(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、
この電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、
入力端と出力端とを有し該入力端に前記高周波電源を接続するとともに前記電極に接続した高周波電力配電体を前記出力端に接続することにより前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得る整合回路と、
を具備し、
前記電極は、高周波電力配電体および整合回路を介して高周波電源と接続され、
前記プラズマ処理室内には前記電極に対向してサセプタ電極が設けられ、
該サセプタ電極の下部にはシャフトが接続され、このシャフトがチャンバ底部を貫通して設けられるとともに、シャフトの下端部とチャンバ底部とがベローズにより密閉接続され、
非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に整合回路の出力端に接続される前記高周波電力配電体の端部で測定した前記プラズマ処理室の第１直列共振周波数ｆ０ が、前記高周波電力配電体のインダクタンスＬｆ および抵抗Ｒｆ 、前記電極とサセプタ電極との間のプラズマ電極容量Ｃｅ 、前記シャフトのインダクタンスＬＣ および抵抗ＲＣ 、前記ベローズのインダクタンスＬＢ および抵抗ＲＢ 、前記プラズマ処理室のチャンバ壁のインダクタンスＬＡ および抵抗ＲＡ 、が順に直列に接続されてその終端の抵抗ＲＡ がアースされるとともに、抵抗Ｒｆ とプラズマ電極容量Ｃｅ との間に、前記電極と前記チャンバ壁との間の容量ＣＣ の一端がアースされた状態で接続された等価回路を形成しており、この等価回路のインピーダンス特性を計測することで定義され、
前記第１直列共振周波数ｆ０ の３倍が、前記高周波電力の電力周波数ｆｅ より大きな値の範囲に設定されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記出力端から整合回路を切り離した状態で、前記プラズマ処理室の第１直列共振周波数ｆ０ を測定することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記電極と、該電極と協働してプラズマを発生する対向電極との容量によって規定される直列共振周波数ｆ０'が、前記電力周波数ｆｅ の３倍より大きな値の範囲に設定されてなることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記プラズマを励起するための電極が平行平板型とされ、該電極と前記対向電極との間の距離をｄとし、この電極間の距離方向においてそれぞれの電極と発光時のプラズマとの距離の和をδとしたときに、前記直列共振周波数ｆ０'と前記電力周波数ｆｅ とが、
【数１】
0003723060.tif 000006
なる関係を満たしてなることを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記高周波電力配電体端部近傍に、前記プラズマ処理室の共振周波数を測定する共振周波数測定用端子が設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記高周波電力配電体端部と前記共振周波数測定用端子との間に、
プラズマを励起する際には前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を切るとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を確保し、かつ、前記プラズマ処理室の共振周波数を測定する際には前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体と前記整合回路の出力端との電気的接続を切断する切り替えスイッチが設けられることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記共振周波数測定用端子に、共振周波数測定器が着脱自在に接続されてなることを特徴とする請求項５または６記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記スイッチにより、前記高周波配電体端部と前記共振周波数測定用端子との電気的接続を切るとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を確保した場合における前記整合回路の出力端位置で測定する共振周波数特性と、
前記スイッチにより、前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体と前記整合回路の出力端との電気的接続を切断した場合における前記共振周波数測定用端子で測定した共振周波数特性と、が等しく設定されてなることを特徴とする請求項７記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の性能確認システムに係り、特に、より高周波の電力供給に対応して、電力消費効率の向上と被成膜特性の向上とに用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうプラズマ処理装置の一例としては、従来から、図１８に示すような、いわゆる２周波励起タイプのものが知られている。
図１８に示すプラズマ処理装置は、高周波電源１とプラズマ励起電極４との間に整合回路２Ａが介在されている。整合回路２Ａはこれら高周波電源１とプラズマ励起電極４との間のインピーダンスの整合を得るための回路として設けられている。
【０００３】
高周波電源１からの高周波電力は整合回路２Ａを通して給電板３によりプラズマ励起電極４へ供給される。この整合回路２Ａは導電体からなるハウジングにより形成されるマッチングボックス２内に収納されており、プラズマ励起電極４および給電板３は、導体からなるシャーシ２１によって覆われている。
プラズマ励起電極（カソード電極）４の下側には凸部４ａが設けられるとともに、このプラズマ励起電極（カソード電極）４の下には、多数の孔７が形成されているシャワープレート５が凸部４ａに接して設けられている。これらプラズマ励起電極４とシャワープレート５との間には空間６が形成されている。この空間６にはガス導入管１７が接続されており、導体からなるガス導入管１７の途中には絶縁体１７ａが挿入されてプラズマ励起電極１４側とガス供給源側とが絶縁されている。
【０００４】
ガス導入管１７から導入されたガスは、シャワープレート５の孔７を介してチャンバ壁１０により形成されたチャンバ室６０内に供給される。なお、符号９はチャンバ壁１０とプラズマ励起電極（カソード電極）４とを絶縁する絶縁体である。また、排気系の図示は省略してある。
一方、チャンバ室６０内には基板１６を載置しプラズマ励起電極ともなるウエハサセプタ（サセプタ電極）８が設けられておりその周囲にはサセプタシールド１２が設けられている。
【０００５】
サセプタシールド１２はサセプタ電極８を受けるシールド支持板１２Ａと、このシールド支持板１２Ａの中央部に垂下形成された筒型の支持筒１２Ｂとからなり、支持筒１２Ｂはチャンバ底部１０Ａを貫通して設けられるとともに、この支持筒１２Ｂの下端部とチャンバ底部１０Ａとがベローズ１１により密閉接続されている。
ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、これらの隙間がシャフト１３の周囲の設けられた電気絶縁物からなる絶縁手段１２Ｃによって真空絶縁されるとともに電気的にも絶縁されている。また、ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、ベローズ１１により上下動可能となっており、プラズマ励起電極４，８間の距離の調整ができる。
ウエハサセプタ８には、シャフト１３およびマッチングボックス１４内に収納された整合回路を介して第２の高周波電源１５が接続されている。なお、チャンバ壁１０とサセプタシールド１２とは直流的に同電位となっている。
【０００６】
図１９に従来のプラズマ処理装置の他の例を示す。図１８に示すプラズマ処理装置とは異なり、図１９に示すプラズマ処理装置は１周波励起タイプのプラズマ処理装置である。すなわち、カソード電極４にのみ高周波電力を供給しており、サセプタ電極８は接地されている。図１８で示される高周波電源１５とマッチングボックス１４がない。また、サセプタ電極８とチャンバ壁１０とは直流的に同電位となっている。
【０００７】
上記のプラズマ処理装置においては、一般的に１３．５６ＭＨｚ程度の周波数の電力を投入して、両電極４，８の間でプラズマを生成し、このプラズマにより、ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなうものである。
【０００８】
しかし、上記のプラズマ処理装置においては、電力消費効率（高周波電源１からプラズマ励起電極４に投入した電力に対してプラズマ中で消費された電力の割合）は必ずしも良好ではない。特に、高周波電源から供給される周波数が高くなるほど、プラズマ処理装置における電力消費効率の低下が顕著である。同時にまた、基板サイズが大きくなるほどその低下が顕著である。
その結果、電力消費効率が低いことにより、生成するプラズマ密度が上がらないため、成膜速度が遅くなる、また、たとえば絶縁膜の成膜の場合にあってはより絶縁耐圧の高い絶縁膜の形成が困難である、という問題点を有している。
【０００９】
そして、このようなプラズマ処理装置の動作確認および、動作の評価方法としては、例えば、以下のように実際に成膜等の処理をおこない、この被成膜特性を評価するというような方法でおこなっていた。
（１）堆積速度と膜面内均一性
▲１▼基板上にプラズマＣＶＤにより所望の膜を成膜する。
▲２▼レジストのパターニングをおこなう。
▲３▼膜をドライエッチングする。
▲４▼アッシングによりレジストを剥離する。
▲５▼膜の膜厚段差を触針式段差計により計測する。
▲６▼成膜時間と膜厚から堆積速度を算出する。
▲７▼膜面内均一性は、６インチ基板面内において１６ポイントで測定する。
（２）ＢＨＦエッチングレート
上記（１）▲１▼〜▲２▼と同様にレジストマスクをパターニングする。
▲３▼ＢＨＦ液に１分間基板を浸漬する。
▲４▼純水洗浄後乾燥し、レジストを硫酸過水（Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2）で剥離する。
▲５▼上記（１）▲５▼と同様段差を計測する。
▲６▼浸漬時間と段差からエッチング速度を算出する。
（３）絶縁耐圧
▲１▼ガラス基板上にスパッタリングにより導電性膜を成膜し、下部電極としてパターニングする。
▲２▼プラズマＣＶＤにより絶縁膜を成膜する。
▲３▼▲１▼と同様の方法で上部電極を形成する。
▲４▼下部電極用にコンタクト孔を形成する。
▲５▼上下電極にプロービングし、Ｉ−Ｖ特性（電流電圧特性）を測定する。このとき最大電圧として２００Ｖ程度まで印加する。
▲６▼電極面積を１００μｍ角とし、１００ｐＡをよぎるところが、１μＡ／ｃｍ2 に相当するので、この時のＶを絶縁耐圧として定義する。
【００１０】
さらに、上記のようなプラズマ処理装置に対しては、従来から、半導体および液晶製造に用いられる場合において、プラズマ処理速度（成膜時の堆積速度や、加工速度）が早く生産性が高いこと、そして、被処理基体面内方向におけるプラズマ処理の均一性（膜厚の膜面内方向分布、加工処理ばらつきの膜面内方向分布）に優れていることが求められているが、近年では、被処理基板の大型化に伴い、膜面内方向の均一性に対する要求が一段と強まっている。
また、被処理基板の大型化に伴い、投入電力量もｋＷオーダーが投入されるまで増大し、電力消費量が増す傾向にある。このため、電源の高容量化に伴い、電源の開発コストが増大するとともに、装置稼働時には電力使用が増すことからランニングコストを削減することが望まれている。
また、電力消費量が増大することは、環境負荷となる二酸化炭素の排出量が増大する。これは、被処理基板の大型化に伴ってさらに放出量が増大するとともに電力消費効率をさらに下げてしまうため電力消費量が増大するので、この二酸化炭素の放出量削減への要求も高くなっている。
一方、プラズマ励起周波数として、従来一般的であった１３．５６ＭＨｚに対して、これを越える３０ＭＨｚ以上のＶＨＦ帯の周波数を用いるなど、高周波数化を図ることで、生成するプラズマ密度を向上させることができる。その結果として、プラズマＣＶＤなどの堆積装置においては、成膜時の堆積速度を向上させることができる可能性が示されていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のプラズマ処理装置においては、１３．５６ＭＨｚ程度の周波数の電力を投入するように設計されており、これ以上の周波数の電力を投入することに対応していない。より具体的には、高周波電力を投入する部分、つまり、プラズマ処理をおこなうチャンバ全体としては、インピーダンス、共振周波数特性等の電気的高周波的な特性が考慮されておらず、次のような不具合が生じていた。
▲１▼１３．５６ＭＨｚ程度以上の周波数の電力を投入した場合、電力消費効率があがらず、成膜時に堆積速度を向上することができないばかりか、むしろ、堆積速度が遅くなる場合があった。
▲２▼さらに投入する電力をより高周波数化すると、周波数の上昇に伴って、生成されるプラズマ密度は上昇してピークを迎え、その後、減少に転じて、ついにはグロー放電できなくなってしまい高周波数化の意味がなくなってしまう。
【００１２】
そして、このようなプラズマ処理装置の動作確認および、動作の評価方法としては、上記の（１）〜（３）のような方法を採用した場合には、適正な動作をしているかどうかの確認をするためにはプラズマ処理装置を作動させることが必要である上に、プラズマ処理装置の設置場所とは別の検査場所などにおいて被処理基板を複数のステップにより処理測定する必要がある。
このため、評価結果がでるまでには数日、あるいは数週間を要しており、装置開発段階においては、プラズマ処理室の性能確認に時間がかかりすぎるため、これを短縮したいという要求があった。
【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
▲１▼ プラズマ励起周波数の高周波化による処理速度（成膜装置においては堆積速度、加工装置においては加工速度）の向上を図ること。
▲２▼ 被処理基体面内方向におけるプラズマ処理の均一性（膜厚の膜面内方向分布、加工処理ばらつきの膜面内方向分布）の向上を図ること。
▲３▼ プラズマＣＶＤ、スパッタリングなどの堆積装置においては、堆積した膜における絶縁耐圧等の膜特性の向上を図ること。
▲４▼ 電力の消費効率を向上し、同等の処理速度もしくは膜特性を得るために、従来より少ない投入電力ですむよう、電力損失の低減を図ること。
▲５▼ ランニングコストの削減を図るとともに、生産性の向上を図ること。
▲６▼ 基板処理結果以外の簡便なプラズマ処理室への性能判断の基準を与えること。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起するための電極を有するプラズマ処理室と、
この電極に高周波電力を供給するための高周波電源と、
入力端と出力端とを有し該入力端に前記高周波電源を接続するとともに前記電極に接続した高周波電力配電体を前記出力端に接続することにより前記プラズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を得る整合回路と、を具備し、
前記電極は、高周波電力配電体および整合回路を介して高周波電源と接続され、
前記プラズマ処理室内には前記電極に対向してサセプタ電極が設けられ、
該サセプタ電極の下部にはシャフトが接続され、このシャフトがチャンバ底部を貫通して設けられるとともに、シャフトの下端部とチャンバ底部とがベローズにより密閉接続され、
非プラズマ発光時に、前記高周波電力を供給する際に整合回路の出力端に接続される前記高周波電力配電体の端部で測定した前記プラズマ処理室の第１直列共振周波数ｆ０ が、前記高周波電力配電体のインダクタンスＬｆ および抵抗Ｒｆ 、前記電極とサセプタ電極との間のプラズマ電極容量Ｃｅ 、前記シャフトのインダクタンスＬＣ および抵抗ＲＣ 、前記ベローズのインダクタンスＬＢ および抵抗ＲＢ 、前記プラズマ処理室のチャンバ壁のインダクタンスＬＡ および抵抗ＲＡ 、が順に直列に接続されてその終端の抵抗ＲＡ がアースされるとともに、抵抗Ｒｆ とプラズマ電極容量Ｃｅ との間に、前記電極と前記チャンバ壁との間の容量ＣＣ の一端がアースされた状態で接続された等価回路を形成しており、この等価回路のインピーダンス特性を計測することで定義され、
前記第１直列共振周波数ｆ０ の３倍が、前記高周波電力の電力周波数ｆｅ より大きな値の範囲に設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明において、前記出力端から整合回路を切り離した状態で、前記プラズマ処理室の第１直列共振周波数ｆ０ を測定することが好ましい。
本発明において、前記第１直列共振周波数ｆ０ の１．３倍が、前記電力周波数ｆｅ より大きな値の範囲に設定されてなることが好ましく、より好ましくは前記第１直列共振周波数ｆ０ が、前記電力周波数ｆｅ の３倍より大きな値の範囲に設定されてなることができる。
また、本発明において、前記電極と、該電極と協働してプラズマを発生する対向電極との容量によって規定される直列共振周波数ｆ０'が、前記電力周波数ｆｅ の３倍より大きな値の範囲に設定されてなる手段を採用することもできる。
本発明における前記プラズマを励起するための電極が平行平板型とされ、該電極と前記対向電極との間の距離をｄとし、この電極間の距離方向においてそれぞれの電極と発光時のプラズマとの距離の和をδとしたときに、前記直列共振周波数ｆ０'と前記電力周波数ｆｅ とが、
【数２】
0003723060.tif 000002
なる関係を満たしてなることが望ましい。
また、本発明において、前記高周波電力配電体端部近傍に、前記プラズマ処理室の共振周波数を測定する共振周波数測定用端子が設けられることができる。
また、本発明において、前記高周波電力配電体端部と前記共振周波数測定用端子との間に、
プラズマを励起する際には前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を切るとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を確保し、かつ、前記プラズマ処理室の共振周波数を測定する際には前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体と前記整合回路の出力端との電気的接続を切断する切り替えスイッチが設けられることができる。
また、本発明において、前記共振周波数測定用端子に、共振周波数測定器が着脱自在に接続されてなることができる。
また、本発明において、前記スイッチにより、前記高周波配電体端部と前記共振周波数測定用端子との電気的接続を切るとともに前記配電体端部と前記整合回路の出力端との電気的接続を確保した場合における前記整合回路の出力端位置で測定する共振周波数特性と、
前記スイッチにより、前記配電体端部と前記測定用端子との電気的接続を確保するとともに前記配電体と前記整合回路の出力端との電気的接続を切断した場合における前記共振周波数測定用端子で測定した共振周波数特性と、が等しく設定されてなることができる。
本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムにおいて、購入発注者が販売保守者に発注した請求項１記載のプラズマ処理装置の動作性能状況を示す性能状況情報の閲覧を公衆回線を介して要求する購入発注者側情報端末と、販売保守者が前記性能状況情報をアップロードする販売保守者側情報端末と、前記購入発注者側情報端末の要求に応答して、販売保守者側情報端末からアップロードされた性能状況情報を購入発注者側情報端末に提供する性能状況情報提供手段と、を具備することができ、さらに、前記性能状況情報が、前記第１直列共振周波数ｆ０ を含むとともに、前記性能状況情報が、カタログまたは仕様書として出力されることが可能である。さらに、少なくとも、性能状況情報が、購入時の指標となる性能基準情報と、動作状態のパラメータとなる動作保守状況情報とを含む手段、前記性能基準情報が、真空性能、給排気性能、温度性能、プラズマ処理室電気性能に対応する手段、前記動作保守状況情報が、真空性能、給排気性能、温度性能、プラズマ処理室電気性能に対応する手段、プラズマ処理室電気性能が前記第１直列共振周波数ｆ０ を含む手段のいずれかを採用することができる。
【００１５】
本発明においては、前記プラズマ処理室の第１直列共振周波数ｆ0 の３倍を、前記電力周波数ｆe より大きな値の範囲に設定することにより、従来一般的に使用されていた１３．５６ＭＨｚ程度以上の高い周波数の電力を投入した場合であっても、電力を効率よくプラズマ発生空間に導入することが可能となり、同一周波数を供給した場合に、プラズマ空間で消費される実効的な電力を大きくすることができる。その結果、膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることを可能とすることができる。
この第１直列共振周波数ｆ0 は、機械的な構造をその多くの要因としてきまる電気的高周波的な特性であり、各実機ごとに異なっていると考えられる。上記の範囲に、この第１直列共振周波数ｆ0 を設定することにより、各実機に対しても、従来考慮されていなかったその全般的な電気的高周波的特性を設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性の高いプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【００１６】
ここで、第１直列共振周波数ｆ0 の定義について説明する。
まず、プラズマ処理室（プラズマチャンバ）のインピーダンスの周波数依存性を計測する。このとき、後述するようにプラズマチャンバのインピーダンス測定範囲を規定し、このインピーダンス測定範囲に対して、供給する電力周波数ｆe を含む範囲で測定周波数を変化させてインピーダンスのベクトル量（Ｚ，θ）を測定することにより、プラズマチャンバのインピーダンスの周波数依存性を計測する。ここで、例えば１３．５６ＭＨｚ，２７．１２ＭＨｚ，４０．６８ＭＨｚ等の値に設定される電力周波数ｆe に対応して、測定周波数を例えば１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の範囲に設定する。
図５は第１直列共振周波数ｆ0 を説明するためのインピーダンスＺと位相θとの周波数依存特性を示すグラフである。
ついで、図５に示すように、測定周波数に対してインピーダンスＺと位相θをプロットしてインピーダンス特性曲線および位相曲線を描画し、インピーダンスＺの極小値のうち周波数の最小のもの、つまり、測定周波数の低い側から数えて一番最初に位相θがマイナスからプラスに変化したときに、位相θがゼロとなる周波数を、第１直列共振周波数ｆ0 として定義する。
【００１７】
次に、前述のプラズマチャンバのインピーダンス測定範囲について説明する。
プラズマチャンバには整合回路を介して高周波電源が接続されているが、この整合回路の出力端よりも出力側、つまり高周波電力配電体から電極側をインピーダンス測定範囲とする。
ここで、整合回路は、プラズマチャンバ内のプラズマ状態等の変化に対応してインピーダンスを調整するために、その多くは複数の受動素子を具備する構成とされている。
図２は整合回路２Ａを示す模式図である。
例えば、整合回路２Ａとしては、図２に示すように、高周波電源１とプラズマ放電用の電極４に接続された高周波電力配電体（給電板）３との間に、コイル２３とチューニングコンデンサ２４とが直列に設けられ、さらに、高周波電源１には他のロードコンデンサ２２が並列に接続され一端がアースされている構成の整合回路２Ａが挙げられる。このような整合回路の受動素子のうち、出力最終段の受動素子の出力端位置で切り離す、つまり、直接電極４側に接続される素子、上記例の場合は、チューニングコンデンサ２４の出力端位置ＰＲで、整合回路２Ａを切り離した状態で、これよりも先の給電板３から電極側のプラズマチャンバ部分を前記測定範囲と定義する。
ここで、高周波電力配電体が電極４と一体とされる構成や整合回路２Ａが電極に直結される構成も可能であり、この場合には、整合回路２Ａの出力端ＰＲからプラズマチャンバ部分を前記測定範囲と定義する。
【００１８】
本発明において、前記第１直列共振周波数ｆ0 の１．３倍が、前記電力周波数ｆe より大きな値の範囲に設定されてなることが好ましく、この範囲に設定することにより、発生するプラズマ密度をより一層向上することが可能となるために、同一のプラズマ処理条件において、さらに処理速度を向上することができる。特に、成膜処理をおこなう際においては、膜の堆積速度をさらに向上することができる。また、プラズマ密度が向上されることにより、成膜された膜の特性を向上することができる。例えば、絶縁膜の成膜に際しては、膜の絶縁耐圧の向上を図ることが可能となる。同時に、プラズマ密度が向上されることにより、膜面内方向における被成膜の均一性を向上することができる、つまり、膜厚や絶縁耐圧等の膜特性の膜面内方向におけるばらつきを減少することが可能となる。
さらに、前記第１直列共振周波数ｆ0 が、前記電力周波数ｆe の３倍より大きな値の範囲に設定されてなることにより、同一の条件として、処理速度、膜の面内方向の均一性、膜特性を得るために必要な電力を従来に比べて削減することが可能となり、省電力化をはかり、ランニングコストの低減を図ることができる。ここで、成膜時においては、処理速度は堆積速度、膜の面内方向の均一性としては膜厚や膜特性、膜特性としては絶縁耐圧等が対応する。
【００１９】
また、本発明において、前記電極間の容量によって規定される直列共振周波数ｆ0'が、前記電力周波数ｆe の３倍より大きな値の範囲に設定されてなることにより、プラズマを発光させる前記電極間の容量の周波数特性を直接規定できるため、プラズマ発光空間に対して電力をより効果的に投入することができ、さらなる電力消費効率の向上かまたは処理効率の向上を図ることが可能となる。
【００２０】
本発明における前記電極が平行平板型とされ、図１４に示すように、この平行平板型の電極と対向電極との間の距離をｄとし、この電極間の距離方向においてそれぞれの電極と発光時のプラズマとの距離の和をδとしたときに、前記直列共振周波数ｆ0'と前記電力周波数ｆe とが、上記（１）式なる関係を満たしてなることが望ましく、これにより、電極間においてプラズマの発光していない部分の距離の和δから、実際にプラズマ発光状態における電極間のモデル的な容量が求められ、このモデル的な容量から規定される周波数特性の値と、電極間の距離ｄから求められる非プラズマ発光時における電極間の容量から規定される周波数特性の値との関係を設定することができる。
ここで、図１４に示すように、プラズマ発光時における平行平板電極は、その間にあるプラズマが導体として見なせるため、あたかも、電極間の距離がδになったようになる。その結果、平行平板電極間の容量は、非プラズマ発光時に容量Ｃ0 だったものが、プラズマ発光時には見かけ上ｄ／δ倍になる。そして、前記直列共振周波数ｆ0'は容量Ｃ0 の平方根の逆数に比例するため、プラズマ発光時における直列共振周波数はｄ／δの平方根の逆数に比例する。従って、直列共振周波数ｆ0'のｄ／δの平方根の逆数倍の値が、電力周波数ｆe よりも大きく設定されることにより、プラズマ発光時における電極間の直列共振周波数を電力周波数に対して設定して、プラズマ発光時の電力消費効率の向上を図ることが可能となる。
【００２１】
また、本発明において、前記プラズマチャンバ（プラズマ処理室）の前記整合回路の出力端位置に、前記プラズマチャンバの共振周波数測定用端子（インピーダンス測定用端子）を設けることができる。これにより、測定時に電力供給用の導体と整合回路とを切り離すために、電力供給線部分と整合回路とを着脱することなく、前記プラズマチャンバの共振周波数特性を得るためにインピーダンス特性を測定する際のプロービングを容易におこなうことが可能となり、第１直列共振周波数ｆ0 の測定時における作業効率を向上することができる。
【００２２】
また、本発明において、前記プラズマチャンバ（プラズマ処理室）における前記整合回路の出力端位置に、前記整合回路と前記インピーダンス測定用端子（共振周波数測定用端子）とを切り替えるスイッチを設けることにより、プラズマチャンバのインピーダンス測定時において、上述したように、インピーダンス測定用端子からみた場合、測定するべきプラズマチャンバに対して並列に接続されていた整合回路を、スイッチによって切断することができるため、電力供給用導体と整合回路との機械的な着脱が不要となりスイッチを介して容易にプラズマチャンバ単独のインピーダンス特性を測定することが可能となる。従って、第１直列共振周波数の測定をより正確におこなうことができる。
【００２３】
また、本発明において、前記インピーダンス測定用端子（共振周波数測定用端子）に、インピーダンス測定器（共振周波数測定器）が着脱自在に接続されてなることにより、非測定時において、インピーダンス測定用端子とインピーダンス測定器との接続をプラズマチャンバから切り離すか、スイッチを切り替えることにより、プラズマ発生時にインピーダンス測定器に対して作用する電気的影響を防止することができる。また、複数のプラズマチャンバが並設されている際には、単一のインピーダンス測定器を兼用してこれらのプラズマチャンバの測定をおこなうことができる。これにより、プラズマチャンバ（プラズマ処理室）と整合回路とを着脱することなく、かつインピーダンス測定用端子に接続されるインピーダンス測定器側のインピーダンス測定用プローブを着脱することなく、スイッチ切り替えのみによりインピーダンス特性、共振周波数特性の測定および第１直列共振周波数ｆ0 の測定を容易におこなうことが可能となる。
【００２４】
また、本発明において、前記スイッチを整合回路側に接続した場合における前記整合回路の出力端位置側からの共振周波数特性と、前記スイッチを前記インピーダンス測定用端子側に接続した場合における前記インピーダンス測定用端子（共振周波数測定用端子）側からの共振周波数特性とが等しく設定されてなることができ、これにより、測定用端子に接続されたインピーダンス測定器（共振周波数測定器）からのインピーダンス測定値を、整合回路出力側最終段の出力位置から測定した値と同等と見なすことができるため、第１直列共振周波数の算出に際して補正が不要となり、実測値の換算が不要となるので、作業効率を向上することができる。
【００２５】
さらに、本発明では、第１の高周波電源と、該第１の高周波電源と接続される高周波電極と、前記第１の高周波電源と前記高周波電極との間のインピーダンスの整合を得る整合回路を備えた高周波電極側マッチングボックスと、第２の高周波電源と、前記高周波電極と対向配置され前記第２の高周波電源と接続されるとともに被処理基板を支持するサセプタ電極と、前記第２の高周波電源と前記サセプタ電極との間のインピーダンスの整合を得る整合回路を備えたサセプタ電極側マッチングボックスとを有する、いわゆる２周波励起型プラズマＣＶＤ装置において、サセプタ側の電源周波数および整合回路出力端から測定した第１直列共振周波数ｆ0 に対しても、前述のカソード電極側と同様にして各設定を適用することができる。
【００２６】
本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムにおいて、販売保守者がアップロードしたプラズマ処理装置の動作性能状況を示す性能状況情報に対して、購入発注者が情報端末から公衆回線を介して閲覧を可能とすることにより、購入発注者に対して、購入時に判断基準となる情報を伝達することが可能となり、かつ、使用時における、プラズマ処理装置の動作性能・保守情報を容易に提供することが可能となる。また、前記性能状況情報が、上述したようにプラズマ処理装置に対する性能パラメータとしての前記第１直列共振周波数ｆ0 を含むことにより、購入発注者のプラズマ処理装置に対する性能判断材料を提供できるとともに、購入時における適切な判断をすることが可能となる。さらに、前記性能状況情報を、カタログまたは仕様書として出力することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は本実施形態のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図、図２は図１におけるプラズマ処理装置の整合回路を示す模式図である。
【００２８】
本実施形態のプラズマ処理装置は、ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなう１周波励起タイプのプラズマ処理装置とされ、図１に示すように、プラズマを励起するための平行平板型電極４，８を有するプラズマチャンバ（プラズマ処理室）ＣＮと、この電極３に接続された高周波電源１と、前記プラズマチャンバＣＮと前記高周波電源１とのインピーダンス整合を得るための整合回路２Ａとを具備する構成とされる。
同時に、本実施形態のプラズマ処理装置は、後述するように、前記整合回路２Ａの出力端位置ＰＲから測定した前記プラズマチャンバＣＮの第１直列共振周波数ｆ0 の３倍が、前記高周波電源１からプラズマチャンバＣＮに供給される電力周波数ｆe より大きな値の範囲に設定されている。
【００２９】
さらに詳細に説明すると、本実施形態のプラズマ処理装置は、図１，図２に示すように、プラズマチャンバＣＮの上部に高周波電源１に接続されたプラズマ励起電極（電極）４およびシャワープレート５が設けられ、プラズマチャンバＣＮの下部にはシャワープレート５に対向して被処理基板１６を載置するサセプタ電極（電極）８が設けられている。プラズマ励起電極（電極）４は、給電板（高周波電力配電体）３および整合回路２Ａを介して第１の高周波電源１と接続されている。これらプラズマ励起電極４および給電板３は、シャーシ２１に覆われるとともに、整合回路２Ａは導電体からなるマッチングボックス２の内部に収納されている。
給電板３としては、幅５０〜１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ１００〜３００ｍｍの形状を有する銅の表面に銀めっきを施したものが用いられており、この給電板３は、後述する整合回路２Ａのチューニングコンデンサ２４の出力端子、および、プラズマ励起電極４にそれぞれネジ止めされている。
【００３０】
また、プラズマ励起電極（カソード電極）４の下側には凸部４ａが設けられるとともに、このプラズマ励起電極（カソード電極）４の下には、多数の孔７が形成されているシャワープレート５が凸部４ａに接して設けられている。これらプラズマ励起電極４とシャワープレート５との間には空間６が形成されている。この空間６にはガス導入管１７が接続されており、導体からなるガス導入管１７の途中には絶縁体１７ａが挿入されてプラズマ励起電極１４側とガス供給源側とが絶縁されている。
【００３１】
ガス導入管１７から導入されたガスは、シャワープレート５の多数の孔７，７からチャンバ壁１０により形成されたチャンバ室６０内に供給される。チャンバ壁１０とプラズマ励起電極（カソード電極）４とは絶縁体９により互いに絶縁されている。また、排気系の図示は省略してある。
一方、チャンバ室６０内には基板１６を載置しプラズマ励起電極ともなるウエハサセプタ（サセプタ電極）８が設けられている。
【００３２】
サセプタ電極（対向電極）８の下部中央には、シャフト１３が接続され、このシャフト１３がチャンバ底部１０Ａを貫通して設けられるとともに、シャフト１３の下端部とチャンバ底部１０Ａ中心部とがベローズ１１により密閉接続されている。これら、ウエハサセプタ８およびシャフト１３はベローズ１１により上下動可能となっており、プラズマ励起電極４，８間の距離の調整ができる。
これらサセプタ電極８とシャフト１３と支持筒１２Ｂとが接続されているため、サセプタ電極８，シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０は直流的に同電位となっている。さらに、チャンバ壁１０とシャーシ２１は接続されているため、チャンバ壁１０，シャーシ２１，マッチングボックス２はいずれも直流的に同電位となっている。
【００３３】
ここで、整合回路２Ａは、プラズマチャンバＣＮ内のプラズマ状態等の変化に対応してインピーダンスを調整するために、その多くは複数の受動素子を具備する構成とされている。
整合回路２Ａは、図１，図２に示すように、複数の受動素子として、高周波電源１と給電板３との間に、コイル２３とチューニングコンデンサ２４とが直列に設けられ、これらコイル２３とチューニングコンデンサ２４とには、並列にロードコンデンサ２２が接続され、このロードコンデンサ２２の一端はマッチングボックス２１に接続されている。ここで、チューニングコンデンサ２４は給電板３を介してプラズマ励起電極４に接続されている。
マッチングボックス２は、同軸ケーブルとされる給電線１Ａのシールド線に接続されており、このシールド線が直流的にアースされている。これにより、サセプタ電極８，シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０，シャーシ２１，マッチングボックス２は接地電位に設定されることになり、同時に、ロードコンデンサ２２の一端も直流的にアースされた状態となる。
【００３４】
本実施形態のプラズマ処理装置においては、１３．５６ＭＨｚ程度以上の周波数の電力、具体的には、例えば１３．５６ＭＨｚ，２７．１２ＭＨｚ，４０．６８ＭＨｚ等の周波数の電力を投入して、両電極４，８の間でプラズマを生成し、このプラズマにより、サセプタ電極８に載置した基板１６にＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ処理をおこなう。
このとき、高周波電力は、高周波電源１から給電線１Ａの同軸ケーブル，整合回路２Ａ，給電板３，プラズマ励起電極（カソード電極）４に供給される。一方、高周波電流の経路を考えた場合、電流はこれらを介してプラズマ空間（チャンバ室６０）を経由した後、さらにもう一方の電極（サセプタ電極）８，シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ底部１０Ａ，チャンバ壁１０を通る。その後、シャーシ２１，マッチングボックス２，給電線１Ａのシールド線を通り、高周波電源１のアースに戻る。
【００３５】
ここで、本実施形態のプラズマ処理装置における第１直列共振周波数ｆ0 について説明する。
【００３６】
第１直列共振周波数ｆ0 は、プラズマチャンバＣＮのインピーダンスの周波数依存性を計測し、インピーダンスＺの極小値のうち最小の周波数の値であり、この値が、前記電力周波数ｆe より大きな値の範囲になるよう設定される。
この第１直列共振周波数ｆ0 は、機械的な構造をその多くの要因としてきまる電気的高周波的な特性であり、具体的には図３，図４に示すように測定される。図３はプラズマ処理装置のインピーダンス特性を説明するための模式図であり、図４は、図３の等価回路を示す回路図である。
【００３７】
プラズマチャンバＣＮの測定範囲としては、整合回路２Ａの受動素子のうち出力最終段の受動素子の出力端位置で切り離した状態をその対象とする。つまり、図３に示すように、給電板３に接続されるチューニングコンデンサ２４の出力端位置ＰＲで、給電板３と整合回路２Ａの端子とのネジ止めを外して整合回路２Ａを切り離した状態のプラズマチャンバＣＮを測定範囲とする。
【００３８】
そして図３に破線で示すように、インピーダンス測定器ＡＮのプローブ１０５を切り離した出力端位置ＰＲおよびプラズマチャンバＣＮの例えばシャーシ２１とされるアース位置に接続する。この状態で、インピーダンス測定器ＡＮの発振する測定周波数を例えば１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲に変化させて、プラズマチャンバＣＮの上記測定範囲に対するインピーダンスのベクトル量（Ｚ，θ）を測定する。
このプローブ１０５は、図３に示すように、導線１１０上に絶縁被覆１１２を設け、この絶縁被覆１１２上に外周導体１１１を被覆してなるものである。このプローブ１０５は同軸ケーブルを通してインピーダンス測定器（共振周波数測定器）ＡＮに接続されている。
【００３９】
ついで、図５に示すように、測定周波数ｆ（ＭＨｚ）を横軸とし、縦軸としてインピーダンスＺ（Ω）と位相θ（ｄｅｇ）とを同一のグラフ上にプロットしていく。ここで、図において、左側の縦軸はインピーダンスＺ（Ω）であり、右側の縦軸は位相θ（ｄｅｇ）に対応している。描画されたインピーダンス特性曲線（実線）および位相曲線（破線）のうち、インピーダンスの最小値Ｚmin の周波数、つまり、測定周波数ｆの低い側から数えて一番最初に位相θがマイナスからプラスに変化したときに、位相θがゼロとなる周波数を、第１直列共振周波数ｆ0 として定義する。
【００４０】
このとき、測定される第１直列共振周波数ｆ0 に対して、考慮されている電気的高周波的要因は、図３に示すように、上記測定範囲のうち、以下のものが考えられる。
給電板（フィーダ）３のインダクタンスＬf および抵抗Ｒf
プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ電極容量Ｃe
シャフト１３のインダクタンスＬC および抵抗ＲC
ベローズ１１のインダクタンスＬB および抵抗ＲB
チャンバ壁１０のインダクタンスＬA および抵抗ＲA
絶縁体１７ａを挟んでガス導入管１７とプラズマ励起電極４との間の容量ＣA
プラズマ励起電極４とシャーシ２１との間の容量ＣB
プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０との間の容量ＣC
【００４１】
これらの電気的高周波的要因が、プラズマ発光時に供給される高周波電流が流れる回路と同様にして、図４に示すように、給電板（フィーダ）３のインダクタンスＬf および抵抗Ｒf 、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ電極容量Ｃe 、シャフト１３のインダクタンスＬC および抵抗ＲC 、ベローズ１１のインダクタンスＬB および抵抗ＲB 、チャンバ壁１０のインダクタンスＬA および抵抗ＲA 、が順に直列に接続されてその終端の抵抗ＲA がアースされるとともに、抵抗Ｒf とプラズマ電極容量Ｃe との間に、容量ＣA ，容量ＣB ，容量ＣC の一端がアースされた状態でそれぞれ並列に接続された等価回路を形成しており、この等価回路のインピーダンス特性を計測することで、本実施形態の第１直列共振周波数ｆ0 を定義することができる。
【００４２】
このように定義された第１直列共振周波数ｆ0 の３倍が、高周波電源１から供給される電力周波数ｆe より大きな値の範囲になるように設定する。
ここで、第１直列共振周波数ｆ0 を設定する方法としては、例えば、
▲１▼給電板３の形状（長さ）を調整する。
▲２▼プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０とのオーバーラップ面積を調整する。
▲３▼プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０との間の絶縁材料を調節する。
▲４▼サセプタ電極８とチャンバ壁１０とを導体で接続する。
等の手法を適用することができる。
【００４３】
例えば、本実施形態のプラズマ処理装置においては、電力周波数ｆe を４０．６８ＭＨｚに設定して、０〜１００ＭＨｚの範囲の測定周波数ｆ（ＭＨｚ）に対してインピーダンスＺ（Ω）と位相θ（ｄｅｇ）を測定し、図６に示すように、インピーダンス特性曲線および位相曲線を描画する。そして、
３ｆ0   ＞  ｆe      （２）
を満たすように、第１直列共振周波数ｆ0 を１６．５ＭＨｚとして設定する。
【００４４】
本実施形態のプラズマ処理装置においては、プラズマチャンバＣＮの第１直列共振周波数ｆ0 の３倍を、前記電力周波数ｆe より大きな値の範囲に設定することにより、従来は、考慮されていなかったプラズマチャンバＣＮの全体的な電気的高周波的な特性を適正な範囲に収めることができる。これにより、動作安定性を向上して、従来一般的に使用されていた１３．５６ＭＨｚ程度以上の高い周波数の電力を投入した場合であっても、高周波電源１からの電力を、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ発生空間に効率よく導入することが可能となる。同時に、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べて、プラズマ空間で消費される実効的な電力を大きくし、生成するプラズマ密度の上昇を図ることができる。その結果、プラズマ励起周波数の高周波化による処理速度の向上を図ること、つまり、プラズマＣＶＤ等により膜の積層をおこなう際には、堆積速度の向上を図ることができる。
【００４５】
さらに、プラズマ空間に効率よく電力が供給されることにより、プラズマの不要な広がりも抑制でき、被処理基体１６における膜面内方向におけるプラズマ処理の均一性の向上を図ることができ、成膜処理においては膜厚の膜面内方向分布の均一性の向上を図ることが可能となる。
同時に、高い電力を投入することによりプラズマポテンシャルを低くすることができ、イオンによるダメージを抑制できるので、プラズマＣＶＤ、スパッタリングなどの成膜処理においては、成膜状態の向上、すなわち、堆積した膜における絶縁耐圧や、エッチング液に対する耐エッチング性、そして、いわゆる膜の「固さ」つまり膜の緻密さ等の膜特性の向上を図ることが可能となる。
ここで、膜の緻密さは例えば、ＢＨＦ液によるエッチングに対する浸食されにくさ、耐エッチング性によって表現可能である。
【００４６】
さらに、同一周波数を供給した場合に、従来のプラズマ処理装置と比べてプラズマ空間に効率よく電力を供給することができるため、電力の消費効率を向上し、同等の処理速度もしくは膜特性を得るために、従来より少ない投入電力ですむようにできる。したがって、電力消費の低減を図ること、ランニングコストの削減を図ることができる。同時に、従来と同じ投入時間を用いる場合には、処理時間を短縮することが可能となり、生産性の向上を図ることができる。いずれの場合も省力化が可能となり、電力消費に伴う二酸化炭素の排出総量を削減することが可能となる。
【００４７】
そして、プラズマ処理装置の実機が設置してある場所で、インピーダンス測定器ＡＮにより第１直列共振周波数ｆ0 を測定するだけで、短時間にプラズマ処理装置の性能確認および、性能の評価が可能となる。このため、成膜された基板を検査するために、製造ラインを数日あるいは数週間停止してプラズマ処理装置の性能確認および、性能の評価をする必要がなくなり、製造ラインとしての生産性を向上することができる。
この第１直列共振周波数ｆ0 は、機械的な構造をその多くの要因としてきまる電気的高周波的な特性であり、各実機ごとに異なっていると考えられる。上記の範囲に、この第１直列共振周波数ｆ0 を設定することにより、各実機に対しても、従来考慮されていなかったその全般的な電気的高周波的特性を設定することが可能となり、プラズマ発生の安定性を期待することができる。その結果、動作安定性の高いプラズマ処理装置を提供することが可能となる。
【００４８】
なお、図１６に示すように、それぞれのインピーダンスが一致する複数本の導線１０１ａ〜１０１ｈの一端をプローブ取付具１０４に接続してなるフィクスチャを使用してプラズマチャンバＣＮのインピーダンス特性を測定することも可能である。
プローブ取付具１０４は、例えば５０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍの銅板を、締め付け部１０６とリング部とができるように成形されている。リング部はプローブ１０５の外側にはめ込み可能な径とされる。このプローブ取付部１０４に導線１０１ａ〜１０１ｈの一端をハンダ付けなどにより電気的に接続する。
導線１０１ａ〜１０１ｈの他端には、測定対象（プラズマチャンバＣＮ）との着脱用の端子（圧着端子）１０２ａ〜１０２ｈが取り付けられている。
このフィクスチャを使用するに際してはプローブ取付具１０４のリング状部１０４をプローブ１０５にはめ込み、締め付け部１０６で締め付けを行う。一方各導線１０１ａ〜１０１ｈは略点対称となるように圧着端子１０２ａ〜１０２ｈにおいて測定対象に、図１７に示すように、ねじ１１４により着脱自在にねじ止めする
導体１０１ａ〜１０１ｈは、例えばアルミニウム、銅、銀、金により構成すればよく、または、銀、金を５０μｍ以上メッキして構成してもよい。
【００４９】
このようなフィクスチャを使用してインピーダンスを測定する方法を図１７を用いて説明する。
まずプラズマ処理装置の高周波電源１とマッチングボックス２をプラズマ処理装置から取り外す。インピーダンス測定具のプローブ１０５の導線１１０を給電板３に接続する。次いでインピーダンス測定具のフィクスチャの導線１０１ａ〜１０１ｈに接続する圧着端子１０２ａ〜１０２ｈをプラズマ処理装置のハウジング２１に給電板３を中心とする略点対称となるようにネジ１１４によってネジ止めする。インピーダンス測定具をこのように配置した後、測定信号をインピーダンス測定具の導線１１０に供給し、前記プラズマ処理装置の給電板３からプラズマ空間６０を経てハウジング２１に至る経路のインピーダンスを測定する。
これにより、測定対象の大きさ、あるいは、測定する２点間の距離に制約を与えることなく、かつ、測定対象に均一に電流を流すことができ、測定対象のインピーダンスを測定するのに影響を及ぼさない残留インピーダンス値を設定することにより、正確にインピーダンス測定をおこなうことができる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、サセプタ電極側８に基板１６を載置してプラズマ励起電極４に対する電力周波数ｆe と第１直列共振周波数ｆ0 とを設定したが、カソード電極４側に基板１６を取り付けるよう対応することも可能である。
【００５１】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第２実施形態］
図７は本実施形態のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【００５２】
本実施形態のプラズマ処理装置は、２周波励起タイプのプラズマ処理装置とされ、図１〜図４に示した第１実施形態と異なるのはサセプタ電極８側に電力を供給する点と、測定用端子６１に関する点と、第１直列共振周波数ｆ0 の設定に関する点である。それ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のプラズマ処理装置は、プラズマチャンバ（プラズマ処理室）ＣＮの第１直列共振周波数ｆ0 の１．３倍が、前記高周波電源１からプラズマチャンバＣＮに供給される電力周波数ｆe より大きな値の範囲に設定される。
【００５３】
本実施形態のプラズマ処理装置は、図７に示すように、サセプタ電極８の周囲にサセプタシールド１２が設けられ、ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、これらの隙間がシャフト１３の周囲の設けられた電気絶縁物からなる絶縁手段１２Ｃによって真空絶縁されるとともに電気的にも絶縁されている。また、ウエハサセプタ８およびサセプタシールド１２は、ベローズ１１により上下動可能に構成されている。この構成により、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間の距離が調整可能となっている。また、サセプタ電極８は、シャフト１３下端に接続された給電板２８、および、導電体からなるサセプタ電極側マッチングボックス２６内部に収納された整合回路２５を介して第２の高周波電源２７と接続されている。
これら給電板２８は、サセプタシールド１２の支持筒１２Ｂ下端に接続されたシャーシ２９に覆われるとともに、シャーシ２９は、同軸ケーブルとされる給電線２７Ａのシールド線によって接続されマッチングボックス２６とともにアースされている。これにより、サセプタシールド１２，シャーシ２９，マッチングボックス２９は直流的に同電位となっている。
【００５４】
ここで、整合回路２５は、第２の高周波電源２７とサセプタ電極８との間のインピーダンスの整合を図るものとされ、この整合回路２５としては、図７に示すように、複数の受動素子として、第２の高周波電源２７と給電板２８との間に、チューニングコイル３０とチューニングコンデンサ３１とが直列に設けられ、これらと並列にロードコンデンサ３２が接続され、このロードコンデンサ３２の一端はマッチングボックス２６に接続されており、整合回路２Ａと略同様の構成とされている。マッチングボックス２６は給電線２７Ａのシールド線を介して接地電位に設定されており、同時に、ロードコンデンサ３２の一端がアースされている。なお、チューニングコイル３０と直列にチューニングコイルを接続することや、ロードコンデンサ３２と並列にロードコンデンサを設けることも可能である。
給電板２８としては給電板３と同様なものが適用され、この給電板２８は整合回路２５からの端子およびシャフト１３にそれぞれネジ止めされている。
【００５５】
本実施形態のプラズマチャンバＣＮの測定範囲である、整合回路２Ａの受動素子のうち出力最終段の受動素子であるチューニングコンデンサ２４の出力端位置ＰＲには、前記プラズマチャンバＣＮのインピーダンス測定用端子（共振周波数測定用端子）６１が設けられている。このインピーダンス測定用端子６１は、第１実施形態で測定範囲を規定した出力端位置ＰＲから、導体によってシャーシ２１の外部までのびている。
【００５６】
本実施形態のプラズマ処理装置においては、サセプタ電極８上に被処理基板１６を載置し、第１、第２の高周波電源１，２７からプラズマ励起電極４とサセプタ電極８の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管１７からシャワープレート６を介して反応ガスをチャンバ６０内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板１６に対して成膜等のプラズマ処理をおこなう。このとき、第１の高周波電源１から１３．５６ＭＨｚ程度以上の周波数の電力、具体的には、例えば１３．５６ＭＨｚ，２７．１２ＭＨｚ，４０．６８ＭＨｚ等の周波数の電力を投入する。そして、第２の高周波電源２７からも第１の高周波電源１と同等の電力を供給するか、または、異なる周波数の電力、例えば１．６ＭＨｚ程度の電力を投入することもできる。
【００５７】
ここで、本実施形態のプラズマ処理装置における第１直列共振周波数ｆ0 は、第１実施形態と同様にして測定・定義する。本実施形態の第１直列共振周波数ｆ0 は、具体的には図８，図９に示すように測定・定義される。
図８は本実施形態のプラズマ処理装置のインピーダンス特性を説明するための模式図であり、図９は、図８の等価回路を示す回路図である。
【００５８】
本実施形態のプラズマチャンバＣＮの測定範囲としては、インピーダンス測定用端子６１からみたプラズマチャンバＣＮの状態をその対象とする。つまり、図９に示すように、第１実施形態における測定範囲と同様にして、チューニングコンデンサ２４の出力端位置ＰＲと直列に接続されたインピーダンス測定用端子６１を測定範囲とする。つまり、プラズマ発生時には、出力端位置ＰＲから給電板３等と並列に接続された整合回路２Ａ、および、サセプタ電極８に接続された整合回路２５は、インピーダンス特性（高周波数特性）測定時には切り離すことになる。
ここで、図には高周波電源１，２７が記載してあるが、これらは電力供給状態を示すものではなく、整合回路２Ａ，２５の接地状態を示すことを主眼とするものである。というのも、電力供給状態においては、インピーダンス特性を計測することはできないからである。
【００５９】
そして、図８に破線で示すように、インピーダンス測定器ＡＮのプローブ１０５をインピーダンス測定用端子６１およびプラズマチャンバＣＮの例えばシャーシ２１とされるアース位置に接続する。この状態で、インピーダンス測定器ＡＮの発振する測定周波数を例えば１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲に変化させて、プラズマチャンバＣＮの上記測定範囲に対するインピーダンスのベクトル量（Ｚ，θ）を測定する。
【００６０】
ついで、図１０に示すように、測定周波数ｆ（ＭＨｚ）を横軸とし、縦軸としてインピーダンスＺ（Ω）と位相θ（ｄｅｇ）とを同一のグラフ上にプロットしていく。ここで、図において、左側の縦軸はインピーダンスＺ（Ω）であり、右側の縦軸は位相θ（ｄｅｇ）に対応している。描画されたインピーダンス特性曲線および位相曲線のうち、インピーダンスの最小値Ｚmin の周波数、つまり、測定周波数ｆの低い側から数えて一番最初に位相θがマイナスからプラスに変化したときに、位相θがゼロとなる周波数を、第１直列共振周波数ｆ0 として定義する。
【００６１】
このとき、測定される第１直列共振周波数ｆ0 に対して、考慮されている電気的高周波的要因は、図８に示すように、上記測定範囲のうち、以下のものが考えられる。
給電板（フィーダ）３のインダクタンスＬf および抵抗Ｒf
プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ電極容量Ｃe
サセプタ電極８とサセプタシールド１２との間の容量ＣS
サセプタシールド１２の支持筒１２ＢのインダクタンスＬC および抵抗ＲC
ベローズ１１のインダクタンスＬB および抵抗ＲB
チャンバ壁１０のインダクタンスＬA および抵抗ＲA
絶縁体１７ａを挟んだガス導入管１７とプラズマ励起電極４との間の容量ＣA
プラズマ励起電極４とシャーシ２１との間の容量ＣB
プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０との間の容量ＣC
【００６２】
これらの電気的高周波的要因が、プラズマ発光時に供給される高周波電流の流れる回路と同様と見なせる状態として、図９に示すように、給電板（フィーダ）３のインダクタンスＬf および抵抗Ｒf 、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ電極容量Ｃe 、サセプタ電極８とサセプタシールド１２との間の容量ＣS 、サセプタシールド１２の支持筒１２ＢのインダクタンスＬC および抵抗ＲC 、ベローズ１１のインダクタンスＬB および抵抗ＲB 、チャンバ壁１０のインダクタンスＬA および抵抗ＲA が、順に直列に接続されてその終端の抵抗ＲA がアースされるとともに、出力端位置ＰＲに接続された整合回路２Ａからの寄与、抵抗Ｒf とプラズマ電極容量Ｃe との間に一端がアースされた状態でそれぞれ並列に接続された容量ＣA ，容量ＣB ，容量ＣC が、等価回路を形成しており、この等価回路のインピーダンス特性を計測することで、本実施形態の第１直列共振周波数ｆ0 を定義することができる。
【００６３】
このように定義された第１直列共振周波数ｆ0 の１．３倍を、高周波電源１から供給される電力周波数ｆe より大きな値の範囲に設定する。
ここで、第１直列共振周波数ｆ0 を調整設定する方法としては、例えば、
▲１▼給電板３の形状長さを変化させる。
▲２▼プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０とのオーバーラップ面積を制御する。
▲３▼プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０との間の絶縁材料を厚くする。
▲４▼サセプタ電極８とチャンバ壁１０とを導体で接続する等調整する。
等の手法を適用することができる。
【００６４】
例えば、本実施形態のプラズマ処理装置においては、電力周波数ｆe を４０．６８ＭＨｚに設定して、１〜１００ＭＨｚの範囲の測定周波数ｆ（ＭＨｚ）に対してインピーダンスＺ（Ω）と位相θ（ｄｅｇ）を測定し、図１０に示すように、インピーダンス特性曲線および位相曲線を描画する。そして、
１．３ｆ0   ＞  ｆe      （３）
を満たすように、第１直列共振周波数ｆ0 を４２．５ＭＨｚとして設定する。
【００６５】
本実施形態のプラズマ処理装置においては、第１実施形態と同等の効果を奏するとともに、前記プラズマチャンバＣＮの前記整合回路２Ａの出力端位置ＰＲに、前記プラズマチャンバＣＮのインピーダンス測定用端子６１を設けることにより、プラズマチャンバＣＮのインピーダンス特性測定時において、プロービングを容易におこなうことが可能となり、第１直列共振周波数ｆ0 の測定時における作業効率を向上することができる。
【００６６】
なお、本実施形態において、インピーダンス測定用端子６１が、マッチングボックス２を貫通せずに、インピーダンスを測定する際にプラズマ処理装置の高周波電源１とマッチングボックス２をプラズマ処理装置から取り外すように構成することも可能である。
【００６７】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第３実施形態］
図１１は本実施形態のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【００６８】
本実施形態のプラズマ処理装置は、２周波励起タイプのプラズマ処理装置とされ、図７〜図９に示した第２実施形態と異なるのは、測定用端子６１付近の構成に関する点と、第１直列共振周波数ｆ0 および直列共振周波数ｆ0'の設定に関する点である。それ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のプラズマ処理装置は、プラズマチャンバ（プラズマ処理室）ＣＮの第１直列共振周波数ｆ0 が、前記高周波電源１からプラズマチャンバＣＮに供給される電力周波数ｆe の３倍より大きな値の範囲に設定されるとともに、後述するように、電極間４，８の容量Ｃe によって規定される直列共振周波数ｆ0'が、電力周波数ｆe の（電極間の距離ｄ／プラズマ非発光部の距離δ）の平方根倍よりも大きく設定される。
【００６９】
本実施形態のプラズマ処理装置は、図１１に示すように、整合回路２Ａの出力端位置ＰＲ付近に、前記整合回路２Ａと前記インピーダンス測定用端子（共振周波数測定用端子）６１とを切り替えるスイッチとして、整合回路２Ａと給電板３との間に設けられるスイッチＳＷ１と、インピーダンス測定用端子６１と給電板との間に設けられるスイッチＳＷ２とが設けられている。
これらスイッチ、ＳＷ１，ＳＷ２は、前記高周波電力配電体３端部と前記共振周波数測定用端子６１との間に、プラズマを励起する際には前記配電体３端部と前記測定用端子６１との電気的接続を切るとともに前記配電体３端部と前記整合回路２Ａの出力端ＰＲとの電気的接続を確保し、かつ、前記プラズマ処理室ＣＮの共振周波数を測定する際には前記配電体３端部と前記測定用端子６１との電気的接続を確保するとともに前記配電体３と前記整合回路２Ａの出力端ＰＲとの電気的接続を切断するものとされている。
【００７０】
ここで、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を整合回路２Ａ側に接続した場合における整合回路２Ａの出力端位置ＰＲ側からのインピーダンス特性（共振周波数特性）と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を前記インピーダンス測定用端子６１側に接続した場合におけるインピーダンス測定用端子６１側からのインピーダンス特性（共振周波数特性）とが等しく設定さる、つまり、後述の図１１に示すように、スイッチＳＷ１付近のインピーダンスＺ1 とスイッチＳＷ２付近のインピーダンスＺ2 とが等しく設定される。
すなわち、前記スイッチＳＷ１，ＳＷ２により、前記高周波配電体３端部と前記共振周波数測定用端子６１との電気的接続を切るとともに前記配電体３端部と前記整合回路２Ａの出力端ＰＲとの電気的接続を確保した場合における前記整合回路２Ａの出力端ＰＲ位置で測定する共振周波数特性と、前記スイッチＳＷ１，ＳＷ２により、前記配電体３端部と前記測定用端子６１との電気的接続を確保するとともに前記配電体３と前記整合回路２Ａの出力端ＰＲとの電気的接続を切断した場合における前記共振周波数測定用端子６１で測定した共振周波数特性と、が等しく設定されてなる。
【００７１】
これは、スイッチＳＷ１を整合回路２Ａ側に接続してスイッチＳＷ２を開いた場合における整合回路２Ａの出力端位置ＰＲ側つまり出力端位置ＰＲからスイッチＳＷ２への分岐点ＢまでのインピーダンスＺ1 と、前記スイッチＳＷ２を前記インピーダンス測定用端子６１側に接続してスイッチＳＷ１を開いた場合におけるインピーダンス測定用端子６１側つまりインピーダンス測定用端子６１からスイッチＳＷ１への分岐点ＢまでのインピーダンスＺ2 とが等しく設定されるということを意味している。
インピーダンス測定用端子６１には、図８に示した第２実施形態と同様に、インピーダンス測定器ＡＮのプローブが着脱自在に接続されてなる。このプローブには、同時に、プラズマチャンバＣＮの例えばシャーシ２１とされるアース位置に着脱自在に接続されている。
【００７２】
ここで、本実施形態のプラズマ処理装置における第１直列共振周波数ｆ0 は、第２実施形態と同様にして測定・定義する。本実施形態の第１直列共振周波数ｆ0 は、具体的には図１１，図１２に示すように測定・定義される。
図１２は図１１の本実施形態のプラズマ処理装置のインピーダンス特性測定用の等価回路を示す回路図である。
【００７３】
本実施形態のプラズマ処理装置においては、スイッチＳＷ１を閉じるとともに、スイッチＳＷ２を開いた状態において、図７〜図９に示した第２実施形態と同様にして、サセプタ電極８上に被処理基板１６を載置し、第１、第２の高周波電源１，２７からプラズマ励起電極４とサセプタ電極８の双方にそれぞれ高周波電力を印加するとともにガス導入管１７からシャワープレート６を介して反応ガスをチャンバ６０内に供給してプラズマを発生させ、被処理基板１６に対して成膜等のプラズマ処理をおこなう。このとき、第１の高周波電源１から１３．５６ＭＨｚ程度以上の周波数の電力、具体的には、例えば１３．５６ＭＨｚ，２７．１２ＭＨｚ，４０．６８ＭＨｚ等の周波数の電力を投入する。そして、第２の高周波電源２７からも第１の高周波電源１からと同等か、異なる周波数の電力、例えば１．６ＭＨｚ程度の電力を投入することもできる。
【００７４】
本実施形態のプラズマチャンバＣＮの測定範囲としては、インピーダンス測定用端子６１からみたプラズマチャンバＣＮの状態をその対象とする。これは、図１１に示すように、スイッチＳＷ１付近のインピーダンスＺ1 とスイッチＳＷ２付近のインピーダンスＺ2 とが等しく設定されたことで、出力端位置ＰＲからみた状態のプラズマチャンバＣＮの測定範囲に等しいものとなっている。
これは、インピーダンス測定時において整合回路２Ａを電気的に切り離すためには機械的に回路を着脱する必要のあった第１，第２実施形態に対して、本実施形態では、図１１に示すように、スイッチＳＷ１によって整合回路２Ａを測定範囲から切り離し、測定範囲外とすることができるためで、これにより、プラズマチャンバＣＮのインピーダンス特性を測定することが容易になる。
ここで、第２実施形態における測定範囲と比べるとスイッチＳＷ２が加わっているが、これは、プラズマ発光時にはスイッチＳＷ１は閉じた状態となっている、つまり、インピーダンス特性に対するスイッチＳＷ１の寄与が存在していることに対応している。すなわち、このスイッチＳＷ１付近のインピーダンスＺ1 と等しいインピーダンスＺ2 を有するスイッチＳＷ２付近を含んで上記測定範囲とすることにより、インピーダンス測定用端子６１からみたプラズマチャンバＣＮの測定範囲を、実際にプラズマ発光時に高周波電流の流れる回路状態に近づけてインピーダンス測定の正確性をより向上することが可能となる。
【００７５】
そして、スイッチＳＷ２を閉じるとともに、スイッチＳＷ１を開いた状態に設定して、図７〜図９に示した第２実施形態と同様にして、インピーダンス測定器ＡＮの発振する測定周波数を例えば１ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの範囲に変化させて、プラズマチャンバＣＮの上記測定範囲に対するインピーダンスのベクトル量（Ｚ，θ）を測定する。ここで、インピーダンス測定器ＡＮが、インピーダンス測定用端子６１に着脱自在に接続されてなることにより、プラズマチャンバＣＮと整合回路２Ａとを着脱することなく、かつ、第２実施形態における図８に示したインピーダンス測定プローブ１０５を着脱することなく、スイッチＳＷ１，ＳＷ２切り替えのみによりインピーダンス特性の測定および第１直列共振周波数ｆ0 の測定を容易におこなうことが可能となる。
【００７６】
ついで、図１３に示すように、測定周波数ｆ（ＭＨｚ）を横軸とし、縦軸としてインピーダンスＺ（Ω）と位相θ（ｄｅｇ）とを同一のグラフ上にプロットしていく。ここで、図において、左側の縦軸はインピーダンスＺ（Ω）であり、右側の縦軸は位相θ（ｄｅｇ）に対応している。描画されたインピーダンス特性曲線および位相曲線のうち、インピーダンスの最小値Ｚmin の周波数、つまり、測定周波数ｆの低い側から数えて一番最初に位相θがマイナスからプラスに変化したときに、位相θがゼロとなる周波数を、第１直列共振周波数ｆ0 として定義する。
【００７７】
このとき、測定される第１直列共振周波数ｆ0 に対して、考慮されている電気的高周波的要因は、図１３に示すように、上記測定範囲のうち、以下のものが考えられる。
スイッチＳＷ２のインダクタンスＬSWおよび抵抗ＲSW
給電板（フィーダ）３のインダクタンスＬf および抵抗Ｒf
プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ電極容量Ｃe
整合回路２５からの寄与
サセプタ電極８とサセプタシールド１２との間の容量ＣS
サセプタシールド１２の支持筒１２ＢのインダクタンスＬC および抵抗ＲC
ベローズ１１のインダクタンスＬB および抵抗ＲB
チャンバ壁１０のインダクタンスＬA および抵抗ＲA
絶縁体１７ａを挟んでガス導入管１７とプラズマ励起電極４との間の容量ＣA
プラズマ励起電極４とシャーシ２１との間の容量ＣB
プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０との間の容量ＣC
【００７８】
これらの電気的高周波的要因が、プラズマ発光時に供給される高周波電流が流れる回路と同様と見なせる状態として、図１２に示すように、スイッチＳＷ２のインダクタンスＬSWおよび抵抗ＲSW、給電板（フィーダ）３のインダクタンスＬf および抵抗Ｒf 、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ電極容量Ｃe 、サセプタ電極８とサセプタシールド１２との間の容量ＣS 、シャフト１３のインダクタンスＬC および抵抗ＲC 、ベローズ１１のインダクタンスＬB および抵抗ＲB 、チャンバ壁１０のインダクタンスＬA および抵抗ＲA 、が順に直列に接続されてその終端の抵抗ＲA がアースされるとともに、抵抗Ｒf とプラズマ電極容量Ｃe との間に一端がアースされた状態でそれぞれ並列に接続された容量ＣA ，容量ＣB ，容量ＣC が、等価回路を形成しており、この等価回路のインピーダンス特性を計測することで、本実施形態の第１直列共振周波数ｆ0 を定義することができる。
【００７９】
このように定義された第１直列共振周波数ｆ0 を、高周波電源１から供給される電力周波数ｆe の３倍より大きな値の範囲に設定する。
ここで、第１直列共振周波数ｆ0 を設定する方法としては、例えば、
▲１▼給電板３の形状長さを変化する。
▲２▼プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０とのオーバーラップ面積を減少する。
▲３▼プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０との間の絶縁材料を厚くする。
▲４▼サセプタシールド１２とチャンバ壁１０とを導体で短絡する。
等の手法を適用することができる。
【００８０】
例えば、本実施形態のプラズマ処理装置においては、電力周波数ｆe を４０．６８ＭＨｚに設定して、０〜１５０ＭＨｚの範囲の測定周波数ｆ（ＭＨｚ）に対してインピーダンスＺ（Ω）と位相θ（ｄｅｇ）を測定し、図１３に示すように、インピーダンス特性曲線および位相曲線を描画する。そして、
ｆ0 ＞  ３ｆe           （４）
を満たすように、第１直列共振周波数ｆ0 を１２３．７８ＭＨｚとして設定する。
【００８１】
そして、本実施形態においては、プラズマ励起電極（電極）４とサセプタ電極（対向電極）８との間のプラズマ電極容量Ｃe によって規定される直列共振周波数ｆ0'を、前記電力周波数ｆe の３倍より大きな値の範囲に設定する。
ｆ0' ＞  ３ｆe           （５）
ここで、直列共振周波数ｆ0'は、上記の第１直列共振周波数ｆ0'における、インピーダンス特性の測定と同様にして、プラズマ励起電極４，サセプタ電極８間のインピーダンス特性として定義されるものである。
つまりサセプタ電極８の一端をアースして、プラズマ励起電極８の一端からインピーダンス特性を測定し、測定周波数ｆの低い側から数えて一番最初に位相θがマイナスからプラスに変化したときに、位相θがゼロとなる周波数を、直列共振周波数ｆ0'として定義している。
直列共振周波数ｆ0'は、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との機械的な形状によって規定される電気的高周波的な特性であり、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ電極容量Ｃe の平方根の逆数に比例する値となる。
これにより、直接プラズマを発光させる前記電極４，８の周波数特性を規定できるため、プラズマ発光空間に対して電力をより効果的に投入することができ、さらなる電力消費効率の向上か、または、処理効率の向上を図ることが可能となる。
【００８２】
さらに、本実施形態においては、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ電極容量Ｃe によって規定される直列共振周波数ｆ0'を、前記電力周波数ｆe に対して、上記（１）式なる関係を満たすように設定する。
【００８３】
図１４は、プラズマ発光状態における電極間の状態を示す模式図である。
図１４に示すように、この対向する平行平板型とされるプラズマ励起電極４，サセプタ電極８間の距離をｄとし、この電極４，８間の距離方向においてそれぞれの電極４，８と発光時のプラズマとの距離の和をδとする。つまり、プラズマ発光時に目視できるプラズマ発光領域Ｐとプラズマ励起電極４との間のプラズマ発光していない部分の距離をδa 、プラズマ発光領域Ｐとサセプタ電極８との間のプラズマ発光していない部分の距離をδb としたときに、式（６）に示すようにこれらの和をδとする。
δa ＋δb ＝ δ            （６）
ここで、電極４，８間の距離ｄと、電極４，８間においてプラズマの発光していない部分の距離の和δとから、実際にプラズマ発光状態における電極４，８間のモデル的な容量Ｃ0"が求められる。
【００８４】
プラズマ発光時における平行平板電極４，８は、その間にあるプラズマ発光領域Ｐが導体として見なせるため、あたかも、電極４，８間の距離がδになったようにみなすことができる。その結果、プラズマ発光時の平行平板電極４，８間の容量Ｃ0"は、電極４，８間の距離に反比例するため、非プラズマ発光時に容量Ｃ0 だったものが、プラズマ発光時には見かけ上ｄ／δ倍になる。
Ｃ0   ∝ １／ｄ
Ｃ0"  ∝ １／δ              （７）
∴Ｃ0"  ∝ ｄ／δ・Ｃ0
【００８５】
そして、前記直列共振周波数ｆ0'は容量Ｃ0 の平方根の逆数に比例するため、プラズマ発光時における電極４，８間の直列共振周波数ｆ0"は容量Ｃ0"の平方根の逆数に比例する、つまり、ｄ／δの平方根の逆数に比例する。
ｆ0'  ∝ １／√Ｃ0 
ｆ0"  ∝ １／√Ｃ0"                  （８）
∴ｆ0"  ∝ （ｄ／δ）-1/2・ｆ0'
【００８６】
このプラズマ発光時における電極４，８間の直列共振周波数ｆ0"と前記電力周波数ｆe との関係を第１直列共振周波数ｆ0 と電力周波数ｆe との関係のように設定する。
ｆ0" ＞  ｆe           （９）
この式（９）を式（８）によって書き直すと、上記式（１）となる。
前記直列共振周波数ｆ0'と前記電力周波数ｆe とが、上記式（１）なる関係を満たしてなることにより、、上記のプラズマ発光時におけるモデル的な容量Ｃ0"から規定される直列共振周波数ｆ0"の値と、非プラズマ発光時における電極４，８間の容量から規定される直列共振周波数ｆ0'の値との関係を設定することができる。したがって、直列共振周波数ｆ0'のｄ／δの平方根の逆数倍の値が、電力周波数ｆe よりも大きく設定されることにより、プラズマ発光時における電極４，８の直列共振周波数ｆ0'を電力周波数ｆe に対して設定し、プラズマ発光時の電力消費効率の向上を図ることが可能となる。
【００８７】
本実施形態のプラズマ処理装置においては、第１実施形態と同等の効果を奏するとともに、インピーダンス測定用端子６１にインピーダンス測定器を着脱自在に接続するとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を設け、これらのインピーダンスＺ1 とインピーダンスＺ2 とを等しく設定することで、プラズマチャンバＣＮと整合回路２Ａとを着脱することなく、かつ、インピーダンス測定用プローブ１０５を着脱することなく、スイッチＳＷ１，ＳＷ２切り替えのみによりインピーダンス特性の測定および第１直列共振周波数ｆ0 の測定を容易におこなうことが可能となり、同時に、インピーダンス測定端子６１に接続されたインピーダンス測定器ＡＮからのインピーダンス測定値を、整合回路２Ａ出力側最終段の出力位置ＰＲから測定した値と同等と見なすことができるため、第１直列共振周波数ｆ0 の算出の補正が不要となり、実測値の換算が不要となり、作業効率を向上し、第１直列共振周波数ｆ0 の測定をより正確におこなうことができる。
さらに、前記直列共振周波数ｆ0'と前記電力周波数ｆe との値を設定することにより、直接プラズマを発光させる前記電極４，８の周波数特性を規定できるため、プラズマ発光空間に対して電力をより効果的に投入することができ、さらなる電力消費効率の向上か、または、処理効率の向上を図ることが可能となる。
【００８８】
なお、本実施形態において、２つのスイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２を設ける構成としたが、分岐点から出力端位置ＰＲまでと分岐点からプローブまでのインピーダンスが等しく設定されていれば、よく、例えば１つのスイッチによりこれらの接続を切り替え可能とすることもできる。
【００８９】
さらに、本発明における上記の各実施形態においては、プラズマ励起電極４に対する電力周波数ｆe と第１直列共振周波数ｆ0 とを設定したが、サセプタ電極側８に対する周波数を設定するよう対応することも可能である。この場合、図７，図１１にＰＲ’で示すように、インピーダンス測定範囲を規定する整合回路２５の出力端位置を設定することができる。
さらに、平行平板型の電極４，８を有するタイプに変えて、ＩＣＰ（inductive coupled plasma）誘導結合プラズマ励起型、ＲＬＳＡ（radial line slot antenna）ラジアルラインスロットアンテナ型などのプラズマ処理装置や、ＲＩＥ（Riactive Ion Etching）反応性スパッタエッチング用の処理装置に適用することもできる。
なお、電極４，８に替えて、ターゲット材を取り付けることにより、プラズマ処理としてスパッタリングをおこなうことも可能である。
【００９０】
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の性能確認システムの他の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、購入発注者を単に発注者、また販売保守者を単に保守者という。
図２０は本実施形態のプラズマ処理装置の性能確認システムのシステム構成図である。
【００９１】
この図において、参照符号Ｃ1 ，Ｃ2 ，……はクライアント・コンピュータ（以下、単にクライアントという）、Ｓはサーバ・コンピュータ（性能状況情報提供手段，以下単にサーバという）、Ｄはデータベース・コンピュータ（基準情報記憶手段，以下単にデータベースという）、またＮは公衆回線である。クライアントＣ1 ，Ｃ2 ，……とサーバＳとデータベースＤとは、この図に示すように公衆回線Ｎを介して相互に接続されている。
【００９２】
クライアントＣ1 ，Ｃ2 ，……は、一般に広く普及しているインターネットの通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ等）を用いてサーバＳと通信する機能（通信機能）を備えたものである。このうち、クライアントＣ1 （発注者側情報端末）は、発注者が保守者に発注したプラズマチャンバＣＮの性能状況を公衆回線Ｎを介して確認するためのコンピュータであり、サーバＳが保持する「プラズマチャンバＣＮの性能情報提供ページ」を情報提供ページ（Ｗｅｂページ）として閲覧する機能（プラズマチャンバＣＮの性能状況情報閲覧機能）を備えたものである。また、クライアントＣ2 （保守者側情報端末）は、保守者が上記「性能状況情報」の一部である「第１直列共振周波数ｆ0 情報」をサーバＳにアップロードするとともに、クライアントＣ1 を介して発注者から発せられた電子メールを受信するためのものである。
【００９３】
上記サーバＳの通信機能は、公衆回線Ｎがアナログ回線の場合にはモデムによって実現され、公衆回線ＮがＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）等のデジタル回線の場合には専用ターミナルアダプタ等によって実現される。
サーバＳは、性能状況情報提供用のコンピュータであり、上記クライアントＣ1 から受信される閲覧要求に応じて、性能状況情報をインターネットの通信プロトコルを用いてクライアントＣ1 に送信する。ここで、上述した発注者が保守者からプラズマ処理装置を納入された時点では、性能状況情報を閲覧するための個別の「閲覧専用パスワード」が保守者から個々の発注者に提供されるようになっている。このサーバＳは、正規な閲覧専用パスワードが提供された場合のみ、性能状況情報のうち動作保守状況情報をクライアントＣ1 に送信するように構成されている。
【００９４】
ここで、具体的詳細については後述するが、上記「性能状況情報」は、保守者の販売するプラズマ処理装置（プラズマチャンバＣＮ）の機種に関する情報、各機種における仕様書としての品質性能情報、納入された各実機における品質性能を示すパラメータの情報、および、このパラメータ、メンテナンスの履歴情報等から構成されている。
このうち、各実機における品質性能、パラメータ、メンテナンスの履歴情報については、「閲覧専用パスワード」が提供された発注者のみに閲覧可能となっている。
【００９５】
また、これら「性能状況情報」は、保守者または発注者からサーバＳに提供されるとともに実際の動作・保守状況を示す「動作保守状況情報」と、データベースＤに蓄積されると共にカタログとして未購入のクライアントが閲覧可能な「性能基準情報」とから構成されるものである。「性能基準情報」は、保守者がプラズマチャンバＣＮによっておこなうプラズマ処理に対して客観的に性能を記述するためのものであり、プラズマＣＶＤ、スパッタリングなどの成膜処理においては、成膜状態を予測可能とするものである。
【００９６】
本実施形態では、これら「性能基準情報」は、データベースＤに蓄積されるようになっている。
サーバＳは、クライアントＣ1 から受信される「性能状況情報」の閲覧要求に対して、データベースＤを検索することにより必要な「性能基準情報」を取得して、「性能状況情報提供ページ」として発注者のクライアントＣ1 に送信するように構成されている。また、サーバＳは、「閲覧専用パスワード」が提供された発注者から受信される「性能状況情報」の閲覧要求に対しては、同様に、データベースＤを検索することにより必要な「性能基準情報」を取得するとともに、当該「性能基準情報」にクライアントＣ2 を介して保守者から提供された「動作保守状況情報」を組み合わせて「性能状況情報」を構成し、「性能状況情報提供ページ」として発注者のクライアントＣ1 に送信するように構成されている。
【００９７】
データベースＤは、このような「性能状況情報」を構成する「性能基準情報」をプラズマチャンバＣＮの機種毎に記憶蓄積するものであり、サーバＳから受信される検索要求に応じてこれら「性能基準情報」を読み出してサーバＳに転送する。図２０では１つのサーバＳのみを示しているが、本実施形態では、汎用性のある「性能基準情報」を保守者が複数箇所から管理する複数のサーバ間で共通利用することが可能なように、これらサーバとは個別のデータベースＤに「性能基準情報」を蓄積するようにしている。
【００９８】
次に、このように構成されたプラズマチャンバＣＮの性能確認システムの動作について、図２１に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。なお、このフローチャートは、上記サーバＳにおける「性能状況情報」の提供処理を示すものである。
【００９９】
通常、保守者は、不特定の発注者に対して販売するプラズマチャンバＣＮの「性能状況情報」、特に「性能基準情報」を購入時の指標として提示することになる。一方、発注者は、この「性能基準情報」によってプラズマチャンバＣＮにどのような性能、つまりどのようなプラズマ処理が可能なのかを把握することができる。
【０１００】
また、保守者は、特定の発注者に対して納入したプラズマチャンバＣＮの「性能状況情報」のうち、「性能基準情報」を使用時の指標として提示するとともに、「動作保守状況情報」を動作状態のパラメータとして提示することになる。一方、ユーザーとしての発注者は、「性能基準情報」と「動作保守状況情報」とを比較することによってプラズマチャンバＣＮの動作確認をおこなうとともにメンテナンスの必要性を認識し、かつ、プラズマ処理状態の状態を把握することができる。
【０１０１】
例えば、プラズマチャンバＣＮを保守者から購入しようとする発注者は、サーバＳにアクセスすることにより、以下のようにして自らが購入しようとするプラズマチャンバＣＮの「性能状況情報」の実体を容易に確認することができる。
【０１０２】
まず、発注者がアクセスしようとした場合には、予め設定されたサーバＳのＩＰアドレスに基づいてクライアントＣ1 からサーバＳに表示要求が送信される。
一方、サーバＳは、上記表示要求の受信を受信すると（ステップＳ１）、カタログページＣＰをクライアントＣ1 に送信する（ステップＳ２）。
図２２は、このようにしてサーバＳからクライアントＣ1 に送信されたメインページＣＰの一例である。このカタログページＣＰには、保守者が販売する多数の機種毎にその「性能状況情報」のうち「性能基準情報」を表示するための機種選択ボタンＫ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４…、と、後述するように、プラズマチャンバＣＮを保守者から納入された発注者の使用するカスタマーユーザ画面の表示要求をするためのカスタマーユーザボタンＫ４から構成されている。
【０１０３】
例えば、発注者がクライアントＣ1 に備えられたポインティングデバイス（例えばマウス）等を用いることによって上記プラズマチャンバＣＮの機種を選択指定した後、機種選択ボタンＫ１〜Ｋ４…のいずれかを選択指定すると、この指示は、「性能状況情報」のうち「性能基準情報」の表示要求としてサーバＳに送信される。
【０１０４】
この表示要求を受信すると（ステップＳ３）、サーバＳは、選択された機種のうち、表示要求された情報に該当するサブページをクライアントＣ1 に送信する。すなわち、サーバＳは、「性能基準情報」の表示が要求された場合（Ａ）、図２３に示すような選択された機種を指定することによってデータベースＤから「真空性能」「給排気性能」「温度性能」「プラズマ処理室電気性能」等のデータを取得し、これらの掲載された仕様書ページＣＰ１をクライアントＣ1 に送信する（ステップＳ４）。
【０１０５】
仕様書ページＣＰ１には、図２３に示すように、選択された機種を示す機種種別Ｋ６、真空性能表示欄Ｋ７、給排気性能表示欄Ｋ８、温度性能表示欄Ｋ９、プラズマ処理室電気性能表示欄Ｋ１０から構成されている。これらは、選択された機種の「性能基準情報」に対応するものであり、それぞれ、
真空性能表示欄Ｋ７には、
到達真空度  １×１０-4Ｐａ以下
操作圧力    ３０〜３００Ｐａ
給排気性能表示欄Ｋ８には、
最大ガス流量  ＳｉＨ4   １００ＳＣＣＭ
ＮＨ3     ５００ＳＣＣＭ
Ｎ2     ２０００ＳＣＣＭ
排気特性  ５００ＳＣＣＭ流して２０Ｐａ以下
温度性能表示欄Ｋ９には、
ヒータ設定温度    ２００〜３５０±１０℃
チャンバ設定温度  ６０〜８０±２．０℃
の項目が記載されている。
ここで、ＳＣＣＭ(standard cubic centimeters per minute) は、標準状態（０℃、１０１３ｈＰａ）に換算した際におけるガス流量を表しており、ｃｍ3／ｍｉｎ に等しい単位を表している。
【０１０６】
また、プラズマ処理室電気性能表示欄Ｋ１０には、前述した第１〜第３実施形態で説明した第１直列共振周波数ｆ0 の値、および、この設定範囲と電力周波数ｆe との関係が記載される。また、これ以外にも、電力周波数ｆe におけるプラズマチャンバＣＮのレジスタンスＲおよびリアクタンスＸ、そして、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８間のプラズマ容量Ｃ0 プラズマ励起電極４と、プラズマチャンバの接地電位とされる各部との間のロス容量ＣX 等の値が記載される。また、仕様書ページＣＰ１には、「プラズマチャンバＣＮの納入時においては各パラメータ値がこのページに記載された設定範囲内にあることを保証します」という性能保証の文言が記載される。
【０１０７】
これにより、従来は、考慮されていなかったプラズマチャンバＣＮの全体的な電気的高周波的な特性を購入時の新たなる指標として提示することができる。また、クライアントＣ1 またはクライアントＣ2 において、これら性能状況情報をプリンタ等に出力しハードコピーを作ることにより、上記の性能状況情報内容の記載されたカタログまたは仕様書として出力することが可能である。さらに、第１直列共振周波数ｆ0 、レジスタンスＲ、アクタンスＸ、容量Ｃ0 ，ＣX 等の値および上記性能保証の文言をクライアントＣ1 …の端末、カタログまたは仕様書等に提示することにより、発注者が、電機部品を吟味するようにプラズマチャンバＣＮの性能を判断して保守者から購入することが可能となる。
【０１０８】
なお、サーバＳは、このようなサブページのクライアントＣ1 への送信が完了した後に、クライアントＣ1 から接続解除要求が受信されない場合は（ステップＳ５）、次のサブページの表示要求を待って待機し（ステップＳ３）、一方、クライアントＣ1 から接続解除要求が受信された場合には（ステップＳ５）、当該クライアントＣ1 との交信を終了する。
【０１０９】
また、プラズマチャンバＣＮを保守者から納入した発注者は、サーバＳにアクセスすることにより、以下のようにして自らが購入したプラズマチャンバＣＮの「性能状況情報」の実体を容易に確認することができる。
この発注者は保守者と売買契約を締結した時点で、発注者個別に対応するとともに、購入したプラズマチャンバＣＮの機種番号にも対応したカスタマーユーザＩＤと、プラズマチャンバＣＮの「動作保守状況情報」を閲覧するための個別の「ユーザー専用パスワード（閲覧専用パスワード）」が保守者から個々の発注者に提供されるようになっている。このサーバＳは、正規な閲覧専用パスワードが提供された場合のみ、「動作保守状況情報」をクライアントＣ1 に送信するように構成されている。
【０１１０】
まず、発注者がアクセスしようとした場合には、前述のカタログページＣＰにおいて、カスタマーユーザボタンＫ５を指定操作することにより、発注者はカスタマーユーザ画面の表示要求をサーバＳに送信する。
一方、サーバＳは、上記表示要求の受信を受信すると（ステップＳ３−Ｂ）、当該発注者に対して、「閲覧専用パスワード」の入力を促す入力要求としてのサブページをクライアントＣ1 に送信する（ステップＳ６）。図２４はカスタマーユーザページＣＰ２を示すものであり、このカスタマーユーザページＣＰ２はカスタマーユーザＩＤ入力欄Ｋ１１、およびパスワード入力欄Ｋ１２から構成される。
【０１１１】
この入力要求としてのカスタマーユーザページＣＰ２はクライアントＣ1 に表示されるので、発注者は、当該入力要求に応答してプラズマチャンバＣＮの識別を可能とするために、保守者から供与された「閲覧専用パスワード」を「カスタマーユーザＩＤ」とともにクライアントＣ1 に入力することになる。
ここで、発注者は、図２４に示すカスタマーユーザＩＤ入力欄Ｋ１１およびパスワード入力欄Ｋ１２に、それぞれ、カスタマーコードＩＤとパスワードを入力する。サーバＳは、クライアントＣ1から正規の「カスタマーユーザＩＤ」および「閲覧専用パスワード」が受信された場合のみ（ステップＳ７）、当該「閲覧専用パスワード」に予め関連付けられた「動作保守状況情報」のサブページをクライアントＣ1 に送信する（ステップＳ９）。
【０１１２】
すなわち、「動作保守状況情報」の閲覧は、上記プラズマチャンバＣＮの購入契約を締結した特定の発注者のみ、つまり正規の「閲覧専用パスワード」を知り得るもののみに許可されるようになっており、当該発注者以外の第３者がサーバＳにアクセスしても「動作保守状況情報」を閲覧することができない。通常、保守者は同時に多数の発注者との間で納入契約を締結するとともに、各々の発注者へ複数のプラズマチャンバＣＮの納入を同時に並行して行う場合があるが、上記「閲覧専用パスワード」は、個々の発注者毎および各プラズマチャンバＣＮ毎に相違するものが提供されるので、個々の発注者は、各プラズマチャンバＣＮに対して、それぞれ自らに提供された「閲覧専用パスワード」に関連付けられた「動作保守状況情報」を個別に閲覧することができる。
【０１１３】
したがって、納入に係わる秘密情報が発注者相互間で漏洩することを確実に防止することができるとともに、複数のプラズマチャンバＣＮが納入された場合にでもそれぞれのプラズマチャンバＣＮを個別に識別可能とすることができる。なお、サーバＳは、正規の「閲覧専用パスワード」が受信されない場合には（ステップＳ７）、接続不許可メッセージをクライアントＣ1 に送信して（ステップＳ８）、発注者に「閲覧専用パスワード」を再度入力するように促す。発注者が「閲覧専用パスワード」を誤入力した場合には、この機会に正規の入力を行うことにより「動作保守状況情報」を閲覧することができる。
【０１１４】
このＩＤ、パスワードが確認されると（ステップＳ７）、サーバＳは、表示要求された情報に該当するサブページをデータベースＤから読み出してクライアントＣ1 に送信する。すなわち、サーバＳは、ユーザＩＤによって識別された個別のプラズマチャンバＣＮに対する「性能基準情報」「動作保守状況情報」の表示が要求された場合、機種を指定することによってデータベースＤから「真空性能」「給排気性能」「温度性能」「プラズマ処理室電気性能」等のデータを取得し、これらの掲載された仕様書ページＣＰ３をクライアントＣ1 に送信する（ステップＳ９）。
図２５は、このようにしてサーバＳからクライアントＣ1 に送信された「作保守状況情報」のサブページＣＰ３である。このメンテナンス履歴ページＣＰ３には、図２５に示すように、納入された機械番号を示すロット番号表示Ｋ１３、真空性能表示欄Ｋ７、給排気性能表示欄Ｋ８、温度性能表示欄Ｋ９、プラズマ処理室電気性能表示欄Ｋ１０、そして、真空性能メンテナンス欄Ｋ１４、給排気性能メンテナンス欄Ｋ１５、温度性能メンテナンス欄Ｋ１６、プラズマ処理室電気性能メンテナンス欄Ｋ１７から構成されている。これらは、納入された実機の「性能基準情報」および「動作保守状況情報」に対応するものであり、それぞれ、
真空性能表示欄Ｋ７、真空性能メンテナンス欄Ｋ１４には、
到達真空度  １．３×１０-5Ｐａ以下
操作圧力    ２００Ｐａ
給排気性能表示欄Ｋ８、給排気性能メンテナンス欄Ｋ１５には、
0003723060.tif 000003
温度性能表示欄Ｋ９、温度性能メンテナンス欄Ｋ１６には、
ヒータ設定温度    ３０２．３±４．９℃
チャンバ設定温度  ８０．１±２．１℃
の項目が記載されている。
【０１１５】
また、プラズマ処理室電気性能表示欄Ｋ１０およびプラズマ処理室電気性能メンテナンス欄Ｋ１７には、前述した第１〜第３実施形態で説明したように、第１直列共振周波数ｆ0 の値、および、この設定範囲と電力周波数ｆe との関係が記載される。また、これ以外にも、電力周波数ｆe におけるプラズマチャンバＣＮのレジスタンスＲおよびアクタンスＸ、そして、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８間のプラズマ容量Ｃ0 プラズマ励起電極４と、プラズマチャンバの接地電位とされる各部との間のロス容量ＣX 等の値が記載される。
【０１１６】
各メンテナンス履歴Ｋ１４，Ｋ１５，Ｋ１６，Ｋ１７は、それぞれのパラメ−タの値、およびこれらの値を測定、調整した日時等を登録するようになっており、これらは、保守者または発注者が、納入からの日時に応じて実機毎に「動作保守状況情報」をサーバＳに順次アップロードするようになっており、サーバＳは、当該「動作保守状況情報」が受信されると該当データを順次登録するとともにアップロード日を「掲載日」として順次登録する。
【０１１７】
同時に、データベースＤから「性能基準情報」としての「真空性能」「給排気性能」「温度性能」「プラズマ処理室電気性能」等のデータを取得し、これらを図２５に示すように、「動作保守状況情報」とセットでメンテナンス履歴ページＣＰ３に表示することにより、「性能基準情報」を参照して「動作保守状況情報」を閲覧することができ、これにより、発注者は、納入されたプラズマチャンバＣＮの「性能状況情報」のうち、「性能基準情報」を使用時の指標として確認するとともに、「動作保守状況情報」を動作状態を示すパラメータとして検討することができる。同時に、「性能基準情報」と「動作保守状況情報」とを比較することによってプラズマチャンバＣＮの動作確認をおこなうとともにメンテナンスの必要性を認識し、かつ、プラズマ処理状態の状態を把握することができる。
【０１１８】
なお、サーバＳは、このようなサブページＣＰ３のクライアントＣ1 への送信が完了した後に、クライアントＣ1 から接続解除要求が受信されない場合は（ステップＳ５）、接続不許可メッセージをクライアントＣ1 に送信して（ステップＳ８）、発注者に「閲覧専用パスワード」を再度入力するか、次のサブページの表示要求を待って待機し（ステップＳ３）、一方、クライアントＣ1 から接続解除要求が受信された場合には（ステップＳ５）、当該クライアントＣ1 との交信を終了する。
【０１１９】
本実施形態のプラズマチャンバＣＮの性能確認システムにおいて、購入発注者が販売保守者に発注した請求項１記載のプラズマチャンバＣＮの動作性能状況を示す性能状況情報の閲覧を公衆回線を介して要求する購入発注者側情報端末と、販売保守者が前記性能状況情報をアップロードする販売保守者側情報端末と、前記購入発注者側情報端末の要求に応答して、販売保守者側情報端末からアップロードされた性能状況情報を購入発注者側情報端末に提供する性能状況情報提供手段と、を具備することができ、さらに、前記性能状況情報が、前記第１直列共振周波数ｆ0 を含むとともに、前記性能状況情報が、カタログまたは仕様書として出力されることにより、販売保守者がアップロードしたプラズマチャンバＣＮの性能基準情報および動作保守状況情報からなる性能状況情報に対して、購入発注者が情報端末から公衆回線を介して閲覧を可能とすることにより、発注者に対して、購入時に判断基準となる情報を伝達することが可能となり、かつ、使用時における、プラズマチャンバＣＮの動作性能・保守情報を容易に提供することが可能となる。
また、前記性能状況情報が、上述したようにプラズマチャンバＣＮに対する性能パラメータとしての前記第１直列共振周波数ｆ0 を含むことにより、発注者のプラズマチャンバＣＮに対する性能判断材料を提供できるとともに、購入時における適切な判断をすることが可能となる。さらに、前記性能状況情報を、カタログまたは仕様書として出力することができる。
【０１２０】
［実施例］
本発明では、第１直列共振周波数ｆ0 を変化させることによる成膜時における膜特性の変化を測定した。
ここで、実際に使用したプラズマ処理装置は、２周波励起タイプのものとされ、その電気的高周波的な特性としては、図１５に示すような等価回路を有するものとする。ここで、インダクタンスＬS は、図１２に示すシャフト１３のインダクタンスＬC 、ベローズ１１のインダクタンスＬB 、チャンバ壁１０のインダクタンスＬA を合成したものであり、抵抗ＲS は、図１２に示すシャフト１３の抵抗ＲC 、ベローズ１１の抵抗ＲB 、チャンバ壁１０の抵抗ＲA を合成したものであり、容量Ｃx は、図１２に示す絶縁体１７ａを挟んでガス導入管１７とプラズマ励起電極４との間の容量ＣA 、プラズマ励起電極４とシャーシ２１との間の容量ＣB 、プラズマ励起電極４とチャンバ壁１０との間の容量ＣC を合成したものである。
【０１２１】
（比較例）
電力周波数ｆe を４０．６８ＭＨｚに設定し、第１直列共振周波数ｆ0 を１１．６３ＭＨｚに設定した比較例について、上記の図１５に示す等価回路の各要素として、給電板３のインダクタンスＬf および抵抗Ｒf 、プラズマ励起電極４とサセプタ電極８との間のプラズマ電極容量Ｃe 、サセプタ電極８とサセプタシールド１２（アース）との間の容量ＣS 、シャフト１３，ベローズ１１，チャンバ壁１０のインダクタンスＬS および抵抗ＲS 、プラズマ励起電極４とアース間の容量Ｃx を実測した。
これらの値を表１に示す。
【０１２２】
（実施例１）
比較例のプラズマ処理装置に対して、給電板３の長さを改善して、第１直列共振周波数ｆ0 を１３．８２ＭＨｚに設定し、３ｆ0 ＞ｆeとしたものを実施例１とする。
（実施例２）
実施例１に対して給電板３をさらに改善するとともにプラズマ励起電極８とチャンバ壁とのオーバーラップ面積を改善して、第１直列共振周波数ｆ0 を３０．０１ＭＨｚに設定し、３ｆ0 ＞ｆeとしたものを実施例２とする。
（実施例３）
実施例２に対しプラズマ励起電極８とチャンバ壁１０との絶縁物を厚くして、第１直列共振周波数ｆ0 を３３．５７ＭＨｚに設定し、１．３ｆ0 ＞ｆeとしたものを実施例３とする。
（実施例４）
実施例３に対し給電板３をなくし、整合回路２Ａのチューニングコンデンサ２４をプラズマ励起電極８に直結するとともに、サセプタシールド１２のシールド支持板１２Ａ先端側とチャンバ壁１０とを短絡して、第１直列共振周波数ｆ0 を１２３．７８ＭＨｚに設定し、ｆ0 ＞３ｆeとしたものを実施例４とする。
なお、いずれの実施例も電力周波数ｆe を４０．６８ＭＨｚに設定した。
これらの値を表１に示する。
【０１２３】
【表１】
0003723060.tif 000004
【０１２４】
さらに、これら実施例および比較例に対する評価として、８００Ｗ、４００Ｗの条件でＳｉＮx 膜の成膜をおこない、このＳｉＮx 膜に対する評価として、以下のようにおこなった。
（１）堆積速度と膜面内均一性
▲１▼ガラス基板上にプラズマＣＶＤによりＳｉＮx 膜を成膜する。
▲２▼フォトリソによりレジストのパターニングをおこなう。
▲３▼ＳＦ6 とＯ2 を用いてＳｉＮx 膜をドライエッチングする。
▲４▼Ｏ2 アッシングによりレジストを剥離する。
▲５▼ＳｉＮx 膜の膜厚段差を触針式段差計により計測する。
▲６▼成膜時間と膜厚から堆積速度を算出する。
▲７▼膜面内均一性は、６インチガラス基板面内において１６ポイントで測定する。
（２）ＢＨＦエッチングレート
上記（１）▲１▼〜▲２▼と同様にレジストマスクをパターニングする。
▲３▼２５℃のＢＨＦ液（ＨＦ：ＮＨ4Ｆ ＝１：１０の混合液）に１分間ガラス基板を浸漬する。
▲４▼純水洗浄後乾燥し、レジストを硫酸過水（Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2）で剥離する。
▲５▼上記（１）▲５▼と同様段差を計測する。
▲６▼浸漬時間と段差からエッチング速度を算出する。
【０１２５】
さらに、これら実施例および比較例に対する評価として、８００Ｗ、４００Ｗの条件でＳｉＮx 膜の成膜をおこない、このＳｉＮx 膜に対する評価を以下のようにおこなった。
（３）絶縁耐圧
▲１▼ガラス基板上にスパッタリングによりクロム膜を成膜し、下部電極としてパターニングする。
▲２▼プラズマＣＶＤによりＳｉＮx 膜を成膜する。
▲３▼▲１▼と同様の方法でクロムからなる上部電極を形成する。
▲４▼下部電極用にコンタクト孔を形成する。
▲５▼上下電極にプロービングし、Ｉ−Ｖ特性（電流電圧特性）を測定する。このとき最大電圧として２００Ｖ程度まで印加する。
▲６▼電極面積を１００μｍ角とし、１００ｐＡをよぎるところが、１μＡ／ｃｍ2 に相当するので、この時のＶを絶縁耐圧として定義する。
これらの結果を、表２に示す。
【０１２６】
【表２】
0003723060.tif 000005
【０１２７】
これらの結果から、第１直列共振周波数ｆ0 の値と、堆積速度、膜面内均一性、ＢＨＦエッチングレート、絶縁耐圧について、３ｆ0 ＞ｆeとした場合には、堆積速度、絶縁耐圧が改善され、１．３ｆ0 ＞ｆeとした場合には、堆積速度、絶縁耐圧がさらに改善されるとともに、膜面内均一性、ＢＨＦエッチングレートが改善されていることがわかる。さらに、ｆ0 ＞３ｆeとした場合には、半分の出力の４００Ｗで、同様の膜特性を有する成膜をおこなうことが可能となっていることがわかる。
つまり、第１直列共振周波数ｆ0 の値を設定することにより、プラズマ処理装置の性能が向上している。
【０１２８】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の性能確認システムによれば、プラズマ処理室の第１直列共振周波数ｆ0 、直列共振周波数ｆ0'を設定することにより、プラズマ励起周波数の高周波化による処理速度、被処理基体面内方向におけるプラズマ処理の均一性、被成膜における膜特性、電力の消費効率、生産性の向上を図ることができる。
また、共振周波数の測定端子を設けることにより、適正な動作状態に簡便に維持可能なプラズマ処理装置を提供すること、および、購入時における発注者のプラズマ処理装置に対する性能判断材料を提供することが可能となる、さらに、前記性能状況情報の提供手段を設けることにより、購入時の適切な判断ができ、カタログまたは仕様書として出力することもできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】  図２は、 図１におけるプラズマ処理装置の整合回路を示す模式図である。
【図３】  図３は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態におけるプラズマ処理装置のインピーダンス特性を説明するための模式図である。
【図４】  図４は、 図３におけるプラズマ処理装置の等価回路を示す回路図である。
【図５】  図５は、 第１直列共振周波数ｆ0 を説明するためのインピーダンスＺと位相θとの周波数依存特性を示すグラフである。
【図６】  図６は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第１実施形態における第１直列共振周波数ｆ0 およびインピーダンスＺと位相θとの周波数依存特性を示すグラフである。
【図７】  図７は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図８】  図８は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態におけるプラズマ処理装置のインピーダンス特性を説明するための模式図である。
【図９】  図９は、 図８におけるプラズマ処理装置の等価回路を示す回路図である。
【図１０】  図１０は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第２実施形態における第１直列共振周波数ｆ0 およびインピーダンスＺと位相θとの周波数依存特性を示すグラフである。
【図１１】  図１１は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第３実施形態を示す概略構成図である。
【図１２】  図１２は、 図１１におけるプラズマ処理装置の等価回路を示す回路図である。
【図１３】  図１３は、 本発明に係るプラズマ処理装置の第３実施形態における第１直列共振周波数ｆ0 およびインピーダンスＺと位相θとの周波数依存特性を示すグラフである。
【図１４】  図１４は、 プラズマ発光状態における電極間の状態を示す模式図である。
【図１５】  図１５は、 本発明に係るプラズマ処理装置の実施例における等価回路を説明する回路図である。
【図１６】  図１６は、 インピーダンス測定器のプローブを示す斜視図である。
【図１７】  図１７は、 図１６のインピーダンス測定器のプローブの接続状態を示す模式図である。
【図１８】  図１８は、 従来のプラズマ処理装置の一例を示す模式図である。
【図１９】  図１９は、 従来のプラズマ処理装置の他の例を示す模式図である。
【図２０】  図２０は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムを示すシステム構成図である。
【図２１】  図２１は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるサーバＳの建築状況情報の提供処理を示すフローチャートである。
【図２２】  図２２は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるメインページＣＰの構成を示す平面図である。
【図２３】  図２３は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるサブページＣＰ１の構成を示す平面図である。
【図２４】  図２４は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるメインページＣＰ２の構成を示す平面図である。
【図２５】  図２５は、 本発明のプラズマ処理装置の性能確認システムに係わるサブページＣＰ３の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１…高周波電源
１Ａ…給電線
２…マッチングボックス
２Ａ…整合回路
３…給電板
４…プラズマ励起電極（電極：カソード電極）
５…シャワープレート
６…空間
７…孔
８…ウエハサセプタ（対向電極：サセプタ電極）
９…絶縁体
１０…チャンバ壁
１０Ａ…チャンバ底部
１１…ベローズ
１２…サセプタシールド
１２Ａ…シールド支持板
１２Ｂ…支持筒
１３…シャフト
１６…基板
１７…ガス導入管
１７ａ，１７ｂ…絶縁体
２１…シャーシ
２２…ロードコンデンサ
２３…コイル
２４…チューニングコンデンサ
２５…整合回路
２６…マッチングボックス
２７…第２の高周波電源
２７Ａ…給電線
２８…給電板（高周波電力配電体）
２９…シャーシ
３０…コイル
３１…チューニングコンデンサ
３２…ロードコンデンサ
６０…チャンバ室
６１…インピーダンス測定用端子（共振周波数測定用端子）
１０５…プローブ
ＡＮ…インピーダンス測定器（共振周波数測定器）
Ｂ…分岐点
ＣＮ…プラズマチャンバ（プラズマ処理室）
Ｐ…プラズマ発光領域
ＰＲ，ＰＲ’…出力端位置
ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ
【図１】
0003723060.tif 000007
【図２】
0003723060.tif 000008
【図３】
0003723060.tif 000009
【図４】
0003723060.tif 000010
【図５】
0003723060.tif 000011
【図６】
0003723060.tif 000012
【図７】
0003723060.tif 000013
【図８】
0003723060.tif 000014
【図９】
0003723060.tif 000015
【図１０】
0003723060.tif 000016
【図１１】
0003723060.tif 000017
【図１２】
0003723060.tif 000018
【図１３】
0003723060.tif 000019
【図１４】
0003723060.tif 000020
【図１５】
0003723060.tif 000021
【図１６】
0003723060.tif 000022
【図１７】
0003723060.tif 000023
【図１８】
0003723060.tif 000024
【図１９】
0003723060.tif 000025
【図２０】
0003723060.tif 000026
【図２１】
0003723060.tif 000027
【図２２】
0003723060.tif 000028
【図２３】
0003723060.tif 000029
【図２４】
0003723060.tif 000030
【図２５】
0003723060.tif 000031