KR20080093926A - 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치 - Google Patents

분압 측정 방법 및 분압 측정 장치 Download PDF

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이사오 무라기시
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Abstract

진공 챔버 내부의 분압 분포를 간편하게 측정하는 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치는, 진공 챔버 내에 구비하는 측정 전용의 국소 플라즈마원(9)을 측정 개소로 이동시키는 이동 단계와, 진공 챔버의 벽부에 설치되어, 광이 통과하는 창을 통해, 국소 플라즈마원이 발생시킨 플라즈마로부터의 발광을 수광하여, 수광한 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 진공 챔버 내의 분압 분포를 측정하는 측정 단계를 포함한다.

Description

분압 측정 방법 및 분압 측정 장치{PARTIAL PRESSURE MEASURING METHOD AND PARTIAL PRESSURE MEASURING APPARATUS}
본 발명은, 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치에 관한 것으로, 특히, 진공 챔버 내의 분압을 측정하는 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치에 관한 것이다.
진공 챔버 내에 미량의 가스를 도입하여, 기재(基材) 표면에 있어서 반응을 발생시키는 표면 개질이나, 플라즈마를 발생시킴으로써 표면을 가공하는 드라이 에칭이나, 막을 형성하는 스퍼터링이나, CVD(Chemical Vapor Deposition)는, 전자 부품이나 광학 박막 등의 많은 제품의 양산에 널리 이용되고 있다.
기판면 내에 있어서의 균질한 처리를 실현하기 위해서는, 미량 가스의 농도가 진공 챔버 내에서 균일한 것이 바람직하다. 그 때문에, 진공 챔버 내부의 미량 가스의 농도 분포를 파악하고, 또한 미량 가스의 농도를 제어하는 것이 대단히 중요하다.
예를 들면, 진공 중에서 플라즈마를 발생시켜 기판에 성막을 행하는 스퍼터링이 있다. 스퍼터링에 의해 산화물이나 질화물 등을 고속으로 성막하는 방법으로서 반응성 스퍼터링법이 있다. 반응성 스퍼터링법이란, 진공 챔버 내에 설치된 금 속 타깃에 DC 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키고, 발생한 플라즈마에 의해 금속 타깃으로부터 튀어나온 원자를, 진공 챔버 내에 도입한 반응성 가스와 반응시켜 화합물로 함으로써, 산화물이나 질화물을 기판 상에 퇴적시키는 방법이다.
진공 챔버 내에서 형성하는 화합물 박막의 조성을 기판면 내에서 균질하게 하기 위해서는, 도입하는 가스의 분포를 제어하여 균질한 반응을 실현하는 것이 중요하다. 그 때문에, 실제로 화합물 박막을 형성하는 장치 내에 있어서의 가스 분압 분포를 모니터링하여, 제어하는 것이 중요하다. 여기에서, 분압이란, 혼합 기체의 압력(전체 압력) 중에서, 어떤 기체(가스)가 차지하는 압력을 그 기체의 분압이라고 한다. 또, 분압 분포란, 진공 챔버 내에서의 공간적인 분압의 분포를 말한다.
그래서, 종래의 분압 분포 측정 방법으로서 예를 들면 질량 분석기를 이용하는 분압 측정 방법이 있다.
질량 분석기에 의한 분압 분포 측정 방법에서는, 질량 분석기의 분석관까지 가스를 유도할 필요가 있다. 그 때문에, 진공 챔버 내의 국소적인 분압을 측정하는 경우에는, 진공 챔버 내부의 측정 개소까지 배관을 설치할 필요가 있다. 또한, 설치하는 그 배관의 직경은 가늘게 할 필요가 있다. 그러나, 배관의 직경이 가늘어지면 밴관의 컨덕턴스는 낮아져 버리므로, 정확한 분압을 측정할 수 없다. 또, 배관 표면에 부착되는 흡착 가스가 측정에 영향을 주어 버린다.
그래서, 진공 챔버 내에 배관을 설치할 필요가 없는 분압 측정 방법으로서 분광 측정 장치를 이용한 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 : 일본국 특허공고 평02-25249호 공보).
특허 문헌 1에서는, LIF(Laser Induced Fluorescence)에 의한 분광 분석 방법이 개시되어 있다. LIF에 의한 분광 측정을 행하면, 레이저 조사된 부분의 각 장소에 있어서의 분압을 측정하는 것이 가능하다.
도 1은 종래의 분광 측정 장치의 개략 구성도이다. 도 1에 나타낸 분광 측정 장치는, 진공 챔버(1), 투명창(2), 분광기(3), 광 파이버(4), 레이저 발진용 전원(5), 레이저 유닛(6) 및 레이저 제어용 광학 유닛(7)을 구비한다.
도 1에 나타낸 분광 측정 장치에서는, 진공 챔버(1)의 외벽에 투명창(2)이 설치되어, 외부로부터 레이저 유닛(6)에 의해 공급되는 레이저 광(8)을 가스에 조사한다. 가스에 레이저 광(8)이 조사되면, 가스 분자가 여기하여 다시 기저 상태로 떨어질 때에 발광을 발생한다. 발생한 발광의 발광 강도를 레이저 광(8)의 경로를 따라 측정함으로써, 각 부분에 있어서의 분압 분포를 알 수 있다.
그러나, 분광 측정 장치는, 일반적으로, 매우 고액임과 더불어 발광 강도가 약하기 때문에, 측정에 장시간을 요한다. 이것을 단시간에 측정하고자 하면, 노이즈가 많아지기 때문에 측정 정밀도가 저하한다.
또, 진공 챔버(1) 내의 각 부위를 측정할 때마다, 레이저 유닛(6)이나 분광기(3)의 광학계를 이동하여, 조정하는 수고가 필요해지므로, 양산 공정에 도입하는 것은 대단히 곤란하다.
그래서, 광학계의 조정의 수고를 경감할 수 있고, 또한, 분광 측정 장치에 비해 염가인 분압 측정 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 : 일본국 특 허공고 평02-25249호 공보, 특허 문헌 2 : 일본국 특허공개 평11-236666호 공보, 특허 문헌 3 : 일본국 특허공개 평05-62944호 공보, 특허 문헌 4 : 일본국 특허공개 소58-46640호 공보, 특허 문헌 5 : 일본국 특허공고 2005-276618호 공보).
상기 특허 문헌 2에서는, 플라즈마 광의 발광 스펙트럼을 검출함으로써 진공 챔버 내의 H2O 분압을 측정하는 분압 측정 방법이 개시되어 있다.
상기 특허 문헌 3에서는, 진공 챔버 내에서 발생하는 플라즈마 발광을 분광기에 집속시켜, 플라즈마 발광 스펙트럼을 분광하는 방법이 개시되어 있다.
상기 특허 문헌 4에서는, 진공 챔버에 설치된 창에서 방사되는 플라즈마 발광을 분광 측정하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허 문헌 2∼4에서는, 진공 챔버 내에 설치된 프로세스용의 프라즈마원(이하, 프로세스 플라즈마원이라고 기재)에서 발생되는 플라즈마의 발광의 일부를 이용하여 측정한다. 그 때문에, 프로세스 플라즈마원에서 발생되는 플라즈마의 발광은 상대적으로 강하여, 측정하고 싶은 가스에 관한 플라즈마의 발광을 정밀도 좋게 측정 가능하다고는 할 수 없다. 즉, 상기 특허 문헌 2∼4에 있어서의 분압 측정 방법에서는, 진공 챔버 내에 설치된 프로세스용의 프로세스 플라즈마원의 플라즈마 발광을 이용하기 때문에, 측정하고 싶은 가스에 관한 플라즈마 발광뿐만 아니라 측정하지 않는 가스에 관한 플라즈마 발광도 포함시켜 수광해 버려, 원하는 가스의 정확한 분압 측정을 행하는 것이 어렵다는 문제가 있다.
또, 진공 챔버 내에 설치된 프로세스용의 프로세스 플라즈마원이, 예를 들면 특허 문헌 5에 개시된 원통 전극으로 구성된 프로세스 플라즈마원인 경우에는, 프로세스 플라즈마원에서 발생되는 플라즈마의 발광을 수광할 수 있는 각도나 위치가 제한되어 버린다. 또한, 특허 문헌 5에 개시된 프로세스 플라즈마원은 이동 가능하기 때문에, 프로세스 플라즈마원에서 발광되는 플라즈마 발광을 수광하여 측정하기 위한 조정은 어렵다. 따라서, 상기 특허 문헌 5에 의거한 분압 측정 방법에서는, 진공 챔버 내의 원하는 가스에 대해 정확한 분압 측정을 행하는 것은 어렵다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결하는 것으로서, 진공 챔버 내부의 분압 분포를 간편하게 측정하는 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 분압 측정 방법은, 진공 챔버 내에 구비하는 측정 전용의 국소 플라즈마원을 측정 개소로 이동시키는 이동 단계와, 상기 진공 챔버의 벽부에 설치된 광이 통과하는 창을 통해, 상기 국소 플라즈마원이 발생시킨 플라즈마로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내에서의 분압 분포를 측정하는 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그것에 의해, 프로세스 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터가 아니라 측정 전용의 국소 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터의 광을 이용할 수 있으므로, 진공 챔버 내부의 압력 분포를 간편하게 측정하는 것이 가능하다. 또한, 국소 플라즈마원은 이동 가능하기 때문에, 진공 챔버 내의 원하는 위치에서 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 원하는 위치에서의 국소적인 분압 측정이 가능해진다.
또, 진공 챔버의 벽부에 설치된 광이 통과하는 창을 통해, 상기 진공 챔버 내에 구비하는 측정 전용의 복수의 국소 플라즈마원마다로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내의 복수 개소에서 의 분압 분포를 측정하는 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 해도 된다.
그것에 의해, 프로세스 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터가 아니라 측정 전용의 국소 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터의 플라즈마 광을 이용할 수 있으므로, 진공 챔버 내부의 복수 개소의 압력 분포를 간편하게 측정하는 것이 가능하다.
여기에서, 상기 국소 플라즈마원은, 직류 평행 평판 전극, 고주파 평행 평판 전극, 유도 결합 코일 전극 및 메시 형상 대향 전극 중 어느 하나로 구성되는 전극을 갖도록 해도 된다.
그것에 의해, 국소 플라즈마원은 진공 챔버 내의 가스류를 저해하지 않기 때문에, 높은 정밀도의 분압 측정을 행하는 것이 가능하다.
또, 상기 국소 플라즈마원은, 실질적으로 표면이 플로팅 상태인 면과, 상기 면과 대향하는 위치에 배치된 금속면으로 구성되도록 해도 된다.
또, 상기 분압 측정 방법은, 진공 챔버 내에 프로세스용의 프로세스 플라즈마원과, 프로세스 대상의 기판을 구비하는 제조 장치의 진공 챔버 내에서 행해지고, 또한, 상기 측정 단계에 있어서 측정된 분압 분포에 의거하여, 발광 강도 분포가 균일해지도록 조정되는 조정 단계를 포함하고, 상기 조정 단계에서는, 상기 프로세스 플라즈마원에 고전압을 인가하여 발생시킨 플라즈마를 이용하여 물리적으로 상기 기판에 박막을 형성하도록 해도 되며, 상기 제조 장치는, 진공 챔버 내에 플라즈마원이 되는 타깃이 설치되어, 상기 타깃에 고전압을 인가함으로써 발생시킨 플라즈마를 이용하여, 상기 기판에 박막을 형성하는 스퍼터링 장치이고, 상기 조정 단계에서는, 상기 측정 단계에 있어서 측정된 분압 분포에 의거하여, 발광 강도 분포가 균일해지도록 가스 유량, 가스 혼합비, 타깃 인가 전력 및 조압 밸브 개도 중 적어도 1개가 조정되도록 해도 된다.
그것에 의해, 프로세스 장치의 진공 챔버 내부의 압력 분포를 간편하게 측정할 수 있고, 이것을 기초로 성막 파라미터를 조정할 수 있으므로 균질한 막을 작성하는 것이 가능하다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 분압 측정 장치는, 진공 챔버 내에 설치된 측정 전용의 국소 플라즈마원과, 상기 국소 플라즈마원을 측정 개소로 이동시키는 이동 수단과, 상기 진공 챔버의 벽부에 설치되어, 광이 통과하는 창과, 상기 창을 통해, 상기 국소 플라즈마원이 발생시킨 플라즈마로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내에서의 분압 분포를 측정하는 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의해, 프로세스 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터가 아니라 측정 전용의 국소 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터의 플라즈마 광을 이용할 수 있으므로, 진공 챔버 내부의 압력 분포를 간편하게 측정하는 것이 가능하다.
또, 진공 챔버 내에 설치된 측정 전용의 복수의 국소 플라즈마원과, 상기 진공 챔버의 벽부에 설치되어, 광이 통과하는 창과, 상기 창을 통해, 상기 각 국소 플라즈마원이 발생시킨 플라즈마로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내의 복수 개소에서의 분압 분포를 측정하는 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 프로세스 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터가 아니라 측정 전용의 국소 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터의 플라즈마 광을 이용할 수 있으므로, 진공 챔버 내부의 복수 개소의 압력 분포를 간편하게 측정하는 것이 가능하다.
여기에서, 상기 국소 플라즈마원은, 직류 평행 평판 전극, 고주파 평행 평판 전극, 유도 결합 코일 전극 및 메시 형상 대향 전극 중 어느 하나로 구성되는 전극을 갖도록 해도 된다.
이 구성에 의해, 국소 플라즈마원은 진공 챔버 내의 가스류를 저해하지 않기 때문에, 높은 정밀도의 분압 측정을 행하는 것이 가능하다.
또, 상기 국소 플라즈마원은, 실질적으로 표면이 플로팅 상태인 면과, 상기 면과 대향하는 위치에 배치된 금속면으로 구성되도록 해도 된다.
또, 상기 분압 측정 장치는, 또한, 진공 챔버 내에 프로세스용의 프로세스 플라즈마원과, 프로세스 대상의 기판을 갖는 제조 장치에 구비되고, 상기 제조 장치는, 상기 측정 수단에 의한 분압 측정 결과에 의거하여, 발광 강도 분포가 균일해지도록 조정하고, 상기 프로세스 플라즈마원에 고전압을 인가하여 발생시키는 플라즈마를 이용하여 물리적으로 상기 기판에 박막을 형성하도록 해도 되며, 상기 제조 장치는, 진공 챔버 내에 플라즈마원이 되는 타깃이 설치되어, 상기 타깃에 고전압을 인가함으로써 발생시킨 플라즈마를 이용하여, 상기 기판에 박막을 형성하는 스퍼터링 장치이고, 상기 측정 수단에 의한 분압 측정 결과에 의거하여, 발광 강도 분포가 균일해지도록, 가스 유량, 가스 혼합비, 타깃 인가 전력 및 조압 밸브 개도 중 적어도 1개를 조정하도록 해도 된다.
이 구성에 의해, 프로세스 장치의 진공 챔버 내부의 압력 분포를 간편하게 측정할 수 있고, 이것을 기초로 성막 파라미터를 조정할 수 있으므로, 균질한 막을 작성하는 것이 가능하다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 분압 측정 장치에 있어서, 상기 국소 플라즈마원은, 글로 방전을 발생시키는 소경의 구멍을 적어도 1개 갖는 펀칭 메탈 전극으로 구성되는 전극을 갖는 것을 특징으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 저비용의 국소 플라즈마원을 실현할 수 있다.
또, 상기 국소 플라즈마원은, 할로우 캐소드 전극으로 구성되는 전극을 갖는 것을 특징으로 해도 된다.
이 구성에 의해, 국소 플라즈마원 전용의 전원을 필요로 하지 않고, 플라즈마를 발생할 수 있으므로, 저비용의 국소 플라즈마원을 실현할 수 있다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 분압 측정 방법은, 진공 챔버의 벽부에 설치된 광이 통과하는 창을 통해, 상기 진공 챔버 내에 구비하는 측정 전용의 국소 플라즈마원으로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내의 복수 개소에서의 분압 분포를 측정하는 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 해도 된다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 분압 측정 장치는, 진공 챔버 내에 설치된 측정 전용의 국소 플라즈마원과, 상기 진공 챔버의 벽부에 설치되어, 광이 통과하는 창과, 상기 창을 통해, 상기 국소 플라즈마원이 발생시킨 플라 즈마로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내에서의 분압 분포를 측정하는 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명에 의하면, 진공 챔버 내부의 분압 분포를 간편하게 측정하는 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치를 실현할 수 있다.
따라서, 본 발명의 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치에 의하면, 프로세스 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터가 아니라 측정 전용의 국소 플라즈마원에서 발생된 플라즈마로부터의 플라즈마 광을 이용할 수 있으므로, 진공 챔버 내부의 압력 분포를 간편하게 측정하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 따른 분압 측정 장치를 구비하는 프로세스 장치에서는, 진공 챔버 내부의 압력 분포를 기초로, 복잡한 계측 설비를 이용하지 않고 균질한 막을 작성하는 것이 가능해진다.
명세서, 도면 및 청구 범위를 포함하는 2007.4. 18에 출원된 일본 특허 출원 번호 2007-108968의 개시가 그 전체를 참조하여 여기 통합되어 있다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 장점 및 특징은, 본 발명의 특정 실시에를 도시하는 첨부도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 분명해진다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시 형태 1)
도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 2에 나타낸 분압 측정 장치는, 진공 챔버(1)와, 광이 통과하는 투명창(2)과, 국소 플라즈마원(9)과, 국소 플라즈마원(9)용의 전극(9a)과, 국소 플라즈마원(9)용의 전원(10a)과, 분광기(11)와, 광 파이버(12)와, 국소 플라즈마원(9)을 상하 이동시키는 승강 장치(13)와, 국소 플라즈마원(9)용의 이동 스테이지(14)와, 매스 플로우 컨트롤러(15a 및 15b)와, 가스 도입용 밸브(16), 가스 배기용 밸브(17)과 진공 펌프(18)를 구비한다.
투명창(2)에서는, 국소 플라즈마원(9)이 발생시킨 플라즈마의 발광을 통과시킨다.
국소 플라즈마원(9)은, 측정 전용의 플라즈마원이고, 분압 측정하고 싶은 부분에 플라즈마(P)를 발생시킨다.
또, 국소 플라즈마원(9)은, 이동 스테이지(14) 상의 임의의 위치로 이동 가능하고, 승강 장치(13)에 의해 높이도 조정 가능하다.
도 3은, 국소 플라즈마원(9)이, 측정 전용의 플라즈마원인 것을 나타내기 위한 도면이다. 도 3에서는, 플라즈마를 발생시키는 타깃(19)과 타깃(19)에 전압을 인가하는 프로세스 플라즈마용 전원(20)이 나타나 있다. 타깃(19)의 상부에는 프로세스용의 플라즈마(Pt)가 발생된다.
국소 플라즈마원(9)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 진공 챔버(1)의 크기에 비하면 국소라고 할 수 있는 크기이고, 예를 들면 1cm의 크기이면 된다. 국소 플라즈마원(9)은, 그 크기 때문에, 진공 챔버(1) 내에 도입되는 가스류로의 영향이 적다.
전원(10a)은, 전극(9a)에 전력을 공급하기 위한 전원으로서, 직류나 고주파, 펄스 전원, 주파수 가변의 교류 전원 중 어느 것이어도 된다.
광 파이버(12)는, 분광기(11)까지 광을 유도하기 위한 광학계로서, 도 2에 있어서는 광 파이버를 나타내고 있지만, 측정해야 할 광을, 투명창(2)을 통해 분광기(11)까지 유도할 수 있으면 광 파이버가 아니어도 된다. 예를 들면, 광 파이버 외에 렌즈나 프리즘 등의 광학 소자를 이용한 구성 등을 채용할 수 있다. 분광기(11)까지 광을 유도하기 위한 광학계로서는, 투명창(2)의 근방에서 광을 포착하는 구성이, 검출 감도가 좋아 바람직하다. 광 파이버는, 유연성이 우수하고, 또한 외광의 영향을 받지 않기 때문에 바람직하다.
또, 진공 챔버(1)의 내부는, 가스 배기용 밸브(17)를 통해 접속된 진공 펌프(18)로 배기된다. 진공 챔버(1) 내부에는, 미량의 가스가 매스 플로우 컨트롤러(15a 및 15b)를 통해 도입된다.
또한, 매스 플로우 컨트롤러(15)(15a 및 15b)의 수는, 특별히 한정되는 것이 아니라, 필요한 만큼 설치하면 된다.
또, 분압 측정의 대상이 되는 가스는, 매스 플로우 컨트롤러(15)로 진공 챔버(1) 내에 도입되는 가스여도 되고, 진공 챔버(1) 내부의 벽면에서 방출되는 잔류 가스여도 된다. 이 경우는, 플라즈마 방전을 유지하기 위해 Ar 가스 등의 희가스를 도입하면 된다.
실시 형태 1에 있어서의 분압 측정의 실시예로서, 매스 플로우 컨트롤러(15a 및 15b)에 의해 Ar 가스 및 산소 가스의 가스를 진공 챔버(1) 내에 도입한 경우의 분압 측정에 대해, 이하에 설명한다.
우선, 가스 도입용 밸브(16)를 닫은 상태로 진공 펌프(18)에 의해 진공 챔버(1) 내를 고진공으로 배기한다.
다음에, 진공 챔버(1) 내가 1.0e-4Pa 정도의 고진공에 도달했을 때, 가스 도입용 밸브(16)를 열어 가스를 도입한다.
여기에서, 매스 플로우 컨트롤러(15a)는 Ar 가스를 도입하기 위해 이용되고, 매스 플로우 컨트롤러(15b)는 산소 가스를 도입하기 위해 이용된다. 예를 들면, Ar 가스의 유량은 60sccm로 설정하고 산소 유량은 40sccm로 설정한다.
또한, 진공 펌프(18)의 배기 능력이나 가스 배기용 밸브(17)의 개도 등의 조건에 따라, 진공 챔버(1) 내의 압력은 변화하지만, 플라즈마 방전을 유지하기 위해서는 0.1Pa로부터 수십 Pa 정도의 범위로 조압할 필요가 있다.
도 4, 도 5 및 도 6은, 본 실시 형태 1에 있어서의 채용 가능한 국소 플라즈마원을 나타낸 사시도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 국소 플라즈마원(9)의 전극(9a)으로서, 직경 30mm 정도의 금속판을 대향시킨 평행 평판 전극(21)을 이용하면 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 도 4에 나타낸 평행 평판 전극(21)에 발생시킨 플라즈마(P)의 발광을 이용하여 발광 분광을 행하는 것이 가능하다. 전극의 크기에는 특별히 제한은 없지만, 진공 챔버(1) 내를 주사하는 것이 필요하고, 또한 국소적인 분압 측정을 행하기 위해서는 전극 사이즈는 작은 쪽이 바람직하다. 또, 평행 평판 전극(21)은 전극이 평행하게 설치되어 있기 때문에, 조정하면 진공 챔버(1) 내의 가스류를 저해하지 않는다.
또한, 국소 플라즈마원(9)의 전극(9a)으로서는, 평행 평판 전극에 한정되는 것은 아니다. 전원(10a)으로부터 인가하는 전압도 직류, 고주파, 펄스 전압, 또는 이들을 중첩시킨 것을 채용할 수 있다. 예를 들면, 고주파를 이용한 경우에는 원리적으로 방전을 유지시키기 쉽기 때문에, 막대 형상의 안테나, 또는 도 5에 나타낸 바와 같이, ICP(Inductively Coupled Plasma : 유도 결합 플라즈마) 코일 전극(22)을 국소 플라즈마원(9)의 전극(9a)(플라즈마(P)의 발생원)으로서 사용하는 것이 가능하다.
또, 도 5에 있어서, 22a는 전력 공급 케이블이다. 도 5에 나타낸 ICP 코일 전극(22)은 단면적이 작기 때문에, 진공 챔버(1) 내의 가스류를 저해하기 어렵다. 따라서, 보다 높은 정밀도의 측정이 가능하다.
또 동일한 장점을 갖는 국소 플라즈마원(9)의 전극(9a)으로서, 도 6에 나타낸 바와 같은 메시 형상 전극(23)을 이용해도 된다. 메시 형상 전극(23)에서는, 전극에 메시 형상 간극이 있기 때문에, 직류 방전에 있어서도, 가스 흐름을 흐트러뜨리지 않고 측정이 가능하다.
또한, 도 6에 있어서, 23a는 전력 공급 케이블이다.
또, 국소 플라즈마원(9)의 전극(9a)으로서는, 할로우 캐소드 전극이나 펀칭 메탈 전극 등을 사용해도 된다.
다음에, 도 1에 있어서, 국소 플라즈마원(9)용의 전원(10a)에 의해 국소 플 라즈마원(9)의 전극(9a)에 고전압을 인가함으로써, 전극(9a) 사이에 플라즈마(P)를 발생시킨다.
진공 챔버(1) 내의 각각의 가스종이 플라즈마(P)의 에너지에 의해 여기됨으로써, 각각의 가스종에 특유의 파장에 있어서의 발광이 관측된다. 예를 들면, Ar에 유래하는 발광선으로서는 697nm의 발광이 있고, 산소에 유래하는 발광선으로서는 777nm의 발광이 있다.
다음에, 국소 플라즈마원(9)의 이동 수단으로서의 승강 장치(13) 및 이동 스테이지(14)를 이용하여, 측정하고 싶은 위치에 국소 플라즈마원(9)을 이동한다.
다음에, 이동시킨 위치에서 국소 플라즈마원(9)이 발생시키는 플라즈마(P)로부터의 발광을, 투명창(2)을 통해, 광 파이버(12)로 분광기(11)까지 유도한다. 분광기(11)는, 광 파이버(12)로 유도된 발광에 대해 발광 분광 측정을 행함으로써, 진공 챔버(1) 내의 발광 강도 분포를 측정한다.
여기에서, 분압 측정 전용의 국소 플라즈마원(9) 이외에, 프로세스에 사용되는 프로세스 플라즈마원이 있는 경우에는, 국소 플라즈마원(9)이 생성하는 플라즈마(P)가 프로세스 플라즈마원으로부터 직접 보이지 않도록, 국소 플라즈마원(9)의 평행 평판 전극을 배치하는 방향을 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 광 파이버(12)가, 국소 플라즈마원(9)이 생성하는 플라즈마(P)의 발광만을 유도하도록, 국소 플라즈마원(9)의 평행 평판 전극을 배치하는 방향을 설정한다.
또, 국소 플라즈마원(9)의 전극(9a)으로서, 평행 평판 전극(21)뿐만 아니라 ICP 코일 전극(22)이나 메시 형상 전극(23)으로도, 또한 할로우 캐소드 전극이나 펀칭 메탈 전극으로도, 동일하게 프로세스 플라즈마원으로부터, 국소 플라즈마원(9)이 생성하는 플라즈마(P)가 직접 보이지 않도록 배치를 연구하면 된다.
또, 국소 플라즈마원(9)을 이동시키는 경우에 있어서도, 동일하게 프로세스 플라즈마원으로부터 직접 보이지 않는 위치를 유지하도록 이동하는 것이 바람직하고, 또한, 국소 플라즈마원(9)의 각도를 조정하는 수단을 설치해 두면 보다 효과적이다.
그런데, 본 실시 형태 1에 있어서의 분압 측정에 있어서, 산소의 분압 분포를 알고 싶은 경우에는, 산소 유래의 777nm의 발광 강도비를 플롯하면 된다. 또한, 산소의 분압 분포를 보다 정밀도 좋게 측정을 행하기 위해서는, Ar 유래의 697nm의 발광 강도와 산소 유래의 777nm의 발광 강도의 비를 플롯하면 된다. 이러한 트레이서 가스에는 벽면 등과의 반응이 일어나기 어려운 Ar 가스 등의 희가스를 이용하면 된다. 트레이서 가스에 의한 발광 강도와의 비를 취함으로써, 진공 챔버(1) 내의 각 부분에서 방전시킨 경우에 있어서의 방전 상태의 변화에 의한 정밀도 저하를 억제하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 형태 1에 있어서는, Ar 가스와 산소 가스의 혼합 가스인 경우에 대한 측정예를 나타내었지만, 특별히 이들 가스에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 산소 가스 대신에, 질소 가스나 물, 수소 등의 측정하고 싶은 원소의 가스이면 된다. 예를 들면, 수소의 경우는 656nm 등의 발광선을 볼 수 있고, 각 원소에 유래하는 발광선의 파장은 공지로 되어 있다.
이상과 같이, 프로세스 플라즈마원으로부터가 아니라 측정 전용의 국소 플라 즈마원(9)으로부터의 플라즈마 발광을 이용함으로써, 진공 챔버(1) 내부의 압력 분포를 간편하게 측정하는 것이 가능하다. 또, 국소 플라즈마원(9)의 전극(9a)이, 평행 평판 전극(21), ICP 코일 전극(22) 또는 메시 형상 전극(23)으로 구성됨으로써, 진공 챔버(1) 내의 가스류를 저해하지 않고, 높은 정밀도의 분압 측정을 행하는 것이 가능하다. 또한, 국소 플라즈마원(9)은 이동 가능하기 때문에, 임의의 위치에서의 국소적인 영역의 분압 분포를 측정할 수 있다.
(실시 형태 2)
도 7은, 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다. 도 7에 있어서, 도 2에 나타낸 실시 형태 1에서 설명한 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 이용하여, 그 설명을 생략한다.
실시 형태 2에 있어서는, 분압을 측정하고 싶은 복수의 개소 각각에 국소 플라즈마원(9)을 설치해 둠으로써 분압 측정을 가능하게 하고 있다. 도 7에서는, 국소 플라즈마원(9)의 전극(9b) 및 전극(9c)으로서 한 쌍의 평행 평판 전극이 구성된 예를 나타내고 있다.
국소 플라즈마원(9)용의 전원(10b)이 전극(9b)에, 국소 플라즈마원(9)용의 전원(10c)이 전극(9c)에 고전압을 인가함으로써 각각 플라즈마(P)를 발생시킨다. 플라즈마(P)를 발생시키는 이 방전은, 모든 국소 플라즈마원(9)을 동시에 동작시켜도 되고, 측정 개소만을 방전시키는 등 전환하여 사용하도록 해도 된다.
실시 형태 1에 있어서의 도 2와 동일하게, 분광기(11)에 발광을 유도하기 위해, 예를 들면 광 파이버(12)나 렌즈 등의 광학계를 이용하여, 투명창(2)을 통해 측정점에 있어서의 플라즈마(P)로부터의 발광을 관측한다.
또한, 국소 플라즈마원(9)의 전극(9b) 및 전극(9c)로서는, 평행 평판 전극에 의한 것만에 한정되는 것이 아니라, 실시 형태 1과 동일하게, 할로우 캐소드 전극이나, 펀칭 메탈 전극, ICP 코일 전극, 메시 형상 대향 전극 등을 채용해도 된다. 또, 국소 플라즈마원(9)의 전극(9b) 및 전극(9c)에 인가하는 전압도 직류, 고주파, 펄스 전압, 또는 이들을 중첩시킨 것이어도 된다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 의하면, 복수의 국소 플라즈마원(9)을 진공 챔버(1) 내의 적소에 설치함으로써, 국소 플라즈마원(9)을 주사/이동시키는 기구를 설치할 필요가 없다. 따라서, 프로세스 플라즈마원으로의 악영향이나, 진공 챔버(1) 내의 청정도 저하 등의 문제점을 실시 형태 1보다 저감할 수 있는 점에서 유리하다.
(실시 형태 3)
도 8은, 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 8에 나타낸 분압 측정 장치는, 예를 들면, 진공 챔버(1)에 가스를 도입 또는 진공 챔버(1)로부터 가스가 배기되는 데에 이용되는 배관(24)에 있어서의, 가스의 분압 측정에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 있어서, 실시 형태 1에 있어서의 도 2에서 설명한 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 이용하여, 그 설명을 생략한다.
도 8에 배관(24)의 분압 측정 개소에서는, 분압 측정 개소가 되는 배관(24) 의 외벽에 투명창(2)이 설치된다. 국소 플라즈마원(9)이 발생하는 플라즈마로부터의 발광은, 투명창(2)에서 통과되어, 광 파이버(12)에 의해 분광기(11)까지 도입된다. 분광기(11)는 도입된 발광으로부터 분압 측정을 행한다.
여기에서는, 예를 들면 국소 플라즈마원(9)의 전극으로서, ICP 코일 전극(22)이 이용되고 있다. 국소 플라즈마원(9)은 작기 때문에, 배관(24)에도 설치할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 3에 의하면, 국소 플라즈마원(9)은 작기 때문에, 배관(24)에도 설치할 수 있다. 국소 플라즈마원(9)을 배관(24)의 적소에 설치함으로써, 배관(24) 중의 가스류를 저해하지 않고, 높은 정밀도의 분압 측정을 행할 수 있다.
(실시 형태 4)
도 9는, 본 발명의 실시 형태 4의 스퍼터링 장치에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다. 도 9에 있어서, 도 2 및 도 7에 나타낸 실시 형태 1 및 2에서 설명한 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 이용하여, 그 설명을 생략한다. 본 실시 형태 4에서는, Si 타깃을 이용하여 SiO2를 성막하는 반응성 스퍼터링의 예에 대해 설명한다.
도 9에 나타낸 스퍼터링 장치는, 진공 챔버(1)와, 투명창(2)과, 복수의 국소 플라즈마원(9)과, 국소 플라즈마원(9)용의 전극(9b 및 9c)과, 국소 플라즈마원(9)용의 전원(10b 및 10c)과, 분광기(11)와, 광 파이버(12)와, 매스 플로우 컨트롤 러(15)와, 가스 도입용 밸브(16)와, 가스 배기용 밸브(17)와 진공 펌프(18)를 구비한다. 스퍼터링 장치는, 또, 타깃(19)과, 프로세스 대상의 기판(25)과, 고전압의 프로세스 플라즈마용 전원(20)과, 제어 장치(26)를 구비한다.
도 9에 나타낸 스퍼터링 장치에서는, 프로세스 플라즈마용 전원(20)이 타깃(19)에 전압을 인가함으로써 타깃(19)의 전면에 프로세스용의 플라즈마(Pt)를 발생시킨다.
또, 분광기(11)는, 국소 플라즈마원(9)이 발생시킨 플라즈마(P)의 발광을, 투명창(2)을 통해 수광하여, 수광한 발광을 측정한다. 분광기(11)는, 측정한 발광에 대한 발광 신호를 생성한다.
제어 장치(26)는, 분광기(11)가 생성한 발광 신호를 기초로, 발광 강도 분포가 균일에 가까워지도록, 가스 유량, 가스 혼합비, 타깃 인가 전력 및 조압 밸브 개도 중 적어도 1개의 조정을 행한다.
다음에, 스퍼터링 장치의 실시예를 설명한다. 여기에서는, 매스 플로우 컨트롤러(15a 및 15b)에 의해 Ar 가스 및 산소 가스의 가스를 진공 챔버(1) 내에 도입하도록 하고 있다.
우선, 가스 도입용 밸브(16)를 닫은 상태로, 진공 펌프(18)에 의해 진공 챔버(1) 내를 고진공으로 배기한다.
다음에, 진공 챔버(1) 내가 1.0e-4Pa 정도의 고진공에 도달했을 때, 가스 도입용 밸브(16)를 열어 가스를 도입한다.
여기에서, 매스 플로우 컨트롤러(15a)는 Ar 가스를 도입하기 위해 이용되고, 매스 플로우 컨트롤러(15b)는 산소 가스를 도입하기 위해 이용된다.
다음에, Si를 산화하기 위해 충분한 산소 유량을 진공 챔버(1) 내에 도입한다. Ar 가스의 유량에 의해 진공 챔버(1) 내 총 압력이, 예를 들면 0.2Pa 정도가 되도록 매스 플로우 컨트롤러(15a)를 조정한다.
다음에, 프로세스 플라즈마용 전원(20)에 의해 타깃(19)에 전력을 공급하여 프로세스용의 플라즈마 방전을 발생시킨다. 그렇게 하면, 그 플라즈마(Pt) 중의 이온이 타깃(19)에 고속으로 충돌하여, 튀어나온 Si 원자는, 기판(25)에 도달할 때까지 산소와 결합하여 SiO2가 되어 기판(25)에 퇴적한다.
여기에서는, 특히 기판(25) 주위의 산소 가스가, Si 원자의 산화에 따라 소비되어 간다. 그 때문에, Si 원자에 있어서의 타깃(19)으로부터 기판(25)으로의 공급 경로와 Si 원자의 소비 상황의 균형으로, Si 원자(혹은 SiO2)의 존재량이 공간 분포를 갖는 경우가 있다. 기판(25) 상에 균질한 SiO2막을 형성하기 위해서는, 산소 존재량의 편차는 최대한 저감되어야 하고, 그러기 위해서는 진공 챔버(1) 내의 산소 분압 분포를 아는 것이 중요하다.
본 실시 형태 4에서는, 측정 전용의 국소 플라즈마원(9)을 스퍼터링 장치의 진공 챔버(1) 내에 설치함으로써, 산소 분압 분포를 측정한다. 그리고, 산소 분압 분포의 정보를 기초로, 예를 들면 가스 유량이나 조압 밸브 개도를 조정한다.
이상과 같이 하여, 본 실시 형태 4의 스퍼터링 장치는 기판(25)에 균질하게 박막을 퇴적한다.
이상, 본 실시 형태 4에 의하면, 국소 플라즈마원(9)을 설치함으로써, 상술한 바와 같이 산소 분압 분포를 측정할 수 있다. 그 때문에, 이 산소 분압 분포의 정보를 기초로, 예를 들면 가스 유량이나 조압 밸브 개도를 조정하여, 균질한 막을 형성하는 것이 가능하다.
또한, 국소 플라즈마원(9)은, 평행 평판 전극에 한정되는 것은 아니다. ICP 코일 전극이나 메시 형상 대향 전극, 할로우 캐소드 전극, 펀칭 메탈 전극 등이어도 된다. 또, 복수의 국소 플라즈마원(9)을 설치하는 방법 이외에, 국소 플라즈마원(9)을 진공 챔버 내부에서 주사시킴으로써도, 분압 분포를 알 수 있고, 동일한 효과를 기대할 수 있다.
또, 측정 전용의 국소 플라즈마원(9)을 스퍼터링 장치의 진공 챔버(1) 내에 설치함으로써, 가스의 분압 분포를 측정하는 예를 설명하였지만, 스퍼터링 장치에 한정되지 않는다. 예를 들면 반도체 등의 프로세스에서 이용되어, 가스의 분압 분포 측정을 필요로 하는 제조 장치(프로세스 장치)여도 되고, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시 형태 5)
도 10은, 본 발명의 실시 형태 5의 스퍼터링 장치에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다. 도 10에 있어서, 도 2, 도 7 및 도 9에 나타낸 실시 형태 1∼3에서 설명한 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 이용하 여, 그 설명을 생략한다. 본 실시 형태 5에서는, Si 타깃을 이용하여 SiO2를 성막하는 반응성 스퍼터링의 예에 대해 설명한다. 또, 본 실시 형태 5에서는, 국소 플라즈마원으로서, 특별히 전원을 필요로 하지 않는 구성의 한 형태에 대해 설명한다.
도 10에 나타낸 스퍼터링 장치는, 진공 챔버(1)와, 투명창(2)과, 분광기(11)와, 광 파이버(12)와, 매스 플로우 컨트롤러(15)와, 가스 도입용 밸브(16)와, 가스 배기용 밸브(17)와, 진공 펌프(18)를 구비한다. 또, 스퍼터링 장치는, 타깃(19)과, 고전압의 프로세스 플라즈마용 전원(20)과, 실드(27 및 28)와, 프로세스 대상의 기판(29)과, 할로우 캐소드 방전부(30)를 구비한다.
타깃(19)에 인가하는 전압이, 고주파나 펄스 전압, 또는, 직류와 고주파나 펄스파와의 중첩인 경우, 진공 챔버(1) 내부의 벽면에 축적되는 전하가 전압의 진동에 따라 정기적으로 해방된다. 이러한 전하가 해방되는 진공 챔버(1) 내의 영역에 있어서, 예를 들면, 벽면에 수 mm∼수십 mm의 구멍을 형성하거나, 개략 평행한 금속판을 조합한 형상의 부재를 설치하거나 해 두면, 그 부분에서 글로 방전이 발생한다.
도 10에서는, 일례로서, 할로우 캐소드 방전부(30)와 그 할로우 캐소드 방전부(30)와 대면하는 한 쌍의 실드(27 및 28)가 구성된 예가 나타나 있다. 타깃(19)의 전면에 발생하는 플라즈마(Pt)로부터 흐르는 전자는 진공 챔버(1)의 벽면으로 향한다. 성막 처리수가 증가하면, 진공 챔버(1)의 벽면이 SiO2로 덮이기 때문에 애 노드로서 기능하지 않게 되는 영역이 증가해 간다. 이 때문에 플라즈마(Pt)로부터 흐르는 전자는, 점차 타깃(19)보다 먼 부분의 애노드로까지 흐르기 시작한다.
또, 실드(27 및 28) 중 타깃(19)으로부터 외측에 있는 실드(27)의 타깃(19)에 면하는 측의 표면은 SiO2가 부착되어 차지 업을 발생한다. 그러나, 실드(27 및 28) 중 타깃(19)으로부터 내측에 있는 실드(28)의 타깃(19)에 면하지 않는 표면은 비교적 막이 부착되기 어렵기 때문에, 어스 전위가 유지된다. 이 때문에 실드(27)와 실드(28)는, 성막 진행에 따라 자연스럽게 유전체면과 어스면이 대향하는 영역을 형성한다.
통상, 메인터넌스에 의한 실드(27 및 28)의 교환 후, 초기 에이징을 행하는 동안에, 상술한 이러한 유전체 피막은 형성되어 버리기 때문에, 특별히 유전체면을 형성하는 처리를 행할 필요는 없다.
여기에서, 실드(27 및 28) 사이의 거리를, 예를 들면 10mm∼50mm 정도로 설정해 두면, 펄스 전압의 진동에 따라 글로 방전이 유지된다. 이 글로 방전에 있어서의 플라즈마(P)의 발광을, 투명창(2)을 통해, 분광기(11)에 수광시켜 측정함으로써 분압을 아는 것이 가능하다. 그것에 의해, 국소 플라즈마원(9)으로서 실드(27 및 28)를 이용할 수 있다. 또, 상술한 바와 같이, 실드(27 및 28)에서는, 전용의 전원을 필요로 하지 않고 글로 방전이 가능하다.
또, 더욱 간편하게는, 할로우 캐소드 방전부(30)와 같이 벽면에 할로우 캐소드 방전을 유발시키기 위한 수 mm∼수십 mm의 구멍을 형성해 두어도 된다.
이상과 같이, 본 발명의 실시 형태 5에 의하면, 국소 플라즈마원 전용으로 특별한 전원을 필요로 하지 않고, 또한 매우 소형이고 염가인 국소 플라즈마원을 실현하는 것이 가능하기 때문에, 메인터넌스성이 향상되어, 높은 생산성을 실현할 수 있는 점에 있어서 유리하다.
또, 본 발명에 있어서의 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치를 이용한 스퍼터링 방법 및 장치에 의하면, 염가로 간편하게 진공 챔버 내부의 분압 분포 측정을 가능하게 하고, 이것을 기초로 피드백 제어를 행함으로써, 균질한 막을 형성하는 경우에 실시되므로 유효하다.
또한, 국소 플라즈마원(9)이 펀칭 메탈 전극을 구비하는 구성으로 하는 경우에는, 펀칭 메탈 전극을 구성하는 펀칭 메탈은, 글로 방전을 발생시킬 정도로 작은 직경의 구멍을 적어도 1개 갖고 있으면 된다.
이상과 같이, 본 발명의 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치에 의하면, 프로세스 플라즈마원이 발생시키는 플라즈마로부터가 아니라 측정 전용의 국소 플라즈마원이 발생시키는 플라즈마의 발광을 이용함으로써, 진공 챔버 내부의 압력 분포를 간편하게 측정하는 것이 가능하다. 그것에 의해, 진공 챔버 내부의 분압 분포를 간편하게 측정하는 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치를 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치에 대해, 실시 형태에 의거하여 설명하였지만, 본 발명은, 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 당업자가 생각해 낸 각종 변형을 본 실시 형태에 실시한 것이나, 다른 실시 형태에 있어서의 구성 요소를 조합하여 구축되는 형태도, 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본 발명은, 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치에 이용할 수 있고 특히, 진공 장치, 광학 부품, 제조 장치 및 스퍼터링 장치에 구비되는 분압 측정 방법 및 분압 측정 장치에 이용할 수 있다.
도 1은, 종래의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 3은, 국소 플라즈마(9)가, 측정 전용의 플라즈마원인 것을 도시하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 실시 형태 1에 있어서의 채용 가능한 국소 플라즈마원을 도시한 사시도이다.
도 5는, 본 실시 형태 1에 있어서의 채용 가능한 국소 플라즈마원을 도시한 사시도이다.
도 6은, 본 실시 형태 1에 있어서의 채용 가능한 국소 플라즈마원을 도시한 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 8은, 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 9는, 본 발명의 실시 형태 4의 스퍼터링 장치에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 10은, 본 발명의 실시 형태 5의 스퍼터링 장치에 있어서의 분압 측정 장치의 개략 구성도이다.

Claims (12)

  1. 진공 챔버 내에 구비하는 측정 전용의 국소 플라즈마원을 측정 개소로 이동시키는 이동 단계와,
    상기 진공 챔버의 벽부에 설치된 광이 통과하는 창을 통해, 상기 국소 플라즈마원이 발생시킨 플라즈마로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내에서의 분압 분포를 측정하는 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분압 측정 방법.
  2. 진공 챔버의 벽부에 설치된 광이 통과하는 창을 통해, 상기 진공 챔버 내에 구비하는 측정 전용의 복수의 국소 플라즈마원마다로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내의 복수 개소에서의 분압 분포를 측정하는 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분압 측정 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 국소 플라즈마원은, 직류 평행 평판 전극, 고주파 평행 평판 전극, 유도 결합 코일 전극 및 메시 형상 대향 전극 중 어느 하나로 구성되는 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 분압 측정 방법.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 국소 플라즈마원은, 실질적으로 표면이 플로팅 상태인 면과, 상기 면과 대향하는 위치에 배치된 금속면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분압 측정 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 분압 측정 방법은, 진공 챔버 내에 프로세스용의 프로세스 플라즈마원과, 프로세스 대상의 기판을 구비하는 제조 장치의 진공 챔버 내에서 행해지고,
    또한, 상기 측정 단계에 있어서 측정된 분압 분포에 의거하여, 발광 강도 분포가 균일해지도록 조정되는 조정 단계를 포함하고,
    상기 조정 단계에서는, 상기 프로세스 플라즈마원에 고전압을 인가하여 발생시킨 플라즈마를 이용하여 물리적으로 상기 기판에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 분압 측정 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제조 장치는, 진공 챔버 내에 플라즈마원이 되는 타깃이 설치되어, 상기 타깃에 고전압을 인가함으로써 발생시킨 플라즈마를 이용하여, 상기 기판에 박막을 형성하는 스퍼터링 장치이고,
    상기 조정 단계에서는, 상기 측정 단계에 있어서 측정된 분압 분포에 의거하여, 발광 강도 분포가 균일해지도록 가스 유량, 가스 혼합비, 타깃 인가 전력 및 조압 밸브 개도 중 적어도 1개가 조정되는 것을 특징으로 하는 분압 측정 방법.
  7. 진공 챔버 내에 설치된 측정 전용의 국소 플라즈마원과,
    상기 국소 플라즈마원을 측정 개소로 이동시키는 이동 수단과,
    상기 진공 챔버의 벽부에 설치되어, 광이 통과하는 창과,
    상기 창을 통해, 상기 국소 플라즈마원이 발생시킨 플라즈마로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내에서의 분압 분포를 측정하는 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 분압 측정 장치.
  8. 진공 챔버 내에 설치된 측정 전용의 복수의 국소 플라즈마원과,
    상기 진공 챔버의 벽부에 설치되어, 광이 통과하는 창과,
    상기 창을 통해, 상기 각 국소 플라즈마원이 발생시킨 플라즈마로부터의 발광을 수광하여, 상기 발광의 발광 강도를 분광 측정함으로써, 상기 진공 챔버 내의 복수 개소에서의 분압 분포를 측정하는 측정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 분압 측정 장치.
  9. 청구항 7 또는 8에 있어서,
    상기 국소 플라즈마원은, 직류 평행 평판 전극, 고주파 평행 평판 전극, 유도 결합 코일 전극 및 메시 형상 대향 전극 중 어느 하나로 구성되는 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 분압 측정 장치.
  10. 청구항 7 또는 8에 있어서,
    상기 국소 플라즈마원은, 실질적으로 표면이 플로팅 상태인 면과, 상기 면과 대향하는 위치에 배치된 금속면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분압 측정 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 분압 측정 장치는, 또한, 진공 챔버 내에 프로세스용의 프로세스 플라즈마원과, 프로세스 대상의 기판을 갖는 제조 장치에 구비되고,
    상기 제조 장치는, 상기 측정 수단에 의한 분압 측정 결과에 의거하여, 발광 강도 분포가 균일해지도록 조정하고,
    상기 프로세스 플라즈마원에 고전압을 인가하여 발생시키는 플라즈마를 이용하여 물리적으로 상기 기판에 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 분압 측정 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제조 장치는,
    진공 챔버 내에 플라즈마원이 되는 타깃이 설치되어, 상기 타깃에 고전압을 인가함으로써 발생시킨 플라즈마를 이용하여, 상기 기판에 박막을 형성하는 스퍼터링 장치이고,
    상기 측정 수단에 의한 분압 측정 결과에 의거하여, 발광 강도 분포가 균일해지도록, 가스 유량, 가스 혼합비, 타깃 인가 전력 및 조압 밸브 개도 중 적어도 1개를 조정하는 것을 특징으로 하는 분압 측정 장치.
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