JP5764592B2 - 基板処理装置、基板処理装置の監視装置及び基板処理装置の監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置、基板処理装置の監視装置及び基板処理装置の監視方法に関する。

半導体装置の製造工程、例えば塗布装置において半導体ウエハにフォトレジストを塗布する塗布プロセス、現像装置における露光されたフォトレジストの現像プロセスなどでは、各種プロセスが実行される。

例えば、塗布プロセスでは、レジスト液などの液体を扱うことから、プロセスの状態を常に監視することが必要であり、プロセスにおける一連の処理の流れを、監視カメラ等によって撮像し、そして監視することが知られている（例えば特許文献１参照）。

このように、プロセスにおける一連の処理の流れを監視カメラによって撮像し、異常な事象の発生の有無を監視する上で、異常が発生する箇所がある程度特定される事象、例えばノズルからのレジスト液の液垂れなどは、ノズル部分を特定して監視することで電子的に異常の有無を検出できる。

しかし、液はねや液玉の発生などの異常事象は、特定の部位に限らず、突発的または不規則に発生する。このような一般的な異常を検出するためには、プロセスを撮像した動画像を時系列によってサンプリングしたデータとしてストアする。異常の発生が発覚した後、異常が発生した半導体ウエハが経由したプロセス装置のモジュールを調べる。そして、そのモジュールを通過した時刻のタイムスタンプから、該当時刻の動画像を特定しモニタに映し、作業員がそれを目視によってチェックし、プロセスの異常を確認するという方法が採られていた。

特開２０１１−１４８４９号公報

しかしながら、上記のように監視カメラの動画像を人が目視によってチェックする場合、一瞬の異常現象などは見逃す可能性が高い。また、突発的または不規則に発生する異常についても電子的な判別が不可欠である。しかし、正常時の動画と異常発生時の動画との違いから異常を検出するためには、作業者がさまざまな異常を考慮した上で、異常検出のための閾値をチューニングし、設定する必要があり、閾値を定めることは容易ではない。

本発明は、上記従来の事情に対処することによってなされたものであり、突発的または不規則に発生するさまざまな異常の検出を容易かつ確実に行うことができる基板処理装置、基板処理装置の監視装置及び基板処理装置の監視方法を提供することを目的とする。

本発明の基板処理装置の一態様は、被処理基板を処理するプロセスの状態を監視する基板処理装置において、前記プロセスの処理の状態を撮像する撮像部と、記憶部と、前記撮像手段によって撮像された動画にタイムスタンプを付加して前記記憶部に記憶する記憶制御部と、予め設定された除外条件に従って前記記憶部に記憶された各動画から検査対象外の区間を除外し、検査対象外の区間を除外した複数の動画を、正常なグループの動画と前記正常なグループ以外の動画にグループ分けするグループ分類部と、前記グループ分類部によってグループ分けされた前記正常なグループの動画を基に、異常な動画を検出するための閾値を生成する閾値生成部とを具備することを特徴とする。

本発明の基板処理装置の監視装置の一態様は、被処理基板を処理するプロセスの状態を監視する基板処理装置の監視装置であって、前記プロセスの処理の状態を撮像する撮像部と、記憶部と、前記撮像手段によって撮像された動画にタイムスタンプを付加して前記記憶部に記憶する記憶制御部と、予め設定された除外条件に従って前記記憶部に記憶された各動画から検査対象外の区間を除外し、検査対象外の区間を除外した複数の動画を、正常なグループの動画と前記正常なグループ以外の動画にグループ分けするグループ分類部と、前記グループ分類部によってグループ分けされた前記正常なグループの動画を基に、異常な動画を検出するための閾値を生成する閾値生成部とを具備することを特徴とする。

本発明の基板処理装置の監視方法の一態様は、被処理基板を処理するプロセスの状態を監視する基板処理装置の監視方法であって、前記プロセスの処理の状態を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップによって撮像された動画にタイムスタンプを付加して記憶する記憶ステップと、予め設定された除外条件に従って前記記憶された各動画から検査対象外の区間を除外し、検査対象外の区間を除外した複数の動画を、正常なグループの動画と前記正常なグループ以外の動画にグループ分けするグループ分類ステップと、前記グループ分類ステップによってグループ分けされた前記正常なグループの動画を基に、異常な動画を検出するための閾値を生成する閾値生成ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、突発的または不規則に発生する一般的な異常の検出を容易かつ確実に行うことができる基板処理装置、基板処理装置の監視装置及び基板処理装置の監視方法を提供することができる。

本発明の一実施形態の半導体製造装置のプロセス監視装置の構成を示す図。 動画管理情報の一例を示す図。 正常系動作情報の一例を示す図。 検査結果の一例を示す図。 本発明の一実施形態の塗布現像装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態の塗布現像装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態の塗布現像装置の構成を示す図。 実施形態の塗布現像装置の全体的な動作を示すフローチャート。 実施形態の塗布現像装置の動画の録画動作を示すフローチャート。 実施形態の塗布現像装置のＲＯＩ設定動作を示すフローチャート。 実施形態の塗布現像装置の特徴量抽出動作を示すフローチャート。 検査結果の画面の一例を示す図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の基板処理装置に係る一実施形態の半導体製造装置のプロセス監視装置の構成を示すブロック図である。

図１において、１００はプロセス監視装置を示し、１１０は被処理基板に所定の処理を施す半導体製造装置の一つの例の塗布現像装置を示している。塗布現像装置１１０は、被処理基板としての半導体ウエハにフォトレジストの塗布処理及び現像処理を施す装置である。

プロセス監視装置１００は、カメラ１０１を備えている。このカメラ１０１は、塗布現像装置１１０の内部に組み込まれており、監視対象のプロセスを撮像可能な位置に配設されている。カメラ１０１は動画像を撮像し、監視するためのモニタカメラである。カメラ１０１はプロセスの処理の状態を撮像し、タイムスタンプを付加した動画データを取得する撮像部として機能する。このカメラ１０１は、例えば、塗布現像装置１１０の薬液塗布部、すなわちスピンコーティング装置の薬液供給ノズル（現像液供給ノズル又はレジスト供給ノズル等）、回転される半導体ウエハ等を撮像可能な位置に配設されている。

またプロセス監視装置１００は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク装置、通信インターフェース、モニタ１０８、操作部１０９等を備えたコンピュータの一つである。プロセス監視装置１００は、機能的には、録画制御部１０２、グループ演算部１０３、データ記憶部１０４、学習異常判定部１０５、検査結果出力部１０６、イベント発行部１０７を備えている。

データ記憶部１０４は、メモリおよびハードディスク等からなる。録画制御部１０２、グループ演算部１０３、学習異常判定部１０５、検査結果出力部１０６、イベント発行部１０７は、メモリに記憶された制御プログラムをＣＰＵが読み込むことによって実現される機能である。操作部１０９は、例えばマウス、キーボードなどの、ＣＰＵに対して指示を入力する入力装置である。

録画制御部１０２は、カメラ１０１によって撮像された動画データにタイムスタンプを付加し、そしてデータ記憶部１０４に記憶する。つまりカメラ１０１によって撮像された動画は、録画制御部１０２によって、動画データとしてデータ記憶部１０４に記憶される。

グループ演算部１０３は、データ記憶部１０４に記憶された複数の動画データを読み出して、複数の動画データを、正常なグループとこの正常なグループ以外のグループ（非正常なグループ）にグループ分けして、正常なグループの動画を抽出するグループ分類部として機能する。

この正常なクループの動画の抽出には、例えば相互部分空間法などの統計学的な分類手法を用いる。相互部分空間法は、各動画から得た特徴量の分布がどれだけ似ているかを類似度として出力する手法である。類似度は０-１の間の数値で出力されるので、この０-１の間で閾値を設定するか(例えば0.5等)、類似度の高い上位（所定数）の動画を抽出することで、正常なグループの動画を選出することができる。

またグループ演算部１０３は、グループ分けによって抽出した正常なグループの動画を基に、異常な動画を検出するための閾値を動画毎に生成し、データ記憶部１０４に記憶する閾値生成部として機能する。ここでの閾値の生成と下記学習異常判定部１０５の異常動画の判定には部分空間法を用いる。

学習異常判定部１０５は、グループ演算部１０３によって得られた正常なグループの動画から同時刻の複数のフレームの特徴量の空間上の分布（学習データ）を生成する。そして、学習異常判定部１０５は、生成した特徴量の空間上の分布（学習データ）と新たな検査対象フレームの特徴量とを比較して、検査対象フレームの特徴量(点)が学習データ(分布)からどの程度離れているかを距離で求めて異常度として出力する。

既に録画済の動画データを検査する場合、学習異常判定部１０５は、正常フレームの特徴量の空間上の分布に対して録画済みの動画データのフレームの特徴量がどの程度離れているかを求め、求めた距離と閾値とを比較して異常フレームを抽出（検出）する。具体的には、録画済みの動画データの中で、距離が閾値を超えているものを異常フレームとして抽出（検出）する。

すなわち、学習異常判定部１０５は、グループ演算部１０３によって生成された閾値に従いデータ記憶部１０４に記憶された動画データから異常な動画を抽出（検出）する異常抽出部として機能する。

また、学習異常判定部１０５は、正常なグループの動画の特徴量の空間上の分布や閾値を学習して正常なグループの範囲（特徴量の空間上の分布や閾値）を更新する学習部として機能する。

検査結果出力部１０６は、学習異常判定部１０５によって抽出された異常なフレームを選択して表示可能な画面７０（図１２参照）を出力する画面出力部として機能する。画面７０に表示されたメニュー内のボタン操作によって次のポップアップ画面８０またはポップアップ画面８２等が表示される。

イベント発行部１０７は、学習異常判定部１０５によって異常なフレームが検出されたことを通知するためのイベント信号を、塗布現像装置１１０に設けられた報知装置（図示せず）へ送信する。報知装置は、例えばブザー、スピーカ、アラーム音発生器、メッセージ表示器などである。

データ記憶部１０４には、このプロセス監視装置１００の制御プログラムや動画データ１１の他、動画管理情報１２、正常系動作情報１３、検査結果１４等が記憶される。動画管理情報１２は、データ記憶部１０４に記憶した動画データ１１を管理するための情報である。正常系動作情報１３は、正常動作と判定された動画データ、その動画データを撮像したプロセス、ウエハ、レシピなどの情報である。検査結果１４は、検査の結果、正常または異常と判定されたときの詳細情報である。

図２に示すように、動画管理情報１２は、プロセスモジュールＩＤ、プロセスレシピＩＤ、ＰＪＩＤ、ウエハＩＤ、時刻、動画データのファイル名（名称）を管理するための情報である。ＩＤは識別子である。プロセスモジュールＩＤは、プロセスモジュールまたはチャンバーを特定する識別子である。プロセスレシピＩＤは、プロセスレシピを特定する識別子である。ウエハＩＤは、ウエハを特定する識別子である。

図３に示すように、正常系動作情報１３は、プロセスモジュールＩＤ、プロセスレシピＩＤ、ＰＪＩＤ、ウエハＩＤ、正常系動画名称、正常系学習データ、閾値、検索区間情報などの情報である。正常系動画名称は、ｎ個の正常系動画のファイル名である。閾値は、固定値またはフレーム毎に設定される閾値である。

図４に示すように、検査結果１４は、プロセスモジュールＩＤ、プロセスレシピＩＤ、動画名称、異常度データ、検査結果、発生時刻、異常の発生したフレームＮｏ．、異常の発生した静止画などである。

この場合のプロセスモジュールＩＤは、異常が起きたプロセスモジュールの識別子である。プロセスレシピＩＤは、異常の起きたレシピである。動画名称は、検査対象の動画像の名称である。異常度データは、フレーム毎の異常度のデータである。検査結果は「正常」ｏｒ「異常」が設定される。発生時刻は、異常の発生した時刻である。異常の発生した静止画は、異常発生個所のマークである。なお、発生時刻、異常の発生したフレームＮｏ．、異常の発生した静止画などの情報は、異常の場合のみ格納（設定）される。

次に、図５〜７を参照して半導体製造装置の一つとしての塗布現像装置１１０の構成について説明する。図５は平面図、図６は正面図、図７は背面図である。

この塗布現像装置１１０は、カセットステーション１１１と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１２と、処理ステーション１１２に隣接して設けられる露光装置１１４と処理ステーション１１２との間で半導体ウエハＷを受け渡すためのインターフェイスステーション１１３とを具備している。

上記カセットステーション１１１には、塗布現像装置１１０において処理を行う複数枚の半導体ウエハＷが水平に収容されたウエハカセット（ＣＲ）が他のシステムから搬入される。また、逆にレジスト塗布現像装置１１０における処理が終了した半導体ウエハＷが収容されたウエハカセット（ＣＲ）がカセットステーション１１１から他のシステムへ搬出される。さらにカセットステーション１１１はウエハカセット（ＣＲ）と処理ステーション１１２との間での半導体ウエハＷの搬送を行う。

図５に示すように、カセットステーション１１１の入口側端部（図５中Ｙ方向端部）には、Ｘ方向に沿って延在するカセット載置台１２０が設けられている。このカセット載置台１２０上にＸ方向に沿って１列に複数（図５では５個）の位置決め突起１２０ａが配設されており、ウエハカセット（ＣＲ）はウエハ搬入出口を処理ステーション１１２側に向けてこの突起１２０ａの位置に載置されるようになっている。

カセットステーション１１１には、カセット載置台１２０と処理ステーション１１２との間に位置するように、ウエハ搬送機構１２１が設けられている。このウエハ搬送機構１２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウエハカセット（ＣＲ）中の半導体ウエハＷの配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用ピック１２１ａを有しており、このウエハ搬送用ピック１２１ａは、図５中に示すθ方向に回転可能とされている。これによって、ウエハ搬送用ピック１２１ａは、いずれのウエハカセット（ＣＲ）に対してもアクセスでき、かつ、後述する処理ステーション１１２の第３処理ユニット群Ｇ_３に設けられたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ_３）にアクセスできるようになっている。

処理ステーション１１２には、システム前面側に、カセットステーション１１１側から順に、第１処理ユニット群Ｇ_１と第２処理ユニット群Ｇ_２が配設されている。また、システム背面側に、カセットステーション１１１側から順に、第３処理ユニット群Ｇ_３、第４処理ユニット群Ｇ_４および第５処理ユニット群Ｇ_５が配設されている。また、第３処理ユニット群Ｇ_３と第４処理ユニット群Ｇ_４との間に第１主搬送部Ａ_１が配設され、第４処理ユニット群Ｇ_４と第５処理ユニット群Ｇ_５との間に第２主搬送部Ａ_２が配設されている。さらに、第１主搬送部Ａ_１の背面側には第６処理ユニット群Ｇ_６が配設され、第２主搬送部Ａ_２の背面側には第７処理ユニット群Ｇ_７が配設されている。

図５および図６に示すように、第１処理ユニット群Ｇ_１には、カップ内で半導体ウエハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を行う液供給ユニットとしての５台のスピンナ型処理ユニット、例えば、３台の塗布ユニット（ＣＯＴ）と、露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する２台のコーティングユニット（ＢＡＲＣ）が計５段に重ねられて配設されている。また第２処理ユニット群Ｇ_２には、５台のスピンナ型処理ユニット、例えば、５台の現像ユニット（ＤＥＶ）が５段に重ねられて配設されている。これらの塗布ユニット（ＣＯＴ）と、コーティングユニット（ＢＡＲＣ）と、現像ユニット（ＤＥＶ）には、夫々図１に示した動画像モニタカメラ１０１が配設され、塗布現像装置１１０のプロセス監視装置１００によって、そのプロセスが監視される構成となっている。

図７に示すように、第３処理ユニット群Ｇ_３には、下から、温調ユニット（ＴＣＰ）、カセットステーション１１１と第１主搬送部Ａ_１との間での半導体ウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ_３）、所望のオーブン型処理ユニット等を設けることができるスペア空間Ｖ、半導体ウエハＷに精度のよい温度管理下で加熱処理を施す３台の高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_３）、半導体ウエハＷに所定の加熱処理を施す４台の高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）が、合計１０段に重ねられて配設されている。

また、第４処理ユニット群Ｇ_４には、下から、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_４）、レジスト塗布後の半導体ウエハＷに加熱処理を施す４台のプリベークユニット（ＰＡＢ）、現像処理後の半導体ウエハＷに加熱処理を施す５台のポストベークユニット（ＰＯＳＴ）が、合計１０段に重ねられて配設されている。

また、第５処理ユニット群Ｇ_５には、下から、４台の高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_５）、６台の露光後現像前の半導体ウエハＷに加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）が、合計１０段に重ねられて配設されている。

第３〜５処理ユニット群Ｇ_３〜Ｇ_５に設けられている高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、プリベークユニット（ＰＡＢ）、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）、ポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）は、例えば、全て同じ構造を有し、加熱処理ユニットを構成する。また、第４処理ユニット群Ｇ_４に設けられた膨張剤膨張用加熱ユニット（ＥＸＢ）には、加熱機構の他に半導体ウエハＷに光（紫外線等）を照射する光照射機構が設けられている。

なお、第３〜５処理ユニット群Ｇ_３〜Ｇ_５の積み重ね段数およびユニットの配置は、図示するものに限らず、任意に設定することが可能である。

第６処理ユニット群Ｇ_６には、下から、２台のアドヒージョンユニット（ＡＤ）と、半導体ウエハＷを加熱するための２台の加熱ユニット（ＨＰ）とが合計４段に重ねられて配設されている。

第７処理ユニット群Ｇ_７には、下から、レジスト膜厚を測定する膜厚測定装置（ＦＴＩ）と、半導体ウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）とが２段に重ねられて配設されている。

図５に示すように、第１主搬送部Ａ_１には、第１主ウエハ搬送装置１１６が設けられ、この第１主ウエハ搬送装置１１６は、第１処理ユニット群Ｇ_１、第３処理ユニット群Ｇ_３、第４処理ユニット群Ｇ_４と第６処理ユニット群Ｇ_６に備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。

第２主搬送部Ａ_２には、第２主ウエハ搬送装置１１７が設けられ、この第２主ウエハ搬送装置１１７は、第２処理ユニット群Ｇ_２、第４処理ユニット群Ｇ_４、第５処理ユニット群Ｇ_５、第７処理ユニット群Ｇ_７に備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。

第１主ウエハ搬送装置１１６及び第２主ウエハ搬送装置１１７には、半導体ウエハＷを保持するための３本のアームが上下方向に積層するように配設されている。そして、これらのアームは、半導体ウエハＷを保持し、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向の各方向に搬送するよう構成されている。

図５に示すように、第１処理ユニット群Ｇ_１とカセットステーション１１１との間には液温調ポンプ１２４およびダクト１２８が設けられ、第２処理ユニット群Ｇ_２とインターフェイスステーション１１３との間には液温調ポンプ１２５およびダクト１２９が設けられている。液温調ポンプ１２４、１２５は、それぞれ第１処理ユニット群Ｇ_１と第２処理ユニット群Ｇ_２に所定の処理液を供給するものである。また、ダクト１２８、１２９は、塗布現像装置１１０外に設けられた図示しない空調器からの清浄な空気を各処理ユニット群Ｇ_１〜Ｇ_５の内部に供給するためのものである。

第１処理ユニット群Ｇ_１〜第７処理ユニット群Ｇ_７は、メンテナンスのために取り外しが可能となっており、処理ステーション１１２の背面側のパネルも取り外しまたは開閉可能となっている。また、図６に示すように、第１処理ユニット群Ｇ_１と第２処理ユニット群Ｇ_２の下方には、第１処理ユニット群Ｇ_１と第２処理ユニット群Ｇ_２に所定の処理液を供給するケミカルユニット（ＣＨＭ）１２６、１２７が設けられている。

インターフェイスステーション１１３は、処理ステーション１１２側の第１インターフェイスステーション１１３ａと、露光装置１１４側の第２インターフェイスステーション１１３ｂとから構成されており、第１インターフェイスステーション１１３ａには第５処理ユニット群Ｇ_５の開口部と対面するように第１ウエハ搬送体１６２が配置され、第２インターフェイスステーション１１３ｂにはＸ方向に移動可能な第２ウエハ搬送体１６３が配置されている。

図７に示すように、第１ウエハ搬送体１６２の背面側には、下から順に、露光装置１１４から搬出された半導体ウエハＷを一時収容するアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）、露光装置１１４に搬送される半導体ウエハＷを一時収容するイン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）、周辺露光装置（ＷＥＥ）が積み重ねられて構成された第８処理ユニット群Ｇ_８が配置されている。イン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）とアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）は、複数枚、例えば２５枚の半導体ウエハＷを収容できるようになっている。

また、第１ウエハ搬送体１６２の正面側には、図６に示すように、下から順に、２段の高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_９）と、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ_９）とが積み重ねられて構成された第９処理ユニット群Ｇ_９が配置されている。

図５に示すように、第１ウエハ搬送体１６２は、Ｚ方向に移動可能かつθ方向に回転可能であり、さらにＸ−Ｙ面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク１６２ａを有している。このフォーク１６２ａは、第５処理ユニット群Ｇ_５、第８処理ユニット群Ｇ_８、第９処理ユニット群Ｇ_９の各ユニットに対して選択的にアクセス可能であり、これによってこれらのユニット間での半導体ウエハＷの搬送を行うことが可能となっている。

第２ウエハ搬送体１６３も同様に、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能、かつ、θ方向に回転可能であり、さらにＸ−Ｙ面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク１６３ａを有している。このフォーク１６３ａは、第９処理ユニット群Ｇ_９の各ユニットと、露光装置１１４のインステージ１１４ａおよびアウトステージ１１４ｂに対して選択的にアクセス可能であり、これら各部の間で半導体ウエハＷの搬送を行うことができるようになっている。

図６に示すように、カセットステーション１１１の下部には、この塗布現像装置１１０全体を制御する集中制御部１１９が設けられている。この集中制御部１１９に、図１に示したプロセス監視装置１００のカメラ１０１以外の部分が配設されている。

このように構成された塗布現像装置１１０を用いて、半導体ウエハＷに対するレジスト塗布、現像工程等を以下のように実施する。

まず、ウエハ搬送機構１２１が、ウエハカセット（ＣＲ）から処理前の半導体ウエハＷを１枚ずつ取り出し、この半導体ウエハＷを処理ステーション１１２の処理ユニット群Ｇ_３に配置されたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ_３）に搬送する。

次に、温調ユニット（ＴＣＰ）は、半導体ウエハＷに対し、温調処理を行う。その後、半導体ウエハＷは、第１処理ユニット群Ｇ_１に属するコーティングユニット（ＢＡＲＣ）によって反射防止膜の形成し、加熱ユニット（ＨＰ）における加熱処理、高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）におけるベーク処理を行う。なお半導体ウエハＷは、コーティングユニット（ＢＡＲＣ）による半導体ウエハＷへの反射防止膜の形成前にアドヒージョンユニット（ＡＤ）によってアドヒージョン処理を行ってもよい。

次に、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_４）で半導体ウエハＷの温調を行った後、半導体ウエハＷを第１処理ユニット群Ｇ_１に属するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ搬送し、レジスト液の塗布処理を行う。

次に、半導体ウエハＷは、第４処理ユニット群Ｇ_４に設けられたプリベークユニット（ＰＡＢ）にてプリベーク処理が施され、周辺露光装置（ＷＥＥ）によって周辺露光処理が施された後、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_９）等によって温調される。その後、半導体ウエハＷは、第２ウエハ搬送体１６３によって露光装置１１４内に搬送される。

露光装置１１４によって露光処理がなされた半導体ウエハＷは、第２ウエハ搬送体１６３によってトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ_９）に搬入する。この後、半導体ウエハＷに、第５処理ユニット群Ｇ_５に属するポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）によってポストエクスポージャーベーク処理が行われる。さらに、半導体ウエハＷは、第２処理ユニット群Ｇ_２に属する現像ユニット（ＤＥＶ）によって現像処理、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）によってポストベーク処理、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_３）によって温調処理が行われる。以上の手順によって、レジストパターンのパターニングが行われる。

図１に示したプロセス監視装置１００によってプロセスの監視を行う場合、プロセスの監視を開始する前に、予め半導体ウエハに対するプロセスが正常に行われた際の動画像をカメラ１０１によって撮像する。そして、撮影した動画データをデータ記憶部１０４に記憶しておき、グループ演算部１０３がデータ記憶部１０４の動画データの中から正常なグループを区分けし、その正常なグループの情報（特徴量）を利用することによって閾値を求めておくものとする。

この動画データの収集は、装置モジュール毎に、かつ、レシピ毎に行う必要があり、また、液の揺らぎ等があるため、１レシピについて複数回（例えば、１０〜２０回）動画データを収集（取得）する。なお、データ記憶部１０４に予め前回までの閾値が設定されている場合は、上述した事前準備のための処理作業（動画取得）は不要である。

以下、図８のフローチャートを参照してこの実施形態の塗布現像装置１１０の動作を説明する。
この塗布現像装置１１０では、処理を開始する際に、集中制御部１１９からプロセス監視装置１００にプロセス開始コマンドが発行される。

プロセス監視装置１００では、プロセス開始コマンドが受信されると（図８のステップＳ１０１のＹｅｓ）、録画制御部１０２がカメラ１０１に対して撮像を指示する。これによってカメラ１０１によって半導体ウエハＷに対するレジスト塗布等の処理の様子（状態）の撮像が開始される。

カメラ１０１によって撮像された動画像（動画データ）は録画制御部１０２によって取得される。

録画制御部１０２は、取得した動画データにタイムスタンプを付加し、そして動画ファイルとしてデータ記憶部１０４に順次バッファリング、つまり録画する（ステップＳ１０２）。この際、各動画ファイルの動画管理情報（図２参照）が記憶される。タイムスタンプとは、動画データの各フレーム毎に対して録画制御部１０２が付加する録画時刻(動画取得時刻)の情報であり、その中には、録画開始時刻、録画終了時刻などが含まれる。

そして、数十回の処理が行われて、データ記憶部１０４に一定の数の動画ファイル（例えば１０〜２０ファイルなど）が蓄積（収集）されると(ステップＳ１０３のＹｅｓ)、グループ演算部１０３は、データ記憶部１０４の動画ファイルを動画データとして読み出す。そして、読み出した動画データからフレーム画像を順次切り出すことによって、フレーム毎の特徴量を抽出し（ステップＳ１０４）、データ記憶部１０４に記憶する。

グループ演算部１０３は、データ記憶部１０４に記憶した動画データの中から、予め設定された条件に従って検査対象の区間を特定する（ステップＳ１０５）。
ここで、例えば定常的に行われる処理の一環の動作でノズルやアームが動く動画が含まれる区間（時間帯）などを検査対象外の区間として除外するものとする。

予め設定された条件とは、処理前の事前確認の動作で、例えば５つの正常動画のうち３つ以上の動画の異常度が閾値を超えていた場合、その区間を除外フレームとする等である。なお除外フレームの端を決める際には、録画開始のタイミングを考慮し、除外フレームとして特定したフレームの前後２フレームも除外フレームとする。

グループ演算部１０３は、特定した検査対象の区間において複数回行った処理の同時刻のフレームの複数の特徴量をデータ記憶部１０４から読み出し、複数の特徴量から同じグループに属するフレーム（特徴量）とそれ以外のフレーム（特徴量）とを分類（グループ分け)する（ステップＳ１０６）。

ここでの正常な動画のグループの抽出(グループ分け)に相互部分空間法を用いる。
相互部分空間法は、動画のフレームどうしの特徴量の分布がどれだけ似ているかを類似度として出力する手法である。類似度は0-1の間の数値で出力されるので、この0-1の間で閾値を設定する(例えば0.5等)。また、この他、類似度の高い上位半分のフレームを抽出することで、正常なグループのフレームを選出することができる。

そして、グループ演算部１０３は、同じグループに属するフレーム画像を正常な処理のフレーム画像とし、その情報を正常系動作情報（図３参照）としてデータ記憶部１０４に記憶する。

続いて、グループ演算部１０３は、データ記憶部１０４の選出された正常な動画データの異常度を求め、求めた異常度を基に異常判定用の閾値をフレーム毎に生成する。
ここでの異常度は、部分空間法によって求める。具体的には、正常な動画データの同時刻の複数のフレーム画像の特徴量の空間上の分布と、正常な動画データの中の一つのフレーム画像の特徴量とを比較し、互いの距離を異常度として算出する。この異常度をフレーム毎に求める。そして、求めた複数の異常度の上位の値に一定の係数をかけて異常判定用の閾値をフレーム毎に生成し、データ記憶部１０４に記憶（設定）する（ステップＳ１０７）。

なお、閾値の決め方として、例えば前後５フレームずつ（計１１フレーム）の範囲内での最大の異常度の値を取得し、取得した値に係数をかけて閾値としてもよい。また異常度の値に単に係数（固定値）をかけるだけでなく、すべての正常動画のフレームの異常度のうち異常度が比較的高い数パーセントのフレームの異常度の値を閾値としてもよい。

学習異常判定部１０５は、監視対象のプロセスをカメラ１０１が撮像して新たな動画データがデータ記憶部１０４に記憶される。そして、学習異常判定部１０５は、データ記憶部１０４から動画データを読み出して、プロセスの異常事象の発生の有無を監視する。

この際、データ記憶部１０４に記憶された学習データ（学習された正常な動画データの異常度から求めた閾値）と、新たにプロセスをカメラ１０１が撮像して取り込んだ検査対象の動画データの異常度とをフレーム毎に比較して正常か異常かを判定する。

判定の結果、新たに取り込んだ検査対象の動画データの異常度が閾値を超え、異常と判定した場合、学習異常判定部１０５は、該当する動画データから異常フレームを抽出し（ステップＳ１０８）、検査結果（図４参照）としてデータ記憶部１０４に記憶する。そして、異常を示すイベントを発行するようイベント発行部１０７に指示し、イベント発行部１０７は、この指示に従い異常イベントを発行する（ステップＳ１０９）。

具体的には、新たな動画のフレーム画像から算出した特徴量の異常度の値と異常を示す閾値とを比較し、新たな動画の特徴量の異常度の値が異常を示す閾値を超えている場合は、イベント発行部１０７から異常事象が発生した旨のイベント発報を行う。

これによって、塗布現像装置１１０の異常事象が発生したモジュールが停止され、プロセス状態が不良な半導体ウエハが大量に発生することを防止することができる。

（学習動作）
また、学習異常判定部１０５は、正常な動画データのフレーム画像の特徴量を計算し、フレーム画像と対応する特徴量とをデータ記憶部１０４に登録する。

さらに、学習に十分な数の正常な動画データがデータ記憶部１０４に登録された後は、このデータ記憶部１０４から正常な動画データの同時刻の特徴量を読み出し、異常判定用の閾値を生成および更新することによって学習し、そして、正常な動画のグループの範囲とそれ以外のものとの境界をより現実の処理に則したものに近づける。

以下、図９〜図１１のフローチャートを参照して、上述した図８のフローチャートについて詳細に説明する。

（Ｓ１０２：動画録画）
録画制御部１０２は、プロセスの処理開始コマンドか受信されると（図９のステップＳ２０１）、データ記憶部１０４への動画の録画（バッファリング）を開始し（ステップＳ２０２）、プロセスの処理終了コマンドが受信されると（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、バッファリングしている動画を、プロセスモジュールＩＤ、レシピＩＤ、ウエハＩＤと対応づけてデータ記憶部１０４に保存する（ステップＳ２０４）。

（Ｓ１０４：特徴量抽出のための前処理）
特徴量抽出処理を行うためには、事前処理として、動画データの前処理を行う。

この場合は、グループ演算部１０３は、まず、データ記憶部１０４に記憶されている動画データからフレームを一枚読み出し画像を切り出す（図１０のステップ２１１）。

読み出した画像は、カラー画像のため、次に、グループ演算部１０３は、カラー画像をグレー化するグレー化処理を行い（ステップ２１２）、メディアンフィルタ等によって、ノイズ除去処理を行った後（ステップ２１３）、２値化処理を行う（ステップ２１４）。

最後に、グループ演算部１０３は、画像をパッチ分割し、細かなメッシュ領域を設定する。つまりグループ演算部１０３は、ＲＯＩ（Region Of Interest）設定を行い（ステップ２１５）、ＲＯＩの単位によって画像全体の検査を行う。これによって、ＲＯＩ設定動作が終了する。

（Ｓ１０４：特徴量抽出）
例えばＳＴ−ｐａｔｃｈ（space-time-patch）特徴量抽出などの手法によって動画フレームの特徴量抽出を行う。

特徴量を抽出する場合、具体的には、図１１に示すように、まず、ＲＯＩ内でのパッチ（ｐａｔｃｈ）サイズ、移動間隔の設定を行う。この設定は、例えば１０×１０ピクセル等とする（ステップＳ２２１）。

次に、パッチ内の各ピクセルで、ｄｘ^２，ｄｘ×ｄｙ，ｄｘ×ｄｔ，ｄｙ^２，ｄｙ×ｄｔ，ｄt^２の６次元ベクトルを計算する（ステップＳ２２２）。

この後、パッチ内の各ピクセルのベクトルを要素ごとに総和（Σｄｘ^２，Σｄｘ×ｄｙ，Σｄｘ×ｄｔ，Σｄｙ^２，Σｄｙ×ｄｔ，Σｄt^２）をとる（ステップＳ２２３）。

そして、ＲＯＩ内の各パッチの特徴量ベクトルをつなげていった６×（パッチ数）次元の特徴量を生成する（ステップＳ２２４。）

（Ｓ１０８：異常フレーム検出）
学習異常判定部１０５は、部分空間法を用いて異常なフレームを検出する。
すなわち、学習異常判定部１０５は、特徴量抽出によって生成された検査対象のフレームの特徴量と、正常時動画のフレームの特徴量の空間上の分布との距離がどの程度離れているか、つまり互いの差を距離(スカラー量)として求める。そして、求めた距離を異常判定用の閾値と比較する。比較の結果、距離が閾値を超える場合、学習異常判定部１０５は、検査対象のフレームを異常フレームと判定し、そのフレームを異常フレームとして出力するよう検査結果出力部１０６に指示する。

検査結果出力部１０６は、学習異常判定部１０５からの指示に従い、当該動画データのフレーム番号およびフレーム位置を出力し、出力された検査結果の情報がモニタ１０８に出力され、図１２に示す画面７０の異常フレームの番号表示欄７３に追加される。

図１２に示すように、画面７０には、動画ファイルのファイル名７１、異常フレームの数の表示欄７２、異常フレームの番号表示欄７３、選択した画像（フレーム）の表示を指示するボタン７４、当該フレームの特徴量を、ＲＯＩの番号によって選択するためのボタン７５、選択されたＲＯＩの番号の特徴量の異常度と閾値をグラフ化して表示することを指示するためのボタン７６などが表示されている。

作業者が、画面７０の番号表示欄７３から所望の番号をカーソルなどによって選択し、ボタン７４をクリック操作することで、検査結果出力部１０６は、該当フレーム画像をデータ記憶部１０４から読み出して、ポップアップ画面８０に表示する。

ポップアップ画面８０に表示されたフレーム画像には、図中円形で囲んだ領域８１に、液玉が発生している。
なお、液玉の発生とは、ノズルから吐出した液が玉状となって半導体ウエハ上を転がる事象である。液玉が止まって半導体ウエハ上に付着する際に、現像工程において形成されるレジストパターンが倒れる可能性がある。

また、作業者が、画面７０のボタン７５にてＲＯＩの番号を選択し、ボタン７６をクリック操作することによって、検査結果出力部１０６は、該当動画の各フレーム画像の異常度と正常動画の各フレーム画像から求めた閾値とをデータ記憶部１０４から読み出し、異常度と閾値のそれぞれのグラフを生成し、ポップアップ画面８２に表示する。ポップアップ画面８２のグラフの縦軸はノルムによる距離、横軸は動画のフレーム画像の番号（位置）を示すものである。
また、符号８５の破線は、フレーム毎の閾値の線グラフ（フレーム毎の閾値の点を線で繋げたもの）を示し、符号８６の実線は、実側された動画の各フレームの異常度の線グラフ（フレーム毎の異常度の値の点を線で繋げたもの）を示す。

この場合、ポップアップ画面８０に表示されたフレーム画像の図中円形で囲んだ領域８１が液玉の発生した部位である。ポップアップ画面８２のグラフでは、実線８６のこの位置の距離８７が他と比べて突出した状態となっていることが分かる。これによって、異常事象が発生したことを検知することができる。

なお、ポップアップ画面８２のグラフとポップアップ画面８０のフレーム画像とが関連付けられている。また、上記操作とは逆にグラフを先に表しておき、グラフ上でピークの位置を、マウスによってクリック操作し指定する。そして、検査結果出力部１０６は、その位置のフレーム画像をデータ記憶部１０４から読み出し、ポップアップ画面８０に表示するので、グラフの突出した位置（符号８７の部位）を選択することで異常フレームの個所を容易に見つけることもできる。

したがって、作業者が、ポップアップ画面８２のグラフを見ることによって、異常事象の発生の有無を容易に認識することができ、グラフ上の異常事象の発生位置を指定することによって、異常事象の発生した動画のフレーム画像を容易に確認することができる。これによって、異常事象が例えば液玉の発生であることを容易に確認することができる。

なお、塗布現像装置１１０においては、上記した液玉の他、例えば、リンス液スプラッシュの発生、表面揺らぎ、現像液飛び跳ね等の異常事象がある。リンス液スプラッシュとは、半導体ウエハ脇において吐出された薬液が振り切られ、大きな液滴となって半導体ウエハを囲むカップの壁に衝突し跳ね返って半導体ウエハ上に落下する現象であり、半導体ウエハ上に形成されたレジストパターンを倒す可能性がある。表面揺らぎは、ノズルからの吐出量が多すぎる場合等に液面が揺らぐ減少であり、ムラが発生する可能性がある。現像液飛び跳ねは、ノズルからの吐出圧力が高すぎる等の原因によって、薬液が飛び跳ねる現象であり、薬液が半導体ウエハ上に落下した際に、半導体ウエハ上に形成されたレジストパターンを倒す可能性がある。

正常な動画のフレーム画像から閾値を生成しているので、この閾値を超える特徴量を持つものは、全て異常フレームとされるので、上記さまざまな異常事象についても検出することができる。

上記実施形態の塗布現像装置１１０によれば、カメラ１０１によって複数回撮像されたタイムスタンプ付きの動画データは、データ記憶部１０４に記憶し、複数の動画データの同時刻のフレームを、正常なグループとこのグループ以外のものにグループ分けする。そして、異常なフレームを検出するための閾値は、正常なグループのフレームを基に生成する。よって、上記閾値を超えるような、正常なフレームのグループに属さない値をとるものは、全て異常と判定できるので、例えばリンス液スプラッシュの他、液玉の発生、表面揺らぎ、現像液飛び跳ね等のさまざまな異常事象を検出することができる。

すなわち、突発的または不規則に発生する一般的な異常の検出を容易かつ確実に行うことができる。

上記実施形態では、半導体ウエハにフォトレジストの塗布処理及び現像処理を施す塗布現像装置１１０を例として、半導体ウエハにノズルから液体を供給し、そして処理する場合の監視について説明した。また、上記実施形態の半導体製造装置において、他の処理の監視についても同様に適用することができる。

例えば、半導体製造装置においては、半導体ウエハを搬送する搬送系の監視についても同様に適用できる。搬送系の監視の場合、搬送装置上における半導体ウエハの位置ズレ等を監視し、異常と判定された場合は搬送を停止することによって、半導体ウエハを構造物からに衝突させて破損してしまうことを未然に防止することができる。

また、被処理基板としては、半導体ウエハに限らず、例えば液晶表示装置用の基板、有機ＥＬ用基板、太陽光パネル等の処理の監視についても同様に適用することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施形態に示した構成要素の中で各種の変更（構成要素の組み合わせの変更や一部削除等）が可能であることは勿論である。

１００……プロセス監視装置、１０１……カメラ、１０２……録画制御部、１０３……グループ演算部、１０４……データ記憶部、１０５……学習異常判定部、１０６……検査結果出力部、１０７……イベント発行部、１１０……塗布現像装置。

Claims (9)

1. 被処理基板を処理するプロセスの状態を監視する基板処理装置の監視装置であって、
   前記プロセスの処理の状態を撮像する撮像部と、
   記憶部と、
   前記撮像手段によって撮像された動画にタイムスタンプを付加して前記記憶部に記憶する記憶制御部と、
   予め設定された除外条件に従って前記記憶部に記憶された各動画から検査対象外の区間を除外し、検査対象外の区間を除外した複数の動画を、正常なグループの動画と前記正常なグループ以外の動画にグループ分けするグループ分類部と、
   前記グループ分類部によってグループ分けされた前記正常なグループの動画を基に、異常な動画を検出するための閾値を生成する閾値生成部と
   を具備することを特徴とする基板処理装置の監視装置。
2. 前記閾値生成部によって生成された閾値に従い前記記憶部に記憶された動画から、異常動画のフレームを抽出する異常抽出部を具備することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置の監視装置。
3. 前記異常抽出部によって抽出された異常フレームを表示可能な画面を出力する画面出力部を具備することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置の監視装置。
4. 前記グループ分類部は、
   部分空間法を用いて前記動画をグループ分けすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置の監視装置。
5. 前記閾値生成部は、
   前記閾値を動画毎に生成する請求項１記載の基板処理装置の監視装置。
6. 前記閾値生成部は、
   前記正常なグループの動画を学習して正常なグループの範囲を更新する学習部を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置の監視装置。
7. 前記異常抽出部によって異常フレームが検出されたことを通知するためのイベント信号を所定の報知先へ送信するイベント発行部を具備することを特徴とする請求項３記載の基板処理装置の監視装置。
8. 被処理基板を処理するプロセスの状態を監視する基板処理装置において、
   前記プロセスの処理の状態を撮像する撮像部と、
   記憶部と、
   前記撮像手段によって撮像された動画にタイムスタンプを付加して前記記憶部に記憶する記憶制御部と、
   予め設定された除外条件に従って前記記憶部に記憶された各動画から検査対象外の区間を除外し、検査対象外の区間を除外した複数の動画を、正常なグループの動画と前記正常なグループ以外の動画にグループ分けするグループ分類部と、
   前記グループ分類部によってグループ分けされた前記正常なグループの動画を基に、異常な動画を検出するための閾値を生成する閾値生成部と
   を具備することを特徴とする基板処理装置。
9. 被処理基板を処理するプロセスの状態を監視する基板処理装置の監視方法であって、
   前記プロセスの処理の状態を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像ステップによって撮像された動画にタイムスタンプを付加して記憶する記憶ステップと、
   予め設定された除外条件に従って前記記憶された各動画から検査対象外の区間を除外し、検査対象外の区間を除外した複数の動画を、正常なグループの動画と前記正常なグループ以外の動画にグループ分けするグループ分類ステップと、
   前記グループ分類ステップによってグループ分けされた前記正常なグループの動画を基に、異常な動画を検出するための閾値を生成する閾値生成ステップと
   を有することを特徴とする基板処理装置の監視方法。

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