JP7731940B2 - Discharge pressure monitoring device, discharge pressure monitoring method, computer program, and coating device - Google Patents
Discharge pressure monitoring device, discharge pressure monitoring method, computer program, and coating deviceInfo
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Description
本明細書で開示される主題は、吐出圧力監視装置、吐出圧力監視方法、コンピュータプログラム、および塗布装置に関する。 The subject matter disclosed in this specification relates to a discharge pressure monitoring device, a discharge pressure monitoring method, a computer program, and an application device.
フラットパネルディスプレイの製造工程では、コータと呼ばれる装置が用いられている。コータは、ポンプの駆動によって処理液をスリットノズルから吐出し、搬送されている基板全体に処理液を塗布する。このようなコータには、近年製品の高品質化に伴い、処理液の膜厚が基板全体で均一となるように、処理液を塗布することが求められている。膜厚の均一性を一定に保つ上では、生産中に処理液の吐出圧力(吐出流量)を監視することが重要とされている。例えば、特許文献1では、吐出圧力に関連するパラメータの最適化が図られている。 In the manufacturing process of flat panel displays, a device called a coater is used. A coater uses a pump to eject processing liquid from a slit nozzle, coating the entire surface of the substrate as it is being transported. With the recent trend toward higher product quality, coaters are required to apply processing liquid so that the film thickness of the processing liquid is uniform across the entire substrate. To maintain consistent film thickness uniformity, it is important to monitor the processing liquid's ejection pressure (ejection flow rate) during production. For example, Patent Document 1 attempts to optimize parameters related to the ejection pressure.
ところで、圧力センサから取得した吐出圧力について、微小な変化の異常を単純な閾値で検知することは困難である。これに対して、一般的な技術として、機械学習を用いた異常検知を行なう手法、装置システムが多数提案されている。 However, it is difficult to detect minute changes in the discharge pressure obtained from a pressure sensor using a simple threshold. To address this issue, a number of common techniques and equipment systems have been proposed that use machine learning to detect anomalies.
例えば、特許文献2では、与えられたセンサ情報から異常の種類(モード)の判別を行うことが可能なシステムを構築することが提案されている。このようなシステム構築により、部品交換などの具体的な対策計画を立てることが可能となるほか、故障まで発展する可能性がある軽微な変化(予兆)を捉えることが可能な故障予知システムとして機能させることができる。 For example, Patent Document 2 proposes building a system that can determine the type (mode) of anomaly from given sensor information. Building such a system not only makes it possible to plan specific countermeasures such as part replacement, but also functions as a failure prediction system that can detect minor changes (signs) that could potentially develop into a breakdown.
特許文献2は、故障を予知するシステムとして、教師なし学習を用いた手法と、教師あり学習を用いた手法とを提案している。しかしながら、教師なし学習は、正常状態のデータを学習し、新たに測定されたデータの正常状態からの乖離度を評価する手法であるため、異常を検知することは可能であるものの、異常の種類を判別することはできなかった。また、教師あり学習は、あらかじめ異常の種類のラベルが付された教師データを学習することにより、異常の種類を判別することが可能であるものの、どのような異常であっても、学習時にあらかじめ想定された異常の種類に振り分けるため、未知の異常に対応することができなかった。 Patent Document 2 proposes a method using unsupervised learning and a method using supervised learning as systems for predicting failures. However, unsupervised learning is a method that learns data from normal states and evaluates the degree of deviation from the normal state of newly measured data. Therefore, while it is possible to detect abnormalities, it is not possible to determine the type of abnormality. Furthermore, supervised learning is able to determine the type of abnormality by learning from training data that has been pre-labeled with the type of abnormality, but because any abnormality is classified into a type of abnormality that has been pre-assumed during learning, it is not possible to respond to unknown abnormalities.
本発明の目的は、吐出圧力について、あらかじめ想定されていない未知の異常を適切に検知できる技術を提供することにある。 The object of the present invention is to provide technology that can appropriately detect unknown abnormalities in discharge pressure that have not been anticipated in advance.
上記課題を解決するため、第1態様は、塗布装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板に向けて、処理液を吐出するノズルと、前記ノズル内の圧力を測定する圧力センサと、吐出圧力監視装置と、を備え、前記吐出圧力監視装置は、前記ノズル内の圧力の時間変化を示す圧力データを前記圧力センサにより取得する圧力データ取得部と、前記圧力データの特徴量を算出する特徴量算出部と、前記特徴量を入力とし、正常な前記特徴量の分布からの乖離の度合いを示す異常度を出力する教師なし学習モデルを用いて、前記特徴量算出部によって算出された前記特徴量についての前記異常度を算出する異常度算出部と、前記特徴量を入力とし、特定の異常に該当する確率を示す異常確率を出力する教師あり学習モデルを用いて、前記特徴量算出部によって算出された前記特徴量についての前記異常確率を算出する、異常確率算出部と、前記異常度算出部によって算出された前記異常度と、前記異常確率算出部によって算出された前記異常確率とを取得し、前記異常度および前記異常確率の閾値との比較に基づいて、前記圧力データが正常、正常分布に近い異常、未知の異常、および異常のいずれかの状態であるかを判定する異常判定部と、を含み、前記特徴量は、前記ノズルからの処理液の吐出を開始する時刻から、吐出圧力が目標圧力に到達する時刻までの期間である吐出圧力の立ち上がり期間に発生するオーバーシュートの程度である。 In order to solve the above problem, a first aspect is a coating apparatus comprising: a substrate holding unit that holds a substrate; a nozzle that discharges a processing liquid toward the substrate held by the substrate holding unit; a pressure sensor that measures a pressure inside the nozzle; and a discharge pressure monitoring device, wherein the discharge pressure monitoring device includes a pressure data acquisition unit that acquires pressure data indicating a time change in the pressure inside the nozzle using the pressure sensor; a feature calculation unit that calculates a feature of the pressure data; an anomaly degree calculation unit that receives the feature as an input and calculates the anomaly degree for the feature calculated by the feature calculation unit using an unsupervised learning model that outputs an anomaly degree that indicates a degree of deviation from a normal distribution of the feature; and an anomaly degree calculation unit that receives the feature as an input and calculates the anomaly degree for the feature calculated by the feature calculation unit using an unsupervised learning model that outputs an anomaly degree that indicates a degree of deviation from a normal distribution of the feature. The apparatus includes an abnormality probability calculation unit that calculates the abnormality probability for the feature calculated by the feature calculation unit using a supervised learning model that always outputs an abnormality probability that indicates a corresponding probability, and an abnormality determination unit that acquires the degree of abnormality calculated by the abnormality degree calculation unit and the abnormality probability calculated by the abnormality probability calculation unit, and determines whether the pressure data is in a normal state, an abnormality close to a normal distribution, an unknown abnormality, or an abnormal state based on a comparison of the degree of abnormality and the abnormality probability with a threshold value, wherein the feature is the degree of overshoot that occurs during a rise period of the ejection pressure, which is the period from the time when ejection of the treatment liquid from the nozzle starts to the time when the ejection pressure reaches a target pressure .
第2態様は、第1態様の塗布装置であって、前記教師なし学習モデルは、正常な複数の前記圧力データのみの特徴量を入力データとして用いた教師なし学習によって得られたモデルである。 A second aspect is the coating apparatus of the first aspect, wherein the unsupervised learning model is a model obtained by unsupervised learning using, as input data, feature quantities of only the plurality of normal pressure data.
第3態様は、第1態様または第2態様の塗布装置であって、前記教師なし学習モデルは、前記異常度としてマハラノビス距離を出力する。 A third aspect is the coating apparatus of the first or second aspect, wherein the unsupervised learning model outputs a Mahalanobis distance as the degree of abnormality.
第4態様は、第1態様または第2態様の塗布装置あって、前記教師あり学習モデルは、複数種類の特定の異常に該当する確率を出力する。 A fourth aspect is the coating apparatus of the first or second aspect, wherein the supervised learning model outputs probabilities of occurrence of a plurality of types of specific abnormalities.
第5態様は、塗布装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板に向けて、処理液を吐出するノズルと、前記ノズル内の圧力を測定する圧力センサと、吐出圧力監視装置と、を備え、前記吐出圧力監視装置は、前記ノズル内の圧力の時間変化を示す圧力データを前記圧力センサにより取得する圧力データ取得部と、前記圧力データの特徴量を算出する特徴量算出部と、前記特徴量算出部によって算出された前記特徴量について、正常な前記特徴量からの乖離の度合いを示す異常度を算出する異常度算出部と、前記特徴量を入力とし、特定の異常に該当する確率を示す異常確率を出力する教師あり学習モデルを用いて、前記特徴量算出部によって算出された前記特徴量についての前記異常確率を算出する、異常確率算出部と、前記異常度算出部によって算出された前記異常度と、前記異常確率算出部によって算出された前記異常確率とを取得し、前記異常度および前記異常確率の閾値との比較に基づいて、前記圧力データが正常、正常分布に近い異常、未知の異常、および異常のいずれかの状態であるかを判定する異常判定部と、を含み、前記特徴量は、前記ノズルからの処理液の吐出を開始する時刻から、吐出圧力が目標圧力に到達する時刻までの期間である吐出圧力の立ち上がり期間に発生するオーバーシュートの程度である。 A fifth aspect is a coating apparatus comprising: a substrate holding unit that holds a substrate; a nozzle that discharges a processing liquid toward the substrate held by the substrate holding unit; a pressure sensor that measures a pressure inside the nozzle; and a discharge pressure monitoring device, wherein the discharge pressure monitoring device comprises a pressure data acquisition unit that acquires pressure data indicating a time change in the pressure inside the nozzle using the pressure sensor ; a feature amount calculation unit that calculates a feature amount of the pressure data; an abnormality degree calculation unit that calculates an abnormality degree indicating a degree of deviation from a normal feature amount for the feature amount calculated by the feature amount calculation unit; and a supervised learning algorithm that receives the feature amount as an input and outputs an abnormality probability indicating a probability that the feature amount corresponds to a specific abnormality. an abnormality probability calculation unit that calculates the abnormality probability for the feature calculated by the feature calculation unit using a learning model; and an abnormality determination unit that acquires the degree of abnormality calculated by the abnormality degree calculation unit and the abnormality probability calculated by the abnormality probability calculation unit, and determines whether the pressure data is in a normal state, an abnormality close to a normal distribution, an unknown abnormality, or an abnormal state based on a comparison of the degree of abnormality and the abnormality probability with a threshold value, wherein the feature is the degree of overshoot that occurs during a rise period of the discharge pressure, which is the period from the time when the discharge of the processing liquid from the nozzle starts to the time when the discharge pressure reaches a target pressure .
第1態様から第5態様によれば、あらかじめ想定された異常について判定した場合には、異常確率を算出することによって異常を判別することができる。また、あらかじめ想定されていない未知の異常の発生した場合であっても、異常度を算出することによって当該未知の異常を適切に検知できる。 According to the first to fifth aspects, when a previously anticipated anomaly is determined, the anomaly can be determined by calculating the anomaly probability. Furthermore, even when an unknown anomaly that has not been previously anticipated occurs, the unknown anomaly can be appropriately detected by calculating the anomaly degree.
第2態様の塗布装置によれば、正常な特徴量の分布のみを学習できるため、異常検知を適切に行うことができる。 According to the coating device of the second aspect, only the distribution of normal feature amounts can be learned, and therefore, abnormality detection can be performed appropriately.
第3態様の塗布装置によれば、圧力データが示す特徴量の各次元間の相関関係を考慮して異常度を算出できるため、圧力データの特徴的なパターンや異常な振る舞いをより正確に捉えることができる。 According to the coating device of the third aspect, the degree of abnormality can be calculated by taking into account the correlation between each dimension of the feature values indicated by the pressure data, thereby making it possible to more accurately capture characteristic patterns and abnormal behavior in the pressure data.
第4態様の塗布装置によれば、複数種類の特定の異常の確率を算出できるため、圧力データが複数種類の異常のいずれかに該当するか判定できる。 According to the coating apparatus of the fourth aspect, the probability of a plurality of types of specific abnormalities can be calculated, and therefore it is possible to determine whether the pressure data corresponds to any of the plurality of types of abnormalities.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. Note that the components described in these embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope of the present invention. For ease of understanding, the dimensions and number of parts may be exaggerated or simplified as necessary in the drawings.
図1は、実施形態に係る塗布装置1の全体構成を模式的に示す図である。塗布装置1は、基板Sの上面Sfに塗布液を塗布する基板処理装置である。基板Sは、例えば、液晶表示装置用のガラス基板である。なお、基板Sは、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、磁気・光ディスク用のガラス又はセラミック基板、有機EL用ガラス基板、太陽電池用ガラス基板又はシリコン基板、その他フレキシブル基板およびプリント基板などの電子機器向けの各種被処理基板であってもよい。塗布装置1は、例えばスリットコータである。 Figure 1 is a diagram showing a schematic diagram of the overall configuration of a coating apparatus 1 according to an embodiment. The coating apparatus 1 is a substrate processing apparatus that applies a coating liquid to the upper surface Sf of a substrate S. The substrate S is, for example, a glass substrate for a liquid crystal display device. The substrate S may also be a semiconductor wafer, a glass substrate for a photomask, a glass substrate for a plasma display, a glass or ceramic substrate for a magnetic or optical disk, a glass substrate for an organic electroluminescence (EL) display, a glass or silicon substrate for a solar cell, or various other substrates for electronic devices such as flexible substrates and printed circuit boards. The coating apparatus 1 is, for example, a slit coater.
図1においては、塗布装置1の各要素の配置関係を説明するため、XYZ座標系を定義している。基板Sの搬送方向は、「X方向」である。X方向において基板Sが進行する方向(搬送方向の下流へ向かう方)が+X方向、その逆方向(搬送方向の上流へ向かう方)が-X方向である。また、X方向に直交する方向はY方向であり、X方向及びY方向に直交する方向はZ方向である。以下の説明では、Z方向を鉛直方向とし、X方向およびY方向を水平方向とする。Z方向において、+Z方向を上方向、-Z方向を下方向とする。 In Figure 1, an XYZ coordinate system is defined to explain the relative positions of the elements of the coating device 1. The transport direction of the substrate S is the "X direction." The direction in which the substrate S advances in the X direction (toward downstream in the transport direction) is the +X direction, and the opposite direction (toward upstream in the transport direction) is the -X direction. The direction perpendicular to the X direction is the Y direction, and the direction perpendicular to both the X and Y directions is the Z direction. In the following explanation, the Z direction is the vertical direction, and the X and Y directions are the horizontal directions. In the Z direction, the +Z direction is the upward direction, and the -Z direction is the downward direction.
塗布装置1は、+X方向に向かって順に、入力コンベヤ100と、入力移載部2と、浮上ステージ部3と、出力移載部4と、出力コンベヤ110とを備えている。入力コンベヤ100と、入力移載部2と、浮上ステージ部3と、出力移載部4と、出力コンベヤ110とは、基板Sが通過する搬送経路を形成している。また、塗布装置1は、基板搬送部5と、塗布機構7と、塗布液供給機構8と、制御ユニット9とをさらに備えている。 The coating device 1 comprises, in order in the +X direction, an input conveyor 100, an input transfer section 2, a floating stage section 3, an output transfer section 4, and an output conveyor 110. The input conveyor 100, the input transfer section 2, the floating stage section 3, the output transfer section 4, and the output conveyor 110 form a transport path along which the substrate S passes. The coating device 1 also comprises a substrate transport section 5, a coating mechanism 7, a coating liquid supply mechanism 8, and a control unit 9.
基板Sは、塗布装置1よりも上流側の装置などから入力コンベヤ100に搬送される。入力コンベヤ100は、コロコンベヤ101と、回転駆動機構102とを備えている。回転駆動機構102は、コロコンベヤ101の各コロを回転させる。コロコンベヤ101の各コロの回転によって、基板Sは、水平姿勢で下流(+X方向)に搬送される。「水平姿勢」とは、基板Sの主面(面積が最大の面)が水平面(XY平面)に対して平行な状態をいう。 The substrate S is transported to the input conveyor 100 from a device upstream of the coating device 1. The input conveyor 100 comprises a roller conveyor 101 and a rotation drive mechanism 102. The rotation drive mechanism 102 rotates each roller of the roller conveyor 101. As each roller of the roller conveyor 101 rotates, the substrate S is transported downstream (+X direction) in a horizontal position. A "horizontal position" refers to a state in which the main surface (the surface with the largest area) of the substrate S is parallel to the horizontal plane (XY plane).
入力移載部2は、コロコンベヤ21と回転・昇降駆動機構22とを備えている。回転・昇降駆動機構22は、コロコンベヤ21の各コロを回転させるとともに、コロコンベヤ21を昇降させる。コロコンベヤ21の回転によって、基板Sは、水平姿勢で下流(+X方向)に搬送される。また、コロコンベヤ21の昇降により、基板SのZ方向における位置が変更される。基板Sは、入力コンベヤ100から入力移載部2を介して浮上ステージ部3へ移載される。 The input transfer section 2 is equipped with a roller conveyor 21 and a rotation/lift drive mechanism 22. The rotation/lift drive mechanism 22 rotates each roller of the roller conveyor 21 and raises and lowers the roller conveyor 21. As the roller conveyor 21 rotates, the substrate S is transported downstream (+X direction) in a horizontal position. Additionally, as the roller conveyor 21 is raised and lowered, the position of the substrate S in the Z direction is changed. The substrate S is transferred from the input conveyor 100 to the floating stage section 3 via the input transfer section 2.
図1に示されるように、浮上ステージ部3は、略平板状である。浮上ステージ部3は、X方向に沿って3分割されている。浮上ステージ部3は、+X方向に向かって順に、入口浮上ステージ31と、塗布ステージ32と、出口浮上ステージ33とを備えている。入口浮上ステージ31の上面、塗布ステージ32の上面、および出口浮上ステージ33の上面は、同一平面上にある。浮上ステージ部3は、リフトピン駆動機構34と、浮上制御機構35と、昇降駆動機構36とをさらに備えている。リフトピン駆動機構34は、入口浮上ステージ31に配置された複数のリフトピンを昇降させる。浮上制御機構35は、基板Sを浮上させるための圧縮空気を、入口浮上ステージ31、塗布ステージ32、および出口浮上ステージ33に供給する。昇降駆動機構36は、出口浮上ステージ33を昇降させる。 As shown in FIG. 1, the levitation stage unit 3 is generally flat. The levitation stage unit 3 is divided into three sections along the X direction. The levitation stage unit 3 comprises, in order along the +X direction, an entrance levitation stage 31, a coating stage 32, and an exit levitation stage 33. The top surfaces of the entrance levitation stage 31, the coating stage 32, and the exit levitation stage 33 are all flush with each other. The levitation stage unit 3 further comprises a lift pin drive mechanism 34, a levitation control mechanism 35, and an elevation drive mechanism 36. The lift pin drive mechanism 34 raises and lowers the multiple lift pins arranged on the entrance levitation stage 31. The levitation control mechanism 35 supplies compressed air to the entrance levitation stage 31, the coating stage 32, and the exit levitation stage 33 to lift the substrate S. The elevation drive mechanism 36 raises and lowers the exit levitation stage 33.
入口浮上ステージ31の上面、および、出口浮上ステージ33の上面には、浮上制御機構35から供給される圧縮空気を噴出する多数の噴出穴がマトリクス状に配置されている。各噴出穴から圧縮空気が噴出すると、基板Sが浮上ステージ部3に対して上方に浮上する。すると、基板Sの下面Sbが浮上ステージ部3の上面から離間しつつ、水平姿勢で支持される。基板Sが浮上した状態における、基板Sの下面Sbと浮上ステージ部3の上面との間の距離(浮上量)は、例えば、10μm以上500μm以下である。 A large number of nozzle holes are arranged in a matrix on the upper surface of the entrance levitation stage 31 and the upper surface of the exit levitation stage 33, which spray compressed air supplied from the levitation control mechanism 35. When compressed air is sprayed from each nozzle hole, the substrate S levitates upward relative to the levitation stage unit 3. The lower surface Sb of the substrate S is then separated from the upper surface of the levitation stage unit 3 and supported in a horizontal position. When the substrate S is levitated, the distance (levitation amount) between the lower surface Sb of the substrate S and the upper surface of the levitation stage unit 3 is, for example, 10 μm or more and 500 μm or less.
塗布ステージ32の上面には、浮上制御機構35から供給される圧縮空気を噴出する噴出穴と、気体を吸引する吸引穴とが、X方向およびY方向において、交互に配置されている。浮上制御機構35は、噴出穴からの圧縮空気の噴出量と、吸引穴からの空気の吸引量とを制御する。これにより、塗布ステージ32の上方を通過する基板Sの上面SfのZ方向における位置が規定値となるように、塗布ステージ32に対する基板Sの浮上量が精密に制御される。なお、塗布ステージ32に対する基板Sの浮上量は、後述するセンサ61またはセンサ62の検出結果に基づいて、制御ユニット9により算出される。また、塗布ステージ32に対する基板Sの浮上量は、好ましくは、気流制御によって高精度に調整可能とされる。 On the upper surface of the coating stage 32, jet holes that eject compressed air supplied from the levitation control mechanism 35 and suction holes that suck in gas are arranged alternately in the X and Y directions. The levitation control mechanism 35 controls the amount of compressed air ejected from the jet holes and the amount of air sucked in from the suction holes. This precisely controls the amount of levitation of the substrate S relative to the coating stage 32 so that the position in the Z direction of the upper surface Sf of the substrate S passing above the coating stage 32 becomes a specified value. The amount of levitation of the substrate S relative to the coating stage 32 is calculated by the control unit 9 based on the detection results of sensor 61 or sensor 62, described below. The amount of levitation of the substrate S relative to the coating stage 32 is preferably adjustable with high precision by airflow control.
浮上ステージ部3に搬入された基板Sは、コロコンベヤ21から+X方向への推進力が付与され、入口浮上ステージ31上に搬送される。入口浮上ステージ31、塗布ステージ32および出口浮上ステージ33は、基板Sを浮上状態で支持する。浮上ステージ部3として、例えば、特許第5346643号に記載された構成が採用されてもよい。 The substrate S carried into the floating stage section 3 is imparted with a driving force in the +X direction by the roller conveyor 21 and transported onto the entrance floating stage 31. The entrance floating stage 31, coating stage 32, and exit floating stage 33 support the substrate S in a floating state. For example, the configuration described in Japanese Patent No. 5346643 may be used as the floating stage section 3.
基板搬送部5は、浮上ステージ部3の下方に配置されている。基板搬送部5は、チャック機構51と、吸着・走行制御機構52とを備える。チャック機構51は、吸着部材に設けられた吸着パッド(図示省略)を備えている。チャック機構51は吸着パッドを基板Sの下面Sbの周縁部に当接させることにより、基板Sを下側から支持する。吸着・走行制御機構52は、吸着パッドに負圧を付与することにより、基板Sを吸着パッドに吸着する。また、吸着・走行制御機構52は、基板搬送部5をX方向に往復走行させる。 The substrate transport unit 5 is disposed below the floating stage unit 3. The substrate transport unit 5 comprises a chuck mechanism 51 and a suction/travel control mechanism 52. The chuck mechanism 51 comprises a suction pad (not shown) attached to a suction member. The chuck mechanism 51 supports the substrate S from below by bringing the suction pad into contact with the peripheral edge of the lower surface Sb of the substrate S. The suction/travel control mechanism 52 applies negative pressure to the suction pad, thereby suctioning the substrate S to the suction pad. The suction/travel control mechanism 52 also causes the substrate transport unit 5 to travel back and forth in the X direction.
チャック機構51は、基板Sの下面Sbが浮上ステージ部3の上面よりも高い位置に位置する状態で、基板Sを保持する。基板Sは、チャック機構51により周縁部が保持された状態で、浮上ステージ部3から付与される浮力により水平姿勢を維持する。 The chuck mechanism 51 holds the substrate S with the lower surface Sb of the substrate S positioned higher than the upper surface of the floating stage unit 3. With the peripheral edge of the substrate S held by the chuck mechanism 51, the buoyancy applied by the floating stage unit 3 maintains the substrate S in a horizontal position.
図1に示されるように、塗布装置1は、板厚測定用のセンサ61を備えている。センサ61は、コロコンベヤ21の近傍に配置されている。センサ61は、チャック機構51に保持された基板Sの上面SfのZ方向における位置を検出する。また、センサ61の直下に基板Sを保持していない状態のチャック(図示省略)が位置することで、センサ61は吸着部材の上面である吸着面の鉛直方向Zにおける位置を検出可能となっている。 As shown in FIG. 1, the coating device 1 is equipped with a sensor 61 for measuring plate thickness. The sensor 61 is located near the roller conveyor 21. The sensor 61 detects the position in the Z direction of the upper surface Sf of the substrate S held by the chuck mechanism 51. Furthermore, by positioning a chuck (not shown) that is not holding the substrate S directly below the sensor 61, the sensor 61 can detect the position in the vertical direction Z of the suction surface, which is the upper surface of the suction member.
チャック機構51は、浮上ステージ部3に搬入された基板Sを保持しつつ、+X方向に移動する。これにより、基板Sが入口浮上ステージ31の上方から塗布ステージ32の上方を経由して、出口浮上ステージ33の上方へ搬送される。そして、基板Sは、出口浮上ステージ33から出力移載部4へ移動される。 The chuck mechanism 51 moves in the +X direction while holding the substrate S that has been loaded into the floating stage section 3. This transports the substrate S from above the entrance floating stage 31, past above the coating stage 32, and to above the exit floating stage 33. The substrate S is then moved from the exit floating stage 33 to the output transfer section 4.
出力移載部4は、基板Sを出口浮上ステージ33の上方の位置から出力コンベヤ110へ移動させる。出力移載部4は、コロコンベヤ41と、回転・昇降駆動機構42とを備えている。回転・昇降駆動機構42は、コロコンベヤ41を回転駆動するとともに、コロコンベヤ41をZ方向に沿って昇降させる。コロコンベヤ41の各コロが回転することによって、基板Sが+X方向へ移動する。また、コロコンベヤ41が昇降することによって、基板SがZ方向に変位する。 The output transfer unit 4 moves the substrate S from a position above the exit floating stage 33 to the output conveyor 110. The output transfer unit 4 includes a roller conveyor 41 and a rotation/lifting drive mechanism 42. The rotation/lifting drive mechanism 42 drives the roller conveyor 41 to rotate and raises and lowers the roller conveyor 41 in the Z direction. As each roller of the roller conveyor 41 rotates, the substrate S moves in the +X direction. Additionally, as the roller conveyor 41 rises and falls, the substrate S is displaced in the Z direction.
出力コンベヤ110は、コロコンベヤ111と、回転駆動機構112とを備えている。出力コンベヤ110は、コロコンベヤ111の各コロの回転により基板Sを+X方向に搬送し、基板Sを塗布装置1外へ払い出す。なお、入力コンベヤ100および出力コンベヤ110は、塗布装置1の一部である。ただし、入力コンベヤ100及び出力コンベヤ110は、塗布装置1とは別の装置に組み込まれていてもよい。 The output conveyor 110 includes a roller conveyor 111 and a rotation drive mechanism 112. The output conveyor 110 transports the substrate S in the +X direction by rotating each roller of the roller conveyor 111, and discharges the substrate S outside the coating device 1. The input conveyor 100 and output conveyor 110 are part of the coating device 1. However, the input conveyor 100 and output conveyor 110 may be incorporated into a device separate from the coating device 1.
塗布機構7は、基板Sの上面Sfに塗布液を塗布する。塗布機構7は、基板Sの搬送経路の上方に配置されている。塗布機構7は、ノズル71を有する。ノズル71は、下面にスリット状の吐出口を有するスリットノズルである。ノズル71は、位置決め機構(不図示)に接続されている。位置決め機構は、ノズル71を、塗布ステージ32の上方の塗布位置(図1中、実線で示される位置)と、後述するメンテナンス位置との間で移動させる。塗布液供給機構8は、ノズル71に接続されている。塗布液供給機構8がノズル71に塗布液を供給することによって、ノズル71の下面に配置された吐出口から塗布液が吐出される。 The coating mechanism 7 applies a coating liquid to the upper surface Sf of the substrate S. The coating mechanism 7 is disposed above the transport path of the substrate S. The coating mechanism 7 has a nozzle 71. The nozzle 71 is a slit nozzle with a slit-shaped outlet on its underside. The nozzle 71 is connected to a positioning mechanism (not shown). The positioning mechanism moves the nozzle 71 between a coating position above the coating stage 32 (the position indicated by the solid line in Figure 1) and a maintenance position, which will be described later. The coating liquid supply mechanism 8 is connected to the nozzle 71. The coating liquid supply mechanism 8 supplies the coating liquid to the nozzle 71, causing the coating liquid to be ejected from an outlet disposed on the underside of the nozzle 71.
図2は、塗布液供給機構8の構成を示す図である。塗布液供給機構8は、ポンプ81と、配管82と、塗布液補充ユニット83と、配管84と、開閉弁85と、圧力センサ86と、駆動部87とを備えている。ポンプ81は、塗布液をノズル71に送給するための送給源であり、体積変化により塗布液を送給する。ポンプ81は、例えば、特開平10-61558号公報に記載されたベローズタイプのポンプを採用してもよい。図2に示されるように、ポンプ81は、径方向において弾性膨張収縮自在である可撓性チューブ811を有している。可撓性チューブ811の一方端は、配管82を介して塗布液補充ユニット83と接続されている。可撓性チューブ811の他方端は、配管84を介してノズル71と接続されている。 Figure 2 shows the configuration of the coating liquid supply mechanism 8. The coating liquid supply mechanism 8 includes a pump 81, piping 82, a coating liquid replenishment unit 83, piping 84, an on-off valve 85, a pressure sensor 86, and a drive unit 87. The pump 81 is a supply source for supplying the coating liquid to the nozzle 71, and supplies the coating liquid by changing its volume. The pump 81 may be, for example, a bellows-type pump as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-61558. As shown in Figure 2, the pump 81 has a flexible tube 811 that is elastically expandable and contractible in the radial direction. One end of the flexible tube 811 is connected to the coating liquid replenishment unit 83 via piping 82. The other end of the flexible tube 811 is connected to the nozzle 71 via piping 84.
ポンプ81は、軸方向において弾性変形自在であるベローズ812を有している。ベローズ812は、小型ベローズ部813と、大型ベローズ部814と、ポンプ室815と、作動ディスク部816とを有している。ポンプ室815は、可撓性チューブ811とベローズ812との間に配置されている。ポンプ室815には、非圧縮性媒体が封入されている。作動ディスク部816は、駆動部87に接続されている。 The pump 81 has a bellows 812 that is elastically deformable in the axial direction. The bellows 812 has a small bellows section 813, a large bellows section 814, a pump chamber 815, and an actuation disk section 816. The pump chamber 815 is disposed between the flexible tube 811 and the bellows 812. An incompressible medium is sealed in the pump chamber 815. The actuation disk section 816 is connected to the drive section 87.
塗布液補充ユニット83は、塗布液を貯留する貯留タンク831を有している。貯留タンク831は、配管82を介してポンプ81と接続されている。配管82には、開閉弁833が介挿されている。開閉弁833は、制御ユニット9からの指令に応じて開閉する。開閉弁833が開かれると、貯留タンク831からポンプ81の可撓性チューブ811への塗布液の補給が可能となる。また、開閉弁833が閉じると、貯留タンク831からポンプ81の可撓性チューブ811への塗布液の補充が規制される。 The coating liquid replenishment unit 83 has a storage tank 831 that stores the coating liquid. The storage tank 831 is connected to the pump 81 via piping 82. An on-off valve 833 is inserted in the piping 82. The on-off valve 833 opens and closes in response to commands from the control unit 9. When the on-off valve 833 is opened, the coating liquid can be replenished from the storage tank 831 to the flexible tube 811 of the pump 81. When the on-off valve 833 is closed, the replenishment of the coating liquid from the storage tank 831 to the flexible tube 811 of the pump 81 is restricted.
配管84は、ポンプ81の出力側に接続されている。開閉弁85は、配管84に介挿されている。開閉弁85は、制御ユニット9からの指令に応じて開閉する。開閉弁85が開閉することにより、ノズル71に対する塗布液の送液と送液停止とが切り替えられる。圧力センサ86は、配管84に配置されている。圧力センサ86は、ノズル71に送液される塗布液の圧力(吐出圧力)を検出し、検出した圧力値を示す信号を制御ユニット9に出力する。 The pipe 84 is connected to the output side of the pump 81. The on-off valve 85 is inserted in the pipe 84. The on-off valve 85 opens and closes in response to commands from the control unit 9. The opening and closing of the on-off valve 85 switches between sending and stopping the application liquid to the nozzle 71. The pressure sensor 86 is disposed in the pipe 84. The pressure sensor 86 detects the pressure (discharge pressure) of the application liquid sent to the nozzle 71, and outputs a signal indicating the detected pressure value to the control unit 9.
図3は、吐出圧力の圧力波形を示す図である。図3中、横軸は時刻を示しており、縦軸は、圧力値を示している。塗布装置1では、作動ディスク部816の移動を規定する各種パラメータ(加速時間、定常速度、定常速度時間、減速時間など)を調整することによって、ノズル71から吐出される塗布液の圧力波形を、理想的な圧力波形に近似させる、最適化処理が適宜行われる。 Figure 3 shows the pressure waveform of the discharge pressure. In Figure 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents pressure value. In the coating device 1, an optimization process is performed as appropriate to approximate the pressure waveform of the coating liquid discharged from the nozzle 71 to an ideal pressure waveform by adjusting various parameters (acceleration time, steady-state speed, steady-state speed time, deceleration time, etc.) that define the movement of the operating disk portion 816.
図3に示されるように、ノズル71からの塗布液の吐出を開始する前からノズル71からの塗布液の吐出を終了した後までの期間、吐出圧力が測定される。図3に示される例では、ノズル71からの塗布液の吐出を開始する時刻taにおける吐出圧力と、ノズル71からの塗布液の吐出を終了した時刻teにおける吐出圧力とは、初期圧力Piとなっている。ただし、吐出の開始時および終了時それぞれの圧力が、常に初期圧力Piに一致するとは限らない。図3に示されるように、吐出期間は、立ち上がり期間T1、遷移期間T2、定常期間T3、および立ち下がり期間T4の期間に分割される。 As shown in FIG. 3, the discharge pressure is measured from before the nozzle 71 starts discharging the coating liquid until the nozzle 71 stops discharging the coating liquid. In the example shown in FIG. 3, the discharge pressure at time ta when the nozzle 71 starts discharging the coating liquid and the discharge pressure at time te when the nozzle 71 stops discharging the coating liquid are the initial pressure Pi. However, the pressures at the start and end of discharge do not always match the initial pressure Pi. As shown in FIG. 3, the discharge period is divided into a rise period T1, a transition period T2, a steady period T3, and a fall period T4.
立ち上がり期間T1は、塗布液供給機構8がノズル71からの塗布液の吐出を開始する時刻ta(すなわち、塗布液供給機構8が作動ディスク部816の移動を開始する時刻)から、吐出圧力が目標圧力Ptに到達する時刻tbまでの期間である。つまり、時刻taにおいてノズル71からの塗布液の吐出が開始されると、吐出圧力は、時刻taから時刻tbまでの間に、初期圧力Piから目標圧力Ptまで増加する。 The rise period T1 is the period from time ta when the coating liquid supply mechanism 8 starts discharging the coating liquid from the nozzle 71 (i.e., the time when the coating liquid supply mechanism 8 starts moving the operating disk portion 816) to time tb when the discharge pressure reaches the target pressure Pt. In other words, when the nozzle 71 starts discharging the coating liquid at time ta, the discharge pressure increases from the initial pressure Pi to the target pressure Pt between time ta and time tb.
遷移期間T2は、時刻tbから、所定の振動減衰期間を経過する時刻tcまでの期間である。この振動減衰期間は、吐出圧力の時間変化が安定するのに要する期間であって、例えばユーザによる入力機器97への入力操作によって設定され、記憶部93に記憶されている。 The transition period T2 is the period from time tb to time tc, when a predetermined vibration damping period has elapsed. This vibration damping period is the period required for the time change in the discharge pressure to stabilize, and is set, for example, by the user through an input operation on the input device 97 and stored in the memory unit 93.
定常期間T3は、時刻tcから、塗布液供給機構8が吐出圧力の減少を開始する時刻td(すなわち、塗布液供給機構8が作動ディスク部816の目標速度からの減速を開始する時刻)までの期間である。つまり、塗布液供給機構8は、時刻tcから時刻tdまでの間、作動ディスク部816を等速で移動させ、時刻tdに作動ディスク部816の減速を開始する。なお、定常期間T3において、吐出圧力は基本的に目標圧力Ptで安定する。ただし、定常期間T3においても、吐出圧力の時間変化は微小な振動を含んでおり、吐出圧力は、目標圧力Ptより大きくなったり小さくなったりする。 The steady-state period T3 is the period from time tc to time td when the coating liquid supply mechanism 8 begins to reduce the discharge pressure (i.e., the time when the coating liquid supply mechanism 8 begins to decelerate the operating disc portion 816 from the target speed). In other words, the coating liquid supply mechanism 8 moves the operating disc portion 816 at a constant speed from time tc to time td, and begins to decelerate the operating disc portion 816 at time td. Note that during the steady-state period T3, the discharge pressure basically stabilizes at the target pressure Pt. However, even during the steady-state period T3, the change in the discharge pressure over time includes slight vibrations, and the discharge pressure may be greater or less than the target pressure Pt.
立ち下がり期間T4は、時刻tdから、塗布液供給機構8がノズル71からの塗布液の吐出を終了する時刻te(すなわち、塗布液供給機構8が作動ディスク部816を停止させる時刻te)までの期間である。つまり、吐出圧力は、時刻tdから時刻teまでの間に初期圧力Piまで減少し、時刻teにおいて、ノズル71からの塗布液の吐出が停止する。 The fall period T4 is the period from time td to time te when the coating liquid supply mechanism 8 stops discharging the coating liquid from the nozzle 71 (i.e., time te when the coating liquid supply mechanism 8 stops the operating disk portion 816). In other words, the discharge pressure decreases to the initial pressure Pi between time td and time te, and at time te, discharging of the coating liquid from the nozzle 71 stops.
図1および図2に示されるように、塗布液供給機構8から塗布液が供給されるノズル71には、センサ62が配置されている。センサ62は、基板SのZ方向における高さを非接触で検知する。センサ62は、制御ユニット9と電気的に接続されている。センサ62の検出結果に基づいて、制御ユニット9は、浮上している基板Sと、塗布ステージ32の上面との間の距離(離間距離)を測定する。そして、制御ユニット9は、測定した離間距離に基づいて、位置決め機構によるノズル71の塗布位置を調整する。なお、センサ62としては、光学式センサ、または、超音波センサを適用できる。 As shown in Figures 1 and 2, a sensor 62 is disposed on the nozzle 71 to which the coating liquid is supplied from the coating liquid supply mechanism 8. The sensor 62 detects the height of the substrate S in the Z direction in a non-contact manner. The sensor 62 is electrically connected to the control unit 9. Based on the detection results of the sensor 62, the control unit 9 measures the distance (separation distance) between the floating substrate S and the upper surface of the coating stage 32. The control unit 9 then adjusts the coating position of the nozzle 71 using the positioning mechanism based on the measured separation distance. Note that an optical sensor or an ultrasonic sensor can be used as the sensor 62.
塗布機構7は、ノズル洗浄待機ユニット72を備えている。ノズル洗浄待機ユニット72は、メンテナンス位置に配置されたノズル71に対して所定のメンテナンスを行う。ノズル洗浄待機ユニット72は、ローラ721と、洗浄部722と、ローラバット723とを有している。ノズル洗浄待機ユニット72は、ノズル71に対して洗浄および液だまりの形成を行うことによって、ノズル71の吐出口を塗布処理に適した状態に整える。また、塗布装置1においては、塗布液に加わる吐出圧力を評価するため、ノズル71がメンテナンス位置に配置された状態で、ノズル71から塗布液を吐出する疑似吐出が実行される。 The coating mechanism 7 is equipped with a nozzle cleaning standby unit 72. The nozzle cleaning standby unit 72 performs predetermined maintenance on the nozzle 71 positioned at the maintenance position. The nozzle cleaning standby unit 72 has a roller 721, a cleaning section 722, and a roller butt 723. The nozzle cleaning standby unit 72 cleans the nozzle 71 and forms a liquid pool, thereby preparing the nozzle 71's discharge port for coating processing. Furthermore, in the coating device 1, in order to evaluate the discharge pressure applied to the coating liquid, a simulated discharge is performed in which the nozzle 71 is discharged from the nozzle 71 while the nozzle 71 is positioned at the maintenance position.
図4は、制御ユニット9の構成例を示すブロック図である。制御ユニット9は、塗布装置1の各要素の動作を制御する。制御ユニット9は、演算部91と、記憶部93と、ディスプレイ95と、入力機器97とを備えている。制御ユニット9としては、例えばデスクトップ型、ラップトップ型、あるいはタブレット型のコンピュータを用いることができる。後述するように、制御ユニット9は、吐出圧力の異常を監視する吐出圧力監視装置として機能する。 Figure 4 is a block diagram showing an example configuration of the control unit 9. The control unit 9 controls the operation of each element of the coating device 1. The control unit 9 includes a calculation unit 91, a memory unit 93, a display 95, and an input device 97. The control unit 9 can be, for example, a desktop, laptop, or tablet computer. As described below, the control unit 9 functions as a discharge pressure monitoring device that monitors for abnormalities in the discharge pressure.
演算部91は、CPU(Central Processing Unit)などで構成されるプロセッサである。記憶部93は、RAM(Random Access Memory)などの一過性の記憶装置、および、HDD(Hard Disk Drive)およびSDD(Solid State Drive)などの非一過性の補助記憶装置で構成される。 The calculation unit 91 is a processor composed of a CPU (Central Processing Unit) and other components. The storage unit 93 is composed of a transient storage device such as RAM (Random Access Memory) and a non-transient auxiliary storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive).
ディスプレイ95は、ユーザに情報を表示する装置であって、具体的には、液晶ディスプレイなどである。入力機器97は、ユーザによる入力操作を受け付ける装置であって、マウスおよびキーボードなどである。 The display 95 is a device that displays information to the user, and is specifically an LCD display. The input device 97 is a device that accepts input operations by the user, and is a mouse, keyboard, etc.
記憶部93は、コンピュータプログラム931を記憶する。コンピュータプログラム931は、記録媒体Mによって提供される。すなわち、記録媒体Mは、コンピュータプログラム931をコンピュータである制御ユニット9によって読取可能に記録されている。記録媒体Mは、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリ、DVD(Digital Versatile Disc)などの光学ディスク、磁気ディスクなどである。 The storage unit 93 stores a computer program 931. The computer program 931 is provided by a recording medium M. That is, the recording medium M records the computer program 931 so that it can be read by the control unit 9, which is a computer. The recording medium M may be, for example, a USB (Universal Serial Bus) memory, an optical disk such as a DVD (Digital Versatile Disc), or a magnetic disk.
演算部91は、コンピュータプログラム931を実行することにより、吐出制御部910、吐出圧力測定部911、特徴量算出部913、異常度算出部915、異常確率算出部917、および異常判定部919として機能する。 By executing the computer program 931, the calculation unit 91 functions as a discharge control unit 910, a discharge pressure measurement unit 911, a feature calculation unit 913, an abnormality degree calculation unit 915, an abnormality probability calculation unit 917, and an abnormality determination unit 919.
吐出制御部910は、ノズル71に塗布液を送給するポンプ81の動作(送給動作)を、予め設定されたパラメータに基づいて制御する。 The discharge control unit 910 controls the operation (feeding operation) of the pump 81 that supplies the coating liquid to the nozzle 71 based on preset parameters.
吐出圧力測定部911は、吐出圧力を測定する。具体的には、吐出圧力測定部911は、所定のサンプリング周期で圧力センサ86によって測定された吐出圧力を、周期的に取得する。吐出圧力測定部911は、ノズル71から塗布液が吐出される期間において塗布液に与えられた吐出圧力の時間変化(時系列データ)を取得し、取得したデータを圧力データとして記憶部93に記憶させる。圧力データは、各時刻と、各時刻に測定された圧力とを示すデータである。吐出圧力測定部911は、圧力データ取得部の一例である。 The discharge pressure measurement unit 911 measures the discharge pressure. Specifically, the discharge pressure measurement unit 911 periodically acquires the discharge pressure measured by the pressure sensor 86 at a predetermined sampling period. The discharge pressure measurement unit 911 acquires the time change (time series data) of the discharge pressure applied to the coating liquid during the period in which the coating liquid is discharged from the nozzle 71, and stores the acquired data as pressure data in the memory unit 93. The pressure data is data indicating each time and the pressure measured at each time. The discharge pressure measurement unit 911 is an example of a pressure data acquisition unit.
特徴量算出部913は、吐出圧力測定部911によって測定された吐出圧力から、特徴量を導出する。特徴量は、例えば、特開2022-138109号公報に記載された、いくつかの特徴量を採用し得る。 The feature calculation unit 913 derives a feature from the discharge pressure measured by the discharge pressure measurement unit 911. The feature may be, for example, one of several feature values described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2022-138109.
図5は、特徴量の一例を説明するための図である。この例では、吐出圧力の立ち上がりに発生するオーバーシュートの程度が、特徴量F1として算出される。具体的に、特徴量算出部913は、吐出圧力が最大値Pmaxに達した時刻t11において、吐出圧力の2回微分Dif2の符号(正または負)を求める。そして、特徴量算出部913は、2回微分の符号が、時刻t11での符号から2回切り替わる時刻t12を算出する。そして、特徴量算出部913は、時刻t11からt12までの初期振動期間T2_sにおける吐出圧力の時間変化の特徴量F1を求める。 Figure 5 is a diagram illustrating an example of a feature quantity. In this example, the degree of overshoot that occurs when the discharge pressure rises is calculated as the feature quantity F1. Specifically, the feature quantity calculation unit 913 calculates the sign (positive or negative) of the second derivative Dif2 of the discharge pressure at time t11, when the discharge pressure reaches its maximum value Pmax. The feature quantity calculation unit 913 then calculates time t12, when the sign of the second derivative switches twice from the sign at time t11. The feature quantity calculation unit 913 then calculates the feature quantity F1 of the time change in the discharge pressure during the initial vibration period T2_s, from time t11 to t12.
例えば、特徴量算出部913は、初期振動期間T2_sにおける吐出圧力の最小値Pminと、定常圧力Pm(定常期間T3における吐出圧力の平均値)とのうち、小さい方の圧力を対象圧力Pgに選択する。そして、特徴量算出部913は、最大圧力Pmaxと対象圧力Pgとの差(=Pmax-Pg)を、特徴量F1として算出してもよい。 For example, the feature calculation unit 913 selects the smaller of the minimum value Pmin of the discharge pressure during the initial vibration period T2_s and the steady-state pressure Pm (the average value of the discharge pressure during the steady-state period T3) as the target pressure Pg. The feature calculation unit 913 may then calculate the difference between the maximum pressure Pmax and the target pressure Pg (= Pmax - Pg) as the feature F1.
このような特徴量F1は、吐出圧力の立ち上がりの勢いによって、吐出圧力の時間変化のオーバーシュートが大きくなるほど、相対的に大きくなる。 This characteristic quantity F1 becomes relatively larger as the overshoot of the discharge pressure over time increases due to the momentum of the discharge pressure rise.
図6は、特徴量の他の例を説明するための図である。この例では、遷移期間T2における吐出圧力の時間変化の安定度が、特徴量F2として算出される。具体的に、特徴量算出部913は、遷移期間T2における吐出圧力と、定常期間T3における吐出圧力の平均値である定常圧力Pmとの、二乗平均平方根誤差RMSE(P_measure,Pm)を、特徴量F2として算出する。このような特徴量F2は、吐出圧力の時間変化が遷移期間T2においてリンギング(波形の振動)が大きくなるほど、相対的に大きくなる。 Figure 6 is a diagram illustrating another example of a feature quantity. In this example, the stability of the time change in the discharge pressure during the transition period T2 is calculated as the feature quantity F2. Specifically, the feature quantity calculation unit 913 calculates the root mean square error RMSE(P_measure, Pm) between the discharge pressure during the transition period T2 and the steady pressure Pm, which is the average value of the discharge pressure during the steady period T3, as the feature quantity F2. The feature quantity F2 becomes relatively larger as the ringing (waveform oscillation) of the time change in the discharge pressure during the transition period T2 increases.
異常度算出部915は、特徴量算出部913によって算出された特徴量を、教師なし学習モデルM1に入力して、圧力データの異常度を算出する。 The anomaly calculation unit 915 inputs the features calculated by the feature calculation unit 913 into the unsupervised learning model M1 to calculate the anomaly level of the pressure data.
異常確率算出部917は、特徴量算出部913によって算出された特徴量を、教師あり学習モデルM2に入力して、異常の確率を算出する。詳細には、圧力データは、正常な状態と、あらかじめ想定された1種類以上の異常な状態とに分類し得る。特徴量算出部913は、あらかじめ想定された1種類以上の各異常に該当する確率(以下、「異常確率」とも称する。)を算出する。例えば、教師あり学習モデルM2の学習時において、あらかじめ2種類の異常(「異常A」および「異常B」)が想定されていた場合、圧力データは、正常な状態と、異常Aの状態と、異常Bの状態とに分類される。そして、異常確率算出部917は、異常AまたはBに該当する確率を示す異常確率を算出する。 The abnormality probability calculation unit 917 inputs the features calculated by the feature calculation unit 913 into the supervised learning model M2 to calculate the probability of an abnormality. In more detail, pressure data can be classified into a normal state and one or more abnormal states assumed in advance. The feature calculation unit 913 calculates the probability that the pressure data corresponds to each of the one or more abnormal states assumed in advance (hereinafter also referred to as the "abnormality probability"). For example, if two types of abnormalities ("abnormality A" and "abnormality B") are assumed in advance during learning of the supervised learning model M2, the pressure data is classified into a normal state, an abnormality A state, and an abnormality B state. The abnormality probability calculation unit 917 then calculates the abnormality probability indicating the probability that the pressure data corresponds to abnormality A or B.
異常判定部919は、異常度算出部915によって算出された異常度、および、異常確率算出部917によって算出された異常確率を用いて、圧力データの異常を判定する。 The abnormality determination unit 919 determines whether the pressure data is abnormal using the degree of abnormality calculated by the abnormality degree calculation unit 915 and the abnormality probability calculated by the abnormality probability calculation unit 917.
<学習段階>
図7は、機械学習を行う制御ユニット9を示すブロック図である。また、図8は、制御ユニット9によって実行される機械学習処理の流れを示す図である。なお、図8および図9に示される機械学習は、制御ユニット9とは異なる別のコンピュータ装置によって行なわれてもよい。
<Learning stage>
Fig. 7 is a block diagram showing the control unit 9 that performs machine learning. Fig. 8 is a diagram showing the flow of the machine learning process executed by the control unit 9. Note that the machine learning shown in Figs. 8 and 9 may be performed by a computer device separate from the control unit 9.
まず、図7および図8に示されるように、機械学習を行うため、あらかじめ、相当数の正常な圧力データD1、異常Aに該当する相当数の圧力データD2、および、異常Bに該当する相当数の圧力データD3が、吐出圧力測定部911によってそれぞれ取得される(図8:ステップS11)。取得された圧力データD1~D3は、記憶部93に保存される。そして、特徴量算出部913は、各圧力データD1~D3の特徴量を取得する(図8:ステップS12)。 First, as shown in Figures 7 and 8, in order to perform machine learning, the discharge pressure measurement unit 911 acquires in advance a considerable number of normal pressure data D1, a considerable number of pressure data D2 corresponding to abnormality A, and a considerable number of pressure data D3 corresponding to abnormality B (Figure 8: step S11). The acquired pressure data D1 to D3 are stored in the memory unit 93. The feature calculation unit 913 then acquires the feature values of each of the pressure data D1 to D3 (Figure 8: step S12).
異常度算出部915は、教師なし学習モデルM1を得るための機械学習(教師なし学習)を実行する(図8:ステップS13)。異常度算出部915は、機械学習によって得られた教師なし学習モデルM1(詳細には、学習済みパラメータ)を、記憶部93に保存する(ステップS14)。 The anomaly degree calculation unit 915 performs machine learning (unsupervised learning) to obtain the unsupervised learning model M1 (Figure 8: step S13). The anomaly degree calculation unit 915 stores the unsupervised learning model M1 (more specifically, the learned parameters) obtained by machine learning in the memory unit 93 (step S14).
教師なし学習では、具体的には、複数の正常な圧力データD1の特徴量のセットが学習用データとして準備される。そして、当該学習用データを用いた、k近傍法に基づく機械学習が行なわれる。教師なし学習モデルM1は、特徴量を入力として、正常な圧力データの特徴量の分布の乖離の度合いを示す異常度を出力する。異常度は、k近傍からのマハラノビス距離であることが望ましいが、ユークリッド距離またはマンハッタン距離であってもよい。 Specifically, in unsupervised learning, a set of features from multiple normal pressure data D1 is prepared as learning data. Then, machine learning based on the k-nearest neighbor method is performed using this learning data. The unsupervised learning model M1 takes the features as input and outputs an anomaly level indicating the degree of deviation from the distribution of the features of normal pressure data. The anomaly level is preferably the Mahalanobis distance from the k-nearest neighbors, but may also be the Euclidean distance or Manhattan distance.
異常確率算出部917は、教師あり学習モデルM2を得るための機械学習(教師あり学習)を実行する(図8:ステップS15)。また、異常確率算出部917は、機械学習によって得られた教師あり学習モデルM2(詳細には、学習済みパラメータ)を、記憶部93に保存する(図8:ステップS16)。 The anomaly probability calculation unit 917 performs machine learning (supervised learning) to obtain the supervised learning model M2 (Figure 8: step S15). The anomaly probability calculation unit 917 also stores the supervised learning model M2 (more specifically, the learned parameters) obtained by machine learning in the memory unit 93 (Figure 8: step S16).
教師あり学習では、まず、複数の正常な圧力データの特徴量、複数の異常Aの圧力データの特徴量、および、複数の異常Bの圧力データの特徴量が入力データとして準備される。また、教師あり学習モデルM2のベースは、例えば、線形回帰モデルである。教師あり学習では、入力データから、目標値(「正常」、「異常A」および「異常B」を示すラベル)を予測するための最適なパラメータが求められる。具体的には、正常、異常Aおよび異常Bの3状態を区別するため、正常の目標値を「0」、異常Aの目標値を「1」、異常Bの目標値を「-1」として、モデルが入力データの目標値を出力するように学習が進められる。 In supervised learning, first, multiple feature values of normal pressure data, multiple feature values of abnormal pressure data A, and multiple feature values of abnormal pressure data B are prepared as input data. Furthermore, the basis of supervised learning model M2 is, for example, a linear regression model. In supervised learning, optimal parameters for predicting target values (labels indicating "normal," "abnormal A," and "abnormal B") from the input data are found. Specifically, to distinguish between the three states of normal, abnormal A, and abnormal B, the target value for normal is set to "0," the target value for abnormal A is set to "1," and the target value for abnormal B is set to "-1," and learning proceeds so that the model outputs the target values of the input data.
特徴量として、図立ち上がり期間T1を特徴量をとして使用することも考えられる。しかしながら、目標圧力Ptが異なるなど吐出波形のパターンがいくつかある場合には、正常な状態であっても、立ち上がり期間T1がパターンごとにばらつくときがある。このため、立ち上がり期間T1にばらつきがある場合、特徴量として使用しない方が望ましい。 It is also possible to consider using the rising period T1 as a feature quantity. However, if there are several ejection waveform patterns, such as when the target pressure Pt is different, the rising period T1 may vary from pattern to pattern even under normal conditions. For this reason, if there is variation in the rising period T1, it is preferable not to use it as a feature quantity.
<予測段階>
図9は、圧力データの異常を監視する制御ユニット9を示すブロック図である。図10は、制御ユニット9により実行される吐出圧力を監視する監視処理の流れを示す図である。
<Prediction stage>
Fig. 9 is a block diagram showing the control unit 9 for monitoring abnormalities in the pressure data, and Fig. 10 is a diagram showing the flow of a monitoring process executed by the control unit 9 for monitoring the discharge pressure.
この監視処理では、まず、制御ユニット9の吐出圧力測定部911が、圧力データを取得する(図10:ステップS21)。続いて、特徴量算出部913は、取得された圧力データの特徴量を算出する(図10:ステップS22)。 In this monitoring process, first, the discharge pressure measurement unit 911 of the control unit 9 acquires pressure data (Figure 10: step S21). Next, the feature calculation unit 913 calculates the feature of the acquired pressure data (Figure 10: step S22).
異常度算出部915は、特徴量算出部913によって算出された特徴量を教師なし学習モデルM1に入力して、異常度を算出する(図10:ステップS23)。また、異常確率算出部917は、特徴量算出部913によって算出された特徴量を教師あり学習モデルM2に入力して、各異常の確率を算出する(図10:ステップS24)。 The anomaly degree calculation unit 915 inputs the features calculated by the feature calculation unit 913 into the unsupervised learning model M1 to calculate the anomaly degree (Figure 10: step S23). Furthermore, the anomaly probability calculation unit 917 inputs the features calculated by the feature calculation unit 913 into the supervised learning model M2 to calculate the probability of each anomaly (Figure 10: step S24).
図11は、異常度(マハラノビス距離)を算出する様子を概念的に示す図である。図11に示される例において、複数の白抜きの丸(「○」)は、機械学習に用いた正常な圧力データの特徴量空間における位置(分布)を示している。白抜きの三角(「△」)は、新たに取得された圧力データの特徴量空間における位置を示している。図11に示されるように、異常度算出部915は、新たに取得された圧力データ(△)と、k近傍(ここでは、最近傍)の正常な圧力データ(○)との間のマハラノビス距離を、異常度として算出する。異常度は、新たに得られた圧力データ(△)が、正常な圧力データ(○)からどの程度乖離しているかを表す指標である。 Figure 11 is a conceptual diagram showing how the degree of anomaly (Mahalanobis distance) is calculated. In the example shown in Figure 11, multiple open circles ("○") indicate the position (distribution) in feature space of normal pressure data used in machine learning. Open triangles ("△") indicate the position in feature space of newly acquired pressure data. As shown in Figure 11, the anomaly calculation unit 915 calculates the Mahalanobis distance between the newly acquired pressure data (△) and the k-nearest (here, nearest) normal pressure data (○) as the degree of anomaly. The degree of anomaly is an index that indicates the degree to which the newly acquired pressure data (△) deviates from the normal pressure data (○).
図12は、異常確率算出部917の出力を概念的に示す図である。正常、異常Aおよび異常Bの各圧力波形を例示した図である。図12に示される例では、吐出圧力が、正常状態のときよりも過大に立ち上がるオーバーシュートが発生した状態を、異常Aとしている。一方、吐出圧力が正常状態のときよりも充分に上がらず、吐出圧力が定常圧力Pmになるまでの期間が長くなる状態を、異常Bとしている。 Figure 12 is a diagram conceptually illustrating the output of the abnormality probability calculation unit 917. It illustrates examples of pressure waveforms for normal, abnormal A, and abnormal B. In the example shown in Figure 12, abnormality A is a state in which the discharge pressure rises excessively higher than in a normal state, resulting in an overshoot. On the other hand, abnormality B is a state in which the discharge pressure does not rise sufficiently compared to a normal state, and it takes a long time for the discharge pressure to reach steady-state pressure Pm.
異常確率算出部917は、新たに取得された圧力データについて、-1から+1までの間の数値を出力するように構成されている。上述したように、機械学習においては、正常が0、異常Aの出力値を+1、異常Bの出力が-1となるように機械学習を行なわれる。このため、出力値が+1に近くなるほど、異常Aの確率が高く、出力値が-1に近づくほど、異常Bの確率が高くなる。 The abnormality probability calculation unit 917 is configured to output a numerical value between -1 and +1 for newly acquired pressure data. As described above, machine learning is performed so that normal is 0, the output value for abnormality A is +1, and the output for abnormality B is -1. Therefore, the closer the output value is to +1, the higher the probability of abnormality A, and the closer the output value is to -1, the higher the probability of abnormality B.
図9に戻って、異常度算出部915によって算出された異常度、および、異常確率算出部917によって算出された異常確率(-1から1までの間の数値)は、異常判定部919に送られる。異常判定部919は、異常度および異常確率を、閾値と比較することによって、新たに得られた圧力データの正常または異常を判定する(図10:ステップS25)。 Returning to Figure 9, the degree of abnormality calculated by the abnormality degree calculation unit 915 and the abnormality probability (a value between -1 and 1) calculated by the abnormality probability calculation unit 917 are sent to the abnormality determination unit 919. The abnormality determination unit 919 compares the degree of abnormality and the abnormality probability with thresholds to determine whether the newly obtained pressure data is normal or abnormal (Figure 10: Step S25).
具体的には、異常判定部919は、異常度があらかじめ定められた閾値Th1を超えるか否かを判定する(図11参照)。異常度が閾値Th1を超える場合、異常判定部919は、圧力データが異常であるものと判定する。 Specifically, the abnormality determination unit 919 determines whether the degree of abnormality exceeds a predetermined threshold value Th1 (see FIG. 11). If the degree of abnormality exceeds threshold value Th1, the abnormality determination unit 919 determines that the pressure data is abnormal.
また、異常判定部919は、異常確率が、あらかじめ定められた閾値を超えるか否かを判定する。例えば、図12に示されるように、異常Aまたは異常Bに該当するか否かを判定する場合、閾値Th2,Th3があらかじめ定められる。閾値Th2は、0より大きく1より小さい数値であり、閾値Th3は、-1より大きく0より小さい数値である。異常確率が閾値Th2を正側に超えた場合(すなわち、異常確率値が閾値Th2よりも大きい場合)、異常判定部919は、新たな圧力データが異常Aに該当すると判定する。また、異常確率が閾値Th3を負側に超えた場合(すなわち、異常確率が閾値Th3を下回った場合)、異常判定部919は、新たな圧力データが異常Bに該当すると判定する。 The abnormality determination unit 919 also determines whether the abnormality probability exceeds a predetermined threshold value. For example, as shown in FIG. 12, when determining whether the data corresponds to abnormality A or abnormality B, threshold values Th2 and Th3 are determined in advance. Threshold value Th2 is a numerical value greater than 0 and less than 1, and threshold value Th3 is a numerical value greater than -1 and less than 0. If the abnormality probability exceeds threshold value Th2 on the positive side (i.e., if the abnormality probability value is greater than threshold value Th2), the abnormality determination unit 919 determines that the new pressure data corresponds to abnormality A. If the abnormality probability exceeds threshold value Th3 on the negative side (i.e., if the abnormality probability falls below threshold value Th3), the abnormality determination unit 919 determines that the new pressure data corresponds to abnormality B.
例えば、図12に示される例では、1つ目の圧力データ(データ1)の異常確率は閾値Th2,Th3を超えないため、当該圧力データは正常であると判定される。2つ目の圧力データ(データ2)の異常確率は、閾値Th2を正側に超えているため、当該圧力データは異常Aであると判定される。3つ目の圧力データ(データ3)の異常確率は、閾値Th3を負側に超えているため、当該圧力データは異常Bであると判定される。 For example, in the example shown in Figure 12, the abnormality probability of the first pressure data (data 1) does not exceed thresholds Th2 and Th3, so the pressure data is determined to be normal. The abnormality probability of the second pressure data (data 2) exceeds threshold Th2 on the positive side, so the pressure data is determined to be abnormal A. The abnormality probability of the third pressure data (data 3) exceeds threshold Th3 on the negative side, so the pressure data is determined to be abnormal B.
さらに、異常判定部919は、異常度および異常確率を用いた異常判定の結果を総合して、圧力データの最終的な異常判定を行ってもよい。図13は、異常度および異常確率を用いた異常の総合判定の一例を概念的に示す図である。図13において、横軸は、異常確率を示しており、縦軸は異常度を示している。異常度および異常確率の両方が閾値を超えなかった場合(すなわち、両方が正常な場合)、圧力データの総合判定は「正常」と判定される(図13中の第三象限に相当)。また、異常度および異常確率の両方が閾値を超えた場合(すなわち、両方が異常な場合)、新たな圧力データの総合判定は「異常」と判定される。さらに、異常確率は高く、異常度が低い場合、新たな圧力データの総合判定は、「正常分布に近い異常」と判定される。これとは逆に、異常確率は低く、異常度が高い場合、新たな圧力データの総合判定は、「未知の異常」、すなわち、学習時には想定されていない異常であると判定される。 Furthermore, the anomaly determination unit 919 may combine the results of the anomaly determinations using the anomaly level and the anomaly probability to make a final anomaly determination for the pressure data. Figure 13 is a conceptual diagram illustrating an example of a comprehensive anomaly determination using the anomaly level and the anomaly probability. In Figure 13, the horizontal axis represents the anomaly probability, and the vertical axis represents the anomaly level. If neither the anomaly level nor the anomaly probability exceeds the threshold (i.e., both are normal), the comprehensive determination of the pressure data is determined to be "normal" (corresponding to the third quadrant in Figure 13). If both the anomaly level and the anomaly probability exceed the threshold (i.e., both are abnormal), the comprehensive determination of the new pressure data is determined to be "anomaly." Furthermore, if the anomaly probability is high and the anomaly level is low, the comprehensive determination of the new pressure data is determined to be "anomaly close to a normal distribution." Conversely, if the anomaly probability is low and the anomaly level is high, the comprehensive determination of the new pressure data is determined to be "unknown anomaly," i.e., an anomaly not anticipated during learning.
異常判定部919は、ステップS25によって得られた判定結果を、外部に出力する。一例として、異常判定部919は、判定結果をディスプレイ95に表示させる(ステップS26)。異常判定部919は、判定結果をプリンタで印刷出力してもよい。また、異常判定部919は、ランプの点灯、またはスピーカーによるアラーム音の出力等によって、判定結果を出力してもよい。 The abnormality determination unit 919 outputs the determination result obtained in step S25 to the outside. As an example, the abnormality determination unit 919 displays the determination result on the display 95 (step S26). The abnormality determination unit 919 may print out the determination result using a printer. The abnormality determination unit 919 may also output the determination result by turning on a lamp or outputting an alarm sound from a speaker, etc.
以上のように、制御ユニット9(吐出圧力監視装置)は、圧力データ取得部としての吐出圧力測定部911と、特徴量算出部913と、異常度算出部915と、異常確率算出部917と、異常判定部919とを備える。吐出圧力測定部911は、処理液を吐出するノズル71内の圧力の時間変化を示す圧力データを取得する。特徴量算出部913は、圧力データの特徴量を算出する。異常度算出部915は、特徴量を入力とし、正常な特徴量の分布からの乖離の度合いを示す異常度を出力する教師なし学習モデルM1を用いて、特徴量算出部913によって算出された特徴量についての異常度を算出する。異常確率算出部917は、特徴量を入力とし、既定の異常に該当する確率を示す異常確率を出力する教師あり学習モデルM2を用いて、特徴量算出部913によって算出された特徴量についての異常確率を算出する。異常判定部919は、異常度算出部915によって算出された異常度と、異常確率算出部917によって算出された異常確率とを用いて、圧力データの異常を判定する。 As described above, the control unit 9 (discharge pressure monitoring device) includes a discharge pressure measurement unit 911 as a pressure data acquisition unit, a feature calculation unit 913, an abnormality degree calculation unit 915, an abnormality probability calculation unit 917, and an abnormality determination unit 919. The discharge pressure measurement unit 911 acquires pressure data indicating the change over time in the pressure inside the nozzle 71 that discharges the treatment liquid. The feature calculation unit 913 calculates feature amounts of the pressure data. The abnormality degree calculation unit 915 inputs the feature amounts and calculates the abnormality degree for the feature amounts calculated by the feature calculation unit 913 using an unsupervised learning model M1 that outputs an abnormality degree indicating the degree of deviation from the distribution of normal feature amounts. The abnormality probability calculation unit 917 inputs the feature amounts and calculates the abnormality probability for the feature amounts calculated by the feature calculation unit 913 using a supervised learning model M2 that inputs the feature amounts and outputs an abnormality probability indicating the probability that the feature amounts correspond to a predetermined abnormality. The abnormality determination unit 919 determines whether the pressure data is abnormal using the degree of abnormality calculated by the abnormality degree calculation unit 915 and the abnormality probability calculated by the abnormality probability calculation unit 917.
また、制御ユニット9は、圧力監視方法を実行する。圧力監視方法は、a)処理液を吐出するノズル71内の圧力の時間変化を示す圧力データを取得する工程、b)圧力データの特徴量を算出する工程、c)特徴量を入力とし、正常な特徴量の分布からの乖離の度合いを示す異常度を出力する教師なし学習モデルM1を用いて、工程b)によって算出された特徴量の異常度を算出する工程、d)特徴量を入力とし、特定の異常に該当する確率を示す異常確率を出力する教師あり学習モデルM2を用いて、工程b)によって算出された特徴量についての異常確率を算出する工程、e)前記工程c)によって算出された異常度と、前記工程d)によって算出された異常確率とを用いて、前記圧力データの異常を判定する工程、を含む。 The control unit 9 also executes a pressure monitoring method. The pressure monitoring method includes the steps of: a) acquiring pressure data indicating changes over time in pressure within the nozzle 71 that ejects the processing liquid; b) calculating feature quantities for the pressure data; c) calculating the degree of anomaly for the feature quantities calculated in step b) using an unsupervised learning model M1 that takes the feature quantities as input and outputs an anomaly degree indicating the degree of deviation from a normal distribution of feature quantities; d) calculating the anomaly probability for the feature quantities calculated in step b) using a supervised learning model M2 that takes the feature quantities as input and outputs an anomaly probability indicating the probability that the feature quantities correspond to a specific anomaly; and e) determining an anomaly in the pressure data using the anomaly degree calculated in step c) and the anomaly probability calculated in step d).
この構成によれば、あらかじめ想定された異常について判定した場合には、異常確率を算出することによって異常を判別することができる。また、あらかじめ想定されていない未知の異常の発生した場合であっても、異常度を算出することによって当該未知の異常を適切に検知できる。 With this configuration, when a previously anticipated abnormality is detected, the abnormality can be identified by calculating the abnormality probability. Furthermore, even if an unknown abnormality that was not previously anticipated occurs, the unknown abnormality can be properly detected by calculating the abnormality degree.
また、教師なし学習モデルM1は、正常な複数の圧力データのみの特徴量を入力データとして用いた教師なし学習によって得られたモデルである。 Furthermore, the unsupervised learning model M1 is a model obtained by unsupervised learning using only the features of multiple normal pressure data as input data.
この構成によれば、正常な特徴量の分布のみを学習できるため、異常検知を適切に行うことができる。 This configuration allows for learning only the distribution of normal features, enabling appropriate anomaly detection.
教師なし学習モデルM1は、異常度としてマハラノビス距離を出力する。 The unsupervised learning model M1 outputs the Mahalanobis distance as the degree of anomaly.
この構成によれば、圧力データが示す特徴量の各次元間の相関関係を考慮して異常度を算出するため、圧力データの特徴的なパターンや異常な振る舞いをより正確に捉えることができる。 With this configuration, the degree of anomaly is calculated by taking into account the correlation between each dimension of the feature values indicated by the pressure data, making it possible to more accurately capture characteristic patterns and abnormal behavior in the pressure data.
教師あり学習モデルM2は、複数種類の特定の異常(例えば、異常A,B)に該当する確率を出力する。 The supervised learning model M2 outputs the probability of multiple types of specific anomalies (e.g., anomalies A and B).
この構成によれば複数種類の以上の確率を算出できるため、圧力データが複数種類の異常のいずれかに該当するか判定できる。 This configuration allows for the calculation of multiple types of probabilities, making it possible to determine whether the pressure data corresponds to one of multiple types of abnormalities.
<その他の実施形態>
上記実施形態では、異常度算出部915は、教師なし学習モデルM1を用いて、異常度を算出している。しかしながら、教師なし学習モデルM1を用いて異常度を算出することは必須ではない。例えば、異常度算出部915は、正常な特徴量と新たに得られた圧力データの特徴量との差分を、既定の計算式を用いて算出してもよい。当該差分は、新たに得られた圧力データの特徴量についての、正常な特徴量からの乖離の度合いを示す異常度に相当する。また、比較対象となる正常な特徴量は、複数の正常な圧力データの特徴量から定義されたものであってもよいし、あるいは、単一の正常な圧力データの特徴量であってもよい。
<Other embodiments>
In the above embodiment, the anomaly degree calculation unit 915 calculates the anomaly degree using the unsupervised learning model M1. However, it is not necessary to calculate the anomaly degree using the unsupervised learning model M1. For example, the anomaly degree calculation unit 915 may calculate the difference between a normal feature amount and a feature amount of newly obtained pressure data using a predetermined calculation formula. The difference corresponds to an anomaly degree indicating the degree of deviation of the feature amount of the newly obtained pressure data from the normal feature amount. Furthermore, the normal feature amount to be compared may be defined from the feature amounts of multiple normal pressure data, or may be the feature amount of a single normal pressure data.
異常判定部919は、異常度算出部915によって算出された異常度(差分)とあらかじめ設定された閾値とを比較する。そして、異常度が閾値を超えた場合には、異常判定部919は、新たに取得された圧力データが異常であると判定する。 The abnormality determination unit 919 compares the degree of abnormality (difference) calculated by the abnormality degree calculation unit 915 with a preset threshold value. If the degree of abnormality exceeds the threshold value, the abnormality determination unit 919 determines that the newly acquired pressure data is abnormal.
例えば、特開2012-098133号公報には、電流波形のインパルス成分に基づいてインバータ装置の異常を検知するに当たり、正常時のインパルス成分の特徴量と判定対象のインパルス成分の特徴量との類似度を算定することが記載されている。また、特開2006-026584号公報には、インクを吐出させるアクチュエータに印加される電圧に基づいてインクの噴射異常を検知するに当たり、正常時の電圧と、判定対象の電圧との差分を算出することが記載されている。これらの類似度および差分を、上記の異常度として用いてもよい。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2012-098133 describes calculating the degree of similarity between the characteristic quantities of the impulse component under normal conditions and the characteristic quantities of the impulse component being judged when detecting an abnormality in an inverter device based on the impulse component of a current waveform. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2006-026584 describes calculating the difference between the voltage under normal conditions and the voltage being judged when detecting an ink ejection abnormality based on the voltage applied to an actuator that ejects ink. These similarities and differences may be used as the degree of abnormality described above.
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。 Although this invention has been described in detail, the above description is illustrative in all respects and does not limit the invention. It is understood that countless variations not illustrated can be envisioned without departing from the scope of this invention. The configurations described in the above embodiments and variations can be combined or omitted as appropriate, as long as they are not mutually inconsistent.
1 塗布装置
51 チャック機構(基板保持部)
52 走行制御機構
7 塗布機構
71 ノズル
86 圧力センサ
9 制御ユニット(吐出圧力監視装置)
91 演算部
911 吐出圧力測定部(圧力データ取得部)
913 特徴量算出部
915 異常度算出部
917 異常確率算出部
919 異常判定部
931 コンピュータプログラム
M1 教師なし学習モデル
M2 教師あり学習モデル
1 Coating device 51 Chuck mechanism (substrate holding part)
52 Travel control mechanism 7 Application mechanism 71 Nozzle 86 Pressure sensor 9 Control unit (discharge pressure monitoring device)
91 Calculation unit 911 Discharge pressure measurement unit (pressure data acquisition unit)
913 Feature amount calculation unit 915 Abnormality degree calculation unit 917 Abnormality probability calculation unit 919 Abnormality determination unit 931 Computer program M1 Unsupervised learning model M2 Supervised learning model
Claims (5)
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板に向けて、処理液を吐出するノズルと、
前記ノズル内の圧力を測定する圧力センサと、
吐出圧力監視装置と、
を備え、
前記吐出圧力監視装置は、
前記ノズル内の圧力の時間変化を示す圧力データを前記圧力センサにより取得する圧力データ取得部と、
前記圧力データの特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記特徴量を入力とし、正常な前記特徴量の分布からの乖離の度合いを示す異常度を出力する教師なし学習モデルを用いて、前記特徴量算出部によって算出された前記特徴量についての前記異常度を算出する異常度算出部と、
前記特徴量を入力とし、特定の異常に該当する確率を示す異常確率を出力する教師あり学習モデルを用いて、前記特徴量算出部によって算出された前記特徴量についての前記異常確率を算出する、異常確率算出部と、
前記異常度算出部によって算出された前記異常度と、前記異常確率算出部によって算出された前記異常確率とを取得し、前記異常度および前記異常確率の閾値との比較に基づいて、前記圧力データが正常、正常分布に近い異常、未知の異常、および異常のいずれかの状態であるかを判定する異常判定部と、
を含み、
前記特徴量は、前記ノズルからの処理液の吐出を開始する時刻から、吐出圧力が目標圧力に到達する時刻までの期間である吐出圧力の立ち上がり期間に発生するオーバーシュートの程度である、塗布装置。 A coating device comprising:
a substrate holder for holding a substrate;
a nozzle that ejects a processing liquid toward the substrate held by the substrate holder;
a pressure sensor for measuring the pressure in the nozzle;
a discharge pressure monitoring device ;
Equipped with
The discharge pressure monitoring device
a pressure data acquisition unit that acquires pressure data indicating a time change in pressure inside the nozzle using the pressure sensor ;
a feature amount calculation unit that calculates a feature amount of the pressure data;
an anomaly degree calculation unit that calculates the anomaly degree for the feature calculated by the feature calculation unit using an unsupervised learning model that receives the feature as an input and outputs an anomaly degree that indicates the degree of deviation from a normal distribution of the feature;
an abnormality probability calculation unit that uses the feature amount as an input and calculates the abnormality probability for the feature amount calculated by the feature amount calculation unit using a supervised learning model that outputs an abnormality probability indicating the probability that the feature amount corresponds to a specific abnormality;
an abnormality determination unit that acquires the degree of abnormality calculated by the abnormality degree calculation unit and the abnormality probability calculated by the abnormality probability calculation unit, and determines whether the pressure data is in a normal state, an abnormality close to a normal distribution, an unknown abnormality, or an abnormal state based on a comparison of the degree of abnormality calculated by the abnormality degree calculation unit and the abnormality probability with threshold values;
Including,
The coating apparatus , wherein the characteristic amount is the degree of overshoot that occurs during a rise period of the discharge pressure, which is the period from the time when the discharge of the treatment liquid from the nozzle starts to the time when the discharge pressure reaches a target pressure .
前記教師なし学習モデルは、正常な複数の前記圧力データのみの特徴量を入力データとして用いた教師なし学習によって得られたモデルである、塗布装置。 The coating device according to claim 1 ,
The unsupervised learning model is a model obtained by unsupervised learning using, as input data, feature quantities of only the plurality of normal pressure data.
前記教師なし学習モデルは、前記異常度としてマハラノビス距離を出力する、塗布装置。 The coating device according to claim 1 or 2,
The coating apparatus, wherein the unsupervised learning model outputs a Mahalanobis distance as the degree of abnormality.
前記教師あり学習モデルは、複数種類の特定の異常に該当する確率を出力する、塗布装置。 The coating device according to claim 1 or 2,
The supervised learning model outputs probabilities of multiple types of specific anomalies.
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に保持された前記基板に向けて、処理液を吐出するノズルと、
前記ノズル内の圧力を測定する圧力センサと、
吐出圧力監視装置と、
を備え、
前記吐出圧力監視装置は、
前記ノズル内の圧力の時間変化を示す圧力データを前記圧力センサにより取得する圧力データ取得部と、
前記圧力データの特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記特徴量算出部によって算出された前記特徴量について、正常な前記特徴量からの乖離の度合いを示す異常度を算出する異常度算出部と、
前記特徴量を入力とし、特定の異常に該当する確率を示す異常確率を出力する教師あり学習モデルを用いて、前記特徴量算出部によって算出された前記特徴量についての前記異常確率を算出する、異常確率算出部と、
前記異常度算出部によって算出された前記異常度と、前記異常確率算出部によって算出された前記異常確率とを取得し、前記異常度および前記異常確率の閾値との比較に基づいて、前記圧力データが正常、正常分布に近い異常、未知の異常、および異常のいずれかの状態であるかを判定する異常判定部と、
を含み、
前記特徴量は、前記ノズルからの処理液の吐出を開始する時刻から、吐出圧力が目標圧力に到達する時刻までの期間である吐出圧力の立ち上がり期間に発生するオーバーシュートの程度である、塗布装置。 A coating device comprising:
a substrate holder for holding a substrate;
a nozzle that ejects a processing liquid toward the substrate held by the substrate holder;
a pressure sensor for measuring the pressure in the nozzle;
a discharge pressure monitoring device ;
Equipped with
The discharge pressure monitoring device
a pressure data acquisition unit that acquires pressure data indicating a time change in pressure inside the nozzle using the pressure sensor ;
a feature amount calculation unit that calculates a feature amount of the pressure data;
an abnormality degree calculation unit that calculates an abnormality degree indicating a degree of deviation from a normal feature amount for the feature amount calculated by the feature amount calculation unit;
an abnormality probability calculation unit that uses the feature amount as an input and calculates the abnormality probability for the feature amount calculated by the feature amount calculation unit using a supervised learning model that outputs an abnormality probability indicating the probability that the feature amount corresponds to a specific abnormality;
an abnormality determination unit that acquires the degree of abnormality calculated by the abnormality degree calculation unit and the abnormality probability calculated by the abnormality probability calculation unit, and determines whether the pressure data is in a normal state, an abnormality close to a normal distribution, an unknown abnormality, or an abnormal state based on a comparison of the degree of abnormality calculated by the abnormality degree calculation unit and the abnormality probability with threshold values;
Including,
The coating apparatus , wherein the characteristic amount is the degree of overshoot that occurs during a rise period of the discharge pressure, which is the period from the time when the discharge of the treatment liquid from the nozzle starts to the time when the discharge pressure reaches a target pressure .
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