JP4287682B2

JP4287682B2 - Abnormal discharge detector

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Publication number: JP4287682B2
Application number: JP2003078543A
Authority: JP
Inventors: 充男佐藤; 功一鈴木
Original assignee: Harada Corp
Current assignee: Harada Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP2004288849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマエッチング装置等のチャンバの内部で発生する放電を検出するための放電検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置の一種であるプラズマエッチング装置では、チャンバ内部で発生する異常な放電現象をチャンバの窓部から目視で確認できることがあり、放電エネルギーが大きいと、半導体ウエハ上に焼損痕が見られることもある。この放電現象は、ウエハの一部又は全領域の絶縁を破壊する場合があり、電子デバイスの生産性を著しく低下させる原因となっている。ここでは、プラズマエッチング装置の事例を示したが、真空中では低い電界でも放電が起こりやすいため、イオンミリング装置、イオン注入装置、金属被膜を形成するスパッタ装置などでも同じ放電現象が発生する。
しかし、一般にチャンバの窓部は小さいので、チャンバ内の全領域を目視することはできない。また、放電による発光は、小さなスポット状で一瞬に消滅することが多いため、目視では認識できないことも少なくない。更に、プラズマ処理中に帯電したウエーハを次のステージに移動するために、ウエハの裏面を金属のピンで突き上げる、この時点で生じる静電気放電現象を目視することは不可能である。
【０００３】
近年では、上述のチャンバ内で発生する異常放電を検出するための技術として、プラズマエッチング装置の外部壁面に音響センサを取り付け、放電時に発生する音響によってモニタする技術や、約１３ＭＨｚの交流電圧源の高調波電流の変化によってモニタする技術が発表されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「超音波ＴＥＣＨＮＯ 2002.5-6」、日本工業出版株式会社、ｐ４１−４６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の音響によってモニタする技術によれば、放電環境が真空に近いため、放電位置によっては音波が壁面に到達しないことがあり、必ずしも放電を検出することができなかった。また、高調波電流を使う場合、動作中に高周波電極板に直接放電しない現象については検出できず、またプラズマ状態以外の搬送中の放電現象を検出できないなどの不都合があった。
【０００６】
本発明の目的は、チャンバ内での放電を的確に検出することができる放電検出装置を提供することにある。
【０００７】
本発明に係る異常放電検出装置は、チャンバの内部で発生する放電を検出する放電検出装置であって、前記チャンバに設けられた窓部の近傍であって該チャンバの外部に配置され、前記窓部の開口寸法に応じた受信特性を有する受信アンテナと、前記受信アンテナを介して電磁波を受信する受信装置と、を備えたことを特徴とする。なお、「窓部」は、例えばガラス等の絶縁体から構成されていてもよい。また「絶縁体」とは電気的な絶縁体のことであり、例えば誘電体と同じ意味である。
【０００８】
ここで、放電は必ず電磁波の放射を伴うので、この電磁波を外部から検出できれば、チャンバ内部での放電の発生を知ることができる。しかし、一般に、チャンバは金属製であるため、基本的には電磁波が外部に漏れ出ない構造になっている。そこで、本発明者は、チャンバに設けられている内部観察用の窓部に着目し、この窓部から僅かに洩れ出る電磁波を捕らえることを思い付いた。つまり、本発明の構成によれば、チャンバ内で発生した電磁波を窓部を介して受信アンテナで捕らえ、これにより放電の発生の有無をモニタする。従って、この受信アンテナで受信された電磁波から、放電の発生を知ることができる。ここで、本発明に係る受信アンテナは窓部の開口寸法に応じた受信特性を有しているので、受信アンテナは、窓部を通過した電磁波を的確に受信することができる。換言すると、本発明の受信アンテナの受信特性を窓部の開口寸法に合わせることにより、チャンバ内部から漏れ出た電磁波を的確に受信し、これにより検出の「確度」を向上させている。
【０００９】
前記受信アンテナの受信特性が、前記窓部を導波管としたときの該導波管の遮断周波数に対して高域側に設定される。これにより、チャンバの窓部から漏れ出た電磁波が受信アンテナに受信される。
前記受信アンテナが、前記窓部を導波管としたときの該導波管の遮断周波数に対して受信特性が高域側に設定された第１のアンテナ素子と、前記窓部を導波管としたときの該導波管の遮断周波数に対して受信特性が低域側に設定された第２のアンテナ素子と、を備える。これにより、チャンバの窓部から漏れ出た電磁波を第１のアンテナ素子で受信し、チャンバ外から到来した電磁波を第２のアンテナ素子で受信し、これら第１及び第２のアンテナ素子で受信された電磁波による信号が受信装置に入力される。
前記受信装置が、前記高域側の第１の周波数成分を受信し且つ前記低域側の第２の周波数成分を受信しない場合に前記放電を検出した旨を表す信号を出力する。これにより、チャンバから漏れ出た電磁波を他の電磁波と区別して検出することができる。
【００１０】
本発明に係る放電検出装置は、チャンバの内部で発生する放電を検出する放電検出装置であって、前記チャンバに設けられた窓部の近傍であって該チャンバの外部に配置された受信アンテナと、前記窓部の開口寸法に応じた受信特性を有し、前記受信アンテナを介して電磁波を受信する受信装置と、を備えたことを特徴とする。この構成によれば、例えば、チャンバ内で発生した電磁波を窓部を介して受信アンテナで捕らえることによって、放電の発生の有無をモニタする。このとき、受信装置が窓部の開口寸法に応じた受信特性を有しているので、窓部を通過した電磁波が選択的に受信アンテナに受信される。従って、受信アンテナで受信された電磁波から、放電の発生を把握することができる。また、検出には高周波電流を用いていないので、電極に発生した放電以外の、静電気などによる放電も確実に検出することができる。
【００１１】
前記受信装置が、前記受信アンテナで受信された信号を分波する分波器と、前記分波器で分波された一方の信号を入力し、前記第１の周波数成分を含む高域側の周波数成分を通過させる高域フィルタと、前記分波器で分波された他方の信号を入力し、前記第２の周波数成分を含む低域側の周波数成分を通過させる低域フィルタと、を備える。受信アンテナで受信された信号は分波器で分波され、高域フィルタと低域フィルタに振り分けられる。そして、高域フィルタを通過した第１の周波数成分と、低域フィルタを通過した第２の周波数成分とが受信装置に入力される。
前記受信装置が、前記第１の周波数成分を受信し且つ前記第２の周波数成分を受信しない場合に前記放電を検出した旨を表す信号を出力する。これにより、チャンバ内から漏れ出た電磁波を他の電磁波から区別して検出することができる。
上記放電検出装置において、前記チャンバの内部以外の方向から到来する電磁波を遮蔽するための遮蔽部材をさらに備える。これにより、チャンバの内部以外の方向（例えばチャンバ自体またはチャンバの外部）から到来する不要な電磁波が遮断されるため、放電に伴って発生する電磁波を精度よく受信することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の実施形態に係る放電検出装置１０Ａの構成と、その適用例を示す。同図において、チャンバ１４は、半導体製造装置の一種であるプラズマドライエッチング装置を構成し、その内部には、ドライエッチング処理の対象物となる半導体ウエハ２２を載置する陽極２４と、ガスＧの吹き出し口を兼ねる陰極２６とが収容されている。陽極２４には、チャンバ１４の外部に設けられた高周波電圧源２８及び直流電圧源３０が接続されている。
【００１３】
ガスＧは、チャンバＩ４上端の導入口３２からチャンバ内に導入され、ウエハ２２の周囲を通って、チャンバ１４下端の排出口３４からチャンバ外に排出される。上述の高周波電圧源２８及び直流電圧源３０によりそれぞれ高周波電圧及び直流電圧を陽極２４に印加し、陽極２４と陰極２６との間に高周波の電界を形成する。この電界によりガスＧをプラズマ化し、そのプラズマにより半導体ウエハ２２をエッチングする。チャンバ１４に設けられた窓部１２は、チャンバ内部を観察するためのもので、ガラスなどの絶縁体（誘電体）が嵌め込まれている。
【００１４】
なお、この実施形態では、窓部１２は円形の形状を有するものとするが、他の形状であってもよい。この窓部１２の内側（即ちチャンバ１４の内部）には、プラズマによる窓部の曇りを防止する目的で、プラズマを遮蔽するメッシュ状の遮蔽部材が取り付けられている。外部の観察者は、このメッシュ状の遮蔽部材を通して窓部１２から目視による内部観察が可能となっている。また、この遮蔽部材には電磁波を通過させるためのスリットが形成されており、以下の説明では、このスリットを窓部１２の開口部と称し、この開口部の寸法を窓部１２の開口寸法と称す。
【００１５】
放電検出装置１０Ａは、チャンバ１４内で発生する放電を検出するものであって、受信アンテナ１８Ａおよび受信装置２０Ａを備えて構成される。受信アンテナ１８Ａは、例えばループアンテナから構成されており、チャンバ１４に設けられた窓部１２の近傍であって該チャンバ１４の外部に配置され、窓部１２の開口寸法に応じた受信特性を有している。具体的には、受信アンテナ１８Ａの受信特性は、窓部１２の開口部を導波管として見たときの遮断周波数ｆｃ以上の帯域を受信し得るように設定されている。例えば、窓部１２の開口部（スリット）の縦寸法をａとし、横寸法をｂとすると、このの開口部は、図２に示すように、幅をａとし、高さをｂとし、長さをＴとする導波管として表され、この導波管の遮断周波数ｆｃは、次式（１）により表される。ただし、同式において「ｃ」は光の速度を表す。一例として、式（１）において、ａ＝２５[ｍｍ]、ｂ＝１[ｍｍ]とし、ｍ＝１、ｎ＝０とすると、遮断周波数ｆｃは、約６×１０^９[Ｈｚ]になる。
【００１６】
【数１】

【００１７】
次に、放電検出装置１０Ａの動作を説明する。
いま、チャンバ１４の内部で異常放電が発生したとすると、この放電に伴って電磁波Ｅが発生する。一方、チャンバ１４は、金属製であるため電磁波を通過させない構造になっているが、窓部１２にはガラスが嵌め込まれているので、この開口部から電磁波Ｅが洩れ出す。ここで、図３に示すように、チャンバ内での放電に伴う電磁波のスペクトラムＳＰは、極めて帯域が広く、２０ｋＨｚ程度の音響の領域から可視光の領域まで確認されている。
【００１８】
これに対し、チャンバ１４の窓部１２の遮断周波数ｆｃはその開口寸法によって決定されるので、窓部１２を介してチャンバ１４の外部に漏れ出る電磁波Ｅの帯域は、遮断周波数ｆｃ以上に制限される。しかし、窓部１２の外部に設けられた受信アンテナ１８Ａの受信特性が遮断周波数ｆｃ以上の帯域に設定されているので、窓部１２から漏れ出た遮断周波数ｆｃ以上の帯域の電磁波Ｅは受信アンテナ１８Ａで受信され、受信装置２０Ａに供給される。従って、受信装置２０Ａは、受信アンテナ１８Ａを介して電磁波Ｅを受信し、チャンバ１４の内部で放電が発生した旨を表す信号を生成して出力する。
【００１９】
図４は、受信アンテナの第１の変形例を示し、上述の図１に示す構成において、ループアンテナからなる受信アンテナ１８Ａに代えて、モノポールアンテナからなる受信アンテナ４４を採用した場合の構成を示す図である。この場合、窓部１２は、覗くことを目的としたものではなく、ハーメチックシールなどの気密封止型のコネクタとして機能するものであり、受信アンテナ４４は、その一部をチャンバ１４内に突出させるようにして、窓部１２に固定されている。この例によれば、上述の図１に示す例に比べて、受信アンテナ４４がチャンバ１４内の放電発生位置に近づくので、強い電磁波を捕らえることができ、従って放電の検出能力が向上する。その他の構成は図１と同様であり、図１と同じ部分には同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００２０】
図５は、受信アンテナの第２の変形例を示し、上述の図１に示す構成において、ループアンテナからなる受信アンテナ１８Ａを、窓部１２の金属枠５６に嵌め込まれたガラス板５４内に封止した場合の構成を示し、図３[1]は正面図、図３[2]は図３[1]におけるIII−III線縦断面図である。その他の構成は図１に示す構成と同様である。この変形例では、プラズマを遮蔽するための上述の遮蔽部材は設けられておらず、窓部１２は円形に形成されている。受信アンテナ５２は、ガラス板５４内に封止され、その両端の電極５８，６０に受信装置２０Ａ（図１）の入力部が接続される。この構成によれば、図１に示す構成に比べて受信アンテナ１８Ａがチャンバ１４内の放電発生位置に近づくので、図４に示す例と同様に放電の検出能力が向上する。なお、ガラス板５４内に封止するアンテナはどのような形状であってもよい。
【００２１】
図６は、受信アンテナの第３の変形例を示し、外来の不要な電磁波を遮蔽するためのシールドケース１８２を受信アンテナ１８Ａと一体に備えた構成を示す。その他の構成は図１に示す構成と同様である。この変形例では、ループアンテナからなる受信アンテナ１８Ａは、支持部材１８３によりシールドケース１８２の内部に固定されている。シールドケース１８２は、一方向に向けて開放した概略箱状の形態を有しており、その開口部が窓部１２に対向するようにして、チャンバ１４の外側に装着される。即ち、図１の構成において、受信アンテナ１８Ａをシールドケース１８２で覆ったものと等価になる。この第３の変形例によれば、受信アンテナ１８Ａの周囲は、チャンバ１４の窓部１２を除いてシールドケース１８２で覆われるので、チャンバ１４の内部以外の方向から受信アンテナ１８Ａに到来する不要な電磁波がシールドケース１８２に遮断される。従って、チャンバ１４の内部で発生した電磁波のみを的確に受信することが可能となり、チャンバ１４内の放電を精度よく検出することが可能になる。
【００２２】
（第２の実施形態）
以下、この発明の第２の実施形態を説明する。
図７に、この実施形態に係る放電検出装置１０Ａの構成と、その適用例を示す。同図において、図１に示す構成要素と同一要素には同一符号を付し、その説明を省略する。放電検出装置１０Ｂは、チャンバ１４内で発生する放電を検出するものであって、受信アンテナ１８Ｂおよび受信装置２０Ｂを備えて構成される。受信アンテナ１８Ｂは、ループアンテナであるアンテナ素子１８ＢＡ，１８ＢＢから構成され、チャンバ１４に設けられた窓部１２の近傍であって該チャンバ１４の外部に配置され、窓部１２の開口寸法に応じた受信特性を有している。
【００２３】
具体的には、アンテナ素子１８ＢＡは、窓部１２を導波管としたときの遮断周波数ｆｃに対して受信特性が高域側に設定され、アンテナ素子１８ＢＢは、上述の遮断周波数ｆｃに対して受信特性が低域側に設定されている。即ち、アンテナ素子１８ＢＡの受信特性は、窓部１２の遮断周波数ｆｃ以上の帯域を受信し得るように設定され、アンテナ素子１８ＢＢの受信特性は、遮断周波数ｆｃ以下の帯域を受信し得るように設定されている。また、受信装置２０Ｂは、受信回路２１Ｂ，２２Ｂ、信号演算回路２３Ｂ、データロガー２４Ｂから構成される。
【００２４】
ここで、受信回路２１Ｂは、アンテナ素子１８ＢＡを介して電磁波を受信するものであり、受信回路２２Ｂは、アンテナ素子１８ＢＢを介して電磁波を受信するものである。これら受信回路の出力信号は信号演算回路２３Ｂに供給され、この信号演算回路２３Ｂの演算結果はデータロガー２４Ｂに記憶されるようになっている。アンテナ素子１８ＢＡは図１に示す受信アンテナ１８Ａと等価であり、受信回路２１Ｂは図１に示す受信装置２０Ａと等価である。即ち、この構成例は、上述の図１に示す構成において、新たに、アンテナ素子１８ＢＢ、受信回路２２Ｂ、信号演算回路２３Ｂ、データロガー２４Ｂを備えたものと言える。
【００２５】
次に、放電検出装置１０Ｂの動作を説明する。上述の第１の実施形態では、遮断周波数ｆｃ以上の帯域の電磁波Ｅが受信されたか否かにより、放電の有無を判別するものとしたが、外来の電磁波によるノイズを誤検出する場合があり得る。そこで、この実施形態では、遮断周波数ｆｃ以上の帯域に属する周波数成分ｆＨと、遮断周波数ｆｃ以下の帯域に属する周波数成分ｆＬとをそれぞれ検出することにより、チャンバ内で発生した電磁波ＥＡと外来の電磁波ＥＢとを区別する。ここで、外来の電磁波ＥＢとしてホワイトノイズを想定すると、図８に示すように、このホワイトノイズのスペクトルＳＰＢは、チャンバ内の放電による電磁波のスペクトルＳＰＡと同様に広い帯域を有する。
【００２６】
しかし、チャンバ内で発生した電磁波のうち、窓部１２から外部に漏れ出る電磁波ＥＡは、遮断周波数ｆｃ以上の帯域に制限されるのに対し、外来のホワイトノイズなどの電磁波ＥＢにはこのような制限がない。そこで、アンテナ素子１８ＢＡ，１８ＢＢを介して高域側の周波数成分ｆＨと低域側の周波数ｆＬとをそれぞれ受信することにより、受信された電磁波がチャンバから漏れ出た電磁波ＥＡであるか否かを判別することが可能になる。この判別処理は、信号演算回路２３Ｂで行われ、チャンバから漏れ出た電磁波ＥＡであると判別された場合には、チャンバ内で放電が発生した旨を表す信号を生成し、データロガー２４Ｂに出力する。
【００２７】
図９に、上述の判別処理に用いられるテーブルの一例を示す。このテーブルによれば、遮断周波数ｆｃ以上の帯域に属する周波数成分ｆＨが受信され、且つ遮断周波数ｆｃ以下の帯域に属する周波数成分ｆＬが受信されない場合、チャンバから漏れ出た電磁波によるシグナルを受信したものと判別される。また、周波数成分ｆＨおよび周波数成分ｆＬが共に受信された場合、ノイズを受信したものと判別される。さらに、周波数成分ｆＨが受信されず、且つ周波数成分ｆＬが受信された場合も、ノイズを受信したものと判別される。
【００２８】
即ち、上述の図９に示すテーブルによれば、周波数成分ｆＨを受信した場合のみ、チャンバ内から漏れ出た電磁波によるシグナルと判別される。この判別結果は、データロガー２４Ｂに、放電の検出履歴として記録される。なお、周波数成分ｆＨおよび周波数成分ｆＬの何れも受信されない場合には、電磁波が存在しない状態であるから、判別処理の必要は生じない。
この第２の実施形態によれば、前述の図６に示すシールドケース１８２を用いることなく、外来の電磁波による影響を排除することが可能になり、従ってチャンバ１４の内部で発生した電磁波のみを的確に受信し、チャンバ１４内の放電を精度よく検出することが可能になる。もちろん、この第２の実施形態においても、上述の第１の実施形態で説明したシールドケース１８２を併用してもよい。
【００２９】
（第３の実施形態）
上述の第２の実施形態では、受信アンテナ１８Ｂに、窓部１２の開口寸法に応じた受信特性を持たせるものとしたが、この実施形態では、受信装置側に窓部１２の開口寸法に応じた受信特性を持たせ、同様にチャンバ内で発生した電磁波か否かの判別を行う。
図１０に、この実施形態に係る放電検出装置１０Ｃの構成と、その適用例を示す。同図において、図１に示す構成要素と同一要素には同一符号を付し、その説明を省略する。放電検出装置１０Ｃは、チャンバ１４内で発生する放電を検出するものであって、受信アンテナ１８および受信装置２０Ｃを備えて構成される。受信アンテナ１８Ｂは、ループアンテナから構成され、チャンバ１４に設けられた窓部１２の近傍であって該チャンバ１４の外部に配置される。ただし、この受信アンテナ１８の受信特性は、上述の遮断周波数ｆｃに制限されず、広帯域に設計される。即ち、受信アンテナ１８は、遮断周波数ｆｃの高域側と低域側の双方の周波数成分を含む電磁波を受信可能なように設計されている。
【００３０】
受信装置１０Ｃは、窓部１２の開口寸法に応じた受信特性を有しており、分波器２１Ｃ、高域フィルタ２２Ｃ、受信回路２３Ｃ、低域フィルタ２４Ｃ、受信回路２５Ｃ、信号演算回路２６Ｃ、データロガー２７Ｃから構成される。分波器２１Ｃは、受信アンテナ１８で受信された信号を２つの信号に分波するものであり、この分波器２１Ｃで分波された一方の信号は高域フィルタ２２Ｃに入力され、他方の信号は低域フィルタ２４Ｃに入力される。これら高域フィルタ２２Ｃおよび低域フィルタ２４Ｃを通過した信号は、それぞれ受信回路２３Ｃおよび２５Ｃに入力され、これら受信回路の出力信号は信号演算回路２６Ｃに入力される。信号演算回路２６Ｃおよびデータロガー２７は、上述の第２の実施形態に係る信号演算回路２３Ｂおよびデータロガー２４Ｂと同様の機能を有する。
【００３１】
高域フィルタ２２Ｃは、分波器２１Ｃで分波された一方の信号に含まれ高域側の周波数成分ｆＨを通過させるフィルタ特性を有し、低域フィルタ２４Ｃは、分波器２１Ｃで分波された他方の信号に含まれる低域側の周波数成分ｆＬを通過させるフィルタ特性を有している。これにより、一方の受信回路２３Ｃには、受信アンテナ１８を介して受信された信号のうち、高域側の周波数成分ｆＨが受信され、他方の受信回路２５Ｃには、受信アンテナ１８を介して受信された信号のうち、低域側の周波数成分ｆＬが受信される。
【００３２】
次に、この第３の実施形態の動作を説明する。この実施形態でも、上述の第２の実施形態と同様に、高域側の周波数成分ｆＨと低域側の周波数成分ｆＬをそれぞれ受信することのより、外来の電磁波ＥＢの影響を排除する。具体的に説明する。受信アンテナ１８で受信された信号は、分波器２１Ｃ、高域フィルタ２２Ｃ、受信回路２３Ｃから成る回路系により、高域側の周波数成分ｆＨが検出される。一方、同じく受信アンテナ１８で受信された信号は、分波器２１Ｃ、低域フィルタ２４Ｃ、受信回路２５Ｃから成る回路系により、低域側の周波数成分ｆＬが検出される。これらの検出信号は信号演算回路２６Ｃに与えられ、上述の信号演算回路２３Ｂと同様の判別処理が行われる。即ち、高域側の周波数成分ｆＨが検出され、且つ低域側の周波数成分ｆＬが検出されない場合、チャンバから漏れ出た電磁波によるシグナルを受信したものと判別される。この判別結果は検出履歴としてデータロガー２７Ｃに記録される。
【００３３】
この第３の実施形態によれば、前述の第２の実施形態と同様に、図６に示すシールドケース１８２を用いることなく、外来の電磁波による影響を排除することが可能になり、従ってチャンバ１４の内部で発生した電磁波のみを的確に受信し、チャンバ１４の内部で発生する放電を精度よく検出することが可能になる。もちろん、この第３の実施形態においても、上述のシールドケース１８２を併用してもよい。
また、この第３の実施形態によれば、高域フィルタ２２Ｃおよび低域フィルタ２４Ｃのフィルタ特性を用いて、受信信号が遮断周波数ｆｃに対して高域側か低域側かを識別しているので、アンテナ自体の受信特性を用いる上述の第２の実施形態に比較して、精度よく周波数帯域を識別することができる。従って、遮断周波数ｆｃの近傍の周波数成分を受信して図９に示すテーブルによる判別処理を行うことが可能になり、不要な外来の電磁波成分を一層有効に排除することが可能になる。
【００３４】
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は、この実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の第１の実施形態では、プラズマを遮蔽するための遮蔽部材に設けられた開口部の寸法を窓部の開口寸法としたが、このような遮蔽部材を設けない場合には、窓部の開口寸法そのものを用いればよい。要するに、チャンバから漏れ出る電磁波が伝搬する導波管として作用する部材に着目して「窓部の開口寸法」を定義すればよい。
また、上述の第３の実施形態では、高域フィルタ２２Ｃおよび低域フィルタ２４Ｃを備えるものとしたが、受信回路２３，２５Ｃ自体の受信特性で代用するように構成してもよい。さらに、第２および第３の実施形態における各信アンテナについても、第１の実施形態での変形例と同様に、窓部をなすガラスなどの絶縁体に封止するものとしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る放電検出装置によれば、チャンバの窓部の近傍に該窓部の開口寸法に応じた受信特性を有する受信アンテナを配置し、該受信アンテナを介して電磁波を受信するようにしたので、窓部から漏れ出る電磁波を受信することができ、従ってチャンバ内で発生する放電を的確に検出することができる。
また、受信アンテナの受信特性を、窓部の遮断周波数に対して高域側に設定したので、窓部から漏れ出る電磁波を受信することができる。
また、受信アンテナを、受信特性が高域側に設定された第１のアンテナ素子と、受信特性が低域側に設定された第２のアンテナ素子とから構成したので、窓部を漏れ出た電磁波と、外来の電磁波とを区別して受信することができる。
また、高域側の第１の周波数成分を受信し且つ低域側の第２の周波数成分を受信しない場合に、放電を検出した旨を表す信号を出力するようにしたので、外来の電磁波の影響を排除して放電の検出を行うことができる。
【００３６】
本発明に係る放電検出装置によれば、チャンバの窓部の近傍に受信アンテナを配置し、受信装置に、チャンバの窓部の開口寸法に応じた受信特性を持たせたので、窓部から漏れ出る電磁波を受信することができ、従ってチャンバ内で発生する放電を的確に検出することができる。
また、分波器と高域フィルタと低域フィルタとを用いて受信装置を構成したので、窓部を漏れ出た電磁波と外来の電磁波とを区別して受信することができる。また、チャンバの内部以外の方向から到来する電磁波を遮蔽するための遮蔽部材をさらに備えたので、外来の電磁波の影響を一層有効に排除することができ、放電の検出を一層的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放電検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るチャンバに設けられた窓部の遮断周波数を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る放電検出装置の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る受信アンテナの第１の変形例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る受信アンテナの第２の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る受信アンテナの第３の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る放電検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る放電検出装置の動作を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る放電検出装置の判別処理で用いられるテーブルの一例を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る放電検出装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ；放電検出装置、１２；窓部、１４；チャンバ、１８，１８Ａ，１８Ｂ，４４；受信アンテナ、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ；受信装置、２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｃ，２５Ｃ；受信回路、２３Ｂ，２６Ｃ；信号演算回路、２４Ｂ，２７Ｃ；データロガー、２１Ｃ；分波器、２２Ｃ；高域フィルタ、２４Ｃ；低域フィルタ、１８ＢＡ，１８ＢＢ；アンテナ素子、１８２；シールドケース。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge detection apparatus for detecting a discharge generated inside a chamber such as a plasma etching apparatus.
[0002]
[Prior art]
In a plasma etching apparatus, which is a kind of semiconductor manufacturing equipment, abnormal discharge phenomenon that occurs inside the chamber may be visually confirmed from the window of the chamber, and if the discharge energy is large, burning marks may be seen on the semiconductor wafer. There is also. This discharge phenomenon may break the insulation of a part or the whole region of the wafer, which causes a significant decrease in the productivity of the electronic device. Here, an example of a plasma etching apparatus is shown. However, since a discharge easily occurs even in a low electric field in a vacuum, the same discharge phenomenon occurs in an ion milling apparatus, an ion implantation apparatus, a sputtering apparatus for forming a metal film, and the like.
However, since the window portion of the chamber is generally small, the entire area in the chamber cannot be visually observed. In addition, light emission due to discharge often disappears instantaneously in a small spot shape, and is often not visually recognized. Furthermore, in order to move the wafer charged during the plasma processing to the next stage, it is impossible to visually observe the electrostatic discharge phenomenon that occurs at this point in time when the back surface of the wafer is pushed up with metal pins.
[0003]
In recent years, as a technique for detecting abnormal discharge generated in the above-described chamber, an acoustic sensor is attached to the external wall surface of the plasma etching apparatus and monitoring is performed by sound generated during discharge, or an AC voltage source of about 13 MHz is used. A technique for monitoring by a change in harmonic current has been announced (see Non-Patent Document 1).
[0004]
[Non-Patent Document 1]
“Ultrasonic TECHNO 2002.5-6”, Nippon Kogyo Publishing Co., Ltd., p41-46
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the technique for monitoring by the above-mentioned sound, since the discharge environment is close to vacuum, the sound wave may not reach the wall surface depending on the discharge position, and the discharge cannot always be detected. In addition, when using a harmonic current, there is a disadvantage that it is impossible to detect a phenomenon in which a high-frequency electrode plate is not directly discharged during operation, and it is impossible to detect a discharge phenomenon during conveyance other than a plasma state.
[0006]
An object of the present invention is to provide a discharge detection device capable of accurately detecting a discharge in a chamber.
[0007]
An abnormal discharge detection apparatus according to the present invention is a discharge detection apparatus that detects a discharge generated inside a chamber, and is disposed in the vicinity of a window portion provided in the chamber and outside the chamber. A receiving antenna having a receiving characteristic corresponding to the opening size of the portion, and a receiving device for receiving electromagnetic waves via the receiving antenna. The The “window” may be made of an insulator such as glass. Further, the “insulator” is an electrical insulator and has the same meaning as, for example, a dielectric.
[0008]
Here, since the discharge always involves the emission of electromagnetic waves, if the electromagnetic waves can be detected from the outside, the occurrence of discharge inside the chamber can be known. However, since the chamber is generally made of metal, the chamber basically has a structure in which electromagnetic waves do not leak outside. Therefore, the present inventor has focused on an internal observation window provided in the chamber and has come up with the idea of capturing electromagnetic waves that slightly leak from the window. That is, according to the configuration of the present invention, the electromagnetic wave generated in the chamber is captured by the receiving antenna through the window portion, thereby monitoring the presence or absence of occurrence of discharge. Therefore, the occurrence of discharge can be known from the electromagnetic wave received by the receiving antenna. Here, since the receiving antenna according to the present invention has a receiving characteristic corresponding to the opening size of the window portion, the receiving antenna can accurately receive the electromagnetic wave that has passed through the window portion. In other words, by matching the receiving characteristics of the receiving antenna of the present invention with the opening size of the window, the electromagnetic wave leaking from the inside of the chamber is accurately received, thereby improving the “accuracy” of detection.
[0009]
The receiving characteristic of the receiving antenna is set to a high frequency side with respect to the cutoff frequency of the waveguide when the window portion is a waveguide. The Thereby, the electromagnetic waves leaking from the window portion of the chamber are received by the receiving antenna.
The reception antenna has a first antenna element whose reception characteristic is set to a high frequency side with respect to a cutoff frequency of the waveguide when the window portion is a waveguide, and the window portion is a waveguide. A second antenna element whose reception characteristic is set to a low frequency side with respect to the cut-off frequency of the waveguide. The Thus, the electromagnetic wave leaking from the window portion of the chamber is received by the first antenna element, and the electromagnetic wave arriving from outside the chamber is received by the second antenna element, and is received by the first and second antenna elements. A signal generated by the electromagnetic wave is input to the receiving device.
When the receiving device receives the first frequency component on the high frequency side and does not receive the second frequency component on the low frequency side, outputs a signal indicating that the discharge has been detected. The Thereby, the electromagnetic waves leaking from the chamber can be detected separately from other electromagnetic waves.
[0010]
A discharge detection device according to the present invention is a discharge detection device that detects a discharge generated inside a chamber, and is a reception antenna disposed in the vicinity of a window provided in the chamber and outside the chamber. And a receiving device having a receiving characteristic corresponding to the opening size of the window portion and receiving electromagnetic waves via the receiving antenna. According to this configuration, for example, the presence or absence of the discharge is monitored by capturing the electromagnetic wave generated in the chamber with the receiving antenna through the window. At this time, since the receiving device has a receiving characteristic corresponding to the opening size of the window portion, the electromagnetic wave that has passed through the window portion is selectively received by the receiving antenna. Therefore, it is possible to grasp the occurrence of discharge from the electromagnetic wave received by the receiving antenna. In addition, since no high-frequency current is used for detection, discharge due to static electricity or the like other than the discharge generated in the electrode can be reliably detected.
[0011]
The receiving device inputs a demultiplexer for demultiplexing a signal received by the receiving antenna, and one of the signals demultiplexed by the demultiplexer, and includes a high frequency side including the first frequency component A high-pass filter that passes a frequency component, and a low-pass filter that receives the other signal demultiplexed by the duplexer and passes a low-frequency component including the second frequency component. The The signal received by the receiving antenna is demultiplexed by a demultiplexer and is distributed to a high-pass filter and a low-pass filter. Then, the first frequency component that has passed through the high-pass filter and the second frequency component that has passed through the low-pass filter are input to the receiving device.
The receiving device outputs a signal indicating that the discharge has been detected when the first frequency component is received and the second frequency component is not received. The Thereby, the electromagnetic waves leaking from the chamber can be detected separately from other electromagnetic waves.
The discharge detection apparatus further includes a shielding member for shielding electromagnetic waves coming from directions other than the inside of the chamber. The As a result, unnecessary electromagnetic waves coming from directions other than the inside of the chamber (for example, the chamber itself or the outside of the chamber) are blocked, so that the electromagnetic waves generated along with the discharge can be received with high accuracy and the S / N ratio can be received. Can be improved.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a discharge detection device 10A according to an embodiment of the present invention and an application example thereof. In the figure, a chamber 14 constitutes a plasma dry etching apparatus, which is a kind of semiconductor manufacturing apparatus, in which an anode 24 on which a semiconductor wafer 22 as an object of dry etching processing is placed, and a gas G A cathode 26 also serving as a blowout port is accommodated. A high-frequency voltage source 28 and a DC voltage source 30 provided outside the chamber 14 are connected to the anode 24.
[0013]
The gas G is introduced into the chamber from the inlet 32 at the upper end of the chamber I4, passes through the periphery of the wafer 22, and is discharged out of the chamber from the outlet 34 at the lower end of the chamber 14. A high-frequency voltage and a direct-current voltage are applied to the anode 24 by the high-frequency voltage source 28 and the direct-current voltage source 30, respectively, and a high-frequency electric field is formed between the anode 24 and the cathode 26. The gas G is turned into plasma by this electric field, and the semiconductor wafer 22 is etched by the plasma. The window portion 12 provided in the chamber 14 is for observing the inside of the chamber, and an insulator (dielectric material) such as glass is fitted therein.
[0014]
In this embodiment, the window 12 has a circular shape, but may have other shapes. A mesh-shaped shielding member that shields plasma is attached to the inside of the window portion 12 (that is, inside the chamber 14) in order to prevent fogging of the window portion due to plasma. An external observer can visually observe the inside from the window portion 12 through the mesh-shaped shielding member. In addition, a slit for allowing electromagnetic waves to pass through is formed in the shielding member. In the following description, this slit is referred to as an opening of the window 12, and the dimension of the opening is referred to as the opening of the window 12. Call it.
[0015]
The discharge detection device 10A detects a discharge generated in the chamber 14, and includes a reception antenna 18A and a reception device 20A. The receiving antenna 18A is composed of, for example, a loop antenna, is disposed in the vicinity of the window 12 provided in the chamber 14 and outside the chamber 14, and has a receiving characteristic corresponding to the opening size of the window 12. is doing. Specifically, the receiving characteristic of the receiving antenna 18A is set so as to be able to receive a band equal to or higher than the cutoff frequency fc when the opening of the window 12 is viewed as a waveguide. For example, when the vertical dimension of the opening (slit) of the window 12 is a and the horizontal dimension is b, the opening has a width a, a height b, and a length as shown in FIG. The cutoff frequency fc of this waveguide is expressed by the following equation (1). However, in the formula, “c” represents the speed of light. As an example, in Equation (1), when a = 25 [mm], b = 1 [mm], m = 1, and n = 0, the cutoff frequency fc is about 6 × 10. ⁹ [Hz].
[0016]
[Expression 1]

[0017]
Next, the operation of the discharge detection device 10A will be described.
If an abnormal discharge occurs inside the chamber 14, an electromagnetic wave E is generated along with this discharge. On the other hand, the chamber 14 is made of metal and has a structure that does not allow electromagnetic waves to pass through. However, since glass is fitted in the window portion 12, the electromagnetic waves E leak out from the opening. Here, as shown in FIG. 3, the spectrum SP of the electromagnetic wave accompanying the discharge in the chamber has a very wide band, and is confirmed from an acoustic region of about 20 kHz to a visible light region.
[0018]
On the other hand, since the cutoff frequency fc of the window portion 12 of the chamber 14 is determined by the opening size, the band of the electromagnetic wave E leaking out of the chamber 14 through the window portion 12 is limited to the cutoff frequency fc or more. The However, since the receiving characteristic of the receiving antenna 18A provided outside the window portion 12 is set to a band equal to or higher than the cutoff frequency fc, the electromagnetic wave E leaked from the window portion 12 in the band equal to or higher than the cutoff frequency fc is received by the receiving antenna. It is received by 18A and supplied to the receiving device 20A. Accordingly, the receiving device 20A receives the electromagnetic wave E via the receiving antenna 18A, generates a signal indicating that a discharge has occurred inside the chamber 14, and outputs the signal.
[0019]
FIG. 4 shows a first modification of the receiving antenna. In the configuration shown in FIG. 1 described above, a configuration in which a receiving antenna 44 made of a monopole antenna is adopted instead of the receiving antenna 18A made of a loop antenna. FIG. In this case, the window 12 is not intended for peeking, but functions as a hermetically sealed connector such as a hermetic seal, and the receiving antenna 44 projects a part thereof into the chamber 14. In this way, it is fixed to the window portion 12. According to this example, compared with the example shown in FIG. 1 described above, the receiving antenna 44 approaches the discharge generation position in the chamber 14, so that a strong electromagnetic wave can be captured, and thus the discharge detection capability is improved. Other configurations are the same as those in FIG. 1, and the same parts as those in FIG.
[0020]
FIG. 5 shows a second modification of the receiving antenna. In the configuration shown in FIG. 1 described above, the receiving antenna 18A formed of a loop antenna is sealed in a glass plate 54 fitted in the metal frame 56 of the window 12. FIG. 3 [1] is a front view, and FIG. 3 [2] is a longitudinal sectional view taken along line III-III in FIG. 3 [1]. Other configurations are the same as those shown in FIG. In this modification, the above-described shielding member for shielding plasma is not provided, and the window portion 12 is formed in a circular shape. The receiving antenna 52 is sealed in a glass plate 54, and the input section of the receiving device 20A (FIG. 1) is connected to the

electrodes

58 and 60 at both ends thereof. According to this configuration, since the receiving antenna 18A is closer to the discharge generation position in the chamber 14 than the configuration shown in FIG. 1, the discharge detection capability is improved as in the example shown in FIG. The antenna sealed in the glass plate 54 may have any shape.
[0021]
FIG. 6 shows a third modification of the receiving antenna, and shows a configuration in which a shielding case 182 for shielding extraneous unnecessary electromagnetic waves is provided integrally with the receiving antenna 18A. Other configurations are the same as those shown in FIG. In this modification, the receiving antenna 18 </ b> A formed of a loop antenna is fixed inside the shield case 182 by a support member 183. The shield case 182 has a substantially box-like shape opened in one direction, and is attached to the outside of the chamber 14 so that the opening thereof faces the window portion 12. That is, in the configuration of FIG. 1, this is equivalent to the reception antenna 18 </ b> A covered with the shield case 182. According to the third modified example, the periphery of the receiving antenna 18A is covered with the shield case 182 except for the window portion 12 of the chamber 14, and therefore, there is no need to arrive at the receiving antenna 18A from a direction other than the inside of the chamber 14. Electromagnetic waves are blocked by the shield case 182. Accordingly, only the electromagnetic wave generated inside the chamber 14 can be accurately received, and the discharge in the chamber 14 can be accurately detected.
[0022]
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 7 shows a configuration of a discharge detection device 10A according to this embodiment and an application example thereof. In the figure, the same components as those shown in FIG. The discharge detection device 10B detects a discharge generated in the chamber 14, and includes a reception antenna 18B and a reception device 20B. The receiving antenna 18B is composed of antenna elements 18BA and 18BB which are loop antennas, is arranged in the vicinity of the window 12 provided in the chamber 14 and outside the chamber 14, and corresponds to the opening size of the window 12 Has reception characteristics.
[0023]
Specifically, the antenna element 18BA has a reception characteristic set to a high frequency side with respect to the cut-off frequency fc when the window portion 12 is a waveguide, and the antenna element 18BB is set to the cut-off frequency fc described above. Reception characteristics are set to the low frequency side. That is, the reception characteristic of the antenna element 18BA is set so as to receive a band equal to or higher than the cutoff frequency fc of the window portion 12, and the reception characteristic of the antenna element 18BB is set so as to receive a band equal to or lower than the cutoff frequency fc. Has been. The receiving device 20B includes receiving

circuits

21B and 22B, a signal calculation circuit 23B, and a data logger 24B.
[0024]
Here, the receiving circuit 21B receives electromagnetic waves via the antenna element 18BA, and the receiving circuit 22B receives electromagnetic waves via the antenna element 18BB. The output signals of these receiving circuits are supplied to the signal calculation circuit 23B, and the calculation results of the signal calculation circuit 23B are stored in the data logger 24B. The antenna element 18BA is equivalent to the receiving antenna 18A shown in FIG. 1, and the receiving circuit 21B is equivalent to the receiving device 20A shown in FIG. That is, it can be said that this configuration example additionally includes the antenna element 18BB, the reception circuit 22B, the signal calculation circuit 23B, and the data logger 24B in the configuration shown in FIG.
[0025]
Next, the operation of the discharge detection device 10B will be described. In the first embodiment described above, the presence / absence of discharge is determined based on whether or not the electromagnetic wave E in the band equal to or higher than the cutoff frequency fc has been received. However, there is a possibility that noise due to an external electromagnetic wave is erroneously detected. . Therefore, in this embodiment, by detecting the frequency component fH belonging to the band equal to or higher than the cutoff frequency fc and the frequency component fL belonging to the band equal to or lower than the cutoff frequency fc, the electromagnetic wave EA generated in the chamber and the external electromagnetic wave are detected. Distinguish from EB. Here, assuming white noise as the external electromagnetic wave EB, as shown in FIG. 8, the spectrum SPB of the white noise has a wide band like the spectrum SPA of the electromagnetic wave due to discharge in the chamber.
[0026]
However, among the electromagnetic waves generated in the chamber, the electromagnetic wave EA leaking to the outside from the window portion 12 is limited to a band of the cut-off frequency fc or higher, whereas the electromagnetic wave EB such as external white noise is like this. There is no limit. Accordingly, by receiving the high frequency component fH and the low frequency fL via the antenna elements 18BA and 18BB, respectively, it is determined whether or not the received electromagnetic wave is an electromagnetic wave EA leaking from the chamber. It becomes possible to determine. This determination processing is performed by the signal calculation circuit 23B. When it is determined that the electromagnetic wave EA leaks from the chamber, a signal indicating that a discharge has occurred in the chamber is generated and output to the data logger 24B. To do.
[0027]
FIG. 9 shows an example of a table used for the above-described discrimination processing. According to this table, when a frequency component fH belonging to a band equal to or higher than the cut-off frequency fc is received and a frequency component fL belonging to a band equal to or lower than the cut-off frequency fc is not received, a signal due to electromagnetic waves leaking from the chamber is received. Is determined. When both the frequency component fH and the frequency component fL are received, it is determined that noise has been received. Furthermore, when the frequency component fH is not received and the frequency component fL is received, it is determined that noise has been received.
[0028]
That is, according to the table shown in FIG. 9 described above, only when the frequency component fH is received, it is determined that the signal is an electromagnetic wave leaking from the chamber. The determination result is recorded as a discharge detection history in the data logger 24B. If neither the frequency component fH nor the frequency component fL is received, there is no need for discrimination processing because there is no electromagnetic wave.
According to the second embodiment, it is possible to eliminate the influence of the external electromagnetic wave without using the shield case 182 shown in FIG. 6 described above, and therefore, only the electromagnetic wave generated inside the chamber 14 can be accurately detected. The discharge in the chamber 14 can be accurately detected. Of course, also in the second embodiment, the shield case 182 described in the first embodiment may be used in combination.
[0029]
(Third embodiment)
In the second embodiment described above, the receiving antenna 18B has reception characteristics corresponding to the opening size of the window portion 12. However, in this embodiment, the receiving device side corresponds to the opening size of the window portion 12. Similarly, it is determined whether the electromagnetic wave is generated in the chamber.
FIG. 10 shows a configuration of a discharge detection apparatus 10C according to this embodiment and an application example thereof. In the figure, the same components as those shown in FIG. The discharge detection device 10C detects a discharge generated in the chamber 14, and includes a reception antenna 18 and a reception device 20C. The reception antenna 18 </ b> B is configured by a loop antenna, and is disposed in the vicinity of the window portion 12 provided in the chamber 14 and outside the chamber 14. However, the reception characteristic of the reception antenna 18 is not limited to the above-described cutoff frequency fc, and is designed in a wide band. That is, the receiving antenna 18 is designed so as to be able to receive an electromagnetic wave including both high frequency and low frequency components of the cutoff frequency fc.
[0030]
The receiving device 10C has a receiving characteristic corresponding to the opening size of the window portion 12, and includes a duplexer 21C, a high-pass filter 22C, a receiving circuit 23C, a low-pass filter 24C, a receiving circuit 25C, a signal calculation circuit 26C, It consists of a data logger 27C. The demultiplexer 21C demultiplexes the signal received by the receiving antenna 18 into two signals. One signal demultiplexed by the demultiplexer 21C is input to the high-pass filter 22C, and the other The signal is input to the low pass filter 24C. The signals that have passed through the high-pass filter 22C and the low-pass filter 24C are input to the receiving circuits 23C and 25C, respectively, and the output signals of these receiving circuits are input to the signal arithmetic circuit 26C. The signal operation circuit 26C and the data logger 27 have the same functions as the signal operation circuit 23B and the data logger 24B according to the second embodiment described above.
[0031]
The high-pass filter 22C has a filter characteristic that passes the high-frequency component fH included in one of the signals demultiplexed by the demultiplexer 21C, and the low-pass filter 24C is demultiplexed by the demultiplexer 21C. The filter has a filter characteristic that allows the low-frequency component fL included in the other signal to pass therethrough. Thus, one receiving circuit 23C receives the frequency component fH on the high frequency side of the signal received via the receiving antenna 18, and the other receiving circuit 25C receives the signal via the receiving antenna 18. Of the received signal, the low frequency component fL is received.
[0032]
Next, the operation of the third embodiment will be described. Also in this embodiment, the influence of the external electromagnetic wave EB is eliminated by receiving the high frequency component fH and the low frequency component fL, respectively, as in the second embodiment. This will be specifically described. From the signal received by the receiving antenna 18, the frequency component fH on the high frequency side is detected by a circuit system including the duplexer 21C, the high frequency filter 22C, and the reception circuit 23C. On the other hand, the frequency component fL on the low frequency side of the signal received by the receiving antenna 18 is detected by the circuit system including the duplexer 21C, the low-pass filter 24C, and the receiving circuit 25C. These detection signals are given to the signal calculation circuit 26C, and the same discrimination processing as that of the signal calculation circuit 23B is performed. That is, when the high frequency component fH is detected and the low frequency component fL is not detected, it is determined that a signal due to electromagnetic waves leaking from the chamber has been received. This determination result is recorded in the data logger 27C as a detection history.
[0033]
According to the third embodiment, as in the second embodiment described above, it is possible to eliminate the influence of external electromagnetic waves without using the shield case 182 shown in FIG. It is possible to accurately receive only the electromagnetic wave generated inside the chamber 14 and accurately detect the discharge generated inside the chamber 14. Of course, also in the third embodiment, the above-mentioned shield case 182 may be used in combination.
Further, according to the third embodiment, the filter characteristics of the high-pass filter 22C and the low-pass filter 24C are used to identify whether the received signal is on the high-frequency side or the low-frequency side with respect to the cutoff frequency fc. Therefore, it is possible to identify the frequency band with higher accuracy than in the second embodiment using the reception characteristic of the antenna itself. Accordingly, it is possible to receive a frequency component in the vicinity of the cutoff frequency fc and perform a discrimination process using the table shown in FIG. 9, and it is possible to more effectively eliminate unnecessary external electromagnetic wave components.
[0034]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention are included in the present invention. For example, in the above-described first embodiment, the size of the opening provided in the shielding member for shielding plasma is set as the opening size of the window. However, when such a shielding member is not provided, the window What is necessary is just to use the opening dimension itself of a part. In short, it is only necessary to define the “opening size of the window” by focusing on a member acting as a waveguide through which electromagnetic waves leaking from the chamber propagate.
In the third embodiment described above, the high-pass filter 22C and the low-pass filter 24C are provided. However, the reception characteristics of the receiving circuits 23 and 25C themselves may be substituted. Further, each of the communication antennas in the second and third embodiments may be sealed with an insulator such as glass that forms a window, similarly to the modification in the first embodiment.
[0035]
【The invention's effect】
According to the discharge detection device of the present invention, a receiving antenna having a receiving characteristic corresponding to the opening size of the window portion is arranged in the vicinity of the window portion of the chamber, and electromagnetic waves are received through the receiving antenna. Therefore, it is possible to receive the electromagnetic wave leaking from the window portion, and thus it is possible to accurately detect the discharge generated in the chamber.
Moreover, since the receiving characteristic of the receiving antenna is set to the high frequency side with respect to the cut-off frequency of the window portion, electromagnetic waves leaking from the window portion can be received.
Further, since the receiving antenna is composed of the first antenna element whose reception characteristic is set to the high frequency side and the second antenna element whose reception characteristic is set to the low frequency side, the window portion leaked out. The electromagnetic wave and the external electromagnetic wave can be distinguished and received.
In addition, when the first frequency component on the high frequency side is received and the second frequency component on the low frequency side is not received, a signal indicating that the discharge has been detected is output. It is possible to detect the discharge while eliminating the influence.
[0036]
According to the discharge detection device of the present invention, since the receiving antenna is disposed in the vicinity of the window portion of the chamber and the receiving device has reception characteristics corresponding to the opening size of the window portion of the chamber, it leaks from the window portion. The emitted electromagnetic wave can be received, and thus the discharge generated in the chamber can be accurately detected.
In addition, since the receiving device is configured using the duplexer, the high-pass filter, and the low-pass filter, it is possible to distinguish and receive the electromagnetic wave leaking from the window and the external electromagnetic wave. In addition, since a shielding member for shielding electromagnetic waves coming from directions other than the inside of the chamber is further provided, the influence of external electromagnetic waves can be more effectively eliminated, and discharge can be detected more accurately. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a discharge detection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a cutoff frequency of a window portion provided in the chamber according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the discharge detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a first modification of the receiving antenna according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a second modification of the receiving antenna according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a third modification of the receiving antenna according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a discharge detection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the discharge detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a table used in the determination process of the discharge detection device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of a discharge detection device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10A, 10B, 10C; discharge detection device, 12; window, 14; chamber, 18, 18A, 18B, 44; reception antenna, 20A, 20B, 20C; reception device, 21B, 22B, 23C, 25C; 23B, 26C; signal arithmetic circuit, 24B, 27C; data logger, 21C; duplexer, 22C; high-pass filter, 24C; low-pass filter, 18BA, 18BB; antenna element, 182;

Claims

A abnormal discharge detection apparatus for detecting an abnormal discharge generated when performing inside plasma processing chambers,
The chamber includes a window having a predetermined cutoff frequency;
The abnormal discharge detection device includes:
A receiving antenna, wherein the bandwidth of the higher cut-off frequency has a reception characteristic capable of receiving a is disposed outside of the chamber in the vicinity of the window,
A receiving device for receiving electromagnetic waves via the receiving antenna;
An abnormal discharge detection device comprising:

The receiving antenna is
A first antenna element whose reception characteristic is set on the high frequency side with respect to the cutoff frequency;
A second antenna element having a reception characteristic set to a low frequency side with respect to the cutoff frequency;
The abnormal discharge detection device according to claim 1, comprising:

Received when the receiving device receives the high-frequency component through the first antenna element and does not receive the low-frequency component through the second antenna element . The electromagnetic wave is determined to be an electromagnetic wave leaking from the chamber, and when it is determined to be an electromagnetic wave leaking from the chamber , a signal indicating that the abnormal discharge has been detected is output. Item 6. An abnormal discharge detection device according to Item 2 .

The receiving device is
A duplexer for demultiplexing a signal received by the receiving antenna;
A high-pass filter that inputs one signal demultiplexed by the demultiplexer and passes a high-frequency component belonging to a band equal to or higher than the cutoff frequency ;
A low-pass filter that inputs the other signal demultiplexed by the demultiplexer and passes a low-frequency component belonging to a band equal to or lower than the cutoff frequency ;
The abnormal discharge detection device according to claim 1 , comprising:

When the receiving device receives the high- frequency component through the high-pass filter and does not receive the low- frequency component through the low-pass filter , the received electromagnetic wave is 5. The electromagnetic wave leaking from the chamber is determined, and when the electromagnetic wave leaking from the chamber is determined , a signal indicating that the abnormal discharge has been detected is output. Abnormal discharge detection device.

Anomalies discharge detection device according to any one of 5 claims 1 and further comprising a shielding member for shielding electromagnetic waves arriving from a direction other than the interior of the chamber.