JP3137810B2 - マイクロ波プラズマ放電停止検知方法、マイクロ波プラズマ処理方法及びマイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents
マイクロ波プラズマ放電停止検知方法、マイクロ波プラズマ処理方法及びマイクロ波プラズマ処理装置Info
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- JP3137810B2 JP3137810B2 JP05188387A JP18838793A JP3137810B2 JP 3137810 B2 JP3137810 B2 JP 3137810B2 JP 05188387 A JP05188387 A JP 05188387A JP 18838793 A JP18838793 A JP 18838793A JP 3137810 B2 JP3137810 B2 JP 3137810B2
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- microwave plasma
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波を利用して
基体に成膜あるいはエッチング処理を施すマイクロ波プ
ラズマ処理装置に関する。
基体に成膜あるいはエッチング処理を施すマイクロ波プ
ラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、マイクロ波を用いた基体処理装置
において、ガス流量の変化による放電圧力の変化や、放
電空間内の膜はがれや異常放電による放電インピーダン
スの変化からプラズマ放電が停止することがあった。
において、ガス流量の変化による放電圧力の変化や、放
電空間内の膜はがれや異常放電による放電インピーダン
スの変化からプラズマ放電が停止することがあった。
【０００３】しかし、従来装置は上述のような基体の成
膜中にプラズマ放電が停止した状態を知るための手段は
なかった。また、プラズマ放電が停止した状態から再び
自動的にプラズマ放電を再発生させる方法はなく、手動
にて装置を復帰させる事が主であった。この手動にて装
置を復帰させる手段は、マイクロ波電力を放電持続電力
の１．１倍以上の電力で導入し整合を調整するように構
成されている。
膜中にプラズマ放電が停止した状態を知るための手段は
なかった。また、プラズマ放電が停止した状態から再び
自動的にプラズマ放電を再発生させる方法はなく、手動
にて装置を復帰させる事が主であった。この手動にて装
置を復帰させる手段は、マイクロ波電力を放電持続電力
の１．１倍以上の電力で導入し整合を調整するように構
成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では放電停止状態を検知する手段がなく、自ら確認
し手動にてプラズマを復帰させるため、放電停止状態が
長時間となることがあった。このため、ゴミの発生およ
び膜質の変化や、歩留り、生産効率の低下などの不具合
が生じていた。
来例では放電停止状態を検知する手段がなく、自ら確認
し手動にてプラズマを復帰させるため、放電停止状態が
長時間となることがあった。このため、ゴミの発生およ
び膜質の変化や、歩留り、生産効率の低下などの不具合
が生じていた。
【０００５】さらに、プラズマ放電が停止することで、
これまで放電により消費されていたマイクロ波のパワー
が消費されなくなり真空容器や基体への消費が行われ
る。このため、その部材が必要以上に加熱されて部材の
変形などを生じる。また、マイクロ波が消費される場所
を求めて真空容器内を飛び交う事で時折容器外へマイク
ロ波が漏れて人体への悪影響を生じさせる恐れもあっ
た。
これまで放電により消費されていたマイクロ波のパワー
が消費されなくなり真空容器や基体への消費が行われ
る。このため、その部材が必要以上に加熱されて部材の
変形などを生じる。また、マイクロ波が消費される場所
を求めて真空容器内を飛び交う事で時折容器外へマイク
ロ波が漏れて人体への悪影響を生じさせる恐れもあっ
た。
【０００６】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであって、マイクロ波によるプラズ
マ放電が停止した状態を検知し、プラズマ放電を自動復
帰させるプラズマ放電停止検知方法およびマイクロ波プ
ラズマ処理装置を提供することを目的としている。
鑑みてなされたものであって、マイクロ波によるプラズ
マ放電が停止した状態を検知し、プラズマ放電を自動復
帰させるプラズマ放電停止検知方法およびマイクロ波プ
ラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のマイクロ波プラズマ放電停止検知方法は、プ
ラズマが発生される放電空間のマイクロ波の反射波のパ
ワー、放電圧力、放電電位、放電電流の少なくとも一つ
を検出し、検出値に生じた変化の大小に応じて放電停止
状態を検知することを特徴とする。また、本発明のマイ
クロ波プラズマ処理方法は、プラズマが発生される放電
空間のマイクロ波の反射波のパワー、放電圧力、放電電
位、放電電流の少なくとも一つを検出し、検出値に生じ
た変化の大小に応じて放電停止状態を検知し、放電停止
状態が検知された際に再びプラズマ放電を生成させるこ
とを特徴とする。
に本発明のマイクロ波プラズマ放電停止検知方法は、プ
ラズマが発生される放電空間のマイクロ波の反射波のパ
ワー、放電圧力、放電電位、放電電流の少なくとも一つ
を検出し、検出値に生じた変化の大小に応じて放電停止
状態を検知することを特徴とする。また、本発明のマイ
クロ波プラズマ処理方法は、プラズマが発生される放電
空間のマイクロ波の反射波のパワー、放電圧力、放電電
位、放電電流の少なくとも一つを検出し、検出値に生じ
た変化の大小に応じて放電停止状態を検知し、放電停止
状態が検知された際に再びプラズマ放電を生成させるこ
とを特徴とする。
【０００８】また、本発明の装置は真空容器内に原料ガ
スおよびマイクロ波を導入して基体に所定の処理を施す
マイクロ波プラズマ処理装置であって、前記真空容器内
の放電電位および放電電流を検出する放電電位・電流検
出手段と、前記真空容器内の放電圧力を測る圧力測定手
段と、前記真空容器内のマイクロ波の反射波のパワーを
測るパワー測定手段と、前記各手段による放電電位・電
流、放電圧力、マイクロ波の反射波のパワーの検出値に
生じた変化の大小を比較する比較手段と、前記検出値を
監視し、前記比較手段による比較結果から放電が停止し
たか否かを判断し、放電が停止したと判断した場合に放
電復帰動作を行うことによって再びプラズマ放電を生起
させる制御装置とが備えられたことを特徴とする。
スおよびマイクロ波を導入して基体に所定の処理を施す
マイクロ波プラズマ処理装置であって、前記真空容器内
の放電電位および放電電流を検出する放電電位・電流検
出手段と、前記真空容器内の放電圧力を測る圧力測定手
段と、前記真空容器内のマイクロ波の反射波のパワーを
測るパワー測定手段と、前記各手段による放電電位・電
流、放電圧力、マイクロ波の反射波のパワーの検出値に
生じた変化の大小を比較する比較手段と、前記検出値を
監視し、前記比較手段による比較結果から放電が停止し
たか否かを判断し、放電が停止したと判断した場合に放
電復帰動作を行うことによって再びプラズマ放電を生起
させる制御装置とが備えられたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】プラズマ放電が停止すると、その放電空間の電
流・電圧がゼロになり、また放電圧力は低下し、さらに
これまで放電に消費していたマイクロ波のパワーが増え
る。このため、本発明にかかる装置では放電電位・電流
検出手段、圧力測定手段、パワー測定手段が設けられる
ことにより、これらの各手段は真空容器内のプラズマ放
電状態の電圧・電流、放電圧力、マイクロ波の反射波の
パワーを検出し、比較手段によりこれらの各検出値に生
じた変化の大小に応じて現在の真空容器内のプラズマ放
電状態が停止しているかどうかが検知される。
流・電圧がゼロになり、また放電圧力は低下し、さらに
これまで放電に消費していたマイクロ波のパワーが増え
る。このため、本発明にかかる装置では放電電位・電流
検出手段、圧力測定手段、パワー測定手段が設けられる
ことにより、これらの各手段は真空容器内のプラズマ放
電状態の電圧・電流、放電圧力、マイクロ波の反射波の
パワーを検出し、比較手段によりこれらの各検出値に生
じた変化の大小に応じて現在の真空容器内のプラズマ放
電状態が停止しているかどうかが検知される。
【００１０】また、各手段からの検知結果に応じて真空
容器内に原料ガスおよびマイクロ波の導入制御を行う制
御装置が設けられることにより、プラズマ放電停止状態
が検知されると、制御装置により真空容器内に原料ガス
およびマイクロ波が導入制御される。このとき、制御装
置はマイクロ波導入パワーを放電維持パワーより大きく
し、あるいは原料ガス導入により圧力を放電維持圧力よ
り上昇させることで、真空容器内に再びプラズマ放電が
生成される。
容器内に原料ガスおよびマイクロ波の導入制御を行う制
御装置が設けられることにより、プラズマ放電停止状態
が検知されると、制御装置により真空容器内に原料ガス
およびマイクロ波が導入制御される。このとき、制御装
置はマイクロ波導入パワーを放電維持パワーより大きく
し、あるいは原料ガス導入により圧力を放電維持圧力よ
り上昇させることで、真空容器内に再びプラズマ放電が
生成される。
【００１１】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１２】図１は本発明の基本構成である放電停止検
出機能を説明するためのブロック図である。この図に示
すマイクロ波プラズマ処理装置１は、この放電空間内へ
放電発生源３のマイクロ波発振源およびガス供給源を用
いてプラズマを発生させてマイクロ波により基体に処理
を施すものである。マイクロ波プラズマ処理装置１の放
電空間には、その放電停止状態を検出するための放電停
止検出手段４が接続されており、放電停止検出手段４は
その放電空間の放電電位・電流、放電パワー、放電圧力
から放電停止状態を検出する。これらの検出結果に応じ
て放電制御を行う放電制御装置６が設けられており、放
電制御装置６は放電空間の放電電位・電流、放電パワ
ー、放電圧力を検出した各検出信号を放電発生源３のマ
イクロ波発振源およびガス供給源へ送信ケーブル５によ
り送信する。その各検出信号に基づいて放電発生源３は
放電発生手段２によりマイクロ波プラズマ処理装置１の
プラズマ放電を復帰させる。
出機能を説明するためのブロック図である。この図に示
すマイクロ波プラズマ処理装置１は、この放電空間内へ
放電発生源３のマイクロ波発振源およびガス供給源を用
いてプラズマを発生させてマイクロ波により基体に処理
を施すものである。マイクロ波プラズマ処理装置１の放
電空間には、その放電停止状態を検出するための放電停
止検出手段４が接続されており、放電停止検出手段４は
その放電空間の放電電位・電流、放電パワー、放電圧力
から放電停止状態を検出する。これらの検出結果に応じ
て放電制御を行う放電制御装置６が設けられており、放
電制御装置６は放電空間の放電電位・電流、放電パワ
ー、放電圧力を検出した各検出信号を放電発生源３のマ
イクロ波発振源およびガス供給源へ送信ケーブル５によ
り送信する。その各検出信号に基づいて放電発生源３は
放電発生手段２によりマイクロ波プラズマ処理装置１の
プラズマ放電を復帰させる。
【００１３】図２は本発明のマイクロ波プラズマ処理装
置の一実施例を示す図である。この図に示すように本実
施例のマイクロ波プラズマ処理装置本体は真空容器７を
有しており、真空容器７内には成膜あるいはエッチング
が施される基体８が設置されている。また、真空容器７
には容器内を高真空まで排気する排気用バルブ１９が設
けられ、さらに真空容器７には原料ガスを供給するため
のガス供給源１０が接続されている。そして、真空容器
７の基体８と対向する側壁にはマイクロ波発振源１１が
設けられており、マイクロ波発振源１１により真空容器
７内にマイクロ波が導入される。
置の一実施例を示す図である。この図に示すように本実
施例のマイクロ波プラズマ処理装置本体は真空容器７を
有しており、真空容器７内には成膜あるいはエッチング
が施される基体８が設置されている。また、真空容器７
には容器内を高真空まで排気する排気用バルブ１９が設
けられ、さらに真空容器７には原料ガスを供給するため
のガス供給源１０が接続されている。そして、真空容器
７の基体８と対向する側壁にはマイクロ波発振源１１が
設けられており、マイクロ波発振源１１により真空容器
７内にマイクロ波が導入される。
【００１４】このように構成された真空容器７内には、
排気用バルブ１９によって真空容器７が高真空まで排気
された後、ガス供給源１０によって原料ガスが導入さ
れ、マイクロ波発振源１１によりマイクロ波が導入され
てプラズマ９が発生される。
排気用バルブ１９によって真空容器７が高真空まで排気
された後、ガス供給源１０によって原料ガスが導入さ
れ、マイクロ波発振源１１によりマイクロ波が導入され
てプラズマ９が発生される。
【００１５】また、放電停止検出手段として上記真空容
器７には、放電圧力の変化を電気的に測定する圧力ゲー
ジ１３（圧力センサー）が接続され、また棒状（アンテ
ナ状）の導体からなる検出棒１２が設けられている。検
出棒１２には可変抵抗器１８を介して真空容器７に発生
されるプラズマ放電電流を測定する電流計１７が接続さ
れるとともに、検出棒１２の電位を測定する電圧計１４
が可変抵抗器１８と並列に接続されている。さらに、真
空容器７内に導入されるマイクロ波のパワーを計測する
ためにマイクロ波発振源１１と真空容器７との間には、
パワーモニター２５が設けられている。
器７には、放電圧力の変化を電気的に測定する圧力ゲー
ジ１３（圧力センサー）が接続され、また棒状（アンテ
ナ状）の導体からなる検出棒１２が設けられている。検
出棒１２には可変抵抗器１８を介して真空容器７に発生
されるプラズマ放電電流を測定する電流計１７が接続さ
れるとともに、検出棒１２の電位を測定する電圧計１４
が可変抵抗器１８と並列に接続されている。さらに、真
空容器７内に導入されるマイクロ波のパワーを計測する
ためにマイクロ波発振源１１と真空容器７との間には、
パワーモニター２５が設けられている。
【００１６】上記電圧計１４および電流計１７、圧力ゲ
ージ１３、パワーモニター２５は、不図示の放電制御装
置により監視されて、それらの各測定結果の変化に基づ
いて放電停止状態を検出し、放電制御装置は真空容器７
内のプラズマ放電を復帰させる検出信号を各測定結果に
応じて通信ケーブル１５を介してガス供給源１０および
マイクロ波発振源１１に送信させる。
ージ１３、パワーモニター２５は、不図示の放電制御装
置により監視されて、それらの各測定結果の変化に基づ
いて放電停止状態を検出し、放電制御装置は真空容器７
内のプラズマ放電を復帰させる検出信号を各測定結果に
応じて通信ケーブル１５を介してガス供給源１０および
マイクロ波発振源１１に送信させる。
【００１７】ここで、不図示の制御装置による各放電停
止検出手段からの測定結果に基づく制御システムを説明
する。図３は本発明の一実施例の制御システムを説明す
るための図である。制御装置は、図３に示すような圧力
ゲージ１３、電圧計１４からの値を電圧として読み取
り、比較手段としての電圧比較器１６により放電維持状
態のときと比較して放電停止状態と判断するとマイクロ
波発生源１１およびまたはガス供給源１０にマイクロ波
およびまたは原料ガスを導入するための信号を送信す
る。また、電流計１７、パワーモニター２５からは電流
をアナログ信号にて読み取り、電流−電圧変換器２７に
よりアナログ電圧に変換して比較手段としての電圧比較
器１６により放電維持状態のときと比較して放電停止状
態と判断するとマイクロ波発生源１１およびまたはガス
供給源１０にマイクロ波およびまたは原料ガスを導入す
るための信号を送信する。上記説明した本実施例の制御
装置はアナログにて処理を行ったが、場合によっては途
中デジタル変換を行ってデジタル処理を行ってもよい。
止検出手段からの測定結果に基づく制御システムを説明
する。図３は本発明の一実施例の制御システムを説明す
るための図である。制御装置は、図３に示すような圧力
ゲージ１３、電圧計１４からの値を電圧として読み取
り、比較手段としての電圧比較器１６により放電維持状
態のときと比較して放電停止状態と判断するとマイクロ
波発生源１１およびまたはガス供給源１０にマイクロ波
およびまたは原料ガスを導入するための信号を送信す
る。また、電流計１７、パワーモニター２５からは電流
をアナログ信号にて読み取り、電流−電圧変換器２７に
よりアナログ電圧に変換して比較手段としての電圧比較
器１６により放電維持状態のときと比較して放電停止状
態と判断するとマイクロ波発生源１１およびまたはガス
供給源１０にマイクロ波およびまたは原料ガスを導入す
るための信号を送信する。上記説明した本実施例の制御
装置はアナログにて処理を行ったが、場合によっては途
中デジタル変換を行ってデジタル処理を行ってもよい。
【００１８】またここで、各放電停止検出手段により検
出される放電停止状態および放電復帰後の状態を表わし
たグラフを図４に示す。Ａは放電維持状態、Ｂは放電停
止状態、Ｃは放電復帰後の状態、２０は電流計の読み、
２２は圧力ゲージの読み、２３は進行波のパワー、２４
は反射波のパワーである。これらの値により放電制御装
置は放電停止状態を把握して瞬時に放電を復帰させる。
出される放電停止状態および放電復帰後の状態を表わし
たグラフを図４に示す。Ａは放電維持状態、Ｂは放電停
止状態、Ｃは放電復帰後の状態、２０は電流計の読み、
２２は圧力ゲージの読み、２３は進行波のパワー、２４
は反射波のパワーである。これらの値により放電制御装
置は放電停止状態を把握して瞬時に放電を復帰させる。
【００１９】本実施例では、図４に示すような放電停止
状態のうちいずれかを検知した場合、それに対応する放
電復帰動作として以下の表１に示す８通りの手段があ
り、放電停止状態に応じてそれらを組み合せて用いるの
が有効であった。
状態のうちいずれかを検知した場合、それに対応する放
電復帰動作として以下の表１に示す８通りの手段があ
り、放電停止状態に応じてそれらを組み合せて用いるの
が有効であった。
【００２０】
【表１】 また、上述のような放電停止状態の検知および放電復帰
の手段を組み合せて行う事でも一部不安定要素が存在す
る。そこで、全ての手段を同時に行う事で一部の不安定
要素をなくし機能としてより有効となった。
の手段を組み合せて行う事でも一部不安定要素が存在す
る。そこで、全ての手段を同時に行う事で一部の不安定
要素をなくし機能としてより有効となった。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したような本発明では、放電電
位・電流検出手段、圧力測定手段、放電パワー測定手段
が設けられ、比較手段によるマイクロ波および原料ガス
の導入制御を行う制御装置が設けられることにより、放
電停止状態を検知することができ、瞬時にプラズマ放電
を再復帰させることができる。このため、放電停止時間
が長時間になることなく、ゴミの発生および膜質の変化
や、歩留り、生産効率の低下を改善し、他の部材の変形
などの悪影響を最小限に止める効果がある。
位・電流検出手段、圧力測定手段、放電パワー測定手段
が設けられ、比較手段によるマイクロ波および原料ガス
の導入制御を行う制御装置が設けられることにより、放
電停止状態を検知することができ、瞬時にプラズマ放電
を再復帰させることができる。このため、放電停止時間
が長時間になることなく、ゴミの発生および膜質の変化
や、歩留り、生産効率の低下を改善し、他の部材の変形
などの悪影響を最小限に止める効果がある。
【図１】本発明の基本構成である放電停止検出機能を説
明するためのブロック図である。
明するためのブロック図である。
【図２】本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の一実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】本発明の一実施例の制御システムを説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】本発明の各放電停止検出手段により検出される
放電停止状態および放電復帰後の状態を表わしたグラフ
である。
放電停止状態および放電復帰後の状態を表わしたグラフ
である。
１ マイクロ波プラズマ処理装置 ２ 放電発生手段 ３ 放電発生源 ４ 放電停止検出手段 ５，１５ 通信ケーブル ６ 放電制御装置 ７ 真空容器 ８ 基体 ９ プラズマ １０ ガス供給源 １１ マイクロ波発生源 １２ 検出棒 １３ 圧力ゲージ １４ 電圧計 １７ 電流計 １８ 可変抵抗器 １９ 排気用バルブ ２５ パワ−モニタ− ２６ 電圧比較器 ２７ 電流−電圧変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｅ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/50 - 16/517 C23F 4/00 - 4/04 H01L 21/205 H01L 21/3065 H05H 1/00 - 1/54
Claims (3)
- 【請求項１】 プラズマが発生される放電空間のマイク
ロ波の反射波のパワー、放電圧力、放電電位、放電電流
の少なくとも一つを検出し、検出値に生じた変化の大小
に応じて放電停止状態を検知するマイクロ波プラズマ放
電停止検知方法。 - 【請求項２】 プラズマが発生される放電空間のマイク
ロ波の反射波のパワー、放電圧力、放電電位、放電電流
の少なくとも一つを検出し、検出値に生じた変化の大小
に応じて放電停止状態を検知し、放電停止状態が検知さ
れた際に再びプラズマ放電を生成させることを特徴とす
るマイクロ波プラズマ処理方法。 - 【請求項３】 真空容器内に原料ガスおよびマイクロ波
を導入して基体に所定の処理を施すマイクロ波プラズマ
処理装置であって、 前記真空容器内の放電電位および放電電流を検出する放
電電位・電流検出手段と、 前記真空容器内の放電圧力を測る圧力測定手段と、 前記真空容器内のマイクロ波の反射波のパワーを測るパ
ワー測定手段と、 前記各手段による放電電位・電流、放電圧力、マイクロ
波の反射波のパワーの検出値に生じた変化の大小を比較
する比較手段と、 前記検出値を監視し、前記比較手段による比較結果から
放電が停止したか否かを判断し、放電が停止したと判断
した場合に放電復帰動作を行うことによって再びプラズ
マ放電を生起させる制御装置とが備えられたことを特徴
とするマイクロ波プラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05188387A JP3137810B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | マイクロ波プラズマ放電停止検知方法、マイクロ波プラズマ処理方法及びマイクロ波プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05188387A JP3137810B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | マイクロ波プラズマ放電停止検知方法、マイクロ波プラズマ処理方法及びマイクロ波プラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0741954A JPH0741954A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3137810B2 true JP3137810B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=16222742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05188387A Expired - Fee Related JP3137810B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | マイクロ波プラズマ放電停止検知方法、マイクロ波プラズマ処理方法及びマイクロ波プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3137810B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3630982B2 (ja) * | 1997-05-22 | 2005-03-23 | キヤノン株式会社 | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| JP4699235B2 (ja) * | 2006-02-20 | 2011-06-08 | 株式会社サイアン | プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置 |
| DE102013014147B4 (de) * | 2013-08-23 | 2017-02-16 | Centrotherm Photovoltaics Ag | Verfahren und vorrichtung zum detektieren einer plasmazündung |
| GB201514998D0 (en) * | 2015-08-24 | 2015-10-07 | Element Six Technologies Ltd | Microwave generators and manufacure of synthetic diamond material |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP05188387A patent/JP3137810B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0741954A (ja) | 1995-02-10 |
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