(57)【要約】【課題】  固有のインピーダンスを高感度かつ高精度で検出して部品の差を定量的に比較して、部品単体レベルで性能および劣化度の管理を行なう検査方法および装置を実現する。【解決手段】  測定対象部品（１）を、電磁シールド（２、６）内で下側電極（３）および上側電極（４）に密着させる。下側電極およびシールドをアースに接地し、上側電極をシールドから絶縁体（５）により絶縁し、ネットワークアナライザ（８）から周波数を掃引して高周波信号を上側電極に供給して、そのインピーダンスを測定する。【選択図】        図１
2006210415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アースに接地された電磁シールド環境内において、一方がアースに接地されかつ他方が電磁シールド環境から絶縁された１対の測定子で測定対象部品を挟み込むステップと、
前記他方の測定子を発振器を含む測定器に結合して、前記測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定するステップとを備える、部品検査方法。
【請求項２】
前記１対の測定子の一方および他方のうちの少なくともいずれかは、前記測定対象部品の表面形状に応じた形状を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記他方の測定子は、平面図的に見て、前記測定対象部品以下のサイズを有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記他方の測定子を、前記測定対象部品の複数箇所をスキャンさせて測定するステップをさらに備える、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記測定結果に従って、前記測定対象部品の異常の有無を判定するステップをさらに備える、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記判定結果に従って、異常発生時、該異常を報知するステップをさらに備える、請求項５記載の方法。
【請求項７】
一方がアースに接地され、かつ測定対象部品を挟み込む１対の測定子、
前記測定対象部品および前記１対の測定子に対する電磁シールド環境を形成しかつ前記１対の測定子の他方と絶縁されるシールド構造体、および
前記他方の測定子に対して電気信号を供給して前記測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定する測定器を備える、部品検査装置。
【請求項８】
測定対象部品の一方面をアースに接地する第１の測定子と、かつ測定対象部品の他方面の少なくとも一部に密着する第２の測定子を含む１対の測定子、および
前記測定子および測定対象部品を外部から電磁的にシールドするシールド構造体を備え、前記シールド構造体において前記測定対象部品を構成要素として成膜またはエッチング処理が行なわれ、さらに
前記測定子を回転移動させかつ前記測定対象部品に密着させる移動制御機構、および
前記第２の測定子に対して電気信号を供給して前記測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定する測定器を備える、製造装置。
【請求項９】
前記１対の測定子の一方および他方の少なくともいずれかは前記測定対象部品の表面形状に応じた形状を有する、請求項７または８記載の装置。
【請求項１０】
前記測定対象部品の表面にはコーティング膜が形成される、請求項７または８記載の装置。
【請求項１１】
前記電気信号が供給される測定子は、平面図的に見て前記測定対象部品以下のサイズを有する、請求項７または８記載の装置。
【請求項１２】
前記電気信号が供給される測定子は、前記測定対象の表面の複数箇所をそれぞれスキャンして測定することができるように、前記測定対象部品との接触位置を変更することのできる構造を有する、請求項７または８記載の装置。
【請求項１３】
前記電気信号を受ける測定子が前記測定対象部品の表面の複数の異なる位置を測定位置とするようにスキャンさせるスキャン装置をさらに備える、請求項７または８記載の装置。
【請求項１４】
前記測定器は、前記測定結果に従って前記測定対象部品の異常の有無を判定する手段をさらに備える、請求項７または８記載の装置。
【請求項１５】
前記測定器は、前記判定結果に従って、異常発生時、該異常を報知する発報手段をさらに備える、請求項１４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、部品のインピーダンスまたは周波数特性などの電気的特性を測定する部品検査方法、部品検査装置およびこの検査装置を内蔵する製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子および液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid  Crystal  Display）等の製造工程においては、エッチング、薄膜形成（成膜）、およびスパッタリング等のプラズマを利用する多くのプロセスが存在する。
【０００３】
このようなプラズマを利用して各種の処理を行なうプラズマ処理装置においては、歩留りのよい製品を生産するためには、装置の状態を一定に保持することによりプロセス性能を一定に保持することが重要である。加えて、製品の量産時においては、複数のプラズマ処理装置を並行して用いるため、装置状態が、これらの複数のプラズマ処理装置間でばらつかないように保持する必要がある。
【０００４】
一方、装置状態の経時変化およびプラズマ処理装置間での装置状態のばらつきを直接検知することは困難である。従来は、以下の手順によりプロセス性能を一定に保持していた。すなわち、プロセス性能の変化により、製品に異常が発生したときに装置状態が変化したものと判定する。この異常判定結果に従って、プラズマ処理装置のクリーニングまたは部品交換などのメンテナンスを行ない、装置状態をリセットする。また、別の方法として、経験的にプロセス性能が変化する時期を予測し、定期的にプラズマ処理のメンテナンスを行なう。
【０００５】
このような従来の人為的な手法に代えて、高周波電力を処理チャンバへ供給する高周波給電系の電気的な変化を検出して、プラズマ処理装置の装置状態およびプロセス性能を評価する方法が、たとえば特許文献１（特開平１１−１２１４４０号公報）に示されている。
【０００６】
この特許文献１に示される構成においては、反応チャンバ内のテーブル上に配置される放電電極に、モニタを接続する。この反応チャンバ内においてプラズマが発生したときの電気的な物理量として、モニタにより、放電電極の給電系のインピーダンス、放電電極、テーブルおよび反応チャンバ各々のインピーダンス、発生したプラズマのインピーダンスのすべてのインピーダンスの合計を測定する。このモニタには、整合回路を介して、高周波電源からの高周波電力が供給される。このモニタにより測定されたインピーダンス情報に基づいて、プラズマ処理装置の状態およびプロセス性能を、たとえばコンピュータを用いて評価する。
【０００７】
具体的な測定方法として、この反応チャンバ内においては、テーブル上の放電電極上にウェハが配置され、エッチングまたは成膜等の処理を行なうための反応性ガスが導入される。放電電極に供給される高周波電力より、反応性ガスを励起してプラズマを生成する。プラズマ励起状態で、プラズマのインピーダンスを測定する。実際のプロセス時と同様の状態を実現して、この生成されるプラズマが正常に発生されているか否かを判定して、このプラズマ処理装置の状態およびプロセス性能を評価する。
【０００８】
また、プラズマが無い状態でのプラズマ処理装置の幾何学的な構成により決定される装置固有のインピーダンスを測定することにより、プラズマ処理装置の状態およびプロセス性能評価を行なう構成が、特許文献２（特開２００３−２８２５４２号公報）に示されている。この特許文献２に示される構成においては、放電電極に対して高周波電源からの高周波電力を、この反応チャンバ内にプラズマが発生しない程度の大きさで供給し、そのときに流れる高周波電流を検出する。この検出した高周波電流を基準高周波電流と比較し、その比較結果に応じて、プラズマ処理装置のプロセス性能を正常または異常と評価する。
【０００９】
評価時においては、測定系の特性インピーダンスに対する反応チャンバの反射係数と透過係数の測定から、この被測定物の高周波特性を測定する。測定系の等価回路として、給電系統のインダクタンスＬおよび抵抗Ｒの直列体と、反応チャンバーと給電系統との間の寄生容量Ｃ１およびＣ２とで構成される回路を用いる。容量Ｃ１およびＣ２は、直列体の両端にそれぞれ並列に接続される。
【００１０】
反射係数ΓからインピーダンスＺを次式に基づいて算出する。
【００１１】
Ｚ＝Ｚ０・（１＋Γ）／（１‐Γ）
この算出結果を、上述の被測定物のＬＣＲ等価回路の１つとフィッティングさせて、等価回路の未知数Ｒ、Ｌ、Ｃ１およびＣ２を求めて、装置固有のインピーダンスＺ０を検出する。
【００１２】
また、ＥＣＲ型プラズマ処理装置において、プラズマインピーダンスの周波数依存性を測定して、プラズマ状態をモニタリングする手法が慣用的に用いられている。このＥＣＲ型プラズマ処理装置においては、方向性結合器を利用して、高周波電源からウェハ載置用のステージに高周波電力を供給する。この方向性結合器を利用して、ステージからの反射波を入力波の影響を受けることなく測定する。給電される高周波電力の周波数を変更することにより、プラズマインピーダンスの周波数特性を検出して、装置状態およびプラズマの状態を検出する。
【００１３】
また、このような処理装置全体の特性インピーダンスを測定する構成に代えて、特許文献３（特開２００３−１３３４０４号公報）には、真空チャンバ内に被処理物を保持するための静電チャックの性能を評価することを目的とする方法が開示されている。この特許文献３に示される構成においては、真空チャンバ内への静電チャックの実装前に、１以上の特性を測定し、参照チャックの既知の特性と比較し、その比較結果に基づいて、実際の動作環境でのチャックの特性を予測する。この特許文献３に示される方法においては、静電チャックの内部電流間のリーク電流およびインピーダンスをプローブにより直接検出する方法が用いられる。
【００１４】
また、一般に、部品固有のインピーダンスを測定する手法として、ＬＣＲメータを用いる測定方法がある。このＬＣＲメータを利用する場合、測定対象部品の両面にプローブを接触させ、プローブ間のインピーダンスの抵抗成分、インダクタンス成分、およびキャパシタンス成分を測定する。
【特許文献１】特開平１１−１２１４４０号公報
【特許文献２】特開２００３−２８２５４２号公報
【特許文献３】特開２００３−１３３４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に示される構成においては、基本的に、高周波電力を給電する高周波電源の電源周波数のみでしかプラズマインピーダンスを特定することができない。装置状態およびプロセス性能の変化に対しては、インピーダンスが大きく変化する周波数帯が存在する。しかしながら、上述の特許文献１に示される構成では、電源周波数が、その周波数帯からずれている場合、プロセスおよび装置の状態の変化に対しては、インピーダンスの変化が小さいまたほとんど変化しない状態となるため、正確な性能評価を行なうことができなくなるという問題が生じる。
【００１６】
また、特許文献１に示される構成においては、インピーダンスの変化が検出された場合、その装置状態をプラズマ処理装置全体としては判断することができる。しかしながら、装置状態が異なる場合、その要因箇所（部品）を特定することが必要となる。部品数の少ない装置においては、その要因箇所候補を切り分けて測定することができるものの、その特定のためには、長時間を有し、部品数が多い装置の場合には、極めて困難となる。特に、部品（たとえばプロセス性能に大きな影響を及ぼす放電電極などの部品）に異常があった場合、インピーダンス変化によりその異常を検知することができたとしても、メンテナンス時に取付けた部品に異常がある場合、装置に取付けて立上げ、次いでインピーダンスを測定するまでは、その異常を検出することができず、部品を取付けて装置を立上げるまでの時間が無駄となる。さらに、再度、部品を交換して装置を立上げるための時間が必要となり、メンテナンスに要する時間がさらに長くなる。
【００１７】
また、特許文献２に示される構成においては、プラズマ非発生時の装置固有のインピーダンスを測定して、装置状態を判定することが可能であるものの、プロセス自体を直接評価することはできない。また、特許文献１に示される構成と同様、また、測定周波数も電源周波数での測定であり、インピーダンス変化を検出することができない場合があり、また、たとえインピーダンスの変化が検出された場合でも、装置状態が異なる場合、その要因箇所の特定には、特許文献１の構成と同様の問題が生じる。
【００１８】
また、特許文献３に示される構成においては、予め、静電チャックを処理装置に実装する前に、１または複数の電気的特性を検出して、静電チャックの性能を評価している。したがって、実際の装置状態およびプロセスを直接判断することはできない。
【００１９】
またプローブを用いて、リーク電流またはインピーダンスを検出しており、このプローブの接触状態の差が、測定値に及ぼす影響を無視することができず、正確な測定ができなくなる場合が生じる。
【００２０】
また、ＥＣＲ型プラズマ処理装置を利用する場合、高周波給電系の途中に、方向性結合器が用いられており、以下の問題が生じる。（１）給電系の測定時の微妙な変化が、装置状態およびプロセス変化を引起こす要因となる、（２）ＣＶＤ（化学気相成長）装置などは、給電系が高温であり、方向性結合器の使用環境に適合せず、これらの操作環境下では、方向性結合器を用いて測定を行なうことはできない、および（３）給電系に方向性結合器を取付けるスペースがない場合がある。
【００２１】
また、装置によって、プラズマのインピーダンスの測定感度が鈍くなるという問題が生じる場合もある。
【００２２】
また、このＥＣＲ型プラズマ処理装置の構成においても、装置全体として、その状態を判断することができるものの、装置状態が異なる場合、その要因個所を特定するためには、先の特許文献１および２の場合と同様の問題が生じる。
【００２３】
また、ＬＣＲメータを用いる場合には、単一周波数でのインピーダンスを測定することができるだけであり、ＬＣＲメータが測定する周波数が、部品の状態に対してインピーダンスが大きく変化する周波数帯域からずれている場合、正確な検出を行なうことができなくなる。また、測定環境およびプローブの接触状態によりインピーダンス値が変化し、測定値のばらつきが大きく、測定の再現性が低く、正確な評価を行なうことができなくなるという問題が生じる。
【００２４】
それゆえ、この発明の目的は、部品固有のインピーダンスを簡単にかつ高感度かつ高精度で検出することのできる部品検査方法、部品検出装置および製造装置を提供することである。
【００２５】
この発明の他の目的は、部品単体レベルでの仕上り具合および劣化度の良否判定およびそれに基づく管理を容易に行なうことのできる部品検査方法、部品検査装置および製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この発明の第１の観点に係る部品検査方法は、アースに接地された電磁シールド環境内において、測定対象部品を一方がアースに接地されかつ他方が電子ールド環境から絶縁された１対の測定子で挟み込むステップと、他方の測定子を発振器を含む測定器に結合して、測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定するステップとを備える。
【００２７】
この発明の第２の観点に係る部品検査装置は、一方がアースに接地されかつ測定対象部品を挟み込む１対の測定子と、この測定対象部品および１対の測定子に対する電磁シールド環境を形成しかつ１対の測定子の他方と絶縁されるシールド構造体と、他方の測定子に対して電気信号を供給して測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定する測定器を備える。
【００２８】
この発明の第３の観点に係る製造装置は、測定対象部品の一方面をアースに接地する第１の測定子と、該測定対象部品に密着される第２の測定子とを含む１対の測定子、この１対の測定子を外部から電磁的にシールドするシールド構造体を備える。このシールド構造体において、測定対象部品を構成要素として成膜またはエッチング処理が行なわれる。
【００２９】
この発明の第３の観点に係る製造装置は、さらに、１対の測定子の第２の測定子を移動させる移動制御機構と、第２の測定子に対して電気信号を供給して測定対象部品の固有インピーダンスおよび周波数特性の少なくとも一方を測定する測定器を備える。
【発明の効果】
【００３０】
電磁シールド環境内で、測定対象部品により測定子を挟み込むことにより、正確に密着状態を実現することができ、プローブを用いる際に問題となる測定対象部品との接触状態のバラツキの問題を解消して常時一定の接触状態を実現することができる。また、電磁シールドと絶縁された測定子を用いて電気信号を供給して、測定器で測定対象部品からの返送される電気信号を検出することにより、測定子により挟み込まれた測定対象部品の固有インピーダンスを、正確に、高感度かつ高精度で検出することができる。固有インピーダンス測定は周波数掃引を行うことが要求されるため、単一周波数での測定と異なり正確に高精度で部品の状態の変化を検出することができ、部品単体レベルでの性能評価を正確に行なうことができる。
【００３１】
装置全体の状態をモニタするのではなく、部品単体の状態の変化を観察することができ、製造装置に対して適用した場合、プロセス性能に重要な要因となる下部電極等を測定対象とすることにより、正確に装置状態を検出することができ、また不良発生時の不良要因の特定も容易となる。さらに、検出結果に基づいてプロセス性能の管理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う部品検査装置の断面構造を概略的に示す図である。以下の説明においては、プラズマ処理装置の主要構成部品である静電チャックのインピーダンスを測定する場合を例にとって説明する。この静電チャックは、処理中に基板（ウェハ）を静電気力等で保持する部品であり、その表面には、誘電体膜で挟まれ本体とは絶縁された金属電極を有する。この静電チャック１は、プラズマ処理装置における放電電極、または下部電極またはＥＣＲ型プラズマ処理装置におけるステージに相当する。
【００３３】
部品検査装置は、この被測定対象部品である静電チャック１を挟む下側電極３および上側電極４を含む。これらの下側電極３および上側電極４が、１対の測定子に対応する。
【００３４】
静電チャック１は、下側電極３にピンなどの固定治具１６を用いて金属製の下側電極３に固定される。静電チャック１は、その表面に積層誘電体膜１ａが形成される。下側電極３は、ピンなどの固定治具９を用いて電磁シールド環境の一部を構成する下部シールド２に固定される。下側電極３を下部シールドに密着させるさせることにより、下側電極３と下部シールドとの間に不必要な容量が形成されるのを防止し、また、静電チャック１と下側電極３とを密着させることにより、隙間により不要な容量が形成されるのを防止する。
【００３５】
上側電極４上部には、下部シールド２とともに電磁シールドを構成する上部シールド６が配置される。この上部シールド６には、絶縁物５が嵌合される貫通孔が形成され、この絶縁物５を貫通するようにピン７が摺動可能に介挿される。上側電極４とピン７とが固定され、ピン７と上側電極４は、一体的に移動する。
【００３６】
ピン７は、上述のように絶縁物５を介して摺動可能であり、ピン７と一体的に移動可能とされた上側電極５が、その自重により降下して静電チャック１と密着する。すなわち、上側電極４と静電チャック１上面との間に隙間が存在する場合、この隙間の静電容量が介在し、静電チャック１固有のインピーダンスを正確に高精度で測定することができなくなる。これを防止するために、上側電極４が、静電チャック１上面に確実に密着するように、上側電極４を上部シールド６に対してピン７を通して上下に摺動可能とする。測定操作時、測定対象部品の静電チャック１を下側電極上に配置した後、下部シールド２に上部シールド６を固定すると、静電チャック１上に絶縁物５を介した摺動動作により、上側電極４が、その自重により降下して、静電チャック１に密着する。下側電極３および上側電極４は、それぞれ低抵抗の導電率の高い例えば金属材料で構成される。上側電極４および下側電極３をそれぞれ、金属材料で形成することにより、上側電極４の自重を利用して上側電極４を静電チャックに密着させることができ、また、下側電極３も荷重印加時において確実に静電チャックを保持することができる。
【００３７】
測定対象部品が静電チャック１の場合、その表面に薄膜誘電体構造１ａが設けられる。このような構造に対して、上側電極４が金属製の場合、上側電極を測定対象部品表面の積層誘電体膜１ａに直接接触させた場合、この薄膜誘電体構造１ａを損傷するおそれがある。この場合、上側電極４表面に、このような接触による薄膜誘電体構造１１の損傷を防止するために、コーティング（たとえばポリイミドテープを貼る）などの処理が施されてもよい。この損傷防止のコーティング材としては、また、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂が用いられても良い。このようなフッ素樹脂は、誘電率が小さくまた摩擦係数も小さく、測定系に対してそのキャパシタンス値はほぼ無視することができ、測定対象部品表面の積層誘電体膜などの損傷を防止して正確な測定を行うことができる。
【００３８】
上側電極４は、シールド線１３を介して電極取出口１０に結合され、この電極取出口１０は、ネットワークアナライザ８に、電気信号伝達線１２により結合される。
【００３９】
ネットワークアナライザ８は、電気回路または素子に高周波信号を入力し、この電気回路または素子からの反射波および透過波を測定して、測定対象の電気回路または素子の高周波特性（インピーダンス）を求める測定器である。
【００４０】
また、ネットワークアナライザ８は、高周波信号の周波数をスイープ（掃引）することにより、測定対象部品の高周波数帯における周波数特性を測定することができる。このネットワークアナライザ８を利用することにより、広い周波数帯域にわたって周波数を変化させて、部品固有のインピーダンスを測定することができる。ここで、測定されるインピーダンスは、測定対象の静電チャック１（積層誘電体膜１ａを含む）のインピーダンスと、測定用の治具、すなわち測定子（上側電極４）、シールド配線１３および電気信号伝達線１２におけるインピーダンスを合計した総合インピーダンスである。
【００４１】
上部シールド６は、アースＧＮＤに接地される（接地に接続される）。上側電極４は、絶縁体５により、電磁シールドを構成する下部シールド２および上部シールド６から絶縁される。下側電極３は、シールド２および６により接地に接続される。これらの下部シールド２は、テーブル１７上に配置される。
【００４２】
図１においては、下部および上部シールド２および６が、アースに専用の配線を介して接地されるように示される。しかしながら、上部シールド６および下部シールド２は、ネットワークアナライザ８を介して接地（ＧＮＤ）に接続してもよい。シールド２および６を、アースに接地することにより、電磁シールド環境が形成され、外部環境からの電気的ノイズの影響を防止して、静電チャック１固有のインピーダンスを正確に高精度でかつ再現性よく測定することが可能となる。次に、この図１に示す部品検査装置を用いた部品検査方法について説明する。
【００４３】
静電チャック１を有するプラズマエッチング装置においては、たとえば静電チャック１表面の積層誘電体膜構造１ａの膜性能（仕上り具合；膜質、膜厚、密着度等）が異なる場合、被処理対象のウェハを静電気力等で保持する際の吸着力に違いが生じる。通常、プラズマエッチング装置においては、エッチング中は、ウェハを静電チャック１上に保持し、裏面からヘリウム（Ｈｅ）ガスでウェハを冷却することにより、エッチングのプロセスを制御する。したがって、ウェハの吸着力が異なる場合、ヘリウム（Ｈｅ）ガスによるウェハ冷却の度合い違いが生じ、その結果、エッチング性能がばらつくことになり、極端に異なる場合には、エッチング異常となる。したがって、この静電チャック１表面に形成される積層誘電体膜１ａの膜性能（仕上り具合）は、エッチング性能を作用する重要なパラメータである。
【００４４】
また、プラズマ成膜装置においても、静電チャック１表面の積層誘電体膜構造１ａの膜質の差によるウェハ吸着力の差により、堆積膜の成長速度およびウェハ内での均一性などの成膜の性能がばらつくことになり、極端に異なる場合には、成膜異常となる。したがって、静電チャック１表面の積層誘電体膜１１の膜質は、この成膜性能を左右する重要なパラメータである。
【００４５】
従来においては、この静電チャック１表面の積層誘電体膜構造１ａの膜性能の差を高精度でかつ高感度に検出して、定量的に比較する技術が確立されていない。したがって、この積層誘電体膜に異常が存在する場合においても、プラズマ処理装置に静電チャックを取付けて、プラズマ処理装置を立上げ、プロセス性能確認を行ない、その確認結果で不良と判定されれば、いでその不良要因箇所の切分け評価を行なうまで、不良要因を特定することができない。しかしながら、この実施の形態１に従う測定方法を用いることにより、事前に静電チャック１表面の積層誘電体膜構造１ａの膜性能の差を，高感度かつ高精度で検出して、定量的に相互比較または参照静電チャックと比較して、その良否の判定を行なうことができる。
【００４６】
ここで、静電チャック１表面の積層誘電体膜構造１ａの膜性能の差を検出する場合は、静電チャック１の側面の情報の混入を防止するために、静電チャック１の側面と下部シールド２の側壁面との間の距離は１５ｍｍ以上離すことが望ましい。これにより、静電チャック１の側面と下部シールド２の間に形成される寄生容量の影響を抑制し、正確に、下側電極３、静電チャック１および上側電極４によるＬＣＲ直列回路の特性インピーダンスを測定することができる。
【００４７】
図２は、図１に示す部品検査装置を用いてインピーダンス測定を行なった結果を示す図である。図２において、縦軸に、静電チャックの共振周波数Ｆｒｅｓ（単位、ＭＨｚ）を示し、横軸に、各静電チャックの不良などの状態を示す。被測定静電チャックとしては、実際に量産で用いられるプラズマ酸化膜エッチング装置の静電チャックが用いられる。
【００４８】
測定した静電チャックは、純正品と再生品を含む。純正品のサンプルは、装置メーカ純正の製品であり、使用済み品でプロセス性能に問題がなかったサンプル（図２において純正使用済みＯＫとして示す）、使用途中のサンプル（図２において純正使用途中として示す）および新品のサンプル（図２において純正新品として示す）である。再生品は、他メーカで積層誘電体膜を再生した静電チャックであり、新品のサンプル（図２において再生新品として示す）、使用中にプロセス異常が発生した２個のサンプル（図２において再生ＮＧとして示す）を含む。これらの６個の静電チャックが、測定対象部品として用いられる。
【００４９】
図２に示すように共振周波数Ｆｒｅｓは、入力する高周波信号の周波数を掃引した場合、被測定部品のインピーダンスのインダクタ成分Ｌとキャパシタ成分Ｃとが打消しあって、見掛け上純抵抗成分のみとなる周波数であり、各部品に固有の値である。理想的には、部品の性能（積層誘電体膜の膜性能）に差がない場合には、この共振周波数Ｆｒｅｓの値に差は生じない。
【００５０】
図１に示す部品検査装置において、測定子の電極３および４の間に静電チャック１（積層誘電体膜１ａを含む）が挟まれており、電気的等価回路としては、ＬＣＲ値列回路である。この静電チャック１表面の積層誘電体膜構造１ａは、キャパシタ成分であり、したがって、その膜性能に差が生じる場合、キャパシタ成分に差が生じ、応じて、共振周波数にも差が生じる。
【００５１】
この測定時において、事前確認として、同一静電チャックに対する繰返し測定により、測定再現性の確認を行なった結果、共振周波数は全くばらつかないことを確認している。
【００５２】
純正品においては、静電チャックの状態は、純正品でプロセス性能に問題が発生しなかったサンプル（純正使用済みＯＫ）、使用途中のサンプル（純正使用途中）および新品のサンプルの測定値では差がなく、その共振周波数は、９．８ＭＨｚである。したがって、純正品の場合、使用中および使用後いずれにおいても、この積層誘電体膜１ａの劣化（割れ、破れ、剥がれまたは浮き等）は発生していないと考えられる。
【００５３】
一方、純正新品と再生新品とでは、共振周波数Ｆｒｅｓは、０．５ＭＨｚ程度の差が観察される。したがって、これらの純正新品および再生新品においては、積層誘電体膜の構造またはその膜質に差があると考えられる。実際使用される誘電体薄膜の材料は同じであるものの、その膜厚および接着層の厚さが異なることが判っており、この差が、測定値の差の反映されていると考えられる。
【００５４】
再生品においては、再生新品および使用中にプロセス異常が発生したサンプル（再生ＮＧ）では、共振周波数の値が１ＭＨｚ程度、再生ＮＧとして示される静電チャックの方が大きい。これは、新品の状態においても、積層誘電体膜の膜性能に差があったか、または使用中に経時変化したことによると考えられる。共振周波数ωは、１／（２π√Ｌ・Ｃ）で表わされるため、一般に、キャパシタ成分Ｃが小さくなると、共振周波数は大きくなり（√Ｃに反比例）、また、誘電体膜の厚さｄが厚くなると、キャパシタ成分は小さくなる（ｄに反比例）ことから、この積層誘電体膜の膜性能の初期不良および経時劣化（破れ、剥がれまたは浮きなど）が発生していると考えられる。
【００５５】
図３は、図２において示す静電チャックと同様の静電チャックのインピーダンスＺの虚数成分Ｚｉをそれぞれ示す図である。このインピーダンスＺの虚数成分Ｚｉも、部品固有のインピーダンスのインダクタ成分Ｌとキャパシタ成分Ｃとから決定される値であり、この虚数成分Ｚｉも、理想的には、部品の仕上がり具合（膜性能）に差がない場合には、その値に差は生じない。
【００５６】
この虚数成分測定時においても、事前確認として、同一静電チャックを複数回測定して、測定再現性の確認を行ない、そのばらつきは、０．０５Ω以内であることを確認している。
【００５７】
図３において、純正新品および再生新品では、共振周波数と同様、０．４Ω程度の差が見られる。純正品においては、使用済み品でプロセス性能に問題がなかったサンプル（純正使用済みＯＫ）、使用途中のサンプル（純正使用途中）および純正新品のサンプル間の測定値の差は、０．０５Ω程度であり、同一対象品の測定値のばらつきの範囲内であり、共振周波数の場合と同様、これらの純正品については、虚数成分Ｚｉについては差はないと考えられる。
【００５８】
一方、再生品においては、再生新品と比較した場合、使用中にプロセス異常が発生したサンプル（図３において再生ＮＧとして示す）は、その虚数成分Ｚｉの値が、再生新品よりも０．４ないし０．６Ω程度小さい。インピーダンスの虚数成分Ｚｉは、周波数ωとすると、次式で表わされる。
【００５９】
Ｚｉ＝ｊ・ω・Ｌ−ｊ／（ω・Ｃ）
したがって、一般に、キャパシタ成分Ｃが小さくなると、虚数成分Ｚｉの値は小さくなり、また、誘電体膜の厚さｄが厚くなると、キャパシタ成分Ｃは小さくなる（Ｃは、ｄに反比例）ことから、上述の、共振周波数からの知見と同様、積層誘電体膜の出来具合（膜性能）の初期不良および経時劣化（破れ、割れ、剥がれまたは浮き等）が発生していると考えられる。
【００６０】
プラズマ処理装置においては、下部電極が、静電チャックではなく、たとえばアルミニウム（Ａｌ）の表面にアルマイト処理（アルミニュウムの陽極酸化処理）を施したものがある。このような下部電極構造の場合、アルマイト皮膜（アルミニュウム酸化膜）の出来具合（膜性能；膜質および膜厚等）により、プロセス性能が影響を受けることが知られている（例えば、吸着力としてクーロン力ではなくジョンソン・ラーベック力が用いられる型の静電チャックの場合、その表面にアルミナなどのセラミックコーティングが施されており、静電チャック表面の状態が、プロセス性能に影響を及ぼすことがよく知られている）。
【００６１】
特に、アルマイト皮膜に傷が存在する場合、その部分に高周波電力による電界集中が生じ、ウェハ面内でプラズマの濃淡（分極）が発生し、静電破壊（ゲート破壊）が生じることも知られている。
【００６２】
このゲート破壊は、目視レベルでの確認で検出される場合もあるものの、その破壊の程度によっては、プロセスが完了して最終工程の検査工程において、処理されたウェハが検査されて、初めて不良が発生したことが判明する場合もある。しかしながら、本発明の部品検査方法に従えば、静電チャック表面の積層誘電体膜の出来具合（膜性能）の管理（良否判定）の場合と同様、アルミニウム（Ａｌ）の表面のアルマイト皮膜の出来具合管理（良否判定）も行なうことができ、潜在的にゲート破壊を引起こす可能性のある静電チャックを高精度で検出することができる。
【００６３】
また、同様に、一般に、部品表面に溶射した膜または溶着させたゴム膜などの仕上がり具合（膜質、膜厚または表面粗さ等）および経時変化（劣化）の管理も同様に可能となる。
【００６４】
したがって、金属部材表面に形成される誘電体膜または絶縁膜の出来具合（処理品質）および経時変化（劣化）の管理も行なうことができる。
【００６５】
［変更例］
図４は、この発明の実施の形態１に従う検査装置および測定対象部品の断面構造を概略的に示す図である。図４においては、測定子としての上側電極１４と、測定対象部品１１を示す。下側電極およびシールドの構成は、図１に示す構成と同じである。この図４に示すように、測定対象部品１１は、この表面形状に凹凸部分を有している。たとえば、この測定対象部品１１が、プラズマ処理装置における下部電極の場合、ウェハを載置するための凹部が設けられる。このような場合、上側電極１４は、この測定対象部品１１の凹部に応じた突出部１４ａを有する。上側電極１４が、その自重により、図１に示す絶縁体５におけるピンの摺動動作により、測定対象部品１１の凹部に上側電極１４の凸部１４ａが歯合して密着させることができ、この測定対象部品１１と上側電極１４とを密着させて寄生容量を生じさせることが無く、測定対象部品１１の電気的特性の測定を正確に行なうことができる。
【００６６】
なお、図４においては、測定対象部品１１においては、１つの凹部のみが形成されている。しかしながら、測定対象部品１１に、予め定められた形状を有する凹部が複数箇所設けられていてもよい。この場合、上側電極１４において、測定対象部品１１の凹部に応じた凸部が形成される。逆に、測定対象部品１１が、凸部を有する場合には、この上側電極１４においては、下側電極１１の凸部に応じた凹部が形成される。
【００６７】
以上のように、この発明の実施の形態１に従えば、被測定対象部品を１対の測定子で挟み、電磁シールド環境内で、電磁シールドと絶縁された測定子を用いてインピーダンス等の電気的特性を検出しており、定量的に部品間の比較を行うことができ、高精度で被測定部品の良否を判定することができる。
【００６８】
［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２に従う部品検査装置の全体の構成を概略的に示す図である。図５に示す部品検査装置は、以下の点が、図１に示す部品検査装置とその構成が異なる。すなわち、上側電極２４は、その一部に形成される凸部２４ａを介して測定対象部品の静電チャック１（誘電体積層膜２４ａを含む）に圧接される。したがって、この図５に示す部品検査装置の構成においては、この凸部２４ａが接触する領域が、測定対象部品（静電チャック１）の測定領域となる。
【００６９】
この凸部２４ａにより静電チャック１に接触する構成においても、ピン７の摺動操作を通して、上側電極２４の自重により、確実に、凸部２４ａは、測定対象部品の静電チャック１に密着される。上側電極２４および下側電極３は、低抵抗の導電率の高い金属材料で構成される。
【００７０】
図５に示す部品検査装置の他の構成は、図１に示す部品検査装置の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
【００７１】
測定対象部品が静電チャック１のように、表面に積層薄膜誘電体構造（積層誘電体膜２４ａ）が形成される場合、この凸部２４ａが金属製の場合、直接接触させると、この積層薄膜誘電体１ａを損傷するおそれがある。そのような積層薄膜誘電体の損傷を防止するのに、凸部２４ａの表面および側面に、誘電率εの小さなコーティング膜を形成する（たとえばポリイミドテープを貼る）。また、フッ素系樹脂（たとえばテトラフルオロエチレンの重合体であるポリテトラフルオラエチレン（ＰＴＦＥ））等の化学的に安定で誘電率および摩擦係数の小さなレジン膜が形成されてもよい。
【００７２】
この図５に示す部品検査装置においては、上側電極２４が、インピーダンス測定器であるネットワークアナライザ８に接続され、下側電極３およびシールド２、６は、またネットワークアナライザ８を介して接地される。これにより、外部環境からの電磁ノイズの影響を受けることなく、上側電極２４の凸部２４ａが接触している部分の情報を強く反映したインピーダンスを、正確に再現性よく測定することができる。
【００７３】
静電チャックを用いるプラズマエッチング装置においては、たとえば静電チャック表面の積層誘電体膜の仕上がり具合が一部分だけ異なる場合（傷、剥がれまたは浮きなどが存在する場合）、面内で、その部分のみウェハを静電気力等を用いて保持する際の吸着力に違いが生じ、部分的にエッチング性能がばらつき、時には、エッチング異常が発生する。上側電極２４の全面を測定対象部品の静電チャック１表面に密着させた場合、この静電チャック１の全面の特徴を平均化してその特性を観察するために、一部分のみに異常が存在し、その箇所の面積が小さい場合、感度的に検出することができない可能性が考えられる。この上側電極２４に凸部２４ａを形成し、この凸部２４ａでのみ静電チャック１表面の積層誘電体膜１ａに接触する構造を利用する。測定回路の等価回路がＬＣＲ直列回路であり、キャパシタ成分Ｃが、凸部２４ａの接触面積により決定され、部分的な測定および検査を行うことができ、この積層誘電体膜の膜性能（仕上がり具合）の差を各部分ごとに検出することができ、正確な測定が可能となる。また、この凸部２４ａの接触領域ごとに、静電チャック１表面を部分的に測定することにより、不良箇所の特定を行なうことができ、不良解析が容易となる。
【００７４】
図６（Ａ）および（Ｂ）は、図５に示す上側電極２４の構造を概略的に示す図である。図６（Ａ）に上側電極２４の平面図を示し、図６（Ｂ）に、この上側電極２４の線６Ｂ−６Ｂに沿った断面構造を示す。
【００７５】
図６（Ａ）において、上側電極２４は、複数の上側電極凸部取付用ねじ孔２７が形成される上側電極本体２５と、上側電極本体２５の上側電極凸部取付用ねじ孔２７に、図示しないねじを介して固定される上側電極凸部２４ａを含む。
【００７６】
この上側電極本体２５は、その直径方向に沿って、両端に上側電極本体取付用ピン孔２６が形成される。この上側電極本体取付用ピン孔２６に、図５に示すピン７が係合され、図５に示すピン７と上側電極本体２５とは一体的に摺動可能とされる。
【００７７】
この上側電極本体２５は、測定対象部品の静電チャック１の形状に合わせた円形板形状を有し、その直径は、測定対象部品の静電チャック１と同等またはそれより少し大きく設定される。上側電極凸部２４ａは、たとえば直径数十ｍｍの円形導電板であり、上側電極本体２５に形成される上側電極凹部取付用ねじ孔２７に、ねじで圧着固定される。この上側電極本体２５表面には、複数の上側電極凸部取付用ねじ孔２７が設けられており、任意の位置に上側電極凸部２４ａを取付けることが可能である。これにより、測定対象部品の静電チャック表面１上を走査して、任意の位置のインピーダンス測定を行なうことができる。
【００７８】
図６（Ｂ）において、上側電極本体２５において両側に、上側電極本体取付用ピン孔２６が形成され、それらの間に複数個の上側電極凸部取付用ねじ孔２７が、ねじと同様の形状を有して形成される。このねじ孔２７に、上側電極凸部取付用ねじ２８により、上側電極凸部２４ａが圧接固定される。この上側電極凸部２４ａが部品表面に圧着される。
【００７９】
なお、この図６（Ａ）に示す上側電極２４の構造においては、図６（Ａ）に破線で示す位置に上側電極凸部２４ａを位置決めすることができる。しかしながら、この上側電極凸部２４ａは、直径方向のいずれかの位置にのみ取付けられるようにし、図６（Ａ）に示す線６Ｂ−６Ｂに沿った方向に凸部取付用ねじ孔２７を形成し、この上側電極２５を回転させる構成とされてもよい。この回転走査を行うためには、たとえば、図５に示される構造を利用する場合、上部シールド６を、下部シールドに対して回転させることにより、等価的に上側電極本体２５を回転させることができる。また、これに代えて、ピン７を用いずに、上側電極を回転機構を有する把持部材で把持して、測定時にこの把持部材を回転させてもよい。この場合、把持部材は、上側電極を一定の荷重で測定対象部品と密接することが必要であり、把持部材にはさらに荷重制御機構を設けるのが好ましい。
【００８０】
この図６（Ａ）および（Ｂ）に示す構成においては、測定対象部品の静電チャック１の表面の任意の複数の位置を走査して測定を行なうことができ、異常個所の特定を容易に行なうことができる。この特定時には、参照静電チャックの参照値と１つの静電チャックの複数箇所の測定結果とを定量的に比較し、異常の有無（値の差が大きい部分）を識別する方法が用いられてもよく、１つの静電チャックの複数の測定個所の測定結果が定量的に比較されて異常個所の特定が行われても良い。
【００８１】
［変更例］
図７（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の実施の形態２に従う部品検査装置の上側電極の他の構成を概略的に示す図である。図７（Ａ）に上側電極２４の平面構造を示し、図７（Ｂ）に、図７（Ａ）における線７Ｂ−７Ｂに沿った断面構造を概略的に示す。
【００８２】
図７（Ａ）において、上側電極２４は、線７Ｂ−７Ｂの直径方向に沿って上側電極本体取付用ピン孔２６が設けられ、この線７Ｂ−７Ｂの直径方向に沿って領域ＩＩ−ＩＶにおいて上側電極凸部取付用ねじ孔２７が形成される。これらの領域ＩＩ−ＩＶそれぞれにおいては、直交する方向に凸部取付用ねじ孔２７が形成される。領域Ｉにおいては、上側電極本体取付用ピン孔２６と重ならない領域に、複数の凸部取付用ねじ孔２７が配置される。図７（Ａ）においては、領域ＩＩにおいて、上側電極凸部２４ｂが固定的に取付けられた状態を示す。この図７（Ａ）に示すように、上側電極凸部２４ａは、リング状の形状を有しており、領域Ｉ、ＩＩおよびＩＶそれぞれに、サイズの異なる上側電極凸部２４ｂが取付可能である。
【００８３】
図７（Ｂ）においては、この上側電極本体２５に複数の凸部取付用ねじ孔２７が形成され、上側電極凸部２４ｂが、ねじ２８により、上側電極本体２５に密着固定される。
【００８４】
この上側電極本体２５の中央部の領域ＩＶにおいては、図６に示す構造と同様の、円形板状の上側電極凸部２４ａが取付けられる。
【００８５】
通常のプロセスにおいては、異常が発生しやすい個所は、静電チャックの円周方向に沿って分布することが多く、特に中央領域または周辺領域で、プラズマ異常（プラズマ密度の差）が生じる可能性が高い。したがって、各領域に応じたサイズのリンク状または円板状の形状の上側電極凸部２４ｂを用いて測定を行なうことにより、各プロセス時において異常の発生する可能性の高い領域を測定でき、異常を検出することができる。
【００８６】
ここで、領域Ｉ−ＩＩＩにおいて取付けられる上側電極凸部２４ｂの幅は、数十ｍｍであり、また中心部領域ＩＶに取付けられる上側電極凸部は、直径数十ｍｍの円形板形状を有する。上側電極本体２５のサイズは、測定対象部品の静電チャックのサイズと同等またはそれより大きく設定される。
【００８７】
領域Ｉにおいて、凸部取付用ねじ孔２７が、線７Ｂ−７Ｂに沿った位置と異なる位置に形成される。これは、上側電極本体２５を取付けるピン孔２６と重なり合うのを防止するためである。このピン孔２６の上側部に、摺動用ピン（７）が嵌合されて、上側電極本体２５とピン（７）が一体化される。一方、この領域Ｉにおける上側電極凸部２４ｂは、上側電極本体２５の裏面に形成されるため、この領域Ｉにおける凸部取付用ねじ孔２７を上側電極本体取付用ピン孔２６と異なる領域に形成することにより、最外周の領域Ｉにおいて、上側電極本体取付用ピンの影響を受けることなく上側電極凸部を取付けることができる。
【００８８】
なお、領域Ｉ−ＩＩＩそれぞれにおいて、これらのリング状形状電極が、さらに分割され、領域Ｉ−ＩＩＩそれぞれにおいて、扇形状の分割領域において個々に測定が行なわれてもよい。
【００８９】
この円環状電極を利用する場合においても、測定操作は、図６に示す上側電極を利用する場合と同様であり、各領域Ｉ-ＩＶそれぞれの膜性能（膜の仕上がり具合）を反映したインピーダンスを測定することができる。
【００９０】
図７（Ａ）および（Ｂ）に示す電極凸部構造の場合、プロセス異常の発生する可能性の高い部分を個々に走査して測定しており、測定対象部品の静電チャック表面全面にわたって小領域で走査して測定する場合に比べて、異常個所の特定に要する時間を短縮することができる。
【００９１】
以上のように、この発明の実施の形態２に従えば、測定対象部品表面の複数箇所をスキャン（走査）して個々に測定することができるように構成しており、実施の形態１の効果に加えて、測定対象部品の異常個所の特定を行なうことができ、不良解析が容易となる。
【００９２】
［実施の形態３］
図８は、この発明の実施の形態３に従う部品検査装置の構成を概略的に示す図である。この発明の実施の形態３においては、部品検査装置は、測定対象部品３２のインピーダンスを自動測定する自動測定系３１を含む。この自動測定系３１は、計測系に対して電磁シールド環境を実現するシールド３５と、シールド３５底部表面上に配置される下部電極３４と、測定対象部品３２上部に配置される上側電極３３と、この上側電極３３を把持部材３９を介して把持するとともに一定の荷重を印加する上側電極荷重制御系３６を含む。
【００９３】
シールド３５は、その内部に、測定対象部品３２を収納する構造とされ、先の実施の形態１および２のように、上部シールドおよび下部シールドに分離可能とされてもよく、また、側面に形成される扉を開閉して測定対象部品がシールド３５内に配置される構成とされてもよい。上側電極３３は、図８においては、凸部３３ａにより測定対象部品３２に接触されるよう示す。しかしながら、測定用電極３３および３４は、測定対象部品３２の形状および特定態様に応じて交換可能であり、実施の形態１および２のいずれの電極構造が用いられてもよく、特に上側電極３３に凸部３３ａが一部に設けられることは要求されない。
【００９４】
把持部材３９は、シールド３５と電気的に絶縁されかつ上側電極荷重制御系３６の制御の下に一定の荷重を上側電極３３を介して測定対象部品３２に供給する。これにより、上側電極３３と測定対象部品３２の密着性を改善する。上側電極荷重制御系３６は、把持部材３９と一体的に形成されるアームを有し、このアームを介して一定の荷重を供給するように構成されてもよい。また、これに代えて、この上側電極荷重制御系３６は、把持部材３９に設けられる上下摺動可能な摺動機構を保持しかつ駆動し、この摺動機構の降下時の駆動圧力が一定値以上となったときにその降下摺動動作を停止させる構成が用いられてもよい。上側電極３３に一定の荷重を供給する構成としては、したがって、種々の構成を利用することができる。
【００９５】
把持部材３９は、一例として、絶縁性材料で構成され、かつその内部が中空構造であり、内部にネットワークアナライザ３７からの電気信号を上側電極３３に供給する配線（シールド配線）が電極取出配線として配置される。この把持部材３９は、上側電極３３とねじ、または溶着などの手段により固着されていてもよい。
【００９６】
この発明の実施の形態３に従う部品検査装置は、さらに、ネットワークアナライザ３７の測定条件の設定、測定結果によるエラーの判定およびエラー発生時の発報を行なうコンピュータ３８を含む。このコンピュータ３８は、また、上側電極荷重制御系３６の印加する荷重を決定する。コンピュータ３８は、表示装置３８ａを含み、測定結果の表示、エラー判定結果の表示およびエラー発生時の発報などの処理がこの表示装置３８ａを用いて行なわれる。エラーの発報は、音声を用いて行なわれてもよい。
【００９７】
図９は、図８に示す部品検査システムの動作を示すフロー図である。以下図９を参照して、図８に示す部品検査システムの検査時の動作について説明する。
【００９８】
コンピュータ３８においては、予め、測定条件、上側電極荷重量、周波数掃引範囲および参照規格値などの測定条件を表わす情報が格納されている。
【００９９】
まず、シールド３６において、下側電極３４を測定対象部品３２に応じて載置した後、この下側電極３４上に測定対象部品（部品）をセットする（ステップＳ１）。この下側電極３４は、常時シールド底部に固定されていてもよい。この測定対象部品３２をステージの下側電極３４上に配置する際には、隙間による寄生容量の発生を防止するため、測定対象部品は下側電極３４にピンまたはネジなどの固定治具を用いて固定密着される。
【０１００】
次いで、シールド３６を密閉して、上側電極３３を、測定対象部品３２に接触させ、次いで、上側電極荷重制御系３６により加圧して一定の荷重を印加する。シールド密閉時においては、シールド３６が上部シールドと下部シールドに分離可能とされる構造またはシールド３６側部に開閉可能な扉が形成されるなどの構造に応じて、電磁シールド形成操作が行われる。上側電極荷重制御系３６は、コンピュータ３８からの荷重条件データに応じて、所定の荷重を供給する（ステップＳ３２）。コンピュータ３８からの荷重情報に従って荷重制御系３６自体が、加圧および圧力検出を行って荷重調整を行ってもよく、コンピュータ３８へ荷重制御系３６が圧力情報を転送して、コンピュータ３８がその転送された圧力情報に従って荷重制御系３６の加圧の継続／停止を制御してもよい。
【０１０１】
ネットワークアナライザ３７からの電気信号伝搬線は、把持部３９を介して上側電極３３に電気的に結合されており、ネットワークアナライザ３７が、コンピュータ３８からの測定条件に従って、周波数を掃引して、インピーダンスの測定を行なう（ステップＳ３）。
【０１０２】
このネットワークアナライザ３７で測定されたインピーダンス情報は、コンピュータ３８へ与えられ、コンピュータにより、参照規格値と比較され、その比較・判定結果に基づいて測定部品の良／異常の判定を示す結果が表示される（ステップＳ４）。比較結果表示においては、異常検出時には、エラーの表示が行なわれ、また音声などにより、エラー発生の発報が行なわれる。自動計測時に、容易にエラー発生を判別することができ、即座に必要な処置を取ることができ、部品管理を確実に行うことができる。コンピュータ３８の制御の下に、測定部品対象３２の必要箇所の測定が完了すると、この測定対象部品３２の測定が完了する。荷重制御系３６が上側電極３３を把持部３９を介して回転駆動する構成を利用することにより、連続的に測定対象部品３２の複数箇所を走査して測定を行うことができる。
【０１０３】
以上のように、この発明の実施の形態３に従えば、コンピュータを用いて、測定対象部品を電磁シールド内への収納後、一定の荷重を供給して上側電極と測定対象部品とを密着させて、設定された測定条件で周波数掃引を行なってインピーダンス測定を行なっており、部品検査を、自動的に短時間で正確に行なうことができ、またその測定結果に基づく測定箇所の良否判定を併せて行なうことができる。
【０１０４】
［実施の形態４］
図１０は、この発明の実施の形態４に従う製造装置の構成を概略的に示す図であり、この製造装置は、部品単体のインピーダンス測定機構を内蔵する平行平板型プラズマ処理装置である。
【０１０５】
図１０において、製造装置は、内部で反応ガスを高周波で励起してプラズマを発生してプラズマエッチングまたは成膜処理が行なわれる反応チャンバ４１と、放電時の下部電極を形成するステージ４４と、ステージ４４と対向して平行に配置される上部電極４５と、この反応チャンバ４１内の反応ガスを導入するガス導入ライン４６と、図示しない真空ポンプにより、反応チャンバ４１内に導入された反応ガスを排気する排気口４７を含む。
【０１０６】
上部電極４５は、反応チャンバ４１とともにアースＧＮＤに接地される。ステージ４４は、管理対象部品である静電チャック４２と、この静電チャック４２を載置する絶縁体４３とで構成される。静電チャック４２は、その主表面以外の部分が絶縁体４３により囲まれる。静電チャック４２は、静電気力等でその上部に配置されるウェハを保持し、かつ処理時には高周波電源５０からの高周波電力を供給する。絶縁体４３は、この下部電極として機能する静電チャック４２を反応チャンバ４１等から電気的に絶縁する。
【０１０７】
この製造装置は、さらに高周波電源５０からの高周波を高効率で伝達するための高周波整合器４９と、高周波整合器４９からの高周波電力およびアースの一方を静電チャック４２に選択的に伝達するリレー回路４８と、静電チャック４２のインピーダンスを測定するための測定用電源５１と、この測定用電極５１を駆動する測定電極駆動系５３と、測定電極駆動系５３を介して測定電極５１へ高周波電力をその周波数を掃引して供給して、インピーダンスを測定するネットワークアナライザ５４と、ネットワークアナライザ５４における測定条件および測定結果判定等を行なうコンピュータ５５を含む。このコンピュータ５５には表示装置５５ａが設けられる。
【０１０８】
反応チャンバ４１には、測定電極５１を通常処理時に収納する測定系格納スペース５２が設けられる。測定用電源５１は、静電チャック４２のインピーダンス測定時、静電チャック４２表面（積層誘電体膜）に密着される上部電極５１ａと、上部電極５１ａと一体的に形成されるアーム５１ｂと、測定電極駆動系５３の制御の下に、アーム５１ｂを介して上側電極５１ａの上下駆動および回転駆動を行なうアーム軸５１ｃを含む。
【０１０９】
また、測定電極５１において、アーム５１ｂおよびアーム軸５１ｃに沿ってまたは内部には、ネットワークアナライザ５４からの電気信号を伝搬するための信号伝達線（シールド配線）が設けられている。
【０１１０】
高周波電源５０は、その一方端が接地ノード（アース）ＧＮＤに接続され、他方端が高周波整合器４９に接続される。リレー回路４８は、反応チャンバ４１内でプラズマを生成する場合には、高周波整合器４９を介して高周波電源５０から与えられる高周波電力を静電チャック４２に供給する。この高周波整合器４９を利用することにより、高周波電源５０からの高周波電力が、反射波を生じることなく効率的に静電チャック４２へ給電され、この反応チャンバ４１内の対向して配置される上部電極４５と下部電極として機能する静電チャック４２との間で高周波電界が形成され、反応ガスが励起されてプラズマが生成される。
【０１１１】
リレー回路４８は、静電チャック４２のインピーダンス測定を行なう場合には、静電チャック４２をアースに接地する（接地ノードに接続する）。リレー回路４８は、単に。電気信号の伝達経路を切り替えるだけであり、その規模は十分小さく、小さなスペースに取り付けることができ、また、高熱環境下でも十分正確に切り替え動作をすることができ、何ら通常処理時の高周波電力供給に悪影響は及ぼさない。また、測定時には、ステージ４４には、高周波電力は供給されないため、ステージ（静電チャック）に対する給電系のインピーダンスが測定時と実際の処理時とで変化しても、その影響を受けることなく、正確に静電チャック４２のインピーダンスを測定電極を用いて行うことができる。
【０１１２】
図１１は、図１０に示す製造装置の部品検査時の操作を示すフロー図である。以下、図１１を参照して、図１０に示す製造装置に管理対象品の静電チャックの検査時の操作について説明する。
【０１１３】
測定電極駆動系５３は、コンピュータ５５の制御の下に、測定電極５１の位置決めおよび加重操作を行なう（ステップＳ１０およびＳ１１）。すなわち、測定電極５１は、測定時以外は、図１０において破線で示すように、測定系格納スペース５２内に収納される。静電チャック４２のインピーダンス測定時には、この測定電極駆動系５３が、測定電極５１の回転、位置決めおよび荷重制御を行ない、測定電極５１の上部電極５１ａを、一定の荷重で静電チャック４２に密着させる。この測定電極駆動系５３としては、アーム軸５１ｃの摺動動作および回転動作を行なう機構が用いられればよく、上部電極５１ａの荷重は、コンピュータ５５により設定された測定条件により決定される。測定時においては、測定用電極５１は測定系格納スペース５２から静電チャック４２上に回転移動し、さらに、静電チャック４２上に降下して接触し、コンピュータ５５において設定された測定条件に応じた荷重が印加されて静電チャック４２に密着される。
【０１１４】
ネットワークアナライザ５４は、この状態で、コンピュータ５５において設定された測定条件（掃引周波数範囲）に従って周波数を掃引して高周波電力を供給してインピーダンス測定を行なう（ステップＳ１２）。
【０１１５】
このネットワークアナライザ５４による測定結果は、コンピュータ５５において予め設定された規格値と照合されて、比較結果が異常を示す場合には、表示装置５５ａにおけるエラー表示または音声によるエラーの発報が行なわれる（ステップＳ１３）。
【０１１６】
したがって、この図１０に示す製造装置における静電チャックのインピーダンス測定動作は、先の図８に示す部品検査装置のシステムの測定動作と同じであり、この図１１に示す処理フローは、図９に示す処理フローと、ステージに対して部品のセットおよびシールド密閉処理が行なわれない点を除いて、測定電極密着荷重後の測定操作は同じである。
【０１１７】
この図１０に示す製造装置を利用する場合、静電チャックの交換直後に、自動的に、コンピュータ５５の制御の下に静電チャックに対する良否判定を行なうことができ、交換された静電チャックに異常があるかの判定を容易に行なうことができる。従って、製造装置を立ち上げて実処理時と同様の真空状態を確立して測定を行う必要が無く、判定に要する時間を短縮することができる。
【０１１８】
また、コンピュータ５５において測定条件を設定することにより、この測定毎に製造装置の真空状態を停止させて、静電チャックを取り出して別に設けられた検査装置を用いて静電チャックのインピーダンス測定を行ない、測定後に再び静電チャックをステージ４４の絶縁体４３上に取付けて真空ポンプにより真空状態を実現して確認を行なった上でウェハの処理を再開するという手順が不要となる。したがって、自動的に定期的にその場観察的に静電チャック４２のインピーダンス測定を行なうことができる。測定データを蓄積することにより、静電チャック４２の経時変化（劣化）の度合いを知ることができる。さらに、その蓄積データをもとに異常判定基準の規格を設定し、定期的にコンピュータ５５の制御のもとに自動的に静電チャック４２のインピーダンス測定を行なってその測定結果を規格値と照合して、規格外の場合にはエラー発報を行なうように構成することにより、静電チャック４２の劣化度の管理を自動的に行なうことができる。
【０１１９】
また、測定電極５１のサイズを、静電チャック表面の任意の箇所を部分的に測定することができるようなサイズ、たとえば直径数十ｍｍの円形板状とするかまたは円形板状の凸部を有する電極構造として（実施の形態２参照）、この小電極または凸部電極部を静電チャック上に渡ってスキャンして測定を行なう場合には、静電チャック表面の積層誘電体膜の膜性能（仕上がり具合）の管理および劣化管理を、測定領域単位で行なうことができ、正確に故障の有無の検出および不良個所の特定を行うことができる。
【０１２０】
図１２は、静電チャック表面の複数箇所をスキャンして測定する場合の測定電極駆動系５３の構成を概略的に示す図である。図１２において、測定電極駆動系５３は、測定電極のアーム軸部５１ｃに結合される摺動機構６１および回転機構６２と、この回転機構６２を回転しかつ回転機構６２のＸＹ方向移動により、測定電極５１を２次元平面上でＸおよびＹ方向に移動させ、測定対象部品の任意の位置に測定電極（または電極凸部（図示せず））を位置決めするＸＹテーブル６３と、摺動機構６１における摺動動作を制御する摺動制御部６４と、回転機構６２の回転動作を制御する回転制御部６５と、ＸＹテーブル６３の駆動方向および移動量を制御し２次元平面上で測定電極５１をＸおよびＹ方向に移動させるＸ／Ｙ駆動制御部６６を含む。
【０１２１】
摺動機構６１は、摺動制御部６４により、そのアーム軸５１ｃを上下方向に移動させるとともに、一定の荷重をアーム軸５１ｃの降下動作時に供給する。回転機構６２は、回転制御部６５の制御により、図１０に示す格納スペース５２からの測定電極５１の回転移動を実現する。摺動制御部６５により測定電極５１の上下異動および荷重制御を行う。ＸＹテーブル６３を利用することにより、測定対象部品の静電チャック４２の任意の箇所を測定領域としてインピーダンス測定を行なうことができる。
【０１２２】
この摺動制御部６４、回転制御部６５およびＸ／Ｙ駆動制御部６６は、コンピュータ５５（図１０を参照）からの制御情報に基づいて駆動されて、測定条件（荷重条件、測定位置等）に応じた状態に測定電極５１を設定する。
【０１２３】
測定電極の構造としては、実施の形態２の変更例のリング状の電極構造が用いられてもよく、また、分割リング電極構造が用いられても良い。実施の形態１および３において説明した電極構造および測定方法をこの実施の形態４における製造装置の備品検査機能を実現するために利用することができる。
【０１２４】
以上のように、この発明の実施の形態４に従えば、製造装置内において、コンピュータ制御により、測定電極を測定対象部品（静電チャック）に密着させて、そのインピーダンスを自動測定し、測定結果に基づく良／不良の判定および劣化度の測定を行なっており、その製造装置の真空条件に測定対象部品を製造装置から取外すことなく自動的に測定を行なって、プロセス性能および装置状態の管理を自動的に行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
この発明の適用部品として、上述の平行平板型プラズマ処理装置においてプロセス特性に重要な影響を及ぼす構成部品である静電チャックが測定対象部品として説明されている。しかしながら、本発明は、下部電極が、静電チャックと異なる電極構造の場合、および上部電極を測定対象部品とする場合にも適用することができる。また、製造装置として、ＰＶＤ法（物理的気相成長法）および熱ＣＶＤ法（化学的気相成長法）に従って処理を行なうプラズマ生成を伴わない製造装置のチャンバ内の構成部品に対しても本発明を適用することができる。また、ＥＣＲ装置（電子サイクルトン共鳴を利用して成膜またはエッチングを行なう装置）において、カソードとして機能するプレートマグネトロン電極に対しても、本発明を適用することができる。測定対象部品の電極が、新品時には表面に誘電体膜が形成されず金属が露出している場合においても、製造工程における処理により表面に誘電体膜または導電性の膜が形成されるかまたはエッチングにより表面状態が変化する場合、その表面状態によりインピーダンスが変化するため、同様、正確に部品の状態を検出することができる。上部電極を測定する場合には、上部電極の下部電極対向面に対して測定電極を下側から上昇させて密着させて測定する。
【０１２６】
また、測定回路の電気的等価回路としてＬＣＲ直列回路を利用しており、静電チャックの表面の積層誘電体膜の変化を検出するために、キャパシタ成分の変化をインピーダンス測定により観察している。しかしながら、一般に、表面に誘電体膜が形成されない部品であっても、そのインダクタ成分Ｌまたは抵抗成分Ｒが表面状態により大きく変化する場合に対しても、本発明は適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】この発明の実施の形態１に従う部品検査装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に従う部品検査装置の測定結果を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１における部品検査装置の測定結果を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１の変更例の上側電極の構成を概略的に示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に従う部品検査装置の構成を概略的に示す図である。
【図６】（Ａ）は、図５に示す上側電極の平面構造を示し、（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す線６Ｂ−６Ｂに沿った断面構造を概略的に示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２の上部電極の変更例の平面構造および断面構造をそれぞれ示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に従う部品検査システムの構成を概略的に示す図である。
【図９】図８に示す部品検査システムの検査操作を示すフロー図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に従う部品検査機構内蔵製造装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】図１０に示す製造装置の部品検査時の操作フローを示すフロー図である。
【図１２】図１０に示す測定電極駆動系の変更例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１  静電チャック（測定対象部品）、２  下部シールド、３  下側電極、４  上側電極、１ａ  積層誘電体膜構造、６  上部シールド、８  ネットワークアナライザ、１４  上側電極、１４ａ  凸部、２４  上側電極、２４ａ  上側電極凸部、２５  上側電極本体、２６  上側本体取付用ピン孔、２７  上側電極凸部取付用ねじ孔、２８  上側電極凸部取付用ねじ、３１自動測定系、３２  測定対象部品、３３  上側電極、３４  下側電極、３５  シールド、３６  上側電極荷重制御系、３７  ネットワークアナライザ、３８  コンピュータ、４１  反応チャンバ、４２  静電チャック、４３  絶縁体、４４  ステージ、４５  上部電極、４６  ガス導入口、４７  ガス排気口、４８  リレー、４９  高周波整合器、５０  高周波電源、５３測定電極駆動系、５４  ネットワークアナライザ、５５  コンピュータ、５１  測定電極、５１ａ  上側電極、５１ｂ、上側電極アーム、５１ｃ  電極アーム軸、５２  測定電極格納スペース、６１  摺動機構、６２  回転機構。
【図１】
2006210415.tif 000003
【図２】
2006210415.tif 000004
【図３】
2006210415.tif 000005
【図４】
2006210415.tif 000006
【図５】
2006210415.tif 000007
【図６】
2006210415.tif 000008
【図７】
2006210415.tif 000009
【図８】
2006210415.tif 000010
【図９】
2006210415.tif 000011
【図１０】
2006210415.tif 000012
【図１１】
2006210415.tif 000013
【図１２】
2006210415.tif 000014