CN102709145A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供等离子体处理装置。在周期性地对在等离子体处理中使用的高频的功率进行调制的方式中，尽可能地减少等离子体阻抗的变动和向高频电源的反射，保证等离子体的稳定性、再现性以及高频电源的安全保护。在该等离子体处理装置中，不仅以与处理相应的特性对偏压控制用高频（LF）的功率进行频率调制，还与LF功率的脉冲调制同步地对其频率（LF频率）进行脉冲调制。即，使LF功率与LF频率之间在1个周期内具有如下的同步关系，在LF功率维持H电平的设定值PA的期间TA的时段内，LF频率也维持H电平的设定值FA，在LF功率维持L电平的设定值PB的期间TB的时段内，LF频率也维持L电平的设定值FB。

Description

等离子体处理装置
本申请是2009年3月31日提出的申请号为200910129589.4的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及对被处理基板实施等离子体处理的技术，特别涉及周期性地对在等离子体处理中使用的高频的功率进行调制的方式的等离子体处理装置及等离子体处理方法。
背景技术
在半导体器件、FPD（Flat Panel Display：平板显示器）的制造工艺中的蚀刻、沉积、氧化、溅射等处理中，为了在比较低的温度下使处理气体进行良好的反应，多利用等离子体。
近年来，制造工艺的设计规则日益精细，特别是在等离子体蚀刻中，要求更高的尺寸精度，要求进一步提高相对于蚀刻中的掩模或基底的选择比和面内均匀性。为此，为了实现腔室内的加工区域的低压力化、低离子能量化，在等离子体生成（高频放电）中使用40MHz以上的比以前高得多的频率的高频。另外，为了更精细地控制从等离子体引向基板的离子的能量（偏压），多在载置基板的电极上施加比较低的频率（通常在13.56MHz以下）的高频。
然而，如上所述，随着低压力化和低离子能量化的发展，已经不能忽视当前不成为问题的充电破坏（charging damage）的影响。即，在离子能量高的现有的装置中，等离子体电位即使在面内发生偏差也不会产生很大的问题，但是如果在低压下离子能量变低，则等离子体电位的面内不均匀易于引起由栅极氧化膜的电荷积累引起的破坏即充电破坏这样的问题。
关于该问题，在专利文献1中公开了如下方法，设置电流路径矫正单元，使得基于施加在晶片上的高频偏压的高频电流路径中的、晶片的外周附近的电流路径部分朝向对置电极的晶片相对面，或者设置阻抗调整单元，使得从高频偏压看的至接地为止的阻抗在晶片面内大致均匀。由此，施加高频偏压时产生的自偏压在晶片面内的均匀性提高，能够抑制大的损伤。
然而，专利文献1中记载的技术存在以下问题，其需要设置电流路径矫正单元或阻抗调整单元，装置结构复杂，而且不能说一定能够实现等离子体处理的面内均匀性。
另外，在等离子体处理中，在晶片面内离子与电子失去平衡而产生的局部电场诱发栅极氧化膜充电直至绝缘破坏，这种方式的充电破坏也成为问题。例如，在等离子体蚀刻中，虽然离子相对于晶片的主面垂直入射，但是电子还从斜方向入射，因此容易随机地存在局部的电荷失去平衡而诱发充电的位置。这种充电破坏不仅依赖于自偏压的面内不均匀性，还依赖于蚀刻图形的分布图等，所发生的位置不确定，利用专利文献1记载的技术不能有效地解决。
在防止上述那样的充电破坏方面，利用占空比可变的H电平／L电平或导通（ON）／断开（OFF）的脉冲对在等离子体生成中使用的高频的功率进行调制的方式是有效的。
然而，如上述那样对在等离子体处理中使用的高频的功率进行脉冲调制的方式，由于高频的功率以脉冲频率周期性地进行变化，等离子体或离子鞘（sheath）的阻抗周期性地变化，匹配器的自动匹配功能不能与其一致，导致处理容器内的等离子体生成/分布特性或离子能量发生变动，存在不能取得工艺的再现性以及由于反射波而导致高频电源过热或者故障等的问题，难以适用于量产装置。
专利文献1：日本特开2001－185542号公报
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术的问题点而完成的，其目的是提供一种实用性较高的等离子体处理装置、等离子体处理方法和计算机可读取的存储介质，该等离子体处理装置在周期性地对在等离子体处理中使用的高频的功率进行调制的方式中，尽可能减少等离子体或离子鞘的阻抗变动以及向高频电源的反射，确保工艺的稳定性、再现性以及高频电源的安全保护。
为了达到上述目的，本发明的第一方案的等离子体处理装置包括：能够进行真空排气的处理容器；在上述处理容器内支撑被处理基板的第一电极；向在上述处理容器内设定在上述第一电极之上的处理空间供给处理气体的处理气体供给部；在上述处理容器内激励上述处理气体生成等离子体的等离子体激励部；为了将上述等离子体中的离子引入上述被处理基板而在上述第一电极上施加第一高频的第一高频供电部；以规定的周期对上述第一高频的功率进行调制的第一高频功率调制部；和与上述第一高频的功率调制实质上同步地对上述第一高频的频率进行调制的第一频率调制部。
在上述的装置结构中，第一高频功率调制部以规定的周期对用于将等离子体中的离子引入至基板的第一高频的功率进行调制，在时间上控制射入被处理基板的离子的能量，另一方面，第一频率调制部与第一高频的功率调制实质上同步地调制第一高频的频率，由此，能够消除伴随功率调制而产生的鞘电容的变动，抑制等离子体阻抗的变动甚至来自等离子体的反射，实现工艺的稳定性、再现性。
在本发明的一个优选实施方式中，第一高频功率调制部将1个周期分割成第一、第二、第三和第四状态（state），控制第一高频的功率，使得第一高频的功率在上述第一状态下维持第一功率设定值，在第二状态下从第一功率设定值变化为比其高的第二功率设定值，在第三状态下维持第二功率设定值，在第四状态下从第二功率设定值变化为第一功率设定值。另一方面，第一频率调制部控制第一高频的频率，使得第一高频的频率在第一状态下维持第一频率设定值，在第二状态下从第一频率设定值变化为比其高的第二频率设定值，在第三状态下维持第二频率设定值，在第四状态下从第二频率设定值变化为第一频率设定值。通过使第一高频的功率与频率之间具有上述那样的同步关系，即使为了得到所希望的工艺特性或工艺性能而任意设定第一高频的功率调制，也能够通过频率调制有效地补偿（抑制）伴随功率调制的等离子体阻抗的变动、反射。
另外，在一个优选实施方式中，第一高频供电部具有：产生第一高频的第一高频电源；匹配器，其包括匹配电路、传感器和控制器，该匹配电路包括电连接在该第一高频电源的输出端子与第一电极之间的可变电抗元件，该传感器用于测定包括该匹配电路的负载阻抗，该控制器响应该传感器的输出信号，使可变电抗元件可变，从而使负载阻抗与基准阻抗一致；和匹配控制器，其对匹配器进行控制，使得在第一状态或第三状态的任一状态下能够获得阻抗的匹配。另外，还设置有对从第一电极侧向第一高频电源在传输线路上传播的反射波的功率进行测定的反射波测定部。
优选在第三状态下获得阻抗的匹配的情况下，匹配控制部仅在第三状态中设定的规定期间的时段内使传感器的输出信号反馈到控制器。在此情况下，第一频率调制部选定第一频率设定值，使得在第一状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值为最小值或者其附近的值。
优选在第一状态下获得阻抗的匹配的情况下，匹配控制部仅在第一状态中设定的规定期间的时段内使传感器的输出信号反馈到控制器。在此情况下，第一频率调制部选定第三频率设定值，使得在第三状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或者其附近的值。
关于第二状态，优选第一高频功率调制部以规定的上升沿特性使第一高频的功率从第一功率设定值变化为第二功率设定值，与此同时，第一频率调制部以规定的上升沿特性使第一高频的频率从第一频率设定值变化为第二频率设定值，从而使得在第二状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或者其附近的值。
关于第四状态，优选第一高频功率调制部以规定的下降沿特性使第一高频的功率从第二功率设定值变化为第一功率设定值，与此同时，第一频率调制部以规定的下降沿特性使第一高频的频率从第二频率设定值变化为第一频率设定值，从而使得在第四状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或者其附近的值。
在另一优选实施方式中，第一高频功率调制部根据在第一状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值修正第一功率设定值，使得在后续的第一状态中供向负载的负载功率与目标值一致。其中，上述反射波功率的测定值优选为移动平均值。上述另外，第一高频功率调制部根据在第三状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值修正第二功率设定值，使得在后续的第三状态中供向负载的负载功率与目标值一致。其中，上述反射波功率的测定值优选为移动平均值。
在一个优选实施方式中，上述等离子体激励部具有：在处理容器内与第一电极平行地相对配置的第二电极；和向第二电极施加适于生成处理气体的等离子体的频率的第二高频的第二高频供电部。另一个优选实施方式中的等离子体激励部具有：在处理容器内与第一电极平行地相对配置的第二电极；和向第一电极施加适于生成处理气体的等离子体的频率的第二高频的第二高频供电部。在此情况下，还能够设置第二频率调制部，与第一高频的功率调制实质上同步地对第二高频的频率进行调制。或者，也可以设置第二高频功率调制部，与第一高频的功率调制实质上同步地调制第二高频的功率。
本发明第二方案的等离子体处理装置包括：能够进行真空排气的处理容器；向上述处理容器内供给处理气体的处理气体供给部；为了在上述处理容器内对上述处理气体进行激励而生成等离子体，向设置在上述处理容器之中或附近的第一电极或天线施加第一高频的第一高频供电部；以规定的周期对上述第一高频的功率进行调制的第一高频功率调制部；和与上述第一高频的功率调制实质上同步地对上述第一高频的频率进行调制的第一频率调制部。
在上述的装置结构中，第一高频功率调制部以规定的周期对有助于等离子体生成的第一高频的功率进行调制，例如，为了实现防止充电破坏，在时间上控制等离子体密度，另一方面，第一频率调制部与第一高频的功率调制实质上同步地对第一高频的频率进行调制，由此，能够消除伴随功率调制的等离子体电容的变动，抑制等离子体阻抗的变动进而抑制来自等离子体的反射，实现工艺的稳定性、再现性。
在本发明的一个优选实施方式中，第一高频功率调制部将1个周期分割成第一、第二、第三和第四状态，控制第一高频的功率，使得第一高频的功率在第一状态下维持第一功率设定值，在第二状态下从第一功率设定值变化为比其高的第二功率设定值，在第三状态下维持第二功率设定值，在第四状态下从第二功率设定值变化为第一功率设定值。另一方面，第一频率调制部控制第一高频的频率，使得第一高频的频率在第一状态下维持第一频率设定值，在第二状态下从第一频率设定值变化为比其低的第二频率设定值，在第三状态下维持第二频率设定值，在第四状态下从第二频率设定值变化为第一频率设定值。通过使第一高频的功率与频率之间具有上述那样的同步关系，即使为了得到所希望的工艺特性或工艺性能而任意设定第一高频的功率调制，也能够通过频率调制有效地补偿（抑制）伴随功率调制的等离子体阻抗的变动、反射。
另外，在一个优选实施方式中，第一高频供电部具有：产生第一高频的第一高频电源；匹配器，其包括匹配电路、传感器和控制器，该匹配电路包括电连接在该第一高频电源的输出端子与第一电极之间的可变电抗元件，该传感器用于测定包括该匹配电路的负载阻抗，该控制器响应该传感器的输出信号，使可变电抗元件可变，从而使负载阻抗与基准阻抗一致；和匹配控制器，其对匹配器进行控制，使得在第一状态或第三状态的任一状态下能够获得阻抗的匹配。另外，还设置有对从第一电极侧向第一高频电源在传输线路上传播的反射波的功率进行测定的反射波测定部。
优选在第三状态下获得阻抗的匹配的情况下，匹配控制部仅在第三状态中设定的规定期间的时段内使传感器的输出信号反馈到控制器。在此情况下，第一频率调制部选定第一频率设定值，使得在第一状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值为最小值或者其附近的值。
优选在第一状态下获得阻抗的匹配的情况下，匹配控制部仅在第一状态中设定的规定期间的时段内使传感器的输出信号反馈到控制器。在此情况下，第一频率调制部选定第三频率设定值，使得在第三状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或者其附近的值。
关于第二状态，优选第一高频功率调制部以规定的上升沿特性使第一高频的功率从第一功率设定值变化为第二功率设定值，与此同时，第一频率调制部以规定的下降沿特性使第一高频的频率从第一频率设定值变化为第二频率设定值，从而使得在第二状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或者其附近的值。
关于第四状态，优选第一高频功率调制部以规定的下降沿特性使第一高频的功率从第二功率设定值变化为第一功率设定值，与此同时，第一频率调制部以规定的上升沿特性使第一高频的频率从第二频率设定值变化为第一频率设定值，从而使得在第四状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或者其附近的值。
在另一优选实施方式中，第一高频功率调制部根据在第一状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值修正第一功率设定值，使得在后续的第一状态中供向负载的负载功率与目标值一致。其中，该反射波功率的测定值优选为移动平均值。另外，第一高频功率调制部根据在第三状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值修正第二功率设定值，使得在后续的第三状态中供向负载的负载功率与目标值一致。其中，该反射波功率的测定值优选为移动平均值。
在一个优选实施方式中，被施加等离子体生成用的第一高频的第一电极在处理容器内支撑被处理基板。在另一个优选实施方式中，被施加等离子体生成用的第一高频的第一电极与在处理容器内支撑被处理基板的第二电极平行地相对。在此情况下，为了从等离子体将离子引入基板，也可以在第一电极上施加来自第二高频供电部的第二高频。
本发明的第一方案的等离子体处理方法是以一定周期对施加在设置在能够进行真空排气的处理容器之中或其附近的电极或天线上的高频的功率进行调制的等离子体处理方法，与上述高频的功率调制实质上同步地对上述高频的频率进行调制。
在上述等离子体处理方法中，以规定的周期对高频的功率进行调制，在时间上控制等离子体密度或离子能量，另一方面，与高频的功率调制实质上同步地对高频的频率进行调制，由此，能够消除伴随功能调制的等离子体电容的变动，抑制等离子体阻抗的变动进而抑制来自等离子体的反射，实现工艺的稳定性、再现性。
在本发明的一个优选实施方式中，在1个周期内，使高频的功率和频率至少在2个阶段上同时可变。
另外，本发明的计算机可读取的介质是存储有在计算机上动作的控制程序的计算机存储介质，上述控制程序在执行时控制等离子体处理装置进行本发明的等离子体处理方法。
发明的效果
根据本发明的等离子体处理装置、等离子体处理方法或计算机可读取的存储介质，通过上述那样的结构和作用，为了得到所希望的工艺特性，即使周期性地调制在等离子体处理中使用的高频的功率，也能尽可能地减少等离子体或离子鞘的阻抗变动或向高频电源的反射，能够保证加工的稳定性、再现性和高频电源的安全保护。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式中的电容耦合型等离子体蚀刻装置的结构的纵截面图。
图2是用于说明第一实施方式中的脉冲调制方式的基本方法的波形图。
图3是表示第一实施方式的脉冲调制方式中的LF功率与LF频率之间的同步关系的波形图。
图4是表示第一实施方式中的偏压控制用的高频电源和匹配器的结构的图。
图5是表示在第一实施方式中用于决定L电平的频率设定值的程序的顺序的流程图。
图6是用于说明在图5的流程中使用的一个方法的波形图。
图7是用于说明在图5的流程中使用的一个方法的波形图。
图8用于说明在图5的流程中将测定值数据图表化的方法。
图9是用于说明在图5的流程中使用的变形例的方法的波形图。
图10是表示用于决定LF功率／频率的上升沿特性的程序的顺序的流程图。
图11是表示图10的流程的作用的波形图。
图12是表示用于控制LF功率的程序的顺序的流程图。
图13是表示图12的流程的作用的波形图。
图14是表示第二实施方式中的等离子体蚀刻装置的结构的纵截面图。
图15是表示第三实施方式中的等离子体蚀刻装置的结构的纵截面图。
图16是用于说明第三实施方式中的脉冲调制方式的基本方法的波形图。
图17是表示实施方式中的控制部的结构例的框图。
符号的说明
10：腔室（处理容器）
12：基座（下部电极）
24：排气装置
28：（偏压控制用）高频电源
32：下部匹配器
56：上部电极（喷淋头）
70：（等离子体生成用）高频电源
72：上部匹配电路
65：处理气体供给部
80：控制部
82：振荡器
84：功率放大器
90：匹配电路
92：控制器
94：RF传感器
100：门电路
102：（等离子体生成用）高频电压
104：匹配器
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。
图1表示本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的结构。该等离子体处理装置构成为电容耦合型的平行平板等离子体蚀刻装置，例如，具有铝或不锈钢等金融制的圆筒形腔室（处理容器）10。腔室10安全接地。
在腔室10内，作为下部电极水平地配置有载置作为被处理基板的例如半导体晶片W的圆板形的基座12。该基座12例如由铝构成，通过从腔室10的底向垂直上方延伸的例如陶瓷制的绝缘性筒状支撑部14被非接地支撑。沿该筒状支撑部14的外周，在从腔室10的底部向垂直上方延伸的导电性的筒状内壁部16与腔室10的侧壁之间形成有环形的排气通道18，在该排气通道18的底部设置有排气口20。在该排气口20上经排气管22连接有排气装置24。排气装置24具有涡轮分子泵等真空泵，能够将腔室10内的处理空间减压到所希望的真空度。在腔室10的侧壁上安装有开闭半导体晶片W的搬入搬出口的闸阀26。
在基座12上，经RF电缆30、下部匹配器32和下部供电棒34电连接有高频电源28。高波电源28输出具有一种频率（通常在13.56MHz以下）的偏压控制用的高频（LF），该频率的偏压控制用的高频适于控制被引入基座12的半导体晶片W的离子的能量。本实施方式的高频电源28构成为，在控制部80的控制下，不仅能够对偏压控制用高频（LF）的功率进行脉冲调制（AM调制），还能够对其频率进行脉冲调制（FM调制）。RF电缆30例如由同轴电缆构成。
在下部匹配器32中，如后所述，收纳有用于在高频电源28侧的阻抗与负载（电极、等离子体、腔室）侧的阻抗之间获得匹配的匹配电路，并且，还设置有自动匹配用的RF传感器、步进电机、控制器等。
一般而言，在等离子体处理装置中，向配置在处理容器中或附近的电极或天线施加高频的高频供电部不仅具备输出高频的高频电源，还设置有用于在负载侧（电极、等离子体、腔室）的阻抗与高频电源侧的阻抗之间获得匹配（matching）的匹配器。高频电源由于通常设计成50Ω的纯电阻输出，因此设定或者调节匹配器内的阻抗，使得包括匹配器在内的负载侧的阻抗成为50Ω。这种匹配器构成为在匹配电路内包括一个或多个可变电抗元件（可变电容器、可变电感线圈等），通过利用步进电机等选择可变范围内的各步进位置或者具体位置（position），能够调整匹配器内的阻抗进而调整负载阻抗。在等离子体处理中，当由于压力变动等而使得等离子体阻抗改变时，匹配器的自动匹配功能工作，可变地调整这些可变电抗元件的阻抗位置，自动地修正负载阻抗，使得与匹配点（50Ω）一致。
基座12具有比半导体晶片W大一圈的直径或口径。在基座12的上表面上载置有作为处理对象的半导体晶片W，沿该半导体晶片W的周围安装有聚焦环36。该聚焦环36与半导体晶片W的被蚀刻材料相应地由例如Si、SiC、C、SiO2中的任一种材料构成。
在基座12的上表面上，设置有晶片吸附用的静电吸盘38。该静电吸盘38将片形或网形的导电体夹在膜状或板状的电介质中，一体地形成或者一体地固定在基座12的上表面上，在导电体上经开关42和高压线44电连接有配置在腔室10的外部的直流电源40。利用由直流电源40施加的直流电压，能够利用库仑力将半导体晶片W吸附保持在静电吸盘38上。
在基座12的内部，例如设置有沿圆周方向延伸的环形的制冷剂室46。通过冷却单元（未图示）经配管48、50向该制冷剂室46循环供给规定温度的制冷剂例如冷却水。能够利用制冷剂的温度控制静电吸盘38上的半导体晶片W的温度。进而，为了进一步提高晶片温度的精度，经供气管52和基座12内部的气体通道54，向静电吸盘38与半导体晶片W之间供给来自传热气体供给部（未图示）的传热气体例如He气体。
在腔室10的顶部，与基座12平行相对地设置有兼作上部电极的喷淋头56。该喷淋头56具有与基座12相对的电极板58和以能够从其背后（上面）装卸的方式支撑该电极板58的电极支撑体60，在电极支撑体60的内部设置有气体室62，在电极支撑体60和电极板58上形成有从该气体室62向基座12一侧贯通的多个喷气孔64。电极板58与基座12之间的空间S成为等离子体生成空间乃至处理空间。在设置在气体室62的上部的气体导入口62a上连接有来自处理气体供给部65的气体供给管66。电极板58例如由Si、SiC或C构成，电极支撑体60例如由阳极化处理过的铝构成。
在喷淋头56与腔室10的上表面开口边缘部之间，例如密封地塞入有由氧化铝构成的环形的绝缘体68。喷淋头56以非电接地的方式安装在腔室10上，另一高频电源70经RF电缆72、上部匹配器74和上部供电棒76与喷淋头56电连接。高频电源70无调制地即以一定功率和一定频率输出具有适于高频放电即等离子体生成的频率的高频（HF），该频率优选为40MHz以上。RF电缆72例如由同轴电缆构成。在匹配器74中收纳有用于在高频电源70侧的阻抗与负载（电极、等离子体、腔室）侧的负载之间取得匹配的匹配电路，并且，还设置有自动匹配用的RF传感器、步进电机、控制器等。
如后所述，控制部80包括微型计算机和各种接口，根据保存在外部存储器或内部存储器中的软件（程序）和处理方案信息，控制该等离子体蚀刻装置内的各部，例如排气装置24、高频电源28和70、匹配器32和74、直流电源开关42、冷却单元（未图示）、传热气体供给部（未图示）、和处理气体供给部65等的各自的动作以及装置整体的动作（序列（sequence））。
在该等离子体蚀刻装置中，为了进行蚀刻，首先使闸阀26成为打开状态，将加工对象的半导体晶片W搬入腔室10内，放置在静电吸盘38上。然后，从处理气体供给部65以规定的流量向腔室10内导入蚀刻气体（一般是混合气体），通过排气装置24令腔室10内的压力成为设定值。进而，从高频电源70经上部匹配器74将等离子体生成用的高频（HF）施加到上部电极56，与此同时，从高频电源28经下部匹配器32将偏压控制用的高频（LF）施加在基座12上。另外，从直流电源40将直流电压施加到静电吸盘38上，将半导体晶片W固定在静电吸盘38上。从喷淋头56喷出的蚀刻气体在2个电极12、56之间通过高频放电而等离子体化，利用在该等离子体中生成的自由基、离子将半导体晶片W表面的被加工膜蚀刻成所希望的图形。
该电容耦合型等离子体蚀刻装置通过在上部电极（喷淋头）56上施加适于等离子体生成的比较高的频率（40MHz以上）的高频（HF），在令人满意的离解状态下使等离子体高密度化，即使在更低压的条件下也能形成高密度等离子体。与此同时，通过在基座12上施加适于离子引入的比较低的频率（13.56MHz以下）的高频（LF），能够更精细地控制粒子能量，提高各向异性蚀刻的加工精度。
进而，在控制部80的控制下，在高频电源28中以占空比（duty）可变的H电平／L电平或导通（ON）／断开（OFF）的脉冲对偏压控制用高频（LF）的功率进行调制，由此，能够在时间上控制射入半导体晶片W的离子的能量，进一步提高选择性等加工特性。
图2表示本实施方式中的脉冲调制方式的基本方法。在本实施方式中，不仅是以与工艺相应的一定的频率（例如10kHz）和占空比（例如50％）对偏压（bias）控制用高频（LF）的功率进行脉冲调制，还与LF功率的脉冲调制同步地对其频率（LF频率）进行脉冲调制。即，在LF功率与LF频率之间具有如下的同步关系，在一个周期内，在LF功率保持H电平的设定值PA（例如500W）的期间TA的时段内，LF频率也维持H电平的设定值FA（例如13.56MHz），在LF功率维持L电平的设定值PB（例如100W）的期间TB的期间，LF频率也维持L电平的设定值FB（例如12.05MHz）。这里，LF频率的H电平／L电平是指两个不同的频率设定值之间的相对的高低关系，H电平是相对高的频率设定值，L电平是相对低的频率设定值。
而且，在图2中虽然在完全相同的时刻（相同的相位、相同的占空比）进行LF功率的脉冲调制与LF频率的脉冲调制，但是在现实上，也可以在时间轴上，在LF功率、LF频率发生变化的时刻（相位、占空比）上产生偏移。但是，脉冲调制的频率需要在LF功率与LF频率上同步或一致。
在基座12上施加偏压控制用的高频（LF）的情况下，LF功率与形成在基座12上的离子鞘的厚度（下部鞘厚度）之间具有一定的比例关系，当LF功率取H电平的一定的值PA时，下部鞘厚度也成为H电平的一个值DA，在LF功率为L电平的一定的值PB时，下部鞘厚度也成为L电平的一个值DB。这里，下部鞘的厚度越大则其鞘电容（capacitance）变得越小，下部鞘的厚度越小则鞘电容变得越大。
在本实施方式中，在控制部80的控制下，下部匹配器32进行动作，使H电平期间TA中的负载侧的阻抗与高频电源28侧的阻抗匹配，忽视（不检测）L电平期间TB中的负载阻抗。特别是，这样，在H电平期间TA中下部鞘厚度在H电平的值DA处获得阻抗匹配，当从这样的状态转变为L电平期间TB时，下部鞘厚度从谐振点偏离与从H电平的值DA变化到L电平的值DB相应的量（即，下部鞘电容增大的量），不能获得阻抗匹配。因而，为了尽量减少L电平期间TB中的这种阻抗匹配的偏离，将LF频率降低到比H电平时的基准频率FA适当低的L电平的值FB，使得消除下部鞘厚度的减少即鞘电容（capacitance）的增大。
这样，在此实施方式的脉冲调制方式中，在H电平期间TA中利用下部匹配器32的自动匹配功能，在高频电源28与负载之间获得阻抗匹配，在L电平期间TB中，下部匹配器32不响应负载阻抗，而采用高频电源28适当降低LF频率的方法，修正阻抗匹配的偏离。从而，即使由于LF功率在H电平与L电平之间周期性地变化，使得下部鞘的电容周期性地变动，但是因为等离子体阻抗乃至负载阻抗不剧烈变动，所以不存在下部匹配器32的自动匹配摆动（hunting）的问题，能够有效地抑制从等离子体负载向高频电源28的反射。
图3更详细地表示本实施方式的频率调制方式中的LF功率与LF频率之间的同步关系。如图所示，脉冲调制的1个周期分割为4种状态，即第一状态TB、第二状态TC、第三状态TA和第四状态TD。这里，第一状态TB与上述L电平期间相对应，第三状态TA与上述H电平期间相对应。第二状态TC是使LF功率和LF频率分别从L电平的设定值PB、FB变化为H电平的设定值PA、FA的期间。第四状态TD是使LF功率和LF频率分别从H电平的设定值PA、FA变化为L电平的设定值PB、FB的期间。
在第三状态TA的期间中，如上所述，因为通过下部匹配器32的自动匹配获得阻抗匹配，所以从负载的等离子体反射到高频电源28的LF反射波的功率非常低（JA）。第一状态TB的期间中也如上所述，由于通过LF频率的脉冲调制修正阻抗匹配的偏离，因此LF反射功率被抑制为相当低的电平JB。然而，在第二状态TC和第四状态TD的期间中，由于自动匹配的功能或者其补偿功能实质上不进行动作，因此产生脉冲（impulse）状的LF反射功率。
如果匹配器32对这种第二状态TC和第四状态TD中的LF反射功率的变动产生感应，则自动匹配的稳定性、精度下降，第三状态TA中的LF反射功率增大，进而第一状态TB中的LF反射功率也增大。
在本实施方式中，控制部80通过高频电源28控制脉冲调制的所有时间性的特性（频率、占空比、相位等），还管理依次反复切换第一～第四状态的定时。进而，控制部80还控制下部匹配器32对负载阻抗产生感应的周期乃至期间，如图3所示，在第三状态TA中，在不位于第二状态TC的终端或第四状态TD的始端的时刻，设定有匹配器感应期间TM。
图4表示本实施方式中的高频电源28和下部匹配器32的结构。高频电源28具备：振荡输出频率可变的正弦波的振荡器82；和以可变的放大率对从该振荡器82输出的正弦波的功率进行放大的功率放大器84。控制部80通过振荡器82进行LF频率的脉冲调制或可变控制，通过功率放大器84进行LF功率的脉冲调制或可变控制。
下部匹配器32具有：包括至少1个可变电抗元件的匹配电路90；用于个别地对该匹配电路90的各可变电抗元件的阻抗、位置进行可变控制的控制器92；和具有测定包括匹配电路90在内的负载阻抗的功能的RF传感器94。
在图示的例子中，匹配电路90构成为由2个可变电容器C1、C2和一个电感线圈L1组成的T形电路，控制器92通过步进电机96、98对可变电容器C1、C2的阻抗、位置进行可变控制。RF传感器94例如具有对其设置位置上的传输线路上的RF电压和RF电流分别进行检测的电压传感器和电流传感器，根据电压测定值和电流测定值以复数表示求取负载阻抗的测定值。控制器92例如由微型计算机构成，通过RF传感器94经门电路100取得负载阻抗的测定值，从控制部80取得各种设定值、指令。
门电路100在控制部80的控制下，在脉冲调制的各周期中，仅在设定在第三状态TA内的匹配器感应期间TM（图3）的期间向控制器90提供RF传感器94的输出信号（负载阻抗测定值）。由此，控制器92仅在第三状态TA内的匹配器感应期间TM中输入RF传感器94的输出信号，通过步进电机96、98对可变电容器C1、C2的阻抗、位置进行可变控制，使得负载阻抗测定值与基准阻抗或匹配点（通常是50Ω）一致。
在本实施方式中，在高频电源28的输出端子上还设置有反射波测定电路102，该反射波测定电路102接收从负载侧沿传输线传输来的反射波，并测定反射波的功率。如后所述，控制部80根据通过反射波测定电路102取得的反射功率测定值，进行脉冲调制的各状态下的各种参数的选定、控制。
如上所述，在本实施方式中的LF频率的脉冲调制中，在第一状态TB中，将LF频率降低到比第三状态TA时的H电平的基准频率FA适当低的L电平的值FB。
图5表示为了决定L电平的频率设定值FB，在控制部80中执行的程序的顺序。该流程可以在系统启动开始之后，在上述那样的控制部80和下部匹配器32的自动匹配稳定后执行。
首先，在初始化中取入所需要的参数和设定值（步骤S1）。然后，如果从前一个周期的第四状态TD切换到当前周期的第一状态TB（步骤S2），则通过功率放大器84将LF功率控制成L电平的设定值PB，并通过振荡器82将LF频率控制成L电平的临时频率设定值FB(1)（步骤S3）。然后，在该第一状态TB中设定的LF功率测定期间，反射波测定电路102检测LF反射功率，求取测定值（有效值或平均值）JB(1)，控制器80在存储器上使LF反射功率测定值JB(1)与临时设定值FB(1)相对应（步骤S4）。
在每个周期中，如图6所示以一定的步进（step）宽度减少或者如图7所示以一定的步进宽度增加第一状态TB的临时频率设定值FB（n），使LF反射功率测定值JB（n）与临时频率设定值FB（n）相对应并加以记录，反复多次进行该一连的处理（步骤S2～S6）。其中，在图6和图7中，省略第二状态TC和第四状态TD。
然后，例如如图8所示那样将测定值数据绘图，算出与通过最小二乘法等求出的LF反射功率的最小值JBm或者其附近的值相对应的LF频率，将该频率作为第一状态TB中的L电平的频率设定值FB（步骤S7）。
而且，如图9所示，也能采用在多个周期中，在第一状态TB中，以一定的上升率或减少率连续地增加或减少LF频率的方法，以此代替在每个周期中，以一定的步进宽度减少或增加第一状态TB的临时频率设定值。
另外，也可以代替使用上述那样的流程（图5），而根据过去的数据和处理条件（例如HF／LF功率、压力、气体种类等）推定下部鞘厚度，从以下部鞘厚度为变量的规定的运算式，选定进而决定第一状态TB中的L电平的频率设定值FB。在此情况下，也可以根据由反射波测定电路102得到的LF反射功率设定值进行频率设定值FB的验证、再选定。
图10表示为了决定在第二状态TC中使LF功率和LF频率分别从L电平转变为H电平的特性（上升沿特性），由控制部80执行的程序的顺序。图11表示该流程的作用。该流程利用上述那样的方法确定第三状态TA和第一状态TB的各种参数的设定值，也可以在将2个状态TB、TA中的LF反射功率抑制为低电平JB、JA并且稳定以后执行。
首先，在初始化中取入所需要的参数和设定值（步骤S10）。然后，如果从第一状态TB切换成第二状态TC（步骤S11），则通过功率放大器84和振荡器82，分别以临时的转变特性P（n）、F（n）使LF功率和LF频率上升（步骤S12）。这里，分别独立地设定临时的转变特性P（n）、F（n），如图11所示，将转变（上升）的开始时间tps、tfs和结束时间tpe、tfe、转变变化函数等作为参数。转变变化函数不限于梯度一定的直线PL、FL，也可以是对数函数的曲线PE、FE或N次函数（N≥2）或指数函数的曲线PN、FN等。
而且，在第二状态TC的期间中，反射波测定电路102测定LF反射功率，控制部80将其设定值与当前时刻的LF反射功率测定值的最小值进行比较（步骤S13），将在此比较中较小的值作为LF反射功率设定值的新的最小值（步骤S14）。而且，由于在第一次时不存在该时刻的最小测定值，因此无条件地将第一次的测定值作为最小值。LF反射功率的测定值也可以作为脉冲波形的峰值、平均值或者积分值求出。
在每个周期中，适当或者依次变更LF功率和LF频率的临时的转变特性P（n）、F（n），反复进行规定次数的上述那样的第二状态TC中的LF反射功率的测定、比较、最小值更新等一系列的处理（步骤S11～S16）。其结果是，将依次被更新而最后残留的LF反射功率设定值的最小值与数据库进行对照，确认是否是适当的值或允许范围内的值（步骤S17～S18），如果适当，则将能够得到该LF反射功率测定值时的临时的转变特性P（n)、F（n）设定为正规的转变特性（步骤S19）。在与数据库的对照（步骤S17）中，在本次得到的LF反射功率测定值的最小值不是适当的值的情况下，适当地变更初始化中的各种参数或设定值，从最初开始重新进行上述流程（步骤S17～S10）。
虽然省略了详细的说明，在第四状态TD下，使LF功率和LF频率分别从H电平转变为L电平的特性（下降沿特性）也能够根据与上述的流程（图10）相同的顺序决定。
接着，说明在本实施方式的频率调制中，为了进一步提高蚀刻处理的稳定性、再现性而控制LF功率的方法。
如上所述，在本实施方式中，在L电平的第一状态TB下通过LF频率的脉冲调制，在H电平的第三状态TA下通过下部匹配器32的自动匹配，能够尽可能地减少从等离子体负载向高频电源28的LF反射功率。然而，虽然这样的LF反射功率少但实际上仍然存在，因此，供向负载的功率即负载功率如果小于设定值或目标值，则离子能量会发生不希望的降低。另外，在LF反射功率变动时，在其影响下如果负载功率也变动，则离子能量也变动。这一点成为降低处理的稳定性、再现性的主要原因。
本实施方式的等离子体蚀刻装置还具备补偿这种LF反射功率的存在和变动的功能。图12表示在本实施方式中为了控制LF功率而在控制部80中执行的程序的顺序。图13表示该LF功率控制法的作用的一个例子。
首先，在初始化中取入所需要的参数和设定值（步骤S20）。然后，如果从前一个周期的第四状态TD切换成当前周期的第一状态TB（步骤S21），则通过功率放大器84将LF功率控制成当前周期用的设定值PB（步骤S22）。然后，在该第一状态TB中设定的LF功率测定期间，反射波测定电路102检测LF反射功率，求取测定值（有效值或平均值）Jn，控制部80取入该LF反射功率测定值Jn（步骤S23）。
接着，控制部80根据下面的数学式（1）求取第一状态TB中的下一个周期用的LF功率设定值PB（步骤S24）。
PB＝PMB＋J～n  ……（1）
这里，PMB是在第一状态TB中应该供向负载的负载功率的目标值，J～n是当前周期的时刻的LF反射功率测定值Jn的移动平均值。
接着，如果在当前周期中从第二状态TC切换至第三状态TA（步骤S25），则通过功率放大器84将LF功率控制为当前周期用的设定值PA（步骤S26）。然后，在该第三状态TA中设定的LF功率测定期间，反射波测定电路102检测LF反射功率，求取测定值（有效值或平均值）Jm，控制部80取入该LF反射功率测定值Jm（步骤S27）。
接着，控制部80根据下面的数学式（2）求取第三状态TA中的下一个周期用的LF功率设定值PA（步骤S28）。
PA＝PMA＋J～m  ……（2）
这里，PMA是在第三状态TA中应该供向负载的负载功率的目标值，J～m是当前周期的时刻的LF反射功率测定值Jm的移动平均值。
通过在脉冲调制的每个周期中反复进行上述一连的处理（步骤S21～S28），如图13所示，从高频电源28输出在第一状态TB和第三状态TA下应该供向等离子体负载的负载功率上增加LF反射功能及其变动的量（移动平均值）所得的LF功率。由此，消除LF反射功率及其变动的量，向等离子体负载稳定地供给所设定（目标值）的负载功率。这样，能够进一步提高工艺的稳定性、再现性。其中，上述那样的补偿LF反射功率及其变动的量的功能也可以仅在第一状态TB或第三状态TA的任一个中进行。
图14表示本发明的第二实施方式的等离子体处理装置的结构。图中，对于与上述第一实施方式的装置（图1）在结构或功能方面共用的部分标注相同的符号。
该等离子体处理装置构成为同时在基座（下部电极）12上施加等离子体生成用的高频和偏压控制用的高频的阴极耦合（cathode couple）方式（下部双频施加方式）的电容耦合型等离子体蚀刻装置。更详细而言，产生偏压控制用的高频（LF）的高频电源28经匹配器32与基座12电连接，并且，产生等离子体生成用的高频（HF）的高频电源128也经匹配器104与基座12电连接。上部电极（喷淋头）56直接安装在腔室10上，通过腔室10电接地。
在该等离子体蚀刻装置中，控制部80对于偏压控制用的高频（LF），也通过高频电源28和匹配器32，进行与上述相同的二重脉冲调制、即LF功率的脉冲调制和与其同步的LF频率的脉冲调制。
另一方面，如果进行这样的LF脉冲调制，则下部鞘厚度周期性地发生变化，受其影响，从基座12看到的HF的等离子体阻抗也周期性地发生变化，由此，从等离子体反射到高频电源128的HF反射功率增大。HF反射功率的增大引起等离子体密度、其分布特性的降低，成为高频电源128的故障的原因。
因而，在本实施方式中，采用能够使LF的脉冲调制同步，对HF的功率和／或频率进行脉冲调制的结构。即，虽然省略了图示，但与高频电源28相同地以频率可变的振荡器和放大率可变的功率放大器构成高频电源128，控制部80通过该振荡器进行HF频率的脉冲调制和可变控制，通过该功率放大器进行HF功率的脉冲调制和可变控制。另外，在匹配器104内，在RF传感器与控制器之间设置有门电路，在控制部80的控制下，该门电路仅在规定的匹配器感应期间中向控制器发送RF传感器的输出信号。进而，在高波电源128的输出端子上也设置有用于测定从负载侧沿传输线传输而来的HF反射波的功率的反射波测定电路（未图示），控制部80根据从该反射波测定电路取得的反射功率测定值，进行与HF的脉冲调制有关的各种参数的选定、控制。
而且，如图1的装置那样，在上部电极56上施加等离子体生成用的高频（HF）的上下部双频施加方式中，也能够构成为，控制部80通过高频电源70和匹配器74，与本实施方式相同地与LF的脉冲调制同步，对HF的功率和／或频率进行脉冲调制。
图15表示本发明的第三实施方式的等离子体处理装置的结构。图中，对与上述第一实施方式或上述第二实施方式的装置（图1、图14）在结构或功能上共同的部分标注相同的符号。
本等离子体处理装置构成为在基座（下部电极）12上施加等离子体生成用的高频的阴极耦合方式的电容耦合型等离子体蚀刻装置。
在本等离子体蚀刻装置中，当从高频电源128输出40MHz以上的高频，提高等离子体密度时，低离子能量化即半导体晶片W上的鞘电位变少（低偏压化），这样低偏压化与历来相比更甚，从而不能忽视充电破坏（绝缘破坏）的影响。当从等离子体流入半导体晶片W（栅电极）的电荷量超过某个阈值时发生充电破坏。该流入电荷量与晶片W面内的鞘电位的相对的差异相关。
在现有的使用低频的等离子体蚀刻装置中，由于鞘电位为数百伏特，较大，因此在等离子体中的电位（等离子体电位）上即使产生了面内不均匀，鞘电位的变化在晶片面内也相对较小，流入半导体晶片W的栅电极的电荷不会超过阈值。
但是，在本实施方式这样的高密度等离子体中，鞘电位为几十伏特左右，较小，因此在等离子体电位上产生面内不均匀的情况下的鞘电位的变化相对大，易于引起大量电子流入栅电极，易于发生依赖于基板表面连续暴露在等离子体中的时间的长短的充电破坏。
另外，在等离子体处理中，受到等离子体电位的面内不均匀性或电路图形的分布图（profile）等的影响，在局部上离子与电子失去平衡，由此导致在基板上的绝缘膜（例如栅极绝缘膜）上发生充电。在发生了充电的绝缘膜上，存在与蓄积电荷的量成比例的电位梯度或电场。如果这样的充电的状态积累增长而超过某个阈值，则在该位置绝缘膜受到损伤或者破坏。
在本实施方式中，以规定的周期交替地反复形成等离子体生成状态和等离子体非生成状态（没有生成等离子体的状态），使得流向栅极电极的流入电荷量不超过阈值或者因充电而在绝缘膜上蓄积的电荷的量不超过阈值。即，令连续的等离子体生成的时间为流入电荷量或充电电荷量不超过阈值的程度的较短的时间，之后形成不生成等离子体的状态，断续地使该状态反复。在等离子体生成状态的期间中，即使在晶片W上的任意位置产生过分的流入电荷或者充电，在等离子体非生成状态的期间中也会使多余的电荷或蓄积电荷向周围分散而恢复中性，因此阻止流入电荷或蓄积电荷的积累增大，能够有效地防止绝缘膜的破坏。由此，能够大幅改善等离子体处理的可靠性。
因为在等离子体蚀刻中交替地反复形成等离子体生成状态和等离子体非生成状态，所以在本实施方式中，控制部80控制高频电源128和匹配器104，使得以规定的周期交替地反复等离子体生成用的高频（HF）具有生成等离子体那样的H电平的振幅或峰值（即有效的功率）的H电平的期间，和等离子体生成用的高频（HF）具有不生成等离子体那样的L电平的振幅或峰值（即不具有有效的功率）的L电平的期间。
图16表示本实施方式中的脉冲调制方式的基本方法。在本实施方式中，与HF功率的脉冲调制同步，其频率（HF频率）也进行脉冲调制。更详细而言，使HF功率与HF频率之间在1个周期内具有以下以下的同步关系，在HF功率维持H电平的设定值PA（例如500W）的期间TA的时段内，HF频率维持L电平的设定值FB（例如基准的60MHz），在HF功率维持L电平的设定值PB（例如100W）的期间TB的期间，HF频率维持H电平的设定值FA（例如62.45MHz）。在此情况下，HF频率的H电平／L电平也是指2个不同的频率设定值之间的相对的高低关系，H电平是相对高的一方的频率设定值，L电平是相对低的一方的频率设定值。
在电容耦合型中，在上部电极与下部电极之间有等离子体时比没有等离子体时的等离子体电容大，越提高等离子体密度，则等离子体电容变得越大。即，施加HF时与不施加HF时相比，其等离子体电容大，HF的功率越高则等离子体电容越大。
从而，通过与HF功率的脉冲调制同步地在HF频率上施加反相位的脉冲调制，能够通过频率的可变控制消除伴随HF功率的脉冲调制等离子体电容周期性地发生变化的情况，能够抑制等离子体阻抗的急剧变动。
从而，在本实施方式的脉冲调制方式中，也能够在HF功率的H电平期间TA中通过匹配器104的自动匹配功能在高频电源128与负载之间获得阻抗匹配，在HF功率的L电平期间TB中利用高频电源128适当提高HF频率的方法修正阻抗匹配的偏离，以此代替匹配器104不响应负载阻抗。从而，通过HF功率在H电平与L电平之间周期性地发生变化，即使等离子体电容周期性地发生变动，也由于不存在等离子体阻抗乃至负载阻抗的急剧的变动，因此不存在匹配器104的自动匹配摆动的问题，能够有效地抑制从负载（特别是等离子体）侧向高频电源102的反射。
而且，在上述第二实施方式那样的下部双频施加方式的等离子体蚀刻装置（图14）中，也能够相对于等离子体生成用的高频（HF）施加与上述第三实施方式同样的脉冲调制。
另外，虽然省略了图示，即使在上部电极上施加等离子体生成用的高频（HF）的阳极耦合（anode couple）方式的等离子体处理装置中，也可以在HF上施加与第三实施方式同样的脉冲调制。
以上，对本发明的一个优选实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，能够进行种种变形。
例如，在上述的实施方式中，在被施加脉冲调制的高频的功率维持H电平的设定值的期间（功率H电平的期间）TA内设定匹配器感应期间，在功率H电平的期间TA中获得阻抗匹配。但是，在占空比较小的情况下，即在1个周期内功率H电平的期间TA占据的比例小，功率L电平的期间TB占据的比例大的情况下，也可以在功率L电平的期间TB内设定匹配器感应期间，在功率L电平的期间TB中获得阻抗匹配。
图17表示为了进行上述实施方式中的等离子体蚀刻方法，上述等离子体处理装置（图1、图14、图15）的各部分的控制以及控制整体的顺序（sequence）的控制部80的结构例。
该结构例的控制部80具有：经总线150连接的处理器（CPU）152、存储器（RAM）154、程序存储装置（HDD）156、软盘驱动器或光盘等的盘驱动器（DRV）158、键盘、鼠标等输入设备（KEY）160、显示装置（DIS）162、网络接口（COM）164和周边接口（I／F）166。
处理器（CPU）152从安装在盘驱动器（DRV）158中的FD或光盘等存储介质168读取所需要的程序的码，将其存储在HDD 156中。或者，也能够通过网络接口164从网络下载所需要的程序。然后，处理器（CPU）152从HDD156将在各阶段或者各情况下所需要的程序的码展开在工作存储器（RAM）154上，从而执行各步骤，进行所需要的运算处理，通过周边接口166控制装置内的各部（特别是排气装置24，高频电源28、70、128，匹配器32、74、104，处理气体供给部65等）。用于实施在上述实施方式中说明过的等离子体蚀刻方法的程序全部由该计算机系统执行。
上述实施方式是在腔室内通过平行平板电极之间的高频放电生成等离子体的电容耦合型等离子体处理装置。然而，本发明也能够适用于在腔室的上表面或周围配置有天线，在感应磁场下生成等离子体的感应耦合型等离子体处理装置，或者使用微波的功率生成等离子体的微波等离子体处理装置等。
本发明不限于等离子体蚀刻装置，也能够应用于等离子体CVD、等离子体氧化、等离子体氮化、溅射等其它等离子体处理装置。另外，本发明中的被处理基板不限于半导体晶片，也能够是平板显示器用的各种基板、光掩模、CD基板、印刷基板等。

Claims (16)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
能够进行真空排气的处理容器；
向所述处理容器内供给处理气体的处理气体供给部；
第一高频供电部，其向配置在所述处理容器之中或附近的第一电极或天线施加第一高频，以在所述处理容器内对所述处理气体进行激励而生成等离子体；
以规定的周期对所述第一高频的功率进行调制的第一高频功率调制部；和
与所述第一高频的功率调制实质上同步地对所述第一高频的频率进行调制的第一频率调制部。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一高频功率调制部将1个周期分割成第一、第二、第三和第四状态，控制所述第一高频的功率，使得所述第一高频的功率在所述第一状态下维持第一功率设定值，在所述第二状态下从所述第一功率设定值转变为比其高的第二功率设定值，在所述第三状态下维持所述第二功率设定值，在所述第四状态下从所述第二功率设定值转变为所述第一功率设定值；
所述第一频率调制部控制所述第一高频的频率，使得所述第一高频的频率在所述第一状态下维持第一频率设定值，在所述第二状态下从所述第一频率设定值转变为比其低的第二频率设定值，在所述第三状态下维持第二频率设定值，在所述第四状态下从所述第二频率设定值转变为所述第一频率设定值。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一高频供电部具有：
产生所述第一高频的第一高频电源；
匹配器，其包括匹配电路、传感器和控制器，该匹配电路包括电连接在所述第一高频电源的输出端子与所述第一电极之间的可变电抗元件，该传感器用于测定包括所述匹配电路的负载阻抗，该控制器响应所述传感器的输出信号，使所述可变电抗元件可变，从而使所述负载阻抗与基准阻抗一致；和
匹配控制部，其对所述匹配器进行控制，使得在所述第一状态或所述第三状态的任一状态下能够获得阻抗的匹配。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，具有：
对从所述第一电极侧向所述第一高频电源在传输线路上传播的反射波的功率进行测定的反射波测定部。
5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述匹配控制部仅在所述第三状态中设定的规定期间的时段内使所述传感器的输出信号反馈至所述控制器。
6.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一频率调制部选定所述第一频率设定值，使得在所述第一状态中通过所述反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或其附近的值。
7.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述匹配控制部仅在所述第一状态中设定的规定期间的时段内使所述传感器的输出信号反馈至所述控制器。
8.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一频率调制部选定所述第三频率设定值，使得在所述第三状态中通过所述反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或其附近的值。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一高频功率调制部以规定的上升沿特性使所述第一高频的功率从所述第一功率设定值转变为所述第二功率设定值，与此同时，所述第一频率调制部以规定的下降沿特性使所述第一高频的频率从所述第一频率设定值转变为所述第二频率设定值，使得在所述第二状态中通过所述反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或其附近的值。
10.根据权利要求4～8中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一高频功率调制部以规定的下降沿特性使所述第一高频的功率从所述第二功率设定值转变为所述第一功率设定值，与此同时，所述第一频率调制部以规定的上升沿特性使所述第一高频的频率从所述第二频率设定值转变为所述第一频率设定值，使得在所述第四状态中通过所述反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或其附近的值。
11.根据权利要求4～8中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一高频功率调制部根据在所述第一状态中通过所述反射波测定部得到的反射波功率的测定值修正所述第一功率设定值，使得在后续的所述第一状态中供向负载的负载功率与目标值一致。
12.根据权利要求4～8中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一高频功率调制部根据在所述第三状态中通过所述反射波测定部得到的反射波功率的测定值修正所述第二功率设定值，使得在后续的所述第三状态中供向负载的负载功率与目标值一致。
13.根据权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于：
通过所述反射波测定部，所述反射波功率的测定值作为移动平均值被提供。
14.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述处理容器内，所述第一电极支撑被处理基板。
15.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述处理容器内，所述第一电极与支撑被处理基板的第二电极平行地相对。
16.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，其特征在于，包括：
第二高频供电部，其在所述第一电极上施加第二高频，以从所述等离子体将离子引入所述基板。
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