(57)【要約】【課題】異常箇所（部品）の特定を短時間で行う。【解決手段】一実施の形態における半導体装置の製造方法は、プラズマ処理装置を用いて半導体基板にプラズマ処理を施す工程と、プラズマ処理装置を検査する工程と、を有する。検査する工程は、プラズマ処理装置の高周波給電系を電気回路と見なし、入力信号の周波数を可変して各周波数でのインピーダンスまたは反射強度を測定する工程（Ｓ４）を含む。さらに、測定した結果を逆フーリエ変換して、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する工程（Ｓ５、Ｓ６）を含む。【選択図】図３
2017059640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）プラズマ処理装置を用いて半導体基板にプラズマ処理を施す工程と、
（ｂ）前記プラズマ処理装置を検査する工程と、
を有する半導体装置の製造方法であって、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ１）前記プラズマ処理装置の高周波給電系を電気回路と見なし、入力信号の周波数を可変して各周波数でのインピーダンスまたは反射強度を測定する工程と、
（ｂ２）前記（ｂ１）工程で測定した結果を逆フーリエ変換して、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、さらに、
（ｂ３）前記（ｂ２）工程で算出した、前記信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性に基づいて、前記高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、さらに、
（ｂ４）前記（ｂ３）工程で算出した、前記高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性と、異常がない装置の特性とを比較して、前記高周波給電系の異常の有無、および異常がある場合はその箇所を特定する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、さらに、
（ｂ５）前記（ｂ３）工程で算出した、前記高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性の変化から、前記高周波給電系の各部品の導通または絶縁箇所、および各部品の状態を個別に診断して管理する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、さらに、
（ｂ６）前記（ｂ４）工程で比較した結果、前記高周波給電系に異常箇所がある場合は警報を発報する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、さらに、
（ｂ１１）前記（ｂ２）工程で算出した、前記信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性に基づいて、前記信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、さらに、
（ｂ１２）前記（ｂ１１）工程で算出した、前記信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性に基づいて、前記高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、さらに、
（ｂ１３）前記（ｂ１２）工程で算出した、前記高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性と、異常がない装置の特性とを比較して、前記高周波給電系の異常の有無、および異常がある場合はその箇所を特定する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、さらに、
（ｂ１４）前記（ｂ１２）工程で算出した、前記高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性の変化から、前記高周波給電系の各部品の導通または絶縁箇所、および各部品の状態を個別に診断して管理する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項８記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、さらに、
（ｂ１５）前記（ｂ１３）工程で比較した結果、前記高周波給電系に異常箇所がある場合は警報を発報する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ１）工程では、前記入力信号の周波数を３００ｋＨｚから４ＧＨｚまでの範囲で、０．３ＭＨｚ刻みで可変して前記インピーダンスまたは前記反射強度を測定する、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記プラズマ処理装置は、前記高周波給電系の異常の有無、および異常がある場合はその箇所を特定し、前記高周波給電系の各部品の導通または絶縁箇所、および各部品の状態を個別に診断して管理し、前記高周波給電系に異常箇所がある場合は警報を発報する機能を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
（ａ）半導体基板にプラズマ処理を施していないときにプラズマ処理装置を検査する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）前記プラズマ処理装置の高周波給電系を電気回路と見なし、入力信号の周波数を可変して各周波数でのインピーダンスまたは反射強度を測定する工程と、
（ａ２）前記（ａ１）工程で測定した結果を逆フーリエ変換して、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性、もしくは、前記信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程は、さらに、
（ａ３）前記（ａ２）工程で算出した、前記信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性、もしくは、前記信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性に基づいて、前記高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程は、さらに、
（ａ４）前記（ａ３）工程で算出した、前記高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性と、異常がない装置の特性とを比較して、前記高周波給電系の異常の有無、および異常がある場合はその箇所を特定する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程は、さらに、
（ａ５）前記（ａ３）工程で算出した、前記高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性の変化から、前記高周波給電系の各部品の導通または絶縁箇所、および各部品の状態を個別に診断して管理する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程は、さらに、
（ａ６）前記（ａ４）工程で比較した結果、前記高周波給電系に異常箇所がある場合は警報を発報する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特にプラズマ処理装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、例えば、エッチング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング等のプラズマを利用した多くのプロセスがある。このようなプラズマを利用して各種の処理を行うプラズマ処理装置においては、歩留まりの良い製品を生産するため、装置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。そして、製品の量産は複数のプラズマ処理装置を用いて行われるため、装置状態が同一プロセス装置間でばらつかないようにする必要がある。
【０００３】
一方、プラズマ処理装置の装置状態の経時変化、処理装置間での装置状態のバラツキ、または装置状態の異常を、直接かつ定量的に診断して検知することは難しい。例えば従来は、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して、装置のメンテナンス（クリーニング、部品交換、調整等）を行い、装置状態をリセットすることでプロセス性能を一定に保持している。また、経験的にプロセス性能が変化する時期を予測し、定期的に装置のメンテナンスを行うことによりプロセス性能を一定に保持している。
【０００４】
例えば、特許文献１、２、３、４には、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（電圧、電流、インピーダンス等）を検出して、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方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献４、５、６には、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電気的特性（電圧、電流、インピーダンス等）を測定し、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方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２１４４０号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６６１２号公報
【特許文献３】特開２００６−６６５５２号公報
【特許文献４】特開２０１４−１０７３９５号公報
【特許文献５】特開２００３−２８２５４２号公報
【特許文献６】特開２００４−２２８４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１、２、３、４の技術では、電気量の変化から装置状態が異常との判断はできるが、装置は複数の部品で構成されるので異常箇所（部品）はすぐには分からない。また、異常箇所を特定する場合、部品点数の少ない装置では特定可能なものの時間を要し、部品点数の多い装置では特定自体が困難である。
【０００８】
また、上述した特許文献４、５、６の技術では、電気量の変化から装置状態の差は診断できるが、直接プロセス特性が異常かどうかは診断できない。また、異常箇所（部品）を特定する場合、部品点数の少ない装置では特定可能なものの時間を要し、部品点数の多い装置では特定自体が困難である。また、装置を電気的等価回路に置き換えて、評価結果から回路定数を解析および算出し、異常箇所（部品）を特定する方法もあるが、これも部品点数の少ない、構造が比較的簡単な装置に限られ、その場合でも解析に時間がかかる。
【０００９】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施の形態における半導体装置の製造方法は、プラズマ処理装置を用いて半導体基板にプラズマ処理を施す工程と、プラズマ処理装置を検査する工程と、を有する。検査する工程は、プラズマ処理装置の高周波給電系を電気回路と見なし、入力信号の周波数を可変して各周波数でのインピーダンスまたは反射強度を測定する工程を含む。さらに、測定した結果を逆フーリエ変換して、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する工程を含む。
【００１１】
一実施の形態における別の半導体装置の製造方法は、半導体基板にプラズマ処理を施していないときにプラズマ処理装置を検査する工程を有する。検査する工程は、プラズマ処理装置の高周波給電系を電気回路と見なし、入力信号の周波数を可変して各周波数でのインピーダンスまたは反射強度を測定する工程を含む。さらに、測定した結果を逆フーリエ変換して、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性、もしくは、信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する工程を含む。
【発明の効果】
【００１２】
一実施の形態によれば、異常箇所（部品）の特定を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置の構成を説明するための図である。
【図２】実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を検査する工程において、異常部品および異常箇所の診断方法を説明するための図である。
【図３】実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を検査する工程において、異常部品および異常箇所の診断方法の流れを説明するためのフロー図である。
【図４】実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を検査する工程において、複数台を測定した場合の測定および計算結果の事例を説明するための図である。
【図５】実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を検査する工程において、図４の結果を検証した場合の測定および計算結果の事例を説明するための図である。
【図６】実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を検査する工程において、図５の結果を確認した場合の測定および計算結果の事例を説明するための図である。
【図７】実施の形態１に対する従来技術での測定および計算結果の事例を説明するための図である。
【図８】実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を用いた半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図９】図８に続く、実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を用いた半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】図９に続く、実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を用いた半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１１】図１０に続く、実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を用いた半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１２】実施の形態２におけるドライエッチング装置の構成を説明するための図である。
【図１３】実施の形態２におけるドライエッチング装置を検査する工程において、異常部品および異常箇所の診断方法を説明するための図である。
【図１４】実施の形態２におけるドライエッチング装置を検査する工程において、複数台を測定した場合の測定および計算結果の事例を説明するための図である。
【図１５】実施の形態３におけるプラズマＣＶＤ装置の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１５】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１６】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１７】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１８】
［実施の形態の概要］
実施の形態の概要について説明する。まず、上述した特許文献１〜６の技術について、詳細に検討する。
【００１９】
上述した特許文献１、２、３、４の技術では、電気量の変化から装置状態が異常との判断はできるが、装置は複数の部品で構成されるので異常箇所（部品）はすぐには分からない。また、異常箇所を特定する場合、部品点数の少ない装置では特定可能なものの時間を要し、部品点数の多い装置では特定自体が困難である。
【００２０】
さらに、部品（例えば、プロセス性能に大きな影響を及ぼす電極などの部品）に異常があった場合、電気量の変化で異常を検知できるとしても、例えばメンテナンス時に取り付けた部品に異常がある場合、装置に取り付けて立上げ、稼働させた上で電気量を測定するまでは異常が分からず、部品を取り付けて装置を立上げるまでの時間がロスとなる。さらに、部品を再交換し、装置を再立上げする時間もロスとなる。
【００２１】
また、上述した特許文献４、５、６の技術では、電気量の変化から装置状態の差は診断できるが、直接プロセス特性が異常かどうかは診断できない。また、異常箇所（部品）を特定する場合、部品点数の少ない装置では特定可能なものの時間を要し、部品点数の多い装置では特定自体が困難である。また、装置を電気的等価回路に置き換えて、評価結果から回路定数を解析および算出し、異常箇所（部品）を特定する方法もあるが、これも部品点数の少ない、構造が比較的簡単な装置に限られ、その場合でも解析に時間がかかる。
【００２２】
さらに、特許文献４、５、６の技術でも、特許文献１、２、３と同様に、部品に異常があった場合、電気量の変化で異常を検知できるとしても、例えばメンテナンス時に取り付けた部品に異常がある場合、装置に取り付けて立上げ、稼働させた上で電気量を測定するまでは異常が分からず、部品を取り付けて装置を立上げるまでの時間がロスとなる。さらに、部品を再交換し、装置を再立上げする時間もロスとなる。
【００２３】
上述したような特許文献１〜６を含む従来技術のプラズマ処理装置では、課題として、高周波給電系の異常によるプロセス不具合の発生（スクラップ、歩留まり低下）とその原因調査および復旧の長期化（稼働率低下）がある。
【００２４】
本実施の形態は、装置の異常有無を早期診断し、異常がある場合は原因箇所を直接特定する診断技術に関するものである。
【００２５】
具体的には、プラズマ処理装置の高周波給電系を一種の電気回路と見なし、入力信号の周波数を振り（可変して）各周波数でのインピーダンスまたは反射強度を計測し、その結果を逆フーリエ変換することにより、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する。もしくは、信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する。これにより、１回の測定で装置の各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度を取得する。次に、各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度や、信号の到達時間もしくは信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を比較することにより、異常の有無、および異常がある場合はその箇所を診断および特定することを第１の目的とする。また、各部品の差を定量的に比較し、部品ごとのでき合いや劣化度の管理（良否判定）を行い、装置の異常を未然に防止することを第２の目的とする。
【００２６】
本実施の形態によれば、装置異常の有無に加え、従来技術では難しかった異常箇所（部品）の特定（切り分け）が短時間で可能となる。また、装置メンテナンス時に部品単体の異常や、取り付け方の異常が、装置を立ち上げてからプロセス特性確認を行うまでもなく判定できる。これらにより、装置異常時のダウンタイムを大幅に削減し、装置稼働率を向上させることができる。
【００２７】
また、実機での装置間機差要因検証と改善、部品の劣化度合いの管理（良否判定）にも活用できる。これにより、装置異常を未然に防止し、ウェハスクラップの低減や歩留まり向上に寄与することができる。
【００２８】
以下、上述した実施の形態の概要に基づいた各実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２９】
［実施の形態１］
実施の形態１におけるプラズマ処理装置を用いた半導体装置の製造方法について、図１〜図１１を用いて説明する。実施の形態１は、プラズマ処理装置の一例としてプラズマＣＶＤ装置に適用し、このプラズマＣＶＤ装置を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。
【００３０】
＜プラズマＣＶＤ装置＞
図１は、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置の構成を説明するための図である。図１では、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を例にとり、この構成を示している。
【００３１】
本実施の形態１における平行平板型のプラズマＣＶＤ装置は、高周波電源１、マッチングボックス２、給電板３、リッド４、ガスライン５、ガス拡散板６、絶縁リング７、ガスプレート８、ギャップ９、サセプタヒータ１０、ベローズ１１、排気口１２、チャンバ１３を備えている。高周波電源１は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する電源である。
【００３２】
図１に示すように、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ１３内には、ウェハ（半導体基板）１４が設置されるサセプタヒータ１０が設けられている。サセプタヒータ１０は、プラズマを生成するための下部電極となる。また、サセプタヒータ１０は、チャンバ１３の外壁部に設けられたベローズ１１と接続している。ベローズ１１は、アース電位に固定されている。また、チャンバ１３の外壁部は、アース電位に固定されている。
【００３３】
チャンバ１３の上部には、チャンバ１３内に所定のプロセスガスを送り込むガスライン５が設けられている。ガスライン５のチャンバ１３へプロセスガスを供給する部分には、ガス拡散板６、ガスプレート８が設けられている。ガスプレート８は、プラズマを生成するための上部電極となる。ガスプレート８には、リッド４、給電板３を介して高周波電源１が接続されている。給電板３と高周波電源１との間には、インピーダンスの整合を図るためのマッチングボックス２が接続されている。
【００３４】
リッド４およびガスプレート８とチャンバ１３の外壁部とは、絶縁リング７により電気的に絶縁されている。チャンバ１３の下部には、チャンバ１３内のガスを排気するための排気口１２が設けられている。
【００３５】
本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を用いたウェハ１４に対するプラズマ処理では、チャンバ１３内にはガスライン５を介してプロセスガスが供給される。さらに、高周波電源１から、マッチングボックス２、給電板３を介し、リッド４、上部電極であるガスプレート８へと高周波電力が給電される。そして、上部電極であるガスプレート８と、下部電極であるサセプタヒータ１０との間のギャップ９で、プロセスガスのプラズマが生成され、プロセスガスが分解し、サセプタヒータ１０上に設置されるウェハ１４上にＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ等の絶縁膜や金属膜が形成される。例えば、後述する図８〜図１１では、Ｃｕ配線上の層間絶縁膜形成の処理工程の例を示している。
【００３６】
本実施の形態１のようなプラズマＣＶＤ装置では、長時間膜形成を行うと、高周波電力が給電される給電板３、リッド４、ガスプレート８、サセプタヒータ１０といった各種部品が消耗および劣化したり、膜形成により各種部品間の電気的導通状態や、絶縁リング７でチャンバ１３から電気的に絶縁されたリッド４の絶縁状態が劣化する。その結果、装置のプラズマ特性が変化したり、プラズマが不安定になったりして、プロセス性能が導入初期の新しい状態やメンテナンス直後の正常な状態から外れ、所定の膜形成が行われない、デバイスに電気的ダメージを与える、といった不具合が生じる。
【００３７】
この不具合を解消するためには、装置各部の部品のうち、どの部品や箇所が異常かを特定し、その部品を交換したり、その箇所をメンテナンスしたりすることが必要となる。しかしながら、現状、異常な部品や箇所を直接特定できるような診断方法はなく、問題と考えられる部品や箇所を１つずつ交換し、メンテナンスするなどして順番に確認したり、従来技術では装置全体としての機差を診断して、異常部品や箇所を推定した上で該当部品の交換やメンテナンスをしていた。
【００３８】
しかしながら、これらの方法では、不具合部品や箇所の特定から交換、メンテナンスによる不具合の解消に長い時間を要する。そこで、本実施の形態１においては、プラズマＣＶＤ装置を検査する工程において、以下に説明する異常部品および異常箇所の診断方法を適用するものである。
【００３９】
＜異常部品および異常箇所の診断方法＞  
図２および図３は、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を検査する工程において、異常部品および異常箇所の診断方法を説明するための図である。図２は、図１に示したプラズマＣＶＤ装置を例にとり、この診断方法を説明するための図である。図３は、診断方法の流れを説明するためのフロー図である。
【００４０】
本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を検査する工程は、プラズマＣＶＤ装置を用いて半導体基板にプラズマ処理を施す工程を行っていないとき、すなわち半導体基板にプラズマ処理を施していないときに実施される。
【００４１】
図３において、まず、プラズマＣＶＤ装置の高周波給電系をマッチングボックスから切り離す（工程Ｓ１）。すなわち、図１に示したプラズマＣＶＤ装置において、マッチングボックス２と給電板３との接続を切り離す。さらに、測定器２１を接続するために、必要であれば、同軸ケーブル２２を介して接続治具２３を取り付ける（工程Ｓ２）。もし、必要でない場合は、接続治具２３は不要である。そして、測定器２１を、接続治具２３を使用してプラズマＣＶＤ装置の高周波給電系に接続する（工程Ｓ３）。工程Ｓ３を行った後の状態は、図２に示すような構成となる。
【００４２】
接続治具２３を使用した測定器２１とプラズマＣＶＤ装置の高周波給電系との接続では、例えば、接続治具２３は片側が給電板３に面接触するように取り付けられ、もう片側は同軸ケーブル２２を測定器２１に接続できるように高周波コネクタとする。
【００４３】
測定器２１は、例えば、波形やその周波数を変えられる信号発生器と装置への入出力信号を測定および表示できるようなオシロスコープなどの表示器、またはデジタルシリアルアナライザや同種の測定機能を有するネットワークアナライザ、または廉価版の簡易測定器などでもよい。
【００４４】
次に、プラズマＣＶＤ装置の高周波給電系を一種の電気回路と見なし、入力信号の周波数を振り（可変して）各周波数での電気的特性を測定する。ここでは、電気的特性として、インピーダンスを測定する場合、または反射強度を測定する場合を例に説明するが、その両方を測定する場合などでも構わない。
【００４５】
図３において、まず、測定器２１において、電気的な入力信号の周波数を振り、その時の各周波数での装置のインピーダンスまたは反射強度を測定する（工程Ｓ４）。この際、適正な測定結果を得るには、測定周波数を下は数ｋ〜数１００ｋＨｚから、上は１〜５ＧＨｚまで、０．５ＭＨｚ以下の刻みで振り、各周波数でのインピーダンスまたは反射強度を測定することが望ましい。より望ましくは、測定周波数を３００ｋＨｚから４ＧＨｚまでの範囲で、０．３ＭＨｚ刻みで振ってインピーダンスまたは反射強度を測定する。
【００４６】
例えば、上が１ＧＨｚ以下での周波数では、時間や距離に対する分解能が落ちるため、測定結果から異常箇所を診断して特定することが難しくなる。一方、上が５ＧＨｚ以上の周波数の場合、時間や距離の分解能は上がるものの、装置への入力信号が測定器の接続部で反射および減衰し、異常箇所の情報を含む装置各部の状態を反映した精度の良い測定結果が得られず、同様に異常箇所を診断して特定することが難しくなる。
【００４７】
次に、測定器２１で測定した一連の結果（周波数に対するインピーダンスまたは反射強度）を、診断機能を有するパーソナルコンピュータなどの診断装置２４を用いて診断する。この診断装置２４は、例えば測定器２１に接続され、測定器２１の測定結果を取り込んで診断を行う。これに限らず、測定器２１と診断装置２４とを一体のものとしてもよい。また、独立した診断装置の場合は、この診断装置に記億媒体などに記憶した測定器２１の測定結果を取り込んで診断を行う方法でもよい。
【００４８】
まず、診断装置２４において、測定器２１で測定したデータ（周波数に対するインピーダンスまたは反射強度）を逆フーリエ変換することにより、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する（工程Ｓ５、Ｓ６）。信号の到達時間は、測定器２１から入力した信号が高周波給電系へ到達するのにかかる時間である。その信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度は、高周波給電系への信号の到達した箇所のインピーダンスまたは反射強度である。
【００４９】
さらに、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性に基づいて、信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出する（工程Ｓ７）。信号の到達距離は、高周波給電系における伝達速度が分かれば、時間×速度＝距離の関係から求められる。そして、高周波給電系を構成する各部品への信号の到達時間が分かれば、その箇所のインピーダンスまたは反射強度が算出できるので、高周波給電系を構成する各部品に相当する箇所のインピーダンスまたは反射強度を読み取る（工程Ｓ８、Ｓ９）。これにより、１回の測定で、高周波給電系の各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度を取得する。
【００５０】
次に、高周波給電系の各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度や、信号の到達時間もしくは信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を、異常がない装置の特性と比較するなどして、異常の有無、および異常がある場合はその箇所を診断して特定する（工程Ｓ１０）。以上により、異常の有無、および異常がある場合はその箇所を診断して特定することができる。
【００５１】
また、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を検査する工程においては、工程Ｓ１０の比較の結果で高周波給電系に異常箇所がある場合は、例えば警報を発報することも可能である。これにより、作業者に高周波給電系に異常箇所があることを知らせることができる。
【００５２】
また、工程Ｓ９で読み取った高周波給電系の各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性の変化から、高周波給電系の各部品の導通または絶縁箇所、および各部品の状態を個別に診断して管理することも可能である。これにより、各部品の差を定量的に比較し、部品ごとのでき合いや劣化度の管理（良否判定）を行い、装置の異常を未然に防止することができる。
【００５３】
＜実施の形態１の測定および計算結果＞  
図４〜図６は、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を検査する工程において、測定および計算結果の事例を説明するための図である。図４は複数台を測定した場合の測定および計算結果の事例であり、図５は図４の結果を検証した場合の測定および計算結果の事例であり、図６は図５の結果を確認した場合の測定および計算結果の事例である。
【００５４】
図４では、実際に、本実施の形態１と同種の平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の複数台（Ｃｈ．Ａ、Ｃｈ．Ｂ、Ｃｈ．Ｃ、Ｃｈ．Ｄ）を測定した場合の測定および計算結果の事例を示している。図４において、下の図はチャンバ間差が分かり易くなるように、上の図の縦軸を拡大したものである。各々、横軸は距離であり、縦軸は反射強度である。なお、この事例は横軸が距離で縦軸が反射強度であるが、横軸を距離にして縦軸をインピーダンスにすること、横軸を時間にして縦軸を反射強度にすること、横軸を時間にして縦軸をインピーダンスにすることも勿論可能である。
【００５５】
ここでいう時間とは、測定器２１から入力した信号が装置内を進む時間、距離とはその時間で信号が装置内を進む距離のことである。従って、図４の測定結果は、測定器２１を接続した箇所からの装置の高周波給電系の距離方向の反射強度の変化を示すことになる。すなわち、図４の測定結果において、距離方向に対するそれぞれの部分の波形プロファイルは、距離の小さい順から、（１）給電板３およびリッド４の状態、（２）ガスプレート８の状態、（３）ギャップ９の状態、（４）サセプタヒータ１０およびベローズ１１の状態を示すと考えられる。
【００５６】
（１）給電板３およびリッド４の状態では、給電板３とリッド４との導通、および絶縁リング７によるチャンバ１３からの絶縁の状態が分かる。（２）ガスプレート８の状態では、ガスプレート８とリッド４との導通、および絶縁リング７によるチャンバ１３からの絶縁の状態が分かる。（３）ギャップ９の状態では、ガスプレート８とサセプタヒータ１０との間のギャップ９の状態が分かる。（４）サセプタヒータ１０およびベローズ１１の状態では、サセプタヒータ１０からベローズ１１を介してアース電位であるチャンバ１３への導通の状態が分かる。
【００５７】
このような距離に対する反射強度の変化の特性において、横軸である距離と実際の装置の各部分との対応は、装置の幾何学的構造および寸法に加え、チャンバを大気開放し、各部を手で触るなどすれば大まかにとることができる。
【００５８】
図４において、４台のプラズマＣＶＤ装置（Ｃｈ．Ａ、Ｃｈ．Ｂ、Ｃｈ．Ｃ、Ｃｈ．Ｄ）のうち、Ｃｈ．Ａ処置前のデータはプラズマの状態を反映するパラメータの１つである電圧Ｖｄｃが不安定なチャンバの測定結果であり、また、Ｃｈ．Ｂ／Ｃ／Ｄのデータは電圧Ｖｄｃが安定なチャンバの測定結果である。Ｖｄｃが不安定ということはプラズマの状態が不安定であることを示す。ガスプレート８や特にサセプタヒータ１０およびベローズ１１の周辺に対応する箇所で、Ｖｄｃが安定なチャンバと不安定なチャンバとの間に大きな差が見られることが分かる。
【００５９】
図５は、図４の測定および計算結果の事例から分かったＣｈ．Ａにおいて、Ｖｄｃが不安定な要因となっている箇所を検証するために、ガスプレート８、サセプタヒータ１０およびベローズ１１を順に異常がないかを確認した上で、交換しながら測定した結果である。まず、ガスプレート８を確認した結果、表面および裏面に特に異常は見られなかったが、リッド４との電気的接触面に一部電蝕が見られたため、リッド４側の接触面は研磨除去し、ガスプレート８を交換した。しかしながら、交換前後で測定結果に大きな差はなく、またＶｄｃの不安定さも改善しなかった。次に、サセプタヒータ１０およびベローズ１１を確認したところ、サセプタヒータ１０とベローズ１１との間に多量の堆積物が付着していた。そこで、サセプタヒータ１０およびベローズ１１を一緒に交換したところ、相当箇所の反射強度が大幅に小さくなった。また、ＶｄｃもＣｈ．Ｂ／Ｃ／Ｄと同程度に安定となった。
【００６０】
図６は、図５の測定および計算結果の事例から分かったＣｈ．Ａにおいて、サセプタヒータ１０およびベローズ１１を交換後の測定結果と、Ｖｄｃが安定なＣｈ．Ｂ／Ｃ／Ｄの測定結果とを比較したものである。ガスプレート８や特にサセプタヒータ１０およびベローズ１１の周辺に対応する箇所で、反射強度が小さくなり、差がほとんどなくなったことが分かる。以上の結果から、サセプタヒータ１０とベローズ１１との間に多量の堆積物が付着したため、サセプタヒータ１０およびベローズ１１とアース電位であるチャンバボディとの間の導通が劣化し、Ｖｄｃが不安定になったと考えられる。
【００６１】
＜実施の形態１に対する従来技術での測定および計算結果＞  
図７は、本実施の形態１に対する従来技術での測定および計算結果の事例を説明するための図である。図７は、本実施の形態１の手法との比較のため、図２の複数台の平行平板型のプラズマＣＶＤ装置で、Ｖｄｃが不安定なＣｈ．ＡとＶｄｃが安定なＣｈ．Ｂ／Ｃ／Ｄを本実施の形態１の手法で測定した際、同時に測定した、従来技術であるインピーダンスの周波数特性の測定事例である。上から順に、（ａ）インピーダンスの実部Ｚｒ、（ｂ）インピーダンスの虚部Ｚｉ、および（ｃ）インピーダンスＺのＦ＝３００ｋＨｚ〜５０ＭＨｚにおける周波数特性である。
【００６２】
いずれの結果でも、４台のチャンバ間でそれぞれ差があることは分かるが、例えば、これらの結果をＶｄｃが安定なチャンバと不安定なチャンバとで比較しても、一定の傾向があるとは言えない。また、測定対象を一括して測定する手法のため、測定結果から各種部品の消耗および劣化や、各種部品間の導通および絶縁状態の劣化などは分からず、本従来技術での結果から異常箇所を直接診断および特定することは困難である。
【００６３】
＜半導体装置の製造方法＞  
図８〜図１１は、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置を用いた半導体装置の製造方法を説明するための図である。図８〜図１１では、いわゆるデュアルダマシン加工プロセスによるＣｕ配線上の層間絶縁膜形成の処理工程の例を示している。
【００６４】
このデュアルダマシン加工プロセスは、予めビアホールと配線になるべき部分にトレンチを形成しており、成膜によりメタル埋め込みを行い、次に研磨により余分な堆積部分を除去することにより、ビアホールの埋め込みと配線を同時に形成する技術である。
【００６５】
図８は、（ａ）ウェハ上に形成されたＣｕ配線のＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理後から、（ｂ）ＳｉＣＮ層間絶縁膜のデポジション処理、（ｃ）ＦＳＧ層間絶縁膜のデポジション処理、（ｄ）ＳｉＯ層間絶縁膜のデポジション処理までの処理工程を示している。図９は、図８に続く処理工程として、（ｅ）ＳｉＣＮ層間絶縁膜のデポジション処理、（ｆ）ＦＳＧ層間絶縁膜のデポジション処理、（ｇ）ＳｉＯ層間絶縁膜のデポジション処理、（ｈ）ＳｉＮ層間絶縁膜のデポジション処理までの処理工程を示している。Ｃｕ配線のＣＭＰ処理では、Ｃｕ配線の表面を平坦化する。ＳｉＣＮ層間絶縁膜、ＦＳＧ層間絶縁膜、ＳｉＯ層間絶縁膜、ＳｉＮ層間絶縁膜の各デポジション処理では、ＳｉＣＮ、ＦＳＧ、ＳｉＯ、ＳｉＮの各層間絶縁膜を堆積する。
【００６６】
図１０は、図９に続く処理工程として、（ｉ）配線フォトレジスト処理、（ｊ）ハードマスクエッチング処理、（ｋ）ビアフォトレジスト処理までの処理工程を示している。図１１は、図１０に続く処理工程として、（ｌ）ビアエッチング処理、（ｍ）トレンチエッチング処理、（ｎ）ＳｉＣＮエッチング処理、（ｏ）Ｃｕメタル埋め込みおよびＣｕメタル研磨処理までの処理工程を示している。配線フォトレジスト処理、ビアフォトレジスト処理では、配線、ビアの各マスクとなるフォトレジストを形成する。ハードマスクエッチング処理、ビアエッチング処理、トレンチエッチング処理、ＳｉＣＮエッチング処理では、ハードマスク、ビア、トレンチ、ＳｉＣＮの各エッチングを行う。Ｃｕメタル埋め込みおよびＣｕメタル研磨処理では、トレンチにＣｕメタルを埋め込んだ後にこのＣｕメタルの表面を研磨する。
【００６７】
以上のデュアルダマシン加工プロセスによるＣｕ配線上の層間絶縁膜形成の処理工程の例において、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置は、例えばＳｉＣＮ層間絶縁膜のデポジション処理を行う際に用いられる。勿論、ＦＳＧ、ＳｉＯ、ＳｉＮの層間絶縁膜を形成するデポジション処理を行う際にも用いることができる。
【００６８】
＜実施の形態１の効果＞  
以上説明した本実施の形態１によれば、従来技術では困難であった各種部品の消耗および劣化や、各種部品間の導通および絶縁状態の劣化など、異常な部品や箇所を１度の評価で直接かつ定量的に診断および特定することができる。これにより、プロセスおよび装置異常発生時に、従来技術では難しかった異常箇所（部品）の特定（切り分け）が短時間で可能となる。
【００６９】
また、装置メンテナンス時に部品単体の異常や、取り付け方の異常が、装置を立ち上げてからプロセス特性確認を行うまでもなく判定できる。これらにより、プロセスおよび装置異常時のダウンタイムを大幅に削減し、装置稼働率を向上させることができる。
【００７０】
また、実機での装置間機差要因の検証と改善、部品単体や各種部品間の導通および絶縁状態の劣化度合いの管理（良否判定）にも活用できる。これにより、装置異常を未然に防止し、ウェハスクラップの低減や歩留まり向上に寄与することができる。
【００７１】
より詳細には、以下の通りである。
【００７２】
（１）プラズマＣＶＤ装置を検査する工程は、工程Ｓ４を含むことで、プラズマＣＶＤ装置の高周波給電系を電気回路と見なし、入力信号の周波数を可変して各周波数でのインピーダンスまたは反射強度を測定することができる。さらに、工程Ｓ５、Ｓ６を含むことで、測定した結果を逆フーリエ変換して、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出することができる。
【００７３】
（２）プラズマＣＶＤ装置を検査する工程は、さらに、工程Ｓ７を含むことで、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性に基づいて、信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出することができる。
【００７４】
（３）プラズマＣＶＤ装置を検査する工程は、さらに、工程Ｓ８、Ｓ９を含むことで、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性に基づいて、高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出することができる。もしくは、信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性に基づいて、高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性を算出することができる。
【００７５】
（４）プラズマＣＶＤ装置を検査する工程は、さらに、工程Ｓ１０を含むことで、高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性と、異常がない装置の特性とを比較して、高周波給電系の異常の有無、および異常がある場合はその箇所を特定することができる。
【００７６】
（５）プラズマＣＶＤ装置を検査する工程は、さらに、工程Ｓ９で算出した高周波給電系を構成する各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性の変化から、高周波給電系の各部品の導通または絶縁箇所、および各部品の状態を個別に診断して管理することができる。
【００７７】
（６）プラズマＣＶＤ装置を検査する工程は、さらに、工程Ｓ１０で比較した結果、高周波給電系に異常箇所がある場合は警報を発報することができる。
【００７８】
（７）各周波数でのインピーダンスまたは反射強度を測定する際は、入力信号の周波数を３００ｋＨｚから４ＧＨｚまでの範囲で、０．３ＭＨｚ刻みで可変して測定することで、時間や距離に対する分解能が落ちることなく、異常箇所の情報を含む装置各部の状態を反映した精度の良い測定結果を得ることができる。
【００７９】
［実施の形態２］
実施の形態２におけるプラズマ処理装置を用いた半導体装置の製造方法について、図１２〜図１４を用いて説明する。実施の形態２は、プラズマ処理装置の一例としてドライエッチング装置に適用し、このドライエッチング装置を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。
【００８０】
前記実施の形態１では、高周波給電系をマッチングボックス２とチャンバ本体の高周波給電系との間で物理的に切り離し、そこに測定器２１を接続治具２３を介して接続し、測定する手法について説明した。しかしながら、実際のプラズマ処理装置では、マッチングボックス２とチャンバ本体の高周波給電系との間を切り離すことが物理的に難しい装置が多い。また、仮に切り離すことができるとしても、前記実施の形態１のように専用の接続治具２３を設計および製作する必要がある場合が多い。さらに、この場合、マッチングボックス２とチャンバ本体の高周波給電系との切り離しや接続治具２３の取り付け等に時間がかかる。
【００８１】
そこで、実施の形態２として、マッチングボックスと本体の高周波給電系とを切り離さず、マッチングボックスを介して直接測定する方法を、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）型のドライエッチング装置を診断する場合を例にとり説明する。本実施の形態２においては、前記実施の形態１と異なる点を主に説明する。
【００８２】
＜ドライエッチング装置＞
図１２は、本実施の形態２におけるドライエッチング装置の構成を説明するための図である。図１２では、ＥＣＲ型のドライエッチング装置を例にとり、この構成を示している。
【００８３】
本実施の形態２におけるＥＣＲ型のドライエッチング装置は、高周波電源３１、同軸ケーブル３２、マッチングボックス３３、給電部品３４、絶縁部品３５、磁石３６、電極３７、石英窓３８、チャンバ３９、ステージ４０、排気口４１を備えている。高周波電源３１は、例えば４５０ＭＨｚの高周波電力を出力する電源である。
【００８４】
図１２に示すように、ドライエッチング装置のチャンバ３９内には、ウェハ（半導体基板）４２が設置されるステージ４０が設けられている。チャンバ３９の上部には、電極３７が設けられている。チャンバ３９内において、電極３７とウェハ４２が設置されるステージ４０との間には石英窓３８が設けられている。
【００８５】
電極３７には、給電部品３４を介して高周波電源３１が接続されている。給電部品３４と高周波電源３１との間には、インピーダンスの整合を図るためのマッチングボックス３３が接続されている。高周波電源３１とマッチングボックス３３との間は、同軸ケーブル３２で接続されている。
【００８６】
電極３７とチャンバ３９の外壁部とは、絶縁部品３５により電気的に絶縁されている。チャンバ３９の外壁部には、ＥＣＲを発生させるための磁石３６が設けられている。チャンバ３９の下部には、チャンバ３９内のガスを排気するための排気口４１が設けられている。
【００８７】
本実施の形態２におけるドライエッチング装置を用いたウェハ４２に対するプラズマ処理では、チャンバ３９内にはガスラインを介してプロセスガスが供給され、かつ、排気口４１にある圧力調整用のバルブによりチャンバ３９内の圧力が調圧される。さらに、高周波電源３１から、同軸ケーブル３２、マッチングボックス３３、絶縁部品３５で絶縁された給電部品３４を介し、チャンバ３９から絶縁された電極３７へと高周波電力が給電される。そして、電極３７とステージ４０との間で、プロセスガスのプラズマが生成され、そこで生成されるイオンにより、ステージ４０上に設置されたウェハ４２がエッチングされる。
【００８８】
本実施の形態２におけるドライエッチング装置は、例えば前記実施の形態１で図８〜図１１に示したデュアルダマシン加工プロセスによる処理工程の例において、各エッチング処理を行う際に用いることができる。
【００８９】
本実施の形態２のようなドライエッチング装置でも、前記実施の形態１の場合と同様に、長時間エッチング処理を行うと、高周波電力が給電される給電部品３４、電極３７、ステージ４０といった各種部品が消耗および劣化したり、高周波電力による加熱やエッチングによる腐食、副生成物の付着等により各種部品間の導通状態や、絶縁状態が劣化する。その結果、装置のプラズマ特性が変化したり、プラズマが不安定になったりして、プロセス性能が導入初期の新しい状態やメンテナンス直後の正常な状態から外れ、所定のエッチングが行われないという不具合が生じる。
【００９０】
また、高周波給電系のインピーダンスが変化することにより、マッチングボックス３３で整合をとることができず、反射電力が大きくなり、エラーが発生する。
【００９１】
これらの不具合を解消するためには、装置各部の部品のうち、どの部品や箇所が異常かを特定し、その部品を交換したり、その箇所をメンテナンスしたりすることが必要となる。しかしながら、現在、異常な部品や箇所を直接特定するような診断方法はなく、問題と考えられる部品や箇所を１つずつ交換し、メンテナンスするなどして順番に確認したり、従来技術で装置全体としての機差を診断して、異常部品や箇所を推定した上で該当部品の交換やメンテナンスをしていた。
【００９２】
しかしながら、これらの方法では、不具合部品や箇所の特定から交換、メンテナンスによる不具合の解消に長い時間を要する。そこで、本実施の形態２においては、ドライエッチング装置を検査する工程において、以下に説明する異常部品および異常箇所の診断方法を適用するものである。
【００９３】
＜異常部品および異常箇所の診断方法＞  
図１３は、本実施の形態２におけるドライエッチング装置を検査する工程において、異常部品および異常箇所の診断方法を説明するための図である。図１３は、図１２に示したドライエッチング装置を例にとり、この診断方法を説明するための図である。
【００９４】
前記実施の形態１では、装置本体の高周波給電系をマッチングボックスから物理的に切り離し、接続治具を使用するなどして、同軸ケーブルを介し、測定器を装置の高周波給電系に接続して測定した。これに対して、本実施の形態２では、マッチングボックス３３は切り離さず、高周波電源３１とマッチングボックス３３を接続する同軸ケーブル３２を取り外し、マッチングボックス３３の入力側に接続治具５３を取り付け、同軸ケーブル５２を介して測定器５１を接続し、マッチングボックス３３の電気回路ごと装置の高周波給電系の測定を行う。
【００９５】
測定器５１は、前記実施の形態１と同様に、波形やその周波数を変えられる信号発生器と装置への入出力信号を測定および表示できるようなオシロスコープなどの表示器、またはデジタルシリアルアナライザや同種の測定機能を有するネットワークアナライザ、または廉価版の簡易測定器などでもよい。
【００９６】
測定条件についても、前記実施の形態１と同様に、測定周波数を下は数ｋ〜数１００ｋＨｚから、上は１〜５ＧＨｚまで、０．５ＭＨｚ以下の刻みで振ることが望ましい。より望ましくは、測定周波数を３００ｋＨｚから４ＧＨｚまでの範囲で、０．３ＭＨｚ刻みで振って測定する。この場合に、マッチングボックス３３内の電気回路の可変素子は回路定数が同じになるよう設定しておく。
【００９７】
さらに、測定器５１で測定した一連の結果（周波数に対するインピーダンスまたは反射強度）を、前記実施の形態１と同様に、診断機能を有するパーソナルコンピュータなどの診断装置５４を用いて診断する。これにより、信号の到達時間に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性、信号の到達距離に対するその信号の到達箇所のインピーダンスまたは反射強度の特性や、高周波給電系の各部品の状態を反映する箇所のインピーダンスまたは反射強度を取得することができる。そして、異常がない装置の特性と比較するなどして、異常の有無、および異常がある場合はその箇所を診断および特定することができる。
【００９８】
＜実施の形態２の測定および計算結果＞  
図１４は、本実施の形態２におけるドライエッチング装置を検査する工程において、測定および計算結果の事例を説明するための図である。図１４では、実際に、本実施の形態２と同種のＥＣＲ型のドライエッチング装置の複数台（チャンバＡ、チャンバＢ、チャンバＣ）を測定した場合の測定および計算結果の事例を示している。図１４において、下の図はチャンバ間差が分かり易くなるように、上の図の縦軸を拡大したものである。各々、横軸は距離であり、縦軸は反射強度である。なお、この事例は横軸が距離で縦軸が反射強度であるが、横軸を距離にして縦軸をインピーダンスにすること、横軸を時間にして縦軸を反射強度にすること、横軸を時間にして縦軸をインピーダンスにすることも勿論可能である。
【００９９】
図１４の測定結果は、測定器５１を接続した箇所からの装置の高周波給電系の距離方向の反射強度の変化を示す。すなわち、図１４の測定結果において、距離方向に対するそれぞれの部分の波形プロファイルは、距離の小さい順から、（１）マッチングボックス３３の入力部から出力部の電気回路の状態、（２）マッチングボックス３３の出力部以降の高周波給電系の給電部品３４や電極３７の導通および絶縁状態を示すと考えられる。
【０１００】
本実施の形態２におけるドライエッチング装置では、高周波電力の給電を繰り返すことにより、例えば給電部品３４が加熱し、表面が酸化され、マッチングボックス３３との間の導通状態、および電極３７との間の導通状態が劣化し、供給電力がプラズマ以外で消費される結果、プロセスや装置の不具合が発生する。チャンバＡの測定結果は、実際に給電部品３４の導通が劣化し、装置不具合が発生した状態で測定した結果（ＮＧ）である。このチャンバＡについては、この部品を新品に交換後、装置不具合は解消した。チャンバＢ、Ｃの測定結果は、導通状態が劣化していない状態での結果（ＯＫ）である。
【０１０１】
給電部品３４や電極３７の導通および絶縁状態については、値が小さい方が導通状態が良好であると考えられる。本測定事例を見ると、チャンバＢ、Ｃで同程度の値に対し、チャンバＡの値は高くなり、導通状態の劣化が示唆される結果となっており、マッチングボックス３３込みの測定でも、給電部品３４の導通の劣化を診断および特定することが可能である。
【０１０２】
＜実施の形態２の効果＞  
以上説明した本実施の形態２によれば、従来技術では困難であった、マッチングボックス３３込みの測定での、各種部品の消耗および劣化や、各種部品間の導通および絶縁状態の劣化など、異常な部品や箇所を１度の評価で直接かつ定量的に診断および特定することができる。これにより、前記実施の形態１で述べた効果の他に、マッチングボックス３３込みの測定により、マッチングボックス３３と本体の高周波給電系との物理的な切り離しや、専用の接続治具の設計および製作の必要もなくなり、測定時間を大幅に短縮し、かつ簡単に測定を行うことができる。この結果、前記実施の形態１よりさらにプロセスおよび装置異常時のダウンタイムを削減でき、装置稼働率を向上させることができる。
【０１０３】
［実施の形態３］
実施の形態３におけるプラズマ処理装置を用いた半導体装置の製造方法について、図１５を用いて説明する。実施の形態３は、前記実施の形態１と同様に、プラズマ処理装置の一例として平行平板型のプラズマＣＶＤ装置に適用し、このプラズマＣＶＤ装置を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。本実施の形態３においては、前記実施の形態１と異なる点を主に説明する。
【０１０４】
本実施の形態３は、各種部品の消耗および劣化や、各種部品間の導通および絶縁状態の劣化など、異常な部品や箇所の診断および管理を自動で行い、さらに異常判定から発報までを自動で行うシステムを内蔵する平行平板型のプラズマＣＶＤ装置の例である。
【０１０５】
＜プラズマＣＶＤ装置＞
図１５は、本実施の形態３におけるプラズマＣＶＤ装置の構成を説明するための図である。図１５では、前記実施の形態１と同様に、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を例にとり、この構成を示している。
【０１０６】
本実施の形態３における平行平板型のプラズマＣＶＤ装置は、前記実施の形態１の図１に示した構成に対して、測定器６１、制御装置６２、リレー６３、６４、診断装置６５を追加した構成となっている。測定器６１は、リレー６３、６４を介して給電板３に接続されている。高周波電源１が接続されているマッチングボックス２は、リレー６４を介して給電板３に接続されている。制御装置６２は、測定器６１を制御すると共に、リレー６３、６４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【０１０７】
図１５に示すように、プラズマＣＶＤ装置の高周波給電系にリレー６３、６４を介して測定器６１が設置され、制御装置６２からの制御により、定期的にプラズマ処理を行っていない時にリレー６３、６４をＯＮして、測定器６１で、周波数に対するインピーダンスまたは反射強度の測定を実施する。そして、診断装置６５において、測定結果から得られる複数の装置各部に対応するインピーダンスまたは反射強度の値を、各部ごとに予め設定した規格と照合し、規格を逸脱した場合はその部分の部品の導通および絶縁状態が劣化したと判断し、警報を発報する。
【０１０８】
また、プラズマ処理を行う場合は、高周波電源１から給電される高周波電力から測定器６１を保護するようにリレー６３をＯＦＦにする。これにより、診断および管理、さらに異常判定から発報までを自動で行うシステムを内蔵する構成においても、測定器６１を電気的に切り離した状態にしてプラズマ処理を行うことができる。
【０１０９】
以上のように、図１５に示すプラズマＣＶＤ装置では、自動で、高周波給電系の異常の有無および異常がある場合はその箇所を特定し、高周波給電系の各部品の導通または絶縁箇所および各部品の状態を個別に診断して管理し、高周波給電系に異常箇所がある場合は警報を発報する機能を含んでいる。
【０１１０】
＜実施の形態３の効果＞  
以上説明した本実施の形態３によれば、自動で、従来技術では困難であった各種部品の消耗および劣化や、各種部品間の導通および絶縁状態の劣化など、異常な部品や箇所を１度の評価で直接かつ定量的に診断および特定することができる。これにより、前記実施の形態１で述べた効果の他に、自動での測定により、マッチングボックス２と本体の高周波給電系との物理的な切り離しや、専用の接続治具の設計および製作の必要もなくなり、測定時間を大幅に短縮し、かつ簡単に測定を行うことができる。この結果、前記実施の形態１よりさらにプロセスおよび装置異常時のダウンタイムを削減でき、装置稼働率を向上させることができる。
【０１１１】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１１２】
例えば、前記実施の形態においては、プラズマ処理装置の一例として、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置、ＥＣＲ型のドライエッチング装置に適用した場合を説明したが、本発明はこれに限らず、他のプラズマＣＶＤ装置やドライエッチング装置にも適用可能である。さらに、本発明は、エッチング、ＣＶＤ、スパッタリング等のプラズマを利用して各種の処理を行うプラズマ処理装置全般に広く適用できるものである。
【０１１３】
また、前記実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  高周波電源
２  マッチングボックス
３  給電板
４  リッド
５  ガスライン
６  ガス拡散板
７  絶縁リング
８  ガスプレート
９  ギャップ
１０  サセプタヒータ
１１  ベローズ
１２  排気口
１３  チャンバ
１４  ウェハ
２１  測定器
２２  同軸ケーブル
２３  接続治具
２４  診断装置
３１  高周波電源
３２  同軸ケーブル
３３  マッチングボックス
３４  給電部品
３５  絶縁部品
３６  磁石
３７  電極
３８  石英窓
３９  チャンバ
４０  ステージ
４１  排気口
４２  ウェハ
５１  測定器
５２  同軸ケーブル
５３  接続治具
５４  診断装置
６１  測定器
６２  制御装置
６３、６４  リレー
６５  診断装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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