CN107221493B - 等离子体处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种依次执行多个循环的等离子体处理方法，该多个循环各自包括依次执行的多个阶段，该多个阶段是在处理容器内生成相互不同的处理气体的等离子体的多个阶段，在从先实施的阶段转移至后续阶段后的适当的时刻改变高频的设定和/或直流电压的电平的设定。在一个实施方式所涉及的等离子体处理方法中，向等离子体处理装置的第一电极和第二电极中的一个电极供给高频。从先实施的阶段转移至后续阶段时切换气体供给系统所输出的处理气体。在切换处理气体后，在反映等离子体的阻抗的参数超出了阈值的时刻，改变高频的设定和/或负极性的直流电压的电平的设定。

Description

等离子体处理方法
技术领域
本发明的实施方式涉及在被加工物的加工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。等离子体处理装置通常包括处理容器、气体供给系统、第一电极、第二电极和高频电源。气体供给系统以向处理容器内供给处理气体的方式构成。第一电极和第二电极以处理容器内的空间介于它们之间的方式设置。高频电源向第一电极和第二电极中的一个电极供给高频。在这样的等离子体处理装置中执行的等离子体处理中，通常处理气体从气体供给系统被供给到处理容器内，来自高频电源的高频被供给到一个电极。
在等离子体处理中有时交替执行生成相互不同的处理气体的等离子体的两个阶段。在这种等离子体处理中，从先实施的阶段转移至后续的阶段时，气体供给系统所输出的处理气体被切换，并且改变高频的设定。
由于气体具有质量，所以气体供给系统从气体供给系统所输出的处理气体被切换的时刻起至处理容器内的处理气体更换的时刻为止的过程需要时间。而设定改变了的高频基本无延迟地供给到一个电极。由此，出现在处理容器内的处理气体更换之前、设定改变了的高频被供给到一个电极的情况。
因此，提出了根据处理容器内的发光光谱的检测结果，在确认后续阶段用的处理气体到达处理容器内之后，开始向电极供给高频的技术。该技术记载在下述的专利文献1中。
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
在先实施的阶段中使用的处理气体的等离子体的发光光谱与后续阶段中使用的处理气体的等离子体的发光光谱之间，有时不存在可检测的程度的差异。所以，无法以高精度检测处理容器内处理气体更换的时刻，结果，无法在适当的时刻改变高频的设定。
另外，等离子体处理装置有时还包括与第一电极连接的直流电源。直流电源能够向第一电极施加负极性的直流电压。在使用该等离子体处理装置的等离子体处理中，有时在从先实施的阶段转移至后续阶段时直流电源所输出的直流电压的电平发生变化。在该等离子体处理中，也存在无法在适当的时刻改变直流电压的电平的问题。
所以，在依次执行多个循环的等离子体处理方法中，其中，该多个循环各自包括依次执行的多个阶段，该多个阶段是在处理容器内生成相互不同的处理气体的等离子体的多个阶段，在该方法中，需要在从先实施的阶段转移至后续阶段后的适当的时刻改变高频的设定和/或直流电压的电平的设定。
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、第一电极和第二电极、高频电源、供电线路、匹配器以及运算部。气体供给系统以向处理容器内供给气体的方式构成。第一电极和第二电极以处理容器内的空间介于它们之间的方式设置。高频电源以输出高频的方式构成。供电线路将高频电源与第一电极和第二电极中的一个电极连接。匹配器以调整高频电源的负载阻抗的方式构成。运算部以求取包括高频电源的负载阻抗、负载电阻和负载电抗、以及高频的反射波系数中的任一者的参数的方式构成。在一个方式所涉及的等离子体处理方法中，依次执行多个循环，该多个循环各自包括依次执行的多个阶段，该多个阶段是在处理容器内生成相互不同的处理气体的等离子体的多个阶段。来自高频电源的高频在多个阶段的整个过程中向一个电极供给。该等离子体处理方法包括：(i)在从多个阶段中先实施的阶段转移至与该先实施的阶段连续的后续阶段时，切换气体供给系统所输出的处理气体的工序；和(ii)在气体供给系统所输出的处理气体被切换后参数超出了阈值的时刻，改变从高频电源向一个电极供给的高频的设定的工序。改变高频的设定包括改变高频的功率和/或将从高频电源向一个电极供给的高频从连续波和经过脉冲调制后的高频中的一方改变为另一方。
在持续供给高频的状态下，若处理容器内的处理气体更换，在处理容器内生成的等离子体的阻抗就会发生变化。上述参数是与等离子体的阻抗对应变化的参数，所以，良好地反映存在于处理容器内的处理气体的变化。在一个方式所涉及的等离子体处理方法中，通过检测该参数超出了阈值的时刻，能够以高精度检测处理容器内的处理气体被更换的时刻。另外，由于在该时刻高频的设定改变，所以，能够在处理容器内的处理气体更换的适当的时刻，改变高频的设定。
另外，在另一方式中，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、第一电极和第二电极、高频电源、供电线路、匹配器、直流电源以及运算部。气体供给系统以向处理容器内供给气体的方式构成。第一电极和第二电极以处理容器内的空间介于它们之间的方式设置。高频电源以输出高频的方式构成。供电线路将高频电源与第一电极和第二电极中的一个电极连接。匹配器以调整高频电源的负载阻抗的方式构成。直流电源与第一电极连接，以产生负极性的直流电压的方式构成。运算部以求取包括高频电源的负载阻抗、负载电阻和负载电抗、以及高频的反射波系数中的任一者的参数的方式构成。在一个方式所涉及的等离子体处理方法中依次执行多个循环，该多个循环各自包括依次执行的多个阶段，该多个阶段是在处理容器内生成相互不同的处理气体的等离子体的多个阶段。来自高频电源的高频在多个阶段的整个过程中被供给到一个电极。该方式的等离子体处理方法包括：(i)在从多个阶段中先实施的阶段转移至与该先实施的阶段连续的后续阶段时，切换气体供给系统所输出的处理气体的工序；和(ii)在气体供给系统所输出的处理气体被切换后参数超出了阈值的时刻，改变从高频电源向一个电极供给的高频的设定、以及由直流电源输出的直流电压的电平中的至少一方的工序，改变高频的设定包括改变高频的功率、和/或将从高频电源向一个电极供给的高频由连续波和经过脉冲调制的高频中的一方改变为另一方。
在该方式所涉及的等离子体处理方法中，通过检测该参数超出了阈值的时刻，能够以高精度检测处理容器内的处理气体更换的时刻。另外，由于在该时刻高频的设定和/或直流电压的电平发生改变，所以，能够在处理容器内的处理气体更换的适当的时刻，改变高频的设定和/或直流电压的电平。
在一个实施方式中，等离子体处理装置还包括时间调整部。该实施方式的等离子体处理方法包括：(iii)在时间调整部中，求取从转移至后续阶段时起至参数超出了阈值的上述时刻为止的时间差的工序；和(iv)调整多个循环中在先实施的循环之后执行的循环中的与上述后续阶段相同的阶段的规定的执行时间长度，以使其增加在多个循环中先实施的循环中求出的时间差的量的工序。在多个阶段的各阶段中，其执行时间长度在初始设定。所以，若在多个阶段中的一个阶段中参数超出了阈值的时刻延迟，该一个阶段中的从该时刻起的等离子体处理的时间长度就会缩短。根据本实施方式，由于在后面执行的循环中与上述后续阶段相同的阶段的时间长度增加上述的时间差的量，所以，多个循环中的相同的阶段的等离子体处理的总执行时间长度实质上能够维持。
在一个实施方式中，等离子体处理方法还包括：在运算部中使用由参数的系列求取的移动平均值，调整阈值的工序。参数的系列包括：在多个循环中已执行的循环所包含的与上述后续阶段相同的阶段、或者上述后续阶段和已执行的循环所包含的与该后续阶段相同的阶段的各阶段中利用匹配器的阻抗匹配已完成的状态下的、包含高频电源的负载阻抗、负载电阻和负载电抗以及高频的反射波系数中的任一者的参数。在各阶段中利用匹配器的阻抗匹配已完成的状态下，在该阶段中所使用的处理气体充分地到达处理容器内。所以，通过使用该状态下的参数的系列的移动平均值调整阈值，能够以更高精度检测处理容器内的处理气体更换的时刻。
在一个实施方式中，多个阶段可以包括：生成包含稀有气体和碳氟化合物气体的第一处理气体的等离子体的第一阶段；和接着第一阶段，生成包含稀有气体的第二处理气体的等离子体的第二阶段。在一个实施方式中，多个阶段还可以包括接着第二阶段、生成包含稀有气体和氧气的第三处理气体的等离子体的第三阶段。
发明效果
如以上说明，在本发明的等离子体处理方法中依次执行多个循环，该多个循环各自包括依次执行的多个阶段，该多个阶段是在上述处理容器内生成相互不同的处理气体的等离子体的多个阶段，能够在从先实施的阶段转移至后续阶段后的适当的时刻改变高频的设定和/或直流电压的电平的设定。
附图说明
图1是示意性地表示一个实施方式所涉及的等离子体处理装置的构成的图。
图2是关于一个实施方式所涉及的等离子体处理方法的一个例子的时序图。
图3是关于一个实施方式所涉及的等离子体处理方法的另一个例子的时序图。
图4是例示高频电源和匹配器的构成的图。
图5是例示匹配器的传感器和控制器的构成的图。
图6是表示一个实施方式所涉及的等离子体处理方法的流程图。
图7是表示高频电源和匹配器的构成的另一个例子的图。
图8是表示高频电源的阻抗传感器的构成的图。
图9是表示在另一个实施方式所涉及的等离子体处理方法中执行的阻抗匹配的方法的流程图。
符号说明
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；40…匹配器；43…供电线路；46…上部电极；55…气体供给系统；66…排气装置；72…主控制部；74…直流电源；80…时间调整部；150A…运算部。
具体实施方式
以下，参照附图对各种实施方式进行详细说明。其中，在各附图中对相同或相当的部分标注相同的符号。
首先，对能够应用等离子体处理方法的实施方式的等离子体处理装置进行说明。图1是示意性地表示一个实施方式所涉及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。在该处理容器10的内壁面实施阳极氧化处理。另外，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具有在绝缘层或绝缘片之间夹着由导电膜构成的电极20的构造。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通过来自直流电源24的直流电压产生静电吸附力，利用静电吸附力保持载置在该静电吸盘18上的被加工物W。其中，被加工物W例如是晶片那样的圆盘状的物体。在该静电吸盘18的周围且在基座16上配置聚焦环26。另外，在基座16和支承台14的外周面安装圆筒状的内壁部件28。该内壁部件28例如由石英形成。
在支承台14的内部形成有冷却介质流路30。冷却介质流路30例如相对于在铅垂方向延伸的中心轴线螺旋状延伸。冷却介质cw(例如冷却水)从设置在处理容器10的外部的制冷单元经由配管32a向该冷却介质流路30供给。供给到冷却介质流路30的冷却介质经由配管32b回收到制冷单元。该冷却介质的温度通过制冷单元调整，由此，能够对被加工物W的温度进行调整。并且，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。
导体44(例如供电棒)与基座16连接。高频电源36经由匹配器40与该导体44连接。高频电源36产生等离子体的生成用的高频RF。匹配器40和导体44构成将来自高频电源36的高频RF传送到基座16的供电线路43的一部分。高频电源36所输出的高频RF的基本频率fB例如是2MHz～100MHz的范围内的频率。
在处理容器10的顶部设置上部电极46。生成等离子体的处理容器10内的处理空间PS介于该上部电极46与基座16之间。在一个实施方式中，上部电极46与直流电源74连接。直流电源74以向上部电极46施加负极性的直流电压DC的方式构成。上部电极46具有盖板48和支承体50。盖板48形成有多个气体喷出孔48a。盖板48例如由Si、SiC等硅类的材料形成。支承体50是能够装拆地支承盖板48的部件，由铝形成，其表面实施阳极氧化处理。
在支承体50的内部形成气体缓冲室52。另外，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，与气体喷出孔48a连通。气体供给系统55经由气体供给管54与气体缓冲室52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为质量流量控制器。另外，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将来自选自多个气体源中的气体源的气体以经过调整的流量供给到气体缓冲室52。导入气体缓冲室52后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、以及支承台14与处理容器10的侧壁之间，形成在俯视时呈环状的空间，该空间的底部与处理容器10的排气口62连接。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的内部空间减压至所期望的压力。另外，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的侧壁安装有用于打开和关闭开口68的闸阀70。
另外，等离子体处理装置1包括主控制部72。主控制部72包括一个以上的微型计算机，按照存储在外部存储器或内部存储器的软件(程序)和处理方案，控制等离子体处理装置1的各部、例如高频电源36、匹配器40、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等各自的动作以及该等离子体处理装置1的装置整体的动作。另外，主控制部72也与包括键盘等输入装置和液晶显示器等显示装置的人机交互用的操作面板、以及存储各种程序、处理方案和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1的基本动作如下所述进行。首先，打开闸阀70，被加工物W经由开口68被搬入处理容器10内。搬入处理容器10内的被加工物W载置在静电吸盘18上。接着，从气体供给系统55向处理容器10内导入气体，排气装置66工作，将处理容器10内的空间的压力设定为规定的压力。另外，向基座16供给来自高频电源36的高频RF。并且，根据需要向上部电极46施加来自直流电源74的直流电压DC。并且，向静电吸盘18的电极20施加来自直流电源24的直流电压，被加工物W保持在静电吸盘18上。于是，供给到处理容器10内的气体被基座16与上部电极46之间形成的高频电场激发。由此，生成等离子体。利用来自这样生成的等离子体的自由基和/或离子，对被加工物W进行处理。其中，在从直流电源74向上部电极46施加直流电压DC的情况下，正离子被吸到上部电极46而与该上部电极46碰撞，从上部电极46放出二次电子，和/或从上部电极46放出构成上部电极46的材料、例如硅。
以下，对等离子体处理方法的实施方式(以下称为“方法MT”)进行说明。方法MT能够使用等离子体处理装置1实施。图2和图3表示关于一个实施方式所涉及的等离子体处理方法的时序图。图2和图3表示方法MT中的气体A、气体B、气体C、高频RF和直流电压DC各自的时序图。在图2和图3中，横轴表示时间。另外，气体A的时序图的水平表示向处理容器10内供给的气体A的量，气体B的时序图的水平表示向处理容器10内供给的气体B的量，气体C的时序图的水平表示向处理容器10内供给的气体C的量。另外，在高频RF的时序图中，高频RF的电平表示向基座16供给的高频RF的功率。另外，在直流电压DC的时序图中，直流电压DC为高电平表示直流电压DC被施加到上部电极46，直流电压DC为低电平表示不向上部电极46施加直流电压DC或直流电压DC的电平低。
如图2和图3所示，在方法MT中，依次执行多个循环CY。多个循环CY各自包括依次执行的多个阶段S。以下，作为表示多个循环或者多个循环各自的参照符号，使用“CY”。另外，在同时表示多个循环各自及其执行顺序的情况下，使用“CY(i)”的参照符号。另外，作为表示多个阶段或者多个阶段各自的参照符号，使用“S”。另外，在同时表示多个阶段S各自及其执行顺序、以及循环的执行顺序的情况下，使用“S(i，j)”的参照符号。另外，在同时表示多个阶段各自及其执行顺序的情况下，使用“S(j)”的参照符号。另外，作为表示各阶段的开始时刻的参照符号，使用“Ts(i，j)”的参照符号。在此，“i”是表示循环的执行顺序的变量，可以取1以上IMAX以下的整数，IMAX是表示多个循环的个数的2以上的整数。“j”可以取1以上JMAX以下的整数，JMAX是表示各循环CY中的多个阶段的个数的2以上的整数。其中，在图2和图3所表示的例子中，JMAX为3，但并不限于此。
在方法MT的多个循环CY各自中所包含的多个阶段S中，生成相互不同的处理气体的等离子体。在多个阶段S各自中利用的处理气体在处理方案中指定。另外，多个阶段S各自中的高频RF的设定和直流电压DC的电平在处理方案中指定。其中，高频RF的设定包括高频RF的功率和高频RF的模式。高频RF的模式从连续波和经过脉冲调制的高频中选择。并且，多个阶段S各自的执行时间长度在处理方案中指定。主控制部72按照该处理方案，执行用于方法MT的控制。
在方法MT中，在作为初次循环的第一阶段的阶段S(1，1)的开始时刻Ts(1，1)之前，开始从气体供给系统55输出阶段S(1，1)用的处理气体。并且，在阶段S(1，1)的开始时刻Ts(1，1)开始向基座16供给高频RF。以后，高频RF在多个循环CY的多个阶段S的整个过程中向基座16供给。
在方法MT中，在从先实施的阶段转移至后续阶段时(从阶段S(i，j－1)转移至阶段S(i，j)时、以及从阶段S(i－1，JMAX)转移至阶段S(i，1)时)、即各阶段S的开始时刻Ts(i，j)，通过来自主控制部72的控制，切换气体供给系统55所输出的处理气体。在图2和图3所示的示例中，为了在第一阶段、即阶段S(i，1)中生成包含气体A和气体B的第一处理气体的等离子体，在开始时刻Ts(i，1)，气体供给系统55所输出的处理气体被切换为第一处理气体。另外，为了在第二阶段、即阶段S(i，2)中生成包含气体A的第二处理气体的等离子体，在开始时刻Ts(i，2)，气体供给系统55所输出的处理气体被切换为第二处理气体。另外，为了在第三阶段、即阶段S(i，3)中生成包含气体A和气体C的第三处理气体的等离子体，在开始时刻Ts(i，3)，气体供给系统55所输出的处理气体被切换为第三处理气体。例如气体A为Ar气等稀有气体，气体B为碳氟化合物气体，气体C为氧气，但并不限于此。
在方法MT中，在阶段S(i，j)的开始时刻Ts(i，j)之后、即气体供给系统55所输出的处理气体被切换之后，在后述的参数超出了阈值Th(j)的时刻，为了阶段S(i，j)，改变高频RF的设定和直流电压DC的电平中的至少一方。在图2所示的例子中，在阶段S(i，2)中高频RF的功率改变为比阶段S(i，1)中的高频RF的功率低的功率。另外，在图2所示的例子中，阶段S(i，2)中的高频RF的功率与阶段S(i，3)中的高频RF的功率相同。另外，在图2所示的例子中，在阶段S(i，2)中直流电压DC的电平(绝对值)改变为比阶段S(i，1)中的直流电压DC的电平(绝对值)高的电平(绝对值)。在图2所示的例子中，阶段S(i，1)中的直流电压DC的电平与阶段S(i，3)中的直流电压DC的电平相同。其中，在阶段S(i，1)和阶段S(i，3)中，可以不向上部电极46施加直流电压DC。
另外，在图3所示的例子中，在阶段S(i，2)中高频RF的功率改变为比阶段S(i，1)中的高频RF的功率低的功率。另外，在图3所示的例子中，在阶段S(i，3)中高频RF的功率改变为比阶段S(i，2)中的高频RF的功率低的功率。另外，在图3所示的例子中，在阶段S(i，2)中直流电压DC的电平(绝对值)改变为比阶段S(i，1)中的直流电压DC的电平(绝对值)高的电平(绝对值)。在图3所示的例子中，阶段S(i，1)中的直流电压DC的电平与阶段S(i，3)中的直流电压DC的电平相同。其中，在阶段S(i，1)和阶段S(i，3)中，可以不向上部电极46施加直流电压DC。另外，在图2和图3的例子中，高频RF的功率改变，但是，高频的功率和高频的模式的至少一方改变即可。
在一个实施方式中，上述参数在匹配器40的运算部中求取。以下，参照图4和图5对高频电源36和匹配器40进行详细说明。图4是例示高频电源36和匹配器40的构成的图，图5是例示匹配器40的传感器和控制器的构成的图。
如图4所示，在一个实施方式中，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，利用由主控制部72提供的信号和由功率传感器36c提供的信号，分别对振荡器36a和功率放大器36b提供控制信号，对振荡器36a和功率放大器36b进行控制。
由主控制部72向电源控制部36e提供的信号是按照处理方案作成的高频设定信号。高频设定信号是指定高频RF的设定的信号。高频设定信号由主控制部72向电源控制部36e提供，使得在阶段S(1，1)的开始时刻通过高频电源36开始输出由该高频设定信号指定的设定的高频RF。另外，关于高频设定信号，在比阶段S(1，1)靠后执行的阶段S(i，j)中改变高频RF的设定的情况下，由主控制部72向电源控制部36e提供。电源控制部36e在接收来自后述的运算部的信号时工作，使高频电源36输出由高频设定信号指定的设定的高频RF。
另外，电源控制部36e控制振荡器36a，以输出具有由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输出的高频被输入功率放大器36b。功率放大器36b为了从其输出中输出具有由高频设定信号指定的功率的高频RF，将被输入的高频放大。由此，从高频电源36输出高频RF。
在功率放大器36b的后段设有功率传感器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RF的行波的一部分提供到行波功率检测部，将反射波提供到反射波功率检测部。由电源控制部36e向该功率传感器36c提供特定高频RF的频率的信号。行波功率检测部生成具有行波的全频率成分中与高频RF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PF1。该行波功率测定值为了功率反馈用而向电源控制部36e提供。
反射波功率检测部生成具有反射波的全频率成分中与高频RF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PR11，以及反射波的全频率成分的总功率的测定值、即反射波功率测定值PR12。反射波功率测定值PR11为了监视显示用而向主控制部72提供。另外，反射波功率测定值PR12为了功率放大器36b的保护而向电源控制部36e提供。
另外，由主控制部72向直流电源74提供直流电压设定信号。直流电压设定信号是指定直流电压DC的电平的信号。关于直流电压设定信号，在阶段S(i，j)中改变直流电压DC的电平的情况下，由主控制部72向直流电源74提供。直流电源74接收来自后述的运算部的信号时工作，以输出由直流电压设定信号指定的电平的直流电压DC。或者，在由直流电压设定信号指定的直流电压DC的电平为零的情况下，直流电源74接收来自后述的运算部的信号时工作，以停止直流电压DC的输出。
如图4所示，匹配器40具有匹配电路40a、传感器40b、控制器40c以及促动器(actuator)40d和40e。匹配电路40a包括可变电抗元件40g和40h。可变电抗元件40g和40h例如是可变电容器。此外，匹配电路40a还可以包括电感器等。
控制器40c例如由处理器构成，在主控制部72的控制下工作。控制器40c利用由传感器40b提供的测定值求取高频电源36的负载阻抗。另外，控制器40c控制促动器40d和40e，使得求取的负载阻抗接近高频电源36的输出阻抗或者匹配点，调整可变电抗元件40g和40h各自的电抗。促动器40d和40e例如是电动机。
另外，控制器40c利用由传感器40b提供的测定值，计算出后述的参数，特定在各阶段S中进行高频RF的设定和/或直流电压DC的电平的变更的时刻。
如图5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检测在供电线路43上传送的高频RF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将输入的电压波形模拟信号数字化，从而生成电压波形数字信号。而且，滤波器106A从电压波形数字信号中仅提取由来自主控制部72的信号特定的高频RF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向控制器40c的运算部150A提供。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RF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滤波器108A。滤波器108A将输入的电流波形模拟信号数字化，从而生成电流波形数字信号。而且，滤波器108A从电流波形数字信号中仅提取由来自主控制部72的信号特定的高频RF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向控制器40c的运算部150A提供。其中，滤波器108A例如由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
控制器40c的运算部150A使用由滤波器106A提供的过滤电压波形信号和由滤波器108A提供的过滤电流波形信号，为了匹配器40中的阻抗匹配，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特定的交流电压V1、由过滤电流波形信号特定的交流电流I1、以及交流电压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。另外，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。参数可以为上述的负载阻抗ZL1。在该情况下，能够使用为了匹配器40的阻抗匹配而求出的负载阻抗作为参数，所以，不需要另外求出参数。或者，参数也可以为负载电阻Zr1、负载电抗Zi1和反射波系数Γ1中任一者。
负载阻抗ZL1通过V1/I1求出，负载电阻Zr1能够通过求取负载阻抗ZL1的实部获得，负载电抗Zi1能够通过求取负载阻抗ZL1的虚部获得。另外，反射波系数Γ1能够通过以下的式(1)求取。
Figure BDA0001251581640000131
此外，反射波系数Γ1也可以根据由功率传感器36c求出的行波功率测定值PF1和反射波功率测定值PR11，通过PR11/PF1求出。
运算部150A将求出的负载阻抗ZL1向匹配控制部152A输出。匹配控制部152A控制促动器40d和40e，使得负载阻抗ZL1接近高频电源36的输出阻抗(或者匹配点)，调整可变电抗元件40g和40h的电抗。由此，执行基于匹配器40的阻抗匹配。此外，匹配控制部152A也可以控制促动器40d和40e，使得由运算部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)。
另外，运算部150A在阶段S(1，1)以外的阶段S(i，j)中，从气体供给系统55所输出的处理气体被切换时开始，判定求出的参数是否超出对应的阈值Th(j)。阈值Th(j)作为初始由相同的“j”特定的阶段S(j)专用的、或者在多个阶段S共用的值而预先设定。运算部150A在阶段S(i，j)中参数超出阈值Th(j)时向高频电源36提供信号。在阶段S(i，j)中由主控制部72提供高频设定信号的情况下，高频电源36响应来自运算部150A的信号，将高频RF的设定变更为由高频设定信号指定的设定。即，关于高频电源36，在阶段S(i，j)中由主控制部72提供高频设定信号的情况下，在参数超出了阈值Th(j)的时刻，将高频RF的设定变更为由高频设定信号指定的设定。其中，高频RF的设定的变更包括高频RF的功率的变更和/或将高频RF由连续波和经过脉冲调制的高频中的一方变更为另一方。
另外，运算部150A在阶段S(i，j)中参数超出了阈值Th(j)时，向直流电源74提供信号。在阶段S(i，j)中由主控制部72提供直流电压设定信号的情况下，直流电源74响应来自运算部150A的信号，将直流电压DC的电平变更为由直流电压设定信号指定的电平。即，关于直流电源74，在阶段S(i，j)中由主控制部72供给直流电压设定信号的情况下，在参数超出了阈值Th(j)的时刻，将直流电压DC的电平变更为由直流电压设定信号指定的电平。
另外，运算部150A将在阶段S(i，j)中特定参数超出了阈值Th(j)的时刻的第一信息提供给时间调整部80。该时间调整部80例如可以为CPU等处理器。时间调整部80还从主控制部72接收特定转移至阶段S(i，j)的时刻、即开始时刻Ts(i，j)的第二信息。时间调整部80求取由第一信息特定的时刻与由第二信息特定的时刻之间的时间差。时间调整部80将特定该时间差的时间差特定信息提供给主控制部72。主控制部72调整后面执行的循环CY的阶段S(j)、例如阶段S(i+1，j)的执行时间长度，使其相对于处理方案中指定的阶段S(j)的规定的执行时间长度增加由时间差特定信息特定的时间差的量。
另外，运算部150A根据参数的系列求取移动平均值，使用该移动平均值调整上述的阈值Th(j)。为了调整阈值Th(j)而使用的参数的系列包括在已执行的循环CY中以相同的“j”特定的阶段S(j)、或者在执行中的阶段S(i，j)和已执行的循环CY中以相同的“j”特定的阶段S(j)的各自中基于匹配器40进行的阻抗匹配已完成的状态下的参数。其中，系列所包含的参数是和与阈值Th(j)相比的参数相同种类的参数。
以下，参照图6详细地对方法MT进行说明。图6是表示一个实施方式所涉及的等离子体处理方法的流程图。在方法MT中，首先，执行工序ST1。在工序ST1中，由主控制部72将i设定为1。如上所述，“i”是特定循环的顺序的变量。在接着的工序ST2中，由主控制部72将j设定为1。如上所述，“j”是表示各循环CY中的多个阶段S各自的顺序的变量。
在接着的工序J1中，判定是否执行初次的循环的第一阶段。即，通过主控制部72判定是否执行阶段S(1，1)。在执行阶段S(1，1)的情况下，在接着的工序ST3中，由主控制部72控制气体供给系统55，使得开始处理方案中指定的阶段S(1，1)用的处理气体的输出。在接着的工序ST4中，高频电源36开始由来自主控制部72的高频设定信号指定的设定的高频RF的供给。之后，处理进入工序ST10。
另一方面，工序J1的判定结果，在判断执行阶段S(1，1)以外的阶段S(i，j)的情况下，在工序ST5中，由主控制部72控制气体供给系统55，使得将气体供给系统55所输出的处理气体切换为在处理方案中指定的阶段S(i，j)用的处理气体。其中，工序ST5中的气体供给系统55的处理气体的切换在向阶段S(i，j)转移时、即阶段S(i，j)的开始时刻Ts(i，j)进行。
在接着的工序ST6中，由运算部150A算出上述参数。利用运算部150A的参数的算出，从在工序ST5中由气体供给系统55输出的处理气体被切换的时刻开始。在接着的工序J2中，通过运算部150A判定求出的参数是否超出了阈值Th(j)。在工序J2中，在判定参数超出了阈值Th(j)的情况下，处理进入工序ST7。另一方面，在判定参数未超出阈值的情况下，在工序J3中，由运算部150A判定从阶段S(i，j)的开始时刻起是否经过了规定时间。在工序J3中，在判定从阶段S(i，j)的开始时刻起未经过规定时间的情况下，再次执行工序ST6。另一方面，在工序J3中，在判定从阶段S(i，j)的开始时刻起经过了规定时间的情况下，处理进入工序ST7。通过该工序J3，能够避免在工序ST7中不进行处理的情况。
在工序ST7中，通过运算部150A，为了通知参数超出了阈值Th(j)的情况，将上述信号提供到高频电源36和直流电源74。而且，为了阶段S(i，j)而从主控制部72向高频电源36提供高频设定信号的情况下，高频电源36将高频RF的设定变更为由高频设定信号指定的设定。另外，为了阶段S(i，j)而从主控制部72向直流电源74提供直流电压设定信号的情况下，直流电源74将直流电压DC的电平变更为由直流电压设定信号指定的电平。
接着，在方法MT中，执行工序ST8。工序ST8包括工序ST8a和工序ST8b。在工序ST8a中，求取上述的时间差。具体而言，向时间调整部80，由运算部150A提供在阶段S(i，j)中特定参数超出了阈值Th(j)的时刻的第一信息，由主控制部72提供特定转移至阶段S(i，j)的时刻、即开始时刻Ts(i，j)的第二信息。在工序ST8a中，时间调整部80求取由第一信息特定的时刻与由第二信息特定的时刻之间的时间差，将特定该时间差的时间差特定信息提供到主控制部72。在接着的工序ST8b中，主控制部72调整之后执行的循环CY的阶段S(j)、例如阶段S(i+1，j)的执行时间长度，使得相对于处理方案中指定的阶段S(j)的执行时间长度增加由时间差特定信息特定的时间差的量。
在方法MT中，接着执行工序ST9。在工序ST9中，调整阈值Th(j)。具体而言，在运算部150A中，根据参数的系列求取移动平均值，使用该移动平均值调整阈值Th(j)。为了调整阈值Th(j)而使用的参数的系列包括在已执行的循环CY中以相同的“j”特定的阶段S(j)、或者在执行中的阶段S(i，j)和已执行的循环CY中以相同的“j”特定的阶段S(j)的各阶段中基于匹配器40进行的阻抗匹配已完成的状态下的参数。此外，匹配器40能够在方法MT的实施期间随时进行匹配工作。
在方法MT中，接着执行工序ST10。在工序ST10中，通过主控制部72，使j增加1。在接着的工序J4中，判定j是否大于JMAX。在j在JMAX以下的情况下，处理进入工序ST5。另一方面，在j大于JMAX的情况下，在接着的工序ST11中，通过主控制部72，使i增加1。在接着的工序J5中，判定i是否大于IMAX。在i在IMAX以下的情况下，处理进入工序ST2。另一方面，在i大于IMAX的情况下，方法MT结束。
在高频RF的供给持续的状态下，在处理容器10内的处理气体更换时，在处理容器10内生成的等离子体的阻抗发生变化。由运算部150A求取的上述的参数是与等离子体的阻抗相应变化的参数，所以，良好地反映了处理容器10内存在的处理气体的变化。在方法MT中，通过检测该参数超出了阈值Th(j)的时刻，能够以高精度检测处理容器10内的处理气体更换的时刻。另外，由于在该时刻高频RF的设定和直流电压DC的电平中的至少一方变更，所以，能够在处理容器10内的处理气体更换后的适当的时刻变更高频RF的设定和/或直流电压DC的电平。
另外，在多个阶段S的各阶段中，其执行时间长度在处理方案中初始设定。所以，在阶段S(i，j)中，当参数超出了阈值Th(j)的时刻延迟时，阶段S(i，j)中的从该时刻起的等离子体处理的时间长度缩短。根据该实施方式，之后执行的循环CY中的阶段S(j)的时间长度增加在工序ST8a中求出的时间差的量，所以，多个循环CY中的相同阶段的等离子体处理的总执行时间长度能够实质上维持。
另外，在阶段S(i，j)中基于匹配器40进行的阻抗匹配已完成的状态下，在阶段S(i，j)使用的处理气体充分地到达处理容器10内。所以，通过使用该状态下的参数的系列的移动平均值调整阈值Th(j)，能够以更高精度检测处理容器10内的处理气体更换的时刻。
以下，对另一个实施方式进行说明。在另一个实施方式的方法MT中，在多个阶段S的各阶段中调整高频RF的频率。另外，在又一实施方式中，在多个阶段S的各阶段中，除了调整高频RF的频率之外，还调整高频RF的功率。以下，参照图7和图8，对于用于执行该实施方式的方法MT的、代替高频电源36、匹配器40的在等离子体处理装置1中采用的高频电源36A、匹配器40A进行说明。图7是表示高频电源36A和匹配器40A的构成的图。图8是表示高频电源36A的阻抗传感器的构成的图。
如图7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。以下，关于高频电源36A的各要素，对于与高频电源36的对应要素不同的方面进行说明。也对阻抗传感器36d进行说明。
高频电源36A的电源控制部36e将设定阶段S(i，j)的执行期间内的第一副期间Ts1(j)和第二副期间Ps2(j)各自中的高频RF的频率的频率控制信号提供到振荡器36a。具体而言，电源控制部36e从阻抗传感器36d接收由与阶段S(i，j)相同的“j”特定的过去的阶段S(j)的执行期间内的第一副期间Ps1(j)的高频电源36A的负载阻抗的移动平均值Imp11、和该过去的阶段S(j)的执行期间内的第二副期间Ps2(j)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包括在规定的调整范围内的情况下，电源控制部36e为了使根据移动平均值Imp11推定的第一副期间Ps1(j)的高频电源36A的负载阻抗和根据移动平均值Imp12推定的第二副期间Ps2(j)的高频电源36A的负载阻抗接近匹配点，向振荡器36a提供设定阶段S(i，j)的执行期间内的第一副期间Ps1(j)和第二副期间Ps2(j)各自的高频RF的频率的频率控制信号。振荡器36a对应于频率控制信号设定阶段S(i，j)的执行期间内的第一副期间Ps1(j)的高频RF的频率和第二副期间Ps2(j)的高频RF的频率。
另一方面，在移动平均值Imp11或者移动平均值Imp12不包括在规定的调整范围内的情况下，电源控制部36e为了使匹配器40A进行关于高频电源36A的阻抗匹配，向匹配器40A送出控制信号。其中，使负载阻抗接近匹配点是指理想上使负载阻抗与匹配点一致。另外，“规定的调整范围”是能够通过高频RF的频率的调整，使高频电源36A的负载阻抗与高频电源36A的输出阻抗或匹配点匹配的范围。
功率放大器36b通过将从振荡器36a输出的高频放大而生成高频RF，并将该高频RF输出。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以输出由主控制部72指定的功率的高频RF。
在一个实施方式中，电源控制部36e可以控制功率放大器36b，使第一副期间Ps1(j)的高频RF的功率大于第二副期间Ps2(j)的高频RF的功率。例如，阶段S(i，j)的第一副期间Ps1(j)的高频RF的功率能够对应于阶段S(i，j)的第一副期间Ps1(j)的反射波功率测定值PR11、或者由与阶段S(i，j)相同的“j”特定的过去的阶段S(j)的执行期间内的第一副期间Ps1(j)的反射波功率测定值PR11的移动平均值进行设定，使得与等离子体结合的高频RF的功率成为规定的功率。另外，阶段S(i，j)的第二副期间Ps2(j)的高频RF的功率能够对应于阶段S(i，j)的第二副期间Ps2(j)的反射波功率测定值PR11、或者由与阶段S(i，j)相同的“j”特定的过去的阶段S(j)的执行期间内的第二副期间Ps2(j)的反射波功率测定值PR11的移动平均值进行设定，使得与等离子体结合的高频RF的功率成为规定的功率。
阻抗传感器36d求取已执行的循环CY所包含的多个阶段中由与阶段S(i，j)相同的“j”特定的阶段S(j)各自的执行期间内的第一副期间Ps1(j)中的高频电源36A的负载阻抗的移动平均值Imp11。另外，阻抗传感器36d求取已执行的循环CY所包含的多个阶段中由与阶段S(i，j)相同的“j”特定的阶段S(j)各自的执行期间内的第二副期间Ps2(j)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(j)是在阶段S(j)各自的执行期间内从高频RF的设定或者直流电压DC的电平变更了的时刻起至该执行期间的中途为止之间的期间。第二副期间Ps2(j)是在阶段S(j)各自的执行期间内从该中途起至该执行期间的结束时刻为止之间的期间。
第一副期间Ps1(j)的时间长度和第二副期间Ps2(j)的时间长度由电源控制部36e指定。例如，第一副期间Ps1(j)的时间长度可以为电源控制部36e所存储的规定的时间长度，第二副期间Ps2(j)的时间长度可以为电源控制部36e所存储的另外的规定的时间长度。或者，电源控制部36e可以根据上述的反射波功率测定值PR11的时序，将在阶段S(i，j)的执行期间内反射波功率测定值PR11稳定在规定值以下的期间设定为第二副期间Ps2(j)，将在阶段S(i，j)的执行期间内比该第二副期间Ps2(j)更靠前的期间设定为第一副期间Ps1(j)。
如图9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检测在供电线路43上传送的高频RF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106C。滤波器106C将被输入的电压波形模拟信号数字化，从而生成电压波形数字信号。而且，滤波器106C从电源控制部36e接收特定第一副期间Ps1(j)和第二副期间Ps2(j)各自的高频RF的频率的信号，从电压波形数字信号中仅提取与由该信号特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例如可以由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被输出到平均值运算器110C。由电源控制部36e向平均值运算器110C提供特定第一副期间Ps1(j)和第二副期间Ps2(j)的副期间特定信号。平均值运算器110C根据过滤电压波形信号，求取使用副期间特定信号特定的阶段S(i，j)的执行期间内的第一副期间Ps1(j)中的电压的平均值VA11。另外，平均值运算器110C根据过滤电压波形信号，求取使用副期间特定信号特定的阶段S(i，j)的执行期间内的第二副期间Ps2(j)中的电压的平均值VA12。其中，平均值运算器110C例如可以由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由平均值运算器110C求得的平均值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求取关于已执行的循环CY所包含的多个阶段中由与阶段S(i，j)相同的“j”特定的阶段S(j)已经获得的多个平均值VA11中的、对于最近执行的规定数的阶段S(j)中的第一副期间Ps1(j)求出的规定个的平均值VA11的移动平均值(移动平均值VMA11)。另外，移动平均值运算器114C求取关于已执行的循环CY所包含的多个阶段中由与阶段S(i，j)相同的“j”特定的阶段S(j)已经获得的多个平均值VA12中的、对于最近执行的规定数的阶段S(j)中的第二副期间Ps2(j)求出的规定个的平均值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被输出到阻抗运算器118C。其中，移动平均值运算器114C例如可以由CPU或FPGA(现场可编程门阵列)构成。
电流检测器102C检测在供电线路43上传送的高频RF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滤波器108C。滤波器108C将被输入的电流波形模拟信号数字化，从而生成电流波形数字信号。而且，滤波器108C从电源控制部36e接收特定第一副期间Ps1(j)和第二副期间Ps2(j)各自的高频RF的频率的信号，从电流波形数字信号中仅提取与由该信号特定的频率对应的成分，从而生成过滤电流波形信号。其中，滤波器108C例如可以由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被输出到平均值运算器112C。另外，由电源控制部36e向平均值运算器112C提供上述的副期间特定信号。平均值运算器112C根据过滤电流波形信号，求取使用副期间特定信号特定的阶段S(i，j)的执行期间内的第一副期间Ps1(j)中的电流的平均值IA11。另外，平均值运算器112C根据过滤电流波形信号，求取使用副期间特定信号特定的阶段S(i，j)的执行期间内的第二副期间Ps2(j)中的电流的平均值IA12。其中，平均值运算器112C例如可以由FPGA(现场可编程门阵列)构成。
由平均值运算器112C求取的平均值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求取关于已执行的循环CY所包含的多个阶段中由与阶段S(i，j)相同的“j”特定的阶段S(j)已经获得的多个平均值IA11中的、对于最近执行的规定数的阶段S(j)中的第一副期间Ps1(j)求出的规定个的平均值IA11的移动平均值(移动平均值IMA11)。另外，移动平均值运算器116C求取关于已执行的循环CY所包含的多个阶段中由与阶段S(i，j)相同的“j”特定的阶段S(j)已经获得的多个平均值IA12中的、对于最近执行的规定数的阶段S(j)中的第二副期间Ps2求出的规定个的平均值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例如可以由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，求取高频电源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。另外，阻抗运算器118C根据移动平均值IMA12和移动平均值VMA12，求取高频电源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被输出到电源控制部36e。移动平均值Imp11和Imp12如上所述在电源控制部36e中用于高频RF的频率的设定。
返回图7，匹配器40A与匹配器40同样地具有匹配电路40a、传感器40b、控制器40c以及促动器40d和40e。以下，关于匹配器40A的各要素，对与匹配器40的对应要素不同的方面进行说明。
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接收特定第一副期间Ps1(j)和第二副期间Ps2(j)各自的高频RF的频率的信号，从电压波形数字信号中仅提取与由该信号特定的频率对应的成分，从而生成过滤电压波形信号。而且，传感器40b将过滤电压波形信号输出到控制器40c。另外，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接收特定第一副期间Ps1(j)和第二副期间Ps2(j)各自的高频RF的频率的信号，从电流波形数字信号中仅提取与由该信号特定的频率对应的成分，从而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，在移动平均值Imp11或移动平均值Imp12不包括在规定的调整范围内的情况下，在接收从电源控制部36e输出的上述的控制信号时，控制促动器40d和40e，使由移动平均值Imp11和移动平均值Imp12的平均值特定的高频电源36A的负载阻抗接近匹配点。或者，匹配器40A的控制器40c，在移动平均值Imp11或移动平均值Imp12不包括在规定的调整范围内的情况下，在接收从电源控制部36e输出的上述的控制信号时，控制促动器40d和40e，使由移动平均值Imp12特定的高频电源36A的负载阻抗接近匹配点。
以下，对在具有参照图7～图8说明的高频电源36A和匹配器40A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9是表示在另一个实施方式所涉及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9所示的方法MTI在多个阶段S的各阶段中执行。以下，关系到阶段S(j)对方法MTI进行说明。
在方法MT实施的初始时，多个阶段S的各阶段未执行足以求取上述移动平均值Imp11和移动平均值Imp12的次数。所以，在方法MT实施的初始时，仅进行上述平均值VA11、平均值IA11、平均值VA12和平均值IA12的算出、以及它们的储备。
在多个阶段S的各阶段执行了足以求取移动平均值Imp11和移动平均值Imp12的次数后，在阻抗传感器36d中求出移动平均值Imp11和移动平均值Imp12。
在求出了移动平均值Imp11和移动平均值Imp12后，在阶段S(i，j)中，如图9所示，进行工序J20。在工序J20中，由电源控制部36e判定移动平均值Imp11和移动平均值Imp12是否处于上述可调整的范围内。
在判定移动平均值Imp11和移动平均值Imp12处于上述可调整的范围内的情况下，在工序ST21中，电源控制部36e如上所述设定阶段S(i，j)的执行期间内的第一副期间Ps1(j)中的高频RF的频率，设定阶段S(i，j)的执行期间内的第二副期间Ps2(j)中的高频RF的频率。在接着的工序ST22中，电源控制部36e如上所述设定阶段S(i，j)的执行期间内的第一副期间Ps1(j)中的高频RF的功率，设定阶段S(i，j)的执行期间内的第二副期间Ps2(j)中的高频RF的功率。
另一方面，在判定移动平均值Imp11或移动平均值Imp12不在上述可调整的范围内的情况下，在工序ST23中，为了使匹配器40A进行关于高频电源36A的阻抗匹配，由电源控制部36e向匹配器40A发送控制信号。接收了该控制信号的匹配器40A的控制器40c如上所述控制促动器40d和40e，使高频电源36A的负载阻抗接近匹配点。
阶段S(i，j)中的第一副期间Ps1(j)是包含高频RF的设定和/或直流电压DC的设定变更的时刻的期间，所以，供电线路43中的反射波可能会大于第二副期间Ps2(j)中的反射波。所以，为了使高频RF的反射波减少，需要使第一副期间Ps1(j)和第二副期间Ps2(j)各自的高频电源36A的负载阻抗分别地与高频电源36A的输出阻抗匹配。根据图9所示的阻抗匹配的方法MTI，调整第一副期间Ps1(j)中的高频RF的频率，使由移动平均值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。另外，第二副期间Ps2(j)中的高频RF的频率基于移动平均值Imp12同样调整。高频电源36A能够高速地改变高频RF的频率，所以，根据方法MTI，能够高速地跟随负载阻抗的变化进行阻抗匹配。另外，根据工序ST22，在第一副期间Ps1(j)中与等离子体结合的高频RF的功率不足的情况下，能够补充高频RF的功率。
以上，对各种实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，能够构成各种变形方式。例如，高频电源36和高频电源36A可以以向上部电极46供给高频RF的方式构成。另外，方法MT的实施所使用的等离子体处理装置不限于电容耦合型的等离子体处理装置。方法MT的实施所使用的等离子体处理装置可以为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。

Claims (6)

1.一种等离子体处理方法，其为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；
向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它们之间的方式设置；
输出高频的高频电源；
将所述高频电源与所述第一电极和所述第二电极中的一个电极连接的供电线路；
用于调整所述高频电源的负载阻抗的匹配器；和
求取包括所述高频电源的负载阻抗、负载电阻和负载电抗、以及所述高频的反射波系数中的任一者的参数的运算部，
在该等离子体处理方法中，依次执行多个循环，该多个循环各自包括依次执行的多个阶段，该多个阶段是在所述处理容器内生成相互不同的处理气体的等离子体的多个阶段，
在所述多个阶段的整个过程中，从所述高频电源向所述一个电极供给所述高频，
该等离子体处理方法包括：
在从所述多个阶段中的先实施的阶段转移至与该先实施的阶段连续的后续阶段时，切换所述气体供给系统所输出的处理气体的工序；和
在所述气体供给系统所输出的处理气体被切换后所述参数超出了阈值的时刻，改变从所述高频电源向所述一个电极供给的所述高频的设定的工序，其中，改变该高频的设定包括改变所述高频的功率、和/或将从所述高频电源向所述一个电极供给的所述高频由连续波和经过脉冲调制后的高频中的一方改变为另一方。
2.一种等离子体处理方法，其为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；
向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它们之间的方式设置，
输出高频的高频电源；
将所述高频电源与所述第一电极和所述第二电极中的一个电极连接的供电线路；
用于调整所述高频电源的负载阻抗的匹配器；
与所述第一电极连接、产生负极性的直流电压的直流电源；和
求取包括所述高频电源的负载阻抗、负载电阻和负载电抗、以及所述高频的反射波系数中的任一者的参数的运算部，
在该等离子体处理方法中，依次执行多个循环，该多个循环各自包括依次执行的多个阶段，该多个阶段是在所述处理容器内生成相互不同的处理气体的等离子体的多个阶段，
所述多个阶段在所述多个阶段的整个过程中从所述高频电源向所述一个电极供给所述高频，
该等离子体处理方法包括：
在从所述多个阶段中的先实施的阶段转移至与该先实施的阶段连续的后续阶段时，切换所述气体供给系统所输出的处理气体的工序；和
在所述气体供给系统所输出的处理气体被切换后所述参数超出了阈值的时刻，改变从所述高频电源向所述一个电极供给的所述高频的设定、以及由所述直流电源输出的所述直流电压的电平中的至少一方的工序，改变该高频的设定包括改变所述高频的功率、和/或将从所述高频电源向所述一个电极供给的所述高频由连续波和经过脉冲调制后的高频中的一方改变为另一方。
3.如权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于，还包括：
在所述等离子体处理装置的时间调整部中，求取从转移至所述后续阶段时起至所述参数超出了所述阈值的所述时刻为止的时间差的工序；和
调整所述多个循环中在所述先实施的循环之后执行的循环中的与所述后续阶段相同的阶段的规定的执行时间长度，使其增加在所述多个循环中先实施的循环中求出的所述时间差的量的工序。
4.如权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于，还包括：
在所述运算部中，使用由参数的系列求取的移动平均值，调整所述阈值的工序，
所述参数的系列包括：在所述多个循环中已执行的循环所包含的与所述后续阶段相同的阶段、或者所述后续阶段和所述已执行的循环所包含的与该后续阶段相同的阶段的各阶段中利用所述匹配器的阻抗匹配已完成的状态下的、包含所述高频电源的负载阻抗、负载电阻和负载电抗以及所述高频的反射波系数中的任一者的参数。
5.如权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述多个阶段包括：
生成包含稀有气体和碳氟化合物气体的第一处理气体的等离子体的第一阶段；和
接着所述第一阶段，生成包含稀有气体的第二处理气体的等离子体的第二阶段。
6.如权利要求5所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述多个阶段还包括接着所述第二阶段、生成包含稀有气体和氧气的第三处理气体的等离子体的第三阶段。
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