WO2020196195A1 - 状態判定装置、状態判定方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

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WO2020196195A1
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data
drive mechanism
operation data
state
unit
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French (fr)
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準之輔 牧
真臣 豊永
敦 太田
基 岡田
拓郎 筒井
圭 佐野
光輝 矢野
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01L21/67742Mechanical parts of transfer devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a state determination device, a state determination method, and a computer-readable recording medium.
  • Patent Document 1 discloses a substrate transport mechanism provided in a substrate processing apparatus for processing a substrate such as a semiconductor wafer.
  • the substrate transfer mechanism is configured to be movable between different modules in the substrate processing apparatus.
  • the transport mechanism takes out one substrate from a carrier accommodating a plurality of substrates and moves the substrate between the carrier and the processing module so as to transport the substrate to the processing module.
  • the present disclosure describes a state determination device, a state determination method, and a computer-readable recording medium capable of determining the state of the drive mechanism of the substrate easily and with high accuracy.
  • the state determination device determines the state of the drive mechanism configured to operate while holding the substrate in the substrate processing apparatus.
  • the state determination device is an autoencoder based on an acquisition unit configured to acquire operation data of the drive mechanism and normal operation data derived from the operation data acquired by the acquisition unit during normal operation of the drive mechanism.
  • a model generator configured to generate a drive mechanism monitoring model by executing machine learning using the above, and evaluation data derived from the operation data acquired by the acquisition unit during the evaluation of the drive mechanism are monitored. It includes a first determination unit configured to determine the state of the drive mechanism based on the first output data obtained by inputting to the model.
  • the state determination device According to the state determination device, the state determination method, and the computer-readable recording medium according to the present disclosure, it is possible to determine the state of the drive mechanism of the substrate easily and with high accuracy.
  • FIG. 1 is a top view schematically showing an example of a substrate processing system.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing an example of a transport device.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the controller.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the controller.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the state determination procedure of the transport device.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the procedure for generating the monitoring model.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the adjustment of the acquired data by the adjustment unit.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a monitoring model generated by machine learning.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a monitoring model generated by machine learning.
  • FIG. 1 is a top view schematically showing an example of a substrate processing system.
  • FIG. 2 is a side view schematically showing an example of a transport device.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of
  • FIG. 10 is a graph for explaining the tolerance included in the monitoring model.
  • 11 (a) and 11 (b) are diagrams for explaining the degree of deviation between the tolerance and the output value.
  • FIG. 12 is a graph for explaining a method of setting a threshold value of the degree of deviation.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the monitoring procedure of the transport device.
  • FIG. 14 is a graph showing an example of the verification result of the monitoring model.
  • FIG. 15 is a graph showing an example of the verification result of the monitoring model.
  • the substrate processing system 1 shown in FIG. 1 is a system configured to perform substrate processing on the wafer W.
  • the board processing system 1 includes a board processing device 2 and a controller 60.
  • the wafer W may have a disk shape, a part of a circle may be cut out, or a shape other than a circle such as a polygon may be formed.
  • the wafer W may be, for example, a semiconductor substrate, a glass substrate, a mask substrate, an FPD (Flat Panel Display) substrate, or various other substrates.
  • the diameter of the wafer W may be, for example, about 200 mm to 450 mm.
  • the substrate processing device 2 includes processing units 3A and 3B and a transfer device 10 (drive mechanism).
  • the processing units 3A and 3B are units configured to perform a predetermined processing on the wafer W.
  • the processing units 3A and 3B may be liquid processing units that supply the processing liquid to the surface of the wafer W.
  • the processing units 3A and 3B may be heat treatment units that heat-treat (heat or cool) the coating film formed on the surface of the wafer W.
  • the processing units 3A and 3B may have functions common to each other or may have different functions from each other.
  • the processing units 3A and 3B are arranged side by side in the horizontal direction along the arrow D1 direction (horizontal direction in FIG. 1).
  • the transfer device 10 is configured to transfer the wafer W.
  • the transfer device 10 may transfer the wafer W between the processing unit 3A and the processing unit 3B, for example.
  • the transfer device 10 may transfer the wafer W from another unit in the substrate processing device 2 to the processing units 3A and 3B, or may transfer the wafer W from the processing units 3A and 3B to another unit.
  • the transport device 10 may be arranged so as to face the processing units 3A and 3B.
  • the transport device 10 includes a drive unit 20 and a holding unit 30.
  • the drive unit 20 is configured to reciprocate the holding unit 30 in a predetermined direction.
  • the drive unit 20 may reciprocate (operate) the holding unit 30 in the direction in which the processing unit 3A and the processing unit 3B are lined up (direction of arrow D1).
  • the drive unit 20 includes a housing 21, a linear moving body 22, a guide rail 23, pulleys 24 and 25, a belt 26, and a motor 27.
  • the housing 21 accommodates each element included in the drive unit 20.
  • An opening 21a is provided in the wall of the housing 21 facing the processing units 3A and 3B.
  • the linear moving body 22 is a member extending along the arrow D2 direction (vertical direction in FIG. 1).
  • the base end portion of the linear moving body 22 is connected to the guide rail 23 and the belt 26 in the housing 21.
  • the tip of the linear moving body 22 projects to the outside of the housing 21 through the opening 21a.
  • the guide rail 23 is laid in the housing 21 so as to extend linearly along the arrow D1 direction (width direction of the housing 21).
  • the pulleys 24 and 25 are respectively arranged at each end of the housing 21 in the direction of arrow D1.
  • the pulleys 24 and 25 are respectively provided in the housing 21 so as to be rotatable around a rotation axis along the direction of arrow D2.
  • the belt 26 is bridged over the pulleys 24 and 25.
  • the belt 26 may be, for example, a timing belt.
  • the motor 27 is a power source that generates rotational torque, and is configured to operate based on a control signal from the controller 60.
  • the motor 27 may be, for example, a servo motor.
  • the motor 27 is connected to the pulley 25. When the torque (driving force) by the motor 27 is transmitted to the pulley 25, the belt 26 spanned by the pulleys 24 and 25 moves along the direction of arrow D1. As a result, the linear moving body 22 also reciprocates in the direction of arrow D1 along the guide rail 23.
  • the holding unit 30 is configured to hold the wafer W to be conveyed.
  • the holding unit 30 includes a base 31, a rotating shaft 32, a driving unit 33, and an arm 34 (support member), as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the base 31 is attached to the tip of the linear moving body 22. Therefore, as the linear moving body 22 moves, the holding portion 30 can also reciprocate in the direction of arrow D1.
  • the rotating shaft 32 extends upward from the base 31 along the vertical direction.
  • the rotary shaft 32 is rotationally driven by a motor (not shown) configured to operate based on a control signal from the controller 60.
  • a drive unit 33 is connected to the upper part of the rotating shaft 32. Therefore, when the rotating shaft 32 rotates, the drive unit 33 and the arm 34 rotate around the rotating shaft 32.
  • the drive unit 33 is configured to reciprocate the arm 34 in a direction different from the moving direction of the holding unit 30 by the drive unit 20.
  • the drive unit 33 may reciprocate (operate) the arm 34 in the direction of arrow D2, for example.
  • the drive unit 33 includes, for example, a housing 33a, a linear moving body 33b, pulleys 33c and 33d, a belt 33e, and a motor 33f, as shown in FIG.
  • the housing 33a accommodates each element included in the drive unit 33.
  • An opening 33g is provided on the upper wall of the housing 33a.
  • the linear moving body 33b is a member extending along the vertical direction.
  • the lower end of the linear moving body 33b is connected to the belt 33e in the housing 33a.
  • the upper end of the linear moving body 33b projects to the outside of the housing 33a through the opening 33g.
  • the pulleys 33c and 33d are respectively arranged at each end of the housing 33a in the direction of arrow D2.
  • the pulleys 33c and 33d are respectively provided in the housing 33a so as to be rotatable around a rotation axis along the direction of arrow D1.
  • the belt 33e is bridged over the pulleys 33c and 33d.
  • the belt 33e may be, for example, a timing belt.
  • the motor 33f is a power source that generates rotational torque, and is configured to operate based on a control signal from the controller 60.
  • the motor 33f may be, for example, a servo motor.
  • the arm 34 is configured to surround the peripheral edge of the wafer W and support the back surface of the wafer W.
  • the arm 34 is attached to the tip of the linear moving body 33b. Therefore, as the linear moving body 33b moves, the arm 34 can also reciprocate in the direction of arrow D2.
  • the holding portion 30 may include a plurality of arms 34 arranged so as to be stacked along the vertical direction.
  • the controller 60 controls the substrate processing device 2 partially or entirely.
  • the controller 60 includes a state determination unit 70 (state determination device).
  • the state determination unit 70 determines the state of the transfer device 10 that operates while holding the wafer W.
  • the state determination unit 70 determines the state of the drive unit 33 (for example, the suitability of the tension of the belt 33e) will be described.
  • the state determination unit 70 includes, for example, a reading unit 71, a storage unit 72, an instruction unit 73, an acquisition unit 74, an adjustment unit 75, a model generation unit 76, and a determination unit 77 (first) as functional modules.
  • the determination unit), the determination unit 78 (second determination unit), and the output unit 79 are included.
  • These functional modules merely divide the functions of the controller 60 into a plurality of modules for convenience, and do not necessarily mean that the hardware constituting the controller 60 is divided into such modules.
  • Each functional module is not limited to that realized by executing a program, but is realized by a dedicated electric circuit (for example, a logic circuit) or an integrated circuit (ASIC: application specific integrated circuit) that integrates the circuits. You may.
  • the reading unit 71 has a function of reading a program from a computer-readable recording medium RM.
  • the recording medium RM records a program for operating each part in the transfer device 10 accompanying the transfer of the wafer W and a program for determining the state of the transfer device 10 by the state determination unit 70.
  • the recording medium RM may be, for example, a semiconductor memory, an optical recording disk, a magnetic recording disk, or an optical magnetic recording disk.
  • the storage unit 72 has a function of storing various data.
  • the storage unit 72 stores, for example, a program read from the recording medium RM by the reading unit 71, various data for determining the state of the transfer device 10, and a determination result for the state of the transfer device 10.
  • the instruction unit 73 has a function of transmitting a control signal based on a program for operating each unit in the transfer device 10 stored in the storage unit 72. Specifically, the instruction unit 73 drives the motor 33f of the drive unit 33 to generate a control signal for moving the arm 34 along the arrow D2 direction. The indicator 73 generates a control signal for moving the arm 34 along the arrow D1 direction by driving the motor 27 of the drive unit 20.
  • the acquisition unit 74 has a function of acquiring operation data of the transfer device 10.
  • the acquisition unit 74 may acquire, for example, the torque signal of the motor 33f as operation data.
  • the acquisition unit 74 may acquire a torque signal for each operation of the arm 34.
  • the torque signal may be time-series data obtained from a time change (analog signal) of the torque of the motor 33f in a predetermined sample ring cycle.
  • One operation of the arm 34 may be, for example, the arm 34 moving in one direction in the arrow D2 direction by driving the motor 33f.
  • the acquisition unit 74 may acquire about 100 to 200 discrete values per operation of the arm 34 from the time fluctuation of the torque.
  • the acquisition unit 74 outputs the acquired torque signal to the adjustment unit 75.
  • the adjustment unit 75 has a function of adjusting the number of operation data (torque signals) acquired by the acquisition unit 74 to a constant number.
  • the operation time in one operation of the arm 34 may vary slightly even in the same operation. Therefore, when the acquisition unit 74 obtains discrete values of torque signals at a constant sampling cycle, the number of data may differ depending on the operation of the arm 34.
  • the adjusting unit 75 adjusts the number of torque signal data, which is different for each operation of the arm 34, to a constant number. For example, the adjusting unit 75 performs a discrete Fourier transform (DFT: Discrete Fourier Transform) on the torque signal to acquire frequency data, and the frequency is set so that the number of converted data is a predetermined number (for example, 128). Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT) may be performed on the data.
  • DFT discrete Fourier transform
  • IDFT Inverse Discrete Fourier Transform
  • a torque signal with a compressed number of data may be generated. That is, the operation data having a larger number of data than the predetermined number may be adjusted to the operation data (compressed operation data) compressed to the predetermined number of data.
  • the adjustment unit 75 outputs the operation data in which the number of data is adjusted to the storage unit 72 and the determination unit 77.
  • the adjusting unit 75 may adjust the number of operation data by another method. For example, when the number of operation data data exceeds 128, the adjusting unit 75 may exclude the 129th and subsequent data. Instead of compressing the number of data, the adjusting unit 75 may adjust the number of data so that the number of data increases with respect to the number of data of the torque signal before adjustment. In the following, a case of compressing the number of data will be described as an example.
  • the model generation unit 76 has a function of generating a monitoring model for the transfer device 10.
  • the model generation unit 76 performs the normal operation derived from the operation data (torque signal) acquired by the acquisition unit 74 during the normal operation of the drive unit 33.
  • a monitoring model is generated by performing machine learning using an autoencoder.
  • the model generation unit 76 outputs the monitoring model to the storage unit 72.
  • the normal operation is an operation of the drive unit 33 in a state where it is known that deterioration or abnormality of the drive unit 33 has not occurred.
  • the normal operation data may be operation data (compressed operation data) whose number of data is compressed by the adjusting unit 75, or may be operation data acquired by the acquisition unit 74. The details of the monitoring model generation method will be described later.
  • the determination unit 77 has a function of determining the state of the transfer device 10.
  • the determination unit 77 drives the drive mechanism based on the output data (first output data) obtained by inputting the evaluation data derived from the operation data acquired by the acquisition unit 74 at the time of evaluation of the transfer device 10 into the monitoring model.
  • the time of evaluation is, for example, a time when the processing of the wafer W is continuously performed in the substrate processing device 2 in a state where the operator or the like cannot grasp the state of the transport device 10.
  • the evaluation data may be operation data (compressed operation data) in which the number of data is compressed by the adjusting unit 75, or may be operation data acquired by the acquisition unit 74.
  • the determination method by the determination unit 77 will be described later.
  • the determination unit 77 outputs the determination result to the storage unit 72.
  • the determination unit 78 has a function of determining the degree to which the transfer device 10 is approaching an abnormal state based on the determination result by the determination unit 77 accumulated in the storage unit 72 for a predetermined period. The determination method by the determination unit 78 will be described later.
  • the determination unit 78 outputs the determination result to the output unit 79.
  • the output unit 79 has a function of outputting the determination result by the determination unit 78.
  • the output unit 79 may output a signal indicating the determination result to other elements in the controller 60, or may output a signal indicating the determination result to the outside of the controller 60, for example.
  • the output unit 79 may output a signal (hereinafter, referred to as “alarm signal”) indicating that the transport device 10 is approaching an abnormal state as a signal indicating the determination result.
  • the controller 60 may temporarily stop the transfer operation by the transfer device 10, or may temporarily stop the processing of the wafer W in the substrate processing device 2.
  • the board processing device 2 further includes a notification unit (not shown), and the notification unit informs the operator or the like that the transport device 10 is approaching an abnormal state when the alarm signal is received from the output unit 79. It may be notified.
  • the hardware of the controller 60 is composed of, for example, one or a plurality of control computers.
  • the controller 60 has, for example, the circuit 81 shown in FIG. 4 as a hardware configuration.
  • the circuit 81 may be composed of an electric circuit element (circuitry).
  • the circuit 81 includes a processor 82, a memory 83 (storage unit), a storage 84 (storage unit), and an input / output port 85.
  • the processor 82 constitutes each of the above-mentioned functional modules by executing a program in cooperation with at least one of the memory 83 and the storage 84 and executing input / output of a signal via the input / output port 85.
  • the input / output port 85 inputs / outputs signals between the processor 82, the memory 83, and the storage 84, and various devices (conveyor device 10) of the board processing device 2.
  • the substrate processing system 1 includes one controller 60, but may include a controller group (control unit) composed of a plurality of controllers 60.
  • a controller group control unit
  • each of the above functional modules may be realized by one controller 60, or may be realized by a combination of two or more controllers 60. ..
  • the controller 60 is composed of a plurality of computers (circuit 81)
  • each of the above functional modules may be realized by one computer (circuit 81), or two or more computers (circuit 81).
  • the controller 60 may have a plurality of processors 82. In this case, the above functional modules may be realized by one or more processors 82, respectively.
  • the controller 60 generates a monitoring model of the drive unit 33 based on the operation data of the drive unit 33 during normal operation (step S10 in FIG. 5).
  • the controller 60 monitors the state of the drive unit 33 based on the operation data at the time of evaluation of the drive unit 33 using the generated monitoring model (step S20 in FIG. 5).
  • the controller 60 may repeatedly execute the process of step S20.
  • the stage in which the processing in step S10 is performed is the "learning stage”
  • the stage in which the processing in step S20 is continued is the "monitoring (evaluation) stage".
  • monitoring model [How to generate a monitoring model] Subsequently, the method of generating the monitoring model in step S10 will be described in more detail with reference to FIGS. 6 to 12.
  • the generation of this monitoring model may be performed, for example, when the wafer W is not processed by the substrate processing device 2. Further, the monitoring model may be generated when the operator determines that the state of the drive unit 33 is normal.
  • the state determination unit 70 acquires operation data during normal operation of the drive unit 33 (step S11 in FIG. 6).
  • step S11 first, the instruction unit 73 controls the motor 33f to cause the arm 34 to perform one operation in the direction of the arrow D2.
  • the acquisition unit 74 acquires a torque signal obtained by sampling the time change of the torque in the operation at a predetermined sampling cycle as operation data.
  • the acquisition unit 74 may acquire a torque signal obtained as operation data according to the current command value to the motor 33f by the instruction unit 73, and the torque obtained according to the detection result of the torque sensor provided in the motor 33f.
  • the signal may be acquired as operation data.
  • FIG. 7 an example of the operation data obtained by the acquisition unit 74 is shown as the operation data T1.
  • the number of operation data T1 is 136. That is, the operation data T1 is represented by 136 discrete values.
  • the acquisition unit 74 outputs the acquired operation data to the adjustment unit 75.
  • the state determination unit 70 adjusts the operation data acquired by the acquisition unit 74 (step S12 in FIG. 6).
  • the adjusting unit 75 adjusts the number of operation data to a constant number.
  • the adjusting unit 75 may generate compressed operation data by, for example, performing a discrete Fourier transform and an inverse discrete Fourier transform on the operation data.
  • FIG. 7 an example of the compression operation data generated by the adjusting unit 75 is shown as the compression operation data T2.
  • the compressed operation data T2 is generated by adjusting (compressing) the number of 136 data of the operation data T1 to the number of 128 data.
  • the sampling count on the horizontal axis corresponds to time, and as shown in FIG.
  • the compressed operation data T2 has a waveform obtained by compressing the operation data T1 on the time axis (horizontal direction on the paper surface).
  • the adjusting unit 75 outputs the generated compression operation data to the storage unit 72.
  • the compressed operation data obtained during normal operation is used as learning data (normal operation data) when generating a monitoring model.
  • the state determination unit 70 determines whether or not the number of normal operation data generated by the adjustment unit 75 has reached a predetermined number (hereinafter, referred to as “collected number”) (FIG. 6). Step S13). When it is determined that the number of normal operation data has not reached the number of collected data (step S13: NO), the state determination unit 70 repeats steps S11 and S12. At this time, the state determination unit 70 causes the drive unit 33 to repeatedly perform the same operation, and acquires a plurality of normal operation data. For example, the state determination unit 70 causes the drive unit 33 to repeatedly perform an operation when the wafer W is carried into the processing unit 3A (processing unit 3B) or an operation when the wafer W is carried out from the processing unit 3A.
  • a plurality of (for example, 600 to 1800) normal operation data are stored in the storage unit 72 as a learning data group.
  • the state determination unit 70 may store a plurality of learning data groups in the storage unit 72 for each case where the tension (frequency) of the belt 33e is set to a value different from each other.
  • 200 to 600 normal operation data acquired when the frequency corresponding to the tension is 140 Hz and 200 to 600 normal operation data acquired when the frequency is 130 Hz.
  • the operation data and 200 to 600 normal operation data acquired when the frequency is 120 Hz may be included.
  • the state determination unit 70 determines the monitoring model AE (step S13: YES) based on the accumulated learning data group. (See FIG. 8) is generated (step S14 in FIG. 6).
  • This monitoring model AE is a model based on the characteristics of the drive unit 33, and is used to determine the state of the drive unit 33.
  • the model generation unit 76 generates a monitoring model for a specific operation of the drive unit 33 by performing machine learning based on a plurality of normal operation data in the learning data group.
  • the model generation unit 76 generates a monitoring model AE based on a plurality of normal torque signals included in the training data group by machine learning using an autoencoder, which is a kind of neural network.
  • Machine learning using an autoencoder generates a model having an intermediate layer in which the output data of the same number of data outputs the same value as the input data for a certain number of input data.
  • the intermediate layer of this model includes a plurality of layers in which the feature quantities are sequentially compressed from the input data and then restored in order.
  • the number of data adjusted by the adjusting unit 75 is, for example, 128, 128 data are input and a monitoring model AE is generated so that 128 output data can be obtained.
  • the model generation unit 76 outputs the generated monitoring model AE to the storage unit 72.
  • FIG. 8 shows an example of output data obtained when the normal operation data Tin1 is input to the monitoring model AE. Since the monitoring model AE is generated based on the normal operation data, when the normal operation data Tin1 is input to the monitoring model AE, the output data Tout1 close to the waveform of the normal operation data Tin1 is output from the monitoring model AE.
  • FIG. 9 shows an example of output data obtained when the compression operation data Tin2 when the drive unit 33 is not in the normal state is input to the monitoring model AE. In this case, the output data Tout2 having a large deviation from the waveform of the compression operation data Tin2 is output from the monitoring model AE.
  • the state of the drive unit 33 is determined by utilizing the fact that the error (deviation) of the output data from the monitoring model AE with respect to the input data to the monitoring model AE becomes large. can do.
  • the state determination unit 70 calculates the tolerance Ea in the monitoring model AE (step S15 in FIG. 6).
  • the monitoring model AE is generated based on the normal operation data, but even if the same normal operation data is input again, the output data that completely matches the input data is not output. That is, even when the normal operation data is the input data, an error (deviation) due to the monitoring model AE itself may occur between the input data and the output data. Therefore, in the present embodiment, the state determination unit 70 calculates the error caused by the monitoring model AE itself as the tolerance Ea.
  • step S15 first, the model generation unit 76 inputs each of the plurality of normal operation data included in the training data group into the monitoring model AE, and between the input data and the output data (second output data). The difference is calculated as the error Eb (first error).
  • FIG. 10 shows an example of the calculation result of the error Eb.
  • the calculation result of the error Eb with “Tick no” of 111 to 114 is shown as an example.
  • “Tickno” corresponds to the sampling count value shown in FIG. 7, and for example, when “Tickno” is 111, it indicates the 111th data.
  • first to 128th data the data in which "Tick no" is 1 to 128 will be referred to as "first to 128th data", respectively.
  • the determination unit 78 may calculate the error Eb for the first to 128th data in all or part of the normal operation data included in the learning data group.
  • the model generation unit 76 may calculate the tolerance Ea caused by the monitoring model AE itself based on the error Eb.
  • the model generation unit 76 sets the parameters ⁇ 1 and ⁇ 1 , respectively.
  • ⁇ 1 The average value of the error Eb
  • ⁇ 1 The range of ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ 1 when the standard deviation of the error Eb is used may be set as the tolerance Ea.
  • the determination unit 78 stores the calculated tolerance Ea in the storage unit 72.
  • the controller 60 calculates the threshold value Th1 of the deviation degree da (first deviation degree) (step S16 in FIG. 6).
  • the degree of divergence da is an index indicating the degree to which the drive unit 33 is approaching an abnormal state at the time of evaluation.
  • the threshold Th1 indicates that the target drive mechanism is approaching an abnormal state.
  • step S16 the determination unit 77 calculates the difference between the error Eb and the tolerance Ea as the correction error Ec for each of the first to 128th data in each of the plurality of normal operation data. If the value of the error Eb is included in the range of the tolerance Ea, the determination unit 77 may calculate the correction error Ec as 0. If the value of the error Eb is outside the range of the tolerance Ea, the determination unit 77 may calculate the difference between the upper limit value or the lower limit value of the tolerance Ea and the value of the error Eb as the correction error Ec.
  • FIG. 11A shows an example of the calculation result of the error Eb and the tolerance Ea.
  • the value of the error Eb is indicated by a black circle, and the range of the tolerance Ea is indicated by a vertical solid line.
  • the error Eb is out of the tolerance Ea range in the 7th to 9th data, and the error Eb is within the tolerance Ea range in the 10th to 12th data.
  • FIG. 11B shows the calculation result of the difference (correction error Ec) between the error Eb and the tolerance Ea shown in FIG. 11A as an example.
  • the correction error Ec is not 0 because the error Eb is outside the range of the tolerance Ea.
  • the correction error Ec is 0 because the error Eb is within the range of the tolerance Ea.
  • the determination unit 77 performs a process of calculating the deviation degree dr (second deviation degree) for learning based on the correction error Ec for each of the first to 128th data for a plurality of normal operation data. You may.
  • the determination unit 77 is, for example, a value obtained by calculating the root mean square error square root (RMSE: Root Mean Squared Error) of the correction error Ec (difference between the error Eb and the tolerance Ea) for the first to 128th data. May be performed on a plurality of normal operation data to calculate the deviation degree dr for learning.
  • the mean squared error square root based on the error Eb and the tolerance Ea is calculated by averaging the squared values of the correction errors Ec of each of the first to 128th data for each normal operation data. Obtained by doing.
  • FIG. 12 shows an example of the calculation result of the deviation degree dr for the learning data group.
  • the calculation result of the deviation degree dr for learning is shown in a “boxplot”.
  • the box showing the interquartile range is drawn in the vicinity of the deviation degree dr of 0, and the box is invisible. It has become.
  • the determination unit 77 sets the parameter ⁇ 2 to ⁇ 2 : with respect to the threshold Th1 of the deviation degree da used at the time of evaluation, and obtains the deviation degree dr for learning from the tolerance Ea obtained based on the comparison between the error Eb and the tolerance Ea.
  • Th1 3 ⁇ 2
  • the threshold value Th1 may be calculated at.
  • the determination unit 77 outputs the threshold value Th1 to the storage unit 72.
  • step S20 the state monitoring method of the drive unit 33 in step S20 shown in FIG. 5 will be described in more detail.
  • the state monitoring of the drive unit 33 may be continuously performed, for example, when the wafer W is being processed by the substrate processing device 2.
  • the state determination unit 70 acquires operation data at the time of evaluation of the drive unit 33 (step S21 in FIG. 13).
  • the indicator 73 controls the motor 33f in accordance with the processing of the wafer W in the substrate processing apparatus 2, so that the arm 34 is operated once along the arrow D2 direction.
  • the acquisition unit 74 acquires a torque signal (evaluation torque signal) obtained by sampling the time change of torque in the operation at a predetermined sampling cycle as operation data.
  • This step S21 is performed in the same manner as in step S11, except that it is unclear whether or not the state of the drive unit 33 is normal.
  • the acquisition unit 74 outputs the acquired operation data to the adjustment unit 75.
  • the state determination unit 70 adjusts the operation data acquired by the acquisition unit 74 (step S22 in FIG. 13).
  • the adjusting unit 75 adjusts the number of operation data data to a certain number (for example, 128) to generate compressed operation data.
  • the adjusting unit 75 outputs the generated compression operation data to the determination unit 77.
  • the compression operation data obtained at the time of evaluation is used as evaluation data (evaluation data) for determining the state of the drive unit 33.
  • the state determination unit 70 calculates the deviation degree da based on the evaluation data generated by the adjustment unit 75 (step S23 in FIG. 13).
  • the determination unit 77 calculates the degree of deviation da based on the monitoring model AE stored in the storage unit 72.
  • the determination unit 77 may calculate, for example, an error Ed (second error) between the output data obtained by inputting the evaluation data into the monitoring model AE and the input evaluation data. Then, the determination unit 77 calculates the degree of deviation da by comparing the error Ed with the tolerance Ea of the monitoring model AE.
  • This deviation degree da is obtained by calculating the mean square error square root (comparing the error Ed and the tolerance Ea) based on the error Ed and the tolerance Ea, as in the calculation of the deviation degree dr in step 16.
  • the mean square error square root based on the error Ed and the tolerance Ea is the average obtained by averaging the squared value of the difference between the error Ed and the tolerance Ea of each of the first to 128th data for each evaluation data. Obtained by calculating the square root of the value.
  • the state determination unit 70 makes a primary determination to determine the state of the target drive mechanism based on the calculated deviation degree da (step S24 in FIG. 13).
  • the determination unit 77 may determine the state of the target drive mechanism based on whether or not the deviation degree da exceeds the threshold Th1 stored in the storage unit 72.
  • the determination unit 77 may output the determination result of whether or not the deviation degree da exceeds the threshold value Th1 to the storage unit 72.
  • the state determination unit 70 determines whether or not a predetermined period has elapsed from the start of monitoring of the drive unit 33 (step S25 in FIG. 13). When it is determined that the predetermined period has not elapsed (step S25: NO), the state determination unit 70 repeats steps S21 to S25. As a result, the storage unit 72 stores a data group (hereinafter referred to as “determination data group”) in which the determination result of the state of the drive unit 33 based on the deviation degree da is accumulated for a predetermined period.
  • the storage unit 72 may store a predetermined period, and the predetermined period may be preset by, for example, an operator. As the predetermined period, for example, one hour, several hours, half a day, one day, or one week may be set.
  • step S25 the state determination unit 70 makes a secondary determination based on the determination data group to determine the degree to which the drive unit 33 is approaching the abnormal state (FIG. FIG. Step S26 of 13).
  • the determination unit 78 approaches the drive unit 33 to an abnormal state based on the ratio of data in the determination data group whose deviation degree da exceeds the threshold Th1 (hereinafter referred to as “data ratio”). You may judge the degree of existence.
  • the data ratio is the ratio of the number of determination results determined to exceed the threshold Th1 to the total number of determinations determined by the determination unit 77 in a predetermined period.
  • the determination unit 78 may determine that the target drive mechanism is approaching an abnormal state when the data ratio exceeds a predetermined threshold Th2.
  • the threshold Th2 may be set to an arbitrary value by an operator or the like, may be set within the range of 70% to 100%, may be set within the range of 80% to 100%, or may be set. It may be set in the range of 90% to 100%.
  • the determination unit 78 outputs the determination result to the output unit 79.
  • the state determination unit 70 outputs the determination result (step S27 in FIG. 13).
  • the output unit 79 may output, for example, a signal (alarm signal) indicating that the target drive mechanism is approaching an abnormal state as a signal indicating the determination result.
  • FIG. 14 shows the result of calculating the deviation degree da using the monitoring model AE based on a plurality of (500) normal operation data for verification when the belts 33e of the drive unit 33 have different tensions. ..
  • the degree of deviation da when the frequency corresponding to the tension of the belt 33e of the transport mechanism is changed in units of 10 Hz in the range of 140 Hz to 60 Hz is calculated.
  • the distribution of the calculation result of the deviation degree da for each tension (frequency) is shown as a box plot. From the calculation results shown in FIG. 14, it can be seen that the maximum value of the divergence degree da increases as the tension decreases, and the divergence degree da included in the interquartile range indicated by the box increases.
  • FIG. 15 shows the data ratio at which the deviation degree da exceeds the threshold Th1 under the same conditions as the verification result of the deviation degree da shown in FIG.
  • the data ratio is 75% or more
  • the frequency is 80 Hz or less
  • the data ratio is 90% or more.
  • the lower the frequency (tension) the closer the drive unit 33 is to the abnormal state. Therefore, for example, by setting the threshold Th2 to 75%, the determination unit 78 determines that the drive unit 33 is approaching the abnormal state. Can be done. Alternatively, by setting the threshold Th2 to 90%, the determination unit 78 can determine that the drive unit 33 is closer to the abnormal state.
  • the state of the transfer device 10 is determined based on the output data obtained by inputting the evaluation data derived from the operation data acquired by the acquisition unit into the monitoring model at the time of evaluation of the transfer device 10.
  • the normal operation data is input to the monitoring model generated by machine learning based on the normal operation data using the autoencoder, and when the operation data at the time of abnormal operation of the transport device 10 is input. Can output very different values. Therefore, it is possible to determine the state of the transport device 10 easily and with high accuracy based on the first output data from the monitoring model.
  • the determination unit 77 acquires the tolerance Ea based on the error Eb between the normal operation data and the output data obtained by inputting the normal operation data into the monitoring model (step). S15) is executed. Further, the determination unit 77 performs a process of acquiring the deviation degree da from the tolerance Ea by comparing the error Ed between the evaluation data and the output data with the tolerance Ea, and transports the error Ed based on the deviation degree da. The process of determining the state of the device 10 (step S24) is executed.
  • the monitoring model is generated by machine learning using the autoencoder so that the error between the normal operation data and the output data from the monitoring model to which the normal operation data is input becomes extremely small.
  • the error between the operation data at the time of abnormal operation and the output data from the monitoring model becomes large. Therefore, it is possible to determine the state of the transport device 10 easily and with high accuracy.
  • the tolerance Ea is in the range of ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ 1 .
  • the tolerance is the range excluding the outliers that can be included in the normal operation data.
  • the degree of deviation da at the time of evaluation is a value obtained by calculating the mean square error square root based on the error Ed at the time of evaluation and the tolerance Ea.
  • the degree of deviation da indicates how much the evaluation data varies from the tolerance as a whole.
  • determining the state of the transport device 10 based on the deviation degree da at the time of evaluation includes determining based on whether or not the deviation degree da exceeds a predetermined threshold value Th1.
  • the state of the transport device 10 can be determined by an extremely simple method of comparing the degree of deviation da with the threshold value Th1.
  • the threshold value Th1 is a value obtained by 3 ⁇ 2 .
  • the degree of deviation dr during learning may be a value obtained by calculating the mean square error square root based on the error Eb and the tolerance Ea during normal operation.
  • the degree of deviation dr during normal operation indicates how much the error Eb during normal operation varies from the tolerance Ea as a whole.
  • the storage unit 72 that stores the data group in which the determination result of the state of the transport device 10 based on the deviation degree da at the time of evaluation is accumulated for a predetermined period, and the deviation degree da in the data group is a predetermined threshold value.
  • a determination unit 78 for determining the degree to which the transfer device 10 is approaching an abnormal state based on the ratio of data exceeding Th1 is further provided. In this case, it is possible to grasp the maintenance time of the transport device 10 based on the determination result by the determination unit 78.
  • the adjustment unit 75 that adjusts the number of operation data acquired by the acquisition unit 74 to a constant number is provided. In this case, the subsequent data processing can be easily executed.
  • the transfer device 10 includes an arm 34 that supports the wafer W and a motor 33f that operates the arm 34, and the acquisition unit 74 acquires the torque signal of the motor as operation data.
  • the acquisition unit 74 acquires the torque signal of the motor as operation data.
  • the target of the state determination by the state determination unit 70 may be the holding unit 30 that conveys the wafer W in the direction of the arrow D1 of the transfer device 10.
  • the target of the state determination may be a drive mechanism for driving the rotating shaft 32, or a mechanism for moving the arm 34 along the vertical direction.
  • the state determination unit 70 does not have to include the determination unit 78. In this case, the state determination unit 70 may perform only the primary determination based on the deviation degree da at the time of evaluation in one operation of the transport mechanism. The state determination unit 70 may only store the primary determination result in the storage unit 72, or may output the primary determination result.
  • the tolerance Ea is not limited to the above example.
  • the tolerance Ea may be, for example, in the range of ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 1 , may be in the range of ⁇ 1 ⁇ ⁇ 1 , and may be in the range of ⁇ 1 ⁇ n ⁇ ⁇ 1 (n is an arbitrary number). There may be.
  • the threshold value Th1 is not limited to the value obtained by the above example.
  • the threshold value Th1 may be a value obtained by n1 ⁇ ⁇ 2 (n1 is an arbitrary positive number).
  • the state determination unit 70 (state determination device) may be housed in a housing different from the controller 60, and may be configured as a computer (circuit) different from the controller 60.
  • the state determination unit 70 may be composed of a computer or a server device that can be connected to the board processing device 2 from the outside. As described above, the state determination unit 70 does not need to be integrally configured with the board processing device 2 or the controller 60, and may be realized as an external device capable of wire or wireless communication connection as needed. ..
  • the model generation unit 76 may be realized by another controller different from the controller 60.
  • a server device or the like separate from the board processing device 2 may include the other controller. In this case, even if the controller 60 acquires the monitoring model generated by the model generation unit 76 of the other controller by communicating with the other controller via a predetermined communication method such as a network. Good.
  • the state determination device (70) determines the state of the drive mechanism (10) configured to operate while holding the substrate (W) in the substrate processing apparatus (2).
  • the state determination device (70) is acquired by an acquisition unit (74) configured to acquire operation data of the drive mechanism (10) and by an acquisition unit (74) during normal operation of the drive mechanism (10).
  • a model generator (76) configured to generate a monitoring model of the drive mechanism (10) by executing machine learning using an autoencoder based on the normal operation data derived from the normal operation data.
  • the state of the drive mechanism (10) based on the first output data obtained by inputting the evaluation data derived from the operation data acquired by the acquisition unit (74) into the monitoring model at the time of evaluation of the drive mechanism (10).
  • a first determination unit (77) configured to determine.
  • the normal operation data is input to the monitoring model generated by machine learning based on the normal operation data using the autoencoder, and when the operation data at the time of abnormal operation of the drive mechanism is input. , Very different values can be output. Therefore, it is possible to determine the state of the drive mechanism easily and with high accuracy based on the first output data from the monitoring model.
  • the first determination unit (77) determines the first error (Eb) between the normal operation data and the second output data obtained by inputting the normal operation data into the monitoring model. Based on this, the process of acquiring the tolerance (Ea) and the second error (Ed) between the evaluation data and the first output data are compared with the tolerance (Ea) to obtain the tolerance (Ea). The process of acquiring the first degree of deviation (da) from the above and the process of determining the state of the drive mechanism (10) based on the first degree of deviation (da) may be executed. In this case, the monitoring model is generated by machine learning using the autoencoder so that the error between the normal operation data and the output data from the monitoring model to which the normal operation data is input becomes extremely small.
  • the permissible error (Ea) is when the parameters ⁇ 1 and ⁇ 1 are set to ⁇ 1 : the mean value of the first error (Eb) ⁇ 1 : the standard deviation of the first error (Eb), respectively. It may be in the range of ⁇ 1 ⁇ 3 ⁇ 1 .
  • the tolerance is the range excluding the outliers that can be included in the normal operation data.
  • the first degree of deviation may be a value obtained by calculating the mean square error square root (RMSE) based on the second error and the tolerance.
  • RMSE mean square error square root
  • the first degree of divergence indicates how much the evaluation data varies from the tolerance as a whole.
  • Example 5 In any of the devices of Examples 2 to 4, determining the state of the drive mechanism (10) based on the first degree of deviation (da) means that the first degree of deviation (da) is a predetermined threshold value (Th1). ) May be included in the determination based on whether or not it exceeds. In this case, the state of the drive mechanism can be determined by an extremely simple method of comparing the first degree of deviation with the threshold value.
  • the threshold (Th1) is obtained by comparing parameter ⁇ 2 with ⁇ 2 : first error (Eb) and tolerance (Ea), the second from tolerance (Ea). It may be a value obtained by 3 ⁇ 2 when the standard deviation of the degree of deviation (dr) of is used. By comparing with the first degree of deviation using such a threshold value, the first degree of deviation obtained that exceeds the degree of deviation that can be inherent in the normal operation data can be accurately distinguished. Therefore, it is possible to more accurately determine the abnormal operation of the drive mechanism.
  • the second degree of deviation (dr) is a value obtained by calculating the mean square error square root (RMSE) based on the first error (Eb) and the tolerance (Ea). Good.
  • the second degree of divergence indicates how much the first error varies from the tolerance as a whole.
  • Example 8 The device according to any one of Examples 5 to 7 is a storage unit configured to store a data group in which the determination result of the state of the drive mechanism (10) based on the first degree of deviation (da) is stored for a predetermined period. Based on (72) and the ratio of data in which the first degree of deviation (da) of the data group exceeds a predetermined threshold value (Th1), the degree to which the drive mechanism (10) is approaching an abnormal state is determined.
  • a second determination unit (78) configured as described above may be further provided. In this case, it is possible to grasp the maintenance time of the drive mechanism based on the determination result by the second determination unit.
  • Example 9 The device according to any one of Examples 1 to 8 further includes an adjustment unit (75) configured to adjust the number of operation data data acquired by the acquisition unit (74) to a constant number, and normally operates data. Is data in which the number of operation data acquired by the acquisition unit (74) during normal operation of the drive mechanism (10) is adjusted to a fixed number by the adjustment unit (75), and the evaluation data is the drive mechanism. The number of operation data data acquired by the acquisition unit (74) at the time of evaluation of (10) may be adjusted to a certain number by the adjustment unit (75). In this case, the subsequent data processing can be easily executed.
  • an adjustment unit (75) configured to adjust the number of operation data data acquired by the acquisition unit (74) to a constant number, and normally operates data. Is data in which the number of operation data acquired by the acquisition unit (74) during normal operation of the drive mechanism (10) is adjusted to a fixed number by the adjustment unit (75), and the evaluation data is the drive mechanism. The number of operation data data acquired by the acquisition unit (74) at the time of evaluation of (10) may be adjusted
  • the drive mechanism (10) includes a support member (21) for supporting the substrate (W) and a motor (33f) for operating the support portion, and includes an acquisition unit (74). ) May be configured to acquire the torque signal of the motor (33f) as operation data. In this case, it is possible to determine the abnormal operation of the drive mechanism by using the torque signal that can be easily acquired as the operation data of the drive mechanism.
  • Example 11 The state determination method according to another example of the present disclosure is auto based on the normal operation data derived from the normal operation data of the drive mechanism (10) configured to operate while holding the substrate (W).
  • a monitoring model of the drive mechanism (10) is generated, and evaluation data derived from the operation data at the time of evaluation of the drive mechanism (10) is input to the monitoring model. It includes determining the state of the drive mechanism based on the first output data to be obtained. In this case, the same action and effect as in Example 1 can be obtained.
  • Example 12 The computer-readable recording medium according to another example of the present disclosure records a program for causing the state determination device (70) to execute the method of Example 11. In this case, the same action and effect as the method of Example 11 can be obtained.
  • the computer-readable recording medium includes a non-transitory computer recording medium (for example, various main storage devices or auxiliary storage devices) and a propagation signal (transitory computer recording medium). ) (For example, a data signal that can be provided via a network).
  • Substrate processing device 10 ... Conveyor device, 33 ... Drive unit, 34 ... Arm, 60 ... Controller, 70 ... Status determination unit, 74 ... Acquisition unit, 75 ... Adjustment unit, 76 ... Model generation unit, 77, 78 ... Judgment unit.

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Abstract

状態判定装置は、基板処理装置において基板を保持しつつ動作させるように構成された駆動機構の状態を判定する。当該状態判定装置は、駆動機構の動作データを取得するように構成された取得部と、駆動機構の正常動作時において取得部によって取得された動作データに由来する正常動作データに基づいて、オートエンコーダを用いた機械学習を実行することによって、駆動機構の監視モデルを生成するように構成されたモデル生成部と、駆動機構の評価時において取得部によって取得された動作データに由来する評価データを監視モデルに入力して得られる第1の出力データに基づいて、駆動機構の状態を判定するように構成された第1の判定部とを備える。

Description

状態判定装置、状態判定方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
 本開示は、状態判定装置、状態判定方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
 特許文献1は、半導体ウエハなどの基板を処理する基板処理装置に設けられた基板搬送機構を開示している。基板搬送機構は、基板処理装置における異なるモジュール間を移動可能に構成されている。搬送機構は、例えば、複数の基板を収容するキャリアから一つの基板を取り出し、処理モジュールに当該基板を搬送するように、キャリアと処理モジュールとの間を移動する。
特開2013-133192号公報
 本開示は、基板の駆動機構の状態を簡易且つ高精度に判定することが可能な状態判定装置、状態判定方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を説明する。
 本開示の一つの観点に係る状態判定装置は、基板処理装置において基板を保持しつつ動作させるように構成された駆動機構の状態を判定する。当該状態判定装置は、駆動機構の動作データを取得するように構成された取得部と、駆動機構の正常動作時において取得部によって取得された動作データに由来する正常動作データに基づいて、オートエンコーダを用いた機械学習を実行することによって、駆動機構の監視モデルを生成するように構成されたモデル生成部と、駆動機構の評価時において取得部によって取得された動作データに由来する評価データを監視モデルに入力して得られる第1の出力データに基づいて、駆動機構の状態を判定するように構成された第1の判定部とを備える。
 本開示に係る状態判定装置、状態判定方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、基板の駆動機構の状態を簡易且つ高精度に判定することが可能となる。
図1は、基板処理システムの一例を概略的に示す上面図である。 図2は、搬送装置の一例を概略的に示す側面図である。 図3は、コントローラの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 図4は、コントローラのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図5は、搬送装置の状態判定手順の一例を示すフローチャートである。 図6は、監視モデルの生成手順の一例を示すフローチャートである。 図7は、調整部による取得データの調整を説明するための図である。 図8は、機械学習により生成される監視モデルを説明するための図である。 図9は、機械学習により生成される監視モデルを説明するための図である。 図10は、監視モデルに含まれる許容誤差を説明するためのグラフである。 図11(a)及び図11(b)は、許容誤差と出力値との間の乖離度を説明するための図である。 図12は、乖離度の閾値の設定方法を説明するためのグラフである。 図13は、搬送装置の監視手順の一例を示すフローチャートである。 図14は、監視モデルの検証結果の一例を示すグラフである。 図15は、監視モデルの検証結果の一例を示すグラフである。
 以下に、本開示に係る実施形態の一例について、図面を参照しつつより詳細に説明する。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
 [基板処理装置]
 図1に示される基板処理システム1は、ウエハWに対して基板処理を施すように構成されたシステムである。基板処理システム1は、基板処理装置2と、コントローラ60とを備える。ウエハWは、円板状を呈してもよいし、円形の一部が切り欠かれていてもよいし、多角形など円形以外の形状を呈していてもよい。ウエハWは、例えば、半導体基板、ガラス基板、マスク基板、FPD(Flat Panel Display)基板その他の各種基板であってもよい。ウエハWの直径は、例えば200mm~450mm程度であってもよい。
 図1に示されるように、基板処理装置2は、処理ユニット3A,3Bと、搬送装置10(駆動機構)とを備える。処理ユニット3A,3Bは、ウエハWに対して所定の処理を施すように構成されたユニットである。処理ユニット3A,3Bは、ウエハWの表面に処理液を供給する液処理ユニットであってもよい。処理ユニット3A,3Bは、ウエハWの表面に形成されている被膜を熱処理(加熱又は冷却)する熱処理ユニットであってもよい。処理ユニット3A,3Bは、互いに共通の機能を有していてもよく、互いに異なる機能を有していてもよい。図1に示される例では、水平方向において、処理ユニット3A,3Bは、矢印D1方向(図1の左右方向)に沿って並んで配置されている。
 [搬送装置の詳細]
 次に、図1及び図2を参照して、搬送装置10についてさらに詳しく説明する。搬送装置10は、ウエハWを搬送するように構成されている。搬送装置10は、例えば、処理ユニット3Aと処理ユニット3Bとの間でウエハWを搬送してもよい。搬送装置10は、基板処理装置2内の他のユニットから処理ユニット3A,3BへウエハWを搬送してもよく、処理ユニット3A,3Bから他のユニットへウエハWを搬送してもよい。搬送装置10は、処理ユニット3A,3Bと対向するように配置されていてもよい。搬送装置10は、駆動部20と、保持部30とを含む。
 駆動部20は、保持部30を所定の方向に往復移動させるように構成されている。駆動部20は、例えば、図1に示されるように、処理ユニット3A及び処理ユニット3Bが並ぶ方向(矢印D1方向)において保持部30を往復移動(動作)させてもよい。駆動部20は、筐体21と、直動体22と、ガイドレール23と、プーリ24,25と、ベルト26と、モータ27とを含む。筐体21は、駆動部20に含まれる各要素を収容する。筐体21のうち処理ユニット3A,3Bと対向する壁には、開口21aが設けられている。
 直動体22は、矢印D2方向(図1の上下方向)に沿って延びる部材である。直動体22の基端部は、筐体21内においてガイドレール23及びベルト26に接続されている。直動体22の先端部は、開口21aを通じて筐体21外に突出している。ガイドレール23は、矢印D1方向(筐体21の幅方向)に沿って直線状に延びるように筐体21内に敷設されている。プーリ24,25はそれぞれ、矢印D1方向における筐体21の各端部に配置されている。プーリ24,25はそれぞれ、矢印D2方向に沿う回転軸周りに回転可能に筐体21内に設けられている。
 ベルト26は、プーリ24,25に架け渡されている。ベルト26は、例えばタイミングベルトであってもよい。モータ27は、回転トルクを発生させる動力源であり、コントローラ60からの制御信号に基づいて動作するように構成されている。モータ27は、例えばサーボモータであってもよい。モータ27は、プーリ25に接続されている。モータ27によるトルク(駆動力)がプーリ25に伝達されると、プーリ24,25に架け渡されたベルト26が矢印D1方向に沿って移動する。これにより、直動体22も、ガイドレール23に沿って矢印D1方向に往復移動する。
 保持部30は、搬送対象のウエハWを保持するように構成されている。例えば、保持部30は、図1及び図2に示されるように、基台31と、回転軸32と、駆動部33と、アーム34(支持部材)とを含む。基台31は、直動体22の先端部に取り付けられている。そのため、直動体22の移動に伴い、保持部30も矢印D1方向に往復移動可能である。
 回転軸32は、基台31から上方に向けて鉛直方向に沿って延びている。回転軸32は、コントローラ60からの制御信号に基づいて動作するように構成されたモータ(図示せず)によって回転駆動される。回転軸32の上部には、駆動部33が接続されている。そのため、回転軸32が回転すると、駆動部33及びアーム34が回転軸32周りに回転する。
 駆動部33は、駆動部20による保持部30の移動方向とは異なる方向にアーム34を往復移動させるように構成されている。駆動部33は、例えば、矢印D2方向においてアーム34を往復移動(動作)させてもよい。駆動部33がアーム34を往復移動させることにより、アーム34に保持されているウエハWが処理ユニット3A,3Bに対して搬入出される。駆動部33は、例えば、図2に示されるように、筐体33aと、直動体33bと、プーリ33c,33dと、ベルト33eと、モータ33fとを含む。筐体33aは、駆動部33に含まれる各要素を収容する。筐体33aの上壁には、開口33gが設けられている。
 直動体33bは、鉛直方向に沿って延びる部材である。直動体33bの下端部は、筐体33a内においてベルト33eに接続されている。直動体33bの上端部は、開口33gを通じて筐体33a外に突出している。プーリ33c,33dはそれぞれ、矢印D2方向における筐体33aの各端部に配置されている。プーリ33c,33dはそれぞれ、矢印D1方向に沿う回転軸周りに回転可能に筐体33a内に設けられている。
 ベルト33eは、プーリ33c,33dに架け渡されている。ベルト33eは、例えばタイミングベルトであってもよい。モータ33fは、回転トルクを発生させる動力源であり、コントローラ60からの制御信号に基づいて動作するように構成されている。モータ33fは、例えばサーボモータであってもよい。モータ33fによるトルク(駆動力)がプーリ33dに伝達されると、プーリ33c,33dに架け渡されたベルト33eが、矢印D2方向に沿って移動する。これにより、直動体33bも、矢印D2方向に往復移動する。
 アーム34は、ウエハWの周縁を囲むと共に、ウエハWの裏面を支持するように構成されている。アーム34は、直動体33bの先端部に取り付けられている。そのため、直動体33bの移動に伴い、アーム34も矢印D2方向に往復移動可能である。保持部30は、上下方向に沿って重ねて配置された複数のアーム34を含んでいてもよい。
 [コントローラ]
 次に、図3及び図4を参照してコントローラ60についてさらに詳しく説明する。コントローラ60は、基板処理装置2を部分的又は全体的に制御する。コントローラ60は、図3に示されるように、状態判定部70(状態判定装置)を含む。状態判定部70は、ウエハWを保持しつつ動作させる搬送装置10の状態を判定する。以下では、状態判定部70によって駆動部33の状態(例えば、ベルト33eのテンションの適否)を判定する場合の例を説明する。
 状態判定部70は、機能モジュールとして、例えば、読取部71と、記憶部72と、指示部73と、取得部74と、調整部75と、モデル生成部76と、判定部77(第1の判定部)と、判定部78(第2の判定部)と、出力部79とを含む。これらの機能モジュールは、コントローラ60の機能を便宜上複数のモジュールに区切ったものに過ぎず、コントローラ60を構成するハードウェアがこのようなモジュールに分かれていることを必ずしも意味するものではない。各機能モジュールは、プログラムの実行により実現されるものに限られず、専用の電気回路(例えば論理回路)、又は、これを集積した集積回路(ASIC:application specific integrated circuit)により実現されるものであってもよい。
 読取部71は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体RMからプログラムを読み取る機能を有する。記録媒体RMは、ウエハWの搬送に伴う搬送装置10内の各部を動作させるためのプログラム及び状態判定部70により搬送装置10の状態を判定するためのプログラムを記録している。記録媒体RMとしては、例えば、半導体メモリ、光記録ディスク、磁気記録ディスク、光磁気記録ディスクであってもよい。
 記憶部72は、種々のデータを記憶する機能を有する。記憶部72は、例えば、読取部71において記録媒体RMから読み出したプログラム、搬送装置10の状態を判定する際の各種データ、搬送装置10の状態についての判定結果などを記憶している。
 指示部73は、記憶部72に記憶されている搬送装置10内の各部を動作させるプラグラムに基づいて、制御信号を送信する機能を有する。具体的には、指示部73は、駆動部33のモータ33fを駆動させることにより、アーム34を矢印D2方向に沿って移動させる制御信号を生成する。指示部73は、駆動部20のモータ27を駆動させることにより、アーム34を矢印D1方向に沿って移動させる制御信号を生成する。
 取得部74は、搬送装置10の動作データを取得する機能を有する。取得部74は、例えば、モータ33fのトルク信号を動作データとして取得してもよい。取得部74は、アーム34の一動作ごとのトルク信号を取得してもよい。トルク信号は、モータ33fのトルクの時間変化(アナログ信号)から所定のサンプルリング周期にて得られた時系列データであってもよい。アーム34の一動作は、例えば、モータ33fの駆動によりアーム34が、矢印D2方向において一方向に移動することであってもよい。取得部74は、例えば、トルクの時間変動からアーム34の一動作あたりに100個~200個程度の離散値を取得してもよい。取得部74は、取得したトルク信号を調整部75に出力する。
 調整部75は、取得部74によって取得された動作データ(トルク信号)のデータ数を一定の数に調整する機能を有する。アーム34の一動作における動作時間は、同じ動作であってもわずかに変動する場合がある。そのため、取得部74により、一定のサンプリング周期でトルク信号の離散値が得られる場合、データ数が、アーム34の動作ごとに異なる場合がある。調整部75は、アーム34の動作ごとに異なるトルク信号のデータ数を一定の数に調整する。調整部75は、例えば、トルク信号に対して離散フーリエ変換(DFT:Discrete Fourier Transform)を行って周波数データを取得し、変換後のデータ数が所定数(例えば128個)となるように当該周波数データに対して逆離散フーリエ変換(IDFT:Inverse Discrete Fourier Transform)を行ってもよい。
 トルク信号のデータ数が調整されることで、例えば、データ数が圧縮されたトルク信号が生成されてもよい。つまり、所定数よりも多いデータ数を有する動作データが、所定数のデータ数に圧縮された動作データ(圧縮動作データ)に調整されてもよい。調整部75は、データ数を調整した動作データを、記憶部72及び判定部77に出力する。調整部75は、他の方法により動作データのデータ数を調整してもよい。調整部75は、例えば、動作データのデータ数が128個を超える場合には、129個目以降のデータを除外してもよい。調整部75は、データ数の圧縮に代えて、調整前のトルク信号のデータ数に対してデータ数が増加するようにデータ数を調整してもよい。以下では、データ数を圧縮する場合を例に説明する。
 モデル生成部76は、搬送装置10についての監視モデルを生成する機能を有する。状態判定部70による状態判定の対象が駆動部33である場合には、モデル生成部76は、駆動部33の正常動作時において取得部74が取得した動作データ(トルク信号)に由来する正常動作データに基づいて、オートエンコーダを用いた機械学習を実行することによって、監視モデルを生成する。モデル生成部76は、監視モデルを生成すると、当該監視モデルを記憶部72に出力する。正常動作とは、駆動部33の劣化又は異常等が発生していないことが判明している状態における駆動部33の動作である。正常動作データは、調整部75によってデータ数が圧縮された動作データ(圧縮動作データ)であってもよく、取得部74によって取得された動作データであってもよい。監視モデルの生成方法の詳細については後述する。
 判定部77は、搬送装置10の状態を判定する機能を有する。判定部77は、搬送装置10の評価時において取得部74によって取得された動作データに由来する評価データを監視モデルに入力して得られる出力データ(第1の出力データ)に基づいて、駆動機構の状態を判定する。評価時とは、例えば、搬送装置10の状態をオペレータ等が把握できない状態で、ウエハWの処理が基板処理装置2において継続して行われる時である。評価データは、調整部75によってデータ数が圧縮された動作データ(圧縮動作データ)であってもよく、取得部74によって取得された動作データであってもよい。判定部77による判定方法については後述する。判定部77は、判定結果を記憶部72に出力する。
 判定部78は、記憶部72に所定期間蓄積されている判定部77による判定結果に基づいて、搬送装置10が異常状態に近づいている程度を判定する機能を有する。判定部78による判定方法については後述する。判定部78は、判定結果を出力部79に出力する。
 出力部79は、判定部78による判定結果を出力する機能を有する。出力部79は、例えば、コントローラ60内の他の要素に、判定結果を示す信号を出力してもよく、コントローラ60外に、判定結果を示す信号を出力してもよい。出力部79は、判定結果を示す信号として、搬送装置10が異常状態に近づいていることを示す信号(以下、「アラーム信号」という。)を出力してもよい。コントローラ60は、アラーム信号が出力された場合に、搬送装置10による搬送動作を一時的に停止してもよく、基板処理装置2におけるウエハWに対する処理を一時的に停止してもよい。あるいは、基板処理装置2が報知部(不図示)をさらに備えており、報知部は、出力部79からアラーム信号を受信したときに、搬送装置10が異常状態に近づいていることをオペレータ等に報知してもよい。
 コントローラ60のハードウェアは、例えば一つ又は複数の制御用のコンピュータにより構成される。コントローラ60は、ハードウェア上の構成として、例えば図4に示される回路81を有する。回路81は、電気回路要素(circuitry)で構成されていてもよい。回路81は、具体的には、プロセッサ82と、メモリ83(記憶部)と、ストレージ84(記憶部)と、入出力ポート85とを有する。プロセッサ82は、メモリ83及びストレージ84の少なくとも一方と協働してプログラムを実行し、入出力ポート85を介した信号の入出力を実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。入出力ポート85は、プロセッサ82、メモリ83及びストレージ84と、基板処理装置2の各種装置(搬送装置10)との間で、信号の入出力を行う。
 本実施形態では、基板処理システム1は、一つのコントローラ60を備えているが、複数のコントローラ60で構成されるコントローラ群(制御部)を備えていてもよい。基板処理システム1がコントローラ群を備えている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのコントローラ60によって実現されていてもよいし、2個以上のコントローラ60の組み合わせによって実現されていてもよい。コントローラ60が複数のコンピュータ(回路81)で構成されている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのコンピュータ(回路81)によって実現されていてもよいし、2つ以上のコンピュータ(回路81)の組み合わせによって実現されていてもよい。コントローラ60は、複数のプロセッサ82を有していてもよい。この場合、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つ又は複数のプロセッサ82によって実現されていてもよい。
 [状態判定方法]
 続いて、図5を参照して、搬送装置10の状態を判定する方法を説明する。
 まず、コントローラ60は、駆動部33の正常動作時における動作データに基づいて、駆動部33の監視モデルを生成する(図5のステップS10)。次に、コントローラ60は、生成された監視モデルを用いて、駆動部33の評価時における動作データに基づいて、駆動部33の状態を監視する(図5のステップS20)。コントローラ60は、ステップS20の処理を繰り返し実行してもよい。ステップS10における処理が行われる段階が「学習段階」であり、ステップS20における処理が継続される段階が「監視(評価)段階」である。
 [監視モデルの生成方法]
 続いて、ステップS10における監視モデルの生成方法について、図6~図12を参照してさらに詳しく説明する。この監視モデルの生成は、例えば、基板処理装置2によるウエハWの処理が行われていないときに行われてもよい。また、オペレータにより駆動部33の状態が正常であると判断されているときに、監視モデルの生成が行われてもよい。
 まず、状態判定部70は、駆動部33の正常動作時における動作データを取得する(図6のステップS11)。ステップS11では、まず指示部73が、モータ33fを制御することにより、アーム34に対して矢印D2方向に沿って一回の動作を行わせる。次に、取得部74は、当該動作におけるトルクの時間変化を所定のサンプリング周期でサンプリングして得られるトルク信号を、動作データとして取得する。取得部74は、指示部73によるモータ33fへの電流指令値に応じて得られるトルク信号を動作データとして取得してもよく、モータ33fに設けられたトルクセンサの検出結果に応じて得られるトルク信号を動作データとして取得してもよい。図7には、取得部74により得られる動作データの一例が、動作データT1として示されている。この例では、動作データT1のデータ数は136個である。つまり、動作データT1は、136個の離散値によって示される。取得部74は、取得した動作データを調整部75に出力する。
 次に、状態判定部70は、取得部74により取得された動作データを調整する(図6のステップS12)。ステップS12では、調整部75が動作データのデータ数を一定の数に調整する。調整部75は、例えば、動作データに対して離散フーリエ変換及び逆離散フーリエ変換を行うことで、圧縮動作データを生成してもよい。図7には、調整部75により生成された圧縮動作データの一例が、圧縮動作データT2として示される。この例では、動作データT1の136個のデータ数を、128個のデータ数に調整(圧縮)することで、圧縮動作データT2が生成されている。横軸のサンプリングカウントは時間に対応しており、図7に示されるように、圧縮動作データT2は、時間軸(紙面横方向)において動作データT1を圧縮したような波形となる。調整部75は、生成した圧縮動作データを記憶部72に出力する。正常動作時に得られる圧縮動作データは、監視モデルを生成する際の学習用のデータ(正常動作データ)として用いられる。
 次に、状態判定部70は、調整部75により生成された正常動作データの個数が、予め定められた数(以下、「収集数」という。)に達したかどうかを判断する(図6のステップS13)。正常動作データの個数が収集数に達していないと判断された場合(ステップS13:NO)、状態判定部70は、ステップS11,S12を繰り返す。この際、状態判定部70は、駆動部33に対して同じ動作を繰り返し行わせ、複数の正常動作データを取得していく。状態判定部70は、例えば、駆動部33において、処理ユニット3A(処理ユニット3B)にウエハWを搬入させる場合の動作、又は処理ユニット3AからウエハWを搬出させる場合の動作を繰り返し行わせる。
 これにより、複数(例えば、600~1800個)の正常動作データが、学習用データ群として記憶部72に記憶される。状態判定部70は、ベルト33eのテンション(振動数)が互いに異なる値に設定された場合のそれぞれについて、複数の学習用データ群を記憶部72に記憶させてもよい。例えば、学習用データ群は、テンションに応じた振動数が140Hzである場合に取得された200~600個の正常動作データと、振動数が130Hzである場合に取得された200~600個の正常動作データと、振動数が120Hzである場合に取得された200~600個の正常動作データとを含んでいてもよい。
 学習用データ群に含まれる正常動作データの数が収集数に達したと判断された場合(ステップS13:YES)、状態判定部70は、蓄積された学習用データ群に基づいて監視モデルAE(図8参照)を生成する(図6のステップS14)。この監視モデルAEは、駆動部33の特性に基づいたモデルであり、当該駆動部33の状態を判定するために用いられる。ステップS14では、モデル生成部76が、学習用データ群内の複数の正常動作データに基づいて、機械学習を行うことにより、駆動部33についての特定の動作に対する監視モデルを生成する。
 モデル生成部76は、ニューラルネットワークの一種であるオートエンコーダ(AutoEncoder)を用いた機械学習により、学習データ群に含まれる複数の正常トルク信号に基づいて監視モデルAEを生成する。オートエンコーダを用いた機械学習により、一定のデータ数の入力データに対して、同じデータ数の出力データが入力データと同じ値を出力するような中間層を有するモデルが生成される。このモデルの中間層には、入力データから特徴量を順に次元圧縮させ、順に復元させていく複数の層が含まれる。調整部75により調整されるデータ数が例えば128個である場合、128個のデータが入力され、128個の出力データが得られるような監視モデルAEが生成される。モデル生成部76は、生成した監視モデルAEを記憶部72に出力する。
 図8は、正常動作データTin1が監視モデルAEに入力された場合に得られる出力データの例を示す。監視モデルAEは正常動作データに基づいて生成されたものであるので、監視モデルAEに正常動作データTin1が入力されると、正常動作データTin1の波形に近い出力データTout1が監視モデルAEから出力される。一方、図9は、駆動部33が正常状態でない場合の圧縮動作データTin2が監視モデルAEに入力された場合に得られる出力データの例を示す。この場合、圧縮動作データTin2の波形に対してずれが大きい出力データTout2が監視モデルAEから出力される。すなわち、駆動部33が異常に近づいている場合に、監視モデルAEへの入力データに対する監視モデルAEからの出力データの誤差(ずれ)が大きくなることを利用して、駆動部33の状態を判定することができる。
 次に、状態判定部70(判定部78)は、監視モデルAEにおいて許容誤差Eaを算出する(図6のステップS15)。ここで、監視モデルAEは、正常動作データに基づいて生成されているが、同じ正常動作データが再び入力されても、入力データと完全に一致する出力データを出力しない。つまり、正常動作データが入力データである場合にも、入力データと出力データとの間において、監視モデルAE自体に起因した誤差(ずれ)が生じうる。このため、本実施形態では、状態判定部70は、監視モデルAE自体に起因する誤差を許容誤差Eaとして算出する。ステップS15では、まず、モデル生成部76が、監視モデルAEに、学習用データ群に含まれる複数の正常動作データそれぞれを入力し、入力データと出力データ(第2の出力データ)との間の差分を誤差Eb(第1の誤差)として算出する。
 図10は、誤差Ebの計算結果の一例を示す。図10では、一例として、監視モデルAEに入力された正常動作データが10個である場合において、「Tick no」が111~114までの誤差Ebの計算結果が一例として示されている。ここで、「Tick no」は、図7に示されるサンプリングカウント値に対応しており、例えば「Tickno」が111である場合、第111番目のデータを示している。以下、「Tick no」が1~128であるデータをそれぞれ「第1~第128のデータ」と称して説明する。
 判定部78は、学習用データ群に含まれる全ての又は一部の正常動作データそれぞれにおいて、第1~第128のデータについての誤差Ebを算出してもよい。モデル生成部76は、誤差Ebに基づいて、監視モデルAE自体に起因する許容誤差Eaを算出してもよい。モデル生成部76は、パラメータμ,σをそれぞれ、
  μ:誤差Ebの平均値
  σ:誤差Ebの標準偏差
としたときの、μ±3σの範囲を許容誤差Eaとして設定してもよい。判定部78は、算出した許容誤差Eaを記憶部72に記憶する。
 次に、コントローラ60は、乖離度da(第1の乖離度)の閾値Th1を算出する(図6のステップS16)。乖離度daは、評価時において駆動部33が異常状態に近づいている程度を示す指標である。閾値Th1は、対象の駆動機構が異常状態に近づいていることを示す。ここでは、乖離度の算出方法を説明した後に、乖離度daの閾値Th1の算出方法の具体例を説明する。
 ステップS16では、判定部77が、複数の正常動作データそれぞれにおいて、第1~第128のデータごとに、誤差Ebと許容誤差Eaとの差分を補正誤差Ecとして算出する。判定部77は、誤差Ebの値が許容誤差Eaの範囲に含まれていれば、補正誤差Ecを0と算出してもよい。判定部77は、誤差Ebの値が許容誤差Eaの範囲外であれば、許容誤差Eaの上限値又は下限値と誤差Ebの値との差分を補正誤差Ecとして算出してもよい。
 図11(a)は、誤差Ebと許容誤差Eaとの計算結果の一例を示す。図11(a)では、誤差Ebの値が黒丸印で示され、許容誤差Eaの範囲が縦の実線で示されている。図11(a)に示される例において、第7~第9のデータでは誤差Ebが許容誤差Eaの範囲外であり、第10~第12のデータでは誤差Ebが許容誤差Eaの範囲内である。図11(b)は、図11(a)に示される誤差Ebと許容誤差Eaとの差分(補正誤差Ec)の計算結果を一例として示す。第7~第9のデータでは、誤差Ebが許容誤差Eaの範囲外であるので、補正誤差Ecは0ではない。一方、第10~第12のデータでは、誤差Ebが許容誤差Eaの範囲内であるので、補正誤差Ecが0である。
 判定部77は、第1~第128のデータそれぞれについての補正誤差Ecに基づいて、学習用の乖離度dr(第2の乖離度)を算出する処理を、複数の正常動作データに対して実施してもよい。判定部77は、例えば、第1~第128のデータについての補正誤差Ec(誤差Ebと許容誤差Eaとの差分)の平均二乗誤差平方根(RMSE:Root Mean Squared Error)を計算して得られる値を学習用の乖離度drとして算出する処理を、複数の正常動作データに対して実施してもよい。誤差Ebと許容誤差Eaとに基づく平均二乗誤差平方根は、正常動作データごとに、第1~第128のデータそれぞれの補正誤差Ecを2乗した値を平均して得られる平均値の平方根を計算することで得られる。
 図12は、学習用データ群についての乖離度drの計算結果の一例を示す。図12では、学習用の乖離度drの計算結果が「箱ひげ図」にて示されている。図12では、学習用データ群に基づく乖離度drの計算結果が示されているので、四分位範囲を示す箱が乖離度drが0付近に描かれており、当該箱が目視できない状態となっている。判定部77は、評価時に用いる乖離度daの閾値Th1について、パラメータσ
  σ:誤差Ebと許容誤差Eaとの比較に基づいて得られる、許容誤差Eaからの学習用の乖離度drの標準偏差
としたときに、
  Th1=3σ
にて閾値Th1を算出してもよい。判定部77は、当該閾値Th1を記憶部72に出力する。
 [搬送装置の状態監視方法]
 続いて、図13を参照して、図5に示されるステップS20における駆動部33の状態監視方法について、さらに詳しく説明する。この駆動部33の状態監視は、例えば、基板処理装置2によってウエハWが処理されているときに継続して行われてもよい。
 まず、状態判定部70は、駆動部33の評価時における動作データを取得する(図13のステップS21)。ステップS21では、基板処理装置2におけるウエハWの処理に合わせて、指示部73が、モータ33fを制御することにより、アーム34を矢印D2方向に沿って一回の動作を行わせる。次に、取得部74は、当該動作におけるトルクの時間変化を所定のサンプリング周期でサンプリングして得られるトルク信号(評価トルク信号)を、動作データとして取得する。このステップS21は、駆動部33の状態が正常であるか否か不明である点を除き、ステップS11と同様に行われる。取得部74は、取得した動作データを調整部75に出力する。
 次に、状態判定部70は、取得部74により取得された動作データを調整する(図13のステップS22)。ステップS22では、ステップS12と同様に、調整部75が動作データのデータ数を一定の数(例えば128個)に調整することで、圧縮動作データを生成する。調整部75は、生成した圧縮動作データを判定部77に出力する。評価時に得られる圧縮動作データは、駆動部33の状態を判定するための評価用のデータ(評価データ)として用いられる。
 次に、状態判定部70は、調整部75により生成された評価データに基づいて乖離度daを算出する(図13のステップS23)。ステップS23では、判定部77が、記憶部72に記憶されている監視モデルAEに基づいて乖離度daを算出する。まず判定部77は、例えば、評価データを監視モデルAEに入力することで得られる出力データと、入力した評価データとの間の誤差Ed(第2の誤差)を算出してもよい。そして、判定部77は、誤差Edと監視モデルAEの許容誤差Eaとを比較することにより乖離度daを算出する。この乖離度daは、ステップ16における乖離度drの算出と同様に、誤差Edと許容誤差Eaとに基づく(誤差Edと許容誤差Eaとを比較した)平均二乗誤差平方根を算出することで求められてもよい。誤差Edと許容誤差Eaとに基づく平均二乗誤差平方根は、評価データごとに、第1~第128のデータそれぞれの誤差Edと許容誤差Eaとの差分を2乗した値を平均して得られる平均値の平方根を計算することで得られる。
 次に、状態判定部70は、算出された乖離度daに基づいて対象の駆動機構の状態を判定する1次判定を行う(図13のステップS24)。ステップS24では、判定部77は、記憶部72に記憶されている閾値Th1を乖離度daが超えたか否かに基づいて対象の駆動機構の状態を判定してもよい。判定部77は、乖離度daが閾値Th1を超えたか否かの判定結果を記憶部72に出力してもよい。
 次に、状態判定部70は、駆動部33の監視開始から所定期間を経過したかどうかを判断する(図13のステップS25)。所定期間が経過していないと判断された場合(ステップS25:NO)、状態判定部70は、ステップS21~ステップS25を繰り返す。これにより、記憶部72には、乖離度daに基づく駆動部33の状態の判定結果が所定期間蓄積されたデータ群(以下「判定データ群」という。)が記憶される。記憶部72は所定期間を記憶していてもよく、所定期間は例えばオペレータにより予め設定されていてもよい。所定期間として、例えば1時間、数時間、半日、1日、又は1週間などが設定されてもよい。
 所定期間が経過したと判断された場合(ステップS25:YES)、状態判定部70は、駆動部33が異常状態に近づいている程度を判定データ群に基づいて判定する2次判定を行う(図13のステップS26)。ステップS26では、例えば、判定部78が、判定データ群のうち乖離度daが閾値Th1を超えたデータの割合(以下「データ割合」という。)に基づいて、駆動部33が異常状態に近づいている程度を判定してもよい。データ割合は、所定期間において、判定部77により判定された全判定回数に対する、閾値Th1を超えたと判断された判定結果の数の割合である。
 判定部78は、データ割合が予め定められた閾値Th2を超えている場合に、対象の駆動機構が異常状態に近づいていると判定してもよい。閾値Th2は、オペレータ等によって任意の値に設定されてもよいし、70%~100%の範囲内で設定されてもよいし、80%~100%の範囲内で設定されてもよいし、90%~100%の範囲内で設定されてもよい。判定部78は、判定結果を出力部79に出力する。
 次に、状態判定部70は、判定結果を出力する(図13のステップS27)。ステップS27では、出力部79は、例えば、判定結果を示す信号として、対象の駆動機構が異常状態に近づいていることを示す信号(アラーム信号)を出力してもよい。
 [検証結果]
 続いて、図14及び図15を参照して、監視モデルを用いた搬送機構の判定についての検証結果を説明する。図14は、駆動部33のベルト33eが互いに異なるテンションを有する場合において、検証用の複数(500個)の正常動作データに基づいて、監視モデルAEを用いて乖離度daを算出した結果を示す。
 図14に示される例では、搬送機構のベルト33eのテンションに応じた振動数を、140Hz~60Hzの範囲において10Hz単位で変化させた場合の乖離度daがそれぞれ算出されている。振動数が小さくなるほど、テンションが低下していることを示している。そして、テンションが低下しているほど、搬送機構のベルト33eが劣化していることを示している。図14では、テンション(振動数)ごとの乖離度daの計算結果の分布が箱ひげ図として示されている。図14に示される計算結果から、テンションが低下するほど、乖離度daの最大値が上昇しており、箱で示される四分位範囲に含まれる乖離度daが上昇していることがわかる。
 図15は、図14に示される乖離度daの検証結果と同じ条件において、乖離度daが閾値Th1を超えた割合であるデータ割合を示す。図15に示されるように、振動数が90Hz以下である場合、データ割合が75%以上となっており、振動数が80Hz以下である場合、データ割合が90%以上となっている。振動数(テンション)が低いほど駆動部33が異常状態に近づいているので、例えば閾値Th2を75%に設定することで、駆動部33が異常状態に近づいていると判定部78により判定することができる。あるいは、閾値Th2を90%に設定することで、駆動部33が異常状態により近づいていると判定部78により判定することができる。
 [作用]
 以上の例によれば、搬送装置10の評価時において取得部によって取得された動作データに由来する評価データを監視モデルに入力して得られる出力データに基づいて、搬送装置10の状態が判定される。この場合、オートエンコーダを用いた正常動作データに基づく機械学習によって生成された監視モデルに、正常動作データが入力された場合と、搬送装置10の異常動作時の動作データとが入力された場合とで、大きく異なる値が出力されうる。そのため、監視モデルからの第1の出力データに基づいて、搬送装置10の状態を簡易且つ高精度に判定することが可能となる。
 以上の例によれば、判定部77は、正常動作データと、正常動作データを監視モデルに入力して得られる出力データとの間の誤差Ebに基づいて、許容誤差Eaを取得する処理(ステップS15)を実行する。また、判定部77は、評価データと出力データとの間の誤差Edを許容誤差Eaと比較することにより、許容誤差Eaからの乖離度daを取得する処理と、当該乖離度daに基づいて搬送装置10の状態を判定する処理(ステップS24)とを実行する。
 この場合、オートエンコーダを用いた機械学習により、正常動作データと、当該正常動作データが入力された監視モデルからの出力データとの誤差が極めて小さくなるように、当該監視モデルが生成される。換言すれば、搬送装置10の異常動作時の動作データが当該監視モデルに入力されると、異常動作時の当該動作データと、当該監視モデルからの出力データとの誤差が大きくなる。そのため、搬送装置10の状態を簡易且つ高精度に判定することが可能となる。
 以上の例によれば、許容誤差Eaは、μ±3σの範囲である。この場合、正常動作データに含まれうる外れ値を除いた範囲が許容誤差となる。このような許容誤差を用いて誤差Edと比較することにより、誤差Edに含まれる値の中から誤差として大きなものが精度よく区別される。そのため、搬送装置10の異常動作をより正確に判定することが可能となる。
 以上の例によれば、評価時の乖離度daは、評価時の誤差Edと許容誤差Eaとに基づいて平均二乗誤差平方根を計算して得られる値である。この場合、当該乖離度daは、評価データが全体として許容誤差からどの程度ばらついているのかを示すこととなる。このような乖離度daに基づいて搬送装置10の状態を判定することにより、異常判定の正確性をさらに高めることが可能となる。
 以上の例によれば、評価時の乖離度daに基づいて搬送装置10の状態を判定することは、当該乖離度daが所定の閾値Th1を超えたか否かに基づいて判定することを含む。この場合、乖離度daを閾値Th1と比較するという極めて簡易な手法により、搬送装置10の状態を判定することが可能となる。
 以上の例によれば、閾値Th1は、3σによって求められる値である。このような閾値Th1を用いて評価時の乖離度daと比較することにより、得られる当該乖離度のうち正常動作データに内在しうる乖離度を超えるものが精度よく区別される。そのため、搬送装置10の異常動作をより正確に判定することが可能となる。
 以上の例によれば、学習時の乖離度drは、正常動作時の誤差Ebと許容誤差Eaとに基づいて平均二乗誤差平方根を計算して得られる値であってもよい。この場合、正常動作時の乖離度drは、正常動作時の誤差Ebが全体として許容誤差Eaからどの程度ばらついているのかを示すこととなる。このような正常動作時の乖離度drに基づいて得られる閾値Th1を用いて搬送装置10の状態を判定することにより、異常判定の正確性をさらに高めることが可能となる。
 以上の例によれば、評価時の乖離度daに基づく搬送装置10の状態の判定結果が所定期間蓄積されたデータ群を記憶する記憶部72と、データ群のうち乖離度daが所定の閾値Th1を超えたデータの割合に基づいて、搬送装置10が異常状態に近づいている程度を判定する判定部78が更に備えられる。この場合、判定部78による判定結果に基づいて、搬送装置10のメンテナンス時期を把握することが可能となる。
 以上の例によれば、取得部74によって取得された動作データのデータ数を一定の数に調整する調整部75が備えられる。この場合、その後のデータ処理を簡便に実行することが可能となる。
 以上の例によれば、搬送装置10は、ウエハWを支持するアーム34と、アーム34を動作させるモータ33fとを含み、取得部74は、モータのトルク信号を動作データとして取得する。この場合、搬送装置10の動作データとして容易に取得できるトルク信号を用いて、搬送装置10の異常動作を判定することが可能となる。
 [変形例]
 本明細書における開示はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特許請求の範囲及びその要旨を逸脱しない範囲において、以上の例に対して種々の省略、置換、変更などが行われてもよい。
 (1)状態判定部70による状態判定の対象は、搬送装置10の矢印D1方向においてウエハWを搬送させる保持部30であってもよい。あるいは、状態判定の対象が、回転軸32を駆動する駆動機構であってもよく、アーム34を上下方向に沿って移動させる機構であってもよい。
 (2)状態判定部70は、判定部78を備えていなくてもよい。この場合、状態判定部70は、搬送機構の一動作における評価時の乖離度daに基づいて、1次判定のみを行ってもよい。状態判定部70は、1次判定結果を記憶部72に記憶させておくだけでもよく、1次判定結果を出力してもよい。
 (3)許容誤差Eaは、上述の例に限られない。許容誤差Eaは、例えば、μ±2σの範囲であってもよく、μ±σの範囲であってもよく、μ±n×σの範囲(nは任意の数)であってもよい。
 (4)閾値Th1は、上述の例により求められる値に限られない。閾値Th1は、n1×σ(n1は任意の正の数)によって求められる値であってもよい。
 (5)状態判定部70(状態判定装置)は、コントローラ60とは別の筐体に収容され、コントローラ60とは別のコンピュータ(回路)として構成されてもよい。状態判定部70は、基板処理装置2に対して外部から接続可能なコンピュータ又はサーバ装置により構成されていてもよい。このように、状態判定部70は、基板処理装置2又はコントローラ60と一体的に構成されている必要はなく、必要に応じて有線又は無線で通信接続が可能な外部装置として実現されてもよい。
 (6)モデル生成部76は、コントローラ60とは異なる他のコントローラによって実現されていてもよい。例えば、基板処理装置2とは別体のサーバ装置等が、当該他のコントローラを備えていてもよい。この場合、コントローラ60は、当該他のコントローラとの間でネットワーク等の所定の通信方式を介して通信することにより、当該他のコントローラのモデル生成部76で生成された監視モデルを取得してもよい。
 [他の例]
 例1.本開示の一つの例に係る状態判定装置(70)は、基板処理装置(2)において基板(W)を保持しつつ動作させるように構成された駆動機構(10)の状態を判定する。当該状態判定装置(70)は、駆動機構(10)の動作データを取得するように構成された取得部(74)と、駆動機構(10)の正常動作時において取得部(74)によって取得された動作データに由来する正常動作データに基づいて、オートエンコーダを用いた機械学習を実行することによって、駆動機構(10)の監視モデルを生成するように構成されたモデル生成部(76)と、駆動機構(10)の評価時において取得部(74)によって取得された動作データに由来する評価データを監視モデルに入力して得られる第1の出力データに基づいて、駆動機構(10)の状態を判定するように構成された第1の判定部(77)とを備える。この場合、オートエンコーダを用いた正常動作データに基づく機械学習によって生成された監視モデルに、正常動作データが入力された場合と、駆動機構の異常動作時の動作データとが入力された場合とで、大きく異なる値が出力されうる。そのため、監視モデルからの第1の出力データに基づいて、駆動機構の状態を簡易且つ高精度に判定することが可能となる。
 例2.例1の装置において、第1の判定部(77)は、正常動作データと、正常動作データを監視モデルに入力して得られる第2の出力データとの間の第1の誤差(Eb)に基づいて、許容誤差(Ea)を取得する処理と、評価データと第1の出力データとの間の第2の誤差(Ed)を許容誤差(Ea)と比較することにより、許容誤差(Ea)からの第1の乖離度(da)を取得する処理と、第1の乖離度(da)に基づいて駆動機構(10)の状態を判定する処理とを実行してもよい。この場合、オートエンコーダを用いた機械学習により、正常動作データと、当該正常動作データが入力された監視モデルからの出力データとの誤差が極めて小さくなるように、当該監視モデルが生成される。換言すれば、駆動機構の異常動作時の動作データが当該監視モデルに入力されると、異常動作時の当該動作データと、当該監視モデルからの出力データとの誤差が大きくなる。そのため、駆動機構の状態を簡易且つ高精度に判定することが可能となる。
 例3.例2の装置において、許容誤差(Ea)は、パラメータμ,σをそれぞれ
  μ:第1の誤差(Eb)の平均値
  σ:第1の誤差(Eb)の標準偏差
としたときの、μ±3σの範囲であってもよい。この場合、正常動作データに含まれうる外れ値を除いた範囲が許容誤差となる。このような許容誤差を用いて第2の誤差と比較することにより、第2の誤差に含まれる値の中から誤差として大きなものが精度よく区別される。そのため、駆動機構の異常動作をより正確に判定することが可能となる。
 例4.例2又は例3の装置において、第1の乖離度は、第2の誤差と許容誤差とに基づいて平均二乗誤差平方根(RMSE)を計算して得られる値であってもよい。この場合、第1の乖離度は、評価データが全体として許容誤差からどの程度ばらついているのかを示すこととなる。このような第1の乖離度に基づいて駆動機構の状態を判定することにより、異常判定の正確性をさらに高めることが可能となる。
 例5.例2~例4のいずれかの装置において、第1の乖離度(da)に基づいて駆動機構(10)の状態を判定することは、第1の乖離度(da)が所定の閾値(Th1)を超えたか否かに基づいて判定することを含んでいてもよい。この場合、第1の乖離度を閾値と比較するという極めて簡易な手法により、駆動機構の状態を判定することが可能となる。
 例6.例5の装置において、閾値(Th1)は、パラメータσ
  σ:第1の誤差(Eb)と許容誤差(Ea)との比較に基づいて得られる、許容誤差(Ea)からの第2の乖離度(dr)の標準偏差
としたときに、3σによって求められる値であってもよい。このような閾値を用いて第1の乖離度と比較することにより、得られる第1の乖離度のうち正常動作データに内在しうる乖離度を超えるものが精度よく区別される。そのため、駆動機構の異常動作をより正確に判定することが可能となる。
 例7.例6の装置において第2の乖離度(dr)は、第1の誤差(Eb)と許容誤差(Ea)とに基づいて平均二乗誤差平方根(RMSE)を計算して得られる値であってもよい。この場合、第2の乖離度は、第1の誤差が全体として許容誤差からどの程度ばらついているのかを示すこととなる。このような第2の乖離度に基づいて得られる閾値を用いて駆動機構の状態を判定することにより、異常判定の正確性をさらに高めることが可能となる。
 例8.例5~例7のいずれかの装置は、第1の乖離度(da)に基づく駆動機構(10)の状態の判定結果が所定期間蓄積されたデータ群を記憶するように構成された記憶部(72)と、データ群のうち第1の乖離度(da)が所定の閾値(Th1)を超えたデータの割合に基づいて、駆動機構(10)が異常状態に近づいている程度を判定するように構成された第2の判定部(78)をさらに備えていてもよい。この場合、第2の判定部による判定結果に基づいて、駆動機構のメンテナンス時期を把握することが可能となる。
 例9.例1~例8のいずれかの装置は、取得部(74)によって取得された動作データのデータ数を一定の数に調整するように構成された調整部(75)を更に備え、正常動作データは、駆動機構(10)の正常動作時において取得部(74)によって取得された動作データのデータ数が調整部(75)によって一定の数に調整されたデータであり、評価データは、駆動機構(10)の評価時において取得部(74)によって取得された動作データのデータ数が調整部(75)によって一定の数に調整されたデータであってもよい。この場合、その後のデータ処理を簡便に実行することが可能となる。
 例10.例1~例9のいずれかの装置において、駆動機構(10)は、基板(W)を支持する支持部材(21)と、支持部を動作させるモータ(33f)とを含み、取得部(74)は、モータ(33f)のトルク信号を動作データとして取得するように構成されていてもよい。この場合、駆動機構の動作データとして容易に取得できるトルク信号を用いて、駆動機構の異常動作を判定することが可能となる。
 例11.本開示の他の例に係る状態判定方法は、基板(W)を保持しつつ動作させるように構成された駆動機構(10)の正常動作時における動作データに由来する正常動作データに基づいてオートエンコーダを用いた機械学習を実行することによって、駆動機構(10)の監視モデルを生成することと、駆動機構(10)の評価時における動作データに由来する評価データを監視モデルに入力して得られる第1の出力データに基づいて、駆動機構の状態を判定することとを含む。この場合、例1と同様の作用効果が得られる。
 例12.本開示の他の例に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例11の方法を状態判定装置(70)に実行させるためのプログラムを記録している。この場合、例11の方法と同様の作用効果が得られる。本明細書において、コンピュータ読み取り可能な記録媒体には、一時的でない有形の媒体(non-transitory computer recording medium)(例えば、各種の主記憶装置又は補助記憶装置)や、伝播信号(transitory computer recording medium)(例えば、ネットワークを介して提供可能なデータ信号)が含まれる。
 2…基板処理装置、10…搬送装置、33…駆動部、34…アーム、60…コントローラ、70…状態判定部、74…取得部、75…調整部、76…モデル生成部、77,78…判定部。

 

Claims (12)

  1.  基板処理装置において基板を保持しつつ動作させるように構成された駆動機構の状態を判定する状態判定装置であって、
     前記駆動機構の動作データを取得するように構成された取得部と、
     前記駆動機構の正常動作時において前記取得部によって取得された前記動作データに由来する正常動作データに基づいて、オートエンコーダを用いた機械学習を実行することによって、前記駆動機構の監視モデルを生成するように構成されたモデル生成部と、
     前記駆動機構の評価時において前記取得部によって取得された前記動作データに由来する評価データを前記監視モデルに入力して得られる第1の出力データに基づいて、前記駆動機構の状態を判定するように構成された第1の判定部とを備える、状態判定装置。
  2.  前記第1の判定部は、
      前記正常動作データと、前記正常動作データを前記監視モデルに入力して得られる第2の出力データとの間の第1の誤差に基づいて、許容誤差を取得する処理と、
      前記評価データと前記第1の出力データとの間の第2の誤差を前記許容誤差と比較することにより、前記許容誤差からの第1の乖離度を取得する処理と、
      前記第1の乖離度に基づいて前記駆動機構の状態を判定する処理とを実行する、請求項1に記載の装置。
  3.  前記許容誤差は、パラメータμ,σをそれぞれ
      μ:前記第1の誤差の平均値
      σ:前記第1の誤差の標準偏差
    としたときの、μ±3σの範囲である、請求項2に記載の装置。
  4.  前記第1の乖離度は、前記第2の誤差と前記許容誤差とに基づいて平均二乗誤差平方根(RMSE)を計算して得られる値である、請求項2又は3に記載の装置。
  5.  前記第1の乖離度に基づいて前記駆動機構の状態を判定することは、前記第1の乖離度が所定の閾値を超えたか否かに基づいて判定することを含む、請求項2~4のいずれか一項に記載の装置。
  6.  前記閾値は、パラメータσ
      σ:前記第1の誤差と前記許容誤差との比較に基づいて得られる、前記許容誤差からの第2の乖離度の標準偏差
    としたときに、3σによって求められる値である、請求項5に記載の装置。
  7.  前記第2の乖離度は、前記第1の誤差と前記許容誤差とに基づいて平均二乗誤差平方根(RMSE)を計算して得られる値である、請求項6に記載の装置。
  8.  前記第1の乖離度に基づく前記駆動機構の状態の判定結果が所定期間蓄積されたデータ群を記憶するように構成された記憶部と、
     前記データ群のうち前記第1の乖離度が前記閾値を超えたデータの割合に基づいて、前記駆動機構が異常状態に近づいている程度を判定するように構成された第2の判定部をさらに備える、請求項5~7のいずれか一項に記載の装置。
  9.  前記取得部によって取得された前記動作データのデータ数を一定の数に調整するように構成された調整部を更に備え、
     前記正常動作データは、前記駆動機構の正常動作時において前記取得部によって取得された前記動作データのデータ数が前記調整部によって一定の数に調整されたデータであり、
     前記評価データは、前記駆動機構の評価時において前記取得部によって取得された前記動作データのデータ数が前記調整部によって一定の数に調整されたデータである、請求項1~8のいずれか一項に記載の装置。
  10.  前記駆動機構は、
      前記基板を支持する支持部材と、
      前記支持部材を動作させるモータとを含み、
     前記取得部は、前記モータのトルク信号を前記動作データとして取得するように構成されている、請求項1~9のいずれか一項に記載の装置。
  11.  基板を保持しつつ動作させるように構成された駆動機構の正常動作時における動作データに由来する正常動作データに基づいてオートエンコーダを用いた機械学習を実行することによって、前記駆動機構の監視モデルを生成することと、
     前記駆動機構の評価時における動作データに由来する評価データを前記監視モデルに入力して得られる第1の出力データに基づいて、前記駆動機構の状態を判定することとを含む、状態判定方法。
  12.  請求項11に記載の状態判定方法を基板処理装置の駆動機構に実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。

     
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