[发明专利]真空装置用异常放电抑制装置

说明书

技术领域

本发明涉及真空异常放电抑制装置，特别涉及为抑制在使用高频电源进 行的等离子体生成中所发生的异常放电而切断高频电源的输出的真空装置用 异常放电抑制装置，通过该异常放电的抑制，在使用等离子体的基板的成膜或 者基板的腐蚀中，保护基板不受由于异常放电而造成的损伤。

背景技术

在半导体设备、液晶面板、盘等的制造过程中，有使用等离子体对这些 基板进行处理的工序。在进行该等离子体处理的工序的装置中，从高频电源供 给高频电力，使处理气体等离子体化，通过该等离子体对基板的表面进行成膜 或者腐蚀处理。在该真空装置中，在高频电源和负荷之间设置匹配器，通过调 整从匹配器到等离子体的阻抗和从匹配器到高频电源的阻抗，进行抑制来自等 离子体的反射波电力的控制。

在成膜或者腐蚀等使用等离子体的处理中，由于磁铁部分的配置、阴极 表面的状态、绝缘部分的制造方法、靶子的质量制造方法、边缘部分的形状·腐 蚀·表面腐蚀状态·表面活性化的均匀性·温度控制方法、溅射气体的种类·压 力控制·流动方式等各种各样的原因，会发生异常放电。

异常放电，开始发生少数电弧，接着因为少数电弧部分的升温能量集中， 转移到大部分的异常放电(多数电弧)。当发生该多数电弧时，通过高能量电 子的移动、靶子表面温度的上升、气体压力的异常分布等进行正反馈，发生靶 子材料的蒸发，发生局部的等离子体密度的上升，形成被称之为粒子轨道电弧 (racetrack arc)那样的大的电弧的扳机。除了由于少数电弧、多数电弧、以 及粒子轨道电弧对靶子造成物理破坏这样的影响之外，还有由于碎片在成膜中 的存储器或者光学表面上发生针孔等的影响。

当由于破坏在靶子上发生小的氧化部分时，该部分的电子密度升高，通 过吸收等离子体自身积蓄的能和通过高频电源或者直流电源供给的能，氧化部 分附近的阻抗急剧降低，其吸收的能变换为热。该热使靶子材料蒸发，使一部 分压力升高或者使电子密度升高。因此，在发生上述那样的大的异常放电的场 合，需要在使靶子或者样本附近的热散逸、使气体散发后，再投入电源(参照 专利文献1)。

另外，作为影响基板处理的原因之一，有等离子体中的电子密度。因为 等离子体状态随高频电力或者真空室内的压力等而变化，因此即使在用匹配器 调整了阻抗的场合，根据等离子体状态，由等离子体反射而返回高频电源的反 射波也会增加。提出了通过反射系数的检测监视该等离子体中的电子密度的技 术(参照专利文献2)。

另外，由于电弧等异常放电的发生，有时在玻璃基板或者硅晶片上发生 损坏。在高频发生装置中，在等离子体发生室中发生电弧的场合，通过反射波 电力的检测来检测电弧的发生，通过接收检测信号的控制电路降低或者暂时 (数十msec)停止高频发生装置的输出，由此进行消弧(例如参照专利文献3)。

另外，为抑制在成膜电极上发生的瞬间的异常放电，提出了具有抑制异 常放电的发生的称为断弧功能的等离子体CVD装置。该断弧功能是通过匹配 箱内的电流等检测发生瞬间异常放电的前兆、短时间停止高频电力的施加、或 者降低施加电力的功能(参照专利文献4)。

另外，在专利文献3中，还提出了计数断弧动作的动作次数、记录成膜 处理中的断弧动作次数的技术。

专利文献1：特许第2733454号公报

专利文献2：特开2000-299198号公报

专利文献3：特开平06-119997号公报

专利文献4：特开2001-102196号公报

在真空装置中，通过反射波电力急增进行异常放电发生的检测，但是因 为即使在异常放电发生之外的情况下该反射波电力有时也会增加，所以有尽管 不是异常放电也切断了高频电源这样的问题。例如，在起动高频电源向负荷侧 供给高频电力的点火时反射波电力增加。因此，即使在不发生异常放电的场合， 也会由于该反射波电力的增加而判断是异常放电发生，进行切断从该高频电源 向负荷的高频电力的输出的控制。这样，当切断来自高频电源的输出时，因为 不能进行电力供给所以不能形成等离子体，而对于成膜处理就会产生障碍。