(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室と、該真空処理室にプラズマを生成するプラズマ生成手段を有し、前記真空処理室内に配置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
プラズマが生成されていない状態の前記真空処理室内にプラズマ放電を生じない微弱な電力の電磁波を周波数を掃引させながら放射し、前記真空処理室から反射する前記電磁波の反射電力の周波数スペクトルを計測する反射電力の周波数スペクトル計測手段を設け、
前記周波数スペクトル計測手段は、計測用の微弱な電磁波をプラズマ生成するための高周波伝送部に結合回路を介して接続し、電圧制御発振器（ＶＣＯ）を用いて周波数を掃引した前記微弱な電磁波を、前記高周波伝送部を通して前記真空処理室内に放射して測定された前記反射電力が極小となる複数の吸収スペクトルが生じる周波数と前記真空処理室の状態が正常時の予め求められた吸収スペクトルが生じる周波数とを比較し、差異が見られた吸収スペクトルの周波数と、前記複数の吸収スペクトルが生じる周波数と前記真空処理室内の構成部品との対応関係とに基づいて前記真空処理室の状態変化の原因となった構成部品を特定する手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記周波数スペクトル計測手段は、前記複数の吸収スペクトルが生じる周波数を適宜または定期的に測定し、前記差異が予め設定された許容値を超えた場合に前記真空処理室の状態が異常であると判断することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置状態を検出することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の装置状態を検出する方法に係わり、特に、プラズマ放電を行わずに装置異常または装置の個体差等の装置状態を検出することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の装置状態を検出する方法関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマを用いたプラズマ処理装置は、半導体デバイスやフラットディスプレイの製造工程で広く用いられている。プラズマ処理装置では、処理の目的によって反応性ガスや成膜材料ガスをマイクロ波や高周波で放電させ被処理試料を加工する。この場合、放電で生成される比較的高エネルギーの電子やイオンまた活性ラジカルによって、処理室内部品が消耗したり処理室内壁に反応生成物が堆積して処理特性が変動することが問題となる。特に、高精度デバイスの量産行程では、処理特性の変動は、製品の歩留まりの低下や欠陥製品の発生につながる深刻な問題となり得る。
【０００３】
そこで、一般的にプラズマ処理装置の処理状態を高精度に制御したり、生成されたプラズマ状態を直接モニタして処理特性を安定化することが行われてきた。従来のプラズマ状態の安定化技術は、プラズマ生成用の高周波のプラズマからの反射係数の振幅および位相に基づいて装置に異常がないか判断している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、プラズマ生成用高周波電源と整合器のＳパラメータをネットワークアナライザで測定し、測定されたＳパラメータの情報を用いて高周波の整合を操作しプラズマ処理状態を制御している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、処理中のプラズマ状態を直接測定するためにプラズマ密度測定法の一種であるプラズマ吸収法を用いてプラズマ密度の変化をモニタする方法が提案されている。このプラズマ吸収法は、プラズマに高周波電力を周波数を変えながら導入し反射電力が極小となる周波数からプラズマ密度を求める方法である。これは、反射電力が極小となる場合にプラズマ内にプラズマ波動が共鳴的に励起されているからで、プラズマ波動の励起される周波数がプラズマ密度に依存していることを利用している（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
上記特許文献３記載の従来技術と同様に、吸収プローブ法によりプラズマ密度を測定するが、ネットワークアナライザを用いてプラズマからの反射係数の虚数部がゼロクロスする周波数を読み取って正確にプラズマ密度を算出する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００２−２９４４６０号公報
【特許文献２】特開２００５−１５８６８４号公報
【特許文献３】特開２０００−３４０５５０号公報
【特許文献４】特開２００５−２２８７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のプラズマ処理装置では、全てプラズマ放電中の状態を検出したデータを基にして装置制御や装置異常の判断を行っているために、検出データは、放電状態に関係する多くの装置パラメータ（ガス圧、処理ガス流量、処理室温度、処理室内壁の汚れ等）の影響を受けてしまい装置状態の判断を困難にする。
【０００８】
プラズマ生成用の高周波の反射係数の振幅のデータおよび位相のデータを装置制御に用いる場合は、これらのデータが高周波電源からの高周波の整合状態を主に反映することから、得られる装置状態の情報は限られた装置の部分のみに有効となる。
【０００９】
従来技術のプラズマ吸収プローブ法を用いてプラズマ密度等のプラズマ状態を測定し装置制御を行う場合は、測定用センサをプラズマ生成領域内に設ける必要があるが、処理に用いる反応性ガスにより測定用センサが損傷を受けたり、センサ部に反応生成物が堆積することで被処理物への異物混入が危惧される。
【００１０】
また、プラズマを発生させた処理中にデータを測定し装置状態を制御する方式では、装置異常が検出された時点で製造ラインが停止することになり装置異常が改善されるまでの期間生産が休止することになり大きな損失を惹起する。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、プラズマ処理室内に測定用センサを設けることなく、プラズマ生成する必要が無く製造工程に前もって装置状態を高感度に検出することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置状態を検出する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上位機課題を解決するために、本発明の第一の観点によるプラズマ処理装置は、真空処理室、該真空処理室にプラズマを生成するプラズマ生成手段、および前記真空処理室内に配置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であり、プラズマが生成されていない状態に前記真空処理室内にプラズマ放電を生じない微弱な電磁波を周波数を掃引させながら放射し、前記真空処理室から反射する前記電磁波の反射電力の周波数スペクトル計測する手段を有する。
【００１３】
また、本発明の第一の観点によるプラズマ処理装置は、計測用の微弱な電磁波をプラズマ生成するための高周波伝送部に結合回路を介して接続し、前記微弱電磁波を前記高周波伝送部を通して前記真空処理室内に放射する。
【００１４】
また、本発明の第一の観点によるプラズマ処理装置は、計測用の微弱な電磁波を、前記試料に印加する高周波伝送路に結合回路を介して接続し、前記微弱電磁波を前記高周波伝送部を通して該真空容器内に放射する。
【００１５】
本発明のプラズマ処理装置は、前記反射電力の周波数スペクトル計測手段によって計測された前記反射電力の周波数スペクトルのパターンを当該プラズマ処理装置固有のプラズマ処理装置の状態変化の指標とし、該指標の基準値との差を基にプラズマ処理装置の異常を判断し表示する。
【００１６】
本発明のプラズマ処理装置は、前記反射電力の周波数スペクトルの反射電力が極小となる複数の周波数値の内、少なくとも１つ以上の前記周波数の値を当該プラズマ処理装置固有のプラズマ処理装置の状態の指標として記録し新たに測定した前記周波数を前記記録のデータと比較し差異を当該プラズマ処理装置の状態の変化またはプラズマ処理装置の異常を検出する。
【００１７】
本発明のプラズマ処理装置は、当該プラズマ処理装置固有のプラズマ処理装置の状態の指標として記録した前記データを他のプラズマ処理装置において測定された前記データとを比較し差異を検出することでこれらプラズマ処理装置間の固体差の異常を判別する。
【００１８】
本発明のプラズマ処理装置は、前記反射電力の前記周波数スペクトル計測手段は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）を用いて周波数を掃引した微弱電磁波を発生させる。
【００１９】
本発明のプラズマ処理装置は、前記反射電力の前記周波数スペクトル計測手段は、ネットワークアナライザを用いる。
【００２０】
本発明のプラズマ処理装置は、当該プラズマ処理装置の構成部品の消耗または予想される寸法差を設けた状態において前記反射電力の前期周波数スペクトル計測手段で測定された前記反射電力の周波数スペクトルのパターンまたは反射電力が極小となる複数の周波数値のデータを記憶し、新たに測定された測定データの変化パターンと前記記憶データと照合することで状態変化の原因となった前記構成部品を特定する。
【００２１】
本発明のプラズマ処理装置は、当該プラズマ処理装置の制御部からの操作により適宜または定期的に、前記周波数スペクトル計測手段で測定された前記反射電力の周波数スペクトルのパターンまたは反射電力が極小となる複数の周波数値のデータを取得しデータベースとして記憶する。
【００２２】
本発明のプラズマ処理装置は、当該プラズマ処理装置のプラズマ生成するための高周波電源から前記真空処理室までの高周波伝送部のコネクターを一時的にはずし、該コネクター部を介して計測用の微弱な電磁波を前記真空処理室内または前記高周波電源側に放射する。
【００２３】
本発明のプラズマ処理装置は、当該プラズマ処理装置の被処理試料に高周波を印加するための高周波電源から前記真空処理室までの高周波伝送部のコネクターを一時的にはずし、該コネクター部を介して計測用の微弱な電磁波を前記真空処理室内または前記高周波電源側に放射する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理を行う前にプラズマを発生させることなく適宜にプラズマ処理装置の状態の変化を高精度に測定することができる。また、反射電力の周波数スペクトルの共鳴周波数をモニタすることでプラズマ処理装置の状態を高感度で検出可能となるばかりでなく、差異の生じた周波数位置から装置の異常個所を同定することもできる。また、反射電力の周波数スペクトルのパターンを当該プラズマ処理装置固有のプラズマ処理装置の状態を示すデータとして記録することで、プラズマ処理装置の状態の経時的変化を管理できるとともにプラズマ処理装置に異常が生じた場合の原因特定を容易にする。
【００２５】
本発明は、特に半導体製造に使用するプラズマ処理装置において長期間安定に処理を行うためのプラズマ処理装置の状態の検出、監視技術として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図１から図１０を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１を用いて、本発明の第一の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概要を説明する。このプラズマ処理装置は、マイクロ波または高周波を用いた平行平板型プラズマ処理装置を例に示す。
【００２８】
プラズマ処理装置は、筐体（真空容器）内に構成される真空処理室１０と、真空排気手段１１と、真空窓１２と、高周波電極（高周波伝送部）１３と、絶縁性支持部材１４と、処理装置制御部１５と、プラズマ生成用高周波電源１６と、高周波整合器１７と、静電チャック（吸着電極）１８と、ＲＦバイアス高周波電源１９と、測定装置部（周波数スペクトル計測手段）３とを有して構成される。
【００２９】
静電チャック１８には、被処理試料（ウエハ）７が吸着保持される。プラズマ生成用電源１６と高周波整合器１７との間には図示を省略したコネクターを設けることができる。
【００３０】
測定装置部３は、測定制御部（プラズマ処理装置の異常等を判断する手段）３１と、低周波の波形発生器（鋸歯状波発生器）３２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３３と、方向性結合器３４と、検出器３５と、測定データ処理部３６と、図示を省略したデータ記憶手段（データベース）および表示手段ならびに外部からの周波数スペクトルパターンを入力する入力手段を有している。波形発生器３２と電圧制御発振器３３とで周波数を掃引して入射電力を生成する手段を構成する。
【００３１】
測定装置部３は、プラズマが生成されていない状態のプラズマ処理装置の真空処理室内にプラズマ放電を生じない微弱な電磁波を、周波数を掃引させながら放射し、真空容器から反射する電磁波の反射電力の周波数スペクトルを計測する手段として働く。
【００３２】
測定制御部３１は、測定装置部３の動作を制御する手段である。さらに、測定制御部３１は、周波数スペクトルを記憶する記憶機能と、測定した周波数スペクトルと当該プラズマ処理装置に固有の周波数スペクトルとを比較しその差が所定の範囲内にあるか否かを判断する比較判断機能とを備えている。
【００３３】
波形発生器３２は、出力波形が周期的に変化する発振器であり、例えば鋸歯状波発振器で構成される。
【００３４】
電圧制御発振器３３は、入力電圧に比例した出力周波数の高周波を出力する手段であり、鋸歯状波の電圧の入力があると入力に比例した周波数を掃引した高周波を出力する。
【００３５】
方向性結合器３４は、第１の端子からの入力信号を第２の端子に出力し、第２の端子からの入力信号を第３の端子に出力する手段である。
【００３６】
検出器３５は、方向性整合器３４からの反射波Ｖｒから反射波電力Ｐｒを検出する手段である。
【００３７】
測定データ処理部３６は、検出器３５で検出した反射波電力と周波数から反射電力周波数スペクトルのパターンを作成する手段である。
【００３８】
プラズマを生成して処理を行う真空処理室１０は、その筐体がアルミニウムやステンレス等の金属で構成されており、該真空処理室１０を真空排気するための真空排気手段１１に接続されている。前記真空処理室１０の下方には被処理試料であるウエハ７が静電チャック１８により静電力で保持されている。前記ウエハ７にはプラズマ処理中に該ウエハ７に高周波を印加しイオンを加速して照射するための高周波電源（ＲＦバイアス高周波電源）１９が接続されている。前記静電チャック１８および前記高周波電源１９の給電線等やウエハ７の冷却機構の詳細は図に記載を省略している。ウエハ７の保持部（静電チャック）１８は、冷却機構、フォーカスリング、プッシャーピン等の多くの部品から構成されている。
【００３９】
真空処理室１０の上方にはプラズマ生成用の高周波を導入するための誘電体製の真空窓１２が設けてある。プラズマ生成用の高周波は、プラズマ生成用高周波電源１６からの出力を整合器１７を介して高周波電極１３から処理室内に放射される。該高周波電極１３は絶縁性の支持部材１４により金属製の筐体にねじ等により固定されている。
【００４０】
図１の測定装置部３は、プラズマ処理装置を制御する処理装置制御部１５からの測定制御信号４０によりプラズマ放電の無い状態のタイミングに、測定制御部３１に測定実行の指示を行うとともにプラズマ処理装置の異常信号等の測定結果を処理装置制御部１５に伝える。
【００４１】
測定のための高周波を発生させ検出する構成には汎用のネットワークアナライザを用いても良いが、安価で簡単な部品構成による測定装置部の具体例を測定装置部３に示した。本測定に必要な周波数が時間変化する高周波の発生は、低周波の波形発生器３２からの例えば鋸歯状波Ｖｆ５１を電圧制御発振器（ＶＣＯ）３３に入力することで、該鋸歯状波Ｖｆ５１の電圧に比例して周波数が変化する高周波Ｖｉｎ５２すなわち周波数が掃引された高周波を得ることができる。
【００４２】
用いる高周波の周波数ｆ（Ｈｚ）は、一般的なプラズマ処理装置の高周波伝送系および処理室内で共振を起こす必要から、基本的な共振周波数ｆｃ（Ｈｚ）は、伝送路長および処理室寸法をＬ（ｍ）とすると高周波の波長λの１／２とＬが等しいときに共振がおきることから、
共振周波数ｆｃ＝（３×１０Ｅ８／２）／Ｌ
となる。プラズマ処理装置の特徴的寸法ＬをＬ＝０．５（ｍ）とすると、共振周波数ｆｃ＝３００（ＭＨｚ）となる。
【００４３】
この結果、プラズマ処理装置の伝送系および処理室内の基本的な共振周波数は、３００（ＭＨｚ）程度と推定される。ただし、プラズマ処理装置内の高周波電極１３や電極支持材１４のように多くの部品が組み込まれているために、上記の基本的な共振周波数の他に各構成部品に起因する共振が起こる。共振の周波数範囲は、プラズマ処理装置の構造および注目すべき構成部品に依存するが、本実施例で測定した結果では基本周波数を中心にしてｆｃ＝３０ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲を測定すれば十分であることが分かった。したがって、測定に用いる電圧制御発振器３３の出力周波数も３０ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲で適当な周波数範囲の素子を組み合わせて用いることになる。
【００４４】
周波数掃引された高周波は、方向性結合器３４を通りプラズマ処理装置に導入される。プラズマ処理装置への導入場所および方法は任意であり、例えば、プラズマ生成用の高周波整合器１７から測定用高周波だけが通過可能なフィルターを介して導入する。または、周波数掃引された高周波のプラズマ処理装置への導入は、測定を行うときだけスイッチを切り替えて高周波整合器１７から導入しても良い。あるいは、周波数掃引された高周波のプラズマ処理装置への導入は、プラズマ生成用高周波電源１６と高周波整合器１７の間に設けたコネクターを外して一時的に測定用高周波を導入するか、高周波整合器１７と高周波電極１３との間に設けたコネクターを外して、測定用高周波を直接高周波電極１３に導入しても良い。または、ウエハ７に印加するＲＦバイアス高周波電源１９の伝送系の図に記載していない高周波整合器から測定用高周波を導入しても良い。
【００４５】
高周波整合器１７から導入された測定用高周波は、入射波５３ａとして電極支持材１４や高周波電極１３に伝播し入射波５３ｂとして真空窓１２を通して処理室１０内部に放射される。処理室１０内に放射された入射波５３ｃは処理室１０内の各方向に伝播するが、処理室１０には高周波を吸収するプラズマが無いために、測定用高周波は、高周波電極１３や真空窓１２の表面およびウエハ７の表面などの各所で反射して反射波５４ｃ、５４ｂ、５４ａを生成する。このとき、測定用高周波の周波数が時間的に変化しているために、各場所での反射波が共振する周波数においては測定用高周波が定在波を形成し反射波が減少する。
【００４６】
プラズマ処理装置からの反射波は、測定装置部３の方向性結合器３４により反射波Ｖｒだけが分離されて、検出器３５で反射波電力Ｐｒが検出される。この検出データは、測定データ処理部３６で処理される。
【００４７】
前述のように測定用高周波Ｖｉｎは、波形発生器３２の出力電圧Ｖｆに比例して周波数ｆが時間的に変化しているが、波形発生器３２の出力電圧に対応した周波数ｆを横軸にして反射波電力Ｐｒを縦軸に表示することで反射波電力の周波数スペクトルを得ることができる。このとき、プラズマ処理装置へ入射した電力は、通常１００％反射されるが、プラズマ処理装置内で共振を起こす周波数位置では反射電力が減少し反射電力の周波数スペクトル（リターンロス）に反射電力Ｐｒが極小となる吸収スペクトルが生じる。
【００４８】
検出された反射波電力の周波数スペクトルから得られる、スペクトル形状のパターン情報と吸収スペクトルの生じる周波数のデータは、測定制御部３１にプラズマ処理装置の状態を示すデータとして図示を省略したデータベースに記録され、プラズマ処理装置の状態の変化のモニタとして監視されるとともに、変化量が基準値以上の場合はプラズマ処理装置に異常が発生したことを知らせる警報を発する。
【００４９】
測定結果の例を図２に示す。図２は、反射電力損失の周波数スペクトル（リターンロス）の例を示す図である。この図は、主な吸収スペクトルを３箇所例えばｆａ（約４１０ＭＨｚ）、ｆｂ（約５５０ＭＨｚ）、ｆｃ（約６５０ＭＨｚ）有する場合を示す。図２において、実線は、処理装置内を正常な状態にして測定した結果を示し、破線は、正常な状態からウエハ保持部を嵩上げしてウエハ７の位置を３０ｍｍ高くして状態で測定した結果を示す。吸収スペクトルの３箇所の周波数位置は、処理装置内で測定用高周波が共振をおこしていることを示している。図２の破線から周波数ｆｂのみがδｆｂだけシフトしており、共振周波数ｆｂのシフトδｆｂは電極位置の変位に起因している共振現象であることが分かる。
【００５０】
吸収スペクトルとプラズマ処理装置の状態の変化との関連を、図３と図４を用いて説明する。図３は、ウエハ保持部の高さを変化Ｌｗ（ｍｍ）させた場合の共振周波数のシフト量を測定した結果を示す。図４は、高周波電極１３と電極保持材１４との間の螺子を緩めて隙間Ｌａ（ｍｍ）を設けて共振周波数のシフト量を測定した結果を示す。その結果、ウエハ保持部の高さが３（ｍｍ）減少すると吸収スペクトルｆｂのみが比例して約２ＭＨｚ減少することが分かった。また、高周波電極１３の裏側の隙間Ｌａに関しては、隙間間隔Ｌａが２（ｍｍ）拡大すると吸収スペクトルｆｃのみが約１０ＭＨｚ変化することが分かった。このように、プラズマ処理装置内に発生した変化箇所（構成部材の位置の変化や異常な状態）によって違った吸収スペクトルに周波数シフトが起こることが判明した。
【００５１】
このことを利用して、主要な箇所（構成部材）の変化と吸収スペクトルの周波数の関係を事前にデータベースとして記録しておけば、プラズマ処理装置の状態に異常が生じた場合に異常個所を簡単に同定することが可能になる。
【００５２】
本実施の形態によるプラズマ処理装置の装置状態の監視の流れの一例を、図５を用いて説明する。プラズマ処理装置の状態の監視は、例えば、プラズマ処理装置の操作パネルでの操作により適宜測定を行う場合や、量産ラインでは定期的に自動で測定を行うことができる。図４の測定例では、測定開始の指示により先ず、プラズマ放電がＯＦＦであることを確認し（Ａ１）、測定用高周波をプラズマ処理装置の真空処理室内に放射して反射波の周波数スペクトルのデータを測定する（Ａ２）。測定した周波数スペクトルのデータから反射波電力が極小となる複数の吸収スペクトル周波数（ｆａ,ｆｂ,ｆｃ）を算出する（Ａ３）。算出した吸収スペクトルの周波数（ｆａ,ｆｂ,ｆｃ）を用いてそれぞれの吸収スペクトルの周波数の基準値ｆａ０からの変化量δａを算出する（Ａ４）。
【００５３】
算出された結果は、例えば、図６のようなデータベースとして記憶手段に記録し、プラズマ処理装置の状態の変化の履歴のモニタに供する。
【００５４】
図６のデータベースは、測定を行った時刻ｔ１、ｔ２、…毎に注目する吸収スペクトルの周波数ｆａ、ｆｂの測定値と、基準値ｆａ０、ｆｂ０、からの周波数変化量δｆａ、δｆｂ、を記録するとともに、周波数変化量の許容値δｆａ  ｍａｘ、δｆｂ  ｍａｘもあわせて記述する。
【００５５】
図５に戻って、算出した周波数変化量δａを許容値δｍａｘと比較する（Ａ５）。周波数変化量δａが許容値δｍａｘを超える場合には、プラズマ処理装置の異常を警報する（Ａ６）。Ａ５において、許容値δｍａｘ以下である場合には、測定値ｆａをデータベースに保管する（Ａ７）。その後、データベースに保管された測定値および測定値のトレンドをプラズマ処理装置の操作パネルに表示して装置の状態を示した後（Ａ８）、処理を終了する。
【００５６】
この処理は、図７に示すように、所定の時間間隔で行い、時間経過に伴う測定値δｆａの値を取得し、許容値δｆａ  ｍａｘを越えるか判断できる。この時間間隔は、少なくとも１つの試料のプラズマ処理が終了する毎に行うことができる。
【実施例２】
【００５７】
図８を用いて本発明の第二の実施の形態のプラズマ処理装置の構成の概略を説明する。このプラズマ処理装置は、誘導結合方式のプラズマ処理装置を例に示す。
【００５８】
図８の実施の態様では、誘導結合方式のプラズマ処理装置は、筐体（真空容器）内に構成される真空処理室１０と、処理装置制御部１５と、プラズマ生成用高周波電源１６と、高周波整合器１７と、静電チャック（吸着電極：高周波伝送手段）１８と、ＲＦバイアス高周波電源１９と、図示を省略した真空排気手段と、絶縁性真空窓２０と、高周波コイル２１と、高周波整合器２２と、測定装置部３とを有して構成される。
【００５９】
静電チャック１８には、被処理試料（ウエハ）７が吸着保持される。プラズマ生成用電源１６と高周波整合器１７との間または高周波整合器１７と高周波コイル２１との間には図示を省略したコネクターを設けることができる。
【００６０】
測定装置部３は、測定制御部３１と、低周波の波形発生器（鋸歯状波発生器）３２と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３３と、方向性結合器３４と、検出器３５と、測定データ処理部３６と、図示を省略したデータ記憶手段（データベース）を有している。
【００６１】
真空処理室１０の上方に測定用高周波を導入する高周波電極が無いことから、ウエハ７を保持し高周波を印加するＲＦバイアス高周波電源１９の高周波整合器２２に測定用高周波を導入するためのフィルターまたはスイッチを設けている。ウエハ７を通して導入された入射波５３ａは、処理室１０内を伝播（入射波５３ｂ、反射波５４ｂ）して定在波を形成するとともに、絶縁性の真空窓２０を通過（入射波５３ｃ、反射波５４ｃ）して誘導結合方式の高周波コイル２１に伝播し、高周波整合器１７および高周波電源１６まで到達し各箇所で特定の周波数で共振を起こす。
【００６２】
測定装置部３での処理は、第一の実施の形態の場合と同様に行われる。
【００６３】
測定用高周波５３は、周波数範囲を広く取ることで容易に高周波コイル２１にも伝播可能であるので高周波コイル２１の取り付け状態の不具合もモニタ可能になる。
【００６４】
本発明の第一の実施の形態および第二の実施の形態において、吸収スペクトルの周波数変化を安価な構成で容易に検出する手段とする例を、図９を用いて説明する。注目すべき吸収スペクトルが、図９（Ａ）の反射電力の周波数の移行を説明する図に実線示すような波形から点線の波形のように変動する場合を検出する方法を説明する。この場合、図９（Ａ）に示す吸収スペクトルの測定周波数領域を少なくとも２箇所以上の周波数ｆ１および周波数ｆ２とし、この周波数における反射波電力を検出すると、吸収スペクトルの周波数が実線から破線にδｆだけシフトしている場合には、各周波数ｆ１および周波数ｆ２における反射波電力Ｐｒ（ｆ１）、Ｐｒ（ｆ２）は、図９（Ｂ）の周波数ごとの反射電力の変化を説明する図のような時間変化として検出可能となる。
【００６５】
第二の実施例における検出器２５の具体例を図１０に示す。検出器３５は、分配器３５１と、バンドパスフィルター３５２ａ、３５２ｂと、検波器３５３ａ、３５３ｂと、測定信号処理部３５４とを備え、それぞれを図示のように接続して構成される。
【００６６】
プラズマ処理装置からの反射波（Ｐｒ）５４を分配器３５１により２種類以上のバンドパスフィルター３５２ａ、３５２ｂに分配し、各バンドパスフィルター３５２ａ、３５２ｂの出力を検波器３５３ａ、３５３ｂで検出することにより、反射波電力の各周波数成分を検出可能となる。
【００６７】
各周波数成分の信号（Ｐｒｆ１，Ｐｒｆ２）は、測定信号処理部３５４によって処理され図９（Ｂ）に示すような各周波数成分の反射波電力の時間変化のデータとしてデータベースに記録するとともに、信号変化の許容値を超える場合には警報信号をプラズマ処理装置の制御部に伝える。
【００６８】
本発明のプラズマ処理装置はさまざまな方式のプラズマ生成方式においても適用可能である。さらには、測定用高周波を導入可能な金属製容器や高周波伝播路についても反射波を検出可能な場合には本発明を適用しプラズマ処理装置の状態の変化をモニタすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第一の実施例におけるプラズマ処理装置の概略構成を説明する図。
【図２】本発明に掛かる測定結果の吸収スペクトル（周波数スペクトルのパターン）の例を説明する図。
【図３】本発明に掛かるプラズマ処理装置の装置状態変化と吸収スペクトル周波数シフトとの関係を説明する図（ウエハ保持部の高さを変化させた場合）。
【図４】本発明に掛かるプラズマ処理装置の装置状態変化と吸収スペクトル周波数シフトとの関係を説明する図（高周波電極と電極保持材との間の隙間を変化させた場合）。
【図５】本発明に掛かる測定方法のフローチャート。
【図６】本発明に掛かる測定結果データベースの一例を説明する図。
【図７】本発明に掛かる測定結果の取得履歴を説明する図。
【図８】本発明の第二の実施例におけるプラズマ処理装置の概略構成を説明する図。
【図９】本発明の第二の実施の形態における吸収スペクトルの周波数変化を検出する手法を説明する図。
【図１０】本発明の第二の実施の形態における吸収スペクトルの周波数変化を検出する検出器の構成を説明する図。
【符号の説明】
【００７０】
１０：真空処理室
１１：真空排気手段
１２：真空窓
１３：高周波電極
１４：絶縁性支持部
１５：処理装置制御部
１６：プラズマ生成用高周波電源
１７：高周波整合器
１８：静電チャック（吸着電極）
１９：ＲＦバイアス高周波電源
２０：絶縁性真空窓
２１：高周波コイル
２２：高周波整合器
３：測定装置部（周波数スペクトル計測手段）
３１：測定制御部
３２：波形発生器
３３：電圧制御発振器（ＶＣＯ）
３４：方向性結合器
３５：検出器
３５１：分配器
３５２：バンドパスフィルター
３５３：検波器
３５４：測定信号処理部
３６：測定データ処理部
５１：鋸歯状波
５２：周波数掃引高周波
５３：入射波
５４：反射波
７：ウエハ
【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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