CN107221486B - 等离子体处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子体处理方法，执行多次各自包括第一阶段和第二阶段的循环，第一阶段生成含有第一气体的第一处理气体的等离子体，第二阶段生成含有第一气体和第二气体的第二处理气体的等离子体，依照方案自动决定进行第二阶段的期间的开始时刻与来自气体供给系统的第二气体的输出的开始时刻之间的时间差。使用函数或者表确定与第二阶段的第一气体的流量和第二气体的流量对应的延迟时间。来自气体供给系统的第二气体的输出在比第二阶段的开始时刻仅靠前基于延迟时间设定的时间差的量的时刻开始。

Description

等离子体处理方法
技术领域
本发明的实施方式涉及被加工物的加工中所使用的等离子体处理装置中执行的等离子体处理方法。
背景技术
在半导体器件等电子器件的制造中，使用等离子体处理装置对被加工物进行等离子体处理。等离子体处理装置一般具有处理容器、气体供给系统、第一电极、第二电极、第一高频电源和第二高频电源。气体供给系统构成为对处理容器内供给气体。第一电极和第二电极设置成处理容器内的空间介于它们之间。第一高频电源将等离子体生成用的第一高频供给到第一电极和第二电极之中的一个电极，第二高频电源将离子引入用的频率较低的第二高频供给到第二电极。这样的等离子体处理装置中执行的等离子体处理中，一般情况下，从气体供给系统对处理容器内供给气体，为了生成等离子体将来自第一高频电源的第一高频供给到一个电极。来自第二高频电源的第二高频根据需要被供给到第二电极。
在等离子体处理中，交替进行生成第一处理气体的等离子体的第一阶段和生成第二处理气体的等离子体的第二阶段。即，有时实施多次各自包括第一阶段和第二阶段的循环。第一处理气体包括第一气体，第二处理气体包括第一气体和添加到该第一气体的第二气体。该等离子体处理中，在进行第一阶段的第一期间和进行第二阶段的第二期间第一气体被供给到处理容器内。此外，在第一期间和第二期间，第一高频被供给到一个电极。进而，在第二阶段中，第二高频被供给到第二电极。第二阶段中的第二高频的供给从第二阶段的开始时刻开始。而且，在第一阶段中，可以不向第二电极供给第二高频，或者，也可以对第二电极供给比第二阶段中使用的第二高频的功率低的功率的第二高频。
由于气体具有质量，所以在气体供给系统开始第二气体的输出的时刻起至该第二气体供给到处理容器内的时刻为止的期间需要时间。另一方面，第二高频从开始了来自第二高频电源的高频的输出的时刻起大致无延迟地被供给到第二电极。由此，产生在第二气体未到达处理容器内的时刻第二高频被供给到第二电极的情况。为了防止该情况，需要减少第二气体供给到处理容器内的时刻与第二高频供给到第二电极的时刻的时间差。
此外，在从气体供给系统使第二气体的输出停止的时刻起至该第二气体向处理容器内的供给结束为止的期间需要时间。另一方面，第二高频向第二电极的供给从使来自第二高频电源的第二高频的输出停止的时刻起大致无延迟地结束。由此，产生不管第二气体是否供给到处理容器内，第二高频的供给结束的情况。为了防止该情况，需要减少第二气体向处理容器内的供给结束的时刻与第二高频的供给结束的时刻的时间差。
而且，在专利文献1中提案有一种技术，使用处理容器内的等离子体的发光光谱，检测处理容器内被供给气体的时刻，在该时刻开始高频的供给。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-58749号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
作为用于防止上述情况的对策，考虑在第二高频的供给的开始时刻、即比第二期间的开始时刻靠前的时刻开始来自气体供给系统的第二气体的输出的对策。此外，考虑在第二高频的供给的结束时刻、即比第二期间的结束时刻靠前的时刻停止来自气体供给系统的第二气体的输出的对策。在这些对策中，必须决定第二期间的开始时刻与来自气体供给系统的第二气体的输出的开始时刻之间的时间差。此外，必须决定第二期间的结束时刻与气体供给系统进行的第二气体的输出的停止时刻之间的时间差。进而，期望根据方案自动决定这些时间差。
用于解决技术问题的技术方案
在一个方式中，提供一种在等离子体处理装置中执行的等离子体处理方法。等离子体处理装置包括处理容器、气体供给系统、第一电极、第二电极、第一高频电源、第二高频电源和控制部。气体供给系统构成为对处理容器内供给气体。第一电极和第二电极设置成处理容器内的空间介于它们之间。第一高频电源构成为输出用于供给到第一电极和第二电极之中的一个电极的等离子体生成用的第一高频。第二高频电源构成为输出用于供给到第二电极的离子引入用的第二高频。控制部控制气体供给系统、第一高频电源和第二高频电源。
一个方式的等离子体处理方法中，执行各自包括第一阶段和第二阶段的多次循环。在第一阶段中，在处理容器内生成包含第一气体的第一处理气体的等离子体。第二阶段是接着第一阶段的阶段，该第二阶段中，在处理容器内生成包含第一气体和添加到该第一气体的第二气体的第二处理气体的等离子体。各循环中，在进行第一阶段的第一期间和接着该第一期间进行第二阶段的第二期间，第一气体被供给到处理容器内，第一高频被供给到一个电极。在各循环的第二期间，对第二电极供给第二高频。在各循环的第一期间，第二高频的功率设定成比第二期间的第二高频的功率低的功率。例如，也可以在第一期间，第二高频没有被供给到第二电极。
一个方式的等离子体处理方法包括：(i)根据控制部的控制，在比第二期间的开始时刻靠前第一时间差的量的输出开始时刻，开始来自气体供给系统的第二气体的输出的步骤；(ii)根据控制部的控制，在第二期间的开始时刻，开始对第二电极供给第二高频的步骤；(iii)根据控制部的控制，在第二期间中且比该第二期间的结束时刻靠前第二时间差的量的输出停止时刻，停止来自气体供给系统的第二气体的输出的步骤；(iv)根据控制部的控制，在第二期间的结束时刻使第二高频的功率降低的步骤。控制部使用函数或者表，确定与方案中指定的第二阶段的第一气体的流量和第二气体的流量相关联的第一延迟时间，将该第一延迟时间初始地设定为第一时间差。函数或者表将从气体供给系统开始第二气体的输出的时刻起至对处理容器内供给第二气体的时刻为止的延迟时间与第一气体的流量和第二气体的流量相关联。此外，控制部使用将从气体供给系统停止第二气体的输出的时刻起至第二气体向处理容器内的供给结束的时刻为止的延迟时间与第一气体的流量相关联的函数或者表，确定与方案中指定的第二阶段的第一气体的流量相关联的第二延迟时间，将该第二延迟时间初始地设定为第二时间差。
第二处理气体中包含的第二气体被供给到处理容器内的时刻相对于气体供给系统使该第二气体的输出开始的时刻的延迟时间，依赖于第二阶段的第一气体的流量和第二气体的流量、即第二气体中包含的第一气体的流量和第二气体的流量。在上述等离子体处理方法中，预先准备函数或者表，该函数或者表将从气体供给系统使第二处理气体中包含的第二气体的输出开始的时刻起至该第二气体被供给到处理容器内为止的延迟时间与第一气体的流量和第二气体的流量相关联。然后，控制部使用该函数或者表，确定与方案中指定的第二阶段的第一气体的流量和第二气体的流量相关联的第一延迟时间，初始地将该第一延迟时间设定为第一时间差。该第一时间差以开始第二高频的供给的时刻为基准，决定开始第二气体的输出的输出开始时刻。这样，一方式的等离子体处理方法中，能够根据方案自动决定时间差，该时间差用于以开始第二高频的供给的时刻为基准确定开始第二气体的输出的输出开始时刻。此外，根据一个方式的等离子体处理方法，能够降低第二气体被供给到处理容器内的时刻与第二高频被供给到第二电极的时刻的时间差。
此外，气体供给系统向处理容器内的第二气体的供给结束的时刻相对于停止第二气体的输出的时刻延迟，但是期望第二阶段的结束时刻与向处理容器内的第二气体的供给结束的时刻之间的时间差小。因此，气体供给系统结束向处理容器内供给第二气体的时刻相对于停止第二气体的输出的时刻的延迟时间依赖于第二阶段的第一气体的流量。上述实施方式中，控制部使用函数或者表确定与方案中指定的第一气体的流量对应的第二延迟时间，初始地将第二延迟时间设定为第二时间差。该第二时间差决定以第二阶段的结束时刻为基准使第二气体的输出停止的输出停止时刻。这样，在一个实施方式中，能够根据方案自动决定时间差，该时间差用于以第二阶段的结束时刻为基准确定停止第二气体的输出的输出停止时刻。此外，能够降低第二气体的向处理容器内的供给结束的时刻与第二阶段的结束时刻之间的时间差。
在一实施方式中，等离子体处理装置包括第一供电线路、第二供电线路、第一匹配器、第二匹配器和运算部。第一供电线路将一个电极和第一高频电源连接。第二供电线路将第二电极和第二高频电源连接。第一匹配器构成为调节第一高频电源的负载阻抗。第二匹配器构成为调节第二高频电源的负载阻抗。运算部构成为求取包括第一高频电源的负载阻抗、负载电阻和负载电抗以及第一高频的反射波系数之中任意者的参数。
在一个实施方式的等离子体处理方法中，在多次循环之中任意的循环的执行期间中的紧接着第二期间之前的输出开始时刻与该任意的循环的执行期间中的第二期间的开始时刻之间的期间，由运算部求出了超过第一阈值的参数的情况下，控制部使第一时间差减少求出了超过第一阈值的参数的时刻与任意的循环的执行期间中的第二期间的开始时刻之间的时间差的量。
由于第二气体供给到处理容器内时等离子体的阻抗变化，所以上述参数上升。上述实施方式中，该参数超过了第一阈值的时刻作为第二气体供给到处理容器内的时刻使用。而且，在参数超过了第一阈值的时刻比第二期间的开始时刻靠前的情况下，判定为在第二期间的开始时刻之前第二气体供给到处理容器内，而为了使后续的循环的输出开始时刻延迟，调节第一时间差。由此，第二气体供给到处理容器内的时刻与第二高频供给到第二电极的时刻之间的时间差降低。
在一实施方式的等离子体处理方法中，也可以在多次循环之中任意的循环的实施期间中的紧接着第二期间之前的输出开始时刻与该任意的循环的实施期间中的第二期间的开始时刻之间的期间超过第一阈值的的参数没有由运算部求出的情况下，控制部使第一时间差增加规定时间量。
在从输出开始时刻至第二期间的开始时刻的期间参数没有超过第一阈值的情况下，有可能至第二期间的开始时刻为止第二气体没有充分地供给到处理容器内。在上述实施方式中，在从输出开始时刻至第二期间的开始时刻期间参数没有超过第一阈值的情况下，为了提前后续的循环的输出开始时刻，调节第一时间差。由此，第二气体供给到处理容器内的时刻与第二高频供给到第二电极的时刻之间的时间差降低。
在一实施方式的等离子体处理方法中，也可以在多次循环之中任意的循环的实施期间中的第二期间中的输出停止时刻与该任意的循环的所述实施期间中的第二期间的结束时刻之间的期间超过第二阈值的参数没能通过运算部求出的情况下，控制部使第二时间差减少求出超过第二阈值的参数的时刻与该任意的循环的实施期间中的第二期间的结束时刻之间的时间差的量。
由于结束第二气体向处理容器内的供给时等离子体的阻抗变化，所以上述参数上升。在上述实施方式中，该参数超过了第二阈值的时刻作为结束第二气体向处理容器内的供给的时刻使用。而且，在参数超过了第二阈值的时刻比第二期间的结束时刻靠前的情况下，判定为在第二期间的结束时刻之前结束第二气体向处理容器内的供给，而为了使后续的循环的输出停止时刻延迟，调节第二时间差。由此，结束第二气体向处理容器内的供给的时刻与第二阶段的结束时刻之间的时间差降低。
在一个实施方式的等离子体处理方法中，在多次循环之中任意的循环的执行期间中的第二期间中的输出停止时刻与该任意的循环的执行期间中的第二期间的结束时刻之间的期间，由运算部求出了超过第二阈值的参数的情况下，控制部也可以使第二时间差增加规定时间量。
在从输出停止时刻至第二期间的结束时刻的期间参数没有超过第二阈值的情况下，在第二期间的结束时刻也有可能对处理容器内供给第二气体。在上述实施方式中，在从输出停止时刻至第二期间的结束时刻的期间参数没有超过第二阈值的情况下，为了使后续的循环中的输出停止时刻提前，调节第二时间差。由此，能够降低第二气体的向处理容器内的供给结束的时刻与第二阶段的结束时刻之间的时间差。
发明效果
如以上说明的方式，在等离子体处理方法中，执行多次各自包括第一阶段和第二阶段的循环，上述第一阶段生成含有第一气体的第一处理气体的等离子体，上述第二阶段生成含有第一气体和第二气体的第二处理气体的等离子体，能够根据方案自动决定进行第二阶段的期间的开始时刻与来自气体供给系统的第二气体的输出的开始时刻之间的时间差。此外，能够根据方案自动决定进行第二阶段的期间的结束时刻与气体供给系统中的第二气体的输出的停止时刻之间的时间差。
附图说明
图1是概略表示一实施方式的等离子体处理装置的构成的图。
图2是与一实施方式的等离子体处理方法相关的时序图。
图3是与一实施方式的等离子体处理方法相关的时序图。
图4是表示与延迟时间Td1相关的实验结果的图表的图。
图5是表示与延迟时间Td2相关的实验结果的图表的图。
图6是例示高频电源36和匹配器40的构成的图。
图7是例示匹配器40的传感器和控制器的构成的图。
图8是例示高频电源38和匹配器42的构成的图。
图9是例示匹配器42的传感器和控制器的构成的图。
图10是表示一实施方式的、决定与气体的输出开始时刻和输出停止时刻相关联的时间差的方法的流程图。
图11是表示一实施方式的等离子体处理方法的流程图。
图12是表示高频电源36A和匹配器40A的构成的图。
图13是表示高频电源36A的阻抗传感器的构成的图。
图14是表示高频电源38A和匹配器42A的构成的图。
图15是表示高频电源38A的阻抗传感器的构成的图。
图16是表示另一实施方式的等离子体处理方法中执行的阻抗匹配的方法的流程图。
附图标记说明
1…等离子体处理装置；10…处理容器；16…基座；18…静电吸盘；36…高频电源；38…高频电源；40…匹配器；42…匹配器；43…供电线路；45…供电线路；46…上部电极；55…气体供给系统；66…排气装置；72…控制部；74…直流电源；150A…运算部。
具体实施方式
以下参照附图详细说明各种实施方式。其中，各附图中对同一或者相当的部分添加同一附图标记。
首先，说明能够适用等离子体处理方法的实施方式的等离子体处理装置。图1是概略表示一实施方式的等离子体处理装置的构成的图。图1所示的等离子体处理装置1是电容耦合型的等离子体处理装置。等离子体处理装置1包括处理容器10。处理容器10具有大致圆筒形状，由铝等材料形成。该处理容器10的内壁面实施了阳极氧化处理。此外，处理容器10接地。
在处理容器10的底部上设置有绝缘板12。绝缘板12例如由陶瓷形成。在该绝缘板12上设置有支承台14。支承台14具有大致圆柱形状。在该支承台14上设置有基座16。基座16由铝等导电性的材料形成，构成下部电极(第二电极)。
在基座16上设置有静电吸盘18。静电吸盘18具有在绝缘层或者绝缘片之间夹着由导电膜构成的电极20的结构。静电吸盘18的电极20经由开关22与直流电源24电连接。该静电吸盘18利用来自直流电源24的直流电压产生静电吸附力，利用静电吸附力保持载置于该静电吸盘18上的被加工物W。其中，被加工物W例如可以是晶片那样的圆盘状的物体。在该静电吸盘18的周围且基座16上配置有聚焦环26。此外，在基座16和支承台14的外周面安装有圆筒状的内壁部件28。该内壁部件28例如由石英形成。
在支承台14的内部形成有制冷剂流路30。制冷剂流路30例如相对于在铅直方向延伸的中心轴线螺旋状地延伸。从设置于处理容器10的外部的冷却单元经由配管32a对该制冷剂流路30供给制冷剂cw(例如冷却水)。供给到制冷剂流路30的制冷剂经由配管32b回收到冷却单元。该制冷剂的温度由冷却单元调节，由此被加工物W的温度被调节。进而，在等离子体处理装置1中，经由气体供给线路34供给的传热气体(例如He气体)被供给到静电吸盘18的上表面与被加工物W的背面之间。
基座16与导体44(例如供电棒)连接。该导体44经由匹配器40即第一匹配器与高频电源36即第一高频电源连接，此外，该导体44经由匹配器42即第二匹配器与高频电源38即第二高频电源连接。高频电源36输出等离子体生成用的高频RF1、即第一高频。高频电源36输出的高频RF1的基本频率fB1例如是100MHz。高频电源38输出用于从等离子体对被加工物W引入离子的高频RF2、即第二高频。高频电源38输出的高频RF2的基本频率fB2例如是13.56MHz。
匹配器40和导体44构成将来自高频电源36的高频RF1传送到基座16的供电线路43即第一供电线路的一部分。此外，匹配器42和导体44构成将来自高频电源38的高频RF2传送到基座16的供电线路45即第二供电线路的一部分。
在处理容器10的顶部设置有上部电极46。在该上部电极46与基座16之间，存在用于生成等离子体的处理容器10内的处理空间PS。一实施方式中，上部电极46与直流电源74连接。直流电源74构成为对上部电极46施加负极性的直流电压DC。上部电极46具有顶板48和支承体50。在顶板48形成有多个气体喷出孔48a。顶板48例如由Si、SiC等硅类的材料形成。支承体50是可拆装地支承顶板48的部件，由铝形成，其表面被实施阳极氧化处理。
在支承体50的内部形成有气体缓冲室52。此外，在支承体50形成有多个气体通气孔50a。气体通气孔50a从气体缓冲室52延伸，并与气体喷出孔48a连通。气体缓冲室52经由气体供给管54与气体供给系统55连接。气体供给系统55包括气体源组56、流量控制器组58和阀门组60。气体源组56包括多个气体源。流量控制器组58包括多个流量控制器。多个流量控制器例如可以是质量流控制器。此外，阀门组60包括多个阀门。气体源组56的多个气体源经由流量控制器组58的对应的流量控制器和阀门组60的对应的阀门与气体供给管54连接。气体供给系统55构成为以调节后的流量将来自多个气体源之中选择的气体源的气体供给到气体缓冲室52。导入到气体缓冲室52的气体从气体喷出孔48a喷出到处理空间PS。
在基座16与处理容器10的侧壁之间和支承台14与处理容器10的侧壁之间，形成有俯视时环状的空间，该空间的底部与处理容器10的排气口62连通。与排气口62连通的排气管64与处理容器10的底部连接。该排气管64与排气装置66连接。排气装置66具有涡轮分子泵等真空泵。排气装置66将处理容器10的内部空间减压成所需的压力。此外，在处理容器10的侧壁形成有用于被加工物W的搬入和搬出的开口68。在处理容器10的侧壁安装有用于开闭开口68的闸阀70。
此外，等离子体处理装置1包括控制部72。控制部72包括一个以上的微型计算机，根据存储于外部存储器或者内部存储器的软件(程序)和方案，控制等离子体处理装置1的各部分例如高频电源36、38、匹配器40、42、直流电源74、气体供给系统55、即流量控制器组58的多个流量控制器和阀门组60的多个阀门、排气装置66等各自的动作和等离子体处理装置1的装置整体的动作。此外，控制部72与包括键盘等输入装置、液晶显示器等显示装置的人机接口用的操作面板、和存储各种程序、方案以及设定值等各种数据的外部存储装置等连接。
等离子体处理装置的基本动作以如下方式进行。首先，闸阀70打开，被加工物W经由开口68被送入处理容器10内。被送入处理容器10内的被加工物W载置于静电吸盘18上。接着，从气体供给系统55将气体导入处理容器10内，排气装置66工作，而处理容器10内的空间的压力设定成规定的压力。进而，对基座16供给来自高频电源36的高频RF1，并根据需要对基座16供给来自高频电源38的高频RF2。此外，根据需要对上部电极46施加来自直流电源74的直流电压DC。进而，对静电吸盘18的电极20施加来自直流电源24的直流电压，被加工物W被保持于静电吸盘18上。然后，供给到处理容器10内的气体被在基座16与上部电极46之间形成的高频电场激励。由此，生成等离子体。利用来自这样生成的等离子体的基团和/或者离子，处理被加工物W。而且，在对基座16供给来自高频电源38的高频RF2的情况下，与被加工物W冲突的离子的能量提高。此外，在从直流电源74对上部电极46施加直流电压DC的情况下，正离子被引入上部电极46并与该上部电极46冲突，从上部电极46放出二次电子，和/或者从上部电极46放出构成上部电极46的材料例如硅。
以下，说明等离子体处理方法的实施方式(以下称为“方法MT”)。图2和图3是与一实施方式的等离子体处理方法相关的时序图。方法MT能够使用等离子体处理装置1实施。图2和图3表示方法MT中的第一气体、第二气体、高频RF1、高频RF2的各自的时序图。图2和图3中，横轴表示时间。此外，第一气体的时序图的等级表示供给到处理容器10内的第一气体的量。此外，第二气体的时序图的等级表示供给到处理容器10内的第二气体的量。此外，在高频RF1的时序图中，高频RF1是高等级的情况表示高频RF1供给到基座16，高频RF1为低等级的情况表示高频RF1没有供给到基座16。此外，高频RF2的时序图中，高频RF2为高等级的情况表示高频RF2供给到基座16，高频RF2为低等级的情况表示高频RF2没有供给到基座16，或者，表示具有比由高等级表示的该高频RF2的功率低的功率的高频RF2供给到基座16。此外，在直流电压DC的时序图中，直流电压DC为高等级的情况表示直流电压DC施加在上部电极46，直流电压DC为低等级的情况表示直流电压DC没有施加在上部电极46。
如图2和图3所示，方法MT中，依次执行多次循环CY。多次循环CY分别包括生成第一处理气体的等离子体的第一阶段S1和接着第1阶段S1的、生成第二处理气体的等离子体的第二阶段S2。多次循环CY的每个循环中，第一阶段S1在第一期间P1进行，第二阶段S2在接着第一期间P1的第二期间P2进行。
以下，使用“CY”作为表示多次循环或者多次循环的每个循环的参照符号。此外，在将多次循环的每个循环与其执行顺序一起表示的情况下，使用“CY(i)”的参照符号。此外，在将第一阶段S1与包括该第一阶段S1的循环的执行顺序一起表示的情况下，使用“S1(i)”的参照符号，在将第二阶段S2与包括该第二阶段S2的循环的实施顺序一起表示的情况下，使用“S2(i)”的参照符号。此外，在将第一期间P1与相关联的循环的执行顺序一起表示的情况下，使用“P1(i)”的参照符号，在将第二期间P2与相关联的循环的执行顺序一起表示的情况下，使用“P2(i)”的参照符号。此外，作为表示第二期间P2的开始时刻的参照符号使用“Ts”，作为表示第二期间P2的结束时刻的参照符号使用“Te”。此外，在将开始时刻Ts与相关联的循环的执行顺序一起表示的情况下，使用“Ts(i)”的参照符号。此外，在将结束时刻Te与相关联的循环的执行顺序一起表示的情况下，使用“Te(i)”的参照符号。进而，作为表示后述的第二气体的输出开始时刻的参照符号使用“To”，作为表示第二气体的输出停止时刻的参照符号使用“Tt”。此外，在将输出开始时刻To与相关联的循环的执行顺序一起表示的情况下，使用“To(i)”的参照符号，在将输出停止时刻Tt与循环的执行顺序一起表示的情况下，使用“Tt(i)”的参照符号。此处，“i”是1以上N以下的整数，N是2以上的整数。
在第一阶段S1中，在收纳被加工物W的处理容器10内，生成第一处理气体的等离子体。第一处理气体包括第一气体。第一气体没有限定，例如可以是Ar气体等稀有气体和/或者碳氟化合物气体。为了在第一阶段S1生成第一处理气体的等离子体，控制部72控制气体供给系统55。具体而言，控制部72对气体供给系统55发送气体供给控制信号。应答该气体供给控制信号，气体供给系统55打开与用于第一处理气体的气体源连接的阀门组60的阀门，将与该气体源连接的流量控制器组58的流量控制器的输出流量设定为由方案指定的输出流量。来自气体供给系统55的第一处理气体的供给是在比进行初次的循环CY(1)的第一阶段S1(1)的第一期间P1(1)的开始时刻靠前的时刻开始。第一气体的供给在接着第一期间P1的第二期间P2也继续。
此外，为了在第一阶段S1生成第一处理气体的等离子体，控制部72控制高频电源36，使得将高频RF1供给到基座16。高频RF1的供给在初次的循环CY的第一期间P1(1)的开始时刻开始。高频RF1的供给在接着第一期间P1的第二期间P2也继续。其中，第一期间P1中，没有对基座16供给来自高频电源38的高频RF2。或者，也可以第一期间P1中，从高频电源38对基座16供给比在第二期间P2从高频电源38供给到基座16的高频RF2的功率低的功率的高频RF2。
在第二阶段S2中，在收纳被加工物W的处理容器10内，生成第二处理气体的等离子体。第二处理气体包括上述第一气体。第二处理气体还包括第二气体。第二气体是与第一处理气体中包含的气体不同的气体。即，在第二处理气体中，在第一气体添加有第二气体。第二气体没有限定，可以是碳氟化合物气体和/或者氧气。为了在第二阶段S2生成第二处理气体的等离子体，控制部72控制气体供给系统55。具体而言，控制部72对气体供给系统55发送气体供给控制信号。应答该气体供给控制信号，气体供给系统55打开与用于第二处理气体的气体源连接的阀门组60的阀门，将与该气体源连接的流量控制器组58的流量控制器的输出流量设定为由方案指定的输出流量。
而且，控制部72控制气体供给系统55，使得在各循环CY中，气体供给系统55在比第二期间P2的开始时刻Ts靠前的输出开始时刻To开始第二气体的输出。输出开始时刻To是比之后的第二期间P2的开始时刻Ts仅靠前第一时间差Do的量的时刻，如后所述，初始使用第一延迟时间来决定。此外，控制部72控制气体供给系统55，使得在各循环CY中，气体供给系统55在比第二期间P2的结束时刻Te靠前的输出停止时刻Tt停止第二气体的输出。输出停止时刻Tt是比之后的结束时刻Te仅靠前第二时间差Dt的量的时刻，如后所述，初始使用第二延迟时间来决定。
此外，如上所述，为了在第二阶段S2生成第二处理气体的等离子体，控制部72控制高频电源36，使得接着之前的第一阶段S1继续对基座16供给高频RF1。此外，控制部72控制高频电源38，使得在各循环CY的第二期间P2对基座16供给高频RF2。在各循环CY中，高频RF2的向基座16的供给，在第二期间P2的开始时刻Ts开始，并且在第二期间P2的结束时刻Te结束。或者，在各循环CY中，在第二期间P2的开始时刻Ts对基座16供给的高频RF2的功率增加，在第二期间P2的结束时刻对基座16供给的高频RF2的功率降低。
此外，一个例子中，控制部72控制直流电源74，使得在从第二期间P2的开始时刻Ts至结束时刻Te期间，对上部电极46施加直流电压DC。而且，直流电压DC也可以仅在第一期间P1施加在上部电极46。
此处，针对第一延迟时间和第二延迟时间进行说明。本申请发明者，将第一气体的流量和第二气体的流量作为可变的参数，将第一气体供给到处理容器10内时，使用发光分析装置(OES)测定从气体供给系统55使第二气体的输出开始的时刻至在处理容器10内检测到由第二气体的等离子体引起的发光的时刻为止的延迟时间Td1(秒)。图4表示其结果。图4中，横轴表示第一气体的流量，纵轴表示延迟时间Td1。如图4所示，延迟时间Td1依赖于第一气体的流量和第二气体的流量，确定了能够定义为将第一气体的流量和第二气体的流量作为变量的函数。从使用了某等离子体处理装置的图4的实验结果导出的函数为Td1＝5×10-6×Qm2－0.0064×Qm+4.4778+(－0.0151×Qp+0.0663)。此处，Qm是第一气体的流量，Qp是第二气体的流量。这样，延迟时间Td1能够定义为将第一气体的流量和第二气体的流量作为变量的函数。此外，代替函数，延迟时间Td1能够与第一气体的流量和第二气体的流量相关联地登记在表中。控制部72，通过利用该函数或者通过参照该表，来确定与在方案中指定的第二阶段S2的第一气体的流量和第二气体的流量对应的第一延迟时间，能够将该第一延迟时间初始地设定为第一时间差Do。
此外，本申请发明者，将第一气体的流量和第二气体的流量作为可变的参数，将第二处理气体供给到处理容器内时，使用发光分析装置(OES)测定从气体供给系统55停止第二气体的输出的时刻起至在处理容器10内没有检测到由第二气体的等离子体引起的发光的时刻为止的延迟时间Td2(秒)。图5表示其结果。图5中，横轴表示第一气体的流量，纵轴表示延迟时间Td2。如图5所示，确认了延迟时间Td2不依赖于第二气体的流量，而依赖于第一气体的流量，能够定义为将第一气体的流量作为变量的函数。从使用了某等离子体处理装置的图5的实验结果导出的函数是Td2＝5×10-6×Qm2－0.0063×Qm+4.2333。此处，Qm是第一气体的流量。这样，延迟时间Td2能够定义为将第一气体的流量作为变量的函数。此外，代替函数，可以将延迟时间Td2与第一气体的流量相关联地登记在表中。控制部72，通过利用该函数或者通过参照该表，确定与在方案中指定的第二阶段S2的第一气体的流量对应的第二延迟时间，能够将该第二延迟时间初始地设定为第二时间差Dt。
此外，控制部72在一实施方式中构成为，为了初次的循环CY(1)后的循环CY，调节第一时间差Do和第二时间差Dt。第一时间差Do和第二时间差Dt的调节分别使用依赖于等离子体的阻抗的参数来决定。该参数在匹配器40中算出。
以下参照图6～图9详细说明高频电源36和匹配器40以及高频电源38和匹配器42。图6是例示高频电源36和匹配器40的构成的图，图7是例示匹配器40的传感器和控制器的构成的图。此外，图8是例示高频电源38和匹配器42的构成的图，图9是例示匹配器42的传感器和控制器的构成的图。
如图6所示，在一实施方式中，高频电源36具有振荡器36a、功率放大器36b、功率传感器36c和电源控制部36e。电源控制部36e由CPU等处理器构成，利用基于方案从控制部72发送的信号和从功率传感器36c发送的信号，分别对振荡器36a和功率放大器36b发送控制信号，来控制振荡器36a和功率放大器36b。
从控制部72发送的信号包括第一高频设定信号。第一高频设定信号是至少指定高频RF1的功率和设定频率的信号。在一实施方式中，该设定频率是基本频率fB1。在方法MT的实施中，高频电源36应答第一高频设定信号，在初次的循环CY(1)的第一阶段S1的开始时刻，开始对基座16供给高频RF1，在接着的第二阶段S2和后续的循环CY也接着对基座16供给高频RF1。
电源控制部36e控制振荡器36a，以使得输出具有由第一高频设定信号指定的频率的高频。该振荡器36a的输出与功率放大器36b的输入连接。从振荡器36a输出的高频输入功率放大器36b。功率放大器36b，为了输出具有由第一高频设定信号指定的功率的高频RF1，将所输入的高频放大。由此，从高频电源36输出高频RF1。
在功率放大器36b的后级，设置有功率传感器36c。功率传感器36c具有定向耦合器、行波功率检测部和反射波功率检测部。定向耦合器将高频RF1的行波的一部分供给到行波功率检测部，将反射波供给到反射波功率检测部。从电源控制部36e将确定高频RF1的频率的信号供给到该功率传感器36c。行波功率检测部生成具有行波的所有频率成分之中与高频RF1的频率相同的频率的成分的功率的测定值，即生成行波功率测定值PF1。该行波功率测定值为了功率反馈用而供给到电源控制部36e。
反射波功率检测部生成具有反射波的所有频率成分之中与高频RF1的频率相同的频率的成分的功率的测定值，即生成反射波功率测定值PR11和反射波的所有频率成分的总功率的测定值，即生成反射波功率测定值PR12。反射波功率测定值PR11为了监视器显示用而供给到控制部72。此外，反射波功率测定值PR12为了功率放大器36b的保护用而供给到电源控制部36e。
如图6所示，匹配器40具有匹配电路40a、传感器40b、控制器40c和驱动器40d、40e。匹配电路40a包括可变电抗元件40g和40h。可变电抗电抗元件40g和40h例如是可变电抗电容器。其中，匹配电路40a也可以还包括感应器等。
控制器40c例如由处理器构成，在控制部72的控制下工作。控制器40c利用从传感器40b提供的测定值求出高频电源36的负载阻抗。此外，控制器40c以使所求出的负载阻抗接近高频电源36的输出阻抗或者匹配点的方式控制驱动器40d和40e，来调节可变电抗电抗元件40g和40h各自的电抗。驱动器40d和40e例如是电动机。
此外，控制器40c利用从传感器40b提供的测定值，计算后述的参数。控制器40c利用计算出的参数，进行各种处理。
如图7所示，传感器40b具有电流检测器102A、电压检测器104A、滤波器106A和滤波器108A。电压检测器104A检测供电线路43上传送的高频RF1的电压波形，输出表示该电压波形的电压波形模拟信号。该电压波形模拟信号被输入滤波器106A。滤波器106A将所输入的电压波形模拟信号数字化，由此生成电压波形数字信号。然后，滤波器106A从电压波形数字信号仅提取由来自控制部72的信号确定的高频RF1的设定频率的成分，由此，生成过滤电压波形信号。由滤波器106A生成的过滤电压波形信号被提供到控制器40c的运算部150A。其中，滤波器106A例如由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
电流检测器102A检测在供电线路43上传送的高频RF1的电流波形，输出表示该电流波形的电流波形模拟信号。该电流波形模拟信号被输入到滤波器108A。滤波器108A将所输入的电流波形模拟信号数字化，由此生成电流波形数字信号。然后，滤波器108A从电流波形数字信号仅提取由来自控制部72的信号确定的高频RF1的设定频率的成分，由此生成过滤电流波形信号。由滤波器108A生成的过滤电流波形信号被提供到控制器40c的运算部150A。其中，滤波器108A例如由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
为了匹配器40的阻抗匹配，控制器40c的运算部150A使用从滤波器106A提供的过滤电压波形信号和从滤波器108A提供的过滤电流波形信号，求出高频电源36的负载阻抗ZL1。具体而言，运算部150A根据由过滤电压波形信号确定的交流电压V1、由过滤电流波形信号确定的交流电流I1和交流电压V1与交流电流I1的相位差Φ1，求出高频电源36的负载阻抗ZL1。
此外，运算部150A根据交流电压V1、交流电流I1和相位差Φ1求出后述的参数。参数也可以是上述的负载阻抗ZL1。该情况下，能够将为了匹配器40的阻抗匹配而求出的负载阻抗作为参数利用，所以不需要另外求得参数。或者，参数也可以是负载电阻Zr1、负载电抗Zi1和反射波系数Γ1之中任意者。而且，作为由运算部150A求得的参数，可以使用从负载阻抗ZL1、负载电阻Zr1、负载电抗Zi1和反射波系数Γ1中选择的任意参数。
负载阻抗ZL1由V1/I1求得，负载电阻Zr1通过求出负载阻抗ZL1的实数部而得到，负载电抗Zi1通过求出负载阻抗ZL1的虚数部而得到。此外，反射波系数Γ1利用以下式(1)求得。
【数学式1】
其中，反射波系数Γ1可以利用PR11/PF1从由功率传感器36c求出的行波功率测定值PF1和反射波功率测定值PR11求出。
运算部150A将求出的负载阻抗ZL1输出到匹配控制部152A。匹配控制部152A以使负载阻抗ZL1接近高频电源36的输出阻抗(或者匹配点)的方式控制驱动器40d和40e，来调节可变电抗电抗元件40g和40h的电抗。由此，执行匹配器40的阻抗匹配。而且，匹配控制部152A也可以控制驱动器40d和40e，以使由运算部150A输出的负载阻抗ZL1的系列的移动平均值接近高频电源36的输出阻抗(或者匹配点)。
此外，运算部150A在输出开始时刻To(i)与开始时刻Ts(i)之间的期间上述参数超过了第一阈值的时刻将参数超过了第一阈值的时刻通知控制部72。为了循环CY(i)之后的循环CY(i+1)的利用，控制部72使第一时间差Do减少输出开始时刻To(i)与开始时刻Ts(i)之间的期间参数超过了第一阈值的时刻与开始时刻Ts(i)的时间差的量(例如，参照图3的循环CY(2)的第一时间差Do)。此外，在输出开始时刻To(i)与开始时刻Ts(i)之间的期间，参数没有超过第一阈值的情况下，运算部150A对控制部72通知参数没有超过第一阈值的情况。在参数没有超过第一阈值的情况下，为了循环CY(i)之后的循环CY(i+1)的利用，控制部72使第一时间差Do仅增加规定时间(例如，参照图2的循环CY(2)的第一时间差Do)。
此外，在输出停止时刻Tt(i)与结束时刻Te(i)增加的期间，在参数超过了第二阈值的时刻，运算部150A对控制部72通知参数超过了第二阈值的情况。为了循环CY(i)之后的循环CY(i+1)的利用，控制部72使第二时间差Dt仅减少在输出停止时刻Tt(i)与结束时刻Te(i)之间的期间参数超过了第二阈值的时刻与结束时刻Te(i)的时间差的量(例如，参照图3的循环CY(2)的第二时间差Dt)。此外，在输出停止时刻Tt(i)与结束时刻Te(i)之间的期间，参数没有超过第二阈值的情况下，运算部150A对控制部72通知参数没有超过第二阈值的情况。在参数没有超过第二阈值的情况下，如后所述，为了循环CY(i)之后的循环CY(i+1)的利用，控制部72使第二时间差Dt仅增加规定时间(例如，参照图2的循环CY(2)的第二时间差Dt)。
此外，运算部150A从参数的系列求出移动平均值，并使用该移动平均值调节上述第一阈值和第二阈值。参数的系列包括在执行结束的循环CY的第二阶段S2、或者执行结束的循环CY的第二阶段S2和执行中的循环CY的第二阶段S2的每个阶段，匹配器40的阻抗匹配结束了的状态下的参数。该系列中包含的各个参数是跟与上述第一阈值和第二阈值比较的参数相同的种类的参数。
以下，参照图8。如图8所示，一实施方式中，高频电源38具有振荡器38a、功率放大器38b、功率传感器38c和电源控制部38e。电源控制部38e由CPU等处理器构成，利用从控制部72提供的信号和从功率传感器38c提供的信号，对振荡器38a和功率放大器38b分别发送控制信号，来控制振荡器38a和功率放大器38b。
从控制部72对电源控制部38e发送的信号至少包括第二高频设定信号。第二高频设定信号是至少指定各循环CY中包括的第二阶段S2的高频RF2的功率和设定频率的信号。在一实施方式中，该设定频率是基本频率fB2。而且，在各循环CY中包括的第一阶段S1中，高频RF2供给到基座16的情况下，第二高频设定信号也指定第一阶段S1的高频RF2的功率和设定频率。
在方法MT的实施中，高频电源38应答第二高频设定信号，在各循环的第二阶段S2的开始时刻Ts开始对基座16供给高频RF2，在各循环的第二阶段S2的结束时刻Te停止对基座16供给高频RF2，或者使高频RF2的功率降低。
电源控制部38e控制振荡器38a，以输出具有由第二高频设定信号指定的频率的高频。该振荡器38a的输出与功率放大器38b的输入连接。从振荡器38a输出的高频被输入功率放大器38b。功率放大器38b，为了从其输出中输出具有由第二高频设定信号指定的功率的高频RF2，而将所输入的高频放大。
在功率放大器38b的后级，设置有功率传感器38c。功率传感器38c具有定向耦合器、行波功率检测部和反射波功率检测部。定向耦合器将高频RF2的行波的一部分提供到行波功率检测部，并将反射波提供到反射波功率检测部。从电源控制部38e对该功率传感器38c提供确定高频RF2的频率的信号。行波功率检测部生成具有行波的所有频率成分之中与高频RF2的频率相同的频率的成分的功率的测定值、即行波功率测定值PF2。该行波功率测定值为了功率反馈用被提供到电源控制部38e。
反射波功率检测部生成具有反射波的所有频率成分之中与高频RF2的频率相同的频率的成分的功率的测定值、即反射波功率测定值PR21和反射波的所有频率成分的总功率的测定值、即反射波功率测定值PR22。反射波功率测定值PR21为了监视器显示用被提供到控制部72。此外，反射波功率测定值PR22为了功率放大器38b的保护用被提供到电源控制部38e。
如图8所示，匹配器42具有匹配电路42a、传感器42b、控制器42c和驱动器42d、42e。匹配电路42a包括可变电抗电抗元件42g和42h。可变电抗电抗元件42g和42h例如是可变电抗电容器。其中，匹配电路42a也可以还包括感应器等。
控制器42c例如由处理器构成，在控制部72的控制下工作。控制器42c利用从传感器42b提供的测定值求出高频电源38的负载阻抗。此外，控制器42c以使求出的负载阻抗接近高频电源38的输出阻抗或者匹配点的方式控制驱动器42d和42e，来调节可变电抗电抗元件42g和42h各自的电抗。驱动器42d和42e例如是电动机。
如图9所示，传感器42b具有电流检测器102B、电压检测器104B、滤波器106B和滤波器108B。电压检测器104B检测在供电线路45上传送的高频RF2的电压波形，输出表示该电压波形的电压波形模拟信号。该电压波形模拟信号输入到滤波器106B。滤波器106B通过将输入的电压波形模拟信号数字化而生成电压波形数字信号。然后，滤波器106B从电压波形数字信号仅提取由来自控制部72的信号确定的高频RF2的设定频率的成分，由此生成过滤电压波形信号。由滤波器106B生成的过滤电压波形信号被提供到控制器42c的运算部150B。
电流检测器102B检测在供电线路45上传送的高频RF2的电流波形，生成表示该电流波形的电流波形模拟信号。该电流波形模拟信号输入到滤波器108B。滤波器108B通过将所输入的电流波形模拟信号数字化而生成电流波形数字信号。然后，滤波器108B从电流波形数字信号仅提取由来自控制部72的信号确定的高频RF2的设定频率的成分，由此生成过滤电流波形信号。由滤波器108B生成的过滤电流波形信号被提供到控制器42c的运算部150B。
控制器42c的运算部150B使用从滤波器106B提供的过滤电压波形信号和从滤波器108B提供的过滤电流波形信号，求出高频电源38的负载阻抗ZL2。具体而言，运算部150B根据由过滤电压波形信号确定的交流电压V2、由过滤电流波形信号确定的交流电流I2和交流电压V2与交流电流I2的相位差Φ2，求出负载阻抗ZL2。
运算部150B将所求出的负载阻抗ZL2输出到匹配控制部152B。匹配控制部152B以使负载阻抗ZL2接近高频电源38的输出阻抗(或者匹配点)的方式控制驱动器42d和42e，来调节可变电抗电抗元件42g和42h的电抗。由此，执行匹配器42的阻抗匹配。而且，也可以匹配控制部152B控制驱动器42d和42e，以使由运算部150B输出的负载阻抗ZL2的系列的移动平均值接近高频电源38的输出阻抗(或者匹配点)。
以下说明决定与上述气体的输出开始时刻和输出停止时刻相关联的时间差的方法。图10是表示一实施方式的决定与气体的输出开始时刻和输出停止时刻相关联的时间差的方法的流程图。而且，在以下的说明中，如上述第一气体那样，将在多个程序各自包括的多个阶段之中连续的两个阶段中连续地供给到处理容器内的气体称为“主气体”。
在图10所示的方法MTD中，首先，在步骤STd1中j设定为1。“j”是表示多个循环CY各自中所包括的多个阶段的顺序的变量。接着，在步骤STd2中，k设定为1。“k”是表示方法MT中使用的气体的变量。
接着步骤STd3中，判定方案中指定的第j阶段的第k气体的流量是否与该方案中指定的第(j+1)阶段的第k气体的流量一致。其中，(j+1)为JMAX+1时，希望留意(j+1)成为表示下一循环的第一阶段的顺序的“1”的情况。此处，JMAX是多个循环各自的多个阶段的总数。
在方案中指定的第j阶段的第k气体的流量与该方案中指定的第(j+1)阶段的第k气体的流量一致的情况下，处理转移至后述的步骤STd7。例如由于图2所示的第一阶段的第一气体的流量与第二阶段的第一气体的流量相同，所以在该情况下，没有设定第二阶段的开始时刻与第一气体的输出开始时刻之间的时间差，或者设定为零，而处理转移至步骤STd7。
另一方面，在方案中指定的第j阶段的第k气体的流量与该方案中指定的第(j+1)阶段的第k气体的流量不同的情况下，处理转移至步骤STd4。步骤STd4中，判定在方案中指定的第j阶段的第k气体的流量是否比该方案中指定的第(j+1)阶段的第k气体的流量少。在方案中指定的第j阶段的第k气体的流量比该方案中指定的第(j+1)阶段的第k气体的流量少的情况下，在接着的步骤STd5中，从上述的函数或者表确定与第(j+1)阶段的主气体的流量和第k气体的流量对应的延迟时间。确定了的延迟时间初始地设定为第(j+1)阶段的开始时刻与第k气体的输出开始时刻之间的时间差。例如，由于图2所示的第一阶段的第二气体的流量比第二阶段的第二气体的流量少，所以从函数或者表确定与作为第二阶段的主气体的流量的第一气体的流量和第二气体的流量对应的延迟时间(第一延迟时间)，确定了的延迟时间初始地设定为第二阶段的开始时刻与第二气体的输出开始时刻之间的时间差(第一时间差)。
在接着的步骤STd6中，判定比第(j+1)阶段的开始时刻仅靠前步骤STd5中设定的时间差的量的时刻是否为比第j阶段的开始时刻靠前的时刻。在比第(j+1)阶段的开始时刻仅靠前步骤STd5中设定的时间差的量的时刻不是比第j阶段的开始时刻靠前的时刻的情况下，处理进入步骤STd7。在比第(j+1)阶段的开始时刻仅靠前步骤STd5中设定的时间差的量的时刻为比第j阶段的开始时刻靠前的时刻的情况下，处理进入步骤STd10。
通过步骤STd4的判定，在判定为方案中指定的第j阶段的第k气体的流量比该方案中指定的第(j+1)阶段的第k气体的流量多的情况下，在步骤STd8中，根据上述的函数或者表确定与第j阶段的主气体的流量对应的延迟时间。确定了的延迟时间初始地设定为第j阶段的结束时刻与第k气体的输出停止时刻之间的时间差。例如，由于图2所示的第二阶段的第二气体的流量比下一循环的第一阶段的第二气体的流量多，所以从函数或者表确定与第二阶段的主气体的流量对应的延迟时间(第二延迟时间)，确定了的延迟时间初始地设定为第二阶段的结束时刻与第二气体的输出停止时刻之间的时间差(第二时间差)。
在接着的步骤STd9中，判定比第j阶段的结束时刻仅靠前步骤STd8中设定的时间差的量的时刻是否为比第j阶段的开始时刻靠前的时刻。在比第j阶段的结束时刻仅靠前步骤STd8中设定的时间差的量的时刻不是比第j阶段的开始时刻靠前的时刻的情况下，处理进入步骤STd7。在比第j阶段的结束时刻仅靠前步骤STd8中设定的时间差的量的时刻是比第j阶段的开始时刻靠前的时刻的情况下，处理进入步骤STd10。在步骤STd10中发出警告，结束方法MTD。
在步骤STd7中，k仅增加1。接着的步骤STd11中，判定k是否比KMAX大。KMAX是多个循环CY中使用的气体种类的总数。在k为KMAX以下的情况下，处理返回步骤STd3。另一方面，在k比KMAX大的情况下，在接着的步骤STd12中，j仅增加1。在接着的步骤STd13中，判定j是否比JMAX大。在j为JMAX以下的情况下，处理返回步骤STd2。另一方面，在j比JMAX大的情况下，方法MTD结束。
以下，与图2和图3一起，参照图11详细说明方法MT。图11是表示一实施方式的等离子体处理方法的流程图。方法MT中，通过基于方案的控制部72的控制，执行以下说明的步骤。首先，方法MT中执行步骤ST1。步骤ST1中，在初次的循环CY(1)的第一阶段S1的执行之前，开始气体供给系统55的第一处理气体的输出。该第一处理气体包含第一气体。之后，在进行各循环CY的第一阶段S1的第一期间P1和进行第二阶段S2的第二期间P2，继续向处理容器10内供给第一气体。
在接着的步骤ST2中，开始高频电源36对基座16的高频RF1的供给。高频RF1的供给的开始时刻是初次的循环CY(1)的第一阶段S1的开始时刻。之后，在进行各循环CY的第一阶段S1的第一期间P1和进行第二阶段S2的第二期间P2，继续对基座16供给高频RF1。此外，在第一阶段S1对基座16供给高频RF2的情况下，在步骤ST2开始供给比第二阶段S2中供给到基座16的高频RF2的功率低的功率的高频RF2。
再者，虽然对处理容器10内供给第一气体，但是不供给第二气体，在高频RF1供给到基座16的期间即第一期间P1，在处理容器10内生成含有第一气体的第一处理气体的等离子体。即，进行第一阶段S1。
在接着的步骤ST3中，由控制部72决定第二气体的输出开始时刻To(i)和输出停止时刻Tt(i)。具体而言，控制部72将比第二阶段S2(i)的开始时刻Ts(i)仅靠前第一时间差Do的时刻设定为输出开始时刻To(i)。此外，控制部72将比第二阶段S2(i)的结束时刻Te(i)仅靠前第二时间差Dt的时刻设定为输出停止时刻Tt(i)。而且，在初次的循环CY(1)的执行之前，执行参照图10说明的方法MTD。具体而言，控制部72从上述的函数或者表取得与方案内中指定的第二阶段S2的第一气体的流量和第二气体的流量对应的第一延迟时间。控制部72初始地将该第一延迟时间设定为第一时间差Do。此外，在初次的循环CY(1)的执行之前，控制部72从上述的函数或者表取得与方案内指定的第二阶段S2的第一气体的流量对应的第二延迟时间。控制部72初始地将该第二延迟时间设定为第二时间差Dt。
在接着的步骤ST4中，在输出开始时刻To(i)气体供给系统55开始第二气体的输出。在接着的步骤ST5中，运算部150A开始上述的参数的计算。在从输出开始时刻To(i)至开始时刻Ts(i)的期间参数超过了第一阈值的时刻，运算部150A将参数超过了第一阈值的情况通知控制部72。另一方面，在从输出开始时刻To(i)至开始时刻Ts(i)的期间参数没有超过第一阈值的情况下，运算部150A将参数没有超过第一阈值的情况通知控制部72。
在接着的步骤ST6中，开始对基座16供给高频RF2。在第二阶段S2(i)的开始时刻Ts(i)开始对基座16供给高频RF2。或者，在第一阶段S1(i)也对基座16供给高频RF2的情况下，在第二阶段S2(i)的开始时刻Ts(i)，对基座16供给的高频RF2的功率增加。由此，在处理容器10内生成第二处理气体的等离子体。
在接着的步骤ST7中，气体供给系统55停止第二气体的输出。第二气体的输出的停止在输出停止时刻Tt(i)进行。在接着的步骤ST8中，运算部150A开始上述参数的计算。在从输出停止时刻Tt(i)至结束时刻Te(i)的期间参数超过了第二阈值的时刻，运算部150A将参数超过了第二阈值的情况通知控制部72。另一方面，在从输出停止时刻Tt(i)至结束时刻Te(i)的期间参数没有超过第二阈值的情况下，运算部150A将参数没有超过第二阈值的情况通知控制部72。
在接着的步骤ST8中，通知对基座16供给高频RF2。对基座16的高频RF2的供给的停止在结束时刻Te(i)进行。或者，在第一阶段S1也对基座16供给高频RF2的情况下，高频RF2的功率降低。方法MT中，在从步骤ST6的执行至步骤ST9的执行的期间，进行第二阶段S2。然后，在从步骤ST9至接着的循环CY的步骤ST6的期间，进行第一阶段S1。
在接着的步骤ST10中，判定全部的循环CY是否结束。在步骤ST10中，在判定为全部的循环CY没有结束的情况下，继续第一处理气体向处理容器10的供给和高频RF1向基座16的供给。即，进行循环CY(i+1)的第一阶段S1(i+1)。
此外，在步骤ST10中，在判定为全部的循环CY没有结束的情况下，在步骤ST11中，调节第一时间差Do。具体而言，在步骤ST5中，从运算部150A对控制部72通知参数超过了第一阈值的情况下，在从输出开始时刻To(i)至开始时刻Ts(i)的期间中第一时间差Do减少参数超过了第一阈值的时刻与开始时刻Ts(i)之间的时间差的量。另一方面，在从运算部150A对控制部72通知参数没有超过第一阈值的情况下，第一时间差Do仅增加规定时间量。
在接着的步骤ST12中，调节第二时间差Dt。具体而言，在步骤ST8中，在从运算部150A对控制部72通知参数超过了第二阈值的情况下，在从输出停止时刻Tt(i)至结束时刻Te(i)的期间中第二时间差Dt减少参数超过了第二阈值的时刻与结束时刻Te(i)之间的时间差的量。另一方面，在从运算部150A对控制部72通知参数没有超过第二阈值的情况下，第二时间差Dt仅增加规定时间。
在接着的步骤ST13中，在运算部150A中，如上述调节第一阈值和第二阈值。之后，进入步骤ST3。另一方面，在步骤ST10中，判定为全部的循环CY结束时，方法MT的实施结束。
第二气体被供给到处理容器10内的时刻相对于气体供给系统55开始了该第二气体的输出的时刻的延迟时间，依赖于第二阶段S2的第一气体的流量和第二气体的流量。在方法MT中，预先准备函数或者表，该函数或者表将从气体供给系统55开始了第二气体的输出的时刻至该第二气体供给到处理容器内的延迟时间与第一气体的流量和第二气体的流量相关联。然后，控制部72使用该函数或者表确定与方案中指定的第二阶段S2的第一气体的流量和第二气体的流量相关联的第一延迟时间，将该第一延迟时间初始地设定为第一时间差Do。第一时间差Do，以开始供给高频RF2的开始时刻Ts(i)为基准，决定开始输出第二气体的输出开始时刻To(i)。这样，在方法MT中，根据方案能够自动决定时间差(即第一时间差Do)，该时间差用于以开始供给高频RF2的时刻定为基准确定开始输出第二气体的输出开始时刻To(i)。此外，根据方法MT，第二气体供给到处理容器10内的时刻与高频RF2供给到基座16的时刻的时间差能够降低。
此外，虽然结束向处理容器10内供给第二气体的时刻相对于气体供给系统55停止第二气体的输出的时刻延迟，但是希望第二阶段S2的结束时刻与结束向处理容器内供给第二气体的时刻之间的时间差小。如上所述，结束向处理容器10内供给第二气体的时刻相当于气体供给系统55停止第二气体的输出的时刻的延迟时间，依赖于第二阶段S2的第一气体的流量。在方法MT中，控制部72使用函数或者表确定与方案中指定的第一气体的流量对应的第二延迟时间，初始地将第二延迟时间设定为第二时间差Dt。第二时间差Dt决定以第二阶段S2的结束时刻Te(i)为基准停止第二气体的输出的输出停止时刻Tt(i)。这样，在方法MT中，能够根据方案自动决定时间差(即第二时间差Dt)，该时间差用于以第二阶段S2(i)的结束时刻Te(i)为基准确定停止第二气体的输出的输出停止时刻Tt(i)。此外，根据方法MT，能够降低结束第二气体向处理容器10内的供给的时刻与第二阶段S2的结束时刻Te之间的时间差。
此外，由于第二气体供给到处理容器10内时等离子体的阻抗变化，所以上述参数上升。方法MT中，该参数超过了第一阈值的时刻作为第二气体供给到处理容器10内的时刻使用。而且，参数超过了第一阈值的时刻比第二期间P2(i)的开始时刻Ts(i)靠前的情况下，判定为在第二期间P2(i)的开始时刻Ts(i)之前第二气体供给到处理容器10内，而为了使后续的循环CY(i+1)的输出开始时刻To(i+1)延迟，调节第一时间差Do。由此，第二气体供给到处理容器10内的时刻与高频RF2供给到基座16的时刻之间的时间差降低。
此外，在从输出开始时刻To(i)至第二期间P2(i)的开始时刻Ts(i)的期间参数没有超过第一阈值的情况下，有可能至第二期间P2(i)的开始时刻Ts(i)为止第二气体没有充分地供给到处理容器10内。在方法MT中，在从输出开始时刻To(i)至第二期间P2(i)的开始时刻Ts(i)的期间参数没有超过第一阈值的情况下，为了提前后续的循环CY(i+1)的输出开始时刻To(i+1)，调节第一时间差Do。由此，第二气体供给到处理容器10内的时刻与高频RF2供给到基座16的时刻之间的时间差降低。
此外，由于结束第二气体向处理容器10内的供给时等离子体的阻抗发生变化，所以上述参数上升。在方法MT中，该参数超过了第二阈值的时刻，作为第二气体向处理容器10内的供给结束的时刻使用。而且，在参数超过了第二阈值的时刻为比第二期间P2(i)的结束时刻Te(i)靠前的情况下，判定为在第二期间P2(i)的结束时刻Te(i)之前第二气体向处理容器10内的供给结束，而为了使后续的循环CY(i+1)的输出停止时刻Tt(i+1)延迟，调节第二时间差Dt。由此，结束第二气体向处理容器10内的供给的时刻与第二阶段S2的结束时刻Te(i)之间的时间差降低。
此外，在侧输出停止时刻Tt(i)至第二期间P2(i)的结束时刻Te(i)期间参数没有超过第二阈值的情况下，有可能在第二期间P2(i)的结束时刻Te(i)第二气体也被供给到处理容器10内。上述实施方式中，在从输出停止时刻Tt(i)至第二期间P2(i)的结束时刻Te(i)的期间参数没有超过第二阈值的情况下，为了提前后续的循环CY(i+1)的输出停止时刻Tt(i+1)，而调节第二时间差。由此，结束第二气体向处理容器10内的供给的时刻与第二阶段S2的结束时刻Te(i)之间的时间差降低。
下面说明另一实施方式。在另一实施方式的方法MT中，至少在第二阶段S2中，调节高频RF1和高频RF2各自的频率。此外，进而在实施方式中，至少在第二阶段S2，除了高频RF1和高频RF2各自的频率，还调节高频RF1的功率和高频RF2的功率。下面，参照图12～图15，为了该实施方式的方法MT的执行，说明代替高频电源36、匹配器40、高频电源38、匹配器42而等离子体处理装置1所采用的高频电源36A、匹配器40A、高频电源38A、匹配器42A。图12是表示高频电源36A和匹配器40A的结构的图。图13是表示高频电源36A的阻抗传感器的结构的图。图14是表示高频电源38A和匹配器42A的结构的图。图15是表示高频电源38A的阻抗传感器的结构的图。
如图12所示，高频电源36A与高频电源36同样具有振荡器36a、功率放大器36b、功率传感器36c和电源控制部36e。高频电源36A还具有阻抗传感器36d。下面，关于高频电源36A的各要素，说明其与高频电源36的对应的要素不同的点。此外，也对阻抗传感器36d进行说明。
高频电源36A的电源控制部36e对振荡器36a提供设定进行第二阶段S2的第二期间P2内的第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF1的频率的频率控制信号。具体而言，电源控制部36e从阻抗传感器36d接收过去的循环CY的第一副期间Ps1的高频电源36A的负载阻抗的移动平均值Imp11和过去的循环CY的第二副期间Ps2的高频电源36A的负载阻抗的移动平均值Imp12。而且，在移动平均值Imp11和移动平均值Imp12包含于规定调节范围内的情况下，为了使从移动平均值Imp11推定的第一副期间Ps1的高频电源36A的负载阻抗和从移动平均值Imp12推定的第二副期间Ps2的高频电源36A的负载阻抗接近匹配点，电源控制部36e对振荡器36a提供设定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF1的频率的频率控制信号。振荡器36a根据该频率控制信号，设定第一副期间Ps1的高频的频率和第二副期间Ps2的高频的频率。另一方面，在移动平均值Imp11或者移动平均值Imp12没有包含于规定的调节范围内的情况下，为了使匹配器40A进行与高频电源36A相关的阻抗匹配，电源控制部36e对匹配器40A发送控制信号。而且，使负载阻抗接近匹配点是指使负载阻抗理想地与匹配点一致的意思。此外，“规定的调节范围”是通过高频RF1的频率的调节，能够使高频电源36A的负载阻抗与高频电源36A的输出阻抗或者匹配点匹配的范围。
功率放大器36b通过使从振荡器36a输出的高频放大而生成高频RF1，并输出该高频RF1。该功率放大器36b由电源控制部36e控制。具体而言，电源控制部36e控制功率放大器36b，以使得输出由控制部72指定的功率的高频RF1。
一实施方式中，也可以电源控制部36e控制功率放大器36b，以使得第一副期间Ps1的高频RF1的功率比第二副期间Ps2的高频RF1的功率大。例如，第一副期间Ps1的高频RF1的功率，能够根据第一副期间Ps1的反射波功率测定值PR11或者规定数的第一副期间Ps1的反射波功率测定值PR11的移动平均值，以与等离子体耦合的高频RF1的功率成为规定的功率的方式设定。此外，第二副期间Ps2的高频RF1的功率，能够根据第二副期间Ps2的反射波功率测定值PR11或者规定数的第二副期间Ps2的反射波功率测定值PR11的移动平均值，以与等离子体耦合高频RF1的功率成为规定的功率的方式设定。
阻抗传感器36d求出执行结束的循环CY的第二阶段S2的各个执行期间(第二期间P2)内的第一副期间Ps1中的高频电源36A的负载阻抗的移动平均值Imp11。此外，阻抗传感器36d求出执行结束的循环CY的第二阶段S2的各个执行期间(第二期间P2)内的第二副期间Ps2中的高频电源36A的负载阻抗的移动平均值Imp12。如图2所示，第一副期间Ps1是在第二阶段S2的执行期间(第二期间P2)内从高频RF2的供给的开始时刻至该执行期间(第二期间P2)的中途之间的期间。第二副期间Ps2是在第二阶段S2的各个执行期间(第二期间P2)内从该中途至该执行期间(第二期间P2)的结束时刻之间的期间。
第一副期间Ps1的时长和第二副期间Ps2的时长由电源控制部36e指定。例如，第一副期间Ps1的时长可以是电源控制部36e存储的规定的时长，第二副期间Ps2的时长可以是电源控制部36e存储的另外的规定的时长。或者，电源控制部36e根据上述的反射波功率测定值PR11的时间序列，将在第二期间P2反射波功率测定值PR11稳定在规定值以下的期间设定为第二副期间Ps2，也可以将在第二期间P2中比该第二副期间Ps2靠前的期间设定为第一副期间Ps1。
如图13所示，阻抗传感器36d具有电流检测器102C、电压检测器104C、滤波器106C、滤波器108C、平均值运算器110C、平均值运算器112C、移动平均值运算器114C、移动平均值运算器116C、和阻抗运算器118C。
电压检测器104C检测供电线路43上传送的高频RF1的电压波形，输出表示该电压波形的电压波形模拟信号。该电压波形模拟信号输入到滤波器106C。滤波器106C通过将所输入的电压波形模拟信号数字化而生成电压波形数字信号。然后，滤波器106C从电源控制部36e接收确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF1的频率的信号，从电压波形数字信号仅提取与由该信号确定的频率对应的成分，由此生成过滤电压波形信号。其中，滤波器106C例如能够由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由滤波器106C生成的过滤电压波形信号输出到平均值运算器110C。从电源控制部36e对平均值运算器110C提供确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2的副期间确定信号。平均值运算器110C根据过滤电压波形信号求出使用副期间确定信号确定的各第二期间P2内的第一副期间Ps1的电压的平均值VA11。此外，平均值运算器110C根据过滤电压波形信号求出使用副期间确定信号确定的各第二期间P2内的第二副期间Ps2的电压的平均值VA12。其中，平均值运算器110C例如能够由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由平均值运算器110C求出的平均值VA11和平均值VA12被输出到移动平均值运算器114C。移动平均值运算器114C求出关于执行结束的循环CY的第二阶段S2已经得到的多个平均值VA11之中，针对最近执行的规定数的循环CY的第二阶段S2中的第一副期间Ps1求出的规定个数的平均值VA11的移动平均值(移动平均值VMA11)。此外，移动平均值运算器114C求出关于执行结束的循环CY的第二阶段S2已得到的多个平均值VA12之中，针对最近执行的规定数的循环CY的第二阶段S2中的第二副期间Ps2求出的规定个数的平均值VA12的移动平均值(移动平均值VMA12)。由移动平均值运算器114C求出的移动平均值VMA11和VMA12输出到阻抗运算器118C。其中，移动平均值运算器114C例如能够由CPU或者FPGA(现场可编程门阵列)构成。
电流检测器102C检测供电线路43上传送的高频RF1的电流波形，输出表示该电流波形的电流波形模拟信号。该电流波形模拟信号被输入到滤波器108C。滤波器108C通过使所输入的电流波形模拟信号数字化，而生成电流波形数字信号。然后，滤波器108C从电源控制部36e接收确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF1的频率的信号，从电流波形数字信号仅提取与由该信号确定的频率对应的成分，由此生成过滤电流波形信号。其中，滤波器108C例如能够由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由滤波器108C生成的过滤电流波形信号输出到平均值运算器112C。此外，从电源控制部36e对平均值运算器112C提供上述的副期间确定信号。平均值运算器112C根据过滤电流波形信号求出使用副期间确定信号确定的各第二期间P2内的第一副期间Ps1的电流的平均值IA11。此外，平均值运算器112C根据过滤电流波形信号求出使用副期间确定信号确定的各第二期间P2内的第二副期间Ps2的电流的平均值IA12。其中，平均值运算器112C例如能够由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由平均值运算器112C求得的平均值IA11和平均值IA12被输出到移动平均值运算器116C。移动平均值运算器116C求出关于执行结束的循环CY的第二阶段S2已得到的多个平均值IA11之中、针对最近执行的规定数的循环CY的阶段S2的第一副期间Ps1求出的规定个数的平均值IA11的移动平均值(移动平均值IMA11)。此外，移动平均值运算器116C求出关于执行结束的循环CY的第二阶段S2已得到的多个平均值IA12之中、针对最近执行的规定数的循环CY的第二阶段S2中的第二副期间Ps2求出的规定个数的平均值IA12的移动平均值(移动平均值IMA12)。由移动平均值运算器116C求出的移动平均值IMA11和IMA12被输出到阻抗运算器118C。其中，移动平均值运算器116C例如由CPU或者FPGA(现场可编程门阵列)构成。
阻抗运算器118C根据移动平均值IMA11和移动平均值VMA11求出高频电源36A的负载阻抗的移动平均值Imp11。该移动平均值Imp11包括绝对值和相位成分。此外，阻抗运算器118C根据移动平均值IMA12和移动平均值VMA12求出高频电源36A的负载阻抗的移动平均值Imp12。该移动平均值Imp12包括绝对值和相位成分。由阻抗运算器118C求出的移动平均值Imp11和Imp12输出到电源控制部36e。移动平均值Imp11和Imp12如上述在电源控制部36e中用于高频RF1的频率的设定。
返回图12，匹配器40A与匹配器40同样具有匹配电路40a、传感器40b、控制器40c和驱动器40d、40e。以下，关于匹配器40A的各要素，说明其与匹配器40对应的要素不同的点。
匹配器40A的传感器40b，与阻抗传感器36d同样，从电源控制部36e接收确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF1的频率的信号，从电压波形数字信号仅提取与由该信号确定的频率对应的成分，由此生成过滤电压波形信号。然后，传感器40b将过滤电压波形信号输出到控制器40c。此外，匹配器40A的传感器40b，与阻抗传感器36d同样，从电源控制部36e接收确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF1的频率的信号，从电流波形数字信号仅提取与由该信号确定的频率对应的成分，由此生成过滤电流波形信号。传感器40b将过滤电流波形信号输出到控制器40c。
匹配器40A的控制器40c接收在移动平均值Imp11或者移动平均值Imp12没有包含于规定的调节范围内的情况下从电源控制部36e送出的上述控制信号时，控制驱动器40d和40e，以使得由移动平均值Imp11和移动平均值Imp12的平均值确定的高频电源36A的负载阻抗接近匹配点。或者，匹配器40A的控制器40c接收在移动平均值Imp11或者移动平均值Imp12没有包含于规定的调节范围内的情况下从电源控制部36e送出的上述控制信号时，控制驱动器40d和40e，以使得由移动平均值Imp12确定的高频电源36A的负载阻抗接近匹配点。
以下，参照图14。如图14所示，高频电源38A与高频电源38同样具有振荡器38a、功率放大器38b、功率传感器38c和电源控制部38e。高频电源38A还具有阻抗传感器38d。下面，关于高频电源38A的各要素，说明其与高频电源38对应的要素的不同的点。此外，还对阻抗传感器38d进行说明。
高频电源38A的电源控制部38e对振荡器38a提供设定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF2的频率的频率控制信号。具体而言，电源控制部38e从阻抗传感器38d接收过去的循环CY的第一副期间Ps1的负载阻抗的移动平均值Imp21和过去的循环CY的第二副期间Ps2的负载阻抗的移动平均值Imp22。而且，在移动平均值Imp21和移动平均值Imp22包含于规定的调节范围内的情况下，为了使从移动平均值Imp21推定的第一副期间Ps1的高频电源38A的负载阻抗和从移动平均值Imp22推定的第二副期间Ps2的高频电源38A的负载阻抗接近匹配点，电源控制部38e对振荡器38a提供设定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF2的频率的频率控制信号。振荡器38a根据该频率控制信号设定第一副期间Ps1的高频的频率和第二副期间Ps2的高频的频率。另一方面，在移动平均值Imp21或者移动平均值Imp22没有包含于规定的调节范围内的情况下，为了使匹配器42A进行与高频电源38A相关的阻抗匹配，电源控制部38e对匹配器42A送出控制信号。其中，“规定的调节范围”是指通过高频RF2的频率的调节，能够使高频电源38A的负载阻抗与高频电源38A的输出阻抗或者匹配点匹配的范围。
功率放大器38b通过使从振荡器38a输出的高频放大而生成高频RF2，并输出该高频RF2。该功率放大器38b由电源控制部38e控制。具体而言，电源控制部38e控制功率放大器38b，以输出由控制部72指定的功率的高频RF2。
一实施方式中，也可以电源控制部38e控制功率放大器38b，以使第一副期间Ps1的高频RF2的功率比第二副期间Ps2的高频RF2的功率大。例如，第一副期间Ps1的高频RF2的功率能够根据第一副期间Ps1的反射波功率测定值PR21或者规定数的循环CY的第一副期间Ps1的反射波功率测定值PR21的移动平均值，以与等离子体耦合的高频RF2的功率成为规定的功率的方式设定。此外，第二副期间Ps2的高频RF2的功率能够根据第二副期间Ps2的反射波功率测定值PR21或者规定数的循环CY的第二副期间Ps2的反射波功率测定值PR21的移动平均值，以与等离子体耦合的高频RF2的功率成为规定的功率的方式设定。
阻抗传感器38d求出执行结束的循环CY的第二阶段S2各自的执行期间(第二期间P2)内的第一副期间Ps1中的高频电源38A的负载阻抗的移动平均值Imp21。此外，阻抗传感器38d求出执行结束的循环CY的第二阶段S2各自的执行期间(第二期间P2)内的第二副期间Ps2中的高频电源38A的负载阻抗的移动平均值Imp22。其中，电源控制部38e也可以与电源控制部36e同样地存储第一副期间Ps1的规定的时长和第二副期间Ps2的另外的规定的时长。或者，电源控制部38e也可以与电源控制部36e同样地，从上述的反射波功率测定值PR21的时间序列，将在第二期间P2反射波功率测定值PR21温度在规定值以下的期间设定为第二副期间Ps2，并将在第二期间P2比该第二副期间Ps2靠前的期间设定为第一副期间Ps1。
如图15所示，阻抗传感器38d具有电流检测器102D、电压检测器104D、滤波器106D、滤波器108D、平均值运算器110D、平均值运算器112D、移动平均值运算器114D、移动平均值运算器116D和阻抗运算器118D。
电压检测器104D检测在供电线路45上传送的高频RF2的电压波形，并输出表示该电压波形的电压波形模拟信号。该电压波形模拟信号被输入到滤波器106D。滤波器106D通过将所输出的电压波形模拟信号数字化，而生成电压波形数字信号。而且，滤波器106D从电源控制部38e接收确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF2的频率的信号，通过从电压波形数字信号仅提取与由该信号确定的频率对应的成分，而生成过滤电压波形信号。其中，滤波器106D例如能够由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由滤波器106D生成的过滤电压波形信号被输出到平均值运算器110D。从电源控制部38e对平均值运算器110D提供确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2的副期间确定信号。平均值运算器110D根据过滤电压波形信号求出使用副期间确定信号确定的各第二期间P2内的第一副期间Ps1中的电压的平均值VA21。此外，平均值运算器110D根据过滤电压波形信号求出使用副期间确定信号确定的各第二期间P2内的第二副期间Ps2中的电压的平均值VA22。其中，平均值运算器110D例如能够由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由平均值运算器110D求出的平均值VA21和平均值VA22被输出到移动平均值运算器114D。移动平均值运算器114D求出关于执行结束的循环CY的第二阶段S2已得到的多个平均值VA21之中、针对最近执行的规定数的循环CY的第二阶段S2中的第一副期间Ps1求出的规定个数的平均值VA21的移动平均值(移动平均值VMA21)。此外，移动平均值运算器114D求出关于执行结束的循环CY的第二阶段S2已得到的多个平均值VA22之中、针对最近执行的规定数的循环CY的第二阶段S2中的第二副期间Ps2求出的规定个数的平均值VA22的移动平均值(移动平均值VMA22)。由移动平均值运算器114D求出的移动平均值VMA21和VMA22输出到阻抗运算器118D。其中，移动平均值运算器114D例如由CPU或者FPGA(现场可编程门阵列)构成。
电流检测器102D检测在供电线路45上传送的高频RF2的电流波形，并输出表示该电流波形的电流波形模拟信号。该电流波形模拟信号被输入到滤波器108D。滤波器108D通过将所输入的电流波形模拟信号数字化，而生成电流波形数字信号。而且，滤波器108D从电源控制部38e接收确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF2的频率的信号，通过从电流波形数字信号仅提取与由该信号确定的频率对应的成分，而生成过滤电流波形信号。其中，滤波器108D例如能够由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由滤波器108D生成的过滤电流波形信号被输出到平均值运算器112D。此外，从电源控制部38e对平均值运算器112D提供上述副期间确定信号。平均值运算器112D根据过滤电流波形信号求出使用副期间确定信号确定的各第二期间P2内的第一副期间Ps1中的电流的平均值IA21。此外，平均值运算器112D根据过滤电流波形信号求出使用副期间确定信号确定的各第二期间P2内的第二副期间Ps2中的电流的平均值IA22。其中，平均值运算器112D例如能够由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由平均值运算器112D求出的平均值IA21和平均值IA22被输出到移动平均值运算器116D。移动平均值运算器116D求出关于执行结束的循环CY的第二阶段S2已得到的多个平均值IA21之中、针对最近执行的规定数的循环CY的第二阶段S2中的第一副期间Ps1求出的规定个数的平均值IA21的移动平均值(移动平均值IMA21)。此外，移动平均值运算器116D求出关于执行结束的循环CY的第二阶段S2已得到的多个平均值IA22之中、针对最近执行的规定数的第二阶段S2中的第二副期间Ps2求出的规定个数的平均值IA22的移动平均值(移动平均值IMA22)。由移动平均值运算器116D求出的移动平均值IMA21和IMA22输出到阻抗运算器118D。其中，移动平均值运算器116D例如能够由CPU或者FPGA(现场可编程门阵列)构成。
阻抗运算器118D根据移动平均值IMA21和移动平均值VMA21求出高频电源38A的负载阻抗的移动平均值Imp21。该移动平均值Imp21包括绝对值和相位成分。此外，阻抗运算器118D根据移动平均值IMA22和移动平均值VMA22求出高频电源38A的负载阻抗的移动平均值Imp22。该移动平均值Imp22包括绝对值和相位成分。由阻抗运算器118D求出的移动平均值Imp21和Imp22输出到电源控制部38e。移动平均值Imp21和Imp22如上述在电源控制部38e中用于高频RF2的频率的设定。
返回图14，匹配器42A与匹配器42同样具有匹配电路42a、传感器42b、控制器42c、和驱动器42d、42e。下面，关于匹配器42A的各要素，说明其与匹配器42的对应的要素不同的点。
匹配器42A的传感器42b与阻抗传感器38d同样，从电源控制部38e接收确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF2的频率的信号，通过从电压波形数字信号仅提取与由该信号确定的频率对应的成分，而生成过滤电压波形信号。而且，传感器42b将过滤电压波形信号输出到控制器42c。此外，匹配器42A的传感器42b与阻抗传感器38d同样，从电源控制部38e接收确定第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频RF2的频率的信号，通过从电流波形数字信号仅提取与由该信号确定的频率对应的成分，而生成过滤电流波形信号。传感器42b将过滤电流波形信号输出到控制器42c。
匹配器42A的控制器42c，在移动平均值Imp21或者移动平均值Imp22没有包含于规定的调节范围内的情况下接收从电源控制部38e送出的上述控制信号时，控制驱动器42d和42e，以使由移动平均值Imp21和移动平均值Imp22的平均值确定的高频电源38A的负载阻抗接近匹配点。或者，匹配器42A的控制器42c，在移动平均值Imp21或者移动平均值Imp22没有包含于规定的调节范围内的情况下接收从电源控制部38e送出的上述控制信号时，控制驱动器42d和42e，以使由移动平均值Imp22确定的高频电源36A的负载阻抗接近匹配点。
以下，参照图12～图15针对所说明的具有高频电源36A、匹配器40A、高频电源38A、和匹配器42A的等离子体处理装置1中进行的阻抗匹配的方法进行说明。图16是表示其他的实施方式的等离子体处理方法中执行的阻抗匹配的方法的流程图。
图16所示的阻抗匹配的方法MTI在方法MT的第二阶段S2中使用。在第二阶段S2以外的其他阶段，匹配器40和匹配器42能够进行上述的阻抗匹配。
在方法MT的实施初期，循环CY没有执行为了求得上述的移动平均值Imp11、移动平均值Imp12、移动平均值Imp21和移动平均值Imp22足够的次数。因此，在方法MT的实施初期，仅进行上述的平均值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和平均值IA22的计算和它们的积累。
在循环CY执行了为了求出移动平均值Imp11、移动平均值Imp12、移动平均值Imp21和移动平均值Imp22足够的次数之后，在阻抗传感器36d求出移动平均值Imp11和移动平均值Imp12，在阻抗传感器38d求出移动平均值Imp21和移动平均值Imp22。
在求出了移动平均值Imp11、移动平均值Imp12、移动平均值Imp21和移动平均值Imp22之后，在各循环CY的第二阶段S2，如图16所示，进行判定J20。在判定J20中，由电源控制部36e判定移动平均值Imp11和移动平均值Imp12是否在上述的可调节范围内。此外，由电源控制部38e判定移动平均值Imp21和移动平均值Imp22是否在上述的可调节范围内。
在判定为移动平均值Imp11和移动平均值Imp12在上述的可调节范围内的情况想，在步骤ST21中，电源控制部36e以如上述的方式设定第一副期间Ps1的高频RF1的频率，设定第二副期间Ps2的高频RF1的频率。在接着的步骤ST22中，电源控制部36e以如上述方式设定第一副期间Ps1的高频RF1的功率，设定第二副期间Ps2的高频RF2的功率。此外，在判定为移动平均值Imp21和移动平均值Imp22在上述的可调节范围内的情况下，在步骤ST21中，电源控制部38e以如上述方式设定第一副期间Ps1的高频RF2的频率，设定第二副期间Ps2的高频RF2的频率。在接着的步骤ST22中，电源控制部38e以如上述的方式设定第一副期间Ps1的高频RF2的功率，设定第二副期间Ps2的高频RF2的功率。
另一方面，在判定为移动平均值Imp11或者移动平均值Imp12不在上述的可调节范围内的情况下，在步骤ST23中，为了使匹配器40A进行与高频电源36A相关的阻抗匹配，从电源控制部36e对匹配器40A送出控制信号。接收了该控制信号的匹配器40A的控制器40c以如上述方式控制驱动器40d和40e，以使高频电源36A的负载阻抗接近匹配点。此外，在判定为移动平均值Imp21或者移动平均值Imp22不在上述的可调节范围内的情况下，在步骤ST23中，为了使匹配器42A进行与高频电源38A相关的阻抗匹配，从电源控制部38e对匹配器42A送出控制信号。接收了该控制信号的匹配器42A的控制器42c以如上述的方式控制驱动器42d和42e，以使高频电源38A的负载阻抗接近匹配点。
由于第二阶段S2的第一副期间Ps1是包括高频RF2的供给的开始时刻的期间，所以在第一副期间Ps1，供电线路43的反射波能够比第二副期间Ps2的反射波大。这是因为高频电源36A的负载阻抗的变动引起的。关于该现象，对于高频RF2也同样。因此，为了使高频RF1的反射波减少，需要使第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频电源36A的负载阻抗分别与高频电源36A的输出阻抗匹配。此外，为了使高频RF2的反射波减少，需要使第一副期间Ps1和第二副期间Ps2各自的高频电源38A的负载阻抗分别与高频电源38A的输出阻抗匹配。根据图16所示的阻抗匹配的方法MTI，调节高频RF1的频率，以使由执行结束的循环CY的第二阶段S2的第一副期间Ps1的高频电源36A的负载阻抗的移动平均值(移动平均值Imp11)推定的高频电源36A的负载阻抗接近高频电源36A的输出阻抗。此外，第二副期间Ps2的高频RF1的频率基于移动平均值Imp12同样地进行调节。此外，第一副期间Ps1的高频RF2的频率基于移动平均值Imp21同样地进行调节。此外，第二副期间Ps2的高频RF2的频率基于移动平均值Imp22同样地进行调节。由于高频电源36A和高频电源38A能够高速地改变高频的频率，所以根据方法MTI，能够高速追随负载阻抗的变化地进行阻抗匹配。
此外，根据步骤ST22，在第一副期间Ps1与等离子体耦合的高频RF1的功率不足的情况下，能够补偿高频RF1的功率。此外，根据步骤ST22，在第一副期间Ps1与等离子体耦合的高频RF2的功率不足的情况下，能够补偿高频RF2的功率。
以上说明了各种的实施方式，但是不被上述的实施方式限定，能够构成各种的变形方式。例如，高频电源36和高频电源36A也可以构成为对上部电极46供给高频RF1。此外，使用方法MT的等离子体处理装置不限定于电容耦合型的等离子体处理装置。方法MT还能够适用于具有第一电极和第二电极的任意的等离子体处理装置，例如电感耦合型的等离子体处理装置。
此外，上述的方法MT中的多个循环CY各自是包括第一阶段S1和第二阶段S2的循环，但是多个循环CY各自也可以在第一阶段S1之前或者第二阶段S2之后包括一个以上的其他的阶段。例如，也可以多个循环CY各自在第二阶段S2之后包括第三阶段，在该第三阶段，包括第一气体和添加到第一气体的第三气体的第三处理气体供给到处理容器10内，第三阶段S3的高频RF2的功率比第二阶段S2的高频RF2的功率降低。该情况下，也可以与上述的输出开始时刻To的决定方法同样地，从函数或者表确定与第一气体的流量和第三气体的流量对应的第三延迟时间，初始地使用第三延迟时间决定第三阶段的开始时刻与比该开始时刻靠前的第三气体的输出开始时刻的第三时间差，可以与第一时间差同样地调节该第三时间差。此外，也可以与上述的输出停止时刻Tt的决定方法同样地，从函数或者表确定与第一气体的流量对应的第四延迟时间，而初始地使用第四延迟时间决定第三阶段的结束时刻与比该结束时刻靠前的第三气体的输出停止时刻的第四时间差，可以与第二时间差同样地调节该第四时间差。

Claims (5)

1.一种在等离子体处理装置中执行的等离子体处理方法，其特征在于：
所述等离子体处理装置包括：
处理容器；
对所述处理容器内供给气体的气体供给系统；
第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极以所述处理容器内的空间介于该第一电极和第二电极之间的方式设置；
第一高频电源，其输出用于供给到所述第一电极和所述第二电极之中的一个电极的等离子体生成用的第一高频；
第二高频电源，其输出用于供给到所述第二电极的离子引入用的第二高频；和
控制部，其控制所述气体供给系统、所述第一高频电源和所述第二高频电源，
在该等离子体处理方法中，执行各自包括第一阶段和第二阶段的多次循环，其中，在所述第一阶段，在所述处理容器内生成包含第一气体的第一处理气体的等离子体，所述第二阶段接着所述第一阶段，在所述第二阶段中，在所述处理容器内生成包含所述第一气体和添加在该第一气体中的第二气体的第二处理气体的等离子体，
在进行所述第一阶段的第一期间和接着该第一期间进行所述第二阶段的第二期间，将所述第一气体供给到所述处理容器内，将所述第一高频供给到所述一个电极，
在所述第二期间对所述第二电极供给所述第二高频，
所述第一期间的所述第二高频的功率被设定成比所述第二期间的所述第二高频的功率低的功率，
该等离子体处理方法包括：
根据所述控制部的控制，在比所述第二期间的开始时刻靠前第一时间差的量的输出开始时刻，开始来自所述气体供给系统的所述第二气体的输出的步骤；
根据所述控制部的控制，在所述第二期间的所述开始时刻，开始对所述第二电极供给所述第二高频的步骤；
根据所述控制部的控制，在所述第二期间中且比该第二期间的结束时刻靠前第二时间差的量的输出停止时刻，停止来自所述气体供给系统的所述第二气体的输出的步骤；和
根据所述控制部的控制，在所述第二期间的所述结束时刻，使所述第二高频的功率降低的步骤，
所述控制部，使用将从所述气体供给系统开始所述第二气体的输出的时刻起至所述第二气体被供给到所述处理容器内的时刻为止的延迟时间与所述第一气体的流量和所述第二气体的流量相关联的函数或者表，确定与方案中指定的所述第二阶段的所述第一气体的流量和所述第二气体的流量相关联的第一延迟时间，将该第一延迟时间初始地设定为所述第一时间差，
所述控制部，使用将从所述气体供给系统停止所述第二气体的输出的时刻起至所述第二气体向所述处理容器内的供给结束的时刻为止的延迟时间与所述第一气体的流量相关联的函数或者表，确定与所述方案中指定的所述第二阶段的所述第一气体的流量相关联的第二延迟时间，将该第二延迟时间初始地设定为所述第二时间差。
2.如权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述等离子体处理装置还包括：
将所述一个电极和所述第一高频电源连接的第一供电线路；
将所述第二电极和所述第二高频电源连接的第二供电线路；
用于调节所述第一高频电源的负载阻抗的第一匹配器；
用于调节所述第二高频电源的负载阻抗的第二匹配器；和
运算部，其求取包括所述第一高频电源的负载阻抗、负载电阻和负载电抗以及所述第一高频的反射波系数之中任意者的参数，
在所述多次循环之中任意的循环的执行期间中的紧接着所述第二期间之前的所述输出开始时刻与该任意的循环的该执行期间中的该第二期间的所述开始时刻之间的期间，由所述运算部求出了超过第一阈值的所述参数的情况下，所述控制部使所述第一时间差减少求出超过该第一阈值的所述参数的时刻与所述任意的循环的所述执行期间中的所述第二期间的所述开始时刻之间的时间差的量。
3.如权利要求2所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述多次循环之中任意的循环的执行期间中的紧接着所述第二期间之前的所述输出开始时刻与该任意的循环的该执行期间中的该第二期间的所述开始时刻之间的期间，没有由所述运算部求出超过所述第一阈值的所述参数的情况下，所述控制部使所述第一时间差增加规定时间量。
4.如权利要求2或者3所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述多次循环之中任意的循环的执行期间中的所述第二期间中的所述输出停止时刻与该任意的循环的所述执行期间中的所述第二期间的所述结束时刻之间的期间，由所述运算部求出了超过第二阈值的所述参数的情况下，所述控制部使所述第二时间差减少求出超过该第二阈值的所述参数的时刻与该任意的循环的所述执行期间中的所述第二期间的所述结束时刻之间的时间差的量。
5.如权利要求4所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述多次循环之中任意的循环的执行期间中的所述第二期间中的所述输出停止时刻与该任意的循环的所述执行期间中的所述第二期间的所述结束时刻之间的期间，没有由所述运算部求出超过所述第二阈值的所述参数的情况下，所述控制部使所述第二时间差增加规定时间量。
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