(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内部に配置された処理室内に配置された試料台の上面に載置された処理対象のウエハを当該処理室内に形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、
前記ウエハの処理中に前記プラズマまたはウエハに所定の周期でパルス状に供給される高周波電力を形成する高周波電源と、前記周期より長い間隔で検出した前記高周波電力の電圧または電流の値から当該電圧または電流の波形を算出し当該波形が予め定められた許容範囲内にあるかを判定する判定器と、当該判定器の判定結果および当該波形の形状を使用者に報知する報知器とを備えたプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、前記ウエハ上にバイアス電位を形成するための前記高周波電力を出力する前記高周波電源が前記試料台内部に配置された電極と電気的に接続されたプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記判定器が、前記算出された波形の振幅の大きさ及び当該算出された波形と基準となる波形との比較の結果が前記予め定められた許容範囲にあるかを判定するプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理装置であって、
前記判定器が、前記算出された波形と前記基準となる波形とを比較して前記算出された波形の前記基準となる波形との値の差および当該基準となる波形との間の相関性の少なくとも何れか１つについて前記許容範囲内にあるかを判定するプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のプラズマ処理装置であって、
前記判定器が、前記ウエハの処理の開始前に予め前記基準となる波形を示す情報を記憶する記憶装置を備え、前記記憶された情報から算出された前記基準となる波形と前記算出した波形とを比較するプラズマ処理装置。
【請求項６】
真空容器内部に配置された処理室内に配置された試料台の上面に載置された処理対象のウエハを当該処理室内に形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記ウエハの処理中に前記プラズマまたはウエハに所定の周期でパルス状に供給される高周波電力を形成する高周波電源を備え、
前記周期より長い間隔で検出した前記高周波電力の電圧または電流の値から当該電圧または電流の波形を算出し当該波形が予め定められた許容範囲内にあるかを判定し、前記波形が前記許容範囲外であることが判定された場合に前記ウエハを処理する運転の条件を変更するプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記波形が前記許容範囲外であることが判定された場合に前記ウエハの処理を停止するプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記ウエハ上にバイアス電位を形成するための前記高周波電力を出力する前記高周波電源が前記試料台内部に配置された電極と電気的に接続されたプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項９】
請求項６乃至８の何れかに記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記算出された波形の振幅の大きさ及び当該算出された波形と基準となる波形との比較の結果が前記予め定められた許容範囲にあるかを判定するプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記算出された波形と前記基準となる波形とを比較して前記算出された波形の前記基準となる波形との値の差および当該基準となる波形との間の相関性の少なくとも何れか１つについて前記許容範囲内にあるかを判定するプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項１１】
請求項６に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、
前記算出された波形の振幅の大きさ及び当該算出された波形と基準となる波形との比較の結果が前記予め定められた許容範囲にあるかを判定し、前記波形が前記許容範囲外であることが判定された場合に、前記算出された波形の振幅の大きさ及び当該算出された波形と基準となる波形との比較の結果を用いて前期ウエハ処理における前記高周波電力の電圧または電流の出力設定値に補正を行うプラズマ処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内部の処理室内に形成したプラズマを用いて当該処理室内に配置されたウエハを処理するプラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の運転方法に係り、ウエハを乗せた試料台内部の電極に所定の時間の間隔で大小の振幅を繰り返して高周波電力を供給しつつウエハを処理するプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハを対象としたプラズマ処理装置において、上記処理室内の試料台またはその内部の電極を通して高周波電力の値を検出して、処理室内でのプラズマを用いた処理の状態の異常の有無を判定する技術の例としては、特開２０１７−１６２７１３号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。当該特許文献１には、所定の期間毎に試料台を構成する電極に接続された高周波電源と、これから供給される高周波電力により処理室内に形成されるプラズマの放電の状態を試料台またはその内部の電極を通して電位として検出する放電センサと、放電センサからの信号を解析して異常を検出する信号解析部とを備えている。【０００３】
特に、本特許文献１では、信号解析部が、処理中のサンプリング期間のうち第Ｎ期間内において電極を介して高周波電力の電位を検出した放電センサからの信号の絶対値の平均値である第Ｎ平均値と、第Ｎ期間以前の直近の第Ｎ−ｎサンプリング期間の信号の絶対値の第Ｎ−ｎ平均値を比較して増減率を求め、当該増減率が所定の割合を超えた場合に異常が起きたと判断するというものが開示されている。【０００４】
さらに、特開２０１６−０５１５４２号公報（特許文献２）には、高周波電力をパルス状の波形で出力する高周波電源であって、高周波電力の出力を調節するＲＦ電力制御部と、ＲＦ電力制御部からパルス出力される信号を増幅し出力するＤＣ−ＲＦ変換部とを備えたものであって、ＲＦ電力制御部に配置されたパルス波形制御部がパルス出力の制御を行う構成を備えたものが開示されている。特に、パルス波形制御部にて出力電力と目標出力電力の差分が基準値以上の場合立ち上がりと立下りの各時間を所定の時間ピッチで増大する処理を行い、差分が基準値以下となった時点で当該に処理を停止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１６２７１３号公報
【特許文献２】特開２０１６−０５１５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術には、次のような点について考慮が不十分であったため問題が生じていた。【０００７】
すなわち、上記従来技術では、電源において出力される信号を検知し当該信号と基準値とを比較して当否の判定とを行う、あるいは処理室内の試料台またはその内部の電極に印加される高周波電源からの電力を特定の複数期間の各々において所定の時間間隔で複数回サンプリングした信号の減率が正常であるかを判断することが行われている。しかしながら、このような従来技術においては、電源から出力された際の高周波電力の波形が予め定められた基準または目標の形状に沿ったものであるかについては不明であり、これを検出して判定する点について何ら考慮されていない。【０００８】
このため、上記従来技術では、高周波電力の波形について所望の調節が実現されたとしても、その結果得られる波形が所期のものに近づけられているか不明であり、このため高周波電力を供給しつつ行われる処理対象の試料であるウエハ上面の処理対象膜のエッチング等の処理後の形状の調節を高い精度で実現できず処理の歩留まりが損なわれてしまうという問題が生じていた。【０００９】
上記の問題を解決する手段としては、高周波電源から出力される電力を所定の期間毎に確認することが考えられる。例えば、特許文献２においてパルス制御機器が正常に動作しているかを確認するためのメンテナンス作業を定期的に行うと、電源が停止している時間が増大することになり効率の低下が損なわれてしまう。さらに、特許文献１において、ウエハの処理中の高周波電源からの出力を所定のサンプリング間隔で検出して基準又は目標の形状からの許容範囲内に波形があることを確認しようとすると、高周波電源から所定の時間の間隔で大小の振幅を繰り返して電力が供給される場合には、時間の間隔毎に増減する波形を当該間隔より相応に短いサンプリング間隔で検知した信号から精度良く検出しその異常の有無を短時間で判定するためには、要するセンサや判定器の機能が高くなりコストが増大してしまう。【００１０】
本発明の目的は、試料台またはその内部の電極に供給される高周波電力の波形を精度良く検出して、歩留まりと運転の効率を向上させたプラズマ処理装置またはプラズマ処理装置の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、真空容器内部に配置された処理室内に配置された試料台の上面に載置された処理対象のウエハを当該処理室内に形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記ウエハの処理中に前記プラズマまたはウエハに所定の周期でパルス状に供給される高周波電力を形成する高周波電源と、前記周期より長い間隔で検出した前記高周波電力の電圧または電流の値から当該電圧または電流の波形を算出し当該波形が予め定められた許容範囲内にあるかを判定する判定器と、当該判定器の判定結果および当該波形の形状を使用者に報知する報知器とを備えたプラズマ処理装置およびその運転方法により達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プラズマ処理装置に備えられたパルス制御機器の波形監視を行うことでパルス制御機器の動作を保障し、メンテナンス作業を回避することによる運転の効率を向上させたプラズマ処理装置またはプラズマ処理装置の運転方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の制御マイコンの構成の概略を模式的に示す図である。
【図３】図１に示す実施例の制御マイコン及び入出力基板の構成の概略を示すブロック図である。
【図４】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置において所定のサンプリング間隔で検出されたバイアス電位形成用の高周波電力の例を模式的に示すグラフである。
【図５】図４に示す実施例に係るプラズマ処理装置の高周波バイアス電源からの出力をサンプリングした値を用いて形成した仮想波形と目標波形の例とを模式的に示すグラフである。
【図６】図４に示す実施例に係るプラズマ処理装置の高周波バイアス電源からの出力をサンプリングした値を用いて形成した仮想波形と目標波形の例とを模式的に示すグラフである。
【図７】図４に示す実施例に係るプラズマ処理装置の高周波バイアス電源からの出力をサンプリングした値を用いて形成した仮想波形と目標波形の例とを模式的に示すグラフである。
【図８】図４に示す実施例に係るプラズマ処理装置の高周波バイアス電源からの出力をサンプリングした値を用いて形成した仮想波形と目標波形の例とを模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００１５】
図１乃至図５を用いて本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。【００１６】
本実施例のプラズマ処理装置１００は、真空容器、及び真空容器内部に配置され内側が排気されて減圧される空間であってその上部でプラズマが形成される処理室、ならびに処理室内でプラズマが形成される領域の下方に配置され処理対象の基板状の試料である半導体ウエハが載せられて保持される試料台を備えた真空容器部と、真空容器の上部の上方あるいはこれを囲んで配置されて処理室内にプラズマを形成するための電界または磁界を形成して供給するプラズマ形成部と、真空容器の下方に連結され処理室内で試料台の下方に配置され内部のガスやプラズマが排出される排気口と連通して配置されたターボ分子ポンプ等の排気ポンプを含む排気部とを備えている。プラズマ処理装置１００は、処理室内に配置された試料の表面の膜を当該処理室内に形成したプラズマを用いてエッチング処理するエッチング処理装置となっている。【００１７】
本図において、プラズマ処理装置１００は、処理室を内部に備える真空容器である反応容器１０１を備えている。反応容器１０１の上部の円筒形状部分を構成する側壁部の上端上方には、反応容器１０１を構成して処理室の天面を覆う石英等の誘電体製の円板状の蓋部材が載せられて反応容器１０１の天井部を構成する。蓋部材は、反応容器１０１の円筒形の側壁部上端との間にＯリング等のシール部材が挟まれてその上に載せられて保持されることで、反応容器１０１外部の空間と内部の処理室との間が気密に区画される。【００１８】
反応容器１０１の内部には、内側でプラズマ１１１が形成される円筒形状の部分を含む空間である処理室が配置され、処理室の下部には、半導体ウエハなどの基板状の試料１０５がその上面上方に載せられて保持される円筒形状を有した試料台１０４が備えられている。試料台１０４の内部には、円板または円筒形状部分を有した金属等の導電性を有する材料から構成された電極が配置され、高周波バイアス電源１０７と整合器１１５を介して同軸ケーブル等の配線、ケーブルにより電気的に接続されている。高周波バイアス電源１０７からは試料１０５が試料台１０４上に載置されて処理されている間に高周波電力が電極に供給され、試料１０５の上面上方に処理室内に形成されたプラズマ１１１との間に、当該プラズマ１１１の電位に応じた電位差を形成するバイアス電位が形成される。【００１９】
反応容器１０１上部の蓋部材上方には、プラズマ形成部を構成し、反応容器１０１の処理室内に供給されるプラズマ発生用のマイクロ波の電界を供給するため管路であって蓋部材の中心部分の上方で上下方向に延在する円筒形状部分を有した導波管１１０が配置されている。導波管１１０は、上下方向に延在する断面が円形の円筒部分の上端部とその一端部が接続され中心部を通る軸が水平方向に延在した部分であって断面が矩形または方形を有した方形部分を備えており、方形部分の他端部分に、マイクロ波の電界を発振して形成するマグネトロン等の発振器１０３が配置されている。また、反応容器１０１の円筒形状を有した側壁部の外周および蓋部材の上方の導波管１１０の周囲には、これらを囲んで配置され反応容器１０１の中にプラズマ１１１を形成するために供給される磁界を発生するソレノイドコイル１０２が配置され、プラズマ形成部を構成している。なお、図示していないが、導波管１１０の下端部と蓋部材上面との間には、蓋部材と同じかこれと見做せる程度に近似した径を有して導波管１１０より径が大きな円筒形を有する空洞部が備えられ、導波管１１０を通して伝播されたマイクロ波の電界が内側で拡散して所定のモードを有した電界が形成され、当該電界が誘電体製の蓋部材を通して処理室内に上方から供給される。【００２０】
反応容器１０１の側面部には、その原子または分子が励起され電離または解離することでプラズマ１１１が形成されるプロセスガスを供給するための管路１０６が接続されている。管路１０６が接続された反応容器１０１の上部の貫通孔は、図示しない蓋部材の下方に配置されて処理室の天井面を構成する円板形状を有したシャワープレートと蓋部材との間の隙間に連通されており、管路１０６内を通流するプロセスガスは、反応容器１０１との接続部からシャワープレートと蓋部材との隙間に導入され、隙間内部で拡散した後にシャワープレートの中央部分に配置された貫通孔を通して処理室の内部に上方から導入される。【００２１】
反応容器１０１の底部の試料台１０４の下方には、処理室内部と外部との間を連通する開口が配置され、この開口を挟んで処理室と排気部とが連結される。円形を有した当該開口は、これを通して処理室内のガスやプラズマ、処理中に生成された生成物の粒子が排出される箇所であり、排気部のターボ分子ポンプ１１４の入口と連通した排気口を構成する。さらに、処理室はその内部で試料台１０４下面と開口との間に空間を有し、この空間において開口を閉塞する位置から上方において上下に移動する円形を有した排気調節バルブ１１２が配置されている。排気調節バルブ１１２はその円形部の外周縁部には円の面方向に沿って外側に延びる２つの梁状のフランジ部を備え、フランジ部の下面が反応容器１０１底面に取り付けられたアクチュエータの先端部と接続され、当該アクチュエータの動作により排気調節バルブ１１２は、試料台１０４下方の処理室内で排気口との間の距離を増減させ処理室内からの排気の流路面積を増減させるバルブを構成する。【００２２】
なお、処理室内の圧力は、管路１０６を通して当該管路１０６上に配置された図示しない流量調節器（Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＭＦＣ）により流量または速度が調節されたプロセスガスの処理室内への供給とターボ分子ポンプ１１４および排気調節バルブ１１４を含む排気部の動作による排気口からの排気との各々の量のバランスにより調節される。【００２３】
さらに、本実施例の高周波バイアス電源１０７は、試料１０５の処理中に試料台１０４内部の金属製の円形の膜状あるいは円筒形のブロックに高周波電力を出力する。当該高周波電力の電圧または電流はその振幅やその大きさを時刻の推移に応じて期間、あるいは周波数等パラメータを変化させて出力される。このような動作のパラメータは、高周波電源１０７と有線又は無線の通信経路を介して入出力基板１０９と通信可能に接続され、入出力基板１０９から動作パラメータを示す信号が高周波バイアス電源１０７に送信され、あるいは逆に高周波バイアス電源１０７から出力されその動作パラメータに対応する動作の状態を示す信号を受信する回路を備えた入出力基板１０９に送信される。【００２４】
入出力基板１０９に対して動作パラメータを指定する指令信号は、有線又は無線の通信経路を介して入出力基板１０９と通信可能に接続された制御マイコン１０８から発信される。あるいは、高周波電源１０７から入出力基板１０９に送信され動作の状態を示す信号が入出力基板１０９から制御マイコン１０８に送信される。本実施例のこれら高周波電源１０７、制御マイコン１０８、入出力基板１０９は、信号の送受信用のケーブルを介して通信可能に接続されているが無線による送受信が行われても良い。【００２５】
制御マイコン１０８内の図示しないＲＡＭやＲＯＭあるいはハードディスク等の記憶装置に格納された処理の条件やレシピ等のデータや装置の使用者から与えられる情報を受信した制御マイコン１０８内の演算器が記憶装置内に格納されたソフトウエアのアルゴリズムに基づいて算出した動作パラメータを示す指令信号が、制御マイコン１０８内部のインターフェース部を通して入出力基板１０９に送信される。入出力基板１０９では、当該指令信号に基づいた動作パラメータを示す信号を形成しその校正処理を行った後に、高周波バイアス電源１０７に対して入出力基板１０９から信号が送信され、高周波バイアス電源１０７の動作が信号に応じたものに調節される。逆に、高周波バイアス電源１０７の動作中は、その出力の動作パラメータを示す信号が入出力基板１０９に送信され校正処理が行われた後に、制御マイコン１０８に送信されてインターフェース部を通して受信される。【００２６】
本実施例の高周波バイアス電源１０７は、試料台１０４に供給される高周波バイアス電力の出力の大きさやその変化等の動作の状態を予め定められたサンプリング間隔毎に検出する検出器を備えている。動作パラメータとして出力された当該検出器の出力は入出力基板１０９に送信されてその内部の記憶装置内に格納されて、校正処理を行った後に、入出力基板１０９から制御マイコン１０８に信号が送信される。高周波バイアス電源１０７は、少なくとも試料１０５の処理中に、継続的に高周波電力の出力を検出した検出器の出力を入出力基板１０９に送信し、入出力基板１０９において、当該送信された信号から上記動作のパラメータを所定の周期毎に検出しても良いし、入出力基板１０９では高周波バイアス電源１０７からの信号を校正する処理を行った結果を制御マイコン１０８に送信し、制御マイコン１０８において、当該送信された信号から上記動作のパラメータを所定の周期毎に検出しても良い。【００２７】
制御マイコン１０８の演算器は、受信した信号から、記憶装置内のソフトウエアのアルゴリズムに基づいて、高周波バイアス電源０７の出力の大きさの値を検出し、予め定められたもの或いは使用者から与えられる基準を用いて後述の異常の有無を判定する処理を実施する。【００２８】
なお、制御マイコン１０８は、図示していないがソレノイドコイル１０２、発振器１０３、試料台１０４を含むプラズマ処理装置１００を構成する各部及びこれらに備えられ各部毎の動作の状態を検知するセンサとの間で有線あるいは無線により信号の送受信可能に接続され、受信したこれら各部からのその動作状態を示す信号に基づいて、高周波バイアス電源１０７と同様に指令信号を算出して、これらに発信して動作を調節する機能を備えている。【００２９】
次に、この図１の制御マイコン１０８の構成について、図２を用いて説明する。図２は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の制御マイコンの構成の概略を模式的に示す図である。【００３０】
本実施例の制御マイコン１０８は、試料１０５の処理中に受信した信号からプラズマ処理装置１００の動作の状態を検出すると共に当該状態に応じた動作を指令する信号を算出する演算部２０１と、受信した信号あるいはこれから検出された動作の状態を示す情報を格納して記憶する記憶部２０２とを有している。さらに、制御マイコン１０８は図示しないインターフェース部を有し、当該インターフェース部はネットワーク２０８として模式的に示される通信用の設備を介して、プラズマ処理装置１００が設置されたクリーンルーム等の半導体デバイスを量産、製造する建屋の製造の動作を調節するコンピュータを含む制御装置であるホスト２０９と通信可能に接続されている。建屋内の半導体デバイス製造用の装置の１つであるプラズマ処理装置１０８あるいはその制御用マイコン１０８は、ネットワーク２０８を介してホスト２０９から必要に応じた試料１０５の処理の指令や試料１０５を処理する際の処理の条件や複数の試料１０５の処理の順番等のレシピを含む情報２０５を受信することができる。【００３１】
本実施例の演算部２０１は、ＭＰＵ等の半導体による演算用の回路から構成された演算器を含む少なくとも１つの回路または素子から構成された部分である。演算部２０１は、内部にホスト２０９より送られる動作を指令する信号を元にプラズマ処理装置１００の各部にその動作を調節する指令の信号を算出する演算器を含む処理室制御部２０３や、調節の対象となる各機器に備えられたセンサから出力された信号からその動作の状態を検出し当該状態が基準の値を含む許容範囲内であるか否かを判定する演算器を有した状態監視部２０４を有している。なお、処理室制御部２０３と状態監視部２０４とは、各々が異なる回路あるいは同じ回路または同じデバイスの内部に配置され配線やケーブルで通信可能に構成されていても良く、少なくとも一部が同じ回路または素子、デバイス（例えば演算器等）を共有したものであっても良い。【００３２】
また、記憶部２０２は、少なくとも１つのＲＡＭあるいはＲＯＭ等の半導体デバイスやハードディスクドライブやＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ等の着脱可能な媒体を備えた記憶装置と信号が送受信される配線を備えて構成されている。制御マイコン１０８に備えられたインターフェース部を通して受信した信号、或いは演算部で算出、検出された指令信号やデータを示す信号等の複数の種類の情報やデータの各々を上記の記憶装置内に格納することができる。本実施例では、記憶部２０２は、記憶装置内に格納される情報として、演算部２０１が調節の対象となるプラズマ処理装置１００の各機器に備えられたセンサから出力された信号からその動作の状態を検出する、さらには各部にその動作を調節する指令の信号を算出する演算を行うためのソフトウエアが予め格納されていると共に、演算処理に必要な情報として演算部２０１からの指令に応じて取得されたレシピ情報２０５、パラメータ情報２０６、処理室状態情報２０７を、有している。【００３３】
レシピ情報２０５は、試料１０５の処理を行う条件を含む情報であり処理の開始前に予め使用者から与えられるものである。本実施例のレシピ情報２０５には、少なくとも１つの工程から構成される試料１０５の処理における何れかの工程の時間、当該工程における処理室内の圧力、供給されるガスの種類、制御の対象となるプラズマ処理装置１００の各機器の出力の基準となる値の情報が含まれている。【００３４】
パラメータ情報２０６には、プラズマ処理装置１００の構成や、制御対象の各機器、例えば高周波バイアス電源１０７の出力の性能上の上限値または下限値といったプラズマ処理装置１００の試料１０５の処理を含む運転における各機器の動作範囲等、プラズマ処理装置１００の固有の動作のパラメータの情報が含まれる。特に、予め使用者あるいは製造者から付与される情報であって、試料１０５の処理の条件に関わらず変動がないものの情報が含まれている。【００３５】
処理室状態情報２０７には、制御対象の各機器から制御マイコン１０８に送信された当該機器の状態を示す信号や、試料１０５の処理が進行するに伴って変化する試料１０５の表面の状態や処理室内部のプラズマ１１１の状態を示すセンサ等の検知器から出力された信号等の情報が含まれる。これらには、試料１０５の処理で移行する工程毎の処理の条件や任意の工程中の処理の進行に応じて変化する情報が含まれている。【００３６】
演算部２０１の動作は以下の通りである。【００３７】
処理室制御部２０３は、記憶部２０２に予め格納されたソフトウエハのアルゴリズムに応じて、記憶装置に格納されたレシピ情報２０５、パラメータ情報２０６、処理室状態情報２０７を読み出して、各機器の動作とこれを行わせるための指令の信号を算出する。また、通信手段を介して制御マイコン１０８が受信した制御対象の機器や検知器から出力された信号は、状態監視部２０４において、ソフトウエハのアルゴリズムに沿ってこれらの状態を示す情報として算出または検出され、データとして演算器からの指令に応じて記憶部２０２に送信され処理室状態情報２０７に保存される。【００３８】
さらに、状態監視部２０４では、試料１０５の処理中に制御対象の各機器やセンサから送信された信号から検出され記憶部２０２に格納されたレシピ情報２０５、パラメータ情報２０６、処理室状態情報２０７の少なくとも何れかのデータを所定の時間間隔毎に読み出して、当該データに基づいて制御対象の各機器の動作の状態が許容範囲内にあるか否か、或いは異常な状態が生起しているか否かを判定する。さらに、異常な状態であることが判定された場合は、異常な状態であること又はこれが生起したことを示す情報を、ネットワーク２０８を介してホスト２０９に送信すると共に処理室制御部２０３に送信する。或いは、異常が生じた際の動作や処理を行わせるように指令信号を処理室制御部２０３に送信する。【００３９】
次に、制御マイコン１０８と入出力基板１０９の動作について、図３を用いて説明する。図３は、図１に示す実施例の制御マイコン及び入出力基板の構成の概略を示すブロック図である。【００４０】
制御マイコン１０８は、プラズマ処理装置１００の動作を調節するに際して、図２に示した内部の記憶部２０２に格納されたレシピ情報２０５、パラメータ情報２０６、処理室状態情報２０７の少なくとも何れか１つのデータやホスト２０９からネットワーク２０８を介して与えられる試料１０５の処理対象の膜やプロセスガスの供給の量、処理室の圧力等処理の条件であるレシピのデータに応じて、対象の機器に対して動作を調節する指令信号を処理室制御部２０３で算出して、当該信号を入出力基板１０９に信号を送信する。【００４１】
制御マイコン１０８内の状態監視部２０４は、ネットワーク２０８を介して制御マイコン１０８のインターフェース部が受信したホスト２０９から発信された試料１０５の処理の条件（レシピ）を示す信号を受信し当該信号から当該処理中のプラズマ処理装置１００の各機器の出力の基準となる値の情報等の処理の条件のデータを検出してレシピ情報２０５として記憶部に格納させる。さらに、入出力基板１０９を通して受信したプラズマ処理装置１００の制御対象の各機器や検知器からの信号からプラズマ処理装置１００の各機器の動作や処理の状態を示す値（モニタ値）を検出して処理室状態情報２０７として記憶部２０２に格納させる。そして、処理室状態情報２０７として格納されたモニタ値が許容の範囲内であるか否か、あるいは異常が生じているか否かの判定を行い、許容範囲外であると判定された場合には、ネットワーク２０８を介してホスト２０９に異常の生起及び異常な状態の内容を示す情報を発信する。【００４２】
状態監視部２０４は、試料１０５の処理中の処理室状態情報２０７に含まれるモニタ値を所定の時間間隔Ｐ１で読み出して、異常の発生を判定する。このため、制御マイコン１０８には、時間間隔Ｐ１と同じかこれより十分に小さい予め定められた時間間隔Ｐ０でプラズマ処理装置１００の制御対象の各機器や検知器からの信号を入出力基板１０９を介して受信するサンプリング部３０１を備えている。サンプリング部３０１は、入出力基板１０９に対して、プラズマ処理装置１００の制御対象の各機器や検知器からの信号を上記予め定められた時間間隔Ｐ０で受信して、これを校正した信号を送信するように指令信号を発信しても良い。あるいは、サンプリング部３０１は、上記予め定められた時間の間隔Ｐ０より十分に小さな間隔または継続的に送信される制御対象の各機器や検知器からの信号を校正の処理をした結果をサンプリング部３０１に送信させるように入出力基板１０９に指令を発信するとともにサンプリング部３０１から状態監視部２０４に受信した当該信号を送信して、状態監視部２０４がサンプリング部３０１からの信号から得られた上記時間間隔Ｐ０毎のモニタ値を示す信号のデータを処理室状態情報２０７として記憶部２０２に格納しても良い。【００４３】
特に、本実施例では、状態監視部２０４が予め定められた時間間隔（以下、サンプリング間隔）で高周波バイアス電源１０７の出力する高周波電力の大きさを検出し、その結果から高周波バイアス１０７から出力された高周波電力について、異常の有無を判定する対象としての波形を算出し、当該判定の対象の波形と基準となる波形とを比較して異常の有無を判定する機能を備えている。本実施例において作成する波形を図４を用いて説明する。図４は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置において所定のサンプリング間隔で検出されたバイアス電位形成用の高周波電力の例を模式的に示すグラフである。【００４４】
本実施例の高周波バイアス電源１０７は、試料１０５の処理中に出力する試料台１０４内部の電極に対し、整合器１１５を介して、高周波電力の電圧または電流の振幅の大きさを少なくとも２つの異なる値で予め定められた各々の期間と順序で変化させ、これを周期的に繰り返して当該高周波電力を出力する。図４では、高周波電力の電圧の振幅が所定の値Ｘと０との各々で予め定められた異なる期間だけ交互に出力されることが予め定められた周期で繰り返される例を示している。【００４５】
高周波バイアス電源１０７からこのような出力がされる場合には、制御マイコン１０８から指令を受けた入出力基板１０８から高周波バイアス電源１０７に送信される出力のタイミングを示す指令信号は、横軸を時間に縦軸を出力にとると、振幅がＸとして一定になる期間が振幅が０である期間を挟んでパルス状に断続するものとなる。しかし、実際に高周波バイアス電源１０７から出力される電力の電圧の波形は、高周波バイアス電源１０７の出力の立ち上がりの際の出力の増大と終了の際の減少とで変化の速度が有限であるため、完全なステップ状のものとはならず「なまり」が生じてしまう。【００４６】
本例では、図４の実波形４０１として示す通り、出力の値が０、すなわち振幅が０の状態から指令信号での振幅Ｘのパルス状の出力の開始に相当する時刻において当該電圧値が増大を開始して、最大値（ピーク値）に到達した後に減少を始めて再度出力値が０になるまでの時刻の間の期間τ毎に出力が変化する。さらに、出力は、指令信号の各々のパルス状の出力の期間に対応する期間の開始と終了の時刻から所定の期間の間だけ、電圧の値が初期にその割合が大きく変化し徐々緩やかになるような曲線を描いて変化する。【００４７】
本実施例では、このような高周波電力が試料台１０４内部の電極に供給されるものであり、当該電力の電圧値を図示しない高周波バイアス電源１０７の内部あるいは高周波バイアス電源１０７と整合器１１５との間電気的に接続する同軸ケーブル等配線で構成された給電経路上に配置された図示しない電圧センサが検知した結果の信号が入出力基板１０９に送信される。電圧センサは、整合器１１５と電極との間の給電経路上に配置されていても良い。入出力基板１０９において校正された電圧値を示す信号は制御マイコン１０８内部のサンプリング部３０１に送信され、さらにサンプリング部３０１が所定のサンプリング周期Ｔ毎の受信した入出力基板１０９からの電圧値を示す信号を状態監視部２０４に送信する。【００４８】
本例のように変化する高周波電力の電圧の周期τとサンプリング周期Ｔとが合致していない場合、状態監視部２０４において検出される周期Ｔ毎の複数の電圧の値であるサンプリング値４０２は、例え周期τでパルス状に出力される高周波電力の電圧はその値の大きさを示す波形（以下、パルス波形）が周期τごとで等しいものにされるとしても、一定の値ではなく異なるものとなる。また、各々のサンプリング値４０２の検出された時刻または当該検出が行われたと見做せるサンプリング部３０１における各サンプリング周期Ｔに対応する時系列上の時刻（以下、サンプリング時刻と呼称する）の、当該サンプリング時刻を含む各実波形４０１の１つのパルス波形の基準となる開始位置（例えば、そのパルス波形の振幅が０である位置またはこれに対応する時刻）からの時間または当該時間の周期τに対する比率（以下、位相と呼称する）の値は、各サンプリング時刻毎に変動するものとなる。【００４９】
本実施例では、サンプリング部３０１及び状態監視部２０４における値の検出の周期Ｔを適切に定め、周期Ｔ毎のサンプリング時刻の電圧を示す信号から検出された値と周期τにおける位相の値が変動する各サンプリング値４０２を複数個用いて、サンプリング値４０２による１周期分の波形を作成する。このような波形を判定の基準となる目標波形と比較して、高周波電力の供給の異常の有無を判定し、プラズマ処理装置１００の装置の運転の効率と処理の歩留まりとを向上させる。【００５０】
サンプリング部３０１では、パルス波形の周期τより大きな値の一定の周期Ｔ毎に入出力基板１０９から送信される電圧のモニタ値を示す信号からサンプリング値４０２が検出され、パルス波形の１周期τにおける各サンプリング値４０２の位相の算出が行われる。さらに、状態監視部２０４は、所定の間隔毎にサンプリング部３０１内部の記憶装置に格納されたサンプリング値４０２及びその位相の値を示すデータを受信して、これらのサンプリング値４０２のデータから判定する対象としての波形を算出すると共に、予め定められた式等に基づいて得られる基準としての波形の各サンプリング時刻での値を算出し、これら２つの波形のデータを比較して得られたパルス波形の異常の有無を判定する機能を有している。【００５１】
また、状態監視部２０４は、使用者がこれら算出した波形と各サンプリング値４０２のデータを、内部の記憶部２０２に格納する、あるいは別の箇所で制御マイコン１０８と通信可能に接続されたＲＡＭ，ＲＯＭやハードディスク装置等の記憶装置に送信して記憶させる。さらに、図示していないプラズマ処理装置１００に備えられたＣＲＴや液晶モニタ当の表示器に送信して表示させるように構成されていても良い。【００５２】
本実施例において、高周波電力のパルス波形を算出してその異常の有無の判定を行う上では、高周波電力のパルス波形のモニタ値から得られたサンプリング値４０２を用いて作成される波形が実波形４０１をより正確に再現していることが必要であり、その上でパルス波形の１周期τの異なる位相のサンプリング値４０２が多いことが望ましい。このようなサンプリング値４０２による実波形４０１の再現性を高くするための条件を述べる。【００５３】
モニタ値を示す信号から順次サンプリング時刻毎に検出された複数のサンプリング値４０２の位相がどのように変動するかを検討する。この各サンプリング値４０２毎の位相の変化の量は、サンプリング周期Ｔをパルス波形の周期τで割った余りを求め、パルス波形の周期τの１／２から当該余りを減じた値の絶対値から求められる。例えば、サンプリング周期Ｔが１００ｍｓ、パルス波形の周期τが７０ｍｓの場合、各サンプリング時刻毎にパルス波形の周期τに対し３０ｍｓに相当する位相の変動が生じる。この場合、複数のサンプリング値４０２のうちの最初のサンプリング値４０２と位相とが０、すなわち任意の１つのパルス波形の振幅が０でその増大の開始される時刻であった場合には、開始時刻以降のサンプリング時刻毎に３０ｍｓ、６０ｍｓ、２０ｍｓ、５０ｍｓ．．．のように、順に各パルス波形の周期τ中での位相が３０ｍｓ（またはその周期τに対する割合）ずつ変動することになる。【００５４】
実施例において、パルス波形を作成するために用いられる複数のサンプリング値４０２を位相が０の開始時刻と最後の時刻の間の複数のサンプリング時刻において時系列に得るとすると、、周期τが当該位相の変動する量で割り切れる場合、つまりサンプリング周期Ｔとパルス波形の周期τとの最小公倍数をサンプリング周期Ｔで割った商の値−１個が０以外の値となるサンプリング値４０２となる。例として、サンプリング周期が９０ｍｓ、監視対象の周期が６０ｍｓの場合、サンプリングごとの変動値は３０ｍｓとなる。この場合、パルス波形１周期作成時の対尾する時系列は３０ｍｓ、６０ｍｓの２点のみとなってしまうため、実波形の再現度は著しく下がってしまうことになる。【００５５】
また、各サンプリング時刻毎に生じる位相の変動が大きい場合にも、任意の期間中にサンプリング部３０１で取得されたサンプリング値４０２では、１周期分のパルス波形を作成するには数が足らなくなる虞がある。以上の課題を解決するために、取得した複数のサンプリング値４０２からのパルス波形の作成に用いることのできる位相の変動量の許容範囲を定め、位相が当該許容範囲内になるようにサンプリング周期Ｔまたはパルス波形の周期τが選択されることが必要となる。本実施例では位相の変動量の最小値が予め定めてその値以上の位相となるサンプリング周期Ｔを定める。【００５６】
すなわち、本実施例では、高周波電力のパルス波形の周期τを所望の精度でパルス波形を作成するために必要なサンプリング値４０２の最小の個数で割った商の値が位相の最小値として予め定められる。予め定められた周期τでパルス状に変動する高周波電力の出力のモニタ値を周期Ｔでサンプリングしたデータから作成したパルス波形の算出値から高周波電力の波形の異常を判定する場合、パルス波形の周期τ中における位相の変動値が上記最小値以上であって周期τが位相の変動値の自然数倍でないように、サンプリング周期Ｔまたはパルス波形の作成に使用するサンプリング値４０２の個数が選択される。このような条件を満たすことで、サンプリング部３０１において取得されるモニタ値のサンプリング周期Ｔと、サンプリング対象となるパルス波形のナイキスト周期の値の大小に影響を受けることなく異常の有無の判定を行うことが可能である。【００５７】
次に、サンプリング部３０１の動作の詳細について説明する。サンプリング部３０１は、試料１０５の処理中の予め定められた期間において入出力基板１０９よりパルス波形のモニタ値を示す信号を予め定められたサンプリング周期Ｔ毎に受信する、または入出力基板１０９から受信したモニタ値を示す信号の周期Ｔ毎の値を、配列（またはリスト）のデータとして格納する。当該データのうち開始時刻からＪ番目のサンプリング時刻のものは、Ｊ番目の要素としての第Ｊ要素として格納され、以降のデータも同様に第Ｊ＋１番目要素、…に順序格納される。【００５８】
さらに、格納された各データの要素及びその番号に対応するサンプリング時刻のパルス波形の１周期τ中での位置（位相）を算出する。例えば、要素番号Ｊとサンプリング周期Ｔを掛け合わせた結果を、使用者から制御マイコン１０８に情報として与えられるパルス波形の周期τで割った余りが、配列（またはリスト）に格納されたＪ番目のデータ第Ｊ番目要素に対応するサンプリング時刻のパルス波形１周期τ中の位相を示すものとなる。これらのサンプリング値４０２が格納された配列の各要素毎の位相は、当該各要素毎に結び付けられてサンプリング部３０１内部に記憶され、例えば、モニタ値のサンプリング値４０２が格納される配列は、各々のサンプリング値４０２と共に当該サンプリング値４０２が得られたとして対応付けされるサンプリング時刻及び上記したサンプリング時刻の周期τ中の位相の値とを要素として含むものであっても良い。【００５９】
次に、状態監視部２０４の動作について述べる。サンプリング部３０１が配列またはリストに各要素として格納したデータのうち所定の期間、例えば本実施例では１秒間のサンプリング値４０２のデータを含む各要素を示す信号を受信して記憶部２０２に新たに配列のデータとして格納した後に、当該配列のデータを、各要素のデータ各々が対応するパルス波形１周期τにおける位相の順に、ソートを行って並べ替える。この際、記憶部２０２内の配列の各要素に格納されたデータを書き換え格納し直しても良く、また別の配列として記憶部２０２内に格納しても良い。【００６０】
後述の基準となる目標波形の値との比較を行うために、判定用の波形を作成するためのサンプリングを開始するサンプリング時刻とモニタ値が示すパルス波形の立ち上がりタイミングとのの間の時間（オフセット）を求める。状態監視部２０４において１つの周期τ中における位相の順にソートされた配列の要素のうちで、配列の任意の要素番号Ｋの要素の値、すなわち第Ｋ要素としてのサンプリング値４０２が次の第Ｋ＋１要素のものより小さいものを選び出し、さらにこれらのうちからその値が最小である第Ｎ要素を選択する。当該第Ｎ要素に対応する要素番号Ｎを判定用に作成するパルス波形の振幅が増大を開始する要素番号と見做し、第Ｎ要素の位相をパルス波形１周期τ中のオフセットの位置あるいはオフセットの位相と見做す。【００６１】
このように求められたオフセットを用いて、第Ｎ要素からパルス波形の１周期τ分の期間を含む所定の個数Ｍ−１個の要素（第Ｎ＋Ｍ要素）までの配列の各要素の位相の再計算を行う。各要素の位相からオフセットの位相を減じた結果が０または正の数であればその減じた結果を各要素の１つのパルス波形の周期中の位相として設定する。また、減算した結果が負であれば当該減算の結果にパルス波形の周期τを足した値を、各要素の第Ｎ要素の１つのパルス波形の周期中の位置または位相として定める。このように再度定められた位相の値または１周期τ分のパルス波形の中の当該位相に対応する時刻の値は、配列の各要素のデータとして書き換え或いは元の配列の各要素の他のデータと共に別の配列のデータとして格納される。このように再度算出された位相および時刻を用いて、上記の波形１周期分のものを含むモニタ値が格納された第Ｎ要素から第Ｎ＋Ｍ要素をオフセットからの位相の順に並べられた要素の配列を、仮想波形配列と呼ぶ。【００６２】
次に、状態監視部２０４にて上記で作成した仮想波形配列の要素に格納された値の異常の有無を判定する際に用いる基準値を得るため、高周波電源１０７に含まれてこれから出力される高周波電力のパルス波形を発振して形成する発振器の時定数を用いて、出力される高周波電力の電圧または電流の時間変化が表される目標波形の式から、仮想波形配列の各要素のサンプリング時刻または位相におけるサンプリング値４０２の理論的値を算出する。本例の発振器の時定数等のモニタ値の理論値を算出するための目標波形の式に用いられるパラメータは、装置の使用者または設計者により予め入力されて制御マイコン１０８に格納されたものが用いられる。【００６３】
このようにモニタ値のサンプリング値４０２を用いた仮想的な波形を示す配列の要素を作成すること及びモニタ値の理論的値を示す目標波形の作成とについて、図５を用いて説明する。図５は、図４に示す実施例に係るプラズマ処理装置の高周波バイアス電源からの出力をサンプリングした値を用いて形成した仮想波形と目標波形の例とを模式的に示すグラフである。本例の目標波形は、プラズマ処理装置１００の使用者又は予めホスト２０９からの信号により予め与えられる仮想波形５０１の条件やプラズマ処理装置１００の制御マイコン１０８の制御対象となる機器の制御時の時定数から制御マイコン１０８の記憶部に格納されたソフトウエアから制御マイコン１０８内部に配置された演算器により作成される。【００６４】
本図において、パルス波形１周期分の仮想波形配列の各要素のサンプリング値４０２が黒点として示され、これら複数の要素の黒点同士を実線で結んだグラフを仮想波形５０１と呼ぶ。また、第Ｎ要素から第Ｎ＋Ｍ要素までのパルス波形１周期分の各位相の間における目標波形を破線で示したグラフを目標波形５０２と呼称する。【００６５】
仮想波形５０１と目標波形５０２の形状は各時刻での値同士の差異が予め定められた許容の範囲内であることが求められる。例えば、仮想波形５０１の各位相毎の値が目標波形５０２の値に対してオーバーシュートやアンダーシュートを生じた場合、これを検出することが必要となる。本実施例では、当該仮想波形５０１の値と目標波形５０２の値とから算出される相関係数を用いて、仮想波形５０１の目標波形５０２からの変動の大きさを検出する。【００６６】
目標波形５０２の各時刻での値は、プラズマ処理装置１００の使用者又は設計者により入力され制御マイコン１０８に格納されたパルス波形のデューティ（Ｄｕｔｙ）比及び周期の値の情報を用いる。例えば、目標波形５０２の１周期における位相０の開始時刻からの時間がデューティ（Ｄｕｔｙ）比の値と周期の値との乗積の値未満の場合には、パルス波形の振幅が増大している立ち上がり期間中であるから、この立ち上がり期間中のパルス波形を表す式としてパルス波形の出力設定値をＸ、立ち上がり期間中の任意の時刻の開始時刻からの時間をＳ１、発振器の時定数をＴ０として、以下の式（１）【００６７】
【数１】
0006935599.tif 000002
【００６８】
を用いて目標波形の時刻の値が制御マイコン１０８内部の演算器により求められる。【００６９】
また、位相０の開始時刻からの時間がデューティ（Ｄｕｔｙ）比の値と周期の値との乗積の値以上の場合には、パルス波形の振幅が減少している立ち下がり期間中であるから、この立ち下がり期間中のパルス波形を表す式として、立ち下がり期間中の任意の時刻から周期とデューティ（Ｄｕｔｙ）比の乗積の値を減算した結果をＳ２とし、以下の式（２）【００７０】
【数２】
0006935599.tif 000003
【００７１】
を用いて目標波形の時刻の値が制御マイコン１０８内部の演算器により求められる。【００７２】
状態監視部２０４の演算器がこのような目標波形の式に基づいて算出した、仮想波形配列の各要素と同じ時刻または周期τ上の位相における上記目標波形の算出値は、演算器からの指令信号に応じて、当該時刻、位相の値と共に配列の要素として記憶部２０２に格納される。このような配列を目標波形配列と呼ぶ。【００７３】
状態監視部２０４では、仮想波形配列及び目標波形配列を用いて所定時間間隔ごとにパルス波形形状の異常の有無の判定が行われる。判定は、仮想波形配列の要素として格納されたサンプリング値４０２の最大値と目標波形配列に格納された目標波形値の最大値との差分が許容範囲内であり、且つ仮想波形配列に格納されたサンプリング値４０２の最大値が目標波形配列の目標波形値の最大値を超えていないこと、さらに仮想波形配列および目標波形配列の同じ要素番号（すなわち同じ時刻または周期τ中の位相）のサンプリング値４０２と目標波形値との差分が予め定められた許容範囲内であること、さらには仮想波形配列と目標波形配列の相関係数が予め定められた基準値以上であることを条件として、これらの条件が満たされているか否かを判定することで行われる。【００７４】
上記の条件のうち、第１の条件はプラズマ処理装置１００において試料台１０４内部の電極に高周波電源１０７から出力される高周波電力の大きさが試料１０５の処理に適した予め定められた許容される範囲内に収まっており、プラズマ処理装置１０に過負荷が加えられないかを判定するためのものである。第２の条件は、高周波電源１０７から出力されている高周波電力の電流又は電圧のパルス波形が試料１０５の処理に適した所期のものを含む予め定められた許容される範囲内のものであるかを判定するためのものである。第３の条件は、パルス波形が目標波形に対してアンダーシュートあるいはオーバーシュートを起こしていないかを判定するためものである。【００７５】
本実施例において、第３の条件における相関係数を算出する手順について説明する。本例のプラズマ処理装置１００では、演算部２０１において当該相関係数の算出に際して、仮想波形配列および目標波形配列の共分散及び各配列の標準偏差が算出される。【００７６】
共分散の算出は、まず仮想波形配列の任意の番号の要素についてそのサンプリング値４０２から各要素のサンプリング値４０２の平均値を減算して当該番号の要素のサンプリング値４０２の偏差が算出される。同様に、目標波形配列の任意の番号の要素の目標波形値の偏差も同様に算出される。さらに、仮想波形配列及び目標波形配列の各番号の要素について算出した偏差同士の乗積が算出され、２つの配列のパルス波形の１周期τ分を含むＮ＋Ｍ個の全ての番号の要素について上記算出された偏差同士の乗積の値が加算され、当該総和が要素数Ｎ＋Ｍで除算されて得られた値が、これらの波形配列の共分散として算出される。【００７７】
次に、２つの波形配列各々の標準偏差が算出される。仮想波形配列について、仮想波形配列の任意の番号の要素のサンプリング値４０２の偏差が上記と同様に算出される。上記共分散の算出の際に算出された偏差の値が用いられても良い。パルス波形の１周期τ分を含むＮ＋Ｍ個の全ての番号の要素について各要素の偏差の２乗値が加算されて得られた総和の平方根が算出され、当該平方根の値を要素の個数Ｎ＋Ｍで除算されて得られた値が、仮想波形配列の標準偏差として算出される。同様に、目標波形配列についてその標準偏差が算出される。【００７８】
このようにして得られた仮想波形配列および目標波形配列の共分散及び各波形配列の標準偏差を用いて相関係数が算出される。相関係数は、演算部２０１の状態監視部２０４の演算器により、各波形配列の標準偏差同士の乗積により仮想波形配列と目標波形配列との共分散を除算して算出される。【００７９】
次に、図６乃至図８を用いて、本実施例の仮想波形配列及び目標波形配列を用いた所定時間間隔ごとのパルス波形形状の異常の有無の判定の手順について説明する。図６乃至８は、図４に示す実施例に係るプラズマ処理装置の高周波バイアス電源からの出力をサンプリングした値を用いて形成した仮想波形と目標波形の例とを模式的に示すグラフである。これらの図において、上記図１乃至５第１の実施例と同一の部分については、同一の符号が付され詳細な説明を省略する。【００８０】
本実施例では、仮想波形において異常が生じていると判定されるべき場合の仮想波形５０１及び目標波形５０２の状態を３つの種類のパターンに分けられ、当該パターンの何れかであるか否かが判定されて、仮想波形５０１の異常の有無が判定される。すなわち、目標波形５０２に対して仮想波形５０１の値が常に不足している場合、特定の時刻またはパルス波形の１周期τ中の特定の位相付近の仮想波形５０１の値と目標波形５０２の値の差が継続して大きい場合、仮想波形５０１と目標波形５０２が大きく異なる場合、に分類される。【００８１】
各異常パターンについて、上記図５において説明した仮想波形５０１を示す仮想波形配列及び目標波形５０２を示す目標波形配列の各々の要素の値の最大値の差分の値の検出および許容値との比較を監視１、任意の時刻または位相における当該仮想波形配列及び目標波形配列の要素の値の差分の値の検出および許容値との比較を監視２、さらに当該仮想波形配列および目標波形配列の相関係数の検出およびその基準値に対する比較を監視３とする。【００８２】
また、本実施例において異常の有無の判定は、監視１について許容値の範囲は検出された最大値の差分が予め定められた値の±１５％未満であってこれら以上の値の場合が異常と判定される。さらに、監視２について仮想波形配列の各要素のサンプリング値４０２の値がこれと同時刻または位相の目標波形配列の要素の目標波形値の±１０％以上である場合が異常と判定される。さらに、監視３について相関係数の値が０．７以下の場合が異常と判定される。【００８３】
第１のパターンについて、図６を用いて説明する。図６は、仮想波形配列に格納された仮想波形５０１を示すサンプリング値４０２が、実線で示される目標波形５０２に比較して、全体的に値が小さい場合の例を、模式的に示すグラフである。本図の仮想波形５０１がその出力が不足した異常であるとする条件は、監視１が異常であり、監視２が全ての時刻または位相において異常であり、監視３が正常（異常なし）と判定された場合である。上記条件が成立したことが状態監視部２０４の演算器で判定された場合、制御マイコン１０８は高周波電源１０７を含むプラズマ処理装置１００の各制御対象の機器に試料１０５の処理の停止ための、またはその出力、動作の補正をする指令を発信する。出力の補正は、制御マイコン１０８において、各時刻毎の目標波形５０２に対する仮想波形５０１の出力不足分の割合が算出され、入出力基板１０９に対して求めた出力不足の割合とこれを補う出力の設定値とを掛け合わせたものを加算した出力値の設定を発信する。【００８４】
第２のパターンについて、図７を用いて説明する。図７は、サンプリング値４０２から作成される仮想波形５０１が目標波形５０２と比較して特定の時刻または位相でのみ大きく異なる例を、模式的に示すグラフである。特定の時刻または位相において仮想波形５０１と目標波形５０２の値の差が継続して大きいと判定される条件は、監視２において特定の時刻から継続して所定の時間または位相だけ異常が検出され、一方で監視１および監視３は異常なしと判定された場合とする。上記条件が成立した場合、制御対象機器または付随する環境の異常が想定されるため、制御マイコン１０８は出力の補正する指令の発信は行わず、プラズマ処理装置１００の試料１０５の処理の停止を指令する。【００８５】
第３のパターンについて、図８を用いて説明する。図８は、サンプリング値４０２から作成される仮想波形５０１が目標波形５０２と比較し、波形形状が大きく異なる例を、模式的に示すグラフである。仮想波形５０１と目標波形５０２が大きく異なるとする条件は、監視１および監視２の状態に問わず監視３が異常であると判断された場合とする。上記条件が成立した場合、制御対象機器または付随する環境の異常が想定されるため、制御マイコン１０８は出力を補正する指令は行わず、試料１０５の処理を停止する指令を発信する。【００８６】
以上の実施例によれば、高周波バイアス電源１０７から出力される高周波電力の波形の異常を高い精度で検出でき、試料１０５の処理の歩留まりが向上する。
【符号の説明】
【００８７】
１０１…反応容器
１０２…ソレノイドコイル
１０３…発振器
１０４…試料台
１０５…試料
１０６…管路
１０７…高周波バイアス電源
１０８…制御マイコン
１０９…入出力基板
２０１…演算部
２０２…記憶部
２０３…処理室制御部
２０４…状態監視部
２０５…レシピ情報
２０６…パラメータ情報
２０７…処理室状態情報
２０８…ネットワーク
２０９…ホスト
３０１…サンプリング部
４０１…実波形
４０２…サンプリング値
５０１…仮想波形
５０２…目標波形
【要約】
試料台またはその内部の電極に供給される高周波電力の波形を精度良く検出して、歩留まりと運転の効率を向上させるため、真空容器内部に配置された処理室内に配置された試料台の上面に載置された処理対象のウエハを当該処理室内に形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記ウエハの処理中に前記プラズマまたはウエハに所定の周期でパルス状に供給される高周波電力を形成する高周波電源と、前記周期より長い間隔で検出した前記高周波電力の電圧または電流の値から当該電圧または電流の波形を算出し当該波形が予め定められた許容範囲内にあるかを判定する判定器と、当該判定器の判定結果および当該波形の形状を使用者に報知する報知器とを備えた。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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