JP7734070B2 - 動作監視方法および製造装置 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

特開２０１４－１６５６０７号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、一般的なフレームベースカメラを使用するものである。このため、特許文献１のカメラは、複数のフレーム画像により構成される動画を撮影している。このようなフレームベースカメラでは、液体の流動などの極めて高速な動きを捉えることができない。したがって、特許文献１の方法では、処理ユニットの動作に含まれる高速な動きを評価することが難しい。

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に含まれる高速な動きを評価できる技術を提供することを目的とする。

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、イベントベースカメラで撮影することにより、輝度値が変化した画素のみの情報で構成されるイベントデータを取得する工程と、ｂ）前記イベントデータに基づく評価値を算出する工程と、ｃ）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、を有し、前記工程ａ）では、複数の前記処理ユニットにおいて、前記特定の動作を、前記イベントベースカメラで撮影することにより、複数の前記イベントデータを取得し、前記工程ｂ）では、複数の前記イベントデータのそれぞれについて、前記評価値を算出し、前記工程ｃ）では、前記評価値に基づいて、複数の前記処理ユニットにおける前記動作のばらつきを評価する。

本願の第２発明は、第１発明の動作監視方法であって、前記工程ａ）の後、前記工程ｂ）の前に、ｘ）複数の前記イベントデータのそれぞれについて、単位時間ごとに、前記情報に基づく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、複数の前記イベントデータのタイミングを揃える工程と、を有する。

本願の第３発明は、第２発明の動作監視方法であって、前記特徴量は、前記単位時間に輝度値が変化した画素の数である。

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、前記評価値は、所定の評価領域において、所定の集計時間に輝度値が変化した画素の数である。

本願の第５発明は、第４発明の動作監視方法であって、前記工程ｃ）では、所定の検査期間に含まれる複数の前記集計時間のうち、輝度値が変化した集計時間の回数ごとに、画素数を集計したヒストグラムに基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する。

本願の第６発明は、第４発明または第５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り、前記評価領域は、前記処理液の供給時における前記基板の表面を含む。

本願の第７発明は、第４発明または第５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り、前記評価領域は、ノズルから前記基板へ向けて吐出される前記処理液の液柱を含む。

本願の第８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、前記評価値は、所定の評価領域において、所定の検査期間に輝度値が変化し、かつ、互いに隣接する画素の数が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下となる画素群の数である。

本願の第９発明は、第８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り、前記評価領域は、前記基板の周縁部を含む。

本願の第１０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、前記評価値は、所定の評価領域において、所定の集計時間に輝度値が変化した画素の数であり、前記工程ｃ）では、前記評価値の経時変化に基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する。

本願の第１１発明は、第１０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り、前記評価領域は、前記基板を回転させつつ前記処理液を振り切る乾燥処理時における前記基板の表面を含む。

本願の第１２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、輝度値が変化した画素のみの情報で構成されるイベントデータを出力可能なイベントベースカメラと、前記イベントベースカメラと通信可能に接続されたコンピュータと、を備え、前記コンピュータは、ａ）前記イベントベースカメラに、前記処理ユニットの前記動作を撮影させることにより、前記イベントデータを取得する処理と、ｂ）前記イベントデータに基づく評価値を算出する処理と、ｃ）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、を実行し、前記コンピュータは、前記工程ａ）では、複数の前記処理ユニットにおいて、前記特定の動作を、前記イベントベースカメラで撮影することにより、複数の前記イベントデータを取得し、前記工程ｂ）では、複数の前記イベントデータのそれぞれについて、前記評価値を算出し、前記工程ｃ）では、前記評価値に基づいて、複数の前記処理ユニットにおける前記動作のばらつきを評価する。

本願の第１発明～第１２発明によれば、イベントベースカメラにより、処理ユニットの特定の動作を撮影する。そして、得られたイベントデータに基づいて、評価値を算出する。イベントデータには、処理ユニットの動作に含まれる高速な動きの情報が記録される。したがって、当該高速な動きを、評価値に基づいて評価できる。これにより、複数の処理ユニットにおける動作のばらつきを評価できる。

特に、本願の第２発明によれば、複数のイベントデータのタイミングを揃えることができる。これにより、工程ｂ），ｃ）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、複数のイベントデータのタイミングを揃えるための特徴量を、イベントデータに含まれる情報に基づいて算出する。このため、イベントデータとは別に、イベントデータ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。

基板処理装置の平面図である。 処理ユニットの縦断面図である。 イベントベースカメラによる撮影の様子を、概念的に示した図である。 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。 基板の処理手順を示すフローチャートである。 動作監視の流れを示すフローチャートである。 フレーム画像の例を示した図である。 イベントデータを画像化した例を示した図である。 特徴量の経時変化波形の例を示したグラフである。 処理液供給時の基板の表面の状態を評価する場合の処理手順を示すフローチャートである。 ヒストグラムの例を示した図である。 処理液供給時の液柱の状態を評価する場合の処理手順を示すフローチャートである。 ヒストグラムの例を示した図である。 液はねの状態を評価する場合の処理手順を示すフローチャートである。 液はねに相当する画素群の検出例を示した図である。 乾燥処理時の基板の表面の状態を評価する場合の処理手順を示すフローチャートである。 評価値の経時変化波形の例を示したグラフである。

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。

＜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。

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。

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。

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。

＜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。

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、イベントベースカメラ７０、および制御部８０を備えている。

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、およびイベントベースカメラ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

イベントベースカメラ７０は、チャンバ１０内の特定の動作を撮影する装置である。イベントベースカメラ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、イベントベースカメラ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、イベントベースカメラ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、または、基板Ｗの乾燥動作を行うとき、イベントベースカメラ７０は、撮影領域Ａ内の当該動作を撮影する。

一般的な動画撮影用のカメラ（フレームベースカメラ）は、多数の画素の輝度値の情報をもつフレーム画像が、時系列に配列された動画データを出力する。これに対し、イベントベースカメラ７０は、輝度値が変化した画素のみの情報で構成されるイベントデータＥを出力する。イベントデータＥは、輝度値が変化した場合にのみ生成される複数の単データｅにより構成される。図３に示すように、単データｅは、輝度値が変化した画素の座標ｘ，ｙ、輝度値が変化した時刻ｔ、および輝度値の変化方向ｐの情報により構成される。輝度値の変化方向ｐは、輝度が明るくなる方向に変化した場合に「１」、輝度が暗くなる方向に変化した場合に「０」となる。

このように、イベントベースカメラ７０は、輝度値が変化した画素のみの情報を出力する。このため、イベントベースカメラ７０から出力されるイベントデータＥの情報量は、フレームベースカメラから出力される動画の情報量よりも、小さい。このため、イベントベースカメラ７０を使用すれば、フレームベースカメラを使用する場合よりも、データの取得および転送を、高速に行うことができる。また、イベントベースカメラ７０は、フレームベースカメラにおけるフレーム画像の時間間隔よりも短い時間間隔で（例えば、数μ秒毎に）、単データｅを取得することができる。それゆえ、イベントベースカメラ７０を使用すれば、撮影対象物の高速な動きを捉えることができる。

イベントベースカメラ７０は、撮影により得られたイベントデータＥを、制御部８０へ送信する。

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。

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、イベントベースカメラ７０から得られるイベントデータＥ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。

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、およびイベントベースカメラ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、Ｓ１１～Ｓ１５、Ｓ２１～Ｓ２５、Ｓ３１～Ｓ３５、Ｓ４１～Ｓ４６、Ｓ５１～Ｓ５５の処理が進行する。

＜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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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。

＜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、複数の処理ユニット１０２において実行される特定の動作を監視し、処理ユニット１０２間における当該動作のばらつき（機差）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またはステップＳ４の乾燥動作とする。ただし、監視対象となる動作は、処理液の供給動作および乾燥動作以外の動作であってもよい。

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、複数の処理ユニット１０２において、特定の動作を実行する。そして、各処理ユニット１０２のイベントベースカメラ７０により、当該動作を撮影する（ステップＳ１１）。これにより、複数のイベントデータＥを取得する。ここで、特定の動作は、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。各処理ユニット１０２のイベントベースカメラ７０は、得られたイベントデータＥを、制御部８０へ送信する。制御部８０は、イベントベースカメラ７０から送信された複数のイベントデータＥを、記憶部８３に記憶する。

図７は、処理ユニット１０２内の撮影領域Ａを、通常のフレームベースカメラで撮影した場合のフレーム画像Ｆの例を示した図である。図８は、同じ撮影領域Ａを、イベントベースカメラ７０で撮影し、得られたイベントデータＥを画像化した例を示した図である。図８では、イベントデータＥの単データｅが存在する画素を、黒色のドットで示している。

通常のフレーム画像Ｆは、全ての画素に輝度値が規定されている。したがって、通常のフレーム画像Ｆでは、図７のように、動きの無い部分も画像として現される。これに対し、イベントデータＥは、輝度値が変化した画素のみの情報で構成される。したがって、イベントデータＥでは、図８のように、動きのある部分のみに単データｅが存在し、動きの無い部分には単データｅが存在しない。

次に、制御部８０は、複数のイベントデータＥのそれぞれについて、単位時間毎に、単データｅの情報に基づく特徴量を算出する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２では、制御部８０は、各イベントデータＥにおいて、単位時間毎に、単データｅの数を集計する。単位時間は、イベントベースカメラ７０における単データｅの取得間隔よりも大きい時間であり、例えば、５秒程度とすればよい。制御部８０は、イベントデータＥにおいて、単位時間に存在する単データｅの数を、特徴量とする。すなわち、制御部８０は、単位時間に輝度値が変化した画素の数を、特徴量とする。ただし、イベントデータＥに基づいて算出される他の数値を、特徴量としてもよい。

複数のイベントデータＥにおいて、単位時間毎に特徴量が算出されると、イベントデータＥ毎に、特徴量の経時変化波形ＷＦが得られる。図９は、２つのイベントデータＥ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９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。

制御部８０は、複数のイベントデータＥの特徴量の経時変化波形ＷＦを比較することにより、複数のイベントデータＥのタイミングを揃える（ステップＳ１３）。具体的には、制御部８０は、基準となる１つのイベントデータＥの経時変化波形ＷＦと、他のイベントデータＥ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、他のイベントデータＥの時刻をずらす。これにより、複数のイベントデータＥにおける動作のタイミングが、基準となるイベントデータＥに揃えられる。すなわち、複数のイベントデータＥにおいて、同じ時刻に同じ動作が行われるようになる。

複数のイベントデータＥのタイミングが揃うと、次に、制御部８０は、複数のイベントデータＥのそれぞれについて、評価値を算出する（ステップＳ１４）。そして、制御部８０は、算出された評価値に基づいて、処理ユニット１０２の特定の動作を評価する（ステップＳ１５）。評価値は、イベントデータＥに基づいて算出されるものであればよい。制御部８０は、処理ユニット１０２の特定の動作の評価すべき事象に応じて、予め設定された算出方法で、評価値を算出する。

以下では、評価すべき事象が異なる４つの例について、ステップＳ１４～Ｓ１５の処理を、より詳細に説明する。

＜４－１．処理液供給時の基板表面の状態を評価する場合＞
上面ノズル４１から基板Ｗの表面に、処理液を供給するときには、基板Ｗの表面において、高速な処理液の流れが形成される。以下では、このときの基板Ｗの表面の状態を評価する場合について、説明する。図１０は、処理液供給時の基板Ｗの表面の状態を評価する場合の処理手順を示すフローチャートである。

図１０に示すように、制御部８０は、まず、評価領域を指定する（ステップＳ２１）。評価領域は、例えば、ユーザが制御部８０に入力する情報に基づいて、指定される。ここでは、撮影領域Ａのうち、処理液の供給時における基板Ｗの表面を含む領域が、評価領域として指定される。

次に、制御部８０は、集計時間を指定する（ステップＳ２２）。集計時間は、例えば、ユーザが制御部８０に入力する情報に基づいて、指定される。集計時間は、イベントベースカメラ７０における単データｅの取得間隔よりも大きい時間である。処理液供給時の基板Ｗの表面の状態を評価する場合、集計時間は、例えば１秒とすればよい。

続いて、制御部８０は、指定された評価領域において、指定された集計時間毎に、輝度値が変化した画素の数をカウントする。具体的には、制御部８０は、イベントデータＥに含まれる複数の単データｅのうち、指定された評価領域に含まれる座標情報ｘ，ｙをもち、かつ、指定された集計時間に合致する時刻情報ｔをもつ単データｅの数を、集計する。ただし、同じ座標情報ｘ，ｙをもつ複数の単データｅは、１つとカウントする。すなわち、１つの集計時間の中で、同じ画素の輝度値が複数回変化した場合でも、カウントは１回とする。そして、制御部８０は、集計された単データｅの数（すなわち、輝度値が変化した画素の数）を、評価値とする（ステップＳ２３）。

続いて、制御部８０は、上記評価値のヒストグラムＨ１を作成する（ステップＳ２４）。図１１は、２つの処理ユニット１０２について作成されたヒストグラムＨ１の例を示した図である。図１１の例では、ヒストグラムＨ１を作成するための検査期間を５秒とした。ヒストグラムＨ１の横軸は、検査期間に含まれる５回の集計時間のうち、輝度値が変化した集計時間の回数を示している。ヒストグラムＨ１の縦軸は、画素の数を示している。

すなわち、図１１のヒストグラムＨ１では、評価領域に属する複数の画素のうち、５秒の検査期間で、輝度値が変化した集計時間の回数が０回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が１回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が２回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が３回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が４回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が５回の画素の数が、それぞれ示されている。

このようなヒストグラムＨ１を作成すれば、評価領域に属する多数の画素の輝度値の変化の傾向を、単一のグラフで統計的に表すことができる。制御部８０は、作成されたヒストグラムＨ１に基づいて、処理ユニット１０２の動作を評価する（ステップＳ２５）。

ステップＳ２５では、制御部８０が、処理ユニット１０２毎に作成されたヒストグラムＨ１を、比較する。そして、基準となる処理ユニット１０２のヒストグラムＨ１と、他の処理ユニット１０２のヒストグラムＨ１との差が、予め設定された許容範囲内か否かを判定する。そして、制御部８０は、ヒストグラムＨ１の差が許容範囲から外れた場合に、それらの処理ユニット１０２の間において、動作のばらつき（機差）が大きいと判定する。その後、制御部８０は、評価結果を表示部８４に表示する。

＜４－２．処理液供給時の液柱の状態を評価する場合＞
上面ノズル４１から基板Ｗの表面に、処理液を供給するときには、図８のように、ノズルヘッド４１２と基板Ｗとの間に、ノズルヘッド４１２から吐出される処理液の液柱Ｌが形成される。以下では、この液柱Ｌのゆらぎ等の状態を評価する場合について、説明する。図１２は、処理液供給時の液柱Ｌの状態を評価する場合の処理手順を示すフローチャートである。

図１２に示すように、制御部８０は、まず、評価領域を指定する（ステップＳ３１）。評価領域は、例えば、ユーザが制御部８０に入力する情報に基づいて、指定される。ここでは、撮影領域Ａのうち、上面ノズル４１から基板Ｗへ向けて吐出される処理液の液柱Ｌを含む領域が、評価領域として指定される。

次に、制御部８０は、集計時間を指定する（ステップＳ３２）。集計時間は、例えば、ユーザが制御部８０に入力する情報に基づいて、指定される。集計時間は、イベントベースカメラ７０における単データｅの取得間隔よりも大きい時間である。処理液供給時の液柱Ｌの状態を評価する場合、集計時間は、例えば１秒とすればよい。

続いて、制御部８０は、指定された評価領域において、指定された集計時間毎に、輝度値が変化した画素の数をカウントする。具体的には、制御部８０は、イベントデータＥに含まれる複数の単データｅのうち、指定された評価領域に含まれる座標情報ｘ，ｙをもち、かつ、指定された集計時間に合致する時刻情報ｔをもつ単データｅの数を、集計する。ただし、同じ座標情報ｘ，ｙをもつ複数の単データｅは、１つとカウントする。すなわち、１つの集計時間の中で、同じ画素の輝度値が複数回変化した場合でも、カウントは１回とする。そして、制御部８０は、集計された単データｅの数（すなわち、輝度値が変化した画素の数）を、評価値とする（ステップＳ３３）。

続いて、制御部８０は、上記評価値のヒストグラムＨ２を作成する（ステップＳ３４）。図１３は、２つの処理ユニット１０２について作成されたヒストグラムＨ２の例を示した図である。図１３の例では、ヒストグラムＨ２を作成するための検査期間を１０秒とした。ヒストグラムＨ２の横軸は、検査期間に含まれる１０回の集計時間のうち、輝度値が変化した集計時間の回数を示している。ヒストグラムＨ１の縦軸は、画素の数を示している。

すなわち、図１３のヒストグラムＨ２では、評価領域に属する複数の画素のうち、１０秒の検査期間で、輝度値が変化した集計時間の回数が０回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が１回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が２回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が３回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が４回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が５回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が６回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が７回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が８回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が９回の画素の数、輝度値が変化した集計時間の回数が１０回の画素の数が、それぞれ示されている。

このようなヒストグラムＨ２を作成すれば、評価領域に属する多数の画素の輝度値の変化の傾向を、単一のグラフで統計的に表すことができる。制御部８０は、作成されたヒストグラムＨ２に基づいて、処理ユニット１０２の動作を評価する（ステップＳ３５）。

ステップＳ３５では、制御部８０が、処理ユニット１０２毎に作成されたヒストグラムＨ２を、比較する。そして、基準となる処理ユニット１０２のヒストグラムＨ２と、他の処理ユニット１０２のヒストグラムＨ２との差が、予め設定された許容範囲内か否かを判定する。そして、制御部８０は、ヒストグラムＨ２の差が許容範囲から外れた場合に、それらの処理ユニット１０２の間において、動作のばらつき（機差）が大きいと判定する。その後、制御部８０は、評価結果を表示部８４に表示する。

＜４－３．チャックピンによる液はねを評価する場合＞
基板Ｗを回転させつつ、基板Ｗの表面に処理液を供給すると、基板Ｗの周縁部から、処理液が飛散する。このとき、チャックピン２２の付近において、他の部分よりも大きな処理液の液はねが生じる場合がある。以下では、この液はねの状態を評価する場合について、説明する。図１４は、液はねの状態を評価する場合の処理手順を示すフローチャートである。

図１４に示すように、制御部８０は、まず、評価領域を指定する（ステップＳ４１）。評価領域は、例えば、ユーザが制御部８０に入力する情報に基づいて、指定される。ここでは、撮影領域Ａのうち、基板保持部２０により保持された基板Ｗの周縁部を含む領域が、評価領域として指定される。

次に、制御部８０は、検査期間を指定する（ステップＳ４２）。検査期間は、例えば、ユーザが制御部８０に入力する情報に基づいて、指定される。検査期間は、イベントベースカメラ７０における単データｅの取得間隔よりも大きい時間である。液はねの状態を評価する場合、検査期間は、例えば０．１秒とすればよい。

続いて、制御部８０は、指定された評価領域において、指定された検査期間に、輝度値が変化した画素を特定する（ステップＳ４３）。具体的には、制御部８０は、イベントデータＥに含まれる複数の単データｅのうち、指定された評価領域に含まれる座標情報ｘ，ｙをもち、かつ、指定された検査期間に合致する時刻情報ｔをもつ単データｅを特定する。

図１５は、上記の評価領域において、上記の検査期間に輝度値が変化した画素（以下「検出画素Ｐ」と称する）の例を示した図である。制御部８０は、複数の検出画素Ｐのうち、互いに隣接する画素の数が、所定の下限値以上かつ所定の上限値以下となる画素群ＰＧを抽出する。これにより、液はねに相当する箇所を、画素群ＰＧとして検出することができる（ステップＳ４４）。図１５では、検出された画素群ＰＧを、破線の円で囲むことにより示している。

なお、図１５の例では、基板Ｗの周縁部に相当する部分において、多数の検出画素Ｐが線状に連続している。しかしながら、隣接する検出画素Ｐの数に上限値を設けているため、当該部分は、液はねとして検出されていない。

制御部８０は、評価領域において、液はねとして検出された画素群ＰＧの数をカウントする（ステップＳ４５）。そして、制御部８０は、カウントされた画素群ＰＧの数を、評価値とする。その後、制御部８０は、当該評価値に基づいて、処理ユニット１０２の動作を評価する（ステップＳ４６）。

ステップＳ４６では、制御部８０が、処理ユニット１０２毎にカウントされた画素群ＰＧの数を、比較する。そして、基準となる処理ユニット１０２における画素群ＰＧの数と、他の処理ユニット１０２における画素群ＰＧの数との差が、予め設定された許容範囲内か否かを判定する。そして、制御部８０は、画素群ＰＧの数の差が許容範囲から外れた場合に、それらの処理ユニット１０２の間において、動作のばらつき（機差）が大きいと判定する。その後、制御部８０は、評価結果を表示部８４に表示する。

＜４－４．乾燥時間を評価する場合＞
上述したステップＳ４では、基板Ｗを高速で回転させて、処理液を振り切ることにより、基板Ｗの表面を乾燥させる。このとき、基板Ｗの表面においては、処理液の液膜の厚みが徐々に薄くなることにより、光の干渉縞が変化する。以下では、このような乾燥処理時における基板Ｗの表面の状態を評価する場合について、説明する。図１６は、乾燥処理時における基板Ｗの表面の状態を評価する場合の処理手順を示すフローチャートである。

図１６に示すように、制御部８０は、まず、評価領域を指定する（ステップＳ５１）。評価領域は、例えば、ユーザが制御部８０に入力する情報に基づいて、指定される。ここでは、撮影領域Ａのうち、乾燥処理時における基板Ｗの表面を含む領域が、評価領域として指定される。

次に、制御部８０は、集計時間を指定する（ステップＳ５２）。集計時間は、例えば、ユーザが制御部８０に入力する情報に基づいて、指定される。集計時間は、イベントベースカメラ７０における単データｅの取得間隔よりも大きい時間である。乾燥処理時における基板Ｗの表面の状態を評価する場合、集計時間は、例えば０．１秒とすればよい。

続いて、制御部８０は、指定された評価領域において、指定された集計時間毎に、輝度値が変化した画素の数をカウントする。具体的には、制御部８０は、イベントデータＥに含まれる複数の単データｅのうち、指定された評価領域に含まれる座標情報ｘ，ｙをもち、かつ、指定された集計時間に合致する時刻情報ｔをもつ単データｅの数を、集計する。ただし、同じ座標情報ｘ，ｙをもつ複数の単データｅは、１つとカウントする。すなわち、１つの集計時間の中で、同じ画素の輝度値が複数回変化した場合でも、カウントは１回とする。そして、制御部８０は、集計された単データｅの数（すなわち、輝度値が変化した画素の数）を、評価値とする（ステップＳ５３）。

続いて、制御部８０は、上記評価値の経時変化波形ＶＷを作成する（ステップＳ５４）。図１７は、２つの処理ユニット１０２について作成された経時変化波形ＶＷを示したグラフである。図１７のグラフの横軸は、時刻を示している。図１７のグラフの縦軸は、画素の数を示している。すなわち、図１７のグラフは、評価領域に属する複数の画素のうち、輝度値が変化した画素の数の経時変化を示している。

制御部８０は、作成した評価値の経時変化波形ＶＷに基づいて、処理ユニット１０２の動作を評価する（ステップＳ５５）。ステップＳ５５では、制御部８０は、経時変化波形ＶＷにおいて、評価値が増加を開始した時刻から、減少を終了した時刻までの時間（以下「乾燥時間Ｔ」と称する）を計測する。そして、制御部８０は、処理ユニット１０２毎に計測された乾燥時間Ｔを比較する。制御部８０は、基準となる処理ユニット１０２の乾燥時間Ｔと、他の処理ユニット１０２の乾燥時間Ｔとの差が、予め設定された許容範囲内か否かを判定する。そして、制御部８０は、乾燥時間Ｔの差が許容範囲から外れた場合に、それらの処理ユニット１０２の間において、動作のばらつき（機差）が大きいと判定する。その後、制御部８０は、評価結果を表示部８４に表示する。

＜４－５．本実施形態の動作監視方法の効果＞
以上のように、この基板処理装置１００では、イベントベースカメラ７０により、処理ユニット１０２の特定の動作を撮影する。そして、得られたイベントデータＥに基づいて、評価値を算出する。イベントデータＥには、処理ユニット１０２の動作に含まれる高速な動きの情報が記録される。したがって、当該高速な動きを、評価値に基づいて評価できる。

また、本実施形態の動作監視方法では、ステップＳ１４において評価値を算出する前に、ステップＳ１２～Ｓ１３において、複数のイベントデータＥ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Ｓ１４において、動作のタイミングが一致した複数のイベントデータＥに基づいて、評価値を算出できる。その結果、ステップＳ１５において、複数の処理ユニット１０２の動作のばらつきを、より精度よく評価できる。

また、本実施形態の動作監視方法では、複数のイベントデータＥのタイミングを揃えるための特徴量を、イベントデータＥに含まれる情報に基づいて算出している。すなわち、処理ユニット１０２の動作を評価するためのイベントデータＥ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、イベントデータＥとは別に、イベントデータＥ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。

＜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。

上記の実施形態では、複数の処理ユニット１０２において特定の動作を撮影し、処理ユニット１０２間における動作のばらつきを評価していた。しかしながら、１つの処理ユニット１０２において、繰り返される動作を複数回撮影し、得られたイベントデータＥに基づいて、１つの処理ユニット１０２における動作のばらつきを評価してもよい。

また、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。

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、複数の処理ユニットにおける動作の再現性を、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。

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 イベントベースカメラ
８０ 制御部
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
Ｅ イベントデータ
ｅ 単データ
Ｈ１ ヒストグラム
Ｈ２ ヒストグラム
Ｐ 検出画素
ＰＧ 画素群
Ｔ 乾燥時間
ＷＦ 特徴量の経時変化波形
ＶＷ 評価値の経時変化波形

Claims (12)

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、イベントベースカメラで撮影することにより、輝度値が変化した画素のみの情報で構成されるイベントデータを取得する工程と、
   ｂ）前記イベントデータに基づく評価値を算出する工程と、
   ｃ）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、
   を有し、
   前記工程ａ）では、複数の前記処理ユニットにおいて、前記特定の動作を、前記イベントベースカメラで撮影することにより、複数の前記イベントデータを取得し、
   前記工程ｂ）では、複数の前記イベントデータのそれぞれについて、前記評価値を算出し、
   前記工程ｃ）では、前記評価値に基づいて、複数の前記処理ユニットにおける前記動作のばらつきを評価する、動作監視方法。
2. 請求項１に記載の動作監視方法であって、
   前記工程ａ）の後、前記工程ｂ）の前に、
   ｘ）複数の前記イベントデータのそれぞれについて、単位時間ごとに、前記情報に基づく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、複数の前記イベントデータのタイミングを揃える工程と、
   を有する、動作監視方法。
3. 請求項２に記載の動作監視方法であって、
   前記特徴量は、前記単位時間に輝度値が変化した画素の数である、動作監視方法。
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、
   前記評価値は、所定の評価領域において、所定の集計時間に輝度値が変化した画素の数である、動作監視方法。
5. 請求項４に記載の動作監視方法であって、
   前記工程ｃ）では、所定の検査期間に含まれる複数の前記集計時間のうち、輝度値が変化した集計時間の回数ごとに、画素数を集計したヒストグラムに基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する、動作監視方法。
6. 請求項４または請求項５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り、
   前記評価領域は、前記処理液の供給時における前記基板の表面を含む、動作監視方法。
7. 請求項４または請求項５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り、
   前記評価領域は、ノズルから前記基板へ向けて吐出される前記処理液の液柱を含む、動作監視方法。
8. 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、
   前記評価値は、所定の評価領域において、所定の検査期間に輝度値が変化し、かつ、互いに隣接する画素の数が所定の下限値以上かつ所定の上限値以下となる画素群の数である、動作監視方法。
9. 請求項８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り、
   前記評価領域は、前記基板の周縁部を含む、動作監視方法。
10. 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、
    前記評価値は、所定の評価領域において、所定の集計時間に輝度値が変化した画素の数であり、
    前記工程ｃ）では、前記評価値の経時変化に基づいて、前記処理ユニットの前記動作を評価する、動作監視方法。
11. 請求項１０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り、
    前記評価領域は、前記基板を回転させつつ前記処理液を振り切る乾燥処理時における前記基板の表面を含む、動作監視方法。
12. 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、
    輝度値が変化した画素のみの情報で構成されるイベントデータを出力可能なイベントベースカメラと、
    前記イベントベースカメラと通信可能に接続されたコンピュータと、
    を備え、
    前記コンピュータは、
    ａ）前記イベントベースカメラに、前記処理ユニットの前記動作を撮影させることにより、前記イベントデータを取得する処理と、
    ｂ）前記イベントデータに基づく評価値を算出する処理と、
    ｃ）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、
    を実行し、
    前記コンピュータは、
    前記工程ａ）では、複数の前記処理ユニットにおいて、前記特定の動作を、前記イベントベースカメラで撮影することにより、複数の前記イベントデータを取得し、
    前記工程ｂ）では、複数の前記イベントデータのそれぞれについて、前記評価値を算出し、
    前記工程ｃ）では、前記評価値に基づいて、複数の前記処理ユニットにおける前記動作のばらつきを評価する、製造装置。