CN101277578A - 等离子体处理装置、高频电源的校正方法、高频电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置、高频电源的校正方法和高频电源。该等离子体处理装置设置有：高频电源(200)，其具有能够将高频电力的电力设定值与偏移值作为数字数据输入的接口单元(204)，根据电力设定值和偏移值调整目标电力输出值，并从电力输出端子(202)输出与该目标电力输出值相应的高频电力；处理室(300)，其经由匹配器(104)被供给经由同轴电缆(102)传送的高频电力；和电源控制单元(400)，其在校正高频电源时，根据电力设定值与匹配器的输入电力的值的差值求取偏移值，通过将电力设定值与偏移值数字传送至高频电源的数据输入端子，以使匹配器的输入电力的值成为电力设定值的方式控制高频电源的输出电力。

Description

等离子体处理装置、高频电源的校正方法、高频电源
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置、高频电源的校正方法、高频电源。
背景技术
在现有的半导体器件的制造工艺中，使用在较低压的气氛内生成高密度的等离子体，并在半导体晶片(以下简称为“晶片”)上进行蚀刻处理、成膜处理的等离子体处理装置。例如，平行平板等离子体处理装置在处理室内配置有一对平行平板电极(上部电极和下部电极)，在将处理气体导入该处理室内的同时，从高频电源向电极的一方或两方供给高频，在电极间生成高频电场，通过该高频电场生成处理气体的等离子体，从而对晶片进行蚀刻等规定的处理。
在这种等离子体处理装置中，为了得到良好的处理结果，有必要在处理中将施加在上述电极上的高频电力的值维持在规定的值，使在处理室内产生的等离子体保持稳定。但是，例如在运行多个等离子体处理装置等的情况下，即使安装于各处理装置的高频电源的输出电力的值恒定，但因为从高频电源到处理室内的电极的高频电力的传送路径所消耗的损失电力在各个装置中不同，所以施加于其电极的实际高频电力的值并不一定恒定不变。该传送损失的偏差的原因，例如为构成传送路径的电缆的长度、其电特性的不同，等离子体处理装置的周围的环境的变化。
这样，如果在各个等离子体处理装置中，施加于处理室内的电极的实际的高频电力的值不同，则在处理室内形成的等离子体的状态中产生装置间的差异，担心在各个等离子体处理装置中处理结果的精度产生偏差。因此，在现有技术中，例如在安装或更换电源时进行高频电源的校正，由此，以补充传送路径中的电力损失的方式调整高频电源的输出电力。
在此，参照附图说明这样的现有的高频电源的校正。图8是表示用于进行现有的高频电源的校正的高频电源系统的结构的框图。如图8所示，历来，在进行校正时，高频电源10通过与电力输出端子12连接的同轴电缆20与虚负载(假想负载)30连接。该虚负载30具有与高频电源10连接的实际的匹配器和等离子体处理装置的合成阻抗相等的阻抗，例如50Ω。这样，通过不使用实际的匹配器和等离子体处理装置而连接虚负载30，能够有效地进行高频电源10的校正操作。此外，因为校正操作中的负载侧的阻抗没有变动，所以校正结果的可靠性高。
此外，在同轴电缆20的终端与虚负载30的连接位置上，插入安装有电力计40。通过该电力计40，能够检测输入虚负载30的高频电力的值。
在高频电源10上连接有控制输出电力的电源控制单元50。电源控制单元50例如构成为控制等离子体处理装置的控制部的功能的一部分。电源控制单元50对高频电源10输出电力设定电压信号60。该电力设定电压信号60是模拟信号，例如为0V到10V之间的值。高频电源10从电力输出端子12输出与接收的电力设定电压信号60的电压值相应的值的高频电力。
此外，高频电源10将从输出端子12实际输出的高频电力的电压值(例如行波电压值和反射波电压值)作为电力监控电压信号62发送至电源控制单元50。该电力监控电压信号62为模拟信号，例如为0V到10V之间的值。高频电源10根据从电力输出端子12输出的高频电力的值输出电力监控电压信号62。
电源控制单元50具有显示器等显示单元(未图示)，根据从高频电源10接收的电力监控电压信号62的电压电平，在显示单元中显示从电力输出端子12实际输出的高频电力的值(电力输出值)和电力设定值。在该情况下，电力设定值直接显示预先设定的值，没有变化，但从电力输出端子12实际输出的高频电力的值，在输出电力的校正时，其输出电力在每次被调整时产生变化。因此，电力设定值的显示和实际输出的高频电力的值的显示不同，必须以使实际输出的高频电力的值的显示成为电力设定值的方式进行修正。
对这样的通过高频电力系统进行高频电源10的校正的方法进行说明。在此，对以使实际输入虚负载30的电力成为高频电力的电力设定值的方式，通过作为模拟信号的电力设定电压信号60调整高频电源10的输出电力的情况进行说明。
首先，如果由操作者将与高频电力的电力设定值对应的电力设定电压值设置于电源控制单元50的输出单元(未图示)，则电源控制单元50将设置于输入单元的电力设定电压作为电力设定电压信号60发送至高频电源10。
图9是表示用于调整高频电源10的输出电力的电力设定电压值，与从高频电源10的电力输出端子12实际输出的高频电力的值(电力输出值)的关系的图。在高频电源10的额定输出例如为3000W的情况下，如图9所示，电力设定电压0～10V被分配至高频电源10输出的高频电力0～3000W上。因此，在高频电源10例如输出1700W的高频电力时，在该高频电源10中输入5.67V(≒1700÷3000×10)的电力设定电压信号60。
高频电源10输出与电力设定电压信号60对应的1700W的高频电力，通过同轴电缆20供向虚负载30。此时在同轴电缆20中产生电力的传送损失，因此实际供向虚负载30的高频电力的值比高频电源10输出的高频电力的值1700W小。
因此，以使实际供向虚负载30的高频电力的值，即由电力计40检测到的高频电力的值达到上述电力设定值的方式，操作者通过调整设置于电源控制单元50的输入单元的电力设定电压值，调整电力输出端子12的电力输出值。通过这样进行高频电源10的校正，向虚负载30中供给已校正成高频电力的电力设定值的高频电力。由此，卸下虚负载30，代之重新将匹配器连接在同轴电缆20上，从而将已校正成电力设定值的高频电力供给该匹配器。
但是，在这样的现有的高频电源10的校正操作中，操作者不得不调整设置于电源控制单元50的输入单元的电力设定电压值，直至如上所述那样供向虚负载30的高频电力的值成为上述电力设定值。但是，在该情况下，因为在调整过大时会产生过冲(overshoot)，所以不得不一边看着电力计40一边一点点地多次改变电力设定电压值以进行调整，因此，存在该校正操作需要较长时间的问题。
此外，如上所述，在现有技术中，在电力控制单元50的显示器上显示从输出端子12实际输出的高频电力的值(电力输出值)，所以在调整输出电力时，从输出端子12实际输出的高频电力的值的显示器显示也发生改变。因此，在每次调整输出电力时，关于显示器的显示，也必须以使实际输出的高频电力的值的显示与电力设定值的显示相同的方式进行修正。该操作非常繁琐，结果，存在校正操作的时间较长的问题。
进一步，在现有技术中，因为从电源控制单元50发送至高频电源10的电力设定电压信号60是模拟信号，所以容易受到噪声的影响。特别是高频电力的电力设定值越低，用于调整输出电力的电力设定电压的大小就越小，存在噪声的影响变大的问题。
例如在图9所示的例子中，假设在电力设定电压信号60上叠加10mV的噪声，则高频电源10将与10mV的电力设定电压对应的30W的高频电力添加在正规的高频电力上并输出。例如，在正规的高频电力的值是1700W的情况下，噪声部分的30W不过约1.8％，但在正规的高频电力的值是低电力输出区域的例如100W的情况下，噪声部分的30W成为其30％。
特别在这样的高频电力的目标值较低的情况下，受到叠加于电力设定电压信号60上的噪声的很大的影响，存在不能够正确地控制高频电源10的电力输出的问题。
在现有技术中，为了补充传送路径的电力损失等，也提出有以使等离子体处理中施加在处理室内的电极上的实际的高频电力的值成为规定的值的方式控制高频电源的技术。例如，在专利文献1中，记载有以下技术，即，通过电缆传送从高频电源输出的高频电力，并通过匹配器将其供向处理室内的电极，从而在处理室内实施等离子体处理，在该等离子体处理的实施过程中，以使实际供向电极的电力检测值成为规定的值的方式控制高频电源。
此外，在专利文献2中，记载有以下技术，即，通过输电线路传送从高频电源输出的高频电力，并通过匹配器将其供向等离子体反应器的电极，从而实施等离子体处理，在该等离子体处理的实施过程中检测从电极实际反射的高频电力(反射波电力)的值，从高频电源输出添加有上述反射波电力的值的电力。
此外，也提出有通过控制设置在高频电源和电极之间的匹配器本身，使施加在处理室内的电极上的实际的高频电力的值维持为规定的值的技术。例如，在专利文献3中，记载有检测在等离子体处理中在电极上实际流动的电流值，根据该检测值控制高频电源或匹配器，从而使供向电极的实际的电力的大小保持恒定的技术。此外，在专利文献4中，记载有以下电感匹配装置，该电感匹配装置根据在等离子体处理中实际供向负载的电力的值，调整内置的二次电感电路的消耗电力的大小，从而将短路电阻的电路通过电力损失维持在电力设定值，由此，将供向负载的实际的电力的大小维持在规定的值。
但是，上述的技术均主要着眼于在等离子体处理中，为了控制施加于电极本身的高频电力的值，将尽可能地接近最终被供给高频电力的电极的点、即从匹配器到电极一侧的点的高频电力的值维持为恒定的内容而提出的，与在上述的高频电源的更换时等，以使输入匹配器的电力成为电力设定值的方式调整输出电力从而校正高频电源的方法不同。
而且，实际上从高频电源输出的高频电力在到达处理室内的电极的过程中，其传送中的高频电力的衰减特性并不相同。例如，如果考虑从高频电源输出的高频电力通过同轴电缆进入匹配器，并供向处理室内的电极的结构，则相比于同轴电缆的高频电力的衰减特性，确定匹配器和其目的地间的高频电力的衰减特性的参数更多。具体而言，例如同轴电缆的衰减特性几乎不依存于高频电力的电力值，无论调整为何种电力值均以大致恒定的比例进行衰减。与此相对，匹配器的衰减特性依存于高频电力的大小，当高频电力的电力值改变时，其衰减率可能大幅改变。
因此，即使使用上述那样在等离子体处理中调整输出电力的技术，也难以使施加在处理室的电极上的高频电力的值保持为恒定。而且，在高频电源的安装时、更换时等，如果不首先完成高频电源的校正，对输入匹配器的高频电力的值正确地进行调整，之后进行从匹配器开始往后的电力调整，则很难高精度地调整最终供向处理室内的电极的高频电力的值。
因此，对于这样的在等离子体处理中调整输出电力的技术，通过以使从高频电源经由传送线路输入匹配器的高频电力的值成为电力设定值的方式进行校正高频电源的操作，之后如果在进行等离子体处理时使用上述技术等，则能够进一步发挥其效果。
专利文献1：日本特开平5-205898号公报
专利文献2：日本特开平11-149996号公报
专利文献3：日本特开2003-224112号公报
专利文献4：日本特开2003-32064号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题提出的，其目的是提供一种等离子体处理装置等，该等离子体处理装置在以补充例如传送路径的电力损失的方式校正高频电源的输出电力时，与现有技术相比，能够大幅缩短该电源校正所需的时间，并且，能够抑制在校正高频电源时的噪声的影响。
为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，提供一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：高频电源，其具有至少能够将高频电力的电力设定值与用于校正输出电力的偏移(offset)值作为数字数据输入的数据输入端子、和输出上述高频电力的电力输出端子，根据上述电力设定值与上述偏移值调整目标电力输出值，从上述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力；处理室，其经由匹配器被供给从上述高频电源经由传送路径传送的高频电力，并利用由此生成的处理气体的等离子体对被处理基板实施等离子体处理；电力值检测单元，其介于上述传送路径与上述匹配器之间，且对输入上述匹配器的高频电力的值进行检测；和电源控制单元，其在校正上述高频电源时，根据上述电力设定值与由上述电力值检测单元检测出的电力检测值的差值求取上述偏移值，将上述电力设定值和上述偏移值数字传送至上述高频电源的数据输入端子，由此，以使输入上述匹配器的高频电力的值成为上述电力设定值的方式，控制从上述高频电源的电力输出端子输出的高频电力。
根据这样的本发明，通过在高频电源上设置能够通过偏移值调整输出电力的功能，为了校正高频电源的输出电力，能够以使从高频电源输出并进而经由传送路径输入匹配器的高频电力的值成为高频电力的电力设定值的方式，利用偏移值调整从高频电源的电力输出端子输出的高频电力的值。
由此，因为能够输出调整为在与电力设定值对应的电力值上添加有与该偏移值对应的电力值的值的高频电力，所以不改变对于高频电源的电力设定值，通过加减偏移值就能够容易地调整输出电力。
而且，在高频电源的校正时，利用电源控制单元，通过电力值检测单元检测输入匹配器的高频电力的值，根据该电力检测值与电力设定值的差值求取偏移值，根据该偏移值和电力设定值偏移调整输出电力，因此能够利用电源控制单元自动地进行高频电源的校正。由此，与如现有技术那样操作者逐步改变电力设定值并进行模拟调整的情况相比，能够大幅缩短高频电源的校正所需的时间。
此外，因为电力设定值和偏移值作为数字数据从电源控制单元向高频电源传送，所以能够抑制噪声对传送数据的影响至最小限度。因此，能够提高从高频电源的电力输出端子输出的高频电力的调整精度，结果，与传送损失的大小无关，能够以使输入匹配器的高频电力的值成为电力设定值的方式正确地校正高频电源。
此外，因为电源控制单元能够直接从电力值检测单元中得到输入匹配器的高频电力的值，所以能够将该值直接显示于例如电源控制单元的显示部。因此，不是像现有技术那样直接显示来自高频电源的电力输出值，因此没有必要在每次模拟调整电力设定值时，以使其电力输出值的显示与输入匹配器的高频电力的值的显示一致的方式进行调整，从而能够消除现有技术的繁琐的状况，能够除去显示调整所需的时间。
此外，上述传送路径例如能够由同轴电缆构成。如果这样采用同轴电缆作为传送路径，则能够抑制来自传送来的高频电力的高频噪声的泄漏。
此外，上述数字数据也可以是串行数据。由此，能够使用通用性和扩展性高的通信网传送电力设定值、偏移值。
上述高频电源也可以使电力设定值和偏移值相乘以求取目标电力输出值。由此，没有必要确保用于计算目标电力输出值的较多的计算资源。
此外，高频电源也可以在其内部具有用于使从电力输出端子输出的高频电力的值稳定成为上述目标电力输出值的高频电力稳定电路。由此，能够使从高频电源的电力输出端子输出并经由传送路径输入匹配器的高频电力更稳定。
为了解决上述问题，根据本发明的另一观点，提供一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：高频电源，其具有输出上述高频电力的电力输出端子，根据上述高频电力的电力设定值和用于校正输出电力的偏移值调整目标电力输出值，从上述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力；处理室，其经由匹配器被供给从上述高频电源经由传送路径传送的高频电力，并通过由此生成的处理气体的等离子体对被处理基板实施等离子体处理；和电力值检测单元，其介于上述传送路径与上述匹配器之间，对输入上述匹配器的高频电力的值进行检测，其中，上述高频电源具有下述自动校正功能：输入由上述电力值检测单元检测出的电力检测值，根据该电力检测值与上述电力设定值的差值求取偏移值，根据该偏移值和上述电力设定值调整目标电力输出值，由此，以使输入上述匹配器的高频电力的值成为上述电力设定值的方式，调整从上述高频电源的电力输出端子输出的高频电力。
根据这样的本发明，高频电源仅通过输入由上述电力值检测单元检测的电力检测值，就能够自动地偏移调整从高频电源的电力输出端子输出的高频电力。由此，仅在高频电源侧即能够进行自动地偏移调整输出电力的自动校正。
为了解决上述问题，根据本发明的又一观点，提供一种高频电源的校正方法，其通过电源控制单元对通过传送路径连接有负载的高频电源进行校正，其特征在于：
上述高频电源构成为，具有至少能够将高频电力的电力设定值与用于校正输出电力的偏移值作为数字数据输入的数据输入端子、和输出上述高频电力的电力输出端子，根据上述电力设定值与上述偏移值调整目标电力输出值，并从上述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力，该高频电源的校正方法重复下述工序，直至上述电力检测值达到上述电力设定值：通过上述电源控制单元向上述高频电源的上述数据输入端子输入校正用的电力设定值和校正用的偏移值，并调整上述目标电力输出值，从上述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力的工序；和通过上述电源控制单元，根据由介于上述传送路径和上述负载之间的电力值检测单元检测出的、供向上述负载的高频电力的电力检测值与上述电力设定值的差值变更上述校正用的偏移值，向上述高频电源的数据输入端子供给上述已变更的校正用的偏移值的工序，并且，当上述电力检测值达到上述电力设定值时，将此时的校正用的偏移值作为用于校正上述高频电源的输出电力的偏移值。
根据这样的本发明，在每次重复上述各工序时，偏移值被变更，能够使供向负载的高频电力的值(电力检测值)逐渐接近电力设定值。并且在供向负载的高频电力的值(电力检测值)达到电力设定值时，将此时的校正用的偏移值作为用于校正高频电源的输出电力的偏移值。由此，只要之后使用该偏移值，则无论电力设定值是何值，均能够补充传送路径的电力损失，能够使最终输入负载的高频电力成为电力设定值。
为了解决上述问题，根据本发明的又一观点，提供一种通过传送路径连接有负载的高频电源的校正方法，其特征在于：
上述高频电源构成为，具有输出上述高频电力的电力输出端子，根据上述高频电力的电力设定值和用于校正输出电力的偏移值调整目标电力输出值，并从上述电力输出端子输出与该目标电力输出值对应的上述高频电力，该高频电源的校正方法重复下述工序，直至上述电力检测值达到上述电力设定值：通过上述高频电源，根据校正用的电力设定值和校正用的偏移值调整上述目标电力输出值，从上述高频电源的上述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的上述高频电力的工序；和通过上述高频电源，根据由介于上述传送路径和上述负载之间的电力值检测单元检测出的、供向上述负载的高频电力的电力检测值与上述电力设定值的差值变更上述校正用的偏移值的工序，并且，当上述电力检测值达到上述电力设定值时，将此时的校正用的偏移值作为用于校正上述高频电源的输出电力的偏移值。
根据这样的本发明，在每次重复上述各工序时，偏移值被变更，能够使供向负载的高频电力的值(电力检测值)逐渐接近电力设定值。并且在供向负载的高频电力的值(电力检测值)达到电力设定值时，将此时的校正用的偏移值作为用于校正高频电源的输出电力的偏移值。由此，只要之后使用该偏移值，则无论电力设定值是何值，均能够补充传送路径的电力损失，能够使最终输入负载的高频电力成为电力设定值。而且，根据本发明的高频电源，根据由上述电力值检测单元检测到的电力检测值，能够自动校正从高频电源的电力输出端子输出的高频电力的值。由此，仅在高频电源侧就能够进行自动偏移调整输出电力的自动校正。
此外，优选上述校正用的偏移值根据上述电力检测值和上述电力设定值的差值的1/2进行变更。由此，在每次重复各工序时，输入负载的高频电力的值与电力设定值的差每次均变小1/2。结果，能够更正确地使输入负载的高频电力的值与电力设定值相吻合。
此外，上述负载也可以由经由上述传送路径被供给从上述高频电源传送的高频电力、且利用由此生成的处理气体的等离子体对被处理基板实施等离子体处理的处理室，和设置在上述传送路径与上述处理室之间、用于使上述处理室侧的阻抗与上述传送路径侧的阻抗匹配的匹配器构成。如上所述，通过在实际的等离子体处理装置的结构中进行高频电源的校正，能够在确定用于校正上述高频电源的输出电力的偏移值之后立刻运行等离子体处理装置。而且，负载也可以由假设负载(dummy load：虚负载)构成。
为了解决上述问题，根据本发明的又一观点，提供一种高频电源，其特征在于，包括：振荡器；调整来自上述振荡器的输出电平(level)的电平调整单元；对已通过上述电平调整单元的输出进行放大的放大单元；输出来自上述放大单元的高频电力的电力输出端子；至少能够将上述高频电力的电力设定值、与用于校正从上述电力输出端子输出的输出电力的偏移值作为数字数据输入的数据输入端子；和根据从上述数据输入端子输入的上述电力设定值和上述偏移值求取目标电力输出值，以从上述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力的方式控制上述电平调整单元的电力控制单元。
根据这样的本发明，能够根据从数据输入端子输入的电力设定值和偏移值调整输出电力。由此，例如在校正高频电源时，通过从外部向数据输入端子输入电力设定值和偏移值，能够补充传送路径的电力损失，能够以使最终输入负载的高频电力成为电力设定值的方式调整输出电力。
为了解决上述问题，根据本发明的又一观点，提供一种高频电源，其特征在于，包括：振荡器；调整来自上述振荡器的输出电平的电平调整单元；对已通过上述电平调整单元的输出进行放大的放大单元；将来自上述放大单元的高频电力输出至传送路径的电力输出端子；和
电力控制单元：其输入由与上述传送路径的终端连接的电力值检测单元检测出的电力检测值，根据该电力检测值与上述高频电力的电力设定值的差值求取偏移值，根据该偏移值与上述电力设定值求取目标电力输出值，以从上述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力的方式控制上述电平调整单元。
根据这样的本发明，仅输入由与传送路径的终端连接的电力值检测单元检测出的电力检测值，就能够自动调整输出电力。由此，仅在高频电源侧即能够补充传送路径的电力损失，能够以使传送路径的终端的高频电力成为电力设定值的方式调整输出电力。
发明的效果
根据本发明，在以例如补充传送路径的电力损失的方式校正高频电源的输出电力时，相比于现有技术，能够大幅缩短该电源校正所需的时间。此外，因为能够抑制校正高频电源时的噪声的影响，所以不仅对于高电力输出区域的输出，对低电力输出区域的输出电力的校正也能够高精度地进行。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的等离子体处理装置的结构例的框图。
图2是表示电源控制信号的数据结构的一个例子的图。
图3是表示电力设定值与目标电力输出值的关系的图表。
图4是表示将多个电力值作为电力设定值输入高频电源，并测定电缆终端电力值后的结果的图。
图5是表示本发明的第二实施方式的等离子体处理装置的结构例的框图。
图6是表示本发明的第二实施方式的等离子体处理装置的变形例的框图。
图7是表示能够应用于图1的等离子体处理装置或图5的等离子体处理装置的处理室的结构例的纵截面图。
图8是表示现有的用于进行高频电源的校正的电力系统的结构的框图。
图9是表示图8的电力系统的电力设定电压与从高频电源输出的电力输出值的关系的图。
符号的说明
100 等离子体处理装置
102 同轴电缆
104 匹配器
106 电力值检测单元
108 电力值检测信号
110 等离子体处理装置
200 高频电源
202 电力输出端子
204 I/F单元
212 振荡器
214 衰减器
216 电力输出单元
218 电力传感器
220 电力控制单元
240 高频电源
242 输入单元
244 显示单元
246 存储单元
250 电力控制单元
300 处理室
311A 顶壁
311B 底壁
311C 侧壁
312 基座
313 支撑部件
314 下部电极
315 加热器
317 孔
318 搬入搬出口
319 绝缘部件
320 喷淋头
321 基体部件
322 喷淋板
323 加热器
324 喷出孔
325 气体扩散空间
326 气体导入口
337 闸阀
338 气体供给通路
340 加热器电源
341 加热器电源
350 排气室
351 排气管
352 排气装置
360 晶片支撑销
361 支撑板
400 电源控制单元
402 I/F单元
410 数据处理单元
412 输入单元
414 显示单元
416 存储单元
420 电源控制信号
422 起始位
424a 电力设定值
424b 偏移值
426a 奇偶校验位
426b 奇偶校验位
428 终止位
430 电源控制信号
W 晶片
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。而且，在本说明书和附图中，对具有实质上相同的功能结构的构成要素附加相同的符号，并省略重复说明。
(第一实施方式的等离子体处理装置的结构例)
首先，参照附图对本发明的第一实施方式的等离子体处理装置100的结构例进行说明。图1是表示本发明的第一实施方式的等离子体处理装置100的结构例的框图。
如图1所示，该等离子体处理装置100由高频电源200、一端与高频电源200的电力输出端子202连接的同轴电缆102、与该同轴电缆102的另一端连接的匹配器104、与该匹配器104连接的等离子体处理室(以下简称为“处理室”)300、安装于同轴电缆102与匹配器104的连接位置的电力值检测单元106、以及与电力值检测单元106和高频电源200连接的电源控制单元400构成。
高频电源200具有：振荡器212；调整从振荡器212输出的高频信号的电平的衰减器(电平调整单元)214；对被衰减器214调整过电平的高频信号进行放大，并将其作为高频电力从电力输出端子202输出的电力输出单元(放大单元)216；检测从电力输出端子202输出的高频电力的目标值(以下称为“目标电力输出值”)的电力传感器218；以及与该电力传感器218和衰减器214连接的电力控制单元220。
电力输出单元216例如由前置放大器、低通滤波器构成。此外，电力控制单元220例如由DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)构成。这样，通过由DSP构成电力控制单元220，能够高精度且高速地控制从电力输出端子202输出的高频电力的值。
此外，高频电源200具有作为用于与外部设备进行数字通信的数据输入端子的接口(以下称为“I/F”)单元204。该接口单元204与电力控制单元220在内部电路相连接，当从电源控制单元400接收到电源控制信号420时，就将其转送至电力控制单元220。
图2表示电源控制信号420例如进行串行传送时的数据的一个例子。如图2所示，在电源控制信号420中具有包括设定为等离子体处理的处理条件等的高频电力的电力设定值424a的电力设定值数据420a，和包括用于根据电力损失校正高频电源200的输出电力的偏移值424b的偏移值数据420b这两个数据。在通过电源控制单元400控制高频电源200的情况下，根据需要将电力设定值数据420a和偏移值数据420b中的一个或两个发送至高频电源200。在校正图1所示的结构的高频电源200时，作为电力控制信号420发送电力设定值数据420a和偏移值数据420b这两者。
作为它们的数据结构，电力设定值数据420a例如在表示电力设定值424a的数据之后附加奇偶校验位426a，并进一步在它们的前后附加起始位422和终止位428。偏移值数据420b与电力设定值数据420a同样，例如在表示偏移值424b的数据之后附加奇偶校验位426b，并进一步在它们的前后附加起始位422和终止位428。
而且，表示电力设定值424a的数据和表示偏移值424b的数据的发送顺序并不限于图2的例子。此外，也可以将电力设定值424a和偏移值424b作为一个数据构成电源控制信号420。
电力控制单元220具有根据作为电源控制信号420从电源控制单元400数字传送来的电力设定值424a和偏移值424b控制目标电力输出值的功能。电力设定值424a和偏移值424b例如存储在设置于电力控制单元220的存储器等的存储单元(未图示)中。
在此，以电力输出值(从电力输出端子202输出的高频电力的输出值)相对电力设定值的比为偏移值的情况为例进行说明。图3是表示电力设定值424a与从电力输出端子202输出的电力输出值(目标电力输出值)之间的关系的图表。图3所示的虚线表示在电源控制信号420所包括的偏移值424b为初始值(此处是“1”)的情况下的电力设定值424a与电力输出值的关系。在该情况下，例如电力设定值424a为1700W，则电力输出值为在电力设定值424a的值1700W上乘以作为偏移值的“1”的1700W。
通常的高频电源以电力设定值作为目标电力输出值，将与该目标电力输出值相应的高频电力从电力输出端子输出，对于本实施方式的高频电源200，偏移值的初始值也以与通常的高频电源的输出相同的方式设为默认值(此处是“1”)。
于是，通过根据高频电源200的使用状态(例如根据电力损失)调整偏移值，能够校正从高频电源200的电源输出端子202输出的输出电力。例如图3所示，当使偏移值比“1”大时，表示电力设定值424a与目标电力输出值的关系的直线的倾斜变大。图3所示的实线表示令上述偏移值为“1.0850”的情况下的电力设定值424a与电力输出值的关系。在该情况下，例如如果电力设定值424a为1700W，则电力输出值是在电力设定值424a的值1700W上乘以偏移值“1.0850”的值，约为1845W。
此外，电力控制单元220根据由电力传感器218检测出的电力检测值控制衰减器214的电平调整动作(例如反馈电力输出值，调整振荡器212的输出的增益的动作)，构成将目标电力输出值维持为恒定的所谓控制环。因此，当根据电源控制信号420所包括的电力设定值424a和偏移值424b而使目标电力输出值决定时，利用该控制环(高频电力稳定电路)，使从电力输出端子202输出的高频电力正确地维持在目标电力输出值。
此外，连接高频电源200和匹配器104的同轴电缆102，构成用于将高频电源200输出的高频电力向匹配器104传送的高频电力的传送路径。
匹配器104由电感器、电容器构成，用于使高频电源200侧的阻抗与处理室300侧的阻抗匹配。通过使用该匹配器104使上述阻抗匹配，能够抑制高频电源200输出的高频电力的反射，从而能够将该高频电力高效地传送至处理室300内的电极(未图示)。
处理室300具有被供给高频电源200输出的高频电力的电极。当向该电极供给规定值的高频电力时，在处理室300内形成等离子体，对容纳的晶片实施规定的等离子体处理。在后面详细叙述该处理室300的内部结构。
电力值检测单元106检测输入匹配器104的高频电力的值，将表示该检测结果的电力值检测信号108发送至电源控制单元400。此时，电力值检测单元106优选将电力值检测信号108数字化并传送至电源控制单元400。
电源控制单元400包括：用于和外部设备进行串行通信的I/F单元402；对从该I/F单元402、后述的输入单元412输入的各种数据实施规定的数据处理，将作为其处理结果的数据发送至I/F单元402或后述的显示单元414的数据处理单元410；操作者能够进行电源设定参数等各种数据的输入、编集的输入单元412；由显示操作画面、选择画面等的液晶显示器等构成的显示单元414；对从上述输入单元412输入并在上述数据处理单元410中进行处理的数据、和由上述数据处理单元410计算得到的数据等加以存储的存储单元416。
该电源控制单元400例如构成为控制等离子体处理装置100整体的动作的控制部的一个功能部。但是，并不限定于此，电源控制单元400也可以构成为独立的单元。
并且，电源控制单元400具有在数据处理单元410中形成包括电力设定值424a和偏移值424b的电源控制信号420的功能。电力设定值424a可以预先存储在电源控制单元400的存储单元416中，也可以由操作者从输入单元412输入。
此外，电源控制单元400的数据处理单元410根据来自电力值检测单元106的电力值检测信号108，取得同轴电缆102的终端的电缆终端电力值Pe，并求取该电缆终端电力值Pe和电力设定值Ps的差值(Ps-Pe)。进一步，数据处理单元410根据规定的计算式并根据该差值求取上述偏移值424b。在本实施方式中，首先求取差值的1/2和上述电力设定值Ps的比，以在该比上加上“1”的值为偏移值424b。这样的偏移值P(offset)的计算式表示为下述(1)式。
P(offset)＝(1+(Ps-Pe)/2Ps) ......(1)
电源控制单元400的I/F单元402通过能够数字通信的传送路径(例如信号线)与上述高频电源200的I/F单元204和电力值检测单元106连接。作为数字通信方式，可以采用串行通信和并行通信中的任一种。此处的传送路径，如果进行串行通信则能够基于RS-232C或DeviceNet(注册商标)等通信标准构筑，如果进行并行通信则能够基于GP-IB(IEEE488)等通信标准构筑。此外，也可以由通用性更高的以太网(注册商标)构筑传送路径。此外，电源控制单元400的I/F单元402和上述高频电源200的I/F单元204虽然优选采用上述那样能够双向通信的传送方式，但是也可以采用能够单侧通信的传送方式。
如上所述，通过以数字方式进行电源控制单元400和高频电源200之间的通信以及电源控制单元400和电力值检测单元106之间的通信，能够提高通信数据的抗噪声性。
(第一实施方式的高频电源的校正)
接着，参照附图对上述结构的等离子体处理装置100中的高频电源200的校正进行说明。在本实施方式中的高频电源200的校正中，以使经由同轴电缆102输入匹配器104的高频电力的值成为高频电力的电力设定值的方式，调整(偏置)从高频电源200的电力输出端子202输出的高频电力的值。
这是因为从高频电源200输出的高频电力由于通过同轴电缆102而消耗电力，产生电力损失，输入匹配器104的实际的高频电力的值比上述电力设定值小，所以需补充该电力损失。并且，因为同轴电缆102中消耗的电力的大小依存于同轴电缆102的电特性等，所以即使使用电特性稍有不同的同轴电缆连接高频电源200和匹配器104，输入匹配器104的高频电力的值也会产生变化。
因此，在等离子体处理装置100上新安装高频电源200时，或更换高频电源200时，通过进行本实施方式的高频电源200的校正，能够将输入匹配器104的高频电力的值调整成为高频电力的电力设定值。由此，能够对处理室300内的电极稳定地供给与上述电力设定值相应的值的高频电力，实现在处理室300内形成的等离子体的稳定化。
以下列举具体例，对本实施方式的高频电源200的校正方法进行说明。在等离子体处理装置100中，当高频电源200通过同轴电缆102与匹配器104连接时，由操作者从输入单元412对电源控制单元400输入用于进行高频电源200的校正动作的规定的命令(comand)。
收到该命令的电源控制单元400，在数据处理单元410中形成包括校正用的电力设定值424a和校正用的偏移值424b的电源控制信号420。在该情况下，关于校正用的电力设定值424a，当令在高频电源200中能够设定的上述电力设定值的范围例如为0～3000W时，则从该范围中选择校正用的电力设定值424a，形成包括表示它的数据的电源控制信号420。该校正用电力设定值424a可以预先存储在电源控制单元400的存储单元416中，也可以由操作者与上述校正指示一起从输入单元412输出。在本实施方式中，该校正用电力设定值424a为1700W。
此外，关于校正用的偏移值424b，在最初发送的电源控制信号420中，包括作为初始值的默认值(此处为“1”)。最初，是为了从电力输出端子202输出与电力设定值424a对应的高频电力。
这样形成的电源控制信号420从电源控制单元400的I/F单元402输出，经由串行传送路径发送至高频电源200的I/F单元204。并且，I/F单元204将电源控制信号420发送至电力控制单元220。其中，I/F单元204或电力控制单元220在接收到电源控制信号420时，根据奇偶校验位426a、426b进行电力设定值424a和偏移值424b的数据的错误校验，在存在错误的情况下，可以对电源控制单元400要求再次发送电源控制信号420。
电力控制单元220当从I/F单元204接收电源控制信号420时，从该电源控制的信号420中读出电力设定值(校正用电力设定值)424a和偏移值(校正用偏移值)424b。在本实施方式中，在最初接收到的电源控制信号420中，包括作为电力设定值(校正用电力设定值)424a的1700W，和作为偏移值(校正用偏移值)424b的“1”。因此，电力控制单元220以使在电力设定值424a上乘以偏移值424b而得到的值，即1700W成为目标电力输出值的方式，控制衰减器214的电平调整动作。
电平被衰减器214调整过的高频信号在电力输出单元216被放大，且频率被调整，并从电力输出端子202输出。该电力输出值总是由电力传感器218检测并反馈至电力控制单元220，根据它控制衰减器214的电平调整动作，因此，以使电力输出值稳定并成为作为目标电力输出的1700W的方式进行控制。
这样，当从高频电源200输出1700W的高频电力时，该高频电力经由同轴电缆102输入匹配器104。此时，因为在同轴电缆102中存在电力消耗，所以同轴电缆102的电缆终端电力值Pe，即实际输入匹配器104的高频电力的值成为比从高频电源200输出的1700W小的值，例如1600W。在该情况下，主要在同轴电缆102中产生100W的电力损失。
电力值检测单元106检测出电缆终端电力值Pe(此处为1600W)，将表示该检测结果的电力值检测信号108发送至电源控制单元400。该电力值检测信号108被电源控制单元400的I/F单元402接收。并且，I/F单元402将电力值检测信号108发送至数据处理单元410。
数据处理单元410根据电力值检测信号108取得电缆终端电力值Pe，求取该电缆终端电力值Pe和校正用电力设定值Ps的差(差值)。进一步，数据处理单元410依据规定的计算式(例如上述(1)式)根据该差值求取偏移值P。在本实施方式中，如上所述，首先求取差值的1/2与上述校正用电力设定值的比，以在该比上加上“1”的偏移值P作为新的校正用偏移值424b。
更具体而言，在本实施方式中，因为电缆终端电力值Pe为1600W，校正用电力设定值Ps为1700W，所以数据处理单元410计算出作为差值的100W。然后，求取作为该差值100W的1/2的50W与校正用电力设定值1700W的比，将在该值上加上“1”的偏移值“1.0294”作为新的校正用偏移值424b，变更电源控制信号420的数据，将该新的电源控制信号420发送至高频电源200。对于电力设定值(校正用电力设定值)424a则不变更其数据，保持原样。
高频电源200的电力控制单元220与接收到最初的电源控制信号420时一样，从新的电源控制信号420中读出电力设定值(校正用电力设定值)424a和偏移值(校正用偏移值)424b。此时，因为上述所示偏移值424b产生变化，所以电力控制单元220取得新的偏移值424b。
在本实施方式中，在该电源控制信号420中包括为1700W的电力设定值(校正用电力设定值)424a，和为“1.0294”的偏移值424b。因此，电力控制单元220以使在电力设定值424a上乘以偏移值424b所得到的值，即1750W成为目标电力输出值的方式，控制衰减器214的电平调整动作。
这样，当从高频电源200输出1750W的高频电力时，该高频电力经由同轴电缆102输入匹配器104。此时也在电缆终端电力值中产生损失，但是因为从输出端子202输出的电力较大，所以电缆终端电力值与校正用电力设定值的差比最初的要小。
电力值检测单元106对电缆终端电力值进行检测，并将表示该检测结果的电力值检测信号108发送至电源控制单元400。之后同样地，电源控制单元400依次更新电源控制信号420的校正用偏移值424b，与此相应，高频电源200的电力控制单元220逐步调整校正用偏移值，从而，最终将电缆终端电力值调整为校正用电力设定值。
将此时的偏移值424b确定为用于校正输出电力的偏移值，存储在电源控制单元400所具有的存储单元416中，并且在显示单元414中显示该确定的偏移值。在本实施方式中，该确定的偏移值例如为“1.0850”。如上所述，在确定偏移值的时刻即完成高频电源200的校正。
如上所述，实施方式的高频电源200的校正，通过调整输出电力相对于电力设定值424a的偏移值(此处是电力设定值424a与电力输出值的比)而进行。在本实施方式中，高频电源200的校正开始时刻的偏移值是“1”，图3的图表所示的虚线表示该偏移值。
与此相对，当完成高频电源200的校正时，图3的图中的箭头所示的偏移值比“1”大。例如，如果上述偏移值为“1.0850”，则当从电源控制单元400向高频电源200输入1700W的电力设定值时，高频电源200输出约1845W的目标电力输出值。
如上所述，在本实施方式中，采用电力设定值的范围(例如0～3000W)中的任一个值(例如1700W)作为校正用电力设定值，使用该校正用电力设定值求取用于校正输出电力的偏移值。并且，在校正用电力设定值以外的电力设定值中也可以应用同样的偏移值。结果，如图3中实线所示，无论在高频电源200中设定何种电力设定值，均从高频电源200输出在该电力设定值上乘以偏移值而得到的值的高频电力。
如上所述，从高频电源200输出的高频电力在同轴电缆102中衰减。通过进行上述本实施方式的高频电源200的校正而确定的偏移值，与求取该偏移值时采用的校正用电力设定值在同轴电缆102中的衰减率相对应。并且认为，同轴电缆102中的电力的衰减率与传送的高频电力的值无关，大致恒定。因此，如果使用一个校正用电力设定值求取偏移值，则无论在高频电源200中设定何种电力设定值，通过在该电力设定值上应用已确定的偏移值，能够从高频电源200输出添加有同轴电缆102中的衰减量的值的高频电力，将电缆终端电力调整为该电力设定值。即，根据本实施方式，仅确定一个偏移值就能够进行高频电源200的校正，即能够实现一点校正。
为了确认高频电源200通过这样的本实施方式的一点校正被正确地校正，如上所述，在使用一个校正用电力设定值(1700W)确定偏移值之后，将电力设定值的0～3000W的范围的多个电力值施加于高频电源200，测定电缆终端电力值。结果如图4所示。
如图4所示，通过对电力设定值的全范围应用已确定的偏移值，能够得到已进行电力设定值调整的电缆终端电力值。具体而言，电缆终端电力值相对电力设定值的误差率，每一次均在±1％以内(合格基准以内)。由该结果可知，通过进行本实施方式的一点校正，能够正确地校正高频电源200，不仅是校正用电力设定值(1700W)，即使设定为电力设定值的全部范围(0～3000W)，高频电源200也能够向匹配器104供给已高精度地调整至电力设定值的高频电力。
这样，为了校正高频电源200，优选以使输入匹配器104的高频电力成为电力设定值的方式，调整高频电源200的输出电力。与此相对，例如在比匹配器104更靠处理室300侧的点上设置电力值检测单元106，检测供向处理室内的电极的高频电力，由此校正高频电源200的这种方式并不可取。其理由之一是，例如难以如本实施方式这样仅使用一个校正用电力设定值进行校正(一点校正)就能够得到正确的校正结果。
具体而言，在比匹配器104更靠处理室300一侧的点上设置有电力值检测单元106的情况下，在高频电源200中设定校正用电力设定值，与本实施方式同样地进行高频电源200的校正，则也能够求取偏移值。但是，该偏移值仅对于一个校正用电力设定值有效，将该偏移值应用于校正用电力设定值以外的电力设定值时，在电力值检测单元106中可能会检测出与电力设定值大不相同的高频电力的值。这被认为是因为匹配器104中的高频电力的衰减率依存于输入匹配器104的高频电力的大小。
匹配器104为了使处理室300侧的阻抗和高频电源200侧的阻抗匹配，使其内部阻抗变化。如果输入匹配器104的高频电力产生变化，则当然地处理室300内的等离子体的状态也产生变化。当等离子体状态这样产生变化时，处理室300侧的阻抗发生变动，匹配器104根据它进行匹配，所以其内部阻抗也产生变化。结果，通过匹配器104的高频电力的衰减率也伴随匹配器104的内部阻抗的变化而变化。
这样，匹配器104的高频电力的衰减率依存于输入匹配器104的高频电力的大小，根据在高频电源200中设定的电力设定值的大小，电力值检测单元106所检测出的高频电力的值可能被调整为电力设定值也可能不被调整为电力设定值。这样的状态的高频电源200不能称为已正确完成校正，使用该状态的高频电源200仍存在不能够对处理室300内的电极稳定地供给期望的值的高频电力的问题。
由于这样的理由，在比匹配器104更靠处理室300侧的点上设置电力值检测单元106的情况下，有必要在高频电源200中设定多个电力设定值，对于各个情况进行与本实施方式同样的校正，求取多个偏移值。并且，例如根据多个偏移值求取回归直线，采用该直线的倾斜作为偏移值，则无论在高频电源200中设定何种电力设定值，也能够在电力值检测单元106中检测出与该电力设定值接近的值的电力。
但是，如上所述，当在高频电源200中设定多个电力设定值，并进行高频电源200的校正，即进行所谓的多点校正时，与进行本实施方式的一点校正相比，该校正所需的时间大幅变长。因此，能够开始等离子体处理装置100的运行的时间被延迟，结果装置的运行率下降。
此外，在比匹配器104更靠处理室300侧的一点上设置电力值检测单元106，即使完成了对该点的高频电源200的多点校正，如果从该点到电极之间还存在依存于高频电力的值的大小的高频电力的衰减，则必须另外进行用于补偿该衰减的部分的电路调整。在这样的情况下，硬要花长时间进行高频电源200的多点校正没有什么意义。
本来，在进行高频电源200的校正时，处理室300内未导入有处理气体、不生成等离子体等，与实际使用高频电力时的条件不同，所以即使在该状态下测定比匹配器104更靠处理室300侧的点的高频电力值，基于该检测结果进行高频电源200的校正，在使等离子体产生而进行处理时，由于匹配器104的作用，处理室300侧的点的高频电力值也可能发生变化，因此，在不使用一点校正而进行多点校正的情况下，使用比匹配器104更靠处理室300侧的点作为校正的基准点也不合适。
在本实施方式中，将尽可能距处理室300内的电极近的点、且能够进行高频电源200的一点校正的点确定为同轴电缆102和匹配器104的连接位置，在该位置上设定电力值检测单元106，将该电力值检测单元106的高频电力的检测值调整为设定在高频电源200上的电力设定值。
在这样的本实施方式中，从电力设定值的全部范围中选择一个校正用电力设定值，仅使用该校正用电力设定值确定偏移值，即能够完成高频电源200的校正，因此根据本实施方式，没有必要进行多点校正，能够使高频电源200的校正所需的时间变短。
此外，对于从匹配器104到处理室300内的电极之间的高频电力的衰减，必须另外进行补偿该衰减的部分的电路调整。根据本实施方式，因为在同轴电缆102和匹配器104的连接位置，高频电源200能够正确地被校正，所以上述另外进行的电路调整也能够容易且正确的进行。结果，在等离子体处理中能够对处理室300内的电极稳定地提供期望的高频电力，进而能够在处理室300内形成均匀的等离子体。
此外，根据本实施方式，只要操作者向电源控制单元400发出进行高频电源200的校正动作的指示，之后高频电源200、电源控制单元400和电力值检测单元106就会自动地合作运行，实施高频电源200的校正。因此，相比于操作者手动进行的现有技术，能够大幅缩短该校正所需的时间。结果，在等离子体处理装置100中，在新安装高频电源200、更换高频电源200的情况下，能够在短时间内开始等离子体处理装置100的正式运行，该装置的运行率也提高。
此外，根据本实施方式，只要在高频电源200被安装于等离子体处理装置100并与匹配器104连接时进行高频电源200的校正即可。之后，即使变更施加在处理室300内的电极上的电力，只要变更电力设定值就能够将调整为该值的高频电力供向匹配器104，所以，没有必要再次进行高频电源200的校正。
此外，在本实施方式的等离子体处理装置100中，电源控制单元400从电力值检测单元106接收电力值检测信号108，根据该信号能够掌握输入匹配器104的高频电力的值。电源控制单元400根据该电力值检测信号108能够将实际输入匹配器104的高频电力的值显示在显示单元414中。因为这样显示的高频电力的值直接根据电力值检测单元106检测出的值，所以在每次更新校正用的偏移值、校正输出电力时自动地改变，当偏移值确定时就能够显示最终被调整的值。此时，因为显示单元414中显示的值(输入匹配器104的高频电力的值)与电力设定值相同，所以操作者没有必要如现有技术那样在每次校正输出电力时使显示的高频电力的值与电力设定值吻合。这样，根据本实施方式，能够不进行现有技术中必需的显示单元的调整，所以能够进一步缩短高频电源200的校正所需的时间。
此外，根据本实施方式，因为操作者不参与高频电源200的校正，所以校正结果的精度也变高。因此，能够在等离子体处理装置100的处理室300中形成稳定的等离子体，而且能够抑制相对多台等离子体装置的每个装置的等离子体状态的偏差。结果，在任一个处理室中均能够对晶片实施均匀的等离子体处理。
此外，在本实施方式中从电源控制单元400发送至高频电源200的电源控制信号420是数字数据，从电力值检测单元106发送至电源控制单元400的电力值检测信号108也是数字数据。因此，不易受到噪声的影响，能够在高频电源200的校正结果中得到较高精度。因此，与在电力设定值(设定电压)小的情况下不能够进行正确的校正的现有技术不同，无论电力设定值的大小，均能够向匹配器104供给正确调整为该电力设定值的高频电力。
此外，因为电源控制信号420和电力值检测信号108是数字数据，所以其传送能够采用各种通信方式。例如，如果采用DeviceNet(注册商标)，则能够提高高频电源200、电源控制单元400和电力值检测单元106的电连接的通用性和扩展性。
而且，关于高频电源200的校正，现有技术对设定电压电平的手动调整有严格要求，所以为了更稳定地进行调整，将高频电源200与虚负载连接并进行其校正。与此相对，在本实施方式中不需要手动调整，使高频电源200与匹配器104和处理室300连接并进行其校正也能够得到正确的校正结果。因此，能够省略在校正前准备虚负载的工作，和用于设置该虚负载本身的时间。
此外，在本实施方式中，电力值检测单元106安装在同轴电缆102的终端。由此，不论在同轴电缆102中的电力消费的大小，均能够向匹配器104供给与电力设定值一样的电力。
此外，在本实施方式中，电源控制单元400的数据处理单元410在根据差值求取偏移值424b时，使用差值的1/2与电力设定值的比。根据该方法，在每次求取偏移值424b时，输入匹配器104的高频电力的值与电力设定值(校正用电力设定值)的差每次减少1/2。结果，能够使输入匹配器104的高频电力的值更正确地与电力设定值相吻合。此外，例如在根据差值求取偏移值424b时，也可以使用差值本身与电力设定值的比。在该情况下，因为能够以最初求得的偏移值424b作为确定的偏移值，所以能够在更短的时间内完成高频电源200的校正。
(第二实施方式的等离子体处理装置的结构例)
在上述第一实施方式的等离子体处理装置100中，高频电源200从电源控制单元400接收电源控制信号420，根据该信号所包括的电力设定值424a和偏移值424b调整目标电力输出值。与此相对，在第二实施方式的等离子体处理装置110中，采用高频电源240从电力值检测单元106直接接收电力值检测信号108、从电源控制单元400接收电源控制信号430的结构。图5是表示第二实施方式的等离子体处理装置110的结构例的框图。
如图5所示，该等离子体处理装置110由高频电源240、一端与高频电源240的电力输出端子202连接的同轴电缆102、与该同轴电缆102的另一端连接的匹配器104、与该匹配器104连接的处理室300、安装于同轴电缆102和匹配器104的连接位置的电力值检测单元106、以及与电力值检测单元106和高频电源240连接的电源控制单元400构成。
高频电源240具有：振荡器212；调整从振荡器212输出的高频信号的电平的衰减器214；将电平被衰减器214调整过的高频信号放大，并将其作为高频电力从电力输出端子202输出的电力输出单元216；检测从电力输出端子202输出的高频电力的值的电力传感器218；与该电力传感器218和衰减器214连接的电力控制单元250；操作者能够进行电源设定参数等各种数据的输入、编集的输入单元242；由显示操作画面、选择画面等的液晶显示器等构成的显示单元244；和对从上述输入单元242被输入并在上述电力控制单元250中被进行处理的数据、以及由上述电力控制单元250计算得到的数据等加以存储的存储单元246。
电力控制单元250例如由DSP构成。这样，通过以DSP构成电力控制单元250，能够高精度控制从电力输出端子202输出的高频电力的值。
此外，高频电源240具有用于和外部设备进行数字通信的I/F单元204。在本实施方式中，该I/F单元204从电力值检测单元106接收电力值检测信号108，并且从电源控制单元400接收电源控制信号430。
该电源控制信号430例如被串行传送。具体而言，电源控制信号430例如仅由图2所示的电源控制信号420中的电力设定值数据420a构成。即，在校正图5所示的结构的高频电源240时，与图1所示的情况不同，电源控制单元400仅发送作为电源控制信号430的图2所示的电力设定值数据420a。这是因为，在图5所示的高频电源240中，直接输入从电力值检测单元106输出的电力值检测信号108，能够在高频电源240侧求取偏移值424b并进行计算处理。而且，关于电源控制信号430的电力设定值数据的数据结构，与图2所示的电力设定值数据420a同样，例如在表示电力设定值的数据之后附加奇偶校验位，并进一步在它们的前后附加起始位和终止位。
另一方面，高频电源240的电力控制单元250根据来自电力值检测单元106的电力值检测信号108取得同轴电缆102的电缆终端电力值Pe，求取该电缆终端电力值Pe与电源控制信号430所包括的电力设定值424a的差值。进一步，电力控制单元250根据规定的计算式(例如上述(1)式)并根据该差值求取上述偏移值424b。在本实施方式中，首先求取差值的1/2与上述电力设定值的比，将在该比上加上“1”的值作为偏移值424b。
(第二实施方式的高频电源的校正)
接着，对上述结构的等离子体处理装置110中的高频电源240的校正的具体例子进行说明。如图5所示，在等离子体处理装置110中，当高频电源240通过同轴电缆102与匹配器104连接时，操作者从输入单元412对电源控制单元400输入用于进行校正动作的规定的命令。接受该命令的电源控制单元400在数据处理单元410中形成包括校正用的电力设定值424a的电源控制信号430。在该情况下的校正用的电力设定值424a与第一实施方式同样为1700W。
这样形成的电源控制信号430从电源控制单元400的I/F单元402输出，经由串行传送路径发送至高频电源240的I/F单元204。并且，I/F单元204将电源控制信号430发送至电力控制单元250。而且，I/F单元204或电力控制单元250在接收电源控制信号430时根据奇偶校验位进行数据的错误检验，当存在错误时，也可以对电源控制单元400要求再次发送电源控制信号430。
从I/F单元204接收到电源控制信号430的电力控制单元250从该电源控制信号430中读取电力设定值(校正用电力设定值)424a。在本实施方式中，最初接收到的电源控制信号430中包括1700W的电力设定值(校正用电力设定值)424a。此外，电力控制单元250对于其最初接收到的电源控制信号430中所包括的电力设定值(校正用电力设定值)424a，应用“1”作为偏移值424b的初始值。因此，电力控制单元250以使在电力设定值424a上乘以偏移值424b所得到的值，即1700W成为目标电力输出值的方式，控制衰减器214的电平调整动作。
电平被衰减器214调整过的高频信号在电力输出单元216被放大，且频率被调整，并从电力输出端子202输出。该电力输出值总是由电力传感器218进行检测并反馈至电力控制单元250，由此控制衰减器214的电平调整动作，因此，以使电力输出值稳定并成为作为目标电力输出的1700W的方式进行控制。
这样，当从高频电源240输出1700W的高频电力时，该高频电力经由同轴电缆102输入匹配器104。此时，因为同轴电缆104中存在电力消耗，所以同轴电缆104的终端的电力值，即实际输入匹配器104的高频电力的值成为比从高频电源240输出的1700W小的值，例如1600W。在该情况下，主要在同轴电缆102中产生100W的电力损失。
电力值检测单元106对电缆终端电力值进行检测，此处为1600W，将表示该检测结果的电力值检测信号108发送至高频电源240。该电力值检测信号108被高频电源240的I/F单元204接收。并且，I/F单元204将电力值检测信号108发送至电力控制单元250。而且，I/F单元204或电力控制单元250根据接收电力值检测信号108时的奇偶校验位进行数据的错误校验，当存在错误的情况下，也可以对电力值检测单元106要求再次发送电力值检测信号108。
电力控制单元250根据电力值检测信号108取得电缆终端电力值，求取该电缆终端电力值与校正用电力设定值的差(差值)。进一步，电力控制单元250根据规定的计算式(例如上述(1)式)根据该差值求取上述偏移值424b。在本实施方式中，首先求取差值的1/2与上述校正用电力设定值的比，以在该比上加上“1”的值作为偏移值424b。
更具体而言，因为本实施方式中的电缆终端电力值为1600W，校正用电力设定值为1700W，所以电力控制单元250计算出作为差值的100W。并且，求取作为该差值100W的1/2的50W与校正用电力设定值1700W的比，将在该值上加上“1”的值“1.0294”作为新的校正用偏移值424b，例如存储在存储单元246中。
接着，电力控制单元250将校正用偏移值变更为新的校正用偏移值424b，以使在电力设定值424a上乘以新的偏移值所得到的值，即约1750W成为目标电力输出值的方式，控制衰减器214的电平调整动作。
这样，当从高频电源240中输出1750W的高频电力时，该高频电力经由同轴电缆102输入匹配器104。此时虽然在电缆终端电力值中产生电力损失，但因为从输出端子202输出的输出电力较大，所以电缆终端电力值与校正用电力设定值的差比最初的小。
电力值检测单元106检测电缆终端电力值，将表示该检测结果的电力值检测信号108发送至高频电源240。之后同样，高频电源240的电力控制单元250通过逐渐调整偏移值，最终能够将电缆终端电力值调整为校正用电力设定值。
将此时的偏移值424b确定为用于校正输出电力的偏移值，存储在高频电源240所具有的存储单元246中，并且在显示单元244中与上述电力设定值一起，显示该确定的偏移值。
此外，第二实施方式的高频电源240能够如上所述从电力值检测单元106直接接收电力值检测信号108，所以能够根据该信号掌握输入匹配器104的高频电力的值。高频电源240根据该电力值检测信号108，能够将实际输入匹配器104的高频电力的值显示在显示单元244中。因为这样显示的高频电力的值直接基于电力值检测单元106检测出的值，所以在每次更新校正用的偏移值、校正输出电力时自动地改变，当确定偏移值时能够显示最终被调整的值。此时，因为显示单元244中显示的值(输入匹配器104的高频电力的值)与电力设定值相同，所以操作者没有必要如现有技术那样在每次校正输出电力时使显示的高频电力的值与电力设定值吻合。这样，根据本实施方式，能够不需要在现有技术中必需的显示单元的调整，所以能够进一步缩短高频电源240的校正所需的时间。
此外，在传送上述电源控制信号420的传送路径(例如信号线)，即连接电源控制单元400的I/F单元402和上述高频电源240的I/F单元204的传送路径能够通过双向通信的传送方式进行通信的情况下，电源控制单元400在确定偏移值的时刻，也可以通过上述传送路径，从高频电源240接收最终来自电力值检测单元106的电力值检测信号108。根据该信号，电源控制单元400能够将校正结束后输入匹配器104的高频电力的值显示于显示单元414。
此外，也可以将已确定的偏移值变换为串行数据并发送至电源控制单元400，在显示单元414上与上述电力设定值一同进行显示。在本实施方式中，该已确定的偏移值例如为“1.0850”。如上所述，在确定偏移值的时刻，高频电源240的校正完成。
当这样完成校正时，与第一实施方式同样，无论通过电源控制单元400将何种电力设定值设定于高频电源240，在该电力设定值上乘以已确定的偏移值而得到的值的高频电力从高频电源240输出。结果，不仅对于校正用电力设定值(1700W)，而且对于电力设定值的全部范围(0～3000W)，也能够对匹配器104供给已调整为电力设定值的高频电力。
并且，根据第二实施方式，与第一实施方式同样，能够大幅缩短高频电源240的校正所需的时间，此外能够提高其校正的精度。
而且，在第二实施方式中，电力值检测单元106输出的电力值检测信号108被直接输入高频电源240。从而，从电力值检测单元106到高频电源240的反馈变得单纯，因此能够进一步缩短直至确定偏移值的时间，此外，能够减少由数据处理产生的计算误差。
而且，在第二实施方式中，通过从电源控制单元400发送电源控制信号430，能够在高频电源240中设定电力设定值424a。此外，例如，也可以从高频电源240的输入单元242设定电力设定值424a。根据该结构，能够不使用电源控制单元400即可进行高频电源240的校正。
此外，在第二实施方式的情况下，并不一定必须在连接有电源控制单元400的状态下进行高频电源240的校正，例如也可以不连接电源控制单元400，由高频电源240单体进行高频电源的校正。在该情况下，代替来自电源控制单元400的命令，操作者从高频电源240的输入单元242输入校正用的电力设定值424a，通过输入单元242的操作开始高频电源240的校正。
此外，虽然对第二实施方式的高频电源240通过I/F单元204直接输入来自电力值检测单元106的电力值检测信号108的情况进行了说明，但并不限定于此。例如如图6所示，也可以将来自电力值检测单元106的电力值检测信号108先通过电源控制单元400的I/F单元402输入，再从电源控制单元400的I/F单元402通过电源控制信号430的传送路径发送至高频电源240的I/F单元204。由此，能够省略使来自电力值检测单元106的电力值检测信号108与高频电源240的I/F单元204连接的传送路径。
(等离子体处理室的结构例)
接着，参照附图说明能够应用于上述第一实施方式的等离子体处理装置100或第二实施方式的等离子体处理装置110的处理室300的结构例。此处，以将处理室300构成为对晶片W进行利用等离子体CVD的成膜处理的等离子体处理装置的情况为例。图7是表示处理室300的结构例的纵截面图。如图7所示，处理室300具有密封构成的大致圆筒状的形状。
将用于在处理室300中水平支撑晶片W的基座312配置为被设置在其中央下部的圆筒状的支撑部件313支撑的状态。该基座312由AlN等陶瓷构成，其外缘部上设置有用于引导晶片W的导向环314。
此外，在基座312中埋设有加热器315，通过从加热器电源340供电，该加热器315将晶片W加热到规定的温度。在基座312中，下部电极316埋设在加热器315之上，下部电极316例如接地。
在处理室300的顶壁311A上隔着绝缘部件319设置有作为上部电极的喷淋头320。该喷淋头320大体上由作为上部分的基体部件321和作为下部分的喷淋板322构成。
在基体部件321中埋设有加热器323，通过从加热器电源341向该加热器323供电，该加热器323能够将喷淋头320加热至规定温度。
在喷淋板322上形成有向处理室300内喷出气体的多个喷出孔324。各喷出孔324与形成在基体部件321和喷淋板322之间的气体扩散空间325连接。在基体部件321的中央部设置有用于向气体扩散空间325供给处理气体的气体导入口326。气体导入口326与供给例如从TiCl4气体、Ar气体、H2气体和NH3气体中选择的一种气体或多种气体的混合气体的气体供给通路338连接。在处理时，这些气体经由喷淋头320的气体导入口326和气体扩散空间325，从多个喷出孔324被导入处理室300内。
在处理室300的底壁311B的中央部形成有圆形的孔317，在底壁311B上以覆盖该孔317的方式设置有向下突出的排气室350。在排气室350的侧面连接有排气管351，在该排气管351上连接有排气装置352。于是，通过该排气装置352的动作，能够使处理室300内减压至规定的真空度。
在基座312上以相对基座312的表面能够伸出没入的方式设置有用于支撑晶片W并使其升降的三根(图示仅为两根)晶片支撑销360。这些晶片支撑销360固定在支撑板361上。并且，晶片支撑销360通过气缸等驱动机构(未图示)随支撑板361升降。
在处理室300的侧壁311C上设置有用于在其与外部之间搬入搬出晶片W的搬入搬出口318，和开关该搬入搬出口318的闸阀337。
在这样构成的处理室300的喷淋头320上连接有匹配器104，进一步，在该匹配器104上通过同轴电缆102连接有高频电源200(或者高频电源240)。
在处理室300中对晶片W实施成膜处理时，从已进行上述校正的高频电源200向喷淋头320供给例如350kHz的高频电力。由此，在喷淋头320和下部电极316之间产生高频电场，供给到处理室300内的处理气体被等离子体化，在晶片W上形成Ti膜或TiN膜。
而且，本发明不仅能够应用于上述等离子体CVD装置，也能够应用于干蚀刻装置、溅射装置、灰化装置等通过向处理室内的电极供给高频电力，能够形成等离子体并进行等离子体处理的装置。此外，例如也能够应用于激光产生用高频系统、高频加热系统等所有使用高频电源的系统中。
以上，参照附图说明了本发明的适宜的实施方式，但本发明并不限于所述例子。只要是本行业的技术人员，在本发明的内容所记载的范畴内，能够想到各种变更例或修正例，应该了解它们也当然属于本发明的技术范围。
产业上的可利用性
本发明能够应用于等离子体处理装置、高频电源的校正方法、高频电源。

Claims (9)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
高频电源，其具有至少能够将高频电力的电力设定值与用于校正输出电力的偏移值作为数字数据输入的数据输入端子、和输出所述高频电力的电力输出端子，根据所述电力设定值与所述偏移值调整目标电力输出值，从所述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力；
处理室，其经由匹配器被供给从所述高频电源经由传送路径传送的高频电力且利用由此生成的处理气体的等离子体对被处理基板实施等离子体处理；
电力值检测单元，其介于所述传送路径与所述匹配器之间，且对输入所述匹配器的高频电力的值进行检测；和
电源控制单元，其在校正所述高频电源时，根据所述电力设定值与由所述电力值检测单元检测出的电力检测值的差值求取所述偏移值，将所述电力设定值和所述偏移值数字传送至所述高频电源的数据输入端子，由此，以使输入所述匹配器的高频电力的值成为所述电力设定值的方式，控制从所述高频电源的电力输出端子输出的高频电力。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述传送路径由同轴电缆构成。
3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述数字数据是串行数据。
4.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述高频电源通过使所述电力设定值和所述偏移值相乘而求取所述目标电力输出值。
5.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述高频电源在其内部具有用于使从所述电力输出端子输出的高频电力的值稳定为所述目标电力输出值的高频电力稳定电路。
6.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
高频电源，其具有输出高频电力的电力输出端子，根据所述高频电力的电力设定值和用于校正输出电力的偏移值调整目标电力输出值，从所述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力；
处理室，其经由匹配器被供给从所述高频电源经由传送路径传送的高频电力且利用由此生成的处理气体的等离子体对被处理基板实施等离子体处理；和
电力值检测单元，其介于所述传送路径与所述匹配器之间，且对输入所述匹配器的高频电力的值进行检测，其中，
所述高频电源具有下述自动校正功能：输入由所述电力值检测单元检测出的电力检测值，根据该电力检测值与所述电力设定值的差值求取偏移值，根据该偏移值和所述电力设定值调整目标电力输出值，由此，以使输入所述匹配器的高频电力的值成为所述电力设定值的方式，调整从所述高频电源的电力输出端子输出的高频电力。
7.一种高频电源的校正方法，其为通过电源控制单元对隔着传送路径连接有负载的高频电源进行校正的方法，其特征在于：
所述高频电源构成为，具有至少能够将高频电力的电力设定值与用于校正输出电力的偏移值作为数字数据输入的数据输入端子、和输出所述高频电力的电力输出端子，根据所述电力设定值和所述偏移值调整目标电力输出值，并从所述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力，
重复下述工序，直至所述电力检测值达到所述电力设定值：
通过所述电源控制单元向所述高频电源的所述数据输入端子输入校正用的电力设定值和校正用的偏移值，并调整所述目标电力输出值，从所述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力的工序；和
通过所述电源控制单元，根据由介于所述传送路径和所述负载之间的电力值检测单元检测出的、供向所述负载的高频电力的电力检测值与所述电力设定值的差值变更所述校正用的偏移值，向所述高频电源的数据输入端子供给所述已变更的校正用的偏移值的工序，
当所述电力检测值达到所述电力设定值时，将此时的校正用的偏移值作为用于校正所述高频电源的输出电力的偏移值。
8.一种高频电源的校正方法，其为隔着传送路径连接有负载的高频电源的校正方法，其特征在于：
所述高频电源构成为，具有输出高频电力的电力输出端子，根据所述高频电力的电力设定值和用于校正输出电力的偏移值调整目标电力输出值，从所述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的所述高频电力，
重复下述工序，直至所述电力检测值达到所述电力设定值：
通过所述高频电源，根据校正用的电力设定值和校正用的偏移值调整所述目标电力输出值，从所述高频电源的所述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的所述高频电力的工序；和
通过所述高频电源，根据由介于所述传送路径和所述负载之间的电力值检测单元检测出的、供向所述负载的高频电力的电力检测值与所述电力设定值的差值变更所述校正用的偏移值的工序，并且，
当所述电力检测值达到所述电力设定值时，将此时的校正用的偏移值作为用于校正所述高频电源的输出电力的偏移值。
9.如权利要求7或8所述的高频电源的校正方法，其特征在于：
所述校正用的偏移值按照所述电力检测值与所述电力设定值的差值的1/2进行变更。
10.如权利要求7或8所述的高频电源的校正方法，其特征在于：
所述负载由被供给从所述高频电源通过所述传送路径传送的高频电力、且通过由此生成的处理气体的等离子体对被处理基板实施等离子体处理的处理室，和
设置在所述传送路径与所述处理室之间的、用于使所述处理室侧的阻抗与所述传送路径侧的阻抗匹配的匹配器构成。
11.一种高频电源，其特征在于，包括：
振荡器；
调整来自所述振荡器的输出电平的电平调整单元；
对已通过所述电平调整单元的输出进行放大的放大单元；
输出来自所述放大单元的高频电力的电力输出端子；
至少能够将所述高频电力的电力设定值、与用于校正从所述电力输出端子输出的输出电力的偏移值作为数字数据输入的数据输入端子；和
根据从所述数据输入端子输入的所述电力设定值与所述偏移值求取目标电力输出值，以从所述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力的方式控制所述电平调整单元的电力控制单元。
12.一种高频电源，其特征在于，包括：
振荡器；
调整来自所述振荡器的输出电平的电平调整单元；
对已通过所述电平调整单元的输出进行放大的放大单元；
将来自所述放大单元的高频电力输出至传送路径的电力输出端子；和
电力控制单元，其输入由与所述传送路径的终端连接的电力值检测单元检测出的电力检测值，根据该电力检测值与所述高频电力的电力设定值的差值求取偏移值，根据该偏移值与所述电力设定值求取目标电力输出值，以从所述电力输出端子输出与该目标电力输出值相应的高频电力的方式控制所述电平调整单元。
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