JP2003173896A - 異常放電検出装置、異常放電検出方法、及び、プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異常放電検出装置、異常放電検出方法、及
び、プラズマ処理装置に関し、プラズマ処理装置におけ
るプラズマの異常放電をより簡便に、高速に、且つ、精
度良く検出する。 【解決手段】 プラズマを発生させるプラズマ処理装置
に取り付けた超音波センサ１と、超音波センサ１の超音
波検出出力を処理して異常放電を検知する処理手段とを
少なくとも備えたプラズマ処理装置の異常放電検出装置
の処理手段に、相対的に低周波数側の信号のみを透過す
る第１のフィルタ３と、相対的に高周波数側の信号のみ
を透過する第２のフィルタ４との少なくとも２つのフィ
ルタを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は異常放電検出装置、
異常放電検出方法、及び、プラズマ処理装置に関するも
のであり、特に、高電圧または高周波電源からの高周波
電圧を印加する際に不所望に発生するプラズマ異常放電
を簡単に、迅速に、且つ、精度良く検出するための構成
に特徴のある異常放電検出装置、異常放電検出方法、及
び、プラズマ処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造技術分野において、Ｃ
ＶＤ（化学気相堆積）、アッシング、エッチング、スパ
ッタリング、或いは、表面処理等のために、プラズマ放
電を用いて被処理基体を処理するプラズマ処理方法が広
く用いられている。

【０００３】この様なプラズマ処理工程において、プラ
ズマ処理装置内で発生するプラズマの異常放電は、ダス
ト発生、被処理基体表面の損傷、基体の汚染、基体に設
けた電子素子の絶縁破壊等を引き起こすという問題があ
り、この様な問題に対処するために異常放電発生の的確
な検出が求められている。

【０００４】現在、この様な要請に応えるために様々な
研究がなされており、プラズマの発光強度の変化、電源
の電圧・電流の変化、プラズマ・インピーダンスの変
化、或いは、高調波の変化を検出することにより異常放
電を検出することが試みられている。

【０００５】しかし、プラズマの発光強度変化を監視す
る方法では、多くのプラズマ処理装置のプラズマ発生部
がシールドで覆われているため、異常放電によるプラズ
マ発光変化の検出には光ファイバを取り付けるのにかな
りの改造が必要であり、また、取付けたとしても、プラ
ズマ特性が変化してしまうという問題がある。

【０００６】また、プロセスチャンバーに覗き窓が開い
ている装置の場合にも、プラズマ発光全体を覗くことは
できず、位置の特定において、異常放電の確実な検出は
困難である。

【０００７】また、ＲＦ電源の電圧或いは電流の変化或
いはプラズマインピーダンスの変化をモニターする異常
放電の検出方法の場合には、異常放電の発生を完全には
検出できず、加えて、異常放電が電極以外の場所でも発
生するために、異常放電を完全に検出できたとしても、
その位置特定は不可能である。

【０００８】さらに、高調波の発生状況の変化を検出す
る方法では、異常放電の発生は検出できるものの、異常
放電の位置特定は不可能である。

【０００９】そこで、本発明者は、プラズマの異常放電
が発生すると、放電によって超音波（ＡＥ：Ａｃｏｕｓ
ｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）が発生し、発生したＡＥが
プラズマ処理装置の外壁を伝播することを利用して、プ
ラズマ処理装置の外壁にＡＥセンサを取り付けて異常放
電によって発生したＡＥを検出することにより放電発生
位置を特定することを提案している（必要ならば、特願
２０００−８９８４０号参照）。

【００１０】この検出方法では、ＡＥセンサをプラズマ
処理装置の外壁に取り付けるだけであるので、プラズマ
処理装置の大幅な改造を必要とせず、また、複数個のＡ
Ｅセンサを取り付けることによって、各ＡＥセンサにお
けるＡＥ検出の時間差から異常放電の位置を特定するこ
とが可能になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、プラズマ処理
装置に取り付けたＡＥセンサは、プラズマ放電中のロー
ドロック室でのウェハ搬送等の機械的な可動部からのＡ
Ｅ波も検出してしまうため、このままでは、異常放電に
よるＡＥ波と機械振動によるＡＥ波とを区別することが
できないという問題がある。

【００１２】そこで、再び、本発明者は、異常放電によ
るＡＥ波と機械振動によるＡＥ波との相違を鋭意追求し
たところ、周波数分布に違いがあることを見出したの
で、この事情を図９乃至図１２を参照して説明する。

【００１３】図９（ａ）乃至図１０（ｃ）参照 図９（ａ）は、意図的に発生させたプラズマ異常放電に
よるＡＥ波形であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡＥ
波をスペクトル解析したフーリエスペクトルであり、ま
た、図１０（ａ）乃至（ｃ）も、図９の場合と同様に意
図的に発生させたプラズマ異常放電によるＡＥ波のフー
リエスペクトルである。なお、図１０（ａ）にフーリエ
スペクトルにおいても、相対強度は小さいものの、実際
には５ｋＨｚ近傍及び２００ｋＨｚ近傍にもスペクトル
が存在している。

【００１４】図１１（ａ）乃至図１２（ｃ）参照 図１１（ａ）は、意図的に発生させた機械振動によるＡ
Ｅ波形であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡＥ波
のフーリエスペクトルであり、また、図１２（ａ）乃至
（ｃ）も、図１１の場合と同様に意図的に発生させた機
械振動によるＡＥ波のフーリエスペクトルである。

【００１５】以上の各フーリエスペクトルを比較する
と、機械振動によるＡＥ波には相対的に低周波成分が多
く、プラズマ異常放電におけるＡＥ波には相対的に高周
波成分が多いことが理解される。

【００１６】そこで鋭意検討の結果、これらのフーリエ
スペクトルにおける５ｋＨｚ近傍のスペクトル成分と、
２００ｋＨｚ近傍のスペクトル成分とに注目したとこ
ろ、２００ｋＨｚ近傍のスペクトル成分の振幅に対する
５ｋＨｚ近傍のスペクトル成分の振幅の比率を求めるこ
とで異常放電の判定が可能なことを見出した。

【００１７】しかし、この様なスペクトル解析には多少
の時間がかかり、異常放電の判定が遅れるという問題が
あり、この様な異常放電の判定は可能な限り高速でリア
ルタイムに行うことが要請されている。

【００１８】したがって、本発明は、プラズマ処理装置
におけるプラズマの異常放電をより簡便に、高速に、且
つ、精度良く検出することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理的
構成図であり、この図１を参照して本発明における課題
を解決するための手段を説明するが、図において符号
２，５〜６，９は、夫々バッファ増幅器、増幅器、及
び、コンピュータ処理部である。 図１参照 （１）本発明は、プラズマを発生させるプラズマ処理装
置に取り付けた超音波センサ１と、超音波センサ１の超
音波検出出力を処理して異常放電を検知する処理手段と
を少なくとも備えたプラズマ処理装置の異常放電検出装
置において、処理手段が、相対的に低周波数側の信号の
みを透過する第１のフィルタ３と、相対的に高周波数側
の信号のみを透過する第２のフィルタ４との少なくとも
２つのフィルタを備えていることを特徴とする。

【００２０】この様に、相対的に低周波数側の信号のみ
を透過する第１のフィルタ３と、相対的に高周波数側の
信号のみを透過する第２のフィルタ４を用いることによ
って、時間のかかるスペクトル解析が不要になるととも
に、装置構成が簡素化される。なお、フィルタは３つ以
上設けても良いものであり、プラズマ処理装置の構成或
いはプラズマ処理条件に応じて最適の２つを選択しても
良いものである。

【００２１】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、相対的に低周波数側の信号のみを透過する第１のフ
ィルタ３が相対的に低周波数の透過帯域のバンドパスフ
ィルタであり、且つ、相対的に高周波数側の信号のみを
透過する第２のフィルタ４が相対的に高周波数の透過帯
域のバンドパスフィルタであることを特徴とする。

【００２２】この場合の第１のフィルタ３としては、低
周波透過帯域のローパスフィルタでも良いが、特定の周
波数を選択するためには相対的に低周波数の透過帯域の
バンドパスフィルタが望ましく、また、第２のフィルタ
４としても、高周波透過帯域のハイパスフィルタでも良
いが、特定の周波数を選択するためには相対的に高周波
数の透過帯域のバンドパスフィルタが望ましい。

【００２３】（３）また、本発明は、プラズマを発生さ
せるプラズマ処理装置に取り付けた超音波センサ１の超
音波検出出力を処理して異常放電を検知するプラズマ処
理装置の異常放電検出方法において、超音波検出出力の
一部を相対的に低周波数側の信号のみを透過する第１の
フィルタ３を介して検出するとともに、超音波検出出力
の一部を相対的に高周波数側の信号のみを透過する第２
のフィルタ４を介して検出し、両者の検出出力を比較し
て、その比率から異常放電による超音波の発生を判定す
ることを特徴とする。

【００２４】（４）また、本発明は、上記（３）におい
て、相対的に低周波数側の信号のみを透過する第１のフ
ィルタ３が透過帯域が４〜６ｋＨｚのバンドパスフィル
タであり、相対的に高周波数側の信号のみを透過する第
２のフィルタ４が透過帯域が１８０〜２２０ｋＨｚのバ
ンドパスフィルタであることを特徴とする。

【００２５】この様に、低周波側の検出出力としては４
〜６ｋＨｚの周波数帯域を用い、且つ、高周波側の検出
出力としては１８０〜２２０ｋＨｚの周波数帯域を用い
ることによって、機械振動による超音波とプラズマ異常
放電による超音波とを明瞭に区別することができる。

【００２６】（５）また、本発明は、上記（３）または
（４）において、第１のフィルタ３及び第２のフィルタ
４からの検出出力を増幅する際に、増幅された各検出出
力の振幅の最大値が後段に設けたアナログ−デジタル変
換器８の最大入力レンジになるように各増幅率を設定す
ることを特徴とする。

【００２７】この様に、各検出出力をアナログ−デジタ
ル変換器８の最大入力レンジになるように増幅すること
によって、相対強度の異なる各検出出力を安定にＡ／Ｄ
変換することができ、それによって精度の高い判定が可
能になる。

【００２８】（６）また、本発明は、上記（３）乃至
（５）のいずれかにおいて、超音波センサ１の超音波検
出出力の一部をフィルタを介することなく検出し、この
検出出力が予め定めた基準値以上の場合のみに、上記の
異常放電による超音波の発生の判定を行うことを特徴と
する。

【００２９】この様に、フィルタを介さない信号出力を
用いることによって、無駄な検出動作をなくすことがで
き、実際に超音波が発生した場合に、迅速に判別を行う
ことが可能になる。

【００３０】（７）また、本発明は、上記（３）乃至
（６）のいずれかにおいて、超音波センサ１として、相
対的に低周波数側の信号に対する感度の高い超音波セン
サ１と、相対的に高周波数側の信号に対する感度の高い
超音波センサ１とを用いて、相対的に低周波数側の信号
に対する感度の高い超音波センサ１からの出力を第１の
フィルタ３を介して検出するとともに、相対的に高周波
数側の信号に対する感度の高い超音波センサ１からの出
力を第２のフィルタ４を介して検出することを特徴とす
る。

【００３１】この様に、検出対象となる少なくとも２つ
の周波数に対して夫々感度の高い異なった超音波センサ
１を用いることによって、より精度の高い異常放電の判
別が可能になる。

【００３２】（８）また、本発明は、上記（３）乃至
（６）のいずれかにおいて、超音波センサ１を上記プラ
ズマ処理装置に複数個取り付けるとともに、複数の超音
波センサ１の内の少なくとも１個の超音波センサ１の超
音波検出出力を用いて異常放電による超音波の発生の判
定を行うことを特徴とする。

【００３３】この様に、超音波センサ１を複数個取り付
けることによって、従来と同様に超音波の発生源の位置
特定が可能になるとともに、その内の少なくとも１個の
超音波センサ１の検出出力を用いれば良いが、一個の超
音波センサ１のみを用いる場合には、最大検出出力を出
力する超音波センサ１の出力を用いることが望ましく、
それによって、より精度の高い判定が可能になる。或い
は、複数の超音波センサ１の検出出力を用いて別個に異
常放電を判定し、その判定結果をさらに総合的に判定す
ることによって、さらに精度の高い判定が可能になる。

【００３４】（９）また、本発明は、プラズマ処理装置
において、上記（１）または（２）に記載の異常放電検
出装置を備えたことを特徴とする。

【００３５】この様に、プラズマ処理装置に予め異常放
電検出装置を備えつけることによって、各プラズマ処理
装置に特有の異常放電の形態に対応した特性を有する超
音波センサ１或いはフィルタを製品段階で選択して設置
することができるので、初期調整等の作業負担を軽減す
ることができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図６を参照し
て、本発明の第１の実施の形態を説明する。 図２参照 図２は、本発明が適用される異常放電検出装置を備えた
プラズマ処理装置の概念的構成図であり、ガス導入口１
２及び排気口１３を備えたチャンバー１１内に、試料ス
テージを兼ねる下部電極１４とそれと対向する上部電極
１５とからなる平行平板型の電極を収容し、下部電極１
４上に処理対象となるウェハ１６を載置する。

【００３７】この下部電極１４はブロッキングコンデン
サ１７を介してＲＦ電源１８に接続され、一方、上部電
極１５は接地され、これらによってプラズマ処理装置の
基本構造が構成されるものであり、本発明は、この様な
プラズマ処理装置のチャンバー１１の外壁にＡＥセンサ
１９を取り付けたものである。

【００３８】図３参照 図３は、本発明の異常放電検出装置の概念的構成図であ
り、上述のプラズマ処理装置のチャンバー１１の外壁に
取り付けたＡＥセンサ１９、ＡＥセンサ１９からの出力
を適正な値まで増幅するバッファアンプ２１、バッファ
アンプ２１の出力のうち５ｋＨｚ近傍の周波数成分のみ
を取り出す透過中心周波数が５ｋＨｚの５ｋＨｚバンド
パスフィルタ２２、同じく、２００ｋＨｚ近傍の周波数
成分のみを取り出す透過中心周波数が２００ｋＨｚの２
００ｋＨｚバンドパスフィルタ２３、バッファアンプ２
１の出力、５ｋＨｚバンドパスフィルタ２２の出力、及
び、２００ｋＨｚバンドパスフィルタ２３の出力を夫々
次段のＡ／Ｄ変換部２７の最大入力レンジになるように
増幅するアンプ２４〜２６、及び、Ａ／Ｄ変換部２７の
出力を信号処理するコンピュータ部２８によって構成さ
れる。

【００３９】この場合、ＡＥセンサ１９としては、異常
放電によって発生するＡＥ波の主要な周波数帯域である
２ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚにおいてある程度の感度が得ら
れる２００ｋＨｚ共振型ＡＥセンサを使用しているの
で、ここで、図４を参照して２００ｋＨｚ共振型ＡＥセ
ンサの感度周波数特性を説明する。

【００４０】図４（ａ）参照 図４（ａ）は、１００ｋＨｚ以上の高周波領域における
縦波波形での感度周波数特性であり、基準値（０ｄＢ）
を１Ｖ／ｍ／ｓ（振動粒子速度当たりの電圧が１Ｖ）と
して表した図であり、２００ｋＨｚにおいて相対的に大
きな感度を有している。

【００４１】図４（ｂ）参照 図４（ｂ）は、６０ｋＨｚ以下の低周波領域における感
度周波数特性であり、基準値（０ｄＢ）を３８．５ｍＶ
／ｍ／ｓ² （加速度当たりの電圧が３８．５ｍＶ）とし
て表した図であり、ＡＥセンサの出力を２６ｄＢ（２０
倍）増幅して示している。

【００４２】この低周波領域においてはＡＥセンサを構
成する圧電振動子の内部を伝播する弾性波の位相差が小
さくＡＥセンサとしての出力電圧が小さくなり、加速度
センサとして動作した場合の出力電圧が大きくなるの
で、加速度センサとして動作させた場合の特性となる。

【００４３】図５（ａ）及び（ｂ）参照 図５（ａ）は、５ｋＨｚバンドパスフィルタ２２の周波
数特性図であり、５ｋＨｚに透過ピークを有している。
また、図５（ｂ）は、２００ｋＨｚバンドパスフィルタ
２３の周波数特性図であり、２００ｋＨｚに鋭い透過ピ
ークを有している。

【００４４】この様な構成の異常放電検出装置におい
て、ＡＥセンサ１９で検出したＡＥ信号はバッファアン
プ２１を通したのち、１つは何もフィルタを通さずにア
ンプ２４で増幅し、Ａ／Ｄ変換部２７でデジタル信号に
変換してコンピュータ部２８に取り込み、それ以外は、
５ｋＨｚバンドパスフィルタ２２及び２００ｋＨｚバン
ドパスフィルタ２３を介した出力をアンプ２５，２６で
増幅したのち、Ａ／Ｄ変換部２７でデジタル信号に変換
してコンピュータ部２８に取り込む。

【００４５】この場合、各アンプ２４〜２６の増幅率
は、アンプの出力の最大値がＡ／Ｄ変換部２７の最大入
力レンジになるように、例えば、アンプ２４の増幅率を
１倍、アンプ２５の増幅率を８倍、アンプ２６の増幅率
を４倍に設定している。

【００４６】また、コンピュータ部２８においては、夫
々の処理信号に対して、ＡＥが発生していない時のバッ
クグランドノイズによる最大振幅を予め計測しておき、
この予め計測した最大振幅と検出信号の振幅との差が、
予め検出したい異常放電の大きさに対応して設定したし
きい値より大きくなった時に５ｋＨｚバンドパスフィル
タ２２及び２００ｋＨｚバンドパスフィルタ２３を介し
た信号の検出を開始する。例えば、フルスケールを２Ｖ
とした場合、０．１Ｖをしきい値に設定する。

【００４７】次いで、その後、予め設定した時間の範囲
内で振幅がしきい値よりも小さくなった場合に、５ｋＨ
ｚバンドパスフィルタ２２及び２００ｋＨｚバンドパス
フィルタ２３を介した信号の検出を終了する。この予め
設定した時間としては、最低でも一周期分（５ｋＨｚで
２００μｓ）必要になるが、ＡＥ波の周期性が良好でな
い場合もあるので、例えば、５周期分（＝１ｍｓ）に設
定する。

【００４８】次に、図２及び図３に示した構成によりＡ
Ｅ波を検出した結果を、２００ｋＨｚの振幅に対する５
ｋＨｚの振幅の比として図６に示す。 図６参照 この図は、上記の図９乃至図１２に示したＡＥ波を５ｋ
Ｈｚバンドパスフィルタ２２及び２００ｋＨｚバンドパ
スフィルタ２３を介して検出した出力であり、図９乃至
図１２は、バンドパスフィルタを介さない出力を別途ス
ペクトル解析したものである。

【００４９】また、図６においては、他の周波数帯にお
ける特徴を併せて検討するために、２０ｋＨｚバンドパ
スフィルタ及び８０ｋＨｚバンドパスフィルタを介した
出力も２００ｋＨｚの振幅に対する比として併せて示し
ている。なお、この場合のバンドパスフィルタを介した
出力のアンプによる増幅率は、２０ｋＨｚバンドパスフ
ィルタの場合は４倍で、８０ｋＨｚバンドパスフィルタ
の場合は２倍である。

【００５０】図６参照 図６から明らかなように、プラズマ異常放電によるＡＥ
波は、機械振動によるＡＥ波と比較して、５ｋＨｚバン
ドパスフィルタ２２を介した出力の振幅比が小さくなっ
ていることが理解される。

【００５１】したがって、２００ｋＨｚバンドパスフィ
ルタ２３を通したＡＥ波の信号の最大振幅に対する５ｋ
Ｈｚバンドパスフィルタ２２を通したＡＥ波の信号の最
大振幅の比を求めることによって、プラズマの異常放電
の判定が可能になる。なお、判定するためのしきい値は
絶対的ではないものの、図６の場合には、振幅比が最も
大きな異常放電における値が０．６９６（≒０．７）で
あり、機械振動の最も低い値が２．０４１（≒２）であ
るので、０．７〜２の範囲、例えば、１をしきい値とす
れば良い。

【００５２】また、図１０（ａ）に相当する異常放電２
は、上記の判定により異常放電であることは判別できる
が、フィルタなしの場合と８０ｋＨｚバンドパスフィル
タを通した場合の最大振幅比では、他の異常放電と明ら
かに異なっていることが理解され、これは、異常放電の
形態自体が異なっていることを反映しているものと考え
られる。

【００５３】即ち、２００ｋＨｚバンドパスフィルタ２
３を通した信号の最大振幅に対するフィルタなしの信号
の最大振幅、或いは、８０ｋＨｚバンドパスフィルタを
通した最大振幅の比率を求めれば、異常放電の形態の違
いの判定を行うことが可能になる。

【００５４】次に、図７を参照して、本発明の第２の実
施の形態を説明するが、図７は第２の実施の形態のＡＥ
センサを取り付けたプラズマ処理装置の概念的構成図で
あり、プラズマ処理装置のチャンバー１１の外側壁に５
ｋＨｚ近傍の感度の高い低周波ＡＥセンサ３１と２００
ｋＨｚ近傍の感度の高い高周波ＡＥセンサ３２を取り付
けたものである。

【００５５】この第２の実施の形態においては、必要と
する周波数帯において高い感度を有する別個のセンサを
用いているので、より高精度の異常放電判定が可能にな
る。

【００５６】次に、図８を参照して、本発明の第３の実
施の形態を説明するが、図８は本発明の第３の実施の形
態のＡＥセンサの取付け構造を説明する概念的構成図で
あり、プラズマ処理装置の外側壁に３個、頂面に１個の
ＡＥセンサ３３〜３６取り付けたものである。

【００５７】この第３の実施の形態においては、既に提
案しているようにこの４個のＡＥセンサ３３〜３６の検
出出力の時間差から放電位置を特定するとともに（必要
ならば、上述の特願２０００−８９８４０号参照）、４
個のＡＥセンサ３３〜３６の出力の内、最大の出力を出
力するＡＥセンサの出力を用いて上述の異常放電の判定
を行うものである。

【００５８】この第３の実施の形態においては、異常放
電の発生のみならず、発生位置を特定することができ、
且つ、各ＡＥセンサ３３〜３６の出力の内で最大の出
力、即ち、異常放電の発生位置に最も近いＡＥセンサに
より減衰の少ないＡＥ信号を利用することができるの
で、判定精度をより高めることが可能になる。

【００５９】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は各実施の形態に記載された構成・条件に
限られるものではなく、各種の変更が可能である。例え
ば、上記の各実施の形態においては、プラズマ処理装置
として平行平板電極型のプラズマ処理装置を例として説
明しているが、プラズマ処理装置の構成はこの様な平行
平板電極型のプラズマ処理装置に限られるものではな
く、異常放電の発生が予想される各種の構造のプラズマ
処理装置に適用されるものである。

【００６０】また、上記の各実施の形態においては、５
ｋＨｚ近傍の検出出力と２００ｋＨｚ近傍の検出出力を
比較しているが、この様な周波数は絶対的ではなく、将
来において、プラズマ処理装置の構成等が大きく変化し
た場合には、この様な特異周波数も変化する可能性があ
り、その場合には、その変化に応じた周波数の組合せを
選択すれば良い。

【００６１】また、上記の各実施の形態においては、所
定周波数の出力を取り出すためにバンドパスフィルタを
用いているが、必ずしもバンドパスフィルタである必要
はなく、例えば、低周波数側の出力を検出するためにロ
ーパスフィルタを用い、高周波数側の出力を検出するた
めにハイパスフィルタを用いても良いものである。

【００６２】また、上記の第２の実施の形態において
は、周波数感度特性の異なる２つのＡＥセンサを用いて
いる、周波数感度特性の異なる２つのＡＥセンサエレメ
ントを一体にマウントして複合化した１個の複合ＡＥセ
ンサを用いても良いものである。

【００６３】また、上記の第３の実施の形態において
は、４個のＡＥセンサを用いているが３個のＡＥセンサ
でも良く、或いは、チャンバーの下底面を含めて５個の
ＡＥセンサを取り付けても良いものであり、いずれにし
ても、放電位置の特定が可能になる。

【００６４】さらに、上記の第３の実施の形態において
も、複数個のＡＥセンサの個々のＡＥセンサとして、周
波数感度特性の異なる２つのＡＥセンサエレメントを一
体にマウントして複合化した複合ＡＥセンサを用いても
良いものである。

【００６５】また、上記の第３の実施の形態において
は、４個のＡＥセンサの出力の内、最大の出力を出力す
るＡＥセンサの出力を用いて異常放電の判定を行ってい
るが、他のＡＥセンサの出力を用いて異常放電の判定を
行っても良いものである。

【００６６】さらに、４個のＡＥセンサの出力の内、複
数個、例えば、２個のＡＥセンサの出力を用いて異常放
電の判定を行っても良く、個々の判定結果を総合的に判
断することによって、さらに、精度の高い異常放電の判
定が可能になる。

【００６７】また、上記の第１の実施の形態において
は、異常放電検出装置を構成するフィルタを２個として
いるが、図６に関連して説明したように、８０ｋＨｚバ
ンドパスフィルタ等の他の周波数感度特性を有するフィ
ルタを併せて用いても良いものであり、それによって、
異常放電の形態の違いも検出することが可能になる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、複数のフィルタを用い
て検出対象となる周波数のＡＥ信号をスペクトル解析す
ることなく取得しているので、プラズマ異常放電を簡単
に、迅速に、且つ、精度良く判定することが可能にな
り、その結果を製造条件或いはプラズマ処理装置の設計
にフィードバックすることによって、プラズマ処理工程
のスループットの向上や、プラズマ処理装置の信頼性の
向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明が適用される異常放電検出装置を備えた
プラズマ処理装置の概念的構成図である。

【図３】本発明の実施の形態に用いる異常放電検出装置
の概念的構成図である。

【図４】２００ｋＨｚ共振型ＡＥセンサの感度周波数特
性の説明図である。

【図５】本発明の実施の形態に用いるバンドパスフィル
タの周波数特性図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態における測定結果の
説明図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の概念的構成図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施の形態の概念的構成図であ
る。

【図９】意図的に発生させたプラズマ異常放電によるＡ
Ｅ波の説明図である。

【図１０】意図的に発生させた他のプラズマ異常放電に
よるＡＥ波のフーリエスペクトルである。

【図１１】意図的に発生させた機械振動によるＡＥ波の
説明図である。

【図１２】意図的に発生させた他の機械振動によるＡＥ
波のフーリエスペクトルである。

【符号の説明】

１ 超音波センサ ２ バッファ増幅器 ３ 第１のフィルタ ４ 第２のフィルタ ５ 増幅器 ６ 増幅器 ７ 増幅器 ８ アナログ−デジタル変換器 ９ コンピュータ処理部 １１ チャンバー １２ ガス導入口 １３ 排気口 １４ 下部電極 １５ 上部電極 １６ ウェハ １７ ブロッキングコンデンサ １８ ＲＦ電源 １９ ＡＥセンサ ２１ バッファアンプ ２２ ５ｋＨｚバンドパスフィルタ ２３ ２００ｋＨｚバンドパスフィルタ ２４ アンプ ２５ アンプ ２６ アンプ ２７ Ａ／Ｄ変換部 ２８ コンピュータ部 ３１ 低周波ＡＥセンサ ３２ 高周波ＡＥセンサ ３３ ＡＥセンサ ３４ ＡＥセンサ ３５ ＡＥセンサ ３６ ＡＥセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹下 正吉 熊本県阿蘇郡西原村鳥子358−３ 株式会 社東京カソード研究所九州事業所内 Ｆターム(参考） 5F004 BA04 BB17 5F045 AA08 BB20 DP03 DQ10 GB08

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマを発生させるプラズマ処理装置
   に取り付けた超音波センサと、前記超音波センサの超音
   波検出出力を処理して異常放電を検知する処理手段とを
   少なくとも備えたプラズマ処理装置の異常放電検出装置
   において、前記処理手段が、相対的に低周波数側の信号
   のみを透過する第１のフィルタと、相対的に高周波数側
   の信号のみを透過する第２のフィルタとの少なくとも２
   つのフィルタを備えていることを特徴とするプラズマ処
   理装置の異常放電検出装置。
2. 【請求項２】 上記相対的に低周波数側の信号のみを透
   過する第１のフィルタが相対的に低周波数の透過帯域の
   バンドパスフィルタであり、且つ、相対的に高周波数側
   の信号のみを透過する第２のフィルタが相対的に高周波
   数の透過帯域のバンドパスフィルタであることを特徴と
   する請求項１記載のプラズマ処理装置の異常放電検出装
   置。
3. 【請求項３】 プラズマを発生させるプラズマ処理装置
   に取り付けた超音波センサの超音波検出出力を処理して
   異常放電を検知するプラズマ処理装置の異常放電検出方
   法において、前記超音波検出出力の一部を相対的に低周
   波数側の信号のみを透過する第１のフィルタを介して検
   出するとともに、前記超音波検出出力の一部を相対的に
   高周波数側の信号のみを透過する第２のフィルタを介し
   て検出し、両者の検出出力を比較して、その比率から異
   常放電による超音波の発生を判定することを特徴とする
   プラズマ処理装置の異常放電検出方法。
4. 【請求項４】 上記相対的に低周波数側の信号のみを透
   過する第１のフィルタが透過帯域が４〜６ｋＨｚのバン
   ドパスフィルタであり、上記相対的に高周波数側の信号
   のみを透過する第２のフィルタが透過帯域が１８０〜２
   ２０ｋＨｚのバンドパスフィルタであることを特徴とす
   る請求項３記載のプラズマ処理装置の異常放電検出方
   法。
5. 【請求項５】 上記第１のフィルタ及び第２のフィルタ
   からの検出出力を増幅する際に、増幅された各検出出力
   の振幅の最大値が後段に設けたアナログ−デジタル変換
   器の最大入力レンジになるように各増幅率を設定するこ
   とを特徴とする請求項３または４に記載のプラズマ処理
   装置の異常放電検出方法。
6. 【請求項６】 上記超音波センサの超音波検出出力の一
   部をフィルタを介することなく検出し、この検出出力が
   予め定めた基準値以上の場合のみに、上記の異常放電に
   よる超音波の発生の判定を行うことを特徴とする請求項
   ３乃至５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置の異
   常放電検出方法。
7. 【請求項７】 上記超音波センサとして、相対的に低周
   波数側の信号に対する感度の高い超音波センサと、相対
   的に高周波数側の信号に対する感度の高い超音波センサ
   とを用いて、前記相対的に低周波数側の信号に対する感
   度の高い超音波センサからの出力を上記第１のフィルタ
   を介して検出するとともに、前記相対的に高周波数側の
   信号に対する感度の高い超音波センサからの出力を上記
   第２のフィルタを介して検出することを特徴とする請求
   項３乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置の
   異常放電検出方法。
8. 【請求項８】 上記超音波センサを上記プラズマ処理装
   置に複数個取り付けるとともに、複数の超音波センサの
   内の少なくとも一つの超音波センサの超音波検出出力を
   用いて異常放電による超音波の発生の判定を行うことを
   特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載のプラ
   ズマ処理装置の異常放電検出方法。
9. 【請求項９】 請求項１または２のいずれかに記載の異
   常放電検出装置を備えたことを特徴とするプラズマ処理
   装置。