JP5497144B2 - 半導体製造装置のプロセス監視装置及び半導体製造装置のプロセス監方法並びに半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置のプロセス監視装置及び半導体製造装置のプロセス監方法並びに半導体製造装置に関する。

半導体装置の製造工程では、半導体製造装置で実施される各種のプロセスを、監視カメラ等によって撮像して監視することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなプロセスの監視、例えば、半導体ウエハにフォトレジストを塗布する塗布装置におけるフォトレジストの塗布プロセスの監視、現像装置における露光されたフォトレジストの現像プロセスの監視を監視カメラによって撮像し、異常な事象の発生の有無を監視する場合、正常と異常とが明確な１つの特定な事象、例えばノズルからの液垂れを監視する場合は、電子的に異常の有無を検出できる。

しかし、一般的な異常の検出は、プロセスを撮像した動画像はデータとしてストアしておき、異常発生が発覚した後、異常が発生した半導体ウエハが経由してきたプロセス装置のモジュールを調べ、その通過したタイムスタンプから、後で作業員が目視でプロセスの異常を確認するという方法が採られていた。

特開２０１１−１４８４９号公報

しかしながら、上記のように監視カメラによって撮像した動画を作業員が目視によって観察する場合、非常に短時間のうちに異常事象が発生し終了するものについては、見逃す可能性が高いという問題と、監視に熟練を要するという問題があった。また、異常が一度発生すると連続して半導体ウエハ等に欠陥をもたらし、リワークする際の負担が大きくなるという問題もある。さらに、実際に異常が発生する前に、異常の予兆の検知等を行うことは難しいという問題もあった。

本発明は、上記従来の事情に対処してなされたものであり、従来に比べて容易かつ確実に半導体製造装置のプロセスを監視することのできる半導体製造装置のプロセス監視装置及び半導体製造装置のプロセス監方法並びに半導体製造装置を提供することを目的とする。

本願発明の一態様は、被処理基板を処理する半導体製造装置のプロセスの状態を監視する半導体製造装置の監視装置であって、正常な前記処理の状態を示す正常時動画データを記憶する記憶手段と、監視対象の前記処理の状態を撮像して動画データを取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得された動画データと、前記正常時動画データからフレーム毎に特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて異常度を定量的に算出する異常度算出手段と、前記異常度算出手段によって算出された異常度を、前記動画データのフレームの位置と関連付けて表示する表示手段と、を具備することを特徴とする。

本願発明の他の態様は、被処理基板を処理する半導体製造装置のプロセスの状態を監視する半導体製造装置の監視方法であって、正常な前記処理の状態を示す正常時動画データを記憶する記憶ステップと、監視対象の前記処理の状態を撮像して動画データを取得する撮像ステップと、前記撮像ステップによって取得された動画データと、前記正常時動画データからフレーム毎に特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて異常度を定量的に算出する異常度算出ステップと、前記異常度算出ステップによって算出された異常度を、前記動画データのフレームの位置と関連付けて表示する表示ステップと、を具備することを特徴とする。

本願発明のさらに他の態様は、被処理基板を処理する半導体製造装置であって、正常な前記処理の状態を示す正常時動画データを記憶する記憶手段と、監視対象の前記処理の状態を撮像して動画データを取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得された動画データと、前記正常時動画データからフレーム毎に特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて異常度を定量的に算出する異常度算出手段と、前記異常度算出手段によって算出された異常度を、前記動画データのフレームの位置と関連付けて表示する表示手段と、を具備する半導体製造装置の監視装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、従来に比べて容易かつ確実に半導体製造装置のプロセスを監視することのできる半導体製造装置のプロセス監視装置及び半導体製造装置のプロセス監方法並びに半導体製造装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の半導体製造装置のプロセス監視装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態の半導体製造装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態の半導体製造装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態の半導体製造装置の構成を示す図。 実施形態の動作を示すフローチャート。 実施形態の動作を示すフローチャート。 実施形態の動作を示すフローチャート。 撮像画像の例を模式的に示す図。 撮像画像の例を模式的に示す図。 異常度の算出結果の画像例を模式的に示す図。 異常度の算出結果の画像例を模式的に示す図。 異常度の算出結果の画像例を模式的に示す図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置のプロセス監視装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００は、半導体製造装置のプロセス監視装置、１１０は、被処理基板に所定の処理を施す半導体製造装置を示している。なお、本実施形態では、被処理基板としての半導体ウエハにフォトレジストの塗布処理及び現像処理を施す塗布現像装置１１０を例として説明する。

半導体製造装置のプロセス監視装置１００は、動画像モニタカメラ１０１を具備しており、この動画像モニタカメラ１０１は、塗布現像装置１１０の内部に組み込まれ、監視対象のプロセスを撮像可能な位置に配設されている。本実施形態では、例えば、塗布現像装置１１０の薬液塗布部、すなわちスピンコーティング装置の薬液供給ノズル（現像液供給ノズル又はレジスト供給ノズル等）、回転される半導体ウエハ等を撮像可能な位置に動画像モニタカメラ１０１が配設される。

また、半導体製造装置のプロセス監視装置１００は、画像フレームグラバー部１０２、ＣＰＵ及びメモリ等を具備した演算処理部１０３、ハードディスク等からなるデータ記憶部１０４、学習異常判定処理部１０５、診断結果表示部１０６、装置イベント発行部１０７を具備している。

動画像モニタカメラ１０１からの動画信号は、画像フレームグラバー部１０２を介し、動画データとして演算処理部１０３に入力される。演算処理部１０３に入力された動画データは、データ記憶部１０４に動画データとして記憶される。また、演算処理部１０３に入力された動画信号は、演算処理部１０３にて演算処理され、この演算処理後の動画データは、学習異常判定処理部１０５に入力される。

次に、図２〜４を参照して塗布現像装置１１０の構成について説明する。図２は平面図、図３は正面図、図４は背面図である。この塗布現像装置１１０は、カセットステーション１１１と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１２と、処理ステーション１１２に隣接して設けられる露光装置１１４と処理ステーション１１２との間で半導体ウエハＷを受け渡すためのインターフェイスステーション１１３とを具備している。

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

図２に示すように、カセットステーション１１１の入口側端部（図２中Ｙ方向端部）には、Ｘ方向に沿って延在するカセット載置台１２０が設けられている。このカセット載置台１２０上にＸ方向に沿って１列に複数（図２では５個）の位置決め突起１２０ａが配設されており、ウエハカセット（ＣＲ）はウエハ搬入出口を処理ステーション１１２側に向けてこの突起１２０ａの位置に載置されるようになっている。

カセットステーション１１１には、カセット載置台１２０と処理ステーション１１２との間に位置するように、ウエハ搬送機構１２１が設けられている。このウエハ搬送機構１２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウエハカセット（ＣＲ）中の半導体ウエハＷの配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用ピック１２１ａを有しており、このウエハ搬送用ピック１２１ａは、図２中に示すθ方向に回転可能とされている。これにより、ウエハ搬送用ピック１２１ａは、いずれのウエハカセット（ＣＲ）に対してもアクセスでき、かつ、後述する処理ステーション１１２の第３処理ユニット群Ｇ_３に設けられたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ_３）にアクセスできるようになっている。

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

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

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

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

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

第３〜５処理ユニット群Ｇ_３〜Ｇ_５に設けられている高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、プリベークユニット（ＰＡＢ）、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）、ポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）は、例えば、全て同じ構造を有し、加熱処理ユニットを構成する。

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

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

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

図２に示すように、第１主搬送部Ａ_１には第１主ウエハ搬送装置１１６が設けられ、この第１主ウエハ搬送装置１１６は、第１処理ユニット群Ｇ_１、第３処理ユニット群Ｇ_３、第４処理ユニット群Ｇ_４と第６処理ユニット群Ｇ_６に備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。

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

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

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

第１処理ユニット群Ｇ_１〜第７処理ユニット群Ｇ_７は、メンテナンスのために取り外しが可能となっており、処理ステーション１１２の背面側のパネルも取り外しまたは開閉可能となっている。また、図３に示すように、第１処理ユニット群Ｇ_１と第２処理ユニット群Ｇ_２の下方には、第１処理ユニット群Ｇ_１と第２処理ユニット群Ｇ_２に所定の処理液を供給するケミカルユニット（ＣＨＭ）１２６、１２７が設けられている。

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

図４に示すように、第１ウエハ搬送体１６２の背面側には、下から順に、露光装置１１４から搬出された半導体ウエハＷを一時収容するアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）、露光装置１１４に搬送される半導体ウエハＷを一時収容するイン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）、周辺露光装置（ＷＥＥ）が積み重ねられて構成された第８処理ユニット群Ｇ_８が配置されている。イン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）とアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）は、複数枚、例えば２５枚の半導体ウエハＷを収容できるようになっている。

また、第１ウエハ搬送体１６２の正面側には、図３に示すように、下から順に、２段の高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_９）と、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ_９）とが積み重ねられて構成された第９処理ユニット群Ｇ_９が配置されている。

図２に示すように、第１ウエハ搬送体１６２は、Ｚ方向に移動可能かつθ方向に回転可能であり、さらにＸ−Ｙ面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク１６２ａを有している。このフォーク１６２ａは、第５処理ユニット群Ｇ_５、第８処理ユニット群Ｇ_８、第９処理ユニット群Ｇ_９の各ユニットに対して選択的にアクセス可能であり、これによりこれらのユニット間での半導体ウエハＷの搬送を行うことが可能となっている。

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

図３に示すように、カセットステーション１１１の下部にはこの塗布現像装置１１０全体を制御する集中制御部１１９が設けられている。この集中制御部１１９に図１に示した半導体製造装置のプロセス監視装置１００の動画像モニタカメラ１０１以外の部分が配設されている。

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

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

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

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

次に、第４処理ユニット群Ｇ_４に設けられたプリベークユニット（ＰＡＢ）で半導体ウエハＷにプリベーク処理を施し、周辺露光装置（ＷＥＥ）で周辺露光処理を施した後、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_９）等で温調する。その後、半導体ウエハＷを第２ウエハ搬送体１６３により露光装置１１４内に搬送する。

露光装置１１４により露光処理がなされた半導体ウエハＷは、第２ウエハ搬送体１６３によってトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ_９）に搬入する。この後、半導体ウエハＷに、第５処理ユニット群Ｇ_５に属するポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）によるポストエクスポージャーベーク処理、第２処理ユニット群Ｇ_２に属する現像ユニット（ＤＥＶ）による現像処理、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）によるポストベーク処理、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ_３）による温調処理を行う。

以上の手順によって、レジストパターンのパターニングが行われる。

図１に示した半導体製造装置のプロセス監視装置１００によってプロセスの監視を行う場合、プロセスの監視を開始する前に、予め半導体ウエハに対するプロセスが正常に行われた際の動画像を動画像モニタカメラ１０１によって撮像し、その際の動画データを、正常時動画データとしてデータ記憶部１０４に記憶しておく。この正常時動画データの収集は、装置モジュール毎に、かつ、レシピ毎に行う必要があり、また、液の揺らぎ等があるため、１レシピについて複数回（例えば、１０〜２０回）正常時動画データの収集を行う。

動画データを取り込む際には、図５のフローチャートに示すように前処理を行う。すなわち、まず動画像からフレーム画像を切り出す（ステップ２０１）。次に、カラーをグレー化するグレー化処理を行い（ステップ２０２）、メディアンフィルタ等によるノイズ除去処理を行った後（ステップ２０３）、２値化処理を行う（ステップ２０４）。

次に、ＲＯＩ（Region Of Interest）設定を行い、監視を行う動画の範囲を決定する。これによって、前処理が終了する。ここで、図８にＲＯＩの設定例を示す。図８に示す画像には、薬液を吐出するノズル、回転される半導体ウエハ、半導体ウエハを囲むカップの一部が写っている。なお、図８において上部に一部が見えているのが実際のノズルであり、下部に見えているのは半導体ウエハの表面に移っているノズルの像である。同図において四角形で区切られた内側部分がＲＯＩであり、その内部を複数（図８に示す例では、４×５）のメッシユに分離している。このように、ＲＯＩとしては、主に薬液を吐出するノズルの近傍及び回転される半導体ウエハの表面等とすることが好ましい。

監視対象のプロセスを撮像してこのプロセスの異常事象の発生の有無を監視する際には、上記した前処理を実施され、データ記憶部１０４に記憶された正常時動画データと、撮像して取り込まれ、上記した前処理を実施された動画データとをフレーム毎に比較する。

この正常時動画データと撮像して取り込まれた動画データとの比較は、例えば、ＳＴ−ｐａｔｃｈ（space-time-patch）特徴量抽出などによって特徴量抽出を行い、各フレームでの特徴量ベクトルと、正常時動画データにおける対応するフレームの特徴量ベクトルの差をノルム、あるいは距離としてのスカラー量として計算し、異常度として定量的に扱う。

図６は、このような特徴量抽出を行う際の工程を示すフローチャートである。図６に示すように、特徴量抽出では、まず、ＲＯＩ内でのパッチ（ｐａｔｃｈ）サイズ、移動間隔の設定を行う。この設定は、例えば１０×１０ピクセル等とする（ステップ２１１）。

次に、パッチ内の各ピクセルで、ｄｘ^２，ｄｘ×ｄｙ，ｄｘ×ｄｔ，ｄｙ^２，ｄｙ×ｄｔ，ｄｔ ^２の６次元ベクトルを計算する（ステップ２１２）。

この後、パッチ内の各ピクセルのベクトルを要素ごとに総和（Σｄｘ^２，Σｄｘ×ｄｙ，Σｄｘ×ｄｔ，Σｄｙ^２，Σｄｙ×ｄｔ，Σｄｔ ^２）をとる（ステップ２１３）。

そして、ＲＯＩ内の各パッチの特徴量ベクトルをつなげていった６×（パッチ数）次元のベクトルを生成する（ステップ２１４。）

図７は、上記のようにして生成した特徴量ベクトルに基づき、異常認識を行う工程を示すフローチャートである。図７に示すように、まず、各フレームでの特徴量ベクトルと、正常時動画データにおける対応するフレームの特徴量ベクトルのノルムを計算する（ステップ２２１）。この算出されたノルムが異常度を示す指針となる。

次に、計算結果を、撮像した動画データのフレームの位置と関連付けて時系列にグラフ形式等によって、図１に示した診断結果表示部１０６に表示する（ステップ２２２）。この表示結果の例を図９に示す。

図９（ａ）は、撮像動画の１フレームの例を示すもので、半導体ウエハに現像液を塗布するノズル周辺の画像を示している。同図において四画形で区切られた内側部分がＲＯＩであり、その内部を複数（図９に示す例では、４×５）のメッシユに分離している。また、この撮像動画のフレームでは、図中円形で囲んだ領域において、リンス液スプラッシュが発生している。なお、リンス液スプラッシュとは、半導体ウエハ脇で吐出された薬液が振り切られ、大きな液滴となって半導体ウエハを囲むカップの壁に衝突し跳ね返って半導体ウエハ上に落下する現象であり、半導体ウエハ上に形成されたレジストパターンを倒す可能性がある。

図９（ｂ）は、縦軸をノルムによる距離、横軸をフレームナンバーとして上記撮像動画と、正常時動画データの対応するフレームとの特徴量ベクトルのノルムを算出した結果を示すものである。この場合、図８に示した動画像に相当するものが対応する正常時動画データとなる。図９（ｂ）に示されるとおり、リンス液スプラッシュの発生したフレームにおいて、ノルムによる距離が突出した状態となっていることが分かる。これによって、異常事象が発生したことを検知することができる。

この場合、図９（ｂ）に示すグラフと図９（ａ）に示す撮像動画のフレームとが関連付けられており、図９（ｂ）に示すグラフ上でピークの位置を指定（例えば、マウスでクリック）することによって図９（ａ）に示す撮像動画のフレームが表示されるようになっている。したがって、図９（ｂ）に示すグラフを見ることによって、異常事象の発生の有無を容易に認識することができ、グラフ上の異常事象の発生位置を指定（例えば、マウスでクリック）することによって異常事象の発生した撮像動画のフレームを容易に見ることができる。これによって、異常事象がリンス液スプラッシュの発生であることを容易に確認することができる。

なお、現像装置においては、上記したリンス液スプラッシュの他、例えば、液玉の発生、表面揺らぎ、現像液飛び跳ね等の異常事象がある。液玉の発生は、ノズルから吐出した液が玉状となって半導体ウエハ上を転がる事象であり、液玉が止まって半導体ウエハ上に付着する際に、現像工程で形成されるレジストパターンが倒れる可能性がある。表面揺らぎは、ノズルからの吐出量が多すぎる場合等に液面が揺らぐ減少であり、ムラが発生する可能性がある。現像液飛び跳ねは、ノズルからの吐出圧力が高すぎる等して薬液が飛び跳ねる現象であり、薬液が半導体ウエハ上に落下した際に、半導体ウエハ上に形成されたレジストパターンを倒す可能性がある。

さらに、本実施形態では、学習異常判定処理部１０５に予め異常値の閾値が設定されている。そして、学習異常判定処理部１０５では、算出された値と異常値の閾値とを比較し、異常値の閾値を超えている場合は、装置イベント発行部１０７から異常事象が発生した旨のイベント発報を行う（ステップ２２３）。これによって、塗布現像装置１１０の異常事象が発生したモジュールが停止され、プロセス状態が不良な半導体ウエハが大量に発生することを防止することができる。

また、学習異常判定処理部１０５では、異常フレームの特徴量ベクトルを計算し（ステップ２２４）、異常フレーム画像と特徴量ベクトルをデータベース（ＤＢ）に登録する。

さらに、このデータベース（ＤＢ）に十分な量の異常事象についてのデータが登録された後は、このデータベース（ＤＢ）を参照することによって、算出した異常フレームの特徴量ベクトルから異常事象の特定を行う（ステップ２２５）。

図１０のグラフは、縦軸をノルムによる距離、横軸をフレームナンバーとして通常のレシピにより、正常なプロセスを実行した際の監視結果を示すものである。一方、図１１及び図１２は、レシピを変更して異常事象が発生するようにした場合の監視結果を示している。縦軸は対数目盛となっており、異常事象が発生した場合、正常なプロセスの場合に比べて異常度が全体的に１桁程度変化していることが分かる。したがって、図１０に現れるピークと、図１１及び図１２に現れるピークとの間の値に閾値を設定することにより、異常事象の発生を確実に検出することができる。

ところで、異常事象の中には、直接プロセス不良となり、その異常事象が発生したプロセスによって製造された製品が不良となってしまうものの他、異常予兆となる事象（異常予兆事象）であり、その異常予兆事象が発生したプロセスによって製造された製品は不良とはならないが、そのままその半導体製造装置によるプロセスを続行すると、やがて異常事象に発展し、不良製品が出てしまう場合もある。

このような異常予兆事象を検出して異常予測を行うためには、予め異常予兆登録データベースに異常予兆判断のための閾値を格納しておき、これを基準として監視時の動画像の正常、異常予兆事象発生の別を判定することができる。

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

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

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

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、各種の変更が可能であることは勿論である。

１００……半導体製造装置のプロセス監視装置、１０１……動画像モニタカメラ、１０２……画像フレームグラバー部、１０３……演算処理部、１０４……データ記憶部、１０５……学習異常判定処理部、１０６……診断結果表示部、１０７……装置イベント発行部、１１０……塗布現像装置。

Claims (10)

1. 被処理基板を処理する半導体製造装置のプロセスの状態を監視する半導体製造装置の監視装置であって、
   正常な前記処理の状態を示す正常時動画データを記憶する記憶手段と、
   監視対象の前記処理の状態を撮像して動画データを取得する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得された動画データと、前記正常時動画データからフレーム毎に特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて異常度を定量的に算出する異常度算出手段と、
   前記異常度算出手段によって算出された異常度を、前記動画データのフレームの位置と関連付けて表示する表示手段と、
   を具備することを特徴とする半導体製造装置の監視装置。
2. 請求項１記載の半導体製造装置の監視装置であって、
   前記表示手段は、前記異常度の前記動画データのフレーム毎の変化をグラフによって表示し、このグラフ上の位置を指定することによって、指定されたグラフの位置に対応する前記動画データを表示する
   ことを特徴とする半導体製造装置の監視装置。
3. 請求項２記載の半導体製造装置の監視装置であって、
   前記異常度の閾値を格納する閾値格納手段と、
   当該閾値格納手段に格納された前記閾値と、前記異常度算出手段によって算出された異常度とを比較し、算出された異常度が前記閾値を越えている場合は、異常事象の発生の警告を発する異常判定手段と
   を具備することを特徴とする半導体製造装置の監視装置。
4. 請求項１〜３いずれか１項記載の半導体製造装置の監視装置であって、
   前記異常度算出手段は、ＳＴ−ｐａｔｃｈ特徴から前記異常度を算出する
   ことを特徴とする半導体製造装置の監視装置。
5. 被処理基板を処理する半導体製造装置のプロセスの状態を監視する半導体製造装置の監視方法であって、
   正常な前記処理の状態を示す正常時動画データを記憶する記憶ステップと、
   監視対象の前記処理の状態を撮像して動画データを取得する撮像ステップと、
   前記撮像ステップによって取得された動画データと、前記正常時動画データからフレーム毎に特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて異常度を定量的に算出する異常度算出ステップと、
   前記異常度算出ステップによって算出された異常度を、前記動画データのフレームの位置と関連付けて表示する表示ステップと、
   を具備することを特徴とする半導体製造装置の監視方法。
6. 請求項５記載の半導体製造装置の監視方法であって、
   前記表示ステップでは、前記異常度の前記動画データのフレーム毎の変化をグラフによって表示し、このグラフ上の位置を指定することによって、指定されたグラフの位置に対応する前記動画データを表示する
   ことを特徴とする半導体製造装置の監視方法。
7. 請求項６記載の半導体製造装置の監視方法であって、
   前記異常度の閾値を格納する閾値格納ステップと、
   前記閾値格納ステップで格納された前記閾値と、前記異常度算出ステップによって算出された異常度とを比較し、算出された異常度が前記閾値を越えている場合は、異常事象の発生の警告を発する異常判定ステップと
   を具備することを特徴とする半導体製造装置の監視方法。
8. 請求項５〜７いずれか１項記載の半導体製造装置の監視方法であって、
   前記異常度算出ステップでは、ＳＴ−ｐａｔｃｈ特徴から前記異常度を算出する
   ことを特徴とする半導体製造装置の監視方法。
9. 被処理基板を処理する半導体製造装置であって、
   正常な前記処理の状態を示す正常時動画データを記憶する記憶手段と、
   監視対象の前記処理の状態を撮像して動画データを取得する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得された動画データと、前記正常時動画データからフレーム毎に特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて異常度を定量的に算出する異常度算出手段と、
   前記異常度算出手段によって算出された異常度を、前記動画データのフレームの位置と関連付けて表示する表示手段と、
   を具備する半導体製造装置の監視装置を有する
   ことを特徴とする半導体製造装置。
10. 請求項１〜４いずれか１項記載の半導体製造装置の監視装置であって、
    前記異常度算出手段によって算出された異常度を用いて、異常事象、および／または、異常予兆事象を検出する
    ことを特徴とする半導体製造装置の監視装置。

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