特許 7672331 動作監視方法および製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-24

(45)【発行日】2025-05-07

(54)【発明の名称】動作監視方法および製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20250425BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20250425BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 Z

H01L21/304 643A

H01L21/304 648H

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021212535

(22)【出願日】2021-12-27

(65)【公開番号】P2023096642

(43)【公開日】2023-07-07

【審査請求日】2024-06-17

(73)【特許権者】

【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】岡本 悟史

(72)【発明者】

【氏名】古田 智靖

【審査官】安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０５７２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０９９２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８０５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６５６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２１６４７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０６２００７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２－２１／４８

Ｈ１０Ｆ ３９／００－３９／９５

Ｂ０５Ｃ ５／００－ ５／０４

Ｂ０５Ｃ １１／００－１１／１１５

Ｂ０５Ｄ １／００－ １／４２

Ｂ０５Ｄ ３／００

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０６Ｔ ７／２０－ ７／２９２

Ｈ０４Ｎ １９／００－１９／９８

Ｇ０５Ｂ ２３／００－２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理ユニットの動作監視方法であって、
ａ）前記処理ユニットの特定の動作を複数回撮影することにより、複数の動画を取得する工程と、
ｂ）前記複数の動画に含まれる複数のフレーム画像について、オプティカルフロー法により、画素毎に動きベクトルを算出する工程と、
ｃ）前記複数の動画において、同一時刻・同一画素の前記動きベクトルを比較することにより、画素毎に前記動きベクトルに基づく評価値を算出する工程と、
ｄ）前記評価値に基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する工程と、
を有する、動作監視方法。

【請求項2】

請求項１に記載の動作監視方法であって、
前記評価値は、前記複数の動画における同一時刻・同一画素の前記動きベクトルを母集団とする前記動きベクトルの標準偏差である、動作監視方法。

【請求項3】

請求項２に記載の動作監視方法であって、
前記フレーム画像は、ｘ軸およびｙ軸により規定される二次元画像であり、
前記工程ｃ）では、前記動きベクトルのｘ軸成分の標準偏差と、前記動きベクトルのｙ軸成分の標準偏差と、を算出し、
前記工程ｄ）では、前記ｘ軸成分の標準偏差と、前記ｙ軸成分の標準偏差と、の平均値に基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する、動作監視方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の動作監視方法であって、
前記工程ｂ）の後、前記工程ｃ）の前に、
ｘ）前記複数の動画のそれぞれについて、前記フレーム画像毎に、前記動きベクトルに基づいて特徴量を算出する工程と、
ｙ）前記特徴量の経時変化波形に基づいて、前記複数の動画のタイミングを揃える工程と、
を有する、動作監視方法。

【請求項5】

請求項４に記載の動作監視方法であって、
前記特徴量は、前記フレーム画像に含まれる複数の画素の前記動きベクトルの長さの平均値である、動作監視方法。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の動作監視方法であって、
前記工程ｄ）では、前記評価値が、予め設定された許容範囲から外れた場合に、前記動作のばらつきが大きいことを示す評価結果を出力する、動作監視方法。

【請求項7】

請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の動作監視方法であって、
前記工程ａ）では、基準となる処理ユニットと、他の処理ユニットとにおいて、それぞれ、前記特定の動作を複数回撮影することにより、複数の動画を取得し、
前記工程ｄ）では、前記基準となる処理ユニットの前記評価値と、前記他の処理ユニットの前記評価値との差が、予め設定された許容範囲から外れた場合に、前記他の処理ユニットの前記動作のばらつきが大きいことを示す評価結果を出力する、動作監視方法。

【請求項8】

請求項６または請求項７に記載の動作監視方法であって、
前記評価結果の出力において、前記フレーム画像の前記評価値が前記許容範囲から外れた画素に、着色、文字、または図形を重ねて表示する、動作監視方法。

【請求項9】

請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の動作監視方法であって、
前記処理ユニットは、基板の表面に処理液を供給するユニットである、動作監視方法。

【請求項10】

特定の動作を行うことにより、処理対象物を処理する処理ユニットと、
前記処理ユニットの前記動作を撮影するカメラと、
前記カメラから得られる動画に基づいて、前記動作を評価するコンピュータと、
を備え、
前記コンピュータは、
ａ）前記カメラに、前記処理ユニットの前記動作を複数回撮影させることにより、複数の動画を取得する処理と、
ｂ）前記複数の動画に含まれる複数のフレーム画像について、オプティカルフロー法により、画素毎に動きベクトルを算出する処理と、
ｃ）前記複数の動画において、同一時刻・同一画素の前記動きベクトルを比較することにより、画素毎に前記動きベクトルに基づく評価値を算出する処理と、
ｄ）前記評価値に基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する処理と、
を実行する、製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、処理ユニットの動作監視方法および当該処理ユニットを備えた製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

産業機械などの装置において、動作の再現性は重要な問題である。特に、半導体製造装置のように、基板に対して精密・微細な加工を行う装置では、僅かな動作の差異が、製品の品質を大きく低下させる要因となり得る。このため、装置において実行される動作の僅かなばらつきを、定量的に評価することが求められている。

【0003】

従来、装置にカメラを設置し、動作の異常を監視する技術が知られている。例えば、特許文献１には、基板を処理するプロセスをカメラで撮影し、得られた動画に基づいて、異常の発生を検出することが、記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１６５６０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の技術は、突発的または不規則に発生する異常を、動画のフレーム毎に検出するものである。このため、特許文献１の方法では、装置内において繰り返される複数回の動作の再現性を、画素毎に評価することはできない。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、処理ユニットの動作のばらつきを、画素毎に評価できる技術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、処理ユニットの動作監視方法であって、ａ）前記処理ユニットの特定の動作を複数回撮影することにより、複数の動画を取得する工程と、ｂ）前記複数の動画に含まれる複数のフレーム画像について、オプティカルフロー法により、画素毎に動きベクトルを算出する工程と、ｃ）前記複数の動画において、同一時刻・同一画素の前記動きベクトルを比較することにより、画素毎に前記動きベクトルに基づく評価値を算出する工程と、ｄ）前記評価値に基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する工程と、を有する。

【0008】

本願の第２発明は、第１発明の動作監視方法であって、前記評価値は、前記複数の動画における同一時刻・同一画素の前記動きベクトルを母集団とする前記動きベクトルの標準偏差である。

【0009】

本願の第３発明は、第２発明の動作監視方法であって、前記フレーム画像は、ｘ軸およびｙ軸により規定される二次元画像であり、前記工程ｃ）では、前記動きベクトルのｘ軸成分の標準偏差と、前記動きベクトルのｙ軸成分の標準偏差と、を算出し、前記工程ｄ）では、前記ｘ軸成分の標準偏差と、前記ｙ軸成分の標準偏差と、の平均値に基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する。

【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発明の動作監視方法であって、前記工程ｂ）の後、前記工程ｃ）の前に、ｘ）前記複数の動画のそれぞれについて、前記フレーム画像毎に、前記動きベクトルに基づいて特徴量を算出する工程と、ｙ）前記特徴量の経時変化波形に基づいて、前記複数の動画のタイミングを揃える工程と、を有する。

【0011】

本願の第５発明は、第４発明の動作監視方法であって、前記特徴量は、前記フレーム画像に含まれる複数の画素の前記動きベクトルの長さの平均値である。

【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発明の動作監視方法であって、前記工程ｄ）では、前記評価値が、予め設定された許容範囲から外れた場合に、前記動作のばらつきが大きいことを示す評価結果を出力する。

【0013】

本願の第７発明は、第１発明から第５発明までのいずれか１発明の動作監視方法であって、前記工程ａ）では、基準となる処理ユニットと、他の処理ユニットとにおいて、それぞれ、前記特定の動作を複数回撮影することにより、複数の動画を取得し、前記工程ｄ）では、前記基準となる処理ユニットの前記評価値と、前記他の処理ユニットの前記評価値との差が、予め設定された許容範囲から外れた場合に、前記他の処理ユニットの前記動作のばらつきが大きいことを示す評価結果を出力する。

【0014】

本願の第８発明は、第６発明または第７発明の動作監視方法であって、前記評価結果の出力において、前記フレーム画像の前記評価値が前記許容範囲から外れた画素に、着色、文字、または図形を重ねて表示する。

【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発明の動作監視方法であって、前記処理ユニットは、基板の表面に処理液を供給するユニットである。

【0016】

本願の第１０発明は、特定の動作を行うことにより、処理対象物を処理する処理ユニットと、 前記処理ユニットの前記動作を撮影するカメラと、前記カメラから得られる動画に基づいて、前記動作を評価するコンピュータと、を備え、前記コンピュータは、ａ）前記カメラに、前記処理ユニットの前記動作を複数回撮影させることにより、複数の動画を取得する処理と、ｂ）前記複数の動画に含まれる複数のフレーム画像について、オプティカルフロー法により、画素毎に動きベクトルを算出する処理と、ｃ）前記複数の動画において、同一時刻・同一画素の前記動きベクトルを比較することにより、画素毎に前記動きベクトルに基づく評価値を算出する処理と、ｄ）前記評価値に基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する処理と、を実行する。

【発明の効果】

【0017】

本願の第１発明～第１０発明によれば、処理ユニットの動作のばらつきを、画素毎に、動きベクトルに基づいて評価できる。

【0018】

特に、本願の第４発明によれば、複数の動画のタイミングを揃えることができる。これにより、工程ｃ），ｄ）において、処理ユニットの動作のばらつきを、精度よく評価できる。また、複数の動画のタイミングを揃えるための特徴量を、動きベクトルに基づいて算出する。このため、動きベクトルとは別に、動画のタイミングを揃えるためのパラメータを計測する必要がない。

【0019】

特に、本願の第８発明によれば、動作のばらつきが大きい部分を、視覚的に容易に把握できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】基板処理装置の平面図である。

【図2】処理ユニットの縦断面図である。

【図3】カメラによる撮影の様子を、概念的に示した図である。

【図4】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5】基板の処理手順を示すフローチャートである。

【図6】動作監視の流れを示すフローチャートである。

【図7】動画の構成を概念的に示した図である。

【図8】１つのフレーム画像の例を示した図である。

【図9】１つのフレーム画像について算出される動きベクトルの例を示した図である。

【図10】２つの動画の特徴量の経時変化波形の例を示したグラフである。

【図11】標準偏差の算出処理を、概念的に示した図である。

【図12】評価結果の例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。

【0022】

＜１．基板処理装置の全体構成＞
図１は、本発明に係る製造装置の一例となる基板処理装置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。

【0023】

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。

【0024】

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、１台、４台、８台、２４台などであってもよい。

【0025】

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。

【0026】

＜２．処理ユニットの構成＞
続いて、処理ユニット１０２の詳細な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。

【0027】

図２は、処理ユニット１０２の縦断面図である。図２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、処理液供給部４０、処理液捕集部５０、遮断板６０、カメラ７０、および制御部８０を備えている。

【0028】

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、処理液供給部４０、処理液捕集部５０、遮断板６０、およびカメラ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。

【0029】

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の上面から僅かな空隙を介して上方の位置に、基板Ｗを支持する。

【0030】

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。

【0031】

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２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。

【0032】

処理液供給部４０は、基板保持部２０に保持された基板Ｗの上面に、処理液を供給する機構である。処理液供給部４０は、上面ノズル４１および下面ノズル４２を有する。図１および図２に示すように、上面ノズル４１は、ノズルアーム４１１と、ノズルアーム４１１の先端に設けられたノズルヘッド４１２と、ノズルモータ４１３とを有する。ノズルアーム４１１は、ノズルモータ４１３の駆動により、ノズルアーム４１１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４１２を、基板保持部２０に保持された基板Ｗの上方の処理位置（図１中の二点鎖線の位置））と、処理液捕集部５０よりも外側の退避位置（図１中の実線の位置）との間で、移動させることができる。

【0033】

ノズルヘッド４１２は、処理液を供給するための給液部（図示省略）と接続されている。処理液には、例えば、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）、ＤＨＦ洗浄液（希フッ酸）、純水（脱イオン水）などが使用される。ノズルヘッド４１２を処理位置に配置した状態で、給液部のバルブを開放すると、給液部から供給される処理液が、ノズルヘッド４１２から、基板保持部２０に保持された基板Ｗの上面に向けて吐出される。

【0034】

なお、ノズルヘッド４１２は、処理液と加圧した気体とを混合して液滴を生成し、その液滴と気体との混合流体を基板Ｗに噴射する、いわゆる二流体ノズルであってもよい。また、１つの処理ユニット１０２に、複数本の上面ノズル４１が設けられていてもよい。

【0035】

下面ノズル４２は、スピンベース２１の中央に設けられた貫通孔の内側に配置されている。下面ノズル４２の吐出口は、基板保持部２０に保持された基板Ｗの下面に対向する。下面ノズル４２も、処理液を供給するための給液部に接続されている。給液部から下面ノズル４２に処理液が供給されると、当該処理液が、下面ノズル４２から基板Ｗの下面に向けて吐出される。

【0036】

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２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。

【0037】

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。

【0038】

処理液供給部４０の上面ノズル４１および下面ノズル４２から吐出された処理液は、基板Ｗに供給された後、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５１０、第２案内板５２０、および第３案内板５３０のいずれかに捕集される。第１案内板５１０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。

【0039】

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。

【0040】

遮断板６０は、乾燥処理などの一部の処理を行うときに、基板Ｗの表面付近における気体の拡散を抑制するための部材である。遮断板６０は、円板状の外形を有し、基板保持部２０の上方に、水平に配置される。図２に示すように、遮断板６０は、昇降機構６１に接続されている。昇降機構６１を動作させると、遮断板６０は、基板保持部２０に保持される基板Ｗの上面から上方へ離れた上位置と、上位置よりも基板Ｗの上面に接近した下位置との間で、昇降移動する。昇降機構６１には、例えば、モータの回転運動をボールねじにより直進運動に変換する機構が用いられる。

【0041】

また、遮断板６０の下面の中央には、乾燥用の気体（以下「乾燥気体」と称する）を吹き出す吹出口６２が設けられている。吹出口６２は、乾燥気体を供給する給気部（図示省略）と接続されている。乾燥気体には、例えば、加熱された窒素ガスが用いられる。

【0042】

上面ノズル４１から基板Ｗに対して処理液を供給するときには、遮断板６０は、上位置に退避する。処理液の供給後、基板Ｗの乾燥処理を行うときには、昇降機構６１により、遮断板６０が下位置に降下する。そして、吹出口６２から基板Ｗの上面に向けて、乾燥気体が吹き付けられる。このとき、遮断板６０により、気体の拡散が防止される。その結果、基板Ｗの上面に乾燥気体が効率よく供給される。

【0043】

カメラ７０は、チャンバ１０内の特定の動作を撮影する装置である。カメラ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る。図３は、カメラ７０による撮影の様子を、概念的に示した図である。本実施形態では、スピンベース２１に支持された基板Ｗと、ノズルヘッド４１２と含む矩形の領域が、カメラ７０の撮影領域Ａとなっている。ノズルヘッド４１２から基板Ｗの表面に処理液を吐出する動作を行うとき、カメラ７０は、撮影領域Ａ内の当該動作を動画撮影する。そして、カメラ７０は、得られた動画Ｍを、制御部８０へ送信する。

【0044】

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４は、制御部８０と、処理ユニット１０２内の各部との電気的接続を示したブロック図である。図４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。

【0045】

記憶部８３内には、動作制御プログラムＰ１と、動作監視プログラムＰ２とが、記憶されている。動作制御プログラムＰ１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に、処理ユニット１０２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。動作監視プログラムＰ２は、カメラ７０から得られる動画Ｍに基づいて、処理ユニット１０２内の特定の動作を監視および評価するためのコンピュータプログラムである。

【0046】

図４に示すように、制御部８０は、上述したチャックピン切替機構２３、スピンモータ３２、ノズルモータ４１３、処理液供給部４０のバルブ、処理液捕集部５０の昇降機構、遮断板６０の昇降機構６１、およびカメラ７０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８０は、液晶ディスプレイ等の表示部８４とも、電気的に接続されている。制御部８０は、記憶部８３に記憶された動作制御プログラムＰ１および動作監視プログラムＰ２に基づいて、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～Ｓ５およびステップＳ１１～Ｓ１６の処理が進行する。

【0047】

＜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、説明する。図５は、基板Ｗの処理手順を示すフローチャートである。

【0048】

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。

【0049】

続いて、処理液供給部４０から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４１３の駆動により、ノズルヘッド４１２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４１２から、処理液が吐出される。制御部８０内の記憶部８３には、処理液の吐出速度や吐出時間等のパラメータが、予め設定されている。制御部８０は、当該設定に従って、上面ノズル４１からの処理液の吐出動作を実行する。

【0050】

なお、ステップＳ３では、上面ノズル４１から処理液を吐出しつつ、上面ノズル４１を、処理位置において水平方向に揺動させてもよい。また、必要に応じて、下面ノズル４２からの処理液の吐出を行ってもよい。

【0051】

ステップＳ３の処理液供給工程の間、遮断板６０は、上面ノズル４１よりも上方の上位置に配置されている。基板Ｗへの処理液の供給が完了し、上面ノズル４１が退避位置に配置されると、制御部８０は、昇降機構６１を動作させて、遮断板６０を上位置から下位置へ移動させる。そして、スピンモータ３２の回転数を上げて基板Ｗの回転を高速化するとともに、遮断板６０の下面に設けられた吹出口６２から基板Ｗへ向けて、乾燥用の気体を吹き付ける。これにより、基板Ｗの表面を乾燥させる（ステップＳ４）。

【0052】

基板Ｗの乾燥処理が終了すると、スピンモータ３２を停止させて、基板Ｗの回転を止める。そして、複数のチャックピン２２による基板Ｗの保持を解除する。その後、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Ｓ５）。

【0053】

各処理ユニット１０２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～Ｓ５の処理を、繰り返し実行する。

【0054】

＜４．動作監視について＞
続いて、基板処理装置１００の動作監視機能について、説明する。動作監視機能は、処理ユニット１０２において繰り返し実行される特定の動作を監視し、当該動作のばらつきを検出する機能である。以下の説明においては、監視対象となる動作を、上述したステップＳ３の処理液の供給動作とする。ただし、監視対象となる動作は、処理液の供給動作以外の動作であってもよい。

【0055】

図６は、動作監視の流れを示すフローチャートである。基板処理装置１００は、まず、ステップＳ３の処理液の供給動作を複数回実行する。そして、カメラ７０により、当該動作を複数回撮影する（ステップＳ１１）。これにより、複数の動画Ｍを取得する。ここで、処理液の供給動作は、製品としての基板Ｗに対して行うものであってもよく、あるいは、処理ユニット１０２の調整時に、調整用のダミー基板に対して行うものであってもよい。カメラ７０は、得られた複数の動画Ｍを、制御部８０へ送信する。制御部８０は、カメラ７０から送信された動画Ｍを、記憶部８３に記憶する。

【0056】

図７は、動画Ｍの構成を概念的に示した図である。図７に示すように、動画Ｍは、微小な時間間隔で撮影された複数のフレーム画像Ｆにより構成されている。各フレーム画像Ｆは、ｘ軸およびｙ軸により規定される二次元画像である。各フレーム画像Ｆは、ｘｙ平面に沿って配列された複数の画素により構成され、画素毎に画素値（例えば、輝度値）をもつ。

【0057】

次に、制御部８０は、複数の動画Ｍに含まれる複数のフレーム画像Ｆについて、オプティカルフロー法により、画素毎に動きベクトルＶを算出する（ステップＳ１２）。図８は、１つのフレーム画像Ｆの例を示した図である。図９は、当該フレーム画像Ｆについて算出される動きベクトルＶの例を示した図である。なお、図９においては、フレーム画像Ｆを破線で示し、当該フレーム画像Ｆにおいて算出される動きベクトルＶを、フレーム画像Ｆに重ねて矢印にて示している。

【0058】

ステップＳ１２では、制御部８０が、フレーム画像Ｆと、時系列において前後に隣接する１枚または複数枚のフレーム画像Ｆとを比較し、同一の画素値の位置が変化する方向および変化の大きさに基づいて、動きベクトルＶを算出する。算出された動きベクトルＶは、撮影領域Ａに含まれる部品等の移動の向きおよび大きさを示す情報となる。図９の例では、処理液の吐出に伴って生じる上面ノズル４１の僅かな振動が、動きベクトルＶに反映されている。

【0059】

制御部８０は、いわゆる密なオプティカルフロー法により、フレーム画像Ｆに含まれる全ての画素について、動きベクトルＶを算出する。ただし、制御部８０は、いわゆる疎なオプティカルフロー法により、フレーム画像Ｆの一部の画素についてのみ、動きベクトルＶを算出してもよい。また、フレーム画像Ｆの画素数を低減する縮小処理を行った上で、密なオプティカルフロー法により、縮小処理後のフレーム画像Ｆに含まれる全ての画素について、動きベクトルＶを算出してもよい。

【0060】

続いて、制御部８０は、複数の動画Ｍのそれぞれについて、フレーム画像Ｆ毎に、動きベクトルＶに基づく特徴量を算出する（ステップＳ１３）。例えば、制御部８０は、フレーム画像Ｆに含まれる複数の画素の動きベクトルＶの大きさ（絶対値）の平均値を、当該フレーム画像Ｆの特徴量とする。ただし、動きベクトルＶに基づいて算出される他の数値を、フレーム画像Ｆの特徴量としてもよい。例えば、フレーム画像Ｆに含まれる複数の画素の動きベクトルＶの大きさの和を、当該フレーム画像Ｆの特徴量としてもよい。

【0061】

複数の動画Ｍの各フレーム画像Ｆの特徴量が算出されると、動画Ｍ毎に、特徴量の経時変化波形ＷＦが得られる。図１０は、２つの動画Ｍの特徴量の経時変化波形ＷＦの例を示したグラフである。図１０のグラフにおいて、横軸は時刻であり、縦軸は特徴量である。

【0062】

制御部８０は、複数の動画Ｍの特徴量の経時変化波形ＷＦを比較することにより、複数の動画Ｍのタイミングを揃える（ステップＳ１４）。具体的には、制御部８０は、基準となる１つの動画Ｍの経時変化波形ＷＦと、他の動画Ｍの経時変化波形ＷＦとの、相互相関関数を求める。そして、制御部８０は、相互相関関数が最大値となる時間ずれ量を求める。その後、制御部８０は、当該時間ずれ量が解消されるように、他の動画Ｍの時刻をずらす。これにより、複数の動画Ｍにおける動作のタイミングが、基準となる動画Ｍに揃えられる。すなわち、複数の動画Ｍにおいて、同じ時刻に同じ動作が行われるようになる。

【0063】

複数の動画Ｍのタイミングが揃うと、次に、制御部８０は、時刻毎に、各画素の動きベクトルＶの標準偏差σを算出する（ステップＳ１５）。図１１は、標準偏差σの算出処理を、概念的に示した図である。図１１に示すように、制御部８０は、複数の動画Ｍにおいて、同一時刻・同一画素の動きベクトルＶを比較することにより、画素毎に、動きベクトルＶの標準偏差σを算出する。より具体的には、制御部８０は、動きベクトルＶのｘ軸成分Ｖｘの標準偏差σｘと、動きベクトルＶのｙ軸成分Ｖｙの標準偏差σｙとを、それぞれ算出する。そして、制御部８０は、算出された２つの標準偏差σｘ，σｙの平均値を、当該時刻における当該画素の動きベクトルＶの標準偏差σとする。

【0064】

ステップＳ１５の処理により、時刻毎に、各画素の動きベクトルＶの標準偏差σが算出される。この標準偏差σは、各画素の座標における部品等の動きが、複数の動画Ｍにおいてどれくらいばらついているかを表す情報となる。動きのばらつきが大きいほど、標準偏差σの値が大きくなる。制御部８０は、画素毎に算出された標準偏差σを記録し、それを時系列に配列した情報を取得する。

【0065】

続いて、制御部８０は、ステップＳ１５で算出された標準偏差σに基づいて、処理ユニット１０２の動作を評価する（ステップＳ１６）。制御部８０の記憶部８３には、予め標準偏差σの許容範囲を示す情報（例えば閾値）が、記憶されている。制御部８０は、時刻毎に、各画素の標準偏差σが、許容範囲内か否かを判定する。そして、制御部８０は、標準偏差σが許容範囲から外れた場合に、当該時刻における当該画素の動作のばらつきが大きいことを検出する。

【0066】

制御部８０は、ステップＳ１６の評価結果を、表示部８４に表示する。評価結果には、標準偏差σが許容範囲から外れた時刻および画素を示す情報が含まれる。基板処理装置１００のユーザは、表示部８４に表示された評価結果を確認することにより、どの時刻のどの座標において、動作のばらつきが大きいかを確認することができる。

【0067】

図１２は、評価結果の例を示した図である。図１２の例では、評価結果として、フレーム画像Ｆが表示されるとともに、標準偏差σが許容範囲から外れた画素（以下「検出画素Ｐ」と称する）が、着色により強調表示されている。このように、フレーム画像Ｆの検出画素Ｐに、着色、文字、または図形を重ねて表示すれば、基板処理装置１００のユーザは、動作のばらつきが大きい部分を、視覚的に容易に把握することができる。また、このような評価結果の画像を、時系列に配列することにより、強調表示された検出画素Ｐが経時変化する動画を作成し、当該動画を表示部８４に表示してもよい。

【0068】

以上のように、この基板処理装置１００では、処理ユニット１０２の特定の動作Ｍを複数回撮影し、得られた動画Ｍの各フレーム画像Ｆにおいて、画素毎に動きベクトルＶを算出する。そして、動きベクトルＶの標準偏差σに基づいて、動作のばらつきを検出する。これにより、処理ユニット１０２の特定の動作に、どの程度のばらつきがあるかを、定量的に評価することができる。

【0069】

特に、本実施形態の動作監視方法では、複数の動画Ｍにおいて、フレーム画像Ｆの画素値を単純に比較するのではなく、動きベクトルＶに着目し、動きベクトルＶの標準偏差σを評価値としている。このようにすれば、処理ユニット１０２の動作を、動きとして評価することができる。したがって、処理ユニット１０２における動作の再現性を、より適切に評価できる。

【0070】

また、本実施形態の動作監視方法では、ステップＳ１５において標準偏差σを算出する前に、ステップＳ１３～Ｓ１４において、複数の動画Ｍのタイミングを揃える処理を行っている。このようにすれば、ステップＳ１５において、動作のタイミングが一致した複数の動画Ｍに基づいて、標準偏差σをより精度よく算出できる。その結果、ステップＳ１６において、処理ユニット１０２の動作を、より精度よく評価できる。

【0071】

また、本実施形態の動作監視方法では、複数の動画Ｍのタイミングを揃えるための特徴量を、動きベクトルＶに基づいて算出している。すなわち、動作のばらつきを評価するための動きベクトルＶを、タイミング合わせにも利用している。このようにすれば、動きベクトルＶとは別に、動画Ｍのタイミングを揃えるためのパラメータを計測する必要がない。したがって、動作監視のために必要な計測処理を減らすことができる。

【0072】

＜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。

【0073】

＜５－１．第１変形例＞
上記の実施形態では、１つの処理ユニット１０２において繰り返される動作を撮影し、当該動作のばらつきを評価していた。しかしながら、複数の処理ユニット１０２において、同一の動作を撮影し、得られた動画Ｍに基づいて、処理ユニット１０２間の機差を評価してもよい。

【0074】

例えば、基準となる処理ユニット１０２と、他の処理ユニット１０２とにおいて、それぞれ、特定の動作を複数回撮影する。そして、各処理ユニット１０２について、上記の実施形態と同様の手順により、標準偏差σを算出する。その後、基準となる処理ユニット１０２の標準偏差σと、他の処理ユニット１０２の標準偏差σとの差が、予め設定された許容範囲から外れた場合に、当該他の処理ユニット１０２の動作のばらつきが大きいとする評価結果を出力してもよい。

【0075】

＜５－２．第２変形例＞
上記の実施形態では、複数の動画Ｍにおける同一時刻・同一画素の動きベクトルＶを母集団とする動きベクトルＶの標準偏差σを、動作のばらつきを表す評価値としていた。しかしながら、動作のばらつきを表す評価値は、動きベクトルＶに基づいて、他の計算方法により算出される値であってもよい。例えば、標準偏差σに代えて、動きベクトルＶの分散値を使用してもよい。

【0076】

＜５－３．他の変形例＞
上記の実施形態では、基板Ｗの表面に処理液を供給する処理ユニット１０２の動作を評価する例について、説明した。しかしながら、評価対象となる処理ユニットは、基板Ｗに対して他の処理を行うユニットであってもよい。また、処理対象物は、基板Ｗ以外の物であってもよい。本発明の動作監視方法は、動きを伴う処理を行う装置に、広く適用することができる。

【0077】

ただし、半導体ウェハ等の精密電子部品用の基板Ｗに対して処理液を供給する装置においては、動作の再現性を極めて精密に管理する必要がある。このため、当該基板Ｗに対して処理液を供給する装置においては、本発明の動作監視方法を適用する意義が、特に大きい。

【符号の説明】

【0078】

１０ チャンバ
２０ 基板保持部
３０ 回転機構
４０ 処理液供給部
５０ 処理液捕集部
６０ 遮断板
７０ カメラ
８０ 制御部
８４ 表示部
１００ 基板処理装置
１０２ 処理ユニット
Ｐ１ 動作制御プログラム
Ｐ２ 動作監視プログラム
Ｗ 基板
Ａ 撮影領域
Ｍ 動画
Ｆ フレーム画像
ｐ 検出画素
Ｖ 動きベクトル
ＷＦ 特徴量の経時変化波形
σ 標準偏差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】