KR20230012453A - 진단 장치 및 진단 방법 그리고 플라스마 처리 장치 및 반도체 장치 제조 시스템 - Google Patents

진단 장치 및 진단 방법 그리고 플라스마 처리 장치 및 반도체 장치 제조 시스템 Download PDF

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KR20230012453A
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deterioration
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calculation
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쇼타 우메다
겐지 다마키
마사히로 스미야
요시토 가마지
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주식회사 히타치하이테크
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Abstract

시료를 플라스마 처리하는 플라스마 처리 장치에 구비한 상태 센서로부터의 정보를 이용해서 상기 플라스마 처리 장치를 구성하는 부품의 열화(劣化) 상태를 진단하는 진단 장치를, 상태 센서로부터의 정보에 의거해서 플라스마 처리 장치를 구성하는 부품의 열화도를 연산해서 구하는 실행부와, 상태 센서로부터의 정보에 의거해서 실행부에서 열화도를 연산해서 구하기 위한 연산의 조건을 설정함과 함께 실행부에서 연산해서 구한 플라스마 처리 장치를 구성하는 부품의 열화도의 정보에 의거해서 플라스마 처리 장치의 보수 시기를 구하는 분석부를 구비하여 구성해서, 부품마다 강건성이 높은 열화도 연산 조건을 결정하는 것을 가능하게 했다.

Description

진단 장치 및 진단 방법 그리고 플라스마 처리 장치 및 반도체 장치 제조 시스템
본 발명은, 플라스마에 의해 반도체의 웨이퍼를 가공하는 플라스마 처리 장치의 진단 장치 및 진단 방법 그리고 플라스마 처리 장치 및 반도체 장치 제조 시스템에 관한 것이다.
플라스마 처리 장치는 반도체의 웨이퍼 상에 미세 형상을 형성하기 위해서, 물질을 플라스마화하고, 그 물질의 작용에 의해 웨이퍼 상의 물질을 제거하는 플라스마 처리를 행하는 장치이다. 플라스마 처리 장치에서는, 통상, 웨이퍼의 처리 매수 등을 기준으로 해서 정기적으로 장치 내의 클리닝이나 부품의 교환과 같은 보수를 행한다. 그러나, 경년 변화나 사용 방법에 따른 반응 부생성물의 축적 등에 수반하는 부품의 열화(劣化)에 의해, 계획 외의 보수 작업이 발생할 수 있다. 계획 외 보수에 의한 비가동 시간을 삭감하기 위해서, 부품의 열화 상태를 축차 모니터링해서, 그 열화 상태에 따라서 클리닝이나 교환 등의 조기 대책이 요구된다.
이와 같은 조기 대책을 실현하기 위해서, 플라스마 처리 장치의 진단 장치에서는, 플라스마 처리 장치에 부가한 복수의 상태 센서로부터 축차 취득한 복수의 센서 항목으로 이루어지는 시계열 신호인 센서값을 이용해서, 정상 상태로부터의 괴리 정도로부터 열화 상태를 진단하고, 미리 설정한 문턱값과 비교해서 알람을 발신하는 것이 일반적으로 행해진다. 예를 들면, 국제공개 WO2018/061842호 명세서(특허문헌 1)에는, 「이상 검지 장치는, 관측값을 정리한 요약값에 대해서 통계 모델링을 적용함에 의해, 요약값으로부터 노이즈를 제거한 상태를 추측하고, 당해 추측에 의거해서 일기(一期) 앞의 요약값을 예측한 예측값을 생성한다. 이상 검지 장치는, 예측값에 의거해서, 감시 대상 장치의 이상 유무를 검지한다」라는 기재가 있다.
또한, 복수의 센서 항목으로 이루어지는 센서값으로부터 열화 상태의 추정에 유효한 특징량(이하, 열화도)을 연산하는 방법으로서, 예를 들면 일본국 특개2020-31096호 공보(특허문헌 2)에는 「플라스마 처리 장치의 상태를 예측하는 상태 예측 장치에 있어서, 정상적인 상태의 상기 플라스마 처리 장치의 모니터된 데이터로부터 상기 플라스마 처리 장치의 상태를 나타내는 제1 특징량이 구해지고, 상기 플라스마 처리 장치의 모니터된 데이터로부터 상기 플라스마 처리 장치의 상태를 나타내는 제2 특징량이 구해지고, 상기 구해진 제2 특징량이 상기 제1 특징량을 이용해서 연산되고, 상기 연산된 제2 특징량이 큰 것으로부터 차례대로 선택된 특징량」이라는 기재가 있다.
국제공개 WO2018/061842호 명세서 일본국 특개2020-31096호 공보
특허문헌 1에는 센서값의 요약값을 이용해서 장치 운용 중의 이상을 검지하는 방법이 기재되어 있지만, 부품마다 열화 상태를 진단하는 방법이 기재되어 있지 않다. 부품의 열화 상태를 진단해서 조기 대책을 취할 목적의 경우, 부품마다 열화의 징후, 즉 센서값의 변화의 방법이 서로 다르기 때문에, 복수의 센서 항목의 센서값으로부터 부품마다 열화의 징후를 보다 잘 나타내는 열화도를 연산하는 조건을 규정할 필요가 있다.
또한, 특허문헌 2에서는, 규정한 열화도 연산 조건을 복수의 플라스마 처리 장치에 적용하는 것이 상정되어 있지 않다. 상기 목적의 경우, 부품마다 규정한 열화도 연산 조건을 복수의 플라스마 처리 장치에 적용 가능하다는 성질(이하, 강건성(robustness))을 가질 필요가 있다.
그래서, 본 발명에서는, 상기한 종래 기술의 과제를 해결해서, 부품마다 강건성이 높은 열화도 연산 조건을 결정하는 것을 가능하게 하는 진단 장치 및 진단 방법 그리고 플라스마 처리 장치 및 반도체 장치 제조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 플라스마 처리 장치의 부품의 열화 상태가 진단되는 진단 장치를, 부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 부품에 대한 강건도가 구해지고, 이 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 부품에 대해서 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건이 선택되고, 이 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 부품의 열화 상태가 진단되는 분석부를 구비하여 구성했다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 시료가 재치(載置)되는 시료대를 구비하는 플라스마 처리 장치에 있어서, 부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 부품에 대한 강건도가 구해지고, 이 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 부품에 대해서 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건이 선택되고, 이 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 부품의 열화 상태가 진단되는 진단 장치를 더 구비하여 구성했다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 시료가 재치되는 시료대를 구비하는 플라스마 처리 장치에 있어서, 부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 부품에 대한 강건도가 구해지고, 이 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 부품에 대해서 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건이 선택되고, 이 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 부품의 열화 상태가 진단되는 진단 장치에 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 플라스마 처리 장치의 부품의 열화 상태를 진단하는 진단 방법에 있어서, 상기 부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 부품에 대한 강건도를 구하는 공정과, 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 부품에 대해서 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건을 선택하는 공정과, 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 부품의 열화 상태를 진단하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 네트워크를 통해서 반도체 제조 장치에 접속되고, 반도체 제조 장치의 부품의 열화 상태를 진단하는 진단 처리가 실행되는 플랫폼을 구비하는 반도체 장치 제조 시스템에 있어서, 진단 처리는, 부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 부품에 대한 강건도를 구하는 스텝과, 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 부품에 대해서 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건을 선택하는 스텝과, 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 부품의 열화 상태를 진단하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 예를 들면 플라스마 처리 장치나 그 진단 장치의 유저는 부품마다 강건성이 높은 열화도 연산 조건을 얻을 수 있어, 플라스마 처리 장치 그룹의 부품 열화 상태를 진단하는 것이 가능해진다.
상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시형태의 설명에 의해 명백해진다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치 및 진단 장치의 개략의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 보수 이력 기억부에 저장하는 데이터의 예를 표 형식으로 나타낸 도면.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치의 센서값 기억부에 저장하는 데이터의 예를 표 형식으로 나타낸 도면.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 열화도 연산부에 있어서의 진단 대상 부품의 열화도를 구하는 처리의 흐름을 나타내는 플로도.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 분석부에 있어서의 처리의 흐름을 나타내는 플로도.
도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치의 열화도 연산 조건 그룹의 설정 처리의 흐름을 나타내는 플로도.
도 7은, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치의 구간 추출 조건 기억부에 저장하는 데이터를 표 형식으로 나타낸 도면.
도 8의 (a)는, 센서마다의 센서값과 시간의 관계를 나타내는 그래프에 있어서 트리거 설정에 의해 센서값의 시간 구간을 추출하는 처리의 예를 나타내는 도면, (b)는, 센서마다의 센서값과 시간의 관계를 나타내는 그래프에 있어서 창 이동에 의해 센서값의 시간 구간을 추출하는 처리의 예를 나타내는 도면.
도 9의 (a)는, 정상 시에 있어서의 센서마다의 센서값과 시간의 관계를 나타내는 그래프, (b)는, 열화 시에 있어서의 센서마다의 센서값과 시간의 관계를 나타내는 그래프.
도 10은, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치의 열화도 연산 조건 결정 처리의 흐름을 나타내는 플로도.
도 11은, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치에 있어서의 열화도 강건도 연산부의 연산 결과를 출력하는 표시 화면의 정면도.
도 12는, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치의 보수 시기 연산 처리의 흐름을 나타내는 플로도.
도 13은, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치의 보수 시기 연산부의 처리의 결과를 표시하는 표시 화면의 정면도.
본 발명은, 플라스마 처리 장치의 대상 부품의 시계열 센서값을 취득하여 열화 상태를 진단하는 플라스마 처리 장치의 진단 장치 및 그 방법에 있어서, 복수의 시간 구간과 열화도 연산식의 조합으로 이루어지는 복수의 열화도 연산 조건 중에서, 상기 열화도의 복수 보수 사례 간의 비교 연산에 의해 산출한 열화도 강건도에 의거해서 대상 부품에 적용하는 열화도 연산 조건을 결정하고, 플라스마 처리 장치 그룹에 있어서 상기 열화도 연산 조건에서 축차 연산한 대상 부품의 열화도에 의거해서 보수 알람을 발신하도록 한 것이다.
또한 본 발명은, 복수의 시간 구간과 열화도 연산식의 조합으로 이루어지는 복수의 열화도 연산 조건 중에서, 상기 열화도의 복수 보수 사례 간의 비교 연산에 의해 산출한 열화도 강건도에 의거해서 대상 부품에 적용하는 열화도 연산 조건을 결정하고, 플라스마 처리 장치 그룹에 있어서 상기 열화도 연산 조건에서 축차 연산한 대상 부품의 열화도에 의거해서 보수 알람을 발신하는 진단 장치를 구비한 플라스마 처리 장치이다.
본 발명에서는, 플라스마 처리 장치의 진단 장치를, 대상 부품의 복수 열화도 연산 조건에서 연산한 열화도를 복수 보수 사례분 취득하고, 연산 조건마다 미리 정의한 열화도 강건도를 연산해서 열화도 강건도에 의거해서 순위매긴 연산 조건을 출력하는 열화도 강건도 연산부와, 부품마다 구간 추출 조건 설정부에서, 대상 부품에 대한 복수의 시간 구간(스텝 타임 구간) 추출 조건을 설정하는 부품마다 구간 추출 조건 설정부와, 다양한 열화 징후를 포착하기 위한 열화도 연산식을 복수 등록하는 열화도 연산식 등록부를 구비하여 구성했다.
또한 본 발명은, 플라스마 처리 장치의 압력이나 전류 등의 상태 센서로부터 복수 항목의 센서값을 취득해서 플라스마 처리 장치를 구성하는 대상 보수 부품의 열화 상태를 진단하는 진단 장치에 있어서, 복수의 시간 구간과 복수의 열화도 연산식의 조합으로 이루어지는 열화도 연산 조건 그룹 중에서, 플라스마 처리 장치에 있어서 대상 부품을 보수한 복수 사례 간의 열화도의 비교 연산을 행해서 산출한 열화도 강건도에 의거해서 대상 부품에 적용하는 열화도 연산 조건을 미리 결정하고, 진단 대상의 플라스마 처리 장치 그룹에 그 열화도 연산 조건을 적용해서 축차 연산한 대상 부품의 열화도에 의거해서 보수 알람을 발신하거나, 또는 보수 추장(推奬) 시기를 제시하도록 해서, 부품마다 복수의 플라스마 처리 장치에 적용 가능한 강건성이 높은 열화도 연산 조건을 결정할 수 있도록 한 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 실시형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일부에는 원칙적으로 동일 부호를 부여하고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시예)
(1) 플라스마 처리 장치
도 1의 구성도에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 플라스마 처리 장치 그룹(1)은, 미리 설정한 처리 조건에 따라, 플라스마(100)를 발생시켜서 웨이퍼(시료(101))를 처리한다. 또한, 상태 센서 그룹(102)을 갖고, 웨이퍼 가공 중 혹은 아이들 중의 센서값(예를 들면, 온도나 압력)의 측정값을 시계열 데이터로서 취득할 수 있다.
(2) 진단 장치
도 1의 구성도에 나타내는 바와 같이, 진단 장치는, 플라스마 처리 장치 그룹(1)의 각 플라스마 처리 장치에 대한 처리를 실행하는 실행부(20)를 구비하는 플라스마 처리 장치 유저측 진단 장치(2)(이하, 단순히 진단 장치(2)로 기재한다)와, 플라스마 처리 장치 그룹(1)에 대한 분석을 행하는 분석부(30)를 구비하는 플라스마 처리 장치 메이커측 진단 장치(3)(이하, 단순히 진단 장치(3)로 기재한다)에 의해 구성된다. 진단 장치(2)는, 플라스마 처리 장치 그룹(1)과 직접 혹은 네트워크를 통해서 접속되어 있고, 진단 장치(3)는 진단 장치(2)와 네트워크를 통해서 접속되어 있다.
또한, 진단 장치(2)는, 예를 들면 플라스마 처리 장치 유저 서버(4)와 직접 혹은 네트워크를 통해서 접속하고, 출력 결과를 송신하여 표시부(42)에서 표시하거나, 보수 이력 기억부(41)의 정보를 수신하는 것이 가능하다.
도 2는 보수 이력 기억부(41)에 저장되어 있는 데이터(210)의 예이다. 예를 들면, 보수 대상의 장치나 부품, 작업(교환, 청소 등)을 각각 식별하는 Tool ID(211), 부품 ID(212), 작업 ID(213)를 저장한다. 또한, 보수 작업을 실시한 일시(214)나 작업 시간(215)도 아울러 저장한다.
진단 장치(2)는, 예를 들면 플라스마 처리 장치 그룹(1)의 유저가 유지하고, 진단 장치(3)는, 예를 들면 플라스마 처리 장치 메이커가 유지하는 형태를 취한다. 이와 같은 형태를 취함으로써, 진단 장치(2)를 플라스마 처리 장치 그룹(1)에 인접해서 설치할 수 있고, 상태 센서 그룹(102)으로부터 얻어지는 센서값의 취득 및 열화도의 연산을 저(低)지연으로 실행할 수 있다. 또한, 장치 메이커가 열화도 연산 조건을 설정하여, 장치 유저는 열화도 연산 조건의 설정을 하지 않고 진단 대상 부품의 열화도 진단 결과를 얻을 수 있다. 또한, 진단 장치(2)로부터 진단 장치(3)에 센서값을 모두 송신하지 않고 열화도 연산 결과를 송신함에 의해서도 본 실시예의 실시는 가능하며, 장치 유저는 센서값의 장치 메이커측에의 개시(開示)가 억제된다.
진단 장치(2)의 실행부(20)는, 센서값 기억부(203)와 열화도 기억부(204)를 구비한 기억부(202)를 갖고, 구간 추출부(200), 열화도 연산부(201)를 더 갖는다.
진단 장치(3)의 분석부(30)는, 구간 추출 조건 기억부(306), 열화도 연산식 기억부(307), 열화도 연산 조건 기억부(308)를 구비한 기억부(305)를 갖고, 구간 추출 조건 설정부(301), 열화도 연산식 등록부(302), 열화도 강건도 연산부(303), 보수 시기 연산부(304)를 더 갖는다.
진단 장치(2)의 기억부(202)에 있어서의 센서값 기억부(203)는, 상태 센서 그룹(102)으로부터 취득한 센서값을 기억한다. 도 3은, 센서값 기억부(203)에 저장하는 처리 중 데이터(310)의 예를 나타내는 도면이다. 센서 항목(314)마다 센서값의 측정값을 그 취득 일시(313)와 함께 시계열 데이터로서 기억한다. 또한, 센서값과 함께, 예를 들면, 웨이퍼 ID(311), 처리 조건 ID(312) 등의 처리나 처리 대상을 특정하는 식별 정보를 기억한다. 웨이퍼 ID(311)는, 처리를 행한 웨이퍼(시료(101))를 식별하기 위한 정보이다. 처리 조건 ID(312)는, 처리를 행할 때의 플라스마 처리 장치의 설정이나 공정 스텝을 식별하기 위한 정보이다.
열화도 연산부(201)에 있어서 진단 대상 부품의 열화도를 구하는 처리의 플로를 도 4에 나타낸다. 열화도 연산부(201)는, 우선, 센서값 기억부(203)로부터, 진단 대상 부품이 정상 시(예를 들면 보수 직후로부터 일정 기간)에 웨이퍼(시료(101)) 그룹을 처리했을 때의 상태 센서 그룹(102)의 센서값을 취득하고(S401), 진단 시의 웨이퍼(시료(101))를 처리했을 때의 상태 센서 그룹(102)의 센서값을 취득한다(S402). 또한, 열화도 연산부(201)는, 열화도 연산 조건 기억부(308)에 저장된 진단 대상 부품마다 설정한 처리 조건 내의 센서값으로부터 추출하는 시간 구간과 열화도 연산식으로 이루어지는 열화도 연산 조건을 취득한다(S403).
또한, 열화도 연산부(201)는, 구간 추출부(200)가 열화도 연산 조건에 따라 센서값으로부터 설정한 시간 구간의 데이터를 추출하고(S404), S403에서 취득한 열화도 연산 조건의 열화도 연산식을 이용해서 진단 대상 부품의 열화도를 연산하고(S405), 열화도 기억부(204)에 연산 결과를 저장한다(S406). 이때, 사용한 열화도 연산 조건을 식별하는 처리 조건 ID(312) 및 열화도와 일대일로 대응하는 진단 시의 웨이퍼 ID(311)도 아울러 열화도 기억부(204)에 저장한다.
다음으로, 분석부(30)의 각부(各部)에서 행하는 처리의 흐름을, 도 5의 플로도에 나타낸다. 분석부(30)에서는, 우선 열화도 연산 조건 그룹을 설정하고(S510), 이 설정한 열화도 연산 조건 그룹 중에서 열화도 연산 조건을 결정하고(S520), 이 결정한 열화도 연산 조건을 이용해서 보수 시의 장치 부품의 열화도를 구하는 연산 처리를 행한다(S530).
이하에, 각 스텝의 상세에 대하여 설명한다. 처리 내용은 이후 상세히 설명한다.
(3) 열화도 연산 조건 그룹의 설정 처리 : S510
도 6을 참조해서, 진단 장치(3)의 분석부(30)가 행하는 열화도 연산 조건 그룹의 설정 처리의 예에 대하여 설명한다.
우선, 구간 추출 조건 설정부(301)에 있어서, 특정의 처리 조건에 있어서의 대상 부품의 센서값의 복수의 시간 구간 추출 조건을 설정하고, 구간 추출 조건 기억부(306)에 기억한다(S511). 플라스마 처리 장치 그룹(1)끼리 열화도를 비교할 수 있도록, 처리 조건은, 예를 들면 플라스마 처리 장치의 플라스마 상태를 조정하는 에이징 처리나 장치 진단용의 처리 등의 플라스마 처리 장치 그룹(1)에서 공통으로 행하는 처리 조건을 지정하는 것이 바람직하다.
도 7에, 구간 추출 조건 기억부(306)에 기억하는 부품 ID(510)가 C1인 경우의 시간 구간 추출 조건(500)의 예를 나타낸다. 구간 ID(501)는, 시간 구간 추출 조건을 식별하는 정보이다. 처리 조건 ID(502)에는, 지정한 처리 조건 ID를 저장한다. 예를 들면, 도면 중의 구간 ID(501)가 1인 경우의 시간 구간 추출 조건(500)은, 도 3에 나타낸 처리 중 데이터(310)에 있어서의 센서 항목(314)이 x5인 센서값이 9.9를 초과한 경우를 트리거 1(t1) : 505, 센서 항목(314)이 x0인 센서가 0.0을 초과한 경우를 트리거 2(t2) : 506으로 하고, 추출 조건식(503)인 t1 and t2의 조건을 만족한 시점을 기점으로 0.0 내지 5.0sec의 시간 구간을 추출 구간(504)으로 한다는 시간 구간 추출 조건이다. 시간 구간 추출 조건(500)은, 트리거 설정을 트리거 1(t1) : 505, 트리거 2(t2) : 506과 같이 개별로 설정해도 되고, 지정의 창폭(예를 들면 10sec)으로 시간 구간 0.0 내지 10.0sec, 1.0 내지 11.0sec, ···으로 조금씩 창을 이동시키면서 복수의 시간 구간 추출 조건을 자동 설정해도 된다.
도 8에 구간 추출 조건 기억부(306)의 시간 구간 추출 조건에 따라서, 구간 추출부(200)가 센서값의 시간 구간을 추출하는 처리의 예를 나타낸다.
도 8의 (a)는, 도 7에 나타낸 시간 구간 추출 조건(500)의 구간 ID(501)가 1인 구간 추출 조건에서 센서값의 시간 구간을 추출하는 예이며, 그래프(610)는 센서 x5의 출력(611)의 시간 변화를 나타내는 그래프, 그래프(620)는 센서 x0의 출력(621)의 시간 변화를 나타내는 그래프, 그래프(630)는 센서 x1의 출력(631)의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 트리거 1 : 505, 트리거 2 : 506으로서 각각 설정한 센서값 x5, 센서 x0의 값에 따라서 시간 구간(601)을 추출하고 있다.
도 8의 (b)는, 창 이동에 의해 자동 설정된 시간 구간 추출 조건에서 센서값의 시간 구간(602)을 추출하는 예이며, 그래프(650)는 그래프(610)와 마찬가지로 센서 x5의 출력(651)의 시간 변화를 나타내는 그래프, 그래프(660)는 그래프(620)와 마찬가지로 센서 x0의 출력(661)의 시간 변화를 나타내는 그래프, 그래프(670)는 그래프(630)와 마찬가지로 센서 x1의 출력(671)의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
다음으로, 도 6의 플로도로 되돌아가서, 열화도 연산식 등록부(302)에 있어서, 열화 징후를 포착하는 열화도 연산식을 복수 등록하고, 열화도 연산식 기억부(307)에 기억한다(S512). 등록한 열화도 연산식을 식별하는 정보인 식 ID도 아울러 열화도 연산식 기억부(307)에 기억한다. 열화도 연산식은, 정상 시 및 진단 시의 시간 구간 추출 후의 센서값을 입력으로, 진단 시의 센서값의 정상 시의 센서값으로부터의 괴리 정도를 열화도로서 출력하는 연산식이며, 연산 프로그램이다. 열화도 연산식으로서는, 예를 들면, 기계 학습 방법인 k-최근접 이웃 알고리즘이나 특이 스펙트럼 변환법, 혹은 통계 모델링 방법인 상태 공간 모델을 활용한 방법을 이용할 수 있다.
마지막으로, S511에 있어서 대상 부품에 대해서 설정한 복수의 시간 구간 추출 조건(구간 ID(501))과 열화도 연산식 기억부(307)에 기억한 복수의 열화도 연산식(식 ID)의 조합을 열화도 연산 조건 그룹으로서 열화도 연산 조건 기억부(308)에 기억한다. 각 열화도 연산 조건에는, 그들을 일의적으로 식별하는 열화도 연산 조건 ID도 아울러 기억한다(S513).
도 9는 열화 징후의 예를 나타내는 도면이다. 열화 징후란 즉, 도 9의 (a)에 나타내는 정상 시와 도 9의 (b)에 나타내는 열화 시에 있어서의 센서 파형의 변화이다. 그래프(710, 730 및 720, 740)는, 각각 동일한 센서 항목의 동일 처리 조건 내에 있어서의 센서값의 시계열 파형의 예이며, 그래프(710)의 파형(711), 그래프(720)의 파형(721)은 정상 시의 파형, 그래프(730)의 파형(731), 그래프(740)의 파형(741)은 열화 시의 파형의 예이다.
그래프(710)의 파형(711), 그래프(730)의 파형(731)과 같이, 처리 시간 내의 전체 시간 구간에 걸쳐 열화 징후를 나타내는 센서 항목도 있으면, 그래프(720)의 파형(721)에 있어서의 피크 파형(722), 그래프(740)의 파형(741)에 있어서의 피크 파형(742)과 같이, 처리 시간 내의 아주 일부의 시간 구간에서 열화 징후를 나타내는 센서 항목도 있다. 따라서, 적절하게 시간 구간 추출을 행하지 않으면 열화 진단의 감도가 저하할 가능성이 있다.
도 6의 플로도의 S512에 있어서, 예를 들면, 플라스마 생성에 사용하는 부품에 대해서는, 플라스마가 생성된 시간을 기점으로 수초간의 시간 구간을 추출하는 것과 같이, 부품마다 열화 징후를 포착하는데 적합한 시간 구간을 설정할 수 있다. 이와 같이 부품마다 열화 징후를 나타낼 가능성이 높은 시간 구간 추출 및 창 이동에 의한 망라적인 시간 구간 추출에 의해 복수의 시간 구간 추출 조건을 설정함으로써 열화 진단의 감도 저하를 방지할 수 있다.
또한, 도 9에 나타낸 예와 같이, 열화 징후 즉 센서 파형 변화의 종류도 복수 존재할 수 있다. 열화도 연산 방법에 의해 검지하는 파형 변화의 종류에 강점과 약점이 있기 때문에, S513에 있어서 복수의 열화도 연산식을 등록함으로써, 다양한 열화 징후가 있는 경우에도 열화 진단이 가능해진다.
(4) 열화도 연산 조건 결정 처리 : S520
도 10에 나타낸 플로도를 참조해서, 진단 장치(3)의 분석부(30)가 행하는 열화도 연산 조건 결정 처리의 예에 대하여 설명한다.
우선, 센서값 기억부(203)에 기억한 대상 부품의 보수 직후의 정상 상태로부터 보수에 이를 때까지의 센서값(이하, 보수 사례)과, 열화도 연산 조건 기억부(308)에 기억한 열화도 연산 조건 그룹을 이용해서, 열화도 연산부(201)에서 열화도를 연산해서 열화도 기억부(204)에 기억하고, 당해 보수 사례에 있어서 각 열화도 연산 조건을 적용한 경우의 열화도의 추이를 얻는다(S521).
다음으로, S521을 대상 부품의 복수의 보수 사례에 대해서 행하여, 복수 보수 사례의 센서값에 대해서 연산해서 열화도 기억부(204)에 기억한 열화도(의 추이)를 얻는다(S522). 복수 보수 사례의 센서값에 대해서는, 복수의 플라스마 처리 장치(10, 11, ···)로부터 복수의 보수 사례를 수집해도 되고, 단일의 플라스마 처리 장치(10 또는 11)로부터 복수의 보수 사례를 수집해도 된다. 또한, 각 보수 사례에 대해서는 그것을 일의적으로 식별 가능한 사례 ID를 부여해둔다.
다음으로, S522에서 얻은 복수 보수 사례의 열화도를 이용해서, 열화도 강건도 연산부(303)에서 열화도 연산 조건마다 열화도 강건도를 연산한다(S523). 열화도 강건도는, 복수 보수 사례의 동일한 열화도 연산 조건에 있어서의 열화도를 이용해서 연산되고, 당해 열화도 연산 조건에서 연산한 열화도의 사례 간에 걸친 경향의 공통성의 높이를 나타내는 지표이다.
열화도 강건도 연산부(303)에 있어서의 열화도 강건도의 연산 방법은 일의적으로 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 열화도는 그 성질상 하나의 보수 사례 간에서는 단조 증가하는 것이 바람직하고, 웨이퍼 ID(웨이퍼 처리 매수)와 열화도의 상관 계수가 높은 것이 바람직하기 때문에, 각 보수 사례에 대해서 연산되는 상관 계수의 복수 보수 사례에 걸친 평균값을 열화도 강건도로서 연산한다.
또한, 예를 들면, 보수 시에 있어서의 열화도의 값의 공통성의 높이로서, 보수 시의 열화도의 복수 보수 사례에 걸친 표준 편차의 반수(反數)를 열화도 강건도로서 연산해도 되고, 상기의 열화도 강건도의 연산 방법을 조합해도 된다.
연산한 열화도 강건도는, 열화도 연산 조건 기억부(308)에, 열화도 연산 조건 ID 및 연산에 이용한 센서값의 사례 ID와 대응시켜서 기억한다.
마지막으로, 열화도 연산식 등록부(302)에 있어서, 열화도 연산 조건마다 연산한 열화도 강건도의 내림차순으로 열화도 연산 조건을 순위매긴다(S524).
도 11에 열화도 강건도 연산부(303)의 출력에 대한 표시 화면(900)의 예를 나타낸다. 표시 화면(900)에는, 각 열화도 연산 조건의 열화도 비교 영역(910)과, 정상 시/진단 시의 센서값 비교 영역(920)이 표시된다.
각 열화도 연산 조건의 열화도 비교 영역(910)에는, 열화도 연산 조건 기억부(308)와 열화도 기억부(204)에 저장된 부품 ID : 911에 대응하는 정보를 취득하고, 각 열화도 연산 조건(열화도 연산 조건 ID)을 이용해서, 각 보수 사례의 센서값(사례 ID)(914, 917)에 대해서 연산한 열화도의 추이를 그래프(915, 916, 918, 919)에 표시하고, 아울러 열화도 강건도의 값(912)을 표시하고 있다(D1). 우측의 열화도 연산 조건 ID : 2 3132보다도 좌측의 열화도 연산 조건 ID : 50 3131의 쪽이 열화도 강건도가 높은 열화도 연산 조건으로 되어 있고, 강건성이 높은 열화도 연산 조건과 그 조건에 대한 열화도의 추이 상황을 그래프(915, 916, 918, 919)에 의해 확인할 수 있어, 유저는 이것을 보고 강건도가 높은 열화도 연산 조건을 결정할 수 있다.
또한, 웨이퍼 ID마다 연산된 각 열화도를 9181과 같이 선택함으로써, 정상 시/진단 시의 센서값 비교 영역(920)에, 선택한 부품 ID(921)와 사례 ID(922)에 대응하는 추출 구간(926)에 있어서의 정상 시(923)의 센서값(924)과 진단 시(927)의 센서값(928)을 비교할 수 있다. 유저는 이것을 보고, 예를 들면, 열화도가 높아져 있는 이유를 센서값의 피크 파형(925와 929)의 변화로부터 판단할 수 있다.
이상의 처리에 의해, 열화도 강건도가 높은 열화도 연산 조건을, 대상 부품의 열화 진단에 있어서 강건성이 높은 열화도 연산 조건으로서 얻을 수 있고, 이것을 열화도 연산 조건 기억부(308)에 기억한다.
(5) 보수 시기의 연산 처리 : S530
도 12의 플로도를 참조해서, 진단 장치(3)의 보수 시기의 연산 처리의 예에 대하여 설명한다.
우선, 각 부품에서 열화도 강건도에 의거해서 진단에 이용하는 열화도 연산 조건을 결정한다(S531). 열화도 강건도가 최대인 열화도 연산 조건으로 결정해도 되고, 도 11의 표시 화면(900)에서 진단 시의 센서값 비교 영역(920)에 표시된 정상 시(923)의 센서값(924)과 진단 시(927)의 센서값(928)을 확인한 결과, 열화도 강건도 상위의 열화도 연산 조건 중에서, 부품 지식과 대조해서 보다 납득감이 높은 열화도 연산 조건을 결정해도 된다.
다음으로, 부품마다 알람을 발신하는 열화도의 문턱값을 미리 설정한다(S532). 예를 들면, 복수 보수 사례의 보수 시 혹은 보수 시보다 일정 기간 이전의 시점에 있어서의 열화도의 값을 수집하고, 그 95퍼센타일값을 사용한다. 퍼센타일값의 사용이나 "95"와 같은 값은 일례이며 이것으로 한정하는 것은 아니다.
다음으로, 플라스마 처리 장치 그룹(1)에 대하여 열화도 연산 조건 기억부(308)에 기억해둔 각 부품의 열화도 연산 조건을 적용하고, 축차 취득한 센서값과 열화도 연산 조건을 이용해서, 열화도 연산부(201)에서 부품마다의 열화도를 축차 연산한다(S533).
열화도를 연산한 시점에서, 그 값이 설정한 문턱값을 초과한 경우에 도 11에 나타낸 표시 화면(1100)에 있어서의 영역(1120)과 같이 알람을 발신하여, 당해 열화도에 대응하는 부품의 보수를 촉구한다(S534). 도 13에 보수 시기의 연산 처리의 출력에 대한 표시 화면(1100)의 예를 나타낸다. 부품(부품 ID(1103, 1108))마다 결정한 열화도 연산 조건(1104, 1109)에 따라서 연산한 열화도의 축차 연산 결과(1105, 1106, 1110, 1111)를 복수의 플라스마 처리 장치(1101, 1102)에 걸쳐서 일괄 표시하고 있다. 또한, 부품 ID(1103, 1108), 열화도 연산 조건 ID(1104, 1109)의 세트마다, S31에서 설정한 문턱값(1107)을 표시하고 있다.
유저는 이 표시 화면(1100)을 보고, 플라스마 처리 장치 그룹(1)의 각 보수 대상 부품의 열화 상태를 일원 관리할 수 있고, 발신된 알람에 의거해서 보수 대상 부품에 대한 조기 보수를 행함으로써 계획 외 보수에 의한 플라스마 처리 장치 그룹(1)의 비가동 시간 삭감으로 연결할 수 있다.
또한, 문턱값(1107)에 의거해서 영역(1120)에 알람을 발신하는 방법에 대해서 설명했지만, 예를 들면 진단 시점까지의 열화도의 추이에 의거해서, 진단 시점 이후의 열화도의 추이를 예측함으로써 보수 발생 시기를 예측하는 것도 가능하며, 그것을 표시해도 된다. 유저는 그것을 보고, 예를 들면, 보수 부품의 사전 준비를 행할 수 있어, 부품 교환 시의 리드 타임 단축으로 연결할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시예에서 설명한 시료의 가공 처리를 행하는 플라스마 처리 장치의 대상 부품의 열화 상태를 진단하는 진단 장치는, 플라스마 처리 장치의 대상 부품의 상태 센서 그룹으로부터 시계열의 센서값을 취득하고, 정상 시와 진단 시의 상기 센서값을 이용한 열화도 연산식에 의해 열화도를 연산하고, 플라스마 처리 장치로부터 보수 간의 센서값을 복수 사례 취득하고, 센서값의 복수의 시간 구간과 복수의 열화도 연산식의 조합으로 이루어지는 열화도 연산 조건 그룹 중에서, 열화도의 복수 사례 간의 비교 연산에 의해 산출한 열화도 강건도에 의거해서 열화도 연산 조건을 결정하고, 플라스마 처리 장치 그룹에 있어서 결정한 열화도 연산 조건을 이용해서 축차 연산한 대상 부품의 열화도에 의거해서, 보수 알람을 발신하거나, 또는 보수 추장 시기를 제시하도록 구성했다.
또한, 본 실시예에 따른 진단 장치는, 플라스마 처리 장치 메이커측 진단 장치와 상기 유저측 진단 장치에 의해 구성되고, 플라스마 처리 장치 메이커측 진단 장치는, 플라스마 처리 장치 그룹에 부수되는 플라스마 처리 장치 유저측 진단 장치에서 연산한 열화도를 수신하고, 결정한 열화도 연산 조건을 유저측 진단 장치에 송신하고, 유저측 진단 장치는, 열화도 연산 조건을 이용해서 연산한 열화도를 플라스마 처리 장치 유저의 서버에 송신하도록 구성했다.
또한, 본 실시예에 따른 진단 장치에 있어서, 시계열의 센서값으로 설정하는 시간 구간은, 대상 부품마다 설정하는 센서값의 문턱값 판정을 기점으로 임의의 구간폭을 자동 취득하거나, 또는, 전체 시간 구간으로부터 미리 설정한 고정 구간폭의 창 이동에 의해서 자동 취득하도록 했다.
또한, 본 실시예에 따른 진단 장치에 있어서, 열화도 강건도는 열화도의 복수 보수 사례 간에 있어서의 경향의 공통성이 높이를 나타내는 지표이며, 플라스마 처리 장치에서 웨이퍼 처리 매수와 열화도의 상관 계수를 취하고, 복수 보수 사례에 걸친 상관 계수의 평균값을 열화도 강건도로서 연산하거나, 또는, 복수 보수 사례에 있어서의 보수 시점에서의 열화도의 통계량을 열화도 강건도로서 연산하도록 했다.
또한, 본 실시예에 따른 진단 장치에 있어서, 열화도 연산 조건을 이용해서 연산한 열화도를 지정하면, 정상 시의 센서값과 진단 시의 센서값을, 시계열의 센서값으로 설정하는 시간 구간과 맞춰서 비교 표시하도록 했다.
본 실시예에 따르면, 플라스마 처리 장치를 구성하는 부품의 열화도를 산출하는 열화도 연산 조건을, 열화도 강건도 연산부에서 구한 강건도의 정보에 의거해서 열화도 연산식 기억부에 기억한 복수의 연산식 중에서 선택할 수 있도록 했으므로, 보수의 시기를 보다 높은 신뢰도로 구할 수 있도록 되었다.
또한, 설명한 실시예의 실시태양으로서, 반도체 제조 장치를 포함하는 라인을 운용 관리하는 어플리케이션을 플랫폼 상에서 실행하는 반도체 장치 제조 시스템을 생각할 수 있다. 이 경우, 적어도 플라스마 처리 장치 메이커측 진단 장치(3)의 기능을 플랫폼 상의 어플리케이션으로서 처리를 실행시킴에 의해 반도체 장치 제조 시스템에 있어서, 본 실시예를 실시하는 것이 가능해진다. 또한 당해 어플리케이션은, 플라스마 처리 장치 메이커측 진단 장치(3)의 기능 이외에 플라스마 처리 장치 유저측 진단 장치(2)의 기능 및 플라스마 처리 장치 유저 서버(4)의 기능을 갖는 어플리케이션으로 해도 된다.
이상, 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경 가능하다.
1 : 플라스마 처리 장치 그룹
2 : 플라스마 처리 장치 유저측 진단 장치
3 : 플라스마 처리 장치 메이커측 진단 장치
4 : 플라스마 처리 장치 유저 서버
20 : 실행부
30 : 분석부
200 : 구간 추출부
301 : 구간 추출 조건 설정부
302 : 열화도 연산식 등록부
303 : 열화도 강건도 연산부
304 : 보수 시기 연산부
42 : 표시부

Claims (12)

  1. 플라스마 처리 장치의 부품의 열화(劣化) 상태가 진단되는 진단 장치에 있어서,
    상기 부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 상기 부품에 대한 강건도가 구해지고, 상기 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 상기 부품에 대해서 상기 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건이 선택되고, 상기 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 상기 부품의 열화 상태가 진단되는 분석부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    플라스마 처리된 시료의 매수와 상기 열화도의 상관 계수의 평균값을 상기 강건도로서 구하는 것을 특징으로 하는 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    보수 대상 부품의 열화도에 관한 시계열 데이터와 함께 상기 플라스마 처리 장치의 보수 시기에 관한 알람 정보를 표시하는 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진단 장치.
  4. 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 상기 시료가 재치(載置)되는 시료대를 구비하는 플라스마 처리 장치에 있어서,
    부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 상기 부품에 대한 강건도가 구해지고, 상기 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 상기 부품에 대해서 상기 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건이 선택되고, 상기 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 상기 부품의 열화 상태가 진단되는 진단 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    플라스마 처리된 상기 시료의 매수와 상기 열화도의 상관 계수의 평균값을 상기 강건도로서 구하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    보수 대상 부품의 열화도에 관한 시계열 데이터와 함께 보수 시기에 관한 알람 정보를 표시하는 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  7. 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 상기 시료가 재치되는 시료대를 구비하는 플라스마 처리 장치에 있어서,
    부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 상기 부품에 대한 강건도가 구해지고, 상기 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 상기 부품에 대해서 상기 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건이 선택되고, 상기 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 상기 부품의 열화 상태가 진단되는 진단 장치에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  8. 플라스마 처리 장치의 부품의 열화 상태를 진단하는 진단 방법에 있어서,
    상기 부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 상기 부품에 대한 강건도를 구하는 공정과,
    상기 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 상기 부품에 대해서 상기 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건을 선택하는 공정과,
    상기 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 상기 부품의 열화 상태를 진단하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 진단 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    플라스마 처리된 시료의 매수와 상기 열화도의 상관 계수의 평균값을 상기 강건도로서 구하는 것을 특징으로 하는 진단 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    보수 대상 부품의 열화도에 관한 시계열 데이터와 함께 보수 시기에 관한 알람 정보를 표시하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 진단 방법.
  11. 네트워크를 통해서 반도체 제조 장치에 접속되고, 상기 반도체 제조 장치의 부품의 열화 상태를 진단하는 진단 처리가 실행되는 플랫폼을 구비하는 반도체 장치 제조 시스템에 있어서,
    상기 진단 처리는,
    상기 부품의 열화도를 연산하는 복수의 연산 조건에 있어서의 각각의 상기 부품에 대한 강건도를 구하는 스텝과,
    상기 구해진 강건도를 기초로 해서 각각의 상기 부품에 대해서 상기 복수의 연산 조건으로부터 하나의 연산 조건을 선택하는 스텝과,
    상기 선택된 연산 조건을 이용해서 각각의 상기 부품의 열화 상태를 진단하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 진단 처리는, 상기 플랫폼에 구비된 어플리케이션으로서 실행되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조 시스템.
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