JP2007280670A - Plasma treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は各種の機能性薄膜、例えば、電極膜、誘電体保護膜、半導体膜、透明導電膜、エレクトロクロミック膜、蛍光膜、超伝導膜、誘電体膜、太陽電池膜、反射防止膜、耐摩耗性膜、光学干渉膜、反射膜、帯電防止膜、導電膜、防汚膜、ハードコート膜、下引き膜、バリア膜、電磁波遮蔽膜、赤外線遮蔽膜、紫外線吸収膜、潤滑膜、形状記憶膜、磁気記録膜、発光素子膜、生体適合膜、耐食性膜、触媒膜、ガスセンサ膜、装飾膜等の製膜や、表面処理を行うプラズマ処理装置に関する。 The present invention provides various functional thin films such as electrode films, dielectric protective films, semiconductor films, transparent conductive films, electrochromic films, fluorescent films, superconductive films, dielectric films, solar cell films, antireflection films, Abrasion film, optical interference film, reflection film, antistatic film, conductive film, antifouling film, hard coat film, undercoat film, barrier film, electromagnetic wave shielding film, infrared shielding film, ultraviolet absorption film, lubricating film, shape memory The present invention relates to film formation, magnetic recording film, light-emitting element film, biocompatible film, corrosion-resistant film, catalyst film, gas sensor film, plasma film processing apparatus for performing surface treatment.
プラズマ処理においては異常放電が発生する場合があり、この異常放電により、製膜不良などの生産物の不良や処理装置の破壊といった問題が発生する。 In the plasma processing, abnormal discharge may occur, and this abnormal discharge causes problems such as defective product such as film formation and destruction of the processing apparatus.
このために、異常放電を検出する技術が開発されており、特許文献1では、異常放電時に観察される紫外光のスパイク状の減少を検出することにより異常放電をリアルタイムで検出ことが提案されている。 For this reason, a technique for detecting abnormal discharge has been developed, and Patent Document 1 proposes detecting abnormal discharge in real time by detecting a spike-like decrease in ultraviolet light observed during abnormal discharge. Yes.
また、異常放電の検出ではないが、プラズマ光を分光器で検出することにより、プラズマ処理工程の管理を行うことが特許文献2において、提案されている。
特許文献1においては、異常放電時に発生する紫外光のスパイク状の減少を検出することにより、異常を検出しているが、異常放電が発生したときには、ほとんどの場合に、アーク放電のように異常放電による発光が起こる。 In Patent Document 1, an abnormality is detected by detecting a spike-like decrease in ultraviolet light that occurs during abnormal discharge. However, when abnormal discharge occurs, in most cases, abnormalities such as arc discharge are detected. Light emission due to discharge occurs.
従って、引用文献1のように紫外光の減少を検出したのでは、異常放電時の発光により、検出光量の減少として検出されず、異常が看過されるという問題がある。特に、異常放電による発光は極く短時間の発光であるために、プラズマ光の中に埋もれてしまって検出されない場合が少なくない。 Therefore, if the decrease in the ultraviolet light is detected as in the cited document 1, there is a problem that the abnormality is overlooked without being detected as a decrease in the detected light amount due to the light emission at the time of abnormal discharge. In particular, since light emission due to abnormal discharge is light emission for a very short time, there are many cases where the light is buried in plasma light and cannot be detected.
本発明はこのようなプラズマ処理中に発生する異常放電の検知に関する従来技術における問題を解決することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the problems in the prior art relating to the detection of abnormal discharge occurring during such plasma processing.
前記目的は下記の発明により達成される。
1.
被処理体にプラズマを照射する際に発生するプラズマ光を受光する分光器及び該分光器の出力から異なる波長の光を受光した複数の出力に対して異なる処理を施す処理手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
2.
前記処理手段は、正常時に発生する前記プラズマ光による前記分光器の出力を所定の周期で平均化する平均化処理手段を有することを特徴とする前記1に記載のプラズマ処理装置。
3.
前記処理手段は、異常放電により発生する光による前記分光器の出力のピークを検出するピーク検出手段を有することを特徴とする前記1又は前記2に記載のプラズマ処理装置。
4.
前記平均化処理手段の出力が正常か否かを判断する判断手段を有することを特徴とする前記2に記載のプラズマ処理装置。
The object is achieved by the following invention.
1.
A spectroscope that receives plasma light generated when irradiating plasma on a workpiece and a processing unit that performs different processing on a plurality of outputs that receive light of different wavelengths from the output of the spectroscope. A plasma processing apparatus.
2.
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the processing means includes an averaging processing means for averaging the output of the spectroscope by the plasma light generated in a normal state at a predetermined period.
3.
3. The plasma processing apparatus according to 1 or 2, wherein the processing unit includes a peak detection unit that detects a peak of the output of the spectrometer due to light generated by abnormal discharge.
4).
3. The plasma processing apparatus according to claim 2, further comprising a determination unit that determines whether or not the output of the averaging processing unit is normal.
本発明により、プラズマ発光の検出出力と異常放電による発光の検出出力とを分けて検出し処理するので、形成された膜に欠陥を生ずる程度の軽微な異常の場合でも、定常的に発生するプラズマ光から分離して検出され、異常を漏れなく検出することが可能となる。 According to the present invention, the detection output of plasma light emission and the detection output of light emission due to abnormal discharge are separately detected and processed, so that plasma generated constantly even in the case of a minor abnormality that causes defects in the formed film. It is detected separately from the light, and it becomes possible to detect the abnormality without omission.
以下図示の実施の形態により本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。 The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments.
図1は本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
図示のプラズマ処理装置は、大気圧プラズマ処理装置の例である。 The illustrated plasma processing apparatus is an example of an atmospheric pressure plasma processing apparatus.
図示しないガス供給源から処理用ガスが導入されるとともに、電極1、2間に高周波電圧が印加され、電極1、2間の空間Aにプラズマが発生する。電極2はドラム状電極であり、処理フィルムSが電極2により搬送されて、空間Aにおいてプラズマ処理され、処理フィルム上に膜が形成される。 A processing gas is introduced from a gas supply source (not shown), a high-frequency voltage is applied between the electrodes 1 and 2, and plasma is generated in a space A between the electrodes 1 and 2. The electrode 2 is a drum-shaped electrode, and the processing film S is transported by the electrode 2 and is plasma-treated in the space A to form a film on the processing film.
空間Aで発生するプラズマ光等の光は、集光レンズ3A、光ファイバー3B及び集光レンズ3Cで構成される受光部で伝達されて分光器4に入射する。
Light such as plasma light generated in the space A is transmitted to a spectroscope 4 by being transmitted by a light receiving unit including a condensing lens 3A, an
分光器4は回折格子4AとCCDアレイ4Bを有し、回折格子4Aにより分光された光をCCDアレイ4Bで読み取ることにより、CCDアレイ4Bにおける異なる位置の画素に異なる波長の光が入射し、数nmに波長分解された光が検出される。分光器4は200〜800nm以上の波長範囲の光を検出する。
The spectroscope 4 has a diffraction grating 4A and a
5は表示装置であり、分光器4で検出された光出力の経時変化が各波長毎に表示される。
なお、プラズマ処理装置としては、大気圧プラズマに限られず、真空チャンバ内で処理物質を蒸発させるとともに、プラズマを発生させて膜を形成するプラズマCVDなど、各種のプラズマ処理装置に本実施の形態を使用することができる。 Note that the plasma processing apparatus is not limited to the atmospheric pressure plasma, and the present embodiment is applied to various plasma processing apparatuses such as plasma CVD that forms a film by generating a plasma while evaporating a processing substance in a vacuum chamber. Can be used.
正常なプラズマ光の波長は処理の内容により異なるが、各処理毎に一定の波長分布のプラズマ光が定常的に発生する。これに対して、異常時には、正常時と異なる波長の光がパルス状に発生する。空間Aで発生する光を分光することなく検出すると正常光から異常光を分離して検出することができない場合が生ずるが、分光器4により波長分解して検出することにより、光強度が正常なプラズマ光よりも弱い異常光でも検出することができる。従って、装置が破壊されるようなアーク放電の他に、形成された膜に欠陥を形成する程度の異常放電も漏れなく検出される。 Although the wavelength of normal plasma light varies depending on the content of processing, plasma light having a constant wavelength distribution is constantly generated for each processing. On the other hand, at the time of abnormality, light having a wavelength different from that at normal time is generated in a pulse shape. If the light generated in the space A is detected without being separated, the abnormal light may not be detected separately from the normal light, but the light intensity is normal by detecting the wavelength separated by the spectroscope 4. Even abnormal light weaker than plasma light can be detected. Therefore, in addition to the arc discharge that destroys the device, abnormal discharge that can cause defects in the formed film can be detected without leakage.
なお、集光レンズ3Aで構成される受光部を空間Aを観察できる複数位置、例えば、処理フィルムSの幅方向の複数位置に配置することにより、検出精度を高めることができる。 In addition, a detection accuracy can be improved by arrange | positioning the light-receiving part comprised by 3 A of condensing lenses in the several position which can observe the space A, for example, the several position of the width direction of the process film S. FIG.
図2は分光器4の出力を処理する処理部のブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram of a processing unit that processes the output of the spectrometer 4.
正常な状態で発生する波長λ1のプラズマ光を受光したCCDアレイ4Bの出力は平均化回路6で処理されて、移動平均値が演算される。
The output of the
異常放電時に発生する波長λ2の光を受光したCCDアレイ4Bの出力はピーク検出回路7により処理されて、出力のピークが検出される。
The output of the
このように、波長λ1の光検出出力と波長λ2の光検出出力とに対しては、平均化回路6とピーク検出回路7とにより異なる処理が行われる。 In this way, different processing is performed by the averaging circuit 6 and the peak detection circuit 7 on the light detection output of the wavelength λ1 and the light detection output of the wavelength λ2.
判断手段としての制御部8は平均化回路6及びピーク検出回路7の出力を入力して、異常発生時に装置の停止や表示装置5及び記録部9の制御を行う。
The control unit 8 serving as a determination unit inputs the outputs of the averaging circuit 6 and the peak detection circuit 7 to stop the device and control the
表示装置5及び記録部9では、異常放電の表示・記録とともに、異常発生の時間が表示・記録されるが、制御部8は異常発生の時間から、処理フィルムS上の異常発生位置を演算し、表示・記録する。
The
図3は本発明を用いた製膜工程を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a film forming process using the present invention.
STEP1において、プラズマ放電を行い、製膜が行われ、空間Aにおいてプラズマ発光が起こる。 In STEP 1, plasma discharge is performed to form a film, and plasma emission occurs in the space A.
STEP2において、100msec間隔で、分光器4の出力を読み取る。 In STEP2, the output of the spectroscope 4 is read at 100 msec intervals.
STEP3において、波長λ1の正常光を検知した出力を間隔10secで移動平均化処理する。 In STEP 3, the moving average process is performed on the output when the normal light having the wavelength λ 1 is detected at an interval of 10 sec.
STEP4において、波長λ2の異常光を検知した出力のピーク検出を行う。 In STEP 4, output peak detection is performed by detecting abnormal light of wavelength λ 2.
STEP5において、平均化された出力が正常な範囲内にあるか否かを判断する。STEP5では、波長λ1の光を受光した出力の平均値が一定のレベル以上か否かが判断される。一定のレベル以上である場合正常と判断され、一定のレベル未満場合には、異常と判断される。
In
STEP6において、異常光のピークが一定のレベル以上か否かが判断される。一定のレベル以上のときは、アーク放電が発生したときである。STEP6の判断結果、即ち、STEP7に取り込まれる情報には、アーク放電有りの情報とともに、波長λ2の異常光の強度の情報も含まれる。 In STEP 6, it is determined whether or not the peak of abnormal light is above a certain level. When it is above a certain level, arc discharge has occurred. The determination result of STEP 6, that is, the information taken into STEP 7 includes information on the intensity of abnormal light having the wavelength λ 2 as well as information on the presence of arc discharge.
STEP7においては、STEP5、6における判断結果に基づいた総合的な判断が行われる。
In STEP 7, comprehensive judgment based on the judgment results in
即ち、次のような状況判断が行われ、各場合に対応した処理が実行される。 That is, the following situation determination is performed, and processing corresponding to each case is executed.
STEP5における正常の判断に対しては、STEP8に移行して製膜を続行する。 For normal judgment in STEP5, the process proceeds to STEP8 to continue film formation.
STEP7では、STEP5において異常と判断された場合の他に、STEP6においてアーク放電有りと判断された場合に、STEP9に移行して製膜を続行する。
In STEP 7, in addition to the case where abnormality is determined in
STEP9は製膜を中止するには至らない程度の異常が発生した場合の処理であり、STEP9では、製膜を続行しながら、異常発生時間や処理フィルム上の異常発生位置が記録される。
この記録は、製膜後の検査工程における製品検査に用いられる。 This record is used for product inspection in the inspection process after film formation.
STEP7において、製膜を中止する必要があるレベルのアーク放電であると判断された場合には、STEP10においてプラズマ放電を中止し、STEP11において工程条件を再設定した後に、STEP1に移行してプラズマ放電による製膜が再開される。 If it is determined in STEP 7 that the arc discharge has a level that requires the film formation to be stopped, the plasma discharge is stopped in STEP 10, and the process conditions are reset in STEP 11. Film formation by is resumed.
1、2 電極
3A、3C 集光レンズ
4 分光器
4A 回折格子
4B CCD
5 表示装置
6 平均化回路
7 ピーク検出回路
8 制御部
9 記録装置
1, 2
5 Display Device 6 Averaging Circuit 7 Peak Detection Circuit 8
Claims (4)
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---|---|---|---|
JP2006102858A JP2007280670A (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Plasma treatment apparatus |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010262887A (en) * | 2009-05-11 | 2010-11-18 | Konica Minolta Holdings Inc | Plasma measuring device |
JP2011086601A (en) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Hwabeak Engineering Co Ltd | Arc detecting device |
US20180298488A1 (en) * | 2014-09-22 | 2018-10-18 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Film formation apparatus and film formation method |
-
2006
- 2006-04-04 JP JP2006102858A patent/JP2007280670A/en not_active Withdrawn
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