CN102856149A - 异常检测装置和异常检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够提高异常放电的判定精度、且降低数据处理的负荷的异常检测装置和异常检测方法。一种异常检测装置，具备：监视部，其监视载置于处理室（C）内的晶片（W）即等离子体处理后的晶片从脱离开始直到打开输送闸阀的动作，将所述动作规定为晶片脱离时的动作；取得部，在被规定的所述晶片脱离时的动作中，取得从定向耦合器输出的行波或反射波中的至少任一种高频信号，所述定向耦合器设置于对所述处理室内施加高频电力的高频电源和匹配器之间或设置于作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极和所述匹配器之间；分析部，其分析取得的所述高频信号的波形图案；和异常判定部，其基于所述高频信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。

Description

异常检测装置和异常检测方法

技术领域

本发明涉及用于检测等离子体处理装置的异常放电的异常检测装置和异常检测方法。

背景技术

在对半导体晶片（以下，称为晶片。）和基板等被处理体实施使用等离子的微细加工时，向进行等离子体处理的处理室内导入气体，施加高频电力，通过将导入的气体分解而生成等离子体，使用该等离子体对被处理体进行等离子体处理。

在生成由等离子体的处理室内，由于各种各样的原因，高频电场集中，有时产生电弧放电等异常放电。异常放电在被处理体的表面残留有放电痕迹，使配置于处理室内的构成部件烧损。另外，也成为使附着于处理室内的构成部件上的反应生成物等剥离而产生微粒（particle）的原因。

因此，在早期检测处理室内的异常放电并且发现异常放电的情况下，需要立即适当地采取停止等离子体处理装置的动作等的措施，防止被处理体和各种部件的损伤和微粒的产生。

于是，在现有技术中提案有早期检测异常放电的方法。作为一个例子，举出在晶片处理后设置测试工序，经由测试工序通过目视发现放电痕的方法。但是，根据该方法，直到晶片处理后测试工序需要相当长的等待时间，在该期间也要接连不断地对未处理的晶片执行等离子体处理。由此，假如在测试工序中即使发现晶片的缺陷，直到使产生异常放电的等离子体处理装置停止也需要相应的时间，在这期间要对相当多的产品晶片进行处理，会生产出大量的不良片（chip）。

作为早期检测异常放电的其它的方法，还提案有使用AE（声发射：Acoustic Emission）传感器，根据AE信号的波形图案检测异常放电的技术（例如，参照专利文献1）。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：（日本）特开2011－14608号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，由于AE传感器灵敏度高，利用AE传感器检测的AE信号不仅是起因于等离子体异常放电的信号，还大量含有起因于等离子体处理装置的输送闸阀的开闭和输送销的上下动的机械振动等噪声。由此，由于AE信号中含有的噪声，有可能降低等离子体处理装置的异常放电的检测精度。

本发明是鉴于以上的课题而完成的，目的在于提供异常检测装置和异常检测方法，能够提高异常放电的判定精度，且降低数据处理的负荷。

用于解决课题的方法

为解决上述课题，根据本发明的一个方式，提供一种异常检测装置，其特征在于，具备：取得部，其取得从RF传感器输出的高频信号和从AE传感器输出的AE信号，上述RF传感器设置于将高频电力施加在对被处理体进行等离子体处理的处理室内的高频电源的匹配器和作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极之间，上述AE传感器用于检测在上述处理室产生的声发射；分析部，其分析所取得的上述高频率信号的波形图案和上述AE信号的波形图案；和异常判定部，其基于上述高频信号的波形图案的分析结果和上述AE信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。

也可以是，上述分析部基于上述高频信号的波形图案和上述AE信号的波形图案，抽取上述被处理体脱离时的动作中的上述高频信号的最大振幅和上述AE信号的最大振幅的值，上述异常判定部通过比较上述高频率信号的最大振幅和第一阈值、且比较上述AE信号的最大振幅和第二阈值，来判定有无异常放电。

也可以是，上述RF传感器是定向耦合器、RF探测器或者电流探测器中任一个。

根据本发明的另一个方式，提供一种异常检测装置，其特征在于，具备：监视部，其监视载置于处理室内的等离子体处理后的被处理体从脱离开始直到打开输送闸阀的动作，将上述动作规定为被处理体脱离时的动作；取得部，其在被规定的上述被处理体脱离时的动作中，取得从定向耦合器输出的行波或反射波中的至少任一种高频信号，上述定向耦合器设置于对上述处理室内施加高频电力的高频电源和匹配器之间或设置于作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极和上述匹配器之间；分析部，其分析所取得的上述高频率信号的波形图案；和异常判定部，其基于上述高频信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。

也可以是，上述取得部取得从用于检测在上述处理室中产生的声发射（AE）的AE传感器输出的AE信号，上述分析部分析上述取得的AE信号的波形图案，上述异常判定部基于上述高频信号的波形图案和上述AE信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。

也可以是，上述分析部基于上述高频信号的波形图案和上述AE信号的波形图案，抽取上述被处理体脱离时的动作中的上述高频信号的最大振幅和上述AE信号的最大振幅的值，上述异常判定部通过比较上述高频率信号的最大振幅和第一阈值，且比较上述AE信号的最大振幅和第二阈值，判定有无异常放电。

也可以是，上述异常判定部通过比较上述高频率信号的最大振幅的产生时刻和上述AE信号的最大振幅的产生时刻，判定有无异常放电。

也可以是，上述分析部对AE信号的波形图案进行频率分析，从频率分析后的数据使用所要求的噪声去除过滤器除去噪声后，对噪声被除去的数据进行分析。

也可以是，上述AE传感器安装于对还作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极供给高频电力的供电棒上。

也可以是，每1μsec～5μsec进行上述高频信号的取样。

也可以是，每1μsec～1msec进行上述AE信号的取样。

也可以是，上述监视部，在关断对静电卡盘的电极施加的直流高压电力的输出时、或反向施加了上述直流高压电力时，判定为上述等离子体处理后的被处理体的脱离开始。

为解决上述课题，根据本发明的一个方式，提供一种异常检测方法，其特征在于，包括：取得从RF传感器输出的高频信号和从AE传感器输出的AE信号的步骤，上述RF传感器设置于将高频电力施加在对被处理体进行等离子体处理的处理室内的高频电源的匹配器和作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极之间，上述AE传感器用于检测在上述处理室产生的声发射；分析所取得的上述高频率信号的波形图案和上述AE信号的波形图案的步骤；和基于上述高频信号的波形图案的分析结果和上述AE信号的波形图案的分析结果来判定有无异常放电的步骤。

另外，根据本发明的另一个方式，提供一种异常检测方法，其特征在于，包括：监视载置于处理室内的等离子体处理后的被处理体从脱离开始直到打开输送闸阀的动作，将上述动作规定为被处理体脱离时的动作的步骤；在被规定的上述被处理体脱离时的动作中，取得从定向耦合器输出的行波或反射波中的至少任一种高频信号的步骤，上述定向耦合器设置于对上述处理室内施加高频电力的高频电源和匹配器之间或设置于作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极和上述匹配器之间；分析已取得的上述高频率信号的波形图案的步骤；和基于上述高频率信号的波形图案的分析结果，判定有无异常放电的步骤。

进一步根据本发明的另一个方式，提供一种等离子体处理装置，其特征在于，具备：对基板进行处理的处理室；在上述处理室内进行等离子体生成的等离子体生成机构；和与上述等离子体生成机构的供电部连接、检测上述等离子体的异状的异常放电检测装置，上述异常放电检测装置包括：取得部，其取得从RF传感器输出的高频信号和从AE传感器输出的AE信号，上述RF传感器设置于将高频电力施加在对被处理体进行等离子体处理的处理室内的高频电源的匹配器和作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极之间，上述AE传感器用于检测在上述处理室产生的声发射；分析部，其分析所取得的上述高频率信号的波形图案和上述AE信号的波形图案；和异常判定部，其基于上述高频信号的波形图案的分析结果和上述AE信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。

发明效果

根据以上说明的本发明，能够提供异常检测装置和异常检测方法，能够提高异常放电的判定精度，且降低数据处理的负荷。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的蚀刻处理装置的纵截面图。

图2是一实施方式的蚀刻处理装置用的控制装置的功能构成图。

图3是表示一实施方式的数据取得处理的流程图。

图4是用于说明在一实施方式的蚀刻处理装置中产生的异常波形的一个例子的图。

图5是表示一实施方式的异常检测处理的流程图。

图6是对每个晶片表示一实施方式的高频信号的波形图案的图。

图7是对每个晶片表示一实施方式的高频信号的最大振幅的图。

图8是对每个晶片表示一实施方式的AE信号的波形图案的图。

图9是对每个晶片表示一实施方式的AE信号的频率分析后的波形图案的图。

图10是对每个晶片表示一实施方式的AE信号的最大振幅的图。

图11是表示一实施方式的高频信号与AE信号的最大振幅的发生时刻的偏差的图。

图12是表示其他实施方式的蚀刻处理装置的纵截面图。

图13是表示一实施方式的利用RF探测器得到的高频信号的波形图案和AE信号的波形图案的图。

图14是表示变形例的异常检测处理的流程图。

符号说明

10    蚀刻处理装置

12    载置台

13    静电卡盘

14    直流高压电源

36    输送闸阀

40    第一高频电源

41    匹配器

50    第二高频电源

51    匹配器

52    供电棒

53a、53b 同轴电缆

60    定向耦合器

61    AE传感器

62    噪声去除过滤器

70    异常检测装置

71    等离子体处理控制部

72    监视部

73    取得部

74    分析部

75    异常判定部

76    存储部

80    RF传感器

C     处理室

UE    上部电极

DE    下部电极

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的具体实施方式详细地进行说明。另外，在本说明书和附图中，对实质上具有同一功能构成的构成要素，添加同一符号，由此省略重复说明。

［装置构成］

首先，作为本发明的一实施方式的等离子体处理装置，以蚀刻处理装置为例，参照图1对其装置构成进行说明。图1是本发明的一实施方式的蚀刻处理装置的纵截面图。

蚀刻处理装置10为电极板平行相对配置的电容耦合型的蚀刻装置。蚀刻处理装置10具有例如表面由进行了阳极氧化处理的铝等构成且成形为圆筒形状的处理室C。处理室C接地。在处理室C内的底部，隔着陶瓷等绝缘板（未图示），设有用于载置晶片W的大致圆柱形的基座支承台11。在基座支承台11上，设有兼作下部电极DE的载置台12。

为了在下部电极DE上固定晶片W，在下部电极DE设有静电卡盘13。静电卡盘13的电极13a例如由聚酰亚胺制的薄膜形成，埋设于下部电极DE中。当从直流电压源14输出的直流电压施加于电极13a时，载置于电极13a的表面上的晶片W通过静电吸附力被吸附保持在下部电极DE上。

在基座支承台11、载置台12、静电卡盘13上，在晶片W的背面形成有用于供给传热介质（例如He气体等）的未图示的气体通路，通过该传热介质，载置台12的冷热传递至晶片W，晶片W维持在规定的温度。

在载置台12的上方，与下部电极DE相对地设有上部电极UE。上部电极UE被处理室C的顶部支承。上部电极UE具有上部电极板31和由支承上部电极板31的导电性材料构成的电极支承体32。

在处理室C中，从未图示的气体路径供给用于等离子蚀刻处理的蚀刻气体等。在处理室C的底部，经由排气管34连接有排气装置35。排气装置35具备涡轮分子泵等真空泵，将处理室C内抽真空直到规定的减压氛围。另外，在处理室C的侧壁设置有输送闸阀36，通过开闭输送闸阀36，在其与邻接的输送室（未图示）之间输送晶片W。

蚀刻处理装置10供给上下两频率的高频电力。在上部电极UE经由匹配器41连接有第一高频电源40。第一高频电源40例如具有27～150MHz范围的频率（RF）。一边供给蚀刻气体一边在上部电极和下部电极之间施加高频电力，由此能够在处理室C内形成优选的蚀刻气体的等离子体。

在作为下部电极DE的载置台12，经由匹配器51连接有第二高频电源50。匹配器51和下部电极DE通过供电棒52连接。在第二高频电源50和匹配器51之间设有定向耦合器60，用同轴电缆53a、53b连接。第二高频电源50对下部电极DE施加比第一高频电源40低的频率的偏压用高频电力。由此，不会对晶片W造成损伤，且能够赋予适当的离子作用。第二高频电源50的频率优选例如1～20MHz范围。另外，定向耦合器60设于还作为载置晶片W的载置台发挥作用的下部电极DE和匹配器51之间。

根据该构成，被导入处理室C的蚀刻气体，利用从第一高频电源40输出的高频电力进行等离子化，使用所生成的等离子体对载置台上的晶片W实施所要求的蚀刻处理。

［异常放电检测］

下面，对蚀刻处理装置10的异常放电的检测进行说明。

在利用蚀刻处理装置10进行的上述蚀刻处理中，从第二高频电源50经由同轴电缆53a、定向耦合器60、同轴电缆53b、匹配器51、供电棒52对晶片W施加高频电力时，有时在处理室C内产生异常放电（例如，电弧放电）。这时，等离子体的阻抗产生紊乱，产生从匹配器51向第二高频电源50一侧的反射波BtmPr。定向耦合器60检测从该匹配器51朝向第二高频电源50的反射波BtmPr。另外，定向耦合器60也能够检测从第二高频电源50朝向匹配器51的行波BtmPf。但是，定向耦合器60只要能够检测行波BtmPf或反射波BtmPr的至少一种即可。以下，将由定向耦合器60检测的行波BtmPf或反射波BtmPr的至少任一种信号称为高频信号。

另外，AE传感器61用粘接剂等安装在供电棒52的接地线上。AE传感器61检测等离子体异常放电时的能量释放为起因的AE（声发射：AcousticEmission）。在本实施方式中，为了检测在晶片上产生的异常放电，将AE传感器61安装于尽可能与晶片W接近的位置、处理室C外的大气空间。另外，AE传感器61也可以安装于晶片W的上方。但是，在晶片W的下方安装由AE传感器61，容易检测晶片W上的异常放电，因此优选。

由于AE传感器61的灵敏度高，因此通过AE传感器61检测的AE信号，不仅是起因于等离子体异常放电的信号，而且大量包含以等离子体处理装置10的输送闸阀36的开闭、用于输送被载置的晶片W的未图示的销的升降为起因的机械性振动等噪声。由此，由于AE信号中含有的噪声，可能降低等离子体异常放电的检测精度。

于是，在本实施方式的异常放电的检测中，将定向耦合器60和AE传感器61安装于蚀刻处理装置10，对由定向耦合器60检测出的高频信号和由AE传感器61检测出的AE信号进行高速取样。以下，将已被取样的AE信号也表示为“BtmAE”。另外，将已被取样的反射波的高频信号也表示为“BtmPr”，将已被取样的行波的高频信号也表示为“BtmPf“。

异常检测装置70从定向耦合器60取得已被取样的高频信号（BtmPf和／或BtmPr）。另外，异常检测装置70从AE传感器61取得已被取样的AE信号（BtmAE）。异常检测装置70使用高频信号的波形图案的分析结果和AE信号的波形图案的分析结果两者的结果，判定有无异常放电。由此，在仅使用AE传感器61的情况下，难以划分AE信号中所含有的异常放电的测定值和噪声，而使用来自定向耦合器的反射波或行波的高频信号，能够除去AE传感器61的检测结果中所含有的噪声。另外，在本实施方式的异常放电的检测中，使用由定向耦合器60和AE传感器61检测出的取样数据这两者来检测异常放电，但不一定需要由AE传感器61检测出的取样数据，也可以仅分析由定向耦合器60检测的取样数据，来检测异常放电。但是，使用双方的取样数据检测异常放电，精度高，因此更优选。

另外，优选每1μsec～5μsec进行高频信号的取样，优选每1μsec～1msec进行AE信号的取样。

等离子体处理中，当总是收集AE信号的取样数据时，所收集的数据量巨大。由此，分析所收集的所有数据来检测异常放电所需的处理的负荷大，效率差。与此相对，如果能够适当抽取容易引起异常放电的条件，则仅在满足所述条件期间收集取样数据，只要仅分析必要的取样数据即可，因此处理的负荷低，效率高。

（晶片脱离时）

对此，发明者用实验查明了在晶片的除电时容易产生晶片W上的异常放电的情况。因此，在本实施方式中，对应容易产生晶片W上的异常放电的晶片脱离时的定时而收集取样数据。由此，能够探测在晶片上和晶片背面引起的微小的异常放电。在此，所谓晶片脱离时是指从晶片脱离开始到晶片W脱离结束的期间。具体而言，在等离子体处理后，将关断了对静电卡盘13的电极13a施加的直流高压电力HV的输出时、或反向施加了直流高压电力HV时，设定为等离子体处理后的晶片的脱离开始的条件。另外，在晶片脱离开始后，在使抬起载置于载置台12的晶片W的销上升后，将打开输送闸阀36时设定为晶片W脱离结束的条件。

这样，在本实施方式中，关断了直流高压电力HV的输出时、反向施加了直流高压电力HV时、使销升降时、开闭输送闸阀36时，都容易引起晶片W上的异常放电，因此收集晶片脱离时包括的、这期间的取样数据。但是，晶片脱离时的定时不限于此，也可以是从关断直流高压电力HV的输出时直到开闭输送闸阀36时，也可以是从关断直流高压电力HV的输出时直到使销升降时，也可以是从反向施加直流高压电力HV时直到使输送闸阀36开闭时，也可以是从反向施加了直流高压电力HV时直到使销升降时。

［功能构成］

下面，参照图2对异常检测装置70的功能构成进行说明。

异常检测装置70为检测蚀刻处理装置10的异常放电的装置，其具有：等离子体处理控制部71、监视部72、取得部73、分析部74、异常判定部75和存储部76。但是，等离子体处理控制部71和存储部76不一定是异常检测装置70的必须的功能。

等离子体处理控制部71控制在蚀刻处理装置10中进行的蚀刻处理。具体而言，等离子体处理控制部71控制来自第二高频电源50的高频电力的功率和ON／OFF，并且控制直流高压电源14的直流高压电力HV的功率和ON／OFF。另外，等离子体处理控制部71控制输送闸阀36的开闭，并且控制用于输送设于未图示的载置台12上的晶片W的销的上下动作。

监视部72监视载置于处理室C内的晶片W即从等离子体处理后晶片W的从脱离开始直到输送闸阀36打开的动作，将该动作规定为晶片W脱离时的动作。

取得部73取得在被规定的上述晶片W的脱离时的动作中从定向耦合器60输出的行波或反射波的至少任一种高频信号，上述定向耦合器60设置于对处理室C内施加高频电力的第二高频电源50和匹配器51之间。另外，取得部73取得自用于检测在处理室C中产生的声发射（AE）的AE传感器61输出的AE信号。另外，在第一高频电源40和匹配器41之间设有定向耦合器，取得部73也可以取得从该定向耦合器输出的行波或反射波的至少任一种高频信号。

分析部74分析所取得的高频信号的波形图案。另外，分析部74分析所取得的AE信号的波形图案。作为分析方法的一个例子，分析部74也可以基于高频信号的波形图案和AE信号的波形图案，抽取并分析晶片W的脱离时的动作中的高频信号的最大振幅和AE信号的最大振幅的值。另外，分析部74也可以对AE信号的波形图案进行频率分析（FFT：Fast Fourier Transform），从已被频率分析的数据使用所要求的噪声去除过滤器除去噪声之后，分析噪声被除去后的数据。

噪声去除过滤器62是为了从AE信号中除去不需要的噪声所使用的过滤器。噪声去除过滤器62除去预先确定的频带的噪声。例如，如图9所示，噪声去除过滤器62具有高通过滤器（HPF）和带通过滤器（BPF），上述高通过滤器（HPF）仅使70kHz以上的信号通过，将除此之外的频带作为噪声除去，上述带通过滤器（BPF）仅使所希望的频带的信号通过，将除此之外的频带作为噪声除去。例如，在本实施方式中，将带通过滤器（BPF）的频带设定为80～105kHz、130～150kHz、220～240kHz、260～290kHz、300～325kHz、430～450kHz，将除此之外的频带作为噪声而除去。

分析部74将通过了噪声去除过滤器62的AE信号，例如以1MHz的频率进行高速取样并转换为数字数据（高速取样数据），存储于存储部76。

异常判定部75基于高频信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。异常判定部75也可以基于高频信号的波形图案的分析结果和AE信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。具体而言，异常判定部75也可以对高频信号的最大振幅和第一阈值（后述的阈值C）进行比较，且对AE信号的最大振幅和第二阈值（后述的阈值D）进行比较，由此判定有无异常放电。另外，考虑AE信号中含有的噪声，异常判定部75也可以通过对高频信号的最大振幅的产生时刻和AE信号的最大振幅的产生时刻进行比较，来判定有无异常放电。

存储部76存储用于异常判定部75判定是否异常放电的各种阈值。另外，存储部76也可以暂时地存储来自AE传感器61的取样数据、来自定向耦合器60的取样数据。各种阈值也可以反馈异常放电检测结果并使值最适化。

另外，等离子体处理控制部71、监视部72、取得部73、分析部74和异常判定部75的功能，例如可通过CPU（Central Processing Unit）按照储存于存储部76的程序进行动作来实现。该程序储存于存储介质而被提供，也可以经由未图示的驱动程序（driver）读入存储部76，另外也可以从未图示的网络下载并储存于存储部76。另外，为了实现上述各部的功能，也可以代替CPU而使用DSP（Digital Signal Processor）。存储部76例如可作为使用半导体存储器、磁盘或光盘等的RAM（Random Access Memory）或ROM（Read Only Memory）来实现。另外，等离子体处理控制部71、监视部72、取得部73、分析部74和异常判定部75的功能，还可以通过使用软件进行动作来实现，也可以通过使用硬件进行动作来实现。

［动作：数据取得］

接着，对本实施方式的异常检测装置70的数据取得的动作，参照图3进行说明。图3表示由本实施方式的异常检测装置70执行的数据取得处理的流程图。

在数据取得处理中，首先取得部73判定等离子体处理是否结束（步骤S305）。在等离子体处理未结束的情况下，取得部73重复步骤S305直到等离子体处理结束。在等离子体处理结束的情况下，取得部73关断来自直流高压电源14的直流高压电力HV，进而判定是否执行直流高压电力HV的反向施加（步骤S310）。在不执行直流高压电力HV的反向施加的的情况下，取得部73重复步骤S310直到执行直流高压电力HV的反向施加。

直流高压电力HV的反向施加被执行的情况下，取得部73将高频信号和AE信号的数据作为晶片脱离时的取样数据存储于存储部76（步骤S315）。接着，取得部73判定用于输送晶片W的输送闸阀36是否打开（步骤S320）。取得部73取得取样数据直到输送闸阀36打开，若输送闸阀36打开则本处理结束。

图4表示通过以上所说明的数据取得处理而被取样的数据的一个例子。图4的各图表的横轴表示时间，纵轴表示电压。图4的左方的各图表按照从上到下的顺序为行波的高频信号（BtmPf）的数据、反射波的高频信号（BtmPr）的数据、AE信号（BtmAE）的数据、直流高压电力HV的数据。

在行波的高频信号（BtmPf）和反射波的高频信号（BtmPr）下电压值急剧下降的部分，为等离子体处理结束的时点，表示将第二高频电源50的高频电力设为关断时。

图4的中央的各图表是将图4的左方的各图表放大后的图。如图4的中央的最下边的图表所示，可知在关断了直流高压电力HV之后，在进行反向施加的中途，在图4的中央上侧表示为三个的行波的高频信号（BtmPf）、反射波的高频信号（BtmPr）和AE信号（BtmAE）中，引起了在图中用粗箭头表示的晶片上的异常放电。图4的右侧的各图表为将图4的中央上侧的两个图表进一步放大的图。另外，在进行晶片的缺陷检查时，在检测出图4那样的异常波形的晶片上确认有放电痕迹。根据以上的实验结果可知，晶片脱离时的动作和晶片上的异常放电有关联。

［动作：异常放电的检测］

根据以上的研究结果，下面参照图5对本实施方式的异常检测装置70的异常放电的检测动作进行说明。图5表示由本实施方式的异常检测装置70执行的异常放电检测处理的流程图。

在异常放电检测处理中，首先，分析部74取得由取得部73取得的晶片脱离时的取样数据（步骤S505）。例如，分析部74从存储部76读入晶片脱离时的取样数据。

接着，异常判定部75判定高频信号的取样数据中是否具有比预先确定的阈值A大的值的异常峰（步骤S510）。在存在异常峰的情况下，异常判定部75判定为在晶片W上有异常放电（步骤S515），对等离子体处理控制部71指示了程序执行的停止后（步骤S520），结束本处理。

另一方面，在步骤S510中，高频信号的取样数据中没有具有比预先确定的阈值A大的值的异常峰的情况下，异常判定部75判定AE信号的取样数据中是否具有比预先确定的阈值B大的值的异常峰（步骤S525）。没有异常峰的情况下，结束本处理。另一方面，在AE信号的取样数据中存在具有比预先确定的阈值B大的值的异常峰的情况下，异常判定部75判定为在晶片W上有异常放电（步骤S515），在对等离子体处理控制部71指示了程序执行的停止后（步骤S520），结束本处理。

图6表示以上说明的异常放电处理所使用的数据中，与高频信号相关的数据的一个例子。图6的各图表的横轴表示时间，纵轴表示电压。图6的各图表是对于第1～12枚晶片反向施加直流高压电力HV时的定向耦合器60的反射波的高频信号（BtmPr）的数据。

观察反射波的高频信号〔BtmPr）的状态时，检测出在反向施加直流高压电力HV时在第2枚晶片、第5枚晶片、第6枚晶片、第8枚晶片、第9枚晶片中疑似异常峰的光谱（图6的箭头部分）。

于是，异常判定部75在步骤S510中，在进行上述比较处理时对高频信号的最大振幅和阈值A（相当于第一阈值）进行比较，判定有无异常放电。图7表示对反射波的高频信号（BtmPr）的最大振幅和阈值A进行比较后的图。据此，异常判定部75判定为在第2、5、6、9枚晶片发生了异常放电，判定在第8枚晶片中发生低度的异常放电。发明者通过SEM（扫描型电子显微镜）检查击穿（arching）痕时，在第2、5、6、9枚晶片上产生的击穿痕比在第8枚晶片上产生的击穿痕大。判断为在阈值C以上发生异常放电，以电压值的大小区分异常放电的大小。也就是判断为在阈值A以上为比较大的异常放电、在阈值C以上为低度的异常放电。

这样，可知在反向施加HV时以反射波的高频信号（BtmPr）发生了异常波形的晶片和有击穿痕的晶片一致。另外，可知反射波的高频信号（BtmPr）的最大振幅的值与击穿痕的大小相关。

另外，在本实施方式的异常探测方法中，即使在一枚中检测到异常放电的情况下，也进行控制立即使等离子体处理停止。另外，关于阈值C，在后述的变形例中进行说明。

下面，图8表示异常放电处理所使用的数据中与AE信号有关的数据的一个例子。图8的各图表的横轴表示时间，纵轴表示电压。图8的各图表为对于第1～12枚晶片反向施加直流高压电力HV时的AE传感器61的AE信号（BtmAE）的数据。

观察AE信号（BtmAE）的状态时，检测出在反向施加直流高压电力HV时在第2、5、6、8、9枚晶片中疑似异常峰的光谱（图8的箭头部分）。

于是，异常判定部75在步骤S525中，当进行上述比较处理时对除去噪声后的AE信号的最大振幅和阈值B（相当于第二阈值）进行比较，判定有无异常放电。这时，分析部74对AE信号进行频率分析。图9的左方的各图表为对于第2、5、6、8、9枚晶片的AE信号，图9的中央的各图表为对于第2、5、6、8、9枚晶片的AE信号的频率分析后的数据。图9的左方的各图表和图9中央的各图表所示的箭头，为应该判定有无异常放电的部分。

另外，分析部74使频率分析后的数据通过上述的噪声去除过滤器。图10是表示比较除去噪声后的AE信号（BtmAE）的最大振幅和阈值B的图。据此，异常判定部75判定为在除去噪声后的AE信号的最大振幅比阈值B大的第2、5、6、9枚晶片中发生异常放电，判定在除去噪声后的AE信号的最大振幅比阈值B小的第8枚晶片中发生低度的异常放电。但是，在本实施方式的异常探测方法中，即使在一枚中检测到异常放电的情况下，也进行控制立即使等离子体处理停止。判断为在阈值D以上发生异常放电，以除去噪声后的BtmAE的最大振幅的大小来区分异常放电的大小。即判断为在阈值B以上为比较大的异常放电，在阈值D以上为低度的异常放电。

比较以上的结果和晶片缺陷检查的结果，可知在反向施加HV时以AE信号（BtmAE）产生异常波形的晶片和有击穿痕的晶片一致。另外，可知高频信号（BtmPr）的最大振幅、AE信号（BtmAE）的最大振幅值和击穿痕的大小有相关性。

AE传感器61具有传感器的灵敏度非常好的性质。因此，用AE传感器61检测的AE信号包括很多噪声，上述噪声是不仅由等离子体异常放电的信号引起的、而且由等离子体处理装置10的输送闸阀36的开闭和用于晶片输送的销的上下动作引起的机械性振动等。由此，由于AE信号中含有的噪声，可能降低等离子体异常放电的检测精度。与此相对，在本实施方式的异常检测方法中，对高频信号的分析和AE信号的分析这两者进行分析。而且，在基于这些分析结果检测到异常放电的情况下，进行控制立即使等离子体处理停止。例如，通过不仅比较各信号的振幅的大小，还比较高频信号的最大振幅的产生时刻和AE信号的最大振幅的产生时刻，也能够判定有无异常放电。由于AE传感器检测机械性的振动，所以根据AE传感器的设置场所和设置方法的不同，从异常放电发生场所至AE传感器的振动的传播速度发生变化。因此，例如如图11所示，高频信号中的异常峰的发生时刻与AE信号中的异常峰的发生时刻产生偏差。

在对具体的高频信号的最大振幅的发生时刻与AE信号的最大振幅的发生时刻进行比较中，代替图5的步骤S510首先通过步骤S525判定AE信号的取样数据中是否存在异常峰。然后，在存在异常峰的情况下，前进到步骤S510，判定高频信号的取样数据中是否存在异常峰。然后，在步骤S510中存在异常峰的情况下，比较高频信号的最大振幅的发生时刻与AE信号的最大振幅的发生时刻。然后，在时间偏差大于规定的阈值的情况下，判定AE信号中包含的信号为噪声，在时间偏差在阈值以内的情况下，判定为发生了异常放电。这样，通过基于高频信号的分析结果除去AE信号中含有的噪声，也能够使等离子体异常放电的检测精度提高。另外，仅基于高频信号的分析结果也能够检测异常放电。另一方面，仅基于AE信号的分析结果检测异常放电，不能除去上述噪声，因此不优选。

以上，根据本实施方式的异常检测装置70，能够根据取样数据探测微小的异常放电。通过这种实时诊断，能够使异常的处理快速停止，能够防止成品率的降低。

另外，在本实施方式的异常检测方法中，根据在晶片W上容易产生异常放电的晶片脱离时的定时，收集取样数据。据此，只要分析必要的取样数据即可，因此能够减轻处理的负荷，能够实现效率化。

另外，在上述实施方式中，高频信号的检测使用了定向耦合器60，但高频信号的检测方法并不限定于本实施方式的内容。在高频信号的检测中能够使用例如检测高频电压的RF探测器或检测高频电流的电流探测器这种所谓的RF传感器。另外，定向耦合器60也包含在RF传感器中。

在使用定向耦合器60以外的RF传感器的情况下，也如图12所示，将该RF传感器80连接于第二高频电源50的匹配器51与载置台12之间，更具体而言是连接于供电棒52。通过在靠近兼作下部电极DE的载置台12的位置设置RF传感器80，能够进行更正确的高频信号的检测。另外，在使用RF探测器或电流探测器的情况下，异常检测装置70的异常放电的检测动作也与上述相同。

使用RF探测器作为RF传感器80进行取样后的数据的一例用图13表示。图13的各图表的横轴表示时间，纵轴表示电压。图13的各图表从上到下依次是：利用RF探测器得到的数据、AE信号（BtmAE）、将利用RF探测器得到的数据的时间轴放大后的数据。

在检测出如图13所示的异常波形的晶片上单独进行晶片的缺陷检查时，确认有放电痕迹。因此确认了，使用定向耦合器60以外的传感器作为RF传感器80，也能够判定异常放电的有无。

［变形例］

最后，参照图11说明上述实施方式的变形例的异常检测装置70的异常放电的检测动作。图11表示用上述实施方式的变形例的异常检测装置70执行的异常放电检测处理的流程图。

在变形例的异常放电检测处理中，首先分析部74取得由取得部73取得的晶片脱离时的取样数据（步骤S505）。接着，异常判定部75判定在高频信号的取样数据中是否存在具有比预先确定的阈值C（参照图7）大的值的异常峰（步骤S510）。在存在异常峰的情况下，异常判定部75判定为在晶片W上有异常放电（步骤S515），对等离子体处理控制部71指示了程序执行的停止后（步骤S520），结束本处理。

另一方面，在步骤S510中，高频信号的取样数据中不存在具有比预先确定的阈值C大的值的异常峰的情况下，异常判定部75判定AE信号的取样数据中是否存在具有比预先确定的阈值D大的值的异常峰（步骤S525）。在存在异常峰的情况下，异常判定部75判定为在晶片W上有异常放电（步骤S515），对等离子体处理控制部71指示了程序执行的停止后（步骤S520），结束本处理。

如上所述，根据本变形例，设定为在图7、图10的阈值C、D以上发生异常放电。将异常放电的大小区分为阈值A、B以下为低度的异常放电、阈值A、B以上为比较大规模的异常放电，作为FDC（FaultDetection and Classification），涉及异常放电发生原因的研究和对策。

但是，即使低度的异常放电也与成品率降低有关，因此即使在阈值A、B以下，只要在阈值C、D以上就认为“发生异常放电发生”，需要停止等离子体处理装置。

以上，参照附图对本发明的优选的实施方式详细地进行了说明，但是，本发明不限于这些例子。只要是具有本发明所属的技术领域的通常的知识的人，在权利要求所记载的技术性思想的范畴内，就能够想到各种的变更例或修正例，对于这些，当然应该明白也属于本发明的技术的范围。

例如，举出将上述实施方式的异常检测装置使用于蚀刻处理装置的例子进行了说明，但本发明的异常检测装置不限于此，例如也可以应用于成膜装置、灰化处理装置等。另外，等离子体处理装置的等离子体源，除了已述的实施方式中的平行平板等离子体以外，还能够使用例如微波等离子体、磁控管等离子体、ICP等离子体等各种等离子体。

Claims (15)

1.一种异常检测装置，其特征在于，具备：

取得部，其取得从RF传感器输出的高频信号和从AE传感器输出的AE信号，所述RF传感器设置于将高频电力施加在对被处理体进行等离子体处理的处理室内的高频电源的匹配器和作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极之间，所述AE传感器用于检测在所述处理室产生的声发射；

分析部，其分析所取得的所述高频率信号的波形图案和所述AE信号的波形图案；和

异常判定部，其基于所述高频信号的波形图案的分析结果和所述AE信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。

2.如权利要求1所述的异常检测装置，其特征在于：

所述分析部基于所述高频信号的波形图案和所述AE信号的波形图案，抽取所述被处理体脱离时的动作中的所述高频信号的最大振幅和所述AE信号的最大振幅的值，

所述异常判定部通过比较所述高频率信号的最大振幅和第一阈值、且比较所述AE信号的最大振幅和第二阈值，判定有无异常放电。

3.如权利要求1或2所述的异常检测装置，其特征在于：

所述RF传感器是定向耦合器、RF探测器或者电流探测器中任一个。

4.一种异常检测装置，其特征在于，具备：

监视部，其监视载置于处理室内的等离子体处理后的被处理体从脱离开始直到打开输送闸阀的动作，将所述动作规定为被处理体脱离时的动作；

取得部，其在被规定的所述被处理体脱离时的动作中，取得从定向耦合器输出的行波或反射波中的至少任一种高频信号，所述定向耦合器设置于对所述处理室内施加高频电力的高频电源和匹配器之间或设置于作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极和所述匹配器之间；

分析部，其分析所取得的所述高频率信号的波形图案；和

异常判定部，其基于所述高频信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。

5.如权利要求4所述的异常检测装置，其特征在于：

所述取得部取得从AE传感器输出的AE信号，所述AE传感器用于检测在所述处理室中产生的声发射（AE），

所述分析部分析所取得的所述AE信号的波形图案，

所述异常判定部基于所述高频信号的波形图案和所述AE信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。

6.如权利要求5所述的异常检测装置，其特征在于：

所述分析部基于所述高频信号的波形图案和所述AE信号的波形图案，抽取所述被处理体脱离时的动作中的所述高频信号的最大振幅和所述AE信号的最大振幅的值，

所述异常判定部通过比较所述高频率信号的最大振幅和第一阈值、且比较所述AE信号的最大振幅和第二阈值，判定有无异常放电。

7.如权利要求2或6所述的异常检测装置，其特征在于：

所述异常判定部通过比较所述高频率信号的最大振幅的产生时刻和所述AE信号的最大振幅的产生时刻，判定有无异常放电。

8.如权利要求1～3、5～7中任一项所述的异常检测装置，其特征在于：

所述分析部对AE信号的波形图案进行频率分析，在使用所希望的噪声去除过滤器从进行了频率分析的数据中除去噪声后，分析除去了噪声的数据。

9.如权利要求1～3、5～8中任一项所述的异常检测装置，其特征在于：

所述AE传感器安装于对下部电极供给高频电力的供电棒，所述下部电极还作为载置被处理体的载置台发挥作用。

10.如权利要求1～9中任一项所述的异常检测装置，其特征在于：

每1μsec～5μsec进行所述高频信号的取样。

11.如权利要求1～10中任一项所述的异常检测装置，其特征在于：

每1μsec～1msec进行所述AE信号的取样。

12.如权利要求1～11中任一项所述的异常检测装置，其特征在于：

所述监视部，在关断对静电卡盘的电极施加的直流高压电力的输出时或反向施加了所述直流高压电力时，判定为所述等离子体处理后的被处理体的脱离开始。

13.一种异常检测方法，其特征在于，包括：

取得从RF传感器输出的高频信号和从AE传感器输出的AE信号的步骤，所述RF传感器设置于将高频电力施加在对被处理体进行等离子体处理的处理室内的高频电源的匹配器和作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极之间，所述AE传感器用于检测在所述处理室产生的声发射；

分析所取得的所述高频率信号的波形图案和所述AE信号的波形图案的步骤；和

基于所述高频信号的波形图案的分析结果和所述AE信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电的步骤。

14.一种异常检测方法，其特征在于，包括：

监视载置于处理室内的等离子体处理后的被处理体从脱离开始直到打开输送闸阀的动作，将所述动作规定为被处理体脱离时的动作的步骤；

在被规定的所述被处理体脱离时的动作中，取得从定向耦合器输出的行波或反射波中的至少任一种高频信号的步骤，所述定向耦合器设置于对所述处理室内施加高频电力的高频电源和匹配器之间或设置于作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极和所述匹配器之间；

分析所取得的所述高频率信号的波形图案的步骤；和

基于所述高频率信号的波形图案的分析结果，判定有无异常放电的步骤。

15.一种等离子体处理装置，其特征在于，具备：

对基板进行处理的处理室；

在所述处理室内进行等离子体生成的等离子体生成机构；和

与所述等离子体生成机构的供电部连接、检测所述等离子体的异状的异常放电检测装置，

所述异常放电检测装置包括：

取得部，其取得从RF传感器输出的高频信号和从AE传感器输出的AE信号，所述RF传感器设置于将高频电力施加在对被处理体进行等离子体处理的处理室内的高频电源的匹配器和作为载置被处理体的载置台发挥作用的下部电极之间，所述AE传感器用于检测在所述处理室产生的声发射；

分析部，其分析所取得的所述高频率信号的波形图案和所述AE信号的波形图案；和

异常判定部，其基于所述高频信号的波形图案的分析结果和所述AE信号的波形图案的分析结果判定有无异常放电。

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