JP2008251462A - プラズマ処理装置，高周波電源の校正方法，高周波電源 - Google Patents

プラズマ処理装置，高周波電源の校正方法，高周波電源 Download PDF

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Abstract

【課題】高周波電源の出力電力を例えば伝送経路による電力損失を補足するように校正する際に，その電源校正にかかる時間を従来に比して大幅に短縮する。
【解決手段】高周波電力の電力設定値とオフセット値をデジタルデータとして入力可能なインタフェース手段２０４を有し，電力設定値とオフセット値とに基づいて目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた高周波電力を電力出力端子２０２から送出する高周波電源２００と，同軸ケーブル１０２を介して伝送された高周波電力が整合器１０４を介して供給される処理室３００と，高周波電源を校正する際に，電力設定値と整合器の入力電力の値との差分値に応じてオフセット値を求め，電力設定値とオフセット値を高周波電源のデータ入力端子にデジタル伝送することにより，整合器の入力電力の値が電力設定値になるように，高周波電源の出力電力を制御する電源制御手段４００とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は，プラズマ処理装置，高周波電源の校正方法，高周波電源に関する。
従来，半導体デバイスの製造プロセスでは，比較的低圧の雰囲気内で高密度のプラズマを生成して半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」ともいう）にエッチング処理や成膜処理を行うプラズマ処理装置が用いられている。例えば，平行平板プラズマ処理装置は，処理室内に一対の平行平板電極（上部電極及び下部電極）を配置し，処理ガスをこの処理室内に導入すると共に，高周波電源から電極の一方又は両方に高周波を供給して電極間に高周波電界を生成し，この高周波電界により処理ガスのプラズマを生成してウエハに対してエッチングなどの所定の処理を行っている。
この種のプラズマ処理装置において，良好な処理結果を得るためには，処理中に上記電極に印加する高周波電力の値を所定の値に維持して処理室内に発生するプラズマを安定化させることが重要である。ところが，例えば複数のプラズマ処理装置を稼働させる場合などには，たとえ各処理装置に取り付けられている高周波電源の出力電力の値が一定であったとしても，高周波電源から処理室内の電極までの高周波電力の伝送経路で消費される損失電力が装置ごとに異なるので，その電極に印加される実際の高周波電力の値は必ずしも一定にならない。この伝送損失のばらつきの原因は，例えば伝送経路を構成する電力ケーブルの長さやその電気的特性の違い，プラズマ処理装置の周囲の環境の変動にある。
このように，プラズマ処理装置ごとに処理室内の電極に印加される実際の高周波電力の値が異なってしまうと，処理室内に形成されるプラズマの状態に装置間差が生じ，プラズマ処理装置ごとに処理結果の精度がばらつく虞がある。このため，従来より，例えば電源を取り付けたり，交換したりする際に高周波電源の校正を行うことによって，伝送経路による電力損失などを補足するように高周波電源の出力電力を調整することが行われている。
ここで，このような従来の高周波電源の校正について図面を参照しながら説明する。図８は，従来の高周波電源の校正を行うための高周波電源システムの構成を示すブロック図である。図８に示すように，従来，校正を行う際には高周波電源１０は，電力出力端子１２に接続された同軸ケーブル２０を介してダミーロード（仮想負荷）３０に接続される。このダミーロード３０は，高周波電源１０が接続される実際の整合器とプラズマ処理装置の合成インピーダンスに等しいインピーダンス例えば５０Ωを有するものである。このように，実際の整合器とプラズマ処理装置を用いずにダミーロード３０を接続することによって，高周波電源１０の校正作業を効率よく行うことができる。また，校正作業中の負荷側のインピーダンスの変動がないため校正結果の信頼性も高まる。
また，同軸ケーブル２０の終端とダミーロード３０との接続位置には，電力計４０が介装されている。この電力計４０によって，ダミーロード３０に入力される高周波電力の値を検出することができる。
高周波電源１０には，出力電力を制御する電源制御手段５０が接続されている。電源制御手段５０は例えばプラズマ処理装置を制御する制御部の機能の一部として構成される。電源制御手段５０は，高周波電源１０に対して電力設定電圧信号６０を出力する。この電力設定電圧信号６０は，アナログ信号であって，例えば０Ｖから１０Ｖの間の値をとる。高周波電源１０は，受信した電力設定電圧信号６０の電圧値に応じた値の高周波電力を電力出力端子１２から出力する。
また，高周波電源１０は，出力端子１２から実際に出力される高周波電力の電圧値（例えば進行波電圧値及び反射波電圧値）を電力モニタ電圧信号６２として電源制御手段５０に送信する。この電力モニタ電圧信号６２は，アナログ信号であって，例えば０Ｖから１０Ｖの間の値をとる。高周波電源１０は，電力出力端子１２から出力した高周波電力の値に応じた電力モニタ電圧信号６２を出力する。
電源制御手段５０は，ディスプレイなどの表示手段（図示せず）を備え，高周波電源１０から受信した電力モニタ電圧信号６２の電圧レベルに応じて，電力出力端子１２から実際に出力される高周波電力の値（電力出力値）と電力設定値とを表示手段に表示する。この場合，電力設定値は予め設定されている値をそのまま表示するので変化しないが，電力出力端子１２から実際に出力される高周波電力の値は，出力電力の校正の際にその出力電力が調整される度に変化する。このため，電力設定値の表示と実際に出力される高周波電力の値の表示は異なってしまうので，実際に出力される高周波電力の値の表示が電力設定値になるように修正する必要がある。
このような高周波電力システムによって高周波電源１０の校正を行う方法について説明する。ここでは，ダミーロード３０に実際に入力される電力が高周波電力の電力設定値になるように高周波電源１０の出力電力をアナログ信号としての電力設定電圧信号６０により調整する場合について説明する。
まず，オペレータによって高周波電力の電力設定値に対応する電力設定電圧値が電源制御手段５０の入力手段（図示せず）にセットされると，電源制御手段５０は，入力手段にセットされた電力設定電圧を電力設定電圧信号６０として，高周波電源１０に送信する。
図９は，高周波電源１０の出力電力を調整するための電力設定電圧値と，高周波電源１０の電力出力端子１２から実際に出力される高周波電力の値（電力出力値）との関係を示すグラフである。高周波電源１０の定格出力が例えば３０００Ｗの場合，図９に示すように，電力設定電圧０〜１０Ｖは，高周波電源１０が出力する高周波電力０〜３０００Ｗに割り当てられる。したがって，高周波電源１０が例えば１７００Ｗの高周波電力を出力しているときには，その高周波電源１０には，５．６７Ｖ（≒１７００÷３０００×１０）の電力設定電圧信号６０が入力されていることになる。
高周波電源１０は，電力設定電圧信号６０に対応する１７００Ｗの高周波電力を出力し，同軸ケーブル２０を介してダミーロード３０に供給する。このとき同軸ケーブル２０において電力の伝送損失が生じるため，実際にダミーロード３０に供給される高周波電力の値は，高周波電源１０が出力した高周波電力の値１７００Ｗよりも小さくなる。
そのため，実際にダミーロード３０に供給される高周波電力の値すなわち電力計４０によって検出される高周波電力の値が上記電力設定値に達するように，オペレータは電源制御手段５０の入力手段にセットされる電力設定電圧値を調整することにより電力出力端子１２の電力出力値を調整する。このような高周波電源１０の校正が行われることによって，ダミーロード３０には高周波電力の電力設定値に校正された高周波電力が供給されるようになる。これにより，ダミーロード３０を取り外して，代わりに整合器を同軸ケーブル２０に接続し直すことによって，その整合器に電力設定値に校正された高周波電力が供給されることになる。
特開平５−２０５８９８号公報 特開平１１−１４９９９６号公報 特開２００３−２２４１１２号公報 特開２００３−３２０６４号公報
しかしながら，このような従来の高周波電源１０の校正作業においては，上述したようにダミーロード３０に供給される高周波電力の値が上記電力設定値になるまで，オペレータが電源制御手段５０の入力手段にセットする電力設定電圧値を調整しなければならなかった。しかも，この場合，大きく調整するとオーバーシュートしてしまうため，電力計４０を見ながら少しずつ何度も電力設定電圧値を変えて調整しなければならないので，その校正作業には長時間を要するという問題があった。
また，従来は，上述したように，電力制御手段５０のディスプレイには，出力端子１２から実際に出力される高周波電力の値（電力出力値）が表示されるようになっていたことから，出力電力が調整される度に，出力端子１２から実際に出力される高周波電力の値のディスプレイ表示も変わってしまう。このため，出力電力を調整する度にディスプレイ表示についても実際に出力される高周波電力の値の表示と電力設定値の表示とが同じになるように修正しなければならかった。これでは，非常に煩わしく，その結果，校正作業の時間がより長くなるという問題があった。
さらに，従来，電源制御手段５０から高周波電源１０に送信される電力設定電圧信号６０がアナログ信号であることから，ノイズの影響を受け易い。特に高周波電力の電力設定値が低いほど，出力電力を調整するための電力設定電圧の大きさも小さくなるので，ノイズの影響が大きくなるという問題があった。
例えば図９に示した例では，電力設定電圧信号６０に仮に１０ｍＶのノイズが重畳してしまうと，高周波電源１０は，１０ｍＶの電力設定電圧に対応する３０Ｗの高周波電力を，正規の高周波電力に加えて出力してしまうことになる。例えば，正規の高周波電力の値が１７００Ｗの場合には，ノイズ分の３０Ｗはその約１．８％に過ぎないが，正規の高周波電力の値が低電力出力領域の例えば１００Ｗの場合には，ノイズ分の３０Ｗはその３０％になってしまう。
このように特に高周波電力の目標値が低い場合には，電力設定電圧信号６０に重畳するノイズの影響を強く受けて，高周波電源１０の電力出力を正確に制御することができない虞があった。
ところで，従来は，伝送経路による電力損失などを補足するために，プラズマ処理中に処理室内の電極に印加される実際の高周波電力の値が所定の値になるように高周波電源を制御する技術も提案されている。例えば上記特許文献１には，高周波電源から出力される高周波電力をケーブルを介して伝送し，整合器を介して処理室内の電極に供給することにより処理室内でプラズマ処理を実行し，そのプラズマ処理の実行中に電極に実際に供給される電力検出値が所定の値になるように高周波電源を制御する技術が記載されている。
また，上記特許文献２には，高周波電源から出力される高周波電力を電送線路を介して伝送し，整合器を介してプラズマリアクタの電極に供給することにより，プラズマ処理を実行し，そのプラズマ処理の実行中に電極から実際に反射した高周波電力（反射波電力）の値を検出し，高周波電源から上記反射波電力の値を加えた電力を出力させる技術が記載されている。
この他，高周波電源と電極との間に設置される整合器自体を制御することによって処理室内の電極に印加される実際の高周波電力の値を所定の値に維持する技術も案出されている。例えば，上記特許文献３には，プラズマ処理中に実際に電極に流れる電流値を検出して，この検出値に応じて高周波電源又は整合器を制御することにより電極に供給される実際の電力の大きさを一定に保つ技術が記載されている。また，上記特許文献４には，プラズマ処理中に負荷に実際に供給される電力の値に応じて，内蔵する二次インダクタンス回路における消費電力の大きさを調整することによって，短絡抵抗の回路通過電力損失を電力設定値に維持することにより，負荷に供給される実際の電力の大きさを所定の値に維持するインピーダンス整合装置が記載されている。
ところが，上述したような技術はいずれも，プラズマ処理中に，しかも電極自体に印加される高周波電力の値を制御するために，高周波電力が最終的に供給される電極にできるだけ近いポイント，すなわち整合器から電極側のポイントでの高周波電力の値を一定に維持することを主眼に案出されたものであって，上述したような高周波電源の交換時などに，整合器に入力される電力が電力設定値になるように出力電力を調整することにより高周波電源を校正するものとは異なる。
なお，実際には高周波電源から出力された高周波電力が処理室内の電極に至るまでの間，その伝送中の高周波電力の減衰特性は一様ではない。例えば，高周波電源から出力された高周波電力が同軸ケーブルを通って整合器に入り，そこから処理室内の電極に供給される構成を考えると，同軸ケーブルでの高周波電力の減衰特性に比べて，整合器及びその先での高周波電力の減衰特性は，それを定めるパラメータが多い。具体的には，例えば同軸ケーブルでの減衰特性は，高周波電力の電力値にほとんど依存せず，どのような電力値に調整されてもほぼ一定の割合で減衰する。これに対して，整合器での減衰特性は，高周波電力の大きさにも依存しており，高周波電力の電力値が変化すると，その減衰率が大きく変わる可能性がある。
このため，上述したようなプラズマ処理中に出力電力を調整する技術だけ用いても，処理室の電極に印加される高周波電力の値を一定に保つことは容易ではない。しかも，高周波電源の取り付け時や交換時などに，まず高周波電源の校正を完了させて整合器に入力される高周波電力の値を正確に調整した後に，整合器から後の電力調整を行わなければ，最終的に処理室内の電極に供給される高周波電力の値を精度よく調整することは非常に難しくなる。
従って，このようなプラズマ処理中に出力電力を調整する技術についても，高周波電源から伝送線路を経由して整合器に入力される高周波電力の値が電力設定値になるように高周波電源を校正する作業を行うことにより，その後にプラズマ処理を行う際に上記した技術などを用いれば，その効果をより発揮することができる。
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，高周波電源の出力電力を例えば伝送経路による電力損失を補足するように校正する際に，その電源校正にかかる時間を従来に比して大幅に短縮することができ，また高周波電源を校正する際のノイズの影響を抑えることができるプラズマ処理装置などを提供することにある。
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，少なくとも高周波電力の電力設定値と，出力電力を校正するためのオフセット値とをデジタルデータとして入力可能なデータ入力端子と，前記高周波電力を出力する電力出力端子を有し，前記電力設定値と前記オフセット値とに基づいて目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた高周波電力を前記電力出力端子から送出する高周波電源と，前記高周波電源から伝送経路を介して伝送された高周波電力が整合器を介して供給され，それにより生成された処理ガスのプラズマによって被処理基板に対するプラズマ処理を実行する処理室と，前記伝送経路と前記整合器との間に介在し，前記整合器に入力される高周波電力の値を検出する電力値検出手段と，前記高周波電源を校正する際に，前記電力設定値と前記電力値検出手段により検出された電力検出値との差分値に応じて前記オフセット値を求め，前記電力設定値と前記オフセット値を前記高周波電源のデータ入力端子にデジタル伝送することにより，前記整合器に入力される高周波電力の値が前記電力設定値になるように，前記高周波電源の電力出力端子から出力される高周波電力を制御する電源制御手段とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
このような本発明によれば，高周波電源に出力電力をオフセット値によって調整できる機能を設けることにより，高周波電源の出力電力を校正するのに，高周波電源から出力されてさらに伝送経路を経由して整合器に入力される高周波電力の値が，高周波電力の電力設定値になるように，オフセット値によって高周波電源の電力出力端子から出力される高周波電力の値を調整することができる。
これにより，電力設定値に対応する電力値にそのオフセット値に対応する電力値を加えた値に調整された高周波電力を出力させることができるので，高周波電源に対する電力設定値を変えることなく，オフセット値を加減することで容易に出力電力を調整することができる。
しかも，高周波電源の校正の際に，電源制御手段により，整合器に入力される高周波電力の値を電力値検出手段により検出し，その電力検出値と電力設定値との差分値に応じてオフセット値を求めて，このオフセット値と電力設定値から出力電力をオフセット調整するので，電源制御手段によって高周波電源の校正自体を自動的に行わせることができる。これにより，従来のようにオペレータが電力設定値を逐次変えながらアナログ調整を行う場合に比して，高周波電源の校正にかかる時間を大幅に短縮することができる。
また，電力設定値とオフセット値は，電源制御手段から高周波電源へデジタルデータとして伝送されるため，伝送データへのノイズの影響を最小限に抑えることができる。このため，高周波電源の電力出力端子から出力される高周波電力の調整精度を高めることができ，結果として，伝送損失の大きさに拘わらず整合器に入力される高周波電力の値が電力設定値になるように，高周波電源を正確に校正することができる。
また，電源制御手段は，電力値検出手段から整合器に入力される高周波電力の値を直接得ることができるため，その値を例えば電源制御手段の表示部にそのまま表示することができる。従って，従来のように高周波電源からの電力出力値をそのまま表示するわけではないため，電力設定値をアナログ調整する度にその電力出力値の表示を整合器に入力される高周波電力の値の表示になるように調整する必要もないので，従来の煩わしさを解消することができ，表示調整にかかる時間をなくすことができる。
また，上記伝送経路については例えば同軸ケーブルで構成することができる。このように，同軸ケーブルを伝送経路として採用すれば，ここに伝送される高周波電力からの高周波ノイズの漏れを抑えることができる。
また，上記デジタルデータをシリアルデータとしてもよい。これによって汎用性及び拡張性の高い通信網を用いて電力設定値やオフセット値を伝送することができる。
上記高周波電源は，電力設定値とオフセット値とを乗算することによって目標電力出力値を求めるようにしてよい。これによれば，目標電力出力値の算出のために多くの演算リソースを確保する必要がなくなる。
また，高周波電源は，その内部に，電力出力端子から出力される高周波電力の値が前記目標電力出力値になるように安定させるための高周波電力安定化回路を有するようにしてもよい。これによれば，高周波電源の電力出力端子から出力され，伝送経路を経由して整合器に入力される高周波電力をより安定させることができる。
上記課題を解決するために，本発明の他の観点によれば，前記高周波電力を出力する電力出力端子を有し，前記高周波電力の電力設定値と出力電力を校正するためのオフセット値とに基づいて目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた高周波電力を前記電力出力端子から送出する高周波電源と，前記高周波電源から伝送経路を介して伝送された高周波電力が整合器を介して供給され，それにより生成された処理ガスのプラズマによって被処理基板に対するプラズマ処理を実行する処理室と，前記伝送経路と前記整合器との間に介在し，前記整合器に入力される高周波電力の値を検出する電力値検出手段とを備え，前記高周波電源は，前記電力値検出手段により検出された電力検出値を入力し，この電力検出値と前記電力設定値との差分値に応じてオフセット値を求め，このオフセット値と前記電力設定値とに基づいて目標電力出力値を調整することにより，前記整合器に入力される高周波電力の値が前記電力設定値になるように，前記高周波電源の電力出力端子から出力される高周波電力を調整する自動校正機能を有することを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
このような本発明によれば，高周波電源は，前記電力値検出手段により検出された電力検出値を入力するだけで，高周波電源の電力出力端子から出力される高周波電力の値を自動的にオフセット調整することができる。これにより，高周波電源側だけでも出力電力を自動的にオフセット調整する自動校正を行うことができる。
上記課題を解決するために，本発明の他の観点によれば，伝送経路を介して負荷が接続されている高周波電源を電源制御手段により校正する高周波電源の校正方法であって，
前記高周波電源は，少なくとも高周波電力の電力設定値と，出力電力を校正するためのオフセット値とをデジタルデータとして入力可能なデータ入力端子と，前記高周波電力を出力する電力出力端子を有し，前記電力設定値と前記オフセット値とに基づいて目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた高周波電力を前記電力出力端子から送出するように構成されており，前記電源制御手段によって前記高周波電源の前記データ入力端子に校正用の電力設定値と校正用のオフセット値とを入力して前記目標電力出力値を調整させて，その目標電力出力値に応じた高周波電力を前記電力出力端子から送出させる工程と，前記電源制御手段によって前記伝送経路と前記負荷との間に介在させた電力値検出手段により検出された前記負荷に供給される高周波電力の電力検出値と前記電力設定値との差分値に応じて前記校正用のオフセット値を変更して，前記高周波電源のデータ入力端子に前記変更した校正用のオフセット値を供給する工程と，を前記電力検出値が前記電力設定値に達するまで繰り返し，前記電力検出値が前記電力設定値に達すると，そのときの校正用のオフセット値を前記高周波電源の出力電力を校正するためのオフセット値とすることを特徴とする高周波電源の校正方法が提供される。
このような本発明によれば，上記各工程が繰り返されるごとに，オフセット値が変更されて，負荷に供給される高周波電力の値（電力検出値）を徐々に電力設定値に近づけることができる。そして負荷に供給される高周波電力の値（電力検出値）が電力設定値に達したところで，そのときの校正用のオフセット値を高周波電源の出力電力を校正するためのオフセット値とする。これにより，以後，このオフセット値を用いれば，電力設定値がどのような値であっても，伝送経路による電力損失を補足することができ，最終的に負荷に入力される高周波電力が電力設定値になるようにすることができる。
上記課題を解決するために，本発明の他の観点によれば，伝送経路を介して負荷が接続されている高周波電源の校正方法であって，前記高周波電源は，高周波電力を出力する電力出力端子を有し，前記高周波電力の電力設定値と，出力電力を校正するためのオフセット値とに基づいて目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた前記高周波電力を前記電力出力端子から送出するように構成されており，前記高周波電源によって校正用の電力設定値と校正用のオフセット値とに基づいて前記目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた前記高周波電力を前記高周波電源の前記電力出力端子から送出する工程と，前記高周波電源によって前記伝送経路と前記負荷との間に介在させた電力値検出手段により検出された前記負荷に供給される高周波電力の電力検出値と前記電力設定値との差分値に応じて前記校正用のオフセット値を変更する工程と，を前記電力検出値が前記電力設定値に達するまで繰り返し，前記電力検出値が前記電力設定値に達すると，そのときの校正用のオフセット値を前記高周波電源の出力電力を校正するためのオフセット値とすることを特徴とする高周波電源の校正方法が提供される。
このような本発明によれば，上記各工程が繰り返されるごとに，オフセット値が変更されて，負荷に供給される高周波電力の値（電力検出値）を徐々に電力設定値に近づけることができる。そして負荷に供給される高周波電力の値（電力検出値）が電力設定値に達したところで，そのときの校正用のオフセット値を高周波電源の出力電力を校正するためのオフセット値とする。これにより，以後，このオフセット値を用いれば，電力設定値がどのような値であっても，伝送経路による電力損失を補足することができ，最終的に負荷に入力される高周波電力が電力設定値になるようにすることができる。しかも，本発明にかかる高周波電源によれば，前記電力値検出手段により検出された電力検出値から，高周波電源の電力出力端子から出力される高周波電力の値を自動的に校正することができる。これにより，高周波電源側だけでも出力電力を自動的にオフセット調整する自動校正を行うことができる。
また，上記校正用のオフセット値は，前記電力検出値と前記電力設定値との差分値の１／２に応じて変更することが好ましい。これにより，各工程を繰り返すごとに，負荷に入力される高周波電力の値と電力設定値との差が１／２ずつ小さくなっていくことになる。この結果，負荷に入力される高周波電力の値を電力設定値により正確に合わせ込むことができる。
また，前記負荷は，前記高周波電源から前記伝送経路を介して伝送された高周波電力が供給され，それにより生成された処理ガスのプラズマによって被処理基板に対するプラズマ処理を実行する処理室と，前記伝送経路と前記処理室との間に設置され，前記処理室側のインピーダンスと前記伝送経路側のインピーダンスとを整合させるための整合器と，から構成するようにしてもよい。このように実際のプラズマ処理装置の構成で，高周波電源の校正を行うことによって，前記高周波電源の出力電力を校正するためのオフセット値が確定した後すぐにプラズマ処理装置を稼働させることができる。なお，負荷は，疑似負荷（ダミーロード）で構成してもよい。
上記課題を解決するために，本発明の他の観点によれば，発振器と，前記発振器からの出力レベルを調整するレベル調整手段と，前記レベル調整手段を介した出力を増幅する増幅手段と，前記増幅手段からの高周波電力を出力する電力出力端子と，少なくとも前記高周波電力の電力設定値と，前記電力出力端子から出力される出力電力を校正するためのオフセット値をデジタルデータとして入力可能なデータ入力端子と，前記データ入力端子から入力された前記電力設定値と前記オフセット値とに基づいて目標電力出力値を求め，この目標電力出力値に応じた高周波電力が前記電力出力端子から出力されるように前記レベル調整手段を制御する電力制御手段とを備えたことを特徴とする高周波電源が提供される。
このような本発明によれば，データ入力端子から入力された電力設定値とオフセット値に基づいて出力電力を調整することができる。これにより，例えば高周波電源を校正する際に外部からデータ入力端子に電力設定値とオフセット値を入力させることにより，伝送経路による電力損失を補足することができ，最終的に負荷に入力される高周波電力が電力設定値になるように出力電力を調整することができる。
上記課題を解決するために，本発明の他の観点によれば，発振器と，前記発振器からの出力レベルを調整するレベル調整手段と，前記レベル調整手段を介した出力を増幅する増幅手段と，前記増幅手段からの高周波電力を伝送経路に出力する電力出力端子と，前記伝送経路の終端に接続された電力値検出手段で検出された電力検出値を入力し，この電力検出値と前記高周波電力の電力設定値との差分値に応じてオフセット値を求め，このオフセット値と前記電力設定値とに基づいて目標電力出力値を求め，この目標電力出力値に応じた高周波電力が前記電力出力端子から出力されるように前記レベル調整手段を制御する電力制御手段と，を備えたことを特徴とする高周波電源が提供される。
このような本発明によれば，伝送経路の終端に接続された電力値検出手段で検出された電力検出値を入力するだけで，自動的に出力電力を調整することができる。これにより，高周波電源側だけでも，伝送経路による電力損失を補足することができ，伝送経路の終端の高周波電力が電力設定値になるように出力電力を調整することができる。
本発明によれば，高周波電源の出力電力を例えば伝送経路による電力損失を補足するように校正する際に，その電源校正にかかる時間を従来に比して大幅に短縮することができる。また，高周波電源を校正する際のノイズの影響を抑えることができるので，高電力出力領域の出力のみならず，低電力出力領域の出力電力の校正についても高精度に行うことができる。
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（第１実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例）
まず，本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１００の構成例について図面を参照しながら説明する。図１は，本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１００の構成例を示すブロック図である。
図１に示すように，このプラズマ処理装置１００は，高周波電源２００と，高周波電源２００の電力出力端子２０２に一端が接続された同軸ケーブル１０２と，この同軸ケーブル１０２の他端に接続された整合器１０４と，この整合器１０４に接続されたプラズマ処理室（以下，単に「処理室」という）３００と，同軸ケーブル１０２と整合器１０４との接続位置に介装された電力値検出手段１０６と，電力値検出手段１０６と高周波電源２００に接続された電源制御手段４００とから構成されている。
高周波電源２００は，発振器２１２と，発振器２１２から出力された高周波信号のレベルを調整するアッテネータ（レベル調整手段）２１４と，アッテネータ２１４によってレベルが調整された高周波信号を増幅して高周波電力として電力出力端子２０２から出力する電力出力手段（増幅手段）２１６と，電力出力端子２０２から出力される高周波電力の目標値（以下，「目標電力出力値」ともいう）を検出する電力センサ２１８と，この電力センサ２１８とアッテネータ２１４に接続された電力制御手段２２０を有している。
電力出力手段２１６は，例えばプリアンプやローパスフィルタから構成される。また，電力制御手段２２０は，例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）から構成される。このように，電力制御手段２２０をＤＳＰで構成することによって，電力出力端子２０２から出力される高周波電力の値を高精度にかつ高速に制御することができる。
また，高周波電源２００は，外部機器とデジタル通信を行うためのデータ入力端子としてのインタフェース（以下，「Ｉ／Ｆ」という）手段２０４を備えている。このインタフェース手段２０４は，電力制御手段２２０と内部回路で接続されており，電源制御手段４００から電源制御信号４２０を受信すると，これを電力制御手段２２０に転送する。
図２は，電源制御信号４２０が例えばシリアル伝送される場合のデータの一例を示している。図２に示すように，電源制御信号４２０には，プラズマ処理の処理条件などとして設定される高周波電力の電力設定値４２４ａを含む電力設定値データ４２０ａと，電力損失に応じて高周波電源２００の出力電力を校正するためのオフセット値４２４ｂを含むオフセット値データ４２０ｂとの２つのデータがある。電源制御手段４００により高周波電源２００を制御する場合には，必要に応じて電力設定値データ４２０ａとオフセット値データ４２０ｂの一方又は両方を高周波電源２００を送信する。図１に示す構成の高周波電源２００を校正する際には，電源制御信号４２０として電力設定値データ４２０ａとオフセット値データ４２０ｂの両方を送信する。
これらのデータ構造としては，電力設定値データ４２０ａについては，例えば電力設定値４２４ａを示すデータの後にはパリティビット４２６ａが付加され，さらにこれらの前後には，スタートビット４２２とストップビット４２８が付加される。オフセット値データ４２０ｂについても，電力設定値データ４２０ａと同様に，例えばオフセット値４２４ｂを示すデータの後にはパリティビット４２６ｂが付加され，さらにこれらの前後には，スタートビット４２２とストップビット４２８が付加される。
なお，電力設定値４２４ａを示すデータとオフセット値４２４ｂを示すデータの送信の順番は図２の例に限られない。また，電力設定値４２４ａとオフセット値４２４ｂを１つのデータとして電源制御信号４２０を構成するようにしてもよい。
電力制御手段２２０は，電源制御手段４００から電源制御信号４２０としてデジタル伝送される電力設定値４２４ａとオフセット値４２４ｂに基づいて目標電力出力値を制御する機能を有している。電力設定値４２４ａとオフセット値４２４ｂは例えば電力制御手段２２０に設けられるメモリなどの記憶手段(図示せず)に記憶される。
ここで，電力設定値に対する電力出力値（電力出力端子２０２から出力される高周波電力の出力値）の比をオフセット値とした場合を例を挙げて説明する。図３は，電力設定値４２４ａと電力出力端子２０２から出力される電力出力値（目標電力出力値）との関係を示すグラフである。図３に示す波線は，電源制御信号４２０に含まれているオフセット値４２４ｂが初期値（ここでは”１”）の場合の電力設定値４２４ａと電力出力値との関係を示している。この場合，例えば電力設定値４２４ａが１７００Ｗであれば，電力出力値は，電力設定値４２４ａの値１７００Ｗにオフセット値である”１”を乗じた値１７００Ｗになる。
通常の高周波電源は，電力設定値を目標電力出力値とし，その目標電力出力値に応じた高周波電力が電力出力端子から出力されるようになっているので，本実施形態にかかる高周波電源２００についても，オフセット値の初期値は，通常の高周波電源の出力と同じになるようにデフォルト値（ここでは”１”）としている。
そして，高周波電源２００の使用状態に応じて（例えば電力損失に応じて），オフセット値を調整することにより，高周波電源２００の電源出力端子２０２から出力される出力電力を校正することができるようになっている。例えば図３に示すように，オフセット値を”１”より大きくすると，電力設定値４２４ａと目標電力出力値との関係を示す直線の傾きが大きくなる。図３に示す実線は，上記オフセット値を”１．０８５０”とした場合の電力設定値４２４ａと電力出力値との関係を示している。この場合，例えば電力設定値４２４ａが１７００Ｗであれば，電力出力値は電力設定値４２４ａの値１７００Ｗにオフセット値”１．０８５０”を乗じた値，約１８４５Ｗになる。
また，電力制御手段２２０は，電力センサ２１８で検出された電力検出値に基づいてアッテネータ２１４のレベル調整動作（例えば電力出力値をフィードバックして発信器２１２の出力のゲインを調整する動作）を制御し，目標電力出力値を一定に維持するいわゆるコントロールループを構成している。したがって，電源制御信号４２０に含まれている電力設定値４２４ａとオフセット値４２４ｂによって目標電力出力値が定まると，このコントロールループ（高周波電力安定化回路）によって，電力出力端子２０２から出力される高周波電力が目標電力出力値に正確に維持されることになる。
また，高周波電源２００と整合器１０４とを接続する同軸ケーブル１０２は，高周波電源２００が出力した高周波電力を整合器１０４へ伝送するための高周波電力の伝送経路を構成するものである。
整合器１０４は，インダクタやキャパシタから構成されており，高周波電源２００側のインピーダンスと処理室３００側のインピーダンスを整合させるためのものである。この整合器１０４を用いて上記のインピーダンス整合を図ることによって，高周波電源２００が出力した高周波電力の反射を抑えて，この高周波電力を処理室３００内の電極（図示せず）に効率よく伝送することができる。
処理室３００は，高周波電源２００が出力した高周波電力が供給される電極を備えている。この電極に所定の値の高周波電力が供給されると処理室３００内にプラズマが形成され，収容しているウエハに対して所定のプラズマ処理が施される。この処理室３００の内部構成の詳細については後述する。
電力値検出手段１０６は，整合器１０４に入力される高周波電力の値を検出して，この検出結果を示す電力値検出信号１０８を電源制御手段４００に送信する。このとき，電力値検出手段１０６は，電力値検出信号１０８をデジタル化して電源制御手段４００に伝送することが好ましい。
電源制御手段４００は，外部機器とシリアル通信を行うためのＩ／Ｆ手段４０２と，このＩ／Ｆ手段４０２や後述する入力手段４１２から入力される各種データに対して所定のデータ処理を施して，その処理結果であるデータをＩ／Ｆ手段４０２又は後述する表示手段４１４に送信するデータ処理手段４１０と，電源設定パラメータなど種々のデータの入力や編集をオペレータが行うことができる入力手段４１２と，操作画面や選択画面などを表示する液晶ディスプレイなどで構成される表示手段４１４と，上記入力手段４１２から入力され上記データ処理手段４１０において処理されるデータ及び上記データ処理手段４１０の演算によって得られたデータなどを記憶する記憶手段４１６と，を備えている。
この電源制御手段４００は，例えばプラズマ処理装置１００全体の動作を制御する制御部の一機能部として構成される。但し，これに限られるものではなく，電源制御手段４００を独立したユニットとして構成してもよい。
そして，電源制御手段４００は，データ処理手段４１０において電力設定値４２４ａとオフセット値４２４ｂを含む電源制御信号４２０を形成する機能を有する。電力設定値４２４ａについては，予め電源制御手段４００の記憶手段４１６に記憶しておいてもよく，オペレータによって，入力手段４１２から入力されるようにしてもよい。
また，電源制御手段４００のデータ処理手段４１０は，電力値検出手段１０６からの電力値検出信号１０８に基づいて，同軸ケーブル１０２の終端のケーブル終端電力値Ｐｅを取得し，このケーブル終端電力値Ｐｅと電力設定値Ｐｓとの差分値（Ｐｓ−Ｐｅ）を求める。さらに，データ処理手段４１０は，所定の計算式に従ってこの差分値から上記オフセット値４２４ｂを求める。本実施形態では，まず差分値の１／２と上記電力設定値Ｐｓとの比を求め，この比に”１”を加えた値をオフセット値４２４ｂとする。このようなオフセット値Ｐ（ｏｆｆｓｅｔ）の計算式を下記（１）式に示す。
Ｐ（ｏｆｆｓｅｔ）＝（１＋（Ｐｓ−Ｐｅ）／２Ｐｓ）
・・・・（１）
電源制御手段４００のＩ／Ｆ手段４０２は，上記高周波電源２００のＩ／Ｆ手段２０４及び電力値検出手段１０６とデジタル通信が可能な伝送経路（例えば信号線）によって接続されている。デジタル通信方式としては，シリアル通信とパラレル通信のいずれを採用してもよい。ここでの伝送経路は，シリアル通信であればＲＳ−２３２Ｃ又はＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）などの通信規格に基づいて，パラレル通信であればＧＰ−ＩＢ（ＩＥＥＥ４８８）などの通信規格に基づいて構築することができる。また，より汎用性の高いイーサネット（登録商標）で伝送経路を構築するようにしてもよい。また，電源制御手段４００のＩ／Ｆ手段４０２と上記高周波電源２００のＩ／Ｆ手段２０４とは，上記のように双方向通信可能な伝送方式を採用することが好ましいが，片側通信可能な伝送方式を採用してもよい。
このように，電源制御手段４００と高周波電源２００との間の通信，及び電源制御手段４００と電力値検出手段１０６との間の通信をデジタル方式で行うことによって，通信データの耐ノイズ性の向上が図られる。
（第１実施形態にかかる高周波電源の校正）
次に，以上のように構成されたプラズマ処理装置１００における高周波電源２００の校正について図面を参照しながら説明する。本実施形態における高周波電源２００の校正では，同軸ケーブル１０２を経由して整合器１０４に入力される高周波電力の値が高周波電力の電力設定値になるように，高周波電源２００の電力出力端子２０２から出力される高周波電力の値を調整（オフセット）する。
これは，高周波電源２００から出力された高周波電力は同軸ケーブル１０２の通過により電力が消費されて電力損失が発生して整合器１０４に入力される実際の高周波電力の値が上記電力設定値よりも小さくなってしまうので，この電力損失を補足するためである。しかも，同軸ケーブル１０２において消費される電力の大きさは同軸ケーブル１０２の電気的特性などに依存するため，高周波電源２００と整合器１０４との接続にわずかでも電気的特性が異なる同軸ケーブルを用いると，整合器１０４に入力される高周波電力の値も変わってしまう。
そこで，プラズマ処理装置１００に新たに高周波電源２００を取り付けた際，又は高周波電源２００を入れ替えた際には，本実施形態にかかる高周波電源２００の校正を行うことによって，整合器１０４に入力される高周波電力の値が，高周波電力の電力設定値になるように調整することができる。これによって，処理室３００内の電極に対して，上記の電力設定値に応じた値の高周波電力を安定的に供給することができるようになり，処理室３００内に形成されるプラズマの安定化が図られる。
以下，本実施形態にかかる高周波電源２００の校正方法について具体例を挙げながら説明する。プラズマ処理装置１００において，高周波電源２００が同軸ケーブル１０２によって整合器１０４に接続されると，オペレータによって入力手段４１２から電源制御手段４００に対して，高周波電源２００の校正動作に入るよう所定のコマンドが入力される。
このコマンドを受けた電源制御手段４００は，データ処理手段４１０において校正用の電力設定値４２４ａと校正用のオフセット値４２４ｂを含む電源制御信号４２０を形成する。この場合，校正用の電力設定値４２４ａについては，高周波電源２００に設定できる上記電力設定値の範囲が例えば０〜３０００Ｗとすると，この範囲の中から校正用の電力設定値４２４ａを選択して，これを示すデータを含む電源制御信号４２０を形成する。この校正用電力設定値４２４ａは，予め電源制御手段４００の記憶手段４１６に記憶しておいてもよく，オペレータによって，上記の校正指示とともに入力手段４１２から入力されるようにしてもよい。本実施形態においては，この校正用電力設定値４２４ａを１７００Ｗとする。
また，校正用のオフセット値４２４ｂについては，最初に送信する電源制御信号４２０に，初期値としてデフォルト値（ここでは”１”）を含ませる。最初は，電力設定値４２４ａに応じた高周波電力が電力出力端子２０２から出力されるようにするためである。
このようにして形成された電源制御信号４２０は，電源制御手段４００のＩ／Ｆ手段４０２から出力され，シリアル伝送経路を経由して高周波電源２００のＩ／Ｆ手段２０４に受信される。そして，Ｉ／Ｆ手段２０４は，電源制御信号４２０を電力制御手段２２０に送信する。なお，Ｉ／Ｆ手段２０４又は電力制御手段２２０は，電源制御信号４２０を受信したときにパリティビット４２６ａ，４２６ｂに基づいて電力設定値４２４ａとオフセット値４２４ｂのデータのエラーチェックを行い，エラーがあった場合には，電源制御手段４００に対して電源制御信号４２０の再送を要求するようにしてもよい。
電力制御手段２２０は，Ｉ／Ｆ手段２０４から電源制御信号４２０を受信すると，その電源制御信号４２０から電力設定値（校正用電力設定値）４２４ａとオフセット値（校正用オフセット値）４２４ｂを読み出す。本実施形態では，最初に受信した電源制御信号４２０には，電力設定値（校正用電力設定値）４２４ａとして１７００Ｗが含まれ，オフセット値（校正用オフセット値）４２４ｂとして”１”が含まれている。したがって，電力制御手段２２０は，電力設定値４２４ａにオフセット値４２４ｂを乗じて得られる値，すなわち１７００Ｗが目標電力出力値となるように，アッテネータ２１４のレベル調整動作を制御する。
アッテネータ２１４によってレベルが調整された高周波信号は，電力出力手段２１６で増幅され，かつ周波数調整がなされて，電力出力端子２０２から出力される。この電力出力値は，常に電力センサ２１８によって検出され電力制御手段２２０にフィードバックされ，これに基づいてアッテネータ２１４のレベル調整動作が制御されるので，電力出力値は安定して目標電力出力である１７００Ｗになるように制御される。
このようにして，高周波電源２００から１７００Ｗの高周波電力が出力されると，その高周波電力は同軸ケーブル１０２を経由して整合器１０４に入力される。このとき，同軸ケーブル１０２では電力消費があるため，同軸ケーブル１０２のケーブル終端電力値Ｐｅ，すなわち整合器１０４に実際に入力される高周波電力の値は，高周波電源２００から出力された１７００Ｗよりも小さい値例えば１６００Ｗになる。この場合，主に同軸ケーブル１０２において，１００Ｗの電力損失が発生したことになる。
電力値検出手段１０６は，ケーブル終端電力値Ｐｅ（ここでは１６００Ｗ）を検出して，この検出結果を示す電力値検出信号１０８を電源制御手段４００に送信する。この電力値検出信号１０８は，電源制御手段４００のＩ／Ｆ手段４０２に受信される。そして，Ｉ／Ｆ手段４０２は，電力値検出信号１０８をデータ処理手段４１０に送信する。
データ処理手段４１０は，電力値検出信号１０８に基づいて，ケーブル終端電力値Ｐｅを取得し，このケーブル終端電力値Ｐｅと校正用電力設定値Ｐｓとの差（差分値）を求める。さらに，データ処理手段４１０は，所定の計算式（例えば上記（１）式）に従ってこの差分値からオフセット値Ｐを求める。本実施形態では，上述したように，まず差分値の１／２と上記校正用電力設定値との比を求め，この比に”１”を加えたオフセット値Ｐを新たな校正用オフセット値４２４ｂとする。
より具体的には，本実施形態ではケーブル終端電力値Ｐｅは１６００Ｗであり，校正用電力設定値Ｐｓは１７００Ｗであるため，データ処理手段４１０は，差分値として１００Ｗを算出する。そして，その差分値１００Ｗの１／２である５０Ｗと校正用電力設定値１７００Ｗとの比を求め，その値に”１”を加えたオフセット値”１．０２９４”を新たな校正用オフセット値４２４ｂとして，電源制御信号４２０のデータを変更して，その新たな電源制御信号４２０を高周波電源２００に送信する。なお，電力設定値（校正用電力設定値）４２４ａについてはそのデータを変更せずにそのまま維持する。
高周波電源２００の電力制御手段２２０は，最初の電源制御信号４２０を受信したときと同様に，新たな電源制御信号４２０から電力設定値（校正用電力設定値）４２４ａとオフセット値（校正用オフセット値）４２４ｂを読み出す。このとき，上記のようにオフセット値４２４ｂが変更されているため，電力制御手段２２０は，新たなオフセット値４２４ｂを取得する。
本実施形態では，この電源制御信号４２０には，電力設定値（校正用電力設定値）４２４ａとして１７００Ｗが含まれ，オフセット値４２４ｂとして”１．０２９４”が含まれている。したがって，電力制御手段２２０は，電力設定値４２４ａにオフセット値４２４ｂを乗じて得られた値，すなわち約１７５０Ｗが目標電力出力値となるように，アッテネータ２１４のレベル調整動作を制御する。
このようにして，高周波電源２００から１７５０Ｗの高周波電力が出力されると，その高周波電力は同軸ケーブル１０２を経由して整合器１０４に入力される。このときもケーブル終端電力値には電力損失が発生しているものの，出力端子２０２から出力される出力電力が大きくなっているので，ケーブル終端電力値と校正用電力設定値との差は，最初よりも小さくなる。
電力値検出手段１０６は，ケーブル終端電力値を検出して，この検出結果を示す電力値検出信号１０８を電源制御手段４００に送信する。以後同様に，電源制御手段４００が電源制御信号４２０の校正用オフセット値４２４ｂを順々に書き換え，これに応じて高周波電源２００の電力制御手段２２０が校正用オフセット値を徐々に調整していくことによって，最終的にケーブル終端電力値が校正用電力設定値に調整される。
このときのオフセット値４２４ｂは，出力電力を校正するためのオフセット値として確定され，電源制御手段４００に備えられている記憶手段４１６に記憶されるとともに，その確定されたオフセット値を表示手段４１４に表示する。本実施形態では，この確定されたオフセット値は，例えば”１．０８５０”とする。以上のようにして，オフセット値が確定した時点で高周波電源２００の校正が完了する。
以上のように本実施形態にかかる高周波電源２００の校正は，電力設定値４２４ａに対する出力電力のオフセット値（ここでは，電力設定値４２４ａと電力出力値との比）を調整することによって行われる。本実施形態では，高周波電源２００の校正開始時点でのオフセット値は”１”であり，図３のグラフに示した波線の傾きがそのオフセット値を示している。
これに対して，高周波電源２００の校正が完了すると，図３のグラフ中の矢印のようにオフセット値は，”１”より大きくなる。例えば，上記のようにオフセット値が”１．０８５０”であれば，電源制御手段４００から電力設定値として１７００Ｗを高周波電源２００に与えると，高周波電源２００は，目標電力出力値として約１８４５Ｗを出力する。
このように本実施形態では，電力設定値の範囲（例えば０〜３０００Ｗ）の中のいずれかの値を（例えば１７００Ｗ）を校正用電力設定値として採用し，この校正用電力設定値を用いて出力電力を校正するためのオフセット値が求められる。そして，校正用電力設定値以外の電力設定値にも同じ校このオフセット値を適用する。この結果，図３にて実線で示すように，どのような電力設定値が高周波電源２００に設定されても，その電力設定値にオフセット値を乗じて得られた値の高周波電力が高周波電源２００から出力されることになる。
ところで上述の通り，高周波電源２００から出力された高周波電力は，同軸ケーブル１０２において減衰する。上記の本実施形態にかかる高周波電源２００の校正を行うことによって確定したオフセット値は，そのオフセット値を求める際に採用した校正用電力設定値についての同軸ケーブル１０２での減衰率に対応している。そして，同軸ケーブル１０２における電力の減衰率は，伝送される高周波電力の値に拘わらずほぼ一定であると考えられる。したがって，一つの校正用電力設定値を用いてオフセット値を求めさえすれば，高周波電源２００にどのような電力設定値が設定されても，その電力設定値に確定したオフセット値を適用することによって，高周波電源２００からは同軸ケーブル１０２での減衰量が加味された値の高周波電力が出力され，ケーブル終端電力がその電力設定値に調整されることになる。つまり，本実施形態によれば，一つのオフセット値のみを確定して高周波電源２００の校正を行ういわゆる一点校正が可能となる。
このような本実施形態にかかる一点校正によって高周波電源２００が正確に校正されることを確認するために，上記のように一つの校正用電力設定値（１７００Ｗ）を用いてオフセット値を確定した後に，電力設定値として０〜３０００Ｗの範囲のいくつかの電力値を高周波電源２００に与えて，ケーブル終端電力値を測定した。その結果を図４に示す。
図４に示すように，電力設定値の全範囲に対して確定したオフセット値を適用することによって，電力設定値調整されたケーブル終端電力値を得ることができる。具体的には，電力設定値に対するケーブル終端電力値の誤差率は，いずれも±１％以内（合格基準以内）に収まっている。この結果からも明らかなように，本実施形態にかかる一点校正を行うことによって，高周波電源２００は正確に校正され，校正用電力設定値（１７００Ｗ）のみならず，電力設定値のすべての範囲（０〜３０００Ｗ）が設定されても，高周波電源２００は，電力設定値に高精度に調整された高周波電力を整合器１０４に供給することができるようになる。
このように，高周波電源２００を校正するためには，整合器１０４に入力される高周波電力が電力設定値になるように，高周波電源２００の出力電力を調整することが好ましい。これに対して，例えばもし整合器１０４よりも処理室３００側のポイントに電力値検出手段１０６を設置して，処理室内の電極に供給される高周波電力を検出して，これにより高周波電源２００を校正するのは好ましくない。これは，例えば本実施形態のように一つの校正用電力設定値のみを用いた校正（一点校正）を行うだけでは正確な校正結果を得ることは難しいことがその理由の１つとして挙げられる。
具体的には，整合器１０４よりも処理室３００側のポイントに電力値検出手段１０６を設置した場合でも，高周波電源２００に校正用電力設定値を設定して本実施形態と同様に高周波電源２００の校正を行うようにすれば，オフセット値が求まる。ただし，このオフセット値は，一つの校正用電力設定値にのみ有効なものであり，校正用電力設定値以外の電力設定値にこのオフセット値を適用しても，電力値検出手段１０６では電力設定値と大きく異なる高周波電力の値が検出されてしまう可能性がある。これは，整合器１０４における高周波電力の減衰率が，整合器１０４に入力される高周波電力の大きさに依存するためと考えられる。
整合器１０４は，処理室３００側のインピーダンスと高周波電源２００側のインピーダンスを整合させるために，その内部インピーダンスを変化させる。もし，整合器１０４に入力される高周波電力が変化すると，当然に処理室３００内のプラズマの状態も変化する。このようにプラズマ状態が変化すると，処理室３００側のインピーダンスが変動し，これに応じて整合器１０４は整合のため，その内部インピーダンスを変化させる。この結果，整合器１０４を通過する高周波電力の減衰率も整合器１０４の内部インピーダンスの変化に伴って変動してしまう。
このように，整合器１０４における高周波電力の減衰率が，整合器１０４に入力される高周波電力の大きさに依存すると，高周波電源２００に設定される電力設定値の大小によって，電力値検出手段１０６に検出される高周波電力の値が電力設定値に調整されたりされなかったりする。このような状態の高周波電源２００は，正確な校正が完了しているとは言えず，この状態の高周波電源２００を用いても処理室３００内の電極に対して所望の値の高周波電力を安定的に供給できなくなる虞がある。
このような理由から，整合器１０４よりも処理室３００側のポイントに電力値検出手段１０６を設置する場合には，多数の電力設定値を高周波電源２００に設定して，それぞれの場合について本実施形態と同様の校正を行って複数のオフセット値を求める必要がある。そして，例えば複数のオフセット値から回帰直線を求めて，その直線の傾きをオフセット値として採用すれば，高周波電源２００にどのような電力設定値を設定しても，その電力設定値に近い値の電力が電力値検出手段１０６で検出されるようになる。
しかしながら，このように多数の電力設定値を高周波電源２００に設定して，高周波電源２００の校正を行ういわゆる多点校正を行った場合には，本実施形態のような一点校正を行ったと比べてその校正にかかる時間が大幅に長くなってしまう。そのため，プラズマ処理装置１００の稼働を開始できる時間が遅れてしまい，結果として装置の稼働率の低下にも繋がってしまう。
また，整合器１０４よりも処理室３００側のあるポイントに電力値検出手段１０６を設置して，そのポイントについての高周波電源２００の多点校正が完了しても，そのポイントから電極までの間で，さらに高周波電力の値の大きさに依存する高周波電力の減衰があれば，その減衰分を補償するような回路調整を別途行う必要がある。このような場合は，敢えて長時間をかけて高周波電源２００の多点校正を行う意味が薄れてしまう。
ところが，そもそも高周波電源２００の校正を行うときには，処理室３００内に処理ガスが導入されておらず，プラズマが生成されないなど，実際に高周波電力を使用する際とは条件が異なるため，この状態で整合器１０４よりも処理室３００側のポイントの高周波電力値を測定し，この検出結果に基づいて高周波電源２００の校正を行うようにしても，プラズマを発生させて処理を行う際には，整合器１０４の作用により処理室３００側のポイントの高周波電力値も変わってしまう可能性があるため，一点校正のみならず多点校正を行う場合であっても整合器１０４よりも処理室３００側のポイントを校正の基準ポイントとすることは適当ではない。
本実施形態では，できるだけ処理室３００内の電極に近いポイントであって高周波電源２００の一点校正が可能なポイントを同軸ケーブル１０２と整合器１０４との接続位置と定めて，その位置に電力値検出手段１０６を設置して，この電力値検出手段１０６による高周波電力の検出値が高周波電源２００に設定された電力設定値に調整されるようにする。
このように本実施形態においては，電力設定値のすべての範囲から一つの校正用電力設定値を選択し，その校正用電力設定値を用いてオフセット値を確定するだけで高周波電源２００の校正を完了させることができる。したがって本実施形態によれば，多点校正を行う必要がないため，高周波電源２００の校正にかかる時間を短くすることができる。
また，整合器１０４から処理室３００内の電極までの間での高周波電力の減衰についてはその減衰分を補償するような回路調整を別途行う必要がある。本実施形態によれば，同軸ケーブル１０２と整合器１０４との接続位置について，高周波電源２００が正確に校正されるため，上記の別途行われる回路調整についても容易にかつ正確に行うことができる。この結果，プラズマ処理中に処理室３００内の電極に対して所望の高周波電力を安定して供給することができ，ひいては処理室３００内に均質なプラズマを形成できるようになる。
また，本実施形態によれば，高周波電源２００の校正動作に入るようオペレータから電源制御手段４００に指示が与えられるだけで，その後は自動的に，高周波電源２００，電源制御手段４００，及び電力値検出手段１０６が協働して，高周波電源２００の校正を実行する。このため，オペレータが手動で行っていた従来に比べて，この校正にかかる時間を大幅に短縮することができる。この結果，プラズマ処理装置１００において，高周波電源２００を新たに取り付ける場合や高周波電源２００を入れ替える場合に，短い時間でプラズマ処理装置１００の本格稼働を開始することができるようになり，その装置の稼働率の向上にも繋がる。
また，本実施形態によれば，高周波電源２００の校正は，高周波電源２００がプラズマ処理装置１００に取り付けられ，整合器１０４に接続されたときのみ行うだけでよい。その後，処理室３００内の電極に印加する電力が変更になっても，電力設定値を変更すれば，その値に調整された高周波電力を整合器１０４に供給することができるため，再び高周波電源２００の校正を行う必要はない。
また，本実施形態にかかるプラズマ処理１００では，電源制御手段４００は，電力値検出手段１０６から電力値検出信号１０８を受信して，この信号によって整合器１０４に入力される高周波電力の値を把握することができる。電源制御手段４００は，この電力値検出信号１０８に基づいて，実際に整合器１０４に入力される高周波電力の値を表示手段４１４に表示させることができる。こうして表示される高周波電力の値は，直接電力値検出手段１０６で検出される値に基づくので，校正用のオフセット値が更新されて出力電力が校正される度に自動的に変わり，オフセット値が確定すると最終的に調整された値が表示されることになる。このとき，表示手段４１４に表示される値（整合器１０４に入力される高周波電力の値）は電力設定値と同じになるので，オペレータは，表示される高周波電力の値を，従来のように出力電力が校正される度に電力設定値に合わせる必要はない。このように，本実施形態によれば，従来必要であった表示手段の調整を不要とすることができるので，高周波電源２００の校正にかかる時間をより短縮することができる。
また，本実施形態によれば，高周波電源２００の校正にオペレータが介在しないため，校正結果の精度も高まる。このためプラズマ処理装置１００の処理室３００において安定的にプラズマを形成することができる上，複数台のプラズマ処理装置について装置ごとのプラズマ状態のばらつきを抑えることができる。この結果，いずれの処理室においてもウエハに対して均一なプラズマ処理を施すことができる。
また，本実施形態において電源制御手段４００から高周波電源２００に送信される電源制御信号４２０はデジタルデータであり，電力値検出手段１０６から電源制御手段４００に送信される電力値検出信号１０８もデジタルデータである。このため，ノイズの影響を受け難くなり，高周波電源２００の校正結果に高い精度を得ることができる。したがって，電力設定値（設定電圧）が小さい場合には正確な校正ができなかった従来とは異なり，電力設定値の大小に拘わらず，その電力設定値に正確に調整された高周波電力を整合器１０４に供給することができる。
また，電源制御信号４２０や電力値検出信号１０８がデジタルデータであることから，その伝送には様々な通信方式を採用することができる。例えば，ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（登録商標）を採用すれば，高周波電源２００，電源制御手段４００，及び電力値検出手段１０６の電気的な接続について汎用性及び拡張性が向上する。
なお従来は，高周波電源２００の校正において，設定電圧レベルのマニュアル調整に厳密さが要求されたため，より安定して調整が行えるように高周波電源２００をダミーロードに接続してその校正を行っていた。これに対して本実施形態では，マニュアル調整が不要なこともあり，高周波電源２００を整合器１０４と処理室３００に接続してその校正を行っても正確な校正結果を得ることができる。このため，校正に先立ちダミーロードを用意する手間や，そのダミーロード自体をセットアップするための時間を省略することができる。
また，本実施形態では，電力値検出手段１０６が同軸ケーブル１０２の終端に介装されている。これによって，同軸ケーブル１０２での電力消費の大きさに拘わらず整合器１０４に電力設定値通りの電力を供給することができる。
また，本実施形態では，電源制御手段４００のデータ処理手段４１０は，差分値からオフセット値４２４ｂを求めるときに，差分値の１／２と電力設定値との比を用いている。この方法によれば，オフセット値４２４ｂを求めるごとに，整合器１０４に入力される高周波電力の値と電力設定値（校正用電力設定値）との差が１／２ずつ小さくなっていくことになる。この結果，整合器１０４に入力される高周波電力の値を電力設定値により正確に合わせ込むことができる。この他に，例えば，差分値からオフセット値４２４ｂを求めるときに，差分値そのものと電力設定値との比を用いるようにしてもよい。この場合は，最初に求めたオフセット値４２４ｂを確定したオフセットとすることができるため，高周波電源２００の校正をより短い時間内に完了することができる。
（第２実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例）
上記第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１００では，高周波電源２００は，電源制御手段４００から電源制御信号４２０を受信し，この信号に含まれている電力設定値４２４ａとオフセット値４２４ｂに従って目標電力出力値を調整している。これに対して第２実施形態にかかるプラズマ処理装置１１０は，高周波電源２４０が電力値検出手段１０６から電力値検出信号１０８を直接受信し，電源制御手段４００から電源制御信号４３０を受信するように構成されている。図５は，第２実施形態にかかるプラズマ処理装置１１０の構成例を示すブロック図である。
図５に示すように，このプラズマ処理装置１１０は，高周波電源２４０と，高周波電源２４０の電力出力端子２０２に一端が接続された同軸ケーブル１０２と，この同軸ケーブル１０２の他端に接続された整合器１０４と，この整合器１０４に接続された処理室３００と，同軸ケーブル１０２と整合器１０４との接続位置に介装された電力値検出手段１０６と，電力値検出手段１０６と，高周波電源２４０に接続された電源制御手段４００とから構成されている。
高周波電源２４０は，発振器２１２と，発振器２１２から出力された高周波信号のレベルを調整するアッテネータ２１４と，アッテネータ２１４によってレベルが調整された高周波信号を増幅して高周波電力として電力出力端子２０２から出力する電力出力手段２１６と，電力出力端子２０２から出力される高周波電力の値を検出する電力センサ２１８と，この電力センサ２１８とアッテネータ２１４に接続された電力制御手段２５０と，電源設定パラメータなど種々のデータの入力や編集をオペレータが行うことができる入力手段２４２と，操作画面や選択画面などを表示する液晶ディスプレイなどで構成される表示手段２４４と，上記入力手段２４２から入力され上記電力制御手段２５０において処理されるデータ及び電力制御手段２５０の演算によって得られたデータなどを記憶する記憶手段２４６とを有している。
電力制御手段２５０は，例えばＤＳＰから構成される。このように，電力制御手段２５０をＤＳＰで構成することによって，電力出力端子２０２から出力される高周波電力の値を高精度に制御することができる。
また，高周波電源２４０は，外部機器とデジタル通信を行うためのＩ／Ｆ手段２０４を備えている。本実施形態では，このＩ／Ｆ手段２０４は，電力値検出手段１０６から電力値検出信号１０８を受信し，また電源制御手段４００から電源制御信号４３０を受信する。
この電源制御信号４３０は，例えばシリアル伝送される。具体的には電源制御信号４３０は，例えば図２に示す電源制御信号４２０のうちの電力設定値データ４２０ａのみからなる。すなわち，図５に示す構成の高周波電源２４０を校正する際には，図１に示す場合と異なり，電源制御手段４００から電源制御信号４３０として図２に示す電力設定値データ４２０ａのみが送信される。これは，図５に示す高周波電源２４０では，電力値検出手段１０６から出力された電力値検出信号１０８を直接入力して高周波電源２４０側でオフセット値４２４ｂを求める演算処理を行うことができるからである。なお，電源制御信号４３０の電力設定値データのデータ構造については，図２に示す電力設定値データ４２０ａと同様に，例えば電力設定値を示すデータの後にはパリティビットが付加され，さらにこれらの前後には，スタートビットとストップビットが付加される。
一方，高周波電源２４０の電力制御手段２５０は，電力値検出手段１０６からの電力値検出信号１０８に基づいて同軸ケーブル１０２のケーブル終端電力値Ｐｅを取得し，このケーブル終端電力値Ｐｅと電源制御信号４３０に含まれている電力設定値４２４ａとの差分値を求める。さらに，電力制御手段２５０は，所定の計算式（例えば上記（１）式）に従ってこの差分値から上記オフセット値４２４ｂを求める。本実施形態では，まず差分値の１／２と上記電力設定値との比を求め，この比に”１”を加えた値をオフセット値４２４ｂとする。
（第２実施形態にかかる高周波電源の校正）
次に，以上のように構成されたプラズマ処理装置１１０における高周波電源２４０の校正の具体例について説明する。図５に示すように，プラズマ処理装置１１０において，高周波電源２４０が同軸ケーブル１０２によって整合器１０４に接続されると，オペレータによって入力手段４１２から電源制御手段４００に対して，校正動作に入るよう所定のコマンドが入力される。このコマンドを受けた電源制御手段４００は，データ処理手段４１０において校正用の電力設定値４２４ａを含む電源制御信号４３０を形成する。この場合の校正用の電力設定値４２４ａは，第１実施形態の場合と同様に１７００Ｗとする。
このようにして形成された電源制御信号４３０は，電源制御手段４００のＩ／Ｆ手段４０２から出力され，シリアル伝送経路を経由して高周波電源２４０のＩ／Ｆ手段２０４に受信される。そして，Ｉ／Ｆ手段２０４は，電源制御信号４３０を電力制御手段２５０に送信する。なお，Ｉ／Ｆ手段２０４又は電力制御手段２５０は，電源制御信号４３０を受信したときにパリティビットに基づいてデータのエラーチェックを行い，エラーがあった場合には，電源制御手段４００に対して電源制御信号４３０の再送を要求するようにしてもよい。
Ｉ／Ｆ手段２０４から電源制御信号４３０を受信した電力制御手段２５０は，その電源制御信号４３０から電力設定値（校正用電力設定値）４２４ａを読み出す。本実施形態では，最初に受信した電源制御信号４３０には，電力設定値（校正用電力設定値）４２４ａとして１７００Ｗが含まれている。また，電力制御手段２５０は，この最初に受信した電源制御信号４３０に含まれている電力設定値（校正用電力設定値）４２４ａに対しては，オフセット値４２４ｂの初期値として”１”を適用する。したがって，電力制御手段２５０は，電力設定値４２４ａにオフセット値４２４ｂを乗じて得られる値，すなわち１７００Ｗが目標電力出力値となるように，アッテネータ２１４のレベル調整動作を制御する。
アッテネータ２１４によってレベルが調整された高周波信号は，電力出力手段２１６で増幅され，かつ周波数調整がなされて，電力出力端子２０２から出力される。この電力出力値は，常に電力センサ２１８によって検出され電力制御手段２５０にフィードバックされ，これに基づいてアッテネータ２１４のレベル調整動作が制御されるので，電力出力値は安定して目標電力出力である１７００Ｗになるように制御される。
このようにして，高周波電源２４０から１７００Ｗの高周波電力が出力されると，その高周波電力は同軸ケーブル１０２を経由して整合器１０４に入力される。このとき，同軸ケーブル１０４では電力消費があるため，同軸ケーブル１０４の終端の電力値，すなわち整合器１０４に実際に入力される高周波電力の値は，高周波電源２４０から出力された１７００Ｗよりも小さい値例えば１６００Ｗになる。この場合，主に同軸ケーブル１０２において，１００Ｗの電力損失が発生したことになる。
電力値検出手段１０６は，ケーブル終端電力値ここでは１６００Ｗを検出して，この検出結果を示す電力値検出信号１０８を高周波電源２４０に送信する。この電力値検出信号１０８は，高周波電源２４０のＩ／Ｆ手段２０４に受信される。そして，Ｉ／Ｆ手段２０４は，電力値検出信号１０８を電力制御手段２５０に送信する。なお，Ｉ／Ｆ手段２０４又は電力制御手段２５０は，電力値検出信号１０８を受信したときにパリティビットに基づいてデータのエラーチェックを行い，エラーがあった場合には，電力値検出手段１０６に対して電力値検出信号１０８の再送を要求するようにしてもよい。
電力制御手段２５０は，電力値検出信号１０８に基づいて，ケーブル終端電力値を取得し，このケーブル終端電力値と校正用電力設定値との差（差分値）を求める。さらに，電力制御手段２５０は，所定の計算式（例えば上記（１）式）に従ってこの差分値から上記オフセット値４２４ｂを求める。本実施形態では，まず差分値の１／２と上記校正用電力設定値との比を求め，この比に”１”を加えた値をオフセット値４２４ｂとする。
より具体的には，本実施形態ではケーブル終端電力値は１６００Ｗであり，校正用電力設定値は１７００Ｗであるため，電力制御手段２５０は，差分値として１００Ｗを算出する。そして，その差分値１００Ｗの１／２である５０Ｗと校正用電力設定値１７００Ｗとの比を求め，その値に”１”を加えた値”１．０２９４”を新たなオフセット値４２４ｂとして，例えば記憶手段２４６に記憶する。
続いて，電力制御手段２５０は，校正用オフセット値を新たな校正用オフセット値４２４ｂに変更して，電力設定値４２４ａに新たなオフセット値を乗じて得られた値，すなわち約１７５０Ｗが目標電力出力値となるように，アッテネータ２１４のレベル調整動作を制御する。
このようにして，高周波電源２４０から１７５０Ｗの高周波電力が出力されると，その高周波電力は同軸ケーブル１０２を経由して整合器１０４に入力される。このときもケーブル終端電力値には電力損失が発生しているものの，出力端子２０２から出力される出力電力が大きくなっているので，ケーブル終端電力値と校正用電力設定値との差は，最初よりも小さくなる。
電力値検出手段１０６は，ケーブル終端電力値を検出して，この検出結果を示す電力値検出信号１０８を高周波電源２４０に送信する。以後同様に，高周波電源２４０の電力制御手段２５０が校正用オフセット値を徐々に調整していくことによって，最終的にケーブル終端電力値が校正用電力設定値に調整される。
このときのオフセット値４２４ｂは，出力電力を校正するためのオフセット値として確定され，高周波電源２４０に備えられている記憶手段２４６に記憶されるとともに，その確定されたオフセット値を上記電力設定値とともに表示手段２４４に表示する。
また，第２実施形態にかかる高周波電源２４０は，上述したように電力値検出手段１０６から電力値検出信号１０８を直接受信するので，この信号によって整合器１０４に入力される高周波電力の値を把握することができる。高周波電源２４０は，この電力値検出信号１０８に基づいて，実際に整合器１０４に入力される高周波電力の値を表示手段２４４に表示させることができる。こうして表示される高周波電力の値は，直接電力値検出手段１０６で検出される値に基づくので，校正用のオフセット値が更新されて出力電力が校正される度に自動的に変わり，オフセット値が確定すると最終的に調整された値が表示されることになる。このとき，表示手段２４４に表示される値（整合器１０４に入力される高周波電力の値）は電力設定値と同じになるので，オペレータは，表示される高周波電力の値を，従来のように出力電力が校正される度に電力設定値に合わせる必要はない。このように，本実施形態によれば，従来必要であった表示手段の調整を不要とすることができるので，高周波電源２４０の校正にかかる時間をより短縮することができる。
また，上記電源制御信号４２０を伝送する伝送経路（例えば信号線），すなわち電源制御手段４００のＩ／Ｆ手段４０２と上記高周波電源２４０のＩ／Ｆ手段２０４とを接続する伝送経路が双方向通信可能な伝送方式によって通信可能な場合には，電源制御手段４００は，オフセット値が確定した時点で，最終的な電力値検出手段１０６からの電力値検出信号１０８を上記伝送経路を介して高周波電源２４０から受信するようにしてもよい。この信号によって，電源制御手段４００は，校正終了後に整合器１０４に入力される高周波電力の値を表示手段４１４に表示させることができる。
また，確定されたオフセット値をシリアルデータに変換して電源制御手段４００に送信して表示手段４１４に上記電力設定値とともに表示するようにしてもよい。本実施形態では，この確定されたオフセット値は，例えば”１．０８５０”とする。以上のようにして，オフセット値が確定した時点で高周波電源２４０の校正が完了する。
このようにして校正が完了すると，第１実施形態と同様に，どのような電力設定値が電源制御手段４００を介して高周波電源２４０に設定されても，その電力設定値に確定されたオフセット値を乗じて得られた値の高周波電力が高周波電源２４０から出力されることになる。その結果，校正用電力設定値（１７００Ｗ）のみならず，電力設定値のすべての範囲（０〜３０００Ｗ）についても，整合器１０４に対して電力設定値に調整された高周波電力を供給することができるようになる。
そして，第２実施形態によれば，第１実施形態と同様に，高周波電源２４０の校正にかかる時間を大幅に短縮することができ，またその校正の精度を高めることができる。
しかも，第２実施形態においては，電力値検出手段１０６が出力する電力値検出信号１０８は，高周波電源２４０に直接取り込まれる。したがって，電力値検出手段１０６から高周波電源２４０までのフィードバックループが単純化するため，オフセット値が確定するまるまでの時間をより短縮することができ，またデータ処理によって生じる演算誤差を小さくすることができる。
なお，第２実施形態では，電源制御手段４００から電源制御信号４３０を送信することによって，高周波電源２４０に電力設定値４２４ａを設定するようにしている。この他，例えば，高周波電源２４０の入力手段２４２から電力設定値４２４ａを設定するようにしてもよい。この構成によれば，電源制御手段４００を用いることなく高周波電源２４０の校正を行うことができる。
また，第２実施形態の場合には，必ずしも電源制御手段４００が接続された状態で高周波電源２４０の校正を行わなくてもよく，例えば電源制御手段４００を接続せずに，高周波電源２４０単体で高周波電源の校正を行うようにしてもよい。この場合には，電源制御手段４００からのコマンドの代わりに，オペレータが高周波電源２４０の入力手段２４２から校正用の電力設定値４２４ａを入力し，入力手段２４２の操作により高周波電源２４０の校正を開始させるようにしてもよい。
また，第２実施形態における高周波電源２４０は，電力値検出手段１０６からの電力値検出信号１０８をＩ／Ｆ手段２０４を介して直接入力する場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではない。例えば図６に示すように，電力値検出手段１０６からの電力値検出信号１０８を，いったん電源制御手段４００のＩ／Ｆ手段４０２を介して入力し，電源制御手段４００のＩ／Ｆ手段４０２から電源制御信号４３０の伝送経路を通じて高周波電源２４０のＩ／Ｆ手段２０４に送信するようにしてもよい。これによれば，電力値検出手段１０６からの電力値検出信号１０８を高周波電源２４０のＩ／Ｆ手段２０４に接続する伝送経路を省略することができる。
（プラズマ処理室の構成例）
次に，上記第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１００又は第２実施形態にかかるプラズマ処理装置１１０に適用可能な処理室３００の構成例について図面を参照しながら説明する。ここでは，処理室３００をウエハＷに対してプラズマＣＶＤによる成膜処理を行うプラズマ処理装置として構成した場合を例に挙げる。図７は，処理室３００の構成例を示す縦断面図である。図７に示すように，処理室３００は，気密に構成された略円筒状の形状を有している。
処理室３００の中にはウエハＷを水平に支持するためのサセプタ３１２がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材３１３により支持された状態で配置されている。このサセプタ３１２はＡｌＮ等のセラミックスからなり，その外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング３１４が設けられている。
また，サセプタ３１２にはヒータ３１５が埋め込まれており，このヒータ３１５はヒータ電源３４０から給電されることによりウエハＷを所定の温度に加熱する。サセプタ３１２には，下部電極３１６がヒータ３１５の上に埋設されており，下部電極３１６は例えば接地されている。
処理室３００の天壁３１１Ａには，絶縁部材３１９を介して上部電極としてのシャワーヘッド３２０が設けられている。このシャワーヘッド３２０は，大きく分けると上部分であるベース部材３２１と下部分であるシャワープレート３２２から構成されている。
ベース部材３２１には，ヒータ３２３が埋設されており，このヒータ３２３はヒータ電源３４１から給電されることにより，シャワーヘッド３２０を所定温度に加熱することが可能となっている。
シャワープレート３２２には処理室３００内にガスを吐出する多数の吐出孔３２４が形成されている。各吐出孔３２４は，ベース部材３２１とシャワープレート３２２の間に形成されるガス拡散空間３２５に連通している。ベース部材３２１の中央部には処理ガスをガス拡散空間３２５に供給するためのガス導入ポート３２６が設けられている。ガス導入ポート３２６は，例えばＴｉＣｌ４ガス，Ａｒガス，Ｈ２ガス，及びＮＨ３ガスの中から選択された一種類のガス又は複数のガスの混合ガスを供給するガス供給ライン３３８に接続されている。プロセス時には，これらのガスが，シャワーヘッド３２０のガス導入ポート３２６とガス拡散空間３２５を経由して，複数の吐出孔３２４から処理室３００内に導入される。
処理室３００の底壁３１１Ｂの中央部には円形の穴３１７が形成されており，底壁３１１Ｂにはこの穴３１７を覆うように下方に向けて突出する排気室３５０が設けられている。排気室３５０の側面には排気管３５１が接続されており，この排気管３５１には排気装置３５２が接続されている。そしてこの排気装置３５２を作動させることにより処理室３００内を所定の真空度まで減圧することができる。
サセプタ３１２には，ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン３６０がサセプタ３１２の表面に対して突没可能に設けられ，これらウエハ支持ピン３６０は支持板３６１に固定されている。そして，ウエハ支持ピン３６０は，エアシリンダなどの駆動機構（図示せず）により支持板３６１を介して昇降される。
処理室３００の側壁３１１Ｃには，外部との間でウエハＷの搬入出を行うための搬入出口３１８と，この搬入出口３１８を開閉するゲートバルブ３３７が設けられている。
このように構成された処理室３００のシャワーヘッド３２０には整合器１０４が接続され，さらにこの整合器１０４には同軸ケーブル１０２を介して高周波電源２００（又は高周波電源２４０）が接続される。
処理室３００においてウエハＷに対して成膜処理を施す際，上記の校正が行われた高周波電源２００からシャワーヘッド３２０に，例えば３５０ｋＨｚの高周波電力が供給される。これによって，シャワーヘッド３２０と下部電極３１６との間に高周波電界が生じ，処理室３００内に供給されたプロセスガスがプラズマ化し，ウエハＷ上にＴｉ膜又はＴｉＮ膜が形成される。
なお，本発明は上記のプラズマＣＶＤ装置のみならず，ドライエッチング装置，スパッタリング装置，アッシング装置など，処理室内の電極に高周波電力が供給されることによってプラズマが形成されるプラズマ処理が可能な装置に適用可能である。また，例えばレーザ発生用高周波システムや高周波加熱システムなど，高周波電源が用いられるシステム全般に適用可能である。
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は，プラズマ処理装置，高周波電源の校正方法，高周波電源に適用可能である。
本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例を示すブロック図である。 電源制御信号のデータ構造の一例を示す図である。 電力設定値と目標電力出力値との関係を示すグラフである。 電力設定値として複数の電力値を高周波電源に与えて，ケーブル終端電力値を測定した結果を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態にかかるプラズマ処理装置の変形例を示すブロック図である。 図１のプラズマ処理装置又は図５のプラズマ処理装置に適用可能な処理室の構成例を示す縦断面図である。 従来の高周波電源の校正を行うための電力システムの構成を示すブロック図である。 図８の電力システムにおける電力設定電圧と高周波電源から出力される電力出力値との関係を示すグラフである。
符号の説明
１００ プラズマ処理装置
１０２ 同軸ケーブル
１０４ 整合器
１０６ 電力値検出手段
１０８ 電力値検出信号
１１０ プラズマ処理装置
２００ 高周波電源
２０２ 電力出力端子
２０４ Ｉ／Ｆ手段
２１２ 発振器
２１４ アッテネータ
２１６ 電力出力手段
２１８ 電力センサ
２２０ 電力制御手段
２４０ 高周波電源
２４２ 入力手段
２４４ 表示手段
２４６ 記憶手段
２５０ 電力制御手段
３００ 処理室
３１１Ａ 天壁
３１１Ｂ 底壁
３１１Ｃ 側壁
３１２ サセプタ
３１３ 支持部材
３１４ 下部電極
３１５ ヒータ
３１７ 穴
３１８ 搬入出口
３１９ 絶縁部材
３２０ シャワーヘッド
３２１ ベース部材
３２２ シャワープレート
３２３ ヒータ
３２４ 吐出孔
３２５ ガス拡散空間
３２６ ガス導入ポート
３３７ ゲートバルブ
３３８ ガス供給ライン
３４０ ヒータ電源
３４１ ヒータ電源
３５０ 排気室
３５１ 排気管
３５２ 排気装置
３６０ ウエハ支持ピン
３６１ 支持板
４００ 電源制御手段
４０２ Ｉ／Ｆ手段
４１０ データ処理手段
４１２ 入力手段
４１４ 表示手段
４１６ 記憶手段
４２０ 電源制御信号
４２２ スタートビット
４２４ａ 電力設定値
４２４ｂ オフセット値
４２６ａ パリティビット
４２６ｂ パリティビット
４２８ ストップビット
４３０ 電源制御信号
Ｗ ウエハ

Claims (12)

  1. 少なくとも高周波電力の電力設定値と，出力電力を校正するためのオフセット値とをデジタルデータとして入力可能なデータ入力端子と，前記高周波電力を出力する電力出力端子を有し，前記電力設定値と前記オフセット値とに基づいて目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた高周波電力を前記電力出力端子から送出する高周波電源と，
    前記高周波電源から伝送経路を介して伝送された高周波電力が整合器を介して供給され，それにより生成された処理ガスのプラズマによって被処理基板に対するプラズマ処理を実行する処理室と，
    前記伝送経路と前記整合器との間に介在し，前記整合器に入力される高周波電力の値を検出する電力値検出手段と，
    前記高周波電源を校正する際に，前記電力設定値と前記電力値検出手段により検出された電力検出値との差分値に応じて前記オフセット値を求め，前記電力設定値と前記オフセット値を前記高周波電源のデータ入力端子にデジタル伝送することにより，前記整合器に入力される高周波電力の値が前記電力設定値になるように，前記高周波電源の電力出力端子から出力される高周波電力を制御する電源制御手段と，
    を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 前記伝送経路は同軸ケーブルで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記デジタルデータはシリアルデータであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記高周波電源は，前記電力設定値と前記オフセット値とを乗算することによって前記目標電力出力値を求めることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記高周波電源は，その内部に，前記電力出力端子から出力される高周波電力の値が前記目標電力出力値になるように安定させるための高周波電力安定化回路を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  6. 高周波電力を出力する電力出力端子を有し，前記高周波電力の電力設定値と，出力電力を校正するためのオフセット値とに基づいて目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた高周波電力を前記電力出力端子から送出する高周波電源と，
    前記高周波電源から伝送経路を介して伝送された高周波電力が整合器を介して供給され，それにより生成された処理ガスのプラズマによって被処理基板に対するプラズマ処理を実行する処理室と，
    前記伝送経路と前記整合器との間に介在し，前記整合器に入力される高周波電力の値を検出する電力値検出手段と，
    を備え，
    前記高周波電源は，前記電力値検出手段により検出された電力検出値を入力し，この電力検出値と前記電力設定値との差分値に応じてオフセット値を求め，このオフセット値と前記電力設定値とに基づいて目標電力出力値を調整することにより，前記整合器に入力される高周波電力の値が前記電力設定値になるように，前記高周波電源の電力出力端子から出力される高周波電力を調整する自動校正機能を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
  7. 伝送経路を介して負荷が接続されている高周波電源を電源制御手段により校正する高周波電源の校正方法であって，
    前記高周波電源は，少なくとも高周波電力の電力設定値と，出力電力を校正するためのオフセット値とをデジタルデータとして入力可能なデータ入力端子と，前記高周波電力を出力する電力出力端子を有し，前記電力設定値と前記オフセット値とに基づいて目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた高周波電力を前記電力出力端子から送出するように構成されており，
    前記電源制御手段によって前記高周波電源の前記データ入力端子に校正用の電力設定値と校正用のオフセット値とを入力して前記目標電力出力値を調整させて，その目標電力出力値に応じた高周波電力を前記電力出力端子から送出させる工程と，
    前記電源制御手段によって前記伝送経路と前記負荷との間に介在させた電力値検出手段により検出された前記負荷に供給される高周波電力の電力検出値と前記電力設定値との差分値に応じて前記校正用のオフセット値を変更して，前記高周波電源のデータ入力端子に前記変更した校正用のオフセット値を供給する工程と，
    を前記電力検出値が前記電力設定値に達するまで繰り返し，前記電力検出値が前記電力設定値に達すると，そのときの校正用のオフセット値を前記高周波電源の出力電力を校正するためのオフセット値とすることを特徴とする高周波電源の校正方法。
  8. 伝送経路を介して負荷が接続されている高周波電源の校正方法であって，
    前記高周波電源は，高周波電力を出力する電力出力端子を有し，前記高周波電力の電力設定値と，出力電力を校正するためのオフセット値とに基づいて目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた前記高周波電力を前記電力出力端子から送出するように構成されており，
    前記高周波電源によって校正用の電力設定値と校正用のオフセット値とに基づいて前記目標電力出力値を調整して，その目標電力出力値に応じた前記高周波電力を前記高周波電源の前記電力出力端子から送出する工程と，
    前記高周波電源によって前記伝送経路と前記負荷との間に介在させた電力値検出手段により検出された前記負荷に供給される高周波電力の電力検出値と前記電力設定値との差分値に応じて前記校正用のオフセット値を変更する工程と，
    を前記電力検出値が前記電力設定値に達するまで繰り返し，前記電力検出値が前記電力設定値に達すると，そのときの校正用のオフセット値を前記高周波電源の出力電力を校正するためのオフセット値とすることを特徴とする高周波電源の校正方法。
  9. 前記校正用のオフセット値は，前記電力検出値と前記電力設定値との差分値の１／２に応じて変更することを特徴とする請求項７または８に記載の高周波電源の校正方法。
  10. 前記負荷は，
    前記高周波電源から前記伝送経路を介して伝送された高周波電力が供給され，それにより生成された処理ガスのプラズマによって被処理基板に対するプラズマ処理を実行する処理室と，
    前記伝送経路と前記処理室との間に設置され，前記処理室側のインピーダンスと前記伝送経路側のインピーダンスとを整合させるための整合器と，
    から構成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の高周波電源の校正方法。
  11. 発振器と，
    前記発振器からの出力レベルを調整するレベル調整手段と，
    前記レベル調整手段を介した出力を増幅する増幅手段と，
    前記増幅手段からの高周波電力を出力する電力出力端子と，
    少なくとも前記高周波電力の電力設定値と，前記電力出力端子から出力される出力電力を校正するためのオフセット値をデジタルデータとして入力可能なデータ入力端子と，
    前記データ入力端子から入力された前記電力設定値と前記オフセット値とに基づいて目標電力出力値を求め，この目標電力出力値に応じた高周波電力が前記電力出力端子から出力されるように前記レベル調整手段を制御する電力制御手段と，
    を備えたことを特徴とする高周波電源。
  12. 発振器と，
    前記発振器からの出力レベルを調整するレベル調整手段と，
    前記レベル調整手段を介した出力を増幅する増幅手段と，
    前記増幅手段からの高周波電力を伝送経路に出力する電力出力端子と，
    前記伝送経路の終端に接続された電力値検出手段で検出された電力検出値を入力し，この電力検出値と前記高周波電力の電力設定値との差分値に応じてオフセット値を求め，このオフセット値と前記電力設定値とに基づいて目標電力出力値を求め，この目標電力出力値に応じた高周波電力が前記電力出力端子から出力されるように前記レベル調整手段を制御する電力制御手段と，
    を備えたことを特徴とする高周波電源。
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