JP7111568B2 - 基板処理装置、基板処理方法および基板処理のためのコンピュータプログラム - Google Patents

Description

この発明は、処理液をノズルに送給することでノズルから処理液を目標特性で基板に吐出して供給する基板処理装置および基板処理方法、ならびに基板処理のためのコンピュータプログラムに関するものである。なお、上記基板には、半導体基板、フォトマスク用基板、液晶表示用基板、有機ＥＬ表示用基板、プラズマ表示用基板、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などが含まれる。

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品等の製造工程では、基板の表面に処理液を供給し、当該処理液を基板に塗布する基板処理装置が用いられている。基板処理装置の一例として、基板を浮上させた状態で処理液を塗布する装置が知られている。この基板処理装置では、基板を搬送しながらポンプによって処理液をスリットノズルに送給してスリットノズルの吐出口から基板の表面に吐出して基板のほぼ全体に処理液を供給する。また、別の基板処理装置は、ステージ上で基板を吸着保持しながら、ポンプから送給されてくる処理液をスリットノズルの吐出口から基板の表面に向けて吐出した状態で基板に対して相対移動させて基板のほぼ全体に処理液を供給する。

近年製品の高品質化に伴って、基板処理装置により供給される処理液の膜厚の均一性を高めることが重要となっている。そこで、特許文献１に記載の装置では、ポンプからノズルに至る経路で処理液の圧力を検出する予備試験を繰り返し、検出した圧力波形形状が所望の形状となるように各種パラメータを調整し、最適化している。

特許第４７４２５１１号公報

しかしながら、上記パラメータの最適化のために、予備試験毎にユーザがパラメータを調整する必要があり、この調整作業に多大な時間および労力を要していた。また、ユーザは予備試験で得られた圧力波形形状を解析した上でパラメータを変更する必要がある。このため、パラメータの最適化を実行し得るユーザは、パラメータの最適化に関してある程度以上の経験を有するエンジニアに限定される。このように従来装置では、パラメータの調整を容易に行うことができず、これが基板処理装置の効率を低減させる主要因のひとつになっている。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パラメータの調整を容易に行うことができる基板処理装置および基板処理方法、ならびに基板処理のためのコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

この発明の第１態様は、処理液をノズルに送給することでノズルから処理液を目標特性で基板に吐出して供給する基板処理装置であって、処理液の送給時のパラメータを調整してノズルからの処理液の吐出を制御する吐出制御部と、処理液が吐出された際の吐出速度の時間変化を示す吐出特性を計測する吐出特性計測部と、吐出特性計測部で計測された吐出特性の目標特性からのずれの状態量を導出する状態量導出部と、パラメータの変更に伴う状態量の変化を機械学習して学習モデルを構築する学習部とを備え、吐出制御部は、状態量導出部で導出される状態量が所定の許容範囲を超えている間、学習部が構築した学習モデルに基づいてパラメータを変更して基板以外に処理液を吐出する疑似吐出を繰り返す一方、状態量導出部で導出される状態量が許容範囲に入ると最後に変更されたパラメータで処理液を基板に吐出することを特徴としている。

また、この発明の第２態様は、基板処理方法であって、処理液をノズルに送給することでノズルから処理液を目標特性で基板に吐出して供給する処理液供給工程と、処理液供給工程の前に処理液の送給時のパラメータを最適化する最適化工程とを備え、最適化工程は、基板以外に処理液を吐出する疑似吐出工程と、疑似吐出工程における処理液の吐出速度の時間変化を示す吐出特性を計測する吐出特性計測工程と、計測された吐出特性の目標特性からのずれの状態量を導出する状態量導出工程と、パラメータの変更に伴う状態量の変化を機械学習して学習モデルを構築する学習工程とを有し、状態量が所定の許容範囲を超えている間、学習モデルに基づいてパラメータを変更した上で、疑似吐出工程、吐出特性計測工程、状態量導出工程および学習工程を繰り返して実行する一方、状態量が許容範囲に入ると、最後に変更されたパラメータを処理液供給工程で処理液を吐出する際のパラメータとして設定することを特徴としている。

さらに、この発明の第３態様は、基板処理のためのコンピュータプログラムであって、処理液をノズルに送給することでノズルから処理液を目標特性で基板に吐出して供給する処理液供給機能と、処理液供給工程の前に処理液の送給時のパラメータを最適化する最適化機能とを備え、最適化機能が、基板以外に処理液を吐出する疑似吐出機能と、疑似吐出工程中における処理液の吐出速度の時間変化を示す吐出特性を計測する吐出特性計測機能と、計測された吐出特性の目標特性からのずれの状態量を導出する状態量導出機能と、パラメータの変更に伴う状態量の変化を機械学習して学習モデルを構築する学習機能とを有し、状態量が目標特性に対する所定の許容範囲を超えている間、学習モデルに基づいてパラメータを変更した上で、疑似吐出機能、吐出特性計測機能、状態量導出機能および学習機能を繰り返して実行する一方、状態量が許容範囲に入ると、最後に変更されたパラメータを処理液供給機能で処理液を吐出する際のパラメータとして設定する機能を、コンピュータに実現させる。

このように構成された発明では、基板以外に処理液を吐出する疑似吐出を行って処理液の吐出特性が計測され、さらに当該吐出特性の目標特性からのずれの状態量が導出される。この状態量が所定の許容範囲を超えている間、パラメータを変更しながら疑似吐出および吐出特性の計測が繰り返されるが、パラメータの変更は次のようにして実行される。つまり、パラメータの変更に伴う状態量の変化を機械学習して学習モデルが構築され、当該学習モデルに基づいてパラメータは変更される。このように、エンジニアの経験に頼ることなく、パラメータの調整が実行される。

以上のように、本発明によれば、機械学習により構築される学習モデルに基づいて処理液の送給時のパラメータを調整しているため、パラメータの調整を容易に行うことができる。

本発明に係る基板処理装置の一実施形態である塗布装置の構成を示す図である。 図１に示す塗布装置に装備される塗布液供給機構の構成を模試的に示す図である。 図２に示す塗布液供給機構に装備されるポンプから塗布液をノズルに送給するために作動ディスクを移動させる際の移動態様を示すグラフである。 図２に示すポンプにより送給された塗布液をノズルから吐出するときの吐出特性を示すグラフである。 図１に示す塗布装置を制御する制御ユニットの電気的構成を示すブロック図である。 図１に示す塗布装置において実行されるパラメータの最適化処理を示すフローチャートである。 パラメータの最適化処理の一部を模式的に示す図である。

図１は本発明に係る基板処理装置の一実施形態である塗布装置の全体構成を模式的に示す図である。この塗布装置１は、図１の左手側から右手側に向けて水平姿勢で搬送される基板Ｓの上面Ｓｆに塗布液を塗布するスリットコータである。なお、以下の各図において装置各部の配置関係を明確にするために、基板Ｓの搬送方向を「Ｘ方向」とし、図１の左手側から右手側に向かう水平方向を「＋Ｘ方向」と称し、逆方向を「－Ｘ方向」と称する。また、Ｘ方向と直交する水平方向Ｙのうち、装置の正面側を「－Ｙ方向」と称するとともに、装置の背面側を「＋Ｙ方向」と称する。さらに、鉛直方向Ｚにおける上方向および下方向をそれぞれ「＋Ｚ方向」および「－Ｚ方向」と称する。

まず図１を用いてこの塗布装置１の構成および動作の概要を説明し、その後で本発明の技術的特徴である送液用ポンプのパラメータの最適化処理について説明する。塗布装置１では、基板Ｓの搬送方向Ｄｔ（＋Ｘ方向）に沿って、入力コンベア１００、入力移載部２、浮上ステージ部３、出力移載部４、出力コンベア１１０がこの順に近接して配置されており、以下に詳述するように、これらにより略水平方向に延びる基板Ｓの搬送経路が形成されている。なお、以下の説明において基板Ｓの搬送方向Ｄｔと関連付けて位置関係を示すとき、「基板Ｓの搬送方向Ｄｔにおける上流側」を単に「上流側」と、また「基板Ｓの搬送方向Ｄｔにおける下流側」を単に「下流側」と略することがある。この例では、ある基準位置から見て相対的に（－Ｘ）側が「上流側」、（＋Ｘ）側が「下流側」に相当する。

処理対象である基板Ｓは図１の左手側から入力コンベア１００に搬入される。入力コンベア１００は、コロコンベア１０１と、これを回転駆動する回転駆動機構１０２とを備えており、コロコンベア１０１の回転により基板Ｓは水平姿勢で下流側、つまり（＋Ｘ）方向に搬送される。入力移載部２は、コロコンベア２１と、これを回転駆動する機能および昇降させる機能を有する回転・昇降駆動機構２２とを備えている。コロコンベア２１が回転することで、基板Ｓはさらに（＋Ｘ）方向に搬送される。また、コロコンベア２１が昇降することで基板Ｓの鉛直方向位置が変更される。このように構成された入力移載部２により、基板Ｓは入力コンベア１００から浮上ステージ部３に移載される。

浮上ステージ部３は、基板の搬送方向Ｄｔに沿って３分割された平板状のステージを備える。すなわち、浮上ステージ部３は入口浮上ステージ３１、塗布ステージ３２および出口浮上ステージ３３を備えており、これらの各ステージの上面は互いに同一平面の一部をなしている。入口浮上ステージ３１および出口浮上ステージ３３のそれぞれ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孔がマトリクス状に多数設けられており、噴出される気流から付与される浮力により基板Ｓが浮上する。こうして基板Ｓの下面Ｓｂがステージ上面から離間した状態で水平姿勢に支持される。基板Ｓの下面Ｓｂとステージ上面との距離、つまり浮上量は、例えば１０マイクロメートルないし５００マイクロメートルとすることができる。

一方、塗布ステージ３２の上面では、圧縮空気を噴出する噴出孔と、基板Ｓの下面Ｓｂとステージ上面との間の空気を吸引する吸引孔とが交互に配置されている。浮上制御機構３５が噴出孔からの圧縮空気の噴出量と吸引孔からの吸引量とを制御することにより、基板Ｓの下面Ｓｂと塗布ステージ３２の上面との距離が精密に制御される。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の鉛直方向位置が規定値に制御される。浮上ステージ部３の具体的構成としては、例えば特許第５３４６６４３号に記載のものを適用可能である。なお、塗布ステージ３２での浮上量については後で詳述するセンサ６１、６２による検出結果に基づいて制御ユニット９により算出され、また気流制御によって高精度に調整可能となっている。

なお、入口浮上ステージ３１には、図には現れていないリフトピンが配設されており、浮上ステージ部３にはこのリフトピンを昇降させるリフトピン駆動機構３４が設けられている。

入力移載部２を介して浮上ステージ部３に搬入される基板Ｓは、コロコンベア２１の回転により（＋Ｘ）方向への推進力を付与されて、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を浮上状態に支持するが、基板Ｓを水平方向に移動させる機能を有していない。浮上ステージ部３における基板Ｓの搬送は、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の下方に配置された基板搬送部５により行われる。

基板搬送部５は、基板Ｓの下面周縁部に部分的に当接することで基板Ｓを下方から支持するチャック機構５１と、チャック機構５１上端の吸着部材に設けられた吸着パッド（図示省略）に負圧を与えて基板Ｓを吸着保持させる機能およびチャック機構５１をＸ方向に往復走行させる機能を有する吸着・走行制御機構５２とを備えている。チャック機構５１が基板Ｓを保持した状態では、基板Ｓの下面Ｓｂは浮上ステージ部３の各ステージの上面よりも高い位置に位置している。したがって、基板Ｓは、チャック機構５１により周縁部を吸着保持されつつ、浮上ステージ部３から付与される浮力により全体として水平姿勢を維持する。なお、チャック機構５１により基板Ｓの下面Ｓｂを部分的に保持した段階で基板Ｓの上面の鉛直方向位置を検出するために板厚測定用のセンサ６１がコロコンベア２１の近傍に配置されている。このセンサ６１の直下位置に基板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、つまり吸着面の鉛直方向位置を検出可能となっている。

入力移載部２から浮上ステージ部３に搬入された基板Ｓをチャック機構５１が保持し、この状態でチャック機構５１が（＋Ｘ）方向に移動することで、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。搬送された基板Ｓは、出口浮上ステージ３３の（＋Ｘ）側に配置された出力移載部４に受け渡される。

出力移載部４は、コロコンベア４１と、これを回転駆動する機能および昇降させる機能を有する回転・昇降駆動機構４２とを備えている。コロコンベア４１が回転することで、基板Ｓに（＋Ｘ）方向への推進力が付与され、基板Ｓは搬送方向Ｄｔに沿ってさらに搬送される。また、コロコンベア４１が昇降することで基板Ｓの鉛直方向位置が変更される。コロコンベア４１の昇降により実現される作用については後述する。出力移載部４により、基板Ｓは出口浮上ステージ３３の上方から出力コンベア１１０に移載される。

出力コンベア１１０は、コロコンベア１１１と、これを回転駆動する回転駆動機構１１２とを備えており、コロコンベア１１１の回転により基板Ｓはさらに（＋Ｘ）方向に搬送され、最終的に塗布装置１外へと払い出される。なお、入力コンベア１００および出力コンベア１１０は塗布装置１の構成の一部として設けられてもよいが、塗布装置１とは別体のものであってもよい。また例えば、塗布装置１の上流側に設けられる別ユニットの基板払い出し機構が入力コンベア１００として用いられてもよい。また、塗布装置１の下流側に設けられる別ユニットの基板受け入れ機構が出力コンベア１１０として用いられてもよい。

このようにして搬送される基板Ｓの搬送経路上に、基板Ｓの上面Ｓｆに塗布液を塗布するための塗布機構７が配置される。塗布機構７はスリット状の吐出口を有するスリットノズル（以下、単に「ノズル」という）７１を有している。また、図示を省略するが、ノズル７１には位置決め機構が接続されており、位置決め機構によりノズル７１は塗布ステージ３２の上方の塗布位置（図１中で実線で示される位置）や後で説明するメンテナンス位置に位置決めされる。さらに、ノズル７１には、塗布液供給機構８が接続されており、塗布液供給機構８から塗布液が供給され、ノズル下部に下向きに開口する吐出口から塗布液が吐出される。

図２は塗布液供給機構の構成を示す図である。塗布液供給機構８は、図２に示すように、塗布液をノズル７１に送給するための送給源として体積変化により塗布液を送給するポンプ８１を用いている。ポンプ８１としては、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使用することができる。このポンプ８１は、径方向に弾性膨張収縮自在の可撓性チューブ８１１を有している。この可撓性チューブ８１１の一方端は配管８２により塗布液補充ユニット８３と接続され、他方端は配管８４によりノズル７１と接続されている。

可撓性チューブ８１１の外側には、軸方向に弾性変形自在のベローズ８１２が配置されている。このベローズ８１２は小型ベローズ部８１３と大型ベローズ部８１４とを有し、可撓性チューブ８１１とベローズ８１２との間のポンプ室８１５には非圧縮性媒体が封入されている。また、小型ベローズ部８１３と大型ベローズ部８１４との間に作動ディスク部８１６が設けられている。作動ディスク部８１６には駆動部８１７が接続されている。制御ユニット９からの指令に応じて駆動部８１７が作動すると、例えば図３に示すような移動パターンで作動ディスク部８１６が軸方向に変位し、ベローズ８１２の内側の容積を変化させる。これによって、可撓性チューブ１３が径方向に膨張収縮してポンプ動作を実行し、塗布液補充ユニット８３から適宜補給される塗布液をノズル７１に向けて送給する。このため、作動ディスク部８１６の移動パターンはノズル７１から吐出される塗布液の吐出特性（吐出速度の時間変化）と密接に関連しており、移動パターンに応じて例えば図４に示すような吐出特性が得られる。そこで、本実施形態では、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）を制御することでノズル７１から吐出される塗布液の吐出特性（吐出速度の時間変化）を所望の目標特性（図４の（ａ）に示すグラフ）と一致あるいは近似させることが可能となっている。なお、この点については、後で詳述する。

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。この貯留タンク８３１は配管８２によりポンプ８１と接続されている。また、配管８２には、開閉弁８３３が介挿されている。この開閉弁８３３は制御ユニット９から補充指令に応じて開成し、貯留タンク８３１内の塗布液をポンプ８１の可撓性チューブ８１１に補充可能とする。逆に、制御ユニット９から補充停止指令に応じて閉成し、貯留タンク８３１からポンプ８１の可撓性チューブ８１１への塗布液の補充を規制する。

ポンプ８１の出力側（同図の左手側）に接続された配管８４には、開閉弁８５が介挿されており、制御ユニット９からの開閉指令に応じて開閉する。これによってノズル７１への塗布液の送液と送液停止を切替可能となっている。また、配管８４には、圧力計８６が取り付けられており、ノズル７１に送液される塗布液の圧力を検出し、その検出結果（圧力値）を制御ユニット９に出力する。

この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、図２に示すように、基板Ｓの浮上高さを非接触で検知するための浮上高さ検出センサ６２が設置されている。この浮上高さ検出センサ６２によって、浮上した基板Ｓと、塗布ステージ３２のステージ面の上面との離間距離を測定することが可能であり、その検出値に応じて制御ユニット９が位置決め機構（図示省略）を制御することでノズル７１が下降する位置を調整する。なお、浮上高さ検出センサ６２としては、光学式センサや、超音波式センサなどを用いることができる。

ノズル７１に対して所定のメンテナンスを行うために、図１に示すように、塗布機構７にはノズル洗浄待機ユニット７２が設けられている。ノズル洗浄待機ユニット７２は、主にローラ７２１、洗浄部７２２、ローラバット７２３などを有している。そして、これらによってノズル洗浄および液だまり形成を行い、ノズル７１の吐出口を次の塗布処理に適した状態に整える。また、ノズル洗浄待機ユニット７２が設けられた位置、つまりメンテナンス位置にノズル７１を位置させ、後述する吐出特性を計測するための疑似吐出が実行される。

この他、塗布装置１には、装置各部の動作を制御するための制御ユニット９が設けられている。制御ユニット９は、図５に示すように、所定のプログラム、各種レシピおよび後で詳述する学習モデルなどを記憶する記憶部９１、当該プログラムを実行することで装置各部に所定の動作を実行させるＣＰＵなどの演算処理部９２、液晶パネルなどの表示部９３およびキーボードなどの入力部９４を有しており、これらがバスライン９５に電気的に接続されている。そして、制御ユニット９において、プログラムに記述された手順に従って演算処理部９２が演算処理を行うことにより、塗布装置１の各部を制御する各種の機能部が実現される。具体的には、演算処理部９２は次に説明する図６に示すようにノズル７１から吐出する塗布液の吐出特性を制御するための各種パラメータを最適化する最適化処理を実行する機能部、つまり吐出制御部９２１、吐出特性計測部９２２、状態量導出部９２３および学習部９２４として機能する。また、これらのうち吐出制御部９２１は、パラメータ調整部９２１ａおよび状態量判定部９２１ｂとしての機能を有している。

上記のように構成された塗布装置１において、ノズル７１から吐出される塗布液を基板Ｓの上面Ｓｆに均一な膜厚で塗布するためには、既述のとおりノズル７１から吐出される際の塗布液の吐出速度、つまり吐出特性を調整することが重要である。例えば図４の（ａ）に示すような目標特性でノズル７１から塗布液を吐出することで膜厚の均一性を高めることができる。したがって、吐出特性が目標特性と同じあるいは近似させるために、塗布液の吐出特性と密接に関連するパラメータの最適化が重要である。そこで、本実施形態では、図２に示すように作動ディスク部８１６を移動させることで塗布液を送給するポンプ８１を用いることから、作動ディスク部８１６の移動を規定する以下の値を上記パラメータとしている。つまり、以下の１６個のポンプ制御用の設定値、
・定常速度Ｖ１
・加速時間Ｔ１１：停止状態から定常速度Ｖ１に加速させる時間
・定常速度時間Ｔ１２：定常速度Ｖ１を継続させる時間
・定常速度Ｖ２
・加速時間Ｔ２１：定常速度Ｖ１から定常速度Ｖ２に加速させる時間
・定常速度時間Ｔ２２：定常速度Ｖ２を継続させる時間
・定常速度Ｖ３
・加速時間Ｔ３１：定常速度Ｖ２から定常速度Ｖ３に加速させる時間
・定常速度時間Ｔ３２：定常速度Ｖ３を継続させる時間
・定常速度Ｖ４
・加速時間Ｔ４１：定常速度Ｖ３から定常速度Ｖ４に加速させる時間
・定常速度時間Ｔ４２：定常速度Ｖ４を継続させる時間
・定常速度Ｖ５
・加速時間Ｔ５１：定常速度Ｖ４から定常速度Ｖ５に加速させる時間
・定常速度時間Ｔ５２：定常速度Ｖ５を継続させる時間
・減速時間Ｔｅ：定常速度Ｖ５から停止状態に減速させる時間
を本発明の「パラメータ」の一例として設定可能としている（図３参照）。これらのパラメータの調整は、塗布処理の種類に応じてレシピが変更される毎に行う必要がある。また、ユーザによりパラメータの調整が要求される場合もある。そこで、本実施形態では、図６に示す最適化処理を行うことで、パラメータの調整を容易に行うことが可能となっている。

図６は図１に示す塗布装置において実行されるパラメータの最適化処理を示すフローチャートである。また、図７はパラメータの最適化処理の一部を模式的に示す図である。この最適化処理は、演算処理部９２が記憶部９１から最適化処理を実行するためのプログラムを読み出し、当該プログラムにしたがって以下の説明する工程を実行して行われる。この最適化処理では、レシピが変更される（ステップＳ１）またはユーザから入力部９４を介して最適化指示が入力される（ステップＳ２）と、ステップＳ３～Ｓ９が実行されてパラメータが最適な値に調整される。

ステップＳ３ではノズル７１がメンテナンス位置（ノズル洗浄待機ユニット７２）に移動される。そして、メンテナンス位置にノズル７１を位置決めしたまま、特許文献１に記載の発明と同様に、疑似吐出、吐出特性の計測およびパラメータの変更を繰り返してパラメータの最適化を行う。ただし、パラメータの変更をユーザが行うとすれば、既述のようにパラメータを最適化するまでに多大な労力を要する。そこで、本実施形態では、演算処理部９２が疑似吐出中に圧力計８６から出力される圧力情報（塗布液の圧力値）に基づいて吐出特性を計測し、当該吐出特性の目標特性からのずれを状態量とし、当該状態量がパラメータの変更に伴ってどのように変化するかを機械学習して学習モデルを構築し、その学習モデルに基づいてパラメータの変更を自動化している。より詳しくは、図６に示すように、基板Ｓに塗布しようとしているレシピにしたがってメンテナンス位置でノズル７１から塗布液が吐出される（ステップＳ４）。これが疑似吐出であり、疑似吐出中に圧力計８６からの出力値、つまりノズル７１に送給される塗布液の圧力の値が取得される。圧力計８６で検出された圧力値は塗布液の吐出速度と実質的に同一であるため、上記計測によって塗布液の吐出特性が取得される（ステップＳ５）。その一例として、例えば図４の（ｂ）や図７の「吐出特性図」の欄に示す吐出特性が計測される。

ここで定常速度Ｖ１等のパラメータが適切に調整されていない場合には、図４に示すように、計測された吐出特性（同図の（ｂ））は目標特性（同図の（ａ））から大きくずれている。種々の実験結果から、パラメータが適切に調整されていない場合に発生するずれとして大きく分けて３つの態様が存在することがわかった。

一つ目は、吐出開始時の圧力値（吐出速度）が不安定となり、目標特性から大きくずれることがある。つまり、図４の（ｂ）に示すように、立ち上がり領域（吐出開始からレシピで規定された定常吐出速度に達するまでの領域）でのノズル７１からの塗布液の吐出速度について着目すると、その吐出速度の安定性（以下「初動吐出安定度」という）が低下することがある。

二つ目は、立ち上がり時間（吐出開始からレシピで規定された定常吐出速度に達するまでの時間）が計測された吐出特性と目標特性とで大きく異なることがある。つまり、立ち上がり時間差ｄＴが大きくなることがある。

さらに、三つ目は、定常吐出速度で塗布液を連続的に吐出している定常吐出領域における圧力値（吐出速度）の変動量が目標特性のそれよりも大きくなることがある。つまり、定常吐出領域での吐出速度の安定度（以下「定常吐出安定度」という）が低下することがある。なお、「変動量」としては、定常吐出領域の先頭および最後尾での圧力差、定常吐出領域における最大圧力値と最小圧力値との差分などを定常吐出安定度として用いることができる。

そこで、本実施形態では、初動吐出安定度に関するずれの特徴量Ａを立ち上がり領域における目標吐出との圧力差分の積算値とし、立ち上がり領域における特徴量Ｂを立ち上がり時間差ｄＴとし、定常吐出安定度に関するずれの特徴量Ｃを定常吐出領域における目標吐出との圧力差分の積算値としている。さらに、それらの和を求める、すなわち次式
Ｑ＝ｋ１・Ａ＋ｋ２・Ｂ＋ｋ３・Ｃ
ただし、ｋ１、ｋ２、ｋ３は、各特徴量の重み付け係数である、
に基づいて計測された吐出特性の目標特性からのずれの状態量Ｑを導出している（ステップＳ６）。なお、重み付け係数とは、これらの特徴量Ａ～Ｃのうちどの特徴量をどれだけ重視するかを決定する係数であり、重要な特徴量には大きな値を設定し、あまり重要でない特徴量には小さな値を設定するのが望ましい。

ステップＳ６で導出した状態量Ｑが小さく、所定の許容範囲内に入っている場合、吐出特性は目標特性と同じあるいは近似していると結論付けることができる。逆に状態量Ｑが許容範囲を超えている場合には、吐出特性が目標特性から大きくずれており、パラメータの調整が必要であることがわかる。そこで、演算処理部９２は、ステップＳ６で導出した状態量Ｑが許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、状態量Ｑが許容範囲を超えており、現時点のパラメータでは目標特性と同一または近似した吐出特性が得られないと判定する間、演算処理部９２は、疑似吐出を行った際のパラメータと状態量Ｑとのセットを収集し、ディープラーニングによりパラメータの変更に伴う状態量の変化を機械学習して学習モデルを構築する（ステップＳ８）。さらに、演算処理部９２は当該学習モデルに基づいてパラメータを変更し（ステップＳ９）、次の疑似吐出（ステップＳ４）に進む。すなわち、状態量Ｑが許容範囲を超えている間、図７に示すように各種パラメータを変更する毎に疑似吐出による吐出特性の計測、各特徴量Ａ～Ｃの算出およびずれの状態量Ｑの導出を行い、学習モデルを進化させるとともに当該学習モデルに基づいてパラメータを最適化に近づけている。

一方、ステップＳ７で状態量Ｑが許容範囲内であると判定すると、演算処理部９２は現時点でのパラメータを最適パラメータとして設定し（ステップＳ１０）、パラメータの最適化処理を終了して通常の塗布処理に移行する。つまり、ノズル７１を塗布ステージ３２の上方の塗布位置（図１中で実線で示される位置）に位置させた状態で最適化されたパラメータでポンプ８１を作動させて塗布液をノズル７１に送給し、基板Ｓの上面Ｓｆに塗布液を塗布する。

以上のように、本実施形態によれば、ユーザの経験に頼ることなく各種パラメータを最適化することができ、パラメータの調整を容易に行うことができる。

また、従来技術のようにユーザが自己の経験に基づいてパラメータを調整する場合、ユーザ毎の経験度合が相違していることに起因し、パラメータの最適化を安定して行うことは難しい。これに対して、本実施形態では、パラメータの変更に伴う状態量の変化を機械学習して構築した学習モデルに基づいて塗布液を送給するポンプ８１のパラメータを調整しているため、安定してパラメータを最適化することができる。その結果、基板Ｓの上面Ｓｆに安定した膜厚で塗布液を塗布することができる。

以上のように上記実施形態では、塗布液が本発明の「処理液」の一例に相当している。また、各種パラメータＶ１～Ｖ５、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ４１、Ｔ４２、Ｔ５１、Ｔ５２、Ｔｅが本発明の「制御量」の一例に相当している。また、塗布処理が本発明の「処理液供給工程」および「処理液供給機能」の一例に相当し、図６に示す最適化処理が本発明の「最適化工程」および「最適化機能」の一例に相当している。また、ステップＳ４が本発明の「疑似吐出工程」および「疑似吐出機能」の一例に相当し、ステップＳ５が本発明の「吐出特性計測工程」および「吐出特性計測機能」の一例に相当し、ステップＳ６が本発明の「状態量導出工程」および「状態量導出機能」の一例に相当し、ステップＳ８が本発明の「学習工程」および「学習機能」の一例に相当している。さらに、記憶部９１に記憶されたプログラムが本発明の「基板処理のためのコンピュータプログラム」の一例である。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、配管８２に取り付けられた圧力計８６により検出された圧力値に基づいて吐出特性を計測しているが、圧力計８６の取付位置はこれに限定されず、ノズル７１に送給される塗布液の圧力を検出することができる位置であれば、その取付位置は任意である。また、圧力計８６以外の検出機器により吐出流速またはそれに相当する物理量を検出し、当該検出結果に基づいて吐出特性を計測してもよい。

また、上記実施形態では、ベローズタイプのポンプ８１を用いているが、ポンプの種類はこれに限定されるものではなく、例えばピストンを用いたシリンジタイプのポンプ（例えば特開２００８－１０１５１０号公報）を用いてもよい。

また、上記実施形態では、１６種類のパラメータＶ１～Ｖ５、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ４１、Ｔ４２、Ｔ５１、Ｔ５２、Ｔｅを用いてポンプ８１からの塗布液の送給を制御しているが、パラメータの種類や個数などは特に限定されるものではなく、ポンプ８１により塗布液を送給する動作を制御する制御量である限り、任意である。

さらに、上記実施形態では、基板Ｓを浮上させた状態で基板Ｓの表面Ｓｆに塗布液を供給する塗布装置１に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、ノズルに処理液を送給することで当該ノズルから基板の上面に処理液を供給して所定の処理を施す基板処理技術全般に本発明を適用可能である。

この発明は、処理液をノズルに送給することでノズルから処理液を目標特性で基板に吐出して供給する基板処理技術全般に適用可能である。

１…塗布装置
９…制御ユニット
７１…ノズル
８１…ポンプ
８６…圧力計
９２…演算処理部
９２１…吐出制御部
９２１ａ…パラメータ調整部
９２１ｂ…状態量判定部
９２２…吐出特性計測部
９２３…状態量導出部
９２４…学習部
ｄＴ…立ち上がり時間差
Ｓ…基板
Ｓｆ…（基板の）上面
Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ４１、Ｔ４２、Ｔ５１、Ｔ５２、Ｔｅ、Ｖ１～Ｖ５…パラメータ

Claims (7)

1. 処理液をノズルに送給することで前記ノズルから前記処理液を目標特性で基板に吐出して供給する基板処理装置であって、
   前記処理液の送給時のパラメータを調整して前記ノズルからの処理液の吐出を制御する吐出制御部と、
   前記処理液が吐出された際の前記処理液の吐出速度の時間変化を示す吐出特性を計測する吐出特性計測部と、
   前記吐出特性計測部で計測された吐出特性の前記目標特性からのずれの状態量を導出する状態量導出部と、
   前記パラメータの変更に伴う状態量の変化を機械学習して学習モデルを構築する学習部とを備え、
   前記吐出制御部は、
   前記状態量導出部で導出される前記状態量が所定の許容範囲を超えている間、前記学習部が構築した前記学習モデルに基づいて前記パラメータを変更して前記基板以外に処理液を吐出する疑似吐出を繰り返す一方、
   前記状態量導出部で導出される前記状態量が許容範囲に入ると最後に変更された前記パラメータで前記処理液を前記基板に吐出する
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記処理液を前記ノズルに送給するポンプと、
   前記ポンプにより前記ノズルに送給される前記処理液の圧力を検出する圧力計とを備え、
   前記吐出特性計測部は前記圧力計により検出された圧力値に基づいて前記吐出特性を計測し、
   前記状態量は、
   前記ポンプの作動により前記ノズルからの前記処理液の吐出速度が定常吐出速度に高められる立ち上がり領域における吐出の安定性を示す初動吐出安定度と、
   前記吐出特性と前記目標特性との間における、前記処理液の吐出開始から前記処理液の吐出速度が定常吐出速度に達するまでの立ち上げ時間の差分と、
   前記処理液の吐出速度が前記定常吐出速度に維持されている定常吐出領域における吐出の安定性を示す定常吐出安定度と
   の和である基板処理装置。
3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
   前記初動吐出安定度は前記立ち上がり領域における前記圧力値の差分の積算値である基板処理装置。
4. 請求項２または３に記載の基板処理装置であって、
   前記定常吐出安定度は前記定常吐出領域における前記圧力値の変動量である基板処理装置。
5. 請求項２ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
   前記パラメータは前記ポンプにより前記処理液を送給する動作を制御する制御量である基板処理装置。
6. 処理液をノズルに送給することで前記ノズルから前記処理液を目標特性で基板に吐出して供給する処理液供給工程と、
   前記処理液供給工程の前に前記処理液の送給時のパラメータを最適化する最適化工程とを備え、
   前記最適化工程は、
   前記基板以外に前記処理液を吐出する疑似吐出工程と、
   前記疑似吐出工程における前記処理液の吐出速度の時間変化を示す吐出特性を計測する吐出特性計測工程と、
   計測された前記吐出特性の前記目標特性からのずれの状態量を導出する状態量導出工程と、
   前記パラメータの変更に伴う状態量の変化を機械学習して学習モデルを構築する学習工程とを有し、
   前記状態量が所定の許容範囲を超えている間、前記学習モデルに基づいて前記パラメータを変更した上で、前記疑似吐出工程、前記吐出特性計測工程、前記状態量導出工程および前記学習工程を繰り返して実行する一方、
   前記状態量が前記許容範囲に入ると、最後に変更された前記パラメータを前記処理液供給工程で前記処理液を吐出する際のパラメータとして設定する
   ことを特徴とする基板処理方法。
7. 基板処理のためのコンピュータプログラムであって、
   処理液をノズルに送給することで前記ノズルから前記処理液を目標特性で基板に吐出して供給する処理液供給機能と、
   前記処理液を前記基板に吐出して供給する前に前記処理液の送給時のパラメータを最適化する最適化機能とを備え、
   前記最適化機能が、
   前記基板以外に前記処理液を吐出する疑似吐出機能と、
   前記基板以外に前記処理液を吐出している際の前記処理液の吐出速度の時間変化を示す吐出特性を計測する吐出特性計測機能と、
   計測された前記吐出特性の前記目標特性からのずれの状態量を導出する状態量導出機能と、
   前記パラメータの変更に伴う状態量の変化を機械学習して学習モデルを構築する学習機能とを有し、
   前記状態量が前記目標特性に対する所定の許容範囲を超えている間、前記学習モデルに基づいて前記パラメータを変更した上で、前記疑似吐出機能、前記吐出特性計測機能、前記状態量導出機能および前記学習機能を繰り返して実行する一方、
   前記状態量が前記許容範囲に入ると、最後に変更された前記パラメータを前記処理液供給機能で前記処理液を吐出する際のパラメータとして設定する機能を、
   コンピュータに実現させる、コンピュータプログラム。

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