特開 2024-134148 基板処理装置および基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024134148

(43)【公開日】2024-10-03

(54)【発明の名称】基板処理装置および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240926BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 648G

H01L21/304 643A

H01L21/304 648L

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023044286

(22)【出願日】2023-03-20

(71)【出願人】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】時末 尚悟

(72)【発明者】

【氏名】岡本 悟史

(72)【発明者】

【氏名】猿渡 健

(72)【発明者】

【氏名】北村 藤和

(72)【発明者】

【氏名】久保 友輔

(72)【発明者】

【氏名】吉田 幸史

【テーマコード（参考）】

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB45

5F157AB49

5F157AB51

5F157AB64

5F157AB90

5F157BB23

5F157BB45

5F157CD11

5F157CD29

5F157CE28

5F157CF04

5F157CF14

5F157CF22

5F157CF40

5F157CF42

5F157CF44

5F157CF50

5F157CF60

5F157CF62

5F157CF70

5F157CF74

5F157CF99

5F157DB37

5F157DC21

5F157DC90

(57)【要約】

【課題】チャンバ内におけるパーティクルの発生を抑えつつ、基板の周縁部における処理の状況を撮影でき、かつ、基板の上面の広い範囲に焦点を合わせた撮影を行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】回転する基板Ｗの上面に処理液を供給しつつ、基板Ｗの周縁部をカメラ８４により撮影する。これにより、基板Ｗの周縁部における処理の状態を撮影できる。カメラ８４は、チャンバ３０の外部に配置される。したがって、チャンバ３０内の処理空間３１において、カメラ８４に起因するパーティクルが発生することを抑制できる。また、第１ミラー８１を使用することにより、基板Ｗの周縁部を真上から撮影できる。これにより、基板Ｗの上面の広い範囲に焦点を合わせた撮影を行うことができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理液により処理する基板処理装置であって、
前記基板を処理する処理空間を区画する隔壁および前記隔壁の一部に設けられた窓部を有するチャンバと、
前記チャンバ内において前記基板を水平姿勢で保持する保持部と、
前記保持部を、鉛直方向に延びる回転軸を中心として回転させる回転機構と、
前記保持部に保持された前記基板の上面に処理液を供給することにより、前記基板の上面に液膜を形成する処理液供給部と、
前記チャンバの内部の、前記保持部に保持された前記基板の周縁部の上方に位置する第１ミラーと、
前記チャンバの外部に位置し、前記窓部および前記第１ミラーを介して前記基板の周縁部を撮影するカメラと、
前記回転機構、前記処理液供給部、および前記カメラを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記回転機構および前記処理液供給部を動作させつつ、前記カメラによる撮影を実行させる、基板処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記チャンバの外部に位置し、前記窓部および前記第１ミラーを介して前記基板の周縁部へ光を照射する照明部
をさらに備える、基板処理装置。

【請求項3】

請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記チャンバの外部に位置するハーフミラー
をさらに備え、
前記ハーフミラーにより分岐される２つの光路の一方に、前記照明部が配置され、
前記ハーフミラーにより分岐される２つの光路の他方に、前記カメラが配置される、基板処理装置。

【請求項4】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記基板はシリコンウェハであり、
前記第１ミラーもシリコンウェハである、基板処理装置。

【請求項5】

請求項４に記載の基板処理装置であって、
前記チャンバの外部に位置し、反射面が銀またはアルミニウムである第２ミラー
をさらに備え、
前記カメラは、前記第２ミラー、前記窓部、および前記第１ミラーを介して前記基板の周縁部を撮影する、基板処理装置。

【請求項6】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記カメラは、イベントベースカメラである、基板処理装置。

【請求項7】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記チャンバの上部に設けられたファンフィルタユニット
をさらに備える、基板処理装置。

【請求項8】

請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記チャンバの内部において、前記保持部に保持された前記基板を包囲するカップ
をさらに備える、基板処理装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記制御部は、前記カメラから得られる撮影データに基づいて、前記基板の上面におけるカバレッジブレイクの発生状況を検査する、基板処理装置。

【請求項10】

基板を処理液により処理する基板処理方法であって、
（ａ）前記基板を処理する処理空間を区画する隔壁を有するチャンバ内において、水平姿勢で保持された前記基板を、鉛直方向に延びる回転軸を中心として回転させつつ、前記基板の上面に処理液を供給することにより、前記基板の上面に液膜を形成する処理と、
（ｂ）前記処理（ａ）を実行しつつ、前記基板の周縁部を撮影する処理と、
を行い、
前記処理（ｂ）では、前記チャンバの外部に位置するカメラが、前記隔壁に設けられた窓部と、前記チャンバの内部の前記基板の周縁部の上方に位置する第１ミラーとを介して、前記基板の周縁部を撮影する、基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板を処理液により処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェハ等の基板の製造工程では、チャンバ内において基板を水平な姿勢で回転させつつ、基板の上面に処理液を供給する処理が行われる。このような処理を行う従来の基板処理装置については、例えば、特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１４０３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の基板処理装置では、基板の上面の中央部へ吐出された処理液が、基板の回転によって、基板の周縁部へ広がる。このとき、基板の上面に形成される液膜は、基板の中央部から周縁部へ広がるにつれて、徐々に薄くなる。このため、基板の上面の周縁部において、液膜が途切れて基板の上面が露出する「カバレッジブレイク」と呼ばれる現象が発生する場合がある。カバレッジブレイクが発生すると、基板の上面において、処理液による処理が不均一となる。

【0005】

カバレッジブレイクの発生の有無を監視するためには、例えば、基板に対して処理液を供給しつつ、基板の周縁部をカメラにより撮影することが考えられる。しかしながら、チャンバの内部にカメラを配置すると、カメラから発生するパーティクルにより、基板が汚染されるおそれがある。また、基板を斜め上方から撮影すると、基板の上面において焦点を合わせることができる範囲が狭くなるという問題がある。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、チャンバ内におけるパーティクルの発生を抑えつつ、基板の周縁部における処理の状況を撮影でき、かつ、基板の上面の広い範囲に焦点を合わせた撮影を行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、基板を処理液により処理する基板処理装置であって、前記基板を処理する処理空間を区画する隔壁および前記隔壁の一部に設けられた窓部を有するチャンバと、前記チャンバ内において前記基板を水平姿勢で保持する保持部と、前記保持部を、鉛直方向に延びる回転軸を中心として回転させる回転機構と、前記保持部に保持された前記基板の上面に処理液を供給することにより、前記基板の上面に液膜を形成する処理液供給部と、前記チャンバの内部の、前記保持部に保持された前記基板の周縁部の上方に位置する第１ミラーと、前記チャンバの外部に位置し、前記窓部および前記第１ミラーを介して前記基板の周縁部を撮影するカメラと、前記回転機構、前記処理液供給部、および前記カメラを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記回転機構および前記処理液供給部を動作させつつ、前記カメラによる撮影を実行させる。

【0008】

本願の第２発明は、第１発明の基板処理装置であって、前記チャンバの外部に位置し、前記窓部および前記第１ミラーを介して前記基板の周縁部へ光を照射する照明部をさらに備える。

【0009】

本願の第３発明は、第２発明の基板処理装置であって、前記チャンバの外部に位置するハーフミラーをさらに備え、前記ハーフミラーにより分岐される２つの光路の一方に、前記照明部が配置され、前記ハーフミラーにより分岐される２つの光路の他方に、前記カメラが配置される。

【0010】

本願の第４発明は、第１発明から第３発明までのいずれか１発明の基板処理装置であって、前記基板はシリコンウェハであり、前記第１ミラーもシリコンウェハである。

【0011】

本願の第５発明は、第４発明の基板処理装置であって、前記チャンバの外部に位置し、反射面が銀またはアルミニウムである第２ミラーをさらに備え、前記カメラは、前記第２ミラー、前記窓部、および前記第１ミラーを介して前記基板の周縁部を撮影する。

【0012】

本願の第６発明は、第１発明から第５発明までのいずれか１発明の基板処理装置であって、前記カメラは、イベントベースカメラである。

【0013】

本願の第７発明は、第１発明から第６発明までのいずれか１発明の基板処理装置であって、前記チャンバの上部に設けられたファンフィルタユニットをさらに備える。

【0014】

本願の第８発明は、第１発明から第７発明までのいずれか１発明の基板処理装置であって、前記チャンバの内部において、前記保持部に保持された前記基板を包囲するカップをさらに備える。

【0015】

本願の第９発明は、第１発明から第８発明までのいずれか１発明の基板処理装置であって、前記制御部は、前記カメラから得られる撮影データに基づいて、前記基板の上面におけるカバレッジブレイクの発生状況を検査する。

【0016】

本願の第１０発明は、基板を処理液により処理する基板処理方法であって、（ａ）前記基板を処理する処理空間を区画する隔壁を有するチャンバ内において、水平姿勢で保持された前記基板を、鉛直方向に延びる回転軸を中心として回転させつつ、前記基板の上面に処理液を供給することにより、前記基板の上面に液膜を形成する処理と、（ｂ）前記処理（ａ）を実行しつつ、前記基板の周縁部を撮影する処理と、を行い、前記処理（ｂ）では、前記チャンバの外部に位置するカメラが、前記隔壁に設けられた窓部と、前記チャンバの内部の前記基板の周縁部の上方に位置する第１ミラーとを介して、前記基板の周縁部を撮影する。

【発明の効果】

【0017】

本願の第１発明～第１０発明によれば、回転する基板の上面に処理液を供給しつつ、基板の周縁部をカメラにより撮影する。これにより、基板の周縁部における処理の状態を撮影できる。カメラは、チャンバの外部に配置される。したがって、チャンバ内の処理空間において、カメラに起因するパーティクルが発生することを抑制できる。また、第１ミラーを使用することにより、基板の周縁部を真上から撮影できる。これにより、基板の上面の広い範囲に焦点を合わせた撮影を行うことができる。

【0018】

特に、本願の第２発明によれば、基板の周縁部に真上から光を照射できる。これにより、基板の周縁部をより明瞭に撮影できる。また、照明部は、チャンバの外部に配置される。したがって、チャンバ内の処理空間において、カメラに起因するパーティクルの発生を抑制できる。

【0019】

特に、本願の第３発明によれば、カメラの光軸と照明部の光軸を一致させることができる。

【0020】

特に、本願の第４発明によれば、第１ミラーに起因するパーティクル発生を抑制できる。

【0021】

特に、本願の第５発明によれば、チャンバ内に配置される第１ミラーには、パーティクルが発生しにくいシリコンウェハを使用する一方、チャンバ外に配置される第２ミラーには、反射率が高い銀またはアルミニウムのミラーを使用する。これにより、基板の汚染を抑制しつつ、基板の周縁部を明瞭に撮影できる。

【0022】

特に、本願の第６発明によれば、イベントベースカメラを使用することにより、基板の周縁部の高速な動きを撮影でき、かつ、撮影データの情報量を抑えることができる。

【0023】

特に、本願の第７発明によれば、チャンバ内の処理空間に、清浄な空気のダウンフローを形成できる。ただし、チャンバの上部にファンフィルタユニットを設けると、チャンバの上部にカメラを設けることが困難となる。しかしながら、本発明によれば、カメラをチャンバの側方に配置し、第１ミラーを介して基板を上方から撮影できる。

【0024】

特に、本願の第８発明によれば、基板から飛散する処理液を、カップで受けることにより回収できる。ただし、基板の周囲にカップを配置すると、基板の周縁部を斜め上方から撮影することが困難となる。しかしながら、本発明によれば、第１ミラーを使用することにより、基板の周縁部を真上から撮影できる。

【0025】

特に、本願の第９発明によれば、基板の周縁部において発生しやすいカバレッジブレイクの状況を検査できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】基板処理装置の平面図である。

【図2】処理ユニットの平面図である。

【図3】処理ユニットの縦断面図である。

【図4】ノズルヘッドに接続される給液部を模式的に示した図である。

【図5】処理ユニットの制御ブロック図である。

【図6】基板の処理手順を示すフローチャートである。

【図7】カバレッジブレイクの監視処理の流れを示すフローチャートである。

【図8】第１変形例に係る処理ユニットの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0028】

＜１．基板処理装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の平面図である。この基板処理装置１は、半導体ウェハの製造工程において、円板状の基板Ｗ（シリコンウェハ）の表面に処理液を供給して、基板Ｗの表面を処理する装置である。図１に示すように、基板処理装置１は、インデクサブロック１０と処理ブロック２０とを有する。インデクサブロック１０と処理ブロック２０とは、水平な床面上に隣接して配置される。

【0029】

以下では、インデクサブロック１０と処理ブロック２０とが並ぶ方向と「前後方向」と称する。また、前後方向に直交する水平方向を「左右方向」と称する。

【0030】

インデクサブロック１０は、処理前の基板Ｗを外部から搬入するとともに、処理後の基板Ｗを外部へ搬出するための部位である。図１に示すように、インデクサブロック１０は、複数（例えば４つ）のキャリア載置部１１と、第１搬送部１２とを有する。複数のキャリア載置部１１は、左右方向に配列されている。各キャリア載置部１１には、複数の基板Ｗを収容するキャリアＣをセットすることが可能である。キャリアＣには、例えばＦＯＵＰ（front opening unified pod）が使用される。

【0031】

第１搬送部１２は、複数のキャリア載置部１１と、処理ブロック２０との間に位置する。第１搬送部１２は、左右方向に延びる第１搬送路１２１と、第１搬送路１２１に設けられた第１搬送ロボット１２２とを有する。第１搬送ロボット１２２は、第１搬送路１２１に沿って、左右方向に移動可能である。

【0032】

第１搬送ロボット１２２は、基板Ｗを保持するハンドと、ハンドを移動させるアームとを有する。第１搬送ロボット１２２は、キャリアＣと、後述するバッファ２１との間で、基板Ｗを搬送する。すなわち、第１搬送ロボット１２２は、キャリアＣから処理前の基板Ｗを取り出して、バッファ２１へ搬送する。また、第１搬送ロボット１２２は、バッファ２１から処理後の基板Ｗを取り出して、キャリアＣへ搬送する。

【0033】

処理ブロック２０は、インデクサブロック１０から供給される複数の基板Ｗに対して、処理を行うための部位である。図１に示すように、処理ブロック２０は、バッファ２１と、第２搬送部２２と、複数の処理ユニット２３とを有する。バッファ２１は、第１搬送部１２と第２搬送部２２との間で、基板Ｗを一時的に保管するユニットである。バッファ２１には、複数の基板Ｗを同時に収容することが可能である。

【0034】

第２搬送部２２は、前後方向に延びる第２搬送路２２１と、第２搬送路２２１に設けられた第２搬送ロボット２２２とを有する。第２搬送ロボット２２２は、第２搬送路２２１に沿って、前後方向に移動可能である。第２搬送ロボット２２２は、バッファ２１と、複数の処理ユニット２３との間で、基板Ｗを搬送する。すなわち、第２搬送ロボット２２２は、バッファ２１から処理前の基板Ｗを取り出して、処理ユニット２３へ搬送する。また、第２搬送ロボット２２２は、処理ユニット２３から処理後の基板Ｗを取り出して、バッファ２１へ搬送する。

【0035】

なお、処理ブロック２０は、２つ以上の第２搬送部２２を有していてもよい。例えば、第２搬送路２２１が、上下方向に多段に設けられ、各第２搬送路２２１に第２搬送ロボット２２２が設けられていてもよい。

【0036】

処理ユニット２３は、基板Ｗを１枚ずつ処理する、いわゆる枚様式の処理部である。複数の処理ユニット２３は、第２搬送路２２１の左右両側に配置されている。図１の例では、第２搬送路２２１の左側に、２つの処理ユニット２３が配置され、第２搬送路２２１の右側に、２つの処理ユニット２３が配置されている。ただし、これらの複数の処理ユニット２３が、高さ方向に多段に設けられていてもよい。複数の基板Ｗは、各処理ユニット２３において、同時に処理される。

【0037】

＜２．処理ユニットの構成＞
続いて、処理ユニット２３の詳細な構成について説明する。以下では、基板処理装置１が有する複数の処理ユニット２３のうちの１つについて説明するが、他の処理ユニット２３も同等の構成を有する。

【0038】

図２は、処理ユニット２３の平面図である。図３は、処理ユニット２３の縦断面図である。処理ユニット２３は、シリコンウェハである基板Ｗに対して、処理液による処理を行うユニットである。図２および図３に示すように、処理ユニット２３は、チャンバ３０、保持部４０、回転機構５０、処理液供給部６０、カップ７０、撮像部８０、および制御部９０を備えている。

【0039】

チャンバ３０は、基板Ｗを処理するための単一の閉空間である処理空間３１を形成する筐体である。チャンバ３０は、処理空間３１と外部空間とを区画する隔壁３２を有する。隔壁３２は、処理空間３１の側部を取り囲む側壁３２１と、処理空間３１の上部を覆う天板部３２２と、処理空間３１の下部を覆う底板部３２３と、を有する。保持部４０、回転機構５０、処理液供給部６０、カップ７０、および後述する第１ミラー８１は、チャンバ３０の内部に収容される。

【0040】

側壁３２１のうち、第２搬送路２２１に面する部分には、チャンバ３０内への基板Ｗの搬入およびチャンバ３０から基板Ｗの搬出を行うための搬入出口と、搬入出口を開閉するシャッタとが、設けられている（図示省略）。また、チャンバ３０は、側壁３２１の一部分に窓部３３を有する。窓部３３は、ポリ塩化ビニル等の透明な樹脂またはガラスにより形成される。側壁３２１と窓部３３との境界は、隙間なく封止されている。

【0041】

また、図３に示すように、チャンバ３０は、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）３４を有する。ファンフィルタユニット３４は、天板部３２２に設けられている。ファンフィルタユニット３４は、ＨＥＰＡフィルタ等の集塵フィルタと、気流を発生させるファンとを有する。ファンフィルタユニット３４を動作させると、基板処理装置１が設置されるクリーンルーム内の空気が、ファンフィルタユニット３４に取り込まれ、集塵フィルタにより清浄化されて、チャンバ３０内の処理空間３１へ供給される。これにより、チャンバ３０内の処理空間３１に、清浄な空気のダウンフローが形成される。

【0042】

また、側壁３２１の下部の一部には、排気ダクト３５が接続されている。ファンフィルタユニット３４から供給された空気は、チャンバ３０の内部においてダウンフローを形成した後、排気ダクト３５を通ってチャンバ３０の外部へ排出される。

【0043】

保持部４０は、チャンバ３０の内部において、基板Ｗを水平姿勢（法線が鉛直方向を向く姿勢）で保持する機構である。図２および図３に示すように、保持部４０は、円板状のスピンベース４１と、複数のチャックピン４２とを有する。複数のチャックピン４２は、スピンベース４１の上面の外周部に、等角度間隔で設けられている。基板Ｗは、パターンが形成される被処理面を上側に向けた状態で、複数のチャックピン４２に保持される。各チャックピン４２は、基板Ｗの周縁部の下面および外周端面に接触し、スピンベース４１の上面から僅かな空隙を介して上方の位置に、基板Ｗを支持する。

【0044】

スピンベース４１の内部には、複数のチャックピン４２の位置を切り替えるためのチャックピン切替機構４３が設けられている。チャックピン切替機構４３は、複数のチャックピン４２を、基板Ｗを保持する保持位置と、基板Ｗの保持を解除する解除位置と、の間で切り替える。

【0045】

回転機構５０は、保持部４０を回転させるための機構である。回転機構５０は、スピンベース４１の下方に設けられたモータカバー５１の内部に収容されている。図３中に破線で示したように、回転機構５０は、スピンモータ５２と支持軸５３とを有する。支持軸５３は、鉛直方向に延び、その下端部がスピンモータ５２に接続されるとともに、上端部がスピンベース４１の下面の中央に固定される。スピンモータ５２を駆動させると、支持軸５３がその軸芯を通る回転軸５３０を中心として回転する。そして、支持軸５３とともに、保持部４０および保持部４０に保持された基板Ｗも、回転軸５３０を中心として回転する。

【0046】

処理液供給部６０は、保持部４０に保持された基板Ｗの上面に、処理液を供給する機構である。処理液供給部６０は、吐出ノズル６１を有する。図２および図３に示すように、吐出ノズル６１は、ノズルアーム６１１と、ノズルアーム６１１の先端に設けられたノズルヘッド６１２と、ノズルモータ６１３とを有する。ノズルアーム６１１は、ノズルモータ６１３の駆動により、ノズルアーム６１１の基端部を中心として、水平方向に回動する。これにより、ノズルヘッド６１２を、保持部４０に保持された基板Ｗの上方の処理位置（図２中の二点鎖線の位置）と、カップ７０よりも外側の退避位置（図２中の実線の位置）との間で、移動させることができる。

【0047】

図４は、ノズルヘッド６１２に接続される給液部を模式的に示した図である。ノズルヘッド６１２は、処理液が貯留された給液源６１４と、配管６１５を介して接続されている。配管６１５の経路上には、ポンプ６１６およびバルブ６１７が設けられている。ノズルヘッド６１２を処理位置に配置した状態で、バルブ６１７を開放するとともに、ポンプ６１６を動作させると、給液源６１４から配管６１５を通ってノズルヘッド６１２に、処理液が供給される。そして、ノズルヘッド６１２から基板Ｗの上面に向けて、処理液が吐出される。

【0048】

処理ユニット２３は、回転機構５０により基板Ｗを回転させた状態で、ノズルヘッド６１２から基板Ｗの上面の中央に、処理液を吐出する。処理液は、基板Ｗの回転による遠心力で、基板Ｗの中央から周縁部へ広がる。これにより、基板Ｗの上面に、処理液の液膜が形成される。

【0049】

処理液には、例えば、ＤＨＦ洗浄液（希フッ酸）、ＳＰＭ洗浄液（硫酸と過酸化水素水との混合液）、ＳＣ－１洗浄液（アンモニア水、過酸化水素水、純水の混合液）、ＳＣ－２洗浄液（塩酸、過酸化水素水、純水の混合液）、純水（脱イオン水）などが使用される。ただし、処理液の種類は限定されるものではなく、上記以外の処理液を使用してもよい。

【0050】

なお、１つの処理ユニット２３に、複数本の吐出ノズル６１が設けられていてもよい。また、処理ユニット２３は、基板Ｗの下面へ向けて処理液を供給するノズルを、さらに備えていてもよい。

【0051】

カップ７０は、使用後の処理液を捕集する機構である。図３に示すように、カップ７０は、内カップ７１、中カップ７２、および外カップ７３を有する。内カップ７１は、保持部４０を取り囲む円環状の第１案内板７１０を有する。中カップ７２は、第１案内板７１０の外側かつ上側に位置する円環状の第２案内板７２０を有する。外カップ７３は、第２案内板７２０の外側かつ上側に位置する円環状の第３案内板７３０を有する。

【0052】

内カップ７１、中カップ７２、および外カップ７３は、図示を省略した昇降機構により、互いに独立して昇降移動することが可能である。処理液供給部６０が基板Ｗに対して処理液を供給するときには、第１案内板７１０、第２案内板７２０、および第３案内板７３０のうちの少なくともいずれか１つが、保持部４０に保持された基板Ｗを包囲する。

【0053】

内カップ７１の底部は、中カップ７２および外カップ７３の下方まで広がっている。そして、当該底部の上面には、内側から順に、第１排液溝７１１、第２排液溝７１２、および第３排液溝７１３が設けられている。

【0054】

処理液供給部６０のノズルヘッド６１２から吐出された処理液は、基板Ｗの上面に液膜を形成した後、基板Ｗの回転による遠心力で、外側へ飛散する。そして、基板Ｗから飛散した処理液は、第１案内板７１０、第２案内板７２０、および第３案内板７３０のいずれかに捕集される。第１案内板７１０に捕集された処理液は、第１排液溝７１１を通って、処理ユニット２３の外部へ排出される。第２案内板７２０に捕集された処理液は、第２排液溝７１２を通って、処理ユニット２３の外部へ排出される。第３案内板７３０に捕集された処理液は、第３排液溝７１３を通って、処理ユニット２３の外部へ排出される。

【0055】

このように、この処理ユニット２３は、処理液の排出経路を複数有する。このため、基板Ｗに供給された処理液を、種類毎に分別して回収できる。したがって、回収された処理液の廃棄や再生処理も、各処理液の性質に応じて別々に行うことができる。

【0056】

撮像部８０は、処理液による処理中の基板Ｗの周縁部を撮影する機構である。図２および図３に示すように、撮像部８０は、第１ミラー８１、ハーフミラー８２、照明部８３、およびカメラ８４を有する。

【0057】

第１ミラー８１は、チャンバ３０の内部に位置する。第１ミラー８１は、保持部４０に保持された基板Ｗの周縁部の鉛直上方に配置される。また、第１ミラー８１は、窓部３３と同じ高さに配置される。第１ミラー８１は、基板Ｗの周縁部から鉛直上方へ進む光を、窓部３３へ向けて水平方向に反射するように、鉛直方向および水平方向に対して略４５°の角度で配置されている。

【0058】

第１ミラー８１は、チャンバ３０内の処理空間３１に配置される。このため、反射面に銀、アルミニウム、鉄、胴などの金属を用いたミラーを第１ミラー８１として使用すると、金属のパーティクルにより基板Ｗが汚染されるおそれがある。そこで、第１ミラー８１には、例えばシリコンウェハを使用するとよい。シリコンウェハは、鏡面を有するため、反射鏡として使用できる。また、第１ミラー８１にシリコンウェハを使用すれば、第１ミラー８１に起因するパーティクルの発生を抑制できる。

【0059】

ハーフミラー８２は、チャンバ３０の外部に位置する。ハーフミラー８２は、窓部３３の外側に近接した位置に配置される。第１ミラー８１、窓部３３、およびハーフミラー８２は、水平方向に沿って一直線に並ぶ。ハーフミラー８２は、第１ミラー８１とハーフミラー８２とを結ぶ光路Ｌ０を、２つの光路Ｌ１，Ｌ２に分岐する。

【0060】

照明部８３は、チャンバ３０の外部に位置する。照明部８３は、ハーフミラー８２により分岐される２つの光路Ｌ１，Ｌ２のうちの一方の光路Ｌ１に配置される。照明部８３は、基板Ｗの周縁部に撮影のための照明光を照射する装置である。照明部８３は、ＬＥＤ等の光源を有する。カメラ８４による撮影時には、照明部８３の光源が発光する。これにより、照明部８３から、ハーフミラー８２へ向けて、照明光が照射される。照明光は、ハーフミラー８２により反射し、窓部３３を透過して、チャンバ３０の内部へ入射する。また、チャンバ３０の内部において、照明光は、第１ミラー８１により反射されて、保持部４０に保持された基板Ｗの周縁部に照射される。

【0061】

カメラ８４は、チャンバ３０の外部に位置する。カメラ８４は、ハーフミラー８２により分岐される２つの光路Ｌ１，Ｌ２のうちの他方の光路Ｌ２に配置される。カメラ８４は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有する。ノズルヘッド６１２から基板Ｗの表面に処理液を吐出する動作を行うときには、照明部８３から照明光を照射しつつ、カメラ８４による撮影を行う。基板Ｗの上面の周縁部において反射した照明光は、第１ミラー８１において反射し、窓部３３およびハーフミラー８２を透過して、カメラ８４へ入射する。これにより、カメラ８４は、基板Ｗの周縁部の画像を、撮影データＤとして取得できる。取得された撮影データＤは、カメラ８４から制御部９０へ出力される。

【0062】

カメラ８４には、例えば、イベントベースカメラが使用される。一般的な動画撮影用のカメラ（フレームベースカメラ）は、多数の画素の輝度値の情報をもつフレーム画像が、時系列に配列された撮影データを出力する。これに対し、イベントベースカメラは、輝度値が変化した画素のみの情報で構成される撮影データＤ（イベントデータ）を出力する。このため、イベントベースカメラから出力される撮影データＤの情報量は、フレームベースカメラから出力される撮影データの情報量よりも、小さい。このため、イベントベースカメラを使用すれば、フレームベースカメラを使用する場合よりも、撮影データＤの取得および転送を、高速に行うことができる。また、イベントベースカメラは、フレームベースカメラにおけるフレーム画像の間隔よりも短い時間間隔で（例えば、数μ秒毎に）、撮影データＤを取得することができる。それゆえ、イベントベースカメラを使用すれば、基板Ｗの周縁部の高速な動きを撮影できる。

【0063】

上記の通り、ハーフミラー８２、照明部８３、およびカメラ８４は、チャンバ３０の外側に配置される。すなわち、ハーフミラー８２、照明部８３，およびカメラ８４は、基板Ｗが配置される単一の閉空間である処理空間３１の外側に配置される。このようにすれば、ハーフミラー８２、照明部８３，およびカメラ８４が、処理液の影響により腐食することを防止できる。また、ハーフミラー８２、照明部８３、およびカメラ８４から生じるパーティクルが、処理空間３１内の基板Ｗに付着することを防止できる。

【0064】

ハーフミラー８２、照明部８３，およびカメラ８４は、第２搬送路２２１に配置してもよいし、処理ブロック２０の外側に配置してもよい。ただし、ハーフミラー８２、照明部８３，およびカメラ８４を、第２搬送路２２１に配置すれば、処理ブロック２０の外壁の内側に撮像部８０を全て収納できる。したがって、基板処理装置１のフットプリントを低減できる。

【0065】

制御部９０は、処理ユニット２３の上記各部を制御する情報処理装置である。図５は、処理ユニット２３の制御ブロック図である。図５中に概念的に示したように、制御部９０は、ＣＰＵ等のプロセッサ９１、ＲＡＭ等のメモリ９２、およびハードディスクドライブ等の記憶部９３を有するコンピュータにより構成される。

【0066】

記憶部９３内には、制御プログラムＰ１と、検査プログラムＰ２とが、記憶されている。制御プログラムＰ１は、処理ユニット２３における基板Ｗの処理を実行するために、処理ユニット２３の各部を動作制御するためのコンピュータプログラムである。検査プログラムＰ２は、カメラ８４から得られる撮影データＤに基づいて、基板Ｗの処理状態を監視するためのコンピュータプログラムである。

【0067】

図５に示すように、制御部９０は、上述したファンフィルタユニット３４、チャックピン切替機構４３、スピンモータ５２、ノズルモータ６１３、ポンプ６１６、バルブ６１７、カップ７０の昇降機構、照明部８３、およびカメラ８４と、それぞれ有線または無線により通信可能に接続されている。また、制御部９０は、液晶ディスプレイ等の表示部９４とも、電気的に接続されている。制御部９０は、記憶部９３に記憶された制御プログラムＰ１および検査プログラムＰ２に従って、上記の各部を動作制御する。これにより、後述するステップＳ１～Ｓ６およびＳ３１～Ｓ３５の処理が進行する。

【0068】

＜３．基板処理装置の動作＞
次に、上記の処理ユニット２３における基板Ｗの処理について、説明する。図６は、基板Ｗの処理手順を示すフローチャートである。

【0069】

処理ユニット２３において基板Ｗを処理するときには、まず、第２搬送ロボット２２２が、処理対象となる基板Ｗを、チャンバ３０内に搬入する（ステップＳ１）。チャンバ３０内に搬入された基板Ｗは、保持部４０の複数のチャックピン４２により、水平に保持される。その後、回転機構５０がスピンモータ５２を駆動させることにより、基板Ｗの回転が開始される（ステップＳ２）。具体的には、支持軸５３、スピンベース４１、複数のチャックピン４２、およびチャックピン４２に保持された基板Ｗが、回転軸５３０を中心として回転する。

【0070】

続いて、処理液供給部６０が、基板Ｗへの処理液の供給を行う（ステップＳ３）。ステップＳ３では、ノズルモータ６１３の駆動により、ノズルヘッド６１２が、基板Ｗの上面に対向する処理位置へ移動する。そして、処理位置に配置されたノズルヘッド６１２から、回転する基板Ｗの上面へ向けて、処理液が吐出される。処理液は、基板Ｗの上面の中央部から周縁部へ向けて広がり、基板Ｗの上面を覆う液膜を形成する。

【0071】

なお、ステップＳ３では、吐出ノズル６１から処理液を吐出しつつ、吐出ノズル６１を、処理位置において水平方向に揺動させてもよい。

【0072】

所定時間の処理液の供給が完了すると、処理液供給部６０は、ノズルヘッド６１２からの処理液の吐出を停止する。そして、ノズルモータ６１３の駆動により、ノズルヘッド６１２が、処理位置から退避位置へ移動する。その後、回転機構５０は、スピンモータ５２の回転数を上げて、基板Ｗの回転を高速化する。そうすると、基板Ｗの上面において液膜を形成する処理液が、基板Ｗの外側へ振り切られる。これにより、基板Ｗが乾燥する（ステップＳ４）。

【0073】

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、回転機構５０は、スピンモータ５２を停止させて、基板Ｗの回転を止める（ステップＳ５）。そして、保持部４０が、複数のチャックピン４２による基板Ｗの保持を解除する。その後、第２搬送ロボット２２２が、処理後の基板Ｗを、保持部４０から取り出して、チャンバ３０の外部へ搬出する（ステップＳ６）。

【0074】

各処理ユニット２３は、順次に搬送される複数の基板Ｗに対して、上述のステップＳ１～Ｓ６の処理を、それぞれ実行する。

【0075】

＜４．カバレッジブレイクの監視について＞
上述したステップＳ３の処理では、ノズルヘッド６１２から基板Ｗの上面の中央部へ吐出された処理液が、基板Ｗの回転により周縁部へ広がる。このとき、基板Ｗの上面に形成される液膜は、基板Ｗの中央部から周縁部へ広がるにつれて、徐々に薄くなる。このため、ステップＳ３の処理の間に、基板Ｗの上面の周縁部において、液膜が途切れて基板Ｗの上面が部分的に露出する場合がある。この現象は「カバレッジブレイク」と呼ばれる。カバレッジブレイクが発生すると、基板Ｗの上面において、処理液による処理が不均一となる。

【0076】

そこで、制御部９０は、処理液供給部６０から基板Ｗの上面に処理液を供給しつつ、カメラ８４から得られる撮影データＤに基づいて、カバレッジブレイクの発生状況を監視する機能を有する。以下では、当該監視処理について、図７のフローチャートを参照しつつ、説明する。

【0077】

ステップＳ３において、制御部９０は、まず、ノズルヘッド６１２からの処理液の吐出が開始されたか否かを判定する（ステップＳ３１）。処理液の吐出が開始されていない場合には（ステップＳ３１：Ｎｏ）、引き続き、ノズルヘッド６１２からの処理液の吐出が開始されるのを待つ。そして、処理液の供給が開始されると（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、制御部９０は、カメラ８４による撮影を開始する（ステップＳ３２）。

【0078】

カメラ８４は、ハーフミラー８２、窓部３３、および第１ミラー８１を介して、保持部４０に保持された基板Ｗの周縁部を、撮影する。このとき、カメラ８４の視野に、例えば、基板Ｗの外端部から半径方向において３０ｍｍの範囲が含まれるようにするとよい。カメラ８４は、撮影により得られる撮影データＤを、制御部９０へ出力する。制御部９０は、カメラ８４から逐次に出力される撮影データＤを取得する（ステップＳ３３）。

【0079】

基板Ｗの周縁部は、高速で回転する。このため、基板Ｗの周縁部にカバレッジブレイクが発生した場合、その発生箇所も高速で移動する。また、カバレッジブレイクは、発生する時間自体が非常に短い場合もある。カバレッジブレイクの発生時間は、例えば、数ｍｓオーダーの短い時間である。しかしながら、カメラ８４としてイベントベースカメラを使用すれば、短い時間間隔で撮影データＤを取得できる。したがって、基板Ｗの周縁部に発生するカバレッジブレイクを適切に撮影できる。また、イベントベースカメラから出力される撮影データＤは、輝度値が変化した画素のみの情報で構成される。このため、制御部９０は、基板Ｗの処理を行いつつ、撮影データＤを高速で処理することができる。

【0080】

制御部９０は、カメラ８４から取得した撮影データＤに基づいて、カバレッジブレイクの発生状況を検査する（ステップＳ３４）。具体的には、撮影データＤ中に輝度値が変化した部分がない場合、または、撮影データＤ中の輝度値が変化した部分が、所定の条件を満たさない場合、制御部９０は、カバレッジブレイクが発生していないと判定する。また、撮影データＤ中に輝度値が変化した部分があり、当該部分が所定の条件を満たす場合、制御部９０は、カバレッジブレイクが発生したと判定する。

【0081】

制御部９０は、カバレッジブレイクが発生していないと判定した場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、引き続き、ノズルヘッド６１２からの処理液の吐出を継続しつつ、ステップＳ３３～Ｓ３４の検査処理を繰り返す。

【0082】

一方、制御部９０は、カバレッジブレイクが発生していると判定した場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、アラームを出力する（ステップＳ３５）。アラームの出力は、例えば、表示部９４へのメッセージの表示であってもよく、あるいは、ブザーの鳴動や、ランプの点灯などであってもよい。また、制御部９０は、カバレッジブレイクが発生していると判定した場合、その基板Ｗに対する処理を停止してもよい。

【0083】

以上のように、この基板処理装置１では、制御部９０が、回転機構５０および処理液供給部６０を動作させて、回転する基板Ｗの上面に処理液を供給しつつ、基板Ｗの周縁部をカメラ８４により撮影する。これにより、基板Ｗの周縁部におけるカバレッジブレイクの発生状況を撮影できる。

【0084】

カメラ８４は、チャンバ３０の外部に配置される。これにより、チャンバ３０内の処理空間３１において、カメラ８４に起因するパーティクルが発生することを抑制できる。また、第１ミラー８１を使用することにより、基板Ｗの周縁部を真上から撮影できる。このため、基板Ｗを斜め上方から撮影する場合よりも、基板Ｗの上面の広い範囲に焦点を合わせた撮影を行うことができる。また、基板Ｗの周縁部を真上から撮影することにより、基板Ｗの周縁部における複数の位置それぞれとカメラ８４との距離を、均一に近づけることができる。また、照明部８３から照射される照明光も、第１ミラー８１を介して、基板Ｗの真上から照射できる。これにより、基板Ｗの周縁部をより明瞭に撮影できる。

【0085】

特に、本実施形態の処理ユニット２３のように、チャンバ３０の上部にファンフィルタユニット３４が設けられている場合、チャンバ３０の上部にカメラ８４および照明部８３を設けることは困難である。しかしながら、チャンバ３０の内部に第１ミラー８１を配置すれば、カメラ８４および照明部８３をチャンバ３０の側方に配置し、第１ミラー８１を介して基板Ｗの上面に照明光を照射しつつ、基板Ｗを上方から撮影できる。

【0086】

また、本実施形態の処理ユニット２３のように、基板Ｗの周囲にカップ７０が配置されている場合、基板Ｗの周縁部を斜め上方から撮影することは困難である。しかしながら、チャンバ３０の内部に第１ミラー８１を配置すれば、カメラ８４および照明部８３をチャンバ３０の側方に配置し、第１ミラー８１を介して基板Ｗの上面に照明光を照射しつつ、基板Ｗを上方から撮影できる。

【0087】

なお、カバレッジブレイクは、処理液供給部６０から基板Ｗの上面に供給される処理液の量を増加させることにより、解消することは可能である。しかしながら、処理液を多量に使用すると、処理液にかかるコストが増加するとともに、排液による環境への負荷が大きくなる。このため、処理液供給部６０からの処理液の供給量は、カバレッジブレイクが発生しない最小限の量とすることが望ましい。この点において、本実施形態の処理ユニット２３は、カバレッジブレイクの発生状況を監視しつつ、処理液の供給を行う。制御部９０は、カバレッジブレイクの発生状況に応じて、処理液供給部６０から基板Ｗへの処理液の供給量を調節してもよい。これにより、基板Ｗの上面に適切な量の処理液を供給できる。

【0088】

＜５．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。以下では、種々の変形例について、上記の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0089】

＜５－１．第１変形例＞
図８は、第１変形例に係る処理ユニット２３の縦断面図である。図８の例では、撮像部８０が第２ミラー８５を有する。第２ミラー８５は、チャンバ３０の外部に位置する。第２ミラー８５は、ハーフミラー８２により分岐される２つの光路Ｌ１，Ｌ２のうちのカメラ８４側の光路Ｌ２に配置される。カメラ８４は、第２ミラー８５、ハーフミラー８２、窓部３３、および第１ミラー８１を介して、基板Ｗの周縁部を撮影する。

【0090】

このように、第２ミラー８５を使用すれば、カメラ８４の配置の自由度を向上させることができる。また、第２ミラー８５は、チャンバ３０の外部に配置されるため、反射面に銀またはアルミニウムを使用した反射率の高いミラーを使用できる。すなわち、チャンバ３０の内部に配置される第１ミラー８１には、パーティクルが発生しにくいシリコンウェハを使用する一方、チャンバ３０の外部に配置される第２ミラー８５には、反射率が高い銀またはアルミニウムのミラーを使用する。これにより、基板Ｗの汚染を抑制しつつ、基板Ｗの周縁部を明瞭に撮影できる。

【0091】

＜５－２．他の変形例＞
上記の実施形態では、撮像部８０がハーフミラー８２を有していた。ハーフミラー８２を使用すれば、照明部８３の光軸とカメラ８４の光軸とを、一致させることができる。しかしながら、撮像部８０は、必ずしもハーフミラー８２を有していなくてもよい。照明部８３は、カメラ８４と第１ミラー８１との間の光路Ｌ０から僅かにずれた位置から、照明光を照射してもよい。

【0092】

また、上記の実施形態では、第１ミラー８１としてシリコンウェハを使用していた。しかしながら、第１ミラー８１は、必ずしもシリコンウェハには限られない。例えば、第１ミラー８１は、反射面に銀またはアルミニウムを使用した一般的な反射鏡を、透明な樹脂でモールドしたものであってもよい。

【0093】

また、上記の実施形態では、チャンバ３０内に配置される第１ミラー８１の数は１つであった。しかしながら、チャンバ３０内に配置される第１ミラー８１の数は、２つ以上であってもよい。そして、カメラ８４は、複数の第１ミラー８１を介して、基板Ｗの上面の周縁部を撮影してもよい。

【0094】

また、上記の実施形態では、カメラ８４としてイベントベースカメラを使用していた。しかしながら、イベントベースカメラに代えて、フレームベースの高速度カメラを使用してもよい。

【0095】

また、上記の実施形態では、制御部９０が、基板Ｗの周縁部において発生しやすいカバレッジブレイクを検査する例について説明した。しかしながら、制御部９０は、カメラ８４から出力される撮影データＤに基づいて、カバレッジブレイク以外の事象を検査してもよい。

【0096】

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、任意に組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0097】

１ 基板処理装置
１０ インデクサブロック
２０ 処理ブロック
２３ 処理ユニット
３０ チャンバ
３１ 処理空間
３２ 隔壁
３３ 窓部
３４ ファンフィルタユニット
４０ 保持部
４１ スピンベース
４２ チャックピン
５０ 回転機構
６０ 処理液供給部
６１ 吐出ノズル
７０ カップ
８０ 撮像部
８１ 第１ミラー
８２ ハーフミラー
８３ 照明部
８４ カメラ
８５ 第２ミラー
９０ 制御部
Ｄ 撮影データ
Ｌ０ 光路
Ｌ１ 光路
Ｌ２ 光路
Ｐ１ 制御プログラム
Ｐ２ 検査プログラム
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】