JP2000028471A - プラズマ生成器における大気漏洩検出 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ生成器における大気漏洩をより簡便
に、精度よく検出する。 【解決手段】 プラズマ生成器内の放電電圧、放電電
流、プラズマ発光強度は一定の条件の下、大気漏洩量と
相関性があった。すなわち、放電電流一定の場合には、
大気漏洩量は放電電圧値、発光強度と比例し、また、放
電電圧一定の場合には大気漏洩量は放電電流値、発光強
度と反比例する。さらに、放電電力一定の場合には、大
気漏洩量は放電電流値、発光強度とは反比例し、放電電
圧値とは比例する。従って、プラズマ生成を行うために
プラズマ生成器１０内で制御部３２において放電電圧、
電流または電力を制御し負電極管２６と正電極管２８と
の間で直流放電を行わせている間に、計測部３８におい
て計測された電圧値または電流値の変化、または発光強
度測定部４０において測定されたプラズマ発光強度の変
化に基づいて大気漏洩を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空状態の内部空
間を有するプラズマ生成器内への大気漏洩を検出する装
置及びこの大気漏洩検出装置が備えられたプラズマ生成
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング等のプラズマ生成器は、
集積回路製造工程においてウェハーへの薄膜形成やパタ
ーン形成等に使用されている。このプラズマ生成器は、
プラズマが生成される本体の内部空間が真空状態にさ
れ、この内部空間に反応ガスとして例えばアルゴンガス
等が充填される。また、この内部空間には正電極と負電
極とが間隔を開けて対向して設けられている。この電極
に例えば高電圧を加えて負電極から電子を放出させ、こ
の電子がガス分子と衝突するとプラズマが生成される。
ここで生成されたプラズマは、上述したように前記ウェ
ハー上の薄膜の形成やエッジング等の目的で用いられ
る。

【０００３】こうしたプラズマ生成器の内部空間は真空
状態に保たれているが、何等かの原因でこの内部空間に
大気が漏洩することがある。プラズマ生成の際の大気が
漏洩するとプラズマの生成に大きな影響を及ぼし、延い
ては高い精度が要求されるウェハー上への薄膜形成、パ
ターン形成等に支障を来す。

【０００４】そのため、従来よりプラズマ生成器内での
安定したプラズマ生成を実行するために質量分析器等に
より大気漏洩の検出が行なわれている。この質量分析器
により大気漏洩の検出方法は、プラズマ生成器の本体内
部の気体の質量を分析し、大気中の分子が混入している
ことを検出することにより行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記質
量分析器を用いた大気漏洩の検出は、検出精度が高く信
頼性のある結果が得られるが、一般に質量分析器は高価
であるという問題があった。また、質量分析器は大型で
ある上に、質量分析器による分析時にはプラズマ生成器
内の気体を一旦、別の容器や一定空間等に分取する必要
がある。そのため、質量分析器を配置するためのある程
度の空間が必要となり、大気漏洩の検出を行うことにお
いて制約になっていた。

【０００６】また、こうした費用等の経済的な問題以外
にも、質量分析器を用いた検出方法では大気漏洩が生じ
たことを瞬時に検出することや大気漏洩が生じた時点を
正確に特定することが困難であるという問題があった。
すなわち、質量分析器による大気漏洩の検出は、プラズ
マ生成器内で大気漏洩が生じた後、遅れて質量分析のた
めに別の容器に気体を分取する必要があり、また質量分
析の結果が得られるまでにはある程度の測定時間を要す
る。そのため大気漏洩が生じた時点の特定や、迅速な検
出が困難であった。

【０００７】また、この質量分析器の他にも、発光分析
による大気漏洩の検出方法が開発されている。この方法
はプラズマ生成器内で発光している光を分析し、充填さ
れたガス以外の物質に由来する光を検出し大気漏洩を検
出するものであり、この方法の場合には、大気漏洩を比
較的迅速に検出することが可能である。しかし、大気漏
洩により混入した大気物質は充填されているガスに比較
して通常微量であることからプラズマ自身が発する光が
その検出を阻害し、検出する感度が低いという問題があ
る。さらに大気の漏洩量がごくわずかな場合、漏洩物質
に由来する光の発光強度が弱いために検出できないこと
もある。また大気漏洩量が多くなり、大気漏洩を発光分
析によって検出できたときには、スパッタリングによる
成膜に重大な影響が生じる。

【０００８】そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は上記プラズマ生成器におけ
る大気漏洩をより簡便に、精度よく検出し得ることであ
り、さらにはプラズマ生成器における作業の精度を高め
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明者らは、質量分析以外にプラズマ生成器に
おいて大気漏洩を検出し得る指標因子となるべきものを
研究した結果、プラズマ生成の際の放電電圧、放電電
流、プラズマ発光強度等を大気漏洩の指標として利用で
きることを発見した。すなわち、プラズマ生成器におけ
る大気漏洩の量は、放電電圧、放電電流、放電電力、プ
ラズマの発光強度との間に一定の関係があることを見出
した。より具体的には、（１）放電電流が一定の場合に
は、大気漏洩量は放電電圧及びプラズマの発光強度に比
例すること、（２）放電電圧が一定の場合には、大気漏
洩量は放電電流及びプラズマの発光強度に反比例するこ
と、さらに、（３）放電電力が一定の場合には、大気漏
洩量は発光強度及び放電電流と反比例し、放電電圧とは
比例することを見出した。

【００１０】本発明の大気漏洩検出装置は上記発見に基
づくものであり、真空状態の内部空間にガスが充填され
該内部空間において一定の電流により直流放電が行なわ
れてプラズマが生成されるプラズマ生成器における大気
漏洩を検出する装置であって、プラズマが発する光の発
光強度を測定する発光強度測定手段または前記プラズマ
生成のための放電電圧を計測する放電電圧計測手段のう
ち少なくとも一方を備え、前記発光強度測定手段により
測定された発光強度または前記放電電圧計測手段により
計測された電圧値の少なくとも一方に基づき前記真空容
器内における大気漏洩を検出することを特徴とする。

【００１１】上記発明によれば、前記発光強度測定手段
により測定された発光強度または前記放電電圧計測手段
により計測された電圧値の変化に基づき、瞬時に前記真
空容器内における大気漏洩を検出することが可能とな
る。すなわち、一定電流下で直流放電が行なわれている
場合には、放電電圧、プラズマの発光強度の変動、特に
上昇を検出することにより、大気漏洩を瞬時に検出する
ことができる。また、これらの値をモニタしておくこと
により大気漏洩が生じた時点が特定され、これによりそ
の時点でプラズマの異常が生じたことを検知することが
できる。このように大気漏洩が生じた時点を正確に把握
することを可能にすることにより、例えば、このプラズ
マを利用して集積回路のウェハー上の薄膜形成、パター
ン形成などが行なわれている場合には、その時点でこれ
ら作業に異常が生じた可能性を検知することができる。
すなわち、本発明は、プラズマ生成器を用いて行なわれ
る作業の精度をも向上させることが可能となる。

【００１２】なお、上記において大気漏洩を検出するた
めの指標は、前記発光強度測定手段により測定された発
光強度、前記放電電圧計測手段により計測された電圧値
のいずれか一方でもよいが、これらを組み合せて用いる
ことにより内部空間に充填されるガスの圧力の変動に影
響されることなく精度の高い検出を行うことができる。

【００１３】また、本発明は真空状態の内部空間にガス
が充填され該内部空間において一定の電圧により直流放
電が行なわれてプラズマが生成されるプラズマ生成器に
おける大気漏洩を検出する装置であって、プラズマが発
する光の発光強度を測定する発光強度測定手段または前
記プラズマ生成のための放電電流を計測する放電電流計
測手段のうち少なくとも一方を備え、前記発光強度測定
手段により測定された発光強度または前記放電電流計測
手段により計測された電流値の少なくとも一方に基づき
前記真空容器内における大気漏洩を検出することを特徴
とする。

【００１４】上記発明によれば、前記発光強度測定手段
により測定された発光強度または前記放電電流計測手段
により計測された電流値に基づいて、瞬時に前記真空容
器内における大気漏洩を検出することができ、上記発明
と同様に、プラズマ異常が生じた時間の特定等の効果を
奏することが可能となる。なお、この場合にも上記と同
様に上記大気漏洩の検出指標を単独で用いることもでき
るが、組み合せて用いることにより、上記発明と同様内
部空間に充填されるガスの圧力の変動に影響されること
なく精度の高い大気漏洩の検出を行うことができる。

【００１５】さらに、本発明は真空状態の内部空間にガ
スが充填された該内部空間において一定の電力により放
電が行なわれてプラズマが生成されるプラズマ生成器に
おける大気漏洩を検出する装置であって、プラズマが発
する光の発光強度を測定する発光強度測定手段、前記プ
ラズマ生成のための放電電流を計測する放電電流計測手
段または前記プラズマ生成のための放電電圧を計測する
放電電圧計測手段のうち少なくとも一つを備え、前記発
光強度測定手段により測定された発光強度、前記放電電
流計測手段により計測された電流値または前記放電電圧
計測手段により計測された電圧値の少なくとも一つに基
づき前記真空容器内における大気漏洩を検出することを
特徴とする。

【００１６】上記発明によれば、前記発光強度測定手段
により測定された発光強度、前記放電電流計測手段によ
り計測された電流値または前記放電電圧計測手段により
計測された電圧値に基づき、瞬時に前記真空容器内にお
ける大気漏洩を検出することができる。なお、この場合
にも上記と同様に上記指標となる測定値等は単独で利用
することもできるが、これら測定値を組み合せて用いる
ことにより上述した発明と同様に一層精度の高い大気漏
洩の検出を行うことが可能となる。

【００１７】また、本発明は上記発明において前記ガス
が単一ガスであることを特徴とする。本発明の装置はプ
ラズマ生成器に充填されるガスが例えばアルゴンガスな
どのように単一ガスの場合に好適に適用することができ
る。

【００１８】なお、上述した方法において、プラズマ生
成器によってはガス圧力、放電電流、放電電圧又は放電
電力を一定に設定しても若干変動することがあり、この
ような設定条件の変動は、測定指標となる発光強度、電
圧値、電流値等に影響を与え、誤った大気漏洩検出が行
なわれることがあり得る。そのため、上記方法において
大気漏洩を検知した際には、検出指標である発光強度な
どの変化が設定条件の微変動によるものでないことを確
認することより、より正確な大気漏洩の検出を行うこと
ができる。

【００１９】さらに、本発明は上述した大気漏洩を検出
する装置を備えたプラズマ生成器を提供する。本発明の
プラズマ生成器によれば、大気漏洩が生じたことを瞬時
に検出することが可能となり、これにより上述した通り
プラズマの異常が発生したことをも検知することができ
る。従って、このプラズマ生成器のプラズマを利用した
作業に異常が生じたことを正確に検知することが可能と
なり、この結果、当該作業の精度の向上を図ることが可
能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面を用いて説明する。

【００２１】［構成］図１には、本実施の形態の大気漏
洩検出装置を備えたプラズマ生成器を示す。

【００２２】図１に示すプラズマ生成器１０は、プラズ
マ生成が行なわれる本体１２が備えられている。この本
体１２には、内部空間１４にガスを供給するガス供給部
１６と、外部に通じる通気口１８と、内部空間の空気等
を排気するための排気口２０と、が備えられている。な
お、プラズマ生成を行う場合には、これら通気口１８は
バルブ２２により閉鎖され、排気口２０には吸引ポンプ
が取付けられて内部空間１４の空気を排気して真空状態
にした上で、ガス供給部１６からガスが供給されること
になる。

【００２３】また、本体１２には、プラズマを生成する
ための放電電極部２４が設けられている。この放電電極
部２４の負電極管２６と正電極管２８とは先端が内部空
間１４内で対向し、また後端は本体１２の外部に突出す
るように絶縁体３４を介して本体１２に取付られてい
る。この負電極管２６と正電極管２８との後端に接続さ
れた電極線３０、３１は、制御部３２に接続されてい
る。この制御部３２は電流、電圧または電圧を制御し
て、負電極管２６と正電極管２８との間で直流放電を実
行させる。この結果、電極管２６、２８の間の直流放電
により電子が放出され、これがガス分子に衝突してプラ
ズマが生成される。

【００２４】このプラズマ生成の際に本体１２の内部空
間１４は真空状態が保たれるが、仮に外気などの大気が
漏洩するとプラズマの生成に異常が生じる。このプラズ
マ生成の異常を検出するために、このプラズマ生成器１
０には大気漏洩を検出する大気漏洩検出装置３６が備え
られている。

【００２５】この大気漏洩検出装置３６には、制御部３
２に接続され、放電電流、放電電圧、放電電力の値をそ
れぞれ計測する計測部３８と、内部空間で生成されるプ
ラズマの発光強度を測定する発光強度測定部４０とが備
えられている。この発光強度測定部４０は、本体１２に
形成されたビューポート４２に対向して設置されたレン
ズ４４と、このレンズ４４と光ファイバ４５により接続
されレンズ４４で集光された光の強度を測定する分光器
４６とから構成されている。従って、プラズマ生成器１
０において、プラズマ生成が行なわれている間、計測部
３８では放電電極部２４における放電電流、放電電圧、
放電電力等が計測され、また、発光強度測定部４０では
生成されるプラズマの発光強度が測定され、この値に基
づき大気漏洩が検出される。この大気漏洩の検出につい
ては、後に詳述する。

【００２６】なお、上記発光強度測定部４０の構成は、
分光器４６に代えて光学フィルタ、光検出器などの光の
強度を測定することができる他の手段を用いることもで
きる。また、特に図に示していないが、計測部３８や分
光器４６において計測等された値に基づき大気漏洩を検
知したときに作業者等に大気漏洩を知らせる警報部等を
設置することもできる。

【００２７】また、上記プラズマ生成器は一例であり、
この大気漏洩検出装置は上記構成以外に既知の種々のプ
ラズマ生成器に取付けることができる。なお、プラズマ
生成器によっては、ビューポートが設けられていないも
の、又は設けることができないものもあるが、このよう
なプラズマ生成器の場合には光ファイバーを利用してプ
ラズマの発光強度を測定することができる。

【００２８】［放電電流、放電電圧、放電電力、プラズ
マ発光強度と大気漏洩との関係］まず、上記の通り構成
された大気漏洩検出装置３６による大気漏洩の検出例を
示す前に、プラズマ生成器における大気漏洩量と放電電
流、放電電圧、放電電力、プラズマ発光強度との関係を
図２〜１５を用いて説明する。なお、これらは、反応ガ
スとしてアルゴンガスを用いてプラズマの生成を行った
場合の関係を示す。また、比較としてアルゴンガスの圧
力と上記放電電流等との関係についても示す。

【００２９】１．放電電流一定の場合 図２、３には、上記放電電極部２４における放電電流を
一定として直流放電を行わせた場合のアルゴンガスの圧
量と放電電圧またはプラズマの発光強度との関係を示
す。

【００３０】上記排気口２０に真空ポンプを接続して内
部空間１４を真空状態にする。真空状態となった内部空
間１４にガス供給部１６からアルゴンガスを供給し、内
部空間１４の圧力を徐々に上昇させる。この状態で制御
部３２において放電電流を一定として電極管２６、２８
の間で直流放電を行い、その際のアルゴンプラズマのス
ペクトルを発光強度測定部４０により測定し（図２）、
また、放電電圧を計測部３８により計測した（図３）。

【００３１】図２には、アルゴン圧力と発光強度との関
係を示す。すなわち、アルゴン圧力は発光強度と反比例
の関係にあることが示された。また、図３には、アルゴ
ン圧力と放電電圧との関係を示す。これらの関係も同様
に反比例の関係にあることが示された。

【００３２】一方、図４、５には、上記と同様に内部空
間を真空状態とし、アルゴンガスを供給して、圧力を一
定（１００ｍ torr）とし、プラズマの生成を開始し
た。この状態で通気口１８のバルブを開放して微量の大
気を漏洩させ、その際のアルゴンプラズマの発光強度
（図４）と、放電電圧の電圧値（図５）を測定した。

【００３３】図４に示す通り、大気漏洩量と発光強度と
の関係は上記アルゴンガスの場合とは全く正反対に比例
関係にあることが示された。図５には、大気漏洩量と放
電電圧との関係を示すが、これらの関係についても上記
アルゴンガスの場合と正反対に比例関係にあることが示
された。すなわち、この結果は、アルゴンガスの圧力一
定、放電電流一定の条件においてプラズマ生成を行った
場合に、発光強度測定部４０におけるアルゴンプラズマ
の発光強度の上昇、または計測部３８における放電電圧
の上昇を検出することにより大気の漏洩を検出すること
ができることを意味する。

【００３４】２．放電電圧一定の場合 図６、７には、上記放電電極部２４における放電電圧を
一定として放電を行わせた場合のアルゴンガスの圧力と
放電電流またはプラズマの発光強度との関係を示す。な
お、この関係を調べるに当たっては「放電電圧一定」と
いう条件を除いて、上記図２、３における測定と同様の
条件で行った。

【００３５】図６には、放電電圧一定の場合におけるア
ルゴン圧力とプラズマ発光強度との関係を示す。図６に
示す通りアルゴン圧力と発光強度とは比例の関係にあ
る。また、図７には、アルゴン圧力と放電電流との関係
を示す。これらの関係も同様に比例の関係にある。

【００３６】一方、図８、９には、アルゴンガス一定と
し、通気口１８のバルブを開放して大気を漏洩させた際
のアルゴンプラズマの発光強度（図８）と、放電電流の
電流値（図９）との関係を示す。図８に示す通り、大気
の漏洩量と発光強度との関係は上記アルゴンガスの場合
と反対に反比例の関係にあることが示された。また、図
９に示す通り、大気漏洩量と放電電流との関係について
も上記アルゴンガスの場合と反対に反比例の関係にある
ことが示された。従って、アルゴンガスの圧力一定、放
電電圧一定の条件においてプラズマ生成を行った場合に
は、発光強度測定部４０におけるアルゴンプラズマの発
光強度の低下、または計測部３８における放電電流の値
の低下を検出することにより大気の漏洩を検出すること
が可能となる。

【００３７】３．放電電力一定の場合 図１０〜１２には、上記放電電極部２４における放電電
力を一定として放電を行わせた場合のアルゴンガスの圧
力と放電電流またはプラズマの発光強度との関係を示
す。なお、放電電力が一定という条件を除いて、上記と
同様の条件でこれらの関係を調べた。但し、上記におい
て「放電電流または電圧一定」という条件は、ここでは
「放電電力一定」として行った。

【００３８】図１０には、放電電力一定の場合における
アルゴン圧力とプラズマ発光強度との関係を示す。図１
０に示す通りアルゴン圧力と発光強度とは比例関係にあ
ることが示された。また、図１１には、アルゴン圧力と
放電電圧との関係を示すが、これらの関係も同様に比例
関係にあることが示された。さらに、図１２には、アル
ゴン圧力と放電電流との関係を示すが、これらの関係も
同様に比例関係にあることが示された。

【００３９】一方、図１３〜１５には、アルゴンガス一
定の条件で、通気口１８のバルブを開放して微量の大気
を漏洩させた際の大気漏洩量とアルゴンプラズマの発光
強度との関係（図１３）、大気漏洩量と放電電圧の電圧
値との関係（図１４）、及び大気漏洩量と放電電流との
関係（図１５）を示す。

【００４０】図１３に示す通り、大気の漏洩量と発光強
度との関係は上記アルゴンガスの場合と反対に反比例の
関係にあることが示された。また、図１４に示す通り、
大気漏洩量と放電電圧との関係についても上記アルゴン
ガスの場合と反対に反比例の関係にあることが示され
た。さらに、図１５に示す通り、大気漏洩量と放電電流
との関係についても上記アルゴンガスの場合と反対に反
比例の関係にあることが示された。従って、アルゴンガ
スの圧力一定、放電電力一定でプラズマ生成を行った場
合には、発光強度測定部４０におけるアルゴンプラズマ
の発光強度の低下、または計測部３８における放電電流
または放電電圧の値の低下を検出することにより大気の
漏洩を検出することが可能となる。

【００４１】なお、大気漏洩をさせた場合の上記アルゴ
ンプラズマの発光強度の変化は、いずれの結果において
も全スペクトルに変化が観られた。具体的には、図１６
にはアルゴン圧力一定（１００ｍ torr）、放電電圧一
定（２ｋボルト）の条件でプラズマ生成を行った際のス
ペクトルの発光強度を測定した結果を示すが、この条件
で、大気漏洩をさせると各スペクトルとも同程度の変化
率が観察された。従って、大気漏洩を検出する際の指標
としては、通常の条件で観察されるスペクトルのいずれ
かを選択してもよく、また、単に全スペクトルを総合し
た光の強度としてもよい。よって、後者の光の強度を測
定する場合には、発光強度測定部４０の構成を分光器４
６に代えて光学フィルタ光検出器等を用いることができ
る。なお、図１６に示した発光強度の測定結果は一例で
あり、放電電圧等を変化させることにより、プラズマの
スペクトル波長は変化する。そのため、特定のスペクト
ルを選択して大気漏洩検出の指標とする場合には、予め
使用する設定条件におけるスペクトルを測定することが
必要となる。

【００４２】一方、特定のスペクトルを選択して発光強
度を測定する場合には、発光強度の高いスペクトル、例
えば、７６０nm、８１０nm付近のスペクトルを選択する
ことにより、感度の高い測定が可能となる。

【００４３】また、ここでは反応ガスとしてアルゴンガ
スを用いて上記関係を示したが、アルゴンガスに限ら
ず、他の単一ガスにおいても上記関係は保たれ、また、
複合ガスにおいても上記関係が保持される場合はあり得
る。

【００４４】［大気漏洩検出装置の作用］上記関係に基
づいて図１に示す大気漏洩検出装置による大気漏洩の検
出を具体例を用いて説明する。

【００４５】先ず、図１に示すプラズマ生成器１０の本
体の排気口に真空ポンプを接続し、本体１２の内部空間
１４を真空にし、その後、ガス供給部からアルゴンガス
を供給し、内部のアルゴンガスの圧力（１００ｍ tor
r）を一定にした。この状態で制御部３２において放電
電流を一定として電極管２６、２８の間で直流放電を行
い、プラズマ生成を行った。このプラズマ生成を行って
いる間に、通気口１８のバルブを４回開放し、それぞれ
異なる量の大気を漏洩させ発光強度、電圧値に基づいて
大気漏洩が検出ができることを確認した。この確認結果
を図１７及び図１８に示す。なお、いずれの図面におい
ても、バルブを開放し、大気を漏洩させた時間を破線及
び矢印で示した。また、大気漏洩量は、アルゴル圧力
（１００ｍ torr）に対して微量であり、１回目（7.58x
10^-6 torr）、２回目（1.77x10^-5 torr）、３回目（8.3
7x10^-5 torr）、４回目（2.00x10^-4 torr）において漏
洩量を変化させた。

【００４６】図１７は、発光強度測定部４０において測
定された発光強度の測定値を示す。大気漏洩が生じてい
ない状態では発光強度は３３０００と安定しているが、
大気漏洩が生じると、この発光強度は上昇した。すなわ
ち、この発光強度の上昇を指標に大気漏洩が検出するこ
とができることが示された。また、この発光強度の上昇
はほぼバルブを開放した時点と一致していることから、
大気漏洩が生じた時点を特定することができることをも
示した。

【００４７】さらに、この発光強度は大気漏洩量の上昇
に対応して上昇し、大気漏洩量の多少をも検出すること
ができることが示された。特に、大気漏洩量が多い場合
には、バルブが閉鎖された後も発光強度は緩やかに下降
し、本体１２の内部空間１４に大気が滞留している時間
をも検出することができることが示唆された。

【００４８】従って、本大気漏洩検出装置を用い、発光
強度を測定しモニタすることによって、大気漏洩が生じ
た時点及びプラズマ生成器内の大気が混在している時間
すなわち、プラズマの生成に異常が生じた時点及びその
異常が継続している時間を特定することが可能となる。

【００４９】一方、図１８は、計測部３８における放電
電圧の計測値を示す。この放電電圧値も上記発光強度と
同様に大気漏洩により上昇し、また、漏洩量の対応した
上昇程度が示された。さらに、この放電電圧値において
もバブル開放に感度よく反応し、大気漏洩が生じた時点
を正確に特定することができることが示されている。ま
た、大気の滞留をも検知可能であることが示唆されてい
る。よって、プラズマ生成を行っている間、この放電電
圧値を計測しモニタすることにより、大気漏洩が生じた
時点、及び大気漏洩が継続し、また大気が滞留している
時間を特定することができることが示された。すなわ
ち、この放電電圧を計測することにより、上記発光強度
を指標とした場合と同様に、「プラズマ異常」が生じた
時点及びその異常が継続している時間を特定することが
できる。

【００５０】以上の通り、放電電流一定の場合には放電
電圧値、発光強度の上昇に基づいて大気漏洩を検出で
き、これによりプラズマ異常を検知することができる。
これら放電電圧値、発光強度は単独で大気漏洩の指標と
なり得るが、これらを組み合せて用いることにより一層
精度の高い検出が図れる。

【００５１】また、ここでは検出例として放電電流一定
の場合のみを示したが、上記図６〜１５に示した通り、
放電電圧一定の場合、放電電力一定の場合にも、同様に
発光強度、放電電流、放電電圧などを大気漏洩の指標と
して大気漏洩を検出することができることは明らかであ
る。

【００５２】［他の実施形態］図１９には、他の実施形
態の大気漏洩検出装置を備えたプラズマ生成器を示す。
この大気漏洩検出装置は、基本的には上記と同様の構成
及び原理であるが、大気漏洩を判定する判定部を備えて
いる点で相違する。

【００５３】このプラズマ生成器は、一般にアルゴンガ
スなどの内部空間１４に充填されるガスは一定の圧力と
なるように供給され、また、直流放電を行うための放電
電流などについても一定に制御されている。しかし、プ
ラズマ生成器によっては、こうしたガス圧や放電電流な
どの設定値が一定の範囲でわずかに変動することがあ
り、このような場合に発光強度などの検出指標の測定値
に影響が生じ、誤った検出がなされることがあり得る。
そのため、本実施形態では、こうした誤検出を防止する
ために、以下の構成が備えられている。

【００５４】ガス供給部１６には、ガス圧計測部５０が
接続されている。このガス圧計測部５０は内部空間１４
のガスの圧力を計測し、この計測値に基づきガス供給部
１６のガスの供給量を制御して内部空間１４のガス圧を
一定に維持するとともに、接続された上記判定部４８に
内部空間１４におけるガス圧の計測値を送信する。

【００５５】また、このガス圧計測部５０に接続された
判定部４８は、放電電流などを計測する計測部３８及び
発光強度を測定する分光器４６にも接続され、これら計
測部３８から放電電流などの計測値及び測定された発光
強度が送信される。

【００５６】判定部４８では、送信された測定値に基づ
き大気漏洩が生じたか否かを判定する。この判定処理
は、次の工程で行なわれる。例えば、放電電圧一定の下
プラズマ生成を行っている場合には、（１）先ず、検出
指標である放電電圧値又は発光強度の少なくとも一方の
変化（上昇）を計測部３８又は分光器４６から送信され
た測定値により検知すると判定部４８は「大気漏洩の可
能性あり」と判定する。 （２）「大気漏洩の可能性あり」と判定された場合に
は、次に設定条件、ここでは放電電流一定、アルゴンガ
ス一定が維持されているか否かを計測部３８、ガス圧計
測部５０から送信された計測値から判定する。ここで、
設定条件が維持されていた場合には、「大気漏洩が生じ
た」と判定する。また、設定条件が変動していた場合に
は、設定条件の変動量と検出指標である発光強度または
放電電圧値の変化率とを演算して「大気漏洩が生じた」
か否かを判定する。

【００５７】この判定部４８の判定結果は、警報部など
を設けて、作業者に大気漏洩を検知したことを知らせる
こともできるが、直接プラズマ生成器の運転制御部に接
続し、判定部４８において、大気漏洩が生じたと判定し
た場合には、直接この運転制御部に信号を入力し、プラ
ズマ生成器を停止させることもできる。

【００５８】

【発明の効果】以上の通り、本発明の大気漏洩検出装置
によれば、大気漏洩を迅速に感度よく検出することがで
きる。また、この大気漏洩検出装置における検出結果を
信号としてプラズマ生成器の運転制御部に入力すること
により、大気漏洩が検出された際にプラズマ生成器を停
止させることもできる。この結果、プラズマ生成器内で
行われている作業、例えば集積回路のパターン形成等の
精度を向上させ、また、こうした製品の品質の向上を図
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施の形態の大気漏洩検出装置を備えたプ
ラズマ生成器の全体構成を示す図である。

【図２】 プラズマ生成器において放電電流一定の場合
におけるアルゴンガスの圧力とアルゴンプラズマの発光
強度との関係を示すグラフである。

【図３】 プラズマ生成器において放電電流一定の場合
におけるアルゴンガスの圧力と放電電圧値との関係を示
すグラフである。

【図４】 プラズマ生成器において放電電流一定の場合
における大気漏洩量とアルゴンプラズマの発光強度との
関係を示すグラフである。

【図５】 プラズマ生成器において放電電流一定の場合
における大気漏洩量と放電電圧値との関係を示すグラフ
である。

【図６】 プラズマ生成器において放電電圧一定の場合
におけるアルゴンガスの圧力とアルゴンプラズマの発光
強度との関係を示すグラフである。

【図７】 プラズマ生成器において放電電圧一定の場合
におけるアルゴンガスの圧力と放電電流値との関係を示
すグラフである。

【図８】 プラズマ生成器において放電電圧一定の場合
における大気漏洩量とアルゴンプラズマの発光強度との
関係を示すグラフである。

【図９】 プラズマ生成器において放電電圧一定の場合
における大気漏洩量と放電電流値との関係を示すグラフ
である。

【図１０】 プラズマ生成器において放電電力一定の場
合におけるアルゴンガスの圧力とアルゴンプラズマの発
光強度との関係を示すグラフである。

【図１１】 プラズマ生成器において放電電力一定の場
合におけるアルゴンガスの圧力と放電電圧値との関係を
示すグラフである。

【図１２】 プラズマ生成器において放電電力一定の場
合におけるアルゴンガスの圧力と放電電流値との関係を
示すグラフである。

【図１３】 プラズマ生成器において放電電力一定の場
合における大気漏洩量とアルゴンプラズマの発光強度と
の関係を示すグラフである。

【図１４】 プラズマ生成器において放電電力一定の場
合における大気漏洩量と放電電圧値との関係を示すグラ
フである。

【図１５】 プラズマ生成器において放電電力一定の場
合における大気漏洩量と放電電流値との関係を示すグラ
フである。

【図１６】 放電電圧一定、放電電流一定の条件下で大
気漏洩をさせた際のアルゴンプラズマの各スペクトルの
発光強度を示すグラフである。

【図１７】 放電電流一定の条件で発光強度を指標とし
てプラズマ生成器内における大気漏洩を検出したことを
示すグラフである。

【図１８】 放電電流一定の条件で放電電圧値を指標と
してプラズマ生成器内における大気漏洩を検出したこと
を示すグラフである。

【図１９】 他の実施の形態の大気漏洩検出装置を備え
たプラズマ生成器の全体構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ プラズマ生成器、１２ 本体、１４ 内部空間、
２４ 放電電極部、２６ 負電極管、２８ 正電極管、
３２ 制御部、３６ 大気漏洩検出装置、３８計測部、
４０ 発光強度測定部、４４ レンズ、４６ 分光器、
４８ 判定部、５０ ガス圧計測部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ Ｆターム(参考） 2G067 AA48 CC04 DD11 DD26 DD27 EE09 4K029 EA00 EA03 EA06 EA09 5F103 AA10 BB51

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空状態の内部空間にガスが充填され該
   内部空間において一定の電流により直流放電が行なわれ
   てプラズマが生成されるプラズマ生成器における大気漏
   洩を検出する装置であって、 プラズマが発する光の発光強度を測定する発光強度測定
   手段または前記プラズマ生成のための放電電圧を計測す
   る放電電圧計測手段のうち少なくとも一方を備え、 前記発光強度測定手段により測定された発光強度または
   前記放電電圧計測手段により計測された電圧値の少なく
   とも一方に基づき前記真空容器内における大気漏洩を検
   出することを特徴とする大気漏洩検出装置。
2. 【請求項２】 真空状態の内部空間にガスが充填され該
   内部空間において一定の電圧により直流放電が行なわれ
   てプラズマが生成されるプラズマ生成器における大気漏
   洩を検出する装置であって、 プラズマが発する光の発光強度を測定する発光強度測定
   手段または前記プラズマ生成のための放電電流を計測す
   る放電電流計測手段のうち少なくとも一方を備え、 前記発光強度測定手段により測定された発光強度または
   前記放電電流計測手段により計測された電流値の少なく
   とも一方に基づき前記真空容器内における大気漏洩を検
   出することを特徴とする大気漏洩検出装置。
3. 【請求項３】 真空状態の内部空間にガスが充填され該
   内部空間において一定の電力により直流放電が行なわれ
   てプラズマが生成されるプラズマ生成器における大気漏
   洩を検出する装置であって、 プラズマが発する光の発光強度を測定する発光強度測定
   手段、前記プラズマ生成のための放電電流を計測する放
   電電流計測手段または前記プラズマ生成のための放電電
   圧を計測する放電電圧計測手段のうち少なくとも一つを
   備え、 前記発光強度測定手段により測定された発光強度、前記
   放電電流計測手段により計測された電流値または前記放
   電電圧計測手段により計測された電圧値の少なくとも一
   つに基づき前記真空容器内における大気漏洩を検出する
   ことを特徴とする大気漏洩検出装置。
4. 【請求項４】 前記ガスが単一ガスであることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の大気漏洩検出装
   置。
5. 【請求項５】 真空状態の内部空間にガスが充填された
   本体と、前記内部空間において正電極と負電極とが間隔
   を開けて対向配置され一定の電圧または電流の下直流放
   電によりプラズマを生成する放電電極部と、を備えたプ
   ラズマ生成器において、請求項１〜４のいずれかの大気
   漏洩検出装置が備えられていることを特徴とするプラズ
   マ生成器。