KR101313912B1 - 이상 검출 시스템, 이상 검출 방법 및 기억 매체 - Google Patents

이상 검출 시스템, 이상 검출 방법 및 기억 매체 Download PDF

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Abstract

장치에 발생하는 이상을 정밀도 좋게 검출하는 이상 검출 시스템을 제공한다. 플라즈마 처리 장치(2)에 발생하는 이상을 검출하는 이상 검출 시스템(100)은, 이상의 발생에 기인하는 AE를 검출하는 복수의 초음파 센서(41)와, 초음파 센서(41)의 각 출력 신호를 각각 제1 신호와 제2 신호로 분배하는 분배기(65)와, 제1 신호를 예컨대 10 kHz로 샘플링하여, 정해진 특징을 검출했을 때에 트리거 신호를 발생시키는 트리거(52)와, 트리거 신호를 수신하여 트리거 발생 시각을 결정하는 트리거 발생 시각 카운터(54)와, 제2 신호를 예컨대 1 MHz로 샘플링한 샘플링 데이터를 작성하는 데이터 로거 보드(55)와, 샘플링 데이터 중 트리거 발생 시각 카운터(54)로부터 결정된 트리거 발생 시각을 기준으로 한 일정 기간에 상당하는 데이터의 파형 해석을 행함으로써 플라즈마 처리 장치(2)에 발생한 이상을 해석하는 PC(50)를 구비한다.

Description

이상 검출 시스템, 이상 검출 방법 및 기억 매체{ABNORMALITY DETECTION SYSTEM, ABNORMALITY DETECTION METHOD, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 이상 검출 시스템, 이상 검출 시스템에 의한 이상 검출 방법 및 이상 검출 시스템에 있어서 이용되는 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독가능한 기억 매체에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 평면 표시 장치 패널 등의 기판에 정해진 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치는, 통상 기판을 수용하는 수용실(이하, 「챔버」라고 기재함)을 구비한다. 이러한 기판 처리 장치에서는, 챔버 내에 처리 가스를 도입하면서 챔버 내에 고주파 전력을 인가함으로써 처리 가스로부터 플라즈마를 발생시켜, 그 플라즈마에 의해서 기판에 플라즈마 처리를 실시한다.
챔버 내에 고주파 전력을 인가했을 때에, 여러 가지 요인에 의해 플라즈마 이상 방전(예컨대, 마이크로 아킹) 등의 이상이 발생하는 경우가 있다. 플라즈마 이상 방전은, 기판 표면에 크랙이나 노치 등을 발생시키거나, 챔버 내에 배치된 구성 부품을 소손(燒損)시키거나 하는 등의 원인으로 되고, 또한, 챔버 내의 구성 부품(예컨대, 상부 전극)에 부착된 증착물 등을 박리시켜 파티클을 발생시키는 원인이 된다.
그 때문에, 플라즈마 이상 방전을 조기에 검출하여, 플라즈마 이상 방전이 검출되었을 때에는 플라즈마 처리 장치의 동작을 정지하는 등의 적절한 대처를 신속하게 행하여, 기판이나 구성 부품의 손상 및 파티클의 발생을 방지할 필요가 있다. 그래서, 플라즈마 이상 방전 등의 이상을 조기에 검출하는 방법이 여러 가지 개발되어 있다.
예컨대, 플라즈마 처리 방법의 고감도 검출이 가능한 방법으로서, 플라즈마 이상 방전시의 에너지 방출에 기인하는 AE(어쿠스틱 방출(Acoustic Emission))을 검출하는 방법이 검토되고 있다. AE를 이용하는 검출 장치로서, 챔버의 외벽에 복수의 초음파 센서를 구비하여, 이들 초음파 센서에 의해서 플라즈마 이상 방전이 발생했을 때의 에너지 방출에 기인하는 AE를 검출하는 것이나, 반도체 웨이퍼를 적재하는 적재대(서셉터) 또는 적재대에 적재된 반도체 웨이퍼의 주변에 배치된 포커스 링에 접촉하도록 복수의 음향 프로브를 설치하여, 이들 음향 프로브를 전파하는 초음파를 초음파 센서에 의해 검출하는 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 때, 플라즈마 발생에 이용하는 고주파 전력(전압 또는 전류)을 모니터링하는 방법이 병용되는 경우가 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2003-100714호 공보
그러나, 초음파 센서는, 플라즈마 이상 방전에 기인하는 AE뿐만 아니라, 플라즈마 처리 장치의 게이트 밸브의 개폐 등에 기인하는 기계적 진동 등을 노이즈로서 검출한다. 이에 따라 플라즈마 이상 방전의 검출 정밀도가 저하된다고 하는 문제가 생긴다. 이 문제를 해결하기 위해서, 초음파 센서가 검출한 AE 신호의 해석 수법의 개량이 요구되고 있다.
AE 신호의 해석 수법으로서는, 예컨대, 초음파 센서의 출력 신호(검출 신호)를 고속 샘플링하여, 얻어진 데이터를 PC(Personal Computer) 상에서 디지털 처리하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법에서는, 고속 샘플링에 의한 대용량 데이터를 취급할 필요가 있기 때문에, 데이터 처리 비용이 높아진다고 하는 문제나 실시간 데이터 처리를 할 수 없게 되는 등의 문제가 있다.
또한, 목업(mock-up)을 병용하여 디지털 처리를 하는 방법도 있지만, DSP(Digital Signal Processor)의 처리 능력의 한계 때문에, 10 kHz 샘플링에 대응하는 정도이다. 이 샘플링 주파수는, 고주파 전력의 모니터링에는 충분하지만, 발생에서부터 종료까지의 시간이 마이크로초 정도의 이상에 기인하는 AE 신호의 모니터링에는 불충분하다.
그런데, 종래에는, 복수의 초음파 센서가 배치되어 있는 경우라도, AE 신호의 해석은 초음파 센서마다 이루어지고 있다. 이 경우, 예컨대, 플라즈마 이상 방전의 발생 부위의 차이에 의해서 AE 신호의 크기에 차가 생기기 때문에, 플라즈마 이상 방전의 발생을 놓쳐 버릴 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 처리 장치에 생긴 이상에 관한 대용량의 데이터를 취득하면서도, 데이터 처리 비용을 낮게 억제할 수 있으며, 발생한 이상을 고정밀도로 검출할 수 있는 이상 검출 시스템, 이상 검출 시스템에 의한 이상 검출 방법 및 이상 검출 시스템에 있어서 이용되는 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독가능한 기억 매체를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원 발명에 따른 이상 검출 시스템은, 처리 장치에 발생하는 이상을 검출하는 이상 검출 시스템으로서, 상기 처리 장치에 있어서 발생하는 어쿠스틱 방출을 검출하기 위한 복수의 초음파 센서와, 상기 복수의 초음파 센서의 각 출력 신호를 각각 제1 신호와 제2 신호로 분배하는 분배 유닛과, 상기 제1 신호를 제1 주파수로 샘플링하여, 정해진 특징을 검출했을 때에 트리거 신호를 발생시키는 트리거 발생 유닛과, 상기 트리거 신호를 수신하여 트리거 발생 시각을 결정하는 트리거 발생 시각 결정 유닛과, 상기 제2 신호를 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수로 샘플링한 샘플링 데이터를 작성하는 데이터 작성 유닛과, 상기 샘플링 데이터 중 상기 트리거 발생 시각 결정 유닛에 의해 결정된 상기 트리거 발생 시각을 기준으로 한 일정 기간에 상당하는 데이터의 파형 해석을 행함으로써 상기 처리 장치에 발생한 이상을 해석하는 데이터 처리 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이상 검출 시스템은, 정해진 기간 내에 복수의 상기 트리거 신호가 발생했을 때에, 상기 복수의 트리거 신호를 대표 트리거 신호로서 하나의 신호로 통합하는 트리거 신호 처리 유닛을 더 구비하며, 상기 트리거 발생 시각 결정 유닛은, 상기 대표 트리거 신호에 대하여 상기 트리거 발생 시각을 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이상 검출 시스템은, 상기 복수의 초음파 센서의 각 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이상 검출 시스템은, 상기 제1 주파수는 10 kHz∼5 MHz이며, 상기 제2 주파수는 500 kHz∼5 MHz인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원 발명에 따른 이상 검출 방법은, 처리 장치에 발생하는 이상을 검출하는 이상 검출 방법으로서, 상기 처리 장치에서 발생하는 어쿠스틱 방출을 복수의 초음파 센서에 의해 검출하는 검출 단계와, 상기 검출 단계에서 얻어진 상기 복수의 초음파 센서로부터의 각 출력 신호를 각각 제1 신호와 제2 신호로 분배 유닛에 의해 분배하는 분배 단계와, 상기 제1 신호를 제1 주파수로 A/D 변환 유닛에 의해 샘플링하여, 정해진 특징을 검출했을 때에 신호 발생 유닛에 의해 트리거 신호를 발생시키는 트리거 신호 발생 단계와, 상기 트리거 신호를 수신하여 상기 트리거 신호의 트리거 발생 시각을 시각 카운터 유닛에 의해 결정하는 트리거 발생 시각 결정 단계와, 상기 제2 신호를 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수로 A/D 변환 유닛에 의해 샘플링하여 샘플링 데이터를 작성하는 샘플링 데이터 작성 단계와, 상기 샘플링 데이터 중 상기 트리거 발생 시각 결정 단계에서 결정된 상기 트리거 발생 시각을 기준으로 한 일정 기간에 상당하는 데이터의 파형 해석을 컴퓨터가 행함으로써 상기 처리 장치에 발생한 이상을 해석하는 데이터 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 방법은, 상기 트리거 신호 발생 단계에 있어서 정해진 기간 내에 복수의 상기 트리거 신호가 발생했을 때에, 상기 복수의 트리거 신호를 대표 트리거 신호로서 하나의 신호로 통합하는 트리거 신호 처리 단계를 더 포함하며, 상기 트리거 발생 시각 결정 단계에 있어서는, 상기 대표 트리거 신호에 대하여 상기 트리거 발생 시각이 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 방법은, 상기 분배 단계에 의해서 얻어진 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호로부터 필터에 의해 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 방법은, 상기 제1 주파수를 10 kHz∼5 MHz로 하고, 상기 제2 주파수를 500 kHz∼5 MHz로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 방법은, 상기 데이터 처리 단계는, 상기 샘플링 데이터로부터 상기 일정 기간에 상당하는 데이터를 잘라내는 잘라내기 단계와, 상기 잘라내기 단계에서 잘라낸 데이터에 대하여 대표치에 의한 다운 샘플링을 행하여, 작성된 다운 샘플링 데이터에 의미 있는 파형이 존재하는 경우에, 상기 다운 샘플링 데이터로부터 파형 특징량을 추출하는 제1 파형 특징량 추출 단계와, 상기 제1 파형 특징량 추출 단계에 의해 추출된 파형 특징량의 시각을 추정함으로써 상기 잘라내기 단계에서 잘라낸 데이터의 해석 대상을 좁혀, 상기 해석 대상에 대하여 상기 잘라내기 단계에서 잘라낸 데이터로부터 파형 특징량을 추출하는 제2 파형 특징량 추출 단계와, 상기 제2 파형 특징량 추출 단계에서 얻어진 파형 특징량과 미리 설정된 이상 패턴 인식 모델과의 패턴 인식을 행함으로써 상기 처리 장치에 발생한 이상을 판정하는 판정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 방법은, 청구항 5 내지 9 중 어느 한 항에 기재한 이상 검출 방법에 있어서, 상기 검출 단계 전에 이루어지는, 상기 처리 장치에서 실행되는 정해진 처리의 프로세스 조건을 취득하는 프로세스 조건 취득 단계를 더 포함하며, 상기 검출 단계는, 상기 프로세스 조건 취득 단계에서 취득된 상기 프로세스 조건에 포함되는 상기 정해진 처리의 실행 기간 동안만 실행되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원 발명에 따른 컴퓨터 판독가능한 기억 매체는, 컴퓨터에 의해서 제어되는 이상 검출 시스템으로 정해진 처리 장치에서 발생하는 이상을 검출하는 이상 검출 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기억 매체로서, 상기 이상 검출 방법은, 상기 처리 장치에서 발생하는 어쿠스틱 방출을 복수의 초음파 센서에 의해 검출하는 검출 단계와, 상기 검출 단계에서 얻어진 상기 복수의 초음파 센서로부터의 각 검출 신호를 각각 제1 신호와 제2 신호로 분배 유닛에 의해 분배하는 분배 단계와, 상기 제1 신호를 제1 주파수로 A/D 변환 유닛에 의해 샘플링하여, 정해진 특징을 검출했을 때에 신호 발생 유닛에 의해 트리거 신호를 발생시키는 트리거 신호 발생 단계와, 상기 트리거 신호를 수신하여 상기 트리거 신호의 트리거 발생 시각을 시각 카운터 유닛에 의해 결정하는 트리거 발생 시각 결정 단계와, 상기 제2 신호를 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수로 A/D 변환 유닛에 의해 샘플링하여 샘플링 데이터를 작성하는 샘플링 데이터 작성 단계와, 상기 샘플링 데이터 중 상기 트리거 발생 시각 결정 단계에서 결정된 상기 트리거 발생 시각을 기준으로 한 일정 기간에 상당하는 데이터의 파형 해석을 상기 컴퓨터가 행함으로써 상기 처리 장치에 발생한 이상을 해석하는 데이터 처리 단계를 포함한다.
본원 발명에 따른 이상 검출 시스템, 청구항 5에 기재된 이상 검출 방법 및 청구항 11에 기재된 컴퓨터 판독가능한 기억 매체에 의하면, 처리 장치에 생긴 이상에 관한 대용량의 데이터를 취득하면서도, 데이터 처리 비용을 낮게 억제할 수 있고, 더구나, 발생한 이상을 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 시스템 및 청구항 6에 기재된 이상 검출 방법에 의하면, 대표 트리거 신호를 발생시킴으로써, 이상 검출의 정밀도를 저하시키는 일없이, 데이터 처리에 걸리는 부하를 경감시킬 수 있다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 방법에 의하면, 초음파 센서의 각 출력 신호로부터 필터에 의해 노이즈가 제거되기 때문에, 트리거 신호의 발생이나 샘플링 데이터의 해석 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 시스템 및 이상 검출 방법에 의하면, 발생하고 나서 마이크로초 정도로 종료하는 식의 종래에는 검출이 곤란하였던 이상에 기인하는 AE 신호를 빠짐없이 검출할 수 있게 된다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 방법에 의하면, 데이터 잘라내기에 의해서 해석 처리 대상이 되는 데이터량을 적게 한 다음에, 데이터량이 적은 다운 샘플링 데이터를 이용하고, 또한 해석 처리의 대상을 좁히기 때문에, 이상 검출의 정밀도를 저하시키는 일없이, 데이터 처리 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 본원 발명에 따른 이상 검출 방법에 의하면, 프로세스 조건에 포함되는 정해진 처리의 실행 기간 동안만 검출 단계에서의 데이터 취득을 행하기 때문에, 전체적인 데이터 처리의 부하를 경감시킬 수 있고, 또한, 검출된 이상의 종류를 좁힌 해석과 판정을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이상 검출 시스템이 적용되는 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 초음파 센서의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 이상 검출 시스템의 개략 구성도이다.
도 4는 이상 검출 시스템의 운용 형태의 개요를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 이상 검출 시스템에 의한 이상 검출/해석 처리 방법의 개략 순서를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 도 5 중의 단계 S23(트리거 출력)의 상세한 순서를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 도 5 중의 단계 S24(파형 잘라내기/보존)의 상세한 순서를 도시하는 흐름도이다.
도 8은 도 5 중의 단계 S25(파형 해석)의 상세한 순서를 도시하는 흐름도이다.
도 9는 도 5 중의 단계 S27(이상 패턴 판정)의 상세한 순서를 도시하는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 이상 검출 시스템이 적용되는 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 이 플라즈마 처리 장치(2)는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 기재함)(W)에 에칭 처리를 실시하는 것으로, 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속을 포함하는 원통형의 챔버(10)를 구비하고 있고, 챔버(10) 내에는 예컨대 직경이 300 mm인 웨이퍼(W)를 적재하는 스테이지로서의 원기둥형의 서셉터(11)를 구비하고 있다.
챔버(10)는 챔버(10)의 내부와 외부를 연통하는 메인터넌스용의 개구부(도시되지 않음)와, 이 개구부를 자유롭게 개폐하는 메인터넌스용 덮개(도시되지 않음)를 구비한다. 또한, 챔버(10)의 측벽과 서셉터(11) 사이에는, 서셉터(11) 위쪽의 기체를 챔버(10) 밖으로 배출하는 유로로서 기능하는 배기로(12)가 설치되어 있다. 배기로(12)의 도중에는, 환형의 배기 플레이트(13)가 배치되어 있고, 배기 플레이트(13)보다 하류의 공간은 가변식 버터플라이 밸브인 APC(압력 제어 밸브 : Adaptive Pressure Control Valve)(14)에 통해 있다. APC(14)는, 진공작업용의 배기 펌프인 TMP(터보 분자 펌프: Turbomolecular Pump)(15)에 접속되고, TMP(15)는 배기 펌프인 DP(드라이 펌프 : Dry Pump)(16)에 접속되어 있다.
한편, APC(14), TMP(15) 및 DP(16)에 의해서 구성되는 배기 유로를 이하 「주배기 라인」이라고 부르기로 한다. 이 주배기 라인에서는, APC(14)에 의해서 챔버(10) 내의 압력 제어가 이루어지며, TMP(15) 및 DP(16)에 의해서 챔버(10) 안을 고진공 상태로 감압할 수 있게 되어 있다.
배기 플레이트(13)보다 하류측의 공간은, 주배기 라인과는 별도의 배기 유로(이하, 「러핑(roughing) 라인 」이라고 함)를 통해 DP(16)에 연통되어 있다. 이 러핑 라인은, 예컨대, 직경이 25 mm인 배기관(17)과, 배기관(17)의 도중에 배치된 밸브 V2를 구비하고 있고, DP(16)를 구동했을 때에는, 러핑 라인을 지나게 하여, 챔버(10) 내의 기체를 배출할 수 있게 되어 있다.
서셉터(11)에는, 급전봉(40) 및 정합기(19)를 통해, 정해진 고주파 전력을 서셉터(11)에 공급하는 고주파 전원(18)이 접속되어 있다. 이에 따라, 서셉터(11)는 하부 전극으로서 기능한다. 또한, 정합기(19)는, 서셉터(11)로부터의 고주파 전력의 반사를 저감하여, 고주파 전력의 서셉터(11)로의 공급 효율을 높인다. 한편, 고주파 전원(18)으로부터 출력되는 전력은 전류 센서 또는 전압 센서(도시되지 않음)에 의해서 모니터되고 있다.
서셉터(11)의 내부 위쪽에는, 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 흡착하기 위해서, 도전막을 포함하는 원판형의 전극판(20)이 배치되어 있고, 전극판(20)에는 직류 전원(22)이 전기적으로 접속되어 있다. 웨이퍼(W)는, 직류 전원(22)으로부터 전극판(20)에 인가된 직류 전압에 의해 발생하는 쿨롱력 또는 죤슨-라벡(Johnsen-Rahbek)력에 의해서 서셉터(11)의 상면에 흡착 유지된다. 또한, 서셉터(11)의 위쪽에는, 서셉터(11) 위쪽의 공간(S)에서 발생하는 플라즈마를 웨이퍼(W)로 향해서 수속(收束)시키기 위해서, 실리콘(Si) 등을 포함하는 원환형의 포커스 링(24)이 배치되어 있다.
서셉터(11)의 내부에는 냉매실(25)이 설치되어 있으며, 여기서는, 냉매실(25)을 원주 방향으로 연장되는 환형으로 하고 있다. 냉매실(25)에는, 칠러 유닛(도시되지 않음)으로부터 배관(26)을 통해 정해진 온도의 냉매(예컨대, 냉각수)가 순환 공급되어, 냉매의 온도에 의해서 서셉터(11) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 처리 온도가 제어된다.
서셉터(11)의 상면에 있어서 웨이퍼(W)가 흡착되는 부분(이하, 「흡착면」이라 함)에는, 복수의 전열 가스 공급 구멍(27)과, 전열 가스 공급 홈(도시되지 않음)이 형성되어 있다. 전열 가스 공급 구멍(27) 등은, 서셉터(11) 내부에 설치된 전열 가스 공급 라인(28)을 통해 전열 가스 공급부(29)에 접속되고, 전열 가스 공급부(29)는 He 가스 등의 전열 가스를, 흡착면과 웨이퍼(W)의 이면과의 간극에 공급한다. 한편, 전열 가스 공급부(29)는, 흡착면과 웨이퍼(W)의 이면과의 간극을 진공 상태로 할 수 있도록 DP(16)에 접속되어 있다.
서셉터(11)의 흡착면에는, 서셉터(11)의 상면에서 돌출이 자유로운 리프트 핀으로서의 복수의 푸셔 핀(30)이 배치되어 있다. 푸셔 핀(30)은, 모터(도시되지 않음)의 회전 운동이 볼나사 등에 의해서 직선 운동으로 변환됨으로써, 도 1의 상하 방향에서 이동 가능하게 되어 있다. 웨이퍼(W)를 흡착면에 흡착 유지할 때에, 푸셔 핀(30)은 서셉터(11)에 수용되고, 웨이퍼(W)를 챔버(10)에 반입하거나 반출하거나 할 때에, 푸셔 핀(30)은 서셉터(11)의 상면으로부터 돌출되어, 웨이퍼(W)를 서셉터(11)로부터 이격시켜 위쪽으로 들어올린다.
챔버(10)의 천장부에는 샤워 헤드(33)가 배치되어 있다. 샤워 헤드(33)에는 정합기(23)를 통해 고주파 전원(21)이 접속되어 있고, 고주파 전원(21)은 정해진 고주파 전력을 샤워 헤드(33)에 공급한다. 이에 따라, 샤워 헤드(33)는 상부 전극으로서 기능한다. 한편, 정합기(23)의 기능은 전술한 정합기(19)의 기능과 동일하다.
또한, 고주파 전원(21)으로부터 출력되는 전력은 도시되지 않은 전류 센서 또는 전압 센서에 의해서 모니터되고 있다.
샤워 헤드(33)는, 그 하면측에 배치되어, 다수의 가스 통기 구멍(34)을 갖는 전극판(35)과, 전극판(35)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(36)를 갖는다. 또한, 전극 지지체(36)의 내부에는 버퍼실(37)이 형성되어 있고, 버퍼실(37)과 처리 가스 공급부(도시되지 않음)가 처리 가스 도입관(배관)(38)에 의해서 접속되어 있다. 처리 가스 도입관(38)의 도중에는 배관 인슐레이터(39)가 배치되어 있으며, 배관 인슐레이터(39)는 절연체를 포함하며, 샤워 헤드(33)에 공급된 고주파 전력이 처리 가스 도입관(38)을 통해서 처리 가스 공급부로 흐르는 것을 방지한다.
챔버(10)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입반출구(31)를 개폐하는 게이트 밸브(5)가 부착되어 있다.
플라즈마 처리 장치(2)에서는, 서셉터(11)와 샤워 헤드(33)에 각각 고주파 전력을 공급하고, 서셉터(11)와 샤워 헤드(33) 사이의 공간(S)에 샤워 헤드(33)로부터 처리 가스를 공급함으로써, 이온이나 라디칼을 포함하는 고밀도의 플라즈마를 공간(S)에 발생시킨다.
플라즈마 처리 장치(2)에서는, 에칭 처리할 때, 우선 게이트 밸브(5)를 개방하고, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 챔버(10) 안으로 반입하여 서셉터(11) 위에 적재한다. 이어서, 직류 전원(22)으로부터 전극판(20)에 직류 전압을 인가하여, 웨이퍼(W)를 서셉터(11) 위에 흡착시킨다.
그 후, 샤워 헤드(33)로부터 처리 가스(예컨대, 정해진 유량 비율의 C2F8 가스, O2 가스 및 Ar 가스를 포함하는 혼합 가스)를 정해진 유량 및 유량비로 챔버(10) 내에 도입하여, 주배기 라인에 의해 챔버(10) 안의 압력을 정해진 값으로 한다. 또한, 서셉터(11) 및 샤워 헤드(33)에 의해 챔버(10) 내에 고주파 전력을 인가한다. 이렇게 해서, 공간(S)에 있어서, 처리 가스는 플라즈마화되어, 생성된 라디칼이나 이온은, 포커스 링(24)에 의해서 웨이퍼(W)의 표면에 수속되어, 웨이퍼(W)의 표면이 물리적 또는 화학적으로 에칭된다.
이 때에 마이크로 아킹 등의 플라즈마 이상 방전이 발생한 경우, 초음파 센서를 이용하여, 플라즈마 이상 방전의 발생에 따른 에너지 방출에 기인하는 AE를 검출함으로써 검출한다. 초음파 센서는 후술하는 이상 검출 시스템(100)의 구성 요소의 하나이다.
도 2는 초음파 센서의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 초음파 센서(41)는, Al2O3 등의 절연체를 포함하는 평판형의 수파판(受波板)(42)과, 수파판(42)에 은 증착막 등의 금속막(43)을 통해 장착된 피에조 소자(예컨대, 티타늄산지르콘산납계 압전 세라믹)(44)과, 피에조 소자(44)를 덮도록 수파판(42)에 장착된 금속(예컨대, 알루미늄이나 스테인리스 등)을 포함하는 케이스형의 쉴드 케이스(45)를 구비한다.
피에조 소자(44)는, 초음파 등의 물리적인 진동을 받으면, 그 진동의 크기에 따른 크기의 전압을 발생시킨다. 이 전압 신호를 취출하기 위해서, 쉴드 케이스(45)의 측벽에는 쉴드 케이스(45)의 내부와 외부로 노출되는 커넥터(46)가 배치되어, 금속막(47)과 커넥터(46)가 내부 배선(48)에 의해서 접속되고, 또한, 커넥터(46)에 외부 배선(49)이 접속되어 있으며, 외부 배선(49)을 통하여 피에조 소자(44)에서 발생한 전압 신호가 취출된다.
초음파 센서(41)는, 플라즈마 처리 장치(2)에 있어서 플라즈마 이상 방전의 발생이 예측되는 구성 부품, 예컨대 챔버(10)나 배관 인슐레이터(39)의 외부에 장착된다. 구체적으로는, 플라즈마 이상 방전의 발생에 기인하여 챔버(10)의 외벽에 전파되는 초음파를 검출하기 위해서, 수파판(42)을 챔버(10)의 외벽에 밀착시키도록 하여, 초음파 센서(41)를 챔버(10)에 장착한다.
한편, 플라즈마 처리 장치(2)의 구성 부품에 따라서는, 그 구성 부품으로부터 초음파 센서(41)에 누설 전류가 흘러, 초음파 센서(41)가 이상 방전을 정확하게 검출할 수 없을 우려가 있다. 그러나, 초음파 센서(41)에서는, 절연체를 포함하는 수파판(42)이 누설 전류를 차단하기 때문에, 이 문제를 피할 수 있다. 수파판(42)에 이용되는 절연체는 초음파를 전달할 수 있으면 되며, Al2O3로 한정되지 않는다.
이어서, 플라즈마 처리 장치(2)에서 생긴 플라즈마 이상 방전 등의 이상 검출 시스템에 관해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 이상 검출 시스템의 개략 구성도이다.
플라즈마 처리 장치(2)에서는, 전술한 바와 같이 고주파 전원(18, 21)으로부터 출력되는 전력이 모니터되고 있기 때문에, 이 모니터 신호를 이상 검출(주로 플라즈마 발생시의 이상 검출)에 이용할 수 있다. 그러나, 이하에 설명하는 바와 같이, 모니터 신호의 샘플링 주파수를 예컨대 10 kHz로 하는 데 대하여, 초음파 센서(41)의 출력 신호(이하, 「센서 신호」라고 함)의 샘플링 주파수를 예컨대 1 MHz로 함으로써, 센서 신호를 상세하게 취득한다. 따라서, 여기서는, 센서 신호에 기초하여 플라즈마 처리 장치(2)에 생긴 이상을 검출하여, 해석하는(이하, 「이상 검출/해석 처리」라고 함) 것으로 하고, 모니터 신호는 이상 검출/해석에 보조적으로 이용되는 것으로 한다.
이상 검출 시스템(100)은, 플라즈마 처리 장치(2)에 배치된 초음파 센서(41)와, 초음파 센서(41)로부터의 센서 신호를 2계통의 동일한 신호로 분배하는 분배기(65)와, 분배기(65)로부터 출력된 한 쪽의 센서 신호(제1 신호)로부터 노이즈를 제거하기 위한 필터(51a)와, 분배기(65)로부터 출력된 다른 쪽의 센서 신호(제2 신호)로부터 노이즈를 제거하기 위한 필터(51b)와, 필터(51a)를 통과한 센서 신호에 포함되는 정해진 특징을 검출하여, 트리거 신호를 발생시키는 트리거(Trigger)(52)와, 트리거(52)로부터 출력되는 트리거 신호에 대하여 정해진 동작(처리)을 행하는 OR 회로(53)와, OR 회로(53)로부터의 출력 신호와 필터(51b)를 통과한 센서 신호를 데이터 처리하는 PC(퍼스널 컴퓨터 : Personal Computer)(50)를 구비한다.
이상 검출 시스템(100)은 복수의 초음파 센서(41)를 구비하고 있으며, 이에 따라, 1개의 초음파 센서(41)로부터의 정보로는 발견이 곤란한 이상이라도, 그 이상을 다른 초음파 센서(41)가 강하게 검출할 확률을 높일 수 있다. 즉, 복수의 초음파 센서(41)로부터의 정보를 해석하는 다변량(다채널) 해석을 행함으로써, 높은 검출 정밀도를 실현한다. 여기서는, 초음파 센서(41)의 수를 4개로 하고 있지만, 이것으로 한정되지 않는다.
이상 검출 시스템(100)에서는, 초음파 센서(41)로부터 출력된 센서 신호를 분배기(65)에 의해 2계통의 동일한 신호로 분배한다. 이것은, 후술하는 바와 같이, 센서 신호의 데이터 처리를 효율적으로 행하는 것을 목적으로 하고 있다.
초음파 센서(41)로부터 출력되는 센서 신호는 아날로그의 전압 신호이다. 이 센서 신호에는 플라즈마 처리 장치(2)의 운전에 의해서 발생하는 기계적 진동 등이 노이즈로서 포함되어, 많은 경우, 이러한 노이즈와 검출하고 싶은 플라즈마 이상 방전 등의 이상을 보이는 AE와는 파장이 다르다. 그래서, 분배기(65)로부터 출력되는 한 쪽의 센서 신호를, 트리거(52)에 입력하기 전에 불필요한 저주파 노이즈를 차단하도록 필터(51a)(구체적으로는 HPF(High-Pass Filter))에 통과시킨다. 필터(51a)는 트리거(52)에 있어서의 트리거 출력 조건의 판정에 기여한다.
이에 대하여, 분배기(65)로부터 출력되는 다른 쪽의 센서 신호는, PC(50)가 구비하는 데이터 로거 보드(55)(후술함)에 입력되기 전에, 불필요한 저주파 노이즈를 차단하도록 필터(51b)(구체적으로는 BPF(Band Pass Filter))를 통과하게 된다. 필터(51b)는, PC(50)에 있어서 실행되는 이상 검출/해석 처리에 있어서, 이상의 판단 재료가 되는 주파수 관계의 특징량 산출에 기여한다.
트리거(52)는, 센서 신호를 간이 해석하여, 센서 신호에 포함되는 정해진 특징을 추출함으로써, 초음파 센서(41)가 이상을 검출했는지 여부를 판단하는 하드웨어(H/W)이다. 한편, 트리거(52)는, H/W의 동작 조건을 변경, 설정하기 위한 소프트웨어 및 조건 입력 수단(예컨대, 조작 패널 등)을 구비하고 있다.
트리거(52)는 예컨대, 10 kHz의 샘플링 주파수로 각각의 센서 신호를 샘플링하는 A/D 변환기로서의 기능을 구비하고 있다. 트리거(52)에서의 샘플링 주파수는 10 kHz∼5 MHz의 범위에서 선택할 수 있다.
트리거(52)는 신호 발생기로서의 기능을 구비하고 있으며, 플라즈마 처리 장치(2)에 이상이 발생하고 있지 않다고 판단될 때에는 그 취지를 나타내는 「0」의 신호를, 이상이 발생했다고 의심되는 정해진 특징을 발견한 경우에는 「1」의 신호(이하, 「트리거 신호」라고 함)를 일정한 주기로 발생시켜 OR 회로(53)에 출력한다. 예컨대, 트리거(52)는, 미리 설정된 임계치보다 큰 최대치를 보이는 피크가 검출된 경우에, 플라즈마 처리 장치(2)에 이상이 생겼다고 판단하여, 트리거 신호를 발생시킨다.
트리거(52)의 출력 라인은 센서 신호마다 설치되어 있더라도 좋고, 하나로 통합되어 있더라도 좋다. 여기서는 전자의 구성으로 되어 있는 것으로 한다. OR 회로(53)는, 4개의 초음파 센서(41)마다 설치된 트리거(52)의 출력 라인에 대응하는 4계통 입력 라인을 구비하고 있다.
OR 회로(53)는 트리거(52)로부터 보내지고 있는 신호를 검사하여, 트리거 신호를 수신하면 이하에 설명하는 제1 또는 제2 트리거 신호 처리 방법에 의한 처리를 행하는 H/W이다.
OR 회로(53)에 의한 제1 트리거 신호 처리 방법은, 트리거(52)로부터 트리거 신호를 수신하면, 어느 입력 라인으로부터의 트리거 신호인지를 불문하고, 모든 트리거 신호를 시계열에 따라서 실질적으로 지연 없이 PC(50)에 송신하는 방법이다. 이 제1 방법은, 초음파 센서(41)의 배치수가 적은(예컨대, 2개) 경우 등과 같이, 트리거 신호가 많이 발생하더라도, PC(50)에 있어서의 이상 검출/해석 처리의 부하의 증대가 한정적인 경우에 이용하는 것이 바람직하다.
OR 회로(53)에 의한 제2 트리거 신호 처리 방법은, 4계통의 입력 라인의 어느 것을 통해서 수신했는지를 불문하고, 일정 기간 내에 발생한 트리거 신호를 하나의 트리거 신호로 통합하여 PC(50)에 대하여 출력하는 방법이다.
구체적으로, OR 회로(53)는, 트리거(52)로부터 최초의 트리거 신호를 수신하면, 그 수신 시각에서부터 일정 기간(이하, 「통합 기간」이라고 함) 내에 수신한 모든 트리거 신호를, 최초의 트리거 신호의 원인이 된 이상과 동일한 이상에 기인하는 것으로 간주하여, 이들 트리거 신호를 하나로 통합한 트리거 신호(이하, 「대표 트리거 신호」라고 함)를 발생시켜, 그 대표 트리거 신호를 PC(50)에 출력한다. 대표 트리거 신호가 PC(50)에 출력된 후에 최초로 수신하는 트리거 신호는 다음 통합 기간의 시작 기준이 된다.
제1, 제2 어느 쪽의 트리거 신호 처리 방법에서도, OR 회로(53)로부터 PC(50)에의 출력 라인은 1 라인이면 되기 때문에, OR 회로(53)는 1 라인의 출력 라인을 구비하고 있다. 한편, 트리거(52)와 OR 회로(53)를 하나의 H/W로서 구성하더라도 좋다.
PC(50)에서는, OR 회로(53)로부터 출력된 트리거 신호 또는 대표 트리거 신호와, 필터(51b)를 통과한 센서 신호에 기초하여, 플라즈마 처리 장치(2)에서 발생한 이상을 특정하기 위한 이상 검출/해석 처리를 행한다.
이하, 이상 검출 시스템(100)에서는, OR 회로(53)는 전술한 제2 트리거 신호 처리 방법에 따라서 대표 트리거 신호를 출력하는 것으로 하여, PC(50)의 구성 및 데이터 처리 방법 등을 설명한다.
PC(50)는, CPU(59)와, 이상 검출/해석 처리를 하기 위해서 일시적으로 프로그램 데이터나 연산 대상으로 되어 있는 데이터를 기억하기 위한 RAM(58)과, 부팅 프로그램이나 OS(Operating System)용 프로그램 등을 기억하기 위한 ROM(57)과, 이상 검출/해석 처리에 이용되는 프로그램이나 데이터, 이상 해석 중에 얻어지는 중간 데이터나 해석 결과 등을 보존하기 위한 기억 장치인 HDD(hard disk drive)(61)를 구비하고 있다.
PC(50)는 이들 외에도, 예컨대, 키보드나 마우스 등의 입력 수단, 모니터로서의 LCD(Liquid Crystal Display), 그래픽 보드, CD-ROM이나 DVD-RAM 등의 기억 매체를 취급하는 드라이브, LAN이나 인터넷 등의 통신 회선에 접속하기 위한 인터페이스 등을 구비하고 있다.
또한, PC(50)는 OR 회로(53)로부터 출력된 대표 트리거 신호를 수신하여, 대표 트리거 신호가 생성된 시각(이하, 「트리거 발생 시각」이라고 함)을 특정하는 트리거 발생 시각 카운터(54)와, 필터(51b)를 통과한 4계통의 센서 신호를 센서 신호마다 정해진 주파수로 디지털 샘플링하여, 디지털 데이터로서 보존하기 위한 데이터 로거 보드(Data Logger Board)(55)와, 고주파 전원(18, 21)의 모니터 신호를 정해진 주파수로 디지털 샘플링하여, 디지털 데이터로서 보존하기 위한 데이터 로거 보드(56)를 구비하고 있다.
트리거 발생 시각 카운터(54) 및 데이터 로거 보드(55, 56)는 각각 예컨대 PC(50)의 PCI 버스 등에 장착되어, PC(50)에 인스톨된 드라이버에 의해 동작 제어가 이루어진다.
트리거 발생 시각 카운터(54)는, 내부 클록을 구비하고 있으며, 예컨대, 대표 트리거 신호를 수신한 시간을 트리거 발생 시각으로서 인식한다. 전술한 바와 같이, 대표 트리거 신호는 그 대표 트리거 신호를 발생시키는 기준이 된 트리거(52)로부터의 최초의 트리거 신호의 발생 시각에서부터 통합 기간이 경과했을 때에 생성된다. 그 때문에, 플라즈마 처리 장치(2)에 실제로 이상이 발생한 시각과 트리거 발생 시각과의 사이에는 타임 러그가 생긴다. 그 때문에, 후술하는 바와 같이, PC(50)에서는 이 타임 러그를 고려한 이상 검출/해석 처리가 이루어진다.
데이터 로거 보드(55)는, A/D 변환기로서의 기능을 구비하고 있고, 필터(51b)를 통과한 센서 신호를, 예컨대, 1 MHz의 주파수로 고속 샘플링하여 디지털 데이터(이하, 「고속 샘플링 데이터」라고 함)로 변환하여, 기억한다.
샘플링 주파수를 1 MHz로 하는 것은, 발생하고 나서 수 마이크로초로 종료되어 버리는 마이크로 아킹과 같은 이상 방전도 검출할 수 있게 하기 위해서이다. 한편, 데이터 로거 보드(55)에서의 샘플링 주파수는 500 kHz∼5 MHz의 범위에서 선택할 수 있다.
데이터 로거 보드(55)도 또한 내부 클록을 구비하고 있으며, 고속 샘플링 데이터는, 이 내부 클록에 따른 시계열 데이터로서, 데이터 로거 보드(55)에 기억되어, 일정 주기로 HDD(61)로 이동, 보존된다. 이렇게 해서, 데이터 로거 보드(55)에 있어서의 축적 데이터의 오버플로우를 방지할 수 있다.
데이터 로거 보드(55)의 내부 클록과 트리거 발생 시각 카운터(54)의 내부 클록은 동기하고 있다. 고속 샘플링 데이터는 플라즈마 처리 장치(2)에 실제로 이상이 발생한 시각에 있어서 그 이상에 기인하는 특징을 보이지만, 플라즈마 처리 장치(2)에 실제로 이상이 발생한 시각과 트리거 발생 시각과의 사이에는, 전술한 바와 같이 타임 러그가 생긴다. PC(50)에서는, 후술하는 바와 같이, 이 타임 러그를 고려하여 고속 샘플링 데이터가 취급된다.
모니터 신호는, 데이터 로거 보드(56)에 있어서의 샘플링 주파수를, 예컨대 10 kHz로 하여 디지털 데이터(이하, 「저속 샘플링 데이터」라고 함)로 변환된다.
데이터 로거 보드(56)도, 트리거 발생 시각 카운터(54)의 내부 클록과 동기한 내부 클록을 구비하고 있으며, 저속 샘플링 데이터는 이 내부 클록에 따른 시계열 데이터로서, 데이터 로거 보드(56)에 기억되어, 일정 주기로 HDD(61)로 이동하여 보존된다. 이렇게 해서, 데이터 로거 보드(56)에서의 축적 데이터의 오버플로우를 방지할 수 있다.
이와 같이, 이상 검출 시스템(100)에서는, 플라즈마 처리 장치(2)에 있어서 발생한 이상을 특정하기 위한 상세한 데이터를 고속 샘플링 데이터로서 빠짐없이 취득한다. 그러나, 고속 샘플링 데이터의 데이터량은 방대하여, 고속 샘플링 데이터 모두를 해석하게 되면, 많은 처리 비용과 시간이 필요하게 된다. 또한, 플라즈마 처리 장치(2)에 실제로 이상이 발생한 시각과 트리거 발생 시각 사이의 타임 러그를 고려하여, 고속 샘플링 데이터에 나타나고 있는 이상을 보이는 특징을 확실하게 취출할 필요도 있다.
그래서, PC(50)에서는, 개략적으로, 트리거 발생 시각 카운터(54)가 대표 트리거 신호를 수신하여 트리거 발생 시각을 결정하면, HDD(61)에 기억된 고속 샘플링 데이터 중 트리거 발생 시각의 전후 일정 기간(시간 폭)의 데이터가 4계통의 센서 신호마다 잘라내어져(이하, 이렇게 해서 잘라내어진 데이터를 「범위 한정 데이터」라고 함), 해석된다. 그 결과, 실제로 이상이 발생했는지 아닌지, 이상이 발생한 경우에는 구체적으로 어떠한 이상이 발생했는지 등이 판단된다. PC(50)는 이러한 일련의 처리를 행하기 위한 이상 검출/해석 프로그램을 실행한다.
이와 같이, 이상 검출/해석 처리에 범위 한정 데이터를 이용함으로써, 데이터 처리량을 줄여 처리 비용을 낮게 억제하면서도, 고정밀도의 이상 검출을 효율적으로 행할 수 있게 되어, 실시간 이상 검출/해석 처리가 가능하게 된다. 또한, 트리거 발생 시각의 결정, 고속 샘플링 데이터의 수집, 이상 검출/해석 처리를 각각 다른 쓰레드로 실행하는 구성으로 되어 있기 때문에, 각 처리의 지연을 방지할 수 있다. PC(50)에 있어서의 이상 검출/해석 처리 방법의 세부 사항은 뒤에서 설명한다.
이상 검출 시스템(100)은, 고속 샘플링 데이터의 해석에 의해서 플라즈마 처리 장치(2)의 운전에 지장이 있다고 생각되는 이상이 발생했다고 판단한 경우에는, 플라즈마 처리 장치(2)에 대하여 알람을 발보하게 하거나 다음 웨이퍼(W)의 처리 시작을 연기시키거나 하기 위한 제어 신호를 플라즈마 처리 장치(2)에 송신하는 구성으로 할 수 있다.
PC(50)에는, 이상 검출/해석 처리에 이용된 각종 데이터나 이상 검출/해석 처리 결과, 나아가서는 이상 검출/해석 처리 결과의 관련 정보가 보존된 지식 DB(Knowledge DataBase)(63)가 접속되어 있다.
HDD(61)에 기억된 고속 샘플링 데이터 중, 범위 한정 데이터 이외의 데이터는 기본적으로 불필요하기 때문에, 범위 한정 데이터가 확정된 후에 HDD(61)로부터 삭제되어, 범위 한정 데이터는, 적절하게, HDD(61)에서 지식 DB(63)로 이동하여 보존된다.
지식 DB(63)에서는, 이상 검출/해석 처리의 결과나 웨이퍼(W)의 처리에 이용된 프로세스 조건(레시피 데이터)이, 범위 한정 데이터에 링크되어 보존된다. 지식 DB(63)에는, 플라즈마 처리 장치(2)에서 발생한 이상의 종별, 원인, 대처법 등을, 이상 검출/해석 처리의 결과에 링크시켜 보존할 수 있다.
지식 DB(63)에 보존된 각종 데이터는, 그 이후의 이상 검출/해석 처리에 이용되는 여러 가지 파라미터(예컨대, 후술하는 정상 모델이나 이상 패턴 인증용 모델의 정의, 각종 임계치의 정의 등)의 설정에 도움이 된다.
한편, 플라즈마 처리 장치(2)와 동일한 형태이며 다른 곳에 배치된 플라즈마 처리 장치에 부수되는 이상 검출 시스템을, 통신 회선을 이용하여 지식 DB(63)에 액세스할 수 있는 구성으로 하는 것도 바람직하다. 이에 따라, 다른 곳에 배치된 플라즈마 처리 장치에서 발생한 이상에 관한 정보를 지식 DB(63)에 축적하여, 플라즈마 처리 장치(2)의 이상 검출/해석 처리에 도움을 줄 수 있다. 또한, 다른 곳에 배치된 플라즈마 처리 장치에 부수되는 이상 검출 시스템은, 지식 DB(63)로부터 필요한 정보를 인출함으로써, 그 플라즈마 처리 장치에 발생한 이상에 용이하게 대처할 수 있다.
이어서, 이상 검출 시스템(100)에 의한 이상 검출/해석 처리 방법에 관해서 설명한다. 맨 처음에 이상 검출/해석 처리 방법의 개략을 설명하고, 그 후에 이상 검출/해석 처리 중에서 키가 되는 처리에 관해서 상세히 설명한다.
도 4는 이상 검출 시스템(100)의 운용 형태의 개요를 도시하는 흐름도이다.
플라즈마 처리 장치(2)의 신규 시작 또는 메인터넌스 직후의 시작과 동시에, 이상 검출 시스템(100)이 시작된다. 이 때, 플라즈마 처리 장치(2)의 장치 컨디션이 불분명하거나 변화되고 있거나 하는 경우가 있기 때문에, 맨 처음에 파일럿 런(Pilot Run : 시험 양산)에 의해 초음파 센서(41) 및 고주파 전원(18, 21)의 모니터 센서의 노이즈 레벨 인식이 이루어진다(단계 S1).
단계 S1에 있어서 측정되는 노이즈 레벨을 정상 모델과 비교하여, 허용 범위 내에 있다면, 정상 모델의 S/N비 등을 파일럿 런의 측정 결과에 기초하여 튜닝하여, 정상 모델을 정의한다(단계 S2). 한편, 정상 모델은, 플라즈마 처리 장치(2)가 아이들 상태, 플라즈마 발생중, 그 이외(예컨대, 웨이퍼 반송중) 등의 정의가 끝난 구간에서의 각 초음파 센서(41)로부터의 시계열 데이터에, 정해진 필터 처리 등을 행한 후의 통계치, 예를 들면 최대, 최소, 평균, 분산 등의 파라미터에 의해서 정의되는 파형이다.
한편, 도 4에 도시하지 않지만, 단계 S1에 있어서 측정되는 노이즈 레벨이 어떠한 장치 이상을 보인 경우나 종전의 정상 모델과의 차가 큰 경우에는, 알람이 발보되거나 하여 플라즈마 처리 장치(2)는 로크되고, 오퍼레이터나 관리자에 의한 점검 대상이 된다.
단계 S2에서 정상 모델이 정의된 후에, 파형 인식용의 임계치의 튜닝이 이루어진다(단계 S3). 예컨대, 트리거(52)에 있어서 트리거 신호를 발생시키기 위한 임계치나, 후술하는 다운 샘플링 데이터가 나타내는 파형에 있어서의 피크 판단이나 특징량 추출을 위한 임계치가 정해진다.
계속해서, HDD(61)(또는 지식 DB(63))에 보존되어 있는 이상 패턴 인식용 모델의 업로드가 이루어진다(단계 S4). 이상 패턴 인식용 모델은 파형을 나타내는 여러 가지의 특징량이며, PC(50)에 있어서 범위 한정 데이터(고속 샘플링 데이터)에 기초한 파형과의 패턴 인식에 이용되어, 예컨대 RAM(58)에 저장된다.
한편, 단계 S4에서는, 원인이 판명되어 있는 이상마다 1 또는 복수의 이상 패턴 인식용 모델을 업로드할 수 있고, 또한, 과거에 검출된 이상으로서 원인이 불명한 파형을 나타내는 이상 패턴 인식용 모델도 업로드할 수 있다.
이어서, 이상 패턴 인식용 모델의 시뮬레이트에 의한 인식률 확인과 평가가 이루어진다(단계 S5). 단계 S5는, 파일럿 런에서 얻어진 고속 샘플링 데이터와 저속 샘플링 데이터를 이용하여 실행할 수 있는데, 새롭게 파일럿 런을 행함으로써 실행하더라도 좋다. 단계 S5에 있어서 일정한 인식률(예컨대, 90%)이 얻어진 경우에, 신규 시작 및 메인터넌스 직후의 시작에 대한 처리가 종료되어, 플라즈마 처리 장치(2) 및 이상 검출 시스템(100)의 통상 운용이 가능하게 된다(단계 S6).
한편, 도 4에는 명시하지 않지만, 단계 S5에 있어서 일정한 인식률을 얻지 못하는 경우에는, 일정한 인식률을 얻을 수 있을 때까지 단계 S2∼S4가 반복해서 행해진다.
계속해서, 플라즈마 처리 장치(2)가 가동되는 경우에는, 단계 S5까지 설정된 조건으로, 이상 검출 시스템(100)에 의한 플라즈마 처리 장치(2)의 감시가 이루어진다(운용 계속시 처리 시작). 이상 검출 시스템(100)은, 플라즈마 처리 장치(2)의 가동 중에 이상을 검출하면(트리거(52)가 트리거 신호를 발생시키면), 그 이상을 특정하기 위한 이상 검출/해석 처리를 실행한다(단계 S7).
단계 S7의 이상 검출/해석 처리에서 얻어지는 결과에 대하여, 이상 판정이 정확하게 이루어지고 있는지 여부가 판단된다(단계 S8). 예컨대, 이상 패턴 인식용 모델과의 패턴 인식의 인식률이 낮은 경우는, 「이상 판정에 문제 있음(단계 S8에서 "NO")」으로 하여, 각종 파라미터의 재설정이 이루어진다(단계 S10).
단계 S10에서는, 예컨대, 임계치의 튜닝, 파형 특징량의 추가, 이상 패턴 인식용 모델의 추가 등이 행해지고, 계속해서, 정상 모델의 재정의와 인식률 확인 및 평가가 행해진다(단계 S11). 단계 S11에 있어서, 일정한 인식률이 얻어진 경우에는, 단계 S7(이상 검출/해석 처리)로 되돌아간다.
도 4에는 명시하지 않지만, 단계 S11에 있어서 일정한 인식률을 얻지 못하는 경우에는, 단계 S10∼S11이 일정한 인식률을 얻을 수 있을 때까지 반복하여 행해진다.
단계 S8에 있어서 「이상 판정에 문제 없음(단계 S8에서 "YES")」이라고 판단된 경우에, 이상 검출 시스템(100)은 계속 운용되어(단계 S9), 플라즈마 처리 장치(2)의 감시가 플라즈마 처리 장치(2)의 운전 정지까지 이루어진다(운용 계속시 처리 종료).
이어서, 단계 S7(이상 검출/해석 처리)의 상세한 순서에 관해서 설명한다.
도 5는 이상 검출/해석 처리 방법의 개략 순서를 도시하는 흐름도이다.
맨 처음에, 웨이퍼(W)의 프로세스 조건(레시피 데이터)의 정보 취득이 이루어진다(단계 S21). 예컨대, 플라즈마 발생 중에 생기는 이상만을 검출하고 싶은 경우에는, 프로세스 조건을 취득함으로써, 플라즈마의 발생 시작에서부터 종료에 이르는 기간만, 고속 샘플링 데이터 및 저속 샘플링 데이터를 취득하도록 할 수 있다.
초음파 센서(41)로부터의 센서 신호의 수신이 시작되면, 센서 신호는 분배기(65)에 의해 2계통의 동일한 신호로 분배되어, 한 쪽은 필터(51a)에 의해서 주파수 대역이 좁혀진 후에 트리거(52)에 입력되고, 다른 쪽은 필터(51b)에 의해서 주파수 대역이 좁혀진 후에, PC(50)(데이터 로거 보드(55))에 입력된다(단계 S22).
트리거(52)는, 수신한 센서 신호에 정해진 임계치 이상의 최대치를 갖는 피크가 있음을 검출하면, 트리거 신호를 발생시켜 OR 회로(53)에 출력한다. OR 회로(53)는, 트리거 신호를 수신하면, 전술한 제2 트리거 신호 처리 방법에 따라서, 대표 트리거 신호를 생성하여, PC(50)에 대하여 출력한다(단계 S23).
단계 S22 이후에 직접적으로 PC(50)에 입력된 센서 신호는, 데이터 로거 보드(55)에 의해서 고속 샘플링 데이터로 변환되어, 일시 기억되고, 일정 주기로 HDD(61)로 이행, 보존된다. 트리거 발생 시각 카운터(54)가 OR 회로(53)로부터 대표 트리거 신호를 수신하면, 트리거 발생 시각이 결정되어, 고속 샘플링 데이터로부터 범위 한정 데이터가 잘라내어지고(단계 S24), 범위 한정 데이터 이외의 불필요 데이터는 삭제된다.
단계 S24에 있어서 잘라내어지는 범위 한정 데이터의 기간은, 플라즈마 처리 장치(2)에 발생한 이상에 기인하는 AE가, 발생 후에는 일정 기간에 감쇠하는 것과, 발생 후에 신속하게 트리거 신호를 생성시키는 것을 고려하면, 트리거 발생 시각의 시간 앞쪽에서는 통합 기간을 고려하여 짧게 설정하고, 트리거 발생 시각의 시간 뒤쪽에서는 피크 파형이 도중에 끊어지지 않도록 길게 설정하는 것이 바람직하다.
계속해서, 범위 한정 데이터의 파형 해석을 실행한다(단계 S25). 파형 해석 방법의 세부사항은 뒤에서 설명한다. 단계 S25의 처리는, OR 회로(53)에서 발생시킨 모든 대표 트리거 신호에 대하여 잘라내어진 범위 한정 데이터에 대해서 행할 필요가 있기 때문에, 수신한 대표 트리거 신호수만큼의 처리가 실행되었는지 여부가 판단된다(단계 S26).
수신한 대표 트리거 신호수만큼의 처리가 종료되면(단계 S26에서 "YES"), 이상 패턴 판정이 행해진다(단계 S27). 이 때, 1개의 초음파 센서(41)의 센서 신호로부터만으로는 특정이 곤란한 이상이라도, 4개의 초음파 센서(41)로부터 얻어진 각 센서 신호를 비교함으로써, 이상 원인을 특정할 수 있을 확률을 크게 높일 수 있다.
한편, 수신한 대표 트리거 신호수만큼의 처리가 종료될 때까지(단계 S26에서 "NO"), 단계 S24, S25의 처리가 반복된다.
단계 S27의 판정 결과에 기초하여, 이상이 실제로 발생했는지 여부가 판단된다(단계 S28). 이상의 발생이 확인된 경우(단계 S28에서 "YES"), PC(50)는 플라즈마 처리 장치(2)에 대하여, 알람 발보나 다음 프로세스 정지 등을 실행하기 위한 신호를 송신하고(단계 S29), 이상 검출/해석 처리를 종료한다.
한편, 이상의 발생이 확인되지 않은 경우 및 이상의 발생은 인정되었지만 알람 발보나 다음 프로세스 정지 등의 조치를 취할 필요는 없다고 판단된 경우(단계 S28에서 "NO"), 이상 검출/해석 처리를 종료한다. 한편, 이상 검출/해석 처리를 종료함에 있어서, 단계 S24, S25, S27에서 얻어진 각종 데이터는 지식 DB(63)에 보존된다.
전술한 단계 S23, S24, S25 및 S27에 관해서 이하에 더욱 상세히 설명한다.
도 6은 단계 S23(트리거 출력)의 상세한 순서를 도시하는 흐름도이다.
필터(51a)를 통과한 센서 신호는 트리거(52)에 입력되어, 간단한 전(前)처리(여기서는, 10 kHz에서의 디지털 샘플링 처리)가 행해진다(단계 S31).
단계 S31에서 얻어진 샘플링 데이터에 기초하여, 센서 신호에 최대치가 임계치 이상으로 되고 있는 피크가 존재하는지 여부가 판단된다(단계 S32). 최대치가 임계치 이상인 피크가 존재하는 경우에는(단계 S32에서 "YES"), 더욱 그 피크를 노이즈 등의 피크와 구별하기 위해서, 피크가 일정 기간 이상 계속되는지 여부, 즉, 피크에 일정 기간 이상의 시간 폭이 있는지 여부가 판단된다(단계 S33).
피크가 일정 기간 이상 계속되는 경우에는(단계 S33에서 "YES"), 트리거(52)가 트리거 신호를 발생시켜, OR 회로(53)에 출력한다(단계 S34). OR 회로(53)에서는, 맨 처음의 트리거 신호에서부터 통합 기간이 경과했는지 여부가 판단되어(단계 S35), 통합 기간의 경과를 기다린다(단계 S35에서 "NO").
단계 S35에서 통합 기간이 경과하면(단계 S35에서 "YES"), OR 회로(53)는, 통합 기간 내에 수신한 트리거 신호를 결합시켜 대표 트리거 신호를 발생시켜(단계 S36), PC(50)에 출력한다(단계 S37).
단계 S37에서 대표 트리거 신호를 출력한 후에 맨 처음에 수신한 트리거 신호가, 다음 대표 트리거 신호를 생성시키는 기준의 트리거 신호로 된다. 단계 S32, S33의 판단이 "NO"인 경우, 계속해서 감시가 이루어지고(단계 S38), 단계 S37, S38의 종료에 의해 단계 S23의 처리는 종료된다.
도 7은 단계 S24(파형 잘라내기/보존)의 상세한 순서를 도시하는 흐름도이다.
PC(50)에 장비(裝備)된 트리거 발생 시각 카운터(54)는, 대표 트리거 신호를 수신하면(단계 S41), 트리거 발생 시각을 결정한다(단계 S42). 단계 S42에 있어서 트리거 발생 시각이 결정되면, 트리거 발생 시각에 미리 정해진 기간을 적용함으로써, 고속 샘플링 데이터 및 저속 샘플링 데이터에 대한 트리거 발생 시각 주변 데이터의 잘라내기(범위 한정 데이터의 작성)가 행해진다(단계 S43). 한편, 「미리 정해진 기간」은, 대표 트리거 신호의 생성에 필요하게 되는 통합 기간을 고려하여 결정된다.
단계 S43에 있어서 잘라내어진 범위 한정 데이터는 HDD(61)에 보존되고(단계 S44), 불필요하게 된 고속 샘플링 데이터 및 저속 샘플링 데이터는 HDD(61)로부터 소거된다.
계속해서, 범위 한정 데이터의 해석(파형 해석 : 단계 S25)이 행해지고, 단계 S25의 과정에서 얻어진 시계열 데이터는 HDD(61)에 보존되고(단계 S45), 적절하게, 지식 DB(63)로 이행, 보존된다. 또한, HDD(61)에는, 단계 S25에서 얻어진 해석 결과(이상을 나타내는 피크의 특징량)가 보존되고(단계 S46), 파형 잘라내기/보존 처리는 종료된다.
도 8은 단계 S25(파형 해석)의 상세한 순서를 도시하는 흐름도이다.
하나의 대표 트리거 신호에 대하여 4개의 범위 한정 데이터가 존재한다. 그래서, 범위 한정 데이터마다, 피크치(최대 진폭)가 정해진 임계치 이상인지 여부(임계치 이상의 피크치를 갖는 피크가 있는지 여부)가 판단된다(단계 S51). 피크치가 임계치 미만인 경우(단계 S51에서 "NO"), 의미 있는 파형이 아니라고 판정되고(단계 S55), 그 범위 한정 데이터에 관한 파형 해석 처리를 종료한다.
피크치가 임계치 이상인 경우(단계 S51에서 "YES"), 대표치 추출(다운 샘플링)이 행해진다(단계 S52). 초음파 센서(41)가 발생하는 센서 신호는, 전압치가 플러스의 값과 마이너스의 값 사이에서 변화되는 진동 파형을 보이기 때문에, 예컨대, 대표치로서 최대 진폭(절대치)을 채용할 수 있다. 이 경우, 단계 S52에서는, 마이너스의 값을 플러스의 값으로 변환하여 원래 있는 플러스의 값과 겹쳐지고, 이렇게 해서 얻어지는 파형의 최대 진폭치를 잇는 파형의 데이터를, 샘플링 주파수를 예컨대 10 kHz로 한 다운 샘플링 데이터로 가공한다.
한편, 단계 S52에서 채용할 수 있는 대표치로서는, 최대 진폭 이외에, 최소 진폭, 평균 진폭 등을 들 수 있으며, 검출 대상 신호의 특성에 의해서 선정되어야 한다. 단계 S52에 있어서 데이터수를 감소시킴으로써, 이후의 단계 S53∼58에 있어서의 데이터 처리 부하를 경감시켜, 데이터 처리 시간을 단축시킬 수 있다.
이어서, 얻어진 다운 샘플링 데이터의 파형에 기초하여, 피크가 일정 기간 이상 계속되고 있는지 여부가 판단된다(단계 S53). 예컨대, 일정 기간 이상의 시간 폭에 걸쳐 파형의 높이가 최대 진폭의 15% 이상의 높이로 유지되는지 여부가 판단된다.
피크가 일정 기간 이상 계속되지 않는 경우(단계 S53에 있어서 "NO"), 의미 있는 파형이 아니라고 판단되어(단계 S55), 그 다운 샘플링 데이터 및 그 원인이 되고 있는 범위 한정 데이터에 관한 파형 해석 처리는 종료한다.
피크가 일정 기간 이상 계속되고 있는 경우(단계 S53에 있어서 "YES"), 의미 있는 파형이 있다고 판단하여(단계 S54), 그 파형의 시각(파형을 특정하기 위한 시각)이 추정된다(단계 S56). 이 시각 추정 방법으로서는, 데이터 처리 시간이 짧은 순으로, 에너지 감시, 상호 상관치 감시, 국소 정상 AR 모델 등을 들 수 있다. 에너지 감시 방법을 이용한 경우, 최대 진폭을 보이는 시각을 파형의 시각으로 할 수 있다.
그 후, 다운 샘플링 데이터로부터 파형 특징량이 추출된다(단계 S57). 파형 특징량으로서는, 최대 에너지(최대 진폭의 시간 적분치), 최대 에너지를 보이는 시각, 최대 에너지 도달 시각(최대 에너지를 보이는 시간 앞 방향으로 카운트하여, 최대 에너지의 예컨대 25%를 밑도는 최초의 시각), 최대 에너지 소멸 시각(최대 에너지를 보이는 시각에서 시간 뒷 방향으로 진행하여 카운트하여, 최대 에너지의 예컨대 25%를 밑도는 최초의 시각), 단속파/연속파(정해진 기간 동안에 최대 에너지의 예컨대 25%를 밑도는 일이 없는 경우는 연속파, 밑도는 일이 있는 경우는 단속파) 등을 들 수 있다.
단계 S56에서 구한 파형의 추정 시각과, 단계 S57에서 구한 파형 특징량으로부터, 해석 대상(범위)을 좁힌다(단계 S58). 그리고, 단계 S58에서 좁혀진 해석 대상에 대하여, 범위 한정 데이터로부터 파형 특징량을 추출한다(단계 S59). 구체적으로는, 범위 한정 데이터(샘플링 주파수 : 1 MHz)를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여, 파형 특징을 밝힌다.
파형 특징량으로서는, FFT 시작 시각(=최대 에너지 도달 시각), FFT 종료 시각(최대 에너지 소멸 시각에서 시간 앞 방향으로 진행하여 FFT 샘플수가 2의 누승(累乘)이 되는 최초의 시각), FFT 샘플수(FFT에 사용한 샘플수이며, 예컨대, 16348을 상한으로 할 수 있음), 최대 피크 주파수(최대 진폭을 보인 주파수), 평균 주파수(피크 면적(에너지)이 전체 피크 면적의 50%를 넘는 주파수), 기준 주파수 이상의 비율(기준 주파수(예컨대, 샘플링 주파수의 20%) 이상의 비율) 등을 들 수 있다. 이렇게 해서 파형 해석 처리가 종료된다.
도 9는 단계 S27(이상 패턴 판정)의 상세한 순서를 도시하는 흐름도이다.
우선, 프로세스 처리 조건이 판독된다(단계 S61). 판독된 프로세스 처리 조건에 기초하여 발생할 수 있는 이상을 한정할 수 있기 때문에, 이상 패턴 인식용 모델의 압축이 가능하게 되어, 판정 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 발생한 이상을 판정할 때의 정확성을 높일 수 있다.
이어서, 파형 해석(단계 S25)에서 얻어진 파형 특징량이 판독되고(단계 S62), 또한 이상 패턴 인식 모델이 판독된다(단계 S63). 단계 S62에서 판독된 파형 특징량과 단계 S63에서 판독된 이상 패턴 인식 모델을 대비하는 패턴 인식 알고리즘에 의해, 발생한 이상이 어떤 것인지를 판정한다(단계 S64). 패턴 인식 알고리즘으로서는, 공지된 방법, 예컨대, SVM(Support Vector Machine) 등을 다단식 판정으로 확장하거나 하여 이용할 수 있다. 이렇게 해서 이상 패턴 판정 처리는 종료된다.
이어서, 이상 검출 시스템(100)의 변형예에 관해서 설명한다.
<변형예 1>
트리거 발생 시각 카운터(54) 및 데이터 로거 보드(55, 56)의 구성에 관해서, 상기 실시형태로 한정되지 않고, 트리거 발생 시각 카운터(54) 및 데이터 로거 보드(55, 56)의 클록 제어를 1개의 외부 기준 동기 클록에 의해서 행하도록 하더라도 좋다.
<변형예 2>
상기 실시형태에서는, OR 회로(53)에 있어서 복수의 트리거 신호를 하나의 대표 트리거 신호로 통합하는 것(제2 트리거 신호 처리 방법)으로 했지만, 대표 트리거 신호의 생성 방법으로서는, 이하의 방법을 이용하는 것도 바람직하다.
즉, PC(50)에는, 트리거 발생 시각 카운터(54) 대신에, 버퍼 포트와, 시각 카운터를 설치하여, 외부 기준 동기 클록이 시각 카운터에 시각 정보를 부여하는 구성으로 한다. OR 회로(53)에서는 전술한 제1 트리거 신호 처리 방법에 따라서, 트리거(52)로부터 수신한 트리거 신호를, 버퍼 포트에 대하여 시계열에 따라서 축차 출력한다. 이것과 병행하여, 시각 카운터로부터 출력되는 카운터치가 버퍼 포트에 취입된다. 이렇게 해서, 트리거 신호에 카운터치가 부여된다.
버퍼 포트는, 일정 기간 내에 있는 복수의 트리거 신호를 하나의 대표 트리거 신호로 통합한다. 이 때, 각 트리거 신호가 시각 정보를 구비하고 있기 때문에, 대표 트리거 신호의 트리거 발생 시각으로서, 예컨대 일정 기간 내의 최초의 트리거 신호가 갖는 시각 정보를 이용할 수 있다.
따라서, 전술한 제2 트리거 신호 처리 방법을 이용한 경우에는, 대표 트리거 신호의 트리거 발생 시각은, 대표 트리거 신호를 발생시키는 최초의 트리거 신호의 발생 시각에서부터 통합 기간이 경과한 것으로 되었지만, 이 방법에서는, 대표 트리거 신호의 트리거 발생 시각을, 플라즈마 처리 장치(2)에 실제로 이상이 생긴 시각에 가깝게 한 시각으로 할 수 있다.
<변형예 3>
OR 회로(53)에서의 대표 트리거 신호의 다른 발생 방법으로서, 최로로 수신한 트리거 신호를 대표 트리거 신호로서 PC(50)에 대하여 출력하고, 그 후, 통합 기간에 상당하는 시간이 경과할 때까지는, 수신한 트리거 신호를 PC(50)에 대하여 출력하지 않는 방법을 이용할 수 있다. 이 방법에서도, 트리거 발생 시각 카운터(54)에 의해 결정되는 트리거 발생 시각을, 플라즈마 처리 장치(2)에 실제로 이상이 생긴 시각에 가깝게 한 시각으로 할 수 있다.
<변형예 4>
상기 실시형태에서는, 범위 한정 데이터의 잘라내기를 HDD(61)에 보존된 고속 샘플링 데이터로부터 행하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 고속 샘플링 데이터가 데이터 로거 보드(55)에 기억되어 있을 때에, 대표 트리거 신호의 수신에 따라서 범위 한정 데이터의 잘라내기를 하고, 잘라낸 범위 한정 데이터를 데이터 로거 보드(55)에서 HDD(61)로 이동, 보존시키면서, 범위 한정 데이터 이외의 데이터를 데이터 로거 보드(55)로부터 소거하는 구성으로 하여도 좋다. 저속 샘플링 데이터에 대해서도 동일한 방법을 이용할 수 있다.
또한, 고속 샘플링 데이터로부터 범위 한정 데이터를 특정하여, 불필요한 데이터를 삭제할 때에는, 불필요한 데이터에 일정한 임계치 이상의 피크가 존재하지않음을 확인한 다음에, 삭제를 실행하도록 하더라도 좋다. 또한, 범위 한정 데이터가 특정되더라도, 불필요 데이터를 일정 시간은 소거하지 않도록 하더라도 좋고, 고속 샘플링 데이터를 주기적으로 HDD(61)로 이행시켜 일정 기간 보존하고, 적절하게 불필요한 데이터를 삭제하도록 하더라도 좋다.
<변형예 5>
전술한 실시형태에서는, 파형 해석 처리의 단계 S51에 있어서, 피크치가 정해진 임계치 미만이라고 판단된 범위 한정 데이터가 그 이후의 해석 대상으로부터 제외되고, 또한, 단계 S53에 있어서, 피크가 일정 기간 이상 계속되지 않는 다운 샘플링 데이터 및 그 원인이 되고 있는 범위 한정 데이터가 그 이후의 해석 대상으로부터 제외된다고 했지만, 하나의 대표 트리거 신호에 대응하는 4개의 범위 한정 데이터를 그룹이라고 생각하여, 그룹 내에 피크치가 정해진 임계치 이상이라고 판단된 범위 한정 데이터가 존재하는 경우, 또한, 피크가 일정 기간 이상 계속되고 있는 다운 샘플링 데이터가 하나라도 존재하는 경우에는, 그 그룹의 모든 데이터에 대해서, 다음 단계의 처리로 진행하도록 처리 방법을 구성하더라도 좋다. 이에 따라, 4개의 초음파 센서(41)로부터의 센서 신호의 상호 관계를 파악할 수 있다.
<변형예 6>
플라즈마 처리 장치(2)에 있어서 플라즈마 발생 중에 생기는 이상 방전은 모니터 신호에 나타날 확률도 높다. 따라서, 트리거 신호를 모니터 신호에 기초하여 발생시키는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 센서 신호에 대한 처리와 같은 식의 처리를 모니터 신호에 대하여 행하고, 센서 신호뿐만 아니라 모니터 신호가 나타내는 파형의 특징량으로부터 이상 원인 등을 판단하여 확정하도록 하더라도 좋다.
<변형예 7>
센서 신호를 1 MHz로 고속 샘플링할 때에, 실질적으로 10 kHz로 샘플링한 것과 같아지는 솎음(thinning) 데이터를 고속 샘플링 데이터와 동시에 작성하여, 시각 추정에 의해 해석 대상을 좁히기(단계 S58)까지의 데이터 처리를, 이 솎음 데이터를 이용하여 행하도록 하더라도 좋다.
단, 이 방법은, 1 MHz 샘플링 데이터를 이용하는 단계 S51의 피크치 판단을, 10 kHz 샘플링 데이터로 행하더라도 지장 없음이 경험적으로 확인되어 있는 경우로 한정하는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시형태에 관해서 설명했지만, 본 발명은 전술한 형태로 한정되지 않는다. 본 발명의 목적은, 전술한 실시형태의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램 코드를 기억한 기억 매체를, PC(50) 또는 외부 서버에 공급하여, 그 PC(50) 또는 외부 서버의 CPU가 기억 매체에 저장된 프로그램 코드를 판독하여 실행함에 의해서도 달성된다.
이 경우, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드 자체가 전술한 실시형태의 기능을 실현하게 되고, 그 프로그램 코드를 기억한 기억 매체는 본 발명을 구성하게 된다.
또한, 프로그램 코드를 공급하기 위한 기억 매체로서는, 예컨대, 플로피(등록상표)디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, 자기 테이프, 불휘발성 메모리 카드, ROM 등을 이용할 수 있다. 또는, 네트워크를 통해 프로그램 코드를 다운로드하더라도 좋다. 이 경우, 상기 프로그램 코드는, 인터넷, 상용 네트워크 혹은 로컬 에리어 네트워크 등에 접속된 도시되지 않는 다른 컴퓨터나 데이터베이스 등으로부터 다운로드함으로써 공급된다.
또한, CPU가 판독한 프로그램 코드를 실행함으로써, 상기 실시형태의 기능이 실현될 뿐만 아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 기초하여, CPU 상에서 가동되고 있는 OS 등이 실제 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해서 전술한 실시형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
더욱이, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가, PC(50) 또는 외부 서버에 삽입된 기능 확장 보드나 PC(50)나 외부 서버에 접속된 기능 확장 유닛에 구비되는 메모리에 기록된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 기초하여, 그 기능 확장 보드나 기능 확장 유닛에 구비되는 CPU 등이 실제 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해서 전술한 실시형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
상기 프로그램 코드의 형태는, 오브젝트 코드, 인터프리터에 의해 실행되는 프로그램 코드, OS에 공급되는 스크립트 데이터 등의 형태로 이루어지더라도 좋다.
전술한 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 이상 방전을 검출하기 위해서, 초음파 센서로부터의 센서 신호에 더하여, 고주파 전원(18, 21)으로부터의 모니터 신호를 이용했지만, 이 모니터 신호와 병용하여 또는 이 모니터신호를 이용하지 않고, 별도의 신호, 예컨대, 서셉터나 웨이퍼(W) 흡착용의 전극판으로 흐르는 전류의 값을 계측하는 전류치 모니터, 서셉터로부터의 고주파 전력의 반사파를 계측하는 반사파 모니터 및 고주파 전력의 위상 변동을 계측하는 위상 모니터로부터의 모니터 신호를 이용할 수도 있다.
전술한 실시형태에서는, 이상 검출 시스템을 플라즈마 처리 장치의 일종인 에칭 장치에 적용한 경우에 관해서 설명했지만, 이상 검출 시스템은, CVD 성막 장치나 애싱 장치 등의 다른 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있으며, 또한, 플라즈마 처리 장치로 한정되지 않고, 도포 현상 장치나 기판 세정 장치, 열처리 장치, 식각 장치 등에도 적용할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 처리되는 기판으로서, 웨이퍼(W)를 들었지만, 피처리 기판은 이것으로 한정되지 않고, FPD(Flat Panel Display) 등의 유리 기판이라도 좋다.

Claims (11)

  1. 처리 장치에 발생하는 이상을 검출하는 이상 검출 시스템으로서,
    상기 처리 장치에서 발생하는 어쿠스틱 방출을 검출하기 위한 복수의 초음파 센서와,
    상기 복수의 초음파 센서의 각 출력 신호를 각각 제1 신호와 제2 신호로 분배하는 분배 유닛과,
    상기 제1 신호를 제1 주파수로 샘플링하여, 정해진 특징을 검출했을 때에 트리거 신호를 발생시키는 트리거 발생 유닛과,
    상기 트리거 신호를 수신하여 트리거 발생 시각을 결정하는 트리거 발생 시각 결정 유닛과,
    상기 제2 신호를 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수로 샘플링한 샘플링 데이터를 작성하는 데이터 작성 유닛과,
    상기 샘플링 데이터 중 상기 트리거 발생 시각 결정 유닛에 의해 결정된 상기 트리거 발생 시각을 기준으로 한 일정 기간에 상당하는 데이터의 파형 해석을 행함으로써 상기 처리 장치에 발생한 이상을 해석하는 데이터 처리 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 정해진 기간 내에 복수의 상기 트리거 신호가 발생했을 때에, 상기 복수의 트리거 신호를 대표 트리거 신호로서 하나의 신호로 통합하는 트리거 신호 처리 유닛을 더 구비하고,
    상기 트리거 발생 시각 결정 유닛은, 상기 대표 트리거 신호에 대하여 상기 트리거 발생 시각을 결정하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 초음파 센서의 각 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 주파수는 10 kHz∼5 MHz이며,
    상기 제2 주파수는 500 kHz∼5 MHz인 것을 특징으로 하는 이상 검출 시스템.
  5. 처리 장치에 발생하는 이상을 검출하는 이상 검출 방법으로서,
    상기 처리 장치에서 발생하는 어쿠스틱 방출을 복수의 초음파 센서에 의해 검출하는 검출 단계와,
    상기 검출 단계에서 얻어진 상기 복수의 초음파 센서로부터의 각 출력 신호를 각각 제1 신호와 제2 신호로 분배 유닛에 의해 분배하는 분배 단계와,
    상기 제1 신호를 제1 주파수로 A/D 변환 유닛에 의해 샘플링하여, 정해진 특징을 검출했을 때에 신호 발생 유닛에 의해 트리거 신호를 발생시키는 트리거 신호 발생 단계와,
    상기 트리거 신호를 수신하여 상기 트리거 신호의 트리거 발생 시각을 시각 카운터 유닛에 의해 결정하는 트리거 발생 시각 결정 단계와,
    상기 제2 신호를 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수로 A/D 변환 유닛에 의해 샘플링하여 샘플링 데이터를 작성하는 샘플링 데이터 작성 단계와,
    상기 샘플링 데이터 중 상기 트리거 발생 시각 결정 단계에서 결정된 상기 트리거 발생 시각을 기준으로 한 일정 기간에 상당하는 데이터의 파형 해석을 컴퓨터가 행함으로써 상기 처리 장치에 발생한 이상을 해석하는 데이터 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 트리거 신호 발생 단계에 있어서 정해진 기간 내에 복수의 상기 트리거 신호가 발생했을 때에, 상기 복수의 트리거 신호를 대표 트리거 신호로서 하나의 신호로 통합하는 트리거 신호 처리 단계를 더 포함하며,
    상기 트리거 발생 시각 결정 단계에 있어서는, 상기 대표 트리거 신호에 대하여 상기 트리거 발생 시각이 결정되는 것을 특징으로 하는 이상 검출 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 분배 단계에 의해서 얻어진 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호로부터 필터에 의해 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 주파수를 10 kHz∼5 MHz로 하고,
    상기 제2 주파수를 500 kHz∼5 MHz로 하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 방법.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 데이터 처리 단계는,
    상기 샘플링 데이터로부터 상기 일정 기간에 상당하는 데이터를 잘라내는 잘라내기 단계와,
    상기 잘라내기 단계에서 잘라낸 데이터에 대하여 대표치에 의한 다운 샘플링을 행하여, 작성된 다운 샘플링 데이터에 의미 있는 파형이 존재하는 경우에, 상기 다운 샘플링 데이터로부터 파형 특징량을 추출하는 제1 파형 특징량 추출 단계와,
    상기 제1 파형 특징량 추출 단계에 의해 추출된 파형 특징량의 시각을 추정함으로써 상기 잘라내기 단계에서 잘라낸 데이터의 해석 대상을 좁혀, 상기 해석 대상에 대하여 상기 잘라내기 단계에서 잘라낸 데이터로부터 파형 특징량을 추출하는 제2 파형 특징량 추출 단계와,
    상기 제2 파형 특징량 추출 단계에서 얻어진 파형 특징량과 미리 설정된 이상 패턴 인식 모델과의 패턴 인식을 행함으로써 상기 처리 장치에 발생한 이상을 판정하는 판정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 검출 방법.
  10. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 검출 단계 전에 이루어지는, 상기 처리 장치에서 실행되는 정해진 처리의 프로세스 조건을 취득하는 프로세스 조건 취득 단계를 더 포함하며,
    상기 검출 단계는, 상기 프로세스 조건 취득 단계에서 취득된 상기 프로세스 조건에 포함되는 상기 정해진 처리의 실행 기간 동안만 실행되는 것을 특징으로 하는 이상 검출 방법.
  11. 컴퓨터에 의해서 제어되는 이상 검출 시스템으로 정해진 처리 장치에서 발생하는 이상을 검출하는 이상 검출 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기억 매체로서,
    상기 이상 검출 방법은,
    상기 처리 장치에서 발생하는 어쿠스틱 방출을 복수의 초음파 센서에 의해 검출하는 검출 단계와,
    상기 검출 단계에서 얻어진 상기 복수의 초음파 센서로부터의 각 검출 신호를 각각 제1 신호와 제2 신호로 분배 유닛에 의해 분배하는 분배 단계와,
    상기 제1 신호를 제1 주파수로 A/D 변환 유닛에 의해 샘플링하여, 정해진 특징을 검출했을 때에 신호 발생 유닛에 의해 트리거 신호를 발생시키는 트리거 신호 발생 단계와,
    상기 트리거 신호를 수신하여 상기 트리거 신호의 트리거 발생 시각을 시각 카운터 유닛에 의해 결정하는 트리거 발생 시각 결정 단계와,
    상기 제2 신호를 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수로 A/D 변환 유닛에 의해 샘플링하여 샘플링 데이터를 작성하는 샘플링 데이터 작성 단계와,
    상기 샘플링 데이터 중 상기 트리거 발생 시각 결정 단계에서 결정된 상기 트리거 발생 시각을 기준으로 한 일정 기간에 상당하는 데이터의 파형 해석을 상기 컴퓨터가 행함으로써 상기 처리 장치에 발생한 이상을 해석하는 데이터 처리 단계를 포함하는 이상 검출 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기억 매체.
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