JP5012318B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は基板などの処理対象物をプラズマ処理するプラズマ処理装置に関するものである。

電子部品が実装される基板などの処理対象物のクリーニングやエッチングなどの表面処理方法として、プラズマ処理が知られている。プラズマ処理においては、処理対象の基板を処理室を形成する真空チャンバ内に載置し、処理室内でプラズマ放電を発生させ、この結果発生したイオンや電子を基板の表面に作用させることにより、所望の表面処理が行われる。このプラズマ処理を良好な処理品質で安定して行うためには、予め処理目的に則して設定された放電条件に応じてプラズマ放電が正しく発生していることが前提となるため、従来よりプラズマ放電の発生状態を監視することを目的として各種の手段・方法が用いられている。

例えば、何らかの要因によるプラズマ放電の変化が高周波電源部の電圧や電流に及ぼす影響を検出する方法や、プラズマ放電によって電極間に生じるセルフバイアス電圧を検出することにより放電状態を推測する方法などが知られている。ところがこれらの方法には、低出力条件でプラズマ放電を発生させる必要がある場合には検出精度が低く、放電状態を正確に検出することが難しいという欠点があるため、プラズマ放電の状態変化を直接的に検出可能な方法が用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。この方法は、処理室が設けられた真空チャンバに電位検出用のプローブ電極を備えた放電検出センサを装着し、プローブ電極にプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を検出することにより、処理室内における異常放電の有無を検出するようにしている。
特開２００３−３１８１１５号公報

この方法は処理室内において発生するプラズマ放電の状態変化を感度良く検出することができるため、高周波電源部の出力が低出力である場合においても、プラズマ放電の有無や放電異常を正しく監視することが原理的に可能である。しかしながら、上述の特許文献例にはプラズマ放電の有無や放電異常の監視や真空チャンバのメンテナンスの要否の判定などを含めた運転状態の監視を高精度で行うために必要な具体的適用例が明確に開示されておらず、実際のプラズマ装置を対象とした新たな応用技術の開発が望まれていた。

そこで本発明は、プラズマ放電の有無や放電異常の監視や真空チャンバのメンテナンスの要否の判定などを含めた運転状態の監視を高精度で行うことができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

本発明のプラズマ処理装置は、処理対象物を処理室内に収容してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記処理室を形成する真空チャンバと、前記処理室内に配置された電極部と、前記処理室内を真空排気する真空排気部と、前記処理室内にプラズマ発生用ガスを供給するガス供給部と、前記電極部に高周波電圧を印加することにより前記処理室内でプラズマ放電を発生させる高周波電源部と、前記処理室内におけるプラズマ放電状態を監視するプラズマ放電状態監視手段とを備え、前記プラズマ放電状態監視手段は、一方の面を前記処理室内に発生したプラズマ放電に対向するように前記真空チャンバに装着された板状の誘電体部材およびこの誘電体部材の他方の面に配置されたプローブ電極を少なくとも有する放電検出センサと、前記プローブ電極に前記プラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を受信し、所定の条件に合致した電位変化の出現毎に検出信号を出力する複数の波形検出部と、前記複数の波形検出部のそれぞれに対応し、対応する波形検出部から出力された前記検出信号をカウントしてカウント値を保持する複数のカウンタと、前記カウント値に基づいて運転状態を判定する判定部とを備え、前記複数の波形検出部は、異常放電ならびに前記処理室内に付着堆積する異物による絶縁性の低下に起因して高周波電圧が印加される部分と接地電位の部分との間に生じる放電であるリーク放電を検出するために予め正負両側に設定されたしきい値レベルを有し、検出された電位変化が異常放電によって前記しきい値レベルの何れにも到達し且つ電位が正負両側に振れた後に定常値に戻るＮ字状の波形パターンを呈するＮ型の電位変化波形を検出して検出信号を出力するＮ型波形検出部と、検出された電位変化が前記リーク放電によって前記しきい値レベルに負側においてのみ到達し且つ電位が負側にのみ振れた後に定常値に戻るＶ字状の波形パターンを呈するＶ型の電位変化波形を検出して検出信号を出力するＶ型波形検出部とを含む。

本発明によれば、処理室内におけるプラズマ放電状態を監視するプラズマ放電状態監視手段として、真空チャンバに装着された板状の誘電体部材およびこの誘電体部材の他方の面に配置されたプローブ電極を少なくとも有する放電検出センサと、プローブ電極にプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を受信し、それぞれ異なる所定の条件に合致した電位変化の出現毎に検出信号を出力する複数の波形検出部と、複数の波形検出部のそれぞれに対応し、対応する波形検出部から出力された検出信号をカウントしてカウント値を保持する複数のカウンタを備え、これらのカウント値に基づいて運転状態を判定することにより、プラズマ放電の有無や放電異常の監視や真空チャンバのメンテナンスの要否の判定などを含めた運転状態の監視を高精度で行うことができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の断面図、図２は本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置に用いられる放電検出センサの構成説明図、図３は本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置におけるプラズマ放電状態監視装置の構成を示すブロック図、図４は本発明の実施の形態１のプラズマ放電状態監視方法における電位変化波形および波形監視時間帯の説明図、図５は本発明の実施の形態１のプラズマ放電状態監視方法における放電状態判定処理の処理フロー図、図６は本発明の実施の形態１のプラズマ放電状態監視方法におけるメンテナンス判定処理の処理フロー図である。

まず図１を参照してプラズマ処理装置の構造を説明する。図１において、真空チャンバ３は、水平なベース部１上に、蓋部２を昇降手段（図示省略）によって昇降自在に配設して構成されている。蓋部２が下降してベース部１の上面にシール部材４を介して当接した状態では真空チャンバ３は閉状態となり、ベース部１と蓋部２で囲まれる密閉空間は、処理対象物を収容しプラズマ処理を行う処理室３ａを形成する。処理室３ａには電極部５が配置されており、電極部５はベース部１に設けられた開口部１ａに下方から絶縁部材６を介して装着されている。電極部５の上面には絶縁体７が装着されており、処理対象物である基板９は絶縁体７の上面にガイド部材８によって両側端部をガイドされて基板搬送方向（紙面垂直方向）に搬入される。

ベース部１に設けられた開孔１ｂには、管路１１を介してベントバルブ１２，真空計１５，ガス供給バルブ１３および真空バルブ１４が接続されている。さらにガス供給バルブ１３、真空バルブ１４はそれぞれガス供給部１６、真空ポンプ１７と接続されている。真空ポンプ１７を駆動した状態で真空バルブ１４を開にすることにより、処理室３ａ内が真空排気される。このときの真空度は、真空計１５によって検出される。真空バルブ１４および真空ポンプ１７は、処理室３ａ内を真空排気する真空排気部を構成する。またガス供給バルブ１３を開状態にすることにより、ガス供給部１６からプラズマ発生用ガスが処理室３ａ内に供給される。ガス供給部１６は流量調整機能を内蔵しており、任意の供給量のプラズマ発生用ガスを処理室３ａ内に供給することができる。そしてベントバルブ１２を開にすることにより、真空破壊時に処理室３ａ内に大気が導入される。

電極部５には整合器１８を介して高周波電源部１９が電気的に接続されている。処理室３ａ内の真空排気してガスを供給した状態で高周波電源部１９を駆動することにより、電極部５には接地部１０に接地された蓋部２との間に高周波電圧が印加され、これにより処理室３ａ内にはプラズマ放電が発生する。

蓋部２の側面には、真空チャンバ３の外部から処理室３ａの内部を視認するためののぞき窓として機能する円形の開口部２ａが設けられている。開口部２ａには、誘電体部材２１、プローブ電極ユニット２２よりなる放電検出センサ２３が、支持部材２４によって蓋部２の外側から固定されている。ここで図２を参照して、放電検出センサ２３の構成を説明する。蓋部２に設けられた開口部２ａには、光学的に透明なガラスで製作された誘電体部材２１が装着されている。処理室３ａの内部では、電極部５と蓋部２との間にプラズマ放電が発生しており、誘電体部材２１は一方の面が処理室３ａ内に発生したプラズマ放電に対向する姿勢で真空チャンバ３に設けられた開口部２ａに装着されている。

誘電体部材２１の他方の面、すなわち真空チャンバ３の外側向の面には、プローブ電極ユニット２２が装着されている。プローブ電極ユニット２２は、ガラス板２２ａの一方の面にプローブ電極２２ｂを形成し、他方の面にシールド電極２２ｃを形成した一体部品であり、プローブ電極ユニット２２を誘電体部材２１に装着して放電検出センサ２３を形成する際には、プローブ電極２２ｂを誘電体部材２１の外面（他方の面）に密着させた状態で、導電性金属よりなる支持部材２４によって蓋部２に支持されている。すなわち放電検出センサ２３は、一方の面を処理室３ａ内に発生したプラズマ放電に対向するように真空チャンバ３に装着された板状の誘電体部材２１およびこの誘電体部材２１の他方の面に配置されたプローブ電極２２ｂを少なくとも有する構成となっている。プローブ電極２２ｂは、検出導線２２ｄを介してプラズマ監視装置２０に接続されている。

処理室３ａの内部においてプラズマ放電が発生した状態では、プローブ電極２２ｂは、誘電体部材２１および処理室３ａ内で発生したプラズマＰと誘電体部材２１との界面に形成される空間電荷層であるシースＳを介して、プラズマＰと電気的に接続された状態となる。すなわち、図２に示すように、誘電体部材２１によって形成されるコンデンサＣ１およびシースＳに相当する容量のコンデンサＣ２およびプラズマＰの有する抵抗Ｒを直列に接続した電気的な回路が形成され、プローブ電極２２ｂにはプラズマＰの状態に応じた電位が誘起される。本実施の形態においては、プローブ電極２２ｂの電位を検出導線２２ｄによってプラズマ監視装置２０に導き、プラズマＰの状態に応じた電位変化をプラズマ監視装置２０によって監視することにより、処理室３ａ内におけるプラズマ放電状態の監視を行うようにしている。

すなわち処理室３ａの内部において、電極部５上に載置された基板９の周辺で異常放電などが発生すると、処理室３ａ内部のプラズマＰの状態が変動する。この変動は上述の回路のインピーダンスを変化させることから、プローブ電極２２ｂの電位変化として検出される。この電位変化の検出は極めて高感度であり、従来方法ではほとんど検知し得なかったような微弱な変動でも正確に検出することができるという特徴を有している。シールド電極２２ｃはプローブ電極２２ｂの外面側を電気的にシールドする機能を有しており、シールド電極２２ｃに生じた電荷は接地された蓋部２に導電性の支持部材２４を介して逃がされる。これにより、プローブ電極２２ｂに誘発される電位変化に対するノイズが低減される。

本実施の形態においては、プローブ電極２２ｂ、シールド電極２２ｃは、いずれもガラス板２２ａの表面にＩＴＯなどの透明な導電性物質を膜状にコーティングすることにより
形成される。これにより、放電検出センサ２３を開口部２ａに装着した状態において、蓋部２の外側から開口部２ａを介して処理室３ａ内部を視認できるようになっている。すなわち、本実施の形態に示す放電検出センサ２３においては、誘電体部材２１が真空チャンバ３の外部から処理室３ａ内を視認するための開口部２ａ（のぞき窓）に装着された光学的に透明なガラスから成り、プローブ電極２２ｂが光学的に透明な導電性物質から成る構成を用いている。

このような構成により、処理室３ａの内部を視認するのぞき窓と、プラズマ放電状態を監視するためのプローブ電極２２ｂとを兼用させることができる。また誘電体部材２１は処理室３ａ内のプラズマＰに露呈されていることから表面の損耗が生じ、所定のインターバルで交換する必要がある。この場合においても、プローブ電極ユニット２２と誘電体部材２１とは別部品となっているため、消耗部品としての誘電体部材２１のみを交換すればよく、プローブ電極ユニット２２は交換する必要がない。

プラズマ処理装置は全体の動作制御を行う制御部２５を備えている。制御部２５が、ベントバルブ１２、ガス供給バルブ１３，真空バルブ１４，真空計１５，ガス供給部１６、真空ポンプ１７、高周波電源部１９を制御することにより、プラズマ処理に必要な各動作が実行される。また制御部２５はプラズマ監視装置２０を制御するとともに、プラズマ監視装置２０による検出結果を受信して必要な制御処理を行う機能を有する。制御部２５は操作・入力部２６および表示部２７を備えており、操作・入力部２６はプラズマ処理動作実行時の各種操作入力やデータ入力を行う。表示部２７は操作・入力部２６による入力時の操作画面の表示の他、制御部２５がプラズマ監視装置２０の検出結果に基づいて判定した判定結果の表示を行う。

次に図３を参照して、プラズマ監視装置２０、制御部２５の構成および機能を説明する。図３において、プラズマ監視装置２０は、ＡＭＰ（増幅装置）３１、Ａ／Ｄ変換器３２、波形データ一時記憶部３３、Ｎ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５、放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７、異常放電波形カウンタ３８およびリーク放電波形カウンタ３９を備えている。ＡＭＰ３１は、検出導線２２ｄを介して伝達されるプローブ電極２２ｂの電位変化を増幅する。Ａ／Ｄ変換器３２は、ＡＭＰ３１により増幅された電位変化信号をＡＤ変換する。Ａ／Ｄ変換器３２によってＡＤ変換された電圧変位信号、すなわち電圧変化を示すデジタル信号は、波形データ一時記憶部３３，Ｎ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５に送られる。

波形データ一時記憶部３３は受信した電位変化の状態を示すデジタル信号を、波形データとして一時的に記憶する。Ｎ型波形検出部３４は、受信したデジタル信号を波形として認識し、認識された波形を予め設定された所定の条件と比較して波形の中からＮ字状の波形パターンを有するＮ型波形を検出し、Ｎ型波形を検出したならば検出の度に検出信号を出力する。Ｖ型波形検出部３５は、同様に受信したデジタル信号を波形として認識し、認識された波形を予め設定された所定の条件と比較して波形の中からＶ字状の波形パターンを有するＶ型波形を検出し、Ｖ型波形を検出したならば検出の度に検出信号を出力する。すなわちＮ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５は、プローブ電極２２ｂにプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を受信して、所定の波形を検出する複数の波形検出部であり、いずれも所定の条件に合致した電位変化の出現毎に検出信号を出力する機能を有している。そしてＮ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５においては、波形検出のために設定される所定の条件が、以下に説明するように、検出対象とする波形パターンに応じて異なっている。

ここで、このプラズマ処理装置の運転時に放電検出センサ２３によって電位変化を受信することにより検出される波形の波形パターンと、プラズマ処理装置の運転に伴って処理
室３ａ内で生じる不正常放電の種類について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、プラズマ処理装置の運転開始から運転終了に至るまでの過程において検出される波形パターンおよびこれらの波形パターンを検出するために予め設定された所定時間（第１の所定時間Ｔａ、第２の所定時間Ｔｂ、第３の所定時間Ｔｃ）を示すものである。

図４（ｂ）に示すタイムチャートは、これらの所定時間が割り当てられた複数の波形監視時間帯の設定タイミングを、高周波電源部１９による高周波電源印加開始、終了のタイミングと関連付けて示すものである。ここで波形監視時間帯とは、検出される波形を監視してカウントする時間帯を波形種別毎に特定するために設定するものであり、本実施の形態においては、以下に説明する最初の波形監視時間帯［Ａ］、中間の波形監視時間帯［Ｂ］および最後の波形監視時間帯［Ｃ］の３つの時間帯が、上述の所定時間と関連付けて設定される。

まず、図４（ａ）に示す第１の所定時間Ｔａ、第３の所定時間Ｔｃは、高周波電源の印加開始および印加終了に伴って出現する波形を検出するための最初の波形監視時間帯［Ａ］および最後の波形監視時間帯［Ｃ］にそれぞれ割り当てられた所定時間である。最初の波形監視時間帯［Ａ］は、高周波電源部１９による高周波電圧の印加開始タイミング（図４（ｂ）のタイムチャートにおいてＲＦｏｎを示すタイミングｔ１参照）を含んで、すなわちタイミングｔ１から余裕時間ｔΔ１だけ遡及したタイミングを起点として、確実にこれらの波形が検出可能と考えられる長さに設定された第１の所定時間Ｔａが経過するまでの時間帯である。また最後の波形監視時間帯［Ｃ］は、高周波電源部１９による高周波電圧の印加終了タイミング（図４（ｂ）のタイムチャートにおいてＲＦｏｆｆを示すタイミングｔ２参照）を含んで、すなわちタイミングｔ２から余裕時間ｔΔ２だけ遅延したタイミングを起点として、確実にこれらの波形が検出可能と考えられる長さに設定された第３の所定時間Ｔｃだけ遡及した時間帯である。

最初の波形監視時間帯［Ａ］および最後の波形監視時間帯［Ｃ］においては、高周波電源の印加開始および印加終了によるプラズマ放電状態の変化に特有の波形パターン、すなわち図４（ａ）に示すように、電位が正負両側に振れた後に定常値に戻るＮ字状の波形パターンを呈するＮ型の電位変化波形パターン（Ｎ１型波形ＷＮ１）が検出される。この波形の検出は、所定の条件、すなわち検出された電位変化が、予め正負両側に設定されたしきい値レベル±Ｖｔｈのいずれにも到達しているという条件に合致していることを確認することによって行われる。

最初の波形監視時間帯［Ａ］および最後の波形監視時間帯［Ｃ］に挟まれた時間帯、すなわち第２の所定時間ｔｂを含んで設定された中間の波形監視時間帯［Ｂ］は、通常の運転継続中に相当する時間帯である。ここでは上述の高周波電源の印加開始および印加終了におけるいわば正常な状態変化に伴う電位変化波形以外の、不正常な現象に起因する電位変化波形の出現が監視される。すなわち図４（ａ）に示すように、中間の波形監視時間帯［Ｂ］においては、異常放電およびリーク放電に起因して出現する波形が監視の対象となる。

異常放電とは、電極部５上に載置された基板９と電極部５との間に生じる不正常な放電であり、基板９に反り変形があって電極部５上に載置した状態において基板９と絶縁体７との間に隙間が生じている場合などに生じる。この場合には、プローブ電極２２ｂの電位変化を経時的に示す電位変化波形は、図４（ａ）に示すように、電位が正負両側に大きく振れた後に定常値に戻るＮ字状の波形パターンを呈するＮ型の電位変化波形パターン（Ｎ２型波形ＷＮ２）のとなる。この波形の検出も同様に、前述の所定の条件に合致していることを確認することにより行われる。

このようなＮ１型波形ＷＮ１，Ｎ２型波形ＷＮ２のようなＮ型の電位変化波形は、専らＮ型波形検出部３４によって検出される。すなわち、Ｎ型波形検出部３４は、プローブ電極２２ｂにプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を受信して、上述の異常放電に起因して生じる特定パターンの電位変化を検出する第１の波形検出部であり、前述の所定の条件に合致するＮ型の電位変化波形を検出し、検出信号を以下に説明する放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７、異常放電波形カウンタ３８に対して出力する。

なお前述の最初の波形監視時間帯［Ａ］および最後の波形監視時間帯［Ｃ］で検出されるＮ１型波形ＷＮ１と異常放電に起因するＮ２型波形ＷＮ２とは、同様にＮ型の電位変化波形パターンに属するが、発生原因が異なるため振れ幅に大きな差異がある。本実施の形態１においては、このように振れ幅の異なるＮ型波形を同一のＮ型波形検出部３４によって検出するようにしている。

次にリーク放電について説明する。リーク放電とは、処理室３ａ内において電極部５やガイド部材８など高周波電圧が印加される部分と、周囲の接地電位の部分との間に生じる微細な放電である。このようなリーク放電は、基板９の搬送をガイドするガイド部材８や開口部１ａなどに、プラズマ処理の実行によって発生した異物が付着堆積することによる絶縁性の低下に起因して生じる。特にガイド部材８の側面や開口部１ａの内側面など、上方からのプラズマの直射による付着異物の再除去効果が及びにくい部分には、プラズマ処理のスパッタリング作用によってワークから除去された樹脂や金属の微細粒子が付着堆積しやすい。この結果これらの部位において絶縁性が低下して、接地されたベース部材１との間でリーク放電が発生する。

この場合には、リーク放電が処理室３ａ内のプラズマ放電状態に及ぼす乱れが小さいため、プローブ電極２２ｂの電位変化を経時的に示す電位変化波形は、図４（ａ）に示すＶ型波形ＷＶのように、電位が負側にのみ振れた後に定常値に戻るＶ字状の波形パターンを呈するＶ型の電位変化波形パターンとなる。このＶ型波形の検出は、検出された電位変化が予め正負両側に設定されたしきい値レベル±Ｖｔｈに、負側においてのみ到達していることを確認することにより行われる。

このＶ型の電位変化波形は、専らＶ型波形検出部３５によって検出される。すなわち、Ｖ型波形検出部３５は、同様にプローブ電極２２ｂにプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を受信して、上述のリーク放電に起因して生じる特定パターンの電位変化波形を検出する第２の波形検出部であり、所定の条件に合致する上述のＶ型の電位変化波形を検出し、検出信号をリーク放電波形カウンタ３９に対して出力する。

すなわちＮ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５がそれぞれの検出対象となる特定パターンの波形を検出したならば、Ｎ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５は、それぞれ以下に説明するカウンタ放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７、異常放電波形カウンタ３８およびリーク放電波形カウンタ３９に特定パターンの波形を検出した旨の検出信号を出力する。放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７、異常放電波形カウンタ３８およびリーク放電波形カウンタ３９は、複数の波形検出部（Ｎ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５）のそれぞれに対応し、対応する波形検出部から出力された検出信号をカウントして、カウント値を保持する複数のカウンタとなっている。

まずＮ型波形検出部３４からの検出信号をカウントの対象とする放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７、異常放電波形カウンタ３８について説明する。放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７、異常放電波形カウンタ３８は、Ｎ
型波形検出部３４から出力された検出信号をカウントしてカウント値を保持する複数のカウンタ（第１のカウンタ）となっており、これらの複数のカウンタは、Ｎ型波形検出部３４がＮ型波形を検出した回数を記録する。

前述のようにＮ型波形検出部３４からの検出信号を上述の複数（ここでは３つ）のカウンタでカウントすべき波形監視時間帯はそれぞれのカウンタについて予め定められており、それぞれの波形監視時間帯に対応する３つのカウンタを有する形態となっている。これらの波形監視時間帯は、図４（ｂ）に示すように、プラズマ処理装置における電極部５への高周波電圧の印加開始タイミング、すなわち高周波電源部１９の駆動ｏｎ／ｏｆｆのタイミングと関連付けられて予め設定されている。

すなわち、放電ＯＮ波形カウンタ３６は、高周波電圧の印加開始タイミングを含んで設定された最初の波形監視時間帯［Ａ］において、図４（ａ）に示すＮ１型波形ＷＮ１の検出信号をカウントしてカウント値を保持する。また放電ＯＦＦ波形カウンタ３７は、高周波電圧の印加終了タイミングを含んで設定された最後の波形監視時間帯［Ｃ］において、図４（ａ）に示すＮ１型波形ＷＮ１の検出信号をカウントしてカウント値を保持する。さらに異常放電波形カウンタ３８は、最初の波形監視時間帯［Ａ］と最後の波形監視時間帯［Ｃ］とに挟まれた時間帯（第２の所定時間Ｔｂ）を含んで設定された中間の波形監視時間帯［Ｂ］において、図４（ａ）に示すＮ２型波形ＷＮ２の検出信号をカウントしてカウント値を保持する。そしてリーク放電波形カウンタ３９は、第２の波形検出部であるＶ型波形検出部３５による電位変化波形の検出回数をカウントしてカウント値を保持する処理を行うカウント部であり、Ｖ型波形検出部３５がＶ型波形ＷＶを検出した回数を記憶する第２のカウンタとなっている。

制御部２５は、カウンタ制御部４１、波形データ記憶部４２、放電状態判定部４３、メンテナンス判定部４４を備えている。カウンタ制御部４１は、予め設定された波形監視時間帯に対応したタイミングだけ検出信号のカウントを行うように、複数のカウンタ（放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７、異常放電波形カウンタ３８）を制御する。すなわち、カウンタ制御部４１は３つのカウンタ制御チャンネルＡ，Ｂ，Ｃによって、接続ポート４０を介して放電ＯＮ波形カウンタ３６、異常放電波形カウンタ３８、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７と接続されている。

カウンタ制御部４１がこれらのカウンタを制御することにより、図４（ｂ）に示すように、それぞれのカウンタは当該カウンタに割り当てられた波形検出時間帯のみを検出タイミングとして、Ｎ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５からの検出信号をカウントする。これにより、Ｎ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５によって検出された多くの波形データのうち、判定に有意なタイミングに出現した波形のみをカウントすることができる。なおカウンタ制御チャンネルＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ最初の波形監視時間帯［Ａ］、中間の波形監視時間帯［Ｂ］および最後の波形監視時間帯［Ｃ］と対応している。

波形データ記憶部４２は、波形データ、すなわちプローブ電極２２ｂの電位変化を示す波形が、Ｎ型波形検出部３４、Ｖ型波形検出部３５によって検出されるべき所定の条件に合致しているか否かを判定するためのデータを記憶する。この波形データには、電位変化を示す波形における電位の振れ幅を判定するために設定されるしきい値（図４（ａ）に示すしきい値Δｖｔｈ参照）や、１つの振れが収束するまでに要する振れ時間など、波形パターンを特徴づける項目であって定量化可能なものが選定される。

放電状態判定部４３は、複数のカウンタ、すなわち放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦカウンタ３７、異常放電波形カウンタ３８が保持しているカウント値に基づいて、処理室３ａ内におけるプラズマ放電の状態を判定する処理を行う。すなわち放電状態判定部
４３はこれらのカウンタ値を確認し、各カウント値を予め設定された許容値と比較することにより、プラズマ放電状態を判定する。メンテナンス判定部４４は、リーク放電波形カウンタ３９が保持しているカウント値に基づいて、すなわちこのカウンタ値を確認して予め設定された許容値と比較することにより、メンテナンスの要否を判定する。したがって放電状態判定部４３およびメンテナンス判定部４４は、放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７、異常放電波形カウンタ３８およびリーク放電波形カウンタ３９が保持しているカウント値に基づいて、プラズマ処理装置の運転状態、すなわち上述のプラズマ放電の状態に加えて、真空チャンバ３内のメンテナンスの要否を判定する判定部を構成する。

また上記構成において、放電検出センサ２３、プラズマ監視装置２０および制御部２５は、処理室３ａ内におけるプラズマ放電状態を監視するプラズマ放電状態監視手段（プラズマ放電状態監視装置）を構成する。そしてプラズマ監視装置２０は、プローブ電極２２ｂにプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を受信して、高周波電圧の印加開始タイミングを含んで設定された最初の波形監視時間帯［Ａ］、高周波電圧の印加終了タイミングを含んで設定された最後の波形監視時間帯［Ｃ］および最初の波形監視時間帯［Ａ］と最後の波形監視時間帯［Ｃ］とに挟まれた時間帯を含んで設定された中間の波形監視時間帯［Ｂ］のそれぞれにおいて特定パターンの電位変化波形を検出し、各波形監視時間帯毎に電位変化波形の検出回数をカウントしてカウント値を保持する処理を行うデータ処理部を構成している。また制御部２５は、各波形監視時間帯毎のカウント値に基づいてプラズマ放電の有無およびプラズマ放電状態の正常・異常の判定を含む放電状態判定を行う判定部となっている。

このプラズマ処理装置は上記のように構成されており、次にこのプラズマ処理装置の運転時に実行される放電状態判定処理について、図５のフローに沿って説明する。なお図５のフロー中に示すＫ１，Ｋ２，Ｋ３は、それぞれ放電ＯＮ波形カウンタ３６、異常放電波形カウンタ３８および放電ＯＦＦ波形カウンタ３７のそれぞれが保持しているカウント値を意味している。

判定処理が開始されると、まず放電ＯＮ波形カウンタ３６のカウント値Ｋ１を確認し（ＳＴ１）、カウント値Ｋ１が予め定められた許容値１よりも小さいか否かを判断する（ＳＴ２）。ここでカウント値Ｋ１が予め定められた許容値１よりも大きい場合には、本来検出されるべきではない異常放電が発生していると判断し、表示部２７により異常放電状態を報知して装置停止する（ＳＴ１４）。また（ＳＴ２）にてカウント値Ｋ１が予め定められた許容値１よりも小さい場合には、次ステップに進み最初の波形監視時間帯［Ａ］の第１の所定時間Ｔａの経過を判断し（ＳＴ３）、時間未経過ならば（ＳＴ１）に戻り、（ＳＴ１）、（ＳＴ２）の処理を順次反復する。

（ＳＴ３）にて第１の所定時間Ｔａの経過が確認されたならば、カウント値Ｋ１が０（零）であるか否かを判断する（ＳＴ４）。ここでカウント値Ｋ１が０（零）である場合には、処理室３ａ内で正常にプラズマ放電が発生していることの確実な証左が得られていないと判断し、表示部２７により放電無しを報知して装置停止する（ＳＴ１３）。次に、（ＳＴ４）にてカウント値Ｋ１が０（零）でないことが確認されたならば、処理室３ａ内ではプラズマ放電が発生していると判断して、次ステップに進む。すなわち異常放電波形カウンタ３８のカウント値Ｋ２を確認し（ＳＴ５）、カウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも小さいか否かを判断する（ＳＴ６）。ここでカウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも大きい場合には、処理室３ａ内で異常放電が許容頻度を超えて発生していると判断し、表示部２７により異常放電状態を報知して装置停止する（ＳＴ１４）。

またカウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも小さい場合には次ステップに進み
、中間の波形監視時間帯［Ｂ］の第２の所定時間Ｔｂの経過を判断し（ＳＴ７）、時間未経過ならば（ＳＴ５）に戻り、（ＳＴ５）、（ＳＴ６）の処理を順次反復する。（ＳＴ６）にて第２の所定時間Ｔｂの経過が確認されたならば、次ステップに進む。すなわち放電ＯＦＦ波形カウンタ３７のカウント値Ｋ３を確認し（ＳＴ８）、カウント値Ｋ３が予め定められた許容値３よりも小さいか否かを判断する（ＳＴ９）。

ここでカウント値Ｋ３が予め定められた許容値３よりも大きい場合には、本来検出されるべきではない異常放電が発生していると判断して、表示部２７により異常放電状態を報知して装置停止する（ＳＴ１４）。また（ＳＴ９）にてカウント値Ｋ３が予め定められた許容値３よりも小さい場合には、次ステップに進み最後の波形監視時間帯［Ｃ］の第３の所定時間ｔｃの経過を判断し（ＳＴ１０）、時間未経過ならば（ＳＴ８）に戻り、（ＳＴ８）、（ＳＴ９）の処理を順次反復する。

（ＳＴ１０）にて第３の所定時間Ｔｃの経過が確認されたならば、カウント値Ｋ３が０（零）であるか否かを判断する（ＳＴ１１）。ここでカウント値Ｋ１が０（零）である場合には、処理室３ａ内で正常にプラズマ放電が発生していることの確実な証左が得られていないと判断し、表示部２７により放電無しを報知して装置停止する（ＳＴ１３）。そして（ＳＴ１１）にてカウント値Ｋ３が０（零）でないことが確認されたならば、プラズマ放電は正常に行われており（ＳＴ１２）、これにより放電状態判定処理を終了する。

上記放電状態判定処理フローは、処理対象物である基板９を処理室３ａ内に収容してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、処理室３ａ内におけるプラズマ放電状態を監視するプラズマ処理装置におけるプラズマ放電状態の監視方法を構成する。そしてこのプラズマ処理装置におけるプラズマ放電状態の監視方法は、プローブ電極２２ｂに処理室３ａ内のプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化をデータ処理部であるプラズマ監視装置２０によって受信する工程と、最初の波形監視時間帯［Ａ］、最後の波形監視時間帯［Ｃ］および中間の波形監視時間帯［Ｂ］のそれぞれにおいて特定パターンの電位変化波形をＮ型波形検出部３４によって検出する工程と、各波形監視時間帯［Ａ］，［Ｂ］、［Ｃ］毎に、電位変化波形の検出回数を放電ＯＮ波形カウンタ３６、異常放電波形カウンタ３８、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７によってカウントして、カウント値Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を保持する処理を行う工程と、各波形監視時間帯［Ａ］，［Ｂ］、［Ｃ］毎のカウント値Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に基づいて、プラズマ放電の有無およびプラズマ放電状態の正常・異常の判定を含むプラズマ放電状態判定を行う工程とを含む形態となっている。

次に図６を参照して、上述の放電状態判定処理に引き続いて実行されるメンテナンス判定処理について説明する。なお、図６のフロー中に示すＫ４はリーク放電波形カウンタ３９が保持しているカウント値を意味している。このメンテナンス判定処理は、プラズマ処理装置の運転を継続する過程において、真空チャンバ３の内部にプラズマ処理によって発生した異物が付着堆積することに起因して生じる不具合を防止することを目的として、メンテナンス判定部４４によって実行されるものであり、図５に示すフローにおける（ＳＴ１０）が終了した後に付加的に実行される。

すなわち図６に示す（ＳＴ２０）は、図５のフローの説明にて記述した（ＳＴ１０）と同一の処理であり、（ＳＴ２０）にて最後の波形監視時間帯［Ｃ］の第３の所定時間ｔｃの経過が確認されたならば、リーク放電波形カウンタ３９のカウント値Ｋ４を確認し（ＳＴ２１）、カウント値Ｋ４が予め定められた許容値４よりも小さいか否かを判断する（ＳＴ２２）。ここでカウント値Ｋ４が予め定められた許容値４よりも小さい場合には、処理室３ａ内における異物付着に起因するリーク放電の発生頻度が許容限度以下であり、異物除去を目的とするメンテナンスの必要なしと判断して、判定処理を終了する。これに対し、（ＳＴ２２）においてカウント値Ｋ４が予め定められた許容値４よりも大きい場合には
、リーク放電の発生頻度が許容限度を超えて発生しており、異物の付着堆積の可能性が高いと判断して、表示部２７によってメンテナンスの必要ある旨を報知する（ＳＴ２３）。

上記説明したように、実施の形態１に示すプラズマ処理装置は、真空チャンバに装着された放電検出センサのプローブ電極にプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を受信してリーク放電に起因して生じる特定パターンの電位変化波形を検出する第２の波形検出部としてのＶ型波形検出部３５とを備え、Ｖ型波形検出部３５による電位変化波形の検出回数をリーク放電波形カウンタ３９によってカウントしたカウント値に基づいて、メンテナンスの要否を判定する構成となっている。すなわち異物付着と高い相関度で因果関係を有するリーク放電を高感度で検出し、このリーク放電の累積頻度に基づいて異物の付着堆積の度合いを推定するようにしている。これにより、装置稼働時に所要真空度まで到達するのに必要な真空到達時間を計測してメンテナンス時期を推定する方法などを用いる従来技術と比較して、設備稼動状態を最適に保つために必要とされるメンテナンス時期が到達したか否かを精度良く判定することができる。

（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置におけるプラズマ放電状態監視装置の構成を示すブロック図、図８は本発明の実施の形態２のプラズマ放電状態監視方法における電位変化波形および波形監視時間帯の説明図、図９は本発明の実施の形態２のプラズマ放電状態監視方法における放電状態判定処理の処理フロー図である。

本実施の形態２は、実施の形態１におけるＮ型波形検出部３４の機能を、検出対象の波形パターンに応じて分割し、２つのＮ型波形検出部、すなわちＮ１型波形検出部３４Ａ、Ｎ２型波形検出部３４Ｂとしたものである。Ｎ１型波形検出部３４Ａ、高周波電源の印加開始および印加終了における通常の状態変化に起因する電位変化の波形パターンを専ら検出し、Ｎ２型波形検出部３４Ｂは異常放電に起因する電位変化の波形パターンを専ら検出する。

すなわち、図７に示すプラズマ監視装置２０において、Ｎ１型波形検出部３４Ａからの検出信号を放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７によってカウントし、Ｎ２型波形検出部３４Ｂからの検出信号を異常放電波形カウンタ３８によってカウントするようにしている。これらの点と、カウンタ制御部４１が異常放電波形カウンタ３８を制御する際の波形監視時間帯の設定が異なる点、すなわち中間の波形監視時間帯［Ｂ］の替わりに後述する中間の波形監視時間帯［Ｄ］が設定される点を除いて、図７に示すプラズマ監視装置２０は、図５に示すプラズマ監視装置２０と同様である。

Ｎ１型波形検出部３４Ａ、Ｎ２型波形検出部３４Ｂの機能を図８を参照して説明する。図８（ａ）は、プラズマ処理装置の運転開始から運転終了に至るまでの過程において検出される波形パターンおよびこれらの波形パターンを検出するために設定された所定時間を示すものである。また図８（ｂ）に示すタイムチャートは、これらの所定時間が割り当てられた複数の波形監視時間帯の設定タイミングを、高周波電源部１９による高周波電源印加開始、終了のタイミングと関連付けて示すものである。

図８（ａ）は、図４（ａ）と同様に、プラズマ処理装置の運転開始から運転終了に至るまでの過程において検出される波形パターンを示している。ここで第１の所定時間Ｔａ、第３の所定時間Ｔｃ、最初の波形監視時間帯［Ａ］および最後の波形監視時間帯［Ｃ］については図４に示す例と同様であり、ここでは説明を省略する。

最初の波形監視時間帯［Ａ］および最後の波形監視時間帯［Ｃ］においては、図４（ａ）と同様に、高周波電源の印加開始および印加終了における正常の状態変化に伴う電位変
化波形のＮ字状の波形パターン（Ｎ１型波形ＷＮ１）が検出される。このとき波形パターン検出用に設定されるしきい値レベルは、Ｎ１型波形ＷＮ１の振れ幅に応じたレベル、すなわち図４（ａ）におけるしきい値レベルＶｔｈと同等の第１のしきい値レベル±Ｖｔｈ１に設定される。そしてＮ１型波形検出部３４Ａによって最初の波形監視時間帯［Ａ］および最後の波形監視時間帯［Ｃ］において検出された高周波電源の印加開始および印加終了に伴う波形は、放電ＯＮ波形カウンタ３６、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７によってそれぞれカウントされる。

中間の波形監視時間帯［Ｄ］は、実施の形態１における中間の波形監視時間帯［Ｂ］と異なり、第１の所定時間Ｔａ、第２の所定時間Ｔｂおよび第３の所定時間Ｔｃを全て含む時間設定となっている。すなわち、ここでは、中間の波形監視時間帯［Ｄ］は、最初の波形監視時間帯［Ａ］と最後の波形監視時間帯［Ｃ］とに挟まれた時間帯（第２の所定時間Ｔｂ）を含み、さらに第１の所定時間Ｔａ、および第３の所定時間Ｔｃをも含んだ設定となっている。異常放電に起因する波形の監視を目的とする中間の波形監視時間帯［Ｄ］をこのような設定とすることにより、プラズマ処理装置の起動から停止までを含んだすべての運転時間において異常放電の発生を監視することができ、異常放電の監視精度をより向上させることができる。

中間の波形監視時間帯［Ｄ］においては、図４（ａ）に示す例と同様に、処理室３ａ内での異常放電に伴うＮ２型波形ＷＮ２がＮ２型波形検出部３４Ｂによって検出され、リーク放電に起因して出現するＶ型波形ＷＶがＶ型波形検出部３５によって検出される。このとき波形パターン検出用に設定されるしきい値レベルは、Ｎ２型波形ＷＮ２の振れ幅に応じたレベル、すなわち図４（ａ）におけるしきい値レベルＶｔｈよりも高い第２のしきい値レベル±Ｖｔｈ２に設定される。そして中間の波形監視時間帯［Ｄ］において検出された異常放電に伴うＮ２型波形ＷＮ２およびリーク放電に起因して出現するＶ型波形ＷＶは、異常放電波形カウンタ３８，リーク放電波形カウンタ３９によってそれぞれカウントされる。

このように実施の形態２においては、Ｎ型波形を検出する波形検出部が、電位変化の振れ幅の異なる波形を検出する複数の波形検出部（Ｎ１型波形検出部３４Ａ、Ｎ２型波形検出部３４Ｂ）を備えた構成となっている。この構成により、同一のＮ型の電位変化波形パターンであって電位変化の振れ幅の異なる複数種類の波形パターンを複数の波形検出部によって異なるしきい値レベルを用いて検出することにより、類似の波形パターンであって出現原因の異なる複数種類の波形パターンを正しく識別しながら検出することができ、放電状態の監視をより精細に行うことが可能となっている。

図９は、実施の形態２においてプラズマ処理装置の運転時に実行される放電状態判定処理を示している。なお図９のフロー中に示すＫ１，Ｋ２，Ｋ３は、図５と同様に、それぞれ放電ＯＮ波形カウンタ３６、異常放電波形カウンタ３８および放電ＯＦＦ波形カウンタ３７のそれぞれが保持しているカウント値を意味している。判定処理が開始されると、まずプラズマ処理装置の運転時間の全範囲を含む中間の波形監視時間帯［Ｄ］をカウントの対象とする異常放電波形カウンタ３８のカウント値Ｋ２を確認し（ＳＴ３１）、カウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも小さいか否かを判断する（ＳＴ３２）。

ここでカウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも大きい場合には、本来検出されるべきではない異常放電が発生していると判断して、表示部２７により異常放電状態を報知して装置停止する（ＳＴ４６）。また（ＳＴ３２）にてカウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも小さい場合には、次ステップに進み最初の波形監視時間帯［Ａ］の第１の所定時間Ｔａの経過を判断し（ＳＴ３３）、時間未経過ならば（ＳＴ３１）に戻り、（ＳＴ３１）、（ＳＴ３２）の処理を順次反復する。

（ＳＴ３３）にて第１の所定時間Ｔａの経過が確認されたならば、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７のカウント値Ｋ１を確認し（ＳＴ３４）、カウント値Ｋ１が０（零）であるか否かを判断する（ＳＴ３５）。ここでカウント値Ｋ１が０（零）である場合には、処理室３ａ内で正常にプラズマ放電が発生していることの確実な証左が得られていないと判断し、表示部２７により放電無しを報知して装置停止する（ＳＴ４４）。

次に、（ＳＴ３５）にてカウント値Ｋ１が０（零）でないことが確認されたならば、処理室３ａ内ではプラズマ放電が発生していると判断して、次ステップに進む。すなわち異常放電波形カウンタ３８のカウント値Ｋ２を確認し（ＳＴ３６）、カウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも小さいか否かを判断する（ＳＴ３７）。ここでカウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも大きい場合には、本来発生すべきでない異常放電が処理室３ａ内で発生していると判断し、表示部２７により異常放電状態を報知して装置停止する（ＳＴ４６）。

またカウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも小さい場合には次ステップに進む。すなわち第２の所定時間Ｔｂの経過を判断し（ＳＴ３８）、時間未経過ならば（ＳＴ３７）に戻り、（ＳＴ３７）、（ＳＴ３８）の処理を順次反復する。そして（ＳＴ３８）にて第２の所定時間Ｔｂの経過が確認されたならば、次ステップに進む。すなわち異常放電波形カウンタ３８のカウント値Ｋ２を再度確認し（ＳＴ３９）、カウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも小さいか否かを判断する（ＳＴ４０）。

ここでカウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも大きい場合には、本来検出されるべきではない異常放電が許容頻度を超えて発生していると判断して、表示部２７により異常放電状態を報知して装置停止する（ＳＴ４６）。また（ＳＴ４０）にてカウント値Ｋ２が予め定められた許容値２よりも小さい場合には、次ステップに進み、最後の波形監視時間帯［Ｃ］の第３の所定時間ｔｃの経過を判断し（ＳＴ４１）、時間未経過ならば（ＳＴ４０）に戻り、（ＳＴ４０）、（ＳＴ４１）の処理を順次反復する。

そして（ＳＴ４１）にて第３の所定時間Ｔｃの経過が確認されたならば、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７のカウント値Ｋ３を確認し（ＳＴ４２）、カウント値Ｋ３が０（零）であるか否かを判断する（ＳＴ４３）。ここでカウント値Ｋ３が０（零）である場合には、処理室３ａ内で正常にプラズマ放電が発生していることの確実な証左が得られていないと判断し、表示部２７により放電無しを報知して装置停止する（ＳＴ４４）。そして（ＳＴ４３）にてカウント値Ｋ３が０（零）でないことが確認されたならば、プラズマ放電は正常に行われており、これにより放電状態判定処理を終了する。

上記放電状態判定処理フローは、処理対象物である基板９を処理室３ａ内に収容してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、処理室３ａ内におけるプラズマ放電状態を監視するプラズマ処理装置におけるプラズマ放電状態の監視方法を構成する。そしてこのプラズマ処理装置におけるプラズマ放電状態の監視方法は、プローブ電極２２ｂに処理室３ａ内のプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化をデータ処理部であるプラズマ監視装置２０によって受信する工程と、最初の波形監視時間帯［Ａ］、最後の波形監視時間帯［Ｃ］および中間の波形監視時間帯［Ｄ］のそれぞれにおいて特定パターンの電位変化波形をＮ型波形検出部３４によって検出する工程と、各波形監視時間帯［Ａ］，［Ｄ］、［Ｃ］毎に、電位変化波形の検出回数を放電ＯＮ波形カウンタ３６、異常放電波形カウンタ３８、放電ＯＦＦ波形カウンタ３７によってカウントして、カウント値Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を保持する処理を行う工程と、各波形監視時間帯［Ａ］，［Ｄ］、［Ｃ］毎のカウント値Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に基づいて、プラズマ放電の有無およびプラズマ放電状態の正常・異常の判定を含むプラズマ放電状態判定を行う工程とを含む形態となっている。

上記説明したように、実施の形態１または実施の形態２に示すプラズマ処理装置においては、処理室３ａ内におけるプラズマ放電状態を監視して判定するプラズマ放電状態監視手段として、一方の面を処理室内に発生したプラズマ放電に対向するように真空チャンバ３に装着された板状の誘電体部材２１およびこの誘電体部材２１の他方の面に配置されたプローブ電極２２ｂを有する放電検出センサ２３と、プローブ電極２２ｂにプラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を受信して複数の波形監視時間帯において特定パターンの電位変化波形を検出し、波形種別ごとにこれらの電位変化波形の出現回数をカウントする処理を行うデータ処理部としてのプラズマ監視装置２０を備えたものである。

この構成により、波形種別ごとのカウント値に基づいて放電の有無および放電状態の正常・異常の判定を含む放電状態判定を行うことができる。この放電状態判定においては、処理室３ａ内のプラズマ放電の変化を放電検出センサ２３によって極めて高感度で検出可能であることから、従来方法、すなわちプラズマ放電の変化が高周波電源部の電圧や電流に及ぼす影響を検出する方法や、プラズマ放電によって電極間に生じるセルフバイアス電圧を検出することにより放電状態を推測する方法などにを用いた従来構成と比較して、プラズマ放電状態の監視をより高精度で行うことが可能となっている。したがって低出力条件でプラズマ放電を発生させる必要がある場合などにおいても、プラズマ放電状態の変化を高精度で検出することが可能となり、これにより、プラズマ放電の有無や異常を正しく監視することができる。

本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ放電の有無や放電異常の監視や真空チャンバのメンテナンスの要否の判定などを含めた運転状態の監視を高精度で行うことができるという効果を有し、基板などを処理対象物としてプラズマクリーニングなどのプラズマ処理を行う分野に有用である。

本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の断面図 本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置に用いられる放電検出センサの構成説明図 本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置におけるプラズマ放電状態監視装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１のプラズマ放電状態監視方法における電位変化波形および波形監視時間帯の説明図 本発明の実施の形態１のプラズマ放電状態監視方法における放電状態判定処理の処理フロー図 本発明の実施の形態１のプラズマ放電状態監視方法におけるメンテナンス判定処理の処理フロー図 本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置におけるプラズマ放電状態監視装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２のプラズマ放電状態監視方法における電位変化波形および波形監視時間帯の説明図 本発明の実施の形態２のプラズマ放電状態監視方法における放電状態判定処理の処理フロー図

符号の説明

２ 蓋部
２ａ 開口部（のぞき窓）
３ 真空チャンバ
３ａ 処理室
５ 電極部
８ ガイド部材
９ 基板
１５ 真空計
１６ ガス供給部
１７ 真空ポンプ
１８ 整合器
１９ 高周波電源部
２１ 誘電体部材
２２ プローブ電極ユニット
２２ｂ プローブ電極
２３ 放電検出センサ
Ｐ プラズマ
ＷＮ１ Ｎ１型波形
ＷＮ２ Ｎ２型波形
ＷＶ Ｖ型波形
［Ａ］ 最初の波形監視時間帯
［Ｂ］、［Ｄ］ 中間の波形監視時間帯
［Ｃ］ 最後の波形監視時間帯

Claims (2)

1. 処理対象物を処理室内に収容してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
   前記処理室を形成する真空チャンバと、前記処理室内に配置された電極部と、前記処理室内を真空排気する真空排気部と、前記処理室内にプラズマ発生用ガスを供給するガス供給部と、前記電極部に高周波電圧を印加することにより前記処理室内でプラズマ放電を発生させる高周波電源部と、前記処理室内におけるプラズマ放電状態を監視するプラズマ放電状態監視手段とを備え、
   前記プラズマ放電状態監視手段は、一方の面を前記処理室内に発生したプラズマ放電に対向するように前記真空チャンバに装着された板状の誘電体部材およびこの誘電体部材の他方の面に配置されたプローブ電極を少なくとも有する放電検出センサと、
   前記プローブ電極に前記プラズマ放電の変化に応じて誘発される電位変化を受信し、所定の条件に合致した電位変化の出現毎に検出信号を出力する複数の波形検出部と、
   前記複数の波形検出部のそれぞれに対応し、対応する波形検出部から出力された前記検出信号をカウントしてカウント値を保持する複数のカウンタと、
   前記カウント値に基づいて運転状態を判定する判定部とを備え、
   前記複数の波形検出部は、異常放電ならびに前記処理室内に付着堆積する異物による絶縁性の低下に起因して高周波電圧が印加される部分と接地電位の部分との間に生じる放電であるリーク放電を検出するために予め正負両側に設定されたしきい値レベルを有し、検出された電位変化が異常放電によって前記しきい値レベルの何れにも到達し且つ電位が正負両側に振れた後に定常値に戻るＮ字状の波形パターンを呈するＮ型の電位変化波形を検出して検出信号を出力するＮ型波形検出部と、検出された電位変化が前記リーク放電によって前記しきい値レベルに負側においてのみ到達し且つ電位が負側にのみ振れた後に定常値に戻るＶ字状の波形パターンを呈するＶ型の電位変化波形を検出して検出信号を出力するＶ型波形検出部とを含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記判定部は、前記Ｎ型波形検出部の前記検出信号をカウントしたカウンタのカウント値に基づいてプラズマ放電の状態を判定する放電状態判定部と、前記Ｖ型波形検出部の前記検出信号をカウントしたカウンタのカウント値に基づいて前記真空チャンバのメンテナンスの要否を判定するメンテナンス判定部からなることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

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