(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置のための膜監視システムであって、
反応炉壁と電極とを備えている反応炉と、
この電極に結合され、電気エネルギを前記電極に結合させるように構成された高周波発生器と、
この高周波発生器と前記電極との間で電気的特性を測定する電気測定装置と、
この電気測定装置に結合され、前記測定された電気的特性に基づいて、前記反応炉壁上の膜の平均膜厚を決定するように構成されたコントローラとを具備し、
前記電気的特性は、高周波電圧と高周波電流とを含み、前記コントローラは、少なくとも部分的に、前記高周波電圧から決定されたピーク電圧、前記高周波電圧と前記高周波電流との間の位相角、および、供給された高周波電力に基づいて前記反応炉壁上の前記膜の前記平均膜厚を決定する、膜監視システム。
【請求項２】
前記反応炉壁は、電気的に接地されている請求項１に記載の膜監視システム。
【請求項３】
前記反応炉壁は、陽極酸化されている請求項１に記載の膜監視システム。
【請求項４】
前記反応炉壁上の前記膜は、Ｃ−Ｆポリマーにより形成されている請求項１に記載の膜監視システム。
【請求項５】
前記反応炉壁上の前記膜は、プラズマ処理中に形成している請求項１に記載の膜監視システム。
【請求項６】
前記電圧は、前記膜の前記平均膜厚が増加するにつれて増加し、また、前記電圧は、前記膜の前記平均膜厚が減少するにつれて減少する請求項１に記載の膜監視システム。
【請求項７】
前記反応炉壁上の前記膜の前記平均膜厚を決定するように構成された前記コントローラは、前記電気測定装置によって測定された電流を、前記反応炉壁上の前記膜の前記平均膜厚と関連付けるように構成されたコントローラを有している請求項１に記載の膜監視システム。
【請求項８】
前記電流は、前記膜の前記平均膜厚が減少するにつれて増加し、また、前記電流は、前記膜の前記平均膜厚が増加するにつれて減少する請求項７に記載の膜監視システム。
【請求項９】
前記電気測定装置は、電圧−電流プローブである請求項１に記載の膜監視システム。
【請求項１０】
前記電極に結合される前記電気エネルギは、プラズマを形成するのに十分なものである請求項１に記載の膜監視システム。
【請求項１１】
前記電気エネルギの前記電極への結合を最大化するインピーダンス整合ネットワークをさらに具備する請求項１に記載の膜監視システム。
【請求項１２】
反応炉壁と、電極と、この電極に結合され、電気エネルギを前記電極に結合させるように構成された高周波発生器と、前記電気エネルギの前記電極への結合を最大化するインピーダンス整合ネットワークとを具備するプラズマ反応炉内の膜を監視する方法であって、
前記高周波発生器からの電気エネルギを前記インピーダンス整合ネットワークを介して前記電極に結合することにより前記電極を励起する工程と、
前記高周波発生器と前記電極との間で電気的特性を測定する工程と、
前記電気的特性に基づいて、前記膜の平均膜厚を決定する工程とを具備し、
前記電気的特性は、高周波電圧と高周波電流とを含み、前記決定する工程は、少なくとも部分的に、前記高周波電圧から決定されたピーク電圧、前記高周波電圧と前記高周波電流との間の位相角、および、供給された高周波電力に基づいて前記反応炉壁上の前記膜の前記平均膜厚を決定する工程を含む、方法。
【請求項１３】
前記反応炉壁上の前記膜の前記平均膜厚がしきい値を超えた場合の、前記プラズマ反応炉に対するクリーニングプロセスおよびメンテナンスプロセスのうちの少なくとも１つの予定を組む工程をさらに具備する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
高周波回路が、インピーダンス整合ネットワークに結合された高周波発生器を備え、前記インピーダンス整合ネットワークが電極に結合され、この電極が、プラズマ処理空間を介して反応炉壁に結合され、この反応炉壁が、反応炉壁上に形成された前記膜を有し、かつ接地されている、高周波回路の電気的特性の変化を検知することにより膜を監視する方法であって、
前記高周波発生器からの電気エネルギを前記インピーダンス整合ネットワークを介して前記電極に結合することにより前記高周波回路を励起する工程と、
前記高周波発生器と前記電極との間で前記高周波回路の電気的特性を測定する工程と、
前記電気的特性に基づいて、前記膜の平均膜厚を決定する工程とを具備し、
前記電気的特性は、高周波電圧と高周波電流とを含み、前記決定する工程は、少なくとも部分的に、前記高周波電圧から決定されたピーク電圧、前記高周波電圧と前記高周波電流との間の位相角、および、供給された高周波電力に基づいて前記反応炉壁上の前記膜の前記平均膜厚を決定する工程を含む、方法。
【請求項１５】
前記プラズマ処理空間内に、プラズマが形成される請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００２年３月２８日に出願された米国仮出願第６０／３６７，７８７号の利益を主張する。この出願の内容全体が、参照してここに組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、プラズマ処理に関し、より具体的には、プラズマ処理における膜監視システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体産業における集積回路（ＩＣ）の製造は、一般に、基板から材料物質を除去し、かつ基板に材料物質を堆積させるのに必要な、プラズマ反応炉内での表面化学作用を発生させかつ促進するために、プラズマを利用している。一般に、プラズマは、真空状態の下で、供給プロセスガスによってイオン化衝突を持続させるのに十分なエネルギまで電極を加熱することによってプラズマ反応炉内に生成される。また、加熱された電極は、分離性衝突を持続させるのに十分なエネルギを有することが可能であり、そのため所定の条件（例えば、チャンバ圧力、ガス流量等）の下での特定のガスの組合せが、このチャンバ内で実行される特定のプロセス（例えば、基板から材料物質が除去されるエッチングプロセス、あるいは、材料物質が基板に添加される付着プロセス）に適している荷電活性種の群および化学的に反応する活性種を生成するために選定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体産業は、より小さなＩＣを形成するために、および使用可能なＩＣの歩留まりを向上させるために絶えず努力している。従って、ＩＣを処理するのに使用される材料物質処理装置は、エッチングや堆積プロセスに対するより厳しい性能要求（例えば、速度、選択性、微少寸法等）に応ずることを要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、プラズマ処理装置内の反応壁部上に形成する壁部膜を監視する膜監視システムを提供する。このプラズマ処理装置は、反応炉壁および電極とを有するプラズマ反応炉と、電気的エネルギを電極に結合する高周波発生器（ＲＦ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と、この高周波発生器から前記電極を介したプラズマへの電気的エネルギの伝導を最大化するためのインピーダンス整合ネットワークと、このプラズマ処理装置の電気的特性を測定する電気測定装置とを備えている。
【０００６】
本発明の別の目的は、電気エネルギを上記高周波発生器から上記インピーダンス整合ネットワークを介して上記電極に結合してプラズマを生成することによりこの電極を活性化させる工程と、前記高周波発生器と電極との間の電気的特性を測定する工程と、上記反応炉壁上の膜の状態を判断する工程とを備え、この判断工程が、電気的特性を前記壁部膜の状態と関連させることを含んでいる、壁部の状態を監視する方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、上記膜の状態がしきい値を越えた場合の上記プラズマ反応炉に対するクリーニングプロセスおよびメンテナンスプロセスのうちの少なくとも一方を予定する時期を判断することである。
【０００８】
本発明のこれらおよびその他の目的および効果は、添付図面と共に挙げた本発明の例示的な実施の形態の以下の詳細な説明からより明白にかつより容易に認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、プラズマ処理装置内の膜を監視する方法および装置に関する。本発明は、有利には、装置の製造者が、半導体産業において使用されるプラズマ処理装置に対するより厳しい性能要求を満足させることができるようにする方法および装置を提供する。
【００１０】
図１Ａは、プラズマ反応炉１０を備えているプラズマ処理装置１の概略断面図を示し、プラズマ反応炉１０は、さらに、プラズマ処理空間３０を囲う反応炉壁２０と、プラズマ処理空間３０内でのプラズマ３２の発生を容易にする少なくとも１つの電極（例えば、下方電極４０）とを備えている。プラズマ処理装置１は、さらに、インピーダンス整合ネットワーク５２を介して下方電極４０に結合された高周波発生器５０を備えている。この高周波発生器５０は、電気エネルギを下方電極４０に結合させ、すなわち、プラズマ処理空間３０内でのプラズマ３２の発生を可能にしている。前記インピーダンス整合ネットワーク５２は、高周波発生器５０の出力インピーダンスを、プラズマ３２を含む電気的負荷の入力インピーダンスに整合させ、それにより高周波電力の反射を最少化することにより、下方電極４０を介した高周波発生器５０からプラズマ３２への電力の伝達を最大化する。高周波電力の使用およびインピーダンス整合ネットワークの実装は、高周波電子工学およびプラズマ処理の当業者には公知である。図に示すように、装置１は、接地されて結合された上方電極７８も有している。通常の方法により理解されるように、高周波発生器５０は、代替的に、下方電極を接地した状態あるいは他の高周波発生器または直流発生器に結合した状態で、上方電極７８に結合することができる。
【００１１】
図１Ａは、さらに、高周波発生器５０と下方電極４０との間でプラズマ処理装置１の電気的特性を測定する電気測定装置６０を示している。この電気測定装置６０は、例えば、プラズマ３２を生成するために利用する高周波システムにおける電圧、電流またはインピーダンス等の電気的特性を測定することができる。電気測定装置６０は、例えば、２００１年１月８日に出願された係属中の米国出願第６０／２５９，８６２号明細書、および１９９５年１１月１４日にセマテック社（Ｓｅｍａｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．）に対して発行された米国特許第５，４６７，０１３号明細書に詳細に記載されているもののような電圧・電流プローブとすることができ、これらの明細書の各々の全体が参照によりここに組み込まれる。
【００１２】
図１Ａに示した実施の形態において、下方電極４０は、上述したように、高周波電力がこの電極を介して処理領域３０内のプラズマに結合される電極として作用する。例えば、下方電極４０は、インピーダンス整合ネットワーク５２を介した高周波発生器５０から下方電極４０への高周波電力の伝達を介して高周波電圧で電気的にバイアスがかけられている。この高周波バイアスは、電子を加熱するように作用して、プラズマを生成して維持することができる。この構成において、上記システムは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）反応炉として作動することができ、チャンバおよび上方ガス注入電極は、接地面として作用する。高周波バイアスのための典型的な周波数は、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲であり、好ましくは１３．５６ＭＨｚである。プラズマ処理のための高周波システムは、当業者には公知である。
【００１３】
別の方法として、高周波電力は、複数の周波数で下方電極４０に印加される。さらに、インピーダンス整合ネットワーク５２は、反射電力を最少化することにより、プラズマ反応炉１０内のプラズマへの高周波電力の伝達を最大化するように作用する。整合ネットワーク構成（例えば、Ｌ型、π型、Ｔ型等）および自動制御方法は、当業者には公知である。
【００１４】
さらに、前記コントローラ５５は、マイクロプロセッサと、メモリと、入力をプラズマ処理装置１へ伝達して活性化すると共に、プラズマ処理装置１からの出力をモニタするのに十分な制御電圧を生成することが可能なディジタルＩ／Ｏポートとを備えている。また、このコントローラ５５は、高周波発生器５０とインピーダンスネットワーク５２と電気測定装置６０とにも結合されており、これらと情報を交換する。上記メモリに格納されたプログラムは、格納された処理方法に従って、プラズマ処理装置１の上述した構成要素に対して入力を活性化させるために使用される。コントローラ５５の１つの実施例は、テキサス州ダラスのデル・コーポレーション（Ｄｅｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能なＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ  ６１０（登録商標）である。
【００１５】
図１Ｂに示す実施の形態において、プラズマ処理装置１は、例えば、プラズマ密度を潜在的に高めるためにおよび／またはプラズマ処理均一性を改善するために、図１Ａを参照して説明した構成要素に加えて、機械的または電気的に回転する直流磁界システム７０をさらに備えることが可能である。また、コントローラ５５は、回転速度および磁界強度を調節するために、回転磁界システム７０に結合されている。回転磁界の設計および実装は、当業者には公知である。
【００１６】
図１Ｃに示す実施の形態において、図１Ａのプラズマ処理装置１は、例えば、高周波電力を、インピーダンス整合ネットワーク８２を介して高周波発生器８０からそれに対して結合することができる上方電極７８をさらに備えることができる。高周波電力の上方電極７８への印加のための典型的な周波数は、１０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚであり、好ましくは６０ＭＨｚである。また、下方電極４０への電力の印加のための典型的な周波数は、０．１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚであり、好ましくは２ＭＨｚである。さらに、コントローラ５５は、高周波電力の上方電極７８への印加を制御するために、高周波発生器８０およびインピーダンス整合ネットワーク８２に結合されている。上方電極の設計および実装は、当業者には公知である。
【００１７】
図１Ｄに示す実施の形態において、図１Ａのプラズマ処理装置が、例えば、高周波電力が、インピーダンス整合ネットワーク９２を通して高周波発生器９０を介してそれに結合される誘導コイル８８をさらに備えることができる。高周波電力は、誘導コイル８８から誘電体窓（図示せず）を介してプラズマ処理領域３０に誘導結合される。高周波電力の誘導コイル８８への印加のための典型的な周波数は、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲であり、好ましくは１３．５６ＭＨｚである。同様に、出力の下方電極４０への印加のための典型的な周波数は、０．１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚであり、好ましくは１３．５６ＭＨｚである。また、誘導コイル８８とプラズマとの間の容量性結合を低減するために、溝穴のついたファラデーシールドを用いることができる。さらに、コントローラ（図示せず）は、誘導コイル８８への電力の印加を制御するために高周波発生器９０およびインピーダンス整合ネットワーク９２に結合されている。誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ；ＩＣＰ）源の設計および実装は、当業者には公知である。
【００１８】
別の方法として、プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ＥＣＲ）を用いて発生させることができる。さらに別の実施形態においては、プラズマは、ヘリコン波の発射から生成される。また他の実施形態においては、プラズマは、伝播する表面波から生成される。上述した各プラズマ源は、当業者には公知である。
【００１９】
電気回路において、新たな回路要素の付加は、電気測定装置によって観察されるように、この回路の電気的特性を変化またはずらすことができる。例えば、処理プラズマの生成を容易にするために高周波電力を用いるプラズマ反応炉は、完全な電気回路を備えている。この回路の内部要素が変化する場合、このプラズマ反応炉回路の電気的パラメータのずれは、検知することができる。
【００２０】
再度、図１Ａに従って説明すると、高周波発生器５０は、インピーダンス整合ネットワーク５２を介して高周波電力を上記プラズマ反応炉に供給し、この電力は、プラズマ反応炉２０内の接地面を介してアース２８へ戻される。上述したように、電気測定装置６０は、例えば反応炉電流Ｉｃや反応炉電圧Ｖｃ等のプラズマの特性を支配する基本的な電気的パラメータを監視することができる。
【００２１】
図２は、反応炉壁２０の断面の拡大図を示している。反応炉壁２０は、例えば、図２に示すように、陽極酸化したアルミニウム層２２を有するアルミニウムを備えることが可能である。さらに、図２は、厚さ２５の壁部膜２４で覆われた、厚さ２３の陽極酸化したアルミニウム層２２を示している。壁部膜厚２５は、後の処理によって変化する。この厚さは、化学作用および用いる処理パラメータによって増加または減少させることができる。壁部膜２４は、例えば、フルオロカーボン化学作用を用いて二酸化シリコン（ＳｉＯ２）をエッチングする場合、Ｃ−Ｆポリマーを含むことが可能であり、膜厚２５は、数百ミクロンの厚さとすることができる。陽極酸化したアルミニウム層２２の厚さ２３は、通常、１０〜５０ミクロンである。
【００２２】
図２において符号２６で示す反応炉電流Ｉｃは、アース２８に結合されている反応炉壁２０に到達するために、壁部膜２４および陽極酸化層２２を通過しなければならないことに注意する。一般に、反応炉電流２６は、壁部膜の厚みが増加するにつれて減少する。上記プラズマ反応炉に供給される電力は、プロセスのいずれかの特定の段階の間、監視され、かつ一定に維持され、反応炉電流２６の減少は、一定の電力入力を維持するために、反応炉電圧Ｖｃの増加を伴う。
【００２３】
上記チャンバに供給される（実際のおよび無効の）見かけの総電力Ｓｄｅｌは、
【数１】
0004455887.tif 000002
【００２４】
で示され、ただし、
【数２】
0004455887.tif 000003
【００２５】
および
【数３】
0004455887.tif 000004
【００２６】
である。
【００２７】
ＶｃおよびＩｃは、位相角θだけ位相がずれた交流信号を表わす。θの値は、上記プラズマ反応炉のプロセス方法および設計に依存する。この総電力Ｓｄｅｌは、このプラズマ反応炉の抵抗性および反応性部材に供給されたエネルギである。供給された見かけ電力Ｓｄｅｌが一定に保たれた場合、ＶｃおよびＩｃが互いに逆の関係を有することは等式（１）から明らかである。実用目的の場合、実際に供給される電力は、測定可能な変数によって計算される。すなわち、
Ｐｄｅｌ＝ＶｃｍＩｃｍｃｏｓ（θ）            （２）
上記電圧および電流に対して二乗平均（ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ；ｒｍｓ）を用いると、等式（２）は、
Ｐｄｅｌ＝（Ｖｃ／√２・Ｉｃ／√２）ｃｏｓ（θ）＝１／２・ＶｃＩｃｃｏｓ（θ）      （３）
となる。
【００２８】
図３においては、高周波波形が示されており、高周波信号のピーク電圧Ｖｐｐ１１０および（通常Ｖｐｐの半分である）ピーク電圧Ｖｐ１２０を含むその他の有用な電気的特性が示されている。
【００２９】
ピーク電圧Ｖｐｐ１１０は、次のようにＶｃｍの電圧または大きさに関連付けることができる。
【００３０】
Ｖｃｍ＝Ｖｐ＝Ｖｐｐ／２          （４）
等式（４）を等式（３）に代入すると、Ｖｐｐの関数としての供給電力に対する式が決まる。すなわち、
Ｐｄｅｌ＝１／４・ＶｐｐＩｃｃｏｓ（θ）            （５）
上記整合ネットワークを介した反射出力および損失が最少である場合、供給電力Ｐｄｅｌは、電源出力にほぼ等しい。このことが分かれば、上記プラズマ反応炉に供給される実際の電流は次のようになる。
【００３１】
Ｉｒｅａｌ＝Ｉｃｃｏｓ（θ）＝４Ｐｄｅｌ／Ｖｐｐ          （６）
再び図２について説明すると、壁部膜２４は、陽極酸化層２２を有する場合、結合容量を有する。壁部膜厚さｄｐ（２５）および誘電定数εｐは、プロセスの間およびウェーハ間で変化することができる。陽極酸化厚さｄａ（２３）および誘電定数εａは、陽極酸化層２２が、プラズマ３２との接触により劣化しない限り、一定のままである。
【００３２】
一般に、陽極酸化容量は、壁部膜容量と直列であり、すなわち、総容量は、
Ｃｃｏｍｂｉｎｅｄ＝（ＡｐＡａεｐεａ）／（Ａａεａｄｐ＋Ａｐεｐｄａ）          （７ａ）
ただし、ＡｐおよびＡａは、各コンデンサ「プレート」の表面積（例えば、陽極酸化Ａａの表面積および膜コーティングＡｐの表面積）である。等式（７ａ）は、次の条件が満たされる場合には、単純化することができる。
【００３３】
ｄｐ≧１０ｄａ          （７ｂ）
この条件は、一旦、壁部膜厚２５が、陽極酸化厚２３の１０倍に等しくなるかまたはそれ以上になると、この直列の組合せにおける支配容量が壁部膜容量になることを意味している。当然、誘電定数も重要な役割を担う。陽極酸化アルミニウムに対する誘電定数は、７．０〜９．５の間で変化することができ、Ｃ−Ｆ（「テフロン」）ポリマーに対する誘電定数は、２．１〜２．５の間で変化することができる。
【００３４】
明らかに、上記陽極酸化アルミニウムは、Ｃ−Ｆポリマーと比較してより大きな誘電定数を有している。従って、壁部膜２４に対するより大きな厚さとより低い誘電定数の組合せは、通常、上述したような直列の組合せにおける支配容量であることを意味している。
【００３５】
等式（７）に示す単純化の利用は、反応炉壁２０における総容量を
Ｃｃｏｍｂｉｎｅｄ＝Ｃｐ＝Ａｐεｐ／ｄｐ          （８）
によって決定できるようにする。
【００３６】
図４は、図２を参照して説明した電気的要素を含む、図１Ａ〜１Ｄに記載したプラズマ処理装置１を表わす電気回路２００の概略図を示している。このモデルは、プラズマ処理装置Ｘ’の総リアクタンス（図４に符号２１０で示す装置容量）、（図４に符号２２０で示す）膜リアクタンスＸｐおよびプラズマ３２の（図４に符号２３０で示す）実抵抗Ｒを説明するものである。装置リアクタンスＸ’は、シース容量、静電チャック容量、フォーカスリング容量、浮遊容量等を含んでいる。
【００３７】
上記説明したプラズマ反応炉の図４の電気回路による全体のインピーダンスＺｃは、
Ｚｃ＝Ｒ＋ｊ（Ｘｐ＋Ｘ’）          （９）
のように表わすことができ、ただし、上記チャンバインピーダンスの大きさは、
【数４】
0004455887.tif 000005
【００３８】
である。
【００３９】
等式（１０）から、上記プラズマ反応炉のインピーダンスの大きさは、壁部膜Ｘｐのリアクタンスが増加するにつれて増加する。また、このプラズマ反応炉インピーダンスの大きさは、測定可能なプラズマ反応炉電流および電圧に関連付けられる。すなわち、
｜Ｚｃ｜＝｜Ｖｃ｜／｜Ｉｃ｜          （１１）
等式（４）および等式（６）を等式（１１）に代入すると、
｜Ｚｃ｜＝Ｖ２ｐｐ／８Ｐｄｅｌ・ｃｏｓ（θ）          （１２）
となり、等式（１２）を転換すると、
【数５】
0004455887.tif 000006
【００４０】
となる。
【００４１】
等式（１３）は、上記プラズマ反応炉インピーダンスの大きさが増加するにつれて、ピーク電圧が増加し、また等式（１０）に示すように、壁部膜リアクタンスＸｐが増加するにつれてＺｃが増加することを明白に示している。また、反応炉壁２０上の膜厚２５が堆積によって増加するにつれて、Ｘｐが増加する。さらに、等式（６）を用いると、ピーク電圧の増加は、供給電力が一定に保たれる場合に、上記プラズマ反応炉電流の減少と一致する。従って、プラズマ反応炉電流は、壁部膜リアクタンスの増加または壁部膜厚の増加に伴って減少する。
【００４２】
例えば、図５は、図１Ａないし１Ｄに記載したのと同様のプラズマ反応炉に対するＲＦ時間の関数としてのピーク電圧を示している。等式（１３）によれば、ピーク電圧は、インピーダンスが、このプラズマ反応炉壁上への壁部膜堆積により増加するにつれて増加する。この膜の成長は、プラズマ反応炉内で実行される異なるプロセスにより一定ではないことに注意する。あるプロセスは、プラズマ反応炉壁から膜厚を奪い、またあるプロセスは、壁部膜厚を付加する。また、図６は、時間の関数（ＲＦ時間）としてのプラズマ反応炉電流を示している。明らかに、等式（６）から導かれるように、この電流は、壁部膜厚が増加するにつれて減少する。
【００４３】
高周波電力を高周波発生器５０からプラズマ３２へ結合するのに加えて、下方電極４０はさらに、基板（図示せず）を支持するように機能することができる。プラズマ３２は、この基板を下方電極４０の上で処理するのに用いることができる。別の方法として、この基板は、例えば、静電クランプを介して下方電極４０に固定することができる。静電クランプは、通常、高電圧（ｈｉｇｈ  ｖｏｌｔａｇｅ；ＨＶ）の直流（ｄｃ）電圧源（図示せず）に接続されたクランプ電極（図示せず）を備えている。一般に、このクランプ電極は、銅で形成されて、セラミック体の中に埋め込まれる。上記静電クランプは、単極式または二極式のいずれかで操作することができ、どちらも静電クランプシステムの当業者には公知である。
【００４４】
別の方法として、下方電極４０は、さらに、冷却時に、基板から熱を受取ってこの熱を熱交換システム（図示せず）へ伝達し、あるいは、加熱時に、この熱交換システムからの熱を上記の要素へ伝達する再循環流体を含む冷却／加熱システムを有することが可能である。他の実施形態においては、抵抗性加熱体または熱電気ヒータ／クーラー等の加熱要素を、上記加熱／冷却システムの一部として有することができる。
【００４５】
また、熱伝達ガスを、上記基板の裏側に供給することができる。熱伝達ガスの供給は、この基板と下方電極４０との間のガス間隔熱伝導性を改善することができる。熱伝達ガスは、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトン等の不活性ガス、Ｃ４Ｆ８、ＣＦ４、Ｃ５Ｆ８およびＣ２Ｆ６またはそれらの混合物等のプロセスガスのうちの少なくとも１つとすることができる。
【００４６】
図７は、本発明の一実施の形態に従ってプラズマ反応炉内の壁部膜を監視する方法のフローチャート３００である。このフローチャートは、高周波発生器５０（図１Ａないし１Ｄ）からの電気エネルギが下方電極４０に結合されてこの下方電極４０を励起する工程３１０で始まる。下方電極４０に結合された電力は、プラズマ処理空間３０内にプラズマ３２を生成するのに十分なものであるまたは不十分である可能性がある。工程３２０において、例えば、電圧、電流またはインピーダンス等の電気的特性が、高周波発生器５０と下方電極４０との間で測定される。例えば、高周波電圧波形は、電圧−電流プローブを用いて記録することができ、ピーク電圧を決定することができる。工程３２０の電気測定は、プラズマと共にまたはプラズマなしで実行することができる。工程３３０においては、プラズマ反応炉１０の反応炉壁２０上に形成する壁部膜の状態を判断することができる。例えば、この壁部膜の状態は、平均膜厚を含むことが可能であり、この平均膜厚は、上述したモデルを介して、等式（８）、（１０）および（１３）、およびピーク電圧、ＲＦ電圧とＲＦ電流との間の位相角θおよび供給された高周波電力の測定によって決定される。別の方法として、この平均膜厚は、上記プラズマ反応炉の較正によって決定され、この膜厚は、例えば、電圧、電流またはインピーダンス等の電気的特性に直接関連する。別の方法法として、この平均膜厚は、上記壁部膜リアクタンスから決定され、この壁部膜リアクタンスは、壁部膜が一旦、この反応炉壁上に形成された後のプラズマと共に測定されたこのシステムのインピーダンスから、「クリーンな」反応炉壁を有するプラズマと共に測定されたこのシステムのインピーダンスを減じることによって決定することができる。このシステムインピーダンスは、電圧−電流プローブ等の電気測定装置６０を使用して測定することができ、高周波電圧および高周波電流が測定されて、インピーダンスが等式（１１）の複素形式から決定される。
【００４７】
図８は、本発明の第２の実施形態に従って、プラズマ反応炉内の壁部膜を監視し、クリーニングまたは（プロセスキット交換等の）他のメンテナンスのためにこのプラズマ反応炉の予定を決める時間を決定する方法４００のフローチャートである。このフローチャートは、追加工程が付加されていることを除いて、図７に記載したのと同様の工程を含んでいる。工程４４０において、クリーニングプロセス、または上記プロセスキットを交換する等のメンテナンスプロセスの予定を決める時間が、次のうちの少なくとも１つ、すなわち（１）電圧の大きさとしきい値との比較、（２）電流の大きさとしきい値との比較、（３）インピーダンスの大きさとしきい値との比較、（４）電圧の大きさの変化としきい値との比較、（５）電流の大きさの変化としきい値との比較、または（６）インピーダンスの大きさの変化としきい値との比較のうちの少なくとも１つに基づいて決定される。例えば、工程４５０において、図５に記載したような反応炉内で測定したピーク電圧が、例えば、１１００Ｖのしきい電圧を超えた場合、オペレータに知らされて、このプラズマ反応炉は、クリーニングおよび／またはメンテナンスのための予定が組まれる。
【００４８】
本発明のいくつかの例示的な実施の形態のみを詳細に説明してきたが、当業者は、例示的な実施の形態において、本発明の新規の教示および効果から著しく逸脱することなく、多くの変更例が可能であることを容易に認識するであろう。従って、そのような全ての変形例は、本発明の範囲内に含まれると解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態に係るプラズマ反応炉の概略説明を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の他の実施形態に係るプラズマ反応炉の概略説明を示す図である。
【図１Ｃ】本発明の他の実施形態に係るプラズマ反応炉の概略説明を示す図である。
【図１Ｄ】本発明の他の実施形態に係るプラズマ反応炉の概略説明を示す図である。
【図２】図１Ａないし１Ｄに示すプラズマ反応炉を形成する反応炉壁の表面の概略断面図を示している。
【図３】測定したＲＦ波形の該略図を示している。
【図４】図１Ａないし１Ｄおよび図２に示すプラズマ反応炉を表わす電気回路の概略図を示している。
【図５】動作のＲＦ時間の関数としての、図１Ａないし１Ｄに示すプラズマ反応炉内で測定したピーク電圧の典型的な変化を示している。
【図６】動作のＲＦ時間の関数としての、図１Ａに示すプラズマ反応炉内で測定した電流の典型的な変化を示している。
【図７】本発明の第１の実施形態に従って膜を監視する方法を示している。
【図８】本発明の第２の実施形態に従って膜を監視する方法を示している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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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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