等离子体处理装置和等离子体处理方法

专利名称：等离子体处理装置和等离子体处理方法
技术领域：
本发明涉及对基板等处理对象物进行等离子体处理的等离子体处理装置和等离 子体处理方法。
背景技术：
作为安装有电子部件的基板等处理对象物的清洁和蚀刻等的表面处理方法，公知 的是等离子体处理。在等离子体处理中，通过将处理对象的基板载置在形成有处理室的真 空腔室内，使处理室内产生等离子体放电，使该结果产生的离子和电子作用于基板的表面， 由此进行规定的表面处理。为了使该等离子体处理以良好的处理品质稳定地进行，其前提 是根据预先按照处理目的设定的放电条件而使等离子体放电正确地产生。为此，现有技术中以监视等离子体放电的产生状态为目的使用各种手段、方法。例 如，公知有检测出由于某种原因造成的等离子体放电的变化对高频电源部的电压和电流造 成的影响的方法、或通过检测出因等离子体放电在电极间产生的自偏置电压推测放电状态 的方法。在这些方法中，需要在低输出条件下使等离子体放电发生的情况下，检测精度较 低，难以正确地检测出放电状态，所以使用能够直接检测出等离子体放电的状态变化的方 法。在该方法中，通过在设置有处理室的真空腔室中安装具备电位检测用的探针电极的放 电检测传感器，检测出在探针电极中根据等离子体放电的变化而诱发的电位变化，从而检 测处理室内有无异常放电。因而，使用该方法时，由于能够感度良好地检测出处理室内产生 的等离子体放电的状态变化，所以即使在高频电源部的输出为低输出的情况下，原理上来 说也能够正确地监视等离子体放电的有无和放电异常。此外，上述技术内容在专利文献1 中被公开。但是，在上述专利文献1中，没有明确公开为了高精度地监视等离子体放电的有 无和异常放电所需的具体的应用例、装置启动时不能开始正常地放电的不良状况、和运转 中产生异常放电的情况等的应对方法。专利文献1 日本特开2003-318115号公报

发明内容
本发明提供能够正确地监视等离子体放电的有无和放电异常，对不良状况的发生 适当地采取对策的等离子体处理装置和等离子体处理方法。本发明的等离子体处理装置为将处理对象物收容在处理室内进行等离子体处理 的等离子体处理装置，其包括形成处理室的真空腔室；配置在处理室内的电极部；将处理 室内真空排气的真空排气部；对处理室内供给等离子体产生用气体的气体供给部；通过对 电极部施加高频电压使处理室内产生等离子体放电的高频电源部；匹配器，其使产生等离 子体放电的等离子体放电回路与高频电源部的阻抗匹配；放电检测传感器，其至少具有板 状的电介质部件和探针电极，上述电介质部件按照其一方的面与处理室内产生的等离子体放电相对的方式安装在真空腔室中，上述探针电极配置在电介质部件的另一方的面；信号记录部，其接收在探针电极根据等离子体放电的变化而诱发的电位变化的信号，并将该信 号作为信号数据暂时记录；信号解析部，其参照记录在信号记录部的信号数据，抽取表示等 离子体放电的状态的指标数据；和装置控制部，其控制真空排气部、气体供给部和高频电源 部执行等离子体处理动作，并且通过监视由信号解析部抽取的指标数据判定等离子体放电 的状态，执行用于适当地进行等离子体处理动作的规定的处理，并且，信号解析部检测出 伴随表示在处理室内等离子体放电正常开始的放电开始的电位变化、伴随表示在处理室内 产生异常的等离子体放电的异常放电的电位变化、以及伴随因处理室内的异物的附着堆积 而产生的微小电弧放电的电位变化，进而通过求得这些电位变化的产生频率抽取指标数 据，另外，装置控制部至少执行以下处理中的一项处理等离子体放电未正常开始的情况下 反复执行放电开始动作的重试处理；检测到异常放电，中断等离子体处理后再次开始对同 一处理对象物的等离子体处理的再次等离子体处理；以及判定是否需要对于异物的附着堆 积采取对策的维修判定处理。根据本发明，通过接收在配置在处理室内的探针电极根据等离子体放电的变化而 诱发的电位变化的信号，并作为表示电位变化的信号数据暂时记录，参照记录的信号数据 抽取表示等离子体放电状态的指标数据，通过监视抽取的指标数据，判定等离子体放电的 状态，执行用于适当地进行等离子体处理动作的规定的处理。由此，由于能够正确地监视等 离子体放电的有无和放电异常，所以能够以实时的状态判定对与不良状况的适当的应对方 法和是否需要维修。


图1是本发明的实施方式的等离子体处理装置的截面图。图2是用于说明本发明的实施方式的等离子体处理装置使用的放电检测传感器 的结构的图。图3是表示本发明的实施方式的等离子体处理装置的控制系统的结构的框图。图4A是本发明的实施方式的等离子体处理装置的电位变化波形的说明图。图4B是本发明的实施方式的等离子体处理装置的电位变化波形的说明图。图4C是本发明的实施方式的等离子体处理装置的电位变化波形的说明图。图5是表示本发明的实施方式的等离子体处理方法的放电状态监视处理的流程 图。图6是表示本发明的实施方式的等离子体处理方法中反复进行放电开始动作的 重试功能的流程图。图7是表示本发明的实施方式的等离子体处理方法中，中断等离子体处理后再次 开始等离子体处理的再次等离子体处理的流程图。图8是表示本发明的实施方式的等离子体处理方法中，判定是否需要对于异物的 附着堆积的对策的维修判定处理的流程图。符号说明2 盖部2a开口部(观察窗)
3真空腔室3a处理室5电极部8引导部件9基板15真空计16气体供给部17真空泵18匹配器19高频电源部21电介质部件22探针电极单元22b探针电极23放电检测传感器
具体实施例方式图1是本发明的实施方式的等离子体处理装置的截面图。图1中，真空腔室3构成 为在水平的基部1上，通过升降单元(省略图示)使盖部2配设为能够自由升降。在盖部 2下降并与基部1的上表面通过密封部件4抵接的状态下，真空腔室3成为关闭状态。艮口， 被基部1和盖部2包围的密闭空间形成收容处理对象物进行等离子体处理的处理室3a。在 处理室3a中配置有电极部5。电极部5从下方隔着绝缘部件6安装于设置在基部1的开口 部la。在电极部5的上表面安装有绝缘体7。作为处理对象物的基板9在绝缘体7的上表 面由引导部件8引导其两侧端部向基板搬送方向(纸面垂直方向)搬入。在设置在基部1的开孔lb，通过管路11连接有通气阀12、真空计15、气体供给阀 13和真空阀14。并且气体供给阀13、真空阀14分别与气体供给部16、真空泵17连接。通 过在驱动真空泵17的状态下使真空阀14打开，处理室3a内被真空排气。此时的真空度由 真空计15检测。真空阀14和真空泵17构成将处理室3a内真空排气的真空排气部。此外 通过使气体供给阀13为开状态，从气体供给部16对处理室3a内供给等离子体产生用气 体。气体供给部16内置有流量调整功能，能够对处理室3a内供给任意供给量的等离子体 产生用气体。并且通过使通气阀12打开，破坏真空时将大气导入处理室3a内。高频电源部19通过匹配器18与电极部5电连接。通过在将处理室3a内真空排 气，之后从气体供给部16供给了等离子体产生用气体的状态下驱动高频电源部19，对电极 部5和与接地部10接地的盖部2之间施加高频电压。由此，在处理室3a内产生等离子体 放电。匹配器18具有使等离子体放电回路和高频电源部19的阻抗匹配的功能，该等离子 体放电回路使在处理室3a内发生等离子体放电。在盖部2的侧面，设置有圆形的开口部2a，作为用于从真空腔室3的外部观察处理室3a的内部的观察窗发挥作用。在开口部2a，由电介质部件21、探针电极单元22组成的 放电检测传感器23通过支承部件24从盖部2的外侧被固定。图2是用于说明本发明的实施方式的等离子体处理装置使用的放电检测传感器的结构的图。图2中，在设置在盖部2的开口部2a，安装有由光学上透明的玻璃制作的电介 质部件21。在处理室3a的内部，在电极部5和盖部2之间发生等离子体放电，电介质部件 21以一方的面与处理室3a内发生的等离子体放电相对的姿势被安装在设置于真空腔室3 的开口部2a。在电介质部件21的另一方的面，即朝向真空腔室3的外侧的面，安装有探针电极 单元22。探针电极单元22为在玻璃板22a的一方的面形成探针电极22b，在另一方的面形 成有屏蔽电极22c的一体化部件。将探针电极单元22安装在电介质部件21形成放电检测 传感器23时，使探针电极22b在与电介质部件21的外表面(另一方的面)密合的状态下， 通过导电性金属组成的支承部件24支承在盖部2。即，放电检测传感器23构成为至少具 有以使一方的面与处理室3a内产生的等离子体放电相对的方式安装在真空腔室3的板状 的电介质部件21、和配置在该电介质部件21的另一方的面的探针电极22b。探针电极22b 通过检测导线22d与信号记录部20连接。在处理室3a的内部发生等离子体放电的状态下，探针电极22b通过电介质部件21 和作为在处理室3a内产生的等离子体P与电介质部件21的界面形成的空间电荷层的鞘层 (sheathe) S，成为与等离子体P电连接的状态。即，如图2所示，形成将由电介质部件21形 成的电容器Cl、与鞘层S相当的电容的电容器C2和等离子体P具有的电阻R串联连接的电 回路，在探针电极22b诱发与等离子体P的状态相应的电位。在本实施方式中，将探针电极 22b的电位通过检测导线22d引导至信号记录部20，与等离子体P的状态相应的电位变化 的信号由信号记录部20暂时记录。即，信号记录部20具有接收在探针电极22b根据等离 子体放电的变化而诱发的电位变化的信号，将该信号作为信号数据暂时记录的功能。在处理室3a的内部，电极部5上载置的基板9的周边发生异常放电等时，处理室 3a内部的等离子体P的状态发生变动。由于该变动使上述回路的阻抗变化，所以作为探针 电极22b的电位变化被检测。该电位变化的检测感度非常高，即使是用现有方法几乎无法 检测到的微弱的变动也能够正确地检测。屏蔽电极22c具有对探针电极22b的外表面侧电 屏蔽的功能，在探针电极22c产生的电荷通过导电性的支承部件24逃逸到被接地的盖部2。 由此，降低了与在探针电极22b诱发的电位变化相对的噪声。在本实施方式中，探针电极22b、屏蔽电极22c均通过在玻璃板22a的表面将ITO 等透明的导电性物质涂敷为膜状而形成。由此，在将放电检测传感器23安装在开口部2a 的状态下，能够从盖部2的外侧通过开口部2a观察处理室3a内部。即，本实施方式所示的 放电检测传感器23中，电介质部件21由安装在开口部2a(观察窗)的光学上透明的玻璃 构成，该开口部2a用于从真空腔室3的外部对处理室3a内进行观察，探针电极22b由光学 上透明的导电性物质构成。利用这样的结构，能够使对处理室3a的内部进行观察的观察窗、和用于监视等离子体放电状态的探针电极22b兼用。此外，由于电介质部件21暴露在处理室3a内的等离子 体P中，所以产生表面损耗，需要按照规定的时间间隔进行更换。在该情况下，由于探针电 极单元22和电介质部件21为不同部件，只需要更换作为消耗部件的电介质部件21即可， 无需更换探针电极单元22。等离子体处理装置包括进行整体的动作控制的控制部25。控制部25通过控制通 气阀12、气体供给阀13、真空阀14、真空计15、气体供给部16、真空泵17、高频电源部19，执行等离子体处理所需要的各种动作。此外，控制部25进行信号记录部20的存储器20c的写 入控制，并且通过参照记录在存储器20c的信号数据，进行以下所说明的信号解析等处理。控制部25具备操作、输入部26和显示部27。操作、输入部26进行等离子体处理 动作执行时的各种操作输入和数据输入。显示部27除了显示利用操作、输入部26输入时 的操作画面之外，还显示控制部25基于记录在信号记录部20中的信号数据进行判定的判 定结果。 图3是表示本发明的实施方式的等离子体处理装置的控制系统的结构的框图。在 图3中，信号记录部20具备AMP (放大装置)20a、A/D变换器20b和存储器20c。AMP20a将 通过检测导线22d传递的探针电极22b的电位变化放大。A/D变换器20b对通过AMP20a放 大的电位变化的信号进行AD变换。通过A/D变换器20b被AD变换后的电压变位信号、即 表示电压变化的数字信号根据控制部25的写入控制被暂时记录在存储器20c中，此外根据 来自控制部25的清除指令将记录的信号消除。控制部25构成为具备信号解析部30、定时器(Ta) 37、定时器(Tb) 38、处理时间计 测部39和装置控制部40。信号解析部30具有参照记录在信号记录部20的存储器20c中 的信号数据，抽取表示处理室3a内的等离子体放电状态的指标数据。由于信号解析部30 参照存储器20c的信号数据的时间间隔非常短，所以能够获得大致实时表示等离子体放电 的状态的指标数据。为了实现该功能，信号解析部30构成为具备放电开始波检测部31、计 数器(附)32、异常放电检测部33、计数器(N2)34、微小电弧放电检测部35、计数器36 (N3)。此处，说明该等离子体处理装置运转时，通过由放电检测传感器23接收电位变化 而检测到的波形的波形图案、和伴随等离子体处理装置的运转在处理室3a内产生的非正 常放电的种类及其检测的算法。图4A是表示本发明的实施方式的等离子体处理装置的电位变化波形的说明图。 艮口，表示了从等离子体处理装置的运转开始至运转结束的过程，即表示在定时器(Ta)37、定 时器(Tb) 38分别预先设定的规定时间(初期监视时间Ta、设定处理时间Tb)中检测到的波 形图案。初期监视时间Ta是用于在使高频电源部19为导通状态的放电开始初期，判定处 理室3a内等离子体放电是否正常开始的监视时间。直至初期监视时间Ta经过未检测到伴 随正常放电的波形的情况下，如后文所述执行用于开始再次放电的重试处理。此外设定处 理时间Tb表示根据处理对象物而设定的等离子体处理的持续时间。处理时间计测部39具有计测实际进行等离子体处理的实际时间的功能，通过使 高频电源部19导通而开始计时，通过关断高频电源部19而结束或者中断计时。在初期监视时间Ta中，检测出由于开始施加高频电源而引起的等离子体放电状 态的变化所特有的波形图案，即如4A所示，电位向正负两侧大幅振荡后回到固定值的波形 Wl0该波形Wl的检测通过放电开始波检测部31进行。即，放电开始波检测部31参照保存 在存储器20c中的信号数据，检测出表示在处理室3a内等离子体放电正常开始的伴随放电 开始的电位变化的波形W1。该波形Wl的检测通过在由定时器(Ta) 37计时的初期监视时间 Ta的时间内，向+侧超过设定在正电压侧的第一阈值Vl (+)而被检测。图4B是本发明的实施方式的等离子体处理装置的电位变化波形的另一个说明 图。在图4B中，放电开始波检测部31从存储器20c读取每个预先设定的取样时间At的电压值，每当确认满足V (t) <V1⑴<v(t+At)时，使对应的计数器32步进，将计数结果作为计数值W输出至装置控制部40。在设定处理时间Tb的经过过程中，以起因于非正常现象的电位变化波形、即伴随 异常放电的波形和伴随微小电弧放电的波形作为监视的对象。所谓异常放电是在电极部5 上载置的基板9和电极部5之间产生的非正常的放电，在基板9存在翘曲变形而载置在电 极部5上的状态下在基板9和绝缘体7之间产生间隙的情况下等发生。该情况下，随时间 经过地表示探针电极22b的电位变化的电位变化波形，如图4A所示，成为与波形Wl相同地 电位向正负两侧大幅振荡后回到固定值的电位变化的波形W2。该波形W2的检测通过异常放电检测部33进行。即异常放电检测部33同样地参 照暂时记录在存储器20c的信号数据检测出伴随处理室3a内的异常放电的电位变化的波 形W2。该波形W2的检测通过在由定时器(Tb)38计时的设定处理时间Tb内，电位变化向+ 侧超过设定在正电压侧的第一阈值Vl (+)而被检测。即，异常放电检测部33从存储器20c 读取每个预先设定的取样时间的电压值，如图4B所示，每当确认满足v(t) < Vl (+) < ν (t+ Δ t)时，使对应的计数器34步进，计数结果作为计数值N2输出至装置控制部40。接着说明微小电弧放电。微小电弧放电是在处理室3a内电极部5和引导部件8 等被施加高频电压的部分与周围的接地电位的部分之间产生的微细的放电。这样微小的电 弧放电是由于在引导基板9的搬送的引导部件8、开口部Ia等附着堆积因等离子体处理的 进行而产生的异物导致绝缘性降低而产生的。特别是，在引导部件8的侧面、开口部Ia的内侧面等，利用来自上方的等离子体的 直射对附着异物的再除去的效果难以作用到的部分，通过等离子体处理的溅射作用从工件 除去的树脂和金属的微细粒子易于附着堆积。其结果是在这些部位绝缘性降低，在与被接 地的基座部件1之间产生微小的电弧放电。在该情况下，由于微小的电弧放电对处理室3a 内的等离子体放电状态造成的扰乱较小，所以随时间经过地表示探针电极22b的电位变化 的波形，如图4A的波形W3所示，成为电位向负侧(根据放电特性为正侧)小幅振荡后回到 固定值的电位变化波形图案。这样的微小的电弧放电被微小电弧放电检测部35检测出。即，微小电弧放电检测 部35参照记录在存储器20c的信号数据，检测出因处理室3a内的异物的附着堆积产生的 伴随微小电弧放电的电位变化的波形W3。该波形W3的检测，通过在设定处理时间Tb内，电 压变化向一侧超过第二阈值V2(_)而被检测，该第二阈值为在负电压侧设定为绝对值比第 一阈值Vl(+)小的值。图4C是本发明的实施方式的等离子体处理装置的电位变化波形的另一个说明 图。在图4C中，微小电弧放电检测部35从存储器20c读取每个预先设定的取样时间At 的电压值，每当确认满足ν (t) >V2(_) >v(t+At)时，使对应的计数器36步进，计数结果 作为计数值N3输出至装置控制部40。此处表示了将第二阈值V2设定在负电压侧的示例， 也可以根据放电特性将第二阈值V2设定在正电压侧。另外，由于第一阈值Vl(+)的绝对值比第二阈值V2(_)的绝对值大，在微小电弧放 电检测部35进行放电波形的检测中，不仅伴随微小电弧放电的波形W3，还一并检测出伴随 异常放电的波形W2。但是，相对于波形W2在设定处理时间Tb内是否在数次左右的检测频 率内成为问题，如果波形W3不成为每1秒100次左右的检测频率就不成为问题。从而，即使在微小电弧放电检测部35对波形W3的检测中混有波形W2并被检测，从原本的检测目的来 看不会成为实际问题。换言之，在信号解析部31的波形检测中，能够以不区分波形W3和波 形W2的单纯的算法达成规定的检测目的。由此，能够尽量缩短波形检测处理需要的时间， 实时地进行波形检测。像这样，信号解析部30检测出表示处理室3a内等离子体放电正常开始的伴随放 电开始的电位变化(放电开始波)；表示处理室3a内产生异常的等离子体放电的伴随异常 放电的电位变化(异常放电波形)；和因处理室3a内的异物的附着堆积而产生的伴随微小 的电弧放电的电位变化(微小电弧放电波形)。并且，进行通过将这些电位变化的产生频率 作为计数值Ni、N2、N3求出，抽取表示等离子体放电的状态的指标数据的处理。接着，对于装置控制部40的结构和功能进行说明。装置控制部40包括放电状态 监视功能41、处理历史存储部42、重试功能43、累积等离子体处理功能44、维修判定功能45 的各功能。装置控制部40，如前所述，具有控制由真空阀14和真空泵17构成的真空排气 部、气体供给部16和高频电源部19执行等离子体处理动作的通常的动作控制功能，并且同 时具备通过监视由信号解析部30抽取的指标数据，判定处理室3a内的等离子体放电的状 态，进行为了适当地执行该等离子体处理动作的规定的处理的功能。装置控制部40具有的放电状态监视功能41将通过信号解析部30的计数器 (m)32、计数器(N2)34和计数器(N3)36分别取得的计数值m、N2、N3作为表示等离子体放 电状态的指标数据进行参照。其表示对处理室3a内的等离子体放电的状态进行监视。并 且，判定为需要的情况下，通过控制等离子体处理装置的各部，利用重试功能43、累积等离 子体处理功能44、维修判定功能45的各功能，执行以下处理。首先，在等离子体放电没有正常开始的情况下，利用重试功能43进行反复执行放 电开始动作的重试处理。此外，检测到异常放电中断等离子体处理后，通过累积等离子体处 理功能44进行再次开始对同一处理对象物的等离子体处理的再次等离子体处理。进而，通 过维修判定功能45判定是否需要对于处理室3a内的异物的附着堆积的对策的维修判定处 理。当然不需要实行所有上述处理，只要实行其中至少一项处理的形态即可。装置控制部40构成为实行以下所述处理中的至少一项处理，即等离子体放电未 正常开始的情况下反复进行放电开始动作的重试处理；检测到异常放电中断等离子体处理 后再次开始对同一处理对象物的等离子体处理的再次等离子体处理；以及判定是否需要对 于处理室3a内的异物的附着堆积的对策的维修判定处理。处理历史存储部42将暂时记录 在存储器20c中的信号数据、计数值Ni、N2、N3等指标数据作为基于等离子体处理装置的 处理历史数据存储。由此，对于通过等离子体装置进行处理的基板，能够获取详细的历史数 据，确保用于质量管理和生产管理的可追溯性。而后，对于利用本实施方式所示的等离子体处理装置将处理对象物收容在处理室 3a内执行的等离子体处理中，监视处理室3a内的放电状态的处理进行说明。图5是表示本发明的实施方式的等离子体处理方法的放电状态监视处理的流程 图。图5中，首先，根据预先给出的经验值、处理对象基板9的特性数据，进行定时器(Ta)37 的初期监视时间Ta、定时器(Tb) 38的设定处理时间Tb的初期设定(Si)。之后，将计数值 N1、N2、N3、N4、N5、N6复位，并且将处理时间计测部39复位(S2)。其中，计数值N4、N5、N6 是分别在维修判定功能45、累积等离子体处理功能44和重试功能43作为内部功能设置的基于计数器的计数值。此后，等离子体处理装置成为待机状态(S3)，监视RF (高频电源)是否被导通(S4)。然后，如果确认导通(是)，则将存储器20c导通成为可写入的状态，并且开始基于定 时器(Ta) 37的初期监视时间Ta的计时，和基于处理时间计测部39的处理时间计测(S5)。 由此，开始放电检测传感器23的检测信号的基于信号记录部20的记录。S卩，通过信号记录 部20接收在放电检测传感器23的探针电极22b根据等离子体放电的变化而诱发的电位变 化的信号，作为表示电位变化的信号数据暂时存储在存储器20c (信号记录步骤)。并且，在此之后，通过信号解析部30执行参照暂时存储在存储器20c的信号数据， 抽取表示等离子体放电的状态的指标数据的处理(信号解析步骤)。首先初期监视时间Ta 经过(S6)之前(否)，通过信号解析部30的放电开始波检测部31检测放电开始波(图 4A所示的波形Wl)，进行对检测波计数的处理。即，如果检测到的电压V超过了第一阈值 Vl (+)，则通过计数器32进行对计数值附加1的处理。而后，如果在(S6)确认初期监视时间Ta的经过(是)，则判断计数值m是否超过 KS7)。此处当计数值m超过ι的情况下(是)，则判断为等离子体放电正常开始，通过定 时器38开始设定处理时间Tb的计时(S8)。此外，计数值m未超过1的情况下(否)，则 判断为等离子体放电没有正常开始，前进至后述的图6所示的重试处理(S20)。图6是表示本发明的实施方式的等离子体处理方法中反复执行放电开始动作的 重试功能的流程图。此处对于重试处理进行说明。该重试处理通过装置控制部40的重试功 能43进行。在图6中，首先将RF(高频电源)暂时关断后(S21)，对重试次数的计数值N5 加1并更新(S22)。之后判断计数值N5是否超过预先设定的上限值L5 (适当设定为1 5 次左右的范围)(S23)。此处计数值N5仍为上限值L5以下的情况下(否)，复位计数值N3 和处理时间计测部39(S24)。之后再次打开RF(高频电源部19) (S25)，回到图5所示的主 流程的(1)，相同地反复进行之后的处理。与此相对，在(S23)中计数值N5超过上限值L5的情况下(是)，则判断为异常的 错误状态。即该情况下，将存储器20c的记录数据、计数值等作为历史数据保存在处理历史 存储部42(S26)中，然后清除存储器20c的存储内容后(S27)，显示无放电错误(S28)。之 后确认该显示的操作员访问该等离子体处理装置，进行必要的处理。等离子体放电正常地开始的情况下，前进至图5所示的(S8)，开始基于定时器 (Tb) 38的设定处理时间Tb的计时。之后，设定处理时间Tb经过(SlO)之前的期间，通过异 常放电检测部33检测异常放电，进行对检测结果计数的处理和通过微小电弧放电检测部 35检测出微小电弧放电并对检测结果计数的处理。如果检测到的电压V向+侧超过第一阈 值Vl⑴，通过计数器(N2) 34进行对计数值N2加1的处理。如果检测到的电压V向-侧 超过第二阈值V2(-)，则通过计数器(N3)36进行对计数值N3加1的处理。之后，判断表示 异常放电的产生次数的计数值N2是否超过预先设定的上限值L2 (例如L2 = 1 3) (S9)。 此处当计数值N2超过上限值L2的情况下(是)，判断为存在异常放电以容许限度以上的频 率发生的异常状态，前进至图7所示的再次处理(累积等离子体处理)(S30)。图7是表示本发明的实施方式的等离子体处理方法中等离子体处理中断后再次开始等离子体处理的再次等离子体处理的流程图。此处对于再次处理(累积等离子体处 理)进行说明。该再次处理(累积等离子体处理)通过装置控制部40的累积等离子体处理功能44执行。图7中，首先将RF(高频电源)暂时关断后(S31)，对再次处理次数的计 数值N6加1并更新(S32)。接着判断计数值N6是否超过预先设定的上限值L6 (适当设定 在1 5次左右的范围)(S33)。此处在计数值N6还未超过上限值L6的情况下(否)，将 计数值N3复位后(S34)，对定时器(Tb) 38的设定处理时间Tb进行再次设定(S35)。即，根据记录在处理时间计测部39的处理时间和已设定的设定处理时间Tb求得对于该处理对象的基板9的未处理时间，基于该未处理时间重新设定定时器(Tb)38的设定 处理时间Tb。接着再次导通RF(高频电源)(S36)，返回到图5所示的主流程的(1)，同样地 反复执行以后的处理。由此，即使在等离子体处理暂时中断的情况下，也能够确保预先设定 的适当的处理时间。此外，是否进行(S35)所示的设定处理时间Tb的再次设定，能够根据规定的再处 理状态而预先设定。即，当对相同的处理对象物进行再次处理时，需要使处理时间严格地固 定的情况下进行设定处理时间Tb的再次设定。与此相对，即使实际的处理时间变长也不会 影响处理质量的情况下，也可以不变更设定处理时间Tb使其保持初期设定。此外在(S33) 中计数值N6超过上限值L6的情况下(是)，判断为异常反复发生的错误状态，将存储器20c 的记录数据、计数值等作为历史数据保存在处理历史存储部42 (S37)。接着清除存储器20c 的存储内容后(S38)，显示异常放电警告(S39)。之后确认了该显示的操作员访问等离子体 处理装置，进行需要的处理。此后再次返回图5的主流程，如果在(SlO)中设定处理时间Tb已经过(是)，则关 断存储器20c的写入(S11)，读取由处理时间计测部39计测的处理时间。然后，将记录在存 储器20c的数据、处理过程中获取的计数值下载到处理历史存储部42 (S12)。接着清除存储 器20c的记录内容，返回(Si)执行前的状态。然后基于在(S12)中求得的处理时间、数据， 前进至图8所示的维修判定处理(S40)。图8是表示本发明的实施方式的等离子体处理方法中判定是否需要对异物的附 着堆积采取对策的维修判定处理的流程图。在图8中，通过将表示微小电弧放电的发生 次数的计数值N3除以设定处理时间Tb，由此计算出表示每单位时间的微小电弧放电的发 生频率的计数值N4(S41)。然后通过将计算出的计数值N4和预先设定的上限值L4(例如 100[1/S]左右)进行比较，判断是否需要维修(S42)。当计数值N4超过上限值L4的情况 下(是)，进行维修警告显示，表示需要处理室3a的内部的清扫或内部覆盖部件的更换等对 异物的附着堆积采取对策(S43)。在(S5) (SlO)中表示的信号解析步骤中，检测出表示处理室3a内等离子体放 电正常开始的伴随放电开始的电位变化、表示处理室3a内产生异常的等离子体放电的伴 随异常放电的电位变化、和伴随因处理室3a内异物的附着堆积而产生的微小电弧放电的 电位变化。然后，通过求得这些电位变化的产生频率抽取作为表示等离子体放电的状态的 指标数据的计数值m、N2、N3。通过装置控制部40控制各部分而进行的上述各处理步骤，对由真空泵17和真空 阀14组成的真空排气部、气体供给部16和高频电源部19进行控制而执行等离子体处理动 作。此外，构成通过监视信号解析步骤中抽取的指标数据而判定等离子体放电的状态，进行 为了适当地执行等离子体处理动作的规定的处理的装置控制步骤。并且在该装置控制步骤中，至少进行以下所述处理中的一项处理，即等离子体放电未正常开始的情况下反复执行放电开始动作的重试处理；检测到异常放电中断等离子体 处理后再次开始对同一处理对象物的等离子体处理的再次等离子体处理；以及判定是否需 要对异物的附着堆积采取对策的维修判定处理。如上所述，在本发明中，接收在配置在处理室3a内的探针电极22b根据等离子体 放电的变化而诱发的电位变化的信号，并作为表示电位变化的信号数据暂时记录在存储器 20c，通过信号解析部30参照记录的信号数据抽取表示等离子体放电的状态的指标数据。 然后，由装置控制部40监视该抽取的指标数据，从而判定等离子体放电的状态，执行为了 适当地进行等离子体处理动作的规定的处理。由此，由于基于大致实时显示等离子体放电 状态的指标数据，能够正确地监视等离子体放电的有无和放电异常，所以能够以实时的状 态判定是否需要对不良状况的发生采取适当的应对方法或维修。产业上的利用可能性
本发明的等离子体处理装置和等离子体处理方法具有能够正确地判定等离子体 放电的有无、放电异常和是否需要维修，对不良状况的发生采取适当的应对方法的效果，在 将基板等作为处理对象物进行等离子体清扫等的等离子体处理的领域有用。
权利要求
一种将处理对象物收容在处理室内进行等离子体处理的等离子体处理装置，其特征在于，包括形成所述处理室的真空腔室；配置在所述处理室内的电极部；将所述处理室内真空排气的真空排气部；对所述处理室内供给等离子体产生用气体的气体供给部；通过对所述电极部施加高频电压使所述处理室内产生等离子体放电的高频电源部；匹配器，其使产生所述等离子体放电的等离子体放电回路与所述高频电源部的阻抗匹配；放电检测传感器，其至少具有板状的电介质部件和探针电极，所述电介质部件按照其一方的面与所述处理室内产生的等离子体放电相对的方式安装在所述真空腔室中，所述探针电极配置在所述电介质部件的另一方的面；信号记录部，其接收在所述探针电极根据所述等离子体放电的变化而诱发的电位变化的信号，并将该信号作为信号数据暂时记录；信号解析部，其参照记录在所述信号记录部的所述信号数据，抽取表示所述等离子体放电的状态的指标数据；和装置控制部，其控制所述真空排气部、所述气体供给部和所述高频电源部执行等离子体处理动作，并且通过监视由所述信号解析部抽取的所述指标数据判定所述等离子体放电的状态，执行用于适当地进行所述等离子体处理动作的规定的处理，所述信号解析部检测出伴随表示在所述处理室内等离子体放电正常开始的放电开始的电位变化、伴随表示在所述处理室内产生异常的等离子体放电的异常放电的电位变化、以及伴随因所述处理室内的异物的附着堆积而产生的微小电弧放电的电位变化，进而通过求得这些电位变化的产生频率抽取所述指标数据，所述装置控制部至少执行以下处理中的一项处理所述等离子体放电未正常开始的情况下反复执行放电开始动作的重试处理；检测到所述异常放电，中断等离子体处理后再次开始对同一处理对象物的等离子体处理的再次等离子体处理；以及判定是否需要对于所述异物的附着堆积采取对策的维修判定处理。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于还包括将所述指标数据作为该等离子体处理装置的处理历史数据而存储的处理历史 存储部。
3.一种等离子体处理方法，其利用等离子体处理装置，将所述处理对象物收容在所述 处理室内并进行等离子体处理，所述等离子体处理装置包括形成所述处理室的真空腔室；配置在所述处理室内的电极部；将所述处理室内真空排气的真空排气部；对所述处理室内供给等离子体产生用气体的气体供给部；通过对所述电极部施加高频电压使所述处理室内产生等离子体放电的高频电源部； 匹配器，其使产生所述等离子体放电的等离子体放电回路与所述高频电源部的阻抗匹配；放电检测传感器，其至少具有板状的电介质部件和探针电极，所述电介质部件按照其 一方的面与所述处理室内产生的等离子体放电相对的方式安装在所述真空腔室中，所述探 针电极配置在所述电介质部件的另一方的面； 所述等离子体处理方法的特征在于，包括信号记录步骤，接收在所述探针电极根据所述等离子体放电的变化而诱发的电位变化 的信号，并将该信号作为表示所述电位变化的信号数据暂时存储；信号解析步骤，参照所述暂时存储的信号数据，抽取表示所述等离子体放电的状态的 指标数据；和装置控制步骤，控制所述真空排气部、所述气体供给部和所述高频电源部执行等离子 体处理动作，并且通过监视在所述信号解析步骤中抽取的所述指标数据判定所述等离子体 放电的状态，执行用于适当地进行所述等离子体处理动作的规定的处理，在所述信号解析步骤中，检测出伴随表示在所述处理室内等离子体放电正常开始的 放电开始的电位变化、伴随表示在所述处理室内产生异常的等离子体放电的异常放电的电 位变化、以及伴随因所述处理室内的异物的附着堆积而产生的微小电弧放电的电位变化， 进而通过求得这些电位变化的产生频率抽取所述指标数据， 在所述装置控制步骤中，至少执行以下处理中的一项处理所述等离子体放电未正常 开始的情况下反复执行放电开始动作的重试处理；检测到异常放电，中断等离子体处理后 再次开始对同一处理对象物的等离子体处理的再次等离子体处理；以及判定是否需要对于 所述异物的附着堆积采取对策的维修判定处理。
全文摘要
本发明提供一种等离子体处理装置和等离子体处理方法。在将处理对象物收容在处理室内进行等离子体处理的等离子体处理中，在放电检测传感器接收根据等离子体放电的变化而诱发的电位变化的信号，并作为表示电位变化的信号数据暂时记录在信号记录部中，参照记录的信号数据，由信号解析部抽取放电开始波的计数值、异常放电的计数值、微小电弧放电的计数值等表示等离子体放电状态的指标数据，通过由装置控制部监视指标数据而判定等离子体放电的状态，执行为了适当地进行等离子体处理动作的重试处理、累积等离子体处理、维修判定处理。
文档编号H05H1/46GK101842879SQ20088011429
公开日2010年9月22日 申请日期2008年11月27日 优先权日2007年11月30日
发明者水上达弘, 野野村胜 申请人:松下电器产业株式会社