(57)【要約】【課題】乾燥領域の状態が正常であるか否かを、定量的に判定できる判定方法および基板処理装置を提供する。【解決手段】水平に保持された基板Ｗの上面に液膜を形成し、液膜が除去される乾燥領域を徐々に拡大させる乾燥処理を実行する装置において、乾燥処理の良否を判定する。具体的には、まず、乾燥処理の実行中に、基板Ｗの上面を、撮像部７０により繰り返し撮影する。そして、撮影により取得された複数の撮影画像に基づいて、乾燥領域の状態が正常であるか否かを判定する。これにより、乾燥領域の状態が正常であるか否かを、複数の撮影画像に基づいて、定量的に判定できる。【選択図】図３
2019102653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に保持された基板の上面に液膜を形成し、前記液膜が除去される乾燥領域を徐々に拡大させる乾燥処理を実行する装置において、前記乾燥処理の良否を判定する判定方法であって、
ａ）前記乾燥処理の実行中に、前記基板の上面を繰り返し撮影する工程と、
ｂ）前記工程ａ）により取得された複数の撮影画像に基づいて、前記乾燥領域の状態が正常であるか否かを判定する工程と、
を有する、判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の判定方法であって、
前記工程ｂ）は、
ｃ）前記乾燥領域の初期形成よりも前に、前記液膜に開口が発生したか否かを判定する工程
を含む、判定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の判定方法であって、
前記工程ｃ）は、
ｃ−１１）前記液膜が形成された直後の前記基板の画像であるリファレンス画像と、前記撮影画像との差分画像を生成する工程と、
ｃ−１２）前記差分画像における差分面積が、予め設定された閾値以上となった場合に、前記開口が発生したと判定する工程と、
を含む、判定方法。
【請求項４】
請求項２に記載の判定方法であって、
前記工程ｃ）は、
ｃ−２１）前記撮影画像に対して空間方向のフィルタ処理を行い、空間フィルタ画像を生成する工程と、
ｃ−２２）前記撮影画像に対して時間方向のフィルタ処理を行い、時間フィルタ画像を生成する工程と、
ｃ−２３）前記空間フィルタ画像と前記時間フィルタ画像との差分画像を生成する工程と、
ｃ−２４）前記差分画像における差分面積が、予め設定された閾値以上となった場合に、前記開口が発生したと判定する工程と、
を含む、判定方法。
【請求項５】
請求項１に記載の判定方法であって、
前記工程ｂ）は、
ｄ）前記乾燥領域の拡大時における形状が、所定の形状であるか否かを判定する工程
を含む、判定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の判定方法であって、
前記工程ｄ）は、
ｄ−１１）前記複数の撮影画像の前後差分画像を順次に生成する工程と、
ｄ−１２）前記前後差分画像に生じる閉曲線の円形度を算出する工程と、
ｄ−１３）前記円形度が、予め設定された閾値未満である場合に、異常と判定する工程と、
を含む、判定方法。
【請求項７】
請求項５に記載の判定方法であって、
前記工程ｄ）は、
ｄ−２１）前記複数の撮影画像の前後差分画像を順次に生成する工程と、
ｄ−２２）前記前後差分画像に生じる閉曲線の数をカウントする工程と、
ｄ−２３）前記閉曲線の数が、予め設定された閾値以上である場合に、異常と判定する工程と、
を含む、判定方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の判定方法であって、
前記乾燥処理において、前記乾燥領域の初期形成は、前記基板への気体の吹き付けにより行う、判定方法。
【請求項９】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の判定方法であって、
前記乾燥処理において、前記乾燥領域の初期形成は、前記基板の所定の位置の加熱により行う、判定方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の判定方法であって、
前記乾燥処理において、前記乾燥領域の拡大は、前記基板への気体の吹き付けにより行う、判定方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の判定方法であって、
前記乾燥処理において、前記乾燥領域の拡大は、前記基板の加熱領域を徐々に拡大させることにより行う、判定方法。
【請求項１２】
請求項８または請求項１０に記載の判定方法であって、
前記乾燥処理は、
ｘ）前記基板を加熱して、前記基板の上面と前記液膜との間に蒸気層を形成する工程と、
ｙ）前記工程ｘ）の後、前記基板の上面中央に気体を吹き付けて、前記乾燥領域を初期形成する工程と、
ｚ）前記工程ｙ）の後、前記基板の上面にさらに気体を吹き付けて、前記乾燥領域を拡大する工程と、
を含む、判定方法。
【請求項１３】
基板を水平に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された基板の上面に液膜を形成する液膜形成手段と、
前記基板の上面の所定の位置に、前記液膜が除去される乾燥領域を初期形成する第１乾燥手段と、
前記乾燥領域を徐々に拡大させる第２乾燥手段と、
前記基板の上面を繰り返し撮影する撮像部と、
前記撮像部により取得された複数の撮影画像に基づいて、前記乾燥領域の状態が正常であるか否かを判定する判定部と、
を備える、基板処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の基板処理装置であって、
前記判定部は、
ｃ）前記乾燥領域の初期形成よりも前に、前記液膜に開口が発生したか否かを判定する処理
を実行する、基板処理装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の基板処理装置であって、
前記処理ｃ）は、
ｃ−１１）前記液膜が形成された直後の前記基板の画像であるリファレンス画像と、前記撮影画像との差分画像を生成する処理と、
ｃ−１２）前記差分画像における差分面積が、予め設定された閾値以上となった場合に、前記開口が発生したと判定する処理と、
を含む、基板処理装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の基板処理装置であって、
前記処理ｃ）は、
ｃ−２１）前記撮影画像に対して空間方向のフィルタ処理を行い、空間フィルタ画像を生成する処理と、
ｃ−２２）前記撮影画像に対して時間方向のフィルタ処理を行い、時間フィルタ画像を生成する処理と、
ｃ−２３）前記空間フィルタ画像と前記時間フィルタ画像との差分画像を生成する処理と、
ｃ−２４）前記差分画像における差分面積が、予め設定された閾値以上となった場合に、前記開口が発生したと判定する処理と、
を含む、基板処理装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の基板処理装置であって、
前記処理ｂ）は、
ｄ）前記乾燥領域の拡大時における形状が、所定の形状であるか否かを判定する処理
を実行する、基板処理装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の基板処理装置であって、
前記処理ｄ）は、
ｄ−１１）前記複数の撮影画像の前後差分画像を順次に生成する処理と、
ｄ−１２）前記前後差分画像に生じる閉曲線の円形度を算出する処理と、
ｄ−１３）前記円形度が、予め設定された閾値未満である場合に、異常と判定する処理と、
を含む、基板処理装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の基板処理装置であって、
前記処理ｄ）は、
ｄ−２１）前記複数の撮影画像の前後差分画像を順次に生成する処理と、
ｄ−２２）前記前後差分画像に生じる閉曲線の数をカウントする処理と、
ｄ−２３）前記閉曲線の数が、予め設定された閾値以上である場合に、異常と判定する処理と、
を含む、基板処理装置。
【請求項２０】
請求項１３から請求項１９までのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記第１乾燥手段は、前記基板への気体の吹き付けにより、前記乾燥領域を初期形成する、基板処理装置。
【請求項２１】
請求項１３から請求項１９までのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記第１乾燥手段は、前記基板の前記所定の位置の加熱により行う、基板処理装置。
【請求項２２】
請求項１３から請求項２１までのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記第２乾燥手段は、前記基板への気体の吹き付けにより、前記乾燥領域を拡大させる、基板処理装置。
【請求項２３】
請求項１３から請求項２１までのいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
前記第２乾燥手段は、前記基板の加熱領域を徐々に拡大させることにより、前記乾燥領域を拡大させる、基板処理装置。
【請求項２４】
請求項２０または請求項２２に記載の基板処理装置であって、
前記基板を加熱する加熱手段
をさらに備え、
前記加熱手段による基板の加熱により、前記基板の上面と前記液膜との間に蒸気層が形成される、基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の薄板状の基板の製造工程に用いられる装置において、基板の乾燥処理の良否を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの製造工程においては、基板に対して種々の処理液を供給した後、基板を乾燥させる処理が行われる。従来、基板の乾燥工程では、基板を水平に保持しつつ高速回転させて、基板の表面に付着した液滴を振り切る、いわゆるスピンドライが行われていた。しかしながら、近年では、半導体ウェハの表面に形成されるパターンの微細化が進んでいる。このため、スピンドライでは、基板にかかる遠心力により、微細なパターンが倒壊するという問題がある。
【０００３】
そこで、パターンの倒壊を抑制しつつ基板を乾燥させる、種々の方法が提案されている。その１つが、特許文献１に記載の方法である。特許文献１の方法では、純水（ＤＩＷ）によるリンス処理の後、まず、基板の表面に、表面張力の低い有機溶剤を供給する。これにより、基板の上面の純水を有機溶剤に置換して、基板の上面に有機溶剤の液膜を形成する。次に、基板を加熱することにより、基板の上面と液膜との間に蒸気の層を形成する。その後、基板の上面に不活性ガスを吹き付けて、基板の上面の一部に液膜が除去された乾燥領域を形成する。そして、その乾燥領域を不活性ガスで徐々に拡大させることによって、基板を乾燥させる（段落００８４〜００８９参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６２８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法では、基板の上面と有機溶剤の液膜との間に蒸気の層を形成しつつ、液膜を除去できる。このため、液膜の除去時に、基板の上面に形成されたパターンに負担がかかりにくい。したがって、乾燥時におけるパターンの倒壊を抑制できる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の乾燥方法では、基板を加熱して、基板の上面と液膜との間に蒸気の層を形成するときに、液膜に微細な気泡が発生する。これにより、液膜の一部に開口が発生してしまう場合がある。不活性ガスの吐出よりも前に液膜に開口が発生すると、基板の上面と液膜との間の蒸気が、開口から漏れる。したがって、蒸気の層が維持できない。
【０００７】
また、基板の上面の一部に乾燥領域を形成した後、乾燥領域を不活性ガスで拡大させるときに、乾燥領域の形状が崩れたり、複数の乾燥領域が発生したりする場合もある。
【０００８】
このように、特許文献１の乾燥方法では、乾燥領域を意図した通りに形成および拡大させることが難しい。このため、基板の品質管理のためには、当該乾燥処理において、乾燥領域が意図した通りに形成および拡大しているかどうかを、正確に把握することが必要となる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、乾燥領域の状態が正常であるか否かを、定量的に判定できる判定方法および基板処理装置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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、水平に保持された基板の上面に液膜を形成し、前記液膜が除去される乾燥領域を徐々に拡大させる乾燥処理を実行する装置において、前記乾燥処理の良否を判定する判定方法であって、ａ）前記乾燥処理の実行中に、前記基板の上面を繰り返し撮影する工程と、ｂ）前記工程ａ）により取得された複数の撮影画像に基づいて、前記乾燥領域の状態が正常であるか否かを判定する工程と、を有する。
【００１１】
本願の第２発明は、第１発明の判定方法であって、前記工程ｂ）は、ｃ）前記乾燥領域の初期形成よりも前に、前記液膜に開口が発生したか否かを判定する工程を含む。
【００１２】
本願の第３発明は、第２発明の判定方法であって、前記工程ｃ）は、ｃ−１１）前記液膜が形成された直後の前記基板の画像であるリファレンス画像と、前記撮影画像との差分画像を生成する工程と、ｃ−１２）前記差分画像における差分面積が、予め設定された閾値以上となった場合に、前記開口が発生したと判定する工程と、を含む。
【００１３】
本願の第４発明は、第２発明の判定方法であって、前記工程ｃ）は、ｃ−２１）前記撮影画像に対して空間方向のフィルタ処理を行い、空間フィルタ画像を生成する工程と、ｃ−２２）前記撮影画像に対して時間方向のフィルタ処理を行い、時間フィルタ画像を生成する工程と、ｃ−２３）前記空間フィルタ画像と前記時間フィルタ画像との差分画像を生成する工程と、ｃ−２４）前記差分画像における差分面積が、予め設定された閾値以上となった場合に、前記開口が発生したと判定する工程と、を含む。
【００１４】
本願の第５発明は、第１発明の判定方法であって、前記工程ｂ）は、ｄ）前記乾燥領域の拡大時における形状が、所定の形状であるか否かを判定する工程を含む。
【００１５】
本願の第６発明は、第５発明の判定方法であって、前記工程ｄ）は、ｄ−１１）前記複数の撮影画像の前後差分画像を順次に生成する工程と、ｄ−１２）前記前後差分画像に生じる閉曲線の円形度を算出する工程と、ｄ−１３）前記円形度が、予め設定された閾値未満である場合に、異常と判定する工程と、を含む。
【００１６】
本願の第７発明は、第５発明の判定方法であって、前記工程ｄ）は、ｄ−２１）前記複数の撮影画像の前後差分画像を順次に生成する工程と、ｄ−２２）前記前後差分画像に生じる閉曲線の数をカウントする工程と、ｄ−２３）前記閉曲線の数が、予め設定された閾値以上である場合に、異常と判定する工程と、を含む。
【００１７】
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発明の判定方法であって、前記乾燥処理において、前記乾燥領域の初期形成は、前記基板への気体の吹き付けにより行う。
【００１８】
本願の第９発明は、第１発明から第７発明までのいずれか１発明の判定方法であって、前記乾燥処理において、前記乾燥領域の初期形成は、前記基板の所定の位置の加熱により行う。
【００１９】
本願の第１０発明は、第１発明から第９発明までのいずれか１発明の判定方法であって、前記乾燥処理において、前記乾燥領域の拡大は、前記基板への気体の吹き付けにより行う。
【００２０】
本願の第１１発明は、第１発明から第９発明までのいずれか１発明の判定方法であって、前記乾燥処理において、前記乾燥領域の拡大は、前記基板の加熱領域を徐々に拡大させることにより行う。
【００２１】
本願の第１２発明は、第８発明または請求項１０に記載の判定方法であって、前記乾燥処理は、ｘ）前記基板を加熱して、前記基板の上面と前記液膜との間に蒸気層を形成する工程と、ｙ）前記工程ｘ）の後、前記液膜の中央に気体を吹き付けて、前記乾燥領域を初期形成する工程と、ｚ）前記工程ｙ）の後、前記基板の上面にさらに気体を吹き付けて、前記乾燥領域を拡大する工程と、を含む。
【００２２】
本願の第１３発明は、基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の上面に液膜を形成する液膜形成手段と、前記基板の上面の所定の位置に、前記液膜が除去される乾燥領域を初期形成する第１乾燥手段と、前記乾燥領域を徐々に拡大させる第２乾燥手段と、前記基板の上面を繰り返し撮影する撮像部と、前記撮像部により取得された複数の撮影画像に基づいて、前記乾燥領域の状態が正常であるか否かを判定する判定部と、を備える。
【００２３】
本願の第１４発明は、第１３発明の基板処理装置であって、前記判定部は、ｃ）前記乾燥領域の初期形成よりも前に、前記液膜に開口が発生したか否かを判定する処理を実行する。
【００２４】
本願の第１５発明は、第１４発明の基板処理装置であって、前記処理ｃ）は、ｃ−１１）前記液膜が形成された直後の前記基板の画像であるリファレンス画像と、前記撮影画像との差分画像を生成する処理と、ｃ−１２）前記差分画像における差分面積が、予め設定された閾値以上となった場合に、前記開口が発生したと判定する処理と、を含む。
【００２５】
本願の第１６発明は、第１４発明の基板処理装置であって、前記処理ｃ）は、ｃ−２１）前記撮影画像に対して空間方向のフィルタ処理を行い、空間フィルタ画像を生成する処理と、ｃ−２２）前記撮影画像に対して時間方向のフィルタ処理を行い、時間フィルタ画像を生成する処理と、ｃ−２３）前記空間フィルタ画像と前記時間フィルタ画像との差分画像を生成する処理と、ｃ−２４）前記差分画像における差分面積が、予め設定された閾値以上となった場合に、前記開口が発生したと判定する処理と、を含む。
【００２６】
本願の第１７発明は、第１３発明の基板処理装置であって、前記処理ｂ）は、ｄ）前記乾燥領域の拡大時における形状が、所定の形状であるか否かを判定する処理を含む。
【００２７】
本願の第１８発明は、第１７発明の基板処理装置であって、前記処理ｄ）は、ｄ−１１）前記複数の撮影画像の前後差分画像を順次に生成する処理と、ｄ−１２）前記前後差分画像に生じる閉曲線の円形度を算出する処理と、ｄ−１３）前記円形度が、予め設定された閾値未満である場合に、異常と判定する処理と、を含む。
【００２８】
本願の第１９発明は、第１７発明の判定方法であって、前記処理ｄ）は、ｄ−２１）前記複数の撮影画像の前後差分画像を順次に生成する処理と、ｄ−２２）前記前後差分画像に生じる閉曲線の数をカウントする処理と、ｄ−２３）前記閉曲線の数が、予め設定された閾値以上である場合に、異常と判定する処理と、を含む。
【００２９】
本願の第２０発明は、第１３発明から第１９発明までのいずれか１発明の基板処理装置であって、前記第１乾燥手段は、前記基板への気体の吹き付けにより、前記乾燥領域を初期形成する。
【００３０】
本願の第２１発明は、第１３発明から第１９発明までのいずれか１発明の基板処理装置であって、前記第１乾燥手段は、前記基板の前記所定の位置の加熱により行う。
【００３１】
本願の第２２発明は、第１３発明から第２１発明までのいずれか１発明の基板処理装置であって、前記第２乾燥手段は、前記基板への気体の吹き付けにより、前記乾燥領域を拡大させる。
【００３２】
本願の第２３発明は、第１３発明から第２１発明までのいずれか１発明の基板処理装置であって、前記第２乾燥手段は、前記基板の加熱領域を徐々に拡大させることにより、前記乾燥領域を拡大させる。
【００３３】
本願の第２４発明は、第２０発明または第２２発明の基板処理装置であって、前記基板を加熱する加熱手段をさらに備え、前記加熱手段による基板の加熱により、前記基板の上面と前記液膜との間に蒸気層が形成される。
【発明の効果】
【００３４】
本願の第１発明〜第２４発明によれば、乾燥領域の状態が正常であるか否かを、複数の撮影画像に基づいて、定量的に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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】第１ノズルヘッドに接続される給液部の一例を示した図である。
【図５】第２ノズルヘッドに接続される給液部の一例を示した図である。
【図６】第３ノズルヘッドに接続される給液部および給気部の一例を示した図である。
【図７】制御部と処理ユニット内の各部との接続を示したブロック図である。
【図８】処理ユニットにおける基板処理の流れを示したフローチャートである。
【図９】乾燥処理の詳細な流れを示したフローチャートである。
【図１０】基板の上面に液膜が形成された様子を示した図である。
【図１１】基板の上面と液膜との間に蒸気層が形成された様子を示した図である。
【図１２】基板の上面の中央に乾燥領域が初期形成された様子を示した図である。
【図１３】乾燥領域が徐々に拡大する様子を示した図である。
【図１４】ステップＳ５５における判定処理の第１の方法の流れを示したフローチャートである。
【図１５】リファレンス画像の例を示した図である。
【図１６】撮影画像の例を示した図である。
【図１７】差分画像の例を示した図である。
【図１８】ステップＳ５５における判定処理の第２の方法の流れを示したフローチャートである。
【図１９】ステップＳ５７における判定処理の第１の方法の流れを示したフローチャートである。
【図２０】前後差分画像の生成の様子を、概念的に示した図である。
【図２１】ステップＳ５７における判定処理の第２の方法の流れを示したフローチャートである。
【図２２】乾燥処理の変形例を示した図である。
【図２３】乾燥処理の変形例を示した図である。
【図２４】乾燥処理の変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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。
【００３７】
＜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１００の平面図である。この基板処理装置１００は、半導体ウェハの製造工程において、円板状の基板Ｗ（シリコン基板）の表面を処理する装置である。基板処理装置１００は、基板Ｗの表面に処理液を供給する液処理と、基板Ｗの表面を乾燥させる乾燥処理とを行う。
【００３８】
図１に示すように、基板処理装置１００は、インデクサ１０１と、複数の処理ユニット１０２と、主搬送ロボット１０３とを備えている。
【００３９】
インデクサ１０１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。インデクサ１０１には、複数の基板Ｗを収容するキャリアが、複数配置される。また、インデクサ１０１は、図示を省略した移送ロボットを有する。移送ロボットは、インデクサ１０１内のキャリアと、処理ユニット１０２または主搬送ロボット１０３との間で、基板Ｗを移送する。なお、キャリアには、例えば、基板Ｗを密閉空間に収納する公知のＦＯＵＰ(front opening unified pod)またはＳＭＩＦ(Standard Mechanical Inter Face)ポッド、或いは、収納基板Ｗが外気と接するＯＣ(open cassette)が用いられる。
【００４０】
処理ユニット１０２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１０２は、主搬送ロボット１０３の周囲に配置されている。本実施形態では、主搬送ロボット１０３の周囲に配置された４つの処理ユニット１０２が、高さ方向に３段に積層されている。すなわち、本実施形態の基板処理装置１００は、全部で１２台の処理ユニット１０２を有する。複数の基板Ｗは、各処理ユニット１０２において、並列に処理される。ただし、基板処理装置１００が備える処理ユニット１０２の数は、１２台に限定されるものではなく、例えば、８台、４台、１台などであってもよい。
【００４１】
主搬送ロボット１０３は、インデクサ１０１と複数の処理ユニット１０２との間で、基板Ｗを搬送するための機構である。主搬送ロボット１０３は、例えば、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。主搬送ロボット１０３は、インデクサ１０１から処理前の基板Ｗを取り出して、処理ユニット１０２へ搬送する。また、処理ユニット１０２における基板Ｗの処理が完了すると、主搬送ロボット１０３は、当該処理ユニット１０２から処理後の基板Ｗを取り出して、インデクサ１０１へ搬送する。
【００４２】
＜２．処理ユニットの構成＞
続いて、処理ユニット１０２の構成について説明する。以下では、基板処理装置１００が有する複数の処理ユニット１０２のうちの１つについて説明するが、他の処理ユニット１０２も同等の構成を有する。
【００４３】
図２は、処理ユニット１０２の平面図である。図３は、処理ユニット１０２の縦断面図である。図２および図３に示すように、処理ユニット１０２は、チャンバ１０、基板保持部２０、回転機構３０、流体供給部４０、処理液捕集部５０、加熱部６０、撮像部７０、および制御部８０を備えている。
【００４４】
チャンバ１０は、基板Ｗを処理するための処理空間１１を内包する筐体である。チャンバ１０は、処理空間１１の側部を取り囲む側壁１２と、処理空間１１の上部を覆う天板部１３と、処理空間１１の下部を覆う底板部１４と、を有する。基板保持部２０、回転機構３０、流体供給部４０、処理液捕集部５０、加熱部６０、および撮像部７０は、チャンバ１０の内部に収容される。側壁１２の一部には、チャンバ１０内への基板Ｗの搬入およびチャンバ１０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（いずれも図示省略）。
【００４５】
図３に示すように、チャンバ１０の天板部１３には、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１５が設けられている。ファンフィルタユニット１５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１５を動作させると、基板処理装置１００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１５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１０内の処理空間１１へ供給される。これにより、チャンバ１０内の処理空間１１に、清浄な空気のダウンフローが形成される。
【００４６】
また、側壁１２の下部の一部には、排気ダクト１６が接続されている。ファンフィルタユニット１５から供給された空気は、チャンバ１０の内部においてダウンフローを形成した後、排気ダクト１６を通ってチャンバ１０の外部へ排出される。
【００４７】
基板保持部２０は、チャンバ１０の内部において、基板Ｗを水平に（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、基板保持部２０は、円板状のスピンベース２１と、複数のチャックピン２２とを有する。複数のチャックピン２２は、スピンベース２１の上面の外周部に沿って、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２２に保持される。各チャックピン２２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２１の上面から空隙を介して上方の位置に、基板Ｗを支持する。
【００４８】
スピンベース２１の内部には、複数のチャックピン２２の位置を切り替えるためのチャックピン切替機構２３が設けられている。チャックピン切替機構２３は、複数のチャックピン２２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。
【００４９】
回転機構３０は、基板保持部２０を回転させるための機構である。回転機構３０は、スピンベース２１の下方に設けられたモータカバー３１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３０は、スピンモータ３２と支持軸３３とを有する。支持軸３３は、鉛直方向に延び、その下端部がスピンモータ３２に接続されるとともに、上端部がスピンベース２１の下面の中央に固定される。スピンモータ３２を駆動させると、支持軸３３がその軸芯３３０を中心として回転する。そして、支持軸３３とともに、基板保持部２０および基板保持部２０に保持された基板Ｗも、軸芯３３０を中心として回転する。
【００５０】
流体供給部４０は、基板保持部２０に保持された基板Ｗの上面に、処理液および不活性ガスを供給する機構である。図２および図３に示すように、流体供給部４０は、第１ノズル４１、第２ノズル４２、および第３ノズル４３を有する。
【００５１】
第１ノズル４１は、第１ノズルアーム４１１と、第１ノズルアーム４１１の先端に設けられた第１ノズルヘッド４１２と、第１ノズルモータ４１３とを有する。第２ノズル４２は、第２ノズルアーム４２１と、第２ノズルアーム４２１の先端に設けられた第２ノズルヘッド４２２と、第２ノズルモータ４２３とを有する。第３ノズル４３は、第３ノズルアーム４３１と、第３ノズルアーム４３１の先端に設けられた第３ノズルヘッド４３２と、第３ノズルモータ４３３とを有する。
【００５２】
各ノズルアーム４１１，４２１，４３１は、ノズルモータ４１３，４２３，４３３の駆動により、図２中の矢印のように、各ノズルアーム４１１，４２１，４３１の基端部を中心として、水平方向に個別に回動する。これにより、各ノズルヘッド４１２，４２２，４３２を、基板保持部２０に保持された基板Ｗの上方の処理位置と、処理液捕集部５０よりも外側の退避位置との間で、移動させることができる。
【００５３】
図４は、第１ノズルヘッド４１２に接続される給液部の一例を示した図である。図４の例では、第１ノズルヘッド４１２が、薬液配管４１４を介して、薬液供給源４１５に接続されている。薬液配管４１４の経路途中には、薬液用バルブ４１６が介挿されている。このため、第１ノズルヘッド４１２を処理位置に配置した状態で、薬液用バルブ４１６を開放すると、薬液供給源４１５から薬液配管４１４を通って第１ノズルヘッド４１２に、薬液が供給される。そして、第１ノズルヘッド４１２から基板Ｗの上面に向けて、薬液が吐出される。
【００５４】
第１ノズルヘッド４１２から吐出される薬液の例としては、例えば、ＳＰＭ洗浄液（硫酸および過酸化水素水の混合液）、ＳＣ１洗浄液（アンモニア水、過酸化水素水、および純水の混合液）、ＳＣ２洗浄液（塩酸、過酸化水素水、および純水の混合液）、ＤＨＦ洗浄液（希フッ酸）などを挙げることができる。
【００５５】
図５は、第２ノズルヘッド４２２に接続される給液部の一例を示した図である。図５の例では、第２ノズルヘッド４２２が、純水配管４２４を介して、純水供給源４２５に接続されている。純水配管４２４の経路途中には、純水用バルブ４２６が介挿されている。このため、第２ノズルヘッド４２２を処理位置に配置した状態で、純水用バルブ４２６を開放すると、純水供給源４２５から純水配管４２４を通って第２ノズルヘッド４２２に、純水（脱イオン水）が供給される。そして、第２ノズルヘッド４２２から基板Ｗの上面に向けて、純水が吐出される。
【００５６】
図６は、第３ノズルヘッド４３２に接続される給液部および給気部の一例を示した図である。図６の例では、第３ノズルヘッド４３２は、ＩＰＡ吐出口４３２ａ、垂直吹出口４３２ｂ、および傾斜吹出口４３２ｃを有する。
【００５７】
ＩＰＡ吐出口４３２ａは、ＩＰＡ配管４３４ａを介して、ＩＰＡ供給源４３５ａに接続されている。ＩＰＡ配管４３４ａの経路途中には、ＩＰＡ用バルブ４３６ａが介挿されている。このため、第３ノズルヘッド４３２を処理位置に配置した状態で、ＩＰＡ用バルブ４３６ａを開放すると、ＩＰＡ供給源４３５ａからＩＰＡ配管４３４ａを通って第３ノズルヘッド４３２に、有機溶剤であるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が供給される。そして、第３ノズルヘッド４３２のＩＰＡ吐出口４３２ａから基板Ｗの上面に向けて、ＩＰＡが吐出される。
【００５８】
垂直吹出口４３２ｂは、第１窒素ガス配管４３４ｂを介して、第１窒素ガス供給源４３５ｂに接続されている。第１窒素ガス配管４３４ｂの経路途中には、垂直吹出用バルブ４３６ｂが介挿されている。このため、第３ノズルヘッド４３２を処理位置に配置した状態で、垂直吹出用バルブ４３６ｂを開放すると、第１窒素ガス供給源４３５ｂから第１窒素ガス配管４３４ｂを通って第３ノズルヘッド４３２に、不活性ガスである窒素ガスが供給される。そして、第３ノズルヘッド４３２の垂直吹出口４３２ｂから基板Ｗの上面に向けて、窒素ガスが下向きに吹き付けられる。
【００５９】
傾斜吹出口４３２ｃは、第２窒素ガス配管４３４ｃを介して、第２窒素ガス供給源４３５ｃに接続されている。第２窒素ガス配管４３４ｃの経路途中には、傾斜吹出用バルブ４３６ｃが介挿されている。このため、第３ノズルヘッド４３２を処理位置に配置した状態で、傾斜吹出用バルブ４３６ｃを開放すると、第２窒素ガス供給源４３５ｃから第２窒素ガス配管４３４ｃを通って第３ノズルヘッド４３２に、不活性ガスである窒素ガスが供給される。そして、第３ノズルヘッド４３２の傾斜吹出口４３２ｃから基板Ｗの上面に向けて、窒素ガスが外向きかつ斜め下向きに吹き付けられる。
【００６０】
ただし、各ノズル４１〜４３は、複数種類の処理液を切り替えて吐出できるようになっていてもよい。また、処理ユニット１０２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、２本、または４本以上であってもよい。
【００６１】
処理液捕集部５０は、使用後の処理液を捕集する部位である。図３に示すように、処理液捕集部５０は、内カップ５１、中カップ５２、および外カップ５３を有する。内カップ５１、中カップ５２、および外カップ５３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。
【００６２】
内カップ５１は、基板保持部２０の周囲を包囲する円環状の第１案内板５１０を有する。中カップ５２は、第１案内板５１０の外側かつ上側に位置する円環状の第２案内板５２０を有する。外カップ５３は、第２案内板５２０の外側かつ上側に位置する円環状の第３案内板５３０を有する。また、内カップ５１の底部は、中カップ５２および外カップ５３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５１１、第２排液溝５１２、および第３排液溝５１３が設けられている。
【００６３】
流体供給部４０から基板Ｗの上面に供給された処理液は、基板Ｗの回転による遠心力、または後述する乾燥処理での窒素ガスの吹き付けによって、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５１０、第２案内板５２０、および第３案内板５３０のいずれかの内側に捕集される。第１案内板５１０の内側に捕集された処理液は、第１排液溝５１１を通って、処理ユニット１０２の外部へ排出される。第２案内板５２０の内側に捕集された処理液は、第２排液溝５１２を通って、処理ユニット１０２の外部へ排出される。第３案内板５３０の内側に捕集された処理液は、第３排液溝５１３を通って、処理ユニット１０２の外部へ排出される。
【００６４】
このように、この処理ユニット１０２は、処理液の排出経路を複数有する。このため、基板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。
【００６５】
加熱部６０は、後述する乾燥処理において、基板Ｗを加熱する加熱手段である。本実施形態の加熱部６０は、円板状のホットプレート６１と、発熱源となるヒータ６２とを有する。ホットプレート６１は、スピンベース２１の上面と、チャックピン２２に保持される基板Ｗの下面との間に、配置されている。ヒータ６２は、ホットプレート６１の内部に埋め込まれている。ヒータ６２には、例えば、通電により発熱するニクロム線等の電熱線が用いられる。ヒータ６２に通電すると、ホットプレート６１が、環境温度よりも高い温度に加熱される。
【００６６】
なお、処理ユニット１０２は、ホットプレート６１を昇降移動させる昇降機構をさらに備えていてもよい。昇降機構は、例えば、加熱時には基板Ｗの下面に近接する加熱位置にホットプレート６１を上昇させ、非加熱時には、加熱位置よりも下方の非加熱位置にホットプレート６１を下降させるものとすればよい。
【００６７】
撮像部７０は、基板Ｗの上面を撮影する装置である。撮像部７０は、例えば、チャンバ１０の側壁１２の内面に近接した位置に設置されている。図２および図３に示すように、撮像部７０は、光源７１およびカメラ７２を有する。光源７１には、例えばＬＥＤが用いられる。カメラ７２には、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタルカメラが用いられる。撮像部７０は、光源７１から光を照射つつ、カメラ７２による撮影を行うことにより、基板Ｗの上面の撮影画像を取得する。撮影画像は、複数のピクセルにより構成され、ピクセル毎に輝度値の情報を有する。
【００６８】
制御部８０は、処理ユニット１０２内の各部を動作制御するための手段である。図７は、制御部８０と、処理ユニット１０２内の各部との接続を示したブロック図である。図７中に概念的に示したように、制御部８０は、ＣＰＵ等のプロセッサ８１、ＲＡＭ等のメモリ８２、およびハードディスクドライブ等の記憶部８３を有するコンピュータにより構成される。記憶部８３内には、処理ユニット１０２における基板Ｗの処理を実行するためのコンピュータプログラムＰが、インストールされている。
【００６９】
また、図５に示すように、制御部８０は、上述したファンフィルタユニット１５、チャックピン切替機構２３、スピンモータ３２、第１ノズルモータ４１３、第２ノズルモータ４２３、第３ノズルモータ４３３、薬液用バルブ４１６、純水用バルブ４２６、ＩＰＡ用バルブ４３６ａ、垂直吹出用バルブ４３６ｂ、傾斜吹出用バルブ４３６ｃ、処理液捕集部５０の昇降機構、ヒータ６２、光源７１、およびカメラ７２と、それぞれ通信可能に接続されている。制御部８０は、記憶部８３に記憶されたコンピュータプログラムＰやデータをメモリ８２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰに基づいて、プロセッサ８１が演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する。これにより、処理ユニット１０２における基板Ｗの処理や、後述する判定処理が進行する。
【００７０】
＜３．基板処理装置の動作＞
次に、上記の処理ユニット１０２における基板Ｗの処理について、図８のフローチャートを参照しつつ、説明する。
【００７１】
処理ユニット１０２において基板Ｗを処理するときには、まず、主搬送ロボット１０３が、処理対象となる基板Ｗを、チャンバ１０内に搬入する（ステップＳ１）。チャンバ１０内に搬入された基板Ｗは、基板保持部２０の複数のチャックピン２２により、水平に保持される。その後、回転機構３０のスピンモータ３２を駆動させることにより、基板Ｗの回転を開始させる（ステップＳ２）。具体的には、支持軸３３、スピンベース２１、複数のチャックピン２２、およびチャックピン２２に保持された基板Ｗが、支持軸３３の軸芯３３０を中心として回転する。
【００７２】
続いて、基板Ｗの上面に対して、薬液による処理を行う（ステップＳ３）。具体的には、まず、第１ノズルモータ４１３の駆動により、第１ノズルヘッド４１２を、基板Ｗの上面に対向する処理位置へ移動させる。そして、薬液用バルブ４１６を開放する。そうすると、第１ノズルヘッド４１２から、回転する基板Ｗの上面中央に向けて、薬液が吐出される。吐出された薬液は、基板Ｗの回転による遠心力で、基板Ｗの上面全体に拡がる。これにより、基板Ｗの上面に対して、エッチング、洗浄等の薬液処理が行われる。所定時間の薬液の吐出が完了すると、薬液用バルブ４１６を閉鎖して、第１ノズルヘッド４１２からの薬液の吐出を停止する。その後、第１ノズルモータ４１３の駆動により、第１ノズルヘッド４１２を、処理位置から退避位置へ移動させる。
【００７３】
次に、基板Ｗの上面に対して、純水によるリンス処理を行う（ステップＳ４）。具体的には、まず、第２ノズルモータ４２３の駆動により、第２ノズルヘッド４２２を、基板Ｗの上面に対向する処理位置へ移動させる。そして、純水用バルブ４２６を開放する。そうすると、第２ノズルヘッド４２２から、回転する基板Ｗの上面中央に向けて、純水が吐出される。吐出された純水は、基板Ｗの回転による遠心力で、基板Ｗの上面全体に拡がる。これにより、基板Ｗの表面に残存する薬液が洗い流される。所定時間の純水の吐出が完了すると、純水用バルブ４２６を閉鎖して、第２ノズルヘッド４２２からの純水の吐出を停止する。その後、第２ノズルモータ４２３の駆動により、第２ノズルヘッド４２２を、処理位置から退避位置へ移動させる。
【００７４】
続いて、基板Ｗの上面から純水を除去する乾燥処理を行う（ステップＳ５）。
【００７５】
図９は、乾燥処理の詳細な流れを示すフローチャートである。図９に示すように、乾燥処理を行うときには、まず、第３ノズルモータ４３３の駆動により、第３ノズルヘッド４３２を、基板Ｗの上面に対向する処理位置へ移動させる（ステップＳ５１）。そして、ＩＰＡバルブ４３６ａを開放する。そうすると、第３ノズルヘッド４３２のＩＰＡ吐出口４３２ａから、回転する基板Ｗの上面中央に向けて、ＩＰＡが吐出される（ステップＳ５２）。吐出されたＩＰＡは、基板Ｗの回転による遠心力で、基板Ｗの上面全体に拡がる。ＩＰＡは、純水よりも表面張力が低い液体である。このため、基板Ｗの上面にＩＰＡが供給されると、基板Ｗの上面に残存する純水は、ＩＰＡに置換される。
【００７６】
その後、回転機構３０のスピンモータ３２を停止させることにより、基板Ｗの回転を停止させる（ステップＳ５３）。そして、ＩＰＡ用バルブ４３６ａを閉鎖することにより、第３ノズルヘッド４３２からのＩＰＡの吐出も停止させる（ステップＳ５４）。そうすると、図１０のように、基板Ｗの上面に、ＩＰＡの液膜９０がパドル状に形成された状態となる。すなわち、本実施形態では、第３ノズルヘッド４３２のＩＰＡ吐出口４３２ａが、基板Ｗの上面にＩＰＡの液膜９０を形成する液膜形成手段として機能する。
【００７７】
続いて、加熱部６０のヒータ６２に通電する。これにより、加熱部６０を昇温させて、加熱部６０の熱により基板Ｗを加熱する（ステップＳ５５）。そうすると、ＩＰＡの液膜９０のうち、基板Ｗの上面に接触する下層部分も加熱される。そして、液膜９０の当該下層部分が気化する。その結果、図１１のように、基板Ｗの上面と液膜９０との間に、ＩＰＡの蒸気層９１が形成される。
【００７８】
続いて、垂直吹出用バルブ４３６ｂを開放する。そうすると、第３ノズルヘッド４３２の垂直吹出口４３２ｂから、基板Ｗの上面中央に向けて、窒素ガスが吹き付けられる。これにより、図１２のように、液膜９０の中央が開口する。すなわち、基板Ｗの上面の中央に、ＩＰＡが除去された乾燥領域９２が初期形成される（ステップＳ５６）。すなわち、本実施形態では、第３ノズルヘッド４３２の垂直吹出口４３２ｂおよび垂直吹出口４３２ｂに接続された給気部が、乾燥領域９２を初期形成する第１乾燥手段として機能する。
【００７９】
続いて、傾斜吹出用バルブ４３６ｃを開放する。そうすると、第３ノズルヘッド４３２の傾斜吹出口４３２ｃから、基板Ｗの上面に向けて、外向きかつ斜め下向きに、窒素ガスが吹き付けられる。これにより、ステップＳ５６で初期形成された乾燥領域９２が、図１３のように徐々に拡大する（ステップＳ５７）。その結果、基板Ｗの上面からＩＰＡが除去されて、基板Ｗが乾燥する。すなわち、本実施形態では、第３ノズルヘッド４３２の傾斜吹出口４３２ｃおよび傾斜吹出口４３２ｃに接続された給気部が、乾燥領域９２を拡大させる第２乾燥手段として機能する。
【００８０】
基板Ｗの上面からＩＰＡが除去されると、垂直吹出用バルブ４３６ｂおよび傾斜吹出用バルブ４３６ｃを閉鎖する。これにより、第３ノズルヘッド４３２からの窒素ガスの吹き付けを停止させる（ステップＳ５８）。その後、第３ノズルモータ４３３の駆動により、第３ノズルヘッド４３２を、処理位置から退避位置へ移動させる（ステップＳ５９）。
【００８１】
このように、本実施形態の処理ユニット１０２は、基板Ｗの上面と有機溶剤の液膜９０との間にＩＰＡの蒸気層９１を形成しつつ、基板Ｗの上面中央から乾燥領域９２を徐々に拡大させることによって、液膜９０を除去する。このようにすれば、液膜９０の除去時に、基板Ｗの上面に形成されたパターンに負担がかかりにくい。したがって、乾燥処理に伴うパターンの倒壊を抑制できる。
【００８２】
図８のフローチャートに戻る。基板Ｗの乾燥処理が終了すると、複数のチャックピン２２による基板Ｗの保持を解除する。そして、主搬送ロボット１０３が、処理後の基板Ｗを、基板保持部２０から取り出して、チャンバ１０の外部へ搬出する（ステップＳ６）。
【００８３】
＜４．乾燥処理の良否判定について＞
上述したステップＳ５の乾燥処理では、乾燥領域９２の形成および拡大を、意図した通りに安定して行うことが難しい。すなわち、多数の基板Ｗを順次に処理すると、一部の基板Ｗの乾燥処理時に、乾燥領域９２の位置、形状、または数が、意図した状態とならない場合がある。
【００８４】
例えば、上述したステップＳ５５では、基板Ｗを加熱して、基板Ｗの上面と液膜９０との間にＩＰＡの蒸気層９１を形成する。このとき、液膜９０に微細な気泡が発生し、それにより、液膜９０の一部に開口が発生してしまう場合がある。ステップＳ５６の窒素ガスの吹き付けよりも前に液膜９０の一部に開口が発生すると、基板Ｗの上面と液膜９０との間のＩＰＡの蒸気が、当該開口から漏れる。そうすると、蒸気層９１が維持できない。
【００８５】
また、上述したステップＳ５７では、窒素ガスの吹き付けにより、乾燥領域９２を徐々に拡大する。このとき、乾燥領域９２の形状が崩れたり、複数の乾燥領域９２が発生したりする場合もある。
【００８６】
そこで、本実施形態の処理ユニット１０２は、ステップＳ５の乾燥処理の間、基板Ｗの上面の撮影画像を監視して、乾燥領域９２の状態が正常であるか否かを判定する処理を並行して行う。以下では、当該判定処理について、説明する。
【００８７】
＜４−１．ステップＳ５５における判定処理＞
まず、上述したステップＳ５５における判定処理について説明する。ステップＳ５５では、乾燥領域９２の初期形成（ステップＳ５６）よりも前に、液膜９０に開口が発生したか否かを判定する。以下では、当該判定処理の方法として、第１の方法と第２の方法の２通りの方法を説明する。
【００８８】
＜４−１−１．ステップＳ５５における判定処理（第１の方法）＞
図１４は、ステップＳ５５における判定処理の第１の方法の流れを示したフローチャートである。
【００８９】
図１４の例では、まず、リファレンス画像Ｉｒを取得する（ステップＳ７１１）。具体的には、ステップＳ５４において基板Ｗの上面にＩＰＡの液膜９０を形成した後、撮像部７０が、基板Ｗの上面を撮影する。この撮影により、液膜９０が形成された直後の基板Ｗの上面の画像が、リファレンス画像Ｉｒとして取得される。図１５は、ステップＳ７１１において取得されるリファレンス画像Ｉｒの例を示した図である。得られたリファレンス画像Ｉｒは、撮像部７０から制御部８０へ入力され、制御部８０内の記憶部８３に記憶される。
【００９０】
ステップＳ５５における基板Ｗの加熱が開始されると、撮像部７０は、基板Ｗの上面を、所定の時間間隔で（例えば０．１秒ごとに）繰り返し撮影する。これにより、加熱開始後の基板Ｗの上面の撮影画像Ｉｓを、繰り返し取得する（ステップＳ７１２）。図１６は、ステップＳ７１２において取得される撮影画像Ｉｓの例を示した図である。得られた撮影画像Ｉｓは、撮像部７０から制御部８０へ入力され、制御部８０内の記憶部８３に記憶される。
【００９１】
続いて、制御部８０は、上述したリファレンス画像Ｉｒと、得られた撮影画像Ｉｓとの差分画像Ｉｄを生成する（ステップＳ７１３）。具体的には、リファレンス画像Ｉｒに含まれる各ピクセルの輝度値と、撮影画像Ｉｓに含まれる各ピクセルの輝度値との差分値を、ピクセル毎に算出し、算出された差分値により構成される画像を、差分画像Ｉｄとする。
【００９２】
図１７は、図１５のリファレンス画像Ｉｒと、図１６の撮影画像Ｉｓとに基づいて生成される差分画像Ｉｄの例を示した図である。差分画像Ｉｄにおいては、リファレンス画像Ｉｒと撮影画像Ｉｓとの間で、変化のない部分の輝度値はほぼ０となり、変化した部分にのみ輝度値が現れる。したがって、液膜９０に開口９３が発生した場合には、差分画像Ｉｄの当該部分の輝度値が、０以外の数値となる。
【００９３】
制御部８０は、撮像部７０により繰り返し撮影される複数の撮影画像Ｉｓについて、このような差分画像Ｉｄを順次に生成する。
【００９４】
その後、制御部８０は、順次に得られる差分画像Ｉｄのそれぞれを二値化する（ステップＳ７１４）。具体的には、差分画像Ｉｄの各ピクセルの輝度値を、予め設定された基準値を境界として０または所定値に二値化する。そして、二値化後の差分画像Ｉｄにおいて、輝度値が上述した所定値となっている部分の面積（以下「差分面積」と称する）を算出する。また、制御部８０は、算出された差分面積と、予め設定された閾値とを比較する（ステップＳ７１５）。そして、差分面積が閾値未満の場合には、制御部８０は、液膜９０に開口９３は発生していないと判定する（ステップＳ７１６）。一方、差分面積が閾値以上の場合には、制御部８０は、液膜９０に開口９３が発生したと判定する（ステップＳ７１７）。
【００９５】
ステップＳ７１７で、液膜９０に開口９３が発生したと判定された場合には、制御部８０は、警報を発してユーザに異常であることを知らせる。警報は、例えば、警告ランプの発光であってもよく、音声や警報音の発報であってもよく、画面へのメッセージの表示であってもよい。
【００９６】
＜４−１−２．ステップＳ５５における判定処理（第２の方法）＞
図１８は、ステップＳ５５における判定処理の第２の方法の流れを示したフローチャートである。
【００９７】
図１８の例では、ステップＳ５５における基板Ｗの加熱が開始されると、撮像部７０は、基板Ｗの上面を、所定の時間間隔で（例えば０．１秒ごとに）繰り返し撮影する。これにより、加熱開始後の基板Ｗの上面の撮影画像Ｉｓを、繰り返し取得する（ステップＳ７２１）。得られた撮影画像Ｉｓは、撮像部７０から制御部８０へ入力され、制御部８０内の記憶部８３に記憶される。
【００９８】
次に、制御部８０は、得られた複数の撮影画像Ｉｓのそれぞれに対して、空間方向のフィルタ処理を行う。これにより、複数の空間フィルタ画像を生成する（ステップＳ７２２）。空間方向のフィルタ処理には、例えば、公知の平均化フィルタ処理またはガウシアンフィルタ処理が用いられる。平均化フィルタ処理は、画像に含まれる各画素の輝度値を、その画素を含む一定範囲の画素の輝度値の平均値に置き換える処理である。また、ガウシアンフィルタ処理は、画像に含まれる各画素の輝度値を、周辺画素の輝度値をガウス分布に基づく比率で反映させた値に置き換える処理である。
【００９９】
また、制御部８０は、得られた複数の撮影画像Ｉｓのそれぞれに対して、時間方向のフィルタ処理を行う。これにより、複数の時間フィルタ画像を生成する（ステップＳ７２３）。具体的には、各撮影画像Ｉｓの各画素の輝度値を、その前後に取得された撮影画像Ｉｓの同一座標の輝度値を反映させた値に、置き換える。例えば、撮影画像Ｉｓの各画素の輝度値を、その撮影画像Ｉｓを含む複数の撮影画像の同一座標の輝度値の平均値に置き換える。あるいは、撮影画像Ｉｓの各画素の輝度値を、その前後に取得された撮影画像Ｉｓの輝度値をガウス分布に基づく比率で反映させた値に置き換える。反映させる前後の撮影画像Ｉｓの数は、１つであってもよく、２つ以上であってもよい。
【０１００】
フィルタ処理後の空間フィルタ画像および時間フィルタ画像は、いずれも、フィルタ処理前の撮影画像Ｉｓよりも平滑化される。したがって、撮影画像Ｉｓに含まれる細かいノイズは除去される。ただし、液膜９０に開口９３が発生した場合には、当該部分において、空間フィルタ画像と時間フィルタ画像との間に、大きな輝度値の差が生じる。
【０１０１】
続いて、制御部８０は、上述した空間フィルタ画像と時間フィルタ画像との差分画像を生成する（ステップＳ７２４）。具体的には、空間フィルタ画像に含まれる各ピクセルの輝度値と、時間フィルタ画像に含まれる各ピクセルの輝度値との差分値を、ピクセル毎に算出し、算出された差分値により構成される画像を、差分画像とする。
【０１０２】
制御部８０は、撮像部７０により繰り返し撮影される複数の撮影画像について、このような差分画像を順次に生成する。
【０１０３】
その後、制御部８０は、順次に得られる差分画像のそれぞれを二値化する（ステップＳ７２５）。具体的には、差分画像の各ピクセルの輝度値を、予め設定された基準値を境界として０または所定値に二値化する。そして、二値化後の差分画像において、輝度値が上述した所定値となっている部分の面積（以下「差分面積」と称する）を算出する。また、制御部８０は、算出された差分面積と、予め設定された閾値とを比較する（ステップＳ７２６）。そして、差分面積が閾値未満の場合には、制御部８０は、液膜９０に開口９３は発生していないと判定する（ステップＳ７２７）。一方、差分面積が閾値以上の場合には、制御部８０は、液膜９０に開口９３が発生したと判定する（ステップＳ７２８）。
【０１０４】
この第２の方法では、フィルタ画像同士の差分画像に基づいて、開口９３の有無を判定する。このため、上記の第１の方法に比べて、画像の局所的または局時的なノイズの影響を受けにくい。したがって、液膜９０に開口９３が発生したか否かを、より安定的に判定できる。
【０１０５】
ステップＳ７２８で、液膜９０に開口９３が発生したと判定された場合には、制御部８０は、警報を発してユーザに異常であることを知らせる。警報は、例えば、警告ランプの発光であってもよく、音声や警報音の発報であってもよく、画面へのメッセージの表示であってもよい。
【０１０６】
＜４−２．ステップＳ５７における判定処理＞
次に、上述したステップＳ５７における判定処理について説明する。ステップＳ５７では、窒素ガスの吹き付けにより、乾燥領域９２を徐々に拡大するが、このときの乾燥領域９２の形状が、所定の形状であるか否かを判定する。以下では、当該判定処理の方法として、第１の方法と第２の方法の２通りの方法を説明する。
【０１０７】
＜４−２−１．ステップＳ５７における判定処理（第１の方法）＞
図１９は、ステップＳ５７における判定処理の第１の方法の流れを示したフローチャートである。
【０１０８】
図１９の例では、ステップＳ５７における窒素ガスの吹き付けが開始されると、撮像部７０は、基板Ｗの上面を、所定の時間間隔で（例えば０．１秒ごとに）繰り返し撮影する。これにより、窒素ガスの吹き付け開始後の基板Ｗの上面の撮影画像Ｉｓを、繰り返し取得する（ステップＳ８１１）。得られた撮影画像Ｉｓは、撮像部７０から制御部８０へ入力され、制御部８０内の記憶部８３に記憶される。
【０１０９】
次に、制御部８０は、得られた複数の撮影画像Ｉｓの前後差分画像Ｉｎを生成する（ステップＳ８１２）。図２０は、前後差分画像Ｉｎの生成の様子を、概念的に示した図である。図２０中の２つの撮影画像Ｉｓ１，Ｉｓ２は、撮像部７０により連続して撮影された画像である。ステップＳ８１２では、このような２つの撮影画像Ｉｓ１，Ｉｓ２から、１つの前後差分画像Ｉｎを生成する。具体的には、撮影画像Ｉｓ１に含まれる各ピクセルの輝度値と、撮影画像Ｉｓ２に含まれる各ピクセルの輝度値との差分値を、ピクセル毎に算出する。そして、算出された差分値により構成される画像を、前後差分画像Ｉｎとする。
【０１１０】
前後差分画像Ｉｎにおいては、２つの撮影画像Ｉｓ１，Ｉｓ２の間で変化のない部分の輝度値はほぼ０となり、変化した部分にのみ輝度値が現れる。したがって、窒素ガスの吹き付けによって、乾燥領域９２が正常に拡大している場合には、図２０のように、前後差分画像Ｉｎに、乾燥領域９２の周縁部に相当する閉曲線Ｃが現れる。
【０１１１】
制御部８０は、撮像部７０により繰り返し撮影される複数の撮影画像Ｉｓについて、このような前後差分画像Ｉｎを、順次に生成する。
【０１１２】
続いて、制御部８０は、生成された前後差分画像Ｉｎに生じる閉曲線Ｃの円形度Ｒを算出する（ステップＳ８１３）。円形度Ｒは、例えば、閉曲線Ｃの長さＬと、閉曲線Ｃの内部の面積Ｓとに基づいて算出される。具体的には、円形度Ｒを表す式として公知の次式（１）に、長さＬと面積Ｓとを代入する。
Ｒ＝４πＳ／Ｌ＾２      （１）
【０１１３】
続いて、制御部８０は、算出された円形度Ｒと、予め設定された閾値とを比較する（ステップＳ８１４）。そして、円形度Ｒが閾値未満の場合には、制御部８０は、乾燥領域９２の形状が異常であると判定する（ステップＳ８１５）。一方、円形度Ｒが閾値以上の場合には、制御部８０は、乾燥領域９２の形状が正常であると判定する（ステップＳ８１６）。
【０１１４】
なお、上記の式（１）により算出される円形度Ｒは、評価対象となる図形が、真円にどれだけ近いかを表す。すなわち、式（１）により算出される円形度Ｒは、評価対象となる図形が真円のときに１となり、真円から歪むほど値が小さくなる。ここで、本実施形態のように、撮像部７０が基板Ｗの上面を斜めに撮影する場合には、正常時の前後差分画像Ｉｎに現れる閉曲線Ｃは、真円ではなく楕円となる。このため、正常時においても、円形度Ｒは１より小さい値となる。ただし、乾燥領域９２の形状が乱れたときには、前後差分画像Ｉｎに現れる閉曲線Ｃが、この楕円よりさらに円形度Ｒの低い形状になる。したがって、撮影方向が斜めの場合であっても、上記の式（１）を用いて、乾燥領域９２の状態が正常であるか否かを判定することが可能である。
【０１１５】
ステップＳ８１５で、乾燥領域９２の形状が異常であると判定された場合には、制御部８０は、警報を発してユーザに異常であることを知らせる。警報は、例えば、警告ランプの発光であってもよく、音声や警報音の発報であってもよく、画面へのメッセージの表示であってもよい。
【０１１６】
＜４−２−２．ステップＳ５７における判定処理（第２の方法）＞
図２１は、ステップＳ５７における判定処理の第２の方法の流れを示したフローチャートである。
【０１１７】
図２１の例では、ステップＳ５７における窒素ガスの吹き付けが開始されると、撮像部７０は、基板Ｗの上面を、所定の時間間隔で（例えば０．１秒ごとに）繰り返し撮影する。これにより、窒素ガスの吹き付け開始後の基板Ｗの上面の撮影画像Ｉｓを、繰り返し取得する（ステップＳ８２１）。得られた撮影画像Ｉｓは、撮像部７０から制御部８０へ入力され、制御部８０内の記憶部８３に記憶される。
【０１１８】
次に、制御部８０は、得られた複数の撮影画像Ｉｓの前後差分画像Ｉｎを順次に生成する（ステップＳ８２２）。前後差分画像Ｉｎの生成は、上述した第１の方法におけるステップＳ８１２と同様に行えばよい。乾燥領域９２が正常に拡大している場合には、図２０のように、前後差分画像Ｉｎに、１つの閉曲線Ｃが現れる。
【０１１９】
続いて、制御部８０は、生成された前後差分画像Ｉｎに生じる閉曲線Ｃの数をカウントする（ステップＳ８２３）。そして、閉曲線Ｃの数と、予め設定された閾値とを比較する（ステップＳ８２４）。閾値は、例えば２とすればよい。そして、閉曲線Ｃの数が閾値未満の場合には、制御部８０は、乾燥領域９２の数が正常であると判定する（ステップＳ８２５）。一方、閉曲線Ｃの数が閾値以上の場合には、制御部８０は、乾燥領域９２の数が異常であると判定する（ステップＳ８２６）。
【０１２０】
ステップＳ８２６で、乾燥領域９２の数が異常であると判定された場合には、制御部８０は、警報を発してユーザに異常であることを知らせる。警報は、例えば、警告ランプの発光であってもよく、音声や警報音の発報であってもよく、画面へのメッセージの表示であってもよい。
【０１２１】
＜４−３．まとめ＞
以上のように、この処理ユニット１０２では、ステップＳ５の乾燥処理の実行中に、基板Ｗの上面を繰り返し撮影する。そして、得られた複数の撮影画像Ｉｓに基づいて、乾燥領域９２の初期形成および拡大の状態が正常であるか否かを、定量的に判定できる。したがって、ユーザは、判定結果に基づいて、順次に処理される各基板Ｗの乾燥が、正常に行われたか否かを適切に把握でき、異常時には必要な対処を行うことができる。
【０１２２】
＜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。
【０１２３】
上記の実施形態では、乾燥領域９２の初期形成を、基板Ｗへの窒素ガスの吹き付けにより行っていた。しかしながら、乾燥領域９２の初期形成は、基板Ｗの中央付近を加熱することにより行ってもよい。当該加熱によって、液膜９０の中央付近が気化して、乾燥領域９２が初期形成されればよい。
【０１２４】
また、上記の実施形態では、乾燥領域９２の拡大を、基板Ｗへの窒素ガスの吹き付けにより行っていた。しかしながら、乾燥領域９２の拡大は、基板Ｗの加熱領域を、徐々に拡大することにより行ってもよい。当該加熱領域の拡大によって、液膜９０が中央付近から外側へ向けて順に気化して、乾燥領域９２が拡大すればよい。
【０１２５】
なお、基板Ｗの上面と液膜９０との間に蒸気層９１を形成しない場合であっても、本発明は適用可能である。
【０１２６】
図２２は、本発明を適用可能な乾燥処理の一変形例を示した図である。図２２の例では、基板Ｗの中央付近の下側にのみ、加熱部６０が配置されている。乾燥処理を行うときには、まず、加熱部６０により、基板Ｗの中央付近を加熱する。これにより、基板Ｗの上面に形成された液膜９０の中央付近を気化させて、基板Ｗの上面中央に、乾燥領域９２を初期形成する。その後、第３ノズルヘッド４３２からの窒素ガスの吹き付けにより、乾燥領域９２を拡大する。
【０１２７】
図２３は、本発明を適用可能な乾燥処理の他の変形例を示した図である。図２３の例では、基板Ｗの下側に、径の異なる複数の円環状の加熱部６０が、同心円状に配置されている。乾燥処理を行うときには、まず、第３ノズルヘッド４３２からの窒素ガスの吹き付けにより、基板Ｗの上面中央に、乾燥領域９２を初期形成する。その後、中央の加熱部６０から外側の加熱部６０まで、順に通電する。これにより、基板Ｗの加熱領域を徐々に拡大させる。その結果、乾燥領域９２が拡大する。
【０１２８】
図２４は、本発明を適用可能な乾燥処理の他の変形例を示した図である。図２４の例では、基板Ｗの下側に、径の異なる複数の円環状の加熱部６０が、同心円状に配置されている。乾燥処理を行うときには、まず、中央の加熱部６０により、基板Ｗの中央付近を加熱する。これにより、基板Ｗの上面に形成された液膜９０の中央付近を気化させて、基板Ｗの上面中央に、乾燥領域９２を初期形成する。その後、中央の加熱部６０から外側の加熱部６０まで、順に通電する。これにより、基板Ｗの加熱領域を徐々に拡大させる。その結果、乾燥領域９２が拡大する。
【０１２９】
また、上記の実施形態では、基板Ｗの上面の中央に乾燥領域９２が初期形成されていた。しかしながら、乾燥領域９２を初期形成する位置は、基板Ｗの上面のうち、中央から外れた位置であってもよい。
【０１３０】
また、上記の実施形態では、液膜９０を形成する液体に、ＩＰＡを用いていた。しかしながら、液膜９０を形成する液体は、ＩＰＡ以外の有機溶剤であってもよい。また、液膜９０を形成する液体は、有機溶剤以外の処理液（例えば純水）であってもよい。
【０１３１】
また、上記の実施形態では、基板Ｗに吹き付ける気体として、窒素ガスを用いていた。しかしながら、基板Ｗに吹き付ける気体は、窒素ガス以外の不活性ガス（例えばアルゴンガス）であってもよい。
【０１３２】
また、上記の実施形態では、制御部８０が、処理ユニット１０２の各部を動作制御する機能と、乾燥領域９２の状態を判定する判定部としての機能と、の双方を備えていた。しかしながら、処理ユニット１０２の各部を動作制御するための制御部と、乾燥領域９２の状態を判定するための判定部とは、別々のコンピュータであってもよい。
【０１３３】
また、上記の実施形態では、処理対象となる基板Ｗが半導体用のシリコンウェハであった。しかしながら、本発明において処理対象となる基板は、シリコンウェハに限定されるものではなく、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、太陽電池用のガラス基板などの、他の精密電子装置用の基板であってもよい。
【０１３４】
また、基板処理装置の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。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、適宜に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１０  チャンバ
２０  基板保持部
３０  回転機構
４０  流体供給部
４１  第１ノズル
４２  第２ノズル
４３  第３ノズル
５０  処理液捕集部
６０  加熱部
６１  ホットプレート
６２  ヒータ
７０  撮像部
７１  光源
７２  カメラ
８０  制御部
９０  液膜
９１  蒸気層
９２  乾燥領域
９３  開口
１００  基板処理装置
１０１  インデクサ
１０２  処理ユニット
１０３  主搬送ロボット
４１２  第１ノズルヘッド
４２２  第２ノズルヘッド
４３２  第３ノズルヘッド
４３２ａ  ＩＰＡ吐出口
４３２ｂ  垂直吹出口
４３２ｃ  傾斜吹出口
Ｉｒ  リファレンス画像
Ｉｓ  撮影画像
Ｉｄ  差分画像
Ｉｎ  前後差分画像
Ｃ  閉曲線
Ｗ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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