JPH09266097A - Plasma processing method and device - Google Patents

Plasma processing method and device

Info

Publication number
JPH09266097A
JPH09266097A JP8103574A JP10357496A JPH09266097A JP H09266097 A JPH09266097 A JP H09266097A JP 8103574 A JP8103574 A JP 8103574A JP 10357496 A JP10357496 A JP 10357496A JP H09266097 A JPH09266097 A JP H09266097A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
plasma discharge
discharge
initial state
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP8103574A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Miyashita
武 宮下
Hidenori Yoda
英徳 依田
Hisao Yamaguchi
久夫 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Ulvac Inc
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp, Ulvac Inc filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP8103574A priority Critical patent/JPH09266097A/en
Publication of JPH09266097A publication Critical patent/JPH09266097A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing method and device capable of detecting the initial state of a plasma discharge failure. SOLUTION: High frequency voltage whose output power varies is applied from a high frequency power supply 3 to a plasma generating part 5 in accordance with a voltage from a modulating oscillator 11, and a plasma discharge is produced. A high frequency signal produced as the result of the plasma discharge is detected by a sensor unit 6, a specific higher harmonic spectrum is detected therefrom by a spectrum detecting part 1 and, when a signal whose rate of change with change in voltage from the modulating oscillator 11 is high is detected from the higher harmonic spectrum, a signal showing the initial state of a plasma discharge failure is fed to a control circuit 31. At the control circuit 31 a plasma generating parameter for generating a normal plasma discharge is set in accordance with the signal fed and is stored in memory, and an RF output power control part 33, an electrode-to-electrode gap control part 34, and a gas flow rate control part 35 are controlled so that the normal plasma discharge occurs.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波電源からの
高周波電圧を一対の電極に印加することで、前記電極間
に生成されるプラズマ放電により被処理体を処理するプ
ラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method and a plasma processing apparatus for applying a high frequency voltage from a high frequency power source to a pair of electrodes to process an object to be processed by plasma discharge generated between the electrodes. Regarding

【0002】[0002]

【背景技術】現在、半導体製造分野においては、CV
D、アッシング、エッチングあるいは表面処理等を目的
として、例えば半導体ウエハ等の被処理体をプラズマ放
電を用いて処理するプラズマ処理方法が広く用いられて
いる。このプラズマ処理方法としては、一般的に、真空
中にてプラズマを発生させることが行われているが、最
近では、大気圧又はその近傍の圧力下でプラズマを発生
させることが試みられている。
BACKGROUND ART Currently, in the field of semiconductor manufacturing, CV
For the purpose of D, ashing, etching, surface treatment, or the like, a plasma treatment method in which an object to be treated such as a semiconductor wafer is treated using plasma discharge is widely used. As this plasma processing method, generally, plasma is generated in vacuum, but recently, it has been attempted to generate plasma under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof.

【0003】特開平7−135098号公報には、チェ
ンバー内にRF(高周波)によりプラズマを発生させて
処理を行うRFプラズマ処理装置において、RF電源の
周波数である13.56MHz以外の周波数成分をRF
電流から検出し、このRF電流が異常であるか否かを検
出する技術が開示されている。この公報の発明では、R
F電流が異常であるときには、スパークあるいはアーク
放電の発生を検出したとして、RF電源の動作を停止さ
せると共に、警告音を出力する。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-135098 discloses an RF plasma processing apparatus which performs processing by generating plasma by RF (high frequency) in a chamber, in which a frequency component other than 13.56 MHz which is the frequency of the RF power source is RF.
A technique of detecting from the current and detecting whether or not this RF current is abnormal is disclosed. In the invention of this publication, R
When the F current is abnormal, the generation of spark or arc discharge is detected, and the operation of the RF power supply is stopped and a warning sound is output.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、スパークや
アーク放電が発生する前には、局部的に微少な異常放電
が生じている。この微少な異常放電は、スパークやアー
ク放電等のプラズマ放電異常の初期状態であると考えら
れる。この微少な異常放電により、例えば一対の電極又
は被処理体のプラズマ放電空間に接する面上では、局部
的に加熱して、赤い変色部が生じることが、本発明者等
に確認された。
By the way, before the occurrence of the spark or arc discharge, a slight abnormal discharge is locally generated. This minute abnormal discharge is considered to be the initial state of abnormal plasma discharge such as spark or arc discharge. It has been confirmed by the present inventors that this minute abnormal discharge locally heats a pair of electrodes or the surface of the object to be processed, which is in contact with the plasma discharge space, to generate a red discolored portion.

【0005】上述したRFプラズマ処理装置において
は、スパークやアーク放電の発生を検出することができ
るが、このスパークやアーク放電の前の微少な異常放電
の発生を検出することはできない。
In the RF plasma processing apparatus described above, the occurrence of sparks and arc discharges can be detected, but the occurrence of minute abnormal discharges before the sparks and arc discharges cannot be detected.

【0006】ここで、スパークやアーク放電などの異常
放電が一旦生じてしまうと、被処理体及び一対の電極に
大きなダーメージが与えれる可能性が高く、処理の歩留
まりが低下し、処理の中断、修理に伴いスループットが
低下してしまう。従って、スパークやアーク放電などの
異常放電を未然に防止することが切望されていた。
Here, once abnormal discharge such as spark or arc discharge occurs, there is a high possibility that a large amount of damage will be applied to the object to be processed and the pair of electrodes, and the processing yield will decrease, resulting in interruption of processing. Throughput decreases with repair. Therefore, it has been earnestly desired to prevent abnormal discharge such as spark and arc discharge.

【0007】しかしながら、微少な異常放電を検出でき
ない以上、それに引き続いて生ずるスパークやアーク放
電等の異常放電を未然に防止することはできなかった。
However, as long as a minute abnormal discharge cannot be detected, it has been impossible to prevent abnormal discharges such as sparks and arc discharges that occur subsequently.

【0008】本発明は、以上の課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、プラズマ放電異常
の初期状態である微少な異常放電を検出することができ
るプラズマ処理方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a plasma processing method capable of detecting a minute abnormal discharge which is an initial state of abnormal plasma discharge. Especially.

【0009】本発明の他の目的は、プラズマ放電異常の
初期状態である微少な異常放電を検出することで、スパ
ークやアーク放電等の異常放電を未然に防止して、その
異常放電による電極又は被処理体の損傷を防止すること
ができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供
することにある。
Another object of the present invention is to detect a minute abnormal discharge, which is the initial state of abnormal plasma discharge, to prevent abnormal discharge such as spark or arc discharge and to prevent electrode or electrode due to the abnormal discharge. An object of the present invention is to provide a plasma processing method and a plasma processing apparatus capable of preventing damage to a target object.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、交流
電源からの交流電圧を一対の電極に印加することで前記
一対の電極間にプラズマを生成し、該プラズマ放電によ
り被処理体を処理するプラズマ処理方法において、前記
プラズマ放電の状態を変化させる複数のプラズマ生成パ
ラメータのうちの少なくとも1つを変化させながら、前
記交流電源の基本周波数以外の特定周波数のスペクトル
をモニタし、前記スペクトルの変化率に基づいて、プラ
ズマ放電異常の初期状態であることを判定することを特
徴とする。
According to a first aspect of the present invention, an AC voltage from an AC power source is applied to a pair of electrodes to generate plasma between the pair of electrodes, and the plasma discharge discharges an object to be processed. In the plasma processing method for processing, a spectrum of a specific frequency other than the fundamental frequency of the AC power supply is monitored while changing at least one of a plurality of plasma generation parameters that change the state of the plasma discharge, It is characterized in that the initial state of abnormal plasma discharge is determined based on the rate of change.

【0011】プラズマ放電異常時の初期状態への移行時
には、移行前と比較して、特定周波数のスペクトルの値
自体の変化は微少であるが、移行前のスペクトルの変化
率と、移行後のスペクトルの変化率とでは明確に区別で
きることが、本発明者等の実験により判明した。
At the time of the transition to the initial state when the plasma discharge is abnormal, the change in the spectrum value of the specific frequency itself is slight compared with that before the transition, but the rate of change of the spectrum before the transition and the spectrum after the transition are small. It was found through experiments by the present inventors that it can be clearly distinguished from the change rate of.

【0012】そこで、請求項1の発明では、プラズマ放
電時の基本周波数以外の特定周波数のスペクトルの変化
率の相違が、プラズマ放電異常の初期状態を反映するこ
とに基づき、このスペクトルの変化率を検出すること
で、プラズマ放電異常の初期状態であるか否かを判定し
ている。
Therefore, in the invention of claim 1, the difference in the rate of change of the spectrum of a specific frequency other than the fundamental frequency at the time of plasma discharge reflects the initial state of abnormal plasma discharge. By detecting, it is determined whether or not the initial state of the plasma discharge abnormality.

【0013】請求項2に示すように、前記特定周波数
は、前記交流電源の基本周波数に対する高調波であるこ
とが好ましい。
As described in claim 2, it is preferable that the specific frequency is a harmonic wave with respect to a fundamental frequency of the AC power supply.

【0014】交流電源の基本周波数に対する特定の高調
波のスペクトルは、プラズマ放電異常の初期状態を特に
反映して変化するからである。
This is because the spectrum of a specific harmonic with respect to the fundamental frequency of the AC power source changes, particularly reflecting the initial state of abnormal plasma discharge.

【0015】請求項3に示すように、前記プラズマ放電
異常の初期状態であることを判定した際には、前記プラ
ズマ放電異常の初期状態が発生したことを、前記被処理
体の処理の履歴情報として記憶することが好ましい。
According to a third aspect of the present invention, when it is determined that the plasma discharge abnormality is in the initial state, the fact that the plasma discharge abnormality is in the initial state is generated is recorded as history information of processing of the object. It is preferable to store as.

【0016】記憶される履歴情報を用いて、プラズマ処
理中にプラズマ放電異常の初期状態が生じた被処理体を
プラズマ処理後に判別することができるので、損傷が生
じた被処理体を分別することができる。あるいは、後工
程の検査工程にて被処理体の欠陥が判明した場合に、履
歴情報をその欠陥原因の究明に役立てることができる。
By using the stored history information, it is possible to determine the object to be processed in which the initial state of abnormal plasma discharge has occurred during the plasma processing after the plasma processing, so that the damaged object to be processed can be separated. You can Alternatively, when a defect of the object to be processed is found in the subsequent inspection process, the history information can be used for investigating the cause of the defect.

【0017】請求項4に示すように、前記プラズマ放電
異常の初期状態であることを判定した際には、前記複数
のプラズマ生成パラメータの少なくとも一つを制御し
て、正常なプラズマ状態を維持する状態に設定すること
が好ましい。
When it is determined that the plasma discharge abnormality is in the initial state, at least one of the plurality of plasma generation parameters is controlled to maintain a normal plasma state. It is preferable to set the state.

【0018】プラズマ状態はプラズマ生成パラメータの
値に依存して変えられるので、複数のプラズマ生成パラ
メータの少なくとも一つを制御すれば、正常なプラズマ
状態を維持する状態に設定できる。こうして、スパーク
やアーク放電等のプラズマ異常状態になることを未然に
防止できる。
Since the plasma state can be changed depending on the value of the plasma generation parameter, a normal plasma state can be maintained by controlling at least one of the plurality of plasma generation parameters. In this way, it is possible to prevent an abnormal plasma state such as spark or arc discharge.

【0019】請求項5の発明は、交流電源からの交流電
圧を一対の電極に印加することで前記一対の電極間に生
成されるプラズマ放電の状態を制御して、該プラズマに
より被処理体を処理するプラズマ処理方法において、複
数のプラズマ生成パラメータのうちの少なくとも1つを
変化させながら、前記プラズマ放電異常の初期状態に移
行する境界条件を検出し、該境界条件に基づいて、前記
複数のプラズマ生成パラメータの少なくとも一つを制御
して、正常なプラズマ放電を維持することを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, by applying an AC voltage from an AC power source to the pair of electrodes, the state of plasma discharge generated between the pair of electrodes is controlled, and the object to be processed is treated by the plasma. In the plasma processing method for processing, while changing at least one of a plurality of plasma generation parameters, a boundary condition for transitioning to the initial state of the plasma discharge abnormality is detected, and based on the boundary condition, the plurality of plasmas are detected. It is characterized in that at least one of the generation parameters is controlled to maintain a normal plasma discharge.

【0020】請求項5の発明によれば、検出された境界
条件に基づいて、プラズマ放電異常の初期状態に移行し
ない正常なプラズマ放電の生成が維持される。従って、
その後は、スパークやアーク放電等のプラズマ異常状態
を未然に防止できるだけでなく、プラズマ放電異常の初
期状態に移行することも防止できる。このため、よりダ
メージの少ない状態にて被処理体の処理を実施できる。
According to the fifth aspect of the invention, the normal generation of plasma discharge that does not shift to the initial state of abnormal plasma discharge is maintained based on the detected boundary condition. Therefore,
After that, not only the abnormal plasma state such as spark and arc discharge can be prevented, but also the transition to the initial state of abnormal plasma discharge can be prevented. Therefore, the processing of the object can be performed in a state where the damage is less.

【0021】請求項6に示すように、変化される前記少
なくとも1つのプラズマ生成パラメータを、交流電源か
らの出力パワーとし、該出力パワーを前記プラズマ放電
の生成中に周期的に変化させることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, the at least one plasma generation parameter that is changed is an output power from an AC power source, and the output power can be periodically changed during the generation of the plasma discharge. .

【0022】こうすると、被処理体のプラズマ処理中に
プラズマ放電異常の初期状態を検出して、正常なプラズ
マ放電を維持することができる。従って、スパークやア
ーク放電等のプラズマ異常状態を未然に防止して、被処
理体に対して損傷を生じることなく処理することができ
る。
In this way, the initial state of abnormal plasma discharge can be detected during the plasma processing of the object to be processed, and normal plasma discharge can be maintained. Therefore, an abnormal plasma state such as spark or arc discharge can be prevented in advance, and the object to be processed can be processed without being damaged.

【0023】あるいは、請求項7に示すように、交流電
源からの出力パワーを出力開始時に変化させることもで
きる。
Alternatively, as described in claim 7, the output power from the AC power supply can be changed at the start of output.

【0024】こうすると、正常なプラズマ放電を生成す
るためのプラズマ生成パラメータを、被処理体の処理開
始時あるいはその前に予め設定することができる。
In this way, the plasma generation parameters for generating normal plasma discharge can be preset at the time of starting the processing of the object to be processed or before that.

【0025】請求項8の発明は、請求項4又は5におい
て、制御される前記少なくとも一つのプラズマ生成パラ
メータは、前記交流電源の出力パワーであり、該出力パ
ワーを前記境界条件における値よりも低くすることを特
徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect, the at least one plasma generation parameter to be controlled is an output power of the AC power supply, and the output power is lower than a value under the boundary condition. It is characterized by doing.

【0026】請求項9の発明は、請求項4又は5におい
て、制御される前記少なくとも一つのプラズマ生成パラ
メータは、前記一対の電極間の距離であり、該距離を前
記境界条件における値よりも大きくすることを特徴とす
る。
According to a ninth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect, the at least one plasma generation parameter to be controlled is a distance between the pair of electrodes, and the distance is larger than a value under the boundary condition. It is characterized by doing.

【0027】請求項10の発明は、請求項4又は5にお
いて、制御される前記少なくとも一つのプラズマ生成パ
ラメータは、前記一対の電極間に供給されるガスであ
り、プラズマ放電用ガスに添加される添加ガスの供給量
を、前記境界条件における値よりも多くすることを特徴
とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect, the at least one plasma generation parameter to be controlled is a gas supplied between the pair of electrodes and added to the plasma discharge gas. It is characterized in that the supply amount of the additive gas is made larger than the value under the boundary condition.

【0028】請求項8、9及び10にて定義されたプラ
ズマ生成パラメータを境界条件に基づいて制御すること
により、プラズマ状態を、初期異常状態から正常状態に
変更できる。
The plasma state can be changed from the initial abnormal state to the normal state by controlling the plasma generation parameters defined in claims 8, 9 and 10 based on the boundary conditions.

【0029】請求項11の発明は、請求項9において、
前記添加するガスは、Ar、Kr、Xe、O2、CF4
2、CO2、SF6及びCHF3、少なくともO、N、F
又はClを含むガス、あるいはそれらを含む液の気相状
態であるものの中から選ばれた1以上の反応性ガスであ
ることを特徴とする。
According to the invention of claim 11, in claim 9,
The added gas is Ar, Kr, Xe, O 2 , CF 4 ,
N 2 , CO 2 , SF 6 and CHF 3 , at least O, N, F
Alternatively, it is characterized in that it is one or more reactive gas selected from the gas containing Cl or the liquid containing them in the gas phase.

【0030】請求項11の発明によれば、これらの添加
ガスを増量させると、プラズマ異常の初期状態が生じ難
くなることが確認された。
According to the eleventh aspect of the present invention, it has been confirmed that when the amount of these additive gases is increased, the initial state of abnormal plasma is less likely to occur.

【0031】請求項12の発明は、交流電源からの交流
電圧を一対の電極に印加することで前記一対の電極間に
生成されるプラズマ放電の状態を制御するプラズマ処理
装置において、複数のプラズマ生成パラメータのうちの
少なくとも1つを変化させながら、前記プラズマ放電異
常の初期状態に移行する境界条件を検出する検出手段
と、検出された前記境界条件に基づいて、前記複数のプ
ラズマ生成パラメータのうちの少なくとも一つを設定制
御して、正常なプラズマ放電の生成を維持する制御手段
と、を有することを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus for controlling the state of plasma discharge generated between the pair of electrodes by applying an AC voltage from the AC power source to the pair of electrodes, a plurality of plasma generation devices are provided. Detecting means for detecting a boundary condition that shifts to the initial state of the plasma discharge abnormality while changing at least one of the parameters, and based on the detected boundary condition, among the plurality of plasma generation parameters. And a control means for setting and controlling at least one to maintain normal plasma discharge generation.

【0032】請求項12の発明によれば、検出された境
界条件に基づいて、プラズマ放電異常の初期状態に移行
しない正常なプラズマ放電の生成が維持される。従っ
て、その後は、スパークやアーク放電等のプラズマ異常
状態を未然に防止できるだけでなく、プラズマ放電異常
の初期状態に移行することも防止できる。このため、よ
りダメージの少ない状態にて被処理体の処理を実施でき
る。
According to the twelfth aspect of the present invention, generation of normal plasma discharge that does not shift to the initial state of abnormal plasma discharge is maintained based on the detected boundary condition. Therefore, thereafter, not only the abnormal plasma state such as spark and arc discharge can be prevented, but also the transition to the initial state of abnormal plasma discharge can be prevented. Therefore, the processing of the object can be performed in a state where the damage is less.

【0033】請求項13の発明は、請求項12におい
て、検出された前記境界条件に基づいて設定された前記
少なくとも一つのプラズマ生成パラメータを記憶する記
憶手段をさらに有し、前記制御手段は、記憶された前記
少なくとも一つのプラズマ生成パラメータに基づいて、
正常なプラズマ放電の生成を維持することを特徴とす
る。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect, there is further provided a storage means for storing the at least one plasma generation parameter set based on the detected boundary condition, and the control means stores the storage parameter. Based on the at least one plasma generation parameter
It is characterized by maintaining normal generation of plasma discharge.

【0034】請求項13の発明によれば、境界条件を測
定後であって、境界条件に基づいて設定されたプラズマ
生成パラメータを記憶手段に記憶した後は、記憶情報に
基づいて正常なプラズマ放電の生成が維持される。
According to the thirteenth aspect of the present invention, after the boundary condition is measured and the plasma generation parameter set based on the boundary condition is stored in the storage means, the normal plasma discharge is performed based on the stored information. Is maintained.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明に基づく各実施の形
態を、図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0036】図1は、本発明に係るプラズマ処理装置の
第1の実施の形態の概略的な構成を示す。このプラズマ
処理装置は、交流電源からの交流電圧を一対の電極に印
加することで前記一対の電極間にプラズマを生成し、該
プラズマ放電の状態を制御して、被処理体を処理してい
る。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention. In this plasma processing apparatus, an AC voltage from an AC power supply is applied to a pair of electrodes to generate plasma between the pair of electrodes, and the state of the plasma discharge is controlled to process an object to be processed. .

【0037】特に、プラズマ放電の状態を変化させる複
数のプラズマ生成パラメータのうちの少なくとも1つを
変化させながら、前記プラズマ放電異常の初期状態に移
行する境界条件を検出している。そして、その境界条件
に基づいて、前記複数のプラズマ生成パラメータの少な
くとも一つを制御し、正常なプラズマ放電を維持してい
る。
In particular, the boundary condition for transitioning to the initial state of abnormal plasma discharge is detected while changing at least one of a plurality of plasma generation parameters that change the state of plasma discharge. Then, based on the boundary condition, at least one of the plurality of plasma generation parameters is controlled to maintain normal plasma discharge.

【0038】図1のプラズマ処理装置は、主に、高周波
電源3と、この高周波電源3から高周波電力が供給され
てプラズマ放電が発生するプラズマ発生部5と、このプ
ラズマ発生部5で発生した高周波信号を検出するセンサ
ーユニット6と、前記センサーユニット6で検出された
高調波スペクトルを用いてプラズマ放電異常の初期状態
を検出する検出手段であるスペクトル検出部1と、スペ
クトル検出部1からの検出結果によりプラズマ生成パラ
メータを制御する制御手段である制御回路31と、を有
する。
The plasma processing apparatus shown in FIG. 1 mainly comprises a high frequency power source 3, a plasma generating section 5 which is supplied with high frequency power from the high frequency power source 3 to generate plasma discharge, and a high frequency generated by the plasma generating section 5. A sensor unit 6 that detects a signal, a spectrum detector 1 that is a detection unit that detects an initial state of a plasma discharge abnormality using a harmonic spectrum detected by the sensor unit 6, and a detection result from the spectrum detector 1. And a control circuit 31 which is a control means for controlling the plasma generation parameter.

【0039】具体的に、図1の実施の形態では、プラズ
マ処理として大気圧プラズマを生成し、プラズマ生成パ
ラメータとして高周波電源からの出力パワーを変化させ
て、大気圧プラズマにおいて被処理体を処理している最
中に、プラズマ放電異常の初期状態に移行する境界条件
を検出する場合について以下に説明する。
Specifically, in the embodiment of FIG. 1, atmospheric pressure plasma is generated as the plasma treatment, and the output power from the high frequency power source is changed as the plasma generation parameter to process the object to be treated in the atmospheric pressure plasma. A case will be described below in which the boundary condition for transitioning to the initial state of abnormal plasma discharge is detected during the operation.

【0040】まず、スペクトル検出部50内の変調用発
振器11からは、同軸ケーブル2を介して高周波電源3
に、進行波(Pf)電力コントロール電圧が供給され
る。この進行波(Pf)電力コントロール電圧は、図2
に示すように、その電圧が周期的に変化されて出力され
ている。
First, from the modulating oscillator 11 in the spectrum detecting section 50, the high frequency power source 3 is supplied via the coaxial cable 2.
To a traveling wave (Pf) power control voltage. This traveling wave (Pf) power control voltage is shown in FIG.
As shown in, the voltage is periodically changed and output.

【0041】高周波電源3は、例えば13.56MHz
の高周波電圧を出力するものである。この高周波電源3
からの高周波電圧は、変調用発振器11から供給される
コントロール電圧に基づいて、図3(A)に示すよう
に、その電圧が周期的に増減するように変化されて出力
される。この高周波電源3からの高周波電圧は、整合器
4で整合されてプラズマ発生部5に供給される。
The high frequency power source 3 is, for example, 13.56 MHz.
The high frequency voltage of is output. This high frequency power source 3
Based on the control voltage supplied from the modulation oscillator 11, the high-frequency voltage from 1 to is changed and output so that the voltage periodically increases and decreases, as shown in FIG. The high-frequency voltage from the high-frequency power source 3 is matched by the matching device 4 and supplied to the plasma generator 5.

【0042】プラズマ発生部5は、上部電極5a及び接
地された下部電極5bの一対の電極から成る。この上部
電極5aと下部電極5bとの間に、高周波電力が供給さ
れ、かつ、プラズマ生成用ガス例えばHeを供給するこ
とにより、プラズマ放電が生成される。また、必要に応
じて、後述する添加ガスを供給することもできる。な
お、被処理体は下部電極5b上に載置されている。
The plasma generator 5 is composed of a pair of electrodes, an upper electrode 5a and a lower electrode 5b which is grounded. A high frequency power is supplied between the upper electrode 5a and the lower electrode 5b, and a plasma generating gas such as He is supplied to generate a plasma discharge. Further, an additive gas described later can be supplied if necessary. The object to be processed is placed on the lower electrode 5b.

【0043】このプラズマ放電部5で生成されたプラズ
マ放電に起因して、基本周波数(進行波)である13.
56MHz及びその高調波を含む種々の高周波信号が発
生する。センサーユニット6は、例えば上部電極5aに
接続されて、これらの高周波信号を検出するものであ
る。このセンサーユニット6は、コンデンサ61と接地
された抵抗62とから成る。このセンサーユニット6に
て検出された高周波信号は、同軸ケーブル7を介して、
スペクトル検出部1に送られる。
Due to the plasma discharge generated by the plasma discharge section 5, the fundamental frequency (traveling wave) is 13.
Various high frequency signals are generated, including 56 MHz and its harmonics. The sensor unit 6 is connected to the upper electrode 5a, for example, and detects these high frequency signals. The sensor unit 6 comprises a capacitor 61 and a resistor 62 grounded. The high frequency signal detected by the sensor unit 6 is transmitted through the coaxial cable 7 to
It is sent to the spectrum detector 1.

【0044】スペクトル検出部1では、入力された高周
波信号から、高周波電源3の基本周波数以外の特定高調
波に同調させて、その高調波のスペクトルを検出する。
さらに、スペクトル検出部1は、高周波電源3のRF出
力パワーが所定の値で増減するときの変化に対して、特
定高調波のスペクトルの変化率が大きい場合を検出す
る。
The spectrum detector 1 tunes the input high frequency signal to a specific harmonic other than the fundamental frequency of the high frequency power source 3 and detects the spectrum of the higher harmonic.
Further, the spectrum detection unit 1 detects a case where the rate of change of the spectrum of the specific harmonic is large with respect to the change when the RF output power of the high frequency power supply 3 increases or decreases at a predetermined value.

【0045】スペクトル検出部の説明このセンサーユニ
ット6からの高周波信号は、スペクトル検出部1の同軸
ケーブル8を介して、ハイパス&トラップフィルター1
2に供給される。このハイパス&トラップフィルター1
2では、プラズマ発生時に高周波導電路に流れる高周波
電流のうちの基本周波数成分がカットされ、基本周波数
以上の高周波成分が取り出される。
Description of Spectrum Detection Unit The high frequency signal from the sensor unit 6 is passed through the coaxial cable 8 of the spectrum detection unit 1 and the high pass & trap filter 1
2 is supplied. This high pass & trap filter 1
In 2, the fundamental frequency component of the high frequency current flowing in the high frequency conducting path at the time of plasma generation is cut, and the high frequency component above the fundamental frequency is extracted.

【0046】ハイパス&トラップフィルター12で取り
出された高周波成分は、RF増幅器54で増幅されて、
第一周波数変換器14に送られる。第一周波数変換器1
4は、入力された高周波信号を、同調すべき特定高調波
と、第一局部発振器13からの第一局部発振周波数との
差である、第一中間周波数(例えば10.7MHz)に
変換して出力する。この第一中間周波数は、高周波増幅
器55で増幅され、狭帯域フィルター15に通されるこ
とにより、さらに狭帯域の第一中間周波数が取り出され
る。この狭帯域フィルター15からの第一中間周波数信
号は、第二周波数変換器17に送られる。第二周波数変
換器17は、第一中間周波数と、第二局部発振器16か
らの第二局部発振周波数との差である、第二中間周波数
(例えば455KHz)に変換して出力する。この第二
周波数変換器17からの第二中間周波数は、高周波増幅
器18で増幅されて検波器19に入力される。検波器1
9では、同調された前記特定高調波の信号が検波され
る。すなわち、検波器19にて、特定高調波のスペクト
ルを検出できる。
The high frequency components extracted by the high pass & trap filter 12 are amplified by the RF amplifier 54,
It is sent to the first frequency converter 14. First frequency converter 1
4 converts the input high frequency signal into a first intermediate frequency (for example, 10.7 MHz), which is the difference between the specific harmonic to be tuned and the first local oscillation frequency from the first local oscillator 13. Output. The first intermediate frequency is amplified by the high frequency amplifier 55 and is passed through the narrow band filter 15, whereby the first intermediate frequency in the narrow band is extracted. The first intermediate frequency signal from the narrow band filter 15 is sent to the second frequency converter 17. The second frequency converter 17 converts to a second intermediate frequency (for example, 455 KHz) which is a difference between the first intermediate frequency and the second local oscillation frequency from the second local oscillator 16, and outputs the second intermediate frequency. The second intermediate frequency from the second frequency converter 17 is amplified by the high frequency amplifier 18 and input to the detector 19. Detector 1
At 9, the tuned signal of the specific harmonic is detected. That is, the detector 19 can detect the spectrum of the specific harmonic.

【0047】このスペクトル検出部1は、スパーク又は
アーク放電等の異常放電に至る前の初期プラズマ異常状
態を検出するものである。この初期プラズマ異常状態で
は、関心対象である高調波の信号レベルは極めて微弱で
ある。本発明者などの実験によれば、センサーユニット
6より出力される高調波の信号は、図4に示すように、
その信号パワーが−70〜−40dBmの範囲である。
この高調波は、その電圧レベルの実効値に換算すると、
90μVrms〜3mVrmsとなっている。
The spectrum detecting unit 1 detects an initial abnormal plasma state before abnormal discharge such as spark or arc discharge. In this initial plasma abnormal state, the signal level of the harmonic of interest is extremely weak. According to an experiment by the present inventors, the harmonic signal output from the sensor unit 6 is, as shown in FIG.
The signal power is in the range of -70 to -40 dBm.
Converting this harmonic into the effective value of the voltage level,
It is 90 μVrms to 3 mVrms.

【0048】本実施例では、図4に示す高調波のうち、
例えば第6高調波の信号を検出している。この第6高調
波の信号レベルは、図4に示すように、−70〜−60
dBmの微弱な信号パワーである。この微弱な信号は、
電圧レベルの実効値に換算すると、90〜200μVr
msである。
In this embodiment, among the harmonics shown in FIG.
For example, the sixth harmonic signal is detected. The signal level of the sixth harmonic is -70 to -60, as shown in FIG.
It is a weak signal power of dBm. This weak signal is
Converted to the effective value of the voltage level, 90 to 200 μVr
ms.

【0049】ここで、スペクトル検出部1にて、特定高
調波スペクトルを検出するために、例えば、単純な広帯
域増幅器を用いた場合には、図4に示すように、高周波
電源3からの出力周波数13.56MHzが各高調波の
信号強度よりも非常に強いので、得られた高調波が目的
の信号レベルになる前に増幅器が飽和してしまう。ま
た、高ゲイン増幅器を用いた場合には、各高調波と同じ
周波数を増幅すると発振してしまい、さらに、広帯域増
幅器を用いた場合には、この増幅器自体がノイズを発生
して、S/N比を悪化させるという問題がそれぞれ存在
する。
Here, in the case where a simple wide band amplifier is used in order to detect the specific harmonic spectrum in the spectrum detector 1, as shown in FIG. 4, the output frequency from the high frequency power source 3 is as shown in FIG. Since 13.56 MHz is much stronger than the signal strength of each harmonic, the amplifier saturates before the resulting harmonic reaches the desired signal level. Further, when a high gain amplifier is used, it oscillates when the same frequency as each harmonic is amplified, and when a wide band amplifier is used, this amplifier itself generates noise, resulting in S / N. There is the problem of worsening the ratio.

【0050】そこで、本実施例では上述したように、複
数段の周波数変換及び増幅を行うことにより、第6高調
波のスペクトルの検出を可能としている。
Therefore, in the present embodiment, as described above, the sixth harmonic spectrum can be detected by performing frequency conversion and amplification in a plurality of stages.

【0051】この検出された第6高調波の電圧は、正常
なプラズマ放電が行われているときには、図6(A)に
示すように、高周波電源3からの出力パワーの周期的変
化に従って、周期的に直線的に変化する。この図6
(A)に示す電圧は、図2に示すコントロール電圧と比
例関係にある。一方、プラズマ放電異常の初期状態であ
るときには、図6(B)に示すように、高周波電源3か
らの出力パワーの周期的変化に従って周期的に変化して
いるが、各周期内では非直線的に変化する。
The voltage of the detected sixth harmonic wave is, according to the periodic change of the output power from the high frequency power source 3, as shown in FIG. 6 (A), during the normal plasma discharge. Change linearly. This figure 6
The voltage shown in (A) is proportional to the control voltage shown in FIG. On the other hand, in the initial state of abnormal plasma discharge, as shown in FIG. 6B, the output power from the high-frequency power source 3 changes periodically according to the periodic change, but is non-linear within each period. Changes to.

【0052】次に、検出された第6高調波のスペクトル
の、進行波電力コントロール電圧の変化に対する変化率
を検出する。
Next, the rate of change of the detected sixth harmonic spectrum with respect to the change of the traveling wave power control voltage is detected.

【0053】割算器20には、変調用発振器11からの
進行波電力コントロール電圧と、検波器19からの第6
高調波の電圧が入力される。そして、この割算器20で
は、変調用発振器11からのコントロール電圧にて、検
波器19で検出された第6高調波の検出電圧を除算して
いる。この除算によって得られる値を電圧で示した場
合、正常なプラズマ放電であるときには、割算器20に
入力する両電圧は比例関係にあるため、その商となる電
圧は、図7(A)に示すように一定値すなわち直流電圧
となる。一方、プラズマ放電異常の初期状態であるとき
には、割算器20の出力は、図7(B)に示すように不
安定な値、すなわち交流電圧となる。
The divider 20 has a traveling wave power control voltage from the modulating oscillator 11 and a sixth wave from the detector 19.
The harmonic voltage is input. Then, the divider 20 divides the detection voltage of the sixth harmonic detected by the detector 19 by the control voltage from the modulation oscillator 11. When the value obtained by this division is indicated by a voltage, when the plasma discharge is normal, the two voltages input to the divider 20 are in a proportional relationship, and thus the quotient voltage is shown in FIG. As shown, it becomes a constant value, that is, a DC voltage. On the other hand, in the initial state of abnormal plasma discharge, the output of the divider 20 becomes an unstable value, that is, an AC voltage, as shown in FIG. 7B.

【0054】この割算器20からの除算結果は、交流増
幅器21に送られて増幅される。ここで、プラズマ正常
時には、交流増幅器21には直流電圧が入力されるた
め、交流増幅器21の出力は零である。一方、プラズマ
異常の初期状態では、交流増幅器21には交流電圧が入
力されるため、交流増幅器21の出力として増幅された
交流電圧が出力される。
The division result from the divider 20 is sent to the AC amplifier 21 and amplified. Here, when the plasma is normal, a DC voltage is input to the AC amplifier 21, so that the output of the AC amplifier 21 is zero. On the other hand, in the initial state of abnormal plasma, the AC voltage is input to the AC amplifier 21, and thus the amplified AC voltage is output as the output of the AC amplifier 21.

【0055】交流増幅器21の出力は、検波器22で検
波され、電圧比較器23に供給される。電圧比較器23
には、所定の基準電圧値を予め設定するための検出感度
設定ボリュウム24が接続されている。電圧比較器23
では、検出感度設定ボリュウム24で予め設定された電
圧値と、検波器22からの電圧値とが比較される。
The output of the AC amplifier 21 is detected by the wave detector 22 and supplied to the voltage comparator 23. Voltage comparator 23
A detection sensitivity setting volume 24 for presetting a predetermined reference voltage value is connected to the. Voltage comparator 23
Then, the voltage value preset by the detection sensitivity setting volume 24 is compared with the voltage value from the detector 22.

【0056】ここで、プラズマ正常時には、検波器22
の出力が零であるから、電圧比較器23の出力はローと
なる。一方、プラズマ異常の初期状態では、基準電圧値
より高い電圧が電圧比較器23に入力されるため、電圧
比較器23の出力はハイとなる。
Here, when the plasma is normal, the detector 22
The output of the voltage comparator 23 is low because the output of the voltage comparator is zero. On the other hand, in the initial state of the plasma abnormality, a voltage higher than the reference voltage value is input to the voltage comparator 23, so that the output of the voltage comparator 23 becomes high.

【0057】電圧比較器23の出力は、トランジスタ2
5のベースに接続されている。プラズマ異常の初期状態
では、電圧比較器23からハイが出力されることによ
り、トランジスタ25はONとなり、コイル26に電流
が流れる。ダイオードD1は、トランジスタ25のON
/OFF時の電流の逆流を防止している。
The output of the voltage comparator 23 is the transistor 2
5 is connected to the base. In the initial state of abnormal plasma, the voltage comparator 23 outputs a high signal, so that the transistor 25 is turned on and a current flows through the coil 26. The diode D 1 turns on the transistor 25.
It prevents the backflow of the current at the time of / OFF.

【0058】このコイル26の近傍には、スイッチ27
が設けられている。このスイッチ27は、一方は、端子
28に接続されており、他方は、端子29に接続される
端子aと端子30に接続される端子bとから成る。プラ
ズマ異常の初期状態では、コイル26に電流が流れるこ
とにより、スイッチ27は端子bに切換接続される。こ
れにより、スイッチ27が端子bに切換接続されて、端
子28と端子30とが接続されるときには、プラズマ放
電異常の初期状態であることを示す信号が出力される。
一方、スイッチ27が端子aに切換接続されて、端子2
8と端子29とが接続されるときには、プラズマ放電は
正常であることを示す信号が出力される。
A switch 27 is provided near the coil 26.
Is provided. The switch 27 has one terminal connected to the terminal 28 and the other terminal composed of a terminal a connected to the terminal 29 and a terminal b connected to the terminal 30. In the initial state of abnormal plasma, a current flows through the coil 26, so that the switch 27 is switched and connected to the terminal b. Thus, when the switch 27 is switch-connected to the terminal b and the terminals 28 and 30 are connected, a signal indicating that the plasma discharge abnormality is in the initial state is output.
On the other hand, the switch 27 is switched and connected to the terminal a, and the terminal 2
When 8 and the terminal 29 are connected, a signal indicating that the plasma discharge is normal is output.

【0059】以上の動作により、本実施例装置にてプラ
ズマ異常の初期状態が検出されることになる。
By the above operation, the apparatus of this embodiment detects the initial state of plasma abnormality.

【0060】本実施例では、スペクトル検出部1からの
出力は、制御回路31に送られる。この制御回路31で
は、スペクトル検出部1からの出力に基づいて、プラズ
マ放電が正常であるか、あるいはプラズマ放電異常の初
期状態であるかを判定する。これにより、プラズマ放電
異常の初期状態であると判定した際には、プラズマ放電
を停止したり、又は、プラズマ放電が異常であることを
警告するように制御を行う。なお、プラズマ放電異常の
初期状態は、スパークやアーク放電などの異常時と比較
して持続性が少なく単発的に生ずる。このため、警告又
は装置停止の指令は、上述のプラズマ放電異常の初期状
態が複数回検出された場合に限り行うようにしても良
い。
In the present embodiment, the output from the spectrum detector 1 is sent to the control circuit 31. The control circuit 31 determines whether the plasma discharge is normal or the initial state of the plasma discharge abnormality is based on the output from the spectrum detector 1. As a result, when it is determined that the plasma discharge abnormality is in the initial state, control is performed so as to stop the plasma discharge or warn that the plasma discharge is abnormal. It should be noted that the initial state of the abnormal plasma discharge is less persistent than that at the time of abnormalities such as sparking and arcing, and occurs sporadically. Therefore, the warning or the instruction to stop the apparatus may be issued only when the initial state of the above-mentioned abnormal plasma discharge is detected a plurality of times.

【0061】さらに、プラズマ放電異常の初期状態が発
生した被処理体の番号等を、履歴情報として、ディスク
等の記録媒体に記録するようにしてもよい。
Further, the number of the object to be processed in which the initial state of the abnormal plasma discharge has occurred may be recorded as history information on a recording medium such as a disk.

【0062】また、制御回路31では、上述の判定に基
づいて、プラズマ放電を生成する際に用いられる複数の
プラズマ生成パラメータのうちの必要なプラズマ生成パ
ラメータを、正常なプラズマ放電を生成するように設定
する。
Further, in the control circuit 31, based on the above judgment, a necessary plasma generation parameter among a plurality of plasma generation parameters used when generating plasma discharge is set so as to generate normal plasma discharge. Set.

【0063】例えば、制御回路31より、変調用発振器
11に対してコントロール電圧を変化させる指令を出力
するなどして、高周波電源3からのRFパワーの変化の
タイミングを、制御回路31が認識することができる。
そうすると、スペクトル検出部1からの信号に基づい
て、プラズマ放電異常の初期状態に移行した時のRFパ
ワーの大きさを、制御回路31は認識できる。このRF
パワーの大きさが、プラズマ放電異常の初期状態に移行
する際の一つの境界条件である。
For example, the control circuit 31 outputs a command for changing the control voltage to the modulation oscillator 11 so that the control circuit 31 recognizes the timing of the change in the RF power from the high frequency power supply 3. You can
Then, based on the signal from the spectrum detection unit 1, the control circuit 31 can recognize the magnitude of the RF power at the time of shifting to the initial state of abnormal plasma discharge. This RF
The magnitude of the power is one of the boundary conditions when shifting to the initial state of abnormal plasma discharge.

【0064】この場合、制御回路31は、その境界条件
よりもプラズマ放電が正常に向かう条件、例えば境界条
件よりもプラズマ密度が低くなるように、複数のプラズ
マ生成パラメータの少なくとも一つを制御する。
In this case, the control circuit 31 controls at least one of the plurality of plasma generation parameters so that the plasma discharge becomes normal than the boundary condition, for example, the plasma density becomes lower than the boundary condition.

【0065】このプラズマ生成パラメータとしては、例
えばRF出力パワー、電極間ギャップ、放電用ガスに添
加する添加ガスの流量等が用いられる。制御回路31
は、設定したプラズマ生成パラメータを用いて、RF出
力パワー制御部33、電極間ギャップ制御部34及びガ
ス流量制御部35の少なくとも一つを制御する。この各
パラメータとプラズマ状態との相関については後述する
が、RF出力パワー、電極間ギャップ、ガス流量の少な
くとも一つが変更設定されて、プラズマ放電が常に正常
に行われる。
As the plasma generation parameter, for example, the RF output power, the gap between the electrodes, the flow rate of the additive gas added to the discharge gas, etc. are used. Control circuit 31
Controls at least one of the RF output power control unit 33, the inter-electrode gap control unit 34, and the gas flow rate control unit 35 using the set plasma generation parameter. The correlation between each parameter and the plasma state will be described later, but at least one of the RF output power, the interelectrode gap, and the gas flow rate is changed and set so that the plasma discharge is always performed normally.

【0066】さらに、変更設定したプラズマ生成パラメ
ータは、メモリ32に記憶させることができる。こうす
ると、一旦上述のモニタ工程を実施して、正常なプラズ
マ状態を維持できるプラズマ生成パラメータをメモリ3
2に登録しておけば、以後このメモリ31内の情報に基
づいて正常なプラズマ状態を安定して維持できる。
Further, the changed plasma generation parameters can be stored in the memory 32. By doing this, the above-mentioned monitoring process is performed once, and the plasma generation parameters that can maintain a normal plasma state are stored in the memory 3.
If registered in 2, the normal plasma state can be stably maintained thereafter based on the information in the memory 31.

【0067】このように、上述のプラズマ処理装置で
は、被処理体の処理中に、RF出力パワーを周期的に変
化して、正常なプラズマ放電を生成するように監視する
場合について説明している。この他に、プラズマ処理装
置の電源投入時、即ち変調用発振器11からの電圧の出
力開始時に、図3(B)に示すように、高周波電源3か
らの高周波電圧を変化させて、制御回路31で、プラズ
マ放電異常の初期状態を判定するようにしてもよい。そ
して、この判定に基づいて、正常なプラズマ放電を生成
するようにプラズマ生成パラメータを設定し、この設定
されるプラズマ生成パラメータを用いて制御を行うこと
により、正常なプラズマ放電で被処理体の処理を行うこ
とができる。
As described above, in the above-described plasma processing apparatus, the case where the RF output power is periodically changed during processing of the object to be processed so that normal plasma discharge is generated is monitored. . In addition to this, when the power of the plasma processing apparatus is turned on, that is, when the output of the voltage from the modulation oscillator 11 is started, the high frequency voltage from the high frequency power source 3 is changed as shown in FIG. The initial state of abnormal plasma discharge may be determined. Then, based on this determination, the plasma generation parameter is set so as to generate a normal plasma discharge, and control is performed using this set plasma generation parameter, so that the object to be processed is processed with normal plasma discharge. It can be performed.

【0068】ここで、スペクトル検出部1にて、微弱な
入力信号から正確にプラズマ放電異常の初期状態を検出
できる条件について考察する。電圧比較器23は一般に
オペアンプが用いられ、このオペアンプの動作電圧は1
V〜10Vである。一方、スペクトル検出部1に入力さ
れる微弱信号の電圧は、実効値で90μVrms〜3m
Vrmsとなっている。従って、微弱信号をオペアンプ
の動作電圧レベルまで増幅するには、スペクトル検出部
1での各段の増幅器のトータルゲインは、ほぼ330倍
〜100000倍となる。第6高調波の電圧レベルの実
効値が、90〜200μVrmsであることを考慮する
と、上述のトータルゲインはほぼ5000倍〜1000
00倍となる。。また、このときの周波数スペクトルの
選択性は、図5に示すように、±50kHzの幅で3d
Bmの減少となる特性より以下の狭帯域であることが好
ましい。
Here, the conditions under which the spectrum detector 1 can accurately detect the initial state of abnormal plasma discharge from a weak input signal will be considered. An operational amplifier is generally used as the voltage comparator 23, and the operating voltage of this operational amplifier is 1
It is V-10V. On the other hand, the voltage of the weak signal input to the spectrum detection unit 1 is 90 μVrms to 3 m in effective value.
It is Vrms. Therefore, in order to amplify the weak signal up to the operating voltage level of the operational amplifier, the total gain of the amplifiers at each stage in the spectrum detector 1 is approximately 330 to 100,000 times. Considering that the effective value of the voltage level of the sixth harmonic is 90 to 200 μVrms, the above-mentioned total gain is approximately 5000 to 1000 times.
00 times. . Further, the selectivity of the frequency spectrum at this time is 3d in the width of ± 50 kHz as shown in FIG.
The narrow band below is preferable because of the characteristic that Bm is reduced.

【0069】次に、図1のプラズマ処理装置の他の実施
例の概略的な構成を図8に示す。
Next, FIG. 8 shows a schematic configuration of another embodiment of the plasma processing apparatus of FIG.

【0070】図1と図8との相違点は、図8の構成にお
いては、図1の変調用発振器11を備えておらず、さら
に、この変調用発振器11からの周波数と検波器19か
らの周波数とを比較して、プラズマ放電の高調波の電圧
を検出するための割算器20、交流増幅器21、及び検
波器22の代わりに、減算器40を搭載していることで
ある。
The difference between FIG. 1 and FIG. 8 is that the configuration of FIG. 8 does not include the modulation oscillator 11 of FIG. 1, and the frequency from this modulation oscillator 11 and the frequency from the detector 19 are different. That is, a subtractor 40 is mounted instead of the divider 20, the AC amplifier 21, and the detector 22 for comparing the frequency and detecting the voltage of the harmonic of the plasma discharge.

【0071】図8のプラズマ処理装置では、検波器19
からの第6高調波レベルより、高周波電源3からの進行
波(Pf)電力モニター電圧を減算器40にて減算して
いる。
In the plasma processing apparatus of FIG. 8, the detector 19
The traveling wave (Pf) power monitor voltage from the high-frequency power supply 3 is subtracted by the subtractor 40 from the sixth harmonic level from.

【0072】ここで、図9(A)に示すように、正常な
プラズマ放電時には、高周波(Pf)モニター電力と第
6高調波レベルとが比例関係にあり、スペクトル検出部
1でのゲインを所定に設定すれば、第6高調波レベル
は、進行波(Pf)電力モニター電圧と一致し、高周波
電力の増加に従って増大する所定の傾きの直線aとな
る。これに対して、プラズマ放電異常の初期状態に移行
した後には、直線bに示す傾きに変位する。
Here, as shown in FIG. 9 (A), during normal plasma discharge, the high frequency (Pf) monitor power and the sixth harmonic level are in a proportional relationship, and the gain in the spectrum detector 1 is set to a predetermined value. If set to, the sixth harmonic level becomes a straight line a with a predetermined slope that matches the traveling wave (Pf) power monitor voltage and increases as the high frequency power increases. On the other hand, after shifting to the initial state of abnormal plasma discharge, the displacement is changed to the inclination indicated by the straight line b.

【0073】したがって、減算器40からの出力とし
て、図9(B)に補正後の信号レベルとして示すよう
に、プラズマ正常時における高周波電力の変化に対する
第6高調波レベルの変化率が零となるのに対して、プラ
ズマ放電異常の初期状態に移行した後には、高周波電力
の変化に対する第6高調波レベルの変化率が所定の傾き
を持つ直線となる。このように、第6高調波レベルの変
化率は、図9(B)に示す高周波電力Wを境に急激に増
加する。
Therefore, as the output from the subtractor 40, as shown in FIG. 9B as the corrected signal level, the rate of change of the sixth harmonic level with respect to the change of the high frequency power during normal plasma becomes zero. On the other hand, after the transition to the initial state of abnormal plasma discharge, the rate of change of the sixth harmonic level with respect to the change of the high frequency power becomes a straight line having a predetermined slope. Thus, the rate of change of the sixth harmonic level sharply increases at the high frequency power W shown in FIG. 9B.

【0074】図8のプラズマ処理装置では、上述の高調
波電力と第6高調波レベルとの関係を利用して、プラズ
マ正常時には減算器40よりローが出力され、プラズマ
放電異常の初期状態に移行した後はハイが出力される。
この減算器40の出力を電圧比較器23に入力させれ
ば、上述の実施例と同様にして、プラズマ放電異常の初
期状態に移行したことを検出できる。
In the plasma processing apparatus of FIG. 8, by utilizing the above-mentioned relationship between the higher harmonic power and the sixth higher harmonic level, a low level is output from the subtractor 40 when the plasma is normal, and the initial state of abnormal plasma discharge is entered. After that, high is output.
By inputting the output of the subtractor 40 to the voltage comparator 23, it is possible to detect the transition to the initial state of abnormal plasma discharge in the same manner as in the above embodiment.

【0075】上述のプラズマ処理装置では、特に、高周
波電源の基本周波数の第6高調波において、プラズマ放
電異常の初期状態を検出することができた。本発明者等
の実験によれば、第4高調波を用いても、プラズマ放電
異常の初期状態を検出できることが分かった。この第4
高調波及び第6高調波の各入力信号強度とモニターする
出力電圧との関係は、図10に示すものとなる。なお、
この検出に用いられる特定周波数とは、第4高調波及び
第6高調波に限らず、他の高調波あるいは高調波以外の
周波数を用いることが可能である。
In the above-described plasma processing apparatus, it was possible to detect the initial state of abnormal plasma discharge, especially at the sixth harmonic of the fundamental frequency of the high frequency power source. According to experiments by the present inventors, it was found that the initial state of abnormal plasma discharge can be detected even by using the fourth harmonic. This fourth
The relationship between each input signal strength of the harmonic and the sixth harmonic and the output voltage to be monitored is as shown in FIG. In addition,
The specific frequency used for this detection is not limited to the fourth harmonic and the sixth harmonic, and other harmonics or frequencies other than the harmonics can be used.

【0076】次に、各プラズマ生成パラメータについて
具体的に説明する。
Next, each plasma generation parameter will be specifically described.

【0077】(1)プラズマ状態のRF出力パワー依存
性について 図11に示すように、プラズマ発生部5の一対の電極の
うちの上部電極5aに、窒化アルミから成る誘電体41
を設置し、下部電極5bにアルミステージ42を用いた
ライン型放電電極において大気圧プラズマを生成する。
この誘電体41とアルミステージ42との距離、即ち電
極間ギャップGAPは1mmとし、放電用ガスとしてヘ
リウムHeを用い、このHeの流量を15リットル/m
inとして、矢印Aの方向から流入させる。
(1) Regarding RF Output Power Dependence of Plasma State As shown in FIG. 11, a dielectric 41 made of aluminum nitride is formed on the upper electrode 5a of the pair of electrodes of the plasma generating section 5.
Is installed, and atmospheric pressure plasma is generated in the line type discharge electrode using the aluminum stage 42 for the lower electrode 5b.
The distance between the dielectric 41 and the aluminum stage 42, that is, the inter-electrode gap GAP is 1 mm, helium He is used as a discharge gas, and the flow rate of He is 15 liters / m 2.
As in, it is made to flow from the direction of arrow A.

【0078】この図11のプラズマ放電電極において、
基本周波数の第4、第6及び第8高調波における高周波
レベルを測定したときのRF出力パワーと放電検出信号
との関係を図12に示す。図12において、放電検出信
号が、RF出力パワーの増加に対して急激に増加するよ
うに変化し始める境界条件となる点をPとしている。こ
の点Pを、例えば変曲点と呼ぶ。この変曲点Pで示すR
F出力パワーより高いRF出力パワーでは、プラズマ放
電異常の初期状態が生じている。このプラズマ放電異常
の初期状態の生じる範囲をRで示す。なお、図12及び
これ以降に示すプラズマ放電異常の初期状態の範囲R
は、プラズマ放電異常の初期状態が目視で確認できた範
囲である。
In the plasma discharge electrode of FIG. 11,
FIG. 12 shows the relationship between the RF output power and the discharge detection signal when the high frequency levels at the fourth, sixth and eighth harmonics of the fundamental frequency are measured. In FIG. 12, the point at which the discharge detection signal starts to change so as to rapidly increase with the increase in RF output power is a point P. This point P is called, for example, an inflection point. R shown by this inflection point P
When the RF output power is higher than the F output power, the initial state of abnormal plasma discharge occurs. The range in which the initial state of this plasma discharge abnormality occurs is indicated by R. It should be noted that the range R of the initial state of the abnormal plasma discharge shown in FIG.
Indicates a range in which the initial state of abnormal plasma discharge can be visually confirmed.

【0079】この図12から、制御すべきプラズマ生成
パラメータとしてRF出力パワーを制御する場合には、
このRF出力パワー値を、変曲点Pで示すRF出力パワ
ー値よりも低い値に設定して制御することにより、プラ
ズマ放電異常の初期状態の発生を防止することができ
る。
From FIG. 12, when controlling the RF output power as the plasma generation parameter to be controlled,
By setting and controlling this RF output power value to a value lower than the RF output power value indicated by the inflection point P, it is possible to prevent the occurrence of an initial state of abnormal plasma discharge.

【0080】(2)プラズマ状態の添加ガス流量依存性
について 次に、図11のプラズマ放電電極において、放電用ガス
のヘリウムHeに、酸素O2を300SCCM添加した
ときの、基本周波数の第4、第6及び第8高調波におけ
るRF出力パワーと放電検出信号との関係を図13に示
す。酸素を添加ガスとして用いて添加したときには、プ
ラズマ放電異常の初期状態は、RF出力パワーが500
W近傍の高出力以上でなければ検出されなかった。よっ
て、制御すべきプラズマ生成パラメータとして酸素等の
添加ガスを用い、添加ガスを加えて大気圧プラズマを生
成することにより、プラズマ放電異常の初期状態が発生
しないように制御することができる。これは、前記添加
ガスにて生成されるプラズマ中の電子の固有の移動度
が、前記放電用ガスにて生成されるプラズマ中の電子の
固有の移動度よりも小さく、被処理体のプラズマダメー
ジを低減できることと相関があると推測される。
(2) Regarding Dependence of Additive Gas Flow Rate on Plasma State Next, in the plasma discharge electrode of FIG. 11, when the oxygen O 2 was added at 300 SCCM to helium He as a discharge gas, the fourth fundamental frequency, FIG. 13 shows the relationship between the RF output power and the discharge detection signal at the sixth and eighth harmonics. When oxygen is added as an additional gas, the RF output power is 500 in the initial state of abnormal plasma discharge.
It was not detected unless it was higher than the high output near W. Therefore, by using an additive gas such as oxygen as the plasma generation parameter to be controlled and generating the atmospheric pressure plasma by adding the additive gas, it is possible to control so that the initial state of abnormal plasma discharge does not occur. This is because the intrinsic mobility of electrons in the plasma generated by the additive gas is smaller than the intrinsic mobility of electrons in the plasma generated by the discharge gas, and the plasma damage to the object to be processed is caused. It is assumed that there is a correlation with the reduction of

【0081】なお、添加ガスとしては、Ar、Kr、X
e、O2、CF4、N2、CO2、SF6及びCHF3、少な
くともO、N、F又はClを含むガス、あるいはそれら
を含む液の気相状態であるものの中から選ばれた1以上
の反応性ガスであればよい。
The additive gas is Ar, Kr, or X.
e, O 2, CF 4, N 2, CO 2, SF 6 and CHF 3, at least O, N, selected from among those which are gaseous state F or gas containing Cl or liquid containing them, 1 Any reactive gas described above may be used.

【0082】次に、図11のプラズマ放電電極におい
て、例えばMIM素子パターンが形成されたガラス基板
を、下部電極上に載置したときの、基本周波数の第4、
第6及び第8高調波におけるRF出力パワーと放電検出
信号との関係を図14に示す。素子パターンが形成され
た基板では、図14に示したプラズマ放電異常の初期状
態が発生するRF出力パワーと、ほぼ同じRF出力パワ
ーで、プラズマ放電異常の初期状態が発生することが確
認された。よって、実際に、素子パターンが形成された
基板をプラズマ放電によって処理するときには、RF出
力パワー値のみを、変曲点Pで示すRF出力パワー値よ
りも低い値に設定してプラズマ放電を生成するか、もし
くは放電用ガスに添加ガスを加えて、所定のRF出力パ
ワー値に設定してプラズマ放電を生成すればよい。
Next, in the plasma discharge electrode of FIG. 11, when the glass substrate having the MIM element pattern formed thereon is placed on the lower electrode,
FIG. 14 shows the relationship between the RF output power and the discharge detection signal at the sixth and eighth harmonics. It was confirmed that, on the substrate on which the element pattern was formed, the initial state of abnormal plasma discharge occurred at almost the same RF output power as the RF output power at which the initial state of abnormal plasma discharge shown in FIG. 14 occurred. Therefore, when the substrate on which the element pattern is formed is actually processed by plasma discharge, only the RF output power value is set to a value lower than the RF output power value indicated by the inflection point P to generate plasma discharge. Alternatively, an additive gas may be added to the discharge gas to set a predetermined RF output power value to generate plasma discharge.

【0083】(3)プラズマ状態の電極間ギャップ依存
性について 図15〜図18には、図11のプラズマ放電電極におい
て、電極間ギャップGAPを変化させたときの、基本周
波数の第4、第6及び第8高調波におけるRF出力パワ
ーと放電検出信号との関係を示す。図15に示す放電検
出信号は、電極間ギャップが0.5mmのプラズマ放電
電極を用いて測定しており、図16に示す放電検出信号
は、電極間ギャップが1.0mmのプラズマ放電電極を
用いて測定しており、図17に示す放電電極信号は、電
極間ギャップが1.5mmのプラズマ放電電極を用いて
測定しており、図18に示す放電電極信号は、電極間ギ
ャップが2.0mmのプラズマ放電電極を用いて測定し
ている。
(3) Dependence of Inter-electrode Gap on Plasma State FIGS. 15 to 18 show the fourth and sixth fundamental frequencies when the inter-electrode gap GAP is changed in the plasma discharge electrode of FIG. And the relationship between the RF output power and the discharge detection signal at the eighth harmonic. The discharge detection signal shown in FIG. 15 is measured using a plasma discharge electrode having an inter-electrode gap of 0.5 mm, and the discharge detection signal shown in FIG. 16 is using a plasma discharge electrode having an inter-electrode gap of 1.0 mm. The discharge electrode signal shown in FIG. 17 is measured using a plasma discharge electrode with an inter-electrode gap of 1.5 mm, and the discharge electrode signal shown in FIG. 18 has an inter-electrode gap of 2.0 mm. It is measured using the plasma discharge electrode of.

【0084】この図15〜図18から、電極間ギャップ
が広いほうが、プラズマ放電異常の初期状態が生じるR
F出力パワーが高くなっている。これは、電極間ギャッ
プが広いほうが、電極間の電界強度を下げるためであ
る。よって、電極間ギャップを広く設定することによ
り、プラズマ放電異常の初期状態の発生を防止すること
ができる。
From FIGS. 15 to 18, the larger the gap between the electrodes is, the more the initial state of abnormal plasma discharge occurs.
F output power is high. This is because the wider the gap between the electrodes is, the lower the electric field strength between the electrodes is. Therefore, by setting the gap between the electrodes wide, it is possible to prevent the occurrence of the initial state of abnormal plasma discharge.

【0085】次に、図19に、本発明に係るプラズマ状
態検出装置の他の実施の形態の概略的な構成を示す。こ
のプラズマ状態検出装置では、プラズマ発生部より電磁
波として送信される高周波信号を受信し、その後は上記
実施例と同様にその特定周波数レベルを検出し、プラズ
マ放電異常の初期状態を検出する。
Next, FIG. 19 shows a schematic configuration of another embodiment of the plasma state detecting apparatus according to the present invention. In this plasma state detecting device, a high frequency signal transmitted as an electromagnetic wave is received from the plasma generating unit, and thereafter, the specific frequency level thereof is detected as in the above-described embodiment, and the initial state of abnormal plasma discharge is detected.

【0086】例えば、図19に示す構成において、高周
波電源3から出力される高周波電圧が整合器4で整合さ
れてプラズマ発生部5に供給されることで、プラズマ放
電が生じる。図19のプラズマ処理装置では、プラズマ
放電に起因して生ずる高周波信号がアンテナ51で受信
されて、同軸ケーブル52、53を介してスペクトル検
出部1に供給される。以降は、上記実施例と同様にして
プラズマ放電異常の初期状態を検出できる。
For example, in the configuration shown in FIG. 19, the high frequency voltage output from the high frequency power supply 3 is matched by the matching unit 4 and supplied to the plasma generating unit 5, so that plasma discharge occurs. In the plasma processing apparatus of FIG. 19, a high frequency signal generated due to plasma discharge is received by the antenna 51 and supplied to the spectrum detection unit 1 via the coaxial cables 52 and 53. After that, the initial state of abnormal plasma discharge can be detected in the same manner as in the above embodiment.

【0087】この図19に示す無線方式の実施例によれ
ば、アンテナ51及びスペクトル検出部1からなる検出
系を、プラズマ発生部5の位置に依存せずに、自由に配
置することができる。従って、図1に示す実施例と比較
して、センサユニット6を電極に接続する手間が省け、
そのための工事が不要となる。また、無線受信方式であ
るので、既存のプラズマ処理装置でのプラズマ放電異常
の初期状態の検出等にも、容易に利用可能となる。
According to the embodiment of the wireless system shown in FIG. 19, the detection system consisting of the antenna 51 and the spectrum detecting section 1 can be freely arranged without depending on the position of the plasma generating section 5. Therefore, as compared with the embodiment shown in FIG. 1, the labor for connecting the sensor unit 6 to the electrodes can be saved,
The work for that is unnecessary. Further, since it is a wireless reception system, it can be easily used for detecting an initial state of abnormal plasma discharge in an existing plasma processing apparatus.

【0088】次に、プラズマ処理装置の他の実施の形態
として、プラズマ放電異常の初期状態時の発光を検出す
ることにより、プラズマ放電異常の初期状態を検出し
て、プラズマ放電を制御するプラズマ処理装置につい
て、以下に説明する。
Next, as another embodiment of the plasma processing apparatus, the plasma processing for detecting the initial state of the abnormal plasma discharge by detecting the light emission in the initial state of the abnormal plasma discharge to control the plasma discharge. The device will be described below.

【0089】図20は、光検出方式を用いたプラズマ処
理装置の実施の形態の概略的な構成を示す。
FIG. 20 shows a schematic configuration of an embodiment of a plasma processing apparatus using a photodetection method.

【0090】図20では、プラズマ放電電極として、例
えばRF電極72を備え、ステージ71上にTABテー
プ73が載置固定されている。このプラズマ放電電極の
ステージ71とRF電極72との間にファイバー74を
導入し、このファイバー74で、プラズマ放電異常の初
期状態時に発生する発光を検出する。プラズマ放電時の
発光は、プラズマ中の原子等の成分に応じた波長をも
つ。よって、このファイバー74で得られた発光波長は
分光器75に送信され、分光器75では、プラズマ放電
に寄与する成分毎の波長を検出する。分光器75で検出
された各成分毎の波長は、発光強度検出部76に送られ
て、各成分毎に発光時の強度が検出される。これらの発
光強度は、比較器77に送られて、予め設定されてい
る、正常なプラズマ放電時の発光強度と比較される。こ
の比較器77では、プラズマ放電異常が生じていること
を示す信号を制御回路31に送信する。
In FIG. 20, for example, an RF electrode 72 is provided as a plasma discharge electrode, and a TAB tape 73 is placed and fixed on the stage 71. A fiber 74 is introduced between the stage 71 of the plasma discharge electrode and the RF electrode 72, and the fiber 74 detects light emission generated in the initial state of abnormal plasma discharge. Light emission during plasma discharge has a wavelength according to components such as atoms in plasma. Therefore, the emission wavelength obtained by the fiber 74 is transmitted to the spectroscope 75, and the spectroscope 75 detects the wavelength of each component contributing to plasma discharge. The wavelength of each component detected by the spectroscope 75 is sent to the emission intensity detection unit 76, and the intensity at the time of emission is detected for each component. These emission intensities are sent to the comparator 77 and compared with the preset emission intensities during normal plasma discharge. The comparator 77 sends a signal indicating that the plasma discharge abnormality has occurred to the control circuit 31.

【0091】制御回路31は、プラズマ放電異常の初期
状態が生じないように、複数のプラズマ生成パラメータ
を設定する。そして、設定したプラズマ生成パラメータ
を用いて、RF出力パワー制御部33、電極間ギャップ
制御部34、及びガス流量制御部35をそれぞれ制御す
る。
The control circuit 31 sets a plurality of plasma generation parameters so that the initial state of abnormal plasma discharge does not occur. Then, the RF output power control unit 33, the inter-electrode gap control unit 34, and the gas flow rate control unit 35 are controlled using the set plasma generation parameters.

【0092】表1には、図20のプラズマ処理装置で、
放電用ガスにヘリウムHeを用い、添加ガスに酸素O2
を用いたときに、ファイバー74で検出されたヘリウム
原子及び酸素原子の発光強度を示す。
Table 1 shows the plasma processing apparatus of FIG.
Helium He is used as the discharge gas and oxygen O 2 is used as the additive gas.
The luminescence intensity of helium atoms and oxygen atoms detected by the fiber 74 is shown when is used.

【0093】[0093]

【表1】 ヘリウム原子の発光波長は、706.5nm、酸素原子
の発光波長は、777.3nmである。また、このとき
の電極間ギャップは3mm、ヘリウム流量は20リット
ル/minである。
[Table 1] The emission wavelength of helium atoms is 706.5 nm, and the emission wavelength of oxygen atoms is 777.3 nm. At this time, the inter-electrode gap is 3 mm and the helium flow rate is 20 liter / min.

【0094】また、この表1の値を図21に示す。曲線
aがヘリウム原子の発光強度を示し、曲線bが酸素原子
の発光強度を示す。この図21から、プラズマ放電異常
の初期状態は、RF出力パワーが400Wより高いとき
に発生していることを確認することができた。従って、
RF出力パワーを400W以下とするようにプラズマ生
成パラメータを設定することにより、プラズマ放電異常
の初期状態の発生を防止することができる。
The values in Table 1 are shown in FIG. The curve a shows the emission intensity of helium atoms, and the curve b shows the emission intensity of oxygen atoms. From this FIG. 21, it could be confirmed that the initial state of abnormal plasma discharge occurred when the RF output power was higher than 400 W. Therefore,
By setting the plasma generation parameter so that the RF output power is 400 W or less, it is possible to prevent the occurrence of the initial state of abnormal plasma discharge.

【0095】[0095]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のプラズマ処理装置の実施の形態の概略
的な構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention.

【図2】進行波電力コントロール電圧を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a traveling wave power control voltage.

【図3】(A)は高周波電圧の周期的な出力変化を模式
的に示し、(B)は電圧出力開始時の高周波電圧の出力
変化を模式的に示す図である。
FIG. 3A is a diagram schematically showing a periodic output change of a high frequency voltage, and FIG. 3B is a diagram schematically showing an output change of a high frequency voltage at the start of voltage output.

【図4】スペクトル検出部での検出信号の選択性を示す
特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing selectivity of a detection signal in a spectrum detection unit.

【図5】選択される信号幅を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing selected signal widths.

【図6】(A)はプラズマ正常時に検出された高調波ス
ペクトルの変化状態を模式的に示し、(B)はプラズマ
異常時に検出された高調波スペクトルの変化状態を模式
的に示す図である。
FIG. 6A is a diagram schematically showing a change state of a harmonic spectrum detected when plasma is normal, and FIG. 6B is a diagram schematically showing a change state of a harmonic spectrum detected when plasma is abnormal. .

【図7】(A)はプラズマ正常時に出力される放電検出
信号の変化を模式的に示し、(B)はプラズマ異常時に
出力される放電検出信号の変化を模式的に示す図であ
る。
7A is a diagram schematically showing a change in a discharge detection signal output when plasma is normal, and FIG. 7B is a diagram schematically showing a change in a discharge detection signal output when plasma is abnormal.

【図8】本発明に係るプラズマ処理装置の他の実施の形
態の概略的な構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.

【図9】(A)は検出された高調波レベルと進行波電力
モニター電圧を模式的に示し、(B)は両者の除算後の
信号レベルを模式的に示す図である。
9A is a diagram schematically showing a detected harmonic level and a traveling wave power monitor voltage, and FIG. 9B is a diagram schematically showing a signal level after the division of both.

【図10】第4、第6及び第8高調波における信号強度
とモニター出力電圧との関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the signal strength and the monitor output voltage at the fourth, sixth, and eighth harmonics.

【図11】プラズマ処理装置に用いた電極の概略的な構
成図である。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of electrodes used in a plasma processing apparatus.

【図12】RF出力パワーと図11の電極を用いて検出
したプラズマ放電検出信号との関係を示すものである。
12 shows a relationship between RF output power and a plasma discharge detection signal detected by using the electrode of FIG.

【図13】酸素を添加したときのRF出力パワーとプラ
ズマ放電検出信号との関係を示すものである。
FIG. 13 shows the relationship between RF output power and plasma discharge detection signal when oxygen is added.

【図14】素子パターンを形成したガラス基板を用いた
ときのRF出力パワーとプラズマ放電検出信号との関係
を示すものである。
FIG. 14 shows the relationship between RF output power and plasma discharge detection signal when a glass substrate having an element pattern is used.

【図15】電極間ギャップが0.5mmのときのRF出
力パワーとプラズマ放電検出信号との関係を示すもので
ある。
FIG. 15 shows the relationship between the RF output power and the plasma discharge detection signal when the gap between the electrodes is 0.5 mm.

【図16】電極間ギャップが1.0mmのときのRF出
力パワーとプラズマ放電検出信号との関係を示すもので
ある。
FIG. 16 shows the relationship between the RF output power and the plasma discharge detection signal when the gap between the electrodes is 1.0 mm.

【図17】電極間ギャップが1.5mmのときのRF出
力パワーとプラズマ放電検出信号との関係を示すもので
ある。
FIG. 17 shows the relationship between the RF output power and the plasma discharge detection signal when the gap between the electrodes is 1.5 mm.

【図18】電極間ギャップが2.0mmのときのRF出
力パワーとプラズマ放電検出信号との関係を示すもので
ある。
FIG. 18 shows the relationship between the RF output power and the plasma discharge detection signal when the gap between the electrodes is 2.0 mm.

【図19】本発明に係るプラズマ処理装置であって、プ
ラズマ放電の電磁波を無線で受信するプラズマ処理装置
の実施の形態の概略的な構成図である。
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention, which wirelessly receives an electromagnetic wave of plasma discharge.

【図20】本発明に係るプラズマ処理装置であって、光
検出方式を用いたプラズマ処理装置の実施の形態の概略
的な構成図である。
FIG. 20 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention, which uses a light detection method.

【図21】RF出力パワーとHe原子及びO原子の発光
強度との関係を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the RF output power and the emission intensity of He atoms and O atoms.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スペクトル検出部 3 高周波電源 4 整合器 5 プラズマ発生部 6 センサーユニット 11 変調用発振器 12 ハイパス&トラップフィルター 13 第一局部発振器 14 第一周波数変換器 15 狭帯域フィルター 16 第二局部発振器 17 第二周波数発振器 18 高周波増幅器 19、22 検波器 20 割算器 21 交流増幅器 23 電圧比較器 24 検出感度設定ボリュウム 25 トランジスタ 26 コイル 27 スイッチ 31 制御回路 32 メモリ 33 RF出力パワー制御部 34 電極間ギャップ制御部 35 ガス流量制御部 40 減算器 51 アンテナ 71 ステージ 72 RF電極 73 TABテープ 74 ファイバー 75 分光器 76 発光強度検出部 77 比較器 1 Spectrum Detection Section 3 High Frequency Power Supply 4 Matching Device 5 Plasma Generation Section 6 Sensor Unit 11 Modulation Oscillator 12 High Pass & Trap Filter 13 First Local Oscillator 14 First Frequency Converter 15 Narrow Band Filter 16 Second Local Oscillator 17 Second Frequency Oscillator 18 High-frequency amplifier 19, 22 Detector 20 Divider 21 AC amplifier 23 Voltage comparator 24 Detection sensitivity setting volume 25 Transistor 26 Coil 27 Switch 31 Control circuit 32 Memory 33 RF output power control unit 34 Electrode gap control unit 35 Gas Flow rate control unit 40 Subtractor 51 Antenna 71 Stage 72 RF electrode 73 TAB tape 74 Fiber 75 Spectrometer 76 Emission intensity detection unit 77 Comparator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/66 H01L 21/31 C // H01L 21/31 21/302 E (72)発明者 山口 久夫 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500 日本真空技術 株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication H01L 21/66 H01L 21/31 C // H01L 21/31 21/302 E (72) Inventor Yamaguchi Hisao, 2500, Hagizono, Chigasaki, Kanagawa Japan, Japan Vacuum Technology Co., Ltd.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電源からの交流電圧を一対の電極に
印加することで前記一対の電極間にプラズマを生成し、
該プラズマ放電により被処理体を処理するプラズマ処理
方法において、 前記プラズマ放電の状態を変化させる複数のプラズマ生
成パラメータのうちの少なくとも1つを変化させなが
ら、前記交流電源の基本周波数以外の特定周波数のスペ
クトルの変化をモニタし、検出された前記スペクトルの
変化率に基づいて、プラズマ放電異常の初期状態である
ことを判定することを特徴とするプラズマ処理方法。
1. A plasma is generated between the pair of electrodes by applying an AC voltage from an AC power source to the pair of electrodes,
In a plasma processing method for processing an object to be processed by the plasma discharge, while changing at least one of a plurality of plasma generation parameters that changes the state of the plasma discharge, a specific frequency other than a fundamental frequency of the AC power supply is changed. A plasma processing method, wherein a change in spectrum is monitored, and it is determined that the initial state of abnormal plasma discharge is based on the detected rate of change in the spectrum.
【請求項2】 請求項1において、 前記特定周波数は、前記交流電源の基本周波数に対する
高調波であることを特徴とするプラズマ処理方法。
2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the specific frequency is a harmonic of the fundamental frequency of the AC power supply.
【請求項3】 請求項1又は2において、 前記プラズマ放電異常の初期状態であることを判定した
際には、前記プラズマ放電異常の初期状態が発生したこ
とを、前記被処理体の処理の履歴情報として記憶するこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。
3. The history of processing of the object to be processed according to claim 1, wherein when the initial state of the plasma discharge abnormality is determined, the occurrence of the initial state of the plasma discharge abnormality is generated. A plasma processing method characterized by storing as information.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかにおいて、 前記プラズマ放電異常の初期状態であることを判定した
際には、前記複数のプラズマ生成パラメータの少なくと
も一つを制御して、正常なプラズマ状態を維持する状態
に設定することを特徴とするプラズマ処理方法。
4. The normal plasma according to claim 1, wherein when it is determined that the plasma discharge abnormality is in an initial state, at least one of the plurality of plasma generation parameters is controlled. A plasma processing method, characterized in that the state is maintained.
【請求項5】 交流電源からの交流電圧を一対の電極に
印加することで前記一対の電極間に生成されるプラズマ
放電の状態を制御して、該プラズマにより被処理体を処
理するプラズマ処理方法において、 複数のプラズマ生成パラメータのうちの少なくとも1つ
を変化させながら、前記プラズマ放電異常の初期状態に
移行する境界条件を検出し、該境界条件に基づいて、前
記複数のプラズマ生成パラメータの少なくとも一つを制
御して、正常なプラズマ放電を維持することを特徴とす
るプラズマ処理方法。
5. A plasma treatment method for treating an object to be treated with the plasma by controlling the state of plasma discharge generated between the pair of electrodes by applying an AC voltage from an AC power source to the pair of electrodes. In, while changing at least one of the plurality of plasma generation parameters, a boundary condition for transitioning to the initial state of the plasma discharge abnormality is detected, and based on the boundary condition, at least one of the plurality of plasma generation parameters is detected. A plasma processing method, characterized in that a normal plasma discharge is maintained by controlling one of them.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかにおいて、 変化される前記少なくとも1つのプラズマ生成パラメー
タは、前記交流電源からの出力パワーであり、該出力パ
ワーを前記プラズマ放電の生成中に周期的に変化させる
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
6. The method of claim 1, wherein the at least one plasma generation parameter that is changed is an output power from the AC power supply, the output power being periodically generated during the generation of the plasma discharge. A plasma processing method, characterized in that:
【請求項7】 請求項1乃至5のいずれかにおいて、 変化される前記少なくとも1つのプラズマ生成パラメー
タは、前記交流電源からの出力パワーであり、該出力パ
ワーを出力開始時に変化させることを特徴とするプラズ
マ処理方法。
7. The at least one plasma generation parameter to be changed according to claim 1, wherein the at least one plasma generation parameter is output power from the AC power supply, and the output power is changed at the start of output. Plasma treatment method.
【請求項8】 請求項4又は5において、 制御される前記少なくとも一つのプラズマ生成パラメー
タは、前記交流電源の出力パワーであり、該出力パワー
を前記境界条件における値よりも低くすることを特徴と
するプラズマ処理方法。
8. The method according to claim 4, wherein the at least one plasma generation parameter to be controlled is an output power of the AC power supply, and the output power is lower than a value in the boundary condition. Plasma treatment method.
【請求項9】 請求項4又は5において、 制御される前記少なくとも一つのプラズマ生成パラメー
タは、前記一対の電極間の距離であり、該距離を前記境
界条件における値よりも大きくすることを特徴とするプ
ラズマ処理方法。
9. The method according to claim 4, wherein the at least one plasma generation parameter to be controlled is a distance between the pair of electrodes, and the distance is larger than a value under the boundary condition. Plasma treatment method.
【請求項10】 請求項4又は5において、 制御される前記少なくとも一つのプラズマ生成パラメー
タは、前記一対の電極間に供給されるガスであり、プラ
ズマ放電用ガスに添加される添加ガスの供給量を、前記
境界条件における値よりも多くすることを特徴とするプ
ラズマ処理方法。
10. The controlled plasma generation parameter according to claim 4, wherein the at least one plasma generation parameter is a gas supplied between the pair of electrodes, and a supply amount of an additive gas added to a plasma discharge gas. Is larger than the value under the boundary condition.
【請求項11】 請求項10において、 前記添加ガスは、Ar、Kr、Xe、O2、CF4
2、CO2、SF6及びCHF3、少なくともO、N、F
又はClを含むガス、あるいはそれらを含む液の気相状
態であるものの中から選ばれた1以上の反応性ガスであ
ることを特徴とするプラズマ処理方法。
11. The additive gas according to claim 10, wherein the additive gas is Ar, Kr, Xe, O 2 , CF 4 ,
N 2 , CO 2 , SF 6 and CHF 3 , at least O, N, F
Or a gas containing Cl, or a liquid containing them, which is one or more reactive gases selected from those in a gas phase state.
【請求項12】 交流電源からの交流電圧を一対の電極
に印加することで前記一対の電極間にプラズマを生成
し、該プラズマ放電により被処理体を処理するプラズマ
処理装置において、 複数のプラズマ生成パラメータのうちの少なくとも1つ
を変化させながら、前記プラズマ放電異常の初期状態に
移行する境界条件を検出する検出手段と、 検出された前記境界条件に基づいて、前記複数のプラズ
マ生成パラメータのうちの少なくとも一つを設定制御し
て、正常なプラズマ放電の生成を維持する制御手段と、 を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
12. A plasma processing apparatus, wherein a plasma is generated between a pair of electrodes by applying an AC voltage from an AC power supply to the pair of electrodes, and a plurality of plasmas are generated in the plasma processing apparatus for processing an object to be processed by the plasma discharge. Detecting means for detecting a boundary condition that shifts to an initial state of the plasma discharge abnormality while changing at least one of the parameters; and a plurality of plasma generation parameters among the plurality of plasma generation parameters based on the detected boundary condition. A plasma processing apparatus comprising: a control unit that controls at least one setting to maintain normal plasma discharge generation.
【請求項13】 請求項12において、 検出された前記境界条件に基づいて設定された前記少な
くとも一つのプラズマ生成パラメータを記憶する記憶手
段をさらに有し、 前記制御手段は、記憶された前記少なくとも一つのプラ
ズマ生成パラメータに基づいて、正常なプラズマ放電の
生成を維持することを特徴とするプラズマ処理装置。
13. The storage device according to claim 12, further comprising a storage unit that stores the at least one plasma generation parameter set based on the detected boundary condition, wherein the control unit stores the stored at least one of the at least one plasma generation parameter. A plasma processing apparatus, which maintains normal plasma discharge generation based on three plasma generation parameters.
JP8103574A 1996-03-29 1996-03-29 Plasma processing method and device Withdrawn JPH09266097A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8103574A JPH09266097A (en) 1996-03-29 1996-03-29 Plasma processing method and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8103574A JPH09266097A (en) 1996-03-29 1996-03-29 Plasma processing method and device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09266097A true JPH09266097A (en) 1997-10-07

Family

ID=14357570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8103574A Withdrawn JPH09266097A (en) 1996-03-29 1996-03-29 Plasma processing method and device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09266097A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008115460A (en) * 2006-10-12 2008-05-22 Canon Inc Method for forming semiconductor device and method for forming photovoltaic device
JP2008311338A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Harada Sangyo Kk Vacuum treatment apparatus and abnormal discharge precognition device used therefor, and control method of vacuum treatment apparatus
JP2015058443A (en) * 2013-09-18 2015-03-30 株式会社ダイヘン Plasma arc welding system
CN104934340A (en) * 2014-03-21 2015-09-23 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Radio frequency sensor and impedance matching device
KR20190075152A (en) * 2016-11-18 2019-06-28 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Composition emission spectroscopy for particle induced arc detection in manufacturing process
WO2020250787A1 (en) * 2019-06-13 2020-12-17 株式会社クメタ製作所 Plasma generation device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008115460A (en) * 2006-10-12 2008-05-22 Canon Inc Method for forming semiconductor device and method for forming photovoltaic device
US7534628B2 (en) 2006-10-12 2009-05-19 Canon Kabushiki Kaisha Method for forming semiconductor device and method for forming photovoltaic device
JP2008311338A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Harada Sangyo Kk Vacuum treatment apparatus and abnormal discharge precognition device used therefor, and control method of vacuum treatment apparatus
JP2015058443A (en) * 2013-09-18 2015-03-30 株式会社ダイヘン Plasma arc welding system
CN104934340A (en) * 2014-03-21 2015-09-23 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Radio frequency sensor and impedance matching device
KR20190075152A (en) * 2016-11-18 2019-06-28 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Composition emission spectroscopy for particle induced arc detection in manufacturing process
JP2020513647A (en) * 2016-11-18 2020-05-14 東京エレクトロン株式会社 Compositional emission spectroscopy for the detection of particle-induced arcs in the manufacturing process
WO2020250787A1 (en) * 2019-06-13 2020-12-17 株式会社クメタ製作所 Plasma generation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4739793B2 (en) High frequency power supply
US10332760B2 (en) Method for controlling plasma processing apparatus
US6303044B1 (en) Method of and apparatus for detecting and controlling in situ cleaning time of vacuum processing chambers
JP4879548B2 (en) High frequency power supply
US8674606B2 (en) Detecting and preventing instabilities in plasma processes
US6796269B2 (en) Apparatus and method for monitoring plasma processing apparatus
JP2006286254A5 (en)
US20070121267A1 (en) High-frequency power supply system
JP4837368B2 (en) Arc detector for plasma processing system
US20030213559A1 (en) Stabilization of electronegative plasmas with feedback control of RF generator systems
US9627182B2 (en) Tuning a parameter associated with plasma impedance
JP2007103102A5 (en)
JP2000049000A (en) Frequency adjusting device
JP2003282545A (en) Method of manufacturing semiconductor device and plasma treatment apparatus
JP2008287999A (en) Plasma treatment device and its control method
JPH09266097A (en) Plasma processing method and device
JP4837369B2 (en) Arc detector for plasma processing system
KR20030037470A (en) Plasma prcess chamber monitoring method and system used therefor
JPH09266098A (en) Plasma condition detecting device and method, and etching terminating point detecting device and method
JP2000150478A (en) Plasma generating method and device therefor
KR101302158B1 (en) Plasma processing apparatus
JP4176813B2 (en) Plasma processing equipment
JP2007036139A (en) Plasma treatment equipment and method for detecting plasma cleaning end
JP2011023356A (en) Plasma processing device, and substrate processing method
JP2005109183A (en) Method for controlling output power of high-frequency power supply and high-frequency power unit

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030603