CN108884566A - 异常探测系统和控制板 - Google Patents

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Abstract

提供一种异常探测系统，所述异常探测系统具有：第一控制器，其控制基板处理装置；以及第二控制器，其按照该第一控制器的指示来对设置于所述基板处理装置的设备进行控制，所述异常探测系统探测所述设备的异常，其中，所述第二控制器具有存储部，所述存储部在规定的周期中的规定时间内以规定的采样间隔收集所述设备的状态信号，并累积所收集到的该设备的状态信号，所述第一控制器具有异常判定部，所述异常判定部以所述规定时间以上的时间间隔从所述第二控制器获取累积的所述设备的状态信号，基于获取到的所述设备的状态信号来判定所述设备有无异常。

Description

异常探测系统和控制板
技术领域
本发明涉及一种异常探测系统和控制板。
背景技术
例如，在专利文献1中公开了如下一种控制器：基于对设置于等离子体装置的多个阀的开闭动作进行指示的多个指令信号、用于检测多个阀的开闭动作的多个传感器的多个检测信号来掌握多个阀的动作状态。
在等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)装置中，以分钟单位的周期进行等离子体控制。相对于此，控制等离子体CVD装置的控制器以100ms单位的周期探测安装于等离子体CVD装置的高频电源(以下也称作“RF电源”。)、阀等设备的状态信号。即，控制器以100ms单位的周期对传感器、RF电源进行轮询(polling)。
专利文献1：日本特开2013-168131号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在针对交替地向处理容器内供给原料气体和反应气体来逐层形成原子水平或分子水平的厚度的薄膜的等离子体ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)装置的控制中，以10ms单位的周期进行等离子体控制。
因而，当以现有的100ms单位的周期对传感器、RF电源的IO(Input/Output：输入/输出)信号进行控制时，有时难以准确地掌握设置于等离子体ALD装置的阀等设备的状态，使得难以恰当地进行工艺的控制。
针对上述问题，在一个方面，本发明的目的在于高精度地探测设置于基板处理装置的设备的状态。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据一个方式，提供一种异常探测系统，具有：第一控制器，其控制基板处理装置；以及第二控制器，其按照该第一控制器的指示来对设置于所述基板处理装置的设备进行控制，所述异常探测系统探测所述设备的异常，其中，所述第二控制器具有存储部，所述存储部在规定的周期中的规定时间内以规定的采样间隔收集所述设备的状态信号，并累积所收集到的该设备的状态信号，所述第一控制器具有异常判定部，所述异常判定部以所述规定时间以上的时间间隔从所述第二控制器获取累积的所述设备的状态信号，基于获取到的所述设备的状态信号判定所述设备有无异常。
发明的效果
根据一个方面，能够高精度地探测设置于基板处理装置的设备的状态。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的基板处理系统的控制系统的一例的图。
图2是表示一个实施方式所涉及的基板处理装置、MC(module controller：模块控制器)和I/O板的硬件结构的一例的图。
图3是表示一个实施方式所涉及的MC和I/O板的功能结构的一例的图。
图4是表示第一实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例的图。
图5是表示第一实施方式所涉及的异常探测处理的一例的流程图。
图6是第一实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
图7是表示第二实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例的图。
图8是用于说明第一实施方式～第六实施方式所涉及的状态信号(数字、模拟信号)的定时的图。
图9是表示第二实施方式所涉及的异常探测处理的一例的流程图。
图10是第二实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
图11是表示第三实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例的图。
图12是第三实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
图13是表示第四实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例的图。
图14是第四实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
图15是表示第五实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例的图。
图16是第五实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
图17是用于说明第五实施方式所涉及的异常探测处理中的累计方法的图。
图18是表示第六实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例的图。
图19是表示第六实施方式所涉及的异常探测处理的一例的流程图。
图20是第六实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
具体实施方式
以下参照附图来说明用于实施本发明的方式。此外，在本说明书和附图中，对实质上相同的结构标注相同的标记，由此省略重复的说明。
[基板处理系统的控制系统例]
首先参照图1来说明本发明的一个实施方式所涉及的基板处理系统的控制系统的一例。例如，基板处理系统具有多个基板处理装置、搬送室(TM：Transfer Module)、加载互锁真空室(LLM：Load Lock Module)等，在多个基板处理装置中执行多个基板的处理。系统控制器1(EC：Equipment Controller)为对基板处理系统整体进行控制的统括控制部。
系统控制器1经由系统内LAN(Local Area Network：局域网)等网络2来与多个模块控制器20(MC：Module Controller)连接。模块控制器20按照系统控制器1的指示来进行基板处理装置的控制。
各模块控制器20经由系统内LAN(Local Area Network：局域网)等网络2来与多个I/O板30连接。多个I/O板30按照各模块控制器20的指示来控制设置于基板处理装置的多个设备中的至少任一个。例如，多个I/O板30中的一个I/O板30如图1和图2所示那样控制作为高频电源的一例的RF电源18以及匹配器17的各设备。
如图2所示，I/O板30按照模块控制器(MC)20的指令向RF电源18发送用于接通RF的指令信号(以下称作“DO(Digital Output：数字输出)信号”。)。另外，I/O板30从RF电源18输入针对DO信号的确认信号(以下称作“DI(Digital Input：数字输入)信号”。)。
以下将系统控制器(EC)1记载为EC 1，将模块控制器(MC)20记载为MC 20。MC 20相对于I/O板30而言为上级控制器，I/O板30相对于MC 20而言为下级控制器。I/O板30也称作控制板。上级控制器为第一控制器的一例，下级控制器为第二控制器的一例。
[基板处理装置、MC、I/O板的硬件结构]
接着，参照图2来说明本发明的一个实施方式所涉及的基板处理装置10、MC 20、I/O板30的硬件结构的一例。基板处理装置10能够是等离子体CVD装置、等离子体ALD装置、等离子体蚀刻装置等装置。在本实施方式中，基板处理装置10构成为对作为基板的一例的半导体晶圆(以下简记为“晶圆”。)W将多个气体以互不相同的定时间歇地重复供给来进行成膜的ALD(Atomic Layer Deposition：原子层沉积)装置。
基板处理装置10具有处理容器11、供给用于晶圆W的处理的多个气体的气体供给源14、经由匹配器17来与处理容器11连接并向处理容器11内施加RF(高频)电力的RF电源18、排气装置16。
处理容器11包括顶壁11a、底壁11b以及连结顶壁11a与底壁11b的侧壁11c，所述处理容器11形成为大致圆筒状，内部是气密的。在底壁11b形成有排气口11d。当排气装置16工作时，从排气口11d排出气体，处理容器11的内部减压为规定的真空度。
在处理容器11的内部配置有用于保持晶圆W的台19以及支承台19的圆筒状的支承构件15。并且，在处理容器11的顶壁11a设置有气体导入部12。从气体供给源14供给的气体经过气体供给管13从气体导入部12导入到处理容器11内。
(EC)
EC 1从硬盘装置、存储介质读出包括由工序管理者等指定的制程的程序。将读出的程序从EC 1发送到各MC 20。另外，EC 1经由LAN等网络2来与作为对设置有基板处理系统的工厂整体的制造工序进行管理的MES(Manufacturing Execution System：制造执行系统)的主机连接。主机将与工厂中的各种工序有关的实时信息反馈给关键任务系统，并且考虑工厂整体的负荷等地对工序进行控制。
能够通过例如将与基板处理系统的整体控制、基板处理装置10的异常探测、晶圆W的加工有关的制程保存于存储介质并安装于硬盘装置来利用该制程。作为存储介质例如能够使用CD-ROM、硬盘、软盘、闪存、DVD等。另外，也能够从其它装置例如经由专用线路随时传输上述制程来在线地利用该制程。
(MC)
多个MC 20由EC 1统括地进行控制。此外，MC 20不仅与基板处理系统内的多个基板处理装置10对应地进行设置，还能够与加载互锁真空室、加载单元对应地进行设置，在该情况下也由EC 1统括地进行控制。
以下举出对基板处理装置10进行控制的MC 20为例来说明MC 20的结构。MC 20具有I/O控制接口21、CPU 22、包括RAM等的易失性存储器23以及包括ROM等的非易失性存储器24。非易失性存储器24例如包括SRAM(Static Random Access Memory：静态随机存取存储器)、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻随机存取存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：电可擦除可编程只读存储器)、闪存等非易失性存储器。在非易失性存储器24中保存有基板处理装置10的各种日志信息、例如判定出基板处理装置10的异常的情况下的状态信号的日志等。作为状态信号存储于非易失性存储器24中的信息为在MC 20与I/O板30之间输入输出的各种信号，例如DO(Digital Output：数字输出)信号、DI(Digital Input：数字输入)信号、AO(analogOutput：模拟输出)信号、AI(analog Input：模拟输入)信号等。
(I/O模块)
MC 20经由网络48来与一个以上的I/O模块31连接。网络48具有分配给每个I/O模块31的多个信道CH0、CH1、CH2···。网络48可以为使用被称作GHOST(General High-Speed Optimum Scalable Transceiver：通用高速最佳可扩展收发器)的LSI实现的网络。
经由I/O模块31来进行MC 20对设置于基板处理装置10的各设备的控制。例如，MC20的I/O控制接口21向I/O模块31发送各种控制信号。另外，I/O控制接口21从I/O模块31接收设备(例如RF电源18、匹配器17)的状态信号。
(I/O板)
与MC 20对应的一个以上的I/O模块31向基板处理装置10传递控制信号的输入输出信号。一个I/O模块31具有一个以上的I/O板30。I/O板30为按照MC 20的指示直接控制各设备的控制板。
例如通过以CPU 32和FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)电路34中的至少任一方为主要的结构部件来实现I/O板30的功能。FPGA电路34为可编程逻辑器件的一例。
I/O模块31与一个以上的设备连接。在本实施方式中，一个I/O板30与RF电源18及匹配器17连接。
由CPU 32和FPGA 34执行从MC 20(I/O板30)向设备输出的输出信号(例如DO信号和AO信号)以及向I/O板30输入的输入信号(例如DI信号和AI信号)的控制。
DO信号为从位于控制系统的上级的MC 20向位于控制系统的下级的RF电源18输出的数字信号。DO信号中包括指示RF电源18的接通(ON)的信号。另外，DO信号中包括指示RF电源18的断开(OFF)的信号。
DI信号为从位于控制系统的下级的RF电源18向位于控制系统的上级的MC 20(I/O板30)输入的数字信号。DI信号中包括针对用于指示RF电源18的接通的指令信号的确认信号。另外，DI信号中包括针对用于指示RF电源18的断开的指令信号的确认信号。
内置于FPGA电路34中的DO计数器40对指令信号的上升沿或下降沿的数量进行计数。内置于FPGA电路34中的DI计数器41对针对指令信号的确认信号的上升沿或下降沿的数量进行计数。
内置于FPGA电路34中的上升沿延迟时间计数器45测量用于指示RF电源18的接通的指令信号即DO信号(实际是反馈该DO信号而输入的DI信号)与针对用于指示RF电源18的接通的指令信号的确认信号即DI信号之间的相对的时间差。内置于FPGA电路34中的下降沿延迟时间计数器46测量用于指示RF电源18的断开的指令信号即DO信号(实际为反馈该DO信号而输入的DI信号)与针对用于指示RF电源18的断开的指令信号的确认信号即DI信号之间的相对的时间差。
AI信号例如为从RF电源18和匹配器17向MC 20(I/O板30)输入的模拟信号。AI信号中包括表示从RF电源18供给的高频(RF)的行波的电力Pf的信号(以下称作“Pf AI信号”。)。另外，AI信号中包括表示从RF电源18供给的高频(RF)的反射波的电力Pr的信号(以下称作“Pr AI信号”。)。
另外，AI信号中包括表示从RF电源18供给的高频(RF)的行波的电压Vpp的信号(以下称作“Vpp AI信号”。)。另外，AI信号中包括表示设置于匹配器17的可变电容器的匹配位置的信号(以下称作“Load AI信号”、“Tune AI信号”)。
在内置于CPU 32的最大值寄存器42中储存Pf AI信号(RF行波的电力Pf的模拟信号)的最大值、Pr AI信号(RF反射波的电力Pr的模拟信号)的最大值、Vpp AI信号(RF行波的电压Vpp的模拟信号)的最大值、以及Load AI信号及Tune AI信号的最大值(表示匹配器17的匹配位置的最大值的信号)。
在内置于CPU 32中的最小值寄存器43中储存Pf AI信号(RF行波的电力Pf的模拟信号)的最小值、Pr AI信号(RF反射波的电力Pr的模拟信号)的最小值、Vpp AI信号(RF行波的电压Vpp的模拟信号)的最小值、以及Load AI信号及Tune AI信号的最小值(表示匹配器17的匹配位置的最小值的信号)。
另外，在内置于CPU 32中的累计寄存器44中储存Pf AI信号(RF行波的电力Pf的模拟信号)的累计值、以及Pr AI信号(RF反射波的电力Pr的模拟信号)的累计值。
此外，以下说明的第一实施方式～第六实施方式中的上述各种的模拟信号是指将具有由模拟值表示的性质的信号数字化后的信号。
[MC和I/O板的功能结构]
接着，参照图3来说明本发明的一个实施方式所涉及的MC 20和I/O板30的功能结构的一例。
(I/O板的功能结构)
I/O板30具有通信部36、存储部37、计时部38和设备控制部39。通信部36接收来自MC 20的使RF电源18接通的指令信号，按照该指令信号向RF电源18发送DO信号。通信部36向MC 20发送针对指令信号(DO信号)的确认信号(DI信号)。通信部36向MC 20发送与RF电源18的高频有关的AI信号以及与匹配器17的匹配位置有关的AI信号。
设备控制部39以规定的周期中的规定时间、规定的采样间隔收集设备的状态信号，将收集到的设备的状态信号累积在存储部37中。具体地说，设备控制部39以规定的采样间隔收集以下信号中的至少一个并累积在存储部37中：经由通信部36向设置于基板处理装置10的RF电源18发送的指令信号的数量、针对该指令信号的确认信号的数量、RF电源18输出的高频的行波的电力的信号、高频的反射波的电力的信号、高频的行波的电压的信号、匹配器17的匹配位置的信号、表示高频的行波的电力的累计值的信号、表示向RF电源18发送的指令信号和针对该指令信号的确认信号的上升沿的延迟时间的信号以及表示向RF电源18发送的指令信号和针对该指令信号的确认信号的下降沿的延迟时间的信号。
例如，存储部37在DO计数器40和DI计数器41中存储用于指示RF电源18的接通的DO信号的数量和针对所述DO信号的确认信号即DI信号的数量。存储部37在最大值寄存器42中存储上述各种AI信号的最大值，在最小值寄存器43中存储上述各种AI信号的最小值。存储部37在累计寄存器44中存储RF行波和RF反射波的AI信号的累计值。存储部37在上升沿延迟时间计数器45中存储用于指示RF电源18的接通的DO信号的上升沿与其确认信号即DI信号的上升沿之间的差来作为延迟时间。存储部37在下降沿延迟时间计数器46中存储用于指示RF电源18的接通的DO信号的下降沿与其确认信号即DI信号的下降沿之间的差来作为延迟时间。
计时部38对收集设备的状态信号时的规定的周期、在周期中进行采样的规定时间和采样间隔进行计时。如图1所示，I/O板30以在300μs～1ms的范围内决定的采样间隔来对RF电源18和匹配器17进行轮询，并且收集RF电源18和匹配器17的状态信号。在基板处理装置10为等离子体ALD装置的情况下，一个工艺(process)以200ms～800ms的周期进行。因而，计时部38按每200ms～800ms(也就是按每个工艺)对规定时间的采样时间进行计时。例如在图8中，规定时间的采样时间为50ms～100ms。也就是说，如图8的RF AI信号所示的一例那样，按每个以200ms～800ms的周期间歇地进行的工艺，在工艺中的规定时间(50ms～100ms之间)的采样时间以在300μs～1ms的范围内决定的采样间隔来从I/O板30对RF电源18和匹配器17进行轮询。由此，I/O板30收集作为采样数据的RF电源18和匹配器17的状态信号。收集到的设备的状态信号的采样数据存储于存储部37。存储部37由图2所示的CPU 32内的RAM33和FPGA电路34内的各种计数器40、41和各种寄存器42～44来实现。此外，在以下的各实施方式中，采样间隔设定为300μs，但采样间隔不限于此，能够恰当地进行设定。
在MC 20每隔100ms发出的轮询的定时从I/O板30向MC 20发送采样数据。
设备控制部39对设置于基板处理装置10的设备进行控制。具体地说，设备控制部39进行RF电源18的接通和断开的控制、排气装置16的排气控制、气体供给源14的气体供给控制等。另外，设备控制部39根据RF电源18、匹配器17等设备的异常的判定结果进行该设备的停止等控制。
(MC的功能结构)
MC 20具有通信部25、控制部26、异常判定部27和日志存储部28。通信部25在与I/O板30之间发送接收各种信号，例如DO信号、DI信号、AI信号。控制部26按照EC 1的指示进行基板处理装置10的控制。
异常判定部27基于在I/O板30中收集到的RF电源18的状态信号(例如Pf AI信号)和匹配器17的状态信号(例如Load/Tune AI信号)的采样数据的峰值、平均值、中央值来判定RF电源18、匹配器17等设备有无异常。更详细地说，异常判定部27可以基于设备的状态信号、基于以下信号中的至少一个来判定设备有无异常或设备间的配线的异常。
·向RF电源18发送的指令信号的数量、针对该指令信号的确认信号的数量
·表示高频(RF)的行波和反射波的电力的信号的峰值、中央值、平均值
·表示RF的行波和反射波的电压的信号的峰值、中央值、平均值
·对表示RF的行波和反射波的电力的信号进行累计得到的累计值
·表示匹配器17的匹配位置的信号的峰值、中央值和平均值
·向RF电源18发送的指令信号的延迟时间、针对该指令信号的确认信号的延迟时间
在异常判定部27判定为RF电源18等设备存在异常的情况下，日志存储部28将被判定为异常的设备的状态信号存储为日志信息。
(基于ALD法的成膜处理)
在基于ALD法的成膜处理中，需要在短时间内间歇地重复进行包括原料气体的多个气体的供给和停止。例如，进行基于CVD法的成膜处理的CVD装置的等离子体控制的周期(一个工艺的时间)只要为100ms左右就足够了。相对于此，关于进行基于ALD法的成膜处理的ALD装置的等离子体控制的周期，由于RF电源18的接通和断开的周期短，因此需要将ALD装置的等离子体控制的周期设定得较短，为10ms左右。因而，在MC 20每隔100ms进行的轮询中，MC 20有时未必能够正确地获取以10ms左右的短周期进行等离子体控制的RF电源18等设备的状态信号。
因此，在本实施方式中，在I/O板30每隔300μs～1ms进行的轮询中，事先将设备的状态信号累积在I/O板30内的存储部37中。MC 20在每隔100ms进行的轮询中获取I/O板30内的存储部37中累积的设备的状态信号，由此能够经由I/O板30正确地获取RF电源18等设备的状态信号。由此，在以10ms左右的短周期进行等离子体控制的ALD装置中，MC 20也能够基于获取到的设备的状态信号准确地判定RF电源18等设备的状态(有无异常)。
以下按照第一实施方式～第六实施方式的顺序来说明各实施方式所涉及的状态信号检测电路和使用该电路的异常探测处理。
<第一实施方式>
首先，参照图4～图6来说明第一实施方式所涉及的状态信号检测电路和第一实施方式所涉及的异常探测处理的一例。图4表示第一实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例。图5为表示第一实施方式所涉及的异常探测处理的一例的流程图。图6为第一实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
(状态信号检测电路)
图4所示的第一实施方式所涉及的状态信号检测电路35处于FPGA电路34内，并且具有光电耦合器50、DO计数器40和DI计数器41。光电耦合器50为通过在内部将电信号转换为光并再恢复为电信号来电绝缘地传递信号的元件。
DO计数器40对经由光电耦合器50对从MC 20控制RF电源18的接通的指令信号进行反馈得到的信号(DO信号)的次数进行计数。DI计数器41对针对从MC 20控制RF电源18的接通的DO信号的确认信号(DI信号)的次数进行计数。
DO计数器40和DI计数器41分别设为16位，如图6所示，按照由安装于MC 20中的MC软件(程序)控制的开始(START)指令开始计数，并且按照停止(STOP)指令停止计数。在本实施方式中，DO计数器40和DI计数器41对DO信号和DI信号的上升沿进行计数，但不限于此，也可以对DO信号和DI信号的下降沿进行计数。另外，通过复位(RESET)指令使DO计数器40和DI计数器41初始化。
即使在计数过程中也能够进行DO计数器40和DI计数器41的计数值的读取。此外，关于DI信号，设为在DI计数器41之前设置信号的噪声去除电路，没有固定时间以上的信号水平的持续的DI信号不被判定为有效的信号。
(异常探测处理)
由MC 20执行图5所示的第一实施方式所涉及的异常探测处理。作为前提，如图6所示，按照时刻t0的开始指令，DO计数器40对RF ON DO信号的次数A进行计数，DI计数器41对RF ON DI信号的次数B进行计数。另外，按照时刻t1的停止指令，DO计数器40停止RF ON DO信号的次数A的计数，DI计数器41停止RF ON DI信号的次数B的计数。按照时刻tr的复位信号使DO计数器40和DI计数器41初始化。
当开始图5所示的异常探测处理时，控制部26对用于指示RF电源18的接通的DO信号的输出次数X进行计数(步骤S10)。通信部25从I/O板30的通信部36获取DO计数器40中储存的计数值A和DI计数器41中储存的计数值B(步骤S12)。
接着，异常判定部27判定输出次数X是否与计数值A相等(步骤S14)。异常判定部27在判定为输出次数X与计数值A不相等的情况下，判定为I/O板30存在异常(步骤S16)，结束本处理。另一方面，在异常判定部27判定为输出次数X与计数值A相等的情况下，判定输出次数X是否与计数值B相等(步骤S18)。
异常判定部27在判定为输出次数X与计数值B相等的情况下，判定为无异常(步骤S20)，结束本处理。另一方面，异常判定部27在判定为输出次数X与计数值B不相等的情况下，判定为I/O板30与RF电源18之间的配线或RF电源18存在异常(步骤S22)，结束本处理。
以上，根据第一实施方式所涉及的异常探测系统，能够探测设置于基板处理装置10的RF电源18、I/O板30以及RF电源18与I/O板30之间的配线的异常。
<第二实施方式>
接着，参照图7～图10来说明第二实施方式所涉及的状态信号检测电路和第二实施方式所涉及的异常探测处理的一例。图7表示第二实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例。图8为用于说明第一实施方式～第六实施方式所涉及的状态信号(DO、DI、AI信号)的时序图。图9为表示第二实施方式～第五实施方式所涉及的异常探测处理的一例的流程图。图10为用于说明第二实施方式所涉及的异常探测处理的一例的时序图。
(状态信号检测电路)
图7所示的第二实施方式所涉及的状态信号检测电路35处于FPGA电路34内，并具有AI电路51、最大值寄存器42和最小值寄存器43。AI电路51输出将RF行波的电力Pf的模拟信号数字化为12位的数据得到的Pf AI信号。另外，输出将RF反射波的电力Pr的模拟信号数字化为12位的数据得到的Pr AI信号。
如图10所示，在时刻t3输出开始指令信号，在时刻t4输出停止指令信号，在时刻tr输出复位信号。在时刻t3的开始指令与时刻t4的停止指令之间的期间，例如每隔300μs的采样时钟对数据进行采样。实际上，如图8所示，在从开始指令到停止指令之间的期间表示一个工艺，采样时间为一个工艺内的50ms～100ms的范围的规定时间。根据图10所示的采样时钟收集的采样数据中的、Pf AI信号的最大值和Pr AI信号的最大值分别储存于最大值寄存器42。另外，Pf AI信号的最小值和Pr AI信号的最小值分别储存于最小值寄存器43。
最大值寄存器42和最小值寄存器43分别设为12位，根据由MC 20的MC软件控制的开始指令来开始最大值和最小值的检测，通过停止指令停止该检测。另外，通过复位指令使最大值寄存器42和最小值寄存器43初始化。
此外，即使在检测过程中也能够进行最大值寄存器42和最小值寄存器43的寄存器值的读取。另外，通过FPGA电路34的设计能够增减能够检测的AI信号数。
在基板处理装置10为等离子体ALD装置的情况下，以200ms～800ms进行一个工艺。因而，如图8所示，Pf AI信号的开始指令(t0、t3、···)和停止指令(t2、t4、···)各自的间隔为200ms～800ms。因而，按每200ms～800ms的一个工艺收集一次采样数据。
在50ms～100ms的范围的规定时间内以300μs～1ms的采样间隔收集采样数据。例如，在50ms的规定时间内每隔300μs收集多个Pf AI信号和Pr AI信号的采样数据。收集到的Pf AI信号和Pr AI信号的采样数据存储在I/O板30的存储部37中。
像这样，第一实施方式的从开始指令(t0)到停止指令(t1)为止的时间包含300次左右的工艺，因此比第二实施方式的从开始指令(t0、t3、···)到停止指令(t2、t4、···)为止的时间长。
MC 20例如每隔100ms进行轮询。MC 20获取AI信号的采样数据的周期是比例如基于ALD法的处理的一个循环200ms～800ms中的规定时间50ms～100ms长或相同的时间。因而，通过MC 20的一次轮询，MC 20获取的AI信号的采样数据为一次的量的AI信号的采样数据，不会通过一次轮询获取多次的量的AI信号的采样数据。
(异常探测处理)
由MC 20执行图9所示的第二实施方式所涉及的异常探测处理。当开始本处理时，控制部26与轮询的定时同步地经由通信部25从I/O板30接收以规定的采样间隔(在本实施方式中为300μs)收集到的采样数据的Pf(RF的行波电力)的AI信号的最大值及最小值以及Pr(RF的反射波电力)的AI信号的最大值及最小值(步骤S32)。
接着，异常判定部27判定Pf的AI信号的最大值是否比规定的阈值A大(步骤S34)。异常判定部27在判定为Pf的AI信号的最大值比规定的阈值A大的情况下，判定为RF电源18存在异常(步骤S36)，结束本处理。另一方面，异常判定部27在判定为Pf的AI信号的最大值为规定的阈值A以下的情况下，判定Pf的AI信号的最小值是否比规定的阈值B小(步骤S38)。
异常判定部27在判定为Pf的AI信号的最小值比规定的阈值B小的情况下，判定为RF电源18存在异常(步骤S36)，结束本处理。另一方面，异常判定部27在判定为Pf的AI信号的最小值为规定的阈值B以上的情况下，判定Pr的AI信号的最大值是否比规定的阈值C大(步骤S40)。异常判定部27在判定为Pr的AI信号的最大值比规定的阈值C大的情况下，判定为RF电源18存在异常(步骤S36)，结束本处理。另一方面，异常判定部27在判定为Pr的AI信号的最大值为规定的阈值C以下的情况下，判定Pr的AI信号的最小值是否比规定的阈值D小(步骤S42)。
异常判定部27在判定为Pr的AI信号的最小值比规定的阈值D小的情况下，判定为RF电源18存在异常(步骤S36)，结束本处理。另一方面，异常判定部27在判定为Pr的AI信号的最小值为规定的阈值D以上的情况下，判定为设备中没有异常(步骤S44)，结束本处理。
此外，作为规定的阈值A～D的一例，可以分别将实施正常的工艺时的Pf的AI信号的中心值的±5％的范围的值的最大值和最小值设定为阈值A和阈值B。同样地，可以分别将实施正常的工艺时的Pr的AI信号的中心值的±5％的范围的值的最大值和最小值的值设定为阈值C和阈值D。但是，各阈值A～D的设定不限于此，能够使用表示不脱离正常的工艺的范围的其它容许值。
以上，根据第二实施方式所涉及的异常探测系统，I/O板30以MC 20的轮询周期以下的时间、例如300μs的采样间隔收集Pf的AI信号和Pr的AI信号的采样数据，并且存储于存储部37。由此，事先将收集到的采样数据暂时累积于I/O板30。MC 20以轮询周期从I/O板30获取采样数据，由此能够基于累积的采样数据高精度地探测RF电源18的异常。
此外，在第二实施方式中，MC 20基于Pf AI信号的最大值和最小值以及Pr AI信号的最大值和最小值来判定RF电源18等设备有无异常，但不限于此。MC 20也可以计算每次轮询从I/O板30获取到的采样数据的峰值、平均值、中央值等，并且基于计算结果来判定设备有无异常。
<第三实施方式>
接着，参照图11和图12说明第三实施方式所涉及的状态信号检测电路和第三实施方式所涉及的异常探测处理的一例。图11表示第三实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例。图12为第三实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
(状态信号检测电路)
图11所示的第三实施方式所涉及的状态信号检测电路35处于FPGA电路34内，具有AI电路51、最大值寄存器42以及最小值寄存器43。AI电路51输出将RF行波的电压Vpp的模拟信号数字化为12位的数据后得到的Vpp AI信号。
最大值寄存器42和最小值寄存器43分别设为12位，按照由MC 20的MC软件控制的开始指令开始Vpp AI信号的最大值和最小值的检测，并且通过停止指令停止该检测。另外，通过复位指令使最大值寄存器42和最小值寄存器43初始化。即使在检测过程中也能够进行最大值寄存器42和最小值寄存器43的寄存器值的读取。
如图12所示，在时刻t3输出开始指令信号，在时刻t4输出停止指令信号，在时刻tr输出复位信号。在时刻t3的开始指令与时刻t4的停止指令之间的期间、例如每隔300μs的采样时钟来对数据进行采样。采样数据中的Vpp AI信号的最大值储存于最大值寄存器42，VppAI信号的最小值储存于最小值寄存器43。
与第二实施方式的情况同样，在每个200ms～800ms的工艺中的50ms～100ms的范围内的规定时间内以300μs的采样间隔收集采样数据。在本实施方式中，在50ms的规定时间内每隔300μs收集Vpp AI信号的数据。收集到的Vpp AI信号的采样数据存储于I/O板30的存储部37。
(异常探测处理)
与第二实施方式同样地，MC 20基于每次轮询从I/O板30获取到的采样数据的最大值和最小值来判定RF电源18等设备有无异常。具体地说，在图9的异常探测处理中使用的采样数据为Pf AI信号和Pr AI信号的采样数据，相对于此，本实施方式使用Vpp AI信号的采样数据来进行与图9的异常探测处理同样的处理。也就是说，在Vpp AI信号的最大值比规定的阈值E大或者Vpp AI信号的最小值比规定的阈值F小的情况下，判定为RF电源存在异常，除此以外的情况下，判定为无异常，结束处理。
由此，能够判定RF电源18有无异常。此外，MC 20也可以计算每次轮询从I/O板30获取到的采样数据的峰值、平均值、中央值等，并且基于计算结果来判定设备有无异常。
以上，根据第三实施方式所涉及的异常探测系统，I/O板30以MC 20的轮询周期以下的时间、例如300μs的采样间隔收集Vpp AI信号的采样数据，并且存储于存储部37。由此，事先将收集到的采样数据暂时累积于I/O板30。MC 20以轮询周期从I/O板30获取采样数据，由此能够基于累积的采样数据来判定RF电源18有无异常。
<第四实施方式>
接着，参照图13和图14说明第四实施方式所涉及的状态信号检测电路和第四实施方式所涉及的异常探测处理的一例。图13表示第四实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例。图14为第四实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
(状态信号检测电路)
图13所示的第四实施方式所涉及的状态信号检测电路35处于FPGA电路34内，具有AI电路51、最大值寄存器42以及最小值寄存器43。AI电路51输出将匹配器17的匹配位置即负载位置(Load Position)和调谐位置(Tune Position)的模拟信号数字化为12位的数据后得到的Load AI信号和Tune AI信号。
最大值寄存器42和最小值寄存器43分别设为12位，按照由MC 20的MC软件控制的开始指令来开始Load AI信号和Tune AI信号的最大值和最小值的检测，通过停止指令停止该检测。另外，通过复位指令使最大值寄存器42和最小值寄存器43初始化。此外，即使在检测过程中也能够进行最大值寄存器42和最小值寄存器43的寄存器值的读取。
如图14所示，在时刻t3输出开始指令信号，在时刻t4输出停止指令信号，在时刻tr输出复位信号。在时刻t3的开始指令与时刻t4的停止指令之间的期间、例如每隔300μs的采样时钟对数据进行采样。采样数据中的Load AI信号和Tune AI信号的最大值储存于最大值寄存器42，Load AI信号和Tune AI信号的最小值储存于最小值寄存器43。
与第二实施方式的情况同样，在每个200ms～800ms的工艺中的50ms～100ms的范围内的规定时间内以300μs的采样间隔收集采样数据。在本实施方式中，在50ms的规定时间内每隔300μs收集Load AI信号和Tune AI信号的采样数据。收集到的Load AI信号和TuneAI信号的采样数据存储于I/O板30的存储部37。
(异常探测处理)
与第二实施方式同样，MC 20基于每次轮询从I/O板30获取到的采样数据的最大值和最小值来判定匹配器17有无异常。具体地说，在图9的异常探测处理中使用的采样数据为Pf AI信号和Pr AI信号的采样数据，相对于此，本实施方式使用匹配器17的Load AI信号和Tune AI信号的采样数据来将图9的Pf AI信号和Pr AI信号置换为Load AI信号和Tune AI信号，进行与图9的异常探测处理相同的处理。由此，能够判定匹配器17有无异常。此外，MC20也可以计算每次轮询从I/O板30获取到的采样数据的峰值、平均值、中央值等，并且基于计算结果来判定设备有无异常。
以上，根据第四实施方式所涉及的异常探测系统，I/O板30以比MC 20的轮询周期短的时间收集Load AI信号和Tune AI信号的采样数据。由此，事先将收集到的采样数据暂时累积于I/O板30。MC 20以轮询周期从I/O板30获取采样数据，由此能够基于累积的采样数据来判定匹配器17有无异常。
<第五实施方式>
接着，参照图15～图17说明第五实施方式所涉及的状态信号检测电路和第五实施方式所涉及的异常探测处理的一例。图15表示第五实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例。图16为第五实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。图17为用于说明第五实施方式所涉及的异常探测处理中的累计方法的图。
(状态信号检测电路)
图15所示的第五实施方式所涉及的状态信号检测电路35处于FPGA电路34内，具有AI电路51和累计寄存器44。AI电路51输出将RF行波的电力Pf的模拟信号和RF反射波的电力Pr的模拟信号数字化为12位的数据后得到的Pf AI信号和Pr AI信号。
累计寄存器44设为32位，通过基于MC软件的控制的开始指令来开始PfAI信号和PrAI信号的累计，通过停止指令停止该累计。另外，通过复位指令使累计寄存器44初始化。
累计间隔为与AI电路51的采样间隔即300μs～1ms的范围内的设定值相同的间隔。在本实施方式中，累计间隔为300μs。即使在累计过程中也能够进行累计寄存器44的寄存器值的读取，但32位的数据为16位×2次的读取循环，因此当在其间发生从第16位向第17位的进位时成为不准确的读取值。但是，当以300μs的间隔将12位的数据加到32位的累计寄存器44时，能够进行达到300μs×2(32-12)＝5分钟的累计。因而，累计寄存器44足以对按每个基于ALD法的成膜的循环来采样的Pf AI信号和Pr AI信号的采样数据进行累计，不会发生进位而使得累计值成为不准确的值。
如图16所示，在与累计时钟相应的Pf AI信号的值为3，5，5，5，5，5，1···的情况下，累计寄存器44中储存的值为3，8，13，18，23，28，29···。在与累计时钟相应的Pr AI信号的值为3，0，0，0，0，0，0···的情况下，累计寄存器44中储存的值为3，3，3，3，3，3，3···。累计时钟与采样时钟同步，例如每隔300μs的采样时钟对数据进行采样的情况下，每隔300μs的累计时钟对采样数据进行累计。CPU 32使用下述的式(1)计算Pf AI信号和PrAI信号的采样数据的累计值，并且储存于累计寄存器44。
(异常探测处理)
MC 20获取每次轮询从I/O板30获取到的、Pf AI信号和Pr AI信号的采样数据的累计值。MC 20基于累计结果判定ALD的一个循环中的RF电源18有无异常。另外，MC 20通过对ALD的每个循环的累计值进行合计，由此判定一个工艺中的RF电源18有无异常。此外，计算出的ALD的一个循环的累计值累积在累计寄存器44中，MC 20收集累计寄存器44中累积的累计值，计算一个工艺的累计值。
[数式1]
此外，式(1)的Δt为累计间隔(＝采样间隔)，在本实施方式中为300μs。Vn表示PfAI信号和Pr AI信号的第n(1≤n)次的采样数据。
累计值表示RF的行波的总电力和RF的反射波的总电力。因而，在累计值偏离预先决定的规定的阈值的范围的情况下，异常判定部27判定为RF电源18异常。
以上，根据第五实施方式所设涉及的异常探测系统，事先将基于收集到的Pf AI信号和Pr AI信号的采样数据的累计值暂时累积于I/O板30，MC 20根据轮询从I/O板30获取累计值。由此，能够基于RF电源18的输出的累计值来高精度地探测RF电源18的异常。
<第六实施方式>
接着，参照图18～图20来说明第六实施方式所涉及的状态信号检测电路和第六实施方式所涉及的异常探测处理的一例。图18表示第六实施方式所涉及的状态信号检测电路的一例。图19为表示第六实施方式所涉及的异常探测处理的一例的流程图。图20为第六实施方式所涉及的异常探测处理中的各信号的时序图。
(状态信号检测电路)
图18所示的第六实施方式所涉及的状态信号检测电路35处于FPGA电路34内，具有光电耦合器50、上升沿延迟时间计数器45以及下降沿延迟时间计数器46。
上升沿延迟时间计数器45和下降沿延迟时间计数器46测量从MC 20指示RF电源18的接通的DO信号与针对DO信号的确认信号即DI信号之间的相对的时间差。
上升沿延迟时间计数器45测量DO信号与DI信号之间的上升沿的时间差。下降沿延迟时间计数器46测量DO信号与DI信号之间的下降沿的时间差。
上升沿延迟时间计数器45和下降沿延迟时间计数器46分别设为16位，通过MC 20的MC软件控制的开始指令来开始计数，并且通过停止指令停止该计数。即使在计数过程中也能够进行上升沿延迟时间计数器45和下降沿延迟时间计数器46的计数值的读取。
(异常探测处理)
由MC 20执行图19所示的第六实施方式所涉及的异常探测处理。作为前提，控制部26预先测定RF电源18正常动作时的DO信号(RF ON DO)与DI信号(RF ON DI)之间的上升沿的基准延迟时间Δta的值以及RF ON DO信号与RF ON DI信号之间的下降沿的基准延迟时间Δtb的值。
在进行本处理之前，控制部26获取上升沿的基准延迟时间Δta的值和下降沿的基准延迟时间Δtb的值。接着，当开始本处理时，通信部25从I/O板30的通信部36获取上升沿延迟时间计数器45中储存的上升沿延迟时间S(n)(＝Δtan：1≤n)(步骤S62)。另外，通信部25从I/O板30的通信部36获取下降沿延迟时间计数器46中储存的下降沿延迟时间U(n)(Δtbn：1≤n)(步骤S62)。由此，获取图20所示的上升沿延迟时间S(n)和下降沿延迟时间U(n)。
接着，异常判定部27比较上升沿延迟时间S(n)(＝Δtan)与基准延迟时间Δta的值，另外比较下降沿延迟时间U(n)(＝Δtbn)与基准延迟时间Δtb的值(步骤S64)。上升沿延迟时间计数器45和下降沿延迟时间计数器46分别为16位的计数器，关于Δta和Δtb，能够进行达到0.1ms×216＝6.5秒的计数，能够确保足够的计数时间。
异常判定部27进行比较的结果是判定是否上升沿延迟时间S(n)中的某一个或者下降沿延迟时间U(n)中的某一个超出容许范围地发生偏离(步骤S66)。异常判定部27在判定为超出容许范围地发生偏离的情况下，判定为I/O板30或RF电源18存在异常(步骤S68)，结束本处理。另一方面，异常判定部27在判定为没有超出容许范围地发生偏离的情况下，判定为RF电源18没有异常(步骤S70)，结束本处理。
以上，根据第六实施方式所涉及的异常探测系统，能够基于RF ON DO信号和RF ONDI信号的上升沿的延迟时间或下降沿的延迟时间来高精度地探测RF电源18或I/O板30的异常。
以上，通过上述实施方式对异常探测系统和控制板进行了说明，但本发明所涉及的异常探测系统和控制板不限定为上述实施方式，能够在本发明的范围内进行各种变形和改良。上述多个实施方式所记载的事项能够在不矛盾的范围内进行组合。
例如，在判定为RF电源18等设备异常的情况下，优选MC 20记录设备的状态信息来作为日志信息。由此，在设计和构建由基板处理装置10执行的工艺的情况下，通过利用日志信息能够预防工艺的不良状况。
RF电源18的异常包括RF电源18的劣化和破损。另外，I/O板30的异常具有I/O板30的故障的可能性。因而，MC 20也可以针对每个被判定为异常的设备进行不同的应对。例如，也可以是，在判定为RF电源18异常的情况下，如果被判定为异常的次数例如为三次等规定的次数以上，则停止工艺。在判定为I/O板30异常的情况下，也可以不取决于被判定为异常的次数而是立即停止来自I/O板30的信号的输入输出。
另外，本发明所涉及的基板处理装置不仅能够应用于电容耦合型等离子体(CCP：Capacitively Coupled Plasma)装置，也能够应用于其它基板处理装置。作为其它基板处理装置，可以为电感耦合型等离子体(ICP：Inductively Coupled Plasma)、使用径向线缝隙天线的等离子体处理装置、螺旋波激励型等离子体(HWP：Helicon Wave Plasma)装置、电子回旋共振等离子体(ECR：Electron Cyclotron Resonance Plasma)装置等。
在本说明书中，作为成膜对象的基板对半导体晶圆W进行了说明，但不限于此，也可以为用于LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、FPD(Flat Panel Display：平板显示器)等的各种基板、光掩模、CD基板、印刷基板等。
本国际申请主张2016年3月29日申请的日本专利申请2016-066052号的优先权，将其全部内容引用到本国际申请中。
附图标记说明
1：EC；2：网络；10：基板处理装置；11：处理容器；14：气体供给源；16：排气装置；17：匹配器；18：RF电源；19：台；20：MC；21：I/O控制接口；22：CPU；23：易失性存储器；24：非易失性存储器；25：通信部；26：控制部；27：异常判定部；28：日志存储部；30：I/O板；31：I/O模块；32：CPU；33：RAM；34：FPGA；35：状态信号检测电路；36：通信部；37：存储部；38：计时部；39：设备控制部；40：DO计数器；41：DI计数器；42：最大值寄存器；43：最小值寄存器；44：累计寄存器；45：上升沿延迟时间计数器；46：下降沿延迟时间计数器；48：网络；50：光电耦合器；51：AI电路。

Claims (8)

1.一种异常探测系统，具有：第一控制器，其控制基板处理装置；以及第二控制器，其按照该第一控制器的指示来对设置于所述基板处理装置的设备进行控制，所述异常探测系统探测所述设备的异常，
其中，所述第二控制器具有存储部，所述存储部在规定的周期中的规定时间内以规定的采样间隔收集所述设备的状态信号，并累积所收集到的该设备的状态信号，
所述第一控制器具有异常判定部，所述异常判定部以所述规定时间以上的时间间隔从所述第二控制器获取累积的所述设备的状态信号，基于获取到的所述设备的状态信号判定所述设备有无异常。
2.根据权利要求1所述的异常探测系统，其特征在于，
所述设备为设置于所述基板处理装置的高频电源和匹配器中的至少任一方，
所述存储部累积以下状态信号中的至少一个：向所述高频电源发送的指令信号的数量、针对该指令信号的确认信号的数量、所述高频电源输出的高频的行波的电力的信号、所述高频的反射波的电力的信号、所述高频的行波的电压的信号、所述匹配器的匹配位置的信号、表示所述高频的行波的电力的累计值的信号、表示向所述高频电源发送的指令信号与针对该指令信号的确认信号的上升沿的延迟时间的信号以及表示向所述高频电源发送的指令信号与针对该指令信号的确认信号的下降沿的延迟时间的信号。
3.根据权利要求2所述的异常探测系统，其特征在于，
所述异常判定部基于所述高频的行波的电力的信号、所述高频的反射波的电力的信号、所述高频的行波的电压的信号及所述匹配器的匹配位置的信号中的各个信号的峰值、中央值和平均值以及所述高频的行波的电力的累计值的信号所表示的电力累计值中的至少一个来判定所述高频电源有无异常。
4.根据权利要求2所述的异常探测系统，其特征在于，
所述异常判定部基于向所述高频电源发送的指令信号的数量和针对该指令信号的确认信号的数量中的至少任一个来判定有无所述高频电源的异常、所述匹配器的异常或该高频电源与该匹配器之间的配线的异常。
5.根据权利要求2所述的异常探测系统，其特征在于，
所述异常判定部基于向所述高频电源发送的指令信号与针对该指令信号的确认信号的上升沿的延迟时间的信号所表示的延迟时间以及向所述高频电源发送的指令信号与针对该指令信号的确认信号的下降沿的延迟时间的信号所表示的延迟时间中的至少任一个，来判定有无所述高频电源的异常或所述匹配器的异常。
6.根据权利要求1所述的异常探测系统，其特征在于，
所述异常探测系统具有日志存储部，在所述异常判定部判定为所述设备存在异常的情况下，所述日志存储部存储该设备的状态信号的日志信息。
7.根据权利要求1所述的异常探测系统，其特征在于，
所述基板处理装置为通过原子层沉积法对基板进行成膜处理的原子层沉积装置。
8.一种控制板，与基于设置于基板处理装置的设备的状态信号来判定所述设备有无异常的第一控制器连接，所述控制板控制所述设备，所述控制板具有：
存储部，其在规定的周期中的规定时间内以规定的采样间隔收集所述设备的状态信号，并累积所收集到的该设备的状态信号；以及
通信部，其响应于所述第一控制器以所述规定时间以上的时间间隔发送的轮询，发送所累积的所述设备的状态信号。
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