およびノズル65も昇降可能に設けられてもよい。
 ノズル60およびノズル65の各々も、ノズル30と同様に、供給管(図示省略)を介して処理液供給源(図示省略)に接続される。各供給管にはバルブ(不図示)が設けられ、バルブが開閉することで処理液の供給/停止が切り替えられる。なお、ノズル60およびノズル65の各々は、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もよい。
 また、ノズル30、ノズル60およびノズル65の少なくともいずれか一つは、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、処理ユニット1に設けられるノズルの数は3本に限定されるものではなく、1本以上であれば良い。
 図2および図3の例では、処理ユニット1には、固定ノズル80も設けられている。固定ノズル80は、スピンチャック20よりも上方、且つ、スピンチャック20の周縁よりも径方向外側に位置している。より具体的な一例として、固定ノズル80は後述の処理カップ40と鉛直方向において向かい合う位置に設けられている。固定ノズル80の吐出口は基板W側を向いており、その開口軸は例えば水平方向に沿っている。固定ノズル80も、スピンチャック20に保持された基板Wの上面に処理液(例えば純水)を吐出する。固定ノズル80から吐出された処理液は、例えば、基板Wの上面の中央部に着液する。
 図3に例示されるように、固定ノズル80は供給管81を介して処理液供給源83に接続される。供給管81にはバルブ82が設けられている。バルブ82は供給管81の流路を開閉する。バルブ82が開くことにより、処理液供給源83からの処理液は供給管81を通じて固定ノズル80に供給され、固定ノズル80の先端から吐出される。
 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を含む。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とを一体的に含んでいる。
 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処理ユニット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線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とを一体的に含んでいる。
 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線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カップ昇降機構(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。このようなカップ昇降機構としては、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、本実施形態ではノズル30のノズル基台33、ノズル60のノズル基台63およびノズル65のノズル基台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。カメラ70は、例えば固体撮像素子の一つであるCCD(Charge Coupled Device)と、レンズなどの光学系とを含む。カメラ70は、例えば、ノズル30からの処理液の吐出状態を監視するために設けられる。カメラ70の撮像領域には、基板W、および、基板Wよりも上方の空間が含まれている。この撮像領域には、例えば、中央位置P31で停止したときのノズル30の先端が含まれ、また、中央上位置P36で停止したときのノズル30の先端も含まれる。カメラ70は撮像領域を撮像して撮像画像データを取得し、取得した撮像画像データを順次に制御部9に出力する。
 図3に示されるように、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。
 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、各種演算処理を行うCPUなどの処理部と、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ROM(Read Only Memory)などの一時的な記憶媒体と、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAM(Random Access Memory)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非一時的な記憶媒体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。なお、制御部9はその機能の実現にソフトウェアが不要な専用のハードウェア回路によって実現されてもよい。
 図5は、制御部9の内部構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。制御部9は、監視処理部91と、判定領域設定部92と、処理制御部93とを含んでいる。
 処理制御部93はチャンバー10内の各構成を制御する。具体的には、処理制御部93は、スピンモータ22、バルブ35,82等の各種バルブ、ノズル基台33,63,68のモータおよびノズル昇降機構、カップ昇降機構ならびにファンフィルタユニット14を制御する。処理制御部93がこれらの構成を所定の手順に沿って制御することにより、処理ユニット1は基板Wに対する処理を行うことができる。
 監視処理部91は、カメラ70がチャンバー10内を撮像して取得した撮像画像データに基づいて監視処理を行う。具体的には、例えば、カメラ70は、ノズル30の先端を含む所定領域を撮像して撮像画像データを取得し、監視処理部91は当該撮像画像データに基づいて、ノズル30からの処理液の吐出状態を監視する。
 判定領域設定部92は、撮像画像データのうち、ノズル30からの処理液の吐出状態を判定するために用いられる判定領域を設定する。判定領域については後に詳述する。
 <基板処理の流れの一例>
 <全体の流れ>
 図6は、基板処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、主搬送ロボット103が未処理の基板Wを処理ユニット1に搬入する(ステップS1:搬入工程)。次に、スピンチャック20が基板Wを水平姿勢にて保持する(ステップS2:保持工程)。具体的には、複数のチャックピン26がそれぞれの当接位置に移動することにより、複数のチャックピン26が基板Wを保持する。
 次に、スピンモータ22が基板Wの回転を開始する(ステップS3:回転工程)。具体的には、スピンモータ22がスピンチャック20を回転させることにより、スピンチャック20に保持された基板Wを回転させる。次に、カップ昇降機構が処理カップ40を上昇させる(ステップS4:カップ上昇工程)。これにより、処理カップ40が上位置で停止する。
 次に、基板Wに対して処理液を順次に供給する(ステップS5:処理液工程)。なお、この処理液工程(ステップS5)において、カップ昇降機構は、基板Wに供給される処理液の種類に応じて、適宜に上昇させるカップを切り替えるものの、この点は、本実施の形態の本質とは異なるので、以下では、その説明を省略する。
 処理液工程(ステップS5)においては、ノズル30、ノズル60、ノズル65および固定ノズル80がそれぞれ必要に応じて、基板Wの上面に順次に処理液を吐出する。ここでは、一例として、ノズル30が処理液を吐出した後に、固定ノズル80が処理液を吐出するものとする。図7は、処理液工程の一部の具体的な一例を示すフローチャートである。具体的な一例として、まず、ノズル基台33がノズル30を待機位置P33から中央位置P31に移動させる(ステップS51:第1ノズル移動工程)。次に、処理制御部93がバルブ35に開信号を出力することで、バルブ35を開く(ステップS52:第1吐出工程)。これにより、処理液供給源36からの処理液が供給管34を通じてノズル30に供給され、ノズル30の先端から基板Wの上面に吐出される。基板Wの上面に着液した処理液は遠心力を受けて広がり、基板Wの周縁から外側に飛散する。これにより、処理液に応じた処理を基板Wの上面に対して行うことができる。
 例えばノズル30からの処理液の吐出開始から所定時間が経過すると、処理制御部93はバルブ35に閉信号を出力して、バルブ35を閉じる。これにより、ノズル30からの処理液の吐出が停止する。
 次に、ノズル基台33はノズル30を中央位置P31から中央上位置P36に上昇させる(ステップS53:第2移動工程)。
 次に、処理制御部93がバルブ82に開信号を出力することで、バルブ82を開く(ステップS54:第2吐出工程)。これにより、処理液供給源83からの処理液が供給管81を通じて固定ノズル80に供給され、固定ノズル80から基板Wの上面に吐出される。固定ノズル80から吐出される処理液は、例えば純水等のリンス液である。この場合、リンス液は基板Wの上面の処理液を洗い流し、基板Wの上面の処理液がリンス液に置換される。
 図7の例では、固定ノズル80からの処理液の吐出(ステップS54)開始の前にノズル30の移動を開始している(ステップS53)。よって、固定ノズル80から吐出された処理液がノズル30に衝突する可能性を低減させることができる。
 そして、例えば固定ノズル80からの処理液の吐出開始から所定時間が経過すると、処理制御部93はバルブ82に閉信号を出力して、バルブ82を閉じる。これにより、固定ノズル80からの処理液の吐出が停止する。
 ステップS54の後に、ノズル30、ノズル60およびノズル65が必要に応じて順次に所定位置に移動して、処理液を吐出してもよい。また、固定ノズル80も必要に応じて処理液を適宜に吐出してもよい。ノズル30、ノズル60、ノズル65および固定ノズル80の処理液の吐出が終了することにより、処理液工程(ステップS5)が終了する。
 図6を再び参照して、処理液工程(ステップS5)の終了後に、処理ユニット1は、基板Wを乾燥させる(ステップS6:乾燥工程)。例えば、スピンモータ22が基板Wの回転速度を増加させて、基板Wを乾燥させる(いわゆるスピンドライ)。
 次に、カップ昇降機構は処理カップ40を下降させる(ステップS7:カップ下降工程)。
 次に、スピンモータ22はスピンチャック20および基板Wの回転を終了し、スピンチャック20は基板Wの保持を解除する(ステップS8:保持解除工程)。具体的には、複数のチャックピン26がそれぞれの開放位置に移動することで、保持を解除する。
 次に、主搬送ロボット103は、処理済みの基板Wを処理ユニット1から搬出する(ステップS9:搬出工程)。
 以上のようにして、基板Wに対する処理が行われる。
 <監視>
 監視処理部91はカメラ70を用いて、処理液工程(ステップS5)における処理液の吐出状態を監視する。図8は、監視処理の具体的な一例を示すフローチャートである。カメラ70は処理液工程(ステップS5)において順次に撮像を行って、撮像画像データを順次に取得する(ステップS11:撮像工程)。例えば、カメラ70は所定のフレームレートで動画像データを取得する。この場合、撮像画像データは動画像データの1フレームに相当する。図9から図11は、撮像画像データの一例を概略的に示す図である。
 図9は、ノズル30が中央位置P31で停止したときにカメラ70によって取得された撮像画像データの一例を示している。この撮像画像データにおいて、ノズル30は未だ処理液を吐出していない。
 図10は、中央位置P31で停止したノズル30が処理液を吐出しているときにカメラ70によって取得された撮像画像データの一例を示している。この撮像画像データには、ノズル30の先端から流下する液柱状の処理液が含まれている。
 図10から理解できるように、ノズル30から吐出される処理液は、撮像画像データにおいて、ノズル30の先端よりも下側の領域に含まれる。よって、当該領域を含む判定領域R1を設定すれば、監視処理部91は判定領域R1内の画素値に基づいて、ノズル30の処理液の吐出状態を監視することができる。例えば、図9および図10から理解できるように、判定領域R1内の画素値は、ノズル30が処理液を吐出したときと、ノズル30が処理液を吐出していないときとで相違する。例えば、ノズル30が処理液を吐出しているときの判定領域R1内の画素値の総和は、ノズル30が処理液を吐出していないときの判定領域R1内の画素値の総和よりも大きくなる。
 そこで、まず、判定領域設定部92は上記の判定領域R1を設定する(ステップS12:設定工程)。具体的には、判定領域設定部92は、まず、撮像画像データに対して画像処理を行って、ノズル30の座標位置を検出する。例えば、判定領域設定部92は、予め記憶媒体に記憶されたノズル30(具体的には、吐出ヘッド31)を含む参照画像データRI1と、撮像画像データとのテンプレートマッチングにより、撮像画像データ内のノズル30の座標位置を検出する。なお、図9の例では、参照画像データRI1を模式的に仮想線で、撮像画像データに重ね合わせて示している。
 次に、判定領域設定部92は、ノズル30の座標位置に応じて判定領域R1を設定する。具体的には、判定領域設定部92は、判定領域R1がノズル30の先端から下側に延在する領域を含むように、判定領域R1を設定する。図9および図10の例では、判定領域R1は、縦方向に延在する矩形状の形状を有している。
 ノズル30の座標位置に対する判定領域R1の相対的な位置は例えば予め設定されており、設定情報として記憶媒体に記憶されている。また、判定領域R1の形状および大きさも例えば予め設定され、設定情報として記憶媒体に記憶されている。判定領域設定部92は、テンプレートマッチングにより検出したノズル30の座標位置と、記憶媒体に記憶された設定情報とに基づいて、判定領域R1を設定する。
 監視処理部91は、判定領域R1内の画素値に基づいて、ノズル30からの処理液の吐出状態を判別する(ステップS13:監視工程)。具体的には、監視処理部91は、判定領域R1内の画素値の総和が所定の吐出基準値以上であるか否かを判断し、当該総和が吐出基準値以上であるときにノズル30が処理液を吐出していると判断する。また、監視処理部91は当該総和が吐出基準値未満であるときに、ノズル30が処理液を吐出していないと判断する。
 なお、判定領域R1内の画素値に基づく処理液の吐出の有無判定はこれに限らず、種々の手法を採用できる。例えば、ノズル30が処理液を吐出しているときの判定領域R1内の画素値の分散は、ノズル30が処理液を吐出していないときの分散よりも大きい。よって、監視処理部91は当該分散を算出し、その分散の大小に基づいて処理液の吐出の有無を判断してもよい。また、分散に替えて標準偏差を採用することも可能である。
 監視処理部91は、カメラ70によって順次に取得された撮像画像データの各々に対して上述の処理を行うことで、ノズル30が処理液の吐出を開始する開始タイミング、および、ノズル30が処理液の吐出を終了する終了タイミングを検出することができる。また、監視処理部91は開始タイミングおよび終了タイミングに基づいて、処理液が吐出される吐出期間を算出し、当該吐出期間が規定時間となっているかを監視することができる。
 ところで、上述の例では、ノズル30が処理液を吐出する期間においてノズル30は中央位置P31で停止している。この場合、ノズル30の位置が変わらないので、判定領域R1の位置も変更する必要がない。そこで、判定領域設定部92は、ノズル30が中央位置P31で停止している状態で取得された複数枚の撮像画像データに対して、共通に判定領域R1を設定してもよい。
 具体的には、判定領域設定部92は、ノズル30が中央位置P31で停止した初期の1枚の撮像画像データに基づいて、上述のように、ノズル30の座標位置を検出する。そして、判定領域設定部92は当該座標位置に基づいて、判定領域R1を設定する。判定領域設定部92は、その後に取得された撮像画像データでは、ノズル30の座標位置を検出する動作を行わず、設定された判定領域R1をそのまま利用する。このように複数の撮像画像データにおいて共通に判定領域R1を設定すれば、ノズル30の座標位置の検出動作を回避させることができ、判定領域設定部92の処理負荷を軽減することができる。
 <ぼた落ち>
 ノズル30が処理液を吐出し始めてから所定期間が経過すると、処理制御部93はバルブ35に閉信号を出力して、ノズル30からの処理液の吐出を停止させる。この処理液の吐出停止の際には、ノズル30の先端から液滴状の処理液が落下することがある(いわゆるぼた落ち)。このような液滴が基板Wの上面に落下すると、不具合が生じ得る。図11は、ノズル30が処理液の吐出を停止するときにカメラ70によって取得された撮像画像データの一例を示している。この撮像画像データには、ノズル30の先端から落下する処理液の液滴(ぼた落ち)が含まれている。
 図9から図11の比較から理解できるように、判定領域R1内の画素値は、ノズル30が処理液を吐出していないとき(図9)と、ノズル30が処理液を吐出しているとき(図10)と、ぼた落ちが生じたとき(図11)とで相違する。例えば、ぼた落ちが生じたときの判定領域R1内の画素値の総和は、ノズル30が処理液を吐出しているときの判定領域R1内の画素値の総和よりも小さく、ノズル30が処理液を吐出していないときの判定領域R1内の画素値の総和よりも大きくなる。
 よって、監視処理部91は、ぼた落ちが生じたか否かを判定領域R1内の画素値に基づいて判断することができる。具体的な一例として、監視処理部91は、判定領域R1内の画素値の総和が所定の第1基準値以上であるときに、ノズル30が処理液を吐出していると判断し、判定領域R1内の画素値の総和が第1基準値未満かつ所定の第2基準値以上であるときに、ぼた落ちが生じたと判断し、判定領域R1内の画素値の総和が第2基準値未満であるときに、ノズル30が処理液を吐出していないと判断する。
 なお、判定領域R1内の画素値に基づくぼた落ちの有無判定はこれに限らず、種々の手法を採用できる。例えば、判定領域R1内の分散または標準偏差に基づいて、ぼた落ちの有無を判定してもよい。
 さて、上述の処理液工程(ステップS5)では、バルブ35が閉じてノズル30が処理液の吐出を停止すると、ノズル基台33はノズル30を中央位置P31から中央上位置P36に上昇させる(第2移動工程:ステップS53)。図12は、ノズル30が中央上位置P36で停止したときにカメラ70によって取得された撮像画像データを示している。
 上述したぼた落ちは、ノズル30が中央位置P31から中央上位置P36への上昇中にも生じ得る。また、ぼた落ちは、ノズル30が中央上位置P36で停止した以後にも生じ得る。よって、監視処理部91は、ノズル30の先端から落下する処理液(ぼた落ち)の有無を、ノズル30の中央上位置P36へ移動中も、中央上位置P36での停止中も、監視することが望ましい。
 以下では、中央位置P31で停止したノズル30の座標位置に応じて設定された判定領域R1を、判定領域R10と呼ぶ。図12の例では、判定領域R10が二点鎖線で示されている。
 処理液の液滴はノズル30の先端から落下する。よって、ノズル30が中央上位置P36に上昇したとしても、当該液滴は、ノズル30の先端よりも下側に位置する判定領域R10を通過し得る。よって、ノズル30の中央上位置P36への移動中および中央上位置P36での停止中における判定領域R1(以下、判定領域R11と呼ぶ)として、判定領域R10をそのまま採用することも考えられる。
 しかしながら、処理液の液滴がノズル30の先端から斜めに落下することもある。図13は、液滴が落下する様子の一例を概略的に示す図である。液滴がノズル30の吐出ヘッド31の内壁を伝って鉛直下方に移動し、ノズル30の先端から落下する場合、液滴は斜め下方向に吐出され得る。ノズル30の先端と判定領域R10との間の距離が大きいと、当該液滴は判定領域R10を通過せずに落下する可能性がある。この場合には、監視処理部91は判定領域R10を監視しても、液滴を検出できない。つまり、ぼた落ちについての検出漏れが生じる。
 また、上述の処理液工程(ステップS5)の一例では、ノズル30からの処理液の吐出(第1吐出工程:ステップS52)後に固定ノズル80が処理液を吐出する(第2吐出工程:ステップS54)。図14は、固定ノズル80が処理液を吐出しているときに取得された撮像画像データの一例を示している。図14でも、判定領域R10が二点鎖線で示されている。図14の例では、固定ノズル80の先端から放出された処理液の一部がこの判定領域R10内に含まれている。この場合には、監視処理部91は当該処理液をノズル30から落下した液滴(ぼた落ち)として誤検出する場合がある。
 そこで、本実施の形態では、判定領域設定部92は、少なくともバルブ35に閉信号が出力された時点以後において、複数の撮像画像データ間におけるノズル30の位置変化に追従させて、各撮像画像データにおいて判定領域R11を設定する。つまり、判定領域設定部92は、第2移動工程(ステップS53)の直前から順次に取得された撮像画像データの各々に対して、ノズル30の移動に追従するように、判定領域R11を設定する。
 具体的な一例として、判定領域設定部92は、ノズル30からの処理液の吐出開始から規定期間が経過した以後に取得される撮像画像データに対して、ノズル30の検出動作を行う。規定時間は、ノズル30が処理液を吐出する吐出期間よりも短く設定され、記憶媒体等に記憶される。これにより、判定領域設定部92は、バルブ35に閉信号が出力される直前以後において、ノズル30の位置を検出できる。
 判定領域設定部92は、検出動作として、例えば、時間的に連続する複数の画像データ間でトラッキング処理を行う。トラッキング処理によれば、時間的に連続する複数の撮像画像データのそれぞれにおいて、ノズル30の座標位置を得ることができる。なお、トラッキング処理の手法としては、例えば、メディアンフローを用いることができる。
 メディアンフローでは、まず、初期の撮像画像データの指定領域内で、指定密度で複数の追跡対象点を生成する。当該初期の撮像画像データとしては、例えば、検出動作を行う最初の撮像画像データを採用できる。また、指定領域としては、該撮像画像データにおいて、例えば、参照画像データRI1と一致する領域(つまり、ノズル30を示す領域)を採用できる。そして、それぞれの追跡対象点について、時間的に次の撮像画像データにおけるそれぞれの位置を、Lucas-Kanade Trackerによって追跡する。さらに、Forward-Backward Errorによって、上記の追跡においてトラッキングエラーが大きい追跡対象点を除去し、残った追跡対象点を用いて前後の撮像画像データにおける追跡対象点の位置の変化量のメディアン(中央値)を求める。そして、当該中央値に基づいて、次の撮像画像データにおいてノズル30を示す領域(つまり座標位置)を推定(検出)する。
 判定領域設定部92は、各撮像画像データにおいて検出されたノズル30の座標位置に基づいて、各撮像画像データにおける判定領域R1(つまり、判定領域R11)を設定する。ノズル30の座標位置と判定領域R11との相対的な位置関係、大きさおよび形状は上述のように、例えば予め設定されており、記憶媒体に記憶されている。これにより、判定領域R11は、各撮像画像データにおいて、ノズル30の移動に追従して設定されることになる。
 図14の例では、判定領域R11は、中央上位置P36で停止したノズル30座標位置に応じて設定されており、固定ノズル80が吐出する処理液を含む領域を避けて設定される。つまり、判定領域設定部92は、第2移動工程(ステップS53)におけるノズル30の上昇に追随して判定領域R11を設定することで、第2吐出工程(ステップS54)での固定ノズル80の先端から基板Wの上面に至るまでの処理液を含む領域を避けて、判定領域R11を設定する。逆に言えば、判定領域R11が、固定ノズル80の先端から基板Wの上面に至るまでの処理液を含む領域を避けることができるように、ノズル30についての中央上位置P36が設定される。
 以上のように、判定領域設定部92は、少なくともバルブ35に閉信号が出力された以後において、撮像画像データごとにノズル30の座標位置を検出し、当該ノズル30の座標位置に応じて判定領域R1を設定する。
 そして、監視処理部91は、判定領域設定部92によって設定された各撮像画像データの判定領域R1内の画素値に基づいて、ノズル30の先端から落下する処理液の有無を監視する。判定領域R1はノズル30の移動に追従して設定されるので、監視処理部91は適切にぼた落ちを検出することができる。つまり、検出漏れ、および、誤検出が生じる可能性を低減させることができる。
 なお、上述の例では、ノズル30が中央上位置P36で停止してから、固定ノズル80からの処理液の吐出が終了するまでの停止期間において、ノズル30は中央上位置P36で停止し続ける。この場合、この停止期間中における判定領域R11を変更する必要はない。そこで、判定領域設定部92は、停止期間において取得される複数の撮像画像データに対して共通に判定領域R11を設定しても構わない。つまり、ノズル30が中央上位置P36で停止したときの撮像画像データに基づいて判定領域R11を設定すると、その判定領域R11を、停止期間において以後に取得された他の撮像画像データに対しても適用する。これによれば、停止期間においてトラッキング処理および判定領域R11の設定を行う必要がない。よって、判定領域設定部92の処理負荷を低減させることができる。
 以上のように、基板処理方法および基板処理装置100は詳細に説明されたが、上記の説明は、全ての局面において、例示であって、この基板処理装置がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施の形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
 上述の例では、ノズル30は処理液の吐出停止後に中央位置P31から中央上位置P36に上昇している(第2移動工程:ステップS53)。しかしながら、この第2移動工程において、ノズル30を中央位置P31から周縁位置P32に移動させても構わない。この場合でも、判定領域設定部92は、少なくともバルブ35に閉信号が出力された以後において、各撮像画像データにおけるノズル30の座標位置を検出し、当該ノズル30の移動に追従するように、各撮像画像データにおいて判定領域R11を設定する。これにより、高い検出精度でノズル30からのぼた落ちを検出することができる。
 また、上述の例では、ぼた落ちに着目しているものの、出流れも上述の監視処理により検出することができる。出流れとは、バルブ35の異常等により、バルブ35に閉信号を出力しているにも関わらず、ノズル30から細い液状の処理液が流下する異常である。
 また、上述の例では、ノズル30からの処理液の吐出を監視しているものの、ノズル60およびノズル65の各々からの処理液の吐出を監視してもよい。
 1 処理ユニット
 20 スピンチャック
 30,60,65 第1ノズル(ノズル)
 37 移動機構
 80 第2ノズル(固定ノズル)
 9 制御部
 70 カメラ
 100 基板処理装置
 S11 撮像工程(ステップ)
 S12 設定工程(ステップ)
 S13 液もれ監視工程(ステップ)
 S2 保持工程(ステップ)
 S52 第1吐出工程(ステップ)
 S53 移動工程(ステップ)
 S54 第2吐出工程(ステップ)
 W 基板

Claims (4)

  1.  基板を保持する保持工程と、
     供給管に設けられたバルブに開信号を出力して、前記供給管に接続された第1ノズルの先端から前記基板の主面に処理液を吐出する第1吐出工程と、
     前記バルブに閉信号を出力した時点以後において、前記第1ノズルを移動させる移動工程と、
     少なくとも前記バルブに閉信号を出力した時点以後に、前記第1ノズルの前記先端を含む所定領域をカメラが順次に撮像して、複数の画像データを取得する撮像工程と、
     前記複数の画像データの各々における前記第1ノズルの位置を検出し、前記複数の画像データ間における前記第1ノズルの位置変化に追従させて、前記第1ノズルの前記先端より下側に判定領域を設定する設定工程と、
     前記複数の画像データの各々における前記判定領域内の画素に基づいて、前記第1ノズルの前記先端から落下する処理液の有無を監視する液もれ監視工程と、
    を備える、基板処理方法。
  2.  請求項1に記載の基板処理方法であって、
     前記移動工程において前記第1ノズルを上昇させる、基板処理方法。
  3.  請求項2に記載の基板処理方法であって、
     前記第1ノズルが上昇した状態で、第2ノズルから前記基板の前記主面に処理液を吐出する第2吐出工程をさらに備え、
     前記液もれ監視工程において、前記第2吐出工程にて前記カメラによって取得された前記画像データにおいて、前記第1ノズルの上昇に追従して前記判定領域を設定することで、前記第2ノズルの前記先端から前記基板の前記主面に至るまでの処理液を避けて前記判定領域を設定する、基板処理方法。
  4.  基板を保持する基板保持部と、
     バルブに設けられた供給管に接続され、前記供給管を通じて供給される処理液を、前記基板保持部によって保持された前記基板の主面に吐出するノズルと、
     前記ノズルを移動させる移動機構と、
     前記ノズルの先端を含む所定領域を撮像するカメラと、
     前記バルブに開信号を出力して、前記ノズルの先端から前記基板の主面に処理液を吐出させ、前記バルブに閉信号を出力した時点以後において、前記移動機構に前記ノズルを移動させ、少なくとも前記バルブに閉信号を出力した時点以後に、前記カメラによって順次に取得された複数の画像データの各々における前記ノズルの位置を検出し、前記複数の画像データ間における前記ノズルの位置変化に追従させて、前記ノズルの前記先端より下側に判定領域を設定し、前記複数の画像データの各々における前記判定領域内の画素に基づいて、前記ノズルの前記先端から落下する処理液の有無を監視する制御部と、
    を備える、基板処理装置。
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