(57)【要約】【課題】プラズマを発生させるチャンバの状態を測定する。【解決手段】測定装置１は、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサ１４、２４と、複数のミキサ１４、２４に共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源１２と、複数のミキサ１４、２４に共通の補正信号入力を与えたときの、複数のミキサ１４、２４の出力間のレベル差および位相差を測定する誤差測定部５４と、プラズマチャンバ６内のインピーダンス（負荷インピーダンスZL）を導出するインピーダンス導出部６０と、誤差測定部５４の測定結果に基づき、インピーダンス測定部６２の測定結果を補正する誤差補正部５６とを備える。なお、プラズマが発生するプラズマチャンバ６内の電極６ａに与えられる進行波と、進行波がプラズマチャンバ６によって反射された反射波とを被測定信号入力とする。【選択図】図１
2015079684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、
二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、
前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源と、
前記複数のミキサに共通の補正信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差を測定する誤差測定部と、
前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出部と、
前記誤差測定部の測定結果に基づき、前記インピーダンス導出部の導出結果を補正する誤差補正部と、
を備え、
前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とする、
測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記電源と前記インピーダンスマッチング部との間から、前記進行波および前記反射波を取得する、
測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記インピーダンス導出部の導出結果に基づき、前記プラズマチャンバの内の状態を判定するチャンバ内状態判定部、
を備えた測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の測定装置であって、
前記チャンバ内状態判定部が、前記プラズマ処理装置における１回のプラズマプロセスにおける異常の有無を判定する、
測定装置。
【請求項５】
請求項３に記載の測定装置であって、
前記チャンバ内状態判定部が、前記プラズマ処理装置における複数回のプラズマプロセスにおいて、異常なプラズマプロセスの有無を判定する、
測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の測定装置であって、
前記誤差測定部が、前記レベル差および前記位相差を、前記ローカル信号入力の周波数に対応付けて測定し、
前記誤差補正部が、前記ローカル信号入力の周波数に応じて、補正を行う、
測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の測定装置であって、
前記誤差補正部が、前記誤差測定部の測定結果を前記ローカル信号入力の周波数について補間したものに基づき、補正を行う、
測定装置。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の測定装置であって、
前記ローカル信号入力および中間周波数信号入力が与えられ、前記ローカル信号入力および前記中間周波数信号入力の周波数の和に等しい周波数の信号を前記補正信号として出力する補正信号用ミキサ、
を備えた測定装置。
【請求項９】
プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、
二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、
前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源と、
前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出部と、
を備え、
前記複数のミキサに共通の信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差が無く、
前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とする、
測定装置。
【請求項１０】
プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源とを有する測定装置における測定処理を行う測定方法であって、
前記複数のミキサに共通の補正信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差を測定する誤差測定工程と、
前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出工程と、
前記誤差測定工程の測定結果に基づき、前記インピーダンス導出工程の導出結果を補正する誤差補正工程と、
を備え、
前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とする、
測定方法。
【請求項１１】
プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源とを有する測定装置における測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記測定処理は、
前記複数のミキサに共通の補正信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差を測定する誤差測定工程と、
前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出工程と、
前記誤差測定工程の測定結果に基づき、前記インピーダンス導出工程の導出結果を補正する誤差補正工程と、
を備え、
前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とする、
プログラム。
【請求項１２】
プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源とを有する測定装置における測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記測定処理は、
前記複数のミキサに共通の補正信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差を測定する誤差測定工程と、
前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出工程と、
前記誤差測定工程の測定結果に基づき、前記インピーダンス導出工程の導出結果を補正する誤差補正工程と、
を備え、
前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とする、
記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを発生させるチャンバ内の状態の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インピーダンス自動整合装置が知られている（例えば、特許文献１の図１、特許文献２の図１、特許文献３の図１を参照）。これらのインピーダンス自動整合装置は、プラズマを発生させるプラズマチャンバへの接続を想定したものであるが、使用する信号も高周波パワーではなく電極電圧および電流である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−８５４４６号公報
【特許文献２】特開２００６−１６６４１２号公報
【特許文献３】特開平４−３６８７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、プラズマを発生させるチャンバの状態を測定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる測定装置は、プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源と、前記複数のミキサに共通の補正信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差を測定する誤差測定部と、前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出部と、前記誤差測定部の測定結果に基づき、前記インピーダンス導出部の導出結果を補正する誤差補正部とを備え、前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とするように構成される。
【０００６】
上記のように構成された測定装置によって、プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する。複数のミキサが、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する。単一のローカル信号源が、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える。誤差測定部が、前記複数のミキサに共通の補正信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差を測定する。インピーダンス導出部が、前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出する。誤差補正部が、前記誤差測定部の測定結果に基づき、前記インピーダンス導出部の導出結果を補正する。前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とする。
【０００７】
なお、本発明にかかる測定装置は、前記電源と前記インピーダンスマッチング部との間から、前記進行波および前記反射波を取得するようにしてもよい。
【０００８】
なお、本発明にかかる測定装置は、前記インピーダンス導出部の導出結果に基づき、前記プラズマチャンバの内の状態を判定するチャンバ内状態判定部を備えるようにしてもよい。
【０００９】
なお、本発明にかかる測定装置は、前記チャンバ内状態判定部が、前記プラズマ処理装置における１回のプラズマプロセスにおける異常の有無を判定するようにしてもよい。
【００１０】
なお、本発明にかかる測定装置は、前記チャンバ内状態判定部が、前記プラズマ処理装置における複数回のプラズマプロセスにおいて、異常なプラズマプロセスの有無を判定するようにしてもよい。
【００１１】
なお、本発明にかかる測定装置は、前記誤差測定部が、前記レベル差および前記位相差を、前記ローカル信号入力の周波数に対応付けて測定し、前記誤差補正部が、前記ローカル信号入力の周波数に応じて、補正を行うようにしてもよい。
【００１２】
なお、本発明にかかる測定装置は、前記誤差補正部が、前記誤差測定部の測定結果を前記ローカル信号入力の周波数について補間したものに基づき、補正を行うようにしてもよい。
【００１３】
なお、本発明にかかる測定装置は、前記ローカル信号入力および中間周波数信号入力が与えられ、前記ローカル信号入力および前記中間周波数信号入力の周波数の和に等しい周波数の信号を前記補正信号として出力する補正信号用ミキサを備えるようにしてもよい。
【００１４】
本発明にかかる測定装置は、プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源と、前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出部とを備え、前記複数のミキサに共通の信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差が無く、前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とするように構成される。
【００１５】
上記のように構成された測定装置によって、プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する。複数のミキサが、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する。単一のローカル信号源が、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える。インピーダンス導出部が、前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出する。前記複数のミキサに共通の信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差が無い。前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とする。
【００１６】
本発明は、プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源とを有する測定装置における測定処理を行う測定方法であって、前記複数のミキサに共通の補正信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差を測定する誤差測定工程と、前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出工程と、前記誤差測定工程の測定結果に基づき、前記インピーダンス導出工程の導出結果を補正する誤差補正工程とを備え、前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とする測定方法である。
【００１７】
本発明は、プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源とを有する測定装置における測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記測定処理は、前記複数のミキサに共通の補正信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差を測定する誤差測定工程と、前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出工程と、前記誤差測定工程の測定結果に基づき、前記インピーダンス導出工程の導出結果を補正する誤差補正工程とを備え、前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とするプログラムである。
【００１８】
本発明は、プラズマが発生するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ内の電極に進行波を与える電源と、前記電源と前記プラズマチャンバとのインピーダンスマッチングをとるインピーダンスマッチング部とを有するプラズマ処理装置を測定する測定装置であって、二つの入力の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する複数のミキサと、前記複数のミキサに共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源とを有する測定装置における測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記測定処理は、前記複数のミキサに共通の補正信号入力を与えたときの、前記複数のミキサの出力間のレベル差および位相差を測定する誤差測定工程と、前記インピーダンスマッチング部における回路定数と、前記複数のミキサに周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの前記複数のミキサの出力とから、前記プラズマチャンバ内のインピーダンスを導出するインピーダンス導出工程と、前記誤差測定工程の測定結果に基づき、前記インピーダンス導出工程の導出結果を補正する誤差補正工程とを備え、前記進行波と、該進行波が前記プラズマチャンバによって反射された反射波とを前記被測定信号入力とする記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態にかかる測定装置１の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる測定装置１に補正信号を与えたときの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】複数のミキサ１４、２４に共通の補正信号入力を与えたときの、複数のミキサ１４、２４の出力間のレベル差および位相差の測定の一例を示す図である。
【図４】複数のミキサ１４、２４に共通の補正信号入力を与えたときの、出力レベルの差ΔＬｖ１〜ΔＬｖ３をローカル信号入力の周波数fLo1について補間したもの（図４（ａ）参照）および出力位相の差ΔＰ１〜ΔＰ３をローカル信号入力の周波数fLo1について補間したもの（図４（ｂ）参照）を示す図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる測定装置１に被測定信号を与えたときの構成を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施形態にかかる測定装置１をプラズマ処理装置に接続したものの構成を示す図（図６（ａ）参照）およびマッチャー５とプラズマチャンバ６との等価回路図（図６（ｂ）参照）である。
【図７】１回のプラズマプロセスにおいて、プラズマチャンバ６内が正常な状態の後に異常な状態となった場合の、負荷インピーダンスZLの実部RPまたは虚部XPと時間との対応を示す図である。
【図８】複数回のプラズマプロセスにおいて、プラズマチャンバ６内が正常な状態におけるプラズマプロセスにおける負荷インピーダンスZLの実部RPまたは虚部XPと時間との対応を示す図（図８（ａ）参照）、プラズマチャンバ６内が異常な状態におけるプラズマプロセスにおける負荷インピーダンスZLの実部RPまたは虚部XPと時間との対応を示す図（図８（ｂ）参照）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態にかかる測定装置１の構成を示す機能ブロック図である。測定装置１は、第一端子１１、第二端子２１、出力端子３１、第一ローカル信号源１２、第一ミキサ１４、第一Ａ／Ｄ変換器１６、第一レベル・位相測定部１８、第二ローカル信号源２２、第二ミキサ２４、第二Ａ／Ｄ変換器２６、第二レベル・位相測定部２８、中間周波数信号源３２、補正信号用ミキサ３４、スイッチ４２、４４、ローカル周波数設定部５２、誤差測定部５４、誤差補正部５６、インピーダンス導出部６０、チャンバ内状態判定部７０を備える。測定装置１は、例えば、スペクトラムアナライザである。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態にかかる測定装置１に補正信号を与えたときの構成を示す機能ブロック図である。図５は、本発明の実施形態にかかる測定装置１に被測定信号を与えたときの構成を示す機能ブロック図である。
【００２３】
図２を参照して、分配器４は、補正信号を、第一端子１１および第二端子２１に与える。なお、分配器４は、測定装置１に内蔵されていてもよい。また、図５を参照して、第一端子１１および第二端子２１には、それぞれ、進行波、反射波（被測定信号入力）が与えられる。
【００２４】
図６は、本発明の実施形態にかかる測定装置１をプラズマ処理装置に接続したものの構成を示す図（図６（ａ）参照）およびマッチャー５とプラズマチャンバ６との等価回路図（図６（ｂ）参照）である。
【００２５】
図６（ａ）を参照して、プラズマ処理装置は、プラズマチャンバ６、高周波電源２、マッチャー（インピーダンスマッチング部）５を有する。プラズマチャンバ６の内では、プラズマが発生する。高周波電源２は、プラズマチャンバ６の内の電極６ａに進行波を与える。なお、図６（ａ）においては、進行波を電極６ａに与えるように図示しているが、電極６ａのかわりに電極６ｂに進行波を与えるようにしてもよい。マッチャー（インピーダンスマッチング部）５は、高周波電源２とプラズマチャンバ６とのインピーダンスマッチングをとる。
【００２６】
方向性結合器３は、高周波電源２とマッチャー５との間に配置されている。測定装置１は、方向性結合器３を介して、プラズマ処理装置に接続されている。測定装置１は、プラズマ処理装置を測定する。
【００２７】
高周波電源２（周波数は、例えば2.4GHz）から進行波が、マッチャー５を介して、プラズマチャンバ６内の電極６ａに与えられる。なお、マッチャー５は、高周波電源２の側（インピーダンスが５０Ω程度）と、プラズマチャンバ６の側（インピーダンスが５０Ωとは異なる）とのインピーダンスマッチングをとるためのものである。また、プラズマチャンバ６内には、電極６ｂ（接地されている）も配置されている。プラズマチャンバ６内でプラズマが発生する。電極６ａと電極６ｂの間でプラズマが発生する。電極６ｂに載せられたウエハ７がプラズマにより加工される。プラズマによるウエハ７の加工の開始から終了までを１回のプラズマプロセスという。
【００２８】
測定装置１は、高周波電源２とマッチャー５との間から、方向性結合器３を介して、進行波と、進行波がプラズマチャンバ６によって反射された反射波とを受ける。進行波は、測定装置１の第一端子１１に与えられる。反射波は、測定装置１の第二端子２１に与えられる。進行波および反射波が、被測定信号入力となる。進行波および反射波は、周波数が共通している。
【００２９】
図６（ｂ）を参照して、マッチャー５はＬＣ素子の回路と等価であり、プラズマチャンバ６はインピーダンスZLの素子と等価である。マッチャー５およびプラズマチャンバ６の等価回路においては、キャパシタンスC3からプラズマチャンバ６を見た側にキャパシタンスC2、インダクタンスL2、インピーダンスZLの素子が直列接続されたものと、キャパシタンスC1と、キャパシタンスC3とが並列に接続されている。それらは、さらにインダクタンスL1の一端に接続されている。なお、キャパシタンスC1およびC2は可変であり、これによりマッチャー５のインピーダンスの実数成分（レジスタンス）および虚数成分（リアクタンス）を変化させて、インピーダンスマッチングをとる。
【００３０】
第一端子（ＣＨ１：チャンネル１）１１は、進行波（図５参照）または分配器４から与えられた補正信号（図２参照）を、第一ミキサ１４に与える。第二端子（ＣＨ２：チャンネル２）２１は、反射波（図５参照）または分配器４から与えられた補正信号（図２参照）を、第二ミキサ２４に与える。
【００３１】
出力端子３１は、補正信号を出力する。出力端子３１は、分配器４に接続されている（図２参照）。
【００３２】
第一ミキサ１４は、二つの入力（Ｒ入力およびＬ入力）の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する（Ｉ出力）。ただし、Ｒ入力は第一端子１１から与えられ、Ｌ入力は第一ローカル信号源１２から与えられる。また、Ｒ入力、Ｌ入力およびＩ出力は、それぞれ、Radio Frequency入力、Local（ローカル）入力およびIntermediate Frequency（中間周波数）出力を意味する。
【００３３】
第二ミキサ２４は、二つの入力（Ｒ入力およびＬ入力）の周波数の差に等しい周波数の信号を出力する（Ｉ出力）。ただし、Ｒ入力は第二端子２１から与えられ、Ｌ入力は第一ローカル信号源１２から与えられる。Ｒ入力、Ｌ入力およびＩ出力の意味は、第一ミキサ１４と同様である。
【００３４】
第一ローカル信号源１２は、複数のミキサ１４、２４のＬ入力に共通のローカル信号入力を与える単一のローカル信号源である（図２、図５参照）。なお、ローカル信号の周波数fLo1は可変、すなわち掃引可能である。
【００３５】
第一Ａ／Ｄ変換器１６は、第一ミキサ１４のＩ出力（アナログ信号）を受け、デジタル信号に変換する。第二Ａ／Ｄ変換器２６は、第二ミキサ２４のＩ出力（アナログ信号）を受け、デジタル信号に変換する。
【００３６】
第一レベル・位相測定部１８は、複数のミキサ１４、２４に周波数が共通する被測定信号入力（図５参照）または共通の補正信号入力（図２参照）を与えたときに、第一ミキサ１４の出力のレベルおよび位相を測定する。第一ミキサ１４を測定した結果は、誤差測定部５４に与えられるか（図２参照）、またはインピーダンス測定部６２に与えられる（図５参照）。
【００３７】
第二レベル・位相測定部２８は、複数のミキサ１４、２４に周波数が共通する被測定信号入力（図５参照）または共通の補正信号入力（図２参照）を与えたときに、第二ミキサ２４の出力のレベルおよび位相を測定する。第二ミキサ２４を測定した結果は、誤差測定部５４に与えられるか（図２参照）、またはインピーダンス測定部６２に与えられる（図５参照）。
【００３８】
なお、第一レベル・位相測定部１８および第二レベル・位相測定部２８は、例えば、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)により実装される。
【００３９】
第二ローカル信号源２２は、掃引可能（周波数可変）な信号源である。
【００４０】
中間周波数信号源３２は、中間周波数信号入力を補正信号用ミキサ３４に与える。中間周波数信号としては、被測定信号と同様な信号でもよいし、その他にも、パルス、連続波（周波数を掃引してもよい）、変調した信号またはノイズでもよい。
【００４１】
補正信号用ミキサ３４には、ローカル信号入力（Ｌ入力）および中間周波数信号入力（Ｉ入力）が与えられる。さらに、補正信号用ミキサ３４は、ローカル信号入力および中間周波数信号入力の周波数の和に等しい周波数の信号を補正信号として出力する（Ｒ出力）。ローカル信号入力（Ｌ入力）は、スイッチ４２を介して、第一ローカル信号源１２から与えられる。中間周波数信号入力（Ｉ入力）は、中間周波数信号源３２から与えられる。補正信号は、出力端子３１に与えられる。
【００４２】
ただし、Ｒ出力、Ｌ入力およびＩ入力は、それぞれ、Radio Frequency出力、Local（ローカル）入力およびIntermediate Frequency入力（中間周波数）を意味する。
【００４３】
スイッチ４２は、第一ローカル信号源１２を、補正信号用ミキサ３４に接続するか（図２参照）、または、しないか（図５参照）を切り替えるスイッチである。
【００４４】
スイッチ４４は、第二ミキサ２４を、単一のローカル信号源１２（図２、図５参照）、または第二ローカル信号源２２に接続する切替器である。
【００４５】
ローカル周波数設定部５２は、第一ローカル信号源１２の周波数であるfLo1を設定する。
【００４６】
誤差測定部５４は、複数のミキサ１４、２４に共通の補正信号入力を与えたときの（図２参照）、第一ミキサ１４の出力のレベルおよび位相を、第一レベル・位相測定部１８から受け、第二ミキサ２４の出力のレベルおよび位相を、第二レベル・位相測定部２８から受ける。
【００４７】
さらに、誤差測定部５４は、第一レベル・位相測定部１８および第二レベル・位相測定部２８から受けた測定結果に基づき、複数のミキサ１４、２４に共通の補正信号入力を与えたときの（図２参照）、複数のミキサ１４、２４の出力間のレベル差および位相差を測定する。
【００４８】
誤差測定部５４は、複数のミキサ１４、２４に共通の補正信号入力を与えたときの（図２参照）、複数のミキサ１４、２４の出力間のレベル差および位相差を、ローカル信号入力の周波数fLo1に対応付けて測定する。
【００４９】
図３は、複数のミキサ１４、２４に共通の補正信号入力を与えたときの、複数のミキサ１４、２４の出力間のレベル差および位相差の測定の一例を示す図である。
【００５０】
誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf1であるときの第一ミキサ１４（ＣＨ１）の出力レベルを第一レベル・位相測定部１８から受ける。しかも、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf1であるときの第二ミキサ２４（ＣＨ２）の出力レベルを第二レベル・位相測定部２８から受ける。さらに、誤差測定部５４は、両者の出力レベルの差（ＣＨ２−ＣＨ１）を求め（ΔＬｖ１）、記録する。なお、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf1であることを、ローカル周波数設定部５２から取得する。誤差測定部５４は、f1に対応づけてΔＬｖ１を記録する。
【００５１】
同様に、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf2であるときの両者の出力レベルの差（ＣＨ２−ＣＨ１）を求め（ΔＬｖ２）、記録する。なお、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf2であることを、ローカル周波数設定部５２から取得する。誤差測定部５４は、f2に対応づけてΔＬｖ２を記録する。
【００５２】
さらに、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf3であるときの両者の出力レベルの差（ＣＨ２−ＣＨ１）を求め（ΔＬｖ３）、記録する。なお、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf3であることを、ローカル周波数設定部５２から取得する。誤差測定部５４は、f3に対応づけてΔＬｖ３を記録する。
【００５３】
なお、例えば、f3−f2＝f2−f1かつf3＞f2＞f1である。
【００５４】
誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf1であるときの第一ミキサ１４（ＣＨ１）の出力位相を第一レベル・位相測定部１８から受ける。しかも、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf1であるときの第二ミキサ２４（ＣＨ２）の出力位相を第二レベル・位相測定部２８から受ける。さらに、誤差測定部５４は、両者の出力位相の差（ＣＨ２−ＣＨ１）を求め（ΔＰ１）、記録する。なお、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf1であることを、ローカル周波数設定部５２から取得する。誤差測定部５４は、f1に対応づけてΔＰ１を記録する。
【００５５】
同様に、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf2であるときの両者の出力位相の差（ＣＨ２−ＣＨ１）を求め（ΔＰ２）、記録する。なお、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf2であることを、ローカル周波数設定部５２から取得する。誤差測定部５４は、f2に対応づけてΔＰ２を記録する。
【００５６】
さらに、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf3であるときの両者の出力位相の差（ＣＨ２−ＣＨ１）を求め（ΔＰ３）、記録する。なお、誤差測定部５４は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf3であることを、ローカル周波数設定部５２から取得する。誤差測定部５４は、f3に対応づけてΔＰ３を記録する。
【００５７】
インピーダンス導出部６０は、マッチャー（インピーダンスマッチング部）５における回路定数と、複数のミキサ１４、２４に周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの複数のミキサ１４、２４の出力とから、プラズマチャンバ６内のインピーダンス（負荷インピーダンスZL）を導出する。
【００５８】
インピーダンス導出部６０は、特性インピーダンス測定部６２、マッチャー特性記録部６４、負荷インピーダンス測定部６６を有する。
【００５９】
特性インピーダンス測定部６２（図５参照）は、複数のミキサ１４、２４に周波数が共通する被測定信号入力を与えたときに、複数のミキサ１４、２４の出力の比を測定する。
【００６０】
特性インピーダンス測定部６２は、複数のミキサ１４、２４に周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの（図５参照）、第一ミキサ１４（ＣＨ１）の出力（電界）の測定結果Pfを第一レベル・位相測定部１８から受け、第二ミキサ２４（ＣＨ２）の出力（電界）の測定結果Prを第二レベル・位相測定部２８から受ける。
【００６１】
さらに、特性インピーダンス測定部６２は、第一ミキサ１４（ＣＨ１）の出力Pfと、第二ミキサ２４（ＣＨ２）の出力Prとの比を測定して出力する。ミキサ１４の出力（振幅と位相を有する）は進行波を表し、ミキサ２４の出力（振幅と位相を有する）は反射波を表す。特性インピーダンス測定部６２は、（反射波）／（進行波）を求めるが、これはマッチャー５およびプラズマチャンバ６内のインピーダンス（特性インピーダンスZCIMという）を測定していることとなる。
【００６２】
なお、特性インピーダンス測定部６２の測定結果は、誤差補正部５６により補正されるが、この補正については、後で説明する。
【００６３】
マッチャー特性記録部６４は、マッチャー５の特性を記録する。マッチャー特性記録部６４は、マッチャー５の特性として、マッチャー５における回路定数であるキャパシタンスC1、C2、C3、インダクタンスL1、L2を記録する。なお、キャパシタンスC1およびC2は可変であるため、マッチャー特性記録部６４は変化後の値をマッチャー５から受けて記録する。
【００６４】
負荷インピーダンス測定部６６は、特性インピーダンス測定部６２の測定した特性インピーダンスZCIMと、マッチャー特性記録部６４に記録されたマッチャー５の特性（回路定数）とから、プラズマチャンバ６内のインピーダンス（負荷インピーダンスZL）を導出する。
【００６５】
特性インピーダンスZCIMは、負荷インピーダンスZLと、マッチャー５のインピーダンスとを合成したものと考えられる。そこで、図６（ｂ）を参照して、特性インピーダンスZCIMは、負荷インピーダンスZLとマッチャー５の回路定数とにより、以下のように表される。
【００６６】
【数１】
2015079684.tif 000003
特性インピーダンスZCIMは、特性インピーダンス測定部６２により測定されており既知である。しかも、キャパシタンスC1、C2、C3、インダクタンスL1、L2は、マッチャー特性記録部６４により記録されており既知である。結局、負荷インピーダンスZLのみが未知である。よって、負荷インピーダンス測定部６６は、上記の式（１）を負荷インピーダンスZLについて解くことで、負荷インピーダンスZLを求めることができる。
【００６７】
すなわち、インピーダンス導出部６０は、マッチャー特性記録部６４に記録されたマッチャー５における回路定数と、複数のミキサ１４、２４に周波数が共通する被測定信号入力を与えたときの複数のミキサ１４、２４の出力Pf、Pr（特性インピーダンス測定部６２が受ける）とから、負荷インピーダンスZLを導出する。
【００６８】
誤差補正部５６は、誤差測定部５４の測定結果に基づき、ローカル信号入力の周波数fLo1に応じて、特性インピーダンス測定部６２の測定結果を補正する（図５参照）。これにより、インピーダンス導出部６０の導出結果が補正される。
【００６９】
例えば、誤差補正部５６は、ローカル信号入力の周波数fLo1がf1であることを、ローカル周波数設定部５２から取得する。さらに、誤差補正部５６は、f1に対応付けられた出力レベルの差ΔＬｖ１および出力位相の差ΔＰ１を、誤差測定部５４から読み出す。誤差補正部５６は、ΔＬｖ１およびΔＰ１を、特性インピーダンス測定部６２に与えることで、インピーダンス測定部６２の測定結果を補正する。例えば、インピーダンス測定部６２が、第一ミキサ１４（ＣＨ１）の出力と第二ミキサ２４（ＣＨ２）の出力との比を測定する際に、第二ミキサ２４（ＣＨ２）の出力のレベル[dBm]および位相[rad]をΔＬｖ１およびΔＰ１だけ減じる。
【００７０】
ローカル信号入力の周波数fLo1がf2またはf3であるときも同様な補正が行われる。
【００７１】
しかし、ローカル信号入力の周波数fLo1が、f1、f2およびf3のいずれでも無いときは、上記の方法ではインピーダンス測定部６２の測定結果の補正ができない。このような場合は、誤差補正部５６は、誤差測定部５４の測定結果をローカル信号入力の周波数fLo1について補間したものに基づき、特性インピーダンス測定部６２の測定結果を補正する。
【００７２】
図４は、複数のミキサ１４、２４に共通の補正信号入力を与えたときの、出力レベルの差ΔＬｖ１〜ΔＬｖ３をローカル信号入力の周波数fLo1について補間したもの（図４（ａ）参照）および出力位相の差ΔＰ１〜ΔＰ３をローカル信号入力の周波数fLo1について補間したもの（図４（ｂ）参照）を示す図である。
【００７３】
図４においては、出力レベルも出力位相も、一例として一次関数で補間している。出力レベルおよび出力位相を補間した結果は、誤差測定部５４に記録される。
【００７４】
誤差補正部５６は、ローカル信号入力の周波数fLo1の値を、ローカル周波数設定部５２から取得する。誤差補正部５６は、この値に対応する出力レベルの差および出力位相の差を、補間結果（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）から取得して、特性インピーダンス測定部６２に与えることで、特性インピーダンス測定部６２の測定結果を補正する。
【００７５】
チャンバ内状態判定部７０は、インピーダンス導出部６０の導出結果に基づき、プラズマチャンバ６の内の状態を判定する。
【００７６】
チャンバ内状態判定部７０は、プラズマ処理装置における１回のプラズマプロセスにおける異常の有無を判定する。なお、判定結果に基づき、高周波電源２のパワーまたは周波数を制御するようにすることも考えられる。
【００７７】
図７は、１回のプラズマプロセスにおいて、プラズマチャンバ６内が正常な状態の後に異常な状態となった場合の、負荷インピーダンスZLの実部RPまたは虚部XPと時間との対応を示す図である。なお、異常な状態は、例えば、異常放電やウエハ７の固定ミスによるウエハ７の振動などが考えられる。
【００７８】
ある１回のプラズマプロセスにおいて、プラズマチャンバ６内が正常な状態（時間０〜ｔ１）であれば、負荷インピーダンスZLの実部RPまたは虚部XPは、時間の一次関数に近似することができる。図７においては、正常な状態において、実部RPまたは虚部XPが単調増加する例を図示しているが、単調減少または一定となることも考えられる。
【００７９】
ここで、プラズマチャンバ６内が異常な状態（時間ｔ１〜ｔ０）となると、実部RPまたは虚部XPは、時間の一次関数に近似することはできなくなる。例えば、正常な状態と比べて、実部RPまたは虚部XPが乱高下する。チャンバ内状態判定部７０は、この乱高下を検出することで、１回のプラズマプロセスにおける異常が有ったことを判定できる。この乱高下は、１回のプラズマプロセス内の正常な状態における実部RPまたは虚部XPを取得しておくことで検出できる。
【００８０】
例えば、チャンバ内状態判定部７０が、１回のプラズマプロセス内の正常な状態における実部RPまたは虚部XPを取得しておく。さらに、チャンバ内状態判定部７０が、正常な状態における実部RPまたは虚部XPから上下にしきい値ΔP0ずつ離れたもの（図７において点線で図示）を求めておき、それらを実部RPまたは虚部XPが超えた場合に異常な状態が有ったと判定する。
【００８１】
また、チャンバ内状態判定部７０は、プラズマ処理装置における複数回のプラズマプロセスにおいて、異常なプラズマプロセスの有無を判定する。なお、判定結果に基づき、高周波電源２のパワーまたは周波数を制御するようにすることも考えられる。
【００８２】
図８は、複数回のプラズマプロセスにおいて、プラズマチャンバ６内が正常な状態におけるプラズマプロセスにおける負荷インピーダンスZLの実部RPまたは虚部XPと時間との対応を示す図（図８（ａ）参照）、プラズマチャンバ６内が異常な状態におけるプラズマプロセスにおける負荷インピーダンスZLの実部RPまたは虚部XPと時間との対応を示す図（図８（ｂ）参照）である。なお、異常な状態は、例えば、プラズマチャンバ６内の壁面への不要物の堆積、プラズマチャンバ６内の壁面の汚れ、プラズマチャンバ６内のガス密度の不具合などが考えられる。
【００８３】
図８（ａ）を参照して、正常な１回のプラズマプロセスにおいて、負荷インピーダンスZLの実部RPまたは虚部XPは、時間の一次関数に近似することができる。図８（ａ）においては、正常な状態において、実部RPまたは虚部XPが単調増加する例を図示しているが、単調減少または一定となることも考えられる。通常、プラズマ処理装置は、図８（ａ）に示すような正常なプラズマプロセスを複数回繰り返す。しかし、やがて、プラズマチャンバ６内が異常な状態となる。
【００８４】
図８（ｂ）を参照して、プラズマチャンバ６内が異常な状態となると、実部RPまたは虚部XPは、時間の一次関数に近似することはできなくなる。例えば、正常な状態と比べて、実部RPまたは虚部XPが乱高下する。チャンバ内状態判定部７０は、この乱高下を検出することで、異常なプラズマプロセスであることを判定できる。
【００８５】
例えば、チャンバ内状態判定部７０が、正常な１回のプラズマプロセスにおける実部RPまたは虚部XPを取得しておく（図８（ａ）を参照）。さらに、チャンバ内状態判定部７０が、正常な１回のプラズマプロセスにおける実部RPまたは虚部XP（図８（ａ）を参照）から上下にしきい値ΔP1ずつ離れたもの（図８（ｂ）において点線で図示）を求めておき、それらを実部RPまたは虚部XPが超えた場合に異常なプラズマプロセスであると判定する。
【００８６】
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
【００８７】
（１）補正信号の入力（図２参照）
まず、図２を参照して、測定装置１に補正信号を与える。
【００８８】
スイッチ４２が、第一ローカル信号源１２を、補正信号用ミキサ３４のＬ入力に接続する。ここで、ローカル周波数設定部５２は、第一ローカル信号源１２の周波数fLo1を設定する。すると、第一ローカル信号源１２からローカル信号入力（Ｌ入力）が補正信号用ミキサ３４に与えられる。しかも、中間周波数信号源３２から中間周波数信号入力（Ｉ入力）が補正信号用ミキサ３４に与えられる。
【００８９】
すると、補正信号用ミキサ３４から、ローカル信号入力および中間周波数信号入力の周波数の和に等しい周波数の信号が、補正信号として出力される（Ｒ出力）。補正信号は出力端子３１から出力され、分配器４に与えられる。分配器４は、補正信号を、第一端子１１および第二端子２１に与える。
【００９０】
ここで、スイッチ４４は、第二ミキサ２４を、単一のローカル信号源１２に接続する。
【００９１】
第一端子（ＣＨ１）１１に与えられた補正信号は、第一ミキサ１４のＲ入力に与えられる。第一ミキサ１４のＬ入力には、ローカル信号源１２からローカル信号入力が与えられる。すると第一ミキサ１４から、二つの入力（Ｒ入力およびＬ入力）の周波数の差に等しい周波数の信号が出力される（Ｉ出力）。Ｉ出力の周波数は、中間周波数信号源３２の出力する中間周波数信号の周波数となる。
【００９２】
第一ミキサ１４のＩ出力（アナログ信号）は、第一Ａ／Ｄ変換器１６により、デジタル信号に変換され、第一レベル・位相測定部１８に与えられる。第一レベル・位相測定部１８は、第一ミキサ１４の出力のレベル（パワーレベル）および位相を測定し、誤差測定部５４に与える。
【００９３】
第二端子（ＣＨ２）２１に与えられた補正信号は、第二ミキサ２４のＲ入力に与えられる。第二ミキサ２４のＬ入力には、ローカル信号源１２からローカル信号入力が与えられる。すると第二ミキサ２４から、二つの入力（Ｒ入力およびＬ入力）の周波数の差に等しい周波数の信号が出力される（Ｉ出力）。Ｉ出力の周波数は、中間周波数信号源３２の出力する中間周波数信号の周波数となる。
【００９４】
第二ミキサ２４のＩ出力（アナログ信号）は、第二Ａ／Ｄ変換器２６により、デジタル信号に変換され、第二レベル・位相測定部２８に与えられる。第二レベル・位相測定部２８は、第二ミキサ２４の出力のレベル（パワーレベル）および位相を測定し、誤差測定部５４に与える。
【００９５】
なお、ローカル周波数設定部５２から誤差測定部５４に、ローカル信号入力の周波数fLo1の値が与えられる。
【００９６】
第一ミキサ１４にも第二ミキサ２４にも同じ補正信号を与えているので、第一レベル・位相測定部１８の測定結果である出力レベルおよび出力位相と、第二レベル・位相測定部２８の測定結果である出力レベルおよび出力位相とが等しいことが理想的である。
【００９７】
しかし、実際には、第一ミキサ１４にも第二ミキサ２４にも同じ補正信号を与えているのにもかかわらず、第一レベル・位相測定部１８の測定結果である出力レベルおよび出力位相と、第二レベル・位相測定部２８の測定結果である出力レベルおよび出力位相とが異なるものとなる。実際には、ローカル信号源１２から第一ミキサ１４までの電気回路の電気長および減衰量と、ローカル信号源１２から第二ミキサ２４までの電気回路の電気長および減衰量とに差異があるからである。
【００９８】
誤差測定部５４は、複数のミキサ１４、２４に共通の補正信号入力を与えたときの（図２参照）、複数のミキサ１４、２４の出力間のレベル差ΔＬｖ１〜ΔＬｖ３および位相差ΔＰ１〜ΔＰ３を、ローカル信号入力の周波数fLo1に対応付けて測定する（図３参照）。
【００９９】
なお、複数のミキサ１４、２４の出力間のレベル差は、第一レベル・位相測定部１８の測定結果である出力レベルと、第二レベル・位相測定部２８の測定結果である出力レベルとの差である。
【０１００】
また、複数のミキサ１４、２４の出力間の位相差は、第一レベル・位相測定部１８の測定結果である出力位相と、第二レベル・位相測定部２８の測定結果である出力位相との差である。
【０１０１】
誤差測定部５４は、出力レベルの差ΔＬｖ１〜ΔＬｖ３をローカル信号入力の周波数fLo1について補間したもの（図４（ａ）参照）および出力位相の差ΔＰ１〜ΔＰ３をローカル信号入力の周波数fLo1について補間したもの（図４（ｂ）参照）を求めて記録する。
【０１０２】
（２）被測定信号の入力（図５参照）
次に、図５を参照して、測定装置１に被測定信号を与える。
【０１０３】
まず、図６を参照して、方向性結合器３を第一端子１１および第二端子２１に接続する。すると、被測定信号（進行波、反射波）が、それぞれ、第一端子１１および第二端子２１に与えられる。
【０１０４】
ここで、スイッチ４４は、第二ミキサ２４を、単一のローカル信号源１２に接続する。
【０１０５】
第一端子（ＣＨ１）１１に与えられた被測定信号（進行波）は、第一ミキサ１４のＲ入力に与えられる。第一ミキサ１４のＬ入力には、ローカル信号源１２からローカル信号入力が与えられる。すると第一ミキサ１４から、二つの入力（Ｒ入力およびＬ入力）の周波数の差に等しい周波数の信号が出力される（Ｉ出力）。
【０１０６】
第一ミキサ１４のＩ出力（アナログ信号）は、第一Ａ／Ｄ変換器１６により、デジタル信号に変換され、第一レベル・位相測定部１８に与えられる。第一レベル・位相測定部１８は、第一ミキサ１４の出力のレベル（パワーレベル）および位相を測定し、その結果を特性インピーダンス測定部６２に出力する。
【０１０７】
第二端子（ＣＨ２）２１に与えられた被測定信号（反射波）は、第二ミキサ２４のＲ入力に与えられる。第二ミキサ２４のＬ入力には、ローカル信号源１２からローカル信号入力が与えられる。すると第二ミキサ２４から、二つの入力（Ｒ入力およびＬ入力）の周波数の差に等しい周波数の信号が出力される（Ｉ出力）。
【０１０８】
第二ミキサ２４のＩ出力（アナログ信号）は、第二Ａ／Ｄ変換器２６により、デジタル信号に変換され、第二レベル・位相測定部２８に与えられる。第二レベル・位相測定部２８は、第二ミキサ２４の出力のレベル（パワーレベル）および位相を測定し、その結果を特性インピーダンス測定部６２に出力する。
【０１０９】
また、誤差補正部５６は、ローカル信号入力の周波数fLo1の値を、ローカル周波数設定部５２から取得する。さらに、誤差補正部５６は、ローカル信号入力の周波数fLo1の値に対応する出力レベルの差および出力位相の差を誤差測定部５４から読み出す。
【０１１０】
ローカル信号入力の周波数fLo1の値がf1、f2およびf3のいずれかであれば、誤差補正部５６は、誤差測定部５４の実測値ΔＬｖ１〜ΔＬｖ３のいずれか、およびΔＰ１〜ΔＰ３のいずれか（図３参照）を読み出せばよい。
【０１１１】
ローカル信号入力の周波数fLo1が、f1、f2およびf3のいずれでも無いときは、誤差補正部５６は、ローカル信号入力の周波数fLo1に対応する出力レベルの差および出力位相の差を、誤差測定部５４に記録された補間結果（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）から取得する。
【０１１２】
誤差補正部５６は、読み出した出力レベルの差および出力位相の差を特性インピーダンス測定部６２に与える。そして、特性インピーダンス測定部６２が、誤差補正部５６から与えられた値に応じて、特性インピーダンス測定部６２の測定結果（特性インピーダンスZCIM）を補正する。
【０１１３】
これにより、ローカル信号源１２から第一ミキサ１４までの電気回路の電気長および減衰量と、ローカル信号源１２から第二ミキサ２４までの電気回路の電気長および減衰量とに差異があることに起因する第一レベル・位相測定部１８と第二レベル・位相測定部２８との測定結果の間の誤差を補正することができる。
【０１１４】
ただし、第一ミキサ１４にも第二ミキサ２４にも共通の信号入力を与えたときに、第一ミキサ１４および第二ミキサ２４の出力間のレベル差および位相差が無いのであれば、誤差補正部５６による補正は不要である。
【０１１５】
誤差が補正された特性インピーダンス測定部６２の測定結果（特性インピーダンスZCIM）は、負荷インピーダンス測定部６６に与えられる。負荷インピーダンス測定部６６は、さらに、マッチャー特性記録部６４に記録されたマッチャー５における回路定数（キャパシタンスC1、C2、C3、インダクタンスL1、L2）を読み出す。負荷インピーダンス測定部６６は、上記の式（１）を負荷インピーダンスZLについて解くことで、負荷インピーダンスZLを求める。負荷インピーダンスZLは、チャンバ内状態判定部７０に与えられる。
【０１１６】
チャンバ内状態判定部７０は、プラズマ処理装置における１回のプラズマプロセスにおける異常の有無を判定する。
【０１１７】
図７を参照して、チャンバ内状態判定部７０が、１回のプラズマプロセス内の正常な状態（時間０〜ｔ１）における実部RPまたは虚部XPを取得しておく。さらに、チャンバ内状態判定部７０が、正常な状態における実部RPまたは虚部XPから上下にしきい値ΔP0ずつ離れたもの（図７において点線で図示）を求めておき、それらを実部RPまたは虚部XPが超えた場合に異常な状態（時間ｔ１〜ｔ０）が有ったと判定する。
【０１１８】
また、チャンバ内状態判定部７０は、プラズマ処理装置における複数回のプラズマプロセスにおいて、異常なプラズマプロセスの有無を判定する。
【０１１９】
図８を参照して、チャンバ内状態判定部７０が、正常な１回のプラズマプロセスにおける実部RPまたは虚部XPを取得しておく（図８（ａ）を参照）。さらに、チャンバ内状態判定部７０が、正常な１回のプラズマプロセスにおける実部RPまたは虚部XP（図８（ａ）を参照）から上下にしきい値ΔP1ずつ離れたもの（図８（ｂ）において点線で図示）を求めておき、それらを実部RPまたは虚部XPが超えた場合に異常なプラズマプロセスであると判定する。
【０１２０】
本発明の実施形態によれば、プラズマチャンバ６内のインピーダンス（負荷インピーダンスZL）を導出することができる。負荷インピーダンスZLは、マッチャー５およびプラズマチャンバ６内のインピーダンス（特性インピーダンスZCIM）に比べて、プラズマチャンバ６内の状態を正確に表しているものと思われる。
【０１２１】
しかも、本発明の実施形態にかかる測定装置１は、高周波電源２とマッチャー（インピーダンスマッチング部）５との間から、進行波および反射波を取得する。そこで、進行波および反射波を取得するために使用する方向性結合器３を、高周波電源２とマッチャー５との間に接続すればよい。これにより、以下のような有利な効果を奏する。
【０１２２】
まず、方向性結合器３が、プラズマチャンバ６内のプラズマの物理現象に影響しない。方向性結合器３の接続に際し、プラズマチャンバ６自体を加工する必要も無い。プラズマ処理装置への方向性結合器３の接続も容易に行える。
【０１２３】
また、本発明の実施形態によれば、プラズマ処理装置における１回のプラズマプロセスにおける異常の有無および複数回のプラズマプロセスにおける異常なプラズマプロセスの有無を判定できる。
【０１２４】
しかも、複数のチャンネル（ＣＨ１、ＣＨ２）を有する測定装置１におけるローカル信号として、単一のローカル信号源１２の出力を使用する。このため、各チャンネルにおけるローカル信号の位相のゆらぎが共通するので、ローカル信号の位相の不一致を軽減できる。
【０１２５】
さらに、ローカル信号源１２から第一ミキサ１４までの電気回路の電気長および減衰量と、ローカル信号源１２から第二ミキサ２４までの電気回路の電気長および減衰量とに差異があることに起因する第一レベル・位相測定部１８と第二レベル・位相測定部２８との測定結果の間の誤差を、ローカル信号入力の周波数fLo1の値に対応付けて誤差測定部５４に記録しておき、誤差補正部５６により読み出して、特性インピーダンス測定部６２に与えて測定結果を補正するので、上記の誤差を補正できる。
【０１２６】
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分、例えば第一レベル・位相測定部１８、第二レベル・位相測定部２８、誤差測定部５４、誤差補正部５６、インピーダンス導出部６０およびチャンバ内状態判定部７０を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
【符号の説明】
【０１２７】
１  測定装置
２  高周波電源
３  方向性結合器
４  分配器
５  マッチャー（インピーダンスマッチング部）
６  プラズマチャンバ
６ａ、６ｂ  電極
７  ウエハ
１１  第一端子
２１  第二端子
３１  出力端子
１２  （単一の）第一ローカル信号源
１４  第一ミキサ
１６  第一Ａ／Ｄ変換器
１８  第一レベル・位相測定部
２２  第二ローカル信号源
２４  第二ミキサ
２６  第二Ａ／Ｄ変換器
２８  第二レベル・位相測定部
３２  中間周波数信号源
３４  補正信号用ミキサ
４２、４４  スイッチ
５２  ローカル周波数設定部
５４  誤差測定部
５６  誤差補正部
６０  インピーダンス導出部
６２  特性インピーダンス測定部
６４  マッチャー特性記録部
６６  負荷インピーダンス測定部
７０  チャンバ内状態判定部
fLo1  ローカル信号入力の周波数
ΔＬｖ１〜ΔＬｖ３  複数のミキサ１４、２４の出力間のレベル差
ΔＰ１〜ΔＰ３  複数のミキサ１４、２４の出力間の位相差
ZCIM  特性インピーダンス
ZL  負荷インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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