JP4610021B2

JP4610021B2 - 処理装置の運転方法及び処理装置の異常検出方法

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Publication number: JP4610021B2
Application number: JP2000201731A
Authority: JP
Inventors: 剛士仙洞田; 真治坂野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-07-04
Also published as: JP2002018274A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、処理装置の運転方法及び処理装置の異常検出方法に関し、更に詳しくは、例えば処理装置の高周波電源の印加状態が処理室の状態に応じて確実に安定状態に達した状態で運転できる処理装置の運転方法及び処理装置の異常検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
処理装置（以下、単に「処理装置」と称す。）はエッチング処理や成膜処理等に用いられる。この種の処理装置は、例えば、処理室内の電極に高周波電力を印加すると共に処理室内にプロセスガスを導入し、処理室内でプロセスガスのプラズマを発生させ、半導体ウエハ等の被処理体に所定のプラズマ処理を施すようにしている。処理装置には高周波電源が用いられているが、被処理体の処理は高周波電源が処理室内の状態に応じて安定した後行う。ところが、処理装置の始動直後には高周波電源が処理室の状態に馴染むまでは不安定で長時間に渡って安定しない。
【０００３】
例えば図８（ａ）はマッチング回路の高周波に関連するパラメータ（電圧）の変動を示した図であり、同図の（ｂ）はマッチング回路の整合状態を特徴づけるコンデンサのパラメータ（電気容量）の変動を示した図であるが、いずれも変動しており安定状態を判断し難い。図８の（ａ）に示すパラメータではロット初期のピークが観られるが、安定化したか否かの判断が難しい。また、処理室内も高周波電力を印加した環境に馴染むには相当の時間を必要とし、なかなか安定しない。そのため、従来はオペレータの経験と勘によって高周波電源や処理室内が安定したか否かを判断し、安定域に達したと判断した時にウエハ等の被処理体を処理室内へ投入し、所定の処理を施していた。尚、図８の運転条件は、保守点検後、処理室内を４日間真空引きした後デポジションの少ない条件を示している。デポジションの少ない条件について後述する。
【０００４】
また、処理装置を保守点検する時には消耗品を交換したり、クリーニングを行うが、処理装置は精密機械であるため、その組立には細心の注意を要する。例えば、高周波電源や処理室内の各部品のネジ止めに少しでも緩みがあったり、部品の取付ミスがあったりするとプラズマが不安定になる。そのためこのようなミスは到底許されるものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は処理装置の高周波電源や処理室内が安定したか否かを客観的に判断する手法がなく、オペレータの経験と勘に頼らざるを得ないため、その客観的手法の確立が待望されている。また、処理装置を安定状態に導くための処理条件を評価することができないため、その評価は試行錯誤に頼らざるを得なかった。
【０００６】
また、従来は万一、部品の取付ミスに気付かずに処理装置を稼働すれば、処理装置を開けることなく取付ミスを検出する手法がなかったため、その原因究明に多大な時間と労力を必要としていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、始動後の処理装置の安定状態を客観的に判断することができ、処理条件を最適化して運転できる処理装置の運転方法を提供することを目的としている。また、処理装置を開けることなく部品の取付ミスによる異常を確実に検出することができ、しかも取付ミスを分類することができる処理装置の異常検出方法を併せて提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の処理装置の運転方法は、高周波電源から処理室内の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させて半導体ウエハを処理する際に、上記処理室内の状態に応じて変化する上記高周波電源の複数の電気的データを測定する測定器で測定された複数の測定データを用いて主成分分析を行って上記高周波電源の印加状態を検出して処理装置を運転する方法であって、処理装置の処理室内の状態に応じて上記高周波電源の印加状態が安定化した時の上記測定データを用いて予め基準用の主成分分析を行う工程と、始動直後から任意の処理装置の複数の電気的データを測定する工程と、複数の測定データを用いて比較用の主成分分析を行う工程と、比較主成分分析結果と基準主成分分析結果を比較して両者の差から上記任意の処理装置の上記高周波電源が上記処理室内の状態に応じて安定状態に達したことを検出する工程とを有することを特徴とする
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の処理装置の運転方法は、請求項１に記載の発明において、上記電気的データとして基本波及び高調波それぞれの電圧値、電流値、インピーダンス及び位相角を用いることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の処理装置の運転方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記主成分分析で残差得点を求めた後、残差得点を比較することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の処理装置の運転方法は、請求項３記載の発明において、上記残差得点の比較結果に基づいて処理条件及び／または稼働条件を判断することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載の処理装置の異常検出方法は、高周波電源から処理室内の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させて半導体ウエハを処理する際に、上記処理室内の状態に応じて変化する上記高周波電源の複数の電気的データを測定する測定器で測定された複数の測定データを用いて主成分分析を行って上記高周波電源の印加状態を検出して処理装置の異常を検出する方法であって、正常な処理装置の処理室内の状態に応じて上記高周波電源の印加状態が安定化した時の上記測定データを用いて予め基準用の主成分分析を行う工程と、任意の処理装置の複数の電気的データを測定する工程と、複数の測定データを用いて比較用の主成分分析を行う工程と、比較主成分分析結果と基準主成分分析結果を比較して両者の差から上記任意の処理装置の異常を検出する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載の処理装置の異常検出方法は、請求項５に記載の発明において、上記電気的データとして基本波及び高調波それぞれの電圧値、電流値、インピーダンス及び位相角を用いることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項７に記載の処理装置の異常検出方法は、請求項５または請求項６に記載の発明において、上記主成分分析で残差得点を求めた後、上記残差得点を比較することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項８に記載の処理装置の異常検出方法は、請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、上記主成分分析で得られる残差行列の成分に即して異常箇所を分類することを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８に示す実施形態の基づいて本発明を説明する。
まず、本発明の処理装置の運転方法及び処理装置の異常検出方法が適用された処理装置の一例について図１を参照しながら説明する。本実施形態に用いられる処理装置１０は、例えば図１に示すように、アルミニウム等の導電性材料からなる接地された処理室１１と、この処理室１１内の底面に配設され且つ被処理体としてのウエハＷを載置する載置台を兼ねた電極１２と、回転磁場を付与する磁場形成手段１３とを備え、制御装置１４の制御下で処理室１１の上下両電極間で発生する電界に磁場形成手段１３による回転磁界Ｂが作用し、高密度プラズマでウエハＷに対して均一なプラズマ処理を行う。処理室１１にはガス供給管１５が接続され、ガス供給管１５を介してガス供給源（図示せず）から処理室１１内へプロセスガスを供給する。処理室１１の側面には図示しない真空排気装置に連結されたガス排出管１６が接続され、真空排気装置及びガス排出管１６を介して処理室１１内を減圧して所定の真空度に保持する。電極１２には高調波測定器１７、マッチング回路１８を介して高周波電源１９が接続され、高周波電源１９から電極１２へ高周波電力を印加し処理室１１内でプロセスガスのプラズマを発生させ、電極１２上の半導体ウエハＷ表面に例えば所定のエッチング処理を施す。また、電極１２の周縁部にはフォーカスリング２０が配置され、フォーカスリング２０を介してプラズマをウエハＷ上へ収束する。
【００１９】
ところで、本実施形態では１３．５６ＭＨｚの高周波電力を電極１２に印加しているが、電極１２には１３．５６ＭＨｚの高周波電力の他に、これを基本波とする高調波（例えば２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ）が印加される。ところが、電圧、電流、位相及びインピーダンス等の電気的データは処理装置１０の始動直後には不安定でなかなか安定しない。しかも、処理室１１内の状態を客観的に知る術がない。そこで、本実施形態ではこれらの電圧、電流、位相及びインピーダンス等の電気的データを測定し、各測定値を利用して処理装置１０の安定状態、具体的には処理室１１内での所定のプラズマ処理に必要な安定状態を検出するようにしている。
【００２０】
即ち、電極１２とマッチング回路１８の間に介在する高調波測定器１７を用いて高周波電源１９の基本波及びその高調波の電圧、電流、位相及びインピーダンスを処理装置の始動時から高周波電源１９が安定するまで間欠的に測定し、これらの測定値をそれぞれ制御装置１４内に逐次取り込む。この制御装置１４には多変量解析プログラムとして例えば主成分分析用のプログラムが格納され、このプログラムを介して測定値の主成分分析を行って処理装置の安定状態を検出する。
【００２１】
例えば本実施形態で主成分分析を行う場合には、高周波電源１９からの処理室１１内の電極１２への印加状態が安定化した処理装置（以下、「基準処理装置」と称す。）を使って、高周波電源１９の基本波及びその高調波の電圧、電流、位相及びインピーダンスそれぞれを電気的データとして間欠的に測定して各周波数の測定値Ｖ(f_ｎ)、Ｉ(f_ｎ)、Ｐ(f_ｎ)、Ｚ(f_ｎ)を得る。そして、これら各種の測定値の相対値を求め、各種の測定値をそれぞれ無次元化する。この際、各種の測定値と無次元化した相対値との対応関係は例えば測定データの配列順に合わせて明確にしておく。次いで、無次元化した各種の測定値（以下、単に「相対測定値」と称す。）の測定個数がｎ個で、安定するまでｍ回の測定を行うと、基準処理装置の全の相対測定データが入った行列は数１で表される。次いで、制御装置１４において全ての相対測定値に基づいて平均値、最大値、最小値、分散値を求めた後、これらの計算値に基づいた分散共分散行列を用いて複数の無次元測定データの主成分分析を行って固有値及びその固有ベクトルを求める。固有値は無次元測定データの分散の大きさを表し、固有値の大きさ順に、第１主成分、第２主成分、・・・第ｎ主成分として定義されている。また、各固有値にはそれぞれに属する固有ベクトルがある。通常、主成分の次数が高いほどデータの評価に対する寄与率が低くなり、その利用価値が薄れる。
【数１】

【００２２】
例えばｍ回の測定でそれぞれｎ個の相対測定値を採り、ｉ番目の測定のｊ番目の固有値に対応する第ｊ主成分は数２で表される。そして、この第ｊ主成分ｔｉｊに具体的なｉ番目の相対測定値（ｘ_ｉ１、ｘ_ｉ２、・・・、ｘ_ｉｎ）を代入して得られた値がｉ番目の測定における第ｊ主成分の得点になる。従って、第ｊ主成分の得点ｔ_ｊは数３で定義され、第ｊ主成分の固有ベクトルＰ_ｊは数４で定義される。ｔ_ｊは測定間の関係を表す得点である。また、Ｐ_ｊは測定値間の重みを表す固有ベクトルである。そして、第ｊ主成分の得点ｔ_ｊを行列Ｘと固有ベクトルＰ_ｊを用いると数５で表される。また、行列Ｘを各主成分の得点とそれぞれの固有ベクトルを用いると数６で表される。
【数２】

【数３】

【数４】

【数５】

【数６】

【００２３】
従って、主成分分析では多種類の測定データがあっても例えば第１主成分及び第２主成分、多くても第３主成分までの少数の統計データとして纏め、少数の統計データを調べるだけで運転状態を評価し、把握することができる。例えば一般的に第１、第２主成分の固有値の累積寄与率が９０％を超えれば、第１、第２主成分に基づいた評価は信頼性の高いものになる。第１主成分は上述のように測定データが最も大きく分散する方向を示し、処理装置の運転状態の総合的な評価を行う指標となり、処理装置の運転状態の経時的変化の判断、評価に適している。第２主成分は第１主成分とは直交する方向に分散し、正常な運転状態からの瞬間的なずれの指標となり、運転状態の突発的変化の判断、評価に適している。
【００２４】
しかしながら、第１主成分は一般的に固有ベクトルや第１主成分得点等を観てデータを如何なる傾向にあるかなど総合的に評価することはできるが、第１、第２主成分ではそれぞれの固有ベクトルが一義的に決まるため、個々の測定データが測定毎に如何なる状態にあり如何なる変化をしているかまで多面的に把握することができない。そこで、本実施形態では処理室１１内に応じて高周波電源１９の印加状態が安定状態に達したことを検出する手法として、寄与率の低い第（ｋ＋１）以上の高次の主成分を一つに纏めた数７で定義する残差行列Ｅ（各行の成分は高周波の基本波及びその高調波の各相対測定値に対応し、各列の成分は測定回数に対応する）を作る。そして、この残差行列Ｅを数６に当て填めると数６は数８で表される。更に、基準処理装置の残差行列Ｅの残差得点を基準残差得点Ｑ_０として求め、この残差得点Ｑ_０を基準にして任意の処理装置（以下、「比較処理装置」と称す。）が始動した後安定状態に達するまでを検出するようにしている。一般に、残差得点Ｑ_ｉは行ベクトルｅ_ｉとその転置行列ベクトルｅ_ｉ ^Ｔの積として表され、各残差成分の２乗の和となり、プラス成分及びマイナス成分を相殺することなく確実に残差として求められるようにしてある。従って、測定毎の基準処理装置の残差得点Ｑ_０と比較処理装置の残差得点Ｑ_ｉを比較することで比較処理装置が安定状態に達しているか否かを判断することができる。そして、比較処理装置のある時点での残差得点Ｑ_ｉが同一時点での基準処理装置の残差得点Ｑ_０から外れた場合には残差行列Ｅの数１０で表される各行の行ベクトルｅ_ｉの成分を観れば、その時点でいずれの測定値に大きなズレがあったかが判り、異常の原因を特定することができる。
【数７】

【数８】

【数９】

【数１０】

【００２５】
即ち、比較処理装置の安定状態を検出するには、基準処理装置について残差行列Ｅの残差得点Ｑ_０を予め求める。そして、基準処理装置で得られた残差得点Ｑ_０及び固有ベクトル等の定数を任意の処理装置の主成分分析プログラムに設定し、この設定条件の下で任意の処理装置の電気的データから残差得点Ｑを求める。次いで、比較処理装置の残差得点Ｑの基準処理装置の残差得点Ｑ_０からの差（ずれ量）を求め、この残差得点の差（Ｑ−Ｑ_０）に基づいて比較処理装置での高周波電源１９の印加状態が安定状態に達しているか否かを判断する。即ち、残差得点の差（Ｑ−Ｑ_０）が大きければ、その任意の処理装置は基準処理装置からのずれが大きく不安定であることを示し、差（Ｑ−Ｑ_０）が小さければ基準処理装置とのずれが小さく安定状態に近いことを示す。基準処理装置の残差得点Ｑ_０＝０にすれば、残差得点Ｑがそのまま基準レベルからのずれ量になる。尚、変数の値は平均値が０になるように計算されているものとする。
【００２６】
本実施形態の処理装置の運転方法を下記の状態Ａ、Ｂ及び処理条件Ａ、Ｂを（１）〜（４）のように適宜組み合わせてウエハを処理し、処理している間の基本及びその高調波の測定値Ｖ(ｆ_ｎ)、Ｉ(ｆ_ｎ)、Ｐ(ｆ_ｎ)、Ｚ(ｆ_ｎ)の相対測定値及び残差得点Ｑを図２〜図５に示した。尚、任意の処理装置の主成分プログラムには基準処理装置で得られた主成分分析結果が予め設定されている。各図におけるプロットはウエハ１枚当たりの平均値を示している。また、下記の処理条件でデポジションの値は、デポジション量の少ない条件を１とし、デポジション量の多い条件をデポジション量の少ない条件に対する相対値で示してある。

【００２７】
まず、図２、図３を参照しながら保守点検後の処理条件の違いによる安定化の差について説明する。
（１）処理室１１内を状態Ａに導いた後、処理装置をデポジションの少ない処理条件Ａに設定した。この状態でウエハを処理室１１内に搬入してウエハを処理した。ウエハ搬入直後（始動直後）から高調波測定器１７を用いて高周波電源１９の基本波及び高調波の電圧、電流、位相及びインピーダンスを約０．２秒毎に測定し、それぞれの測定値Ｖ（ｆ_ｎ）、Ｉ（ｆ_ｎ）、Ｐ（ｆ_ｎ）、Ｚ（ｆ_ｎ）のウエハ毎の平均値を求め、基準処理装置のそれぞれの値との比を採り、それぞれの測定値の変動の様子を図２の（ａ）に示した。図２の（ａ）に示す結果によれば、処理開始直後から各測定値は緩慢に基準値（＝１）に収束し、○印当たりから概ね基準値レベルに達し安定化状態になったと判断されるが、○印以降でも上下の振れが認められる。図２の（ａ）でも図８に示す従来の手法と比較すれば安定状態を判断し易い。これに対し、本実施形態の方法により上記測定値から残差得点Ｑを求めた結果、図３の（ａ）に示すようになった。図３の（ａ）では複数の測定値が残差得点Ｑとして一つに纏まり、図２の（ａ）と比較しても基準値からのずれが判断し易く、安定状態はウエハの処理枚数で１００〜１２０枚の範囲にあると判断できる。それ以降でも残差得点Ｑが周期的に若干増加する傾向が認められる。
【００２８】
（２）（１）と同様に処理室１１内を上記の状態Ａに導いた後、（１）とは違ってデポジションの多い処理条件Ｂに設定した。そして、ウエハを処理室１１内に搬入してウエハを処理し、処理装置の始動直後から高周波電源１９の印加状態が安定するまでの測定値を得た後、各測定値について（１）の場合と同様に基準値との比を採り、その結果を図２の（ｂ）に示した。図２の（ｂ）に示す結果によれば、各測定値は（１）の場合と比較して早く安定状態に向かうが、振れ幅の小さい安定状態に達するのは○印当たりからで（１）の場合と余り変わらない。これに対し、本実施形態の方法で検討すると、図３の（ｂ）に示す結果からも明らかなように残差得点Ｑが（１）の場合よりも早く基準値に収束して安定状態に達し、安定状態の時点を判断し易いことが判る。基準処理装置を用いて安定状態を判断する残差得点を予め定めておけば比較処理装置の安定状態を確実に判断することができる。
【００２９】
次に、図４、図５を参照しながら保守点検後の処理室内の状態の違いによる安定化の差について説明する。
（３）処理室１１内を状態Ａに導いた後、処理装置をデポジションの少ない処理条件Ａに設定した。そして、ウエハを処理室１１内に搬入してウエハを処理し、処理装置の始動直後から高周波電源１９の印加状態が安定するまでの測定値を得た後、各測定値について（１）の場合と同様に基準値との比を採り、その結果を図４の（ａ）に示した。図４の（ａ）に示す結果によれば、各測定値が緩慢に基準値に収束し、安定状態に達するのが遅いことが判る。ウエハ１２０枚前後の○印当たりで安定状態になったと判断されるが、それ以降でも上下に振れる測定値があり、安定化の判断が難しいことが判る。これに対し、本実施形態の方法で検討すると、図５の状態Ａに示す結果からも明らかなように高調波測定器１７の測定値の結果とは異なり、残差得点Ｑが基準値に収束するまでに予想外の時間が掛かり、○印当たりで初めて安定状態になることが判る。
【００３０】
（４）処理室１１内を状態Ｂに導いた後、（３）の場合と同様に処理装置をデポジションの少ない処理条件Ａに設定した。そして、ウエハを処理室１１内に搬入してウエハを処理し、処理装置の始動直後から高周波電源１９の印加状態が安定するまでの測定値を得た後、各測定値について（１）の場合と同様に基準値との比を採り、その結果を図４の（ｂ）に示した。図４の（ｂ）に示す結果によれば、各測定値が（３）の場合よりも早く基準値に収束し、早く安定状態に達していることが判る。また、本実施形態の方法で検討すると、図５の状態Ｂに示すように残差得点Ｑは基準値に到達するのが早いが、ウエハ１００以内では変動があり完全に安定するのは１００枚以上であることが明瞭に判る。
【００３１】
以上説明したように本実施形態によれば、電極１２とマッチング回路１８の間に高調波測定器１７を設け、この高調波測定器１７を用い、安定化した処理装置１０の基本波及び高調波それぞれの電圧値、電流値、位相及びインピーダンス等の電気的データの測定値Ｖ（ｆ_ｎ）、Ｉ（ｆ_ｎ）、Ｐ（ｆ_ｎ）、Ｚ（ｆ_ｎ）を用いて予め基準となる主成分分析を行って基準となる残差得点Ｑ_０を求めた後、保守点検後の処理装置１０の始動直後から高調波測定器１７で電気的データを測定し、この測定値Ｖ（ｆ_ｎ）、Ｉ（ｆ_ｎ）、Ｐ（ｆ_ｎ）、Ｚ（ｆ_ｎ）を用いて比較用の主成分分析を行って比較用の残差得点Ｑを求め、比較残差得点Ｑと基準残差得点Ｑ_０を比較して両者Ｑ、Ｑ_０の差から保守点検後の処理装置１０の高周波電源の安定状態を検出するようにしたため、膨大な測定値があってもこれらのデータを一つの纏めた残差得点Ｑを基準値を比較するだけで保守点検後の処理装置１０、具体的には処理室１１内の安定状態を客観的且つ確実に評価し、判断することができる。また、本実施形態によれば、単に安定状態に達した時点を評価、判断できるばかりでなく、安定状態に導くには処理室１１内の真空引き時間等の処理条件を如何に設定すれば良いかを評価、判断することができる。
【００３２】
次に、本発明の処理装置の異常検出方法の一実施形態について説明する。
本実施形態の処理装置の異常検出方法も主成分分析における残差得点Ｑを使用する点では上記実施形態の処理装置の運転方法と共通している。但し、本実施形態では正常な処理装置、即ち、処理室１１内及び高周波電源１９における部品等の取付ミスがなく、仕様に則って正確に組み立てられている処理装置を基準処理装置として使用する。本実施形態では処理装置の始動後の高周波電源１９の印加状態が不安定な状態を脱し安定状態に達した段階で基本波及びその高調波の電気的データを測定することは云うまでもない。
【００３３】
そこで、本実施形態においても上記実施形態と同様に、基準処理装置に関する基本波及びその高調波の電圧、電流、位相及びインピーダンスそれぞれ電気的データとして間欠的に測定して各周波数の測定値Ｖ(ｆ_ｎ)、Ｉ(ｆ_ｎ)、Ｐ(ｆ_ｎ)、Ｚ(ｆ_ｎ)を得る。そして、基準処理装置に関し、数９で定義される残差得点Ｑ_０を予め求める。基準処理装置で得られた固有ベクトル等の定数を任意の処理装置の主成分分析プログラムに設定し、この設定条件の下で任意の処理装置の電気的データから残差得点Ｑを求める。次いで、基準処理装置の残差得点Ｑ_０と任意の処理装置の残差得点Ｑとの差（ずれ量）を求め、この残差得点の差（Ｑ−Ｑ_０）に基づいて任意の処理装置が安定状態になっているか否かを判断する。即ち、残差得点の差（Ｑ−Ｑ_０）が大きければ、その任意の処理装置には処理室及び／または高周波電源１９の部品の取付ミス等があることを示す。差（Ｑ−Ｑ_０）が許容値以下であればその処理装置は正常と判断される。また、残差得点Ｑが他の残差得点と異なる値を表した時には、残差行列Ｅの異なる値を示した行、例えばｉ番目の測定結果の残差得点が基準残差得点Ｑとは異なる値である場合には、ｉ番目の行のｅ_ｉの残差成分ｅ_ｉｊを観ることにより、どの変数（測定値）が残差得点Ｑのズレに寄与しているかを判断することができる。このことから、異常の原因と残差の大きい変数（基本波、高調波の電圧、電流等）を関連づけることにより、異常の原因を分類することができる。
【００３４】
図６は残差得点Ｑと部品取付ミスとの関係を示すグラフである。図６においてＮ１及びＮ２は正常な処理装置の残差得点、状態Ａはネジがない時の残差得点、状態Ｃはカバーがない時の残差得点、状態Ｄは状態Ａとは別の部分のネジがない時の残差得点、状態Ｅは状態Ｃとは別の部位のカバーがない時の残差得点、状態Ｆはネジが緩んでいる時の残差得点、状態Ｇは部品がない時の残差得点を示している。例えば、状態Ａの残差得点を示した行の残差成分を観ると図７の（ａ）のようになっている。この状態Ａにおけるネジがないと、基本波の電圧及びインピーダンスがマイナス側に特に大きく振れ、３倍波の電流及び基本波の位相がプラス側に特に大きく振れていることが判る。状態Ｃにおけるカバーがないと、同図に（ｂ）のように基本波の電圧及びインピーダンスがマイナス側に特に大きく振れ、位相がプラス側に比較的大きく振れていることが判る。状態Ｇにおける部品がないと、基本波の電流及び位相がマイナス側に特に大きく振れ、基本波のインピーダンスがプラス側に特に大きく振れていることが判る。従って、部品の種類、取付部位等と残差得点の大きい成分との関係を分類することが可能である。この関係を予め把握しておくことで、残差得点への寄与率の高い成分を知ることにより如何なる異常があるか判断することができる。
【００３５】
以上説明したように本実施形態によれば、正常な処理装置の高周波電源１９の測定データを用いて予め主成分分析を行って基準用の残差得点を求めた後、任意の処理装置の複数の電気的データを測定して得られた複数の測定データを用いて主成分分析を行って比較用の残差得点を求め、次いで、比較残差得点Ｑと基準残差得点Ｑ_０を比較して両者Ｑ、Ｑ_０の差から任意の処理装置の異常を検出するようにしたため、処理装置を開けることなく部品の取付ミスによる異常を確実に検出することができ、しかも取付ミスを残差行列Ｅの成分から分類することができる。
【００３６】
尚、上記実施形態では、主成分分析を用いた処理装置の運転方法及び異常検出方法について説明したが、上記実施形態に何ら制限されるものではなく、本発明の各構成要素を適宜設計変更することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、始動後の処理装置の安定状態を客観的に判断することができ、処理条件を最適化して運転できる処理装置の運転方法を提供することができる。
【００３８】
また、本発明の請求項５〜請求項８に記載の発明によれば、処理装置を開けることなく部品の取付ミスによる異常を確実に検出することができ、しかも取付ミスを分類することができる処理装置の異常検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理装置の運転方法及び異常検出方法を適用する処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ高調波測定器を用いて処理装置の電気的データが安定化するまでの推移を示すグラフである。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図２の（ａ）、（ｂ）に対応する電気的データの残差得点が安定化するまでの推移を示すグラフである。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ高調波測定器を用いて処理装置の電気的データが安定化するまでの推移を示すグラフである。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図２の（ａ）、（ｂ）に対応する電気的データの残差得点が安定化するまでの推移を示すグラフである。
【図６】正常な処理装置及び異常な処理装置の電気的データに基づく残差得点を示すグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ異常な処理装置の電気的データの残差成分を示すグラフである。
【図８】従来使用されていた処理装置の始動直後の電気的データの変動を示すグラフである。
【符号の説明】
１０処理装置
１１処理室
１２電極
１９高周波電源
Ｗウエハ(被処理体)

Claims

高周波電源から処理室内の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させて半導体ウエハを処理する際に、上記処理室内の状態に応じて変化する上記高周波電源の複数の電気的データを測定する測定器で測定された複数の測定データを用いて主成分分析を行って上記高周波電源の印加状態を検出して処理装置を運転する方法であって、処理装置の処理室内の状態に応じて上記高周波電源の印加状態が安定化した時の上記測定データを用いて予め基準用の主成分分析を行う工程と、始動直後から任意の処理装置の複数の電気的データを測定する工程と、複数の測定データを用いて比較用の主成分分析を行う工程と、比較主成分分析結果と基準主成分分析結果を比較して両者の差から上記任意の処理装置の高周波電源が上記処理室内の状態に応じて安定状態に達したことを検出する工程とを有することを特徴とする処理装置の運転方法。
上記電気的データとして基本波及び高調波それぞれの電圧値、電流値、インピーダンス及び位相角を用いることを特徴とする請求項１に記載の処理装置の運転方法。
上記主成分分析で残差得点を求めた後、残差得点を比較することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の処理装置の運転方法。
上記残差得点の比較結果に基づいて処理条件及び／または稼働条件を判断することを特徴とする請求項３に記載の処理装置の運転方法。
高周波電源から処理室内の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させて半導体ウエハを処理する際に、上記処理室内の状態に応じて変化する上記高周波電源の複数の電気的データを測定する測定器で測定された複数の測定データを用いて主成分分析を行って上記高周波電源の印加状態を検出して処理装置の異常を検出する方法であって、正常な処理装置の処理室内の状態に応じて上記高周波電源の印加状態が安定化した時の上記測定データを用いて予め基準用の主成分分析を行う工程と、任意の処理装置の複数の電気的データを測定する工程と、複数の測定データを用いて比較用の主成分分析を行う工程と、比較主成分分析結果と基準主成分分析結果を比較して両者の差から上記任意の処理装置の異常を検出する工程とを有することを特徴とする処理装置の異常検出方法。
上記電気的データとして基本波及び高調波それぞれの電圧値、電流値、インピーダンス及び位相角を用いることを特徴とする請求項５に記載の処理装置の異常検出方法。
上記主成分分析で残差得点を求めた後、上記残差得点を比較することを特徴とすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の処理装置の異常検出方法。
上記主成分分析で得られる残差行列の成分に即して異常箇所を分類することを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の処理装置の異常検出方法。