(57)【要約】      （修正有）【課題】製膜や表面処理に用いられるプラズマの放電時に発生する異常放電を漏れなく検出するプラズマ処理装置の提供。【解決手段】プラズマ光（ＳＴＥＰ１）を分光器で受光（ＳＴＥＰ２）し、異なる波長の光を受光した分光器の複数出力に対して、異なる処理（ＳＴＥＰ４，ＳＴＥＰ５）を行って、異常放電を検出（ＳＴＥＰ７）する。製膜を停止する必要のある異常放電と判断された場合は、プラズマ停止（ＳＴＥＰ１０）以降に進む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体にプラズマを照射する際に発生するプラズマ光を受光する分光器及び該分光器の出力から異なる波長の光を受光した複数の出力に対して異なる処理を施す処理手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記処理手段は、正常時に発生する前記プラズマ光による前記分光器の出力を所定の周期で平均化する平均化処理手段を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記処理手段は、異常放電により発生する光による前記分光器の出力のピークを検出するピーク検出手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記平均化処理手段の出力が正常か否かを判断する判断手段を有することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種の機能性薄膜、例えば、電極膜、誘電体保護膜、半導体膜、透明導電膜、エレクトロクロミック膜、蛍光膜、超伝導膜、誘電体膜、太陽電池膜、反射防止膜、耐摩耗性膜、光学干渉膜、反射膜、帯電防止膜、導電膜、防汚膜、ハードコート膜、下引き膜、バリア膜、電磁波遮蔽膜、赤外線遮蔽膜、紫外線吸収膜、潤滑膜、形状記憶膜、磁気記録膜、発光素子膜、生体適合膜、耐食性膜、触媒膜、ガスセンサ膜、装飾膜等の製膜や、表面処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理においては異常放電が発生する場合があり、この異常放電により、製膜不良などの生産物の不良や処理装置の破壊といった問題が発生する。
【０００３】
このために、異常放電を検出する技術が開発されており、特許文献１では、異常放電時に観察される紫外光のスパイク状の減少を検出することにより異常放電をリアルタイムで検出ことが提案されている。
【０００４】
また、異常放電の検出ではないが、プラズマ光を分光器で検出することにより、プラズマ処理工程の管理を行うことが特許文献２において、提案されている。
【特許文献１】特開２００５−３４０６３２号公報
【特許文献２】特開２００５−３４０５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、異常放電時に発生する紫外光のスパイク状の減少を検出することにより、異常を検出しているが、異常放電が発生したときには、ほとんどの場合に、アーク放電のように異常放電による発光が起こる。
【０００６】
従って、引用文献１のように紫外光の減少を検出したのでは、異常放電時の発光により、検出光量の減少として検出されず、異常が看過されるという問題がある。特に、異常放電による発光は極く短時間の発光であるために、プラズマ光の中に埋もれてしまって検出されない場合が少なくない。
【０００７】
本発明はこのようなプラズマ処理中に発生する異常放電の検知に関する従来技術における問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的は下記の発明により達成される。
１．
被処理体にプラズマを照射する際に発生するプラズマ光を受光する分光器及び該分光器の出力から異なる波長の光を受光した複数の出力に対して異なる処理を施す処理手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
２．
前記処理手段は、正常時に発生する前記プラズマ光による前記分光器の出力を所定の周期で平均化する平均化処理手段を有することを特徴とする前記１に記載のプラズマ処理装置。
３．
前記処理手段は、異常放電により発生する光による前記分光器の出力のピークを検出するピーク検出手段を有することを特徴とする前記１又は前記２に記載のプラズマ処理装置。
４．
前記平均化処理手段の出力が正常か否かを判断する判断手段を有することを特徴とする前記２に記載のプラズマ処理装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、プラズマ発光の検出出力と異常放電による発光の検出出力とを分けて検出し処理するので、形成された膜に欠陥を生ずる程度の軽微な異常の場合でも、定常的に発生するプラズマ光から分離して検出され、異常を漏れなく検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図示の実施の形態により本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。
【００１２】
図示のプラズマ処理装置は、大気圧プラズマ処理装置の例である。
【００１３】
図示しないガス供給源から処理用ガスが導入されるとともに、電極１、２間に高周波電圧が印加され、電極１、２間の空間Ａにプラズマが発生する。電極２はドラム状電極であり、処理フィルムＳが電極２により搬送されて、空間Ａにおいてプラズマ処理され、処理フィルム上に膜が形成される。
【００１４】
空間Ａで発生するプラズマ光等の光は、集光レンズ３Ａ、光ファイバー３Ｂ及び集光レンズ３Ｃで構成される受光部で伝達されて分光器４に入射する。
【００１５】
分光器４は回折格子４ＡとＣＣＤアレイ４Ｂを有し、回折格子４Ａにより分光された光をＣＣＤアレイ４Ｂで読み取ることにより、ＣＣＤアレイ４Ｂにおける異なる位置の画素に異なる波長の光が入射し、数ｎｍに波長分解された光が検出される。分光器４は２００〜８００ｎｍ以上の波長範囲の光を検出する。
【００１６】
５は表示装置であり、分光器４で検出された光出力の経時変化が各波長毎に表示される。
【００１７】
なお、プラズマ処理装置としては、大気圧プラズマに限られず、真空チャンバ内で処理物質を蒸発させるとともに、プラズマを発生させて膜を形成するプラズマＣＶＤなど、各種のプラズマ処理装置に本実施の形態を使用することができる。
【００１８】
正常なプラズマ光の波長は処理の内容により異なるが、各処理毎に一定の波長分布のプラズマ光が定常的に発生する。これに対して、異常時には、正常時と異なる波長の光がパルス状に発生する。空間Ａで発生する光を分光することなく検出すると正常光から異常光を分離して検出することができない場合が生ずるが、分光器４により波長分解して検出することにより、光強度が正常なプラズマ光よりも弱い異常光でも検出することができる。従って、装置が破壊されるようなアーク放電の他に、形成された膜に欠陥を形成する程度の異常放電も漏れなく検出される。
【００１９】
なお、集光レンズ３Ａで構成される受光部を空間Ａを観察できる複数位置、例えば、処理フィルムＳの幅方向の複数位置に配置することにより、検出精度を高めることができる。
【００２０】
図２は分光器４の出力を処理する処理部のブロック図である。
【００２１】
正常な状態で発生する波長λ１のプラズマ光を受光したＣＣＤアレイ４Ｂの出力は平均化回路６で処理されて、移動平均値が演算される。
【００２２】
異常放電時に発生する波長λ２の光を受光したＣＣＤアレイ４Ｂの出力はピーク検出回路７により処理されて、出力のピークが検出される。
【００２３】
このように、波長λ１の光検出出力と波長λ２の光検出出力とに対しては、平均化回路６とピーク検出回路７とにより異なる処理が行われる。
【００２４】
判断手段としての制御部８は平均化回路６及びピーク検出回路７の出力を入力して、異常発生時に装置の停止や表示装置５及び記録部９の制御を行う。
【００２５】
表示装置５及び記録部９では、異常放電の表示・記録とともに、異常発生の時間が表示・記録されるが、制御部８は異常発生の時間から、処理フィルムＳ上の異常発生位置を演算し、表示・記録する。
【００２６】
図３は本発明を用いた製膜工程を示す図である。
【００２７】
ＳＴＥＰ１において、プラズマ放電を行い、製膜が行われ、空間Ａにおいてプラズマ発光が起こる。
【００２８】
ＳＴＥＰ２において、１００ｍｓｅｃ間隔で、分光器４の出力を読み取る。
【００２９】
ＳＴＥＰ３において、波長λ１の正常光を検知した出力を間隔１０ｓｅｃで移動平均化処理する。
【００３０】
ＳＴＥＰ４において、波長λ２の異常光を検知した出力のピーク検出を行う。
【００３１】
ＳＴＥＰ５において、平均化された出力が正常な範囲内にあるか否かを判断する。ＳＴＥＰ５では、波長λ１の光を受光した出力の平均値が一定のレベル以上か否かが判断される。一定のレベル以上である場合正常と判断され、一定のレベル未満場合には、異常と判断される。
【００３２】
ＳＴＥＰ６において、異常光のピークが一定のレベル以上か否かが判断される。一定のレベル以上のときは、アーク放電が発生したときである。ＳＴＥＰ６の判断結果、即ち、ＳＴＥＰ７に取り込まれる情報には、アーク放電有りの情報とともに、波長λ２の異常光の強度の情報も含まれる。
【００３３】
ＳＴＥＰ７においては、ＳＴＥＰ５、６における判断結果に基づいた総合的な判断が行われる。
【００３４】
即ち、次のような状況判断が行われ、各場合に対応した処理が実行される。
【００３５】
ＳＴＥＰ５における正常の判断に対しては、ＳＴＥＰ８に移行して製膜を続行する。
【００３６】
ＳＴＥＰ７では、ＳＴＥＰ５において異常と判断された場合の他に、ＳＴＥＰ６においてアーク放電有りと判断された場合に、ＳＴＥＰ９に移行して製膜を続行する。
【００３７】
ＳＴＥＰ９は製膜を中止するには至らない程度の異常が発生した場合の処理であり、ＳＴＥＰ９では、製膜を続行しながら、異常発生時間や処理フィルム上の異常発生位置が記録される。
【００３８】
この記録は、製膜後の検査工程における製品検査に用いられる。
【００３９】
ＳＴＥＰ７において、製膜を中止する必要があるレベルのアーク放電であると判断された場合には、ＳＴＥＰ１０においてプラズマ放電を中止し、ＳＴＥＰ１１において工程条件を再設定した後に、ＳＴＥＰ１に移行してプラズマ放電による製膜が再開される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。
【図２】分光器の出力を処理する処理部のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態を用いた製膜工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１、２  電極
３Ａ、３Ｃ  集光レンズ
４  分光器
４Ａ  回折格子
４Ｂ  ＣＣＤ
５  表示装置
６  平均化回路
７  ピーク検出回路
８  制御部
９  記録装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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