JP6541491B2 - 流下判定方法、流下判定装置および吐出装置 - Google Patents

Description

この発明は、ワークの上方に位置するノズルからワーク上面へ向けて流下する液体の流下状態を判定する技術に関するものである。

例えば基板等の処理対象物（ワーク）に対し液体が供給されて処理が行われる技術においては、液体が所定のタイミングおよび量で供給されているか否かを監視することが必要となる場合がある。ノズルから吐出される液体の吐出状態を判定する技術としては、例えば特許文献１ないし３に記載されたものがある。

特許文献１に記載の技術では、ノズルの吐出口がカメラにより撮像されるとともに、カメラから見てノズルの背景に当たる位置に背景板が設けられ、画像に現れる濃淡の変化によって吐出開始の瞬間が検出される。また、特許文献２に記載の技術はノズルを検査する技術であり、ノズルから柱状に吐出される液柱の太さを光学的に検出するものである。具体的には、液柱に向け照射した光の反射光を撮像し、撮像された画像の輝度平均値から吐出量（液柱の太さ）を、輝度の変動量から吐出量の変動の有無を判定している。また、特許文献３に記載の技術では、照明光が液柱で反射されることで発光する液柱を撮像し、その画像と予め用意された基準情報とを比較して、吐出の有無や吐出量などが判定される。

特開２００２−３１６０８０号公報 特開２００９−０９５８２６号公報 特開２０１２−００９８１２号公報

上記各従来技術は、撮像される画像の内容が液体の吐出の有無により変化することを利用して吐出判定を行っている。しかしながら、処理のさらなる高速化が求められることから、このような判定技術を利用することが難しくなってきている。例えば可動ノズルが所定位置に位置決めされてから液体の吐出が開始される構成であれば、ノズルの位置決め後であって液体が吐出される前の基準画像に対する画像の変化分を検出することで、液体の吐出開始を検知することが可能である。これに対し、最近ではノズルの移動中や位置決め完了とほぼ同時に液体が吐出されることも必要となってきており、このような構成では対比すべき基準画像を用意することが難しい。また、処理の高速化および処理液の節約のため、液吐出の時間も短くなってきている。

このため、ある時刻において撮像された画像から、その前後の画像や基準画像との比較によらずに液体の状態を確実に判定することのできる技術が求められるようになってきている。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ワークの上方に位置するノズルからワーク上面へ向けて流下する液体の流下状態を、撮像された画像から確実に判定することのできる技術を提供することを目的とする。

この発明の一の態様は、ワークの上方に位置するノズルから前記ワークの上面に向けて流下する液体の流下状態を判定する流下判定方法であって、上記目的を達成するため、前記ノズルから前記ワークの上面に至る前記液体の流下経路を撮像視野に含めて撮像を行う工程と、撮像された画像のうち前記流下経路に対応する領域内で、前記液体の流下方向に沿って１列に並ぶ画素からなる画素列ごとに、当該画素列に属する画素の輝度値の合計値を算出する工程と、前記流下方向に直交する直交方向に沿った前記合計値の変化態様に基づき前記液体の流下の有無を判定する工程とを備えている。

また、この発明の他の態様は、ワークの上方に位置するノズルから前記ワークの上面に向けて流下する液体の流下状態を判定する流下判定装置であって、上記目的を達成するため、前記ノズルから前記ワークの上面に至る前記液体の流下経路を撮像視野に含めて撮像を行う撮像手段と、撮像された画像のうち前記流下経路に対応する領域内で、前記液体の流下方向に沿って１列に並ぶ画素からなる画素列ごとに、当該画素列に属する画素の輝度値の合計値を算出する算出手段と、前記流下方向に直交する直交方向に沿った前記合計値の変化態様に基づき前記液体の流下の有無を判定する判定手段とを備えている。

このように構成された発明では、撮像される画像のうち液体の流下経路に対応する領域において、液体の流下方向に並ぶ画素の輝度値が合計される。画像において液体が背景と異なる特有の輝度を有するとき、画像から液体を光学的に検出することが可能となる。このとき、液体の流下方向に沿って並ぶ画素の輝度値を足し合わせることにより、当該方向においてランダムに存在する被撮像物の影響が低減される一方、流下方向に沿った液体の流れがあれば液体特有の輝度が足し合わされて背景部分との差異が強調される。このような差異を検出することで、液体の流下状態を判定することが可能である。

具体的には、流下方向に沿った画素列ごとの輝度値の合計値が、流下方向と直交する直交方向においてどのような変化態様を示すかにより、液体の流下状態を判定することができる。例えば液体が全くない場合、流下経路に対応する部分の画像は背景と変わらず、直交方向において有意な合計値の変動は現れない。これに対し、例えばノズルから液体が連続的に吐出され柱状に流下している場合、直交方向においては、当該液柱が占める部分の合計値とそれ以外の部分の合計値との間に大きな差が現れる。

このように、液体の流下に伴う画像の特徴的変化は、液体の流下方向に沿って顕著に現れる。このような特質を踏まえ、本発明では、流下方向に沿った画素列において輝度値を合計することで液体の流下に伴って現れる特徴を強調し、流下方向と直交する方向における合計値の変化を評価することで、液体の有無を的確に判定することができるようにしている。

以上のように、本発明では、画像において液体の流下方向に沿って並ぶ輝度値の合計値の直交方向での変化態様に着目することで、当該画像の前後に撮像された画像や基準画像を用いなくても、液体の流下状態を確実に判定することが可能である。

また、本発明のさらに他の態様は、前記ワークを保持する保持手段と、前記ワークの上方に配置されて前記液体を吐出するノズルと、前記した流下判定装置とを備える吐出装置である。このように構成された発明では、ノズルからワークに向けて吐出される液体の流下状態を上記のようにして判定することができるので、液体の吐出が適正に行われているか否かを判定することが可能である。

上記のように、本発明によれば、液体の流下方向に沿った画素の列において輝度値を合計し、流下方向に直交する直交方向における合計値の変化態様に基づく判定を行うことで、撮像された画像から液体の流下状態を確実に判定することができる。

本発明の一実施形態である基板処理システムの概略構成を示す図である。 一の基板処理ユニットの構造を示す平面図である。 Ａ−Ａ矢視断面および基板処理ユニットの制御部の構成を示す図である。 基板処理ユニットの動作の概略を示すフローチャートである。 ノズル位置判定処理の原理を説明する図である。 吐出判定処理の原理を説明する図である。 判定処理を実行するために必要な機能ブロックを示すブロック図である。 基板処理ユニットの判定処理を示すフローチャートである。 各処理の実行タイミングを示す図である。 準備処理の処理内容を示すフローチャートである。 吐出判定領域の画像内容の例を示す図である。 吐出判定処理におけるデータ処理を説明する図である。 評価値と閾値との関係を例示する図である。 吐出判定処理を示すフローチャートである。 フレームごとの評価値の変化を示す図である。

以下、本発明を適用可能な基板処理装置を具備する基板処理システムの概要について説明する。以下において、基板とは、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板をいう。以下では主として半導体基板の処理に用いられる基板処理システムを例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも本発明を適用可能である。

図１は本発明の一実施形態である基板処理システムの概略構成を示す図である。より詳しくは、図１は本発明を好適に適用可能な基板処理装置を含む基板処理システムの一態様の平面図である。この基板処理システム１は、それぞれが互いに独立して基板に対し所定の処理を実行可能な基板処理ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと、これらの基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄと外部との間で基板の受け渡しを行うためのインデクサロボット（図示省略）が配置されたインデクサ部１Ｅと、システム全体の動作を制御する制御部８０（図３）とを備えている。なお、基板処理ユニットの配設数は任意であり、またこのように水平方向配置された４つの基板処理ユニットを１段分として、これが上下方向に複数段積み重ねられた構成であってもよい。

基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄは、基板処理システム１における配設位置に応じて各部のレイアウトが一部異なっているものの、各ユニットが備える構成部品およびその動作は互いに同一である。そこで、以下ではこれらのうち１つの基板処理ユニット１Ａについてその構成および動作を説明し、他の基板処理ユニット１Ｂ〜１Ｄについては詳しい説明を省略する。

図２は一の基板処理ユニットの構造を示す平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面および基板処理ユニットの制御部の構成を示す図である。基板処理ユニット１Ａは、半導体ウエハ等の円板状の基板Ｗに対して処理液による洗浄やエッチング処理などの湿式処理を施すための枚葉式の湿式処理ユニットである。この基板処理ユニット１Ａでは、チャンバ９０の天井部分にファンフィルタユニット（ＦＦＵ）９１が配設されている。このファンフィルタユニット９１は、ファン９１１およびフィルタ９１２を有している。したがって、ファン９１１の作動により取り込まれた外部雰囲気がフィルタ９１２を介してチャンバ９０内の処理空間ＳＰに供給される。基板処理システム１はクリーンルーム内に設置された状態で使用され、処理空間ＳＰには常時クリーンエアが送り込まれる。

チャンバ９０の処理空間ＳＰには基板保持部１０が設けられている。この基板保持部１０は、基板表面を上方に向けた状態で基板Ｗを略水平姿勢に保持して回転させるものである。この基板保持部１０は、基板Ｗよりも若干大きな外径を有する円盤状のスピンベース１１１と、略鉛直方向に延びる回転支軸１１２とが一体的に結合されたスピンチャック１１を有している。回転支軸１１２はモータを含むチャック回転機構１１３の回転軸に連結されており、制御部８０のチャック駆動部８５からの駆動によりスピンチャック１１が回転軸（鉛直軸）回りに回転可能となっている。これら回転支軸１１２およびチャック回転機構１１３は、円筒状のケーシング１２内に収容されている。また、回転支軸１１２の上端部には、スピンベース１１１が一体的にネジなどの締結部品によって連結され、スピンベース１１１は回転支軸１１２により略水平姿勢に支持されている。したがって、チャック回転機構１１３が作動することで、スピンベース１１１が鉛直軸回りに回転する。制御部８０は、チャック駆動部８５を介してチャック回転機構１１３を制御して、スピンベース１１１の回転速度を調整することが可能である。

スピンベース１１１の周縁部付近には、基板Ｗの周端部を把持するための複数個のチャックピン１１４が立設されている。チャックピン１１４は、円形の基板Ｗを確実に保持するために３つ以上設けてあればよく（この例では６つ）、スピンベース１１１の周縁部に沿って等角度間隔で配置されている。チャックピン１１４のそれぞれは、基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板Ｗの外周端面から離れる解放状態との間を切り替え可能に構成されている。

スピンベース１１１に対して基板Ｗが受け渡しされる際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを解放状態とする一方、基板Ｗを回転させて所定の処理を行う際には、複数のチャックピン１１４のそれぞれを押圧状態とする。このように押圧状態とすることによって、チャックピン１１４は基板Ｗの周端部を把持してその基板Ｗをスピンベース１１１から所定間隔を隔てて略水平姿勢に保持することができる。これにより、基板Ｗはその表面を上方に向け、裏面を下方に向けた状態で支持される。なお、チャックピン１１４としては、公知の構成、例えば特開２０１３−２０６９８３号公報に記載されたものを用いることができる。また、基板を保持する機構としてはチャックピンに限らず、例えば基板裏面を吸引して基板Ｗを保持する真空チャックを用いてもよい。

ケーシング１２の周囲には、スピンチャック１１に水平姿勢で保持されている基板Ｗの周囲を包囲するようにスプラッシュガード２０がスピンチャック１１の回転軸に沿って昇降自在に設けられている。このスプラッシュガード２０は回転軸に対して略回転対称な形状を有しており、それぞれスピンチャック１１と同心円状に配置されて基板Ｗから飛散する処理液を受け止める複数段の（この例では２段の）ガード２１と、ガード２１から流下する処理液を受け止める液受け部２２とを備えている。そして、制御部８０に設けられた図示しないガード昇降機構がガード２１を段階的に昇降させることで、回転する基板Ｗから飛散する薬液やリンス液などの処理液を分別して回収することが可能となっている。

スプラッシュガード２０の周囲には、エッチング液等の薬液、リンス液、溶剤、純水、ＤＩＷ（脱イオン水）など各種の処理液を基板Ｗに供給するための液供給部が少なくとも１つ設けられる。この例では、図２に示すように、３組の処理液吐出部３０，４０，５０が設けられている。処理液吐出部３０は、制御部８０のアーム駆動部８３により駆動されて鉛直軸回りに回動可能に構成された回動軸３１と、該回動軸３１から水平方向に延設されたアーム３２と、アーム３２の先端に下向きに取り付けられたノズル３３とを備えている。アーム駆動部８３により回動軸３１が回動駆動されることで、アーム３２が鉛直軸回りに揺動し、これによりノズル３３は、図２において二点鎖線で示すように、スプラッシュガード２０よりも外側の退避位置（図３に実線で示す位置）と基板Ｗの回転中心の上方位置（図３に点線で示す位置）との間を往復移動する。ノズル３３は、基板Ｗの上方に位置決めされた状態で、制御部８０の処理液供給部８４から供給される所定の処理液を吐出し、基板Ｗに処理液を供給する。

同様に、処理液吐出部４０は、アーム駆動部８３により回動駆動される回動軸４１と、これに連結されたアーム４２と、アーム４２の先端に設けられて処理液供給部８４から供給される処理液を吐出するノズル４３とを備えている。また、処理液吐出部５０は、アーム駆動部８３により回動駆動される回動軸５１と、これに連結されたアーム５２と、アーム５２の先端に設けられて処理液供給部８４から供給される処理液を吐出するノズル５３とを備えている。なお、処理液吐出部の数はこれに限定されず、必要に応じて増減されてもよい。

スピンチャック１１の回転により基板Ｗが所定の回転速度で回転した状態で、これらの処理液吐出部３０，４０，５０がノズル３３，４３，５３を順次基板Ｗの上方に位置させて処理液を基板Ｗに供給することにより、基板Ｗに対する湿式処理が実行される。処理の目的に応じて、各ノズル３３，４３，５３からは互いに異なる処理液が吐出されてもよく、同じ処理液が吐出されてもよい。また、１つのノズルから２種類以上の処理液が吐出されてもよい。基板Ｗの回転中心付近に供給された処理液は、基板Ｗの回転に伴う遠心力により外側へ広がり、最終的には基板Ｗの周縁部から側方へ振り切られる。基板Ｗから飛散した処理液はスプラッシュガード２０のガード２１によって受け止められて液受け部２２により回収される。

さらに、基板処理ユニット１Ａには、処理空間ＳＰ内を照明する照明部７１と、チャンバ内を撮像するカメラ７２とが隣接して設けられている。図の例では照明部７１とカメラ７２とが水平方向に隣接して配置されているが、上下方向に隣接する、すなわち照明部７１がカメラ７２の直上または直下位置に設けられてもよい。照明部７１は例えばＬＥＤランプを光源とするものであり、カメラ７２による撮像を可能とするために必要な照明光を処理空間ＳＰ内に供給する。カメラ７２は鉛直方向において基板Ｗよりも高い位置に設けられており、その撮像方向（すなわち撮像光学系の光軸方向）は、基板Ｗの上面を撮像するべく、基板Ｗ表面の略回転中心に向かって斜め下向きに設定されている。これにより、カメラ７２はスピンチャック１１により保持された基板Ｗの表面全体をその視野に包含する。水平方向には、図２において破線で囲まれた範囲がカメラ７２の視野に含まれる。

カメラ７２の撮像方向と、照明部７１から照射される照明光の光中心の方向とは概ね一致している。そのため、ノズル４３およびそこから吐出される処理液が照明部７１により照明されるとき、カメラ７２はこれらのうち照明部７１からの直接光が当たる部分を撮像することになる。これにより、高輝度の画像を得ることができる。このとき、照明部７１およびカメラ７２はノズル４３をやや上方から見下ろす位置に設けられるので、処理液からの正反射光がカメラ７２に入射してハレーションを起こすことは回避されている。なお、単に処理液の流下の有無を判定する目的においてはハレーションは問題とならないので、処理液からの正反射光がカメラ７２に入射する構成であってもよい。さらに、背景に対して処理液Ｌｑを識別可能なコントラストを得られる限りにおいて、照明部７１の配設位置は任意である。

なお、照明部７１およびカメラ７２は、チャンバ９０内に設けられてもよく、またチャンバ９０の外側に設けられて、チャンバ９０に設けられた透明窓を介して基板Ｗに対し照明または撮像を行うように構成されてもよい。処理液が照明部７１およびカメラ７２に付着するのを防止するという観点からは、チャンバ９０外に設けられることが望ましい。

カメラ７２により取得された画像データは制御部８０の画像処理部８６に与えられる。画像処理部８６は、画像データに対し、後述する補正処理やパターンマッチング処理などの画像処理を施す。後述するように、この実施形態においては、カメラ７２により撮像された画像に基づき、各ノズル３３，４３，５３の位置決め状態および各ノズル３３，４３，５３からの処理液の流下状態が判定される。

上記の他、この基板処理システム１の制御部８０には、予め定められた処理プログラムを実行して各部の動作を制御するＣＰＵ８１と、ＣＰＵ８１により実行される処理プログラムや処理中に生成されるデータ等を記憶保存するためのメモリ８２と、ユーザーによる操作入力を受け付ける入力機能および処理の進行状況や異常の発生などを必要に応じてユーザーに報知する出力機能を有するユーザーインターフェース（ＵＩ）部８７とが設けられている。なお、制御部８０は各基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄごとに個別に設けられてもよく、また基板処理システム１に１組だけ設けられて各基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄを統括的に制御するように構成されてもよい。また、ＣＰＵ８１が画像処理部としての機能を兼ね備えていてもよい。

次に、以上のように構成された基板処理ユニット１Ａの動作について説明する。なお、説明を省略するが、他の基板処理ユニット１Ｂ〜１Ｄも同じように動作する。基板処理ユニット１Ａは、インデクサ部１Ｅを介して外部から搬入される基板Ｗを受け入れて、基板Ｗを回転させながら各種の処理液を供給して湿式処理を実行する。湿式処理としては各種の処理液を用いた多くの公知技術があり、それらの任意のものを適用可能である。なお、以下に説明する動作の各々は、ＣＰＵ８１が予め定められた処理プログラムを実行することにより実現される。

図４は基板処理ユニットの動作の概略を示すフローチャートである。基板Ｗが基板処理ユニット１Ａに搬入されると、基板Ｗはスピンチャック１１、より具体的にはスピンベース１１１の周縁部に設けられた複数のチャックピン１１４に載置される（ステップＳ１０１）。基板Ｗが搬入される際にはスピンベース１１１に設けられたチャックピン１１４は解放状態となっており、基板Ｗが載置された後、チャックピン１１４が押圧状態に切り替わって基板Ｗがチャックピン１１４により保持される。

続いて、スピンチャック１１を基板処理のための所定の回転速度で回転させる（ステップＳ１０２）。そして、アーム駆動部８３が作動して複数のノズルのいずれかが基板Ｗと対向する所定の処理位置に位置決めされる（ステップＳ１０３）。以下ではノズル４３を用いた処理について説明するが、他のノズル３３，５３を用いる場合でも動作は同様である。また同時に複数のノズルが処理に用いられてもよい。

ノズル４３が処理位置、例えば基板Ｗの回転中心の上方位置に到達すると、湿式処理が実施される（ステップＳ１０４）。すなわち、処理位置に位置決めされたノズル４３から処理液が吐出される。処理液は所定速度で回転する基板Ｗ上面に向けて流下し、基板Ｗ上面の回転中心付近に着液した後、遠心力によって基板Ｗの半径方向外向きに広がって基板Ｗ上面を覆う。こうして基板Ｗ上面の全体が処理液により処理される。

処理液が所定時間供給されて湿式処理が終了すると、後処理が実行される（ステップＳ１０５）。すなわち、処理液の吐出を停止したノズル４３が退避位置に移動し、スピンチャック１１の回転が停止される。なお、スピンチャック１１の回転を継続したまま、他のノズルを用いた湿式処理や、基板Ｗに残留する処理液を振り切るための処理が後処理として実行されてもよい。

湿式処理では、良好な処理結果を安定して得るために、ノズルが処理位置に適正に位置決めされ、処理液が適切なタイミングで基板Ｗに供給される必要がある。これを可能とするために、基板処理ユニット１Ａでは、カメラ７２により撮像される画像に基づき、処理位置近傍でのノズルの位置およびノズルから吐出される処理液の流下状態が判定される。以下、この目的のために実行される判定処理について、その原理と具体的な処理内容とを順に説明する。

図５はノズル位置判定処理の原理を説明する図である。より具体的には、図５は、ノズル４３が適正な処理位置、例えばノズル４３の開口中心が基板Ｗの回転中心の直上に来るような位置に位置決めされた状態で撮像された基準画像Ｉｒｅｆの例を示している。このときのノズル４３の像がリファレンスパターンＲＰとして切り出され、その座標位置が記憶されている。

基板Ｗに対する処理が実行されるとき、基準画像Ｉｒｅｆにおけるノズル４３の位置を目標位置として、ノズル４３の位置決め制御が実行される。ノズル４３の位置決めが完了すると、そのときの画像からリファレンスパターンＲＰとほぼ一致する領域がパターンマッチング処理により探索されることによりノズル４３の位置が検出される。このときのノズル４３の位置が、基準画像Ｉｒｅｆにおけるノズル４３の位置と比較され、そのずれ量が予め定められた閾値以下であれば、ノズル４３の位置が適正であると判定される。一方、ずれ量が閾値を超えている場合にはノズル位置が異常であると判定される。

図６は吐出判定処理の原理を説明する図である。より具体的には、図６は、処理位置に位置決めされたノズル４３から処理液が連続的に吐出されているときに撮像される画像Ｉｍの例を示している。ノズル４３の直下位置、より具体的にはノズル４３から吐出される処理液Ｌｑが基板Ｗ上面に向かって流下する流下経路となる位置を含む画像Ｉｍの部分領域が、吐出判定領域Ｒｊとして設定される。後述するように、この吐出判定領域Ｒｊの画像内容に基づいて、ノズル４３から処理液Ｌｑが吐出されているか否かが判定される。

なお、ここではリファレンスパターンＲＰおよび吐出判定領域Ｒｊの形状を矩形としているが、これに限定されない。これらを矩形とした場合には、例えば対角線上の２頂点の位置、原点位置と辺の長さとの組み合わせなど、その位置表現を簡単なものとすることができる。

図７は判定処理を実行するために必要な機能ブロックを示すブロック図である。カメラ７２により撮像された画像に対し、画像処理部８６が適宜の画像処理、例えばノイズ除去処理やパターンマッチングなどの画像解析を実行する。処理結果に基づき演算部８１１が所定の演算処理を行い、判定部８１２が判定を行う。これらの各機能ブロックは、ＣＰＵ８１が所定の制御プログラムを実行して画像処理部８６、メモリ８２などと協働することにより実現される。

図８は基板処理ユニットの判定処理を示すフローチャートである。また、図９は各処理の実行タイミングを示す図である。上記したように、基板処理ユニット１Ａに基板Ｗが搬入されて処理が開始され（ステップＳ２０１）、ノズル４３の移動が開始される（ステップＳ２０２）。より具体的には、ＣＰＵ８１からアーム駆動部８３に対しノズル移動指示、すなわちノズル４３を退避位置から処理位置に移動させる旨の制御指令が与えられる。これにより、アーム駆動部８３が回動軸４１を回動させ、ノズル４３が処理位置に向かって移動する。

このとき、カメラ７２による連続撮像が開始される（ステップＳ２０３）。カメラ７２は、一定のフレームレート（例えば１００ｆｐｓ）で定期的に撮像を行うことで、一定時間間隔で連続的に画像を取得する。カメラ７２による撮像は、ノズル４３が処理位置に到達する前に開始される必要がある。例えば、図９に示すように、ＣＰＵ８１からアーム駆動部８３にノズルを移動させる旨の指示がなされたことをもって、撮像を開始するように構成することができる。

カメラ７２による撮像が開始されると、ノズル４３の移動停止判定が行われる（ステップＳ２０４）。ノズル移動停止判定は、ノズル４３が移動中であるか停止しているかを判定するための処理である。ノズル４３が移動している間、撮像される画像の内容はフレームごとに変化している。ノズル４３が停止すれば、画像の変化もなくなる。このことから、例えば、演算部８１１が撮像時刻の隣接するフレーム間で画像の差分を算出し、判定部８１２はその差分が一定値以下となっているか否かによってノズル４３が停止したか否かを判定することができる。差分の算出は、例えば２つの画像で互いに同一位置に当たる画素の輝度値の差の絶対値を、全画素について積算することにより実現可能である。なお、ノイズ等による誤判定を避けるため、連続する３フレーム以上の画像を用いて判定が行われてもよい。

ノズル４３が停止したと判定されると、連続撮像された複数の画像から、停止したと見なせる時刻に撮像された１つの画像が特定される（ステップＳ２０５）。具体的には例えば、連続する２フレームの画像の差分が一定値以下となりノズル４３が停止したと判定されたとき、それらの画像のうち先に撮像された画像を停止時の画像とすることができる。

停止時の画像に基づき、ノズル位置異常判定が行われる（ステップＳ２０６）。ノズル位置異常判定は、ノズル４３が予め定められた処理位置に正しく位置決めされているかを判定する処理である。停止時の画像と、基板Ｗに対する処理に先立って実行される準備処理においてノズル４３が適正位置に位置決めされた状態で撮像された基準画像Ｉｒｅｆとの比較によって、ノズル位置が適正であるか否かが判定される。

図１０は準備処理の処理内容を示すフローチャートである。準備処理においては、基板処理時のノズル４３の位置、すなわち処理位置がオペレータによって教示（ティーチング）される。制御部８０はそのときのノズル４３の位置を適正な処理位置として記憶しておき、基板処理の実行時には当該処理位置を目標位置としてノズル４３の位置決め制御を行う。

具体的には、まずオペレータの操作により、ノズル４３が本来の処理位置、例えばノズル４３の開口中心が基板Ｗの回転中心の直上となる位置に位置決めされる（ステップＳ３０１）。オペレータにより指定された、このときのノズル４３の位置を「ティーチング位置」と称する。そして、カメラ７２が、ノズル４３を撮像視野に含む画像を撮像する（ステップＳ３０２）。このときの画像は１フレームの静止画であってよい。この画像が、ノズル４３の適正位置を表した基準画像Ｉｒｅｆとして用いられる。

続いて、基準画像Ｉｒｅｆから、ノズル４３の像に相当する一部領域がリファレンスパターンＲＰとして切り出される（ステップＳ３０３）。この切り出しは、例えばオペレータが、基準画像Ｉｒｅｆ中でノズル４３の像を含む矩形領域をＵＩ部８７を介して指定することにより行うことができる。また例えば、画像処理部８６がパターンマッチング処理を行って、予め用意されたノズル４３の画像と一致する領域を基準画像Ｉｒｅｆ中で探索することによっても、リファレンスパターンＲＰの切り出しを行うことができる。切り出されたリファレンスパターンＲＰは、画像内におけるその座標位置とともにメモリ８２に記憶される（ステップＳ３０４）。

次に、オペレータにより設定される位置異常判定用の閾値がＵＩ部８７により受け付けられ（ステップＳ３０５）、メモリ８２に記憶される。位置異常判定用の閾値は、停止時の画像におけるノズル４３の位置と、基準画像ＩｒｅｆにおけるリファレンスパターンＲＰの位置との間で許容される最大ずれ量を規定するものである。両者の位置が完全に一致していなくても、ずれ量が閾値以下であればノズル４３は適正位置に位置決めされたものと見なされる。一方、閾値を超える位置ずれがあれば、ノズル位置の異常と判定される。閾値が小さいほど判定としては厳しくなる。閾値の数値は、処理の目的に応じてオペレータにより適宜設定される。

続いて、吐出判定用の閾値と吐出判定領域Ｒｊとが設定される（ステップＳ３０６、Ｓ３０７）。詳しくは後述するが、吐出判定処理では、吐出判定領域Ｒｊを構成する画素各々が有する輝度値から算出した評価値に基づいて、ノズル４３から処理液Ｌｑが吐出されているか否かが判定される。この判定のための閾値が、吐出判定用閾値としてオペレータにより設定される。また、ノズル４３が適正位置に位置決めされている基準画像Ｉｒｅｆを用いて、オペレータは処理液Ｌｑの流下経路に対応する位置に、吐出判定領域Ｒｊを設定する。これらの設定入力はＵＩ部８７により受け付けられ、メモリ８２に記憶される。

上記したステップＳ３０１〜Ｓ３０７が、全てのノズルについて順次行われることにより（ステップＳ３０８）、準備処理が完了する。これにより、各ノズル３３，４３，５３について、リファレンスパターンＲＰ、位置異常判定用閾値、吐出判定領域Ｒｊおよび吐出判定用閾値がそれぞれ設定される。

図８に戻り判定処理の説明を続ける。準備処理で設定されたリファレンスパターンＲＰおよび位置異常判定用閾値に基づくノズル位置異常判定が行われ（ステップＳ２０６）、ノズル４３が適正に処理位置に位置決めされているか否かが判定される。具体的には、基準画像Ｉｒｅｆと比較したノズル４３の位置ずれ量が演算部８１１により算出され、ずれ量が閾値以下であれば、判定部８１２はノズル４３が適正位置にあるものと判定する。この場合、基板Ｗに対する処理は続行される。

一方、位置ずれ量が閾値を超えていると判定された場合には、ノズル４３の位置が異常である旨がＵＩ部８７を介してオペレータに報知される。この場合、処理エラーとして処理が停止されるようにしてもよく、またエラーを記録した上で処理が続行されるようにしてもよい。さらには、処理の続行または停止をオペレータが指示することができるようにしてもよい。

処理が続行される場合、ノズル４３の位置と本来の処理位置との間にずれがあれば、そのずれ量に応じて吐出判定領域Ｒｊがシフトされる（ステップＳ２０７）。これにより、ノズル４３の位置が多少ずれていたとしても、吐出判定領域Ｒｊを処理液Ｌｑの流下経路に適切に設定することが可能となる。この状態で、処理液の吐出判定が実行される。

吐出判定はノズル４３から基板Ｗ上面へ向かう処理液Ｌｑの流下があるか否かを判定する処理であるが、より詳しくは、図９に示すように、吐出タイミングおよび吐出時間を計測する処理と、ぼた落ち判定処理とを含んでいる。以下に説明するように、吐出判定の処理アルゴリズムは、撮像された１フレーム分の画像において、吐出判定領域Ｒｊ内に処理液Ｌｑの流下が認められるか否かを判定するものである。この判定結果を用いて、吐出タイミングおよび吐出時間を計測する処理ならびにぼた落ち判定処理を行うことができる。

具体的には、連続撮像された複数フレームの画像各々について吐出判定を行うことにより、ノズル４３からの処理液Ｌｑの吐出タイミング、すなわち吐出が開始された時刻および停止された時刻を特定することができ、これらから吐出が継続された吐出時間を算出することができる。また、吐出が行われるべきでないタイミングで生じた処理液の流下を検出することで、例えばノズル４３に残留する処理液Ｌｑが不規則に基板Ｗに落下する「ぼた落ち」現象の有無を判定することができる。

吐出判定は、遅くとも吐出が開始されるよりも前に開始されている必要がある。このために、例えばＣＰＵ８１から処理液供給部８４に対し処理液の吐出を開始すべき旨の指示があった時に、吐出判定を開始するようにすることができる。吐出開始の指示があってから実際にノズル４３から処理液Ｌｑが吐出されるまでに若干の時間遅れがある。また、吐出終了のタイミングを検出するためには、ＣＰＵ８１から処理液供給部８４に対し処理液の吐出を終了すべき旨の指示があってからしばらくの間、吐出判定を継続する必要がある。また、吐出終了が検出された後も引き続き吐出判定を行うことで、吐出終了後のぼた落ちを検出するぼた落ち判定を行うことができる。

次に、吐出判定の処理内容について説明する。上記したように、本実施形態における吐出判定処理は、１フレーム分の画像（静止画）に基づき、ノズル４３からの処理液Ｌｑの流下があるか否かを判定する処理であり、比較対象としての基準画像や別フレームの画像を必要としないものである。以下、吐出判定処理のより詳しい原理および具体的な処理内容について順に説明する。

図１１は吐出判定領域の画像内容の例を示す図である。以下の画像におけるＸ方向およびＹ方向が次のように定義される。微小な多数の画素を直交する２つの方向にマトリクス配列することで表現される２次元画像において、１つの配列方向をＸ方向、もう１つの配列方向をＹ方向とする。ここでは、画像の左上隅を原点として横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向とする。後述するように、Ｘ方向、Ｙ方向のいずれかが、実際の撮像対象物における鉛直方向と一致していることが好ましい。この実施形態では、Ｙ方向が鉛直方向と一致するようにカメラ７２が設置される。

図５の基準画像Ｉｒｅｆと図６の画像Ｉｍとの対比からわかるように、ノズル４３から処理液が吐出されていないとき、ノズル４３直下位置では流下経路背後の基板Ｗの上面が見えている。したがって、任意の撮像タイミングで吐出判定領域Ｒｊ内に現れる像は、処理液Ｌｑおよび基板Ｗ上面のいずれかである。言い換えれば、このような撮像視野となるように、カメラ７２の配設位置が設定されることが望ましい。

処理液の流下がないときの吐出判定領域Ｒｊには基板Ｗ上面のみが現れ、図１１（ａ）左図に示すように、領域内で顕著な輝度変化はない。図１１（ａ）右図は吐出判定領域ＲｊをＸ方向に横切る直線Ｌ上での輝度分布の例を示している。同図のように、基板Ｗ上に形成されたパターンによる乱反射やチャンバ９０内部部品の映り込みによる輝度の変動があるが、比較的一様な輝度分布となる。

一方、ノズル４３から処理液Ｌｑが連続的に吐出されている場合、図１１（ｂ）左図に示すように、柱状に流下する処理液Ｌｑの像が吐出判定領域Ｒｊに現れる。カメラ７２の撮像方向と同方向から照明光が入射する場合、処理液Ｌｑによる液柱の表面が明るく光って見える。すなわち、図１１（ｂ）右図に示すように、液柱に相当する部分では周囲よりも高輝度となる。

照明方向が異なる場合、あるいは処理液Ｌｑが濃色であるには、図１１（ｃ）に示すように、液柱部分が周囲よりも低輝度となることもあり得る。この場合でも、液柱に相当する部分では周囲部分とは明らかに異なる輝度分布が見られる。ただし、基板処理に用いられる一般的な処理液は透明または白色に近く、図１１（ｂ）に示すように周囲より高輝度となるケースが多い。

このように吐出判定領域Ｒｊ内に処理液Ｌｑが現れているときに特徴的に表れる輝度を検出すれば、処理液の有無を判定することが可能であることがわかる。この実施形態の吐出判定では、他の画像と比較することなく１フレーム分の画像から確実に処理液の流下の有無を判定するために、以下のようなデータ処理によって吐出判定領域Ｒｊ内の輝度変化を検出する。

図１２は吐出判定処理におけるデータ処理を説明する図である。図１２（ａ）に示すように、吐出判定領域Ｒｊの左上隅画素を座標（０，０）、右下隅画素を座標（ｘ，ｙ）によって表すこととする。吐出判定領域Ｒｊは、Ｘ方向には（ｘ＋１）画素、Ｙ方向には（ｙ＋１）画素からなり、Ｙ方向は撮像時の鉛直方向と一致する。吐出判定領域Ｒｊを構成する画素のうちＸ座標値が共通しＹ方向に沿って一列に並ぶ複数の画素からなる画素列を考え、当該画素列に属する画素各々の輝度値を合計する。このことは、Ｘ座標値がｉ（０≦ｉ≦ｘ）である全ての画素（図において斜線を付した画素）の輝度値をＹ方向に積算することと等価である。以下では、この合計値を「輝度積算値」と称する。座標（ｉ，ｊ）にある画素の輝度値をＰｉｊとすると、Ｘ座標値がｉである画素列における輝度積算値Ｓ（ｉ）は、下記の（式１）により表される。

ここで、Ｙ方向は鉛直方向、つまりノズル４３から吐出された処理液Ｌｑが基板Ｗに向けて流下する方向と一致する。したがって、処理液Ｌｑがノズル４３から連続的に吐出され柱状に流下するとき、吐出判定領域ＲｊにはＹ方向、つまり画素列の方向に沿って延びる液柱が現れる。したがって、当該画素列が液柱内に相当する位置にある場合には、多くの画素が処理液Ｌｑ特有の輝度値を有するものとなる一方、当該画素列が液柱の周囲の背景部分に相当する位置にある場合には、背景の基板Ｗの輝度値を有するものとなる。

このため、画素列ごとにＹ方向に積算される輝度積算値Ｓ（ｉ）では、当該画素列が液柱内に相当する位置にある場合には処理液Ｌｑ特有の輝度値がより強調され、当該画素列が背景部分に相当する位置にある場合には、Ｙ方向に沿った濃淡の変化が相殺され、基板Ｗの平均的な輝度値を積算したものに近い値となる。

図１２（ｂ）に示すように、輝度積算値Ｓ（ｉ）を値ｉ、つまり画素列のＸ方向位置に対してプロットしたプロファイルを考えると、図１１（ａ）右図および図１１（ｂ）右図に示した輝度プロファイルの差異がより強調される。すなわち、吐出判定領域Ｒｊに液柱が存在するとき、図１２（ｂ）に実線で模式的に示すように、図１１（ｂ）右図に示す輝度プロファイルのうち液柱に相当する部分の輝度値がより強調されて大きなピーク（処理液が濃色の場合はディップ）となって現れ、背景部分との差異が明瞭になる。一方、吐出判定領域Ｒｊに液柱が存在しなければ、図１２（ｂ）に点線で示すように、顕著なピークは現れない。

したがって、一の画像中でＹ方向における輝度積算値Ｓ（ｉ）のＸ方向における変化態様を調べれば、他の画像と比較するまでもなく、吐出判定領域Ｒｊに処理液Ｌｑの流下があるか否かを判定することが可能である。処理液Ｌｑの流下方向に沿った画素列での輝度積算値Ｓ（ｉ）を用いることで、液体の流下に伴う輝度変化が小さい場合でもこれをより精度よく検出し、より確実な判定につなげることができる。

吐出判定領域Ｒｊは、処理液Ｌｑの有無で輝度が変化する領域を含む必要があるが、処理液Ｌｑの流下経路の全体を含む必要は必ずしもない。むしろ、図１１（ｂ）に示すように、Ｙ方向においては処理液Ｌｑによる液柱が吐出判定領域Ｒｊの上端から下端まで達していることが好ましく、この意味では流下経路の一部のみを含むものであってよい。また、Ｘ方向には、液柱の周囲に背景部分が多少含まれることが好ましく、こうすることで背景部分との対比で液柱部分を強調することができる。

なお、撮像方向と略一致する方向からの照明では、Ｘ方向において液柱の中央部分が特に高輝度となり、周縁部でこれより低輝度となる。すなわち、吐出判定領域Ｒｊのうちの液柱に相当する領域の中央部でＸ方向に特徴的な輝度プロファイルが現れるので、この特徴的な輝度を検出に利用する場合には必ずしも背景部分を必要としない。後述するように液柱部分と背景部分とで明確な輝度値の差がある場合も同様である。

なお、例えばぼた落ち現象のように処理液Ｌｑが連続的でなく液滴となって流下する場合には、吐出判定領域Ｒｊ中の流下経路の一部に液滴の像が現れることになる。この場合でも、液滴の像は流下方向に沿ったＹ方向にある程度の広がりを有するので、Ｙ方向の輝度値を合計し処理液特有の輝度値を強調することで、液滴の位置によらず、画素列中に液滴を含む場合と含まない場合との輝度積算値の違いを確実に把握することが可能となる。ただし、輝度積算値のプロファイルにおいて現れるピークの大きさは、液柱の場合より小さくなると予想される。

具体的な判定プロセスでは、例えば、Ｘ方向座標値ｉに対する輝度積算値Ｓ（ｉ）のプロファイルにおいてその変化態様を定量的に示す適宜の評価値が導入され、その値と予め定められた閾値との大小関係によって、処理液の有無が判定される。画像において処理液が背景より高輝度となる場合には、例えば次のようにすることができる。

図１３は評価値と閾値との関係を例示する図である。図１３（ａ）に示すように、処理液Ｌｑが有する輝度値の範囲Ｒｌｑと背景部分が有する輝度値の範囲Ｒｂｇとが事前にわかっており、かつこれらが明確に分離可能であるときには、輝度積算値Ｓ（ｉ）そのものを評価値として用いることができる。すなわち、背景からの輝度積算値の範囲Ｒｂｇよりも少し高輝度側に寄った値を閾値Ｓｔｈとすればよい。基本的に閾値Ｓｔｈは、処理液Ｌｑの輝度値範囲Ｒｌｑと背景部分の輝度値範囲Ｒｂｇとの間であればどの値に設定されてもよいことになる。しかしながら、上記したように連続でない液滴までを含めて検出するためには、輝度積算値Ｓ（ｉ）が背景の輝度値範囲Ｒｂｇを超えた場合には処理液の流下ありと判定されることが好ましい。このため、閾値Ｓｔｈは背景の輝度値範囲Ｒｂｇの上限に近い値に設定される。

また、図１３（ｂ）に示すように、輝度積算値Ｓ（ｉ）のプロファイルにおける最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差ΔＳが評価値として用いられてもよい。処理液の流下に伴う顕著なピークが存在する場合、この差ΔＳは大きな値となる。一方、処理液の流下がなければこの差ΔＳはごく小さな値となる。このことから、輝度積算値Ｓ（ｉ）の最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差ΔＳを評価値として、これに対する閾値が設定されるようにしてもよい。

また、吐出判定領域Ｒｊにおいて処理液Ｌｑによる液柱が占める位置と背景部分が占める位置とが予めわかっていれば、それぞれの位置にある画素列の間で輝度積算値Ｓ（ｉ）を比較することも有効である。例えば、流下経路がＸ方向における中央部に位置するように吐出判定領域Ｒｊが設定される場合には、Ｘ方向において吐出判定領域Ｒｊの中央部に位置する画素列における輝度積算値と周辺部に位置する画素列における輝度積算値との差を評価値とすることができる。また例えば、吐出判定領域Ｒｊの左端の画素列が液柱部分に対応し、右端の画素列が背景部分に相当する場合には、左端の画素列の輝度積算値Ｓ（０）と右端の画素列の輝度積算値Ｓ（ｘ）との差を評価値とすることができる。これらの場合、１つの画素列の輝度積算値に代えて、互いに近傍にある、例えば連続する複数の画素列の輝度積算値の平均値が用いられてもよい。

また、図１３（ｃ）に示すように、画素列ごとに求めた複数の輝度積算値Ｓ（ｉ）を母集団としたときの標準偏差σを評価値としてもよい。図１２（ｂ）に示したように、吐出判定領域Ｒｊに処理液の像が含まれない場合には輝度積算値Ｓ（ｉ）のばらつきが小さく、処理液の像が含まれる場合には輝度積算値Ｓ（ｉ）が座標値ｉにより大きく変動する。したがって、画素列ごとの輝度積算値Ｓ（ｉ）の間での標準偏差σは、処理液の像が含まれる場合に大きな値となり、含まれない場合には小さな値となる。したがって、この標準偏差σの値は輝度積算値Ｓ（ｉ）の変化態様を定量的に示す評価値となり得る。輝度積算値Ｓ（ｉ）を母集団とする標準偏差σは、下記の（式２）により表される。（式２）において、ｍは輝度積算値Ｓ（ｉ）の平均値を表す。

次に説明する吐出判定処理では標準偏差の値を評価値としたケースが用いられているが、評価値はこれに限定されず、採用される評価値に応じた閾値（吐出判定用閾値）が適宜設定されるように、準備処理が構成されればよい。

図１４は吐出判定処理を示すフローチャートである。最初に、カメラ７２により１フレーム分の画像が取得される（ステップＳ４０１）。画像処理部８６は、この画像から判定吐出領域Ｒｊに相当する部分領域を切り出す（ステップＳ４０２）。演算部８１１は、判定吐出領域Ｒｊを構成する各画素について、画素列ごとに輝度値を積算する（ステップＳ４０３）。演算部８１１はさらに、評価値として輝度積算値の標準偏差σを算出する（ステップＳ４０４）。

判定部８１２は、評価値である標準偏差σの値を事前に準備処理で設定された吐出判定用閾値と比較する（ステップＳ４０５）。標準偏差σの値が吐出判定用閾値以上であれば、ノズル４３からの処理液の流下ありと判定する（ステップＳ４０６）。評価値が吐出判定用閾値未満であれば、ノズル４３からの処理液の流下がないと判定する（ステップＳ４０７）。これにより、当該フレームの画像において処理液の流下があるか否かが判定される。吐出判定を終了すべきタイミングが来るまで上記処理が繰り返され（ステップＳ４０８）、各フレームの画像それぞれについて吐出判定が行われる。

図１５はフレームごとの評価値の変化を示す図である。より詳しくは、図１５（ａ）はフレームごとに求めた評価値としての標準偏差σの値と時刻（フレーム数）との関係を模式的に示す図であり、図１５（ｂ）はその実測例を示す図である。

図１５（ａ）に示すように、評価値である輝度積算値の標準偏差σに対し、吐出判定用閾値Ｓｔｈが設定されている。時刻ｔ１において標準偏差σの値が閾値Ｓｔｈに達し、この時点で処理液の吐出が開始されたと判定される。処理液の流下が継続する間、標準偏差σの値は閾値Ｓｔｈを超えた状態が続く。処理液の流下量が減少すると標準偏差σの値も小さくなり、時刻ｔ２において閾値Ｓｔｈを下回ると、吐出が停止されたと判定される。これらから、処理液の吐出タイミングと、その継続時間（吐出時間）が求められる。すなわち、時刻ｔ１、ｔ２はそれぞれ処理液の吐出開始タイミング、停止タイミングを表し、それらの差Δｔが吐出時間を表す。

これらの値から、基板Ｗに対する処理液の供給が適切に行われた否かを判定することができる。すなわち、吐出開始指示から所定時間が経過しても吐出開始が検知されない場合、吐出終了指示の前に吐出停止が検知された場合、吐出終了指示から所定時間が経過しても吐出が終了しない場合等には、処理液供給部８４、ノズル４３を含む送液系において何らかの異常（例えば、吐出開始が検出されない場合はノズル詰まり）が起きているものと考えられる。これらの場合、判定部８１２は吐出異常と判定し、制御部８０はその旨をオペレータに報知したり、処理を停止したりするといった適宜の例外処理を実行する。なお、異常が検知されたことを記録した上で処理を続行するように構成されてもよい。

さらに、基板処理のための処理液吐出が終了した後も、吐出判定処理は継続して実行される。この間、処理液の流下は検出されないはずであるが、破線で示すように、短い期間（時刻ｔ３〜ｔ４）において標準偏差σが閾値Ｓｔｈを超過し処理液の流下が検出されることがあり得る。このような流下を検出することで、予定しないタイミングでのノズル４３からの処理液の落下、すなわちぼた落ち現象の発生を検出することが可能となる。

図１５（ｂ）に示す実測例では、符号Ａにより示すように、標準偏差σの値が高い状態が続く期間があり、これは基板処理のための処理液吐出により、ノズル４３から基板Ｗに向けた液柱が形成された状態に対応している。その後、符号Ｂにより示すように、標準偏差σの値が低い状態が続き、この間、ノズル４３からの処理液の吐出が停止されている。さらに、符号Ｃにより示すように、短時間であるが標準偏差σの値の増大が見られ、これがぼた落ちに対応している。

ぼた落ちの場合、その持続時間は不規則であり、例えば１フレーム分の画像のみにしか液滴が現れていないこともあり得る。本実施形態の吐出判定処理は個々のフレーム画像から処理液流下の有無を判定するため、少なくとも１フレームの画像に液滴を撮像することができていれば、確実にその発生を検知することが可能である。

このように、この実施形態の吐出判定処理では、単一フレームの画像、連続撮像される画像の各フレームのいずれにおいても処理液の流下の有無を判定することができ、また複数のフレーム間での判定結果を総合して、処理液の流下状態の変化を把握することができる。

以上説明したように、この実施形態では、吐出判定処理に本発明の「流下判定方法」が適用されている。また、基板処理ユニット１Ａ〜１Ｄが本発明の「吐出装置」に相当しており、このうち制御部８０が本発明の「流下判定装置」および「制御手段」としての機能を有している。より詳しくは、制御部８０に設けられる演算部８１１および判定部８１２が本発明の「算出手段」および「判定手段」としてそれぞれ機能している。また、照明部７１およびカメラ７２がそれぞれ本発明の「照明手段」および「撮像手段」として機能している。また、ノズル３３，４３，５３が本発明の「ノズル」として機能しており、スピンチャック１１が本発明の「保持手段」として機能している。

また上記実施形態では、基板Ｗが本発明の「ワーク」に相当しており、処理液Ｌｑが本発明の「液体」に相当する。また、吐出判定領域Ｒｊが本発明の「評価対象領域」に相当している。また、上記実施形態における輝度積算値Ｓ（ｉ）が、本発明における「画素値の合計値」に相当する。また、上記実施形態では、Ｘ方向、Ｙ方向がそれぞれ本発明の「直交方向」、「流下方向」に対応している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態のカメラ７２は一定のフレームレートで連続的に撮像を行う。しかしながら、単にある時刻に処理液の流下があるか否かを判定する目的だけであれば、当該時刻における静止画像が１つあればよく、連続的に撮像を行うことを必要としない。

また、上記実施形態では、ノズル４３から処理液Ｌｑが吐出開始される時点でノズル４３の位置決めが終了していることとしているが、吐出判定領域Ｒｊを設定するために必要なノズル４３の位置が特定できるのであれば、ノズル４３が停止していなくても吐出判定は可能である。

また、上記実施形態では、画像を構成する画素の配列方向の１つであるＹ方向を液体の流下方向、つまり鉛直方向と一致させている。こうすることで、Ｙ方向に並ぶ画素について輝度積算値を算出することができ、演算処理を簡単にすることができる。しかしながら、画素の配列方向と液体の流下方向とが一致しない画像であっても、流下方向に沿った画素を抽出して輝度値の合計値を求めることで、上記と同様の効果を得ることが可能である。

また、上記実施形態では、画像のＹ方向が液体の流下方向と一致し、かつ吐出判定領域ＲｊがＸ方向およびＹ方向を辺の方向とする矩形であるため、Ｙ方向に沿った画素列の各々を構成する画素の数がＸ方向位置によらず一定である。したがって、単純に各画素列の輝度積算値をＸ方向に比較することができるが、画素列を構成する画素の数が一定でない場合には、例えば輝度積算値を画素数で除して正規化する等の修正が必要である。

また、上記実施形態では、処理のスループットを向上させるため、ＣＰＵ８１から発せられるノズルの移動指示や処理液吐出指示は予め定められたシーケンスに沿って実行されている。これに代えて、例えばノズルの位置を確認した後に吐出指示を行う、というように、工程ごとに装置の状態を確認しながら次の工程へ進むようなプロセスも考えられる。本発明にかかる流下判定方法は、このようなプロセスにおいても有効に機能するものである。

また、上記実施形態の基板処理ユニット１Ａ等は、ワークである基板Ｗを保持するスピンチャック１１やノズル４３等を備え、基板Ｗに対する湿式処理を実行可能なものであるが、本発明の「流下判定装置」としてはこれらを必須の要件とするものではない。

また、上記実施形態の基板処理ユニット１Ａ等は、本発明にかかる流下判定方法を適用した吐出判定処理が予め組み込まれたものである。しかしながら、このような吐出判定処理を持たない基板処理装置に対し、吐出判定処理の各プロセスを記述した制御プログラムを新たに実装することで、当該基板処理装置に本発明が適用されるようにすることも可能である。この目的のために、本発明にかかる流下判定方法は、その各工程をコンピュータに実行させるように記述された制御プログラム、または当該制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供されてもよい。

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明にかかる流下判定方法における評価対象領域は、流下方向において流下経路の少なくとも一部を含み、直交方向において流下経路よりも広い領域を含むように構成されてもよい。このような構成によれば、流下経路を流下する液体があるとき、それに起因する輝度変化が確実に評価対象領域内に現れる。また、直交方向において、流下経路の外側の背景部分が評価対象領域に含まれるため、液体の流下があるときの輝度変化を背景部分との対比によってより確実に検出することができる。これらにより、液体の流下の有無をより確実に判定することが可能となる。

また例えば、直交方向に沿った合計値の変動量を指標する評価値が所定の閾値より大きければ液体の流下があると判定し、評価値が閾値より小さければ液体の流下がないと判定するように構成されてもよい。流下方向に沿った輝度値の合計値の変動を評価値によって表し、その値と閾値との比較で判定を行うことで、定量的かつ安定した判定を行うことが可能となる。

この場合、例えば、画素列の各々について求められた合計値からなる母集団の標準偏差の値を評価値とすることができる。画素列ごとの輝度値の合計値が、直交方向において大きく変動するとき、それらの値の間の標準偏差が大きくなる。一方、大きな変動がない場合、標準偏差の値が小さくなる。このように、画素列ごとの輝度値の合計値を母集団として求めた標準偏差の値は、直交方向における合計値の変化態様を定量的に示す指標であり、評価値として有用なものである。

また本発明は、他の基準画像を用いず１つの画像から直接的に液体の流下状態を判定することができるものである。そこで、例えば、１フレームの静止画である画像に基づき、当該画像が撮像された時刻における液体の流下の有無を判定するように構成されてもよい。このような構成では、任意のタイミングで撮像された静止画から、当該撮像時刻における液体の流下状態を判定することができる。

また例えば、互いに異なる時刻において撮像された複数の画像に基づき、液体の流下状態の変化を判定するように構成されてもよい。複数の画像それぞれにおいて液体の流下状態を判定し、その結果を画像間で比較することで、液体の流下状態が経時的にどのように変化したかを知ることができる。

また例えば、流下経路に照明光を照射しながら撮像を行い、ノズルから液体が流下するとき、液体のうち照明光により照明される部分が撮像視野に含まれるように、照明光の出射方向が設定される構成であってもよい。このような構成によれば、流下経路に液体が存在する場合には照明光に照らされて明るく光るため、液体がない場合との輝度の差をより顕著なものとして、流下の有無をより確実に検出することができる。

また例えば、撮像手段は、互いに直交する二つの方向に沿ってそれぞれ複数の画素がマトリクス配列された画像を撮像し、二つの方向のうち一を流下方向と一致させるように構成されてもよい。このような構成によれば、輝度値を合計すべき画素列の方向が画像における画素の配列に沿ったものとなるため、輝度値を合計する際の演算処理を簡単なものとすることができる。

また、本発明にかかる吐出装置では、１フレーム分の画像から液体の流下状態を判定するため、撮像時にノズルが停止していなくても判定が可能である。したがって、ノズルがワークの上方で移動可能な構成である場合に、本発明は特に有効に機能する。

この場合、ノズルからの液体の吐出を制御する制御手段を備え、制御手段は、流下判定装置の判定結果に基づきノズルの異常判定を行うように構成されてもよい。本発明によってノズルからの液体の流下状態を判定することができるので、その判定結果から、ノズルの動作が適正なものとなっているか否かを判定することが可能である。

この発明は、例えば基板に処理液を供給して湿式処理を実行する処理装置に対して好適に適用することができるが、基板に限定されず、任意のワークに向けて流下する液体の流下状態を判定するために、本発明を適用することが可能である。

１Ａ〜１Ｄ 基板処理ユニット（吐出装置）
１１ スピンチャック（保持手段）
３３，４３，５３ ノズル
７１ 照明部（照明手段）
７２ カメラ（撮像手段）
８０ 制御部（流下判定装置、制御手段）
８１ ＣＰＵ
８１１ 演算部（算出手段）
８１２ 判定部（判定手段）
Ｌｑ 処理液（液体）
Ｒｊ 吐出判定領域（評価対象領域）
Ｓ（ｉ） 輝度積算値（画素値の合計値）
Ｗ 基板（ワーク）

Claims (13)

1. ワークの上方に位置するノズルから前記ワークの上面に向けて流下する液体の流下状態を判定する流下判定方法において、
   前記ノズルから前記ワークの上面に至る前記液体の流下経路を撮像視野に含めて撮像を行う工程と、
   撮像された画像のうち前記流下経路に対応する評価対象領域内で、前記液体の流下方向に沿って１列に並ぶ画素からなる画素列ごとに、当該画素列に属する画素の輝度値の合計値を算出する工程と、
   前記流下方向に直交する直交方向に沿った前記合計値の変化態様に基づき前記液体の流下の有無を判定する工程と
   を備える流下判定方法。
2. 前記評価対象領域は、前記流下方向において前記流下経路の少なくとも一部を含み、前記直交方向において前記流下経路よりも広い領域を含む請求項１に記載の流下判定方法。
3. 前記直交方向に沿った前記合計値の変動量を指標する評価値が所定の閾値より大きければ前記液体の流下があると判定し、前記評価値が前記閾値より小さければ前記液体の流下がないと判定する請求項１または２に記載の流下判定方法。
4. 前記評価値は、前記画素列の各々について求められた前記合計値からなる母集団の標準偏差の値である請求項３に記載の流下判定方法。
5. １フレームの静止画である前記画像に基づき、当該画像が撮像された時刻における前記液体の流下の有無を判定する請求項１ないし４のいずれかに記載の流下判定方法。
6. 互いに異なる時刻において撮像された複数の前記画像に基づき、前記液体の流下状態の変化を判定する請求項１ないし５のいずれかに記載の流下判定方法。
7. 前記流下経路に照明光を照射しながら前記撮像を行い、前記ノズルから前記液体が流下するとき、前記液体のうち前記照明光により照明される部分が前記撮像視野に含まれるように、前記照明光の出射方向が設定される請求項１ないし６のいずれかに記載の流下判定方法。
8. ワークの上方に位置するノズルから前記ワークの上面に向けて流下する液体の流下状態を判定する流下判定装置において、
   前記ノズルから前記ワークの上面に至る前記液体の流下経路を撮像視野に含めて撮像を行う撮像手段と、
   撮像された画像のうち前記流下経路に対応する領域内で、前記液体の流下方向に沿って１列に並ぶ画素からなる画素列ごとに、当該画素列に属する画素の輝度値の合計値を算出する算出手段と、
   前記流下方向に直交する直交方向に沿った前記合計値の変化態様に基づき前記液体の流下の有無を判定する判定手段と
   を備える流下判定装置。
9. 照明光を出射して前記流下経路を照明する照明手段を備え、
   前記ノズルから流下する液体のうち前記照明光により照明される部分が前記撮像視野に含まれるように、前記照明光の出射方向が設定される請求項８に記載の流下判定装置。
10. 前記撮像手段は、互いに直交する二つの方向に沿ってそれぞれ複数の画素がマトリクス配列された前記画像を撮像し、前記二つの方向のうち一を前記流下方向と一致させる請求項８または９に記載の流下判定装置。
11. 前記ワークを保持する保持手段と、
    前記ワークの上方に配置されて前記液体を吐出するノズルと、
    請求項８ないし１０のいずれかに記載の流下判定装置と
    を備える吐出装置。
12. 前記ノズルが、前記ワークの上方で移動可能である請求項１１に記載の吐出装置。
13. 前記ノズルからの前記液体の吐出を制御する制御手段を備え、
    前記制御手段は、前記流下判定装置の判定結果に基づき前記ノズルの異常判定を行う請求項１２に記載の吐出装置。

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