窗型探针、等离子体监视装置及等离子体处理装置制造方法及图纸

涉及窗型探针、等离子体监视装置及等离子体处理装置，目的在于：直接、简单地检测出因高频或高电压的施加而产生的等离子体的状态。其构成为：至少设置在与等离子体相面对的面的至少一部分上设置了开口部的导电性支撑构件（５）、设置于所述导电性支撑构件（５）的开口部并在一侧表面上具有探针电极（２）的电介体构件（１）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及窗型探针、等离子体监视装置及等离子体处理装置，特别涉及用于简单地、迅速地、精度优良地检测出对被处理基体使用高频或高电压产生的等离子体放电来进行处理的等离子体处理装置中的等离子体的变动的构成中具有特征的窗型探针、等离子体监视装置及等离子体处理装置。
技术介绍
现今，在半导体制造领域中，以等离子体CVD、灰化、蚀刻、溅射或表面处理等为目的，对被处理基体使用等离子体放电进行处理的等离子体处理方法被广泛应用。在实施该等离子体处理的等离子体处理工序中，在施加高电压或高频电源的高频电压时，会有由于所产生的等离子体的稳定性、再现性的不良而引起设于被处理基体上的电子元件特性的变动的问题。为了解决此种问题，要求可靠地检测出等离子体的再现性、稳定性的确认。现在，为了应对此种要求，进行了各种各样的研究，在通过在异常放电中检测出等离子体的发光强度的变化、电源的电压·电流的变化、等离子体·阻抗的变化或高谐波的变化，对等离子体的再现性、稳定性即变动的确认中，尝试通过检测气压的变动、发光光谱的变化来进行等离子体的变动的检测。另外，为了监视RF电源的电压或电流的变化或等离子体·阻抗的变化，向电源线中插入检测器。但是，所述的公知方法中，有对等离子体特性产生影响以及迅速性、简单性方面的问题，另外，成本花费也较大，还有需要用于设置它们的额外的空间的问题。
技术实现思路
所以，本专利技术的目的在于，直接、简单地检测出因高频或高电压的施加而产生的等离子体的状态。图1是本专利技术的原理的构成图，参照该图1，对用于解决本专利技术的问题的方案进行说明。参照图1(1)本专利技术是窗型探针，其特征是至少具有在与等离子体相面对的面的至少一部分上设置了开口部的导电性支撑构件5、设置于所述导电性支撑构件5的开口部上并在一侧表面上具有探针电极2的电介体构件1。此种窗型探针由于仅设置在处理室的侧壁上，因此不需要在处理室的内部插入设置探针，所以，窗型探针的存在就不会对等离子体的状态产生影响，而可以利用简单的构成监视等离子体状态。即，由于由产生于处理室内的等离子体引起，在与等离子体相面对的电介体构件1的表面上感应出被称为壁电位的电位，因此通过监视该壁电位的变动，就可以监视等离子体状态。而且，为了使检测电位稳定化，最好将探针电极2介由绝缘构件3由电磁屏蔽构件4屏蔽。(2)本专利技术在所述(1)中，特征是在探针电极2上连接了阻抗匹配机构6。这样，为了从探针电极2中检测出电压，需要在与电压测定系统之间，连接放大器、阻抗转换器或电阻等阻抗匹配机构6。(3)另外，本专利技术在所述(1)或(2)中，特征是电介体构件1由光学上透明的玻璃构成。被感应出壁电位的电介体构件1虽然不透明也可以，但是优选使用光学上透明的玻璃，这样，就可以光学地观测处理室内部的反应等。(4)另外，本专利技术在所述(3)中，特征是探针电极2由光学上透明的导电性物质构成。在为了提高壁电位的检测灵敏度而增大了探针电极2的面积的情况下，为了介由该窗型探针光学地观测处理室内部的反应等，有必要也光学上透明的导电性物质构成探针电极2。(5)另外，本专利技术在所述(1)～(4)的任意一项中，特征是设于导电性支撑构件5上的开口部具有观察窗的功能。这样，通过使之具有观察窗的功能，就可以兼用作设于处理室上的窥视孔，即观察窗，从而可以使装置构成简单化。(6)另外，本专利技术是等离子体监视装置，其特征是，使用所述(1)至(5)中任意一项所述的窗型探针，在该窗型探针的输出端，具备计测电压波形的电压波形计测部。这样，在使用所述窗型探针构成等离子体监视装置的情况下，可以在窗型探针的输出端设置计测电压波形的电压波形计测部，利用电压波形监视等离子体状态。而且，电压波形计测部至少具备对电压波形进行模拟/数字转换的A/D转换部及对电压波形进行处理并导出平均波形、平均电压、平均振幅等而监视等离子体的状态的数据处理部。(7)另外，本专利技术在所述(6)中，特征是具有检测出由电压波形计测部检测出的电压波形的周期性的波形的变化的不一致量而检测出等离子体的稳定性的过程监视机构。这样，通过检测出电压波形的周期性的波形的变化的不一致量，就可以精度优良地监视等离子体处理中的等离子体状态。(8)另外，本专利技术在所述(6)中，特征是具有利用由电压波形计测部检测出的电压波形的变化来检测等离子体的异常放电的异常放电监视机构。这样，通过利用由电压波形计测部检测出的电压波形的变化来检测出等离子体的异常放电，就可以监视在等离子体处理中突发的异常放电。(9)另外，本专利技术是等离子体处理装置，其特征是具有所述(6)至(8)中任意一项所述的等离子体监视装置。这样，通过在等离子体处理装置上设置所述的等离子体监视装置，就可以进行再现性高的等离子体处理。(10)另外，本专利技术在所述(9)中，特征是设置了开口部的导电性支撑构件5是构成反应容器的观察窗的凸缘部，电介体构件1是密闭凸缘部的透明玻璃板。这样，在已经完成的等离子体处理装置上安装等离子体监视装置时，可以利用构成观察窗即窥视孔的凸缘部，这样，由于不需要用于安装探针的特别的空间，因此可以使装置构成简单化。附图说明图1是本专利技术的原理的构成的说明图。图2是本专利技术的实施方式1的带窗型探针的等离子体处理装置的概略构成图。图3是本专利技术的实施方式1中使用的窗型探针的概略构成图。图4是RF放电的窗型探针的检测波形的说明图。图5是在RF放电中输入电力变动时的窗型探针的检测波形的说明图。图6是在RF放电中的装置异常而将RF电源立即切断时的窗型探针的检测波形的说明图。图7是本专利技术的实施方式1的窗型探针的检测波形的处理方法的说明图。图8是本专利技术的实施方式2的带异常放电监视装置的等离子体处理装置的概略构成图。图9是本专利技术的实施方式2的DC放电中的异常放电时的窗型探针的检测波形的说明图。图10是本专利技术的实施方式2的RF放电中的异常放电时的窗型探针的检测波形的说明图。图11是本专利技术的实施方式3的带异常放电监视装置的等离子体处理装置的概略构成图。图12是本专利技术的实施方式3的异常放电检测方法的说明图。图13是本专利技术的实施方式4的窗型探针的概略构成图。具体实施例方式这里，参照图2～图7，对本专利技术的实施方式1的带窗型探针的等离子体处理装置及检测信号处理方法进行说明。参照图2图2是本专利技术的实施方式1的带窗型探针的等离子体处理装置的概略构成图。该等离子体处理装置由具有气体导入口12、排气口13及探针安装部14的处理室11，配置于处理室内的使放置硅晶圆16的下部电极15及兼作喷射导入气体的喷头的上部电极17相面对的平行平板型电极，借助由阻塞电容器等构成而进行阻抗匹配的匹配器18对下部电极15施加13.56MHz的RF电力的高频电源19，及将上部电极17接地的接地配线20构成。另外，探针安装部14是由构成通常的窥视孔的凸缘构件形成的，在该凸缘构件上安装窗型探针30，来自该窗型探针30的检测输出借助同轴电缆与数字示波器40连接。而且，该数字示波器40的输入阻抗例如为50欧姆。参照图3图3是本专利技术的实施方式1的窗型探针的概略构成图，该窗型探针由通常的窥视孔中使用的光学上透明的科瓦铁镍钴合金玻璃等玻璃板31、相对于该玻璃板31的等离子体设于外侧的由ITO等制成的探针电极32、对探针电极32的表面进行绝缘覆盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种窗型探针，其特征是：至少具有在与等离子体相面对的面的至少一部分上设置了开口部的导电性支撑构件、设置于所述导电性支撑构件的开口部并在一侧表面上具有探针电极的电介体构件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2002-4-24 122240/20021.一种窗型探针，其特征是至少具有在与等离子体相面对的面的至少一部分上设置了开口部的导电性支撑构件、设置于所述导电性支撑构件的开口部并在一侧表面上具有探针电极的电介体构件。2.根据权利要求1所述的窗型探针，其特征是在所述探针电极上连接了阻抗匹配机构。3.根据权利要求1所述的窗型探针，其特征是所述电介体构件由光学上透明的玻璃构成。4.根据权利要求3所述的窗型探针，其特征是所述探针电极由光学上透明的导电性物质构成。5.根据权利要求1所述的窗型探针，其特征是设于所述导电性支撑构件上的开口部具有观察窗的功能。6.一种使用权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：八坂三夫，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：JP[日本]