(57)【要約】【課題】異常の有無及び原因を容易に判別することができるプラズマ処理装置の異常検出器、プラズマ処理システム、及びプラズマ処理装置の異常検出方法を提供する。【解決手段】プラズマ処理システム１では、マッチングボックス３０を介して取得したＲＦ反射波の出力信号の波形をモニタリングし、この波形に予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分が現れたか否かを検出する。そして、ピーク部分が検出された場合には、さらに、ピーク部分が閾値を超えている持続時間の検出、及び予め設定された所定時間内におけるピーク部分の検出回数の計数を行う。このように、ＲＦ反射波の波形におけるピーク部分の持続時間及び検出回数を検出することにより、アークモードと故障モードとで異なるＲＦ反射波の波形の挙動を互いに区別でき、異常の有無及び原因を容易に判断することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバと、前記プロセスチャンバに高周波電力を供給する高周波電源と、前記プロセスチャンバで発生するプラズマと前記高周波電源との間のインピータンス整合を行う整合手段とを備えたプラズマ処理装置の異常検出に用いるプラズマ処理装置用の異常検出器であって、
前記プロセスチャンバに供給される前記高周波電力の反射波を前記整合手段から取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記反射波のうち、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分の有無を検出すると共に、前記ピーク部分が検出された場合に、当該ピーク部分が前記閾値を超えている持続時間を検出する検波手段と、
前記ピーク部分の前記持続時間に基づいて、異常の有無及び原因を判断する判断手段とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置用の異常検出器。
【請求項２】
予め設定された所定時間内における前記ピーク部分の検出回数を計数する計数手段を更に備え、
前記判断手段は、前記ピーク部分の前記持続時間と前記検出回数とに基づいて異常の有無及び原因を判断することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置用の異常検出器。
【請求項３】
前記判断手段によって異常が判断された場合に、プラズマ処理の動作を停止させる停止手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置用の異常検出器。
【請求項４】
プロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記プロセスチャンバで発生するプラズマと前記高周波電源との間のインピータンス整合を行う整合手段と、
前記プロセスチャンバに供給される前記高周波電力の反射波を前記整合手段から取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記反射波のうち、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分の有無を検出すると共に、前記ピーク部分が検出された場合に、当該ピーク部分が前記閾値を超えている持続時間を検出する検波手段と、
前記ピーク部分の前記持続時間に基づいて、異常の有無及び原因を判断する判断手段とを備えたことを特徴とするプラズマ処理システム。
【請求項５】
予め設定された所定時間内における前記ピーク部分の検出回数を計数する計数手段を更に備え、
前記判断手段は、前記ピーク部分の前記持続時間と前記検出回数とに基づいて異常の有無及び原因を判断することを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理システム。
【請求項６】
前記判断手段によって異常が判断された場合に、プラズマ処理を停止させる停止手段を更に備えたことを特徴とする請求項４又は５記載のプラズマ処理システム。
【請求項７】
プロセスチャンバと、前記プロセスチャンバに高周波電力を供給する高周波電源と、前記プロセスチャンバで発生するプラズマと前記高周波電源との間のインピータンス整合を行う整合手段とを備えたプラズマ処理装置の異常検出方法であって、
前記プロセスチャンバに供給される前記高周波電力の反射波を前記整合手段から取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得された前記反射波のうち、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分の有無を検出すると共に、前記ピーク部分が検出された場合に、当該ピーク部分が前記閾値を超えている持続時間を検出する検波ステップと、
前記ピーク部分の前記持続時間に基づいて、異常の有無及び原因を判断する判断ステップとを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置の異常検出方法。
【請求項８】
予め設定された所定時間内における前記ピーク部分の検出回数を計数する計数ステップを更に備え、
前記判断ステップにおいて、前記ピーク部分の前記持続時間と前記検出回数とに基づいて異常の有無及び原因を判断することを特徴とする請求項７記載のプラズマ処理装置の異常検出方法。
【請求項９】
前記判断ステップにおいて異常が判断された場合に、プラズマ処理を停止させる停止ステップを更に備えたことを特徴とする請求項７又は８記載のプラズマ処理装置の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置の異常検出器、プラズマ処理システム、及びプラズマ処理装置の異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリングなどに用いられるプラズマ処理装置では、プロセス中にプロセスチャンバ内で瞬間的な異常放電（アーキング）が生じることがある。アーキングが頻繁に生じると、瞬間的な大量のスパッタが原因で基板がパーティクルに汚染され、最終的な製品の特性が劣化してしまうおそれがある。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置の異常を検出する技術として、プロセスチャンバからの高周波電力の反射波（ＲＦ反射波）をモニタリングするものがある。例えば特許文献１に記載のプラズマ処理装置では、ＲＦ反射波の強度を測定するセンサを設け、このセンサ出力の微分値に基づいて、アーキングの有無を判断している。
【特許文献１】特開２００３−１７３９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プラズマ処理装置には、高周波電源のインピータンスとプロセスチャンバ内で発生するプラズマのインピータンスとの整合を取るための整合手段が設けられたものがある。プロセス中に整合手段に不具合が生じ、高周波電源とプラズマとの間のインピータンスの整合が取れなくなると、アーキングが生じたときと同様に、ＲＦ反射波の強度が変化することとなる。そのため、上述した従来のプラズマ処理装置のように、センサ出力の微分値のみをモニタリングしているのでは、異常の原因までを判断することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、異常の有無及び原因を容易に判別することができるプラズマ処理装置の異常検出器、プラズマ処理システム、及びプラズマ処理装置の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】
【０００６】
上記課題の解決のため、本願発明者は、鋭意研究を行う過程で、整合手段を介して取得したＲＦ反射波をモニタリングすると、プロセスチャンバ内でアーキングが生じたときと、整合手段に不具合が生じたときとでは、ＲＦ反射波の変化の挙動が互いに異なることを見出した。そこで、本願発明者は、プロセス中のＰＦ反射波のモニタリングにあたって、その変化の挙動を互いに区別できるような処理を行えば、異常の有無及び原因を容易に判別することができるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明に係るプラズマ処理装置の異常検出器は、プロセスチャンバと、プロセスチャンバに高周波電力を供給する高周波電源と、プロセスチャンバで発生するプラズマと高周波電源との間のインピータンス整合を行う整合手段とを備えたプラズマ処理装置の異常検出に用いるプラズマ処理装置用の異常検出器であって、プロセスチャンバからの高周波電力の反射波を整合手段から取得する取得手段と、取得手段によって取得された反射波のうち、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分の有無を検出すると共に、ピーク部分が検出された場合に、当該ピーク部分が閾値を超えている持続時間を検出する検波手段と、ピーク部分の持続時間に基づいて、異常の有無及び原因を判断する判断手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るプラズマ処理システムは、プロセスチャンバと、プロセスチャンバに高周波電力を供給する高周波電源と、プロセスチャンバで発生するプラズマと高周波電源との間のインピータンス整合を行う整合手段と、プロセスチャンバからの高周波電力の反射波を整合手段から取得する取得手段と、取得手段によって取得された反射波のうち、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分の有無を検出すると共に、ピーク部分が検出された場合に、当該ピーク部分が閾値を超えている持続時間を検出する検波手段と、ピーク部分の持続時間に基づいて、異常の有無及び原因を判断する判断手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
このプラズマ処理装置の異常検出器及びプラズマ処理システムでは、整合手段を介して取得した高周波電力の反射波をモニタリングし、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分が現れたか否かに基づいて、まず異常の有無を検出する。ここで、プロセスチャンバ内でアーキングが生じたときに現れるピーク部分の持続時間は、整合手段に不具合が生じたときに現れるピーク部分の持続時間に比べて極めて短いという傾向がある。そこで、ピーク部分が現れた場合、当該ピーク部分が閾値を超えている持続時間を検出することにより、異常の有無及び原因を容易に判別することができる。
【００１０】
また、予め設定された所定時間内におけるピーク部分の検出回数を計数する計数手段を更に備え、判断手段は、ピーク部分の持続時間と検出回数とに基づいて異常の有無及び原因を判断することが好ましい。プロセスチャンバ内でアーキングが生じたときに現れるピーク部分は、散発的に現れる傾向があるのに対し、整合手段に不具合が生じたときに現れるピーク部分は、一定の周期性を有する傾向がある。したがって、予め設定された所定時間内におけるピーク部分の検出回数を計数することにより、異常の原因をより確実に判別することができる。
【００１１】
また、判断手段によって異常が判断された場合に、プラズマ処理の動作を停止させる停止手段を更に備えたことが好ましい。これにより、異常が発生する環境下でのプロセスの進行を防止できる。
【００１２】
本発明に係るプラズマ処理装置の異常検出方法は、プロセスチャンバと、プロセスチャンバに高周波電力を供給する高周波電源と、プロセスチャンバで発生するプラズマと高周波電源との間のインピータンス整合を行う整合手段とを備えたプラズマ処理装置の異常検出方法であって、プロセスチャンバからの高周波電力の反射波を整合手段から取得する取得ステップと、取得ステップにおいて取得された反射波のうち、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分の有無を検出すると共に、ピーク部分が検出された場合に、当該ピーク部分が閾値を超えている持続時間を検出する検波ステップと、ピーク部分の持続時間に基づいて、異常の有無及び原因を判断する判断ステップとを備えたことを特徴としている。
【００１３】
このプラズマ処理装置の異常検出方法では、整合手段を介して取得した高周波電力の反射波をモニタリングし、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分が現れたか否かに基づいて、まず異常の有無を検出する。ここで、プロセスチャンバ内でアーキングが生じたときに現れるピーク部分の持続時間は、整合手段に不具合が生じたときに現れるピーク部分の持続時間に比べて極めて短いという傾向がある。そこで、ピーク部分が現れた場合、当該ピーク部分が閾値を超えている持続時間を検出することにより、異常の有無及び原因を容易に判別することができる。
【００１４】
また、予め設定された所定時間内におけるピーク部分の検出回数を計数する計数ステップを更に備え、判断ステップにおいて、ピーク部分の持続時間と検出回数とに基づいて異常の有無及び原因を判断することが好ましい。プロセスチャンバ内でアーキングが生じたときに現れるピーク部分は、単独で現れる傾向があるのに対し、整合手段に不具合が生じたときに現れるピーク部分は、一定の周期性を有する傾向がある。したがって、予め設定された所定時間内におけるピーク部分の検出回数を計数することにより、異常の原因をより確実に判別することができる。
【００１５】
また、判断ステップにおいて異常が判断された場合に、プラズマ処理を停止させる停止ステップを更に備えたことが好ましい。これにより、異常が発生する環境下でのプロセスの進行を防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るプラズマ処理装置の異常検出器、プラズマ処理システム、及びプラズマ処理装置の異常検出方法によれば、異常の有無及び原因を容易に判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るプラズマ処理装置用の異常検出器、プラズマ処理システム、及びプラズマ処理装置の異常検出方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理システムの構成を示す図である。図１に示すように、プラズマ処理システム１は、プロセスチャンバ１０と、高周波電源（ＲＦ電源）２０と、マッチングボックス（整合手段）３０と、異常検出器４０とを備え、例えば半導体ウエハのスパッタリングを行うシステムとして構成されている。
【００１９】
プロセスチャンバ１０は、半導体ウエハのプラズマ処理が行われるチャンバである。プロセスチャンバ１０には、例えばＡｒガスといったプロセスガスの導入及び排出を行う手段が設けられ、プロセスチャンバ１０の内部には、半導体ウエハを載置するステージや、ターゲットを保持する保持機構などが設けられている。
【００２０】
ＲＦ電源２０は、プロセスチャンバ１０に高周波電力を供給することにより、プロセスチャンバ１０内にプラズマを発生させる、或いはＲＦによるＤＣバイアス電圧を発生させるための装置である。ＲＦ電源２０は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波信号（ＲＦ信号）を発生させ、このＲＦ信号を例えば１ｋＷ程度にまで増幅させる。ＲＦ電源２０は、マッチングボックス３０を介してプロセスチャンバ１０側に高周波電力を供給する。これにより、プロセスチャンバ１０に供給されるプロセスガスがプラズマ化し、プラズマ中のイオンがターゲットに衝突することによって飛び出た原子が半導体ウエハの表面に付着することとなる。
【００２１】
マッチングボックス３０は、インピータンス整合部３０１と、バイアス電圧出力部３０２と、ＲＦ反射波出力部３０３とを備えている。インピータンス整合部３０１は、例えばバリアブルコンデンサを有している。インピータンス整合部３０１は、プロセス開始の際に、プロセスチャンバ１０からの高周波電力の反射波（ＲＦ反射波）が０になるようにバリアブルコンデンサの静電容量を制御し、ＲＦ電源２０のインピータンスと、プロセスチャンバ１０内で発生するプラズマのインピータンスとを整合させる。
【００２２】
バイアス電圧出力部３０２は、ＲＦ電源２０からプロセスチャンバ１０に印加されるバイアス電圧の電圧値を検出及び出力する部分である。バイアス電圧出力部３０２は、バイアス電圧の電圧値に応じた出力信号を生成し、異常検出器４０のＲＦ出力検出部４０１に出力する。
【００２３】
ＲＦ反射波出力部３０３は、プロセスチャンバ１０から反射するＲＦ反射波の強度を検出及び出力する部分である。ＲＦ反射波出力部３０３は、ＲＦ反射波の強度に応じた出力信号を生成し、異常検出器４０のＲＦ反射波取得部４０３に出力する。
【００２４】
異常検出器４０は、機能的な構成要素として、ＲＦ出力検出部４０１と、主制御部４０２と、ＲＦ反射波取得部（取得手段）４０３と、ＲＦ反射波検波部（検波手段、計数手段）４０４と、異常判断部（判断手段）４０５と、出力遅延部４０６と、インターロック信号出力部（停止手段）４０７と、報知部４０８とを備えている。異常検出器４０は、例えばコンピュータ、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）、或いはその他のディスクリート部品などによって構成される。
【００２５】
ＲＦ出力検出部４０１は、マッチングボックス３０におけるバイアス電圧出力部３０２からの出力信号を検出する部分である。ＲＦ出力検出部４０１は、出力信号の検出によってＲＦ電源２０のＯＮ・ＯＦＦを認識し、その認識情報を主制御部４０２に出力する。
【００２６】
主制御部４０２は、異常判断部４０５、出力遅延部４０６、及びインターロック信号出力部４０７といった各構成要素の動作を制御する上位の制御部である。主制御部４０２には、図示しないインターフェイスによって、後述する閾値や遅延時間などの動作条件情報が入力される。主制御部４０２は、ＲＦ出力検出部４０１からの認識情報を受け取ると、入力された動作条件情報に従って各構成要素に動作の開始を指示する。
【００２７】
ＲＦ反射波取得部４０３は、マッチングボックス３０のＲＦ反射波出力部３０３からの出力信号を受け取る部分である。ＲＦ反射波取得部４０３は、受け取った出力信号をＲＦ反射波検波部４０４に出力する。
【００２８】
ＲＦ反射波検波部４０４は、ＲＦ反射波取得部４０３からの出力信号の波形をモニタリングする部分である。より具体的には、ＲＦ反射波検波部４０４は、まず、ＲＦ反射波の波形において、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分の有無を検出する。図２に示すように、ＲＦ反射波の波形Ｓにおいて、閾値Ｔｈを超えるピーク部分Ｐが検出された場合、ＲＦ反射波検波部４０４は、次に、ピーク部分Ｐが閾値Ｔｈを超えている持続時間Ｔｃを検出する。
【００２９】
また、ＲＦ反射波検波部４０４は、ＲＦ反射波の波形Ｓにピーク部分Ｐが検出された場合、さらに、予め設定された所定時間Ｔｓ内におけるピーク部分Ｐの検出回数を計数する。所定時間Ｔｓは、例えば１００ｍｓに設定される。ＲＦ反射波検波部４０４は、ＲＦ反射波の波形Ｓのピーク部分Ｐの持続時間Ｔｃ、及び所定時間Ｔｓ内におけるピーク部分Ｐの検出回数についての検出結果を示す検出結果情報を生成し、異常判断部４０５に出力する。
【００３０】
異常判断部４０５は、ＲＦ反射波検波部４０４から受け取った検出結果情報に基づいて、異常の有無及び原因を判断する部分である。ここで、図３は、プロセス中にプロセスチャンバ１０内で瞬間的な異常放電（アーキング）が生じた場合のＲＦ反射波の波形の一例を示す図である。図３に示す例では、プロセスの開始から終了までの間に、閾値Ｔｈを超える５つのピーク部分Ｐ（Ｐ１〜Ｐ５）が出現している。
【００３１】
このようなＲＦ反射波の波形Ｓの挙動は、アーキングの発生によるプラズマのインピータンスの変動により、ＲＦ電源２０のインピータンスとプラズマのインピータンスとが瞬間的に不整合となることで生じる。したがって、アーキングが原因で生じるＲＦ反射波の波形Ｓのピーク部分Ｐは、散発的に出現する傾向にあり、ピーク部分Ｐの持続時間Ｔｃは、例えば３０ｍｓ程度となっている。
【００３２】
一方、図４及び図５は、プロセス中にマッチングボックス３０に異常が生じた場合のＲＦ反射波の波形の一例を示す図である。マッチングボックス３０に異常がある場合、マッチングボックス３０が完全に故障する前に、ＲＦ反射波の波形Ｓに故障の予兆が現れる。マッチングボックス３０が完全に故障する数日前では、図４（ａ）に示すように、ＲＦ反射波の波形Ｓはほぼ平坦であるのに対し、マッチングボックス３０が完全に故障する前日では、図４（ｂ）に示すように、ＲＦ反射波の波形Ｓに周期的なピーク部分が出現する。
【００３３】
そして、マッチングボックス３０が完全に故障する数十分前では、図５（ａ）に示すように、ＲＦ反射波の波形Ｓのピーク強度が急増し、マッチングボックス３０が完全に故障すると、図５（ｂ）に示すように、一時的にＲＦ反射波の波形Ｓが大きく乱れるようになる。なお、図５（ｂ）において、マッチングボックス３０が完全に故障した後、ＲＦ反射波が検出されない状態となっているのは、外部装置からの別のインターロック信号により、ＲＦ電源２０が停止したことに起因するものである。
【００３４】
このようなＲＦ反射波の波形Ｓの挙動は、例えばバリアブルコンデンサの静電容量を調整する回転摺動部材の磨耗により、インピータンス整合部３０１におけるインピータンス整合機能が徐々に劣化していくことで生じる。したがって、マッチングボックス３０の異常が原因で生じるＲＦ反射波の波形Ｓのピーク部分Ｐは、例えばバリアブルコンデンサの応答速度に応じて周期的に出現する傾向にあり、ピーク部分Ｐの持続時間Ｔｃは、例えば１００ｍｓ以上となっている。
【００３５】
以上のようなＲＦ反射波の波形Ｓのピーク部分Ｐの傾向に基づいて、図６に示すような判断チャートが得られる。判断チャートでは、ＲＦ反射波の波形Ｓにおけるピーク部分Ｐの持続時間Ｔｃに基づいて、２つの異常モードに大別される。すなわち、ピーク部分Ｐの持続時間Ｔｃが５０ｍｓに満たない場合は、プロセスチャンバ１０にアーキングが発生しているアークモードであると判断され、ピーク部分Ｐの持続時間Ｔｃが５０ｍｓ以上である場合は、マッチングボックス３０に故障あるいは故障の予兆が生じている故障モードであると判断される
【００３６】
また、故障モードと判断された場合、ピーク部分Ｐの持続時間Ｔｃ及び
所定時間におけるピーク部分Ｐの検出回数に基づいて、故障の程度が判断される。例えば持続時間Ｔｃが５０ｍｓ以上〜１００ｍｓ未満であり、検出回数が１０回未満であれば劣化小と判断され、持続時間Ｔｃが１００ｍｓ以上〜数１００ｍｓ未満程度の範囲で、検出回数が１０回以上〜２０回未満程度であれば劣化大と判断される。また、例えば持続時間Ｔｃが数１００ｍｓ以上に達する場合、又は検出回数が２０回を超える場合は、完全故障と判断される。異常判断部４０５は、異常の有無及び原因の判断結果を示す判断結果情報を生成し、出力遅延部４０６及び報知部４０８にそれぞれ出力する。
【００３７】
出力遅延部４０６は、異常判断部４０５の判断時期と、インターロック信号出力部４０７の動作時期とを調整する部分である。出力遅延部４０６は、異常判断部４０５から判断結果情報を受け取ると、待機状態となる。そして、ＲＦ電源２０がＯＦＦ状態になった旨の情報を主制御部４０２から受け取ると、予め入力された任意の遅延時間の経過後、インターロック信号の出力を指示する指示情報をインターロック信号出力部４０７に出力する。
【００３８】
インターロック信号出力部４０７は、異常判断部４０５によって異常が判断された場合に、プラズマ処理の動作を停止させる部分である。インターロック信号出力部４０７は、出力遅延部４０６から指示情報を受け取ると、インターロック信号を外部装置に出力する。インターロック信号出力部４０７及び出力遅延部４０６の協働により、プロセス中に異常判断部４０５によって異常が検出された場合であっても、プラズマ処理が継続される。そして、当該プロセスが終了した後の次プロセスの実行が禁止される。インターロック信号出力部４０７は、インターロック信号の出力後、報知部４０８に動作指示情報を出力する。
【００３９】
報知部４０８は、異常の有無及び原因をユーザ側に報知する部分である。報知部４０８としては、例えばランプ、ブザー、ディスプレイなどが用いられる。報知部４０８は、異常判断部４０５から判断結果情報を受け取った場合、及びインターロック信号出力部４０７から動作指示情報を受け取った場合に動作する。報知部４０８の動作は、異常の原因ごとに異なるようにしてもよい。
【００４０】
続いて、上述した構成を有するプラズマ処理システム１の動作について説明する。図７は、プラズマ処理システムの動作を示すフローチャートである。
【００４１】
まず、ＲＦ電源２０がオン状態となり、プロセスチャンバ１０へのプロセスガスの導入、及びマッチングボックス３０によるインピータンス整合等がなされると、プロセスチャンバ１０内でプラズマ処理のプロセスが開始される（ステップＳ０１）。
【００４２】
プロセスが開始すると、マッチングボックス３０から異常検出器４０にＲＦ反射波の出力信号が順次出力され、異常検出器４０によるＲＦ反射波の波形のモニタリングが行われる（ステップＳ０２）。このモニタリングでは、まず、ＲＦ反射波の波形において、予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分の検出が行われる（ステップＳ０３）。
【００４３】
ステップＳ０３において、ＲＦ反射波の波形にピーク部分が検出された場合、次に、ピーク部分が閾値を超えている持続時間の検出が行われ（ステップＳ０４）、さらに、予め設定された所定時間内におけるピーク部分の検出回数の計数が行われる（ステップＳ０５）。そして、このピーク部分の持続時間及び所定時間内における検出回数に基づいて、判断チャート（図６参照）を用いた異常の有無及び原因の判断がなされ（ステップＳ０６）、異常の原因を示す報知が行われる（ステップＳ０７）。
【００４４】
ステップＳ０３において、ＲＦ反射波の波形にピーク部分が検出されなかった場合、又は、ステップＳ０７において、異常の原因を示す報知が行われた後、プロセスが終了したか否かの判断がなされる（ステップＳ０８）。プロセスが終了していない場合には、ステップＳ０３〜ステップＳ０８までの各ステップが繰り返し実行される。
【００４５】
プロセスが終了した場合、当該プロセス中に異常が生じたか否かによって処理が異なる（ステップＳ０９）。プロセス中に異常が生じなかった場合には、特段の処理は行われず、そのまま処理が終了する。一方、プロセス中に異常が生じた場合には、外部装置にインターロック信号が出力され、次プロセスの実行が禁止される（ステップＳ１０）。
【００４６】
以上説明したように、プラズマ処理システム１では、マッチングボックス３０を介して取得したＲＦ反射波の出力信号の波形をモニタリングし、この波形に予め設定された所定の閾値を超えるピーク部分が現れたか否かを検出する。そして、ピーク部分が検出された場合には、さらに、ピーク部分が閾値を超えている持続時間の検出、及び予め設定された所定時間内におけるピーク部分の検出回数の計数を行うようになっている。このように、ＲＦ反射波の波形におけるピーク部分の持続時間及び検出回数を検出することにより、アークモードと故障モードとで異なるＲＦ反射波の波形の挙動を互いに区別でき、異常の有無及び原因を容易に判断することが可能となる。
【００４７】
故障モードにおいては、故障の程度を把握することができる。ＲＦ反射波の波形Ｓに現れる故障の予兆を捉えることで、マッチングボックス３０が完全に故障する前にマッチングボックス３０の交換・修繕を行うことが可能となる。この結果、プロセス中にインピータンス整合が取れなくなることを防止でき、システムの稼働率を良好に維持できる。なお、アークモードにおいても、ＲＦ反射波の波形におけるピーク部分の持続時間及び検出回数を検出することにより、プロセスチャンバ１０やＲＦ電源２０の異常の程度の把握が可能である。従来のように、ＲＦ反射波の波形のピーク強度のみを検出する場合に比べると、より正確に異常の程度を判断できる。
【００４８】
また、プラズマ処理システム１では、異常が検出された場合であってもプラズマ処理が継続され、当該プロセスの終了を待ってインターロック信号が出力される。プロセス中に異常が認められた場合であっても、必ずしも成膜に影響を与えるとは限られず、程度によっては許容可能な場合がある。したがって、異常の判断時期に対してインターロック信号の出力時期を遅延させることで、プロセス中に異常が生じた場合の半導体ウエハにおける成膜結果を確認することができ、半導体ウエハの無駄を抑えることができる。
【００４９】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した異常判断部４０５において、ＲＦ反射波の波形のピーク部分を検出するための閾値、持続時間、検出回数は、許容する異常の程度によって適宜変更してもよい。また、例えば異常判断部４０５において、プラズマ処理システム１が稼動してから現在までの異常の発生回数を積算し、発生回数が所定回数を超えた場合に、その旨を報知部４０８で報知するようにしてもよい。このような処理は、プラズマ処理システム１の寿命やメンテナンス時期を測る目安となる。
【００５０】
なお、プラズマ処理システム１が、プロセスチャンバ１０、ＲＦ電源２０、及びマッチングボックス３０を調整するためのメンテナンスモードを搭載している場合には、インターロック信号出力部４０７からのインターロック信号の出力を禁止するようにしてもよい。こうすると、異常判断部４０５によるＲＦ反射波の異常判断によってメンテナンスモードにおける調整作業が中断されてしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理システムの構成を示す図である。
【図２】ＲＦ反射波の波形におけるピーク部分の波形を拡大して示す図である。
【図３】アーキングが生じた場合のＲＦ反射波の波形の一例を示す図である。
【図４】マッチングボックスに異常が生じた場合のＲＦ反射波の波形の一例を示す図である。
【図５】図４の後続の波形を示す図である。
【図６】判断チャートの一例を示す図である。
【図７】図１に示したプラズマ処理システムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１…プラズマ処理装置、１０…プロセスチャンバ、２０…ＲＦ電源、３０…マッチングボックス（整合手段）、４０…異常検出器、４０３…ＲＦ反射波取得部（取得手段）、４０４…ＲＦ反射波検波部（検波手段、計数手段）、４０５…異常判断部（異常判断手段）、４０７…インターロック信号出力部（停止手段）、Ｐ…ピーク部分、Ｔｃ…持続時間、Ｔｈ…閾値。
【図１】
2009054548.tif 000003
【図２】
2009054548.tif 000004
【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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