異常検出装置及び異常検出方法
【課題】異常放電の判定精度を向上させることが可能な、異常検出装置及び異常検出方法を提供する。
【解決手段】処理室内に載置されたウエハであってプラズマ処理後のウエハの脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、動作をウエハ脱離時の動作として特定する監視部７２と、特定されたウエハ脱離時の動作中、処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得する取得部７３と、取得された高周波信号の波形パターンを解析する解析部７４と、高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する取得部７３と、を備えることを特徴とする異常検出装置７０が提供される。
【解決手段】処理室内に載置されたウエハであってプラズマ処理後のウエハの脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、動作をウエハ脱離時の動作として特定する監視部７２と、特定されたウエハ脱離時の動作中、処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得する取得部７３と、取得された高周波信号の波形パターンを解析する解析部７４と、高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する取得部７３と、を備えることを特徴とする異常検出装置７０が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置における異常放電を検出するための異常検出装置及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下、ウエハという。）や基板等の被処理体にプラズマを用いた微細加工を施す場合、プラズマ処理を行う処理室内にガスを導入し、高周波電力を印加して、導入されたガスを分解することによりプラズマを生成し、そのプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理する。
【０００３】
プラズマが生成される処理室内では、様々な要因により高周波の電界が集中し、アーク放電等の異常放電が発生することがある。異常放電は、被処理体の表面に放電痕を残したり、処理室内に配置された構成部品を焼損させたりする。また、処理室内の構成部品に付着した反応生成物等を剥離させてパーティクルを発生させる原因ともなる。
【０００４】
このため、処理室内での異常放電を早期に検出し、異常放電が見られた場合には、直ちにプラズマ処理装置の動作を停止する等適切に対処し、被処理体や各種部品の損傷やパーティクルの発生を防止する必要がある。
【０００５】
そこで、従来から異常放電を早期に検出する方法が提案されている。一例としては、ウエハ処理後にテスト工程を設け、テスト工程にて放電痕を目視等により発見する方法が挙げられる。しかし、この方法によれば、ウエハ処理後テスト工程までにはかなりの待ち時間があり、その間にも次々と未処理のウエハに対してプラズマ処理が実行される。これにより、もしテスト工程でウエハの欠陥を発見しても、異常放電が生じているプラズマ処理装置を停止させるまでにそれなりの時間がかかってしまい、その間にかなりの製品ウエハを処理し、大量の不良チップを生産してしまうことになる。
【０００６】
異常放電を早期に検出する他の方法として、ＡＥ（アコースティックエミッション：Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサを用いてＡＥ信号の波形パターンから異常放電を検出することも提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１４６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＡＥセンサは感度がよいため、ＡＥセンサにより検出されるＡＥ信号は、プラズマ異常放電に起因する信号だけでなく、プラズマ処理装置の搬送ゲートバルブの開閉や搬送ピンの上下動に起因する機械的振動等のノイズを多く含んでいる。よって、ＡＥ信号に含まれるノイズにより、プラズマ処理装置の異常放電の検出精度が低下する懸念がある。
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、異常放電の判定精度を向上させることが可能な、異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得する取得部と、前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析する解析部と、前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする異常検出装置が提供される。
【００１１】
前記解析部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンに基づき、前記被処理体脱離時の動作中の前記高周波信号の最大振幅及び前記ＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅と第１の閾値を比較し、かつ前記ＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値を比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。
【００１２】
前記ＲＦセンサは、方向性結合器、ＲＦプローブ又は電流プローブのいずれかであってもよい。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、処理室内に載置された被処理体であってプラズマ処理後の被処理体の脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、前記動作を被処理体脱離時の動作として特定する監視部と、前記特定された被処理体脱離時の動作中、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と前記整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得する取得部と、前記取得された高周波信号の波形パターンを解析する解析部と、前記高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする異常検出装置が提供される。
【００１４】
前記取得部は、前記処理室において発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）を検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得し、前記解析部は、前記取得されたＡＥ信号の波形パターンを解析し、前記異常判定部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定してもよい。
【００１５】
前記解析部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンに基づき、前記被処理体脱離時の動作中の前記高周波信号の最大振幅及び前記ＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅と第１の閾値を比較し、かつ前記ＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値を比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。
【００１６】
前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅の発生時刻と前記ＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。
【００１７】
前記解析部は、ＡＥ信号の波形パターンを周波数解析し、周波数解析されたデータから所望のノイズ除去フィルタを用いてノイズを除去後、ノイズが除去されたデータを解析してもよい。
【００１８】
前記ＡＥセンサは、被処理体を載置する載置台としても機能する下部電極に高周波電力を供給する給電棒に取り付けられてもよい。
【００１９】
前記高周波信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜５μｓｅｃ毎に行われてもよい。
【００２０】
前記ＡＥ信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ毎に行われてもよい。
【００２１】
前記監視部は、静電チャックの電極に印加する直流高圧電力の出力をオフしたとき、前記直流高圧電力を逆印加したとき、前記プラズマ処理後の被処理体の脱離開始と判定してもよい。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の別の態様によれば、被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得するステップと、前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析するステップと、前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする異常検出方法が提供される。
【００２３】
また、本発明の別の態様によれば、処理室内に載置された被処理体であってプラズマ処理後の被処理体の脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、前記動作を被処理体脱離時の動作として特定するステップと、前記特定された被処理体脱離時の動作中、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と前記整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得するステップと、前記取得された高周波信号の波形パターンを解析するステップと、前記高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする異常検出方法が提供される。
【００２４】
さらに本発明の別の態様によれば、プラズマ処理装置であって、基板を処理する処理室と、前記処理室内にプラズマ生成するプラズマ生成手段と、前記プラズマ生成手段の給電部に接続し、前記プラズマの異状を検出する異常放電検出装置と、を備え、前記異状放電検出装置は、被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得する取得部と、前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析する解析部と、前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を有することを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、異常放電の判定精度を向上させることが可能な、異常検出装置及び異常検出方法を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッチング処理装置の縦断面図である。
【図２】一実施形態に係るエッチング処理装置用の制御装置の機能構成図である。
【図３】一実施形態に係るデータ取得処理を示したフローチャートである。
【図４】一実施形態に係るエッチング処理装置で生じる異常波形の一例を説明するための図である。
【図５】一実施形態に係る異常検出処理を示したフローチャートである。
【図６】一実施形態に係る高周波信号の波形パターンをウエハ毎に示した図である。
【図７】一実施形態に係る高周波信号の最大振幅をウエハ毎に示した図である。
【図８】一実施形態に係るＡＥ信号の波形パターンをウエハ毎に示した図である。
【図９】一実施形態に係るＡＥ信号の周波数解析後の波形パターンをウエハ毎に示した図である。
【図１０】一実施形態に係るＡＥ信号の最大振幅をウエハ毎に示した図である。
【図１１】一実施形態に係る高周波信号とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻のずれを示した図である。
【図１２】他の実施形態に係るエッチング処理装置の縦断面図である。
【図１３】一実施形態に係るＲＦプローブによる高周波信号の波形パターンとＡＥ信号の波形パターンを示した図である。
【図１４】変形例に係る異常検出処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
［装置構成］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置としてエッチング処理装置を例に挙げ、その装置構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング処理装置の縦断面図である。
【００２９】
エッチング処理装置１０は、電極板が平行に対向して配置された容量結合型のエッチング装置である。エッチング処理装置１０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等からなり円筒形状に成形された処理室Ｃを有している。処理室Ｃは接地されている。処理室Ｃ内の底部にはセラミックスなどの絶縁板（図示せず）を介して、ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台１１が設けられている。サセプタ支持台１１の上には、下部電極ＤＥを兼ねた載置台１２が設けられている。
【００３０】
下部電極ＤＥ上にウエハＷを固定するために、下部電極ＤＥには静電チャック１３が設けられている。静電チャック１３の電極１３ａは、例えばポリイミド製の薄膜で形成され、下部電極ＤＥに埋設されている。直流電圧源１４から出力された直流電圧が電極１３ａに印加されると、電極１３ａの表面上に載置されたウエハＷが静電吸着力によって下部電極ＤＥに吸着保持される。
【００３１】
サセプタ支持台１１、載置台１２、静電チャック１３には、ウエハＷの裏面に、伝熱媒体（例えばＨｅガス等）を供給するための図示しないガス通路が形成されており、この伝熱媒体を介して載置台１２の冷熱がウエハＷに伝達されウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。
【００３２】
載置台１２の上方には、下部電極ＤＥに対向して上部電極ＵＥが設けられている。上部電極ＵＥは、処理室Ｃの天井部に支持されている。上部電極ＵＥは、上部電極板３１と、上部電極板３１を支持する導電性材料からなる電極支持体３２とを有している。
【００３３】
処理室Ｃには、図示しないガス経路からプラズマエッチング処理のためのエッチングガス等が供給される。処理室Ｃの底部には、排気管３４を介して排気装置３５が接続されている。排気装置３５はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、処理室Ｃ内を所定の減圧雰囲気まで真空引きする。また、処理室Ｃの側壁には搬送ゲートバルブ３６が設けられており、搬送ゲートバルブ３６を開閉することによりウエハＷを隣接する搬送室（図示せず）との間で搬送する。
【００３４】
エッチング処理装置１０は、上下２周波の高周波電力を供給する。上部電極ＵＥには、整合器４１を介して第１の高周波電源４０が接続されている。第１の高周波電源４０は、例えば、２７〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数（ＲＦ）を有している。エッチングガスを供給しながら上部電極と下部電極の間に高周波電力を印加することにより処理室Ｃ内に好ましいエッチングガスのプラズマを形成することができる。
【００３５】
下部電極ＤＥとしての載置台１２には、整合器５１を介して第２の高周波電源５０が接続されている。整合器５１と下部電極ＤＥとは給電棒５２により接続されている。第２の高周波電源５０と整合器５１との間には方向性結合器６０が設けられ、同軸ケーブル５３ａ，５３ｂで接続されている。第２の高周波電源５０は、第１の高周波電源４０より低い周波数のバイアス用高周波電力を下部電極ＤＥに印加する。これにより、ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源５０の周波数は、例えば１〜２０ＭＨｚの範囲が好ましい。また、方向性結合器６０は、ウエハＷを載置する載置台としても機能する下部電極ＤＥと整合器５１の間に設けられてもよい。
【００３６】
かかる構成により、処理室Ｃに導入されたエッチングガスは、第１の高周波電源４０から出力された高周波電力によりプラズマ化され、生成されたプラズマを用いて載置台上のウエハＷに所望のエッチング処理が施される。
【００３７】
［異常放電検出］
次に、エッチング処理装置１０の異常放電の検出について説明する。
【００３８】
エッチング処理装置１０による上記エッチング処理中に、第２の高周波電源５０から同軸ケーブル５３ａ，方向性結合器６０、同軸ケーブル５３ｂ、整合器５１、給電棒５２を介してウエハＷに高周波電力を印加する際、処理室Ｃ内で異常放電（例えば、アーク放電）が生じる場合がある。そのとき、プラズマのインピーダンスに乱れが生じ、整合器５１から第２の高周波電源５０側への反射波ＢｔｍＰｒが発生する。方向性結合器６０は、この整合器５１から第２の高周波電源５０に向かう反射波ＢｔｍＰｒを検出する。また、方向性結合器６０は、第２の高周波電源５０から整合器５１に向かう進行波ＢｔｍＰｆを検出することもできる。ただし、方向性結合器６０は、進行波ＢｔｍＰｆ又は反射波ＢｔｍＰｒの少なくともいずれかを検出すればよい。以下では、方向性結合器６０により検出された、進行波ＢｔｍＰｆ又は反射波ＢｔｍＰｒの少なくともいずれかの信号を高周波信号と呼ぶ。
【００３９】
また、ＡＥセンサ６１は、給電棒５２のグラウンドラインに接着剤等で取り付けられている。ＡＥセンサ６１は、プラズマ異常放電時のエネルギー放出に起因するＡＥ（アコースティックエミッション：Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を検出する。本実施形態では、ウエハ上に生じる異常放電を検出するために、ＡＥセンサ６１をウエハＷになるべく近い位置であって、処理室Ｃ外の大気空間に取り付ける。なお、ＡＥセンサ６１は、ウエハＷの上方に取り付けてもよい。ただし、ウエハＷの下方にＡＥセンサ６１を装着した方がウエハＷ上の異常放電を検出しやすいため好ましい。
【００４０】
ＡＥセンサ６１は感度がよいため、ＡＥセンサ６１により検出されるＡＥ信号は、プラズマ異常放電に起因する信号だけでなく、プラズマ処理装置１０の搬送ゲートバルブ３６の開閉や、載置されたウエハＷを搬送するための図示しないピンの昇降に起因する機械的振動等のノイズを多く含んでしまう。よって、ＡＥ信号に含まれるノイズにより、プラズマ異常放電の検出精度が低下する懸念がある。
【００４１】
そこで、本実施形態に係る異常放電の検出では、方向性結合器６０とＡＥセンサ６１をエッチング処理装置１０に取り付け、方向性結合器６０により検出された高周波信号とＡＥセンサ６１により検出されたＡＥ信号とを高速サンプリングする。以下では、サンプリングされたＡＥ信号を「ＢｔｍＡＥ」とも表示する。また、サンプリングされた反射波の高周波信号を「ＢｔｍＰｒ」とも表示し、サンプリングされた進行波の高周波信号を「ＢｔｍＰｆ」とも表示する。
【００４２】
異常検出装置７０は、サンプリングされた高周波信号（ＢｔｍＰｆ及び／又はＢｔｍＰｒ）を方向性結合器６０から取得する。また、異常検出装置７０は、サンプリングされたＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）をＡＥセンサ６１から取得する。異常検出装置７０は、高周波信号の波形パターンの解析結果と、ＡＥ信号の波形パターンの解析結果との両方の結果を用いて異常放電の有無を判定する。これにより、ＡＥセンサ６１のみを用いた場合にはＡＥ信号に含まれる異常放電の測定値とノイズとを切り分けるのは困難であったが、方向性結合器からの反射波又は進行波の高周波信号を用いて、ＡＥセンサ６１の検出結果に含まれるノイズを取り除くことができる。なお、本実施形態に係る異常放電の検出では、方向性結合器６０及びＡＥセンサ６１により検出されたサンプリングデータを両方用いて異常放電を検出するが、ＡＥセンサ６１により検出されたサンプリングデータは必ずしも必要なく、方向性結合器６０により検出されたサンプリングデータだけを解析して、異常放電を検出してもよい。ただし、両方のサンプリングデータを用いて異常放電を検出した方が、精度が高まりより好ましい。
【００４３】
また、高周波信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜５μｓｅｃ毎に行われることが好ましく、ＡＥ信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ毎に行われることが好ましい。
【００４４】
プラズマ処理中、常にＡＥ信号のサンプリングデータを収集すると、収集したデータ量が莫大になる。よって、収集されたすべてのデータを解析して異常放電を検出することは、処理の負荷が大きく効率が悪い。これに対して、異常放電が起こり易い条件を適正に抽出することができれば、その条件を満足する間だけサンプリングデータを収集し、必要なサンプリングデータのみを解析すればよいので処理の負荷が低く、効率的である。
【００４５】
（ウエハ脱離時）
これに対して、発明者は、ウエハの除電時にウエハＷ上での異常放電が生じやすいことを実験で突き止めた。従って、本実施形態では、ウエハＷ上での異常放電が生じやすいウエハ脱離時のタイミングに応じてサンプリングデータを収集する。これにより、ウエハ上とウエハ裏面で起きる微小な異常放電を検知することができる。ここで、ウエハ脱離時とは、ウエハの脱離開始からウエハＷの脱離終了までの間をいう。具体的には、プラズマ処理後、静電チャック１３の電極１３ａに印加する直流高圧電力ＨＶの出力をオフしたとき、又は直流高圧電力ＨＶを逆印加したときをプラズマ処理後のウエハの脱離開始の条件と設定する。また、ウエハの脱離開始後、載置台１２に載置されたウエハＷを持ち上げるピンを上昇させた後、搬送ゲートバルブ３６が開いたときをウエハＷの脱離終了の条件と設定する。
【００４６】
このように、本実施形態では、直流高圧電力ＨＶの出力をオフしたとき、直流高圧電力ＨＶを逆印加したとき、ピンを昇降させたとき、搬送ゲートバルブ３６を開閉したときはいずれもウエハＷ上での異常放電が起き易いため、ウエハ脱離時に含め、その間サンプリングデータを収集する。しかしながら、ウエハ脱離時のタイミングはこれに限られず、直流高圧電力ＨＶの出力をオフしたときから搬送ゲートバルブ３６を開閉させたときまでであってもよく、直流高圧電力ＨＶの出力をオフしたときからピンを昇降させたときまでであってもよく、直流高圧電力ＨＶを逆印加したときから搬送ゲートバルブ３６を開閉させたときまでであってもよく、直流高圧電力ＨＶを逆印加したときからピンを昇降させたときまでであってもよい。
【００４７】
［機能構成］
次に、異常検出装置７０の機能構成について、図２を参照しながら説明する。
【００４８】
異常検出装置７０は、エッチング処理装置１０の異常放電を検出する装置であり、プラズマ処理制御部７１、監視部７２、取得部７３、解析部７４、異常判定部７５及び記憶部７６を有する。ただし、プラズマ処理制御部７１及び記憶部７６は、必ずしも異常検出装置７０に必須の機能ではない。
【００４９】
プラズマ処理制御部７１は、エッチング処理装置１０で実行されるエッチング処理を制御する。具体的には、プラズマ処理制御部７１は、第２の高周波電源５０からの高周波電力のパワーやオン／オフを制御し、直流高圧電源１４の直流高圧電力ＨＶのパワーやオン／オフを制御する。また、プラズマ処理制御部７１は、搬送ゲートバルブ３６の開閉を制御し、図示しない載置台１２に設けられたウエハＷを搬送するためのピンの上下動を制御する。
【００５０】
監視部７２は、処理室Ｃ内に載置されたウエハＷであってプラズマ処理後のウエハＷの脱離開始から搬送ゲートバルブ３６が開くまでの動作を監視し、その動作をウエハＷの脱離時の動作として特定する。
【００５１】
取得部７３は、前記特定されたウエハＷの脱離時の動作中、処理室Ｃ内に高周波電力を印加する第２の高周波電源５０と整合器５１との間に設けられた方向性結合器６０から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得する。また、取得部７３は、処理室Ｃにおいて発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）を検出するためのＡＥセンサ６１から出力されたＡＥ信号を取得する。なお、第１の高周波電源４０と整合器４１との間に方向性結合器を設け、取得部７３は、その方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得してもよい。
【００５２】
解析部７４は、取得された高周波信号の波形パターンを解析する。また、解析部７４は、取得されたＡＥ信号の波形パターンを解析する。解析方法の一例としては、解析部７４は、高周波信号の波形パターン及びＡＥ信号の波形パターンに基づき、ウエハＷの脱離時の動作中の高周波信号の最大振幅及びＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、解析してもよい。また、解析部７４は、ＡＥ信号の波形パターンを周波数解析（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）し、周波数解析されたデータから所望のノイズ除去フィルタを用いてノイズを除去後、ノイズが除去されたデータを解析してもよい。
【００５３】
ノイズ除去フィルタ６２は、ＡＥ信号から不要なノイズを除去するために用いられるフィルタである。ノイズ除去フィルタ６２は、予め定められた帯域のノイズを除去する。例えば、ノイズ除去フィルタ６２は、図９に示したように、７０ｋＨｚ以上の信号のみを通し、それ以外の帯域をノイズとして除去するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）や、所望の帯域の信号のみを通し、それ以外の帯域をノイズとして除去するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）がある。例えば、本実施形態では、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の帯域を、８０〜１０５ｋＨｚ、１３０〜１５０ｋＨｚ、２２０〜２４０ｋＨｚ、２６０〜２９０ｋＨｚ、３００〜３２５ｋＨｚ、４３０〜４５０ｋＨｚに設定し、それ以外の帯域をノイズとして除去する。
【００５４】
解析部７４は、ノイズ除去フィルタ６２に通されたＡＥ信号を、例えば、１ＭＨｚの周波数で高速サンプリングしてデジタルデータ（高速サンプリングデータ）に変換し、記憶部７６に記憶する。
【００５５】
異常判定部７５は、高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する。異常判定部７５は、高周波信号の波形パターンの解析結果及びＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定してもよい。具体的には、異常判定部７５は、高周波信号の最大振幅と第１の閾値（後述する閾値Ｃ）を比較し、かつＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値（後述する閾値Ｄ）を比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。また、ＡＥ信号に含まれるノイズを考慮して、異常判定部７５は、高周波信号の最大振幅の発生時刻とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。
【００５６】
記憶部７６は、異常判定部７５が異常放電か否かを判定するための各種閾値を記憶する。また、記憶部７６は、ＡＥセンサ６１からのサンプリングデータや、方向性結合器６０からのサンプリングデータを一時的に蓄積してもよい。各種閾値は、異常放電検出結果をフィードバックして値が最適化されてもよい。
【００５７】
なお、プラズマ処理制御部７１、監視部７２、取得部７３、解析部７４及び異常判定部７５の機能は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が記憶部７６に格納されたプログラムに従って動作することによって実現されうる。このプログラムは、記憶媒体に格納して提供され、図示しないドライバを介して記憶部７６に読み込まれるものであってもよく、また、図示しないネットワークからダウンロードされて記憶部７６に格納されるものであってもよい。また、上記各部の機能を実現するために、ＣＰＵに代えてＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が用いられてもよい。記憶部７６は、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどを用いるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）またはＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）として実現されうる。また、プラズマ処理制御部７１、監視部７２、取得部７３、解析部７４及び異常判定部７５の機能は、ソフトウエアを用いて動作することにより実現されてもよく、ハードウエアを用いて動作することにより実現されてもよい。
【００５８】
［動作：データ取得］
次に、本実施形態に係る異常検出装置７０のデータ取得の動作について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る異常検出装置７０にて実行されるデータ取得処理のフローチャートを示す。
【００５９】
データ取得処理では、まず、取得部７３は、プラズマ処理が終了したかを判定する（ステップＳ３０５）。プラズマ処理が終了していない場合、取得部７３はプラズマ処理が終了するまでステップＳ３０５を繰り返す。プラズマ処理が終了した場合、取得部７３は、直流高圧電源１４からの直流高圧電力ＨＶがオフされ、更に直流高圧電力ＨＶの逆印加が実行されたかを判定する（ステップＳ３１０）。直流高圧電力ＨＶの逆印加が実行されていない場合、取得部７３は直流高圧電力ＨＶの逆印加が実行されるまでステップＳ３１０を繰り返す。
【００６０】
直流高圧電力ＨＶの逆印加が実行された場合、取得部７３は、高周波信号及びＡＥ信号のデータをウエハ脱離時のサンプリングデータとして記憶部７６に蓄積する（ステップＳ３１５）。次いで、取得部７３は、ウエハＷを搬出するための搬送ゲートバルブ３６が開いたかを判定する（ステップＳ３２０）。取得部７３は、搬送ゲートバルブ３６が開かれるまでサンプリングデータを取得し、搬送ゲートバルブ３６が開かれたら本処理を終了する。
【００６１】
以上に説明したデータ取得処理によりサンプリングされたデータの一例を図４に示す。図４の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図４の左方の各グラフは、上から順に、進行波の高周波信号（ＢｔｍＰｆ）のデータ、反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）のデータ、ＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）のデータ、直流高圧電力ＨＶのデータである。
【００６２】
進行波の高周波信号（ＢｔｍＰｆ）及び反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）で電圧値が急激に下がっている部分はプラズマ処理が終了した時点であり、第２の高周波電源５０の高周波電力をオフにしたときを示す。
【００６３】
図４の中央の各グラフは、図４の左方の各グラフを拡大したものである。図４の中央の最も下のグラフに示したように、直流高圧電力ＨＶをオフした後、逆印加している途中に図４の中央上３つに示した進行波の高周波信号（ＢｔｍＰｆ）、反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）及びＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）に、図中に太矢印で示したウエハ上の異常放電が起きていることがわかる。図４の右の各グラフは、図４の中央の上から２グラフを更に拡大したものである。別個に、ウエハの欠陥検査を行うと、図４のような異常波形が検出されたウエハで放電痕が確認された。以上の実験結果から、ウエハ脱離時の動作とウエハ上の異常放電には相関があることがわかった。
【００６４】
［動作：異常放電の検出］
以上の検討結果を踏まえて、次では、本実施形態に係る異常検出装置７０の異常放電の検出動作について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る異常検出装置７０にて実行される異常放電検出処理のフローチャートを示す。
【００６５】
異常放電検出処理では、まず、解析部７４は、取得部７３により取得されたウエハ脱離時のサンプリングデータを取得する（ステップＳ５０５）。例えば、解析部７４は、ウエハ脱離時のサンプリングデータを記憶部７６から読み込む。
【００６６】
次に、異常判定部７５は、高周波信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ａより大きな値をもつ異常ピークがあるかを判定する（ステップＳ５１０）。異常ピークがある場合、異常判定部７５は、ウエハＷ上に異常放電があると判定し（ステップＳ５１５）、プロセス実行の停止をプラズマ処理制御部７１に指示した後（ステップＳ５２０）、本処理を終了する。
【００６７】
一方、ステップＳ５１０にて、高周波信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ａより大きな値をもつ異常ピークがない場合、異常判定部７５は、ＡＥ信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｂより大きな値をもつ異常ピークがあるかを判定する（ステップＳ５２５）。異常ピークがない場合、本処理を終了する。一方、ＡＥ信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｂより大きな値をもつ異常ピークがある場合、異常判定部７５は、ウエハＷ上に異常放電があると判定し（ステップＳ５１５）、プロセス実行の停止をプラズマ処理制御部７１に指示した後（ステップＳ５２０）、本処理を終了する。
【００６８】
以上に説明した異常放電処理に使われるデータのうち、高周波信号に関するデータの一例を図６に示す。図６の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図６の各グラフは、１〜１２枚目のウエハについて、直流高圧電力ＨＶの逆印加時における方向性結合器６０の反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）のデータである。
【００６９】
反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）の状態を見ると、直流高圧電力ＨＶの逆印加時に、２枚目のウエハ、５枚目のウエハ、６枚目のウエハ、８枚目のウエハ、９枚目のウエハで異常ピークが疑われるスペクトルが検出されている（図６の矢印部分）。
【００７０】
そこで、異常判定部７５は、ステップＳ５１０にて、上記比較処理を行う際、高周波信号の最大振幅と閾値Ａ（第１の閾値に相当）を比較し、異常放電の有無を判定する。図７に反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）の最大振幅と閾値Ａとを比較した図を示す。これによれば、異常判定部７５は、２、５、６、９枚目のウエハで異常放電が発生していると判定し、８枚目のウエハでは低度の異常放電が発生していると判定する。発明者がＳＥＭ(走査型電子顕微鏡)でアーキング痕をチェックしたところ、２、５、６、９枚目のウエハで生じていたアーキング痕は、８枚目のウエハで生じていたアーキング痕より大きかった。閾値Ｃ以上で異常放電が発生していると判断し、電圧値の大小で異常放電の大小を区別する。つまり閾値Ａ以上で比較的大きな異常放電、閾値Ｃ以上で低度の異常放電と判断する。
【００７１】
このように、ＨＶ逆印加時に反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）で異常波形が発生したウエハとアーキング痕があったウエハが一致することがわかった。また、反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）の最大振幅の値とアーキング痕の大小に相関があることがわかった。
【００７２】
なお、本実施形態に係る異常検知方法では、一枚でも異常放電を検出した場合には、直ちにプラズマ処理を停止させるように制御する。なお、閾値Ｃについては、後述する変形例において説明する。
【００７３】
次に、異常放電処理に使われたデータのうち、ＡＥ信号に関するデータの一例を図８に示す。図８の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図８の各グラフは、１〜１２枚目のウエハについて、直流高圧電力ＨＶの逆印加時におけるＡＥセンサ６１のＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）のデータである。
【００７４】
ＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）の状態を見ると、直流高圧電力ＨＶの逆印加時に、２、５、６、８、９枚目のウエハで異常ピークと疑われるスペクトルが検出されている（図８の矢印部分）。
【００７５】
そこで、異常判定部７５は、ステップＳ５２５にて、上記比較処理を行う際、ノイズ除去後のＡＥ信号の最大振幅と閾値Ｂ（第２の閾値に相当）を比較し、異常放電の有無を判定する。その際、解析部７４は、ＡＥ信号を周波数解析する。図９の左方の各グラフは、２、５、６、８、９枚目のウエハについてのＡＥ信号であり、図９の中央の各グラフは、２、５、６、８、９枚目のウエハについてのＡＥ信号の周波数解析後のデータである。図９の左方の各グラフ及び図９の中央の各グラフに示した矢印が異常放電の有無を判定すべき部分である。
【００７６】
更に、解析部７４は、周波数解析後のデータを上述したノイズ除去フィルタに通す。図１０にノイズ除去後のＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）の最大振幅と閾値Ｂとを比較した図を示す。これによれば、異常判定部７５は、ノイズ除去後のＡＥ信号の最大振幅が閾値Ｂより大きい２、５、６、９枚目のウエハで異常放電が発生していると判定し、ノイズ除去後のＡＥ信号の最大振幅が閾値Ｂより小さい８枚目のウエハでは低度の異常放電が発生していると判定する。ただし、本実施形態に係る異常検知方法では、一枚でも異常放電を検出した場合には、直ちにプラズマ処理を停止させるように制御する。閾値Ｄ以上で異常放電が発生していると判断し、ノイズ除去後のＢｔｍＡＥの最大振幅の大小で異常放電の大小を区別する。つまり閾値Ｂ以上で比較的大きな異常放電、閾値Ｄ以上で低度の異常放電と判断する。
【００７７】
以上の結果とウエハ欠陥検査の結果を比較して、ＨＶ逆印加時にＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）で異常波形が発生したウエハとアーキング痕があったウエハが一致することがわかった。また、高周波信号（ＢｔｍＰｒ）の最大振幅とＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）の最大振幅の値とアーキング痕の大小に相関があることがわかった。
【００７８】
ＡＥセンサ６１は、センサの感度が非常によいという性質を持っている。そのため、ＡＥセンサ６１により検出されるＡＥ信号は、プラズマ異常放電に起因する信号だけでなく、プラズマ処理装置１０の搬送ゲートバルブ３６の開閉や、ウエハ搬送のためのピンの上下動に起因する機械的振動等のノイズを多く含んでしまう。よって、ＡＥ信号に含まれるノイズにより、プラズマ異常放電の検出精度が低下する懸念がある。これに対して、本実施形態に係る異常検出方法では、高周波信号の解析及びＡＥ信号の解析の両方を解析する。そして、それらの解析結果に基づき異常放電を検出した場合には、直ちにプラズマ処理を停止させるように制御する。例えば、各信号の振幅の大きさだけなく、高周波信号の最大振幅の発生時刻とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較することにより、異常放電の有無を判定することもできる。ＡＥセンサは機械的な振動を検出しているため、ＡＥセンサの設置場所や設置方法により異常放電発生場所からＡＥセンサまでの振動の伝播速度が変化する。そのため、例えば図１１に示すように、高周波信号における異常ピークの発生時刻とＡＥ信号における異常ピークの発生時刻にはズレが生じるためである。
【００７９】
具体的な高周波信号の最大振幅の発生時刻とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻との比較にあたっては、図５のステップＳ５１０に代えて先ずステップＳ５２５により、ＡＥ信号のサンプリングデータに異常ピークがあるかを判定する。そして、異常ピークがある場合、ステップＳ５１０に進み、高周波信号のサンプリングデータに異常ピークがあるかを判定する。そして、ステップＳ５１０で異常ピークがある場合、高周波信号の最大振幅の発生時刻とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較する。そして、時間ずれが所定の閾値より大きくなった場合は、ＡＥ信号に含まれる信号はノイズであると判定し、時間ずれが閾値以内となった場合は異常放電が発生しているものと判定する。このようにして、ＡＥ信号に含まれるノイズを高周波信号の解析結果に基づき除去することにより、プラズマ異常放電の検出精度を向上させることができる。なお、高周波信号の解析結果のみに基づき異常放電を検出することができる。一方、ＡＥ信号の解析結果のみに基づき異常放電を検出することは上記ノイズを除去できないため好ましくない。
【００８０】
以上、本実施形態に係る異常検出装置７０によれば、サンプリングデータから微小な異常放電を検知することができる。このようなリアルタイム診断により、異常な処理を早期に止めることができ、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る異常検出方法では、ウエハＷ上での異常放電が生じやすいウエハ脱離時のタイミングに応じてサンプリングデータを収集する。これによれば、必要なサンプリングデータのみを解析すればよいため、処理の負荷を軽減し効率化を図ることができる。
【００８２】
なお、以上の実施の形態では、高周波信号の検出に方向性結合器６０を用いたが、高周波信号の検出方法は本実施の形態の内容に限定されない。高周波信号の検出には、例えば高周波電圧を検出するＲＦプローブや高周波電流を検出する電流プローブといった、いわゆるＲＦセンサを用いることができる。なお、方向性結合器６０もＲＦセンサに含まれる。
【００８３】
方向性結合器６０以外のＲＦセンサを用いる場合においても、図１２に示すように、当該ＲＦセンサ８０は、第２の高周波電源５０の整合器５１と載置台１２の間、より具体的には給電棒５２に接続してもよい。下部電極ＤＥを兼ねた載置台１２により近い位置にＲＦセンサ８０を設置することで、より正確な高周波信号の検出を行なうことができる。なお、ＲＦプローブや電流プローブを用いた場合においても、異常検出装置７０における異常放電の検出動作は上記と同様である。
【００８４】
ＲＦセンサ８０としてＲＦプローブを用いてサンプリングされたデータの一例を図１３に示す。図１３の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図１３の各グラフは、上から順に、ＲＦプローブによるデータ、ＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）、ＲＦプローブによるデータの時間軸を拡大したものである。
【００８５】
図１３に示すように、ＲＦセンサ８０としてＲＦプローブを用いてサンプリングされたデータの一例を図１３に示す。図１３の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図１３の各グラフは、上から順に、ＲＦプローブによるデータ、ＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）、ＲＦプローブによるデータの時間軸を拡大したものである。図１３のような異常波形が検出されたウエハで別個にウェハの欠陥検査を行なうと、放電痕が確認された。したがって、ＲＦセンサ８０として方向性結合６０以外のセンサを用いても、異常放電の有無を判定できることが確認された。
【００８６】
［変形例］
最後に、上記実施形態の変形例に係る異常検出装置７０の異常放電の検出動作について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、上記実施形態の変形例に係る異常検出装置７０にて実行される異常放電検出処理のフローチャートを示す。
【００８７】
変形例に係る異常放電検出処理では、まず、解析部７４は、取得部７３により取得されたウエハ脱離時のサンプリングデータを取得する（ステップＳ５０５）。次に、異常判定部７５は、高周波信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｃ（図７参照）より大きな値をもつ異常ピークがあるかを判定する（ステップＳ５１０）。異常ピークがある場合、異常判定部７５は、ウエハＷ上に異常放電があると判定し（ステップＳ５１５）、プロセス実行の停止をプラズマ処理制御部７１に指示した後（ステップＳ５２０）、本処理を終了する。
【００８８】
一方、ステップＳ５１０にて、高周波信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｃより大きな値をもつ異常ピークがない場合、異常判定部７５は、ＡＥ信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｄより大きな値をもつ異常ピークがあるかを判定する（ステップＳ５２５）。異常ピークがある場合、異常判定部７５は、ウエハＷ上に異常放電があると判定し（ステップＳ５１５）、プロセス実行の停止をプラズマ処理制御部７１に指示した後（ステップＳ５２０）、本処理を終了する。
【００８９】
以上のように、本変形例によれば、図７、図１０の閾値Ｃ、Ｄ以上で異常放電発生とする。閾値Ａ、Ｂ以下は、低度の異常放電、閾値Ａ、Ｂ以上は比較的大規模な異常放電と異常放電の大小を区別し、ＦＤＣ（Ｆａｕｌｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）として、異常放電発生原因の究明や対策につなげる。
【００９０】
ただし、低度の異常放電でも歩留まり低下につながるので、閾値Ａ、Ｂ以下でも閾値Ｃ、Ｄ以上であれば「異常放電発生」と認識し、プラズマ処理装置を止める必要がある。
【００９１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９２】
例えば、上記実施形態に係る異常検出装置をエッチング処理装置に使用する例を挙げて説明したが、本発明に係る異常検出装置はこれに限られず、例えば、成膜装置、アッシング処理装置等にも用いることができる。また、プラズマ処理装置のプラズマ源についても，既述した実施の形態における平行平板プラズマの他、例えばマイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ、ＩＣＰプラズマ等の各種プラズマを用いることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０ エッチング処理装置
１２ 載置台
１３ 静電チャック
１４ 直流高圧電源
３６ 搬送ゲートバルブ
４０ 第１の高周波電源
４１ 整合器
５０ 第２の高周波電源
５１ 整合器
５２ 給電棒
５３ａ、５３ｂ 同軸ケーブル
６０ 方向性結合器
６１ ＡＥセンサ
６２ ノイズ除去フィルタ
７０ 異常検出装置
７１ プラズマ処理制御部
７２ 監視部
７３ 取得部
７４ 解析部
７５ 異常判定部
７６ 記憶部
８０ ＲＦセンサ
Ｃ 処理室
ＵＥ 上部電極
ＤＥ 下部電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置における異常放電を検出するための異常検出装置及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下、ウエハという。）や基板等の被処理体にプラズマを用いた微細加工を施す場合、プラズマ処理を行う処理室内にガスを導入し、高周波電力を印加して、導入されたガスを分解することによりプラズマを生成し、そのプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理する。
【０００３】
プラズマが生成される処理室内では、様々な要因により高周波の電界が集中し、アーク放電等の異常放電が発生することがある。異常放電は、被処理体の表面に放電痕を残したり、処理室内に配置された構成部品を焼損させたりする。また、処理室内の構成部品に付着した反応生成物等を剥離させてパーティクルを発生させる原因ともなる。
【０００４】
このため、処理室内での異常放電を早期に検出し、異常放電が見られた場合には、直ちにプラズマ処理装置の動作を停止する等適切に対処し、被処理体や各種部品の損傷やパーティクルの発生を防止する必要がある。
【０００５】
そこで、従来から異常放電を早期に検出する方法が提案されている。一例としては、ウエハ処理後にテスト工程を設け、テスト工程にて放電痕を目視等により発見する方法が挙げられる。しかし、この方法によれば、ウエハ処理後テスト工程までにはかなりの待ち時間があり、その間にも次々と未処理のウエハに対してプラズマ処理が実行される。これにより、もしテスト工程でウエハの欠陥を発見しても、異常放電が生じているプラズマ処理装置を停止させるまでにそれなりの時間がかかってしまい、その間にかなりの製品ウエハを処理し、大量の不良チップを生産してしまうことになる。
【０００６】
異常放電を早期に検出する他の方法として、ＡＥ（アコースティックエミッション：Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサを用いてＡＥ信号の波形パターンから異常放電を検出することも提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１４６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＡＥセンサは感度がよいため、ＡＥセンサにより検出されるＡＥ信号は、プラズマ異常放電に起因する信号だけでなく、プラズマ処理装置の搬送ゲートバルブの開閉や搬送ピンの上下動に起因する機械的振動等のノイズを多く含んでいる。よって、ＡＥ信号に含まれるノイズにより、プラズマ処理装置の異常放電の検出精度が低下する懸念がある。
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、異常放電の判定精度を向上させることが可能な、異常検出装置及び異常検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得する取得部と、前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析する解析部と、前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする異常検出装置が提供される。
【００１１】
前記解析部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンに基づき、前記被処理体脱離時の動作中の前記高周波信号の最大振幅及び前記ＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅と第１の閾値を比較し、かつ前記ＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値を比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。
【００１２】
前記ＲＦセンサは、方向性結合器、ＲＦプローブ又は電流プローブのいずれかであってもよい。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、処理室内に載置された被処理体であってプラズマ処理後の被処理体の脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、前記動作を被処理体脱離時の動作として特定する監視部と、前記特定された被処理体脱離時の動作中、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と前記整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得する取得部と、前記取得された高周波信号の波形パターンを解析する解析部と、前記高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする異常検出装置が提供される。
【００１４】
前記取得部は、前記処理室において発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）を検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得し、前記解析部は、前記取得されたＡＥ信号の波形パターンを解析し、前記異常判定部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定してもよい。
【００１５】
前記解析部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンに基づき、前記被処理体脱離時の動作中の前記高周波信号の最大振幅及び前記ＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅と第１の閾値を比較し、かつ前記ＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値を比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。
【００１６】
前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅の発生時刻と前記ＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。
【００１７】
前記解析部は、ＡＥ信号の波形パターンを周波数解析し、周波数解析されたデータから所望のノイズ除去フィルタを用いてノイズを除去後、ノイズが除去されたデータを解析してもよい。
【００１８】
前記ＡＥセンサは、被処理体を載置する載置台としても機能する下部電極に高周波電力を供給する給電棒に取り付けられてもよい。
【００１９】
前記高周波信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜５μｓｅｃ毎に行われてもよい。
【００２０】
前記ＡＥ信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ毎に行われてもよい。
【００２１】
前記監視部は、静電チャックの電極に印加する直流高圧電力の出力をオフしたとき、前記直流高圧電力を逆印加したとき、前記プラズマ処理後の被処理体の脱離開始と判定してもよい。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の別の態様によれば、被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得するステップと、前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析するステップと、前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする異常検出方法が提供される。
【００２３】
また、本発明の別の態様によれば、処理室内に載置された被処理体であってプラズマ処理後の被処理体の脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、前記動作を被処理体脱離時の動作として特定するステップと、前記特定された被処理体脱離時の動作中、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と前記整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得するステップと、前記取得された高周波信号の波形パターンを解析するステップと、前記高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする異常検出方法が提供される。
【００２４】
さらに本発明の別の態様によれば、プラズマ処理装置であって、基板を処理する処理室と、前記処理室内にプラズマ生成するプラズマ生成手段と、前記プラズマ生成手段の給電部に接続し、前記プラズマの異状を検出する異常放電検出装置と、を備え、前記異状放電検出装置は、被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得する取得部と、前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析する解析部と、前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を有することを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、異常放電の判定精度を向上させることが可能な、異常検出装置及び異常検出方法を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッチング処理装置の縦断面図である。
【図２】一実施形態に係るエッチング処理装置用の制御装置の機能構成図である。
【図３】一実施形態に係るデータ取得処理を示したフローチャートである。
【図４】一実施形態に係るエッチング処理装置で生じる異常波形の一例を説明するための図である。
【図５】一実施形態に係る異常検出処理を示したフローチャートである。
【図６】一実施形態に係る高周波信号の波形パターンをウエハ毎に示した図である。
【図７】一実施形態に係る高周波信号の最大振幅をウエハ毎に示した図である。
【図８】一実施形態に係るＡＥ信号の波形パターンをウエハ毎に示した図である。
【図９】一実施形態に係るＡＥ信号の周波数解析後の波形パターンをウエハ毎に示した図である。
【図１０】一実施形態に係るＡＥ信号の最大振幅をウエハ毎に示した図である。
【図１１】一実施形態に係る高周波信号とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻のずれを示した図である。
【図１２】他の実施形態に係るエッチング処理装置の縦断面図である。
【図１３】一実施形態に係るＲＦプローブによる高周波信号の波形パターンとＡＥ信号の波形パターンを示した図である。
【図１４】変形例に係る異常検出処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
［装置構成］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置としてエッチング処理装置を例に挙げ、その装置構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング処理装置の縦断面図である。
【００２９】
エッチング処理装置１０は、電極板が平行に対向して配置された容量結合型のエッチング装置である。エッチング処理装置１０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等からなり円筒形状に成形された処理室Ｃを有している。処理室Ｃは接地されている。処理室Ｃ内の底部にはセラミックスなどの絶縁板（図示せず）を介して、ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台１１が設けられている。サセプタ支持台１１の上には、下部電極ＤＥを兼ねた載置台１２が設けられている。
【００３０】
下部電極ＤＥ上にウエハＷを固定するために、下部電極ＤＥには静電チャック１３が設けられている。静電チャック１３の電極１３ａは、例えばポリイミド製の薄膜で形成され、下部電極ＤＥに埋設されている。直流電圧源１４から出力された直流電圧が電極１３ａに印加されると、電極１３ａの表面上に載置されたウエハＷが静電吸着力によって下部電極ＤＥに吸着保持される。
【００３１】
サセプタ支持台１１、載置台１２、静電チャック１３には、ウエハＷの裏面に、伝熱媒体（例えばＨｅガス等）を供給するための図示しないガス通路が形成されており、この伝熱媒体を介して載置台１２の冷熱がウエハＷに伝達されウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。
【００３２】
載置台１２の上方には、下部電極ＤＥに対向して上部電極ＵＥが設けられている。上部電極ＵＥは、処理室Ｃの天井部に支持されている。上部電極ＵＥは、上部電極板３１と、上部電極板３１を支持する導電性材料からなる電極支持体３２とを有している。
【００３３】
処理室Ｃには、図示しないガス経路からプラズマエッチング処理のためのエッチングガス等が供給される。処理室Ｃの底部には、排気管３４を介して排気装置３５が接続されている。排気装置３５はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、処理室Ｃ内を所定の減圧雰囲気まで真空引きする。また、処理室Ｃの側壁には搬送ゲートバルブ３６が設けられており、搬送ゲートバルブ３６を開閉することによりウエハＷを隣接する搬送室（図示せず）との間で搬送する。
【００３４】
エッチング処理装置１０は、上下２周波の高周波電力を供給する。上部電極ＵＥには、整合器４１を介して第１の高周波電源４０が接続されている。第１の高周波電源４０は、例えば、２７〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数（ＲＦ）を有している。エッチングガスを供給しながら上部電極と下部電極の間に高周波電力を印加することにより処理室Ｃ内に好ましいエッチングガスのプラズマを形成することができる。
【００３５】
下部電極ＤＥとしての載置台１２には、整合器５１を介して第２の高周波電源５０が接続されている。整合器５１と下部電極ＤＥとは給電棒５２により接続されている。第２の高周波電源５０と整合器５１との間には方向性結合器６０が設けられ、同軸ケーブル５３ａ，５３ｂで接続されている。第２の高周波電源５０は、第１の高周波電源４０より低い周波数のバイアス用高周波電力を下部電極ＤＥに印加する。これにより、ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源５０の周波数は、例えば１〜２０ＭＨｚの範囲が好ましい。また、方向性結合器６０は、ウエハＷを載置する載置台としても機能する下部電極ＤＥと整合器５１の間に設けられてもよい。
【００３６】
かかる構成により、処理室Ｃに導入されたエッチングガスは、第１の高周波電源４０から出力された高周波電力によりプラズマ化され、生成されたプラズマを用いて載置台上のウエハＷに所望のエッチング処理が施される。
【００３７】
［異常放電検出］
次に、エッチング処理装置１０の異常放電の検出について説明する。
【００３８】
エッチング処理装置１０による上記エッチング処理中に、第２の高周波電源５０から同軸ケーブル５３ａ，方向性結合器６０、同軸ケーブル５３ｂ、整合器５１、給電棒５２を介してウエハＷに高周波電力を印加する際、処理室Ｃ内で異常放電（例えば、アーク放電）が生じる場合がある。そのとき、プラズマのインピーダンスに乱れが生じ、整合器５１から第２の高周波電源５０側への反射波ＢｔｍＰｒが発生する。方向性結合器６０は、この整合器５１から第２の高周波電源５０に向かう反射波ＢｔｍＰｒを検出する。また、方向性結合器６０は、第２の高周波電源５０から整合器５１に向かう進行波ＢｔｍＰｆを検出することもできる。ただし、方向性結合器６０は、進行波ＢｔｍＰｆ又は反射波ＢｔｍＰｒの少なくともいずれかを検出すればよい。以下では、方向性結合器６０により検出された、進行波ＢｔｍＰｆ又は反射波ＢｔｍＰｒの少なくともいずれかの信号を高周波信号と呼ぶ。
【００３９】
また、ＡＥセンサ６１は、給電棒５２のグラウンドラインに接着剤等で取り付けられている。ＡＥセンサ６１は、プラズマ異常放電時のエネルギー放出に起因するＡＥ（アコースティックエミッション：Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を検出する。本実施形態では、ウエハ上に生じる異常放電を検出するために、ＡＥセンサ６１をウエハＷになるべく近い位置であって、処理室Ｃ外の大気空間に取り付ける。なお、ＡＥセンサ６１は、ウエハＷの上方に取り付けてもよい。ただし、ウエハＷの下方にＡＥセンサ６１を装着した方がウエハＷ上の異常放電を検出しやすいため好ましい。
【００４０】
ＡＥセンサ６１は感度がよいため、ＡＥセンサ６１により検出されるＡＥ信号は、プラズマ異常放電に起因する信号だけでなく、プラズマ処理装置１０の搬送ゲートバルブ３６の開閉や、載置されたウエハＷを搬送するための図示しないピンの昇降に起因する機械的振動等のノイズを多く含んでしまう。よって、ＡＥ信号に含まれるノイズにより、プラズマ異常放電の検出精度が低下する懸念がある。
【００４１】
そこで、本実施形態に係る異常放電の検出では、方向性結合器６０とＡＥセンサ６１をエッチング処理装置１０に取り付け、方向性結合器６０により検出された高周波信号とＡＥセンサ６１により検出されたＡＥ信号とを高速サンプリングする。以下では、サンプリングされたＡＥ信号を「ＢｔｍＡＥ」とも表示する。また、サンプリングされた反射波の高周波信号を「ＢｔｍＰｒ」とも表示し、サンプリングされた進行波の高周波信号を「ＢｔｍＰｆ」とも表示する。
【００４２】
異常検出装置７０は、サンプリングされた高周波信号（ＢｔｍＰｆ及び／又はＢｔｍＰｒ）を方向性結合器６０から取得する。また、異常検出装置７０は、サンプリングされたＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）をＡＥセンサ６１から取得する。異常検出装置７０は、高周波信号の波形パターンの解析結果と、ＡＥ信号の波形パターンの解析結果との両方の結果を用いて異常放電の有無を判定する。これにより、ＡＥセンサ６１のみを用いた場合にはＡＥ信号に含まれる異常放電の測定値とノイズとを切り分けるのは困難であったが、方向性結合器からの反射波又は進行波の高周波信号を用いて、ＡＥセンサ６１の検出結果に含まれるノイズを取り除くことができる。なお、本実施形態に係る異常放電の検出では、方向性結合器６０及びＡＥセンサ６１により検出されたサンプリングデータを両方用いて異常放電を検出するが、ＡＥセンサ６１により検出されたサンプリングデータは必ずしも必要なく、方向性結合器６０により検出されたサンプリングデータだけを解析して、異常放電を検出してもよい。ただし、両方のサンプリングデータを用いて異常放電を検出した方が、精度が高まりより好ましい。
【００４３】
また、高周波信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜５μｓｅｃ毎に行われることが好ましく、ＡＥ信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ毎に行われることが好ましい。
【００４４】
プラズマ処理中、常にＡＥ信号のサンプリングデータを収集すると、収集したデータ量が莫大になる。よって、収集されたすべてのデータを解析して異常放電を検出することは、処理の負荷が大きく効率が悪い。これに対して、異常放電が起こり易い条件を適正に抽出することができれば、その条件を満足する間だけサンプリングデータを収集し、必要なサンプリングデータのみを解析すればよいので処理の負荷が低く、効率的である。
【００４５】
（ウエハ脱離時）
これに対して、発明者は、ウエハの除電時にウエハＷ上での異常放電が生じやすいことを実験で突き止めた。従って、本実施形態では、ウエハＷ上での異常放電が生じやすいウエハ脱離時のタイミングに応じてサンプリングデータを収集する。これにより、ウエハ上とウエハ裏面で起きる微小な異常放電を検知することができる。ここで、ウエハ脱離時とは、ウエハの脱離開始からウエハＷの脱離終了までの間をいう。具体的には、プラズマ処理後、静電チャック１３の電極１３ａに印加する直流高圧電力ＨＶの出力をオフしたとき、又は直流高圧電力ＨＶを逆印加したときをプラズマ処理後のウエハの脱離開始の条件と設定する。また、ウエハの脱離開始後、載置台１２に載置されたウエハＷを持ち上げるピンを上昇させた後、搬送ゲートバルブ３６が開いたときをウエハＷの脱離終了の条件と設定する。
【００４６】
このように、本実施形態では、直流高圧電力ＨＶの出力をオフしたとき、直流高圧電力ＨＶを逆印加したとき、ピンを昇降させたとき、搬送ゲートバルブ３６を開閉したときはいずれもウエハＷ上での異常放電が起き易いため、ウエハ脱離時に含め、その間サンプリングデータを収集する。しかしながら、ウエハ脱離時のタイミングはこれに限られず、直流高圧電力ＨＶの出力をオフしたときから搬送ゲートバルブ３６を開閉させたときまでであってもよく、直流高圧電力ＨＶの出力をオフしたときからピンを昇降させたときまでであってもよく、直流高圧電力ＨＶを逆印加したときから搬送ゲートバルブ３６を開閉させたときまでであってもよく、直流高圧電力ＨＶを逆印加したときからピンを昇降させたときまでであってもよい。
【００４７】
［機能構成］
次に、異常検出装置７０の機能構成について、図２を参照しながら説明する。
【００４８】
異常検出装置７０は、エッチング処理装置１０の異常放電を検出する装置であり、プラズマ処理制御部７１、監視部７２、取得部７３、解析部７４、異常判定部７５及び記憶部７６を有する。ただし、プラズマ処理制御部７１及び記憶部７６は、必ずしも異常検出装置７０に必須の機能ではない。
【００４９】
プラズマ処理制御部７１は、エッチング処理装置１０で実行されるエッチング処理を制御する。具体的には、プラズマ処理制御部７１は、第２の高周波電源５０からの高周波電力のパワーやオン／オフを制御し、直流高圧電源１４の直流高圧電力ＨＶのパワーやオン／オフを制御する。また、プラズマ処理制御部７１は、搬送ゲートバルブ３６の開閉を制御し、図示しない載置台１２に設けられたウエハＷを搬送するためのピンの上下動を制御する。
【００５０】
監視部７２は、処理室Ｃ内に載置されたウエハＷであってプラズマ処理後のウエハＷの脱離開始から搬送ゲートバルブ３６が開くまでの動作を監視し、その動作をウエハＷの脱離時の動作として特定する。
【００５１】
取得部７３は、前記特定されたウエハＷの脱離時の動作中、処理室Ｃ内に高周波電力を印加する第２の高周波電源５０と整合器５１との間に設けられた方向性結合器６０から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得する。また、取得部７３は、処理室Ｃにおいて発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）を検出するためのＡＥセンサ６１から出力されたＡＥ信号を取得する。なお、第１の高周波電源４０と整合器４１との間に方向性結合器を設け、取得部７３は、その方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得してもよい。
【００５２】
解析部７４は、取得された高周波信号の波形パターンを解析する。また、解析部７４は、取得されたＡＥ信号の波形パターンを解析する。解析方法の一例としては、解析部７４は、高周波信号の波形パターン及びＡＥ信号の波形パターンに基づき、ウエハＷの脱離時の動作中の高周波信号の最大振幅及びＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、解析してもよい。また、解析部７４は、ＡＥ信号の波形パターンを周波数解析（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）し、周波数解析されたデータから所望のノイズ除去フィルタを用いてノイズを除去後、ノイズが除去されたデータを解析してもよい。
【００５３】
ノイズ除去フィルタ６２は、ＡＥ信号から不要なノイズを除去するために用いられるフィルタである。ノイズ除去フィルタ６２は、予め定められた帯域のノイズを除去する。例えば、ノイズ除去フィルタ６２は、図９に示したように、７０ｋＨｚ以上の信号のみを通し、それ以外の帯域をノイズとして除去するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）や、所望の帯域の信号のみを通し、それ以外の帯域をノイズとして除去するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）がある。例えば、本実施形態では、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の帯域を、８０〜１０５ｋＨｚ、１３０〜１５０ｋＨｚ、２２０〜２４０ｋＨｚ、２６０〜２９０ｋＨｚ、３００〜３２５ｋＨｚ、４３０〜４５０ｋＨｚに設定し、それ以外の帯域をノイズとして除去する。
【００５４】
解析部７４は、ノイズ除去フィルタ６２に通されたＡＥ信号を、例えば、１ＭＨｚの周波数で高速サンプリングしてデジタルデータ（高速サンプリングデータ）に変換し、記憶部７６に記憶する。
【００５５】
異常判定部７５は、高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する。異常判定部７５は、高周波信号の波形パターンの解析結果及びＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定してもよい。具体的には、異常判定部７５は、高周波信号の最大振幅と第１の閾値（後述する閾値Ｃ）を比較し、かつＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値（後述する閾値Ｄ）を比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。また、ＡＥ信号に含まれるノイズを考慮して、異常判定部７５は、高周波信号の最大振幅の発生時刻とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較することにより、異常放電の有無を判定してもよい。
【００５６】
記憶部７６は、異常判定部７５が異常放電か否かを判定するための各種閾値を記憶する。また、記憶部７６は、ＡＥセンサ６１からのサンプリングデータや、方向性結合器６０からのサンプリングデータを一時的に蓄積してもよい。各種閾値は、異常放電検出結果をフィードバックして値が最適化されてもよい。
【００５７】
なお、プラズマ処理制御部７１、監視部７２、取得部７３、解析部７４及び異常判定部７５の機能は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が記憶部７６に格納されたプログラムに従って動作することによって実現されうる。このプログラムは、記憶媒体に格納して提供され、図示しないドライバを介して記憶部７６に読み込まれるものであってもよく、また、図示しないネットワークからダウンロードされて記憶部７６に格納されるものであってもよい。また、上記各部の機能を実現するために、ＣＰＵに代えてＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が用いられてもよい。記憶部７６は、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどを用いるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）またはＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）として実現されうる。また、プラズマ処理制御部７１、監視部７２、取得部７３、解析部７４及び異常判定部７５の機能は、ソフトウエアを用いて動作することにより実現されてもよく、ハードウエアを用いて動作することにより実現されてもよい。
【００５８】
［動作：データ取得］
次に、本実施形態に係る異常検出装置７０のデータ取得の動作について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る異常検出装置７０にて実行されるデータ取得処理のフローチャートを示す。
【００５９】
データ取得処理では、まず、取得部７３は、プラズマ処理が終了したかを判定する（ステップＳ３０５）。プラズマ処理が終了していない場合、取得部７３はプラズマ処理が終了するまでステップＳ３０５を繰り返す。プラズマ処理が終了した場合、取得部７３は、直流高圧電源１４からの直流高圧電力ＨＶがオフされ、更に直流高圧電力ＨＶの逆印加が実行されたかを判定する（ステップＳ３１０）。直流高圧電力ＨＶの逆印加が実行されていない場合、取得部７３は直流高圧電力ＨＶの逆印加が実行されるまでステップＳ３１０を繰り返す。
【００６０】
直流高圧電力ＨＶの逆印加が実行された場合、取得部７３は、高周波信号及びＡＥ信号のデータをウエハ脱離時のサンプリングデータとして記憶部７６に蓄積する（ステップＳ３１５）。次いで、取得部７３は、ウエハＷを搬出するための搬送ゲートバルブ３６が開いたかを判定する（ステップＳ３２０）。取得部７３は、搬送ゲートバルブ３６が開かれるまでサンプリングデータを取得し、搬送ゲートバルブ３６が開かれたら本処理を終了する。
【００６１】
以上に説明したデータ取得処理によりサンプリングされたデータの一例を図４に示す。図４の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図４の左方の各グラフは、上から順に、進行波の高周波信号（ＢｔｍＰｆ）のデータ、反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）のデータ、ＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）のデータ、直流高圧電力ＨＶのデータである。
【００６２】
進行波の高周波信号（ＢｔｍＰｆ）及び反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）で電圧値が急激に下がっている部分はプラズマ処理が終了した時点であり、第２の高周波電源５０の高周波電力をオフにしたときを示す。
【００６３】
図４の中央の各グラフは、図４の左方の各グラフを拡大したものである。図４の中央の最も下のグラフに示したように、直流高圧電力ＨＶをオフした後、逆印加している途中に図４の中央上３つに示した進行波の高周波信号（ＢｔｍＰｆ）、反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）及びＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）に、図中に太矢印で示したウエハ上の異常放電が起きていることがわかる。図４の右の各グラフは、図４の中央の上から２グラフを更に拡大したものである。別個に、ウエハの欠陥検査を行うと、図４のような異常波形が検出されたウエハで放電痕が確認された。以上の実験結果から、ウエハ脱離時の動作とウエハ上の異常放電には相関があることがわかった。
【００６４】
［動作：異常放電の検出］
以上の検討結果を踏まえて、次では、本実施形態に係る異常検出装置７０の異常放電の検出動作について、図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る異常検出装置７０にて実行される異常放電検出処理のフローチャートを示す。
【００６５】
異常放電検出処理では、まず、解析部７４は、取得部７３により取得されたウエハ脱離時のサンプリングデータを取得する（ステップＳ５０５）。例えば、解析部７４は、ウエハ脱離時のサンプリングデータを記憶部７６から読み込む。
【００６６】
次に、異常判定部７５は、高周波信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ａより大きな値をもつ異常ピークがあるかを判定する（ステップＳ５１０）。異常ピークがある場合、異常判定部７５は、ウエハＷ上に異常放電があると判定し（ステップＳ５１５）、プロセス実行の停止をプラズマ処理制御部７１に指示した後（ステップＳ５２０）、本処理を終了する。
【００６７】
一方、ステップＳ５１０にて、高周波信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ａより大きな値をもつ異常ピークがない場合、異常判定部７５は、ＡＥ信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｂより大きな値をもつ異常ピークがあるかを判定する（ステップＳ５２５）。異常ピークがない場合、本処理を終了する。一方、ＡＥ信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｂより大きな値をもつ異常ピークがある場合、異常判定部７５は、ウエハＷ上に異常放電があると判定し（ステップＳ５１５）、プロセス実行の停止をプラズマ処理制御部７１に指示した後（ステップＳ５２０）、本処理を終了する。
【００６８】
以上に説明した異常放電処理に使われるデータのうち、高周波信号に関するデータの一例を図６に示す。図６の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図６の各グラフは、１〜１２枚目のウエハについて、直流高圧電力ＨＶの逆印加時における方向性結合器６０の反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）のデータである。
【００６９】
反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）の状態を見ると、直流高圧電力ＨＶの逆印加時に、２枚目のウエハ、５枚目のウエハ、６枚目のウエハ、８枚目のウエハ、９枚目のウエハで異常ピークが疑われるスペクトルが検出されている（図６の矢印部分）。
【００７０】
そこで、異常判定部７５は、ステップＳ５１０にて、上記比較処理を行う際、高周波信号の最大振幅と閾値Ａ（第１の閾値に相当）を比較し、異常放電の有無を判定する。図７に反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）の最大振幅と閾値Ａとを比較した図を示す。これによれば、異常判定部７５は、２、５、６、９枚目のウエハで異常放電が発生していると判定し、８枚目のウエハでは低度の異常放電が発生していると判定する。発明者がＳＥＭ(走査型電子顕微鏡)でアーキング痕をチェックしたところ、２、５、６、９枚目のウエハで生じていたアーキング痕は、８枚目のウエハで生じていたアーキング痕より大きかった。閾値Ｃ以上で異常放電が発生していると判断し、電圧値の大小で異常放電の大小を区別する。つまり閾値Ａ以上で比較的大きな異常放電、閾値Ｃ以上で低度の異常放電と判断する。
【００７１】
このように、ＨＶ逆印加時に反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）で異常波形が発生したウエハとアーキング痕があったウエハが一致することがわかった。また、反射波の高周波信号（ＢｔｍＰｒ）の最大振幅の値とアーキング痕の大小に相関があることがわかった。
【００７２】
なお、本実施形態に係る異常検知方法では、一枚でも異常放電を検出した場合には、直ちにプラズマ処理を停止させるように制御する。なお、閾値Ｃについては、後述する変形例において説明する。
【００７３】
次に、異常放電処理に使われたデータのうち、ＡＥ信号に関するデータの一例を図８に示す。図８の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図８の各グラフは、１〜１２枚目のウエハについて、直流高圧電力ＨＶの逆印加時におけるＡＥセンサ６１のＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）のデータである。
【００７４】
ＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）の状態を見ると、直流高圧電力ＨＶの逆印加時に、２、５、６、８、９枚目のウエハで異常ピークと疑われるスペクトルが検出されている（図８の矢印部分）。
【００７５】
そこで、異常判定部７５は、ステップＳ５２５にて、上記比較処理を行う際、ノイズ除去後のＡＥ信号の最大振幅と閾値Ｂ（第２の閾値に相当）を比較し、異常放電の有無を判定する。その際、解析部７４は、ＡＥ信号を周波数解析する。図９の左方の各グラフは、２、５、６、８、９枚目のウエハについてのＡＥ信号であり、図９の中央の各グラフは、２、５、６、８、９枚目のウエハについてのＡＥ信号の周波数解析後のデータである。図９の左方の各グラフ及び図９の中央の各グラフに示した矢印が異常放電の有無を判定すべき部分である。
【００７６】
更に、解析部７４は、周波数解析後のデータを上述したノイズ除去フィルタに通す。図１０にノイズ除去後のＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）の最大振幅と閾値Ｂとを比較した図を示す。これによれば、異常判定部７５は、ノイズ除去後のＡＥ信号の最大振幅が閾値Ｂより大きい２、５、６、９枚目のウエハで異常放電が発生していると判定し、ノイズ除去後のＡＥ信号の最大振幅が閾値Ｂより小さい８枚目のウエハでは低度の異常放電が発生していると判定する。ただし、本実施形態に係る異常検知方法では、一枚でも異常放電を検出した場合には、直ちにプラズマ処理を停止させるように制御する。閾値Ｄ以上で異常放電が発生していると判断し、ノイズ除去後のＢｔｍＡＥの最大振幅の大小で異常放電の大小を区別する。つまり閾値Ｂ以上で比較的大きな異常放電、閾値Ｄ以上で低度の異常放電と判断する。
【００７７】
以上の結果とウエハ欠陥検査の結果を比較して、ＨＶ逆印加時にＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）で異常波形が発生したウエハとアーキング痕があったウエハが一致することがわかった。また、高周波信号（ＢｔｍＰｒ）の最大振幅とＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）の最大振幅の値とアーキング痕の大小に相関があることがわかった。
【００７８】
ＡＥセンサ６１は、センサの感度が非常によいという性質を持っている。そのため、ＡＥセンサ６１により検出されるＡＥ信号は、プラズマ異常放電に起因する信号だけでなく、プラズマ処理装置１０の搬送ゲートバルブ３６の開閉や、ウエハ搬送のためのピンの上下動に起因する機械的振動等のノイズを多く含んでしまう。よって、ＡＥ信号に含まれるノイズにより、プラズマ異常放電の検出精度が低下する懸念がある。これに対して、本実施形態に係る異常検出方法では、高周波信号の解析及びＡＥ信号の解析の両方を解析する。そして、それらの解析結果に基づき異常放電を検出した場合には、直ちにプラズマ処理を停止させるように制御する。例えば、各信号の振幅の大きさだけなく、高周波信号の最大振幅の発生時刻とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較することにより、異常放電の有無を判定することもできる。ＡＥセンサは機械的な振動を検出しているため、ＡＥセンサの設置場所や設置方法により異常放電発生場所からＡＥセンサまでの振動の伝播速度が変化する。そのため、例えば図１１に示すように、高周波信号における異常ピークの発生時刻とＡＥ信号における異常ピークの発生時刻にはズレが生じるためである。
【００７９】
具体的な高周波信号の最大振幅の発生時刻とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻との比較にあたっては、図５のステップＳ５１０に代えて先ずステップＳ５２５により、ＡＥ信号のサンプリングデータに異常ピークがあるかを判定する。そして、異常ピークがある場合、ステップＳ５１０に進み、高周波信号のサンプリングデータに異常ピークがあるかを判定する。そして、ステップＳ５１０で異常ピークがある場合、高周波信号の最大振幅の発生時刻とＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較する。そして、時間ずれが所定の閾値より大きくなった場合は、ＡＥ信号に含まれる信号はノイズであると判定し、時間ずれが閾値以内となった場合は異常放電が発生しているものと判定する。このようにして、ＡＥ信号に含まれるノイズを高周波信号の解析結果に基づき除去することにより、プラズマ異常放電の検出精度を向上させることができる。なお、高周波信号の解析結果のみに基づき異常放電を検出することができる。一方、ＡＥ信号の解析結果のみに基づき異常放電を検出することは上記ノイズを除去できないため好ましくない。
【００８０】
以上、本実施形態に係る異常検出装置７０によれば、サンプリングデータから微小な異常放電を検知することができる。このようなリアルタイム診断により、異常な処理を早期に止めることができ、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る異常検出方法では、ウエハＷ上での異常放電が生じやすいウエハ脱離時のタイミングに応じてサンプリングデータを収集する。これによれば、必要なサンプリングデータのみを解析すればよいため、処理の負荷を軽減し効率化を図ることができる。
【００８２】
なお、以上の実施の形態では、高周波信号の検出に方向性結合器６０を用いたが、高周波信号の検出方法は本実施の形態の内容に限定されない。高周波信号の検出には、例えば高周波電圧を検出するＲＦプローブや高周波電流を検出する電流プローブといった、いわゆるＲＦセンサを用いることができる。なお、方向性結合器６０もＲＦセンサに含まれる。
【００８３】
方向性結合器６０以外のＲＦセンサを用いる場合においても、図１２に示すように、当該ＲＦセンサ８０は、第２の高周波電源５０の整合器５１と載置台１２の間、より具体的には給電棒５２に接続してもよい。下部電極ＤＥを兼ねた載置台１２により近い位置にＲＦセンサ８０を設置することで、より正確な高周波信号の検出を行なうことができる。なお、ＲＦプローブや電流プローブを用いた場合においても、異常検出装置７０における異常放電の検出動作は上記と同様である。
【００８４】
ＲＦセンサ８０としてＲＦプローブを用いてサンプリングされたデータの一例を図１３に示す。図１３の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図１３の各グラフは、上から順に、ＲＦプローブによるデータ、ＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）、ＲＦプローブによるデータの時間軸を拡大したものである。
【００８５】
図１３に示すように、ＲＦセンサ８０としてＲＦプローブを用いてサンプリングされたデータの一例を図１３に示す。図１３の各グラフの横軸は時間、縦軸は電圧である。図１３の各グラフは、上から順に、ＲＦプローブによるデータ、ＡＥ信号（ＢｔｍＡＥ）、ＲＦプローブによるデータの時間軸を拡大したものである。図１３のような異常波形が検出されたウエハで別個にウェハの欠陥検査を行なうと、放電痕が確認された。したがって、ＲＦセンサ８０として方向性結合６０以外のセンサを用いても、異常放電の有無を判定できることが確認された。
【００８６】
［変形例］
最後に、上記実施形態の変形例に係る異常検出装置７０の異常放電の検出動作について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、上記実施形態の変形例に係る異常検出装置７０にて実行される異常放電検出処理のフローチャートを示す。
【００８７】
変形例に係る異常放電検出処理では、まず、解析部７４は、取得部７３により取得されたウエハ脱離時のサンプリングデータを取得する（ステップＳ５０５）。次に、異常判定部７５は、高周波信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｃ（図７参照）より大きな値をもつ異常ピークがあるかを判定する（ステップＳ５１０）。異常ピークがある場合、異常判定部７５は、ウエハＷ上に異常放電があると判定し（ステップＳ５１５）、プロセス実行の停止をプラズマ処理制御部７１に指示した後（ステップＳ５２０）、本処理を終了する。
【００８８】
一方、ステップＳ５１０にて、高周波信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｃより大きな値をもつ異常ピークがない場合、異常判定部７５は、ＡＥ信号のサンプリングデータのうち、予め定められた閾値Ｄより大きな値をもつ異常ピークがあるかを判定する（ステップＳ５２５）。異常ピークがある場合、異常判定部７５は、ウエハＷ上に異常放電があると判定し（ステップＳ５１５）、プロセス実行の停止をプラズマ処理制御部７１に指示した後（ステップＳ５２０）、本処理を終了する。
【００８９】
以上のように、本変形例によれば、図７、図１０の閾値Ｃ、Ｄ以上で異常放電発生とする。閾値Ａ、Ｂ以下は、低度の異常放電、閾値Ａ、Ｂ以上は比較的大規模な異常放電と異常放電の大小を区別し、ＦＤＣ（Ｆａｕｌｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）として、異常放電発生原因の究明や対策につなげる。
【００９０】
ただし、低度の異常放電でも歩留まり低下につながるので、閾値Ａ、Ｂ以下でも閾値Ｃ、Ｄ以上であれば「異常放電発生」と認識し、プラズマ処理装置を止める必要がある。
【００９１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９２】
例えば、上記実施形態に係る異常検出装置をエッチング処理装置に使用する例を挙げて説明したが、本発明に係る異常検出装置はこれに限られず、例えば、成膜装置、アッシング処理装置等にも用いることができる。また、プラズマ処理装置のプラズマ源についても，既述した実施の形態における平行平板プラズマの他、例えばマイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ、ＩＣＰプラズマ等の各種プラズマを用いることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０ エッチング処理装置
１２ 載置台
１３ 静電チャック
１４ 直流高圧電源
３６ 搬送ゲートバルブ
４０ 第１の高周波電源
４１ 整合器
５０ 第２の高周波電源
５１ 整合器
５２ 給電棒
５３ａ、５３ｂ 同軸ケーブル
６０ 方向性結合器
６１ ＡＥセンサ
６２ ノイズ除去フィルタ
７０ 異常検出装置
７１ プラズマ処理制御部
７２ 監視部
７３ 取得部
７４ 解析部
７５ 異常判定部
７６ 記憶部
８０ ＲＦセンサ
Ｃ 処理室
ＵＥ 上部電極
ＤＥ 下部電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得する取得部と、
前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析する解析部と、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
前記解析部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンに基づき、前記被処理体脱離時の動作中の前記高周波信号の最大振幅及び前記ＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、
前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅と第１の閾値を比較し、かつ前記ＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値を比較することにより、異常放電の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項３】
前記ＲＦセンサは、方向性結合器、ＲＦプローブ又は電流プローブのいずれかであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の異常検出装置。
【請求項４】
処理室内に載置された被処理体であってプラズマ処理後の被処理体の脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、前記動作を被処理体脱離時の動作として特定する監視部と、
前記特定された被処理体脱離時の動作中、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と前記整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得する取得部と、
前記取得された高周波信号の波形パターンを解析する解析部と、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする異常検出装置。
【請求項５】
前記取得部は、前記処理室において発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）を検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得し、
前記解析部は、前記取得されたＡＥ信号の波形パターンを解析し、
前記異常判定部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定することを特徴とする請求項４に記載の異常検出装置。
【請求項６】
前記解析部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンに基づき、前記被処理体脱離時の動作中の前記高周波信号の最大振幅及び前記ＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、
前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅と第１の閾値を比較し、かつ前記ＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値を比較することにより、異常放電の有無を判定することを特徴とする請求項５に記載の異常検出装置。
【請求項７】
前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅の発生時刻と前記ＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較することにより、異常放電の有無を判定することを特徴とする請求項２または６のいずれかに記載の異常検出装置。
【請求項８】
前記解析部は、ＡＥ信号の波形パターンを周波数解析し、周波数解析されたデータから所望のノイズ除去フィルタを用いてノイズを除去後、ノイズが除去されたデータを解析することを特徴とする請求項１〜３、５〜７のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項９】
前記ＡＥセンサは、被処理体を載置する載置台としても機能する下部電極に高周波電力を供給する給電棒に取り付けられることを特徴とする請求項１〜３、５〜８のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項１０】
前記高周波信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜５μｓｅｃ毎に行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項１１】
前記ＡＥ信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ毎に行われることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項１２】
前記監視部は、静電チャックの電極に印加する直流高圧電力の出力をオフしたとき、又は前記直流高圧電力を逆印加したとき、前記プラズマ処理後の被処理体の脱離開始と判定することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項１３】
被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得するステップと、
前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析するステップと、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする異常検出方法。
【請求項１４】
処理室内に載置された被処理体であってプラズマ処理後の被処理体の脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、前記動作を被処理体脱離時の動作として特定するステップと、
前記特定された被処理体脱離時の動作中、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と前記整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得するステップと、
前記取得された高周波信号の波形パターンを解析するステップと、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする異常検出方法。
【請求項１５】
プラズマ処理装置であって、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にプラズマ生成するプラズマ生成手段と、
前記プラズマ生成手段の給電部に接続し、前記プラズマの異状を検出する異常放電検出装置と、を備え、
前記異状放電検出装置は、
被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得する取得部と、
前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析する解析部と、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を有することを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項１】
被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得する取得部と、
前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析する解析部と、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
前記解析部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンに基づき、前記被処理体脱離時の動作中の前記高周波信号の最大振幅及び前記ＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、
前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅と第１の閾値を比較し、かつ前記ＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値を比較することにより、異常放電の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項３】
前記ＲＦセンサは、方向性結合器、ＲＦプローブ又は電流プローブのいずれかであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の異常検出装置。
【請求項４】
処理室内に載置された被処理体であってプラズマ処理後の被処理体の脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、前記動作を被処理体脱離時の動作として特定する監視部と、
前記特定された被処理体脱離時の動作中、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と前記整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得する取得部と、
前記取得された高周波信号の波形パターンを解析する解析部と、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする異常検出装置。
【請求項５】
前記取得部は、前記処理室において発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）を検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得し、
前記解析部は、前記取得されたＡＥ信号の波形パターンを解析し、
前記異常判定部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定することを特徴とする請求項４に記載の異常検出装置。
【請求項６】
前記解析部は、前記高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンに基づき、前記被処理体脱離時の動作中の前記高周波信号の最大振幅及び前記ＡＥ信号の最大振幅の値を抽出し、
前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅と第１の閾値を比較し、かつ前記ＡＥ信号の最大振幅と第２の閾値を比較することにより、異常放電の有無を判定することを特徴とする請求項５に記載の異常検出装置。
【請求項７】
前記異常判定部は、前記高周波信号の最大振幅の発生時刻と前記ＡＥ信号の最大振幅の発生時刻とを比較することにより、異常放電の有無を判定することを特徴とする請求項２または６のいずれかに記載の異常検出装置。
【請求項８】
前記解析部は、ＡＥ信号の波形パターンを周波数解析し、周波数解析されたデータから所望のノイズ除去フィルタを用いてノイズを除去後、ノイズが除去されたデータを解析することを特徴とする請求項１〜３、５〜７のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項９】
前記ＡＥセンサは、被処理体を載置する載置台としても機能する下部電極に高周波電力を供給する給電棒に取り付けられることを特徴とする請求項１〜３、５〜８のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項１０】
前記高周波信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜５μｓｅｃ毎に行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項１１】
前記ＡＥ信号のサンプリングは、１μｓｅｃ〜１ｍｓｅｃ毎に行われることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項１２】
前記監視部は、静電チャックの電極に印加する直流高圧電力の出力をオフしたとき、又は前記直流高圧電力を逆印加したとき、前記プラズマ処理後の被処理体の脱離開始と判定することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の異常検出装置。
【請求項１３】
被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得するステップと、
前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析するステップと、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする異常検出方法。
【請求項１４】
処理室内に載置された被処理体であってプラズマ処理後の被処理体の脱離開始から搬送ゲートバルブが開くまでの動作を監視し、前記動作を被処理体脱離時の動作として特定するステップと、
前記特定された被処理体脱離時の動作中、前記処理室内に高周波電力を印加する高周波電源と整合器との間もしくは被処理体を載置する載置台として機能する下部電極と前記整合器との間に設けられた方向性結合器から出力される進行波または反射波の少なくともいずれかの高周波信号を取得するステップと、
前記取得された高周波信号の波形パターンを解析するステップと、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定するステップと、を含むことを特徴とする異常検出方法。
【請求項１５】
プラズマ処理装置であって、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にプラズマ生成するプラズマ生成手段と、
前記プラズマ生成手段の給電部に接続し、前記プラズマの異状を検出する異常放電検出装置と、を備え、
前記異状放電検出装置は、
被処理体をプラズマ処理する処理室内に高周波電力を印加する高周波電源の整合器と被処理体を載置する載置台として機能する下部電極との間に設けられたＲＦセンサから出力される高周波信号、及び前記処理室において発生するアコースティックエミッションを検出するためのＡＥセンサから出力されたＡＥ信号を取得する取得部と、
前記取得された高周波信号の波形パターン及び前記ＡＥ信号の波形パターンを解析する解析部と、
前記高周波信号の波形パターンの解析結果及び前記ＡＥ信号の波形パターンの解析結果に基づき異常放電の有無を判定する異常判定部と、を有することを特徴とする、プラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−３３７２６（Ｐ２０１３−３３７２６Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４２０９２（Ｐ２０１２−１４２０９２）
【出願日】平成２４年６月２５日（２０１２．６．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２５日（２０１２．６．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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