分壓測量方法及分壓測量裝置的製作方法
2023-09-23 02:07:10 2
專利名稱：分壓測量方法及分壓測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及分壓測量方法及分壓測量裝置，尤其涉及測量真空腔室內 的分壓的分壓測量方法及分壓測量裝置。
背景技術：
將微量的氣體導入到真空腔室內並在基材表面上產生反應的表面改 性、通過產生等離子而加工表面的乾式蝕刻、形成膜的陰極真空噴鍍、和
CVD (化學氣相沉澱Chemical Vapor Deposition)在電子部件及光學薄膜 等的許多產品的量產中被廣泛地使用。
為了實現基板表面的均質的處理，微量氣體的濃度優選為在真空腔室 內是均勻的。因此，掌握真空腔室內部的微量氣體的濃度分布、並且控制 微量氣體的濃度是非常重要的。
例如，有在真空中產生等離子而在基板上進行成膜的陰極真空噴鍍。 作為通過陰極真空噴鍍高速地成膜氧化物或氮化物等的方法，有反應性陰 極真空噴鍍法。所謂的反應性陰極真空噴鍍法，是對設置在真空腔室內的 金屬目標施加DC電壓而產生等離子，通過使在產生的等離子的作用下從 金屬目標飛出的原子與導入到真空腔室內的反應性氣體反應而成為化合 物，從而使氧化物或氮化物堆積在基板上的方法。
為了使在真空腔室內形成的化合物薄膜的組成在基板面內為均質，控 制導入的氣體的分布而實現均質的反應是重要的。因此，監視並控制實際 形成化合物薄膜的裝置內的氣體分壓分布是重要的。這裡，所謂的分壓， 是在混合氣體的壓力(全壓)之中、將某個氣體(gas)所佔的壓力稱作該 氣體的分壓。此外，所謂的分壓分布，是指真空腔室內的空間上的分壓的 分布。
所以，作為以往的分壓分布測量方法，有使用例如質量分析器的分壓在質量分析器的分壓分布測量方法中，需要將氣體導引到質量分析器 的分析管。因此，在測量真空腔室內的局部的分壓的情況下，需要將配管 設置到真空腔室內部的測量部位。進而，需要使設置的該配管的直徑較細。 但是，如果配管的直徑變細，則配管的導電性變低，所以不能測量正確的 分壓。此外，附著在配管表面上的吸附氣體會給測量帶來影響。
所以，作為不需要在真空腔室內設置配管的分壓測量方法，提出了使
用分光測量裝置的方法(例如，專利文獻1:日本特公平02-25249號公報)。
在專利文獻1中，公開了通過LIF (雷射誘導螢光Laser Induced Fluorescence)的分光分析方法。只要能夠進行LIF的分光測量，就能夠測 量被雷射照射的部分的各部位的分壓。
圖1是以往的分光測量裝置的概略結構圖。圖1所示的分光測量裝置 具備真空腔室l、透明窗2、分光器3、光纖4、雷射振蕩用電源5、雷射單 元6及雷射控制用光學單元7。
在圖1所示的分光測量裝置中，在真空腔室1的外壁上設有透明窗2， 從外部將由雷射單元6供給的雷射8照射在氣體上。如果對氣體照射雷射8， 則當氣體分子激勵而再次回落到基底狀態時產生發光。通過沿著雷射8的 路徑測量產生的發光的發光強度，能夠知道各部分的分壓分布。
但是，分光測量裝置由於一般非常昂貴並且發光強度較弱，所以在測 量中需要較長時間。如果想要在短時間內進行測量，則幹擾變多，所以測 量精度降低。
此外，每當測量真空腔室l內的各部位時，需要移動、調節雷射單元6 或分光器3的光學系統的操作，所以導入到量產工序中是非常困難的。
所以，提出了能夠減輕光學系統的調節的操作、並且比分光測量裝置 便宜的分壓測量方法(例如，專利文獻l:日本特公平02-25249號公報， 專利文獻2:日本特開平11-236666號公報，專利文獻3:日本特開平 05-62944號公報，專利文獻4:日本特開昭58-46640號公報，專利文獻5: 日本特公2005-276618號公報)。
在上述專利文獻2中，公開了通過檢測等離子光的發光波譜來測量真 空腔室內的H20分壓的分壓測量方法。
在上述專利文獻3中，公開了使在真空腔室內產生的等離子發光集束到分光器中、將等離子發光波譜分光的方法。
在上述專利文獻4中，公開了分光測量從設在真空腔室中的窗放射的 等離子發光的方法。
但是，在上述專利文獻2 4中，利用由設在真空腔室內的處理用的等 離子源(以下記作處理等離子源)產生的等離子的發光的一部分進行測量。 因此，由處理等離子源產生的等離子的發光相對較強，並不一定能夠高精 度地測量有關想要測量的氣體的等離子的發光。即，在上述專利文獻2 4 的分壓測量方法中，由於利用設在真空腔室內的處理用的處理等離子源的 等離子發光，所以不僅是對有關想要測量的氣體的等離子發光，包括對有 關不測量的氣體的等離子發光也受光，有難以進行希望的氣體的正確的分 壓測量的問題。
此外，在設於真空腔室內的處理用的處理等離子源是例如在專利文獻5 中公開那樣的由圓筒電極構成的處理等離子源的情況下，能夠受光由處理 等離子源產生的等離子發光的角度及位置被限制。進而，由於在專利文獻5 中公開的處理等離子源能夠移動，所以為了受光並測量由處理等離子源發 光的等離子發光而進行調節是困難的。因而，在基於上述專利文獻5的分 壓測量方法中，對真空腔室內的希望的氣體進行正確的分壓測量是困難的。
發明內容
本發明是為了解決上述問題而做出的，目的是提供一種簡單地測量真 空腔室內部的分壓分布的分壓測量方法及分壓測量裝置。
為了達到上述目的，本發明的分壓測量方法的特徵在於，包括移動 步驟，使真空腔室內具有的測量專用的局部等離子源移動到測量部位；以
及測量步驟，經由設在上述真空腔室的壁部上的供光通過的窗，受光來自 上述局部等離子源產生的等離子的發光，通過分光測量上述發光的發光強 度，來測量上述真空腔室內的分壓分布。
由此，能夠使用不來自由處理等離子源產生的等離子、而是來自由測 量專用的局部等離子源產生的等離子的等離子光，所以能夠簡單地測量真 空腔室內部的壓力分布。進而，由於局部等離子源能夠移動，所以能夠在 真空腔室內的希望的位置產生等離子，能夠進行希望的位置處的局部分壓測量。
此外，其特徵也可以是，包括測量步驟，經由設在真空腔室的壁部 上的供光通過的窗，受光來自上述真空腔室內具有的多個測量專用的局部 等離子源各自的發光，通過分光測量上述發光的發光強度，來測量上述真 空腔室內的多個部位處的分壓分布。
由此，能夠使用不來自由處理等離子源產生的等離子、而是來自由測 量專用的局部等離子源產生的等離子的等離子光，所以能夠簡單地測量真 空腔室內部的多個部位的壓力分布。
這裡，也可以是，上述局部等離子源具有由直流平行平板電極、高頻 平行平板電極、感應耦合線圈電極及網狀對置電極中的任一種構成的電極。
由此，局部等離子源不會阻礙真空腔室內的氣體流，所以能夠進行高 精度的分壓測量。
此外，也可以是，上述局部等離子源實質上由表面為浮動狀態的面、 和配置在與上述面對置的位置上的金屬面構成。
此外，也可以是，上述分壓測量方法在製造裝置的真空腔室內進行， 該製造裝置的真空腔室內具備處理用的處理等離子源、和處理對象的基板； 還包括調節步驟，基於在上述測量步驟中測量的分壓分布進行調節，以使 發光強度分布變得均勻；在上述調節步驟中，利用對上述處理等離子源施 加高電壓而產生的等離子，在上述基板上物理地形成薄膜；也可以是，上 述製造裝置是在真空腔室內設置有作為等離子源的目標，並利用通過對上 述目標施加高電壓而產生的等離子在上述基板上形成薄膜的陰極真空噴鍍 裝置；在上述調節步驟中，基於在上述測量步驟中測量的分壓分布，來調 節氣體流量、氣體混合比、目標施加電力及調壓閥開度中的至少一個，以 使發光強度分布變得均勻。 '
由此，能夠簡單地測量處理裝置的真空腔室內部的壓力分布，能夠基 於它來調節成膜參數，所以能夠製作均質的膜。
此外，為了達到上述目的，有關本發明的分壓測量裝置的特徵在於， 具備測量專用的局部等離子源，設置在真空腔室內；移動機構，使上述 局部等離子源移動到測量部位；窗，設在上述真空腔室的壁部上，供光通 過；以及測量機構，經由上述窗，受光來自上述局部等離子源產生的等離子的發光，通過分光測量上述發光的發光強度，來測量上述真空腔室內的 分壓分布。
通過該結構，能夠使用不來自由處理等離子源產生的等離子、而是來 自由測量專用的局部等離子源產生的等離子的等離子光，所以能夠簡單地 測量真空腔室內部的壓力分布。
此外，其特徵也可以是，包括多個測量專用的局部等離子源，設置 在真空腔室內；窗，設在上述真空腔室的壁部上，供光通過；以及測量機 構，經由上述窗，受光來自上述各局部等離子源產生的等離子的發光，通 過分光測量上述發光的發光強度，來測量上述真空腔室內的多個部位處的 分壓分布。
通過該結構，能夠使用不來自由處理等離子源產生的等離子、而是來 自由測量專用的局部等離子源產生的等離子的等離子光，所以能夠簡單地 測量真空腔室內部的多個部位的壓力分布。
這裡，也可以是，上述局部等離子源具有由直流平行平板電極、高頻 平行平板電極、感應耦合線圈電極及網狀對置電極中的任一種構成的電極。
通過該結構，局部等離子源不會阻礙真空腔室內的氣體流，所以能夠 進行高精度的分壓測量。
此外，也可以是，上述局部等離子源實質上由表面為浮動狀態的面、 和配置在與上述面對置的位置上的金屬面構成。
此外，也可以是，上述分壓測量裝置還裝備在真空腔室內具有處理用 的處理等離子源、和處理對象的基板的製造裝置中；上述製造裝置基於上 述測量機構的分壓測量結果進行調節，以使發光強度分布變得均勻；利用 對上述處理等離子源施加高電壓而產生的等離子，在上述基板上物理地形 成薄膜；也可以是，上述製造裝置是在真空腔室內設置有作為等離子源的 目標、利用通過對上述目標施加高電壓而產生的等離子在上述基板上形成 薄膜的陰極真空噴鍍裝置；基於上述測量機構的分壓測量結果，調節氣體 流量、氣體混合比、目標施加電力及調壓閥開度中的至少一個，以使發光 強度分布變得均勻。
通過該結構，能夠簡單地測量處理裝置的真空腔室內部的壓力分布， 能夠基於此來調節成膜參數，所以能夠製作均質的膜。此外，為了達到上述目的，在有關本發明的分壓測量裝置中，其特徵 也可以是，上述局部等離子電源具有由至少具有1個產生熾熱放電的小徑 的孔的穿孔金屬電極構成的電極。
通過該結構，能夠實現低成本的局部等離子源。
此外，其特徵也可以是，上述局部等離子源具有由空心陰極電極構成 的電極。
通過該結構，能夠不需要局部等離子源專用的電源而產生等離子，所 以能夠實現低成本的局部等離子源。
此外，為了達到上述目的，有關本發明的分壓測量方法的特徵也可以 是，包括測量步驟，經由設在真空腔室的壁部的光通過的窗，受光來自 裝備在上述真空腔室內的多個測量專用的局部等離子源各自的發光，通過 分光測量上述發光的發光強度，來測量上述真空腔室內的多個部位處的分 壓分布。
此外，為了達到上述目的，有關本發明的分壓測量裝置的特徵也可以 是，具備測量專用的局部等離子源，設置在真空腔室內；窗，設在上述 真空腔室的壁部上，供光通過；以及測量機構，經由上述窗，受光來自上 述局部等離子源產生的等離子的發光，通過分光測量上述發光的發光強度， 來測量上述真空腔室內的分壓分布。
根據本發明，能夠實現簡便地測量真空腔室內部的分壓分布的分壓測 量方法及分壓測量裝置。
因而，根據本發明的分壓測量方法及分壓測量裝置，能夠使用不來自 由處理等離子源產生的等離子、而是來自由測量專用的局部等離子源產生 的等離子光，所以能夠簡單地測量真空腔室內部的壓力分布。進而，在具 備有關本發明的分壓測量裝置的處理裝置中，能夠基於真空腔室內部的壓 力分布，不使用複雜的測量設備而製作均質的膜。
本發明的這些及其他目標、優點和特徵通過以下結合附圖對具體實施 方式的說明會變得更加清楚。
圖1是以往的分壓測量裝置的概略結構圖。圖2是本發明的實施方式1的分壓測量裝置的概略結構圖。 圖3是用來表示局部等離子9是測量專用的等離子源的圖。 圖4是表示本實施方式1的可採用的局部等離子源的立體圖。 圖5是表示本實施方式1的可採用的局部等離子源的立體圖。 圖6是表示本實施方式1的可採用的局部等離子源的立體圖。 圖7是本發明的實施方式2的分壓測量裝置的概略結構圖。 圖8是本發明的實施方式3的分壓測量裝置的概略結構圖。 圖9是本發明的實施方式4的陰極真空噴鍍裝置的分壓測量裝置的概 略結構圖。
圖10是本發明的實施方式5的陰極真空噴鍍裝置的分壓測量裝置的概 略結構圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。 (實施方式l)
圖2是本發明的實施方式1的分壓測量裝置的概略結構圖。 圖2所示的分壓測量裝置具備真空腔室1、光通過的透明窗2、局部等 離子源9、局部等離子源9用電極9a、局部等離子源9用電源10a、分光器 11、光纖12、使局部等離子源9上下運動的升降裝置13、局部等離子源9 用移動臺14、質量流量控制器15a及15b、氣體導入用闊16、氣體排氣用 閥17及真空泵18。
通過透明窗2，使局部等離子源9產生的等離子的發光通過。 局部等離子源9是測量專用的等離子源，使想要分壓測量的部分產生 等離子P。
此外，局部等離子源9能夠移動到移動臺14上的任意的位置，也能夠 通過升降裝置13調節高度。
圖3是用來表示局部等離子9是測量專用的等離子源的圖。在圖3中， 表示了產生等離子的目標19和對目標19施加電壓的處理等離子用電源20。 在目標19的上部產生處理用的等離子Pt。
局部等離子源9如圖3所示，與真空腔室1的大小相比是可以稱為局部的大小，例如只要有lcm的大小就可以。局部等離子源9由於其大小， 對導入到真空腔室1內的氣體流的影響較小。電源10a是用來對電極9a供給電力的電源，是直流或高頻、脈衝電源、 頻率可變的交流電源中的哪種都可以。光纖12是用來將光導引到分光器11的光學系統，在圖2中表示了光 纖，但只要能夠將要測量的光經由透明窗2導引到分光器11，也可以不是 光纖。例如除了光纖以外也可以採用使用透鏡或稜鏡等的光學元件的結構 等。作為用來將光導引到分光器11的光學系統，在透明窗2的附近捕捉光 的結構優選檢測感度良好的結構。光纖的柔軟性良好，且不受外光影響， 因而是優選的。此外，真空腔室1的內部被經由氣體排氣用管17連接的真空泵18排 氣。微量的氣體通過質量流量控制器15a及15b被導入真空腔室1的內部 中。另外，質量流量控制器15 (15a及15b)的數量並沒有特別限定，只要 設置需要的數量就可以。此外，作為分壓測量的對象的氣體既可以是由質量流量控制器15導入 到真空腔室1中的氣體，也可以是從真空腔室1內部的壁面釋放出那樣的 殘留氣體。在此情況下，只要為了維持等離子放電而導入Ar氣體等的惰性 氣體就可以。作為實施方式1的分壓測量的實施例，以下對通過質量流量控制器15a 及15b將Ar氣體及氧氣的氣體導入到真空腔室1內的情況下的分壓測量進 行說明。首先，在將氣體導入用管16關閉的狀態下通過真空泵18將真空腔室1 內排氣為高真空。接著，當真空腔室1內達到1.0一Pa左右的高真空時，將氣體導入用管 16打開而導入氣體。這裡，質量流量控制器15a是為了導入Ar氣體而使用、質量流量控制 器15b是為了導入氧氣而使用的。例如，Ar氣體的流量設定為60sccm，氧 流量設定為40sccm。另外，根據真空泵18的排氣能力及氣體排氣用閥17的開度等的條件，真空腔室1內的壓力變化，但為了維持等離子放電，需要調壓到從0.1Pa 到幾十Pa左右的範圍內。
圖4、圖5及圖6是表示本實施方式1的可採用的局部等離子源的立體圖。
如圖4所示，作為局部等離子源9的電極9a，只要使用使直徑30mm 左右的金屬板對置的平行平板電極21就能夠產生等離子。能夠利用在圖4 所示的平行平板電極21上產生的等離子P的發光進行發光分光。對於電極 的大小並沒有特別限制，但需要掃描真空腔室1內，並且為了進行局部的 分壓測量，電極尺寸優選為較小。此外，平行平板電極21由於電極平行地 設置，所以調節的話不會阻礙真空腔室l內的氣體流。
另外，作為局部等離子源9的電極9a，並不限於平行平板電極。從電 源10a施加的電壓也可以採用直流、高頻、脈衝電壓、或使它們疊加的電 壓。例如，在使用高頻的情況下，理論上容易維持放電，所以能夠將棒狀 的天線、或者如圖5所示那樣將ICP (感應耦合等離子Inductively Coupled Plasma)線圈電極22作為局部等離子源9的電極9a (等離子P的發生源) 使用。
此外，在圖5中，22a是電力供給電纜。圖5所示的ICP線圈電極22 由於截面積較小，所以不易阻礙真空腔室1內的氣體流。因而，能夠進行 更高精度的測量。
此外，作為具有同樣優點的局部等離子源9的電極9a，也可以使用圖 6所示那樣的網狀電極23。在網狀電極23中，由於在電極中有網狀的間隙， 所以即使在直流放電中，也能夠不使氣體流紊亂而進行測量。
另外，在圖6中，23a是電力供給電纜。
此外，作為局部等離子源9的電極9a，也可以使用空心陰極電極或穿 孔金屬電極等。
接著，在圖1中，通過由局部等離子源9用的電源10a對局部等離子 源9的電極9a施加高電壓，而在電極9a之間產生等離子P。
通過由等離子P的能量激勵真空腔室1內的各個氣體種類，觀測各個 氣體種類所特有的波長的發光。例如，作為來源於Ar的發光線，為697nm 的發光，作為來源於氧的發光線，為777nm的發光。接著，利用作為局部等離子源9的移動機構的升降裝置13及移動臺14， 將局部等離子源9移動到想要測量的位置。
接著，將在移動後的位置處局部等離子源9產生的來自等離子P的發 光經由透明窗2通過光纖12導引到分光器11。分光器11通過對由光纖12 導引的發光進行發光分光測量，測量真空腔室l內的發光強度分布。
這裡，在除了分壓測量專用的局部等離子源9以外還有在處理中使用 的處理等離子源的情況下，優選地設定配置局部等離子源9的平行平板電 極的方向，以使得從處理等離子源不能直接看到局部等離子源9生成的等 離子P。即，設定配置局部等離子源9的平行平板電極的方向，以使光纖 12僅導引局部等離子源9生成的等離子P的發光。
此外，作為局部等離子源9的電極9a，不僅是平行平板電極21，如果 是ICP線圈電極22或網狀電極23、進而如果是空心陰極電極或穿孔金屬 電極，也只要同樣地精心配置以使得從處理等離子源不能直接看到局部等 離子源9生成的等離子P就可以。
此外，即使在使局部等離子源9移動的情況下，也同樣優選地移動以 保持從處理等離子源不能直接看到的位置，而且如果設置調節局部等離子 源9的角度的機構將是更有效的。
在本實施方式1的分壓測量中，在想要知道氧的分壓分布的情況下， 只要繪製氧來源的777nm的發光強度比就可以。進而，為了更高精度地測 量氧的分壓分布，只要繪製Ar來源的697nm的發光強度和氧來源的777nm 的發光強度的比就可以。在這樣的追蹤氣體中可以使用難以發生與壁面等 的反應的Ar氣體等惰性氣體。通過取得追蹤氣體的發光強度之間的比，能 夠抑制真空腔室1內的各部分放電的情況下的放電狀態的變化帶來的精度 降低。
另外，在本實施方式l中，表示了對於Ar氣體和氧氣的混合氣體的情 況的測量例，但並不特別限於這些氣體。例如代替氧氣，只要是氮氣、水、 氫等的想要測量的元素的氣體就可以。例如，在氫的情況下可呈現出656nm 等的發光線，來源於各元素的發光線的波長為公知的。
以上，通過使用不是來自處理等離子源、而是來自測量專用的局部等 離子源9的等離子發光，能夠簡單地測量真空腔室l內部的壓力分布。此外，通過局部等離子源9的電極9a由平行平板電極21、 ICP線圈電極22 或網狀電極23構成，能夠不阻礙真空腔室1內的氣體流而進行高精度的分 壓測量。進而，由於局部等離子源9能夠移動，所以能夠測量任意的位置 處的局部區域的分壓分布。 (實施方式2)圖7是本發明的實施方式2的分壓測量裝置的概略結構圖。在圖7中， 對於與在圖2所示的實施方式1中說明的結構要素相同的結構要素使用相 同的標號，省略其說明。在實施方式2中，通過在想要測量分壓的多個部位的各個中設置局部 等離子源9，能夠進行分壓測量。在圖7中，表示了作為局部等離子源9 的電極9b及電極9c而構成一對平行平板電極的例子。通過局部等離子源9用電源10b對電極9b、局部等離子源9用電源10c 對電極9c施加高電壓而分別產生等離子P。產生等離子P的該放電既可以 使所有的局部等離子源9同時動作，也可以切換為僅使測量部位放電等來 使用。與實施方式1的圖2同樣，為了將發光導引到分光器ll，例如使用光 纖12或透鏡等的光學系統，通過透明窗2觀測來自測量點的等離子P的發 光。另外，作為局部等離子源9的電極9b及電極9c，不是僅限於平行平板 電極的結構，與實施方式1同樣，也可以採用空心陰極、穿孔金屬電極、 ICP線圈電極、網狀對置電極等。此外，對局部等離子源9的電極9b及電 極9c施加的電壓也可以是直流、高頻、脈衝電壓、或者使它們疊加的電壓。以上，根據實施方式2，通過將多個局部等離子源9設在真空腔室1 內的適當部位，不需要設置使局部等離子源9掃描或移動的機構。因而， 與實施方式1相比，在能夠減輕對處理等離子源的不良影響、真空腔室1 內的清潔度下降等的不良狀況的方面是有利的。 (實施方式3)圖8是本發明的實施方式3的分壓測量裝置的概略結構圖。 圖8所示的分壓測量裝置例如是用來對在將氣體導入到真空腔室1中 或從真空腔室1排出氣體中使用的配管24的氣體的分壓測量進行說明的圖。在圖8中，對於與在實施方式1的圖2中說明的結構要素相同的結構
要素使用相同的標號，省略其說明。
在圖8中，在配管24的分壓測量部位上，在作為分壓測量部位的配管 24的外壁上設有透明窗2。來自局部等離子源9產生的等離子的發光在透 明窗2中通過，並由光纖12導入到分光器11。分光器ll從導入的發光進 行分壓測量。
這裡，作為例如局部等離子源9的電極而使用ICP線圈電極22。由於 局部等離子源9較小，所以也可以設置在配管24中。
以上，根據實施方式3，由於局部等離子源9較小，所以也可以設置在 配管24中。通過將局部等離子源9設在配管24的適當部位，能夠不損害 配管24中的氣體流而進行高精度的分壓測量。 (實施方式4)
圖9是本發明的實施方式4的陰極真空噴鍍裝置的分壓測量裝置的概 略結構圖。在圖9中，對於與在實施方式1和中說明的結構要素相同的結 構要素使用相同的標號，省略其說明。在本實施方式4中，對於使用Si目
標成膜Si02的反應性陰極真空噴鍍的例子進行說明。
圖9所示的陰極真空噴鍍裝置具備真空腔室1、透明窗2、多個局部等 離子源9、局部等離子源9用電極9b及9c、局部等離子源9用電源10b及 10c、分光器ll、光纖12、質量流量控制器15、氣體導入用管16、氣體排 出用閥17和真空泵18。陰極真空噴鍍裝置還具備目標19、處理對象的基 板25、高電壓的處理等離子用電源20、和控制裝置26。
在圖9所示的陰極真空噴鍍裝置中，通過處理等離子用電源20對目標 19施加電壓而在目標19的前表面上產生處理用等離子Pt。
此外，分光器11通過透明窗2受光局部等離子源9產生的等離子P的 發光，並測量受光的發光。分光器ll生成關於測量的發光的發光信號。
控制裝置26基於分光器11生成的發光信號，進行氣體流量、氣體混 合比、目標施加電力及調壓閥開度的至少一個的調節，以使發光強度分布 接近於均勻。
接著，說明陰極真空噴鍍裝置的實施例。這裡，假設通過質量流量控 制器15a及15b將Ar氣體及氧氣的氣體導入到真空腔室1內。首先，在將氣體導入用管16關閉的狀態下，通過真空泵18將真空腔 室l內排氣為高真空。
接著，當真空腔室1內達到1.0一Pa左右的高真空時，將氣體導入用管 16打開而導入氣體。
這裡，質量流量控制器15a用於導入Ar氣體，質量流量控制器15b用 於導入氧氣。
接著，為了將足夠將Si氧化的氧流量導入到真空腔室1內。通過Ar 氣體的流量調節質量流量控制器15a，以使真空腔室1內總壓力成為例如 0.2Pa左右。
接著，通過處理等離子用電源20對目標19供給電力，產生等離子用 的等離子放電。於是，該等離子Pt中的離子高速地撞擊在目標19上，被 彈出的Si原子與氧結合直到到達基板25，成為Si02，堆積在基板25上。
這裡，特別是基板25的周圍的氧氣隨著Si02的氧化而被消耗。因此， 通過Si原子的從目標19向基板25的供給路徑和Si原子的消耗狀況之間的 均衡，有Si原子(或SiO》的存在量具有空間分布的情況。為了在基板25 上形成均質的SiOj莫，應該儘量降低氧存在量的不均勻，為此，知道真空 腔室1內的氧分壓分布是重要的。
在本實施方式4中，通過在陰極真空噴鍍裝置的真空腔室1內設置測 量專用的局部等離子源9，並測量氧分壓分布。並且基於氧分壓分布的信息， 調節例如氣體流量及調壓閥開度。
如上所述，本實施方式4的陰極真空噴鍍裝置在基板25上均質地堆積 薄膜。
以上，根據本實施方式4，通過設置局部等離子源9，能夠如上述那樣 測量氧分壓分布。因此，能夠基於該氧分壓分布的信息調節例如氣體流量 及調壓閥開度，形成均質的膜。
另外，局部等離子源9並不限於平行平板電極。也可以是ICP線圈電 極、網狀對置電極、空心陰極電極、穿孔金屬電極等。此外，除了設置多 個局部等離子源9的方法以外，通過使局部等離子源9在真空腔室內部中 掃描，也能夠知道分壓分布，可以期待同樣的效果。
此外，說明了通過將測量專用的局部等離子源9設置在陰極真空噴鍍裝置的真空腔室1內來測量氣體的分壓分布的例子，但並不限於陰極真空 噴鍍裝置。例如，也可以是在半導體等的處理中使用、需要氣體的分壓分 布測量的製造裝置(處理裝置)，能夠得到同樣的效果。(實施方式5)圖10是本發明的實施方式5的陰極真空噴鍍裝置的分壓測量裝置的概 略結構圖。在圖10中，對於與圖2、圖7及圖9所示的實施方式1 3中說 明的結構要素相同的結構要素使用相同的標號，省略其說明。在本實施方 式5中，對使用Si目標成膜Si02的反應性陰極真空噴鍍的例子進行說明。 此外，在本實施方式5中，對作為局部等離子源不特別需要電源的結構的 一方式進行說明。圖10所示的陰極真空噴鍍裝置具備真空腔室1、透明窗2、分光器11、 光纖12、質量流量控制器15、氣體導入用管16、氣體排氣用閥17、和真 空泵18。此外，陰極真空噴鍍裝置具備目標19、高電壓的處理等離子用電 源20、保護體27及28、處理對象的基板29、和空心陰極放電部30。在對目標19施加的電壓是高頻或脈衝電壓、或者是滯留電壓與高頻或 脈衝波的疊加的情況下，積蓄在真空腔室1內部的壁面上的電荷隨著電壓 的振動而定期地被釋放。在這樣的被釋放電荷的真空腔室1內的區域中， 如果例如在壁面上設置幾mm 幾十mm的孔、或設置組合了大致平行的 金屬板的形狀的部件，則在該部分產生熾熱放電。在圖10中，作為一例，表示了構成空心陰極放電部30和與該空心陰 極放電部30面對的一對保護體27及28的例子。從在目標19的前表面上 產生的等離子Pt流出的電子朝向真空腔室l的壁面。如果成膜處理數增加， 則真空腔室1的壁面被Si02覆蓋，所以不作為陽極發揮功能的區域增加。 因此，從等離子Pt流出的電子逐漸開始流到比目標19遠的部分的陽極。此外，保護體27及28中的處於比目標19靠外側的保護體27的面向 目標19的一側的表面附著Si02而產生充電。但是，保護體27及28中的 處於比目標19靠內側的保護體28的不面向目標19的表面由於比較難以附 著膜，所以保持接地電位。因此，保護體27和保護體28隨著成膜進行而 自然地形成電介質面與接地面對置的區域。通常，在通過維護進行的保護體27及28的更換後，在進行初始磨合的期間中，會形成上述那樣的電介質覆膜，所以不需要特別進行形成電介 體面的處理。
這裡，如果將保護體27及28之間的距離設定為例如10mm 50mm左 右，則隨著脈衝電壓的振動而維持熾熱放電。通過使該熾熱放電中的等離 子P的發光通過透明窗2而由分光氣受光並測量，能夠知道分壓。由此， 作為局部等離子源9可以使用保護體27及28。並且，如上所述，保護體 27及28中，能夠不需要專用的電源而進行熾熱放電。
此外，更簡便地也可以如空心陰極放電部30那樣在壁面上設置用來引 起空心陰極放電的幾mm 幾十mm的孔。
以上，根據本發明的實施方式5，不需要為了局部等離子源專用而使用 特別的電源，並且能夠實現非常小型而便宜的局部等離子源，所以在維護 性提高、能夠實現較高的生產性這一點上是有利的。
此外，根據本發明的分壓測量方法及分壓測量裝置的陰極真空噴鍍方 法及裝置，能夠便宜且簡單地進行真空腔室內部的分壓分布測量，通過基 於此進行反饋控制，而用於形成均質的膜的情況下，並且是有效的。
另外，在構成為局部等離子源9具備穿孔金屬電極的情況下，構成穿 孔金屬電極的穿孔金屬只要具有至少1個小到產生熾熱放電的程度的直徑 的孔就可以。
以上，根據本發明的分壓測量方法及分壓測量裝置，通過不從處理等 離子源產生的等離子、而使用測量專用的局部等離子源產生的等離子的發 光，能夠簡單地測量真空腔室內部的分壓分布。由此，能夠實現簡單地測 量真空腔室內部的分壓分布的分壓測量方法及分壓測量裝置。
以上，基於實施方式對本發明的分壓測量方法及分壓測量裝置進行了 說明，但本發明並不限於該實施方式。只要不脫離本發明的主旨，在將本 領域的技術人員想到的各種變形的方式應用到本實施方式中、或將不同實 施方式的結構要素組合而構建的方式也包含在本發明的範圍內。
工業實用性
本發明能夠在分壓測量方法及分壓測量裝置中使用，特別是能夠在真 空裝置、光學部件、製造裝置及陰極真空噴鍍裝置中具備的分壓測量方法 及分壓測量裝置中使用。
權利要求
1、一種分壓測量方法，其特徵在於，包括移動步驟，使真空腔室內具有的測量專用的局部等離子源移動到測量部位；以及測量步驟，經由設在上述真空腔室的壁部上的供光通過的窗，受光來自上述局部等離子源產生的等離子的發光，通過分光測量上述發光的發光強度，來測量上述真空腔室內的分壓分布。
2、 一種分壓測量方法，其特徵在於，包括測量步驟，經由設在真空腔室的壁部上的供光通過的窗，受光來自上 述真空腔室內具有的多個測量專用的局部等離子源各自的發光，通過分光 測量上述發光的發光強度，來測量上述真空腔室內的多個部位處的分壓分 布。
3、 如權利要求1或2所述的分壓測量方法，其特徵在於，上述局部等離子源具有由直流平行平板電極、高頻平行平板電極、感 應耦合線圈電極及網狀對置電極中的任一種構成的電極。
4、 如權利要求1或2所述的分壓測量方法，其特徵在於， 上述局部等離子源實質上由表面為浮動狀態的面、和配置在與上述面對置的位置上的金屬面構成。
5、 如權利要求3所述的分壓測量方法，其特徵在於， 上述分壓測量方法在製造裝置的真空腔室內進行，該製造裝置的真空腔室內具備處理用的處理等離子源、和處理對象的基板；還包括調節步驟，基於在上述測量步驟中測量的分壓分布進行調節，以使發光強度分布變得均勻；在上述調節步驟中，利用對上述處理等離子源施加高電壓而產生的等離子，在上述基板上物理地形成薄膜。
6、 如權利要求5所述的分壓測量方法，其特徵在於， 上述製造裝置是在真空腔室內設置有作為等離子源的目標，並利用通過對上述目標施加高電壓而產生的等離子在上述基板上形成薄膜的陰極真 空噴鍍裝置；在上述調節步驟中，基於在上述測量步驟中測量的分壓分布，來調節 氣體流量、氣體混合比、目標施加電力及調壓閥開度中的至少一個，以使 發光強度分布變得均勻。
7、 一種分壓測量裝置，其特徵在於，具備 測量專用的局部等離子源，設置在真空腔室內； 移動機構，使上述局部等離子源移動到測量部位； 窗，設在上述真空腔室的壁部上，供光通過；以及測量機構，經由上述窗，受光來自上述局部等離子源產生的等離子的 發光，通過分光測量上述發光的發光強度，來測量上述真空腔室內的分壓 分布。
8、 一種分壓測量裝置，其特徵在於，包括 多個測量專用的局部等離子源，設置在真空腔室內； 窗，設在上述真空腔室的壁部上，供光通過；以及測量機構，經由上述窗，受光來自上述各局部等離子源產生的等離子 的發光，通過分光測量上述發光的發光強度，來測量上述真空腔室內的多 個部位處的分壓分布。
9、 如權利要求7或8所述的分壓測量裝置，其特徵在於， 上述局部等離子源具有由直流平行平板電極、高頻平行平板電極、感應耦合線圈電極及網狀對置電極中的任一種構成的電極。
10、 如權利要求7或8所述的分壓測量裝置，其特徵在於， 上述局部等離子源實質上由表面為浮動狀態的面、和配置在與上述面對置的位置上的金屬面構成。
11、 如權利要求9所述的分壓測量裝置，其特徵在於， 上述分壓測量裝置還裝備在真空腔室內具有處理用的處理等離子源、和處理對象的基板的製造裝置中；上述製造裝置基於上述測量機構的分壓測量結果進行調節，以使發光 強度分布變得均勻；利用對上述處理等離子源施加高電壓而產生的等離子，在上述基板上 物理地形成薄膜。
12、 如權利要求ll所述的分壓測量裝置，其特徵在於，上述製造裝置是在真空腔室內設置有作為等離子源的目標、利用通過 對上述目標施加高電壓而產生的等離子在上述基板上形成薄膜的陰極真空 噴鍍裝置；基於上述測量機構的分壓測量結果，調節氣體流量、氣體混合比、目 標施加電力及調壓閥開度中的至少一個，以使發光強度分布變得均勻。
全文摘要
簡便地測量真空腔室內部的分壓分布的分壓測量方法及分壓測量裝置包括移動步驟，使真空腔室內具有的測量專用的局部等離子源(9)移動到測量部位；以及測量步驟，經由設在真空腔室的壁部上的供光通過的窗，受光來自局部等離子源產生的等離子的發光，通過分光測量所受光的發光的發光強度，測量真空腔室內的分壓分布。
文檔編號C23C14/24GK101289736SQ200810093059
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月16日 優先權日2007年4月18日
發明者吉永光宏, 小巖崎剛, 山本昌裕, 山西齊, 村岸勇夫 申請人:松下電器產業株式會社