JP6541596B2 - プラズマ処理方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、被加工物の加工に用いられるプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法に関するものである。

半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、プラズマ処理装置を用いて被加工物に対するプラズマ処理が行われる。プラズマ処理装置は、一般的に、処理容器、ガス供給系、第１電極、第２電極、第１の高周波電源、及び、第２の高周波電源を備えている。ガス供給系は、処理容器内にガスを供給するように構成されている。第１電極と第２電極は、それらの間に処理容器内の空間が介在するように設けられている。第１の高周波電源は、プラズマ生成用の第１の高周波を第１電極及び第２電極のうち一方の電極に供給し、第２の高周波電源は、イオン引き込み用の比較的低周波の第２の高周波を第２電極に供給するようになっている。このようなプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理では、一般的に、ガス供給系から処理容器内にガスが供給され、第１の高周波電源からの第１の高周波がプラズマの生成のために一方の電極に供給される。第２の高周波電源からの第２の高周波は、必要に応じて、第２電極に供給される。

プラズマ処理では、第１の処理ガスのプラズマを生成する第１段階と第２の処理ガスのプラズマを生成する第２段階とが交互に行われることがある。即ち、第１段階と第２段階を各々が含む複数回のサイクルが実行されることがある。第１の処理ガスは第１のガスを含み、第２の処理ガスは、第１のガス、及び、当該第１のガスに添加された第２のガスを含む。このプラズマ処理では、第１のガスが、第１段階が行われる第１の期間と第２段階が行われる第２の期間とにわたって処理容器内に供給される。また、第１の高周波が、第１の期間と第２の期間にわたって、一方の電極に供給される。さらに、第２段階において第２電極に第２の高周波が供給される。第２段階における第２の高周波の供給は、第２段階の開始時点から開始される。なお、第１段階では、第２の高周波の第２電極への供給は行われなくてもよく、或いは、第２段階において使用される第２の高周波のパワーよりも低いパワーの第２の高周波が第２電極に供給されてもよい。

ガスは質量を有しているので、ガス供給系が第２のガスの出力を開始した時点から当該第２のガスが処理容器内に供給される時点までの間には時間を要する。一方、第２の高周波は、第２の高周波電源からの高周波の出力を開始した時点から略遅延無く、第２電極に供給される。よって、第２のガスが処理容器内に到達していない時点で、第２の高周波が第２電極に供給される事態が生じる。かかる事態を防止するために、第２のガスが処理容器内に供給される時点と第２の高周波が第２電極に供給される時点との時間差を減少させることが必要である。

また、ガス供給系が第２のガスの出力を停止した時点から当該第２のガスの処理容器内への供給が終了するまでの間には時間を要する。一方、第２の高周波の第２電極への供給は、第２の高周波電源からの第２の高周波の出力を停止した時点から略遅延無く、終了する。よって、第２のガスが処理容器内に供給されているにもかかわらず、第２の高周波の供給が終了する事態が生じる。かかる事態を防止するために、第２のガスの処理容器内への供給が終了する時点と第２の高周波の供給が終了される時点との時間差を減少させることが必要である。

なお、特許文献１には、処理容器内のプラズマの発光スペクトルを用いて、処理容器内ガスが供給された時点を検出し、当該時点において高周波の供給を開始する技術が提案されている。

特開２０１３−５８７４９号公報

上述した事態を防止するための策としては、第２の高周波の供給の開始時点、即ち、第２の期間の開始時点よりも前の時点にガス供給系からの第２のガスの出力を開始する策が考えられる。また、第２の高周波の供給の終了時点、即ち、第２の期間の終了時点よりも前の時点にガス供給系からの第２のガスの出力を停止する策が考えられる。これらの策においては、第２の期間の開始時点とガス供給系からの第２のガスの出力の開始時点との間の時間差が決定されなければならない。また、第２の期間の終了時点とガス供給系による第２のガスの出力の停止時点との間の時間差が決定されなければならない。さらに、これらの時間差をレシピに応じて自動的に決定することが望まれる。

一態様においては、プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理装置は、処理容器、ガス供給系、第１電極、第２電極、第１の高周波電源、第２の高周波電源、及び、制御部を備える。ガス供給系は、処理容器内にガスを供給するよう構成されている。第１電極及び第２電極は、処理容器内の空間がそれらの間に介在するように設けられている。第１の高周波電源は、第１電極及び第２電極のうち一方の電極に供給されるプラズマ生成用の第１の高周波を出力するように構成されている。第２の高周波電源は、第２電極に供給されるイオン引き込み用の第２の高周波を出力するように構成されている。制御部は、ガス供給系、第１の高周波電源、及び、第２の高周波電源を制御するようになっている。

一態様に係るプラズマ処理方法では、第１段階及び第２段階を各々が含む複数回のサイクルが実行される。第１段階では、処理容器内において第１のガスを含む第１の処理ガスのプラズマが生成される。第２段階は、第１段階に続く段階であり、当該第２段階では、処理容器内において第１のガスと当該第１のガスに添加された第２のガスを含む第２の処理ガスのプラズマが生成される。各サイクルでは、第１段階が行われる第１の期間、及び、該第１の期間に続き第２段階が行われる第２の期間にわたって、第１のガスが処理容器内に供給され、第１の高周波が一方の電極に供給される。各サイクルの第２の期間においては、第２電極に第２の高周波が供給される。各サイクルの第１の期間においては、第２の高周波のパワーが、第２の期間における第２の高周波のパワーよりも低いパワーに設定される。例えば、第１の期間においては、第２の高周波が第２電極に供給されなくてもよい。

一態様に係るプラズマ処理方法は、（ｉ）制御部による制御に応じて、第２の期間の開始時点に対して第１の時間差の分だけ前の出力開始時点に、ガス供給系からの第２のガスの出力を開始する工程と、（ｉｉ）制御部による制御に応じて、第２の期間の開始時点に、第２電極に対する第２の高周波の供給を開始する工程と、（ｉｉｉ）制御部による制御に応じて、第２の期間中且つ該第２の期間の終了時点に対して第２の時間差の分だけ前の出力停止時点に、ガス供給系からの第２のガスの出力を停止する工程と、（ｉｖ）制御部による制御に応じて、第２の期間の終了時点に、第２の高周波のパワーを低下させる工程と、含む。制御部は、関数又はテーブルを用いて、レシピにおいて指定された第２段階の第１のガスの流量と第２のガスの流量に関連付けられた第１の遅延時間を特定し、該第１の遅延時間を初期的に第１の時間差に設定する。関数又はテーブルは、第１のガスの流量と第２のガスの流量に、ガス供給系が第２のガスの出力を開始した時点から処理容器内に第２のガスが供給される時点までの遅延時間を関連付けている。また、制御部は、第１のガスの流量に、ガス供給系が第２のガスの出力を停止した時点から処理容器内への第２のガスの供給が終了する時点までの遅延時間を関連付ける関数又はテーブルを用いて、レシピにおいて指定された第２段階の第１のガスの流量に関連付けられた第２の遅延時間を特定し、当該第２の遅延時間を初期的に第２の時間差に設定する。

ガス供給系が第２の処理ガスに含まれる第２のガスの出力を開始した時点に対して当該第２のガスが処理容器内に供給される時点の遅延時間は、第２段階における第１のガスの流量及び第２のガスの流量、即ち第２のガスに含まれる第１のガスの流量及び第２のガスの流量に依存する。上記プラズマ処理方法では、関数又はテーブルが予め準備されており、当該関数又はテーブルが、第１のガスの流量及び第２のガスの流量に、ガス供給系が第２の処理ガスに含まれる第２のガスの出力を開始した時点から当該第２のガスが処理容器内に供給されるまでの遅延時間を関連付けている。そして、制御部が、当該関数又はテーブルを用いて、レシピにおいて指定された第２段階の第１のガスの流量及び第２のガスの流量に関連付けられた第１の遅延時間を特定し、当該第１の遅延時間を第１の時間差に初期的に設定する。この第１の時間差は、第２の高周波の供給を開始する時点を基準に、第２のガスの出力を開始する出力開始時点を決定する。このように、一態様に係るプラズマ処理方法では、第２のガスの出力を開始する出力開始時点を第２の高周波の供給を開始する時点を基準に定める時間差を、レシピに応じて自動的に決定することができる。また、一態様に係るプラズマ処理方法によれば、第２のガスが処理容器内に供給される時点と第２の高周波が第２電極に供給される時点との時間差が低減される。

また、ガス供給系が第２のガスの出力を停止した時点に対して処理容器内への第２のガスの供給が終了する時点は遅延するが、第２段階の終了時点と処理容器内への第２のガスの供給が終了する時点との間の時間差は小さいことが望ましい。ここで、ガス供給系が第２のガスの出力を停止した時点に対して処理容器内への第２のガスの供給が終了する時点の遅延時間は、第２段階における第１のガスの流量に依存する。上記実施形態では、制御部が、関数又はテーブルを用いて、レシピにおいて指定された第１のガスの流量に応じた第２の遅延時間を特定し、初期的に第２の遅延時間を第２の時間差に設定する。この第２の時間差は、第２段階の終了時点を基準に第２のガスの出力を停止する出力停止時点を決定する。このように、一実施形態では、第２のガスの出力を停止する出力停止時点を第２段階の終了時点を基準に定める時間差を、レシピに応じて自動的に決定することができる。また、第２のガスの処理容器内への供給が終了する時点と第２段階の終了時点との間の時間差を低減することができる。

一実施形態では、プラズマ処理装置は、第１の給電ライン、第２の給電ライン、第１の整合器、第２の整合器、及び、演算部を備える。第１の給電ラインは、一方の電極と第１の高周波電源を接続する。第２の給電ラインは、第２電極と第２の高周波電源を接続する。第１の整合器は、第１の高周波電源の負荷インピーダンスを調整するよう構成されている。第２の整合器は、第２の高周波電源の負荷インピーダンスを調整するよう構成されている。演算部は、第１の高周波電源の負荷インピーダンス、負荷抵抗、及び、負荷リアクタンス、並びに、第１の高周波の反射波係数のうち何れかを含むパラメータを求めるよう構成されている。

一実施形態のプラズマ処理方法では、複数回のサイクルのうち任意のサイクルの実行期間中の第２の期間の直前の出力開始時点と該任意のサイクルの実行期間中の第２の期間の開始時点との間の期間において第１の閾値を超えるパラメータが演算部によって求められた場合に、制御部が、第１の閾値を超えるパラメータが求められた時点と任意のサイクルの実行期間中の第２の期間の開始時点との間の時間差の分、第１の時間差を減少させてもよい。

第２のガスが処理容器内に供給されるとプラズマのインピーダンスが変化するので、上記パラメータが上昇する。上記実施形態では、このパラメータが第１の閾値を超えた時点が、第２のガスが処理容器内に供給された時点として用いられる。そして、パラメータが第１の閾値を超えた時点が第２の期間の開始時点よりも前である場合には、第２の期間の開始時点よりも前に第２のガスが処理容器内に供給されているものと判断されて、後続のサイクルにおける出力開始時点を遅らせるために、第１の時間差が調整される。これにより、第２のガスが処理容器内に供給される時点と第２の高周波が第２電極に供給される時点との間の時間差が低減される。

一実施形態のプラズマ処理方法では、複数回のサイクルのうち任意のサイクルの実行期間中の第２の期間の直前の出力開始時点と該任意のサイクルの実行期間中の第２の期間の開始時点との間の期間において第１の閾値を超えるパラメータが演算部によって求められなかった場合に、制御部が、第１の時間差を所定時間分、増加させてもよい。

出力開始時点から第２の期間の開始時点までの間にパラメータが第１の閾値を超えない場合には、第２の期間の開始時点までに第２のガスが処理容器内に十分に供給されていない可能性がある。上記実施形態では、出力開始時点から第２の期間の開始時点までの間にパラメータが第１の閾値を超えない場合には、後続のサイクルにおける出力開始時点を早めるために、第１の時間差が調整される。これにより、第２のガスが処理容器内に供給される時点と第２の高周波が第２電極に供給される時点との間の時間差が低減される。

一実施形態のプラズマ処理方法では、複数回のサイクルのうち任意のサイクルの実行期間中の第２の期間中の出力停止時点と該任意のサイクルの記実行期間中の第２の期間の終了時点との間の期間おいて第２の閾値を超えるパラメータが演算部によって求められた場合に、制御部が、第２の閾値を超えるパラメータが求められた時点と該任意のサイクルの実行期間中の第２の期間の終了時点との間の時間差の分、第２の時間差を減少させてもよい。

第２のガスの処理容器内への供給が終了するとプラズマのインピーダンスが変化するので、上記パラメータが上昇する。上記実施形態では、このパラメータが第２の閾値を超えた時点が、第２のガスの処理容器内への供給が終了した時点として用いられる。そして、パラメータが第２の閾値を超えた時点が第２の期間の終了時点よりも前である場合には、第２の期間の終了時点よりも前に第２のガスの処理容器内への供給が終了しているものと判断されて、後続のサイクルにおける出力停止時点を遅らせるために、第２の時間差が調整される。これにより、第２のガスの処理容器内への供給が終了する時点と第２段階の終了時点との間の時間差が低減される。

一実施形態のプラズマ処理方法では、複数回のサイクルのうち任意のサイクルの実行期間中の第２の期間中の出力停止時点と該任意のサイクルの実行期間中の第２の期間の終了時点との間の期間おいて第２の閾値を超えるパラメータが演算部によって求められなかった場合に、制御部が、第２の時間差を所定時間分、増加させてもよい。

出力停止時点から第２の期間の終了時点までの間にパラメータが第２の閾値を超えない場合には、第２の期間の終了時点においても第２のガスが処理容器内に供給されている可能性がある。上記実施形態では、出力停止時点から第２の期間の終了時点までの間にパラメータが第２の閾値を超えない場合には、後続のサイクルにおける出力停止時点を早めるために、第２の時間差が調整される。これにより、第２のガスの処理容器内への供給が終了する時点と第２段階の終了時点との間の時間差が低減される。

以上説明したように、第１のガスを含む第１の処理ガスのプラズマを生成する第１段階と第１のガス及び第２のガスを含む第２の処理ガスのプラズマを生成する第２段階とを各々が含む複数回のサイクルを実行するプラズマ処理方法において、第２段階が行われる期間の開始時点とガス供給系からの第２のガスの出力の開始時点との間の時間差をレシピに応じて自動的に決定することが可能となる。また、第２段階が行われる期間の終了時点とガス供給系による第２のガスの出力の停止時点との間の時間差をレシピに応じて自動的に決定することが可能となる。

一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す図である。 一実施形態に係るプラズマ処理方法に関するタイミングチャートである。 一実施形態に係るプラズマ処理方法に関するタイミングチャートである。 遅延時間Ｔｄ１に関する実験結果のグラフを示す図である。 遅延時間Ｔｄ２に関する実験結果のグラフを示す図である。 高周波電源３６及び整合器４０の構成を例示する図である。 整合器４０のセンサ及びコントローラの構成を例示する図である。 高周波電源３８及び整合器４２の構成を例示する図である。 整合器４２のセンサ及びコントローラの構成を例示する図である。 一実施形態に係る、ガスの出力開示時点及び出力停止時点に関連した時間差を決定する方法を示す流れ図である。 一実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。 高周波電源３６Ａ及び整合器４０Ａの構成を示す図である。 高周波電源３６Ａのインピーダンスセンサの構成を示す図である。 高周波電源３８Ａ及び整合器４２Ａの構成を示す図である。 高周波電源３８Ａのインピーダンスセンサの構成を示す図である。 別の実施形態にかかるプラズマ処理方法において実行されるインピーダンス整合の方法を示す流れ図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

まず、プラズマ処理方法の実施形態が適用され得るプラズマ処理装置について説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、処理容器１０を備えている。処理容器１０は、略円筒形状を有しており、アルミニウムといった材料から形成されている。この処理容器１０の内壁面には、陽極酸化処理が施されている。また、処理容器１０は、接地されている。

処理容器１０の底部上には、絶縁板１２が設けられている。絶縁板１２は、例えば、セラミックから形成されている。この絶縁板１２上には、支持台１４が設けられている。支持台１４は、略円柱形状を有している。この支持台１４上にはサセプタ１６が設けられている。サセプタ１６は、アルミニウムといった導電性の材料から形成されており、下部電極（第２電極）を構成している。

サセプタ１６上には、静電チャック１８が設けられている。静電チャック１８は、絶縁層又は絶縁シートの間に、導電膜から構成された電極２０が挟まれた構造を有している。静電チャック１８の電極２０には、スイッチ２２を介して直流電源２４が電気的に接続されている。この静電チャック１８は、直流電源２４からの直流電圧により静電吸着力を発生し、当該静電チャック１８上に載置された被加工物Ｗを静電吸着力により保持するようになっている。なお、被加工物Ｗは、例えば、ウエハのような円盤状の物体であり得る。この静電チャック１８の周囲、且つ、サセプタ１６上には、フォーカスリング２６が配置されている。また、サセプタ１６及び支持台１４の外周面には、円筒状の内壁部材２８が取り付けられている。この内壁部材２８は、例えば、石英から形成されている。

支持台１４の内部には、冷媒流路３０が形成されている。冷媒流路３０は、例えば、鉛直方向に延びる中心軸線に対して螺旋状に延在している。この冷媒流路３０には、処理容器１０の外部に設けられたチラーユニットから配管３２ａを介して冷媒ｃｗ（例えば、冷却水）が供給される。冷媒流路３０に供給された冷媒は、配管３２ｂを介してチラーユニットに回収される。この冷媒の温度がチラーユニットによって調整されることにより、被加工物Ｗの温度が調整されるようになっている。さらに、プラズマ処理装置１では、ガス供給ライン３４を介して供給される伝熱ガス（例えば、Ｈｅガス）が、静電チャック１８の上面と被加工物Ｗの裏面との間に供給されるようになっている。

サセプタ１６には、導体４４（例えば、給電棒）が接続されている。この導体４４には、高周波電源３６、即ち第１の高周波電源が、整合器４０、即ち第１の整合器を介して接続されており、また、高周波電源３８、即ち第２の高周波電源が、整合器４２、即ち第２の整合器を介して接続されている。高周波電源３６は、プラズマの生成用の高周波ＲＦ１、即ち第１の高周波を出力する。高周波電源３６が出力する高周波ＲＦ１の基本周波数ｆ_Ｂ１は、例えば、１００ＭＨｚである。高周波電源３８は、プラズマから被加工物Ｗにイオンを引き込むための高周波ＲＦ２、即ち第２の高周波を出力する。高周波電源３８が出力する高周波ＲＦ２の基本周波数ｆ_Ｂ２は、例えば、１３．５６ＭＨｚである。

整合器４０及び導体４４は、高周波電源３６からの高周波ＲＦ１をサセプタ１６に伝送する給電ライン４３、即ち第１の給電ラインの一部を構成している。また、整合器４２及び導体４４は、高周波電源３８からの高周波ＲＦ２をサセプタ１６に伝送する給電ライン４５、即ち第２の給電ラインの一部を構成している。

処理容器１０の天部には、上部電極４６が設けられている。この上部電極４６とサセプタ１６の間には、プラズマが生成される処理容器１０内の処理空間ＰＳが介在している。一実施形態において、上部電極４６には直流電源７４が接続されている。直流電源７４は、負極性の直流電圧ＤＣを上部電極４６に印加するように構成されている。上部電極４６は、天板４８及び支持体５０を有している。天板４８には、多数のガス噴出孔４８ａが形成されている。天板４８は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣといったシリコン系の材料から形成されている。支持体５０は、天板４８を着脱可能に支持する部材であり、アルミニウムから形成されており、その表面には陽極酸化処理が施されている。

支持体５０の内部には、ガスバッファ室５２が形成されている。また、支持体５０には、多数のガス通気孔５０ａが形成されている。ガス通気孔５０ａは、ガスバッファ室５２から延びて、ガス噴出孔４８ａに連通している。ガスバッファ室５２には、ガス供給管５４を介してガス供給系５５が接続されている。ガス供給系５５は、ガスソース群５６、流量制御器群５８、及び、バルブ群６０を含んでいる。ガスソース群５６は、複数のガスソースを含んでいる。流量制御器群５８は、複数の流量制御器を含んでいる。複数の流量制御器は、例えば、マスフローコントローラであり得る。また、バルブ群６０は複数のバルブを含んでいる。ガスソース群５６の複数のガスソースは、流量制御器群５８の対応の流量制御器及びバルブ群６０の対応のバルブを介して、ガス供給管５４に接続されている。ガス供給系５５は、複数のガスソースのうち選択されたガスソースからのガスを、調整された流量でガスバッファ室５２に供給するように構成されている。ガスバッファ室５２に導入されたガスは、ガス噴出孔４８ａから処理空間ＰＳに噴出される。

サセプタ１６と処理容器１０の側壁との間、及び、支持台１４と処理容器１０の側壁との間には、平面視において環状の空間が形成されており、当該空間の底部は処理容器１０の排気口６２に繋がっている。処理容器１０の底部には、排気口６２に連通する排気管６４が接続されている。この排気管６４は、排気装置６６に接続されている。排気装置６６は、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。排気装置６６は、処理容器１０の内部空間を所望の圧力に減圧する。また、処理容器１０の側壁には被加工物Ｗの搬入及び搬出のための開口６８が形成されている。処理容器１０の側壁には、開口６８を開閉するためのゲートバルブ７０が取り付けられている。

また、プラズマ処理装置１は、制御部７２を備えている。制御部７２は、一以上のマイクロコンピュータを含み、外部メモリ又は内部メモリに格納されているソフトウェア（プログラム）及びレシピに従って、プラズマ処理装置１の各部、例えば、高周波電源３６，３８、整合器４０，４２、直流電源７４、ガス供給系５５、即ち、流量制御器群５８の複数の流量制御器及びバルブ群６０の複数のバルブ、排気装置６６等の個々の動作、並びに、プラズマ処理装置１の装置全体の動作を制御する。また、制御部７２は、キーボード等の入力装置や液晶ディスプレイ等の表示装置を含むマン・マシン・インタフェース用の操作パネル、並びに、各種プログラム、レシピ、及び設定値等の各種データを格納する外部記憶装置等とも接続されている。

プラズマ処理装置の基本動作は次のようにして行われる。まず、ゲートバルブ７０が開かれて、被加工物Ｗが開口６８を経由して処理容器１０内に搬入される。処理容器１０内に搬入された被加工物Ｗは、静電チャック１８上に載置される。次いで、ガス供給系５５からガスが処理容器１０内に導入され、排気装置６６が作動されて、処理容器１０内の空間の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、高周波電源３６からの高周波ＲＦ１がサセプタ１６に供給され、必要に応じて高周波電源３８からの高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給される。また、必要に応じて直流電源７４からの直流電圧ＤＣが上部電極４６に印加される。さらに、直流電源２４からの直流電圧が静電チャック１８の電極２０に印加され、被加工物Ｗが静電チャック１８上に保持される。そして、処理容器１０内に供給されたガスが、サセプタ１６と上部電極４６との間に形成された高周波電界により励起される。これにより、プラズマが生成される。このように生成されたプラズマからのラジカル及び／又はイオンによって被加工物Ｗが処理される。なお、高周波電源３８からの高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給されている場合には、被加工物Ｗに衝突するイオンのエネルギーが高められる。また、直流電源７４から直流電圧ＤＣが上部電極４６に印加されている場合には、正イオンが上部電極４６に引き込まれて当該上部電極４６に衝突し、上部電極４６から二次電子が放出され、及び／又は、上部電極４６を構成する材料、例えば、シリコンが上部電極４６から放出される。

以下、プラズマ処理方法の実施形態（以下、「方法ＭＴ」という）について説明する。図２及び図３は、一実施形態に係るプラズマ処理方法に関するタイミングチャートである。方法ＭＴは、プラズマ処理装置１を用いて実施することが可能である。図２及び図３には、方法ＭＴにおける第１のガス、第２のガス、高周波ＲＦ１、高周波ＲＦ２のそれぞれのタイミングチャートが示されている。図２及び図３において、横軸は、時間を示している。また、第１のガスのタイミングチャートのレベルは、処理容器１０内に供給されている第１のガスの量を示している。また、第２のガスのタイミングチャートのレベルは、処理容器１０内に供給されている第２のガスの量を示している。また、高周波ＲＦ１のタイミングチャートにおいて、高周波ＲＦ１が高レベルであることは、高周波ＲＦ１がサセプタ１６に供給されていることを示しており、高周波ＲＦ１が低レベルであることは、高周波ＲＦ１がサセプタ１６に供給されていないことを示している。また、高周波ＲＦ２のタイミングチャートにおいて、高周波ＲＦ２が高レベルであることは、サセプタ１６に高周波ＲＦ２が供給されていることを示しており、高周波ＲＦ２が低レベルであることは、サセプタ１６に高周波ＲＦ２が供給されていないこと、或いは、高レベルで示す当該高周波ＲＦ２のパワーよりも低いパワーを有する高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給されていることを示している。また、直流電圧ＤＣのタイミングチャートにおいて、直流電圧ＤＣが高レベルであることは、直流電圧ＤＣが上部電極４６に印加されていることを示しており、直流電圧ＤＣが低レベルであることは、直流電圧ＤＣが上部電極４６に印加されていないことを示している。

図２及び図３に示すように、方法ＭＴでは、複数回のサイクルＣＹが順に実行される。複数回のサイクルＣＹの各々は、第１の処理ガスのプラズマを生成する第１段階Ｓ１、第１段階Ｓ１に続き、第２の処理ガスのプラズマを生成する第２段階Ｓ２を含む。複数回のサイクルＣＹの各々において、第１段階Ｓ１は第１の期間Ｐ１において行われ、第２段階Ｓ２は、第１の期間Ｐ１に続く第２の期間Ｐ２において行われる。

以下、複数回のサイクル又は複数回のサイクルの各々を示す参照符号として「ＣＹ」を用いる。また、複数回のサイクルの各々を、その実行順序と共に示す場合には、「ＣＹ（ｉ）」との参照符号を用いる。また、第１段階Ｓ１を、当該第１段階Ｓ１が含まれるサイクルの実行順序と共に示す場合には、「Ｓ１（ｉ）」との参照符号を用い、第２段階Ｓ２を、当該第２段階Ｓ２が含まれるサイクルの実行順序と共に示す場合には、「Ｓ２（ｉ）」との参照符号を用いる。また、第１の期間Ｐ１を、関連するサイクルの実行順序と共に示す場合には、「Ｐ１（ｉ）」との参照符号を用い、第２の期間Ｐ２を、関連するサイクルの実行順序と共に示す場合には、「Ｐ２（ｉ）」との参照符号を用いる。また、第２の期間Ｐ２の開始時点を示す参照符号として「Ｔｓ」を、第２の期間Ｐ２の終了時点を示す参照符号として「Ｔｅ」を用いる。また、開始時点Ｔｓを、関連するサイクルの実行順序と共に示す場合には、「Ｔｓ（ｉ）」との参照符号を用いる。また、終了時点Ｔｅを、関連するサイクルの実行順序と共に示す場合には、「Ｔｅ（ｉ）」との参照符号を用いる。さらに、後述する第２のガスの出力開始時点を示す参照符号として「Ｔｏ」を、第２のガスの出力停止時点を示す参照符号として「Ｔｔ」を用いる。また、出力開始時点Ｔｏを、関連するサイクルの実行順序と共に示す場合には、「Ｔｏ（ｉ）」との参照符号を用い、出力停止時点Ｔｔを、サイクルの実行順序と共に示す場合には、「Ｔｔ（ｉ）」との参照符号を用いる。ここで、「ｉ」は、１以上Ｎ以下の整数であり、Ｎは２以上の整数である。

第１段階Ｓ１では、被加工物Ｗを収容している処理容器１０内において、第１の処理ガスのプラズマが生成される。第１の処理ガスは、第１のガスを含んでいる。第１のガスは、限定されるものでないが、例えば、Ａｒガスといった希ガス、及び／又は、フルオロカーボンガスであり得る。第１段階Ｓ１において第１の処理ガスのプラズマを生成するために、制御部７２は、ガス供給系５５を制御する。具体的に、制御部７２は、ガス供給系５５にガス供給制御信号を送出する。このガス供給制御信号に応答して、ガス供給系５５は、第１の処理ガスのためのガスソースに接続されたバルブ群６０のバルブを開き、当該ガスソースに接続された流量制御器群５８の流量制御器の出力流量を、レシピによって指定された出力流量に設定する。ガス供給系５５からの第１の処理ガスの供給は、初回のサイクルＣＹ（１）の第１段階Ｓ１（１）が行われる第１の期間Ｐ１（１）の開始時点よりも前に、開始される。第１のガスの供給は、第１の期間Ｐ１に続く第２の期間Ｐ２においても継続する。

また、第１段階Ｓ１において第１の処理ガスのプラズマを生成するために、制御部７２は、高周波ＲＦ１をサセプタ１６に供給するよう、高周波電源３６を制御する。高周波ＲＦ１の供給は、初回のサイクルＣＹの第１の期間Ｐ１（１）の開始時点に開始される。高周波ＲＦ１の供給は、第１の期間Ｐ１に続く第２の期間Ｐ２においても継続する。なお、第１の期間Ｐ１では、高周波電源３８からの高周波ＲＦ２はサセプタ１６に供給されない。或いは、第１の期間Ｐ１では、第２の期間Ｐ２において高周波電源３８からサセプタ１６に供給される高周波ＲＦ２のパワーよりも低いパワーの高周波ＲＦ２が、高周波電源３８からサセプタ１６に供給されてもよい。

第２段階Ｓ２においては、被加工物Ｗを収容している処理容器１０内において、第２の処理ガスのプラズマが生成される。第２の処理ガスは、上述の第１のガスを含んでいる。第２の処理ガスは、第２のガスを更に含んでいる。第２のガスは、第１の処理ガスに含まれるガスとは異なるガスである。即ち、第２の処理ガスでは、第１のガスに第２のガスが添加されている。第２のガスは、限定されるものではないが、フルオロカーボンガス及び／又は酸素ガスであり得る。第２段階Ｓ２において第２の処理ガスのプラズマを生成するために、制御部７２は、ガス供給系５５を制御する。具体的に、制御部７２は、ガス供給系５５にガス供給制御信号を送出する。このガス供給制御信号に応答して、ガス供給系５５は、第２の処理ガスのためのガスソースに接続されたバルブ群６０のバルブを開き、当該ガスソースに接続された流量制御器群５８の流量制御器の出力流量を、レシピによって指定された出力流量に設定する。

なお、制御部７２は、各サイクルＣＹにおいて、ガス供給系５５が第２の期間Ｐ２の開始時点Ｔｓよりも前の出力開始時点Ｔｏに第２のガスの出力を開始するよう、ガス供給系５５を制御する。出力開始時点Ｔｏは、直後の第２の期間Ｐ２の開始時点Ｔｓよりも第１の時間差Ｄｏの分だけ前の時点であり、後述するように、初期的には第１の遅延時間を用いて決定される。また、制御部７２は、各サイクルＣＹにおいて、ガス供給系５５が第２の期間Ｐ２の終了時点Ｔｅよりも前の出力停止時点Ｔｔに第２のガスの出力を停止するよう、ガス供給系５５を制御する。出力停止時点Ｔｔは、直後の終了時点Ｔｅよりも第２の時間差Ｄｔの分だけ前の時点であり、後述するように、初期的には第２の遅延時間を用いて決定される。

また、上述したように、第２段階Ｓ２において第２の処理ガスのプラズマを生成するために、制御部７２は、直前の第１段階Ｓ１から継続して高周波ＲＦ１をサセプタ１６に供給するよう、高周波電源３６を制御する。また、制御部７２は、各サイクルＣＹの第２の期間Ｐ２において、高周波ＲＦ２をサセプタ１６に供給するよう、高周波電源３８を制御する。各サイクルＣＹにおいて、高周波ＲＦ２のサセプタ１６への供給は、第２の期間Ｐ２の開始時点Ｔｓに開始し、第２の期間Ｐ２の終了時点Ｔｅにおいて終了する。或いは、各サイクルＣＹにおいて、第２の期間Ｐ２の開始時点Ｔｓにサセプタ１６に供給される高周波ＲＦ２のパワーが増加され、第２の期間Ｐ２の終了時点において、サセプタ１６に供給される高周波ＲＦ２のパワーが低下される。

また、一例において、制御部７２は、第２の期間Ｐ２の開始時点Ｔｓから終了時点Ｔｅの間、直流電圧ＤＣを上部電極４６に印加するよう、直流電源７４を制御する。なお、直流電圧ＤＣは、第１の期間Ｐ１においてのみ、上部電極４６に印加されてもよい。

ここで、第１の遅延時間及び第２の遅延時間について説明する。本願発明者は、第１のガスの流量及び第２のガスの流量を可変のパラメータとして、第１のガスを処理容器１０内に供給しているときに、ガス供給系５５が第２のガスの出力を開始した時点から、第２のガスのプラズマに起因する発光が処理容器１０内において検出される時点までの遅延時間Ｔｄ１（秒）を、発光分析装置（ＯＥＳ）を用いて測定した。図４にその結果を示す。図４において、横軸は第１のガスの流量を示しており、縦軸は遅延時間Ｔｄ１を示している。図４に示すように、遅延時間Ｔｄ１は、第１のガスの流量及び第２のガスの流量に依存しており、第１のガスの流量及び第２のガスの流量を変数にもつ関数として定義できることが確認された。あるプラズマ処理装置を用いた図４の実験結果から導かれた関数は、
Ｔｄ１＝５×１０^−６×Ｑｍ^２−０．００６４×Ｑｍ＋４．４７７８＋（−０．０１５１×Ｑｐ＋０．０６６３）
であった。ここで、Ｑｍは第１のガスの流量であり、Ｑｐは第２のガスの流量である。このように、遅延時間Ｔｄ１は、第１のガスの流量及び第２のガスの流量を変数にもつ関数として定義できる。また、関数の代わりに、遅延時間Ｔｄ１は、第１のガスの流量及び第２のガスの流量に関連付けてテーブルに登録することが可能である。制御部７２は、当該関数を利用することにより、或いは、当該テーブルを参照することにより、レシピにおいて指定された第２段階Ｓ２の第１のガスの流量及び第２のガスの流量に対応する第１の遅延時間を特定し、当該第１の遅延時間を初期的に第１の時間差Ｄｏに設定することができる。

また、本願発明者は、第１のガスの流量及び第２のガスの流量を可変のパラメータとして、第２の処理ガスを処理容器内に供給しているときに、ガス供給系５５が第２のガスの出力を停止した時点から、第２のガスのプラズマに起因する発光が処理容器１０内において検出されなくなる時点までの遅延時間Ｔｄ２（秒）を、発光分析装置（ＯＥＳ）を用いて測定した。図５にその結果を示す。図５において、横軸は第１のガスの流量を示しており、縦軸は遅延時間Ｔｄ２を示している。図５に示すように、遅延時間Ｔｄ２は、第２のガスの流量には依存せず、第１のガスの流量に依存しており、第１のガスの流量を変数にもつ関数として定義できることが確認された。あるプラズマ処理装置を用いた図５の実験結果から導かれた関数は、
Ｔｄ２＝５×１０^−６×Ｑｍ^２−０．００６３×Ｑｍ＋４．２３３３
であった。ここで、Ｑｍは第１のガスの流量である。このように、遅延時間Ｔｄ２は、第１のガスの流量を変数にもつ関数として定義できる。また、関数の代わりに、遅延時間Ｔｄ２は、第１のガスの流量に関連付けてテーブルに登録することが可能である。制御部７２は、当該関数を利用することにより、或いは、当該テーブルを参照することにより、レシピにおいて指定された第２段階Ｓ２の第１のガスの流量に対応する第２の遅延時間を特定し、当該第２の遅延時間を初期的に第２の時間差Ｄｔに設定することができる。

また、制御部７２は、一実施形態では、初回のサイクルＣＹ（１）の後のサイクルＣＹのために、第１の時間差Ｄｏ及び第２の時間差Ｄｔを調整するように構成されている。第１の時間差Ｄｏ及び第２の時間差Ｄｔの調整はそれぞれ、プラズマのインピーダンスに依存するパラメータを用いて、決定される。当該パラメータは、整合器４０において算出される。

以下、図６〜図９を参照して、高周波電源３６及び整合器４０、並びに、高周波電源３８及び整合器４２について詳細に説明する。図６は、高周波電源３６及び整合器４０の構成を例示する図であり、図７は、整合器４０のセンサ及びコントローラの構成を例示する図である。また、図８は、高周波電源３８及び整合器４２の構成を例示する図であり、図９は、整合器４２のセンサ及びコントローラの構成を例示する図である。

図６に示すように、一実施形態において、高周波電源３６は、発振器３６ａ、パワーアンプ３６ｂ、パワーセンサ３６ｃ、及び、電源制御部３６ｅを有している。電源制御部３６ｅは、ＣＰＵといったプロセッサから構成されており、レシピに基づき制御部７２から与えられる信号、及び、パワーセンサ３６ｃから与えられる信号を利用して、発振器３６ａ及びパワーアンプ３６ｂのそれぞれに制御信号を与えて、発振器３６ａ及びパワーアンプ３６ｂを制御する。

制御部７２からに与えられる信号は、第１の高周波設定信号を含む。第１の高周波設定信号は、高周波ＲＦ１のパワー及び設定周波数を少なくとも指定する信号である。一実施形態では、この設定周波数は、基本周波数ｆ_Ｂ１である。方法ＭＴの実施において、高周波電源３６は、第１の高周波設定信号に応答して、初回のサイクルＣＹ（１）の第１段階Ｓ１の開始時点に、サセプタ１６に対する高周波ＲＦ１の供給を開始し、続く第２段階Ｓ２、及び、後続のサイクルＣＹにおいても継続して高周波ＲＦ１をサセプタ１６に供給する。

電源制御部３６ｅは、第１の高周波設定信号によって指定される周波数を有する高周波を出力するよう、発振器３６ａを制御する。この発振器３６ａの出力はパワーアンプ３６ｂの入力に接続されている。発振器３６ａから出力された高周波はパワーアンプ３６ｂに入力される。パワーアンプ３６ｂは、第１の高周波設定信号によって指定されるパワーを有する高周波ＲＦ１を出力するために、入力された高周波を増幅する。これにより、高周波電源３６から高周波ＲＦ１が出力される。

パワーアンプ３６ｂの後段には、パワーセンサ３６ｃが設けられている。パワーセンサ３６ｃは、方向性結合器、進行波パワー検出部、及び、反射波パワー検出部を有している。方向性結合器は、高周波ＲＦ１の進行波の一部を進行波パワー検出部に与え、反射波を反射波パワー検出部に与える。このパワーセンサ３６ｃには、高周波ＲＦ１の周波数を特定する信号が電源制御部３６ｅから与えられる。進行波パワー検出部は、進行波の全周波数成分のうち高周波ＲＦ１の周波数と同一の周波数を有する成分のパワーの測定値、即ち、進行波パワー測定値ＰＦ１を生成する。この進行波パワー測定値は、パワーフィードバック用に電源制御部３６ｅに与えられる。

反射波パワー検出部は、反射波の全周波数成分のうち高周波ＲＦ１の周波数と同一の周波数を有する成分のパワーの測定値、即ち、反射波パワー測定値ＰＲ１１、及び、反射波の全周波数成分のトータルパワーの測定値、即ち反射波パワー測定値ＰＲ１２を生成する。反射波パワー測定値ＰＲ１１は、モニタ表示用に制御部７２に与えられる。また、反射波パワー測定値ＰＲ１２は、パワーアンプ３６ｂの保護用に、電源制御部３６ｅに与えられる。

図６に示すように、整合器４０は、整合回路４０ａ、センサ４０ｂ、コントローラ４０ｃ、並びに、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを有している。整合回路４０ａは、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈを含んでいる。可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈは、例えば、可変コンデンサである。なお、整合回路４０ａは、インダクタ等を更に含んでいてもよい。

コントローラ４０ｃは、例えば、プロセッサから構成され、制御部７２の制御の下で動作する。コントローラ４０ｃは、センサ４０ｂから与えられる測定値を利用して高周波電源３６の負荷インピーダンスを求めるようになっている。また、コントローラ４０ｃは、求めた負荷インピーダンスを高周波電源３６の出力インピーダンス又は整合ポイントに近づけるように、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを制御して、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈそれぞれのリアクタンスを調整するようになっている。アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅは、例えば、モータである。

また、コントローラ４０ｃは、センサ４０ｂから与えられる測定値を利用して、後述するパラメータを算出する。コントローラ４０ｃは、算出したパラメータを利用して、種々の処理を行うようになっている。

図７に示すように、センサ４０ｂは、電流検出器１０２Ａ、電圧検出器１０４Ａ、フィルタ１０６Ａ、及び、フィルタ１０８Ａを有している。電圧検出器１０４Ａは、給電ライン４３上で伝送される高周波ＲＦ１の電圧波形を検出し、当該電圧波形を表す電圧波形アナログ信号を出力する。この電圧波形アナログ信号は、フィルタ１０６Ａに入力される。フィルタ１０６Ａは、入力された電圧波形アナログ信号をデジタル化することにより、電圧波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０６Ａは、制御部７２からの信号によって特定される高周波ＲＦ１の設定周波数の成分のみを電圧波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。フィルタ１０６Ａによって生成された濾過電圧波形信号は、コントローラ４０ｃの演算部１５０Ａに与えられる。なお、フィルタ１０６Ａは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成される。

電流検出器１０２Ａは、給電ライン４３上で伝送される高周波ＲＦ１の電流波形を検出し、当該電流波形を表す電流波形アナログ信号を出力する。この電流波形アナログ信号は、フィルタ１０８Ａに入力される。フィルタ１０８Ａは、入力された電流波形アナログ信号をデジタル化することにより、電流波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０８Ａは、制御部７２からの信号によって特定される高周波ＲＦ１の設定周波数の成分のみを電流波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。フィルタ１０８Ａによって生成された濾過電流波形信号は、コントローラ４０ｃの演算部１５０Ａに与えられる。なお、フィルタ１０８Ａは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成される。

コントローラ４０ｃの演算部１５０Ａは、フィルタ１０６Ａから与えられる濾過電圧波形信号、及び、フィルタ１０８Ａから与えられる濾過電流波形信号を用いて、整合器４０におけるインピーダンス整合のために、高周波電源３６の負荷インピーダンスＺＬ１を求める。具体的に、演算部１５０Ａは、濾過電圧波形信号によって特定される交流電圧Ｖ１、濾過電流波形信号によって特定される交流電流Ｉ１、及び、交流電圧Ｖ１と交流電流Ｉ１との位相差Φ１から、高周波電源３６の負荷インピーダンスＺＬ１を求める。

また、演算部１５０Ａは、交流電圧Ｖ１、交流電流Ｉ１、及び、位相差Φ１から、後述するパラメータを求めるようになっている。パラメータは、上記の負荷インピーダンスＺＬ１であってもよい。この場合には、整合器４０のインピーダンス整合のために求められた負荷インピーダンスをパラメータとして利用できるので、別途にパラメータを求める必要はない。或いは、パラメータは、負荷抵抗Ｚｒ１、負荷リアクタンスＺｉ１、及び、反射波係数Γ１のうち何れかであってもよい。なお、演算部１５０Ａによって求められるパラメータとしては、負荷インピーダンスＺＬ１、負荷抵抗Ｚｒ１、負荷リアクタンスＺｉ１、及び、反射波係数Γ１から選択される何れかのパラメータが用いられてもよい。

負荷インピーダンスＺＬ１は、Ｖ１／Ｉ１により求められ、負荷抵抗Ｚｒ１は、負荷インピーダンスＺＬ１の実部を求めることにより得られ、負荷リアクタンスＺｉ１は、負荷インピーダンスＺＬ１の虚部を求めることにより得られる。また、反射波係数Γ１は、以下に式（１）により、求められる。

なお、反射波係数Γ１は、パワーセンサ３６ｃによって求められる進行波パワー測定値ＰＦ１及び反射波パワー測定値ＰＲ１１から、ＰＲ１１／ＰＦ１により、求められてもよい。

演算部１５０Ａは、求めた負荷インピーダンスＺＬ１をマッチング制御部１５２Ａに出力する。マッチング制御部１５２Ａは、負荷インピーダンスＺＬ１を高周波電源３６の出力インピーダンス（又は整合ポイント）に近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを制御して、可変リアクタンス素子４０ｇ及び４０ｈのリアクタンスを調整する。これにより、整合器４０によるインピーダンス整合が実行される。なお、マッチング制御部１５２Ａは、演算部１５０Ａによって出力される負荷インピーダンスＺＬ１の系列の移動平均値を、高周波電源３６の出力インピーダンス（又は整合ポイント）に近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを制御してもよい。

また、演算部１５０Ａは、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）と開始時点Ｔｓ（ｉ）との間の期間において上述のパラメータが第１の閾値を超えた時点で、パラメータが第１の閾値を超えたことを制御部７２に通知するようになっている。制御部７２は、サイクルＣＹ（ｉ）の後のサイクルＣＹ（ｉ＋１）における利用のために、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）と開始時点Ｔｓ（ｉ）との間の期間においてパラメータが第１の閾値を超えた時点と開始時点Ｔｓ（ｉ）との時間差の分だけ、第１の時間差Ｄｏを減少させるようになっている（例えば、図３におけるサイクルＣＹ（２）の第１の時間差Ｄｏを参照）。また、演算部１５０Ａは、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）と開始時点Ｔｓ（ｉ）との間の期間において、パラメータが第１の閾値を超えなかった場合には、パラメータが第１の閾値を超えなかったことを制御部７２に通知するようになっている。制御部７２は、パラメータが第１の閾値を超えなかった場合には、サイクルＣＹ（ｉ）の後のサイクルＣＹ（ｉ＋１）における利用のために、第１の時間差Ｄｏを所定時間だけ増加させるようになっている（例えば、図２におけるサイクルＣＹ（２）の第１の時間差Ｄｏを参照）。

また、演算部１５０Ａは、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）と終了時点Ｔｅ（ｉ）との間の期間においてパラメータが第２の閾値を超えた時点で、パラメータが第２の閾値を超えたことを制御部７２に通知するようになっている。制御部７２は、サイクルＣＹ（ｉ）の後のサイクルＣＹ（ｉ＋１）における利用のために、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）と終了時点Ｔｅ（ｉ）との間の期間においてパラメータが第２の閾値を超えた時点と終了時点Ｔｅ（ｉ）との時間差の分だけ、第２の時間差Ｄｔを減少させるようになっている（例えば、図３におけるサイクルＣＹ（２）の第２の時間差Ｄｔを参照）。また、演算部１５０Ａは、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）と終了時点Ｔｅ（ｉ）との間の期間において、パラメータが第２の閾値を超えなかった場合には、パラメータが第２の閾値を超えなかったことを制御部７２に通知するようになっている。制御部７２は、パラメータが第２の閾値を超えなかった場合には、後述するように、サイクルＣＹ（ｉ）の後のサイクルＣＹ（ｉ＋１）における利用のために、第２の時間差Ｄｔを所定時間だけ増加させるようになっている（例えば、図２におけるサイクルＣＹ（２）の第２の時間差Ｄｔを参照）。

また、演算部１５０Ａは、パラメータの系列から移動平均値を求めて、当該移動平均値を用いて上述の第１の閾値及び第２の閾値を調整する。パラメータの系列は、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２、又は、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２と実行中のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２のそれぞれで整合器４０によるインピーダンス整合が完了した状態におけるパラメータを含む。当該系列に含まれるパラメータの各々は、上述した第１の閾値及び第２の閾値と比較されるパラメータと同一の種類のパラメータであり得る。

以下、図８を参照する。図８に示すように、一実施形態において、高周波電源３８は、発振器３８ａ、パワーアンプ３８ｂ、パワーセンサ３８ｃ、及び、電源制御部３８ｅを有している。電源制御部３８ｅは、ＣＰＵといったプロセッサから構成されており、制御部７２から与えられる信号、及び、パワーセンサ３８ｃから与えられる信号を利用して、発振器３８ａ及びパワーアンプ３８ｂのそれぞれに制御信号を与えて、発振器３８ａ及びパワーアンプ３８ｂを制御する。

制御部７２から電源制御部３８ｅに与えられる信号は、第２の高周波設定信号を少なくとも含む。第２の高周波設定信号は、各サイクルＣＹに含まれる第２段階Ｓ２における高周波ＲＦ２のパワー及び設定周波数を少なくとも指定する信号である。一実施形態では、この設定周波数は、基本周波数ｆ_Ｂ２である。なお、各サイクルＣＹに含まれる第１段階Ｓ１においても、高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給される場合には、第２の高周波設定信号は、第１段階Ｓ１における高周波ＲＦ２のパワー及び設定周波数を指定する。

方法ＭＴの実施においては、高周波電源３８は、第２の高周波設定信号に応答して、各サイクルの第２段階Ｓ２の開始時点Ｔｓに、サセプタ１６に対する高周波ＲＦ２の供給を開始し、各サイクルの第２段階Ｓ２の終了時点Ｔｅに、サセプタ１６に対する高周波ＲＦ２の供給を停止するか、或いは、高周波ＲＦ２のパワーを低下させる。

電源制御部３８ｅは、第２の高周波設定信号によって指定される周波数を有する高周波を出力するよう、発振器３８ａを制御する。この発振器３８ａの出力はパワーアンプ３８ｂの入力に接続されている。発振器３８ａから出力された高周波はパワーアンプ３８ｂに入力される。パワーアンプ３８ｂは、第２の高周波設定信号によって指定されるパワーを有する高周波ＲＦ２をその出力から出力するために、入力された高周波を増幅する。

パワーアンプ３８ｂの後段には、パワーセンサ３８ｃが設けられている。パワーセンサ３８ｃは、方向性結合器、進行波パワー検出部、及び、反射波パワー検出部を有している。方向性結合器は、高周波ＲＦ２の進行波の一部を進行波パワー検出部に与え、反射波を反射波パワー検出部に与える。このパワーセンサ３８ｃには、高周波ＲＦ２の周波数を特定する信号が電源制御部３８ｅから与えられる。進行波パワー検出部は、進行波の全周波数成分のうち高周波ＲＦ２の周波数と同一の周波数を有する成分のパワーの測定値、即ち、進行波パワー測定値ＰＦ２を生成する。この進行波パワー測定値は、パワーフィードバック用に電源制御部３８ｅに与えられる。

反射波パワー検出部は、反射波の全周波数成分のうち高周波ＲＦ２の周波数と同一の周波数を有する成分のパワーの測定値、即ち、反射波パワー測定値ＰＲ２１、及び、反射波の全周波数成分のトータルパワーの測定値、即ち反射波パワー測定値ＰＲ２２を生成する。反射波パワー測定値ＰＲ２１は、モニタ表示用に制御部７２に与えられる。また、反射波パワー測定値ＰＲ２２は、パワーアンプ３８ｂの保護用に、電源制御部３８ｅに与えられる。

図８に示すように、整合器４２は、整合回路４２ａ、センサ４２ｂ、コントローラ４２ｃ、並びに、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを有している。整合回路４２ａは、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈを含んでいる。可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈは、例えば、可変コンデンサである。なお、整合回路４２ａは、インダクタ等を更に含んでいてもよい。

コントローラ４２ｃは、例えば、プロセッサから構成され、制御部７２の制御の下で動作する。コントローラ４２ｃは、センサ４２ｂから与えられる測定値を利用して高周波電源３８の負荷インピーダンスを求めるようになっている。また、コントローラ４２ｃは、求めた負荷インピーダンスを高周波電源３８の出力インピーダンス又は整合ポイントに近づけるように、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを制御して、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈそれぞれのリアクタンスを調整するようになっている。アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅは、例えば、モータである。

図９に示すように、センサ４２ｂは、電流検出器１０２Ｂ、電圧検出器１０４Ｂ、フィルタ１０６Ｂ、及び、フィルタ１０８Ｂを有している。電圧検出器１０４Ｂは、給電ライン４５上で伝送される高周波ＲＦ２の電圧波形を検出し、当該電圧波形を表す電圧波形アナログ信号を出力する。この電圧波形アナログ信号は、フィルタ１０６Ｂに入力される。フィルタ１０６Ｂは、入力された電圧波形アナログ信号をデジタル化することにより、電圧波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０６Ｂは、制御部７２からの信号によって特定される高周波ＲＦ２の設定周波数の成分のみを電圧波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。フィルタ１０６Ｂによって生成された濾過電圧波形信号は、コントローラ４２ｃの演算部１５０Ｂに与えられる。

電流検出器１０２Ｂは、給電ライン４５上で伝送される高周波ＲＦ２の電流波形を検出し、当該電流波形を表す電流波形アナログ信号を出力する。この電流波形アナログ信号は、フィルタ１０８Ｂに入力される。フィルタ１０８Ｂは、入力された電流波形アナログ信号をデジタル化することにより、電流波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０８Ｂは、制御部７２からの信号によって特定される高周波ＲＦ２の設定周波数の成分のみを電流波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。フィルタ１０８Ｂによって生成された濾過電流波形信号は、コントローラ４２ｃの演算部１５０Ｂに与えられる。

コントローラ４２ｃの演算部１５０Ｂは、フィルタ１０６Ｂから与えられる濾過電圧波形信号、及び、フィルタ１０８Ｂから与えられる濾過電流波形信号を用いて、高周波電源３８の負荷インピーダンスＺＬ２を求める。具体的に、演算部１５０Ｂは、濾過電圧波形信号によって特定される交流電圧Ｖ２、濾過電流波形信号によって特定される交流電流Ｉ２、及び、交流電圧Ｖ２と交流電流Ｉ２との位相差Φ２から、負荷インピーダンスＺＬ２を求める。

演算部１５０Ｂは、求めた負荷インピーダンスＺＬ２をマッチング制御部１５２Ｂに出力する。マッチング制御部１５２Ｂは、負荷インピーダンスＺＬ２を高周波電源３８の出力インピーダンス（又は整合ポイント）に近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを制御して、可変リアクタンス素子４２ｇ及び４２ｈのリアクタンスを調整する。これにより、整合器４２によるインピーダンス整合が実行される。なお、マッチング制御部１５２Ｂは、演算部１５０Ｂによって出力される負荷インピーダンスＺＬ２の系列の移動平均値を、高周波電源３８の出力インピーダンス（又は整合ポイント）に近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを制御してもよい。

以下、上述したガスの出力開示時点及び出力停止時点に関連した時間差を決定する方法について説明する。図１０は、一実施形態に係る、ガスの出力開示時点及び出力停止時点に関連した時間差を決定する方法を示す流れ図である。なお、以下の説明では、上述した第１のガスのように、複数のシーケンスの各々に含まれる複数の段階のうち連続する二つの段階において処理容器内に連続して供給されるガスを、「主ガス」という。

図１０に示す方法ＭＴＤでは、まず、工程ＳＴｄ１において、ｊが１に設定される。「ｊ」は、複数のサイクルＣＹの各々に含まれる複数の段階の順番を示す変数である。続く工程ＳＴｄ２において、ｋが１に設定される。「ｋ」は、方法ＭＴにおいて用いられるガスを示す変数である。

続く工程ＳＴｄ３では、レシピにおいて指定されている第ｊ段階の第ｋのガスの流量と当該レシピにおいて指定されている第（ｊ＋１）段階における第ｋのガスの流量とが一致するか否かが判定される。なお、（ｊ＋１）がＪＭＡＸ＋１である場合には、（ｊ＋１）は、次のサイクルの第１段階の順序を示す「１」となることに留意されたい。ここで、ＪＭＡＸは、複数のサイクルの各々における複数の段階の総数である。

レシピにおいて指定されている第ｊ段階の第ｋのガスの流量と当該レシピにおいて指定されている第（ｊ＋１）段階における第ｋのガスの流量とが一致する場合には、処理は後述する工程ＳＴｄ７に移る。例えば、図２に示した第１段階の第１のガスの流量と第２段階の第１のガスの流量は同じであるので、この場合には、第２段階の開始時点と第１のガスの出力開始時点との間の時間差は設定されず、或いは、ゼロに設定されて、処理は工程ＳＴｄ７に移る。

一方、レシピにおいて指定されている第ｊ段階の第ｋのガスの流量と当該レシピにおいて指定されている第（ｊ＋１）段階における第ｋのガスの流量とが異なる場合には、処理は工程ＳＴｄ４に移る。工程ＳＴｄ４では、レシピにおいて指定されている第ｊ段階の第ｋのガスの流量が当該レシピにおいて指定されている第（ｊ＋１）段階における第ｋのガスの流量よりも少ないか否かが判定される。レシピにおいて指定されている第ｊ段階の第ｋのガスの流量が当該レシピにおいて指定されている第（ｊ＋１）段階における第ｋのガスの流量よりも少ない場合には、続く工程ＳＴｄ５において、上述した関数又はテーブルから第（ｊ＋１）段階の主ガスの流量及び第ｋのガスの流量に対応する遅延時間が特定される。特定された遅延時間は、第（ｊ＋１）段階の開始時点と第ｋのガスの出力開始時点との間の時間差に初期的に設定される。例えば、図２に示した第１段階の第２のガスの流量は第２段階の第２のガスの流量よりも少ないので、第２段階における主ガスの流量である第１のガスの流量及び第２のガスの流量に対応する遅延時間（第１の遅延時間）が関数又はテーブルから特定され、特定された遅延時間が、第２段階の開始時点と第２のガスの出力開始時点との間の時間差（第１の時間差）に初期的に設定される。

続く工程ＳＴｄ６では、第（ｊ＋１）段階の開始時点よりも工程ＳＴｄ５で設定された時間差分だけ前の時点が第ｊ段階の開始時点よりも前の時点であるか否かが判定される。第（ｊ＋１）段階の開始時点よりも工程ＳＴｄ５で設定された時間差分だけ前の時点が第ｊ段階の開始時点よりも前の時点でない場合には、処理は工程ＳＴｄ７に進む。第（ｊ＋１）段階の開始時点よりも工程ＳＴｄ５で設定された時間差分だけ前の時点が第ｊ段階の開始時点よりも前の時点である場合には、処理は工程ＳＴｄ１０に進む。

工程ＳＴｄ４における判定により、レシピにおいて指定されている第ｊ段階の第ｋのガスの流量が当該レシピにおいて指定されている第（ｊ＋１）段階における第ｋのガスの流量よりも多いと判定される場合には、工程ＳＴｄ８において、上述した関数又はテーブルから第ｊ段階の主ガスの流量に対応する遅延時間が特定される。特定された遅延時間は、第ｊ段階の終了時点と第ｋのガスの出力停止時点との間の時間差に初期的に設定される。例えば、図２に示した第２段階の第２のガスの流量は次のサイクルの第１段階の第２のガスの流量よりも多いので、第２段階における主ガスの流量に対応する遅延時間（第２の遅延時間）が関数又はテーブルから特定され、特定された遅延時間が、第２段階の終了時点と第２のガスの出力停止時点との間の時間差（第２の時間差）に初期的に設定される。

続く工程ＳＴｄ９では、第ｊ段階の終了時点よりも工程ＳＴｄ８で設定された時間差分だけ前の時点が第ｊ段階の開始時点よりも前の時点であるか否かが判定される。第ｊ段階の終了時点よりも工程ＳＴｄ８で設定された時間差分だけ前の時点が第ｊ段階の開始時点よりも前の時点でない場合には、処理は工程ＳＴｄ７に進む。第ｊ段階の終了時点よりも工程ＳＴｄ８で設定された時間差分だけ前の時点が第ｊ段階の開始時点よりも前の時点である場合には、処理は工程ＳＴｄ１０に進む。工程ＳＴｄ１０では、警告が発せられて、方法ＭＴＤが終了する。

工程ＳＴｄ７では、ｋが１だけ増分される。続く工程ＳＴｄ１１では、ｋがＫＭＡＸより大きいか否かが判定される。ＫＭＡＸは、複数のサイクルＣＹにおいて用いられるガス種の総数である。ｋがＫＭＡＸ以下である場合には、処理は工程ＳＴｄ３に戻る。一方、ｋがＫＭＡＸより大きい場合には、続く工程ＳＴｄ１２において、ｊが１だけ増分される。続く工程ＳＴｄ１３では、ｊがＪＭＡＸよりも大きいか否かが判定される。ｊがＪＭＡＸ以下である場合には、処理は工程ＳＴｄ２に戻る。一方、ｊがＪＭＡＸよりも大きい場合には、方法ＭＴＤは終了する。

以下、図２及び図３と共に、図１１を参照して、方法ＭＴについて詳細に説明する。図１１は、一実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。方法ＭＴでは、レシピに基づく制御部７２による制御により、以下に説明する工程が実行される。まず、方法ＭＴでは、工程ＳＴ１が実行される。工程ＳＴ１では、初回のサイクルＣＹ（１）の第１段階Ｓ１の実行に先立って、ガス供給系５５による第１の処理ガスの出力が開始される。この第１の処理ガスは第１のガスを含む。以後、各サイクルＣＹの第１段階Ｓ１が行われる第１の期間Ｐ１及び第２段階Ｓ２が行われる第２の期間Ｐ２にわたって、処理容器１０内への第１のガスの供給が継続される。

続く工程ＳＴ２では、高周波電源３６によるサセプタ１６に対する高周波ＲＦ１の供給が開始される。高周波ＲＦ１の供給の開始時点は、初回のサイクルＣＹ（１）の第１段階Ｓ１の開始時点である。以後、各サイクルＣＹの第１段階Ｓ１が行われる第１の期間Ｐ１及び第２段階Ｓ２が行われる第２の期間Ｐ２にわたって、サセプタ１６に対する高周波ＲＦ１の供給が継続される。また、第１段階Ｓ１において高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給される場合には、第２段階Ｓ２においてサセプタ１６に供給される高周波ＲＦ２のパワーよりも低いパワーの高周波ＲＦ２の供給が、工程ＳＴ２において開始される。

なお、処理容器１０内に第１のガスが供給されているが、第２のガスが供給されておらず、高周波ＲＦ１がサセプタ１６に供給されている期間、即ち第１の期間Ｐ１においては、処理容器１０内において、第１のガスを含む第１の処理ガスのプラズマが生成される。即ち、第１段階Ｓ１が行われることになる。

続く工程ＳＴ３においては、制御部７２により、第２のガスの出力開始時点Ｔｏ（ｉ）及び出力停止時点Ｔｔ（ｉ）が決定される。具体的に、制御部７２は、第２段階Ｓ２（ｉ）の開始時点Ｔｓ（ｉ）よりも第１の時間差Ｄｏだけ前の時点を、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）に設定する。また、制御部７２は、第２段階Ｓ２（ｉ）の終了時点Ｔｅ（ｉ）よりも第２の時間差Ｄｔだけ前の時点を、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）に設定する。なお、初回のサイクルＣＹ（１）の実行に先立って、図１０を参照して説明した方法ＭＴＤが実行されている。具体的に、制御部７２は、レシピ内において指定されている第２段階Ｓ２の第１のガスの流量及び第２のガスの流量に対応した第１の遅延時間を、上述した関数又はテーブルから取得する。制御部７２は、初期的には、この第１の遅延時間を第１の時間差Ｄｏに設定する。また、制御部７２は、初回のサイクルＣＹ（１）の実行に先立って、レシピ内において指定されている第２段階Ｓ２の第１のガスの流量に対応した第２の遅延時間を、上述した関数又はテーブルから取得する。制御部７２は、初期的には、この第２の遅延時間を第２の時間差Ｄｔに設定する。

続く工程ＳＴ４では、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）にガス供給系５５が第２のガスの出力を開始する。続く工程ＳＴ５においては、演算部１５０Ａによる上述したパラメータの算出が開始する。演算部１５０Ａは、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）から開始時点Ｔｓ（ｉ）までの期間においてパラメータが第１の閾値を超えた時点で、パラメータが第１の閾値を超えたことを制御部７２に通知する。一方、演算部１５０Ａは、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）から開始時点Ｔｓ（ｉ）までの期間においてパラメータが第１の閾値を超えなかった場合には、パラメータが第１の閾値を超えなかったことを制御部７２に通知する。

続く工程ＳＴ６では、高周波ＲＦ２のサセプタ１６に対する供給が開始される。高周波ＲＦ２のサセプタ１６に対する供給は、第２段階Ｓ２（ｉ）の開始時点Ｔｓ（ｉ）に開始される。或いは、第１段階Ｓ１（ｉ）においても高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給されている場合には、第２段階Ｓ２（ｉ）の開始時点Ｔｓ（ｉ）に、サセプタ１６に対して供給される高周波ＲＦ２のパワーが増加される。これにより、処理容器１０内において第２の処理ガスのプラズマが生成される。

続く工程ＳＴ７では、ガス供給系５５が第２のガスの出力を停止する。第２のガスの出力の停止は、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）に行われる。続く工程ＳＴ８においては、演算部１５０Ａによる上述したパラメータの算出が開始する。演算部１５０Ａは、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）から終了時点Ｔｅ（ｉ）までの期間においてパラメータが第２の閾値を超えた時点で、パラメータが第２の閾値を超えたことを制御部７２に通知する。一方、演算部１５０Ａは、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）から終了時点Ｔｅ（ｉ）までの期間においてパラメータが第２の閾値を超えなかった場合には、パラメータが第２の閾値を超えなかったことを制御部７２に通知する。

続く工程ＳＴ８では、サセプタ１６に対する高周波ＲＦ２の供給が停止される。サセプタ１６に対する高周波ＲＦ２の供給の停止は、終了時点Ｔｅ（ｉ）に行われる。或いは、第１段階Ｓ１においても高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給される場合には、高周波ＲＦ２のパワーが低下される。方法ＭＴでは、工程ＳＴ６の実行から工程ＳＴ９までの実行の間に、第２段階Ｓ２が行われる。そして、工程ＳＴ９から次のサイクルＣＹの工程ＳＴ６までの間、第１段階Ｓ１が行われる。

続く工程ＳＴ１０では、全てのサイクルＣＹが完了しているか否かが判定される。工程ＳＴ１０において、全てのサイクルＣＹが完了していないと判定される場合には、第１の処理ガスの処理容器１０への供給及び高周波ＲＦ１のサセプタ１６への供給が継続する。即ち、サイクルＣＹ（ｉ＋１）の第１段階Ｓ１（ｉ＋１）が進行する。

また、工程ＳＴ１０において、全てのサイクルＣＹが完了していないと判定される場合には、工程ＳＴ１１において、第１の時間差Ｄｏが調整される。具体的には、工程ＳＴ５において、パラメータが第１の閾値を超えたことが演算部１５０Ａから制御部７２に通知されている場合には、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）から開始時点Ｔｓ（ｉ）までの期間中でパラメータが第１の閾値を超えた時点と開始時点Ｔｓ（ｉ）との間の時間差の分、第１の時間差Ｄｏが減少される。一方、パラメータが第１の閾値を超えなかったことが演算部１５０Ａから制御部７２に通知されている場合には、第１の時間差Ｄｏが所定時間分だけ増加される。

続く工程ＳＴ１２では、第２の時間差Ｄｔが調整される。具体的には、工程ＳＴ８において、パラメータが第２の閾値を超えたことが演算部１５０Ａから制御部７２に通知されている場合には、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）から終了時点Ｔｅ（ｉ）までの期間中でパラメータが第２の閾値を超えた時点と終了時点Ｔｅ（ｉ）との間の時間差の分、第２の時間差Ｄｔが減少される。一方、パラメータが第２の閾値を超えなかったことが演算部１５０Ａから制御部７２に通知されている場合には、第２の時間差Ｄｔが所定時間分だけ増加される。

続く工程ＳＴ１３では、演算部１５０Ａにおいて、上述したように第１の閾値及び第２の閾値が調整される。その後、工程ＳＴ３に進む。一方、工程ＳＴ１０において、全てのサイクルＣＹが完了していると判定されると、方法ＭＴの実施が終了する。

ガス供給系５５が第２のガスの出力を開始した時点に対して当該第２のガスが処理容器１０内に供給される時点の遅延時間は、第２段階Ｓ２における第１のガスの流量及び第２のガスの流量に依存する。方法ＭＴでは、関数又はテーブルが予め準備されており、当該関数又はテーブルが、第１のガスの流量及び第２のガスの流量に、ガス供給系５５が第２のガスの出力を開始した時点から当該第２のガスが処理容器内に供給されるまでの遅延時間を関連付けている。そして、制御部７２が、当該関数又はテーブルを用いて、レシピにおいて指定された第２段階Ｓ２の第１のガスの流量及び第２のガスの流量に関連付けられた第１の遅延時間を特定し、当該第１の遅延時間を第１の時間差Ｄｏに初期的に設定する。第１の時間差Ｄｏは、高周波ＲＦ２の供給を開始する開始時点Ｔｓ（ｉ）を基準に、第２のガスの出力を開始する出力開始時点Ｔｏ（ｉ）を決定する。このように、方法ＭＴでは、第２のガスの出力を開始する出力開始時点Ｔｏ（ｉ）を、高周波ＲＦ２の供給を開始する時点を基準に定める時間差（即ち、第１の時間差Ｄｏ）を、レシピに応じて自動的に決定することができる。また、方法ＭＴによれば、第２のガスが処理容器１０内に供給される時点と高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給される時点との時間差が低減される。

また、ガス供給系５５が第２のガスの出力を停止した時点に対して処理容器１０内への第２のガスの供給が終了する時点は遅延するが、第２段階Ｓ２の終了時点と処理容器内への第２のガスの供給が終了する時点との間の時間差は小さいことが望ましい。上述したように、ガス供給系５５が第２のガスの出力を停止した時点に対して処理容器１０内への第２のガスの供給が終了する時点の遅延時間は、第２段階Ｓ２における第１のガスの流量に依存する。方法ＭＴでは、制御部７２が、関数又はテーブルを用いて、レシピにおいて指定された第１のガスの流量に応じた第２の遅延時間を特定し、初期的に第２の遅延時間を第２の時間差Ｄｔに設定する。第２の時間差Ｄｔは、第２段階Ｓ２の終了時点Ｔｅ（ｉ）を基準に第２のガスの出力を停止する出力停止時点Ｔｔ（ｉ）を決定する。このように、方法ＭＴでは、第２のガスの出力を停止する出力停止時点Ｔｔ（ｉ）を第２段階Ｓ２（ｉ）の終了時点Ｔｅ（ｉ）を基準に定める時間差（即ち、第２の時間差Ｄｔ）を、レシピに応じて自動的に決定することができる。また、方法ＭＴによれば、第２のガスの処理容器１０内への供給が終了する時点と第２段階Ｓ２の終了時点Ｔｅとの間の時間差を低減することができる。

また、第２のガスが処理容器１０内に供給されるとプラズマのインピーダンスが変化するので、上記パラメータが上昇する。方法ＭＴでは、このパラメータが第１の閾値を超えた時点が、第２のガスが処理容器１０内に供給された時点として用いられる。そして、パラメータが第１の閾値を超えた時点が第２の期間Ｐ２（ｉ）の開始時点Ｔｓ（ｉ）よりも前である場合には、第２の期間Ｐ２（ｉ）の開始時点Ｔｓ（ｉ）よりも前に第２のガスが処理容器１０内に供給されているものと判断されて、後続のサイクルＣＹ（ｉ＋１）における出力開始時点Ｔｏ（ｉ＋１）を遅らせるために、第１の時間差Ｄｏが調整される。これにより、第２のガスが処理容器１０内に供給される時点と高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給される時点との間の時間差が低減される。

また、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）から第２の期間Ｐ２（ｉ）の開始時点Ｔｓ（ｉ）までの間にパラメータが第１の閾値を超えない場合には、第２の期間Ｐ２（ｉ）の開始時点Ｔｓ（ｉ）までに第２のガスが処理容器１０内に十分に供給されていない可能性がある。方法ＭＴでは、出力開始時点Ｔｏ（ｉ）から第２の期間Ｐ２（ｉ）の開始時点Ｔｓ（ｉ）までの間にパラメータが第１の閾値を超えない場合には、後続のサイクルＣＹ（ｉ＋１）における出力開始時点Ｔｏ（ｉ＋１）を早めるために、第１の時間差Ｄｏが調整される。これにより、第２のガスが処理容器１０内に供給される時点と高周波ＲＦ２がサセプタ１６に供給される時点との間の時間差が低減される。

また、第２のガスの処理容器１０内への供給が終了するとプラズマのインピーダンスが変化するので、上記パラメータが上昇する。方法ＭＴでは、このパラメータが第２の閾値を超えた時点が、第２のガスの処理容器１０内への供給が終了した時点として用いられる。そして、パラメータが第２の閾値を超えた時点が第２の期間Ｐ２（ｉ）の終了時点Ｔｅ（ｉ）よりも前である場合には、第２の期間Ｐ２（ｉ）の終了時点Ｔｅ（ｉ）よりも前に第２のガスの処理容器１０内への供給が終了しているものと判断されて、後続のサイクルＣＹ（ｉ＋１）における出力停止時点Ｔｔ（ｉ＋１）を遅らせるために、第２の時間差Ｄｔが調整される。これにより、第２のガスの処理容器１０内への供給が終了する時点と第２段階Ｓ２の終了時点Ｔｅ（ｉ）との間の時間差が低減される。

また、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）から第２の期間Ｐ２（ｉ）の終了時点Ｔｅ（ｉ）までの間にパラメータが第２の閾値を超えない場合には、第２の期間Ｐ２（ｉ）の終了時点Ｔｅ（ｉ）においても第２のガスが処理容器１０内に供給されている可能性がある。上記実施形態では、出力停止時点Ｔｔ（ｉ）から第２の期間Ｐ２（ｉ）の終了時点Ｔｅ（ｉ）までの間にパラメータが第２の閾値を超えない場合には、後続のサイクルＣＹ（ｉ＋１）における出力停止時点Ｔｔ（ｉ＋１）を早めるために、第２の時間差が調整される。これにより、第２のガスの処理容器１０内への供給が終了する時点と第２段階Ｓ２の終了時点Ｔｅ（ｉ）との間の時間差が低減される。

以下、別の実施形態について説明する。別の実施形態の方法ＭＴでは、少なくとも第２段階Ｓ２において、高周波ＲＦ１及び高周波ＲＦ２それぞれの周波数が調整される。また、更なる実施形態では、少なくとも第２段階Ｓ２において、高周波ＲＦ１及び高周波ＲＦ２それぞれの周波数に加えて、高周波ＲＦ１のパワー及び高周波ＲＦ２のパワーが調整される。以下では、図１２〜図１５を参照して、この実施形態の方法ＭＴの実行のために、高周波電源３６、整合器４０、高周波電源３８、整合器４２に代えてプラズマ処理装置１に採用される高周波電源３６Ａ、整合器４０Ａ、高周波電源３８Ａ、整合器４２Ａについて説明する。図１２は、高周波電源３６Ａ及び整合器４０Ａの構成を示す図である。図１３は、高周波電源３６Ａのインピーダンスセンサの構成を示す図である。図１４は、高周波電源３８Ａ及び整合器４２Ａの構成を示す図である。図１５は、高周波電源３８Ａのインピーダンスセンサの構成を示す図である。

図１２に示すように、高周波電源３６Ａは、高周波電源３６と同様に、発振器３６ａ、パワーアンプ３６ｂ、パワーセンサ３６ｃ、及び、電源制御部３６ｅを有している。高周波電源３６Ａは、インピーダンスセンサ３６ｄを更に有している。以下、高周波電源３６Ａの各要素に関して、高周波電源３６の対応の要素と異なる点を説明する。また、インピーダンスセンサ３６ｄについても説明する。

高周波電源３６Ａの電源制御部３６ｅは、第２段階Ｓ２が行われる第２の期間Ｐ２内の第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれにおける高周波ＲＦ１の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与えるようになっている。具体的に、電源制御部３６ｅは、インピーダンスセンサ３６ｄから、過去のサイクルＣＹの第１の副期間Ｐｓ１の高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１１及び過去のサイクルＣＹの第２の副期間Ｐｓ２の高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１２を受ける。そして、電源制御部３６ｅは、移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２が所定の調整範囲内に含まれる場合には、移動平均値Ｉｍｐ１１から推定される第１の副期間Ｐｓ１の高周波電源３６Ａの負荷インピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ１２から推定される第２の副期間Ｐｓ２の高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ１の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与える。発振器３６ａは、当該周波数制御信号に応じて、第１の副期間Ｐｓ１の高周波の周波数及び第２の副期間Ｐｓ２の高周波の周波数を設定する。一方、移動平均値Ｉｍｐ１１又は移動平均値Ｉｍｐ１２が所定の調整範囲内に含まれない場合には、電源制御部３６ｅは、高周波電源３６Ａに関するインピーダンス整合を、整合器４０Ａに行わせるために、整合器４０Ａに制御信号を送出する。なお、負荷インピーダンスを整合ポイントに近づけるとは、負荷インピーダンスを理想的には整合ポイントに一致させることを意味する。また、「所定の調整範囲」は、高周波ＲＦ１の周波数の調整により、高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスを高周波電源３６Ａの出力インピーダンス又は整合ポイントに整合させることが可能な範囲である。

パワーアンプ３６ｂは、発振器３６ａから出力された高周波を増幅することにより高周波ＲＦ１を生成し、当該高周波ＲＦ１を出力する。このパワーアンプ３６ｂは、電源制御部３６ｅによって制御される。具体的には、電源制御部３６ｅは、制御部７２によって指定されるパワーの高周波ＲＦ１を出力するよう、パワーアンプ３６ｂを制御する。

一実施形態において、電源制御部３６ｅは、第１の副期間Ｐｓ１の高周波ＲＦ１のパワーが第２の副期間Ｐｓ２の高周波ＲＦ１のパワーよりも大きくなるように、パワーアンプ３６ｂを制御してもよい。例えば、第１の副期間Ｐｓ１の高周波ＲＦ１のパワーは、第１の副期間Ｐｓ１の反射波パワー測定値ＰＲ１１又は所定数の第１の副期間Ｐｓ１の反射波パワー測定値ＰＲ１１の移動平均値に応じて、プラズマに結合される高周波ＲＦ１のパワーが所定のパワーとなるように、設定され得る。また、第２の副期間Ｐｓ２の高周波ＲＦ１のパワーは、第２の副期間Ｐｓ２の反射波パワー測定値ＰＲ１１又は所定数の第２の副期間Ｐｓ２の反射波パワー測定値ＰＲ１１の移動平均値に応じて、プラズマに結合される高周波ＲＦ１のパワーが所定のパワーとなるように、設定され得る。

インピーダンスセンサ３６ｄは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２のそれぞれの実行期間（第２の期間Ｐ２）内の第１の副期間Ｐｓ１における高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１１を求める。また、インピーダンスセンサ３６ｄは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２のそれぞれの実行期間（第２の期間Ｐ２）内の第２の副期間Ｐｓ２における高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１２を求める。図２に示すように、第１の副期間Ｐｓ１は、第２段階Ｓ２の実行期間（第２の期間Ｐ２）内において、高周波ＲＦ２の供給の開始時点から当該実行期間（第２の期間Ｐ２）の途中までの間の期間である。第２の副期間Ｐｓ２は、第２段階Ｓ２のそれぞれの実行期間（第２の期間Ｐ２）内において、当該途中から当該実行期間（第２の期間Ｐ２）の終了時点までの間の期間である。

第１の副期間Ｐｓ１の時間長及び第２の副期間Ｐｓ２の時間長は、電源制御部３６ｅによって指定される。例えば、第１の副期間Ｐｓ１の時間長は電源制御部３６ｅが記憶してる所定の時間長であってもよく、第２の副期間Ｐｓ２の時間長は電源制御部３６ｅが記憶してる別の所定の時間長であってもよい。或いは、電源制御部３６ｅは、上述の反射波パワー測定値ＰＲ１１の時系列から、第２の期間Ｐ２において反射波パワー測定値ＰＲ１１が所定値以下に安定する期間を第２の副期間Ｐｓ２に設定し、第２の期間Ｐ２において当該第２の副期間Ｐｓ２よりも前の期間を第１の副期間Ｐｓ１に設定してもよい。

図１３に示すように、インピーダンスセンサ３６ｄは、電流検出器１０２Ｃ、電圧検出器１０４Ｃ、フィルタ１０６Ｃ、フィルタ１０８Ｃ、平均値演算器１１０Ｃ、平均値演算器１１２Ｃ、移動平均値演算器１１４Ｃ、移動平均値演算器１１６Ｃ、及び、インピーダンス演算器１１８Ｃを有している。

電圧検出器１０４Ｃは、給電ライン４３上で伝送される高周波ＲＦ１の電圧波形を検出し、当該電圧波形を表す電圧波形アナログ信号を出力する。この電圧波形アナログ信号は、フィルタ１０６Ｃに入力される。フィルタ１０６Ｃは、入力された電圧波形アナログ信号をデジタル化することにより、電圧波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０６Ｃは、電源制御部３６ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ１の周波数を特定する信号を受け、当該信号によって特定される周波数に対応した成分のみを電圧波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。なお、フィルタ１０６Ｃは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

フィルタ１０６Ｃによって生成された濾過電圧波形信号は、平均値演算器１１０Ｃに出力される。平均値演算器１１０Ｃには、電源制御部３６ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２を特定する副期間特定信号が与えられる。平均値演算器１１０Ｃは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｐ２内の第１の副期間Ｐｓ１における電圧の平均値ＶＡ１１を求める。また、平均値演算器１１０Ｃは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｐ２内の第２の副期間Ｐｓ２における電圧の平均値ＶＡ１２を求める。なお、平均値演算器１１０Ｃは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

平均値演算器１１０Ｃによって求められた平均値ＶＡ１１及び平均値ＶＡ１２は、移動平均値演算器１１４Ｃに出力される。移動平均値演算器１１４Ｃは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２に関して既に得られている複数の平均値ＶＡ１１のうち、直近に実行された所定数のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２における第１の副期間Ｐｓ１について求められた所定個の平均値ＶＡ１１の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ１１）を求める。また、移動平均値演算器１１４Ｃは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２に関して既に得られている複数の平均値ＶＡ１２のうち、直近に実行された所定数のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２における第２の副期間Ｐｓ２について求められた所定個の平均値ＶＡ１２の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ１２）を求める。移動平均値演算器１１４Ｃによって求められた移動平均値ＶＭＡ１１及びＶＭＡ１２は、インピーダンス演算器１１８Ｃに出力される。なお、移動平均値演算器１１４Ｃは、例えば、ＣＰＵ、又は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

電流検出器１０２Ｃは、給電ライン４３上で伝送される高周波ＲＦ１の電流波形を検出し、当該電流波形を表す電流波形アナログ信号を出力する。この電流波形アナログ信号は、フィルタ１０８Ｃに入力される。フィルタ１０８Ｃは、入力された電流波形アナログ信号をデジタル化することにより、電流波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０８Ｃは、電源制御部３６ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ１の周波数を特定する信号を受け、当該信号によって特定される周波数に対応した成分のみを電流波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。なお、フィルタ１０８Ｃは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

フィルタ１０８Ｃによって生成された濾過電流波形信号は、平均値演算器１１２Ｃに出力される。また、平均値演算器１１２Ｃには、電源制御部３６ｅから上述の副期間特定信号が与えられる。平均値演算器１１２Ｃは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｐ２内の第１の副期間Ｐｓ１における電流の平均値ＩＡ１１を求める。また、平均値演算器１１２Ｃは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｐ２内の第２の副期間Ｐｓ２における電流の平均値ＩＡ１２を求める。なお、平均値演算器１１２Ｃは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

平均値演算器１１２Ｃによって求められた平均値ＩＡ１１及び平均値ＩＡ１２は、移動平均値演算器１１６Ｃに出力される。移動平均値演算器１１６Ｃは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２に関して既に得られている複数の平均値ＩＡ１１のうち、直近に実行された所定数のサイクルＣＹの段階Ｓ２における第１の副期間Ｐｓ１について求められた所定個の平均値ＩＡ１１の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ１１）を求める。また、移動平均値演算器１１６Ｃは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２に関して既に得られている複数の平均値ＩＡ１２のうち、直近に実行された所定数のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２における第２の副期間Ｐｓ２について求められた所定個の平均値ＩＡ１２の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ１２）を求める。移動平均値演算器１１６Ｃによって求められた移動平均値ＩＭＡ１１及びＩＭＡ１２は、インピーダンス演算器１１８Ｃに出力される。なお、移動平均値演算器１１６Ｃは、例えば、ＣＰＵ、又は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

インピーダンス演算器１１８Ｃは、移動平均値ＩＭＡ１１及び移動平均値ＶＭＡ１１から、高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１１を求める。この移動平均値Ｉｍｐ１１は、絶対値と位相成分を含む。また、インピーダンス演算器１１８Ｃは、移動平均値ＩＭＡ１２及び移動平均値ＶＭＡ１２から、高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１２を求める。この移動平均値Ｉｍｐ１２は、絶対値と位相成分を含む。インピーダンス演算器１１８Ｃによって求められた移動平均値Ｉｍｐ１１及びＩｍｐ１２は、電源制御部３６ｅに出力される。移動平均値Ｉｍｐ１１及びＩｍｐ１２は、上述したように電源制御部３６ｅにおいて、高周波ＲＦ１の周波数の設定のために用いられる。

図１２に戻り、整合器４０Ａは、整合器４０と同様に、整合回路４０ａ、センサ４０ｂ、コントローラ４０ｃ、並びに、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを有している。以下、整合器４０Ａの各要素に関して、整合器４０の対応の要素と異なる点を説明する。

整合器４０Ａのセンサ４０ｂは、インピーダンスセンサ３６ｄと同様に、電源制御部３６ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ１の周波数を特定する信号を受け、当該信号によって特定される周波数に対応した成分のみを電圧波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。そして、センサ４０ｂは、濾過電圧波形信号をコントローラ４０ｃに出力する。また、整合器４０Ａのセンサ４０ｂは、インピーダンスセンサ３６ｄと同様に、電源制御部３６ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ１の周波数を特定する信号を受け、当該信号によって特定される周波数に対応した成分のみを電流波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。センサ４０ｂは、濾過電流波形信号をコントローラ４０ｃに出力する。

整合器４０Ａのコントローラ４０ｃは、移動平均値Ｉｍｐ１１又は移動平均値Ｉｍｐ１２が所定の調整範囲内に含まれない場合に電源制御部３６ｅから送出される上記の制御信号を受けると、移動平均値Ｉｍｐ１１と移動平均値Ｉｍｐ１２の平均値によって特定される高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを制御する。或いは、整合器４０Ａのコントローラ４０ｃは、移動平均値Ｉｍｐ１１又は移動平均値Ｉｍｐ１２が所定の調整範囲内に含まれない場合に電源制御部３６ｅから送出される上記の制御信号を受けると、移動平均値Ｉｍｐ１２によって特定される高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを制御する。

以下、図１４を参照する。図１４に示すように、高周波電源３８Ａは、高周波電源３８と同様に、発振器３８ａ、パワーアンプ３８ｂ、パワーセンサ３８ｃ、及び、電源制御部３８ｅを有している。高周波電源３８Ａは、インピーダンスセンサ３８ｄを更に有している。以下、高周波電源３８Ａの各要素に関して、高周波電源３８の対応の要素と異なる点を説明する。また、インピーダンスセンサ３８ｄについても説明する。

高周波電源３８Ａの電源制御部３８ｅは、第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれにおける高周波ＲＦ２の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３８ａに与えるようになっている。具体的に、電源制御部３８ｅは、インピーダンスセンサ３８ｄから、過去のサイクルＣＹの第１の副期間Ｐｓ１の負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ２１及び過去のサイクルＣＹの第２の副期間Ｐｓ２の負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ２２を受ける。そして、電源制御部３８ｅは、移動平均値Ｉｍｐ２１及び移動平均値Ｉｍｐ２２が所定の調整範囲内に含まれる場合には、移動平均値Ｉｍｐ２１から推定される第１の副期間Ｐｓ１の高周波電源３８Ａの負荷インピーダンス及び移動平均値Ｉｍｐ２２から推定される第２の副期間Ｐｓ２の高周波電源３８Ａの負荷インピーダンスを整合ポイントに近づけるために、第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ２の周波数を設定する周波数制御信号を発振器３８ａに与える。発振器３８ａは、当該周波数制御信号に応じて、第１の副期間Ｐｓ１の高周波の周波数及び第２の副期間Ｐｓ２の高周波の周波数を設定する。一方、電源制御部３８ｅは、移動平均値Ｉｍｐ２１又は移動平均値Ｉｍｐ２２が所定の調整範囲内に含まれない場合には、高周波電源３８Ａに関するインピーダンス整合を、整合器４２Ａに行わせるために、整合器４２Ａに制御信号を送出する。なお、「所定の調整範囲」は、高周波ＲＦ２の周波数の調整により、高周波電源３８Ａの負荷インピーダンスを高周波電源３８Ａの出力インピーダンス又は整合ポイントに整合させることが可能な範囲である。

パワーアンプ３８ｂは、発振器３８ａから出力された高周波を増幅することにより高周波ＲＦ２を生成し、当該高周波ＲＦ２を出力する。このパワーアンプ３８ｂは、電源制御部３８ｅによって制御される。具体的には、電源制御部３８ｅは、制御部７２によって指定されるパワーの高周波ＲＦ２を出力するよう、パワーアンプ３８ｂを制御する。

一実施形態において、電源制御部３８ｅは、第１の副期間Ｐｓ１の高周波ＲＦ２のパワーが第２の副期間Ｐｓ２の高周波ＲＦ２のパワーよりも大きくなるように、パワーアンプ３８ｂを制御してもよい。例えば、第１の副期間Ｐｓ１の高周波ＲＦ２のパワーは、第１の副期間Ｐｓ１の反射波パワー測定値ＰＲ２１又は所定数のサイクルＣＹの第１の副期間Ｐｓ１の反射波パワー測定値ＰＲ２１の移動平均値に応じて、プラズマに結合される高周波ＲＦ２のパワーが所定のパワーとなるように、設定され得る。また、第２の副期間Ｐｓ２の高周波ＲＦ２のパワーは、第２の副期間Ｐｓ２の反射波パワー測定値ＰＲ２１又は所定数のサイクルＣＹの第２の副期間Ｐｓ２の反射波パワー測定値ＰＲ２１の移動平均値に応じて、プラズマに結合される高周波ＲＦ２のパワーが所定のパワーとなるように、設定され得る。

インピーダンスセンサ３８ｄは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２のそれぞれの実行期間（第２の期間Ｐ２）内の第１の副期間Ｐｓ１における高周波電源３８Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ２１を求める。また、インピーダンスセンサ３８ｄは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２のそれぞれの実行期間（第２の期間Ｐ２）内の第２の副期間Ｐｓ２における高周波電源３８Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ２２を求める。なお、電源制御部３８ｅは、電源制御部３６ｅと同様に、第１の副期間Ｐｓ１の所定の時間長及び第２の副期間Ｐｓ２の別の所定の時間長を記憶していてもよい。或いは、電源制御部３８ｅは、電源制御部３６ｅと同様に、上述の反射波パワー測定値ＰＲ２１の時系列から、第２の期間Ｐ２において反射波パワー測定値ＰＲ２１が所定値以下に安定する期間を第２の副期間Ｐｓ２に設定し、第２の期間Ｐ２において当該第２の副期間Ｐｓ２よりも前の期間を第１の副期間Ｐｓ１に設定してもよい。

図１５に示すように、インピーダンスセンサ３８ｄは、電流検出器１０２Ｄ、電圧検出器１０４Ｄ、フィルタ１０６Ｄ、フィルタ１０８Ｄ、平均値演算器１１０Ｄ、平均値演算器１１２Ｄ、移動平均値演算器１１４Ｄ、移動平均値演算器１１６Ｄ、及び、インピーダンス演算器１１８Ｄを有している。

電圧検出器１０４Ｄは、給電ライン４５上で伝送される高周波ＲＦ２の電圧波形を検出し、当該電圧波形を表す電圧波形アナログ信号を出力する。この電圧波形アナログ信号は、フィルタ１０６Ｄに入力される。フィルタ１０６Ｄは、入力された電圧波形アナログ信号をデジタル化することにより、電圧波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０６Ｄは、電源制御部３８ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ２の周波数を特定する信号を受け、当該信号によって特定される周波数に対応した成分のみを電圧波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。なお、フィルタ１０６Ｄは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

フィルタ１０６Ｄによって生成された濾過電圧波形信号は、平均値演算器１１０Ｄに出力される。平均値演算器１１０Ｄには、電源制御部３８ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２を特定する副期間特定信号が与えられる。平均値演算器１１０Ｄは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｐ２内の第１の副期間Ｐｓ１における電圧の平均値ＶＡ２１を求める。また、平均値演算器１１０Ｄは、濾過電圧波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｐ２内の第２の副期間Ｐｓ２における電圧の平均値ＶＡ２２を求める。なお、平均値演算器１１０Ｄは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

平均値演算器１１０Ｄによって求められた平均値ＶＡ２１及び平均値ＶＡ２２は、移動平均値演算器１１４Ｄに出力される。移動平均値演算器１１４Ｄは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２に関して既に得られている複数の平均値ＶＡ２１のうち、直近に実行された所定数のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２における第１の副期間Ｐｓ１について求められた所定個の平均値ＶＡ２１の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ２１）を求める。また、移動平均値演算器１１４Ｄは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２に関して既に得られている複数の平均値ＶＡ２２のうち、直近に実行された所定数のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２における第２の副期間Ｐｓ２について求められた所定個の平均値ＶＡ２２の移動平均値（移動平均値ＶＭＡ２２）を求める。移動平均値演算器１１４Ｄによって求められた移動平均値ＶＭＡ２１及びＶＭＡ２２は、インピーダンス演算器１１８Ｄに出力される。なお、移動平均値演算器１１４Ｄは、例えば、ＣＰＵ、又は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

電流検出器１０２Ｄは、給電ライン４５上で伝送される高周波ＲＦ２の電流波形を検出し、当該電流波形を表す電流波形アナログ信号を出力する。この電流波形アナログ信号は、フィルタ１０８Ｄに入力される。フィルタ１０８Ｄは、入力された電流波形アナログ信号をデジタル化することにより、電流波形デジタル信号を生成する。そして、フィルタ１０８Ｄは、電源制御部３８ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ２の周波数を特定する信号を受け、当該信号によって特定される周波数に対応した成分のみを電流波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。なお、フィルタ１０８Ｄは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

フィルタ１０８Ｄによって生成された濾過電流波形信号は、平均値演算器１１２Ｄに出力される。また、平均値演算器１１２Ｄには、電源制御部３８ｅから上述の副期間特定信号が与えられる。平均値演算器１１２Ｄは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｐ２内の第１の副期間Ｐｓ１における電流の平均値ＩＡ２１を求める。また、平均値演算器１１２Ｄは、濾過電流波形信号から、副期間特定信号を用いて特定した各第２の期間Ｐ２内の第２の副期間Ｐｓ２における電流の平均値ＩＡ２２を求める。なお、平均値演算器１１２Ｄは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

平均値演算器１１２Ｄによって求められた平均値ＩＡ２１及び平均値ＩＡ２２は、移動平均値演算器１１６Ｄに出力される。移動平均値演算器１１６Ｄは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２に関して既に得られている複数の平均値ＩＡ２１のうち、直近に実行された所定数のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２における第１の副期間Ｐｓ１について求められた所定個の平均値ＩＡ２１の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ２１）を求める。また、移動平均値演算器１１６Ｄは、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２に関して既に得られている複数の平均値ＩＡ２２のうち、直近に実行された所定数の第２段階Ｓ２における第２の副期間Ｐｓ２について求められた所定個の平均値ＩＡ２２の移動平均値（移動平均値ＩＭＡ２２）を求める。移動平均値演算器１１６Ｄによって求められた移動平均値ＩＭＡ２１及びＩＭＡ２２は、インピーダンス演算器１１８Ｄに出力される。なお、移動平均値演算器１１６Ｄは、例えば、ＣＰＵ、又は、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブル・ゲートアレイ）から構成され得る。

インピーダンス演算器１１８Ｄは、移動平均値ＩＭＡ２１及び移動平均値ＶＭＡ２１から、高周波電源３８Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ２１を求める。この移動平均値Ｉｍｐ２１は、絶対値と位相成分を含む。また、インピーダンス演算器１１８Ｄは、移動平均値ＩＭＡ２２及び移動平均値ＶＭＡ２２から、高周波電源３８Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ２２を求める。この移動平均値Ｉｍｐ２２は、絶対値と位相成分を含む。インピーダンス演算器１１８Ｄによって求められた移動平均値Ｉｍｐ２１及びＩｍｐ２２は、電源制御部３８ｅに出力される。移動平均値Ｉｍｐ２１及びＩｍｐ２２は、上述したように電源制御部３８ｅにおいて、高周波ＲＦ２の周波数の設定のために用いられる。

図１４に戻り、整合器４２Ａは、整合器４２と同様に、整合回路４２ａ、センサ４２ｂ、コントローラ４２ｃ、並びに、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを有している。以下、整合器４２Ａの各要素に関して、整合器４２の対応の要素と異なる点を説明する。

整合器４２Ａのセンサ４２ｂは、インピーダンスセンサ３８ｄと同様に、電源制御部３８ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ２の周波数を特定する信号を受け、当該信号によって特定される周波数に対応した成分のみを電圧波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電圧波形信号を生成する。そして、センサ４２ｂは、濾過電圧波形信号をコントローラ４２ｃに出力する。また、整合器４２Ａのセンサ４２ｂは、インピーダンスセンサ３８ｄと同様に、電源制御部３８ｅから第１の副期間Ｐｓ１及び第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波ＲＦ２の周波数を特定する信号を受け、当該信号によって特定される周波数に対応した成分のみを電流波形デジタル信号から抽出することにより、濾過電流波形信号を生成する。センサ４２ｂは、濾過電流波形信号をコントローラ４２ｃに出力する。

整合器４２Ａのコントローラ４２ｃは、移動平均値Ｉｍｐ２１又は移動平均値Ｉｍｐ２２が所定の調整範囲内に含まれない場合に電源制御部３８ｅから送出される上記の制御信号を受けると、移動平均値Ｉｍｐ２１と移動平均値Ｉｍｐ２２の平均値によって特定される高周波電源３８Ａの負荷インピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを制御する。或いは、整合器４２Ａのコントローラ４２ｃは、移動平均値Ｉｍｐ２１又は移動平均値Ｉｍｐ２２が所定の調整範囲内に含まれない場合に電源制御部３８ｅから送出される上記の制御信号を受けると、移動平均値Ｉｍｐ２２によって特定される高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを制御する。

以下、図１２〜図１５を参照して説明した高周波電源３６Ａ、整合器４０Ａ、高周波電源３８Ａ、及び、整合器４２Ａを有するプラズマ処理装置１において行われるインピーダンス整合の方法について説明する。図１６は、別の実施形態にかかるプラズマ処理方法において実行されるインピーダンス整合の方法を示す流れ図である。

図１６に示すインピーダンス整合の方法ＭＴＩは、方法ＭＴにおける第２段階Ｓ２において用いられる。第２段階Ｓ２以外の他の段階においては、整合器４０及び整合器４２に関して上述したインピーダンス整合が行われ得る。

方法ＭＴの実施の初期においては、サイクルＣＹが上述した移動平均値Ｉｍｐ１１、移動平均値Ｉｍｐ１２、移動平均値Ｉｍｐ２１、及び、移動平均値Ｉｍｐ２２を求めるに足る回数、実行されていない。したがって、方法ＭＴの実施の初期においては、上述した平均値ＶＡ１１、平均値ＩＡ１１、平均値ＶＡ１２、平均値ＩＡ１２、平均値ＶＡ２１、平均値ＩＡ２１、平均値ＶＡ２２、及び、平均値ＩＡ２２の算出、並びに、これらの蓄積のみが行われる。

サイクルＣＹが移動平均値Ｉｍｐ１１、移動平均値Ｉｍｐ１２、移動平均値Ｉｍｐ２１、及び、移動平均値Ｉｍｐ２２を求めるに足る回数だけ実行された後には、インピーダンスセンサ３６ｄにおいて移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２が求められ、インピーダンスセンサ３８ｄにおいて移動平均値Ｉｍｐ２１及び移動平均値Ｉｍｐ２２が求められる。

移動平均値Ｉｍｐ１１、移動平均値Ｉｍｐ１２、移動平均値Ｉｍｐ２１、及び、移動平均値Ｉｍｐ２２が求められた後には、各サイクルＣＹの第２段階Ｓ２において、図１６に示すように、判定Ｊ２０が行われる。判定Ｊ２０では、移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２が上述した調整可能範囲内にあるか否かが電源制御部３６ｅによって判定される。また、移動平均値Ｉｍｐ２１及び移動平均値Ｉｍｐ２２が上述した調整可能範囲内にあるか否かが電源制御部３８ｅによって判定される。

移動平均値Ｉｍｐ１１及び移動平均値Ｉｍｐ１２が上述した調整可能範囲内にあると判定された場合には、工程ＳＴ２１において、電源制御部３６ｅは、上述したように、第１の副期間Ｐｓ１における高周波ＲＦ１の周波数を設定し、第２の副期間Ｐｓ２における高周波ＲＦ１の周波数を設定する。続く工程ＳＴ２２において、電源制御部３６ｅは、上述したように、第１の副期間Ｐｓ１における高周波ＲＦ１のパワーを設定し、第２の副期間Ｐｓ２における高周波ＲＦ２のパワーを設定する。また、移動平均値Ｉｍｐ２１及び移動平均値Ｉｍｐ２２が上述した調整可能範囲内にあると判定された場合には、工程ＳＴ２１において、電源制御部３８ｅは、上述したように、第１の副期間Ｐｓ１における高周波ＲＦ２の周波数を設定し、第２の副期間Ｐｓ２における高周波ＲＦ２の周波数を設定する。続く工程ＳＴ２２において、電源制御部３８ｅは、上述したように、第１の副期間Ｐｓ１における高周波ＲＦ２のパワーを設定し、第２の副期間Ｐｓ２における高周波ＲＦ２のパワーを設定する。

一方、移動平均値Ｉｍｐ１１又は移動平均値Ｉｍｐ１２が上述した調整可能範囲内にないと判定された場合には、工程ＳＴ２３において、高周波電源３６Ａに関するインピーダンス整合を整合器４０Ａに行わせるために、電源制御部３６ｅから整合器４０Ａに制御信号が送出される。この制御信号を受けた整合器４０Ａのコントローラ４０ｃは、上述したように、高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４０ｄ及び４０ｅを制御する。また、移動平均値Ｉｍｐ２１又は移動平均値Ｉｍｐ２２が上述した調整可能範囲内にないと判定された場合には、工程ＳＴ２３において、高周波電源３８Ａに関するインピーダンス整合を整合器４２Ａに行わせるために、電源制御部３８ｅから整合器４２Ａに制御信号が送出される。この制御信号を受けた整合器４２Ａのコントローラ４２ｃは、上述したように、高周波電源３８Ａの負荷インピーダンスを整合ポイントに近づけるよう、アクチュエータ４２ｄ及び４２ｅを制御する。

第２段階Ｓ２における第１の副期間Ｐｓ１は、高周波ＲＦ２の供給の開始時点を含む期間であるので、第１の副期間Ｐｓ１では、給電ライン４３における反射波が、第２の副期間Ｐｓ２における反射波よりも大きくなり得る。これは、高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの変動によるものである。この現象については、高周波ＲＦ２についても同様である。したがって、高周波ＲＦ１の反射波を減少させるためには、第１の副期間Ｐｓ１と第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスを個別に高周波電源３６Ａの出力インピーダンスに整合させる必要がある。また、高周波ＲＦ２の反射波を減少させるためには、第１の副期間Ｐｓ１と第２の副期間Ｐｓ２それぞれの高周波電源３８Ａの負荷インピーダンスを個別に高周波電源３８Ａの出力インピーダンスに整合させる必要がある。図１６に示したインピーダンス整合の方法ＭＴＩによれば、実行済のサイクルＣＹの第２段階Ｓ２の第１の副期間Ｐｓ１の高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの移動平均値（移動平均値Ｉｍｐ１１）によって推定される高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスを高周波電源３６Ａの出力インピーダンスに近づけるよう、高周波ＲＦ１の周波数が調整される。また、第２の副期間Ｐｓ２における高周波ＲＦ１の周波数は、移動平均値Ｉｍｐ１２に基づき、同様に調整される。また、第１の副期間Ｐｓ１における高周波ＲＦ２の周波数は、移動平均値Ｉｍｐ２１に基づき、同様に調整される。また、第２の副期間Ｐｓ２における高周波ＲＦ２の周波数は、移動平均値Ｉｍｐ２２に基づき、同様に調整される。高周波電源３６Ａ及び高周波電源３８Ａは、高速に高周波の周波数を変更することができるので、方法ＭＴＩによれば、負荷インピーダンスの変化に高速に追従してインピーダンス整合を行うことが可能となる。

また、工程ＳＴ２２によれば、第１の副期間Ｐｓ１においてプラズマに結合される高周波ＲＦ１のパワーが不足する場合には、高周波ＲＦ１のパワーを補うことができる。また、工程ＳＴ２２によれば、第１の副期間Ｐｓ１においてプラズマに結合される高周波ＲＦ２のパワーが不足する場合には、高周波ＲＦ２のパワーを補うことができる。

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、高周波電源３６及び高周波電源３６Ａは、上部電極４６に高周波ＲＦ１を供給するように構成されていてもよい。また、方法ＭＴが適用されるプラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置に限定されるものではない。方法ＭＴは、第１電極及び第２電極を有する任意のプラズマ処理装置、例えば、誘導結合型のプラズマ処理装置にも適用され得る。

また、上述した方法ＭＴにおける複数のサイクルＣＹの各々は第１段階Ｓ１及び第２段階Ｓ２を含むサイクルであったが、複数のサイクルＣＹの各々が、第１段階Ｓ１の前に、又は、第２段階Ｓ２の後に、一以上の別の段階を含んでいてもよい。例えば、複数のサイクルＣＹの各々が第２段階Ｓ２の後に第３段階を含み、当該第３段階において、第１のガスと第１のガスに添加された第３のガスを含む第３の処理ガスが処理容器１０内に供給され、第３段階Ｓ３における高周波ＲＦ２のパワーが第２段階Ｓ２における高周波ＲＦ２のパワーよりも低下されてもよい。この場合に、上述した出力開始時点Ｔｏの決定手法と同様に、関数又はテーブルから第１のガスの流量及び第３のガスの流量に対応する第３の遅延時間を特定して、第３段階の開始時点と当該開始時点よりも前の第３のガスの出力開始時点との第３の時間差を、初期的に第３の遅延時間を用いて決定してもよく、この第３の時間差を第１の時間差と同様に調整してもよい。また、上述した出力停止時点Ｔｔの決定手法と同様に、関数又はテーブルから第１のガスの流量に対応する第４の遅延時間を特定して、第３段階の終了時点と当該終了時点よりも前の第３のガスの出力停止時点との第４の時間差を、初期的に第４の遅延時間を用いて決定してもよく、この第４の時間差を第２の時間差と同様に調整してもよい。

１…プラズマ処理装置、１０…処理容器、１６…サセプタ、１８…静電チャック、３６…高周波電源、３８…高周波電源、４０…整合器、４２…整合器、４３…給電ライン、４５…給電ライン、４６…上部電極、５５…ガス供給系、６６…排気装置、７２…制御部、７４…直流電源、１５０Ａ…演算部。

Claims (5)

1. プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
   前記プラズマ処理装置は、
   処理容器と、
   前記処理容器内にガスを供給するガス供給系と、
   前記処理容器内の空間がそれらの間に介在するように設けられた第１電極及び第２電極と、
   前記第１電極及び前記第２電極のうち一方の電極に供給されるプラズマ生成用の第１の高周波を出力する第１の高周波電源と、
   前記第２電極に供給されるイオン引き込み用の第２の高周波を出力する第２の高周波電源と、
   前記ガス供給系、前記第１の高周波電源、及び、前記第２の高周波電源を制御する制御部と、
   を備え、
   該プラズマ処理方法において、前記処理容器内において第１のガスを含む第１の処理ガスのプラズマを生成する第１段階、及び、第１段階に続き、前記処理容器内において前記第１のガスと該第１のガスに添加された第２のガスを含む第２の処理ガスのプラズマを生成する第２段階を、各々が含む複数回のサイクルが実行され、
   前記第１段階が行われる第１の期間、及び、該第１の期間に続き前記第２段階が行われる第２の期間にわたって、前記第１のガスが前記処理容器内に供給され、前記第１の高周波が前記一方の電極に供給され、
   前記第２の期間において前記第２電極に前記第２の高周波が供給され、
   前記第１の期間における前記第２の高周波のパワーが、前記第２の期間における前記第２の高周波のパワーよりも低いパワーに設定され、
   該プラズマ処理方法は、
   前記制御部による制御に応じて、前記第２の期間の開始時点に対して第１の時間差の分だけ前の出力開始時点に、前記ガス供給系からの前記第２のガスの出力を開始する工程と、
   前記制御部による制御に応じて、前記第２の期間の前記開始時点に、前記第２電極に対する前記第２の高周波の供給を開始する工程と、
   前記制御部による制御に応じて、前記第２の期間中且つ該第２の期間の終了時点に対して第２の時間差の分だけ前の出力停止時点に、前記ガス供給系からの前記第２のガスの出力を停止する工程と、
   前記制御部による制御に応じて、前記第２の期間の前記終了時点に、前記第２の高周波のパワーを低下させる工程と、
   を含み、
   前記制御部は、前記第１のガスの流量と前記第２のガスの流量に、前記ガス供給系が前記第２のガスの出力を開始した時点から前記処理容器内に前記第２のガスが供給される時点までの遅延時間を関連付ける関数又はテーブルを用いて、レシピにおいて指定された前記第２段階の前記第１のガスの流量と前記第２のガスの流量に関連付けられた第１の遅延時間を特定し、該第１の遅延時間を初期的に前記第１の時間差に設定し、
   前記制御部は、前記第１のガスの流量に、前記ガス供給系が前記第２のガスの出力を停止した時点から前記処理容器内への前記第２のガスの供給が終了する時点までの遅延時間を関連付ける関数又はテーブルを用いて、前記レシピにおいて指定された前記第２段階の前記第１のガスの流量に関連付けられた第２の遅延時間を特定し、該第２の遅延時間を初期的に前記第２の時間差に設定する、
   プラズマ処理方法。
2. 前記プラズマ処理装置は、
   前記一方の電極と前記第１の高周波電源を接続する第１の給電ラインと、
   前記第２電極と前記第２の高周波電源を接続する第２の給電ラインと、
   前記第１の高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための第１の整合器と、
   前記第２の高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための第２の整合器と、
   前記第１の高周波電源の負荷インピーダンス、負荷抵抗、及び、負荷リアクタンス、並びに、前記第１の高周波の反射波係数のうち何れかを含むパラメータを求める演算部と、
   を更に備え、
   前記複数回のサイクルのうち任意のサイクルの実行期間中の前記第２の期間の直前の前記出力開始時点と該任意のサイクルの該実行期間中の該第２の期間の前記開始時点との間の期間において第１の閾値を超える前記パラメータが前記演算部によって求められた場合に、前記制御部が、該第１の閾値を超える前記パラメータが求められた時点と前記任意のサイクルの前記実行期間中の前記第２の期間の前記開始時点との間の時間差の分、前記第１の時間差を減少させる、
   請求項１に記載のプラズマ処理方法。
3. 前記複数回のサイクルのうち任意のサイクルの実行期間中の前記第２の期間の直前の前記出力開始時点と該任意のサイクルの該実行期間中の該第２の期間の前記開始時点との間の期間において前記第１の閾値を超える前記パラメータが前記演算部によって求められなかった場合に、前記制御部が、前記第１の時間差を所定時間分、増加させる、
   請求項２に記載のプラズマ処理方法。
4. 前記複数回のサイクルのうち任意のサイクルの実行期間中の前記第２の期間中の前記出力停止時点と該任意のサイクルの前記実行期間中の前記第２の期間の前記終了時点との間の期間おいて第２の閾値を超える前記パラメータが前記演算部によって求められた場合に、前記制御部が、該第２の閾値を超える前記パラメータが求められた時点と該任意のサイクルの前記実行期間中の前記第２の期間の前記終了時点との間の時間差の分、前記第２の時間差を減少させる、請求項２又は３に記載のプラズマ処理方法。
5. 前記複数回のサイクルのうち任意のサイクルの実行期間中の前記第２の期間中の前記出力停止時点と該任意のサイクルの前記実行期間中の前記第２の期間の前記終了時点との間の期間おいて前記第２の閾値を超える前記パラメータが前記演算部によって求められなかった場合に、前記制御部が、前記第２の時間差を所定時間分、増加させる、
   請求項４に記載のプラズマ処理方法。

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