專利名稱：能評(píng)價(jià)工藝性能的等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置，特別是涉及檢測(cè)出裝置固有的高頻特性，能評(píng)價(jià)工藝性能的等離子體處理裝置。在半導(dǎo)體元件及液晶顯示器(LCDLiquid Crystal Display)等的制造工序中，有刻蝕、薄膜形成、以及濺射等利用等離子體的許多工序。
在這些工藝中，從外部把高頻功率施加到執(zhí)行工序的處理室內(nèi)，在處理室內(nèi)發(fā)生等離子體。而且，為了在發(fā)生等離子體時(shí)，將來自高頻電源的高頻功率高效率地供給到處理室內(nèi)，在高頻電源和處理室之間設(shè)有由可變電感元件及可變電容元件等構(gòu)成的阻抗匹配電路。
在利用這樣的等離子體進(jìn)行各種處理的等離子體處理裝置中，為了生產(chǎn)合格率好的產(chǎn)品，使工藝性能保持恒定是重要的。而且，為了用多個(gè)等離子體處理裝置進(jìn)行產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，使工藝性能在等離子體處理裝置之間作到?jīng)]有離散性是必要的。
可是，難以檢測(cè)工藝性能的時(shí)效變化及等離子體處理裝置之間的工藝性能的離散性，迄今，當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生了異常時(shí)，當(dāng)作工藝性能發(fā)生了變化，進(jìn)行等離子體處理裝置的維修，使工藝性能保持恒定。另外，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)工藝性能發(fā)生變化的時(shí)期，通過定期地進(jìn)行等離子體處理裝置的維修，使工藝性能保持恒定。
與此不同，在特開平11-121440號(hào)公報(bào)中，公開了一種檢測(cè)將高頻功率供給處理室的高頻供電系統(tǒng)的電變化，評(píng)價(jià)等離子體處理裝置及工序的方法。
參照?qǐng)D29，等離子體處理裝置300備有室250、放電電極251、臺(tái)253、監(jiān)視器254、匹配電路255、高頻電源256、及計(jì)算機(jī)257。
放電電極251設(shè)置在臺(tái)253上。監(jiān)視器254連接在放電電極251上，作為發(fā)生等離子體Q時(shí)的物理量測(cè)定等離子體Q的阻抗。
匹配電路255連接在監(jiān)視器254和高頻電源256之間，對(duì)阻抗進(jìn)行匹配，以便將從高頻電源256輸出的高頻功率高效率地供給室250。
高頻電源256連接在匹配電路255和接地結(jié)點(diǎn)之間，發(fā)生高頻功率。計(jì)算機(jī)257連接在監(jiān)視器254上，根據(jù)監(jiān)視器254測(cè)定的阻抗，評(píng)價(jià)等離子體處理裝置及工藝性能。
在半導(dǎo)體晶片252被放置在放電電極251上的狀態(tài)下，高頻電源256輸出高頻功率，匹配電路255對(duì)阻抗進(jìn)行匹配，以便將從高頻電源256輸出的高頻功率高效率地供給室250。然后，高頻功率通過監(jiān)視器254供給放電電極251，在室250內(nèi)發(fā)生等離子體Q。在此情況下，進(jìn)行刻蝕或薄膜形成等用的反應(yīng)氣體被供給室250，通過發(fā)生等離子體Q，對(duì)半導(dǎo)體晶片252進(jìn)行刻蝕等。
在發(fā)生了等離子體Q的狀態(tài)下，監(jiān)視器254測(cè)定等離子體Q的阻抗，將其測(cè)定的阻抗輸出給計(jì)算機(jī)257。然后，計(jì)算機(jī)257接受由監(jiān)視器254測(cè)定的阻抗，根據(jù)其接受的阻抗，評(píng)價(jià)等離子體處理裝置300及工藝性能。
另外，在特開2000-269195公報(bào)中，公開了通過測(cè)定等離子體處理裝置中的等離子體的阻抗、高頻電壓的峰值間電壓及被施加高頻電壓的電極上產(chǎn)生的自偏壓，來檢測(cè)使用了等離子體的半導(dǎo)體晶片的加工特性的時(shí)效變化、及真空容器內(nèi)的清洗時(shí)期。
可是，特開平11-121440號(hào)公報(bào)及特開2000-269195公報(bào)中公開的方法中，測(cè)定全部阻抗，包括在等離子體處理裝置內(nèi)發(fā)生的等離子體的阻抗、由等離子體處理裝置的幾何結(jié)構(gòu)決定的裝置固有的阻抗、以及從對(duì)等離子體的阻抗進(jìn)行監(jiān)視的阻抗監(jiān)視器到等離子體處理裝置的高頻供電部的阻抗。
即，發(fā)生等離子體時(shí)的等效電路成為圖30所示的電路。參照?qǐng)D30，電路210是匹配箱的等效電路，電路220是到達(dá)處理室的同軸電纜的等效電路，電路230是處理室內(nèi)的等效電路，電路240是接地系統(tǒng)的等效電路。
電路210有阻抗ZM。電路220有阻抗ZC。電路230有阻抗ZQ。電路240有阻抗ZB。高頻電源200連接在接地結(jié)點(diǎn)GND和電路210之間，輸出高頻功率。
從高頻電源200輸出的高頻功率通過電路210、220供給作為處理室的電路230。而且，返回電流通過作為接地系統(tǒng)的電路240流到高頻電源200的接地結(jié)點(diǎn)GND一側(cè)。
因此，發(fā)生了等離子體時(shí)的阻抗包括由阻抗ZM、ZC決定的直到處理室的阻抗；以及由阻抗ZQ、ZE決定的等離子體的阻抗和裝置固有的阻抗。
其結(jié)果，在現(xiàn)有的方法中，存在不能只抽出裝置固有的阻抗的問題。
發(fā)明的概要因此，本發(fā)明的目的是提供一種檢測(cè)出裝置固有的高頻特性，根據(jù)該檢測(cè)出的高頻特性，評(píng)價(jià)工藝性能的等離子體處理裝置。
按照本發(fā)明，等離子體處理裝置備有發(fā)生等離子體用的室；將高頻功率供給室的高頻電源；以及在直至發(fā)生等離子體的高頻功率的范圍內(nèi)檢測(cè)室內(nèi)的高頻特性，根據(jù)該檢測(cè)出的高頻特性，評(píng)價(jià)室內(nèi)的工藝性能的特性評(píng)價(jià)電路。
供給在室內(nèi)不發(fā)生等離子體的范圍的高頻功率，檢測(cè)高頻特性。然后，根據(jù)檢測(cè)出的高頻特性，評(píng)價(jià)工藝性能。因此，如果采用本發(fā)明，則能檢測(cè)等離子體處理裝置中固有的高頻特性。另外，根據(jù)等離子體處理裝置中固有的高頻特性，能正確地評(píng)價(jià)工藝性能。
特性評(píng)價(jià)電路最好將檢測(cè)出的高頻特性與工藝性能正常時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)高頻特性進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，評(píng)價(jià)工藝性能是否正常。
通過將檢測(cè)出的高頻特性與標(biāo)準(zhǔn)高頻特性進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)工藝性能。因此，如果采用本發(fā)明，則能容易地評(píng)價(jià)工藝性能是否正常。
等離子體處理裝置最好還備有將直至發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率供給室的另一個(gè)高頻電源；使從高頻電源輸出的高頻功率向室的供給通/斷的第一開關(guān)；以及使從另一個(gè)高頻電源輸出的高頻功率向室的供給通/斷的第二開關(guān)，進(jìn)行工藝性能的評(píng)價(jià)時(shí)，第一開關(guān)斷開，第二開關(guān)接通。
用專用的高頻電源，將不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率供給室，檢測(cè)等離子體處理裝置中固有的高頻特性。因此，如果采用本發(fā)明，則即使不設(shè)置檢測(cè)等離子體發(fā)生的特別的檢測(cè)器也能準(zhǔn)確地檢測(cè)裝置固有的高頻特性。
特性評(píng)價(jià)電路最好檢測(cè)作為來自室的反射波相對(duì)于從另一個(gè)高頻電源輸出的高頻電壓對(duì)室的入射波的比的反射系數(shù)，根據(jù)該檢測(cè)出的反射系數(shù)，評(píng)價(jià)工藝性能。
檢測(cè)高頻電壓對(duì)室的入射波、以及來自室的反射波，計(jì)算反射波對(duì)入射波的比。然后，根據(jù)作為計(jì)算結(jié)果的反射系數(shù)，評(píng)價(jià)工藝性能。因此，如果采用本發(fā)明，則能根據(jù)室內(nèi)引起的等離子體處理裝置中固有的高頻特性，評(píng)價(jià)工藝性能。
另一個(gè)高頻電源最好發(fā)生在規(guī)定的范圍內(nèi)使頻率變化的高頻功率，特性評(píng)價(jià)電路檢測(cè)改變了高頻功率的頻率時(shí)的高頻特性，根據(jù)該檢測(cè)出的高頻特性，評(píng)價(jià)工藝性能。
使高頻功率的頻率變化，檢測(cè)高頻特性。然后，根據(jù)檢測(cè)出的高頻特性，評(píng)價(jià)工藝性能。因此，如果采用本發(fā)明，則能檢測(cè)等離子體處理裝置的各部分的時(shí)效變化等引起的工藝性能的變化。

圖1是實(shí)施形態(tài)1的等離子體處理裝置的簡略框圖。
圖2是高頻電流和高頻功率的關(guān)系曲線圖。
圖3是實(shí)施形態(tài)2的等離子體處理裝置的簡略框圖。
圖4是圖3所示的監(jiān)視器的電路圖。
圖5是等離子體的發(fā)光強(qiáng)度和高頻功率的關(guān)系曲線圖。
圖6是高頻電壓的波形圖。
圖7是實(shí)施形態(tài)2的等離子體處理裝置的另一簡略框圖。
圖8是表示圖7所示的等離子體處理裝置中檢測(cè)出的阻抗的圖。
圖9是實(shí)施形態(tài)3的等離子體處理裝置的簡略框圖。
圖10是說明用圖9所示的網(wǎng)絡(luò)分析器進(jìn)行的阻抗測(cè)定方法用的圖。
圖11是實(shí)施形態(tài)3的等離子體處理裝置的另一簡略框圖。
圖12是表示圖11所示的等離子體處理裝置中檢測(cè)出的阻抗的電容分量及電阻分量的圖。
圖13是表示圖11所示的等離子體處理裝置中檢測(cè)出的阻抗的電容分量及電阻分量的圖。
圖14是實(shí)施形態(tài)4的等離子體處理裝置的簡略框圖。
圖15是表示高頻功率的頻率固定時(shí)的等離子體處理裝置的等效電路圖。
圖16是表示高頻功率的頻率變化時(shí)的等離子體處理裝置的等效電路圖。
圖17是表示阻抗及相位對(duì)頻率的依賴關(guān)系的曲線圖。
圖18是表示π型等效電路的電路框圖。
圖19是表示T型等效電路的電路框圖。
圖20是串聯(lián)連接了n個(gè)T型等效電路的圖。
圖21是表示在圖14所示的等離子體處理裝置中檢測(cè)出的阻抗的電容分量及電阻分量的圖。
圖22是表示多個(gè)等離子體處理裝置中的刻蝕速度的平均值的圖。
圖23是實(shí)施形態(tài)5的等離子體處理裝置的簡略框圖。
圖24是說明修正阻抗的方法用的第一框圖。
圖25是說明修正阻抗的方法用的第二框圖。
圖26是實(shí)施形態(tài)5的等離子體處理裝置的另一簡略框圖。
圖27是表示多個(gè)等離子體處理裝置中的刻蝕速度的平均值的圖。
圖28是實(shí)施形態(tài)6的等離子體處理裝置的簡略框圖。
圖29是現(xiàn)有的等離子體處理裝置的簡略框圖。
圖30是表示現(xiàn)有的等離子體處理裝置的等效電路的電路圖。參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。另外，圖中相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)以同一符號(hào)，不重復(fù)其說明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的等離子體處理裝置100備有室1、載物臺(tái)4、上部電極6、氣體管道7、排氣口8、高頻匹配器9、高頻電源10、高頻電流檢測(cè)器11、以及計(jì)算機(jī)12。
載物臺(tái)4由下部電極2和絕緣體3構(gòu)成。下部電極2的主面以外的部分被絕緣體3包圍。而且，下部電極2接受來自高頻電源10的高頻功率。絕緣體3與下部電極2電絕緣。
上部電極6面對(duì)載物臺(tái)4設(shè)置。氣體管道7將反應(yīng)氣體導(dǎo)入室1中。排氣口8是利用真空泵(圖中未示出)將被導(dǎo)入室1內(nèi)的反應(yīng)氣體排出用的口。
高頻電源10的一端連接在接地結(jié)點(diǎn)GND上，另一端連接在高頻匹配器9上。而且，高頻電源10例如輸出13.56MHz的高頻功率。
高頻匹配器9連接在高頻電源10和高頻電流檢測(cè)器11之間。而且，高頻匹配器9進(jìn)行阻抗匹配，以便高效率地將從高頻電源10輸出的高頻功率供給室1內(nèi)的下部電極2。
高頻電流檢測(cè)器11設(shè)置在下部電極2和高頻匹配器9之間。而且，高頻電流檢測(cè)器11檢測(cè)流過高頻電源10和下部電極2之間的高頻供電路徑的高頻電流，將該檢測(cè)出的高頻電流供給計(jì)算機(jī)12。
計(jì)算機(jī)12根據(jù)從高頻電流檢測(cè)器11接受的高頻電流和高頻電源10輸出的高頻功率，采用后面所述的方法評(píng)價(jià)工藝性能。
在等離子體處理裝置100中，反應(yīng)氣體從氣體管道7被導(dǎo)入室1中，該被導(dǎo)入的反應(yīng)氣體被從排氣口8排出，室1內(nèi)的壓力保持在10～200Pa左右。而且，高頻功率被供給下部電極2，在下部電極2和上部電極6之間發(fā)生等離子體，處理放置在下部電極2上的半導(dǎo)體晶片5。在等離子體處理裝置100中，在平行配置的下部電極2和上部電極6之間發(fā)生等離子體，所以等離子體處理裝置100是平行平板型的等離子體處理裝置。
作為這樣的平行平板型的等離子體處理裝置，有等離子體刻蝕裝置。因此，以下說明等離子體處理裝置100是等離子體刻蝕裝置的情況。
首先，說明等離子體處理裝置100的通常工作情況。半導(dǎo)體晶片5清洗后，被放置在室1內(nèi)的下部電極2上。將室1的蓋關(guān)閉后，利用真空泵(圖中未示出)將室1內(nèi)的氣體從排氣口8排出。而且，利用真空泵對(duì)室1進(jìn)行排氣，一直到室1內(nèi)的壓力達(dá)到10-8Pa左右，能除去打開蓋時(shí)進(jìn)入室1內(nèi)的氧氣等雜質(zhì)。
然后，從氣體管道7導(dǎo)入反應(yīng)氣體，室1內(nèi)的壓力保持在10～200Pa左右。這樣一來，高頻電源10便發(fā)生高頻功率，通過高頻匹配器9及高頻電流檢測(cè)器11，將高頻功率供給下部電極2。在此情況下，高頻匹配器9進(jìn)行阻抗匹配，以便將來自高頻電源10的高頻功率高效率地供給下部電極2。
然后，在下部電極2和上部電極6之間發(fā)生放電，在室1內(nèi)發(fā)生等離子體。于是，利用所發(fā)生的等離子體中的離子，對(duì)半導(dǎo)體晶片5進(jìn)行刻蝕處理。半導(dǎo)體晶片5的刻蝕處理一結(jié)束，高頻電源10就停止發(fā)生高頻功率，利用真空泵排出室1內(nèi)的反應(yīng)氣體，更換半導(dǎo)體晶片5。然后，將下一個(gè)半導(dǎo)體晶片放置在下部電極2上，反復(fù)進(jìn)行上述的操作。
如果長時(shí)間地進(jìn)行上述的刻蝕，則由于刻蝕而生成生成物，該生成的生成物附著在包括載物臺(tái)4及上部電極6的室1的內(nèi)壁上。另外，如果長時(shí)間地進(jìn)行刻蝕，則構(gòu)成載物臺(tái)4的各種部件消耗·劣化，或者由于緊固部分松懈而造成安裝精度下降。
其結(jié)果，等離子體處理裝置100的高頻特性變化，與此相對(duì)應(yīng)，室1內(nèi)生成的等離子體的特性變化。這樣一來，等離子體處理裝置100的工藝性能偏離初始狀態(tài)、或偏離維修后的正常狀態(tài)，發(fā)生不能進(jìn)行規(guī)定的刻蝕的不良現(xiàn)象。
因此，有必要在這樣的刻蝕的不良現(xiàn)象發(fā)生之前，事前就檢測(cè)工藝性能的變化原因。
因此，接下來說明評(píng)價(jià)等離子體處理裝置100的工藝性能，檢測(cè)工藝性能是否變化了的方法。將室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的高頻功率供給下部電極2，評(píng)價(jià)工藝性能。這是因?yàn)樵趯⑹?內(nèi)發(fā)生等離子體的高頻功率供給下部電極2、評(píng)價(jià)了工藝性能的情況下，還反映發(fā)生了的等離子體的特性，所以不能檢測(cè)由于附著了由刻蝕產(chǎn)生的生成物等引起的室1的內(nèi)壁的狀態(tài)變化造成的高頻特性的變化。
在評(píng)價(jià)工藝性能的情況下，高頻電源10發(fā)生在室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的范圍的高頻功率，通過高頻匹配器9及高頻電流檢測(cè)器11，將該發(fā)生的高頻功率供給下部電極2。然后，高頻電流檢測(cè)器11檢測(cè)在從高頻電源10到下部電極2之間的高頻供電部中流動(dòng)的高頻電流，將該檢測(cè)出的高頻電流輸出給計(jì)算機(jī)12。
更具體地說，如圖2所示，高頻電源10使高頻功率從零增加到A(室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的高頻功率的上限值)。在此情況下，在工藝性能正常的情況下，高頻電流檢測(cè)器11檢測(cè)出特性(a)所示的高頻電流。另外，在載物臺(tái)4的絕緣體3被消耗、實(shí)際上部件尺寸或厚度變化了的情況下，高頻電流檢測(cè)器11檢測(cè)出特性(b)所示的高頻電流。另外，在載物臺(tái)4構(gòu)成部件的組裝精度劣化了的情況下或載物臺(tái)4中暴露在等離子體中的部分上附著了由于刻蝕而產(chǎn)生的生成物的情況下，高頻電流檢測(cè)器11檢測(cè)出特性(c)所示的高頻電流。
由于從圖2中的零到A的范圍是室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的高頻功率的范圍，所以在該范圍的高頻功率被供給下部電極2的情況下，高頻電流檢測(cè)器11檢測(cè)的高頻電流是微安大小的微小電流。因此，高頻電流檢測(cè)器11最好是能檢測(cè)這樣的微小電流的高頻電流檢測(cè)器。
高頻電流檢測(cè)器11檢測(cè)的高頻電流是從下部電極2通過絕緣體3流入呈接地電位的室1的漏電流、或者是將高頻功率供給下部電極2的高頻供電部中的漏電流。
因此，在包括下部電極2及絕緣體3的載物臺(tái)4構(gòu)成部件不劣化、組裝精度良好的情況下，載物臺(tái)4部分的阻抗穩(wěn)定，在從零到A的范圍的高頻功率被供給下部電極2的情況下，如特性(a)所示，高頻電流伴隨高頻功率的增加而線性地增加。
另一方面，在絕緣體3被消耗、實(shí)際上部件尺寸或厚度變化了的情況下，由于絕緣體3的絕緣性下降，所以載物臺(tái)4部分的絕緣電阻下降。其結(jié)果，如特性(b)所示，高頻電流伴隨高頻功率的增加變成比特性(a)所示的高頻電流還大。
另外，在載物臺(tái)4部分的部件的緊固變得松懈、或由于刻蝕而生成的生成物附著在載物臺(tái)4上的情況下，載物臺(tái)4的構(gòu)成部件之間的寄生電容或接觸電阻不穩(wěn)定，其結(jié)果，載物臺(tái)4部分的阻抗變得不穩(wěn)定。于是，如特性(c)所示，高頻電流伴隨高頻功率的增加而非線性地變化。
另外，不管載物臺(tái)4部分正常/異常，在高頻功率比A還靠右側(cè)的區(qū)域，在室1內(nèi)發(fā)生等離子體，高頻電流急劇增大。
在本發(fā)明中，計(jì)算機(jī)12存儲(chǔ)著表示載物臺(tái)4部分的阻抗穩(wěn)定、工藝性能正常的特性(a)。而且，計(jì)算機(jī)12將來自高頻電流檢測(cè)器11的高頻電流與特性(a)所示的高頻電流相比較，根據(jù)該比較結(jié)果，評(píng)價(jià)工藝性能是否正常。
具體地說，在來自高頻電流檢測(cè)器11的高頻電流與特性(a)所示的高頻電流一致的情況下，計(jì)算機(jī)12評(píng)價(jià)為工藝性能正常，在不一致的情況下，評(píng)價(jià)為工藝性能異常。
計(jì)算機(jī)12在評(píng)價(jià)了工藝性能為異常的情況下，最好判斷來自高頻電流檢測(cè)器11的高頻電流與特性(a)所示的高頻電流怎樣偏離。即，計(jì)算機(jī)12評(píng)價(jià)來自高頻電流檢測(cè)器11的高頻電流是特性(b)所示的高頻電流還是特性(c)所示的高頻電流。由此，能確定等離子體處理裝置100中的工藝性能變化了的地方及原因。
就是說，在來自高頻電流檢測(cè)器11的高頻電流是特性(b)所示的高頻電流的情況下，如上所述，絕緣體3被消耗、實(shí)際上部件尺寸或厚度變化了，在來自高頻電流檢測(cè)器11的高頻電流是特性(c)所示的高頻電流的情況下，如上所述，載物臺(tái)4部分的部件的緊固變得松懈、或由于刻蝕而生成的生成物附著在載物臺(tái)4上。
這樣，通過檢測(cè)將不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率供給下部電極2時(shí)的高頻電流，將該檢測(cè)出的高頻電流與工藝性能正常時(shí)的特性(a)所示的高頻電流進(jìn)行比較，能評(píng)價(jià)工藝性能是否正常。另外，通過檢測(cè)所檢測(cè)出的高頻電流相對(duì)于正常情況下的高頻電流發(fā)生了怎樣的偏移，能確定等離子體處理裝置100中的工藝性能變化了的地方及原因。
在以上的說明中，雖然說明了將不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率供給下部電極2，檢測(cè)高頻電流，但在本發(fā)明中也可以檢測(cè)高頻電壓，來代替檢測(cè)高頻電流。在此情況下，由于檢測(cè)的高頻電壓是反映載物臺(tái)4部分的阻抗的電壓，所以能夠與上述的情況相同來評(píng)價(jià)工藝性能。
另外，也可以一并采用上述這樣的評(píng)價(jià)不發(fā)生等離子體時(shí)的高頻特性的方法和評(píng)價(jià)發(fā)生了等離子體時(shí)的高頻特性的方法。在此情況下，在進(jìn)行刻蝕的過程中，評(píng)價(jià)裝置總體的高頻特性，判斷等離子體處理裝置100中是否發(fā)生了異常，在發(fā)生了異常的情況下，評(píng)價(jià)上述那樣的不發(fā)生等離子體時(shí)的高頻特性。其結(jié)果，在不發(fā)生等離子體時(shí)的高頻特性不異常的情況下，可以懷疑等離子體的變化、上部電極6、以及室1的異常，所以能迅速地進(jìn)行異常地方的確定。
另外，在以上的說明中，雖然說明了平行平板型的等離子體處理裝置，但在本發(fā)明中，不限于此，也可以是電感耦合型的等離子體處理裝置。
另外，在以上的說明中，雖然說明了刻蝕裝置，但在本發(fā)明中，不限于此，也可以是利用高頻放電的等離子體CVD裝置、以及濺射裝置等成膜裝置。
如果采用實(shí)施形態(tài)1，則等離子體處理裝置由于備有檢測(cè)不發(fā)生等離子體的高頻功率范圍內(nèi)的高頻電流的高頻電流檢測(cè)器、以及將該檢測(cè)出的高頻電流與工藝性能正常時(shí)的高頻電流進(jìn)行比較來評(píng)價(jià)工藝性能的計(jì)算機(jī)，所以工藝性能變化時(shí)，能確定成為工藝性能變化的原因的等離子體處理裝置中的地方及原因。參照?qǐng)D3，實(shí)施形態(tài)2的等離子體處理裝置101備有室1、下部電極2、絕緣體3、上部電極6、高頻匹配器9、高頻電源10、發(fā)光檢測(cè)部13、窗14、監(jiān)視器15、供電線路16、以及控制裝置20。另外，在等離子體處理裝置101中，氣體管道及排氣口被省略。
室1、下部電極2、絕緣體3、上部電極6、高頻匹配器9、以及高頻電源10與在實(shí)施形態(tài)1中說明的相同。
發(fā)光檢測(cè)器13檢測(cè)室1內(nèi)的等離子體發(fā)的光，將該檢測(cè)出的等離子體發(fā)的光變換成電信號(hào)，輸出給控制裝置20。具體地說，發(fā)光檢測(cè)器13由光電倍增管構(gòu)成。窗14是在室1內(nèi)發(fā)生了等離子體的情況下，將等離子體發(fā)的光導(dǎo)入發(fā)光檢測(cè)器13中用的窗，由不吸收等離子體的材料構(gòu)成。而且，在窗14上設(shè)有防止來自室1外部的光(雜散光)入射到發(fā)光檢測(cè)器13中的遮光板。
監(jiān)視器15連接在下部電極2和高頻匹配器9之間，高頻功率被供給下部電極2時(shí)，檢測(cè)流過供電線路16的高頻電流、以及起因于高頻電流流過供電線路16而發(fā)生的高頻電壓，將該檢測(cè)的高頻電壓及高頻電流輸出給控制裝置20。
控制裝置20控制高頻電源10及高頻匹配器9。另外，控制裝置20接受來自發(fā)光檢測(cè)器13的電信號(hào)、以及來自監(jiān)視器15的高頻電壓及高頻電流，根據(jù)該接受的高頻電壓及高頻電流，評(píng)價(jià)等離子體處理裝置101的工藝性能，同時(shí)當(dāng)來自發(fā)光檢測(cè)器13的電信號(hào)達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度時(shí)，中止工藝性能的評(píng)價(jià)。
參照?qǐng)D4，監(jiān)視器15包括電流檢測(cè)電路150A、以及電壓檢測(cè)電路150B。電流檢測(cè)電路150A由拾波線圈151、電阻152、以及積分電路153構(gòu)成。拾波線圈151接近供電線路16配置，其一端連接在接地結(jié)點(diǎn)GND上，另一端連接在結(jié)點(diǎn)N1上。電阻152連接在結(jié)點(diǎn)N1和接地結(jié)點(diǎn)GND之間。積分電路153連接在拾波線圈151的另一端上，對(duì)結(jié)點(diǎn)N1上發(fā)生的電壓Vi進(jìn)行積分，求高頻電流。
如果高頻電流流過供電線路16中，則在拾波線圈151中發(fā)生電流，該發(fā)生了的電流流過由拾波線圈151和電阻152構(gòu)成的電路。其結(jié)果，在結(jié)點(diǎn)N1上發(fā)生由于電流流過電阻152而產(chǎn)生的電壓Vi。即，如果高頻電流流過供電線路16，則發(fā)生電壓Vi，該發(fā)生的電壓由下式表示。Vi=M×dldt........(1)]]>式中，M是供電線路16和拾波線圈151之間的互感。
因此，積分電路153對(duì)結(jié)點(diǎn)N1上的電壓Vi進(jìn)行積分，根據(jù)式(1)求高頻電流。
電壓檢測(cè)電路150B包括電極154、電阻155、以及放大電路156。電極154靠近供電線路16配置。電阻155連接在結(jié)點(diǎn)N2和接地結(jié)點(diǎn)GND之間。放大電路156通過結(jié)點(diǎn)N2連接在電極154上，對(duì)由于高頻電流流過供電線路16而在電極154上感應(yīng)的電壓Vv進(jìn)行積分，求高頻電壓。
由于電極154與接地結(jié)點(diǎn)GND絕緣，所以高頻電流一流過供電線路16，便在電極154上感應(yīng)出電壓Vv。而且，電壓Vv由下式表示。Vv=RC×dVdt........(2)]]>式中，R是電阻155的電阻值，C是電極154和供電線路16之間的電容。
因此，放大電路156對(duì)在電極154上感應(yīng)的電壓Vv進(jìn)行積分，根據(jù)式(2)求高頻電壓。
另外，為了減少由電流檢測(cè)電路150A檢測(cè)出的高頻電流和由電壓檢測(cè)電路150B檢測(cè)出的高頻電壓的相位差θ的誤差，拾波線圈151盡可能地靠近電極154配置。
另外，檢測(cè)出的高頻電流及高頻電壓通過同軸電纜輸出給控制裝置20。這是為了防止檢測(cè)出的高頻電流及高頻電壓受RF噪聲的影響。
另外，積分電路153及放大電路156也可以設(shè)置在監(jiān)視器15的外部。
這樣，當(dāng)高頻功率被供給下部電極2時(shí)，監(jiān)視器15檢測(cè)由于高頻電流流過供電線路16而發(fā)生的高頻電流I及高頻電壓V，輸出給控制裝置20。
根據(jù)由監(jiān)視器15檢測(cè)出的高頻電流I(意味著用矢量表示的電流。下同)及高頻電壓V(意味著用矢量表示的電壓。下同)，求阻抗Z。該阻抗Z包括由等離子體處理裝置101的室1的內(nèi)部配置結(jié)構(gòu)、例如由下部電極2及上部電極6的配置等幾何結(jié)構(gòu)決定的裝置固有的阻抗；從監(jiān)視器15到下部電極2的高頻供電部的阻抗；以及等離子體處理裝置101的地線(高頻電流I的回路)的阻抗等。
因此，由監(jiān)視器15檢測(cè)高頻電流I及高頻電壓V，相當(dāng)于檢測(cè)阻抗Z。
在等離子體處理裝置101中，進(jìn)行通常的刻蝕處理時(shí)，控制裝置20控制高頻電源10，以便輸出規(guī)定的高頻功率。其他操作與在實(shí)施形態(tài)1中說明了的相同。
在評(píng)價(jià)等離子體處理裝置101的工藝性能的情況下，將在室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的范圍的高頻功率供給下部電極2。這是因?yàn)樵谑?內(nèi)發(fā)生了等離子體的狀態(tài)下檢測(cè)高頻電流I及高頻電壓V，求得的阻抗中還包括等離子體的阻抗，所以不能檢測(cè)等離子體處理裝置101中固有的阻抗。
圖5是表示高頻功率和等離子體的發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系曲線圖?？v軸表示發(fā)光強(qiáng)度，橫軸表示高頻功率。測(cè)定了圖5所示的關(guān)系時(shí)的室1的放電條件為反應(yīng)氣體氮、氣體壓力66.5Pa、氣體流量100sccm、電極間距離1cm、被處理物無。
參照?qǐng)D5，如果高頻功率從零開始增加，則直到50W之前未觀測(cè)到等離子體發(fā)光，高頻功率從50W到60W之間發(fā)生等離子體。而且，高頻功率為60W時(shí)檢測(cè)到等離子體發(fā)光，伴隨高頻功率的增加，等離子體的發(fā)光強(qiáng)度也增強(qiáng)。
因此，在等離子體處理裝置101中評(píng)價(jià)工藝性能的情況下，使高頻功率為10W。
另外，在等離子體處理裝置101中評(píng)價(jià)工藝性能的情況下，強(qiáng)制地停止高頻匹配器9的工作。這是因?yàn)樵诟哳l匹配器9進(jìn)行了阻抗的自動(dòng)匹配的情況下，流過供電線路16的高頻電流及高頻電壓變化，上述的阻抗Z發(fā)生誤差，使得測(cè)定的重復(fù)性下降。
再參照?qǐng)D3，評(píng)價(jià)等離子體處理裝置101的工藝性能的工作一開始，控制裝置20就控制高頻電源10、以使其發(fā)生10W高頻功率，并停止高頻匹配器9的工作。高頻電源10發(fā)生10W的高頻功率，將該發(fā)生了的10W的高頻功率通過高頻匹配器9、供電線路16及監(jiān)視器15，供給下部電極2。
于是，監(jiān)視器15按照上述方法檢測(cè)高頻電流I及高頻電壓V，將該檢測(cè)出的高頻電流I及高頻電壓V輸出給控制裝置20?？刂蒲b置20根據(jù)從監(jiān)視器15接受的高頻電流I及高頻電壓V，求阻抗Z。如上所述，該阻抗Z是等離子體處理裝置101中固有的阻抗。另外，控制裝置20求高頻電流I及高頻電壓V的相位差θ。然后，控制裝置20根據(jù)阻抗Z及/或相位差θ，評(píng)價(jià)工藝性能。
在此情況下，發(fā)光檢測(cè)器13繼續(xù)檢測(cè)室1內(nèi)的等離子體發(fā)光，如果檢測(cè)到等離子體發(fā)光，則將該檢測(cè)到的等離子體發(fā)的光變換成電信號(hào)，輸出給控制裝置20。只要來自發(fā)光檢測(cè)器13的電信號(hào)的強(qiáng)度不超過規(guī)定的強(qiáng)度，控制裝置20便根據(jù)從監(jiān)視器15接受的高頻電流I及高頻電壓V，求阻抗Z及相位差θ，根據(jù)該求得的阻抗Z及/或相位差θ，評(píng)價(jià)工藝性能。
由于阻抗Z是由從監(jiān)視器15到下部電極2的高頻供電部、下部電極2的部分、以及返回電流從下部電極2通過室1的接地結(jié)點(diǎn)GND返回到高頻電源10的回路中引起的阻抗，所以如果求得的阻抗Z變化，這些部分的阻抗就變化了，而該阻抗Z的變化使得等離子體處理裝置101的工藝性能變化。
另外，相位差θ變化時(shí)，上述各部的阻抗也變化了，該相位差θ的變化使得等離子體處理裝置101的刻蝕性能變化。
因此，在求得的阻抗Z變化了的情況下，控制裝置20將等離子體處理裝置101的工藝性能評(píng)價(jià)為變化了，在阻抗Z不變化的情況下，將等離子體處理裝置101的工藝性能評(píng)價(jià)為不變化。
另外，在求得的相位差θ變化了的情況下，控制裝置20將等離子體處理裝置101的工藝性能評(píng)價(jià)為變化了，在相位差θ不變化的情況下，將等離子體處理裝置101的工藝性能評(píng)價(jià)為不變化。
另外，在求得的阻抗Z及相位差θ變化了的情況下，控制裝置20將等離子體處理裝置101的工藝性能評(píng)價(jià)為變化了，在阻抗Z及相位差θ不變化的情況下，將等離子體處理裝置101的工藝性能評(píng)價(jià)為不變化。
該控制裝置20也可以根據(jù)阻抗Z及相位差θ兩者中的任意一者評(píng)價(jià)工藝性能，也可以根據(jù)阻抗Z及相位差θ兩者評(píng)價(jià)工藝性能。而且，定期地進(jìn)行該工藝性能的評(píng)價(jià)，在阻抗Z及/或相位差θ變化了的情況下，評(píng)價(jià)為工藝性能變化了，進(jìn)行等離子體處理裝置101的維修。
在以上說明中，雖然說明了根據(jù)由監(jiān)視器15檢測(cè)出的高頻電流I及高頻電壓V，求阻抗Z及相位差θ，評(píng)價(jià)等離子體處理裝置101的工藝性能，但在本發(fā)明中，也可以根據(jù)監(jiān)視器15檢測(cè)出的高頻電流I及高頻電壓V，評(píng)價(jià)工藝性能。因?yàn)楦哳l電流I及高頻電壓V隨著從監(jiān)視器15到下部電極2的高頻供電部、下部電極2的部分、以及返回電流從下部電極2通過室1的接地結(jié)點(diǎn)GND返回到高頻電源10的回路中引起的阻抗的變化而變化。
因此，控制裝置20根據(jù)從監(jiān)視器15接受的高頻電流I及高頻電壓V是否變化，評(píng)價(jià)等離子體處理裝置101的工藝性能。
這樣，控制裝置20根據(jù)不發(fā)生等離子體的高頻功率被供給下部電極2時(shí)的高頻特性(高頻電流I、高頻電壓V、阻抗Z及相位差θ)，評(píng)價(jià)等離子體處理裝置101的工藝性能。然后，如果從發(fā)光檢測(cè)器13接受的電信號(hào)的強(qiáng)度超過規(guī)定的強(qiáng)度，則控制裝置20強(qiáng)制地停止高頻電源10。因此，中止工藝性能的評(píng)價(jià)。
在以上說明中，雖然說明了發(fā)光檢測(cè)器13由光電倍增管構(gòu)成，但也可以用光電二極管作為發(fā)光檢測(cè)器13。在此情況下，由于光電二極管的靈敏度通常比光電倍增管低，所以選擇其靈敏度與等離子體發(fā)光的光譜分布一致的光電二極管是重要的。
發(fā)光檢測(cè)器13雖然是利用光檢測(cè)室1中的等離子體的發(fā)生的裝置，但也可以利用電檢測(cè)室1中的等離子體的發(fā)生。以下說明各種方法。
在室1中發(fā)生了等離子體的情況下，圖6所示的稱為偏壓Vdc的直流電壓重疊在下部電極2上施加的高頻電壓上，電壓波形向負(fù)側(cè)偏移。因此，通過檢測(cè)該偏壓Vdc，能檢測(cè)室1內(nèi)發(fā)生了等離子體的情況。
在等離子體處理裝置中，通常在高頻匹配器9的輸出側(cè)設(shè)有隔直流電容器。如果這樣做，則等離子體中的電子入射到下部電極2中的速度和等離子體中的離子入射到下部電極2中的速度之間產(chǎn)生速度差。其結(jié)果，發(fā)生偏壓Vdc。
因此，圖7中示出了設(shè)置了檢測(cè)該偏壓Vdc的裝置的等離子體處理裝置。參照?qǐng)D7，等離子體處理裝置102是這樣一種裝置，即從等離子體處理裝置101中將發(fā)光檢測(cè)器13及窗14除去，將控制裝置20代之以控制裝置20A，并追加了隔直流電容器17及檢測(cè)電路18，其他結(jié)構(gòu)與等離子體處理裝置101相同。
隔直流電容器17連接在高頻匹配器9的輸出側(cè)。檢測(cè)電路18連接在隔直流電容器17和監(jiān)視器15之間。而且，室1內(nèi)一發(fā)生等離子體，檢測(cè)電路18便檢測(cè)偏壓Vdc，將該檢測(cè)出的偏壓Vdc輸出給控制裝置20A?？刂蒲b置20A一從檢測(cè)電路18接受偏壓Vdc，便檢測(cè)到在室1內(nèi)發(fā)生了等離子體，強(qiáng)制地使高頻電源10停止。因此，中止等離子體處理裝置102的工藝性能的評(píng)價(jià)。
控制裝置20A只有當(dāng)從檢測(cè)電路18接受不到偏壓Vdc時(shí)，才與控制裝置20相同，根據(jù)從監(jiān)視器15接受的高頻電流I及高頻電壓V，評(píng)價(jià)工藝性能。
在最近的等離子體處理裝置中，為了準(zhǔn)確地控制作為被處理物的半導(dǎo)體晶片的溫度，在下部電極2中放置半導(dǎo)體晶片的一側(cè)形成電介質(zhì)膜，與高頻電源10不同，通過將直流電壓供給下部電極2，在半導(dǎo)體晶片和下部電極2之間發(fā)生靜電力，利用該發(fā)生的靜電力，將半導(dǎo)體晶片吸附在下部電極2上，廣泛地用于所謂的靜電卡盤。
在使用了這樣的靜電卡盤的等離子體處理裝置中，由于在下部電極2中放置半導(dǎo)體晶片一側(cè)設(shè)置的電介質(zhì)膜的影響，不能利用檢測(cè)電路18檢測(cè)偏壓Vdc。
因此，檢測(cè)監(jiān)視器15檢測(cè)出的高頻電壓V的峰值間電壓Vpp的不連續(xù)變化。增加高頻功率，如果在室1內(nèi)發(fā)生等離子體，則等離子體的阻抗加在上述的阻抗Z上，所以由于等離子體的發(fā)生，峰值間電壓Vpp不連續(xù)變化。因此，控制裝置20、20A根據(jù)從監(jiān)視器15接受的高頻電壓V，求得峰值間電壓Vpp，如果該求得的峰值間電壓Vpp不連續(xù)變化，便檢測(cè)到室1中的等離子體的發(fā)生。然后，如果控制裝置20A檢測(cè)到室1中的等離子體的發(fā)生，則強(qiáng)制地停止高頻電源10，工藝性能的評(píng)價(jià)結(jié)束。
另外，也可以將上述的檢測(cè)電路18及檢測(cè)峰值間電壓的裝置設(shè)置在監(jiān)視器15中。
另外，也可以只將檢測(cè)高頻電壓V的傳感器設(shè)置在供電線路16上，而將根據(jù)該傳感器檢測(cè)出的高頻電壓V來判斷等離子體發(fā)生的有無的裝置設(shè)置在其他部分。
另外，由于檢測(cè)偏壓Vdc或峰值間電壓Vpp的元件通常設(shè)置在高頻匹配器9的內(nèi)部，所以，也可以利用在高頻匹配器9的內(nèi)部設(shè)置的元件，檢測(cè)偏壓Vdc或峰值間電壓Vpp。
在利用光檢測(cè)等離子體的發(fā)生的方法、以及利用電(電壓)檢測(cè)等離子體的發(fā)生的方法這兩種方法中的任何一種方法中，都需要事先檢測(cè)室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的高頻功率，在該檢測(cè)出的高頻功率的范圍內(nèi)進(jìn)行上述的高頻特性(高頻電流I、高頻電壓V、阻抗Z及相位差θ)的檢測(cè)。然后，在檢測(cè)到了偏壓Vdc的情況下，或者在峰值間電壓Vpp不連續(xù)地變化的情況下，中止高頻特性的檢測(cè)。
高頻特性的檢測(cè)雖然不一定必須將反應(yīng)氣體導(dǎo)入室1中進(jìn)行，但為了等離子體處理裝置的安全，在多數(shù)情況下都設(shè)定了互鎖，以便如果不將反應(yīng)氣體導(dǎo)入室1中則不能將高頻電壓供給下部電極2。
在不使反應(yīng)氣體流過室1、室1內(nèi)的壓力低的情況下，或者反之，在室1內(nèi)的壓力高(例如大氣壓)的情況下，如果將高頻功率加在下部電極2上，則由帕邢定律可知，等離子體的發(fā)生電壓增高，生成等離子體用的高頻功率也增高。另外，在這些條件下，一般難以生成穩(wěn)定了的等離子體，多半發(fā)生弧光放電，對(duì)下部電極2、上部電極6及高頻電源10造成危害。
因此，最好在室1內(nèi)流過反應(yīng)氣體的條件下，進(jìn)行高頻特性的檢測(cè)。
在圖8中示出了在8英寸晶片對(duì)應(yīng)的平行平板型的等離子體處理裝置(刻蝕裝置)中，檢測(cè)出裝置固有的阻抗的例。在圖8中，示出了關(guān)于7臺(tái)等離子體處理裝置固有的阻抗的檢測(cè)結(jié)果。
7臺(tái)等離子體處理裝置中，1臺(tái)等離子體處理裝置的阻抗比其他6臺(tái)等離子體處理裝置的阻抗低。
對(duì)阻抗低的等離子體處理裝置進(jìn)行維修時(shí)，檢查的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)設(shè)置在下部電極2的周邊的絕緣體3處有不良情況，知道了這是因?yàn)樽杩沟偷脑颉?br> 另外，在以上的說明中，雖然說明了在不將半導(dǎo)體晶片放置在下部電極2上的條件下，進(jìn)行高頻特性的檢測(cè)，但在本發(fā)明中，也可以在將半導(dǎo)體晶片放置在下部電極2上的條件下，進(jìn)行高頻特性的檢測(cè)。
另外，在以上的說明中，雖然作為平行平板型的等離子體處理裝置，說明了等離子體處理裝置101、102，但在本發(fā)明中，也可以是電感耦合型的等離子體處理裝置。
如果采用實(shí)施形態(tài)2，則由于備有在不發(fā)生等離子體的高頻功率范圍內(nèi)檢測(cè)高頻特性的監(jiān)視器、以及根據(jù)該檢測(cè)出的高頻特性評(píng)價(jià)工藝性能的控制裝置，所以通過檢測(cè)高頻特性是否變化，就能檢測(cè)工藝性能有無變化。參照?qǐng)D9，實(shí)施形態(tài)3的等離子體處理裝置103是在等離子體處理裝置101中追加了高頻電源21、開關(guān)22、23、以及供電線路24，將控制裝置20代之以控制裝置20B構(gòu)成的，其他結(jié)構(gòu)與等離子體處理裝置101相同。
開關(guān)22連接在與供電線路16連接的供電線路24上，通過通/斷操作，將來自高頻電源21的高頻功率供給、或者停止供給下部電極2。
高頻電源21連接在開關(guān)22和接地結(jié)點(diǎn)GND之間，發(fā)生在室1中不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率。另外，高頻電源21發(fā)生與高頻電源10相同頻率(13.5 6MHz)的高頻功率。開關(guān)23連接在高頻匹配器9和供電線路16之間。
控制裝置20B控制高頻電源10、21、高頻匹配器9、以及開關(guān)22、23。
更具體地說，在等離子體處理裝置103作為半導(dǎo)體晶片的刻蝕裝置使用的情況下，控制裝置20B使開關(guān)22斷開，使高頻電源21停止工作，使開關(guān)23接通，驅(qū)動(dòng)高頻電源10及高頻匹配器9。另外，在檢測(cè)等離子體處理裝置103的裝置固有的阻抗Z的情況下，控制裝置20B使開關(guān)22接通，驅(qū)動(dòng)高頻電源21，使開關(guān)23斷開，使高頻電源10及高頻匹配器9停止工作。
在等離子體處理裝置103中，通常工作時(shí)，將來自高頻電源10的高頻功率供給下部電極2，進(jìn)行半導(dǎo)體晶片的刻蝕處理，評(píng)價(jià)工藝性能時(shí)，將來自高頻電源21的高頻功率供給下部電極2，采用與上述方法相同的方法，檢測(cè)裝置固有的阻抗Z。而且，進(jìn)行半導(dǎo)體晶片的刻蝕處理的工作與在實(shí)施形態(tài)1中說明的相同，檢測(cè)阻抗Z的工作與在實(shí)施形態(tài)2中說明的相同。
這樣，為了檢測(cè)阻抗Z，通過設(shè)置產(chǎn)生不發(fā)生等離子體的功率低的范圍內(nèi)的高頻功率的高頻電源21，監(jiān)視器15能高精度地測(cè)定高頻電流I及高頻電壓V，其結(jié)果，能高精度地檢測(cè)阻抗Z及相位差θ。
因此，實(shí)施形態(tài)3的等離子體處理裝置的特征在于為了檢測(cè)裝置固有的高頻特性，而備有發(fā)生在室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率的高頻電源。
由于高頻電源21通常發(fā)生數(shù)瓦左右的低的高頻功率，故能穩(wěn)定地輸出不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率，其結(jié)果，沒有必要設(shè)置檢測(cè)在室1內(nèi)是否發(fā)生了等離子體的裝置。
其次，作為產(chǎn)生在室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率的裝置，說明使用了網(wǎng)絡(luò)分析儀的例。
網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)生不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率，同時(shí)通過被測(cè)定物(在實(shí)施形態(tài)3中為等離子體處理裝置)對(duì)測(cè)定系統(tǒng)的特性阻抗的反射系數(shù)和透射系數(shù)的測(cè)定，來測(cè)定被測(cè)定物的高頻特性。
參照?qǐng)D10，說明用網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測(cè)等離子體處理裝置的高頻特性(阻抗Z)的方法。利用特性阻抗為Z0的供電線路26，連接網(wǎng)絡(luò)分析儀30和室1。在此情況下，通常不進(jìn)行阻抗匹配，反射從網(wǎng)絡(luò)分析儀30供給室1的高頻功率。因此，將在連接部27中入射到室1中的信號(hào)的電壓、及反射的信號(hào)的電壓作為包含振幅及相位的復(fù)數(shù)矢量，分別表示為a、b，由下式定義電壓的反射系數(shù)Γ。Γ=ba.......(3)]]>如果這樣做，則能用電壓的反射系數(shù)Γ和供電線路26的特性阻抗Z0表示等離子體處理裝置的阻抗Z，如下式所示。Z=Z0+1+Γ1-Γ......(4)]]>從式(4)可知，Z＝Z0時(shí)，電壓的反射系數(shù)Γ＝0，不發(fā)生反射波。該條件一般稱為阻抗匹配條件。
因此，如果預(yù)先測(cè)定供電線路26的特性阻抗Z0，則通過利用網(wǎng)絡(luò)分析儀30檢測(cè)入射波a和反射波b，能用式(3)及式(4)檢測(cè)等離子體處理裝置的裝置固有的阻抗Z。
參照?qǐng)D11，等離子體處理裝置104是將等離子體處理裝置103中的監(jiān)視器15及高頻電源21代之以網(wǎng)絡(luò)分析儀30，將控制裝置20B代之以控制裝置20C構(gòu)成的，其他結(jié)構(gòu)與等離子體處理裝置103相同。
網(wǎng)絡(luò)分析儀30發(fā)生在室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率，將該發(fā)生了的高頻功率供給下部電極2。然后，網(wǎng)絡(luò)分析儀30檢測(cè)連接部27中的高頻電壓的入射波a和反射波b，將該檢測(cè)出的入射波a和反射波b輸出給控制裝置20C。
控制裝置20C控制高頻匹配器9、高頻電源10、開關(guān)22、23、以及網(wǎng)絡(luò)分析儀30。
檢測(cè)裝置固有的阻抗Z時(shí)，控制裝置20C使開關(guān)22接通，驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析儀30，使開關(guān)23斷開，使高頻匹配器9和高頻電源10停止工作。于是，網(wǎng)絡(luò)分析儀30發(fā)生在室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率，供給下部電極2。然后，網(wǎng)絡(luò)分析儀30檢測(cè)連接部27中的高頻電壓的入射波a和反射波b，將該檢測(cè)出的入射波a和反射波b輸出給控制裝置20C。
于是，控制裝置20C根據(jù)上式(3)及(4)，求等離子體處理裝置104的裝置固有的阻抗Z。
在此情況下，為了除去從網(wǎng)絡(luò)分析儀30至連接部27的高頻供電部分(供電線路16、24)的阻抗的影響，預(yù)先將成為基準(zhǔn)的已知的阻抗插入連接部27中，校正供電線路16、24的阻抗。而且，在該實(shí)施形態(tài)3中，作為供電線路16、24的阻抗，使用了50Ω。
圖12中示出了利用上述的方法求得的阻抗Z的電阻分量R及電容分量C。測(cè)定阻抗Z用的等離子體處理裝置為11臺(tái)，已知其中的兩臺(tái)等離子體處理裝置(用符號(hào)28表示的等離子體處理裝置)相對(duì)于其他等離子體處理裝置來說，阻抗Z的電容分量C大。
在進(jìn)行了阻抗Z的測(cè)定的期間，檢查了用電容分量C大的兩臺(tái)等離子體處理裝置處理的產(chǎn)品，結(jié)果表明鋁布線的側(cè)壁被刻蝕，布線寬度變細(xì)的側(cè)壁刻蝕現(xiàn)象的發(fā)生頻度大。因此，對(duì)該電容分量C大的兩臺(tái)等離子體處理裝置進(jìn)行了維修。
然后，再次按照上述的方法測(cè)定了阻抗Z。將其結(jié)果示于圖13中。在圖13中，白圈表示圖12中電容分量C大的兩臺(tái)等離子體處理裝置(用符號(hào)28表示的等離子體處理裝置)的阻抗Z的電阻分量R及電容分量C。如圖13所示，電容分量C與其他等離子體處理裝置的電容分量C相等，然后，進(jìn)行了半導(dǎo)體晶片的刻蝕處理，其結(jié)果未觀測(cè)到側(cè)壁刻蝕現(xiàn)象。而且，知道了電容分量變化的主要原因是因?yàn)槭?內(nèi)部的部件的組裝精度低、以及絕緣材料劣化了。
如上所述，通過用與原來的高頻電源10分開設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)分析儀30測(cè)定等離子體處理裝置104中固有的阻抗Z，能確定工藝性能變化的原因。
即，由于等離子體處理裝置104的組裝狀態(tài)的差異、與等離子體處理裝置104的設(shè)置場(chǎng)所相伴隨的電纜等的長度的不同、等離子體處理裝置的接地狀態(tài)的差異、等離子體處理裝置104的下部電極2及上部電極6等部件的消耗、磨損及腐蝕等對(duì)等離子體處理裝置104中固有的阻抗的影響很大，所以利用上述的方法測(cè)定等離子體處理裝置104中固有的阻抗Z，通過檢測(cè)阻抗Z的變化，能確定改變阻抗Z的原因在等離子體處理裝置104的哪個(gè)部分發(fā)生。
另外，作為等離子體處理裝置104的組裝狀態(tài)的差異，更具體地說，有由于螺栓等的緊固力矩的差異造成的接觸電阻的變化、或者由于部件的安裝距離的差異造成的靜電電容的變化等。
在等離子體處理裝置104中，雖然網(wǎng)絡(luò)分析儀30使開關(guān)23斷開，測(cè)定阻抗Z，但在連接部27中，也可以將等離子體處理裝置104的原來的高頻電源10斷開，將網(wǎng)絡(luò)分析儀30直接連接在連接部27上，測(cè)定阻抗Z。
另外，以上雖然說明了使用了網(wǎng)絡(luò)分析儀的例，但在本發(fā)明中，也可以用LCR電橋檢測(cè)阻抗Z。特別是在測(cè)定阻抗Z的頻率在10MHz以下的情況下，能用LCR電橋。
另外，雖然在上述中由于以平行平板型的等離子體處理裝置為例，所以應(yīng)評(píng)價(jià)的阻抗Z的分量是電阻分量R及電容分量C，但在電感耦合型的等離子體處理裝置的情況下，應(yīng)評(píng)價(jià)的阻抗Z的分量變成電阻分量R及電感性電抗分量L。
其他與實(shí)施形態(tài)2相同。
如果采用實(shí)施形態(tài)3，則等離子體處理裝置除了原來的高頻電源以外，還備有網(wǎng)絡(luò)分析儀，該網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)生在室1內(nèi)不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率，檢測(cè)供給下部電極的高頻電壓的入射波及反射波，測(cè)定等離子體處理裝置的阻抗，所以能準(zhǔn)確地測(cè)定不包含等離子體的阻抗的裝置固有的阻抗。
另外，通過檢測(cè)所測(cè)定的阻抗的變化，能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)等離子體處理裝置之間的工藝性能的不同。
另外，在進(jìn)行等離子體處理裝置轉(zhuǎn)移、保養(yǎng)、維修等的前后，通過測(cè)定阻抗，確認(rèn)該測(cè)定了的阻抗沒有變化，容易評(píng)價(jià)處理的重復(fù)性，能減少在評(píng)價(jià)處理的重復(fù)性中使用的半導(dǎo)體晶片的數(shù)量。參照?qǐng)D14，實(shí)施形態(tài)4的等離子體處理裝置105是將等離子體處理裝置104的控制裝置20C代之以控制裝置20D構(gòu)成的，其他結(jié)構(gòu)與等離子體處理裝置104相同。
網(wǎng)絡(luò)分析儀30能掃描高頻功率的頻率。因此，控制裝置20D除了控制高頻匹配器9、高頻電源10、以及開關(guān)22、23以外，還控制網(wǎng)絡(luò)分析儀30，以便改變高頻功率的頻率。
在等離子體處理裝置105中，特征在于測(cè)定裝置固有的阻抗Z時(shí)，網(wǎng)絡(luò)分析儀30發(fā)生頻率不同的高頻功率，供給室1，檢測(cè)連接部27中的入射波及反射波。
在網(wǎng)絡(luò)分析儀30發(fā)生有固定的頻率的高頻功率，測(cè)定等離子體處理裝置105的阻抗的情況下，如圖15所示，能用阻抗Z表示從連接部27到室1一側(cè)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，在等離子體處理裝置105是平行平板型的等離子體處理裝置的情況下，X＝1/ωC，在等離子體處理裝置105是電感耦合型的等離子體處理裝置的情況下，X＝ωL。
因此，通過將具有一個(gè)頻率的高頻功率供給下部電極2時(shí)檢測(cè)連接部27的入射波及反射波，能用式(3)～(5)求得未知數(shù)R、C(或L)。
可是，在改變了高頻功率的頻率的情況下，如圖16所示，在從連接部27到室1的下部電極之間插入等效電路42。等效電路42包含電阻R、電容C1、C2及電抗L。而且，在此情況下，能用下式表示等離子體處理裝置105中固有的阻抗Z。Z=1ωC1[(ωL-1ωC2)+iR]R+i(ωL-1ωC1-1ωC2)......(6)]]>式中，C1是從連接部27到下部電極2的高頻供電部分與地之間的寄生電容，C2是在下部電極2和作為接地電位的室1之間插入的絕緣體3的寄生電容。
在用式(6)表示等離子體處理裝置105中固有的阻抗Z的情況下，在將固定為一個(gè)頻率的高頻功率供給下部電極2，檢測(cè)連接部27中的入射波及反射波的方法中，不能求得式(6)中的未知數(shù)C1、C2、R、L。
因此，網(wǎng)絡(luò)分析儀30將改變了頻率的高頻功率供給下部電極2，檢測(cè)連接部27中的入射波及反射波。然后，控制裝置20D求各種頻率的阻抗Z及高頻電流和高頻電壓的相位差θ。
圖17表示使高頻功率的頻率在1MHz～50MHz的范圍內(nèi)變化時(shí)的阻抗及相位差θ與頻率的依賴關(guān)系。此情況下，等離子體處理裝置105的室1的直徑為20cm，下部電極2及上部電極6的直徑為10cm，下部電極2和上部電極6之間的距離為2cm。另外，室1的內(nèi)部利用真空泵(圖中未示出)抽成真空。另外，網(wǎng)絡(luò)分析儀30以1MHz大小的刻度使頻率從1MHz變化到50MHz。
如果提高高頻功率的頻率，則阻抗Z在約30MHz附近為最小，頻率在30MHz以上，阻抗Z反而增大。另外，頻率在約30MHz以下，相位差θ為-90度，即，呈現(xiàn)電容性的負(fù)載，如果頻率超過30MHz，則為+90度，即急劇變成電感性的負(fù)載。
因此，在30MHz附近仔細(xì)地改變頻率，測(cè)定了阻抗Z，結(jié)果在頻率為29.72MHz時(shí)阻抗Z最小，相位差θ變?yōu)榱?0)。因此，頻率29.72MHz是等離子體處理裝置105的諧振頻率。
通過用包含諧振頻率(29.72MHz)的諧振頻率前后的4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，求出等效電路42的未知數(shù)C1、C2、R、L，能檢測(cè)裝置固有的阻抗。
另外，在進(jìn)行調(diào)整的情況下，雖然不一定必須包含諧振頻率，但為了提高調(diào)整精度，最好包含諧振頻率。
另外，同樣，最好選擇與諧振頻率相比不偏大、也不偏小的頻率，而且把諧振頻率夾在中間的頻率，測(cè)定阻抗Z。
在圖17中，圓記號(hào)是實(shí)測(cè)值，實(shí)線表示調(diào)整的結(jié)果。在用1MHz的刻度使頻率變化的情況下，用全部點(diǎn)進(jìn)行了該調(diào)整。實(shí)測(cè)值和調(diào)整的結(jié)果很好地一致。
而且，求得等效電路42的未知數(shù)C1、C2、R、L的結(jié)果為C1＝15.3pF、C2＝170.3pF、L＝168.2nH、R＝0.51Ω。這些值是絕緣體3是氧化鋁陶瓷情況下的值。
絕緣體3是同一形狀的聚四氟乙烯(特氟隆(R))的情況下，Cl＝11.9pF、C2＝126.4pF、L＝152.9nH、R＝0.61Ω。
絕緣體3的材料通過用特氟隆(R)代替氧化鋁陶瓷，知道主要是C2的值發(fā)生了較大的變化。這可以認(rèn)為是由于氧化鋁陶瓷的介電常數(shù)比聚四氟乙烯的介電常數(shù)大的原因所致。
將這些結(jié)果匯總起來，如表1所示。
另外，測(cè)量誤差為0.1％左右，重復(fù)性也非常好。
關(guān)于等離子體處理裝置105的其他部分，也可以假定等效電路，根據(jù)測(cè)定的阻抗Z，求等效電路的電路常數(shù)。
因此，通過利用網(wǎng)絡(luò)分析儀30，使高頻功率的頻率變化，求阻抗Z，能高精度地監(jiān)視等離子體處理裝置105的各部的尺寸變化、狀態(tài)變化(磨損、消耗等)、以及組裝精度。而且，其結(jié)果，能定量地把握等離子體處理裝置之間的工藝性能的不同、等離子體處理裝置的時(shí)效變化等，能有助于等離子體處理裝置的穩(wěn)定工作。
在以上說明中，雖然說明了等效電路由圖18所示的π型電路構(gòu)成，但在本發(fā)明中，也可以是圖19所示的T型電路，還也可以是圖20所示的串聯(lián)連接的n(n是自然數(shù))個(gè)T型電路51～5n。另外，圖18～圖20中的Z1～Z3表示R、C、L等電路元件。
另外，可以在圖20所示的n個(gè)T型電路上增加其他電路，把等效電路并聯(lián)連接，或者也可以將串聯(lián)連接和并聯(lián)連接組合起來。
這樣，在電路元件的個(gè)數(shù)、即未知數(shù)增加了的情況下，有必要使頻率變化，增加測(cè)定的阻抗Z的實(shí)測(cè)次數(shù)。例如，等效電路由m個(gè)電路元件構(gòu)成時(shí)，有必要用m個(gè)以上的頻率測(cè)定阻抗Z。
在使高頻功率的頻率變化了的情況下，關(guān)于8英寸晶片對(duì)應(yīng)的氧化硅膜用的刻蝕裝置，給出了測(cè)定了阻抗的例。
圖21表示關(guān)于17臺(tái)平行平板型的刻蝕裝置，使高頻功率的頻率變化，測(cè)定裝置固有的阻抗Z，根據(jù)該測(cè)定的阻抗Z，利用上述的方法求電阻分量R及電容分量C的結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)分析儀30的振蕩頻率為1～50MHz的范圍。另外，圖21所示的電容分量C實(shí)際上表示下部電極2的下側(cè)的等效電路42中包含的電容器C2(參照?qǐng)D16)。
另外，圖22中示出了該17臺(tái)刻蝕裝置在一個(gè)月期間內(nèi)的刻蝕速度的平均值。
在圖21中，用符號(hào)29表示的等離子體處理裝置與其他等離子體處理裝置相比，電阻分量R及電容分量C大。而且，如圖22所示，與此相對(duì)應(yīng)，一個(gè)月的平均刻蝕速度也比其他等離子體處理裝置的平均的刻蝕速度大。
作為其原因，判明了等離子體處理裝置的高頻供電線路(從連接部27到下部電極2的部分)的距離不同、室1的蓋開閉部分的表面處理(絕緣性被覆膜)由于腐蝕而磨損等。
如上所述，由于圖21所示的電容分量C表示下部電極2的下側(cè)等效電路42中包含的電容分量C2，故表明該判明的原因與使高頻功率的頻率變化、根據(jù)測(cè)定的阻抗求得的電容分量的不同很好地一致。
因此，使高頻功率的頻率變化，測(cè)定阻抗，根據(jù)該測(cè)定的阻抗求得的電容分量與其他等離子體處理裝置的電容分量、或工藝性能正常時(shí)的電容分量不同時(shí)，原因在于下部電極2的下側(cè)、即從連接部27到下部電極2的路徑中，對(duì)該部分進(jìn)行維修即可。
除此以外，與實(shí)施形態(tài)2相同。
如果采用實(shí)施形態(tài)4，則由于將不發(fā)生等離子體、而且使頻率變化的高頻功率供給下部電極，測(cè)定裝置固有的阻抗，根據(jù)該測(cè)定的阻抗，決定等離子體處理裝置的各部的等效電路的電路常數(shù)，所以能準(zhǔn)確地檢測(cè)在等離子體處理裝置的哪個(gè)部分發(fā)生了等離子體處理裝置中固有的阻抗的變化。參照?qǐng)D23，實(shí)施形態(tài)5的等離子體處理裝置106是將等離子體處理裝置101中的控制裝置20代之以控制裝置20E、追加修正電路43構(gòu)成的，其他結(jié)構(gòu)與等離子體處理裝置101相同。
修正電路43連接在連接部27和室1之間。而且，修正電路43是在等離子體處理裝置106中固有的阻抗Z偏離了工藝性能正常時(shí)的阻抗的情況下，修正該偏離了的阻抗用的電路。例如，修正電路43由可變電容(C)和可變電感(L)構(gòu)成。
控制裝置20E除了等離子體處理裝置101中包括的控制裝置20的功能以外，還在評(píng)價(jià)為根據(jù)從監(jiān)視器15輸入的高頻電流I及高頻電壓V求得的阻抗Z偏離了正常的阻抗時(shí)，修正構(gòu)成修正電路43的可變電容C和可變電感L，以便使該偏離了的阻抗成為正常的阻抗。
說明修正阻抗的方法。參照?qǐng)D24及圖25，在高頻電源10、高頻匹配器9及室1串聯(lián)連接在兩個(gè)接地結(jié)點(diǎn)GND、GND之間的系統(tǒng)中，高頻電源10通過高頻匹配器9將高頻功率供給室1。
在此情況下，室1的本來的阻抗Z是從高頻匹配器9和室1之間的連接部27看室1一側(cè)的阻抗。而且，在圖24所示的系統(tǒng)中，在等離子體處理裝置106的時(shí)效變化等致使阻抗變化了的情況下，如圖25所示，將修正電路43連接在阻抗變化了的室1A和連接部27之間，對(duì)修正電路43的阻抗進(jìn)行修正，以便從連接部27看室1A一側(cè)時(shí)的阻抗成為阻抗Z。
只要是從高頻匹配器9到室1的高頻供電部分，則修正電路43基本上配置在哪個(gè)位置上都可以，但最好將修正電路43配置在從作為測(cè)定等離子體處理裝置中固有的阻抗Z的點(diǎn)的連接部27到室1的位置上。這是因?yàn)閷⑿拚娐?3連接在從連接部27到室1的位置的方法，其阻抗Z的測(cè)定誤差減小，容易發(fā)現(xiàn)等離子體處理裝置之間的差異及等離子體處理裝置的時(shí)效變化。
實(shí)施形態(tài)5的等離子體處理裝置也可以是圖26所示的等離子體處理裝置107。參照?qǐng)D26，等離子體處理裝置107是在等離子體處理裝置101中追加修正電路44、將控制裝置20代之以控制裝置20F構(gòu)成的，其他結(jié)構(gòu)與等離子體處理裝置101相同。
修正電路44連接在室1和接地結(jié)點(diǎn)GND之間。而且，修正電路44是在等離子體處理裝置107中固有的阻抗Z偏離了工藝性能正常時(shí)的阻抗的情況下，修正該偏離了的阻抗用的電路。例如，修正電路44由可變電容(C)和可變電感(L)構(gòu)成。另外，在修正電路44被配置在返回電流47流過的系統(tǒng)中的情況下，從室1到高頻電源10的接地結(jié)點(diǎn)GND的部分最好不用細(xì)線，而用表面積大的銅片45、46等構(gòu)成，以便減少集膚電阻的影響。
控制裝置20F除了等離子體處理裝置101中包括的控制裝置20的功能以外，還在評(píng)價(jià)為根據(jù)從監(jiān)視器15輸入的高頻電流I及高頻電壓V求得的阻抗Z偏離了正常的阻抗時(shí)，修正構(gòu)成修正電路44的可變電容C和可變電感L，以便使該偏離了的阻抗成為正常的阻抗。
等離子體處理裝置107的阻抗的修正方法與等離子體處理裝置106的阻抗的修正方法相同。
在等離子體處理裝置106中，修正阻抗用的修正電路43配置在高頻供電部分中，但在等離子體處理裝置107中，修正阻抗用的修正電路44配置在從高頻電源10供給的高頻功率的返回電流47流過的系統(tǒng)中。而且，只要是從室1向高頻電源10流過返回電流47的系統(tǒng)，則修正電路44配置在哪個(gè)位置上都可以。
另外，修正電路44也可以設(shè)置在上部電極6和室1之間、或者設(shè)置在室1的一部分上。
在以上的說明中，雖然說明了等離子體處理裝置的阻抗時(shí)效變化時(shí)修正阻抗的情況，但在多個(gè)等離子體處理裝置之間阻抗不同的情況下，在將各等離子體處理裝置的阻抗修正成基準(zhǔn)的阻抗時(shí)，上述的阻抗的修正方法也能適用。
因此，說明把哪一個(gè)等離子體處理裝置的阻抗作為正確的阻抗(成為基準(zhǔn)的阻抗)。一般說來，在新購買了等離子體處理裝置的情況下，把工廠購入時(shí)進(jìn)行會(huì)同試驗(yàn)時(shí)的阻抗作為正確的阻抗。這是因?yàn)檠b置的生產(chǎn)廠家也考慮到把裝置出廠時(shí)的阻抗作為正確的阻抗，而在工廠購入時(shí)考慮到?jīng)]有由于部件等的磨損引起阻抗的變化，能發(fā)揮該等離子體處理裝置本來的性能。
可是，在購入結(jié)構(gòu)相同的多個(gè)等離子體處理裝置、阻抗互不相同的情況下，會(huì)發(fā)生已經(jīng)在工廠工作中的多個(gè)等離子體處理裝置中購入時(shí)的阻抗變得不明確的情況、以及使等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)從購入時(shí)的狀態(tài)變化的情況等、成為修正的對(duì)象的等離子體處理裝置的本來的阻抗Z不明確的情況。
在這樣情況下，在成為基準(zhǔn)的等離子體處理裝置中，根據(jù)與裝置固有的阻抗密切相關(guān)的各量，能用修正電路43、44修正等離子體處理裝置中固有的阻抗。
在有成為基準(zhǔn)的阻抗Z的等離子體處理裝置中預(yù)先檢測(cè)在室1中發(fā)生了等離子體時(shí)引起的偏壓Vdc、或高頻電壓的峰值間電壓Vpp，在其他等離子體處理裝置中也對(duì)修正電路43、44的阻抗進(jìn)行修正，以便這些偏壓Vdc或峰值間電壓Vpp與成為基準(zhǔn)的等離子體處理裝置的偏壓Vdc或峰值間電壓Vpp相同。因此，在多個(gè)等離子體處理裝置之間，能防止由于裝置之間的差異或裝置狀態(tài)時(shí)效變化引起的裝置性能的變化。
另外，該實(shí)施形態(tài)5的修正阻抗的方法也能適用于等離子體處理裝置102～105中。
其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施形態(tài)2相同。
如果采用實(shí)施形態(tài)5，則等離子體處理裝置中，裝置固有的阻抗偏離了本來的阻抗時(shí)，由于備有修正該偏離了的阻抗的修正電路，所以在等離子體處理裝置的各部分尺寸變化或由于磨損·消耗等引起的狀態(tài)變化、由安裝精度引起的裝置之間的差異、以及裝置的狀態(tài)隨時(shí)間的變化等致使阻抗變化了的情況下，也能容易地修正本來的阻抗。另外，在多個(gè)等離子體處理裝置之間，也能修正阻抗，以使阻抗成為本來的阻抗。在實(shí)施形態(tài)1至實(shí)施形態(tài)5中，雖然說明了檢測(cè)等離子體處理裝置中固有的阻抗，根據(jù)該檢測(cè)出的阻抗評(píng)價(jià)等離子體處理裝置的工藝性能，但在該實(shí)施形態(tài)6中，說明將檢測(cè)的裝置固有的阻抗用于等離子體處理裝置的檢查、保養(yǎng)、以及管理等中的例。
為了檢測(cè)等離子體處理裝置的工藝性能隨時(shí)間的變化，需要定期地測(cè)定阻抗Z。
如在實(shí)施形態(tài)4中所述，關(guān)于8英寸晶片對(duì)應(yīng)的氧化硅膜用的17臺(tái)平行平板型的刻蝕裝置(等離子體處理裝置)，將不發(fā)生等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率供給下部電極2，測(cè)定阻抗Z，檢測(cè)到在3臺(tái)等離子體處理裝置中，其刻蝕速度比其他等離子體處理裝置大。而且，對(duì)該3臺(tái)等離子體處理裝置檢查了原因，采取了對(duì)策。
在這17臺(tái)等離子體處理裝置中，每個(gè)月都進(jìn)行室1內(nèi)的清掃、以及部件的更換等定期維修，最后采用在實(shí)施形態(tài)3中說明的方法，定期地測(cè)定了裝置固有的阻抗Z。
圖27表示定期維修時(shí)測(cè)定了阻抗Z的17臺(tái)等離子體處理裝置的刻蝕速度的一個(gè)月的平均值。與圖22所示的情況相比，刻蝕速度的離散性大幅度地減少，芯片的合格率也提高了。
圖27所示的例雖然表示使等離子體處理裝置停止工作，利用所進(jìn)行的定期維修的機(jī)會(huì)，測(cè)定了裝置固有的阻抗的例，但通過將上述的等離子體處理裝置101～107的監(jiān)視器15或網(wǎng)絡(luò)分析儀30檢測(cè)出的阻抗輸入控制裝置20～20F，不使等離子體處理裝置101～107停止工作，也能定期地測(cè)定裝置固有的阻抗Z。
另外，通過從外部監(jiān)視從監(jiān)視器15或網(wǎng)絡(luò)分析儀30發(fā)送給控制裝置20～20F的信號(hào)，能實(shí)時(shí)地把握等離子體處理裝置101～107的阻抗，在離子體處理裝置101～107的阻抗Z變化了的情況下，發(fā)生報(bào)警(警告)，能檢測(cè)等離子體處理裝置101～107的異常。
因此，作為備有該報(bào)警功能的等離子體處理裝置的一例，在圖28中示出了等離子體處理裝置108。參照?qǐng)D28，等離子體處理裝置108是在等離子體處理裝置101中追加了報(bào)警電路70構(gòu)成的，其他結(jié)構(gòu)與等離子體處理裝置101相同。
控制裝置20接受按照上述的方法求得的阻抗Z，在該接受到的阻抗Z相對(duì)于工藝性能正常時(shí)的阻抗偏離了規(guī)定量的情況下，報(bào)警電路70發(fā)出報(bào)警(警告)。因此，在等離子體處理裝置108中，能容易地檢測(cè)裝置中固有的阻抗變化，工藝性能的變化了的情況。
發(fā)生該報(bào)警的電平隨著各等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)的不同而不同，在使用網(wǎng)絡(luò)分析儀30的情況下，將電容分量中預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值變動(dòng)了0.1％～5％的范圍作為發(fā)生報(bào)警的閾值設(shè)定。
另外，雖然說明了對(duì)各個(gè)等離子體處理裝置進(jìn)行阻抗的定期測(cè)定，但對(duì)于多個(gè)等離子體處理裝置定期地進(jìn)行阻抗的測(cè)定，在測(cè)定的阻抗互不相同的情況下，采用在實(shí)施形態(tài)5中說明的修正方法修正阻抗，能使多個(gè)等離子體處理裝置的固有的阻抗互相一致。
如果采用實(shí)施形態(tài)6，則由于定期地測(cè)定裝置固有的阻抗，所以能容易地檢測(cè)阻抗的變化。另外，將多個(gè)等離子體處理裝置作為對(duì)象，能容易地檢測(cè)裝置固有的阻抗的變化。
此次公開的實(shí)施形態(tài)應(yīng)理解為所有的各點(diǎn)都是例示，而不是限制。本發(fā)明的范圍不是上述的實(shí)施形態(tài)的說明，而是由權(quán)利要求來表示，且希望包括在與權(quán)利要求均等的意思及范圍內(nèi)的所有的變更。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，其特征在于備有發(fā)生等離子體用的室；將高頻功率供給上述室的高頻電源；以及在直至發(fā)生上述等離子體的高頻功率的范圍內(nèi)檢測(cè)上述室內(nèi)的高頻特性，根據(jù)該檢測(cè)出的高頻特性，評(píng)價(jià)上述室內(nèi)的工藝性能的特性評(píng)價(jià)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述特性評(píng)價(jià)電路將上述檢測(cè)出的高頻特性與上述工藝性能正常時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)高頻特性進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果，評(píng)價(jià)上述工藝性能是否正常。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體處理裝置，其特征在于在上述檢測(cè)出的高頻特性與上述標(biāo)準(zhǔn)高頻特性一致時(shí)，上述特性評(píng)價(jià)電路將上述工藝性能評(píng)價(jià)為正常，在上述檢測(cè)出的高頻特性與上述標(biāo)準(zhǔn)高頻特性不一致時(shí)，將上述工藝性能評(píng)價(jià)為異常。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于還備有檢測(cè)上述室內(nèi)的等離子體的發(fā)生的等離子體檢測(cè)電路，如果上述等離子體檢測(cè)電路檢測(cè)到上述等離子體的發(fā)生，則上述特性評(píng)價(jià)電路中止上述高頻特性的檢測(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于還備有將直至發(fā)生上述等離子體的范圍內(nèi)的高頻功率供給上述室的另一個(gè)高頻電源；使從上述高頻電源輸出的高頻功率向上述室的供給通/斷的第一開關(guān)；以及使從上述另一個(gè)高頻電源輸出的高頻功率向上述室的供給通/斷的第二開關(guān)，進(jìn)行工藝性能的評(píng)價(jià)時(shí)，第一開關(guān)斷開，第二開關(guān)接通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述特性評(píng)價(jià)電路檢測(cè)作為來自上述室的反射波相對(duì)于從上述另一個(gè)高頻電源輸出的高頻電壓對(duì)上述室的入射波的比的反射系數(shù)，根據(jù)該檢測(cè)出的反射系數(shù)，評(píng)價(jià)上述工藝性能。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述另一個(gè)高頻電源發(fā)生頻率固定的高頻功率，上述特性評(píng)價(jià)電路檢測(cè)出上述高頻功率的頻率固定時(shí)的高頻特性，根據(jù)該檢測(cè)出的高頻特性，評(píng)價(jià)上述工藝性能。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述另一個(gè)高頻電源發(fā)生在規(guī)定的范圍內(nèi)使頻率變化的高頻功率，上述特性評(píng)價(jià)電路檢測(cè)改變了上述高頻功率的頻率時(shí)的高頻特性，根據(jù)該檢測(cè)出的高頻特性，評(píng)價(jià)上述工藝性能。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述高頻特性是上述室內(nèi)的阻抗，上述特性評(píng)價(jià)電路根據(jù)使上述高頻功率的頻率變化時(shí)的阻抗的頻率特性及電壓和電流的相位差的頻率特性，檢測(cè)諧振頻率，根據(jù)該檢測(cè)出的諧振頻率，評(píng)價(jià)上述工藝性能。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述特性評(píng)價(jià)電路根據(jù)上述檢測(cè)出的諧振頻率及諧振特性，求等效電路的電路常數(shù)，根據(jù)該求得的電路常數(shù)，評(píng)價(jià)上述工藝性能。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述諧振特性包括頻率比上述諧振頻率高的特性和頻率比上述諧振頻率低的特性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述諧振特性包括高頻電壓和高頻電流的相位差、及阻抗。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置，其特征在于還備有將上述另一個(gè)高頻電源連接在上述室上的電纜，上述特性評(píng)價(jià)電路在上述電纜和上述室的連接部上檢測(cè)上述高頻特性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理裝置，其特征在于上述高頻特性是阻抗，特性評(píng)價(jià)電路將預(yù)先檢測(cè)出的上述電纜的阻抗從上述檢測(cè)出的阻抗中除去，根據(jù)該除去后的阻抗評(píng)價(jià)上述工藝性能。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于還備有修正電路，在由上述特性評(píng)價(jià)電路檢測(cè)出的高頻特性偏離了上述工藝性能正常時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)高頻特性時(shí)，該修正電路修正上述高頻特性。
全文摘要
等離子體處理裝置的高頻電流檢測(cè)器檢測(cè)高頻電源將在室內(nèi)不發(fā)生等離子體的高頻功率供給室時(shí)的高頻電流，將該檢測(cè)出的高頻電流輸出給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)將從高頻電流檢測(cè)器接受的高頻電流與成為基準(zhǔn)的高頻電流進(jìn)行比較，當(dāng)兩個(gè)高頻電流一致時(shí)，將等離子體處理裝置的工藝性能評(píng)價(jià)為正常，當(dāng)兩個(gè)高頻電流不一致時(shí)，將工藝性能評(píng)價(jià)為異常。其結(jié)果，能檢測(cè)裝置固有的高頻特性，根據(jù)該檢測(cè)出的高頻特性來評(píng)價(jià)工藝性能。
文檔編號(hào)H05H1/46GK1447398SQ0215281
公開日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2002年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者花崎稔, 菅原慶一, 野口利彥, 米村俊雄, 瀧正和, 津田睦, 新谷賢治 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社