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TWI718272B - 電漿處理方法 - Google Patents

電漿處理方法 Download PDF

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TWI718272B
TWI718272B TW106108645A TW106108645A TWI718272B TW I718272 B TWI718272 B TW I718272B TW 106108645 A TW106108645 A TW 106108645A TW 106108645 A TW106108645 A TW 106108645A TW I718272 B TWI718272 B TW I718272B
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大野久美子
辻本宏
永海幸一
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明係一種電漿處理方法，其實行複數次循環，該複數次循環各自包含第1階段與第2階段，該第1階段產生包含第1氣體在內的第1處理氣體的電漿，該第2階段產生包含第1氣體以及第2氣體在內的第2處理氣體的電漿，該電漿處理方法的特徵為：因應配方自動地決定實行第2階段的期間的開始時點與從氣體供給系統輸出第2氣體的開始時點之間的時間差。 對應第2階段的第1氣體的流量以及第2氣體的流量的延遲時間用函數或表格確定之。在比第2階段的開始時點更早根據延遲時間所設定之時間差之量之前，開始從氣體供給系統輸出第2氣體。

Description

電漿處理方法
本發明之實施態樣，係關於一種在用於被加工物的加工的電漿處理裝置中實行的電漿處理方法。
在半導體裝置等的電子裝置的製造步驟中，會使用電漿處理裝置對被加工物實行電漿處理。電漿處理裝置，一般而言，具備處理容器、氣體供給系統、第1電極、第2電極、第1高頻電源，以及第2高頻電源。氣體供給系統，構成對處理容器內供給氣體的構造。第1電極與第2電極，以在其之間隔著處理容器內的空間的方式設置。第1高頻電源，將電漿生成用的第1高頻波供給到第1電極以及第2電極的其中一方的電極，第2高頻電源，將離子導入用的較低頻的第2高頻波供給到第2電極。在該等電漿處理裝置中所實行的電漿處理，一般而言，係從氣體供給系統對處理容器內供給氣體，來自第1高頻電源的第1高頻波為了電漿的生成，供給到其中一方的電極。來自第2高頻電源的第2高頻波，因應需要，供給到第2電極。
在電漿處理中，產生第1處理氣體的電漿的第1階段與產生第2處理氣體的電漿的第2階段有時會交替地實行。亦即，有時會實行各自包含第1階段與第2階段 在內的複數次循環。第1處理氣體包含第1氣體，第2處理氣體，包含第1氣體以及添加到該第1氣體中的第2氣體。在該電漿處理中，第1氣體，跨實行第1階段的第1期間與實行第2階段的第2期間供給到處理容器內。另外，第1高頻波，跨第1期間與第2期間，供給到其中一方的電極。再者，在第2階段中對第2電極供給第2高頻波。第2階段中的第2高頻波的供給，從第2階段的開始時點開始。另外，在第1階段中，第2高頻波對第2電極的供給亦可不實行，或者，亦可比在第2階段中所使用之第2高頻波的功率更低的功率的第2高頻波供給到第2電極。
由於氣體具有質量，故從氣體供給系統開始輸出第2氣體的時點到該第2氣體供給到處理容器內的時點需要一段時間。另一方面，第2高頻波，在從第2高頻電源開始輸出高頻的時點便無任何延遲地供給到第2電極。因此，會發生在第2氣體尚未到達處理容器內的時點，第2高頻波便已供給到第2電極的情況。為了防止該等情況，有必要減少第2氣體供給到處理容器內的時點與第2高頻波供給到第2電極的時點的時間差。
另外，從氣體供給系統停止輸出第2氣體的時點到該第2氣體對處理容器內的供給結束的時點需要一段時間。另一方面，第2高頻波對第2電極的供給，在第2高頻電源停止輸出第2高頻波的時點便無任何延遲地結束。因此，會發生儘管第2氣體仍正在供給到處理容器內，而第2高頻波的供給已結束的情況。為了防止該等情況，有必要減少第2氣體對處理容器內的供給結束的時點與第2高頻波的供給結束的時點的時間差。
另外，專利文獻1，提出一種用處理容器內的電漿的發光光譜，檢測出氣體供給到處理容器內的時點，並在該時點開始高頻的供給的技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2013-58749號公報
作為用來防止上述情況的對策，吾人考慮在比第2高頻波的供給的開始時點(亦即第2期間的開始時點)更早之前的時點開始從氣體供給系統輸出第2氣體的對策。另外，吾人考慮在比第2高頻波的供給的結束時點(亦即第2期間的結束時點)更早之前的時點停止從氣體供給系統輸出第2氣體的對策。在該等對策中，必須決定第2期間的開始時點與從氣體供給系統輸出第2氣體的開始時點之間的時間差。另外，必須決定第2期間的結束時點與氣體供給系統輸出第2氣體的停止時點之間的時間差。再者，吾人期望因應配方自動地決定該等時間差。
在一實施態樣中，提供一種在電漿處理裝置中所實行的電漿處理方法。電漿處理裝置，具備處理容器、氣體供給系統、第1電極、第2電極、第1高頻電源、第2高頻電源，以及控制部。氣體供給系統，構成對處理容器內供給氣體的構造。第1電極以及第2電極，以處理容器內的空間隔設在其之間的方式設置。第1高頻電源，構成輸出供給到第1電極以及第2電極的其中一方的電極的電漿生成用的第1高頻波的構造。第2高頻電源，構成輸出供給到第2電極的離子導入用的第2高頻波的構造。控制部，控制氣體供給系統、第1高頻電源，以及第2高頻電源。
在一實施態樣之電漿處理方法中，實行了各自包含第1階段以及第2階段在內的複數次循環。在第1階段中，在處理容器內產生了包含第1氣體在內的第1處理氣體的電漿。第2階段，係接續第1階段的階段，在該第2階段中，在處理容器內產生了包含第1氣體與添加到該第1氣體中的第2氣體在內的第2處理氣體的電漿。在各循環中，跨實行第1階段的第1期間以及接續該第1期間的實行第2階段的第2期間，第1氣體供給到處理容器內，第1高頻波供給到其中一方的電極。在各循環的第2期間中，對第2電極供給第2高頻波。在各循環的第1期間中，第2高頻波的功率，設定成比第2期間中的第2高頻波的功率更低的功率。例如，在第1期間中，第2高頻波亦可並未供給到第2電極。
一實施態樣之電漿處理方法，包含：(i)因應控制部的控制，在相對於第2期間的開始時點提早第1時間差之量的輸出開始時點，開始從氣體供給系統輸出第2氣體的步驟；(ii)因應控制部的控制，在第2期間的開始時點，開始對第2電極供給第2高頻波的步驟；(iii)因應控制部的控制，在第2期間中且相對於該第2期間的結束時點提早第2時間差之量的輸出停止時點，停止從氣體供給系統輸出第2氣體的步驟；以及(iv)因應控制部的控制，在第2期間的結束時點，降低第2高頻波的功率的步驟。控制部，用函數或表格，確定出與在配方中所指定之第2階段的第1氣體的流量以及第2氣體的流量相關的第1延遲時間，並將該第1延遲時間於初期設定為第1時間差。函數或表格，對第1氣體的流量與第2氣體的流量，附上從氣體供給系統開始輸出第2氣體的時點到第2氣體供給到供給處理容器內的時點的延遲時間的相關關係。另外，控制部，用對第1氣體的流量附上從氣體供給系統停止輸出第2氣體的時點到對處理容器內的第2氣體的供給結束的時點的 延遲時間的相關關係的函數或表格，確定出與在配方中所指定之第2階段的第1氣體的流量相關的第2延遲時間，並將該第2延遲時間於初期設定為第2時間差。
相對於氣體供給系統開始輸出第2處理氣體所包含之第2氣體的時點該第2氣體供給到處理容器內的時點的延遲時間，相依於第2階段中的第1氣體的流量以及第2氣體的流量，亦即第2氣體所包含之第1氣體的流量以及第2氣體的流量。在上述電漿處理方法中，預先準備函數或表格，該函數或表格，對第1氣體的流量以及第2氣體的流量，附上從氣體供給系統開始輸出第2處理氣體所包含之第2氣體的時點到該第2氣體供給到處理容器內的延遲時間的相關關係。然後，控制部，用該函數或表格，確定出與在配方中所指定之第2階段的第1氣體的流量以及第2氣體的流量相關的第1延遲時間，並將該第1延遲時間於初期設定為第1時間差。該第1時間差，以開始供給第2高頻波的時點為基準，決定開始輸出第2氣體的輸出開始時點。像這樣，在一實施態樣之電漿處理方法中，便可因應配方自動地決定以開始供給第2高頻波的時點為基準決定開始輸出第2氣體的輸出開始時點的時間差。另外，若根據一實施態樣之電漿處理方法，便可減少第2氣體供給到處理容器內的時點與第2高頻波供給到第2電極的時點的時間差。
另外，相對於氣體供給系統停止輸出第2氣體的時點第2氣體對處理容器內的供給結束的時點雖延遲，惟吾人期望第2階段的結束時點與第2氣體對處理容器內的供給結束的時點之間的時間差較小。在此，相對於氣體供給系統停止輸出第2氣體的時點第2氣體對處理容器內的供給結束的時點的延遲時間，相依於第2階段中的第1氣體的流量。在上述實施態樣中，控制部，用函數或表格，確定出對應在配方中所指定之第1氣體的流量的第2延遲時間，於初期將第2延遲時間設定為第2時間差。該第2時間差，以第2階段的結束時點為基準決定停止輸出 第2氣體的輸出停止時點。像這樣，在一實施態樣中，便可因應配方自動地決定以第2階段的結束時點為基準決定停止輸出第2氣體的輸出停止時點的時間差。另外，可減少第2氣體對處理容器內的供給結束的時點與第2階段的結束時點之間的時間差。
在一實施態樣中，電漿處理裝置，具備第1供電線路、第2供電線路、第1匹配器、第2匹配器，以及運算部。第1供電線路，將其中一方的電極與第1高頻電源連接。第2供電線路，將第2電極與第2高頻電源連接。第1匹配器，構成調整第1高頻電源的負載阻抗的構造。第2匹配器，構成調整第2高頻電源的負載阻抗的構造。運算部，構成求出包含第1高頻電源的負載阻抗、負載電阻、負載電抗，以及第1高頻波的反射波係數的其中任一項在內的參數的構造。
在一實施態樣的電漿處理方法中，當在複數次循環之中的任意循環的實行期間中的第2期間之前一個輸出開始時點與該任意循環的實行期間中的第2期間的開始時點之間的期間中，由運算部求出超過第1閾值的參數時，控制部，亦可令第1時間差減少求出超過第1閾值的參數的時點與任意循環的實行期間中的第2期間的開始時點之間的時間差之量。
當第2氣體供給到處理容器內時電漿的阻抗會發生變化，故上述參數會上升。在上述實施態樣中，該參數超過第1閾值的時點，被當作第2氣體供給到處理容器內的時點使用。然後，當參數超過第1閾值的時點在比第2期間的開始時點更早之前時，便判斷在比第2期間的開始時點更早之前第2氣體便已供給到處理容器內，為了令後續的循環中的輸出開始時點延遲，遂調整第1時間差。藉此， 便可減少第2氣體供給到處理容器內的時點與第2高頻波供給到第2電極的時點之間的時間差。
在一實施態樣的電漿處理方法中，當在複數次循環之中的任意循環的實行期間中的第2期間之前一個輸出開始時點與該任意循環的實行期間中的第2期間的開始時點之間的期間中，運算部並未求出超過第1閾值的參數時，控制部，亦可令第1時間差增加既定時間之量。
當在從輸出開始時點到第2期間的開始時點之間參數並未超過第1閾值時，會有到第2期間的開始時點為止第2氣體並未充分供給到處理容器內的可能性存在。在上述實施態樣中，當在從輸出開始時點到第2期間的開始時點之間參數並未超過第1閾值時，為了提早後續的循環中的輸出開始時點，遂調整第1時間差。藉此，便可減少第2氣體供給到處理容器內的時點與第2高頻波供給到第2電極的時點之間的時間差。
在一實施態樣的電漿處理方法中，當在複數次循環之中的任意循環的實行期間中的第2期間中的輸出停止時點與該任意循環的實行期間中的第2期間的結束時點之間的期間中超過第2閾值的參數被運算部所求出時，控制部，亦可令第2時間差減少求出超過第2閾值的參數的時點與該任意循環的實行期間中的第2期間的結束時點之間的時間差之量。
當第2氣體對處理容器內的供給結束時電漿的阻抗會發生變化，故上述參數會上升。在上述實施態樣中，該參數超過第2閾值的時點，被當作第2氣體對處理容器內的供給結束的時點使用。然後，當參數超過第2閾值的時點在比第2期 間的結束時點更早之前時，便判斷在比第2期間的結束時點更早之前第2氣體對處理容器內的供給便已結束，為了令後續的循環中的輸出停止時點延遲，遂調整第2時間差。藉此，便可減少第2氣體對處理容器內的供給結束的時點與第2階段的結束時點之間的時間差。
在一實施態樣的電漿處理方法中，當在複數次循環之中的任意循環的實行期間中的第2期間中的輸出停止時點與該任意循環的實行期間中的第2期間的結束時點之間的期間中超過第2閾值的參數並未被運算部所求出時，控制部，亦可令第2時間差增加既定時間之量。
當在從輸出停止時點到第2期間的結束時點之間參數並未超過第2閾值時，會有在第2期間的結束時點第2氣體仍供給到處理容器內的可能性存在。在上述實施態樣中，當在從輸出停止時點到第2期間的結束時點之間參數並未超過第2閾值時，為了提早後續的循環中的輸出停止時點，遂調整第2時間差。藉此，便可減少第2氣體對處理容器內的供給結束的時點與第2階段的結束時點之間的時間差。
如以上所說明的，在實行各自包含產生包含第1氣體在內的第1處理氣體的電漿的第1階段與產生包含第1氣體以及第2氣體在內的第2處理氣體的電漿的第2階段的複數次循環的電漿處理方法中，可因應配方自動地決定實行第2階段的期間的開始時點與從氣體供給系統輸出第2氣體的開始時點之間的時間差。另外，可因應配方自動地決定實行第2階段的期間的結束時點與氣體供給系統停止輸出第2氣體的停止時點之間的時間差。
1:電漿處理裝置
102A、102B、102C、102D:電流檢出器
104A、104B、104C、104D:電壓檢出器
106A、106B、106C、106D、108A、108B、108C、108D:濾波器
10:處理容器
110C、110D、112C、112D:平均運算器
114C、114D、116C、116D:移動平均運算器
118C、118D:阻抗運算器
12:絕緣板
14:支持台
150A、150B:運算部
152A、152B:匹配控制部
16:基座
18:靜電夾頭
20:電極
22:開關
24:直流電源
26:聚焦環
28:內壁構件
30:冷媒流路
32a:配管
32b:配管
34:氣體供給管線
36a、38a:振盪器
36、36A、38、38A:高頻電源
36b、38b:功率放大器
36c、38c:功率感測器
36d、38d:阻抗感測器
36e、38e:電源控制部
40a、42a:匹配電路
40A、40、42A、42:匹配器
40b、42b:感測器
40c、42c:控制器
40d、40e、42d、42e:致動器
40g、40h、42g、42h:可變電抗元件
43、45:供電線路
44:導體
46:上部電極
48a:氣體噴出孔
48:頂板
50a:氣體通氣孔
50:支持體
52:氣體緩衝室
54:氣體供給管
55:氣體供給系統
56:氣體來源群
58:流量控制器群
60:閥門群
62:排氣口
64:排氣管
66:排氣裝置
68:開口
70:閘閥
72:控制部
74:直流電源
cw:冷媒
CY(1)、CY(2)~CY(N):循環
DC:直流電壓
Do:第1時間差
Dt:第2時間差
He:氦氣
J20:判定
MTD、MT、MTI:方法
P1(1)、P1(2)~P1(N):第1期間
P2(1)、P2(2)~P2(N):第2期間
Ps1:第1副期間
Ps2:第2副期間
PS:處理空間
RF1、RF2:高頻
S1(1)、S1(2)~S1(N):第1階段
S2(1)、S2(2)~S2(N):第2階段
STd1~STd13、ST1~ST13、ST21~ST23:步驟
Te(1)、Te(2)~Te(N):第2期間P2的結束時點
To(1)、To(2)~To(N):第2氣體的輸出開始時點
Ts(1)、Ts(2)~Ts(N):第2期間P2的開始時點
Tt(1)、Tt(2)~Tt(N):第2氣體的輸出停止時點
W:被加工物
【圖1】係以概略方式表示一實施態樣之電漿處理裝置的構造的圖式。
【圖2】係關於一實施態樣之電漿處理方法的時序圖。
【圖3】係關於一實施態樣之電漿處理方法的時序圖。
【圖4】係表示關於延遲時間Td1的實驗結果的曲線圖。
【圖5】係表示關於延遲時間Td2的實驗結果的曲線圖。
【圖6】係例示出高頻電源36以及匹配器40的構造的圖式。
【圖7】係例示出匹配器40的感測器以及控制器的構造的圖式。
【圖8】係例示出高頻電源38以及匹配器42的構造的圖式。
【圖9】係例示出匹配器42的感測器以及控制器的構造的圖式。
【圖10】係表示一實施態樣之決定關於氣體的輸出開始時點以及輸出停止時點的時間差的方法的流程圖。
【圖11】係表示一實施態樣之電漿處理方法的流程圖。
【圖12】係表示高頻電源36A以及匹配器40A的構造的圖式。
【圖13】係表示高頻電源36A的阻抗感測器的構造的圖式。
【圖14】係表示高頻電源38A以及匹配器42A的構造的圖式。
【圖15】係表示高頻電源38A的阻抗感測器的構造的圖式。
【圖16】係表示在另一實施態樣之電漿處理方法中所實行的阻抗匹配的方法的流程圖。
以下，參照圖式並針對各種實施態樣詳細進行說明。另外，在各圖式中對相同或相當的部分會附上相同的符號。
首先，針對電漿處理方法的實施態樣所可適用之電漿處理裝置進行說明。圖1，係以概略方式表示一實施態樣之電漿處理裝置的構造的圖式。圖1所示之電漿處理裝置1，係電容耦合型的電漿處理裝置。電漿處理裝置1，具備處理容器10。處理容器10，具有大略圓筒形狀，並由鋁等的材料所形成。對該處理容器10的內壁面，實施了陽極氧化處理。另外，處理容器10接地。
在處理容器10的底部上，設置了絶緣板12。絶緣板12，例如，由陶瓷所形成。在該絶緣板12上，設置了支持台14。支持台14，具有大略圓柱形狀。在該支持台14上設置了基座16。基座16，係由鋁等的導電性材料所形成，並構成下部電極(第2電極)。
在基座16上，設置了靜電夾頭18。靜電夾頭18，具有在絶緣層或絶緣片之間夾著由導電膜所構成之電極20的構造。靜電夾頭18的電極20，透過開關22與直流電源24電連接。該靜電夾頭18，利用來自直流電源24的直流電壓產生靜電吸附力，並利用靜電吸附力保持在該靜電夾頭18上所載置的被加工物W。另外，被加工物W，例如，可為像晶圓那樣的圓盤狀物體。在該靜電夾頭18的周圍，且在基座16上，配置了聚焦環26。另外，於基座16以及支持台14的外周圍面，安裝了圓筒狀的內壁構件28。該內壁構件28，例如，由石英所形成。
於支持台14的內部，形成了冷媒流路30。冷媒流路30，例如，相對於在垂直方向上延伸的中心軸線螺旋狀延伸。從設置在處理容器10的外部的冷卻單元 經由配管32a將冷媒cw(例如冷卻水)供給到該冷媒流路30。供給到冷媒流路30的冷媒，經由配管32b回收到冷卻單元。該冷媒的溫度被冷卻單元調整，藉此被加工物W的溫度受到調整。再者，在電漿處理裝置1中，經由氣體供給管線34所供給之導熱氣體(例如He氣)，被供給到靜電夾頭18的頂面與被加工物W的背面之間。
基座16，與導體44(例如供電棒)連接。該導體44，與高頻電源36(亦即第1高頻電源)透過匹配器40(亦即第1匹配器)連接，另外，與高頻電源38(亦即第2高頻電源)透過匹配器42(亦即第2匹配器)連接。高頻電源36，輸出電漿生成用的高頻RF1(亦即第1高頻波)。高頻電源36所輸出之高頻RF1的基本頻率fB1，例如，為100MHz。高頻電源38，輸出用來將離子從電漿導入被加工物W的高頻RF2(亦即第2高頻波)。高頻電源38所輸出之高頻RF2的基本頻率fB2，例如，為13.56MHz。
匹配器40以及導體44，構成將來自高頻電源36的高頻RF1傳送到基座16的供電線路43(亦即第1供電線路)的一部分。另外，匹配器42以及導體44，構成將來自高頻電源38的高頻RF2傳送到基座16的供電線路45(亦即第2供電線路)的一部分。
於處理容器10的頂部，設置了上部電極46(亦即第1電極)。在該上部電極46與基座16之間，隔設著生成電漿的處理容器10內的處理空間PS。在一實施態樣中，上部電極46與直流電源74連接。直流電源74，構成對上部電極46施加負極性的直流電壓DC的構造。上部電極46，具有頂板48以及支持體50。於頂板48，形成了複數個氣體噴出孔48a。頂板48，例如，由Si、SiC等的矽系材料所形成。 支持體50，係以可裝卸的方式支持頂板48的構件，由鋁所形成，對其表面實施了陽極氧化處理。
於支持體50的內部，形成了氣體緩衝室52。另外，於支持體50，形成了複數個氣體通氣孔50a。氣體通氣孔50a，從氣體緩衝室52延伸，與氣體噴出孔48a連通。於氣體緩衝室52，透過氣體供給管54與氣體供給系統55連接。氣體供給系統55，包含氣體來源群56、流量控制器群58，以及閥門群60。氣體來源群56，包含複數個氣體來源。流量控制器群58，包含複數個流量控制器。複數個流量控制器，例如，可為質量流量控制器。另外，閥門群60包含複數個閥門。氣體來源群56的複數個氣體來源，透過流量控制器群58的對應的流量控制器以及閥門群60的對應的閥門，與氣體供給管54連接。氣體供給系統55，構成將來自複數個氣體來源之中的被選擇的氣體來源的氣體，以經過調整的流量供給到氣體緩衝室52的構造。被導入到氣體緩衝室52的氣體，從氣體噴出孔48a噴出到處理空間PS。
在基座16與處理容器10的側壁之間，以及，支持台14與處理容器10的側壁之間，形成了俯視為環狀的空間，該空間的底部與處理容器10的排氣口62連接。於處理容器10的底部，連接了與排氣口62連通的排氣管64。該排氣管64，與排氣裝置66連接。排氣裝置66，具有渦輪分子泵等的真空泵。排氣裝置66，將處理容器10的內部空間減壓至吾人所期望的壓力。另外，於處理容器10的側壁形成了用來搬入以及搬出被加工物W的開口68。於處理容器10的側壁，安裝了用來開放或關閉開口68的閘閥70。
另外，電漿處理裝置1，具備控制部72。控制部72，包含一個以上的微電腦，根據外部記憶體或內部記憶體所儲存的軟體(程式)以及配方，控制電漿處理裝置1的各部位，例如，高頻電源36、高頻電源38、匹配器40、匹配器42、直流電源74、氣體供給系統55(亦即流量控制器群58的複數個流量控制器以及閥門群60的複數個閥門)，以及排氣裝置66等的各自的動作，還有，電漿處理裝置1的裝置整體的動作。另外，控制部72，亦與包含鍵盤等輸入裝置或液晶顯示器等顯示裝置在內的人機介面用的操作面板，還有，儲存各種程式、配方以及設定值等各種資料的外部記憶裝置等連接。
電漿處理裝置的基本動作以如下方式實行。首先，閘閥70打開，被加工物W經由開口68搬入處理容器10內。搬入處理容器10內的被加工物W，被載置在靜電夾頭18上。接著，氣體從氣體供給系統55導入處理容器10內，排氣裝置66運作，處理容器10內的空間的壓力被設定成既定的壓力。再者，來自高頻電源36的高頻RF1供給到基座16，因應需要，來自高頻電源38的高頻RF2供給到基座16。另外，因應需要，來自直流電源74的直流電壓DC施加於上部電極46。再者，來自直流電源24的直流電壓施加於靜電夾頭18的電極20，被加工物W被保持在靜電夾頭18上。然後，供給到處理容器10內的氣體，被基座16與上部電極46之間所形成的高頻電場激發。藉此，產生電漿。利用來自以該等方式生成之電漿的自由基以及/或是離子處理被加工物W。另外，當來自高頻電源38的高頻RF2供給到基座16時，與被加工物W發生衝撞的離子的能量提高。另外，當直流電壓DC從直流電源74施加到上部電極46時，正離子被導入到上部電極46而與該上部電極46發生衝撞，二次電子從上部電極46釋放，以及/或是構成上部電極46的材料，例如矽，從上部電極46釋放。
以下，針對電漿處理方法的實施態樣(以下稱為「方法MT」)進行說明。圖2以及圖3，係關於一實施態樣之電漿處理方法的時序圖。方法MT，可用電漿處理裝置1實施。於圖2以及圖3，顯示出方法MT中的第1氣體、第2氣體、高頻RF1、高頻RF2的各自的時序圖。在圖2以及圖3中，横軸，係表示時間。另外，第1氣體的時序圖的位準，顯示出供給到處理容器10內的第1氣體的量。另外，第2氣體的時序圖的位準，顯示出供給到處理容器10內的第2氣體的量。另外，在高頻RF1的時序圖中，高頻RF1為高位準，表示高頻RF1供給到基座16，高頻RF1為低位準，表示高頻RF1並未供給到基座16。另外，在高頻RF2的時序圖中，高頻RF2為高位準，表示高頻RF2供給到基座16，高頻RF2為低位準，表示高頻RF2並未供給到基座16，或者，表示具有比以高位準表示之該高頻RF2的功率更低的功率的高頻RF2供給到基座16。另外，在直流電壓DC的時序圖中，直流電壓DC為高位準，表示直流電壓DC施加於上部電極46，直流電壓DC為低位準，表示直流電壓DC並未施加於上部電極46。
如圖2以及圖3所示的，在方法MT中，複數次循環CY依序實行。複數次循環CY，各自包含產生第1處理氣體的電漿的第1階段S1，以及接續第1階段S1，產生第2處理氣體的電漿的第2階段S2。在複數次循環CY的各自之中，第1階段S1在第1期間P1中實行，第2階段S2，在接續第1期間P1的第2期間P2中實行。
以下，使用「CY」作為表示複數次循環或複數次循環之中的各個循環的參照符號。另外，當將複數次循環之中的各個循環，與其實行順序一併表示時，係使用「CY(i)」此等參照符號。另外，當將第1階段S1，與包含該第1階段S1的循環的實行順序一併表示時，係使用「S1(i)」此等參照符號，當將第2階段S2，與包含該第2階段S2的循環的實行順序一併表示時，係使用「S2(i)」此等參照符 號。另外，當將第1期間P1，與相關循環的實行順序一併表示時，係使用「P1(i)」此等參照符號，當將第2期間P2，與相關循環的實行順序一併表示時，係使用「P2(i)」此等參照符號。另外，使用「Ts」作為表示第2期間P2的開始時點的參照符號，使用「Te」作為表示第2期間P2的結束時點的參照符號。另外，當將開始時點Ts，與相關循環的實行順序一併表示時，係使用「Ts(i)」此等參照符號。另外，當將結束時點Te，與相關循環的實行順序一併表示時，係使用「Te(i)」此等參照符號。再者，使用「To」作為表示後述的第2氣體的輸出開始時點的參照符號，使用「Tt」作為表示第2氣體的輸出停止時點的參照符號。另外，當將輸出開始時點To，與相關循環的實行順序一併表示時，係使用「To(i)」此等參照符號，當將輸出停止時點Tt，與循環的實行順序一併表示時，係使用「Tt(i)」此等參照符號。在此，「i」，係1以上N以下的整數，N為2以上的整數。
在第1階段S1中，在收納被加工物W的處理容器10內，產生了第1處理氣體的電漿。第1處理氣體，包含第1氣體。第1氣體，並無限定，例如，可為Ar氣等的稀有氣體，以及/或是氟碳化合物氣體。為了在第1階段S1中產生第1處理氣體的電漿，控制部72，控制氣體供給系統55。具體而言，控制部72，對氣體供給系統55送出氣體供給控制信號。回應該氣體供給控制信號，氣體供給系統55，將與第1處理氣體的氣體來源連接的閥門群60的閥門打開，並將與該氣體來源連接的流量控制器群58的流量控制器的輸出流量，設定成配方所指定的輸出流量。來自氣體供給系統55的第1處理氣體的供給，在比初次的循環CY(1)的第1階段S1(1)實行的第1期間P1(1)的開始時點更早之前開始。第1氣體的供給，在接續第1期間P1的第2期間P2中仍繼續。
另外，為了在第1階段S1中產生第1處理氣體的電漿，控制部72，以將高頻RF1供給到基座16的方式，控制高頻電源36。高頻RF1的供給，在初次的循環CY的第1期間P1(1)的開始時點開始。高頻RF1的供給，在接續第1期間P1的第2期間P2中仍繼續。另外，在第1期間P1中，來自高頻電源38的高頻RF2並未供給到基座16。或者，亦可在第1期間P1中，比在第2期間P2中從高頻電源38供給到基座16的高頻RF2的功率更低的功率的高頻RF2，從高頻電源38供給到基座16。
在第2階段S2中，在收納了被加工物W的處理容器10內，產生了第2處理氣體的電漿。第2處理氣體，包含上述的第1氣體。第2處理氣體，更包含第2氣體。第2氣體，係與第1處理氣體所包含之氣體不同的氣體。亦即，第2處理氣體，在第1氣體中添加了第2氣體。第2氣體，並無限定，惟可為氟碳化合物氣體以及/或是氧氣。為了在第2階段S2中產生第2處理氣體的電漿，控制部72，控制氣體供給系統55。具體而言，控制部72，對氣體供給系統55送出氣體供給控制信號。回應該氣體供給控制信號，氣體供給系統55，將與第2處理氣體的氣體來源連接的閥門群60的閥門打開，並將與該氣體來源連接的流量控制器群58的流量控制器的輸出流量，設定成配方所指定的輸出流量。
另外，控制部72，以在各循環CY中，氣體供給系統55在比第2期間P2的開始時點Ts更早之前的輸出開始時點To開始輸出第2氣體的方式，控制氣體供給系統55。輸出開始時點To，係比之後的第2期間P2的開始時點Ts更早第1時間差Do的時點，如後所述的，初期係用第1延遲時間決定之。另外，控制部72，以在各循環CY中，氣體供給系統55在比第2期間P2的結束時點Te更早之前的輸出停止時點Tt停止輸出第2氣體的方式，控制氣體供給系統55。輸出停止時點Tt，係比 之後的結束時點Te更早第2時間差Dt的時點，如後所述的，初期係用第2延遲時間決定之。
另外，如上所述的，為了在第2階段S2中產生第2處理氣體的電漿，控制部72，以從前一個的第1階段S1持續將高頻RF1供給到基座16的方式，控制高頻電源36。另外，控制部72，以在各循環CY的第2期間P2中，將高頻RF2供給到基座16的方式，控制高頻電源38。在各循環CY中，高頻RF2對基座16的供給，在第2期間P2的開始時點Ts開始，在第2期間P2的結束時點Te結束。或者，在各循環CY中，在第2期間P2的開始時點Ts，對基座16所供給之高頻RF2的功率增加，在第2期間P2的結束時點，對基座16所供給之高頻RF2的功率降低。
另外，在一實施例中，控制部72，以在從第2期間P2的開始時點Ts到結束時點Te的期間，將直流電壓DC施加於上部電極46的方式，控制直流電源74。另外，直流電壓DC，亦可僅在第1期間P1中，施加於上部電極46。
在此，針對第1延遲時間以及第2延遲時間進行說明。本案發明人，以第1氣體的流量以及第2氣體的流量為可變的參數，在將第1氣體供給到處理容器10內時，用發光分析裝置(OES)測定從氣體供給系統55開始輸出第2氣體的時點到因為第2氣體的電漿所形成的發光在處理容器10內被檢出的時點的延遲時間Td1(秒)。於圖4顯示出其結果。在圖4中，横軸表示第1氣體的流量，縱軸表示延遲時間Td1。如圖4所示的，吾人確認出，延遲時間Td1，相依於第1氣體的流量以及第2氣體的流量，並可定義成以第1氣體的流量以及第2氣體的流量為變數的函數。從使用了某電漿處理裝置的圖4的實驗結果所導出的函數，為Td1=5×10-6×Qm2-0.0064×Qm+4.4778+(-0.0151×Qp+0.0663)。在此，Qm為第1氣體的流量，Qp 為第2氣體的流量。像這樣，延遲時間Td1，可定義成以第1氣體的流量以及第2氣體的流量為變數的函數。另外，除了函數之外，延遲時間Td1，可以與第1氣體的流量以及第2氣體的流量相關的方式登錄於表格。控制部72，可利用該函數，或是參照該表格，確定出對應在配方中所指定之第2階段S2的第1氣體的流量以及第2氣體的流量的第1延遲時間，並將該第1延遲時間於初期設定為第1時間差Do。
另外，本案發明人，以第1氣體的流量以及第2氣體的流量為可變的參數，在將第2處理氣體供給到處理容器內時，用發光分析裝置(OES)測定從氣體供給系統55停止輸出第2氣體的時點到因為第2氣體的電漿所形成的發光在處理容器10內變得無法被檢出的時點的延遲時間Td2(秒)。於圖5顯示出其結果。在圖5中，横軸表示第1氣體的流量，縱軸表示延遲時間Td2。如圖5所示的，吾人確認出，延遲時間Td2，並未相依於第2氣體的流量，而係相依於第1氣體的流量，可定義成以第1氣體的流量為變數的函數。從使用了某電漿處理裝置的圖5的實驗結果所導出的函數，為Td2=5×10-6×Qm2-0.0063×Qm+4.2333。在此，Qm為第1氣體的流量。像這樣，延遲時間Td2，可定義成以第1氣體的流量為變數的函數。另外，除了函數之外，延遲時間Td2，可以與第1氣體的流量相關的方式登錄於表格。控制部72，可利用該函數，或是參照該表格，確定出對應在配方中所指定之第2階段S2的第1氣體的流量的第2延遲時間，並將該第2延遲時間於初期設定為第2時間差Dt。
另外，控制部72，在一實施態樣中，構成為了初次的循環CY(1)的之後的循環CY，而調整第1時間差Do以及第2時間差Dt的構造。第1時間差Do以及第2時間 差Dt的調整，各自使用相依於電漿的阻抗的參數決定之。該參數，在匹配器40中算出。
以下，參照圖6~圖9，針對高頻電源36以及匹配器40，還有，高頻電源38以及匹配器42，詳細進行說明。圖6，係例示出高頻電源36以及匹配器40的構造的圖式，圖7，係例示出匹配器40的感測器以及控制器的構造的圖式。另外，圖8，係例示出高頻電源38以及匹配器42的構造的圖式，圖9，係例示出匹配器42的感測器以及控制器的構造的圖式。
如圖6所示的，在一實施態樣中，高頻電源36，具有振盪器36a、功率放大器36b、功率感測器36c，以及電源控制部36e。電源控制部36e，係由CPU等的處理器所構成，利用根據配方從控制部72所賦予的信號，以及，從功率感測器36c所賦予的信號，對振盪器36a以及功率放大器36b分別賦予控制信號，控制振盪器36a以及功率放大器36b。
從控制部72所賦予的信號，包含第1高頻波設定信號。第1高頻波設定信號，係至少指定高頻RF1的功率以及設定頻率的信號。在一實施態樣中，該設定頻率，為基本頻率fB1。在方法MT的實施中，高頻電源36，回應第1高頻波設定信號，在初次的循環CY(1)的第1階段S1的開始時點，開始對基座16供給高頻RF1，在接下來的第2階段S2以及後續的循環CY中亦持續將高頻RF1供給到基座16。
電源控制部36e，以輸出具有第1高頻波設定信號所指定之頻率的高頻的方式，控制振盪器36a。該振盪器36a的輸出與功率放大器36b的輸入連接。從振盪器36a輸出的高頻輸入功率放大器36b。功率放大器36b，為了輸出具有第1高頻 波設定信號所指定之功率的高頻RF1，將所輸入的高頻增幅。藉此，高頻RF1從高頻電源36輸出。
於功率放大器36b的後段，設置了功率感測器36c。功率感測器36c，具有方向性結合器、進行波功率檢出部，以及反射波功率檢出部。方向性結合器，將高頻RF1的進行波的一部分賦予進行波功率檢出部，並將反射波賦予反射波功率檢出部。確定出高頻RF1的頻率的信號從電源控制部36e賦予到該功率感測器36c。進行波功率檢出部，產生進行波的全頻率分量之中的具有與高頻RF1的頻率相同的頻率之量的功率的測定值，亦即，進行波功率測定值PF1。該進行波功率測定值，基於功率反饋用途賦予電源控制部36e。
反射波功率檢出部，產生反射波的全頻率分量之中的具有與高頻RF1的頻率相同的頻率之量的功率的測定值，亦即，反射波功率測定值PR11，以及，反射波的全頻率分量的總功率的測定值，亦即反射波功率測定值PR12。反射波功率測定值PR11，基於監測顯示用途賦予控制部72。另外，反射波功率測定值PR12，基於保護功率放大器36b的用途，賦予電源控制部36e。
如圖6所示的，匹配器40，具有匹配電路40a、感測器40b、控制器40c，還有，致動器40d以及40e。匹配電路40a，包含可變電抗元件40g以及40h。可變電抗元件40g以及40h，例如，為可變電容。另外，匹配電路40a，亦可更包含電感等。
控制器40c，例如，由處理器所構成，在控制部72的控制之下運作。控制器40c，利用從感測器40b所賦予之測定值求出高頻電源36的負載阻抗。另外，控制器40c，以令所求出之負載阻抗接近高頻電源36的輸出阻抗或匹配點的方式， 控制致動器40d以及40e，並調整可變電抗元件40g以及40h各自的電抗。致動器40d以及40e，例如，為馬達。
另外，控制器40c，利用從感測器40b所賦予之測定值，算出後述的參數。控制器40c，利用所算出之參數，實行各種的處理。
如圖7所示的，感測器40b，具有電流檢出器102A、電壓檢出器104A、濾波器106A，以及濾波器108A。電壓檢出器104A，檢測出在供電線路43上所傳送之高頻RF1的電壓波形，並輸出表示該電壓波形的電壓波形類比信號。該電壓波形類比信號，輸入濾波器106A。濾波器106A，將所輸入之電壓波形類比信號數位化，以產生電壓波形數位信號。然後，濾波器106A，從電壓波形數位信號抽出來自控制部72的信號所確定之高頻RF1的設定頻率之量，以產生濾過電壓波形信號。濾波器106A所生成之濾過電壓波形信號，賦予控制器40c的運算部150A。另外，濾波器106A，例如，係由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
電流檢出器102A，檢測出在供電線路43上所傳送之高頻RF1的電流波形，並輸出表示該電流波形的電流波形類比信號。該電流波形類比信號，輸入濾波器108A。濾波器108A，將所輸入之電流波形類比信號數位化，以產生電流波形數位信號。然後，濾波器108A，從電流波形數位信號抽出來自控制部72的信號所確定之高頻RF1的設定頻率之量，以產生濾過電流波形信號。濾波器108A所生成之濾過電流波形信號，賦予控制器40c的運算部150A。另外，濾波器108A，例如，係由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
控制器40c的運算部150A，為了匹配器40中的阻抗匹配，用從濾波器106A所賦予之濾過電壓波形信號，以及，從濾波器108A所賦予之濾過電流波形信號，求出高頻電源36的負載阻抗ZL1。具體而言，運算部150A，根據濾過電壓波形信號所確定之交流電壓V1、濾過電流波形信號所確定之交流電流I1，以及，交流電壓V1與交流電流I1的相位差Φ1，求出高頻電源36的負載阻抗ZL1。
另外，運算部150A，根據交流電壓V1、交流電流I1，以及相位差Φ1，求出後述的參數。參數，亦可為上述的負載阻抗ZL1。此時，由於可將為了匹配器40的阻抗匹配所求出的負載阻抗當作參數利用，故無須另外求出參數。或者，參數，亦可為負載電阻Zr1、負載電抗Zi1，以及反射波係數Γ1其中任一項。另外，亦可採用從負載阻抗ZL1、負載電阻Zr1、負載電抗Zi1，以及反射波係數Γ1所選出的其中任一項參數，作為運算部150A所求出的參數。
負載阻抗ZL1，係由V1/I1而求出，負載電阻Zr1，係由求出負載阻抗ZL1的實部而獲得，負載電抗Zi1，係由求出負載阻抗ZL1的虛部而獲得。另外，反射波係數Γ1，係由以下的式(1)而求出。
Figure 106108645-A0305-02-0024-1
另外，反射波係數Γ1，亦可根據功率感測器36c所求出之進行波功率測定值PF1以及反射波功率測定值PR11，由PR11/PF1而求出。
運算部150A，將所求出之負載阻抗ZL1輸出到匹配控制部152A。匹配控制部152A，以令負載阻抗ZL1接近高頻電源36的輸出阻抗(或匹配點)的方式，控制 致動器40d以及40e，並調整可變電抗元件40g以及40h的電抗。藉此，實行匹配器40所致之阻抗匹配。另外，匹配控制部152A，亦可以令運算部150A所輸出之負載阻抗ZL1的系列的移動平均值，接近高頻電源36的輸出阻抗(或匹配點)的方式，控制致動器40d以及40e。
另外，運算部150A，在輸出開始時點To(i)與開始時點Ts(i)之間的期間中上述的參數超過第1閾值的時點，通知控制部72參數超過第1閾值。控制部72，令第1時間差Do減少在輸出開始時點To(i)與開始時點Ts(i)之間的期間中參數超過第1閾值的時點與開始時點Ts(i)的時間差之量[參照例如圖3中的循環CY(2)的第1時間差Do]，以便在循環CY(i)的之後的循環CY(i+1)中利用之。另外，當在輸出開始時點To(i)與開始時點Ts(i)之間的期間中，參數並未超過第1閾值時，運算部150A，便通知控制部72參數並未超過第1閾值。當參數並未超過第1閾值時，控制部72，令第1時間差Do增加既定時間[參照例如圖2中的循環CY(2)的第1時間差Do]，以便在循環CY(i)的之後的循環CY(i+1)中利用之。
另外，運算部150A，在輸出停止時點Tt(i)與結束時點Te(i)之間的期間中參數超過第2閾值的時點，通知控制部72參數超過第2閾值。控制部72，令第2時間差Dt減少在輸出停止時點Tt(i)與結束時點Te(i)之間的期間中參數超過第2閾值的時點與結束時點Te(i)的時間差之量[參照例如圖3中的循環CY(2)的第2時間差Dt]，以便在循環CY(i)的之後的循環CY(i+1)中利用之。另外，當在輸出停止時點Tt(i)與結束時點Te(i)之間的期間中，參數並未超過第2閾值時，運算部150A，通知控制部72參數並未超過第2閾值。當參數並未超過第2閾值時，控制部72，如後所述的，令第2時間差Dt增加既定時間[參照例如圖2中的循環CY(2)的第2時間差Dt]，以便在循環CY(i)的之後的循環CY(i+1)中利用之。
另外，運算部150A，根據參數的系列求出移動平均值，並用該移動平均值調整上述的第1閾值以及第2閾值。參數的系列，包含已實行的循環CY的第2階段S2，或分別在已實行的循環CY的第2階段S2與實行中的循環CY的第2階段S2由匹配器40所致之阻抗匹配已完成的狀態下的參數。該系列所包含之各個參數，可為與上述的第1閾值以及第2閾值作比較的參數同一種類的參數。
以下，參照圖8。如圖8所示的，在一實施態樣中，高頻電源38，具有振盪器38a、功率放大器38b、功率感測器38c，以及電源控制部38e。電源控制部38e，係由CPU等的處理器所構成，利用從控制部72所賦予的信號，以及，從功率感測器38c所賦予的信號，分別對振盪器38a以及功率放大器38b賦予控制信號，以控制振盪器38a以及功率放大器38b。
從控制部72賦予電源控制部38e的信號，至少包含第2高頻波設定信號。第2高頻波設定信號，係至少指定各循環CY所包含之第2階段S2中的高頻RF2的功率以及設定頻率的信號。在一實施態樣中，該設定頻率，為基本頻率fB2。另外，在各循環CY所包含之第1階段S1中亦同，當高頻RF2供給到基座16時，第2高頻波設定信號，指定第1階段S1中的高頻RF2的功率以及設定頻率。
在方法MT的實施過程中，高頻電源38，回應第2高頻波設定信號，在各循環的第2階段S2的開始時點Ts，開始對基座16供給高頻RF2，在各循環的第2階段S2的結束時點Te，停止對基座16供給高頻RF2，或是令高頻RF2的功率降低。
電源控制部38e，以輸出具有第2高頻波設定信號所指定之頻率的高頻的方式，控制振盪器38a。該振盪器38a的輸出與功率放大器38b的輸入連接。從振盪器38a輸出的高頻輸入功率放大器38b。功率放大器38b，為了將具有第2高頻波設定信號所指定之功率的高頻RF2從該輸出部輸出，將所輸入的高頻增幅。
於功率放大器38b的後段，設置了功率感測器38c。功率感測器38c，具有方向性結合器、進行波功率檢出部，以及反射波功率檢出部。方向性結合器，將高頻RF2的進行波的一部分賦予進行波功率檢出部，並將反射波賦予反射波功率檢出部。確定出高頻RF2的頻率的信號從電源控制部38e賦予到該功率感測器38c。進行波功率檢出部，產生進行波的全頻率分量之中的具有與高頻RF2的頻率相同的頻率之量的功率的測定值，亦即，進行波功率測定值PF2。該進行波功率測定值，基於功率反饋用途賦予電源控制部38e。
反射波功率檢出部，產生反射波的全頻率分量之中的具有與高頻RF2的頻率相同的頻率之量的功率的測定值，亦即，反射波功率測定值PR21，以及，反射波的全頻率分量的總功率的測定值，亦即反射波功率測定值PR22。反射波功率測定值PR21，基於監測顯示用途賦予控制部72。另外，反射波功率測定值PR22,基於保護功率放大器38b的用途，賦予電源控制部38e。
如圖8所示的，匹配器42，具有匹配電路42a、感測器42b、控制器42c，還有，致動器42d以及42e。匹配電路42a，包含可變電抗元件42g以及42h。可變電抗元件42g以及42h，例如，為可變電容。另外，匹配電路42a，亦可更包含電感等。
控制器42c，例如，由處理器所構成，在控制部72的控制之下運作。控制器42c，利用從感測器42b所賦予之測定值求出高頻電源38的負載阻抗。另外，控制器42c，以令所求出之負載阻抗接近高頻電源38的輸出阻抗或匹配點的方式，控制致動器42d以及42e，並調整可變電抗元件42g以及42h各自的電抗。致動器42d以及42e，例如，為馬達。
如圖9所示的，感測器42b，具有電流檢出器102B、電壓檢出器104B、濾波器106B，以及濾波器108B。電壓檢出器104B，檢測出在供電線路45上所傳送之高頻RF2的電壓波形，並輸出表示該電壓波形的電壓波形類比信號。該電壓波形類比信號，輸入濾波器106B。濾波器106B，將所輸入之電壓波形類比信號數位化，以產生電壓波形數位信號。然後，濾波器106B，從電壓波形數位信號抽出來自控制部72的信號所確定之高頻RF2的設定頻率之量，以產生濾過電壓波形信號。濾波器106B所生成之濾過電壓波形信號，賦予控制器42c的運算部150B。
電流檢出器102B，檢測出在供電線路45上所傳送之高頻RF2的電流波形，並輸出表示該電流波形的電流波形類比信號。該電流波形類比信號，輸入濾波器108B。濾波器108B，將所輸入之電流波形類比信號數位化，以產生電流波形數位信號。然後，濾波器108B，從電流波形數位信號抽出來自控制部72的信號所確定之高頻RF2的設定頻率之量，以產生濾過電流波形信號。濾波器108B所生成之濾過電流波形信號，賦予控制器42c的運算部150B。
控制器42c的運算部150B，用從濾波器106B所賦予之濾過電壓波形信號，以及，從濾波器108B所賦予之濾過電流波形信號，求出高頻電源38的負載阻抗ZL2。具體而言，運算部150B，根據濾過電壓波形信號所確定之交流電壓V2、濾過 電流波形信號所確定之交流電流I2，以及，交流電壓V2與交流電流I2的相位差Φ2，求出負載阻抗ZL2。
運算部150B，將所求出之負載阻抗ZL2輸出到匹配控制部152B。匹配控制部152B，以令負載阻抗ZL2接近高頻電源38的輸出阻抗(或匹配點)的方式，控制致動器42d以及42e，並調整可變電抗元件42g以及42h的電抗。藉此，實行匹配器42所致之阻抗匹配。另外，匹配控制部152B，亦可以令運算部150B所輸出之負載阻抗ZL2的系列的移動平均值接近高頻電源38的輸出阻抗(或匹配點)的方式，控制致動器42d以及42e。
以下，針對決定關於上述的氣體的輸出開始時點以及輸出停止時點的時間差的方法進行說明。圖10，係表示一實施態樣之決定關於氣體的輸出開始時點以及輸出停止時點的時間差的方法的流程圖。另外，在以下的說明中，像上述的第1氣體那樣，將在複數個序列各自所包含之複數個階段之中的連續二個階段中持續地供給到處理容器內的氣體，稱為「主氣體」。
圖10所示之方法MTD，首先，在步驟STd1中，將j設定為1。「j」，係表示複數個循環CY各自所包含之複數個階段的順序的變數。在接下來的步驟STd2中，將k設定為1。「k」，係表示在方法MT中所使用之氣體的變數。
在接下來的步驟STd3中，判定在配方中所指定之第j階段的第k氣體的流量與在該配方中所指定之第(j+1)階段的第k氣體的流量是否一致。另外，請注意當(j+1)為JMAX+1時，(j+1)，會變成表示下一循環的第1階段的順序的「1」。在此，JMAX，為複數個循環各自之中的複數個階段的總數。
當在配方中所指定之第j階段的第k氣體的流量與在該配方中所指定之第(j+1)階段的第k氣體的流量一致時，處理移到後述的步驟STd7。例如，由於圖2所示之第1階段的第1氣體的流量與第2階段的第1氣體的流量相同，故此時，並未設定第2階段的開始時點與第1氣體的輸出開始時點之間的時間差，或者設定為零，處理移到步驟STd7。
另一方面，當在配方中所指定之第j階段的第k氣體的流量與在該配方中所指定之第(j+1)階段的第k氣體的流量不同時，處理移到步驟STd4。在步驟STd4中，判定在配方中所指定之第j階段的第k氣體的流量是否比在該配方中所指定之第(j+1)階段的第k氣體的流量更少。當在配方中所指定之第j階段的第k氣體的流量比在該配方中所指定之第(j+1)階段的第k氣體的流量更少時，在接下來的步驟STd5中，從上述的函數或表格確定出對應第(j+1)階段的主氣體的流量以及第k氣體的流量的延遲時間。所確定之延遲時間，於初期設定為第(j+1)階段的開始時點與第k氣體的輸出開始時點之間的時間差。例如，由於圖2所示之第1階段的第2氣體的流量比第2階段的第2氣體的流量更少，故從函數或表格確定出對應第2階段中的主氣體的流量(第1氣體的流量)以及第2氣體的流量的延遲時間(第1延遲時間)，所確定之延遲時間，於初期設定為第2階段的開始時點與第2氣體的輸出開始時點之間的時間差(第1時間差)。
在接下來的步驟STd6中，判定比第(j+1)階段的開始時點更早步驟STd5所設定之時間差之量的時點是否為比第j階段的開始時點更早之前的時點。當比第(j+1)階段的開始時點更早步驟STd5所設定之時間差之量的時點並非比第j階段的開始時點更早之前的時點時，處理前進到步驟STd7。當比第(j+1)階段的開始時點 更早步驟STd5所設定之時間差之量的時點為比第j階段的開始時點更早之前的時點時，處理前進到步驟STd10。
當根據步驟STd4的判定，判定在配方中所指定之第j階段的第k氣體的流量比在該配方中所指定之第(j+1)階段的第k氣體的流量更多時，在步驟STd8中，從上述的函數或表格確定出對應第j階段的主氣體的流量的延遲時間。所確定之延遲時間，於初期設定為第j階段的結束時點與第k氣體的輸出停止時點之間的時間差。例如，由於圖2所示之第2階段的第2氣體的流量比下一循環的第1階段的第2氣體的流量更多，故從函數或表格確定出對應第2階段中的主氣體的流量的延遲時間(第2延遲時間)，所確定之延遲時間，於初期設定為第2階段的結束時點與第2氣體的輸出停止時點之間的時間差(第2時間差)。
在接下來的步驟STd9中，判定比第j階段的結束時點更早步驟STd8所設定之時間差之量的時點是否為比第j階段的開始時點更早之前的時點。當比第j階段的結束時點更早步驟STd8所設定之時間差之量的時點並非比第j階段的開始時點更早之前的時點時，處理前進到步驟STd7。當比第j階段的結束時點更早步驟STd8所設定之時間差之量的時點為比第j階段的開始時點更早之前的時點時，處理前進到步驟STd10。在步驟STd10中，發出警告，方法MTD結束。
在步驟STd7中，k增加1。在接下來的步驟STd11中，判定k是否比KMAX更大。KMAX，係在複數個循環CY中所使用的氣體種類的總數。當k在KMAX以下時，處理回到步驟STd3。另一方面，當k比KMAX更大時，在接下來的步驟STd12中，j增加1。在接下來的步驟STd13中，判定j是否比JMAX更大。當j在JMAX以下時，處理回到步驟STd2。另一方面，當j比JMAX更大時，方法MTD結束。
以下，與圖2以及圖3一起，參照圖11，針對方法MT詳細進行說明。圖11，係表示一實施態樣之電漿處理方法的流程圖。在方法MT中，控制部72根據配方進行控制，以實行以下所說明的步驟。首先，在方法MT中，實行步驟ST1。在步驟ST1中，在初次的循環CY(1)的第1階段S1的實行之前，氣體供給系統55便開始輸出第1處理氣體。該第1處理氣體包含第1氣體。之後，跨各循環CY的實行第1階段S1的第1期間P1以及實行第2階段S2的第2期間P2，持續對處理容器10內供給第1氣體。
在接下來的步驟ST2中，高頻電源36開始對基座16供給高頻RF1。高頻RF1的供給的開始時點，為初次的循環CY(1)的第1階段S1的開始時點。之後，跨各循環CY的實行第1階段S1的第1期間P1以及實行第2階段S2的第2期間P2，持續對基座16供給高頻RF1。另外，在第1階段S1中高頻RF2供給到基座16，此時，比在第2階段S2中對基座16所供給之高頻RF2的功率更低的功率的高頻RF2的供給，在步驟ST2中開始。
另外，雖對處理容器10內供給第1氣體，惟並未供給第2氣體，在高頻RF1供給到基座16的期間中，亦即在第1期間P1中，在處理容器10內，產生包含第1氣體在內的第1處理氣體的電漿。亦即，實行了第1階段S1。
在接下來的步驟ST3中，利用控制部72，決定第2氣體的輸出開始時點To(i)以及輸出停止時點Tt(i)。具體而言，控制部72，將比第2階段S2(i)的開始時點Ts(i)更早第1時間差Do的時點，設定為輸出開始時點To(i)。另外，控制部72，將比第2階段S2(i)的結束時點Te(i)更早第2時間差Dt的時點，設定為輸出停止時點Tt(i)。 另外，在實行初次的循環CY(1)之前，實行了參照圖10所說明的方法MTD。具體而言，控制部72，從上述的函數或表格取得對應在配方內所指定之第2階段S2的第1氣體的流量以及第2氣體的流量的第1延遲時間。控制部72，於初期，將該第1延遲時間設定為第1時間差Do。另外，控制部72，在實行初次的循環CY(1)之前，從上述的函數或表格取得對應在配方內所指定之第2階段S2的第1氣體的流量的第2延遲時間。控制部72，於初期，將該第2延遲時間設定為第2時間差Dt。
在接下來的步驟ST4中，在輸出開始時點To(i)氣體供給系統55開始輸出第2氣體。在接下來的步驟ST5中，運算部150A開始算出上述的參數。運算部150A，在從輸出開始時點To(i)到開始時點Ts(i)的期間中參數超過第1閾值的時點，通知控制部72參數超過第1閾值。另一方面，當在從輸出開始時點To(i)到開始時點Ts(i)的期間中參數並未超過第1閾值時，運算部150A，通知控制部72參數並未超過第1閾值。
在接下來的步驟ST6中，開始對基座16供給高頻RF2。高頻RF2對基座16的供給，在第2階段S2(i)的開始時點Ts(i)開始。或者，當在第1階段S1(i)中高頻RF2亦供給到基座16時，在第2階段S2(i)的開始時點Ts(i)，對基座16所供給之高頻RF2的功率增加。藉此，在處理容器10內產生第2處理氣體的電漿。
在接下來的步驟ST7中，氣體供給系統55停止輸出第2氣體。第2氣體的輸出的停止，在輸出停止時點Tt(i)實行。在接下來的步驟ST8中，運算部150A開始算出上述的參數。運算部150A，在從輸出停止時點Tt(i)到結束時點Te(i)的期間中參數超過第2閾值的時點，通知控制部72參數超過第2閾值。另一方面，當在從 輸出停止時點Tt(i)到結束時點Te(i)的期間中參數並未超過第2閾值時，運算部150A，通知控制部72參數並未超過第2閾值。
在接下來的步驟ST8中，停止對基座16供給高頻RF2。對基座16之高頻RF2的供給的停止，在結束時點Te(i)實行。或者，當在第1階段S1中高頻RF2亦供給到基座16時，降低高頻RF2的功率。在方法MT中，在從步驟ST6的實行到步驟ST9的實行的期間，實行第2階段S2。然後，在從步驟ST9到下一循環CY的步驟ST6的期間，實行第1階段S1。
在接下來的步驟ST10中，判定全部的循環CY是否完成。在步驟ST10中，當判定全部的循環CY並未完成時，持續對處理容器10供給第1處理氣體以及對基座16供給高頻RF1。亦即，進行循環CY(i+1)的第1階段S1(i+1)。
另外，在步驟ST10中，當判定全部的循環CY並未完成時，便在步驟ST11中，調整第1時間差Do。具體而言，在步驟ST5中，當從運算部150A通知控制部72參數超過第1閾值時，令第1時間差Do減少在從輸出開始時點To(i)到開始時點Ts(i)的期間中參數超過第1閾值的時點與開始時點Ts(i)之間的時間差之量。另一方面，當從運算部150A通知控制部72參數並未超過第1閾值時，令第1時間差Do增加既定時間之量。
在接下來的步驟ST12中，調整第2時間差Dt。具體而言，在步驟ST8中，當從運算部150A通知控制部72參數超過第2閾值時，令第2時間差Dt減少在從輸出停止時點Tt(i)到結束時點Te(i)的期間中參數超過第2閾值的時點與結束時點Te(i) 之間的時間差之量。另一方面，當從運算部150A通知控制部72參數並未超過第2閾值時，令第2時間差Dt增加既定時間之量。
在接下來的步驟ST13中，在運算部150A中，以上述的方式調整第1閾值以及第2閾值。之後，前進到步驟ST3。另一方面，在步驟ST10中，當判定全部的循環CY完成時，方法MT的實施便結束。
相對於氣體供給系統55開始輸出第2氣體的時點該第2氣體供給到處理容器10內的時點的延遲時間，相依於第2階段S2中的第1氣體的流量以及第2氣體的流量。在方法MT中，預先準備函數或表格，該函數或表格，對第1氣體的流量以及第2氣體的流量，附上從氣體供給系統55開始輸出第2氣體的時點到該第2氣體供給到處理容器內的延遲時間的相關關係。然後，控制部72，用該函數或表格，確定出與在配方中所指定之第2階段S2的第1氣體的流量以及第2氣體的流量相關的第1延遲時間，並將該第1延遲時間於初期設定為第1時間差Do。第1時間差Do，以開始供給高頻RF2的開始時點Ts(i)為基準，決定開始輸出第2氣體的輸出開始時點To(i)。像這樣，在方法MT中，便可因應配方自動地決定以開始供給高頻RF2的時點為基準定出開始輸出第2氣體的輸出開始時點To(i)的時間差(亦即第1時間差Do)。另外，若根據方法MT，可減少第2氣體供給到處理容器10內的時點與高頻RF2供給到基座16的時點的時間差。
另外，相對於氣體供給系統55停止輸出第2氣體的時點第2氣體對處理容器10內的供給結束的時點雖延遲，惟吾人期望第2階段S2的結束時點與第2氣體對處理容器內的供給結束的時點之間的時間差較小。如上所述的，相對於氣體供給系統55停止輸出第2氣體的時點第2氣體對處理容器10內的供給結束的時點的 延遲時間，相依於第2階段S2中的第1氣體的流量。在方法MT中，控制部72，用函數或表格，確定出對應在配方中所指定之第1氣體的流量的第2延遲時間，並於初期將第2延遲時間設定為第2時間差Dt。第2時間差Dt，以第2階段S2的結束時點Te(i)為基準決定停止輸出第2氣體的輸出停止時點Tt(i)。像這樣，在方法MT中，便可因應配方自動地決定以第2階段S2(i)的結束時點Te(i)為基準決定停止輸出第2氣體的輸出停止時點Tt(i)的時間差(亦即第2時間差Dt)。另外，若根據方法MT，便可減少第2氣體對處理容器10內的供給結束的時點與第2階段S2的結束時點Te之間的時間差。
另外，當第2氣體供給到處理容器10內時電漿的阻抗會發生變化，故上述參數會上升。在方法MT中，該參數超過第1閾值的時點，被當作第2氣體供給到處理容器10內的時點使用。然後，當參數超過第1閾值的時點比第2期間P2(i)的開始時點Ts(i)更早時，便判斷在比第2期間P2(i)的開始時點Ts(i)更早之前第2氣體便已供給到處理容器10內，為了令後續的循環CY(i+1)中的輸出開始時點To(i+1)延遲，遂調整第1時間差Do。藉此，便可減少第2氣體供給到處理容器10內的時點與高頻RF2供給到基座16的時點之間的時間差。
另外，當在從輸出開始時點To(i)到第2期間P2(i)的開始時點Ts(i)的期間參數並未超過第1閾值時，會有到第2期間P2(i)的開始時點Ts(i)為止第2氣體並未充分供給到處理容器10內的可能性存在。在方法MT中，當在從輸出開始時點To(i)到第2期間P2(i)的開始時點Ts(i)的期間參數並未超過第1閾值時，為了令後續的循環CY(i+1)中的輸出開始時點To(i+1)提早，遂調整第1時間差Do。藉此，便可減少第2氣體供給到處理容器10內的時點與高頻RF2供給到基座16的時點之間的時間差。
另外，當第2氣體對處理容器10內的供給結束時電漿的阻抗會發生變化，故上述參數會上升。在方法MT中，該參數超過第2閾值的時點，被當作第2氣體對處理容器10內的供給結束的時點使用。然後，當參數超過第2閾值的時點比第2期間P2(i)的結束時點Te(i)更早時，便判斷在比第2期間P2(i)的結束時點Te(i)更早之前第2氣體對處理容器10內的供給便已結束，為了令後續的循環CY(i+1)中的輸出停止時點Tt(i+1)延遲，遂調整第2時間差Dt。藉此，便可減少第2氣體對處理容器10內的供給結束的時點與第2階段S2的結束時點Te(i)之間的時間差。
另外，當在從輸出停止時點Tt(i)到第2期間P2(i)的結束時點Te(i)的期間參數並未超過第2閾值時，會有在第2期間P2(i)的結束時點Te(i)第2氣體仍供給到處理容器10內的可能性存在。在上述實施態樣中，當在從輸出停止時點Tt(i)到第2期間P2(i)的結束時點Te(i)的期間參數並未超過第2閾值時，為了令後續的循環CY(I+1)中的輸出停止時點Tt(i+1)提早，遂調整第2時間差。藉此，便可減少第2氣體對處理容器10內的供給結束的時點與第2階段S2的結束時點Te(i)之間的時間差。
以下，針對其他實施態樣進行說明。在另一實施態樣的方法MT中，至少在第2階段S2中，調整高頻RF1以及高頻RF2各自的頻率。另外，在更進一步變化的實施態樣中，至少在第2階段S2中，除了高頻RF1以及高頻RF2各自的頻率之外，更調整高頻RF1的功率以及高頻RF2的功率。以下，參照圖12~圖15，針對為了該實施態樣的方法MT的實行，取代高頻電源36、匹配器40、高頻電源38、匹配器42，而由電漿處理裝置1所採用的高頻電源36A、匹配器40A、高頻電源38A、匹配器42A，進行說明。圖12，係表示高頻電源36A以及匹配器40A的構造的圖式。圖13，係表示高頻電源36A的阻抗感測器的構造的圖式。圖14，係表示 高頻電源38A以及匹配器42A的構造的圖式。圖15，係表示高頻電源38A的阻抗感測器的構造的圖式。
如圖12所示的，高頻電源36A，與高頻電源36同樣，具有振盪器36a、功率放大器36b、功率感測器36c，以及電源控制部36e。高頻電源36A，更具有阻抗感測器36d。以下，針對高頻電源36A的各要件，說明其與高頻電源36的對應要件的相異點。另外，亦針對阻抗感測器36d進行說明。
高頻電源36A的電源控制部36e，將設定實行第2階段S2的第2期間P2內的第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自中的高頻RF1的頻率的頻率控制信號賦予振盪器36a。具體而言，電源控制部36e，從阻抗感測器36d，接收過去的循環CY的第1副期間Ps1的高頻電源36A的負載阻抗的移動平均值Imp11以及過去的循環CY的第2副期間Ps2的高頻電源36A的負載阻抗的移動平均值Imp12。然後，電源控制部36e，在移動平均值Imp11以及移動平均值Imp12被包含於既定的調整範圍內的情況下，為了令從移動平均值Imp11所推定之第1副期間Ps1的高頻電源36A的負載阻抗以及從移動平均值Imp12所推定之第2副期間Ps2的高頻電源36A的負載阻抗接近匹配點，將設定第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF1的頻率的頻率控制信號賦予振盪器36a。振盪器36a，因應於該頻率控制信號，設定第1副期間Ps1的高頻的頻率以及第2副期間Ps2的高頻的頻率。另一方面，當移動平均值Imp11或移動平均值Imp12並未被包含在既定的調整範圍內時，電源控制部36e，為了令匹配器40A實行關於高頻電源36A的阻抗匹配，對匹配器40A送出控制信號。另外，令負載阻抗接近匹配點，係指令負載阻抗理想地與匹配點一致。另外，「既定的調整範圍」，係可藉由高頻RF1的頻率的調整，令高頻電源36A的負載阻抗與高頻電源36A的輸出阻抗或匹配點匹配的範圍。
功率放大器36b，藉由將振盪器36a所輸出之高頻增幅以產生高頻RF1，並將該高頻RF1輸出。該功率放大器36b，被電源控制部36e所控制。具體而言，電源控制部36e，以輸出控制部72所指定之功率的高頻RF1的方式，控制功率放大器36b。
在一實施態樣中，電源控制部36e，亦可以第1副期間Ps1的高頻RF1的功率比第2副期間Ps2的高頻RF1的功率更大的方式，控制功率放大器36b。例如，第1副期間Ps1的高頻RF1的功率，可因應第1副期間Ps1的反射波功率測定值PR11或既定數的第1副期間Ps1的反射波功率測定值PR11的移動平均值，以與電漿結合之高頻RF1的功率成為既定的功率的方式，設定之。另外，第2副期間Ps2的高頻RF1的功率，可因應第2副期間Ps2的反射波功率測定值PR11或既定數的第2副期間Ps2的反射波功率測定值PR11的移動平均值，以與電漿結合之高頻RF1的功率成為既定的功率的方式，設定之。
阻抗感測器36d，求出已實行的循環CY的第2階段S2的各自的實行期間(第2期間P2)內的第1副期間Ps1中的高頻電源36A的負載阻抗的移動平均值Imp11。另外，阻抗感測器36d，求出已實行的循環CY的第2階段S2的各自的實行期間(第2期間P2)內的第2副期間Ps2中的高頻電源36A的負載阻抗的移動平均值Imp12。如圖2所示的，第1副期間Ps1，在第2階段S2的實行期間(第2期間P2)內，係從高頻RF2的供給的開始時點到該實行期間(第2期間P2)的中途之間的期間。第2副期間Ps2，在第2階段S2的各自的實行期間(第2期間P2)內，係從該中途到該實行期間(第2期間P2)的結束時點之間的期間。
第1副期間Ps1的時間長度以及第2副期間Ps2的時間長度，由電源控制部36e所指定。例如，第1副期間Ps1的時間長度可為電源控制部36e所記憶之既定的時間長度，第2副期間Ps2的時間長度可為電源控制部36e所記憶之另一既定的時間長度。或者，電源控制部36e，亦可根據上述的反射波功率測定值PR11的時間序列，將在第2期間P2中反射波功率測定值PR11穩定在既定值以下的期間設定為第2副期間Ps2，並將在第2期間P2中比該第2副期間Ps2更早之前的期間設定為第1副期間Ps1。
如圖13所示的，阻抗感測器36d，具有電流檢出器102C、電壓檢出器104C、濾波器106C、濾波器108C、平均值運算器110C、平均值運算器112C、移動平均值運算器114C、移動平均值運算器116C，以及阻抗運算器118C。
電壓檢出器104C，檢測出在供電線路43上所傳送之高頻RF1的電壓波形，並輸出表示該電壓波形的電壓波形類比信號。該電壓波形類比信號，輸入濾波器106C。濾波器106C，將所輸入之電壓波形類比信號數位化，以產生電壓波形數位信號。然後，濾波器106C，從電源控制部36e接收確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF1的頻率的信號，並從電壓波形數位信號抽出對應該信號所確定之頻率之量，以產生濾過電壓波形信號。另外，濾波器106C，例如，可由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
濾波器106C所生成之濾過電壓波形信號，輸出到平均值運算器110C。確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2的副期間確定信號從電源控制部36e賦予平均值運算器110C。平均值運算器110C，根據濾過電壓波形信號，求出用副期間確定信號所確定之各第2期間P2內的第1副期間Ps1中的電壓的平均值VA11。另外， 平均值運算器110C，根據濾過電壓波形信號，求出用副期間確定信號所確定之各第2期間P2內的第2副期間Ps2中的電壓的平均值VA12。另外，平均值運算器110C，例如，可由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
平均值運算器110C所求出之平均值VA11以及平均值VA12，輸出到移動平均值運算器114C。移動平均值運算器114C，求出在關於已實行的循環CY的第2階段S2所既得的複數個平均值VA11之中，針對較近實行之既定數的循環CY的第2階段S2中的第1副期間Ps1所求出之既定個數的平均值VA11的移動平均值(移動平均值VMA11)。另外，移動平均值運算器114C，求出在關於已實行的循環CY的第2階段S2所既得的複數個平均值VA12之中，針對較近實行之既定數的循環CY的第2階段S2中的第2副期間Ps2所求出之既定個數的平均值VA12的移動平均值(移動平均值VMA12)。移動平均值運算器114C所求出之移動平均值VMA11以及VMA12，輸出到阻抗運算器118C。另外，移動平均值運算器114C，例如，可由CPU或FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
電流檢出器102C，檢測出在供電線路43上所傳送之高頻RF1的電流波形，並輸出表示該電流波形的電流波形類比信號。該電流波形類比信號，輸入濾波器108C。濾波器108C，將所輸入之電流波形類比信號數位化，以產生電流波形數位信號。然後，濾波器108C，從電源控制部36e接收確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF1的頻率的信號，並從電流波形數位信號抽出對應該信號所確定之頻率之量，以產生濾過電流波形信號。另外，濾波器108C，例如，可由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
濾波器108C所生成之濾過電流波形信號，輸出到平均值運算器112C。另外，上述的副期間確定信號從電源控制部36e賦予平均值運算器112C。平均值運算器112C，根據濾過電流波形信號，求出用副期間確定信號所確定之各第2期間P2內的第1副期間Ps1中的電流的平均值IA11。另外，平均值運算器112C，根據濾過電流波形信號，求出用副期間確定信號所確定之各第2期間P2內的第2副期間Ps2中的電流的平均值IA12。另外，平均值運算器112C，例如，可由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
平均值運算器112C所求出之平均值IA11以及平均值IA12，輸出到移動平均值運算器116C。移動平均值運算器116C，求出在關於已實行的循環CY的第2階段S2所既得的複數個平均值IA11之中，針對較近實行之既定數的循環CY的階段S2中的第1副期間Ps1所求出之既定個數的平均值IA11的移動平均值(移動平均值IMA11)。另外，移動平均值運算器116C，求出在關於已實行的循環CY的第2階段S2所既得的複數個平均值IA12之中，針對較近實行之既定數的循環CY的第2階段S2中的第2副期間Ps2所求出之既定個數的平均值IA12的移動平均值(移動平均值IMA12)。移動平均值運算器116C所求出之移動平均值IMA11以及IMA12，輸出到阻抗運算器118C。另外，移動平均值運算器116C，例如，可由CPU或FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
阻抗運算器118C，根據移動平均值IMA11以及移動平均值VMA11，求出高頻電源36A的負載阻抗的移動平均值Imp11。該移動平均值Imp11，包含絶對值與相位分量。另外，阻抗運算器118C，根據移動平均值IMA12以及移動平均值VMA12，求出高頻電源36A的負載阻抗的移動平均值Imp12。該移動平均值Imp12，包含絶對值與相位分量。阻抗運算器118C所求出之移動平均值Imp11以及 Imp12，輸出到電源控制部36e。移動平均值Imp11以及Imp12，如上所述的在電源控制部36e中，用於高頻RF1的頻率的設定。
回到圖12，匹配器40A，與匹配器40同樣，具有匹配電路40a、感測器40b、控制器40c，還有，致動器40d以及40e。以下，針對匹配器40A的各要件，說明其與匹配器40的對應要件的相異點。
匹配器40A的感測器40b，與阻抗感測器36d同樣，從電源控制部36e接收確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF1的頻率的信號，並從電壓波形數位信號抽出對應該信號所確定之頻率之量，以產生濾過電壓波形信號。然後，感測器40b，將濾過電壓波形信號輸出到控制器40c。另外，匹配器40A的感測器40b，與阻抗感測器36d同樣，從電源控制部36e接收確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF1的頻率的信號，並從電流波形數位信號抽出對應該信號所確定之頻率之量，以產生濾過電流波形信號。感測器40b，將濾過電流波形信號輸出到控制器40c。
匹配器40A的控制器40c，在接收到當移動平均值Imp11或移動平均值Imp12並未被包含在既定的調整範圍內時從電源控制部36e所送出之上述的控制信號之後，以令移動平均值Imp11與移動平均值Imp12的平均值所確定之高頻電源36A的負載阻抗接近匹配點的方式，控制致動器40d以及40e。或者，匹配器40A的控制器40c，在接收到當移動平均值Imp11或移動平均值Imp12並未被包含在既定的調整範圍內時從電源控制部36e所送出之上述的控制信號之後，以令移動平均值Imp12所確定之高頻電源36A的負載阻抗接近匹配點的方式，控制致動器40d以及40e。
以下，參照圖14。如圖14所示的，高頻電源38A，與高頻電源38同樣，具有振盪器38a、功率放大器38b、功率感測器38c，以及電源控制部38e。高頻電源38A，更具有阻抗感測器38d。以下，針對高頻電源38A的各要件，說明其與高頻電源38的對應要件的相異點。另外，亦針對阻抗感測器38d進行說明。
高頻電源38A的電源控制部38e，將設定第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自中的高頻RF2的頻率的頻率控制信號賦予振盪器38a。具體而言，電源控制部38e，從阻抗感測器38d，接收過去的循環CY的第1副期間Ps1的負載阻抗的移動平均值Imp21以及過去的循環CY的第2副期間Ps2的負載阻抗的移動平均值Imp22。然後，電源控制部38e，在移動平均值Imp21以及移動平均值Imp22被包含於既定的調整範圍內的情況下，為了令從移動平均值Imp21所推定之第1副期間Ps1的高頻電源38A的負載阻抗以及從移動平均值Imp22所推定之第2副期間Ps2的高頻電源38A的負載阻抗接近匹配點，將設定第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF2的頻率的頻率控制信號賦予振盪器38a。振盪器38a，因應於該頻率控制信號，設定第1副期間Ps1的高頻的頻率以及第2副期間Ps2的高頻的頻率。另一方面，電源控制部38e，在移動平均值Imp21或移動平均值Imp22並未被包含於既定的調整範圍內的情況下，為了令匹配器42A實行關於高頻電源38A的阻抗匹配，對匹配器42A送出控制信號。另外，「既定的調整範圍」，係可藉由高頻RF2的頻率的調整，令高頻電源38A的負載阻抗與高頻電源38A的輸出阻抗或匹配點匹配的範圍。
功率放大器38b，將振盪器38a所輸出之高頻增幅以產生高頻RF2，並輸出該高頻RF2。該功率放大器38b，被電源控制部38e所控制。具體而言，電源控制部38e，以輸出控制部72所指定之功率的高頻RF2的方式，控制功率放大器38b。
在一實施態樣中，電源控制部38e，亦可以第1副期間Ps1的高頻RF2的功率比第2副期間Ps2的高頻RF2的功率更大的方式，控制功率放大器38b。例如，第1副期間Ps1的高頻RF2的功率，可因應第1副期間Ps1的反射波功率測定值PR21或既定數的循環CY的第1副期間Ps1的反射波功率測定值PR21的移動平均值，以與電漿結合之高頻RF2的功率成為既定的功率的方式，設定之。另外，第2副期間Ps2的高頻RF2的功率，可因應第2副期間Ps2的反射波功率測定值PR21或既定數的循環CY的第2副期間Ps2的反射波功率測定值PR21的移動平均值，以與電漿結合之高頻RF2的功率成為既定的功率的方式，設定之。
阻抗感測器38d，求出已實行的循環CY的第2階段S2的各自的實行期間(第2期間P2)內的第1副期間Ps1中的高頻電源38A的負載阻抗的移動平均值Imp21。另外，阻抗感測器38d，求出已實行的循環CY的第2階段S2的各自的實行期間(第2期間P2)內的第2副期間Ps2中的高頻電源38A的負載阻抗的移動平均值Imp22。另外，電源控制部38e，亦可與電源控制部36e同樣，記憶著第1副期間Ps1的既定的時間長度以及第2副期間Ps2的另一既定的時間長度。或者，電源控制部38e，亦可與電源控制部36e同樣，根據上述的反射波功率測定值PR21的時間序列，將在第2期間P2中反射波功率測定值PR21穩定在既定值以下的期間設定為第2副期間Ps2，並將在第2期間P2中比該第2副期間Ps2更早之前的期間設定為第1副期間Ps1。
如圖15所示的，阻抗感測器38d，具有電流檢出器102D、電壓檢出器104D、濾波器106D、濾波器108D、平均值運算器110D、平均值運算器112D、移動平均值運算器114D、移動平均值運算器116D，以及阻抗運算器118D。
電壓檢出器104D，檢測出在供電線路45上所傳送之高頻RF2的電壓波形，並輸出表示該電壓波形的電壓波形類比信號。該電壓波形類比信號，輸入濾波器106D。濾波器106D，將所輸入之電壓波形類比信號數位化，以產生電壓波形數位信號。然後，濾波器106D，從電源控制部38e接收確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF2的頻率的信號，並從電壓波形數位信號抽出對應該信號所確定之頻率之量，以產生濾過電壓波形信號。另外，濾波器106D，例如，可由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
濾波器106D所生成之濾過電壓波形信號，輸出到平均值運算器110D。確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2的副期間確定信號，從電源控制部38e賦予平均值運算器110D。平均值運算器110D，根據濾過電壓波形信號，求出用副期間確定信號所確定之各第2期間P2內的第1副期間Ps1中的電壓的平均值VA21。另外，平均值運算器110D，根據濾過電壓波形信號，求出用副期間確定信號所確定之各第2期間P2內的第2副期間Ps2中的電壓的平均值VA22。另外，平均值運算器110D，例如，可由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
平均值運算器110D所求出之平均值VA21以及平均值VA22，輸出到移動平均值運算器114D。移動平均值運算器114D，求出在關於已實行的循環CY的第2階段S2所既得的複數個平均值VA21之中，針對較近實行之既定數的循環CY的第 2階段S2中的第1副期間Ps1所求出之既定個數的平均值VA21的移動平均值(移動平均值VMA21)。另外，移動平均值運算器114D，求出在關於已實行的循環CY的第2階段S2所既得的複數個平均值VA22之中，針對較近實行之既定數的循環CY的第2階段S2中的第2副期間Ps2所求出之既定個數的平均值VA22的移動平均值(移動平均值VMA22)。移動平均值運算器114D所求出之移動平均值VMA21以及VMA22，輸出到阻抗運算器118D。另外，移動平均值運算器114D，例如，可由CPU或FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
電流檢出器102D，檢測出在供電線路45上所傳送之高頻RF2的電流波形，並輸出表示該電流波形的電流波形類比信號。該電流波形類比信號，輸入濾波器108D。濾波器108D，將所輸入之電流波形類比信號數位化，以產生電流波形數位信號。然後，濾波器108D，從電源控制部38e接收確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF2的頻率的信號，並從電流波形數位信號抽出對應該信號所確定之頻率之量，以產生濾過電流波形信號。另外，濾波器108D，例如，可由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
濾波器108D所生成之濾過電流波形信號，輸出到平均值運算器112D。另外，上述的副期間確定信號從電源控制部38e賦予平均值運算器112D。平均值運算器112D，根據濾過電流波形信號，求出用副期間確定信號所確定之各第2期間P2內的第1副期間Ps1中的電流的平均值IA21。另外，平均值運算器112D，根據濾過電流波形信號，求出用副期間確定信號所確定之各第2期間P2內的第2副期間Ps2中的電流的平均值IA22。另外，平均值運算器112D，例如，可由FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
平均值運算器112D所求出之平均值IA21以及平均值IA22，輸出到移動平均值運算器116D。移動平均值運算器116D，求出在關於已實行的循環CY的第2階段S2所既得的複數個平均值IA21之中，針對較近實行之既定數的循環CY的第2階段S2中的第1副期間Ps1所求出之既定個數的平均值IA21的移動平均值(移動平均值IMA21)。另外，移動平均值運算器116D，求出在關於已實行的循環CY的第2階段S2所既得的複數個平均值IA22之中，針對較近實行之既定數的第2階段S2中的第2副期間Ps2所求出之既定個數的平均值IA22的移動平均值(移動平均值IMA22)。移動平均值運算器116D所求出之移動平均值IMA21以及IMA22，輸出到阻抗運算器118D。另外，移動平均值運算器116D，例如，可由CPU或FPGA(field programmable gate array，現場可程式閘陣列)所構成。
阻抗運算器118D，根據移動平均值IMA21以及移動平均值VMA21，求出高頻電源38A的負載阻抗的移動平均值Imp21。該移動平均值Imp21，包含絶對值與相位分量。另外，阻抗運算器118D，根據移動平均值IMA22以及移動平均值VMA22，求出高頻電源38A的負載阻抗的移動平均值Imp22。該移動平均值Imp22，包含絶對值與相位分量。阻抗運算器118D所求出之移動平均值Imp21以及Imp22，輸出到電源控制部38e。移動平均值Imp21以及Imp22，如上所述的在電源控制部38e中，用於高頻RF2的頻率的設定。
回到圖14，匹配器42A，與匹配器42同樣，具有匹配電路42a、感測器42b、控制器42c，還有，致動器42d以及42e。以下，針對匹配器42A的各要件，說明其與匹配器42的對應要件的相異點。
匹配器42A的感測器42b，與阻抗感測器38d同樣，從電源控制部38e接收確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF2的頻率的信號，並從電壓波形數位信號抽出對應該信號所確定之頻率之量，以產生濾過電壓波形信號。然後，感測器42b，將濾過電壓波形信號輸出到控制器42c。另外，匹配器42A的感測器42b，與阻抗感測器38d同樣，從電源控制部38e接收確定出第1副期間Ps1以及第2副期間Ps2各自的高頻RF2的頻率的信號，並從電流波形數位信號抽出對應該信號所確定之頻率之量，以產生濾過電流波形信號。感測器42b，將濾過電流波形信號輸出到控制器42c。
匹配器42A的控制器42c，在接收到當移動平均值Imp21或移動平均值Imp22並未被包含於既定的調整範圍內時從電源控制部38e所送出的上述的控制信號之後，以令移動平均值Imp21與移動平均值Imp22的平均值所確定之高頻電源38A的負載阻抗接近匹配點的方式，控制致動器42d以及42e。或者，匹配器42A的控制器42c，在接收到當移動平均值Imp21或移動平均值Imp22並未被包含於既定的調整範圍內時從電源控制部38e所送出的上述的控制信號之後，以令移動平均值Imp22所確定之高頻電源36A的負載阻抗接近匹配點的方式，控制致動器42d以及42e。
以下，針對在具有參照圖12~圖15所說明的高頻電源36A、匹配器40A、高頻電源38A以及匹配器42A的電漿處理裝置1中所實行的阻抗匹配的方法進行說明。圖16，係表示在另一實施態樣之電漿處理方法中所實行的阻抗匹配的方法的流程圖。
圖16所示之阻抗匹配的方法MTI，在方法MT的第2階段S2中使用。在第2階段S2以外的其他階段中，可實行關於匹配器40以及匹配器42的上述的阻抗匹配。
在方法MT的實施的初期中，循環CY尚未實行到足以求出上述的移動平均值Imp11、移動平均值Imp12、移動平均值Imp21以及移動平均值Imp22的次數。因此，在方法MT的實施的初期中，僅實行上述的平均值VA11、平均值IA11、平均值VA12、平均值IA12、平均值VA21、平均值IA21、平均值VA22，以及平均值IA22的算出，還有，該等數值的累積。
在循環CY實行到足以求出移動平均值Imp11、移動平均值Imp12、移動平均值Imp21以及移動平均值Imp22的次數之後，在阻抗感測器36d中求出移動平均值Imp11以及移動平均值Imp12，在阻抗感測器38d中求出移動平均值Imp21以及移動平均值Imp22。
在求出移動平均值Imp11、移動平均值Imp12、移動平均值Imp21，以及移動平均值Imp22之後，在各循環CY的第2階段S2中，如圖16所示的，實行判定J20。在判定J20中，由電源控制部36e判定移動平均值Imp11以及移動平均值Imp12是否在上述的可調整範圍內。另外，由電源控制部38e判定移動平均值Imp21以及移動平均值Imp22是否在上述的可調整範圍內。
當判定移動平均值Imp11以及移動平均值Imp12在上述的可調整範圍內時，在步驟ST21中，電源控制部36e，如上所述的，設定第1副期間Ps1中的高頻RF1的頻率，並設定第2副期間Ps2中的高頻RF1的頻率。在接下來的步驟ST22中，電源控制部36e，如上所述的，設定第1副期間Ps1中的高頻RF1的功率，並設定第2 副期間Ps2中的高頻RF2的功率。另外，當判定移動平均值Imp21以及移動平均值Imp22在上述的可調整範圍內時，在步驟ST21中，電源控制部38e，如上所述的，設定第1副期間Ps1中的高頻RF2的頻率，並設定第2副期間Ps2中的高頻RF2的頻率。在接下來的步驟ST22中，電源控制部38e，如上所述的，設定第1副期間Ps1中的高頻RF2的功率，並設定第2副期間Ps2中的高頻RF2的功率。
另一方面，當判定移動平均值Imp11或移動平均值Imp12並未在上述的可調整範圍內時，在步驟ST23中，為了令匹配器40A實行關於高頻電源36A的阻抗匹配，從電源控制部36e對匹配器40A送出控制信號。接收到該控制信號的匹配器40A的控制器40c，如上所述的，以令高頻電源36A的負載阻抗接近匹配點的方式，控制致動器40d以及40e。另外，當判定移動平均值Imp21或移動平均值Imp22並未在上述的可調整範圍內時，在步驟ST23中，為了令匹配器42A實行關於高頻電源38A的阻抗匹配，從電源控制部38e對匹配器42A送出控制信號。接收到該控制信號的匹配器42A的控制器42c，如上所述的，以令高頻電源38A的負載阻抗接近匹配點的方式，控制致動器42d以及42e。
第2階段S2中的第1副期間Ps1，係包含高頻RF2的供給的開始時點在內的期間，故在第1副期間Ps1中，供電線路43中的反射波，會變得比第2副期間Ps2中的反射波更大。此為高頻電源36A的負載阻抗的變動所造成者。關於該現象，就高頻RF2而言也是同樣。因此，為了減少高頻RF1的反射波，有必要令第1副期間Ps1與第2副期間Ps2各自的高頻電源36A的負載阻抗個別地與高頻電源36A的輸出阻抗匹配。另外，為了減少高頻RF2的反射波，有必要令第1副期間Ps1與第2副期間Ps2各自的高頻電源38A的負載阻抗個別地與高頻電源38A的輸出阻抗匹配。若根據圖16所示之阻抗匹配的方法MTI，以令根據已實行的循環CY的第2 階段S2的第1副期間Ps1的高頻電源36A的負載阻抗的移動平均值(移動平均值Imp11)所推定之高頻電源36A的負載阻抗接近高頻電源36A的輸出阻抗的方式，調整高頻RF1的頻率。另外，第2副期間Ps2中的高頻RF1的頻率，根據移動平均值Imp12，以同樣的方式進行調整。另外，第1副期間Ps1中的高頻RF2的頻率，根據移動平均值Imp21，以同樣的方式進行調整。另外，第2副期間Ps2中的高頻RF2的頻率，根據移動平均值Imp22，以同樣的方式進行調整。高頻電源36A以及高頻電源38A，可高速地變更高頻的頻率，故若根據方法MTI，便可高速地跟隨負載阻抗的變化而實行阻抗匹配。
另外，若根據步驟ST22，當在第1副期間Ps1中與電漿結合的高頻RF1的功率不足時，可補足高頻RF1的功率。另外，若根據步驟ST22，當在第1副期間Ps1中與電漿結合的高頻RF2的功率不足時，可補足高頻RF2的功率。
以上，係針對各種的實施態樣進行說明，惟並非僅限於上述的實施態樣，而可構成各種的變化態樣。例如，高頻電源36以及高頻電源36A，亦可構成對上部電極46供給高頻RF1的構造。另外，方法MT所適用之電漿處理裝置，不限於電容耦合型的電漿處理裝置。方法MT，亦可適用於具有第1電極以及第2電極的任意的電漿處理裝置，例如，電感耦合型的電漿處理裝置。
另外，上述的方法MT中的複數個循環CY係各自包含第1階段S1以及第2階段S2在內的循環，惟複數個循環CY，亦可各自在第1階段S1之前或在第2階段S2之後包含一個以上的其他階段。例如，亦可複數個循環CY各自在第2階段S2之後包含第3階段，在該第3階段中，包含第1氣體與添加到第1氣體中的第3氣體在內的第3處理氣體供給到處理容器10內，且第3階段S3中的高頻RF2的功率比第2 階段S2中的高頻RF2的功率更低。此時，亦可與上述的輸出開始時點To的決定方法同樣，根據函數或表格確定出對應第1氣體的流量以及第3氣體的流量的第3延遲時間，並於初期用第3延遲時間決定第3階段的開始時點與比該開始時點更早之前的第3氣體的輸出開始時點的第3時間差，或是以與第1時間差同樣的方式調整該第3時間差。另外，亦可與上述的輸出停止時點Tt的決定方法同樣，根據函數或表格確定出對應第1氣體的流量的第4延遲時間，並於初期用第4延遲時間決定第3階段的結束時點與比該結束時點更早之前的第3氣體的輸出停止時點的第4時間差，或是以與第2時間差同樣的方式調整該第4時間差。
MT‧‧‧方法
ST1~ST13‧‧‧步驟

Claims (5)

  1. 一種電漿處理方法，其係在一電漿處理裝置中實行，該電漿處理裝置，包含：處理容器；氣體供給系統，其將氣體供給到該處理容器內；第1電極與第2電極，以將該處理容器內的空間隔設在該第1電極與第2電極之間的方式設置；第1高頻電源，其輸出第1高頻波，該第1高頻波用以產生供給到該第1電極及該第2電極的其中一方的電極之電漿；第2高頻電源，其輸出供給到該第2電極的離子導入用的第2高頻波；以及控制部，其控制該氣體供給系統、該第1高頻電源及該第2高頻電源；於該電漿處理方法：實行複數次循環，該複數次循環各自包含第1階段以及第2階段，該第1階段在該處理容器內產生包含第1氣體在內的第1處理氣體的電漿，該第2階段接續於第1階段在該處理容器內產生包含該第1氣體與添加到該第1氣體中的第2氣體在內的第2處理氣體的電漿；跨越實行該第1階段的第1期間以及接續於該第1期間實行該第2階段的第2期間，將該第1氣體供給到該處理容器內，並將該第1高頻波供給到該第1電極及該第2電極的其中一方的電極；在該第2期間中對該第2電極供給該第2高頻波；該第1期間中的該第2高頻波的功率，設定為比該第2期間中的該第2高頻波的功率更低的功率；該電漿處理方法包含： 因應於該控制部的控制，在相對於該第2期間的開始時點提早第1時間差之量的輸出開始時點，開始從該氣體供給系統輸出該第2氣體的步驟；因應於該控制部的控制，在該第2期間的該開始時點，開始對該第2電極供給該第2高頻波的步驟；因應於該控制部的控制，在該第2期間中且相對於該第2期間的結束時點提早第2時間差之量的輸出停止時點，停止從該氣體供給系統輸出該第2氣體的步驟；以及因應於該控制部的控制，在該第2期間的該結束時點，降低該第2高頻波的功率的步驟；該控制部，使用對該第1氣體的流量與該第2氣體的流量附上從該氣體供給系統開始輸出該第2氣體的時點到該第2氣體供給到該處理容器內的時點為止的延遲時間的相關關係的函數或表格，確定出與在配方中所指定之該第2階段的該第1氣體的流量與該第2氣體的流量相關的第1延遲時間，並將該第1延遲時間於初期設定為該第1時間差；該控制部，使用對該第1氣體的流量附上從該氣體供給系統停止輸出該第2氣體的時點到該第2氣體對該處理容器內的供給結束的時點為止的延遲時間的相關關係的函數或表格，確定出與在該配方中所指定之該第2階段的該第1氣體的流量相關的第2延遲時間，並將該第2延遲時間於初期設定為該第2時間差。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，其中，該電漿處理裝置更包含：第1供電線路，其將該第1電極及該第2電極的其中一方的電極與該第1高頻電源連接；第2供電線路，其將該第2電極與該第2高頻電源連接； 第1匹配器，其用來調整該第1高頻電源的負載阻抗；第2匹配器，其用來調整該第2高頻電源的負載阻抗；以及運算部，其求出包含該第1高頻電源的負載阻抗、負載電阻、負載電抗以及該第1高頻波的反射波係數的其中任一項在內的參數；當在「該複數次循環之中的任意循環的實行期間中的該第2期間的前一個該輸出開始時點」與「該任意循環的該實行期間中的該第2期間的該開始時點」之間的期間中，由該運算部求出的該參數超過第1閾值時，該控制部，令該第1時間差減少「求出超過該第1閾值的該參數的時點與該任意循環的該實行期間中的該第2期間的該開始時點之間的時間差」之量。
  3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理方法，其中，當在「該複數次循環之中的任意循環的實行期間中的該第2期間的前一個該輸出開始時點」與「該任意循環的該實行期間中的該第2期間的該開始時點」之間的期間中，未由該運算部求出超過該第1閾值的該參數時，該控制部，令該第1時間差增加既定時間之量。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之電漿處理方法，其中，當在「該複數次循環之中的任意循環的實行期間中的該第2期間中的該輸出停止時點」與「該任意循環的該實行期間中的該第2期間的該結束時點」之間的期間中，由該運算部求出的該參數超過第2閾值時，該控制部，令該第2時間差減少「求出超過該第2閾值的該參數的時點與該任意循環的該實行期間中的該第2期間的該結束時點之間的時間差」之量。
  5. 如申請專利範圍第4項之電漿處理方法，其中， 當在「該複數次循環之中的任意循環的實行期間中的該第2期間中的該輸出停止時點」與「該任意循環的該實行期間中的該第2期間的該結束時點」之間的期間中，未由該運算部求出超過該第2閾值的該參數時，該控制部，令該第2時間差增加既定時間之量。
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