CN1220252C - 能评价工艺性能的等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

等离子体处理装置的高频电流检测器检测高频电源将在室内不发生等离子体的高频功率供给室时的高频电流，将该检测出的高频电流输出给计算机。计算机将从高频电流检测器接受的高频电流与成为基准的高频电流进行比较，当两个高频电流一致时，将等离子体处理装置的工艺性能评价为正常，当两个高频电流不一致时，将工艺性能评价为异常。其结果，能检测装置固有的高频特性，根据该检测出的高频特性来评价工艺性能。

Description

能评价工艺性能的等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及等离子体处理装置，特别是涉及检测出装置固有的高频特性，能评价工艺性能的等离子体处理装置。

背景技术

在半导体元件及液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)等的制造工序中，有刻蚀、薄膜形成、以及溅射等利用等离子体的许多工序。

在这些工艺中，从外部把高频功率施加到执行工序的处理室内，在处理室内发生等离子体。而且，为了在发生等离子体时，将来自高频电源的高频功率高效率地供给到处理室内，在高频电源和处理室之间设有由可变电感元件及可变电容元件等构成的阻抗匹配电路。

在利用这样的等离子体进行各种处理的等离子体处理装置中，为了生产合格率好的产品，使工艺性能保持恒定是重要的。而且，为了用多个等离子体处理装置进行产品的批量生产，使工艺性能在等离子体处理装置之间作到没有离散性是必要的。

可是，难以检测工艺性能的时效变化及等离子体处理装置之间的工艺性能的离散性，迄今，当产品发生了异常时，当作工艺性能发生了变化，进行等离子体处理装置的维修，使工艺性能保持恒定。另外，根据经验预测工艺性能发生变化的时期，通过定期地进行等离子体处理装置的维修，使工艺性能保持恒定。

与此不同，在特开平11-121440号公报中，公开了一种检测将高频功率供给处理室的高频供电系统的电变化，评价等离子体处理装置及工序的方法。

参照图29，等离子体处理装置300备有室250、放电电极251、台253、监视器254、匹配电路255、高频电源256、及计算机257。

放电电极251设置在台253上。监视器254连接在放电电极251上，作为发生等离子体Q时的物理量测定等离子体Q的阻抗。

匹配电路255连接在监视器254和高频电源256之间，对阻抗进行匹配，以便将从高频电源256输出的高频功率高效率地供给室250。

高频电源256连接在匹配电路255和接地结点之间，发生高频功率。计算机257连接在监视器254上，根据监视器254测定的阻抗，评价等离子体处理装置及工艺性能。

在半导体晶片252被放置在放电电极251上的状态下，高频电源256输出高频功率，匹配电路255对阻抗进行匹配，以便将从高频电源256输出的高频功率高效率地供给室250。然后，高频功率通过监视器254供给放电电极251，在室250内发生等离子体Q。在此情况下，进行刻蚀或薄膜形成等用的反应气体被供给室250，通过发生等离子体Q，对半导体晶片252进行刻蚀等。

在发生了等离子体Q的状态下，监视器254测定等离子体Q的阻抗，将其测定的阻抗输出给计算机257。然后，计算机257接受由监视器254测定的阻抗，根据其接受的阻抗，评价等离子体处理装置300及工艺性能。

另外，在特开2000-269195公报中，公开了通过测定等离子体处理装置中的等离子体的阻抗、高频电压的峰值间电压及被施加高频电压的电极上产生的自偏压，来检测使用了等离子体的半导体晶片的加工特性的时效变化、及真空容器内的清洗时期。

可是，特开平11-121440号公报及特开2000-269195公报中公开的方法中，测定全部阻抗，包括：在等离子体处理装置内发生的等离子体的阻抗、由等离子体处理装置的几何结构决定的装置固有的阻抗、以及从对等离子体的阻抗进行监视的阻抗监视器到等离子体处理装置的高频供电部的阻抗。

即，发生等离子体时的等效电路成为图30所示的电路。参照图30，电路210是匹配箱的等效电路，电路220是到达处理室的同轴电缆的等效电路，电路230是处理室内的等效电路，电路240是接地系统的等效电路。

电路210有阻抗Z_M。电路220有阻抗Z_C。电路230有阻抗Z_Q。电路240有阻抗Z_E。高频电源200连接在接地结点GND和电路210之间，输出高频功率。

从高频电源200输出的高频功率通过电路210、220供给作为处理室的电路230。而且，返回电流通过作为接地系统的电路240流到高频电源200的接地结点GND一侧。

因此，发生了等离子体时的阻抗包括：由阻抗Z_M、Z_C决定的直到处理室的阻抗；以及由阻抗Z_Q、Z_E决定的等离子体的阻抗和装置固有的阻抗。

其结果，在现有的方法中，存在不能只抽出装置固有的阻抗的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种检测出装置固有的高频特性，根据该检测出的高频特性，评价工艺性能的等离子体处理装置。

按照本发明，等离子体处理装置备有：发生等离子体用的室；将高频功率供给室的高频电源；以及在利用上述高频电源将比上述等离子体发生的高频功率低的高频功率提供给上述室时，检测室的高频特性，根据该检测出的高频特性，评价室内的工艺性能的特性评价电路。

供给在室内不发生等离子体的范围的高频功率，检测高频特性。然后，根据检测出的高频特性，评价工艺性能。因此，如果采用本发明，则能检测等离子体处理装置中固有的高频特性。另外，根据等离子体处理装置中固有的高频特性，能正确地评价工艺性能。

特性评价电路最好将检测出的高频特性与工艺性能正常时的标准高频特性进行比较，根据该比较结果，评价工艺性能是否正常。

通过将检测出的高频特性与标准高频特性进行比较，评价工艺性能。因此，如果采用本发明，则能容易地评价工艺性能是否正常。

等离子体处理装置最好还备有：将直至发生等离子体的范围内的高频功率供给室的另一个高频电源；使从高频电源输出的高频功率向室的供给通/断的第一开关；以及使从另一个高频电源输出的高频功率向室的供给通/断的第二开关，进行工艺性能的评价时，第一开关断开，第二开关接通。

用专用的高频电源，将不发生等离子体的范围内的高频功率供给室，检测等离子体处理装置中固有的高频特性。因此，如果采用本发明，则即使不设置检测等离子体发生的特别的检测器也能准确地检测装置固有的高频特性。

特性评价电路最好检测作为来自室的反射波相对于从另一个高频电源输出的高频电压对室的入射波的比的反射系数，根据该检测出的反射系数，评价工艺性能。

检测高频电压对室的入射波、以及来自室的反射波，计算反射波对入射波的比。然后，根据作为计算结果的反射系数，评价工艺性能。因此，如果采用本发明，则能根据室内引起的等离子体处理装置中固有的高频特性，评价工艺性能。

另一个高频电源最好发生在规定的范围内使频率变化的高频功率，特性评价电路检测改变了高频功率的频率时的高频特性，根据该检测出的高频特性，评价工艺性能。

使高频功率的频率变化，检测高频特性。然后，根据检测出的高频特性，评价工艺性能。因此，如果采用本发明，则能检测等离子体处理装置的各部分的时效变化等引起的工艺性能的变化。

附图说明

图1是实施形态1的等离子体处理装置的简略框图。

图2是高频电流和高频功率的关系曲线图。

图3是实施形态2的等离子体处理装置的简略框图。

图4是图3所示的监视器的电路图。

图5是等离子体的发光强度和高频功率的关系曲线图。

图6是高频电压的波形图。

图7是实施形态2的等离子体处理装置的另一简略框图。

图8是表示图7所示的等离子体处理装置中检测出的阻抗的图。

图9是实施形态3的等离子体处理装置的简略框图。

图10是说明用图9所示的网络分析器进行的阻抗测定方法用的图。

图11是实施形态3的等离子体处理装置的另一简略框图。

图12是表示图11所示的等离子体处理装置中检测出的阻抗的电容分量及电阻分量的图。

图13是表示图11所示的等离子体处理装置中检测出的阻抗的电容分量及电阻分量的图。

图14是实施形态4的等离子体处理装置的简略框图。

图15是表示高频功率的频率固定时的等离子体处理装置的等效电路图。

图16是表示高频功率的频率变化时的等离子体处理装置的等效电路图。

图17是表示阻抗及相位对频率的依赖关系的曲线图。

图18是表示π型等效电路的电路框图。

图19是表示T型等效电路的电路框图。

图20是串联连接了n个T型等效电路的图。

图21是表示在图14所示的等离子体处理装置中检测出的阻抗的电容分量及电阻分量的图。

图22是表示多个等离子体处理装置中的刻蚀速度的平均值的图。

图23是实施形态5的等离子体处理装置的简略框图。

图24是说明修正阻抗的方法用的第一框图。

图25是说明修正阻抗的方法用的第二框图。

图26是实施形态5的等离子体处理装置的另一简略框图。

图27是表示多个等离子体处理装置中的刻蚀速度的平均值的图。

图28是实施形态6的等离子体处理装置的简略框图。

图29是现有的等离子体处理装置的简略框图。

图30是表示现有的等离子体处理装置的等效电路的电路图。

具体实施方式

参照附图详细地说明本发明的实施形态。另外，图中相同或相当的部分标以同一符号，不重复其说明。

[实施形态1]

参照图1，本发明的实施形态1的等离子体处理装置100备有：室1、载物台4、上部电极6、气体管道7、排气口8、高频匹配器9、高频电源10、高频电流检测器11、以及计算机12。

载物台4由下部电极2和绝缘体3构成。下部电极2的主面以外的部分被绝缘体3包围。而且，下部电极2接受来自高频电源10的高频功率。绝缘体3与下部电极2电绝缘。

上部电极6面对载物台4设置。气体管道7将反应气体导入室1中。排气口8是利用真空泵(图中未示出)将被导入室1内的反应气体排出用的口。

高频电源10的一端连接在接地结点GND上，另一端连接在高频匹配器9上。而且，高频电源10例如输出13.56MHz的高频功率。

高频匹配器9连接在高频电源10和高频电流检测器11之间。而且，高频匹配器9进行阻抗匹配，以便高效率地将从高频电源10输出的高频功率供给室1内的下部电极2。

高频电流检测器11设置在下部电极2和高频匹配器9之间。而且，高频电流检测器11检测流过高频电源10和下部电极2之间的高频供电路径的高频电流，将该检测出的高频电流供给计算机12。

计算机12根据从高频电流检测器11接受的高频电流和高频电源10输出的高频功率，采用后面所述的方法评价工艺性能。

在等离子体处理装置100中，反应气体从气体管道7被导入室1中，该被导入的反应气体被从排气口8排出，室1内的压力保持在10～200Pa左右。而且，高频功率被供给下部电极2，在下部电极2和上部电极6之间发生等离子体，处理放置在下部电极2上的半导体晶片5。在等离子体处理装置100中，在平行配置的下部电极2和上部电极6之间发生等离子体，所以等离子体处理装置100是平行平板型的等离子体处理装置。

作为这样的平行平板型的等离子体处理装置，有等离子体刻蚀装置。因此，以下说明等离子体处理装置100是等离子体刻蚀装置的情况。

首先，说明等离子体处理装置100的通常工作情况。半导体晶片5清洗后，被放置在室1内的下部电极2上。将室1的盖关闭后，利用真空泵(图中未示出)将室1内的气体从排气口8排出。而且，利用真空泵对室1进行排气，一直到室1内的压力达到10^-8Pa左右，能除去打开盖时进入室1内的氧气等杂质。

然后，从气体管道7导入反应气体，室1内的压力保持在10～200Pa左右。这样一来，高频电源10便发生高频功率，通过高频匹配器9及高频电流检测器11，将高频功率供给下部电极2。在此情况下，高频匹配器9进行阻抗匹配，以便将来自高频电源10的高频功率高效率地供给下部电极2。

然后，在下部电极2和上部电极6之间发生放电，在室1内发生等离子体。于是，利用所发生的等离子体中的离子，对半导体晶片5进行刻蚀处理。半导体晶片5的刻蚀处理一结束，高频电源10就停止发生高频功率，利用真空泵排出室1内的反应气体，更换半导体晶片5。然后，将下一个半导体晶片放置在下部电极2上，反复进行上述的操作。

如果长时间地进行上述的刻蚀，则由于刻蚀而生成生成物，该生成的生成物附着在包括载物台4及上部电极6的室1的内壁上。另外，如果长时间地进行刻蚀，则构成载物台4的各种部件消耗·劣化，或者由于紧固部分松懈而造成安装精度下降。

其结果，等离子体处理装置100的高频特性变化，与此相对应，室1内生成的等离子体的特性变化。这样一来，等离子体处理装置100的工艺性能偏离初始状态、或偏离维修后的正常状态，发生不能进行规定的刻蚀的不良现象。

因此，有必要在这样的刻蚀的不良现象发生之前，事前就检测工艺性能的变化原因。

因此，接下来说明评价等离子体处理装置100的工艺性能，检测工艺性能是否变化了的方法。将室1内不发生等离子体的高频功率供给下部电极2，评价工艺性能。这是因为在将室1内发生等离子体的高频功率供给下部电极2、评价了工艺性能的情况下，还反映发生了的等离子体的特性，所以不能检测由于附着了由刻蚀产生的生成物等引起的室1的内壁的状态变化造成的高频特性的变化。

在评价工艺性能的情况下，高频电源10发生在室1内不发生等离子体的范围的高频功率，通过高频匹配器9及高频电流检测器11，将该发生的高频功率供给下部电极2。然后，高频电流检测器11检测在从高频电源10到下部电极2之间的高频供电部中流动的高频电流，将该检测出的高频电流输出给计算机12。

更具体地说，如图2所示，高频电源10使高频功率从零增加到A(室1内不发生等离子体的高频功率的上限值)。在此情况下，在工艺性能正常的情况下，高频电流检测器11检测出特性(a)所示的高频电流。另外，在载物台4的绝缘体3被消耗、实际上部件尺寸或厚度变化了的情况下，高频电流检测器11检测出特性(b)所示的高频电流。另外，在载物台4构成部件的组装精度劣化了的情况下或载物台4中暴露在等离子体中的部分上附着了由于刻蚀而产生的生成物的情况下，高频电流检测器11检测出特性(c)所示的高频电流。

由于从图2中的零到A的范围是室1内不发生等离子体的高频功率的范围，所以在该范围的高频功率被供给下部电极2的情况下，高频电流检测器11检测的高频电流是微安大小的微小电流。因此，高频电流检测器11最好是能检测这样的微小电流的高频电流检测器。

高频电流检测器11检测的高频电流是从下部电极2通过绝缘体3流入呈接地电位的室1的漏电流、或者是将高频功率供给下部电极2的高频供电部中的漏电流。

因此，在包括下部电极2及绝缘体3的载物台4构成部件不劣化、组装精度良好的情况下，载物台4部分的阻抗稳定，在从零到A的范围的高频功率被供给下部电极2的情况下，如特性(a)所示，高频电流伴随高频功率的增加而线性地增加。

另一方面，在绝缘体3被消耗、实际上部件尺寸或厚度变化了的情况下，由于绝缘体3的绝缘性下降，所以载物台4部分的绝缘电阻下降。其结果，如特性(b)所示，高频电流伴随高频功率的增加变成比特性(a)所示的高频电流还大。

另外，在载物台4部分的部件的紧固变得松懈、或由于刻蚀而生成的生成物附着在载物台4上的情况下，载物台4的构成部件之间的寄生电容或接触电阻不稳定，其结果，载物台4部分的阻抗变得不稳定。于是，如特性(c)所示，高频电流伴随高频功率的增加而非线性地变化。

另外，不管载物台4部分正常/异常，在高频功率比A还靠右侧的区域，在室1内发生等离子体，高频电流急剧增大。

在本发明中，计算机12存储着表示载物台4部分的阻抗稳定、工艺性能正常的特性(a)。而且，计算机12将来自高频电流检测器11的高频电流与特性(a)所示的高频电流相比较，根据该比较结果，评价工艺性能是否正常。

具体地说，在来自高频电流检测器11的高频电流与特性(a)所示的高频电流一致的情况下，计算机12评价为工艺性能正常，在不一致的情况下，评价为工艺性能异常。

计算机12在评价了工艺性能为异常的情况下，最好判断来自高频电流检测器11的高频电流与特性(a)所示的高频电流怎样偏离。即，计算机12评价来自高频电流检测器11的高频电流是特性(b)所示的高频电流还是特性(c)所示的高频电流。由此，能确定等离子体处理装置100中的工艺性能变化了的地方及原因。

就是说，在来自高频电流检测器11的高频电流是特性(b)所示的高频电流的情况下，如上所述，绝缘体3被消耗、实际上部件尺寸或厚度变化了，在来自高频电流检测器11的高频电流是特性(c)所示的高频电流的情况下，如上所述，载物台4部分的部件的紧固变得松懈、或由于刻蚀而生成的生成物附着在载物台4上。

这样，通过检测将不发生等离子体的范围内的高频功率供给下部电极2时的高频电流，将该检测出的高频电流与工艺性能正常时的特性(a)所示的高频电流进行比较，能评价工艺性能是否正常。另外，通过检测所检测出的高频电流相对于正常情况下的高频电流发生了怎样的偏移，能确定等离子体处理装置100中的工艺性能变化了的地方及原因。

在以上的说明中，虽然说明了将不发生等离子体的范围内的高频功率供给下部电极2，检测高频电流，但在本发明中也可以检测高频电压，来代替检测高频电流。在此情况下，由于检测的高频电压是反映载物台4部分的阻抗的电压，所以能够与上述的情况相同来评价工艺性能。

另外，也可以一并采用上述这样的评价不发生等离子体时的高频特性的方法和评价发生了等离子体时的高频特性的方法。在此情况下，在进行刻蚀的过程中，评价装置总体的高频特性，判断等离子体处理装置100中是否发生了异常，在发生了异常的情况下，评价上述那样的不发生等离子体时的高频特性。其结果，在不发生等离子体时的高频特性不异常的情况下，可以怀疑等离子体的变化、上部电极6、以及室1的异常，所以能迅速地进行异常地方的确定。

另外，在以上的说明中，虽然说明了平行平板型的等离子体处理装置，但在本发明中，不限于此，也可以是电感耦合型的等离子体处理装置。

另外，在以上的说明中，虽然说明了刻蚀装置，但在本发明中，不限于此，也可以是利用高频放电的等离子体CVD装置、以及溅射装置等成膜装置。

如果采用实施形态1，则等离子体处理装置由于备有检测不发生等离子体的高频功率范围内的高频电流的高频电流检测器、以及将该检测出的高频电流与工艺性能正常时的高频电流进行比较来评价工艺性能的计算机，所以工艺性能变化时，能确定成为工艺性能变化的原因的等离子体处理装置中的地方及原因。

[实施形态2]

参照图3，实施形态2的等离子体处理装置101备有：室1、下部电极2、绝缘体3、上部电极6、高频匹配器9、高频电源10、发光检测部13、窗14、监视器15、供电线路16、以及控制装置20。另外，在等离子体处理装置101中，气体管道及排气口被省略。

室1、下部电极2、绝缘体3、上部电极6、高频匹配器9、以及高频电源10与在实施形态1中说明的相同。

发光检测器13检测室1内的等离子体发的光，将该检测出的等离子体发的光变换成电信号，输出给控制装置20。具体地说，发光检测器13由光电倍增管构成。窗14是在室1内发生了等离子体的情况下，将等离子体发的光导入发光检测器13中用的窗，由不吸收等离子体的材料构成。而且，在窗14上设有防止来自室1外部的光(杂散光)入射到发光检测器13中的遮光板。

监视器15连接在下部电极2和高频匹配器9之间，高频功率被供给下部电极2时，检测流过供电线路16的高频电流、以及起因于高频电流流过供电线路16而发生的高频电压，将该检测的高频电压及高频电流输出给控制装置20。

控制装置20控制高频电源10及高频匹配器9。另外，控制装置20接受来自发光检测器13的电信号、以及来自监视器15的高频电压及高频电流，根据该接受的高频电压及高频电流，评价等离子体处理装置101的工艺性能，同时当来自发光检测器13的电信号达到规定的强度时，中止工艺性能的评价。

参照图4，监视器15包括电流检测电路150A、以及电压检测电路150B。电流检测电路150A由拾波线圈151、电阻152、以及积分电路153构成。拾波线圈151接近供电线路16配置，其一端连接在接地结点GND上，另一端连接在结点N1上。电阻152连接在结点N1和接地结点GND之间。积分电路153连接在拾波线圈151的另一端上，对结点N1上发生的电压Vi进行积分，求高频电流。

如果高频电流流过供电线路16中，则在拾波线圈151中发生电流，该发生了的电流流过由拾波线圈151和电阻152构成的电路。其结果，在结点N1上发生由于电流流过电阻152而产生的电压Vi。即，如果高频电流流过供电线路16，则发生电压Vi，该发生的电压由下式表示。

$\mathrm{Vi}=M\×\frac{\mathrm{dl}}{\mathrm{dt}}...\left(1\right)$

式中，M是供电线路16和拾波线圈151之间的互感。

因此，积分电路153对结点N1上的电压Vi进行积分，根据式(1)求高频电流。

电压检测电路150B包括电极154、电阻155、以及放大电路156。电极154靠近供电线路16配置。电阻155连接在结点N2和接地结点GND之间。放大电路156通过结点N2连接在电极154上，对由于高频电流流过供电线路16而在电极154上感应的电压Vv进行积分，求高频电压。

由于电极154与接地结点GND绝缘，所以高频电流一流过供电线路16，便在电极154上感应出电压Vv。而且，电压Vv由下式表示。

$\mathrm{Vv}=\mathrm{RC}\×\frac{\mathrm{dV}}{\mathrm{dt}}...\left(2\right)$

式中，R是电阻155的电阻值，C是电极154和供电线路16之间的电容。

因此，放大电路156对在电极154上感应的电压Vv进行积分，根据式(2)求高频电压。

另外，为了减少由电流检测电路150A检测出的高频电流和由电压检测电路150B检测出的高频电压的相位差θ的误差，拾波线圈151尽可能地靠近电极154配置。

另外，检测出的高频电流及高频电压通过同轴电缆输出给控制装置20。这是为了防止检测出的高频电流及高频电压受RF噪声的影响。

另外，积分电路153及放大电路156也可以设置在监视器15的外部。

这样，当高频功率被供给下部电极2时，监视器15检测由于高频电流流过供电线路16而发生的高频电流I及高频电压V，输出给控制装置20。

根据由监视器15检测出的高频电流I(意味着用矢量表示的电流。下同)及高频电压V(意味着用矢量表示的电压。下同)，求阻抗Z。该阻抗Z包括：由等离子体处理装置101的室1的内部配置结构、例如由下部电极2及上部电极6的配置等几何结构决定的装置固有的阻抗；从监视器15到下部电极2的高频供电部的阻抗；以及等离子体处理装置101的地线(高频电流I的回路)的阻抗等。

因此，由监视器15检测高频电流I及高频电压V，相当于检测阻抗Z。

在等离子体处理装置101中，进行通常的刻蚀处理时，控制装置20控制高频电源10，以便输出规定的高频功率。其他操作与在实施形态1中说明了的相同。

在评价等离子体处理装置101的工艺性能的情况下，将在室1内不发生等离子体的范围的高频功率供给下部电极2。这是因为在室1内发生了等离子体的状态下检测高频电流I及高频电压V，求得的阻抗中还包括等离子体的阻抗，所以不能检测等离子体处理装置101中固有的阻抗。

图5是表示高频功率和等离子体的发光强度的关系曲线图。纵轴表示发光强度，横轴表示高频功率。测定了图5所示的关系时的室1的放电条件为反应气体：氮、气体压力：66.5Pa、气体流量：100sccm、电极间距离：1cm、被处理物：无。

参照图5，如果高频功率从零开始增加，则直到50W之前未观测到等离子体发光，高频功率从50W到60W之间发生等离子体。而且，高频功率为60W时检测到等离子体发光，伴随高频功率的增加，等离子体的发光强度也增强。

因此，在等离子体处理装置101中评价工艺性能的情况下，使高频功率为10W。

另外，在等离子体处理装置101中评价工艺性能的情况下，强制地停止高频匹配器9的工作。这是因为在高频匹配器9进行了阻抗的自动匹配的情况下，流过供电线路16的高频电流及高频电压变化，上述的阻抗Z发生误差，使得测定的重复性下降。

再参照图3，评价等离子体处理装置101的工艺性能的工作一开始，控制装置20就控制高频电源10、以使其发生10W高频功率，并停止高频匹配器9的工作。高频电源10发生10W的高频功率，将该发生了的10W的高频功率通过高频匹配器9、供电线路16及监视器15，供给下部电极2。

于是，监视器15按照上述方法检测高频电流I及高频电压V，将该检测出的高频电流I及高频电压V输出给控制装置20。控制装置20根据从监视器15接受的高频电流I及高频电压V，求阻抗Z。如上所述，该阻抗Z是等离子体处理装置101中固有的阻抗。另外，控制装置20求高频电流I及高频电压V的相位差θ。然后，控制装置20根据阻抗Z及/或相位差θ，评价工艺性能。

在此情况下，发光检测器13继续检测室1内的等离子体发光，如果检测到等离子体发光，则将该检测到的等离子体发的光变换成电信号，输出给控制装置20。只要来自发光检测器13的电信号的强度不超过规定的强度，控制装置20便根据从监视器15接受的高频电流I及高频电压V，求阻抗Z及相位差θ，根据该求得的阻抗Z及/或相位差θ，评价工艺性能。

由于阻抗Z是由从监视器15到下部电极2的高频供电部、下部电极2的部分、以及返回电流从下部电极2通过室1的接地结点GND返回到高频电源10的回路中引起的阻抗，所以如果求得的阻抗Z变化，这些部分的阻抗就变化了，而该阻抗Z的变化使得等离子体处理装置101的工艺性能变化。

另外，相位差θ变化时，上述各部的阻抗也变化了，该相位差θ的变化使得等离子体处理装置101的刻蚀性能变化。

因此，在求得的阻抗Z变化了的情况下，控制装置20将等离子体处理装置101的工艺性能评价为变化了，在阻抗Z不变化的情况下，将等离子体处理装置101的工艺性能评价为不变化。

另外，在求得的相位差θ变化了的情况下，控制装置20将等离子体处理装置101的工艺性能评价为变化了，在相位差θ不变化的情况下，将等离子体处理装置101的工艺性能评价为不变化。

另外，在求得的阻抗Z及相位差θ变化了的情况下，控制装置20将等离子体处理装置101的工艺性能评价为变化了，在阻抗Z及相位差θ不变化的情况下，将等离子体处理装置101的工艺性能评价为不变化。

该控制装置20也可以根据阻抗Z及相位差θ两者中的任意一者评价工艺性能，也可以根据阻抗Z及相位差θ两者评价工艺性能。而且，定期地进行该工艺性能的评价，在阻抗Z及/或相位差θ变化了的情况下，评价为工艺性能变化了，进行等离子体处理装置101的维修。

在以上说明中，虽然说明了根据由监视器15检测出的高频电流I及高频电压V，求阻抗Z及相位差θ，评价等离子体处理装置101的工艺性能，但在本发明中，也可以根据监视器15检测出的高频电流I及高频电压V，评价工艺性能。因为高频电流I及高频电压V随着从监视器15到下部电极2的高频供电部、下部电极2的部分、以及返回电流从下部电极2通过室1的接地结点GND返回到高频电源10的回路中引起的阻抗的变化而变化。

因此，控制装置20根据从监视器15接受的高频电流I及高频电压V是否变化，评价等离子体处理装置101的工艺性能。

这样，控制装置20根据不发生等离子体的高频功率被供给下部电极2时的高频特性(高频电流I、高频电压V、阻抗Z及相位差θ)，评价等离子体处理装置101的工艺性能。然后，如果从发光检测器13接受的电信号的强度超过规定的强度，则控制装置20强制地停止高频电源10。因此，中止工艺性能的评价。

在以上说明中，虽然说明了发光检测器13由光电倍增管构成，但也可以用光电二极管作为发光检测器13。在此情况下，由于光电二极管的灵敏度通常比光电倍增管低，所以选择其灵敏度与等离子体发光的光谱分布一致的光电二极管是重要的。

发光检测器13虽然是利用光检测室1中的等离子体的发生的装置，但也可以利用电检测室1中的等离子体的发生。以下说明各种方法。

在室1中发生了等离子体的情况下，图6所示的称为偏压Vdc的直流电压重叠在下部电极2上施加的高频电压上，电压波形向负侧偏移。因此，通过检测该偏压Vdc，能检测室1内发生了等离子体的情况。

在等离子体处理装置中，通常在高频匹配器9的输出侧设有隔直流电容器。如果这样做，则等离子体中的电子入射到下部电极2中的速度和等离子体中的离子入射到下部电极2中的速度之间产生速度差。其结果，发生偏压Vdc。

因此，图7中示出了设置了检测该偏压Vdc的装置的等离子体处理装置。参照图7，等离子体处理装置102是这样一种装置，即从等离子体处理装置101中将发光检测器13及窗14除去，将控制装置20代之以控制装置20A，并追加了隔直流电容器17及检测电路18，其他结构与等离子体处理装置101相同。

隔直流电容器17连接在高频匹配器9的输出侧。检测电路18连接在隔直流电容器17和监视器15之间。而且，室1内一发生等离子体，检测电路18便检测偏压Vdc，将该检测出的偏压Vdc输出给控制装置20A。控制装置20A一从检测电路18接受偏压Vdc，便检测到在室1内发生了等离子体，强制地使高频电源10停止。因此，中止等离子体处理装置102的工艺性能的评价。

控制装置20A只有当从检测电路18接受不到偏压Vdc时，才与控制装置20相同，根据从监视器15接受的高频电流I及高频电压V，评价工艺性能。

在最近的等离子体处理装置中，为了准确地控制作为被处理物的半导体晶片的温度，在下部电极2中放置半导体晶片的一侧形成电介质膜，与高频电源10不同，通过将直流电压供给下部电极2，在半导体晶片和下部电极2之间发生静电力，利用该发生的静电力，将半导体晶片吸附在下部电极2上，广泛地用于所谓的静电卡盘。

在使用了这样的静电卡盘的等离子体处理装置中，由于在下部电极2中放置半导体晶片一侧设置的电介质膜的影响，不能利用检测电路18检测偏压Vdc。

因此，检测监视器15检测出的高频电压V的峰值间电压Vpp的不连续变化。增加高频功率，如果在室1内发生等离子体，则等离子体的阻抗加在上述的阻抗Z上，所以由于等离子体的发生，峰值间电压Vpp不连续变化。因此，控制装置20、20A根据从监视器15接受的高频电压V，求得峰值间电压Vpp，如果该求得的峰值间电压Vpp不连续变化，便检测到室1中的等离子体的发生。然后，如果控制装置20A检测到室1中的等离子体的发生，则强制地停止高频电源10，工艺性能的评价结束。

另外，也可以将上述的检测电路18及检测峰值间电压的装置设置在监视器15中。

另外，也可以只将检测高频电压V的传感器设置在供电线路16上，而将根据该传感器检测出的高频电压V来判断等离子体发生的有无的装置设置在其他部分。

另外，由于检测偏压Vdc或峰值间电压VPP的元件通常设置在高频匹配器9的内部，所以，也可以利用在高频匹配器9的内部设置的元件，检测偏压Vdc或峰值间电压Vpp。

在利用光检测等离子体的发生的方法、以及利用电(电压)检测等离子体的发生的方法这两种方法中的任何一种方法中，都需要事先检测室1内不发生等离子体的高频功率，在该检测出的高频功率的范围内进行上述的高频特性(高频电流I、高频电压V、阻抗Z及相位差θ)的检测。然后，在检测到了偏压Vdc的情况下，或者在峰值间电压VpP不连续地变化的情况下，中止高频特性的检测。

高频特性的检测虽然不一定必须将反应气体导入室1中进行，但为了等离子体处理装置的安全，在多数情况下都设定了互锁，以便如果不将反应气体导入室1中则不能将高频电压供给下部电极2。

在不使反应气体流过室1、室1内的压力低的情况下，或者反之，在室1内的压力高(例如大气压)的情况下，如果将高频功率加在下部电极2上，则由帕邢定律可知，等离子体的发生电压增高，生成等离子体用的高频功率也增高。另外，在这些条件下，一般难以生成稳定了的等离子体，多半发生弧光放电，对下部电极2、上部电极6及高频电源10造成危害。

因此，最好在室1内流过反应气体的条件下，进行高频特性的检测。

在图8中示出了在8英寸晶片对应的平行平板型的等离子体处理装置(刻蚀装置)中，检测出装置固有的阻抗的例。在图8中，示出了关于7台等离子体处理装置固有的阻抗的检测结果。

7台等离子体处理装置中，1台等离子体处理装置的阻抗比其他6台等离子体处理装置的阻抗低。

对阻抗低的等离子体处理装置进行维修时，检查的结果，发现设置在下部电极2的周边的绝缘体3处有不良情况，知道了这是因为阻抗低的原因。

另外，在以上的说明中，虽然说明了在不将半导体晶片放置在下部电极2上的条件下，进行高频特性的检测，但在本发明中，也可以在将半导体晶片放置在下部电极2上的条件下，进行高频特性的检测。

另外，在以上的说明中，虽然作为平行平板型的等离子体处理装置，说明了等离子体处理装置101、102，但在本发明中，也可以是电感耦合型的等离子体处理装置。

如果采用实施形态2，则由于备有在不发生等离子体的高频功率范围内检测高频特性的监视器、以及根据该检测出的高频特性评价工艺性能的控制装置，所以通过检测高频特性是否变化，就能检测工艺性能有无变化。

[实施形态3]

参照图9，实施形态3的等离子体处理装置103是在等离子体处理装置101中追加了高频电源21、开关22、23、以及供电线路24，将控制装置20代之以控制装置20B构成的，其他结构与等离子体处理装置101相同。

开关22连接在与供电线路16连接的供电线路24上，通过通/断操作，将来自高频电源21的高频功率供给、或者停止供给下部电极2。

高频电源21连接在开关22和接地结点GND之间，发生在室1中不发生等离子体的范围内的高频功率。另外，高频电源21发生与高频电源10相同频率(13.56MHz)的高频功率。开关23连接在高频匹配器9和供电线路16之间。

控制装置20B控制高频电源10、21、高频匹配器9、以及开关22、23。

更具体地说，在等离子体处理装置103作为半导体晶片的刻蚀装置使用的情况下，控制装置20B使开关22断开，使高频电源21停止工作，使开关23接通，驱动高频电源10及高频匹配器9。另外，在检测等离子体处理装置103的装置固有的阻抗Z的情况下，控制装置20B使开关22接通，驱动高频电源21，使开关23断开，使高频电源10及高频匹配器9停止工作。

在等离子体处理装置103中，通常工作时，将来自高频电源10的高频功率供给下部电极2，进行半导体晶片的刻蚀处理，评价工艺性能时，将来自高频电源21的高频功率供给下部电极2，采用与上述方法相同的方法，检测装置固有的阻抗Z。而且，进行半导体晶片的刻蚀处理的工作与在实施形态1中说明的相同，检测阻抗Z的工作与在实施形态2中说明的相同。

这样，为了检测阻抗Z，通过设置产生不发生等离子体的功率低的范围内的高频功率的高频电源21，监视器15能高精度地测定高频电流I及高频电压V，其结果，能高精度地检测阻抗Z及相位差θ。

因此，实施形态3的等离子体处理装置的特征在于为了检测装置固有的高频特性，而备有发生在室1内不发生等离子体的范围内的高频功率的高频电源。

由于高频电源21通常发生数瓦左右的低的高频功率，故能稳定地输出不发生等离子体的范围内的高频功率，其结果，没有必要设置检测在室1内是否发生了等离子体的装置。

其次，作为产生在室1内不发生等离子体的范围内的高频功率的装置，说明使用了网络分析仪的例。

网络分析仪发生不发生等离子体的范围内的高频功率，同时通过被测定物(在实施形态3中为等离子体处理装置)对测定系统的特性阻抗的反射系数和透射系数的测定，来测定被测定物的高频特性。

参照图10，说明用网络分析仪检测等离子体处理装置的高频特性(阻抗Z)的方法。利用特性阻抗为Z0的供电线路26，连接网络分析仪30和室1。在此情况下，通常不进行阻抗匹配，反射从网络分析仪30供给室1的高频功率。因此，将在连接部27中入射到室1中的信号的电压、及反射的信号的电压作为包含振幅及相位的复数矢量，分别表示为a、b，由下式定义电压的反射系数Γ。

$\mathrm{\Γ}=\frac{b}{a}...\left(3\right)$

如果这样做，则能用电压的反射系数Γ和供电线路26的特性阻抗Z0表示等离子体处理装置的阻抗Z，如下式所示。

$Z=Z0\×\frac{1+\mathrm{\Γ}}{1-\mathrm{\Γ}}...\left(4\right)$

从式(4)可知，Z＝Z0时，电压的反射系数Γ＝0，不发生反射波。该条件一般称为阻抗匹配条件。

因此，如果预先测定供电线路26的特性阻抗Z0，则通过利用网络分析仪30检测入射波a和反射波b，能用式(3)及式(4)检测等离子体处理装置的装置固有的阻抗Z。

参照图11，等离子体处理装置104是将等离子体处理装置103中的监视器15及高频电源21代之以网络分析仪30，将控制装置20B代之以控制装置20C构成的，其他结构与等离子体处理装置103相同。

网络分析仪30发生在室1内不发生等离子体的范围内的高频功率，将该发生了的高频功率供给下部电极2。然后，网络分析仪30检测连接部27中的高频电压的入射波a和反射波b，将该检测出的入射波a和反射波b输出给控制装置20C。

控制装置20C控制高频匹配器9、高频电源10、开关22、23、以及网络分析仪30。

检测装置固有的阻抗Z时，控制装置20C使开关22接通，驱动网络分析仪30，使开关23断开，使高频匹配器9和高频电源10停止工作。于是，网络分析仪30发生在室1内不发生等离子体的范围内的高频功率，供给下部电极2。然后，网络分析仪30检测连接部27中的高频电压的入射波a和反射波b，将该检测出的入射波a和反射波b输出给控制装置20C。

于是，控制装置20C根据上式(3)及(4)，求等离子体处理装置104的装置固有的阻抗Z。

在此情况下，为了除去从网络分析仪30至连接部27的高频供电部分(供电线路16、24)的阻抗的影响，预先将成为基准的已知的阻抗插入连接部27中，校正供电线路16、24的阻抗。而且，在该实施形态3中，作为供电线路16、24的阻抗，使用了50Ω。

图12中示出了利用上述的方法求得的阻抗Z的电阻分量R及电容分量C。测定阻抗Z用的等离子体处理装置为11台，已知其中的两台等离子体处理装置(用符号28表示的等离子体处理装置)相对于其他等离子体处理装置来说，阻抗Z的电容分量C大。

在进行了阻抗Z的测定的期间，检查了用电容分量C大的两台等离子体处理装置处理的产品，结果表明铝布线的侧壁被刻蚀，布线宽度变细的侧壁刻蚀现象的发生频度大。因此，对该电容分量C大的两台等离子体处理装置进行了维修。

然后，再次按照上述的方法测定了阻抗Z。将其结果示于图13中。在图13中，白圈表示图12中电容分量C大的两台等离子体处理装置(用符号28表示的等离子体处理装置)的阻抗Z的电阻分量R及电容分量C。如图13所示，电容分量C与其他等离子体处理装置的电容分量C相等，然后，进行了半导体晶片的刻蚀处理，其结果未观测到侧壁刻蚀现象。而且，知道了电容分量变化的主要原因是因为室1内部的部件的组装精度低、以及绝缘材料劣化了。

如上所述，通过用与原来的高频电源10分开设置的网络分析仪30测定等离子体处理装置104中固有的阻抗Z，能确定工艺性能变化的原因。

即，由于等离子体处理装置104的组装状态的差异、与等离子体处理装置104的设置场所相伴随的电缆等的长度的不同、等离子体处理装置的接地状态的差异、等离子体处理装置104的下部电极2及上部电极6等部件的消耗、磨损及腐蚀等对等离子体处理装置104中固有的阻抗的影响很大，所以利用上述的方法测定等离子体处理装置104中固有的阻抗Z，通过检测阻抗Z的变化，能确定改变阻抗Z的原因在等离子体处理装置104的哪个部分发生。

另外，作为等离子体处理装置104的组装状态的差异，更具体地说，有由于螺栓等的紧固力矩的差异造成的接触电阻的变化、或者由于部件的安装距离的差异造成的静电电容的变化等。

在等离子体处理装置104中，虽然网络分析仪30使开关23断开，测定阻抗Z，但在连接部27中，也可以将等离子体处理装置104的原来的高频电源10断开，将网络分析仪30直接连接在连接部27上，测定阻抗Z。

另外，以上虽然说明了使用了网络分析仪的例，但在本发明中，也可以用LCR电桥检测阻抗Z。特别是在测定阻抗Z的频率在10MHz以下的情况下，能用LCR电桥。

另外，虽然在上述中由于以平行平板型的等离子体处理装置为例，所以应评价的阻抗Z的分量是电阻分量R及电容分量C，但在电感耦合型的等离子体处理装置的情况下，应评价的阻抗Z的分量变成电阻分量R及电感性电抗分量L。

其他与实施形态2相同。

如果采用实施形态3，则等离子体处理装置除了原来的高频电源以外，还备有网络分析仪，该网络分析仪发生在室1内不发生等离子体的范围内的高频功率，检测供给下部电极的高频电压的入射波及反射波，测定等离子体处理装置的阻抗，所以能准确地测定不包含等离子体的阻抗的装置固有的阻抗。

另外，通过检测所测定的阻抗的变化，能准确地评价等离子体处理装置之间的工艺性能的不同。

另外，在进行等离子体处理装置转移、保养、维修等的前后，通过测定阻抗，确认该测定了的阻抗没有变化，容易评价处理的重复性，能减少在评价处理的重复性中使用的半导体晶片的数量。

[实施形态4]

参照图14，实施形态4的等离子体处理装置105是将等离子体处理装置104的控制装置20C代之以控制装置20D构成的，其他结构与等离子体处理装置104相同。

网络分析仪30能扫描高频功率的频率。因此，控制装置20D除了控制高频匹配器9、高频电源10、以及开关22、23以外，还控制网络分析仪30，以便改变高频功率的频率。

在等离子体处理装置105中，特征在于测定装置固有的阻抗Z时，网络分析仪30发生频率不同的高频功率，供给室1，检测连接部27中的入射波及反射波。

在网络分析仪30发生有固定的频率的高频功率，测定等离子体处理装置105的阻抗的情况下，如图15所示，能用阻抗Z表示从连接部27到室1一侧的阻抗。而且，能用下式表示阻抗Z。

Z＝R+jX        …(5)

X＝1/ωC or X＝ωL

而且，在等离子体处理装置105是平行平板型的等离子体处理装置的情况下，x＝1/ωC，在等离子体处理装置105是电感耦合型的等离子体处理装置的情况下，X＝ωL。

因此，通过将具有一个频率的高频功率供给下部电极2时检测连接部27的入射波及反射波，能用式(3)～(5)求得未知数R、C(或L)。

可是，在改变了高频功率的频率的情况下，如图16所示，在从连接部27到室1的下部电极之间插入等效电路42。等效电路42包含电阻R、电容C1、C2及电抗L。而且，在此情况下，能用下式表示等离子体处理装置105中固有的阻抗Z。

$Z=\frac{\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_1}[(\mathrm{\ωL}-\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_2})+\mathrm{iR}]}{R+i(\mathrm{\ωL}-\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_1}-\frac{1}{{\mathrm{\ωC}}_2})}...\left(6\right)$

式中，C1是从连接部27到下部电极2的高频供电部分与地之间的寄生电容，C2是在下部电极2和作为接地电位的室1之间插入的绝缘体3的寄生电容。

在用式(6)表示等离子体处理装置105中固有的阻抗Z的情况下，在将固定为一个频率的高频功率供给下部电极2，检测连接部27中的入射波及反射波的方法中，不能求得式(6)中的未知数C1、C2、R、L。

因此，网络分析仪30将改变了频率的高频功率供给下部电极2，检测连接部27中的入射波及反射波。然后，控制装置20D求各种频率的阻抗Z及高频电流和高频电压的相位差θ。

图17表示使高频功率的频率在1MHz～50MHz的范围内变化时的阻抗及相位差θ与频率的依赖关系。在此情况下，等离子体处理装置105的室1的直径为20cm，下部电极2及上部电极6的直径为10cm，下部电极2和上部电极6之间的距离为2cm。另外，室1的内部利用真空泵(图中未示出)抽成真空。另外，网络分析仪30以1MHz大小的刻度使频率从1MHz变化到50MHz。

如果提高高频功率的频率，则阻抗Z在约30MHz附近为最小，频率在30MHz以上，阻抗Z反而增大。另外，频率在约30MHz以下，相位差θ为-90度，即，呈现电容性的负载，如果频率超过30MHz，则为+90度，即急剧变成电感性的负载。

因此，在30MHz附近仔细地改变频率，测定了阻抗Z，结果在频率为29.72MHz时阻抗Z最小，相位差θ变为零(0)。因此，频率29.72MHz是等离子体处理装置105的谐振频率。

通过用包含谐振频率(29.72MHz)的谐振频率前后的4个点进行-+调整，求出等效电路42的未知数C1、C2、R、L，能检测装置固有的阻抗。

另外，在进行调整的情况下，虽然不一定必须包含谐振频率，但为了提高调整精度，最好包含谐振频率。

另外，同样，最好选择与谐振频率相比不偏大、也不偏小的频率，而且把谐振频率夹在中间的频率，测定阻抗Z。

在图17中，圆记号是实测值，实线表示调整的结果。在用1MHz的刻度使频率变化的情况下，用全部点进行了该调整。实测值和调整的结果很好地一致。

而且，求得等效电路42的未知数C1、C2、R、L的结果为：C1＝15.3pF、C2＝170.3pF、L＝168.2nH、R＝0.51Ω。这些值是绝缘体3是氧化铝陶瓷情况下的值。

绝缘体3是同一形状的聚四氟乙烯(特氟隆(R))的情况下，C1＝11.9pF、C2＝126.4pF、L＝152.9nH、R＝0.61Ω。

绝缘体3的材料通过用特氟隆(R)代替氧化铝陶瓷，知道主要是C2的值发生了较大的变化。这可以认为是由于氧化铝陶瓷的介电常数比聚四氟乙烯的介电常数大的原因所致。

将这些结果汇总起来，如表1所示。

绝缘体的材料	Al2O3	特氟隆
			Fres(MHz)	29.72	36.2
C1(pF)C2(pF)L(nH)R(Ω)	15.3170.3168.20.51	11.9126.4152.90.61

另外，测量误差为0.1％左右，重复性也非常好。

关于等离子体处理装置105的其他部分，也可以假定等效电路，根据测定的阻抗Z，求等效电路的电路常数。

因此，通过利用网络分析仪30，使高频功率的频率变化，求阻抗Z，能高精度地监视等离子体处理装置105的各部的尺寸变化、状态变化(磨损、消耗等)、以及组装精度。而且，其结果，能定量地把握等离子体处理装置之间的工艺性能的不同、等离子体处理装置的时效变化等，能有助于等离子体处理装置的稳定工作。

在以上说明中，虽然说明了等效电路由图18所示的π型电路构成，但在本发明中，也可以是图19所示的T型电路，还也可以是图20所示的串联连接的n(n是自然数)个T型电路51～5n。另外，图18～图20中的Z1～Z3表示R、C、L等电路元件。

另外，可以在图20所示的n个T型电路上增加其他电路，把等效电路并联连接，或者也可以将串联连接和并联连接组合起来。

这样，在电路元件的个数、即未知数增加了的情况下，有必要使频率变化，增加测定的阻抗Z的实测次数。例如，等效电路由m个电路元件构成时，有必要用m个以上的频率测定阻抗Z。

在使高频功率的频率变化了的情况下，关于8英寸晶片对应的氧化硅膜用的刻蚀装置，给出了测定了阻抗的例。

图21表示关于17台平行平板型的刻蚀装置，使高频功率的频率变化，测定装置固有的阻抗Z，根据该测定的阻抗Z，利用上述的方法求电阻分量R及电容分量C的结果。网络分析仪30的振荡频率为1～50MHz的范围。另外，图21所示的电容分量C实际上表示下部电极2的下侧的等效电路42中包含的电容器C2(参照图16)。

另外，图22中示出了该17台刻蚀装置在一个月期间内的刻蚀速度的平均值。

在图21中，用符号29表示的等离子体处理装置与其他等离子体处理装置相比，电阻分量R及电容分量C大。而且，如图22所示，与此相对应，一个月的平均刻蚀速度也比其他等离子体处理装置的平均的刻蚀速度大。

作为其原因，判明了等离子体处理装置的高频供电线路(从连接部27到下部电极2的部分)的距离不同、室1的盖开闭部分的表面处理(绝缘性被覆膜)由于腐蚀而磨损等。

如上所述，由于图21所示的电容分量C表示下部电极2的下侧等效电路42中包含的电容分量C2，故表明该判明的原因与使高频功率的频率变化、根据测定的阻抗求得的电容分量的不同很好地一致。

因此，使高频功率的频率变化，测定阻抗，根据该测定的阻抗求得的电容分量与其他等离子体处理装置的电容分量、或工艺性能正常时的电容分量不同时，原因在于下部电极2的下侧、即从连接部27到下部电极2的路径中，对该部分进行维修即可。

除此以外，与实施形态2相同。

如果采用实施形态4，则由于将不发生等离子体、而且使频率变化的高频功率供给下部电极，测定装置固有的阻抗，根据该测定的阻抗，决定等离子体处理装置的各部的等效电路的电路常数，所以能准确地检测在等离子体处理装置的哪个部分发生了等离子体处理装置中固有的阻抗的变化。

[实施形态5]

参照图23，实施形态5的等离子体处理装置106是将等离子体处理装置101中的控制装置20代之以控制装置20E、追加修正电路43构成的，其他结构与等离子体处理装置101相同。

修正电路43连接在连接部27和室1之间。而且，修正电路43是在等离子体处理装置106中固有的阻抗Z偏离了工艺性能正常时的阻抗的情况下，修正该偏离了的阻抗用的电路。例如，修正电路43由可变电容(C)和可变电感(L)构成。

控制装置20E除了等离子体处理装置101中包括的控制装置20的功能以外，还在评价为根据从监视器15输入的高频电流I及高频电压V求得的阻抗Z偏离了正常的阻抗时，修正构成修正电路43的可变电容C和可变电感L，以便使该偏离了的阻抗成为正常的阻抗。

说明修正阻抗的方法。参照图24及图25，在高频电源10、高频匹配器9及室1串联连接在两个接地结点GND、GND之间的系统中，高频电源10通过高频匹配器9将高频功率供给室1。

在此情况下，室1的本来的阻抗Z是从高频匹配器9和室1之间的连接部27看室1一侧的阻抗。而且，在图24所示的系统中，在等离子体处理装置106的时效变化等致使阻抗变化了的情况下，如图25所示，将修正电路43连接在阻抗变化了的室1A和连接部27之间，对修正电路43的阻抗进行修正，以便从连接部27看室1A一侧时的阻抗成为阻抗Z。

只要是从高频匹配器9到室1的高频供电部分，则修正电路43基本上配置在哪个位置上都可以，但最好将修正电路43配置在从作为测定等离子体处理装置中固有的阻抗Z的点的连接部27到室1的位置上。这是因为将修正电路43连接在从连接部27到室1的位置的方法，其阻抗Z的测定误差减小，容易发现等离子体处理装置之间的差异及等离子体处理装置的时效变化。

实施形态5的等离子体处理装置也可以是图26所示的等离子体处理装置107。参照图26，等离子体处理装置107是在等离子体处理装置101中追加修正电路44、将控制装置20代之以控制装置20F构成的，其他结构与等离子体处理装置101相同。

修正电路44连接在室1和接地结点GND之间。而且，修正电路44是在等离子体处理装置107中固有的阻抗Z偏离了工艺性能正常时的阻抗的情况下，修正该偏离了的阻抗用的电路。例如，修正电路44由可变电容(C)和可变电感(L)构成。另外，在修正电路44被配置在返回电流47流过的系统中的情况下，从室1到高频电源10的接地结点GND的部分最好不用细线，而用表面积大的铜片45、46等构成，以便减少集肤电阻的影响。

控制装置20F除了等离子体处理装置101中包括的控制装置20的功能以外，还在评价为根据从监视器15输入的高频电流I及高频电压V求得的阻抗Z偏离了正常的阻抗时，修正构成修正电路44的可变电容C和可变电感L，以便使该偏离了的阻抗成为正常的阻抗。

等离子体处理装置107的阻抗的修正方法与等离子体处理装置106的阻抗的修正方法相同。

在等离子体处理装置106中，修正阻抗用的修正电路43配置在高频供电部分中，但在等离子体处理装置107中，修正阻抗用的修正电路44配置在从高频电源10供给的高频功率的返回电流47流过的系统中。而且，只要是从室1向高频电源10流过返回电流47的系统，则修正电路44配置在哪个位置上都可以。

另外，修正电路44也可以设置在上部电极6和室1之间、或者设置在室1的一部分上。

在以上的说明中，虽然说明了等离子体处理装置的阻抗时效变化时修正阻抗的情况，但在多个等离子体处理装置之间阻抗不同的情况下，在将各等离子体处理装置的阻抗修正成基准的阻抗时，上述的阻抗的修正方法也能适用。

因此，说明把哪一个等离子体处理装置的阻抗作为正确的阻抗(成为基准的阻抗)。一般说来，在新购买了等离子体处理装置的情况下，把工厂购入时进行会同试验时的阻抗作为正确的阻抗。这是因为装置的生产厂家也考虑到把装置出厂时的阻抗作为正确的阻抗，而在工厂购入时考虑到没有由于部件等的磨损引起阻抗的变化，能发挥该等离子体处理装置本来的性能。

可是，在购入结构相同的多个等离子体处理装置、阻抗互不相同的情况下，会发生已经在工厂工作中的多个等离子体处理装置中购入时的阻抗变得不明确的情况、以及使等离子体处理装置的结构从购入时的状态变化的情况等、成为修正的对象的等离子体处理装置的本来的阻抗Z不明确的情况。

在这样情况下，在成为基准的等离子体处理装置中，根据与装置固有的阻抗密切相关的各量，能用修正电路43、44修正等离子体处理装置中固有的阻抗。

在有成为基准的阻抗Z的等离子体处理装置中预先检测在室1中发生了等离子体时引起的偏压Vdc、或高频电压的峰值间电压Vpp，在其他等离子体处理装置中也对修正电路43、44的阻抗进行修正，以便这些偏压Vdc或峰值间电压Vpp与成为基准的等离子体处理装置的偏压Vdc或峰值间电压Vpp相同。因此，在多个等离子体处理装置之间，能防止由于装置之间的差异或装置状态时效变化引起的装置性能的变化。

另外，该实施形态5的修正阻抗的方法也能适用于等离子体处理装置102～105中。

其他结构与实施形态2相同。

如果采用实施形态5，则等离子体处理装置中，装置固有的阻抗偏离了本来的阻抗时，由于备有修正该偏离了的阻抗的修正电路，所以在等离子体处理装置的各部分尺寸变化或由于磨损·消耗等引起的状态变化、由安装精度引起的装置之间的差异、以及装置的状态随时间的变化等致使阻抗变化了的情况下，也能容易地修正本来的阻抗。另外，在多个等离子体处理装置之间，也能修正阻抗，以使阻抗成为本来的阻抗。

[实施形态6]

在实施形态1至实施形态5中，虽然说明了检测等离子体处理装置中固有的阻抗，根据该检测出的阻抗评价等离子体处理装置的工艺性能，但在该实施形态6中，说明将检测的装置固有的阻抗用于等离子体处理装置的检查、保养、以及管理等中的例。

为了检测等离子体处理装置的工艺性能随时间的变化，需要定期地测定阻抗Z。

如在实施形态4中所述，关于8英寸晶片对应的氧化硅膜用的17台平行平板型的刻蚀装置(等离子体处理装置)，将不发生等离子体的范围内的高频功率供给下部电极2，测定阻抗Z，检测到在3台等离子体处理装置中，其刻蚀速度比其他等离子体处理装置大。而且，对该3台等离子体处理装置检查了原因，采取了对策。

在这17台等离子体处理装置中，每个月都进行室1内的清扫、以及部件的更换等定期维修，最后采用在实施形态3中说明的方法，定期地测定了装置固有的阻抗Z。

图27表示定期维修时测定了阻抗Z的17台等离子体处理装置的刻蚀速度的一个月的平均值。与图22所示的情况相比，刻蚀速度的离散性大幅度地减少，芯片的合格率也提高了。

图27所示的例虽然表示使等离子体处理装置停止工作，利用所进行的定期维修的机会，测定了装置固有的阻抗的例，但通过将上述的等离子体处理装置101～107的监视器15或网络分析仪30检测出的阻抗输入控制装置20～20F，不使等离子体处理装置101～107停止工作，也能定期地测定装置固有的阻抗Z。

另外，通过从外部监视从监视器15或网络分析仪30发送给控制装置20～20F的信号，能实时地把握等离子体处理装置101～107的阻抗，在离子体处理装置101～107的阻抗Z变化了的情况下，发生报警(警告)，能检测等离子体处理装置101～107的异常。

因此，作为备有该报警功能的等离子体处理装置的一例，在图28中示出了等离子体处理装置108。参照图28，等离子体处理装置10g是在等离子体处理装置101中追加了报警电路70构成的，其他结构与等离子体处理装置101相同。

控制装置20接受按照上述的方法求得的阻抗Z，在该接受到的阻抗Z相对于工艺性能正常时的阻抗偏离了规定量的情况下，报警电路70发出报警(警告)。因此，在等离子体处理装置10g中，能容易地检测装置中固有的阻抗变化，工艺性能的变化了的情况。

发生该报警的电平随着各等离子体处理装置的结构的不同而不同，在使用网络分析仪30的情况下，将电容分量中预先设定的基准值变动了0.1％～5％的范围作为发生报警的阈值设定。

另外，虽然说明了对各个等离子体处理装置进行阻抗的定期测定，但对于多个等离子体处理装置定期地进行阻抗的测定，在测定的阻抗互不相同的情况下，采用在实施形态5中说明的修正方法修正阻抗，能使多个等离子体处理装置的固有的阻抗互相一致。

如果采用实施形态6，则由于定期地测定装置固有的阻抗，所以能容易地检测阻抗的变化。另外，将多个等离子体处理装置作为对象，能容易地检测装置固有的阻抗的变化。

此次公开的实施形态应理解为所有的各点都是例示，而不是限制。本发明的范围不是上述的实施形态的说明，而是由权利要求来表示，且希望包括在与权利要求均等的意思及范围内的所有的变更。

Claims (15)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于备有：

发生等离子体用的室；

将高频功率供给上述室的高频电源；以及

在利用上述高频电源将比上述等离子体发生的高频功率低的高频功率提供给上述室时，检测上述室的高频特性，根据该检测出的高频特性，评价上述室内的工艺性能的特性评价电路。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：上述特性评价电路将上述检测出的高频特性与上述工艺性能正常时的标准高频特性进行比较，根据该比较结果，评价上述工艺性能是否正常。

3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：在上述检测出的高频特性与上述标准高频特性一致时，上述特性评价电路将上述工艺性能评价为正常，在上述检测出的高频特性与上述标准高频特性不一致时，将上述工艺性能评价为异常。

4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：还备有检测上述室内的等离子体的发生的等离子体检测电路，

如果上述等离子体检测电路检测到上述等离子体的发生，则上述特性评价电路中止上述高频特性的检测。

5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：还备有将比上述等离子体发生的高频功率低的高频功率供给上述室的另一个高频电源；

使从上述高频电源输出并且向上述等离子体发生的高频功率的上述室供给通/断的第一开关；以及

使从上述另一个高频电源输出的高频功率向上述室的供给通/断的第二开关，

进行工艺性能的评价时，

第一开关断开，

第二开关接通，

上述特性评价电路在利用另一个高频电源将比上述等离子体发生的高频功率低的高频功率供给上述室时，检测上述室的高频特性，根据其检测的高频特性评价上述室的工艺性能。

6.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于：上述特性评价电路检测作为来自上述室的反射波相对于从上述另一个高频电源输出的高频电压对上述室的入射波的比的反射系数，根据该检测出的反射系数，评价上述工艺性能。

7.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于：上述另一个高频电源发生频率固定的高频功率，

上述特性评价电路检测出上述高频功率的频率固定时的高频特性，根据该检测出的高频特性，评价上述工艺性能。

8.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于：上述另一个高频电源发生在规定的范围内使频率变化的高频功率，

上述特性评价电路检测改变了上述高频功率的频率时的高频特性，根据该检测出的高频特性，评价上述工艺性能。

9.根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其特征在于：上述高频特性是上述室内的阻抗，

上述特性评价电路根据使上述高频功率的频率变化时的阻抗的频率特性及电压和电流的相位差的频率特性，检测谐振频率，根据该检测出的谐振频率，评价上述工艺性能。

10.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于：上述特性评价电路根据上述检测出的谐振频率及谐振特性，求等效电路的电路常数，根据该求得的电路常数，评价上述工艺性能。

11.根据权利要求10所述的等离子体处理装置，其特征在于：上述谐振特性包括频率比上述谐振频率高的特性和频率比上述谐振频率低的特性。

12.根据权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于：上述谐振特性包括高频电压和高频电流的相位差、及阻抗。

13.根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其特征在于：还备有将上述另一个高频电源连接在上述室上的电缆，

上述特性评价电路在上述电缆和上述室的连接部上检测上述高频特性。

14.根据权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于：上述高频特性是阻抗，

特性评价电路将预先检测出的上述电缆的阻抗从上述检测出的阻抗中除去，根据该除去后的阻抗评价上述工艺性能。

15.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：还备有修正电路，在由上述特性评价电路检测出的高频特性偏离了上述工艺性能正常时的标准高频特性时，该修正电路修正上述高频特性。

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