(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置に少なくとも３個のプラズマ異常放電を監視する超音波センサを取り付けるとともに、その内の１個の超音波センサを送波用とし、その他の超音波センサを受波用として組合せ、前記送波用超音波センサからの超音波信号を前記他の受波用超音波センサで受波し、この送波用と受波用の切替えを順次行い前記各超音波センサの総伝播効率の比を求めることによって、各超音波センサの接触状態を確認することを特徴とする超音波センサの接触状態の確認方法。
【請求項２】
上記各超音波センサの接触状態の初期値を記憶しておき、所定期間経過後の前記各超音波センサの接触状態を測定し、前記初期値と比較することによって、前記各超音波センサの接触状態の経時変化を確認することを特徴とする請求項１記載の超音波センサの接触状態の確認方法。
【請求項３】
上記各超音波センサが各々カップリング剤を介してホルダに収納されているとともに、前記ホルダを接着剤を介して上記プラズマ処理装置の外壁に取り付けたことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサの接触状態の確認方法。
【請求項４】
少なくとも３個の超音波センサ、前記各超音波センサを送波用と受波用に順次切り替える切替え手段、前記送波用超音波センサに基準電圧を印加する手段、及び、前記受波用超音波センサからの検出出力に基づいて前記各超音波センサの総伝播効率の比を求める手段を少なくとも備えたことを特徴とする超音波センサの接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置。
【請求項５】
上記超音波センサの接触状態の確認の結果、上記各受波用超音波センサにおける上記送波用超音波センサからの超音波信号の検出レベルが予め定めた基準値を下回った場合に警報を発する手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の超音波センサの接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置。
【請求項６】
上記各超音波センサの接触状態を示す総伝播効率の初期値を記憶しておき、所定期間経過後の前記各超音波センサの接触状態を示す総伝播効率を測定し、前記初期値と比較することによって、各超音波センサの接触状態の経時変化を確認する手段を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の超音波センサの接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置。
【請求項７】
上記各超音波センサの接触状態の経時変化によるバラツキを、プラズマ異常放電監視時に補正する手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の超音波センサの接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置。
【請求項８】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の超音波センサの接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置を装備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波センサの接触状態の確認方法、超音波センサの接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置、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一対の電極に印加した際に不所望に発生するプラズマ異常放電を検出するためにプラズマ処理装置に取り付けた各超音波センサの接触状態を均一化するための構成に特徴のある超音波センサの接触状態の確認方法、超音波センサの接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置、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、ＣＶＤ（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】
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：Ａｃｏｕｓｔｉｃ  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）。
【０００５】
この様な異常放電検出に用いる超音波センサ、即ち、ＡＥセンサは、専用ケースを用いてプロセスチャンバーの適当な数カ所に取り付けているので、この事情を図７を参照して説明するが、図７（ａ）はＡＥセンサの概略的分解図であり、図７（ｂ）はＡＥセンサの取付け状態を示す概略的断面図である。
【０００６】
図７（ａ）及び（ｂ）参照
ＡＥセンサ素子１１を収納し固定するＡＥセンサ専用ケース１２は、上下に分かれ、接着剤を用いてプラズマ装置チャンバー壁面に外壁１０に接合し、且つ、ＡＥセンサ素子１１の検出部と接触する平坦な面を有する下部カバー１３と、ＡＥセンサ素子１１を囲み固定する上部カバー１４とから構成される。
なお、この下部カバー１３及び上部カバー１４は、例えば、ともにアルミニュームによって構成される。
【０００７】
この上部カバー１４には連結用ネジ１７を挿通する挿通穴１５が設けられており、一方、下部カバー１３には連結用ネジ１７と螺合するネジ溝１６が切られており、連結用ネジ１７によって、軟質系ゴム等からなる緩衝材１８を介して両者を連結するとともにＡＥセンサ素子１１を加圧固定する。
【０００８】
また、上部カバー１４の上部内側には、下部カバー１３との連結時にＡＥセンサ素子１１を下部カバー１３の接触面に適度の圧力で圧接するように弾性を有する材料、例えば、Ｏリング１９が備えられているとともに、ＡＥセンサ素子１１との電気的接続を確保するための金属製の接地用バネ２０を備え、また、ＡＥセンサ素子１１に接続された出力コネクタ２１を外部に取り出すための取出穴２２が設けられている。
なお、図においては、取出穴２２を上部カバー１４の上部に設けているが、上部カバー１４の側壁に設けても良いものであり、ＡＥセンサ素子１１を取り付けるプラズマ処理装置の構造に応じて出力配線が取り出しやすい構成を採用すれば良い。
【０００９】
一方、下部カバー１３には、ＡＥセンサ素子１１を固定する際に、上部カバー１４との接触を防止するための間隙を保持するために保持用Ｏリング２３が設けられているとともに、プラズマ処理装置のチャンバー側壁１０に接合する面には電気的絶縁をとるために、アルマイト等の絶縁膜コート２４が施されている。
【００１０】
このＡＥセンサ素子１１をＡＥセンサ専用ケース１２に取り付ける際には、ＡＥセンサ素子１１と下部ケース１３との対向面にグリース等のカップラント２５を塗布して真実接触面積、即ち、実際に接触している面積を増大させる。
【００１１】
また、ＡＥセンサ専用ケース１２をプラズマ処理装置のチャンバー側壁１０に取り付ける際には、ＡＥセンサ専用ケース１２とプラズマ処理装置のチャンバー側壁１０とに接着剤２６を塗布して接合するものであり、これによって、機械的接合を取ると同時に真実接触面積を増大させる。
なお、接着剤２６としては、プラズマ処理時におけるチャンバー側壁１０の温度上昇が１００℃までの場合には、シアノアクリレート系瞬間接着剤が好適であり、１８０℃までの場合には、エポキシ系接着剤が好適である。
【００１２】
この様に、ＡＥセンサ素子１１とＡＥセンサ専用ケース１２との間の真実接触面積、及び、ＡＥセンサ専用ケース１２とチャンバー側壁１０との間の真実接触面積を増大させることによって、音波伝播、即ち、プラズマ異常放電によって発生したＡＥ波の伝播の効率を高めている。
【００１３】
この様なＡＥセンサ専用ケース１２の取付けにおいては、ＡＥ波を感度良く且つバラツキなく受信するために、バラツキのない接触状態及び接着状態の確保が必要になるが、従来においては、経験に基づいた塗布法によって均一性を確保していた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように真実接触面積を増大するために、カップラント２５及び接着剤２６を用いているが、このことは逆に、カップラント２５や接着剤２６のい塗布状態によっては、音の伝播効率が変化してしまうことになる。
【００１５】
因に、カップラント２５が薄く塗布された場合には、ＡＥセンサ素子１１とＡＥセンサ専用ケース１２の接触面の粗さを充分にカップラント２５によって埋めることができず、真実接触面積は増大しないことになる。
【００１６】
また、逆に接触面の粗さを充分に埋め込み尽くす以上に厚く塗布した場合には、真実接触面積は増大するものの、カップラント２５の伝播特性に応じて音波の減衰が生ずることになる。
なお、接着剤についても事情は同様である。
【００１７】
また、従来のプラズマ異常放電監視装置においては、初期取付け或いはメンテナンス等のＡＥセンサの着脱の際の均一性や再現性を客観的に確認する手段を有していないため、ＡＥセンサの取付けの再現性に問題があり、各ＡＥセンサ間にＡＥ波の検出レベルに差が生じ、ＡＥセンサの出力に格差が発生するという問題がある。
そして、最悪の場合には、異常放電の検出精度の悪化や、ＡＥエネルギーの大きさの正確な算出が不可能になるというケースも発生する。
【００１８】
したがって、本発明は、ＡＥセンサを均一に取り付けるとともに、取付け状態の経時変化を監視して、異常放電の検出精度の確保と信頼性の向上を目的とする。
【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。
図１参照
（１）本発明は、超音波センサの接触状態の確認方法、プラズマ処理装置に少なくとも３個のプラズマ異常放電を監視する超音波センサ１〜３を取り付けるとともに、その内の１個の超音波センサ１を送波用とし、その他の超音波センサ２，３を受波用として組合せ、前記送波用超音波センサ１からの超音波信号を前記他の受波用超音波センサ２，３で受波し、この送波用と受波用の切替えを順次行い前記各超音波センサ１〜３の総伝播効率の比を求めることによって、各超音波センサ１〜３の接触状態を確認することを特徴とする。
【００２０】
この様に、各超音波センサ１〜３を送波用−受波用に切り替えるて、相互に互いの超音波信号を検出することによって、超音波センサ１〜３の具体的取付け構造に拘わらず、各超音波センサ１〜３の総合伝播効率を得ることができるので、簡単な構成によって各超音波センサ１〜３の接触状態を確認することが可能になる。
【００２１】
なお、超音波センサ１〜３の具体的取付け構造に拘わらず、各超音波センサ１〜３の総合伝播効率を得るためには、少なくとも３個の超音波センサ１〜３が必要になる。
即ち、少なくとも３個の超音波センサ１〜３の相互の超音波信号の検出出力は各超音波センサ１〜３の具体的取付け状態を反映した固有ファクタを反映している値になるが、各検出出力の比を取ることによって、固有ファクタはキャンセルされるので、超音波センサ１〜３の具体的取付け構造に依存する固有ファクタを含まない各超音波センサ１〜３の総合伝播効率として接触状態を評価することが可能になる。
【００２２】
（２）また、本発明は、上記（１）において、各超音波センサ１〜３の接触状態の初期値を記憶しておき、所定期間経過後の各超音波センサ１〜３の接触状態を測定し、初期値と比較することによって、各超音波センサ１〜３の接触状態の経時変化を確認することを特徴とする。
【００２３】
この様に、予め測定した接触状態の初期値を記憶しておくことによって、各超音波センサ１〜３における接触状態の経時変化を確認することができ、それをフィードバックすることによって、経時的な検出出力のバラツキを補正することが可能になる。
【００２４】
（３）また、本発明は、上記（１）または（２）において、各超音波センサ１〜３が各々カップリング剤を介してホルダに収納されているとともに、ホルダを接着剤を介してプラズマ処理装置の外壁に取り付けたことを特徴とする。
【００２５】
上記（１）または（２）の接触状態の確認方法を用いることによって、超音波センサ１〜３がカップリング剤及び接着剤を介して取り付けた場合にも、カップリング剤及び接着剤との直接な接触状態に拘わらず、全体としての接触状態を確認することができる。
【００２６】
（４）また、本発明は、超音波センサ１〜３の接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置において、少なくとも３個の超音波センサ１〜３、各超音波センサ１〜３を送波用と受波用に順次切り替える切替え手段、送波用超音波センサ１〜３に基準電圧を印加する手段、及び、受波用超音波センサ１〜３からの検出出力に基づいて各超音波センサ１〜３の総伝播効率の比を求める手段を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００２７】
（５）また、本発明は、上記（４）において、超音波センサ１〜３の接触状態の確認の結果、各受波用超音波センサ２，３における送波用超音波センサ１からの超音波信号の検出レベルが予め定めた基準値を下回った場合に警報を発する手段を設けたことを特徴とする。
【００２８】
この様に、検出レベルが予め定めた基準値を下回った場合に警報を発する手段を設けることによって、接触状態の修正が容易になるとともに、経時的に接触状態が非常に劣化した場合、劣化した状態でプラズマ異常放電を検出することがないので、異常放電の監視精度が大幅に高まることになる。
【００２９】
（６）また、本発明は、上記（４）または（５）において、各超音波センサ１〜３の接触状態を示す総伝播効率の初期値を記憶しておき、所定期間経過後の各超音波センサ１〜３の接触状態を示す総伝播効率を測定し、初期値と比較することによって、各超音波センサ１〜３の接触状態の経時変化を確認する手段を備えたことを特徴とする。
【００３０】
（７）また、本発明は、上記（６）において、各超音波センサ１〜３の接触状態の経時変化によるバラツキを、プラズマ異常放電監視時に補正する手段を備えたことを特徴とする。
【００３１】
この様に経時的劣化による検出出力の低下を電気的に補正することによって、常に同じ検出精度によるプラズマ異常放電の監視が可能になる。
【００３２】
（８）また、本発明は、プラズマ処理装置において、上記（４）乃至（６）のいずれかの超音波センサの接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置を備えたことを特徴とする。
【００３３】
上記の超音波センサ１〜３の接触状態の確認機能を備えたプラズマ異常放電監視装置を備えることによって、パフォーマンスに優れたプラズマ処理装置を実現することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
ここで、図２乃至図６を参照して、本発明の実施の形態の超音波センサの接触状態の確認方法を説明するが、まず、図２を参照して基本的な検出原理を説明する。
図２参照
図２は、本発明の実施の形態の概念的構成図であり、プラズマ処理装置３０の外壁３４に少なくとも３個のＡＥセンサ３１〜３３を取付け、その内の一個のＡＥセンサ、例えば、ＡＥセンサ３１をパルサ、即ち、送信用トランスデューサとして機能させて擬似ＡＥ源とし、他のＡＥセンサ３２，３３を受波センサとして各ＡＥセンサの接触状態の確認を行うものである。
【００３５】
この場合、一般に擬似ＡＥ源より発振されたＡＥ波は表面波であり、その主要動はＲａｙｌｅｉｇｈ（レイリー）波或いはＬａｍｂ（ラム）波であるが、媒体の板厚が波長に比べて充分に大きい場合には、Ｒａｙｌｅｉｇｈ波のみとなり、そうでない場合には、Ｌａｍｂ波になることが知られている。
【００３６】
したがって、プラズマ処理装置３０の外壁３４の厚みによって検出される超音波は、Ｒａｙｌｅｉｇｈ波或いはＬａｍｂ波の二種類に分かれるが、本明細書においては、Ｒａｙｌｅｉｇｈ波の場合を例に説明する。
【００３７】
一般に、ＡＥ波の伝播における同定パラメータの性質を持つものとして、信号立ち上がり時間、信号持続時間、最大振幅、信号総振幅、振幅モーメント、信号総エネルギー、エネルギーモーメント等が考えられているが、信号立ち上がり時間と信号持続時間以外は全て振幅が係わっているので、ここでは、最大振幅Ｖp を指標として減衰を考える。
【００３８】
超音波計測系として、共振型の超音波検出器と、それに対応したバンドパスフィルタを用いた場合、擬似ＡＥ信号を検知した受波用ＡＥセンサのメインアンプ出力波形は、下記の式（１）で表される。
Ｖ＝Ｇ×Ｖp ×ｅ-kt ×ｃｏｓ（２πｆ）        ・・・（１）
但し、Ｖは検出器出力電圧、Ｇは増幅器系の総合利得、Ｖp はＡＥセンサ出力換算の最大振幅電圧、１／ｋは信号減衰の時定数、ｔは時間、及び、ｆは共振周波数である。
【００３９】
ここで最大振幅Ｖp は、ＡＥ事象エネルギーと比例する関係にあることから、最大振幅Ｖp を指標として用いて、各ＡＥセンサの接触状態に依存するＡＥセンサ接合部の伝播効率を求める。
【００４０】
図３参照
まず、プラズマ処理装置３０の外壁３４に距離Ｄ12で取り付けた２つのＡＥセンサ３１，３２の間における擬似ＡＥ源からの超音波伝播の関係を説明するが、各ＡＥセンサ３１，３２の構成及び取付け状態は上述の図７に示したのと同じである。
【００４１】
まず、使用する各ＡＥセンサ３１，３２を構成する各ＡＥセンサ素子４１，５１の受波電圧感度Ｍ1 ，Ｍ2 と、送波電圧感度Ｓ1 ，Ｓ2 を事前に相互校正法（日本非破壊検査協会規格ＮＤＩＳ２１０９）によって求める。
【００４２】
また、ＡＥセンサ３１のＡＥセンサ素子４１とＡＥセンサ専用ケース４２の下部カバー４３との接触部分の真実接触面積とカップラント４４の厚みによる減衰の加味した伝播効率をＲt11 とし、ＡＥセンサ専用ケース４２とプラズマ処理装置３０の外壁３４との接触部分の真実接触面積と接着剤４５の厚みによる減衰の加味した伝播効率をＲt12 とする。
【００４３】
一方、ＡＥセンサ３２のＡＥセンサ素子５１とＡＥセンサ専用ケース５２の下部カバー５３との接触部分の真実接触面積とカップラント５４の厚みによる減衰の加味した伝播効率をＲt21 とし、ＡＥセンサ専用ケース５２とプラズマ処理装置３０の外壁３４との接触部分の真実接触面積と接着剤５５の厚みによる減衰の加味した伝播効率をＲt22 とする。
【００４４】
ここで、ＡＥセンサ３１を送波用ＡＥセンサとして、ＡＥセンサ３１に基準となる一定の電圧Ｅs を印加した場合に、送波用のＡＥセンサ３１から放出される音波Ｐini は、
Ｐini ＝Ｅs ×Ｓ1                               ・・・（２）
で表される。
【００４５】
この音波Ｐini は、カップラント４４、下カバー４３、及び、接着剤４５を介してプラズマ処理装置３０の外壁３４に音波Ｐ1 として伝播することになるが、この音波Ｐ1 は、
Ｐ1 ＝Ｒt11 ×Ｒt12 ×Ｐini                     ・・・（３）
で表される。
【００４６】
この音波Ｐ1 は、外壁３４を伝播して距離Ｄ12だけ離れた受波用のＡＥセンサ３２に到達するが、Ｒａｙｌｅｉｇｈ波の減衰は伝播距離には反比例するので、ＡＥセンサ３２に到達した時点における音波Ｐ2 は、
0003653668.tif 000002
で表される。
なお、この式（４）におけるαは、伝播物質に依存する伝播損失に関する定数であり、図４に示す擬似ＡＥによる実測減衰曲線から求めるものである。
【００４７】
図４参照
図４は、発生した擬似ＡＥ波のウェーブパケットが伝播するにしたがって減衰する様子を示した図であり、ウェーブパケットの最大振幅の変化から減衰曲線を求めるものである。
【００４８】
この音波Ｐ2 は、接着剤５５、下部カバー５３、及び、カップラント５４を介してＡＥセンサ素子５１で検出されるが、このＡＥセンサ３２における最終的な出力Ｖout21 は、
0003653668.tif 000003
で表されることになる。
【００４９】
ここで、各ＡＥセンサ３１，３２におけるカップラント及び接着剤を介した接触状態に係わる総合伝播効率Ｒt1，Ｒt2を導入するが、このＲt1，Ｒt2は、
Ｒt1＝Ｒt11 ×Ｒt12 ，Ｒt2＝Ｒt21 ×Ｒt22 
で定義されるので、上記式（５）は、
0003653668.tif 000004
で表され、最大振幅Ｖout21 と各ＡＥセンサ３１，３２の接触状態に係わる総伝播効率Ｒt1，Ｒt2との関係が求まる。
【００５０】
なお、Ｌａｍｂ波の場合には、周波数によって超音波の伝播速度が異なるため、計測系の周波数帯域を狭くし、検出対象の周波数帯域が各チャネル毎に統一された状態で計測を行う必要がある。
【００５１】
以上を前提にして、図２に示した３個のＡＥセンサ３１〜３３を用いた各ＡＥセンサの接触状態の確認方法を説明するが、３個のＡＥセンサ３１〜３３の内の一個を送波用とし、他の２個を受波用として擬似ＡＥ波の検出を行い、送波用となるＡＥセンサを逐次切り替えて、全体で３回の計測を行って接触状態を確認するものである。
この場合、送波用に選択されたＡＥセンサには常に同じ電圧Ｅs を印加するものである。
また、この場合のＡＥセンサ３１とＡＥセンサ３２との距離をＤ12とし、ＡＥセンサ３２とＡＥセンサ３３との距離をＤ23とし、ＡＥセンサ３１とＡＥセンサ３３との距離をＤ31とする。
【００５２】
まず、上に示した２個の場合と全く同じ手順で、各ＡＥセンサ３１，３２，３３の受波電圧感度Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 と、送波電圧感度Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 を事前に求め、また、各ＡＥセンサ３１，３２，３３の接触状態に依存する総伝播効率をＲt1，Ｒt2，Ｒt3とし、ＡＥセンサ３１を送波用とした場合のＡＥセンサ３２，３３における検出出力の最大振幅をＶout21 ，Ｖout31 とする。
【００５３】
このＡＥセンサ３２，３３における検出出力の最大振幅Ｖout21 ，Ｖout31 を、上述の説明と全く同様に、
Ｖout21 ＝Ｍ2 ×Ｒt2×α×Ｄ12-1×（Ｒt1×Ｅs ×Ｓ1 ）・・・（７）
Ｖout31 ＝Ｍ3 ×Ｒt3×α×Ｄ31-1×（Ｒt1×Ｅs ×Ｓ1 ）・・・（８）
で表される。
【００５４】
また、ＡＥセンサ３２を送波用にした場合のＡＥセンサ３１，３３における検出出力の最大振幅を、Ｖout12 ，Ｖout32 とすると、同様に、
Ｖout12 ＝Ｍ1 ×Ｒt1×α×Ｄ12-1×（Ｒt2×Ｅs ×Ｓ2 ）・・・（９）
Ｖout32 ＝Ｍ3 ×Ｒt3×α×Ｄ31-1×（Ｒt2×Ｅs ×Ｓ2 ）・・・（１０）
で表される。
【００５５】
また、ＡＥセンサ３３を送波用にした場合のＡＥセンサ３１，３２における検出出力の最大振幅を、Ｖout13 ，Ｖout23 とすると、同様に、
Ｖout13 ＝Ｍ1 ×Ｒt1×α×Ｄ12-1×（Ｒt3×Ｅs ×Ｓ3 ）・・・（１１）
Ｖout23 ＝Ｍ2 ×Ｒt2×α×Ｄ31-1×（Ｒt3×Ｅs ×Ｓ3 ）・・・（１２）
で表される。
【００５６】
そこで、Ｒt2とＲt3との比を求めると、式（７）及び式（８）から、
0003653668.tif 000005
となる。
【００５７】
同様に、Ｒt1とＲt3との比を求めると、式（９）及び式（１０）から、
0003653668.tif 000006
となり、Ｒt1とＲt2との比を求めると、式（１１）及び式（１２）から、
0003653668.tif 000007
となる。
【００５８】
ここで、Ｄ12，Ｄ23，Ｄ31，Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 は既知であるので、
（Ｄ12／Ｄ31）×（Ｍ3 ／Ｍ2 ）＝Ａ
（Ｄ12／Ｄ23）×（Ｍ3 ／Ｍ1 ）＝Ｂ
（Ｄ31／Ｄ23）×（Ｍ2 ／Ｍ1 ）＝Ｃ
とすると、上記の式（１３）、式（１４）、及び、式（１５）は、夫々、
Ｒt2／Ｒt3＝（Ｖout21 ／Ｖout31 ）×Ａ
Ｒt1／Ｒt3＝（Ｖout12 ／Ｖout32 ）×Ｂ
Ｒt1／Ｒt2＝（Ｖout13 ／Ｖout23 ）×Ｃ
となる。
【００５９】
これらの式を纏めると、
0003653668.tif 000008
となり、この関係式（１６）から、各ＡＥセンサ３１〜３３の接着部における総伝播効率の比（Ｒt1：Ｒt2：Ｒt3）を求めることができる。
【００６０】
また、この関係式（１６）を式（７）を用いて整理すると、ＡＥセンサ３２における総伝播効率Ｒt2が求まり、
Ｒt22 ＝（Ｖout23 ×Ｖout21 ×Ｄ12）／（Ｖout13 ×Ｍ2 ×Ｅs ×Ｓ1 ×α×Ｃ）                                        ・・・（１７）
となり、この式（１７）を式（１６）に代入することによってＲt1，Ｒt3を求めることができる。
【００６１】
これらのＲt1，Ｒt2，Ｒt3は、全て実測した既知の値によって表されているので、カップラント或いは接着剤による個々の接触状態に拘わらず、全体としての接触状態を実測値から求められる総伝播効率としてＲt1，Ｒt2，Ｒt3として確認することができる。
【００６２】
次に、図５を参照して、上記の関係を用いてプラズマ異常放電監視装置で各ＡＥセンサでも総伝播効率を求めるためのシステム構成を説明する。
なお、一般にＡＥセンサには前段アンプを内蔵したものもあるが、ここでは、前段アンプ別置きタイプのＡＥセンサとして説明する。
【００６３】
図５参照
図５は、本発明の実施の形態の概念的システム構成図であり、本発明の実施の形態におけるプラズマ異常放電監視装置の超音波検出部は、１個のＡＥセンサに対して、異常放電による超音波を受信するＡＥセンサ１１１，１２１，１３１を含むＡＥ検出部ブロック１１０，１２０，１３０とその検出ＡＥ信号から異常放電を検出するＡＥ波検出回路２１１を備えたＡＥ検出基板２１０，２２０，２３０とによって構成されている。
【００６４】
このＡＥ検出部ブロック１１０，１２０，１３０においては、ＡＥセンサ１１１，１２１，１３１の出力を前段増幅する前段ダアンプ基板１１３，１２３，１３３、及び、前段アンプ基板１１３，１２３，１３３との間にＡＥセンサ１１１，１２１，１３１を送波用と受波用に切り替えるリレー回路１１２が含まれている。
【００６５】
このリレー回路１１２は、ＡＥ検出基板２１０，２２０，２３０に設けた切替指令回路２１３，２２３，２３３より出力される信号により制御されるものであり、このＡＥ検出基板２１０，２２０，２３０にはＡＥセンサ１１１，１２１，１３１を送波用に切り替えた際に切り替えられたＡＥセンサ１１１，１２１，１３１に基準となる一定電圧信号Ｅs を出力する基準信号出力回路２１２が設けられている。
【００６６】
この切替指令回路２１３，２２３，２３３よりＡＥ検出部ブロック１１０，１２０，１３０に設けたＡＥセンサ１１１，１２１，１３１いずれか一つを送波用とし他の２つを受波用として測定を行う。
【００６７】
例えば、仮に、ＡＥ検出部ブロック１１０に設けたＡＥセンサ１１１を送波用となるようにリレー回路１１２が設定された場合、ＡＥセンサ１１１には基準信号出力回路２１２から一定電圧信号Ｅs が印加されてパルサとして機能する擬似ＡＥ源となってＡＥ波を発生する。
【００６８】
一方、ＡＥ検出部ブロック１２０，１３０に設けたＡＥセンサ１２１，１３１は受波用に設定され、ＡＥセンサ１１１からのＡＥ波を受信して、ＡＥ検出基板２２０，２３０において夫々最大振幅値Ｖp （＝Ｖout21 ，Ｖout31 ）を検出する。
【００６９】
この動作を設置されているＡＥセンサの数だけ、順次、送波と受波との切替えを行って最大振幅値Ｖp の検出を繰り返すように組まれたソフトウエアを異常放電監視装置に備え、最大振幅値Ｖp を複数回、例えば、１０回計測した平均値を求めるようにする。
【００７０】
この様に求めた最大振幅値Ｖp の平均値は、最大効率を求めるものでなく、一定の基準となり得れば良いので、極限的な値は必要なく、実際にＡＥセンサを接地するプラズマ処理装置において予め実験で求めた総伝播効率のバラツキが最小限に収まった値を初期状態とし、この初期状態の値、即ち、初期値を記憶しておく。
【００７１】
そして、この様な測定において、各ＡＥセンサの総伝播効率のバラツキが大きい場合には、総伝播効率の小さなＡＥセンサの取付け状態を再調整する。
そして、バラツキがある程度の範囲に収まった段階で、監視を開始することになるが、各総伝播効率の比に応じて各ＡＥセンサの出力にこの比に応じた値を乗ずることによって、異常放電の検出精度を高める。
なお、場合によっては、必ずしも、各総伝播効率の比に応じて各ＡＥセンサの出力にこの比に応じた値を乗じなくとも良い。
【００７２】
次に、図６を参照して、本発明のプラズマ異常放電監視装置の接触状態確認機能を用いたメンテナンス等によるＡＥセンサの着脱時の接触状態の変化、或いは、定期的な接触状態の経時変化の確認方法を説明する。
【００７３】
図６参照
図６は、ＡＥセンサの接触状態の確認方法の手順を示すフローチャートであり、図２と対比させて説明すると、まず、
▲１▼各ＡＥセンサ３１，３２，３３の総伝播効率Ｒt1（０），Ｒt2（０），Ｒt3（０）を求め、既に測定してあるセンサ間距離データＤ12，Ｄ23，Ｄ31、受波電圧感度データＭ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 、送波電圧感度データＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 、減衰率データｋとともにプラズマ異常放電監視装置に設定初期値として入力する。
【００７４】
次いで、
▲２▼メンテナンスによりＡＥセンサの着脱を行ったのち、ＡＥセンサの接続状態を確認し、ついで、
▲３▼確認実施モードに入り、順番にＡＥセンサの送波−受波の設定を行い順次切り替えながら受信を行い、次いで、
▲４▼受波用に設定したＡＥセンサの最大振幅値Ｖp を検出する。
【００７５】
次いで、
▲５▼上述の関係により計算を行って各総伝播効率Ｒt1，Ｒt2，Ｒt3を求め、
▲６▼この総伝播効率Ｒt1，Ｒt2，Ｒt3を夫々の初期値Ｒt1（０），Ｒt2（０），Ｒt3（０）との比ｎ1 ，ｎ2 ，ｎ3 を、
ｎ1 ＝Ｒt1／Ｒt1（０）
ｎ2 ＝Ｒt2／Ｒt2（０）
ｎ3 ＝Ｒt3／Ｒt3（０）
として求め、予め定めた設定値より大きいか否かを判定する。
【００７６】
次いで、
▲７▼求めた比ｎ1 ，ｎ2 ，ｎ3 が、予め定めた値をより小さな場合には、警報を発するとともに、該当するＡＥセンサの番号を出力するとともに、
▲８▼該当するＡＥセンサについては、接着部の処理等をやり直し、再び、上記の▲１▼の接触状態の確認動作から始める。
【００７７】
一方、
▲９▼求めた比ｎ1 ，ｎ2 ，ｎ3 が、予め定めた値をより大きな場合には、比ｎ1 ，ｎ2 ，ｎ3 を夫々ＡＥセンサの出力の乗ずることによって、各ＡＥセンサの接触状態によって異なる伝播効率を補正するように制御手段を設定する。
【００７８】
以上のフローによって、メンテナンス後の再取付けにおける接触状態をメンテナンス前と同じように維持することができ、また、仮に、接触状態が変わっても変化率、即ち、比ｎ1 ，ｎ2 ，ｎ3 をＡＥセンサの出力に乗ずることにより、メンテナンス前と同じ状態で異常放電の監視を行うことが可能になる。
【００７９】
また、この様な接触状態の確認は、初期取付け時やメンテナンス時に限られるものではなく、予め設定して期間が経過するたびに定期的に行っても良いものであり、この場合の経時的劣化による経時的な接触状態の変化を求め、その変化率に応じて再取付けを行い、或いは、検出出力にその変化率を乗ずれば良い。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は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い。
例えば、上記の実施の形態においては、取り付けるＡＥセンサを異常放電の発生位置を確認できる最低限の数である３個として説明しているが、３個に限られるものではなく、４個或いは５個等、４個以上のＡＥセンサを取り付けた場合にも当然適用されるものである。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、プラズマ処理装置の外壁に複数個取り付けたＡＥセンサの内の１個を送波用ＡＥセンサとして擬似ＡＥ源を構成し、他のＡＥセンサを受波用ＡＥセンサとし、これらの間で信号の発振・検出を行うことによって、電気的に実測可能な数値により各ＡＥセンサの接触状態を把握することが可能になり、それによって、より精度の高い異常放電の監視が可能になり、ひいては、半導体製造工程のおけるスループットの向上、或いは、半導体集積回路装置の信頼性の向上、低コスト化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】本発明の実施の形態の概念的構成図である。
【図３】２つＡＥセンサ間のＡＥ波の伝播状態の説明図である。
【図４】擬似ＡＥ波の減衰特性の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態の概念的システム構成図である。
【図６】ＡＥセンサの接触状態の確認方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】ＡＥセンサの概略的構成の説明図である。
【符号の説明】
１  超音波センサ
２  超音波センサ
３  超音波センサ
１０  チャンバー側壁
１１  ＡＥセンサ素子
１２  ＡＥセンサ専用ケース
１３  下部カバー
１４  上部カバー
１５  挿通穴
１６  ネジ溝
１７  連結用ネジ
１８  緩衝材
１９  Ｏリング
２０  接地用バネ
２１  出力コネクタ
２２  取出穴
２３  保持用Ｏリング
２４  絶縁膜コート
２５  カップラント
２６  接着剤
３０  プラズマ処理装置
３１  ＡＥセンサ
３２  ＡＥセンサ
３３  ＡＥセンサ
３４  外壁
４１  ＡＥセンサ素子
４２  ＡＥセンサ専用ケース
４３  下部カバー
４４  カップラント
４５  接着剤
５１  ＡＥセンサ素子
５２  ＡＥセンサ専用ケース
５３  下部カバー
５４  カップラント
５５  接着剤
１１０  ＡＥ検出部ブロック
１１１  ＡＥセンサ
１１２  リレー回路
１１３  前段アンプ回路
１２０  ＡＥ検出部ブロック
１２１  ＡＥセンサ
１２３  前段アンプ回路
１３０  ＡＥ検出部ブロック
１３１  ＡＥセンサ
１３３  前段アンプ回路
２１０  ＡＥ検出基板
２１１  ＡＥ波検出回路
２１２  基準信号出力回路
２１３  切替指令回路
２２０  ＡＥ検出基板
２２３  切替指令回路
２３０  ＡＥ検出基板
２３３  切替指令回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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