TWI493591B - Automatic integration device and plasma processing device - Google Patents

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TWI493591B
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Description

自動整合裝置及電漿處理裝置
本發明係關於在高頻電源與負荷之間自動取得阻抗整合之自動整合裝置、及使用其之電漿處理裝置。
半導體裝置及FPD(Flat Panel Display)之製造過程中，經常使用到利用電漿進行蝕刻、堆積、氧化、濺鍍等處理之電漿處理裝置。於電漿處理裝置，電漿之生成使用高頻時，於腔室之中或外配置高頻電極(或天線)，從高頻供電部對該高頻電極供應一定頻率(通常為13.56MHz以上)之高頻。此外，自由控制從電漿入射至被處理基板之離子之能量時，將支撐基板之載置台當做高頻電極使用，從高頻供電部對該高頻電極供應一定頻率(通常為13.56MHz以下)之高頻。
此種高頻供電部，不但被當做輸出高頻之高頻電源來使用，亦被當做以取得高頻電源側之阻抗與負荷側(電極、電漿、腔室)之阻抗間之整合(匹配)為目的之整合裝置來使用。高頻電源與傳輸電纜，因為通常被以50Ω之純電阻輸出來進行設計，故連整合電路在內之負荷側阻抗為50Ω，亦即，以反射波之電力為最小之方式，來設定或調節整合裝置內之阻抗。
一般而言，使用於電漿處理裝置之整合裝置，含有複數之可調整反應元件，藉由以步進馬達等來選擇可調整反應元件之值或阻抗‧位置，來構成可調整控制負荷側阻抗之自動整合裝置。
此種自動整合裝置，於電漿處理中，因為壓力變動等而可調整電漿負荷之阻抗時，可調整地調整該等可調整反應元件之阻抗‧位置而自動地進行負荷側阻抗之補正來配合整合點(50Ω)。為了執行該自動匹配，自動整合裝置，具備用以測定負荷側阻抗之電路、及使負荷側阻抗之測定值與整合點(50Ω)一致並通過步進馬達可調整地控制各可調整反應元件之阻抗‧位置之控制器等。
一般而言，此種自動整合裝置，於整合電路內，具備相對於高頻電源分別與負荷並聯及串聯連接之2個可調整電容器做為可調整反應元件。此處，與負荷並聯連接之第1可調整電容器之靜電容，係具有可調整地調整負荷側阻抗之絕對值的支配作用。另一方面，與負荷串聯連接之第2可調整電容器之靜電容，係具有可調整地調整負荷側阻抗之相位(RF電壓與RF電流之相位差)的支配作用。
典型之傳統自動整合裝置，係將阻抗測定電路所得到之負荷側阻抗之絕對值及相位之測定值，與整合點之值，亦即，絕對值基準值及相位基準值，分別進行比較來求取絕對值誤差及相位誤差，以絕對值誤差接近零之方式變更第1可調整電容器之靜電容(電容位置)，並以相位誤差接近零之方式變更第2可調整電容器之靜電容(電容位置)(例如，專利文獻1)。
[專利文獻1]日本特開平10-209789號公報
於電漿處理裝置，腔室內之壓力變動容易導致電漿負荷之阻抗變動且呈現不安定之變化。所以，自動整合裝置，要求能迅速且正確地追蹤負荷側阻抗之變化的自動匹配動作。
此點，如上所述之傳統自動整合裝置，演算阻抗之絕對值誤差及相位誤差以使其接近零之方式可調整控制第1及第2可調整電容器使其進行垂直相交之機能分擔的自動匹配方式，因為與負荷側阻抗之調整之兩可調整電容器的作用實態有很大的偏離，故難以於短時間確實地收斂至整合點附近。
亦即，實際上，第1可調整電容器不但對負荷側阻抗之絕對值產生作用，也會對相位產生作用，第2可調整電容器不但對負荷側阻抗之相位產生作用，也會對絕對值產生作用。所以，以使絕對值誤差接近零之方式可調整第1可調整電容器之電容位置時，負荷側阻抗之動作點，於絕對值方面，會接近整合點，然而，相位方面，可能出現偏離整合點之情形。另一方面，以使相位誤差接近零之方式可調整第2可調整電容器之電容位置時，負荷側阻抗之動作點，於相位方面，會接近整合點，然而，絕對值方面，可能出現偏離整合點之情形。上述垂直相交型之自動匹配方式，因為未依據兩可調整電容器之作用之實態，且不具有確實使動作點隨時安定地收斂於整合點附近之演算，而出現振盪、或花費較多時間才能達到整合。
為了解決上述傳統技術問題點，本發明提供於自動匹配動作不會招致不必要之速度降低及振盪，且可以短時間有效率且實質地確立整合狀態之自動整合裝置及使用其之電漿處理裝置。
本發明之第1觀點的自動整合裝置，係於輸出一定頻率之高頻之高頻電源與接受前述高頻之供應之負荷之間，自動取得阻抗之整合的自動整合裝置，具備：相對於前述高頻電源與前述負荷並聯連接之第1可調整電容器；用以調整前述第1可調整電容器之靜電容的第1階段型電容可調整機構；相對於前述高頻電源與前述負荷串聯連接之第2可調整電容器；用以調整前述第2可調整電容器之靜電容的第2階段型電容可調整機構；針對從前述高頻電源之輸出端子所看見之負荷側之阻抗，測定其絕對值及相位之阻抗測定部；以及對應由前述阻抗測定部所得到之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之測定值，以使前述絕對值測定值及前述相位測定值分別儘可能接近特定之絕對值基準值及相位基準值的方式，經由前述第1及第2階段型電容可調整機構可調整地控制前述第1及第2可調整電容器之靜電容的控制器。其次，前述控制器具有：於前述負荷側阻抗之絕對值及相位為互相垂直相交之2個座標軸之阻抗座標上，具有對應於針對前述第1可調整電容器之靜電容之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之設定變化率的第1斜率，且以通過由前述絕對值基準值及前述相位基準值之座標位置所表示之整合點之第1基準線為目標，或者，具有對應於針對前述第2可調整電容器之靜電容之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之設定變化率的第2斜率，且以通過前述整合點之第2基準線為目標，以使由前述絕對值測定值及前述相位測定值之座標位置所表示之動作點相對接近前述整合點之第1近接範圍內之方式，可調整地控制前述第1及第2可調整電容器之至少一方之靜電容的第1匹配控制部；及於前述阻抗座標上，前述動作點進入前述第1近接範圍內後，以與前述第1或第2基準線垂直相交且通過前述整合點之第3基準線為目標，使前述動作點相對接近前述整合點之第2近接範圍內之方式，可調整地控制前述第1或第2可調整電容器之至少一方之靜電容的第2匹配控制部。
上述第1觀點之自動整合裝置時，於阻抗座標上，動作點位於上述第1近接範圍之外時，藉由第1匹配控制部，使動作點朝整合點以較大步幅進行階段性移動。其次，動作點進入上述第1近接範圍之中時，利用第2匹配控制部，使動作點朝整合點以較小步幅進行階段性移動，而使其收斂於上述第2近接範圍內。
本發明之第2觀點之自動整合裝置，係於輸出一定頻率之高頻之高頻電源與接受前述高頻之供應之負荷之間，自動取得阻抗整合之自動整合裝置，具備；相對於前述高頻電源與前述負荷並聯連接的第1可調整電容器；用以階段地調整前述第1可調整電容器之靜電容的第1階段型電容可調整機構；相對於前述高頻電源與前述負荷串聯連接的第2可調整電容器；用以階段地調整前述第2可調整電容器之靜電容的第2階段型電容可調整機構；針對從前述高頻電源之輸出端子所看見之負荷側之阻抗，測定其絕對值及相位的阻抗測定部；以及對應由前述阻抗測定部所得到之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之測定值，以使前述絕對值測定值及前述相位測定值分別儘可能接近特定之絕對值基準值及相位基準值的方式，經由前述第1及第2階段型電容可調整機構可調整地控制前述第1及第2可調整電容器之靜電容的控制器。其次，前述控制器，具有：於前述負荷側阻抗之絕對值及相位為互相垂直相交之2個座標軸與阻抗座標上，具有對應於前述第1可調整電容器之靜電容之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之設定變化率的第1斜率，且以通過由前述絕對值基準值及前述相位基準值之座標位置表示之整合點之第1基準線為目標，或者，具有對應於前述第2可調整電容器之靜電容之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之設定變化率的第2斜率，且以通過前述整合點之第2基準線為目標，以使由前述絕對值測定值及前述相位測定值之座標位置所表示之動作點儘可能接近前述第1或第2基準線之方式，可調整地控制前述第1及第2可調整電容器之至少一方之靜電容的第1匹配控制部；及於前述阻抗座標上，前述動作點儘可能接近前述第1或第2基準線後，以與前述第1或第2基準線垂直相交且通過前述整合點之第3基準線為目標，使前述動作點儘可能接近前述第3基準線之方式，可調整地控制前述第1或第2可調整電容器之至少一方之靜電容的第2匹配控制部。
上述第2觀點之自動整合裝置，於阻抗座標上，動作點遠離上述第1或第2基準線時，藉由第1匹配控制部使動作點朝上述第1或第2基準線以較大步幅進行階段性移動。其次，動作點儘可能接近上述第1或第2基準線時，其後，利用第2匹配控制部，使動作點朝整合點以較小步幅進行階段地移動，而使其收斂於儘可能接近上述第3基準線之位置。
本發明之第1觀點之電漿處理裝置，具有：可供被處理基板進出並收容，且可進行真空排氣之處理容器；對前述處理容器內供應期望之處理氣體的處理氣體供應部；於前述處理容器內，以高頻放電生成前述處理氣體之電漿的電漿生成部；輸出被使用於前述高頻放電之一定頻率之高頻的高頻電源；以及連結於前述高頻電源與前述電漿生成部之間之本發明的自動整合裝置。
本發明之第2觀點之電漿處理裝置，具有：可供被處理基板進出並收容，且可進行真空排氣之處理容器；對前述處理容器內供應期望之處理氣體的處理氣體供應部；於前述處理容器內，生成前述處理氣體之電漿的電漿生成部；於前述處理容器內，用以載置保持前述基板之電極；輸出一定頻率之高頻，用以控制從前述電漿射入前述電極上之前述基板之離子能量的高頻電源；以及連結於前述高頻電源與前述電極之間之本發明的自動整合裝置。
依據本發明之自動整合裝置，藉由上述構成及作用，於自動匹配動作時，不會招致不必要之速度降低及振盪，且可以於短時間確立效率良好之實質整合狀態。
依據本發明之電漿處理裝置，藉由具備本發明之自動整合裝置，可以提高利用高頻之電漿生成或離子導入控制之機能，並提高裝置性能。
以下，參照附錄圖式，針對本發明之良好實施形態進行說明。
第1圖，係適用本發明之自動整合裝置之良好例之電漿處理裝置的構成。該電漿處理裝置，係由RF下部2頻施加方式之電容結合型電漿蝕刻裝置所構成，例如，具有鋁或不鏽鋼等之金屬製圓筒型腔室(處理容器)10。腔室10進行保安接地。
於腔室10內，配設有以載置被處理基板，例如，半導體晶圓W之圓板狀下部電極或承載器12。該承載器12，例如，係鋁所構成，介由絕緣性之筒狀保持部14支撐於從腔室10底部垂直朝上方延伸之筒狀支撐部16。於筒狀保持部14之上面，配置著環狀圍繞承載器12之上面，例如，由石英或矽所構成之聚焦環18。
於腔室10之側壁與筒狀支撐部16之間，形成有排氣路20，於該排氣路20之入口或途中，裝設著環狀之折流板22，且於底部配設著排氣口24。於該排氣口24介由排氣管26連接著排氣裝置28。排氣裝置28，具有真空泵，可以使腔室10內之處理空間減壓至特定真空度。於腔室10之側壁，裝設著開關半導體晶圓W之搬出入口的閘閾30。
承載器12，介由第1整合器34及供電棒36，電性連接著電漿生成用之第1高頻電源32。該第1高頻電源32，輸出適合電容結合型電漿之生成的特定頻率，例如，輸出40MHz之第1高頻RFH 。第1整合器34，於第1高頻電源32與負荷(主要為承載器、電漿、腔室)之間取得阻抗之整合。此外，於腔室10之天花板部，配設有後述之噴灑頭38做為接地電位之上部電極。所以，來自第1高頻電源32之第1高頻，被以電容施加於承載器12與噴灑頭38之間。
此外，承載器12，介由第2整合器72及供電棒36，電性連接著離子導入用之第2高頻電源70。該第2高頻電源70，輸出適合用以控制被導入至承載器12上之半導體晶圓W之離子之能量的特定頻率，例如，輸出3.2MHz之第2高頻RFL 。第2整合器72，取得第2高頻電源70與負荷(主要為承載器、電漿、腔室)間之阻抗整合。
於承載器12之上面，配設有以靜電吸附力保持半導體晶圓W之靜電夾頭40。該靜電夾頭40，將由導電膜所構成之電極40a夾持於一對絕緣膜40b、40c之間，電極40a，介由開關43，電性連接著直流電源42。藉由來自直流電源42之直流電壓，可以靜電力將半導體晶圓W吸附保持於夾頭上。
於承載器12之內部，例如，配設有於圓周方向延伸之冷媒室44。介由配管48，50，利用冷卻單元46對該冷媒室44循環供應例如冷卻水之特定溫度之冷媒。冷媒之溫度可以控制靜電夾頭40上之半導體晶圓W的處理溫度。此外，來自傳熱氣體供應部52之傳熱氣體，例如，He氣體，介由氣體供應翼54供應給靜電夾頭40之上面與半導體晶圓W之背面之間。
天花板部之噴灑頭38，具有有多數氣體通氣孔56a之下面的電極板56、及以可裝卸方式支撐該電極板56之電極支撐体58。於電極支撐体58之內部，配設有緩衝室60，於該緩衝室60之氣體導入口60a，連接著來自處理氣體供應部62之氣體供應配管64。
主控制部68，整體地控制該電漿蝕刻裝置內之各部，例如，排氣裝置28、第1高頻電源32、第1整合器34、靜電夾頭用之開關43、冷卻單元46、傳熱氣體供應部52、處理氣體供應部62、第2高頻電源70、及第2整合器72等之動作。
該電漿蝕刻裝置，為了進行蝕刻，首先，在打開閘閾30之狀態下，將加工對象之半導體晶圓W搬入腔室10內並載置於靜電夾頭40之上。其次，由處理氣體供應部62以特定流量及流量比將蝕刻氣體(一般混合氣體)導入腔室10內，由排氣裝置28使腔室10內之壓力成為設定值。此外，由第1高頻電源32以特定功率所輸出之第1高頻RFH 介由第1整合器34供應給承載器12，同時，由第2高頻電源70以特定功率所輸出之第2高頻RFL 介由第2整合器72供應給承載器12。此外，由傳熱氣體供應部52對靜電夾頭40與半導體晶圓W之間之接觸界面供應傳熱氣體(He氣體)，同時，導通開關43由直流電源42對靜電夾頭40之電極40a施加高壓之直流電壓，以靜電夾頭40之靜電吸附力將傳熱氣體密封於上述接觸界面。由噴灑頭38所吐出之蝕刻氣體，藉由兩電極12、38間之高頻放電而電漿化，藉由該電漿生成之自由基及離子，對半導體晶圓W之主面進行蝕刻。
該電漿蝕刻裝置時，電漿生成用之高頻供電部所含有之第1整合器34、及離子導入用之高頻供電部所含有之第2整合器72之任一，皆可適用本發明之自動整合裝置。
所以，該實施形態之電漿蝕刻裝置，藉由將本發明之自動整合裝置當做第1整合器34來使用，可以高速且精確的自動匹配來安定且有效率地生成電漿，而且，藉由將本發明之自動整合裝置當做第2整合器72來使用，可以高速且精確的自動匹配來安定且有效率地進行離子導入控制。
以下，參照第2圖～第11圖，針對適用於該電漿蝕刻裝置之第1整合器34或第2整合器72之本發明的自動整合裝置進行說明。
第2圖，係本發明之一實施形態之自動整合裝置34(72)的主要構成。該自動整合裝置34(72)，具有當做整合電路內之可調整反應元件使用之2個可調整電容器80、82。此處，第1及第2可調整電容器80、82，相對於高頻電源32(70)，係分別並聯及串聯連接於腔室10側之電漿負荷。此外，於整合電路內，亦可包含兩可調整電容器80、82以外之阻抗元件，例如，電感線圈(未圖示)。
該自動整合裝置34(72)，為了可執行自動匹配動作，而具有阻抗測定部84、第1及第2步進馬達86、88、以及控制器90。
阻抗測定部84，配設於整合電路之前段，測定從高頻電源32(70)供應給電漿負荷之RF電壓及RF電流，由RF電壓測定值與RF電流測定值，演算包含整合電路在內之負荷側之阻抗Z之絕對值及相位(RF電壓與RF電流之相位差)的測定值ZMm 、Zθm 。
控制器90，因應阻抗測定部84所得到之負荷側阻抗Z之絕對值測定值ZMm 及相位測定值Zθm ，使絕對值測定值ZMm 及相位測定值Zθm 分別接近特定絕對值基準值ZMs 及相位基準值Zθs 或位於一定範圍內，而介由當做階段型電容可調整機構之第1及第2步進馬達86、88，階段地調整控制第1及第2可調整電容器80、82之靜電容(電容位置)。
該自動整合裝置34(72)之整合點Zs 設定成與高頻電源32(70)之輸出阻抗相等之純電阻值之50Ω(Zs =50+j0)。所以，ZMs =50、Zθs =0。
控制器90，係由微電腦所構成，用以管理自動匹配動作之整體控制，也與主控制部68(第1圖)，進行必要之控制信號及資料的授受。本實施形態之自動整合裝置34(72)之主要特徵，係自動匹配動作之控制器90的機能(尤其是，控制演算)。
第3圖，係自動匹配動作之控制器90之控制演算步驟。該自動整合裝置34(72)之自動匹配動作，係針對腔室10內之處理對象或半導體晶圓W，開始電漿處理之同時開始執行，過程中，一旦成為實質整合狀態，而固定第1及第2可調整電容器80、82之電容位置後，因為壓力變動干擾等而未能整合時，立即開始或重新開始執行。
控制器90，於自動整合裝置34(72)依據來自主控制部68之指令而運轉之期間，保持依每一定週期通過阻抗測定部84，取得負荷側阻抗之絕對值測定值ZMm 及相位測定值Zθm (步驟S1 )。
控制器90，可以軟體方式構築負荷側阻抗Z之絕對值ZM及相位Zθ為互相垂直相交之2個座標軸的阻抗座標系，於該阻抗座標上，可以隨時識別掌握絕對值基準值ZMs 及相位基準值Zθs 之座標位置所表示之整合點Zs ，及絕對值測定值ZMm 及相位測定值Zθm 之座標位置所表示之動作點Zp 。此處，動作點Zp 亦對應於第1及第2可調整電容器80、82之當時之靜電容(電容位置)C1 、C2 。
控制器90，如上面所述，依據以一定週期取得之負荷側阻抗Z之絕對值測定值ZMm 及相位測定值Zθm ，判定開始或繼續自動匹配動作(亦即，移動動作點Zp )、或必須結束(亦即，使動作點Zp 固定於現在之位置)(步驟S2 )。具體而言，動作點Zp 進入預先設定於整合點Zs 之周圍之特定內側近接範圍中時，使動作點Zp 固定於現在之位置(步驟S3 →S4 )。然而，動作點Zp 位於上述內側近接範圍之外時，進入移動動作點Zp 之處理(步驟S3 →S5 )。
移動動作點Zp 前，先要選定或決定動作點移動控制之演算(步驟S6 )。本實施形態時，控制器90，備有2種整合演算，因應動作點Zp 是否進入預先設定於整合點Zs 之周圍之特定外側近接範圍中，來區別使用(步驟S7 )。
亦即，控制器90，動作點Zp 位於外側近接範圍之外時，使用第1整合演算(第1匹配控制部)，而使動作點Zp 朝整合點Zs 以較大步幅進行階段性移動(步驟S8 )。其次，動作點Zp 進入外側近接範圍之中時，使用第2整合演算(第2匹配控制部)，而使動作點Zp 朝整合點Zs 以較小步幅進行階段性移動(步驟S9 )。
第4圖及第5圖，係用以針對本實施形態之第1整合演算(第1匹配控制部)的機能進行說明。
首先，進行使動作點Zp 於阻抗座標上移動之基本操作進行說明。本實施形態時，若能分別調整第1及第2可調整電容器80、82之電容位置C1 、C2 ，則將負荷側阻抗Z之絕對值ZM及相位Zθ雙方變化之實際現象儘可能忠實地呈現於整合演算。以其為目的之良好實施例，係設定第1可調整電容器80之電容位置C1 之1階段可調整時之負荷側阻抗Z之絕對值ZM及相位Zθ之變化量δZM1 、δZθ1 ，且設定第2可調整電容器82之電容位置C2 之1階段可調整時之負荷側阻抗Z之絕對值ZM及相位Zθ之變化量δZM2 、δZθ2 。
如此，於阻抗座標上，可任意調整第1可調整電容器80之電容位置C1 時，動作點Zp 於第1斜率R1 (R1 =δZθ1 /δZM1 )之直線上移動，可任意調整第2可調整電容器82之電容位置C2 時，動作點Zp 於第2斜率R2 (R2 =δZθ2 /δZM2 )之直線上移動。
此處，第1及第2可調整電容器80、82之電容位置C1 、C2 可分別調整1階段時，於阻抗座標上之移動動作點Zp 之方向性的邏輯，可以為第4A圖～第4B圖所示之4種形態。此外，相對於C1 、C2 之負荷側阻抗Z之絕對值ZM及相位Zθ的變化率為負。亦即，C1 、C2 可分別朝正方向調整1階段(+1)時，動作點Zp 朝絕對值測定值ZMm 及相位測定值Zθm 之任一皆減少之方向移動，C1 、C2 可分別朝負方向調整1階段(-1)時，動作點Zp 朝絕對值測定值ZMm 及相位測定值Zθm 之任一皆增大之方向移動。此外，係C1 先調整1階段，然後C2 再調整1階段。
第4A圖，係C1 為可調整+1、C2 為可調整+1時(ΔC1 =+1、ΔC2 =+1)。此時，藉由C1 之可調整+1，C2 座標軸從C2 (j)朝左上之C2 (j+1)進行1間距移動，且藉由C2 之可調整+1，C1 座標軸從C1 (i)朝右下之C1 (i+1)進行1間距移動，動作點從C1 (i)與C2 (j)之交點Zp (k)移動至C1 (i+1)與C2 (j+1)之交點Zp (k+1)。
第4B圖，係C1 可調整+1、C2 可調整-1時(ΔC1 =+1、ΔC2 =-1)。此時，藉由C1 之可調整+1，C2 座標軸從C2 (j)朝左上之C2 (j+1)進行1間距移動，且藉由C2 之可調整-1，C1 座標軸從C1 (i)朝左上之C1 (i+1)進行1間距移動，動作點從C1 (i)與C2 (j)之交點Zp (k)移動至C1 (i+1)與C2 (j+1)之交點Zp (k+1)。
第4C圖，係C1 可調整-1、C2 可調整+1時(ΔC1 =-1、ΔC2 =+1)。此時，藉由C1 之可調整-1，C2 座標軸從C2 (j)朝右下之C2 (j+1)進行1間距移動，且藉由C2 之可調整+1，C1 座標軸從C1 (i)朝右下之C1 (i+1)移動1間距，動作點從C1 (i)與C2 (j)之交點Zp (k)移動至C1 (i+1)與C2 (j+1)之交點Zp (k+1)。
第4D圖，係C1 可調整-1、C2 可調整-1時(ΔC1 =-1、ΔC2 =-1)。此時，藉由C1 之可調整-1，C2 座標軸從C2 (j)朝右下之C2 (j+1)進行1間距移動，且藉由C2 之可調整-1，C1 座標軸從C1 (i)朝左上之C1 (i+1)進行1間距移動，動作點從C1 (i)與C2 (j)之交點Zp (k)移動至C1 (i+1)與C2 (j+1)之交點Zp (k+1)。
本實施形態之第1整合演算，係利用如上面所述之動作點Zp 之移動之4種基本移動形態(第4A圖～第4D圖)中的第2種(第4B圖)。亦即，如第5圖所示，理想上，C1 座標軸與C2 座標軸同時通過原點O(整合點Zs )時，動作點Zp 與整合點Zs 一致，而為完全取得整合之狀態。以此觀點而言，第1整合演算時，分別以通過原點O(整合點Zs )之C1座標軸及C2 座標軸做為第1及第2基準線C1S 、C2S ，於每一定週期使當時之C1 座標軸C1 (i)(接著，動作點Zp )朝接近第1基準線C1S 之方向來將C2 調整1階段，於每一定週期使當時之C2 座標軸C2 (j)(接著，動作點Zp )朝接近第2基準線C2S 之方向來將C1 調整1階段，所以，只要選擇採用第2種(第4B圖)基本移動形態(ΔC1 =+1、ΔC2 =-1)即可。
本基本移動形態(ΔC1 =+1、ΔC2 =-1)，控制邏輯係採用以下之演算式(1)、(2)。
ΔC1 =[R2 ‧ZM-Zθ]=±1　…(1)
ΔC2 =[-R1 ‧ZM+Zθ]=±1　…(2)
此處，上述之演算式(1)，R2 ‧ZM-Zθ之值為正時，代表ΔC1 =+1，R2 ‧ZM-Zθ之值為負時，代表ΔC1 =-1。亦即，如第6A圖所示，於阻抗座標上，由第2基準線C2S 所分割之2個區域(空白區域/斜線區域)當中，動作點Zp 位於右側之空白區域內時，R2 ‧ZM-Zθ之值為正，選擇ΔC1 =+1之1階段可調整控制，動作點Zp 位於左側之斜線區域內時，R2 ‧ZM-Zθ之值為負，選擇ΔC1 =-1之1階段可調整控制。任一種情形時，皆藉由ΔC1 之1階段可調整控制，使當時之C2 座標軸C2 (j)朝接近第2基準線C2S 之方向進行1間距移動。
此外，上述之演算式(2)，-R1 ‧ZM+Zθ之值為正時，代表ΔC2 =+1，-R1 ‧ZM+Zθ之值為負時，代表ΔC2 =-1。亦即，如第6B圖所示，於阻抗座標上，由第1基準線C1S 所分割之2個區域(空白區域/斜線區域)當中，動作點Zp 位於右側之空白區域內時，-R1 ‧ZM+Zθ之值為負，選擇ΔC2 =-1之1階段可調整控制，動作點Zp 位於左側之斜線區域內時，-R1 ‧ZM+Zθ之值為正，選擇ΔC2 =+1之1階段可調整控制。任一種情形時，皆藉由ΔC2 之1階段可調整控制，使當時之C1 座標軸C1 (i)朝接近第1基準線C1S 之方向進行1間距移動。
第1整合演算時，重要的一點，就是演算式(1)、(2)非常簡單，而且因為未使用圖表，演算處理及動作點移動處理(步驟S8 )可以短時間來高速執行。
此外，上述之例(第4A圖～第4D圖)時，乍看之下，使用第4A圖之基本移動形態(ΔC1 =+1、ΔC2 =+1)比使用第4B圖之基本移動形態，動作點Zp 似乎更接近原點O(整合點Zs )。然而，即使局部時可能如此，若使用第4A圖之基本移動形態的話，因為C1 座標軸C1 (i)朝遠離第1基準線C1S 之方向(右下)移動，結果，無法期望其收斂於整合點。
參照第7圖，以具體例針對第1整合演算(第1匹配控制部)之動作點移動處理(步驟S8 )的作用進一步進行詳細說明。
本例時，係將第1可調整電容器80之電容位置C1 為1階段可調整時之負荷側阻抗Z之絕對值ZM及相位Zθ之變化量δZM1 、δZθ1 設定成-1、-2，而C1 座標軸之斜率(第1斜率)R1 為2。此外，並將第2可調整電容器82之電容位置C2 為1階段可調整時之負荷側阻抗Z之絕對值ZM及相位Zθ之變化量δZM2 、δZθ2 設定成-2、-6，而C2 座標軸之斜率(第2斜率)R2 為3。
此時，C1 座標軸C1 (i)、C1 (i+1)、…之絕對值ZM軸上之間隔為1，相位Zθ軸上之間隔為2。另一方面，C2 座標軸C2 (j)、C1 (j+1)、…之絕對值ZM軸上之間隔為1/3，相位Zθ軸上之間隔為1。此外，上述演算式(1)、(2)如下所示。
ΔC1 =[3ZM-Zθ]=±1　…(1)
ΔC2 =[-2ZM+Zθ]=±1　…(2)
此外，本具體例時，為了於ΔC1 之感度(增益)與ΔC2 之感度(增益)之間取得平衡，而每1週期使在相對較小間隔之C2 座標軸移動之C1 進行1階段調整，並每2週期使在相對較大間隔之C2 座標軸移動之C2 進行1階段調整。
第7圖中，第1動作點Zp (1)係位於C1 座標軸C1 (3)與C2 座標軸C2 (6)之交點，其座標位置(ZMm ,Zθm )為(1.5,-2)。
(1)　此時，第1週期時，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制與ΔC2 =-1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸，從C2 (6)朝左上1間距相鄰之C2 (7)移動，且C1 座標軸從C1 (3)朝左上1間距相鄰之C1 (4)移動，動作點Zp 移動至C1 (4)與C2 (7)之交點Zp (2)。該移動目的地之動作點Zp (2)的座標位置(ZMm ,Zθm )為(2.5,2)。
(2)　其後之第2週期時，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸，從C2 (7)朝左上1間距相鄰之C2 (8)移動，動作點Zp 移動至C1 (4)與C2 (8)之交點Zp (3)。該移動目的地之動作點Zp (3)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(1.5,0)。
(3)　其後之第3週期時，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制與ΔC2 =-1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸，從C2 (8)朝左上1間距相鄰之C2 (9)移動，C1 座標軸，從C1 (4)朝左上1間距相鄰之C1 (5)移動，動作點Zp 移動至C1 (5)與C2 (9)之交點Zp (4)。該移動目的地之動作點Zp (4)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(2.5,4)。
(4)　其後之第4週期時，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸，從C2 (9)朝左上1間距相鄰之C2 (10)移動，動作點Zp 移動至C1 (5)與C2 (10)之交點Zp (5)。該移動目的地之動作點Zp (5)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(1.5,2)。
(5)　其後之第5週期時，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制與ΔC2 =-1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸從C2 (10)朝左上1間距相鄰之C2 (11)移動，C1 座標軸從C1 (5)朝左上1間距相鄰之C1 (6)移動，動作點Zp移動至C1 (6)與C2 (11)之交點Zp (6)。該移動目的地之動作點Zp (6)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(2.5,6)。
(6)　其後之第6週期，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸從C2 (11)朝左上1間距相鄰之C2 (12)移動，動作點Zp 移動至C1 (6)與C2 (12)之交點Zp (7)。該移動目的地之動作點Zp (7)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(1.5,4)。
如上面所述，藉由以一定週期重複執行利用第1整合演算(第1匹配控制部)之動作點移動處理(步驟S8 )，使C1 座標軸以C1 (3)→C1 (4)→C1 (5)→C1 (6)之方式接近第1基準線C1s ，使C2 座標軸以C2 (6)→C2 (7)→C2 (8)→C2 (9)→C2 (10)→C2 (11)→C2 (12)之方式接近第2基準線C2S ，接著，即使一邊使動作點Zp 以Zp (1)→Zp (2)→Zp (3)→Zp (4)→Zp (5)→Zp (6)→Zp (7)進行，卻可使其確實地接近原點O(整合點ZS )。
然而，若之後仍持續使用第1整合演算(第1匹配控制部)，則如第8圖所示，動作點Zp 無法收斂於原點O(整合點ZS )附近。
(7)　亦即，依據第1整合演算(第1匹配控制部)，其後之第7週期時，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制與ΔC2 =+1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸從C2 (12)朝左上1間距相鄰之C2 (13)移動，C1 座標軸從C1 (6)朝右下1間距相鄰之C1 (5)移動，動作點Zp 移動至C1 (5)與C2 (13)之交點Zp (8)。該移動目的地之動作點Zp (8)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(-1.5,-4)。
(8)其次，其後之第8週期，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =-1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸從C2 (13)朝右下1間距相鄰之C2 (12)移動，動作點Zp 移動至C1 (5)與C2 (12)之交點Zp (9)。該移動目的地之動作點Zp (9)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(-0.5,-2)。
(9)此外，其後之第9週期，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制與ΔC2 =-1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸從C2 (12)朝左上1間距相鄰之C2 (13)移動，C1 座標軸從C1 (5)朝左上1間距相鄰之C1 (6)移動，動作點Zp 移動至C1 (6)與C2 (13)之交點Zp (10)。該移動目的地之動作點Zp (10)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(0.5,2)。
(10)此外，其後之第10週期，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =-1之1階段可調整控制。結果，C2 座標軸從C2 (13)朝右下1間距相鄰之C2 (12)移動，動作點Zp 移動至C1 (6)與C2 (12)之交點Zp (11)。該移動目的地之動作點Zp (11)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(1.5,4)，回到第6週期移動時之動作點Zp (7)之位置。
如此，若持續使用第1整合演算(第1匹配控制部)，動作點Zp 只會延著Zp (7)→Zp (8)→Zp (9)→Zp (10)→Zp (11)之軌跡進行循環移動，而絕對不會更為接近原點O(整合點ZS )。
本具體例時，對應C2 之階段可調整而移動之C1 座標軸及對應C1 之階段可調整而移動之C2 座標軸，皆會跨過原點O(整合點ZS )，但因為皆不會與第1及第2基準線C1S 、C2S 重疊，故動作點Zp 無法與原點O(整合點ZS )正確一致。亦即，原本就末期望完全整合狀態。
然而，C1 座標軸之C1 (5)與C2 座標軸之C2 (11)之交點ZA (0.5,0)及C1 座標軸之C1 (6)與C2 座標軸之C2 (14)之交點ZB (-0.5,0)位於極為接近原點O(整合點ZS )之位置。可以使動作點Zp 收斂於交點ZA 、ZB 之其中一方(此自動整合裝置之實力範圍內)，藉此，可以得到與完全整合狀態為實用之等效狀態(實質整合狀態)。亦即，本具體例時，使動作點Zp 儘可能接近原點O(整合點ZS )或特定之內側近接範圍內，只是單純地使動作點Zp 到達ZA 、ZB 之任一方。
本實施形態時，控制器90，於動作點Zp 進入上述循環軌跡時，藉由整合演算選定處理(步驟S6 )，進行其檢測，並判定成動作點Zp 進入預先設定之外側近接範圍內(步驟S7 )，而從第1整合演算(第1匹配控制部)切換成第2整合演算(第2匹配控制部)(步驟S7 →S9 )。
以下，參照第9圖及第10圖，針對本實施形態之第2整合演算(第2匹配控制部)的機能進行說明。
此第2整合演算，於阻抗座標上，定義分別垂直相交於第1及第2基準線C1S 、C2S 之第3基準線TC1S ，TC2S ，以基準線TC1S 或TC2S 做為動作點移動控制之目標，於使動作點Zp 於C1 座標軸或C2 座標軸上移動。
例如，以基準線TC1S 做為目標，於C1 座標軸上移動動作點Zp 時，利用以下之演算式(3)。
ΔC1 =[ZM+R1 ‧Zθ]=±1　…(3)
此處，上述之演算式(3)，代表於ZM+R1 ‧Zθ之為值正時，ΔC1 =+1，ZM+R1 ‧Zθ之值為負時，ΔC1 =-1。亦即，如第9A圖所示，於阻抗座標上，由基準線TC1S 所分割之2個區域(空白區域/斜線區域)當中，動作點Zp 位於右側之斜線區域內時，ZM+R1 ‧Zθ之值為正，選擇ΔC1 =+1之1階段可調整控制，動作點Zp 位於左側之空白區域內時，ZM+R1 ‧Zθ之值為負，選擇ΔC1 =-1之1階段可調整控制。
此外，以基準線TC2S 為目標，於C2 座標軸上移動動作點Zp 時，採用以下之演算式(4)。
ΔC2 =[ZM+R2 ‧Zθ]=±1　…(4)
此處，上述之演算式(4)，代表於ZM+R2 ‧Zθ之為值正時，ΔC2 =+1，ZM+R2 ‧Zθ之值為負時，ΔC2 =-1。亦即，如第9B圖所示，於阻抗座標上，由基準線TC2S 所分割之2個區域(空白區域/斜線區域)當中，動作點Zp 位於右側之斜線區域內時，ZM+R2 ‧Zθ之值為正，選擇ΔC2 =+1之1階段可調整控制，動作點Zp 位於左側之空白區域內時，ZM+R2 ‧Zθ之值為負，選擇ΔC2 =-1之1階段可調整控制。
上述之例(第7圖)時，因為每1階段之動作點Zp 之移動距離，C1 座標軸上皆小於C2 座標軸上，故應採用與C1 座標軸垂直相交之基準線TC1S 做為移動目標之邏輯。
如此，動作點Zp 朝C1 (6)與C2 (12)之交點Zp (7)移動後之第7週期，在第2整合演算之下，得到以下之演算結果。此外，如上面所述之動作點Zp (7)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(1.5,4)。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制。結果，如第10圖所示，C2 座標軸從C2 (12)朝左上1間距相鄰之C2 (13)移動，動作點Zp 移動至C1 (6)與C2 (13)之交點Zp (8)。該移動目的地之動作點Zp (8)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(0.5,2)。
此外，於第8週期，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =+1之1階段可調整控制。結果，如第10圖所示，C2 座標軸從C2 (13)朝左上1間距相鄰之C2 (14)移動，動作點Zp 移動至C1 (6)與C2 (14)之交點Zp (9)。該移動目的地之動作點Zp (9)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(-0.5,0)。亦即，逐漸靠向可實現極為接近原點O(整合點ZS )之最佳近似整合點ZB 。
第2整合演算時，演算式(3)、(4)亦非常簡單，而且，因為未使用圖表，演算處理以及動作點移動處理(步驟S9 )可以在短時間內高速進行。
本實施形態時，控制器90，如上面所述，動作點Zp 到達收斂點ZB ，藉由整合動作結束判定處理(步驟S2 )，進行檢測，並判定動作點Zp 進入預先設定之內側近接範圍內時(步驟S3 )，停止第2整合演算(第2匹配控制部)之動作，動作點Zp 停止於收斂點ZB (步驟S3 →S4 )。如此，結束本次之自動匹配動作。
控制器90，其後，由阻抗測定部84以一定週期取得負荷側阻抗Z之絕對值測定值ZMm 及相位測定值Zθm ，繼續監視相對於整合點ZS 之動作點Zp 之相對位置關係或距離關係。
實際上，腔室10內之壓力變動及某種外因等導致電漿負荷之阻抗變化時，即使阻抗座標系本身相對於動作點Zp 產生變動而停止自動匹配時，於阻抗座標上，動作點Zp 於瞬間朝遠離整合點Zs 之位置移動，而脫合整合之狀態。
控制器90，檢測到因為上述事態而脫離整合時，重新開始自動匹配動作(步驟S3 →S5 )。其次，與上述相同，依序啟動第1整合演算(第1匹配控制部)及第2整合演算(第2匹配控制部)，最後，使動作點Zp 收斂於特定之內側近接範圍內，而於短時間確立實質之整合狀態。
第10圖之例時，第2整合演算，係以垂直相交於C1 座標軸之基準線TC1S 做為移動目標而利用演算式(3)，然而，亦可對應於特定條件或當時之狀況，而以垂直相交於C2 座標軸之基準線TC2S 做為移動目標來利用演算式(4)。
此外，以結束第2整合演算為目的之內側近接範圍，亦可參照自動匹配之需要速度、精度、可調整電容器80、82之步進幅度、設定變化率等來任意設定。例如，亦以C1 座標軸或C2 座標軸之間距寬度、或ZM座標軸或Zθ座標軸上之間隔做為基準值，來得到以特定係數乘以該基準值所得之值的半徑(或直徑)，而將以原點O(整合點Zp )為中心之圓做為內側近接範圍。
或者，於第2整合演算之下移動動作點Zp 時，演算各移動目的地之座標位置(ZMm ,Zθm )與原點O(整合點Zp )之間隔距離。如此，每次動作點Zp 進行階段移動時，其間隔距離逐漸縮短，然而，因於某時點，該間隔距離將轉為增大，故亦可決定以其前一座標位置做為收斂點，而使動作點Zp 回到該位置。此時，可以將該收斂點之座標位置視為內側近接範圍內。
或者，於第2整合演算之下移動動作點Zp 時，亦可演算動作點Zp 與基準線TC1S (TC2S )之距離間隔，以與基準線TC1S (TC2S )之距離間隔為極小之動作點Zp 之座標位置(ZMm ,Zθm )做為收斂點。
同樣地，以結束第1整合演算為目的之外側近接範圍，亦可參照自動匹配之需要速度、精度、可調整電容器80、82之步進幅度、設定變化率等來任意設定。本發明時，階段性地切換使用第1整合演算與第2整合演算係最重要的一點，從第1整合演算切換至第2整合演算之時序則並沒有那麼重要。
上述之例時(第7圖)，只要動作點Zp 進入上述循環軌跡(Zp (7)→Zp (8)→Zp (9)→Zp (10)→Zp (11))上，在第2整合演算之下，可以從其中之任意動作點位置，逐漸接近實質之近似整合點ZA 、ZB 。
例如，如第11圖所示，在第1整合演算之下動作點Zp 朝C1 (5)與C2 (13)之交點Zp (8)移動時，若切換成第2整合演算，則其後之第8週期時，得到以下之演算結果。此外，如上面所述，動作點Zp (8)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(-1.5,-4)。
依據該演算結果，執行ΔC1 =-1之1階段可調整控制。結果，如第11圖所示，C2 座標軸朝C2 (13)右下1間距相鄰之C2 (12)移動，動作點Zp 移動至C1 (5)與C2 (12)之交點Zp (9)。該移動目的地之動作點Zp (9)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(-0.5,-2)。
此外，其後之第9週期時，得到以下之演算結果。
依據該演算結果，執行ΔC1 =-1之1階段可調整控制。結果，如第11圖所示，C2 座標軸從C2 (12)朝右下1間距相鄰之C2 (11)移動，動作點Zp 移動至C1 (5)與C2 (11)之交點Zp (10)。該移動目的地之動作點Zp (10)之座標位置(ZMm ,Zθm )為(0.5,0)，到達可實現之最近原點O(整合點ZS )之最佳收斂點ZB 。
動作點Zp 是否進入外側近接範圍內之判定，亦可以使用各種判斷基準。可以依據原點O(整合點ZS )與動作點Zp 之距離間隔，然而，亦可依據基準線C1S (C2S )與動作點Zp 之位置關係或距離間隔，來判定動作點Zp 是否進入外側近接範圍內。例如，上述之例時(第7圖)，即使位於上述循環軌跡之外，而動作點Zp 位於與基準線C1S 相鄰之C1 座標軸C1 (5)、C1 (6)上時，亦可視為進入外側近接範圍內。此時，亦可以於動作點Zp 到達Zp (4)、Zp (5)、或Zp (6)時，將第1整合演算切換成第2整合演算。或者，C1 座標軸與C2 座標軸之每1階段之移動距離差為已知時，如第10圖及第11圖之手法所使用之手段，只針對移動距離小者切換至第2演算，而以相對頻繁地移動來粗略地設定外側近接範圍。
此外，省略了圖示，然而，亦可具備用以將第1及第2可調整電容器80、82之電容位置C1 、C2 回饋給控制器90之手段，控制器90可對應電容位置C1 、C2 來調整第1及第2斜率傾R1 、R2 、內側近接範圍、外側近接範圍。
上述實施形態之電漿處理裝置，係對承載器12施加以電漿生成用為主之第1高頻、與以離子導入為主之第2高頻的RF下部二頻施加型。然而，其他實施形態，省略了圖示，亦可以為只針對下部電極施加電漿生成用高頻之單一施加型之裝置。此外，省略了圖示，亦可以只針對上部電極施加電漿生成用之高頻之類型的裝置。此時，亦可以為對下部電極施加離子導入用之高頻者。
此外，上述實施形態，係與於腔室內利用平行平板電極間之高頻放電來生成電漿之電容結合型電漿處理裝置相關者。然而，本發明，亦可以適用於：在腔室之上面或周圍配置天線，於感應場下，生成電漿之感應結合型電漿處理裝置；利用微波之功率來生成電漿之微波電漿處理裝置等。
本發明，並未限制為電漿蝕刻裝置，亦可適用於電漿CVD、電漿氧化、電漿氮化、濺鍍等之其他電漿處理裝置。此外，本發明之被處理基板並未限制為半導體晶圓，亦可以為平面顯示器用之各種基板、光罩、CD基板、印刷基板等。
10．．．腔室
12．．．承載器
32、70．．．高頻電源
34、72．．．整合器
62．．．處理氣體供應部
80．．．第1可調整電容器
82．．．第2可調整電容器
84．．．阻抗測定部
86．．．第1步進馬達
88．．．第2步進馬達
90．．．控制器
第1圖係本發明之一實施形態之電漿處理裝置構成的縱剖面圖。
第2圖係適用上述電漿處理裝置之本發明之一實施形態之自動整合裝置之重要部位構成的方塊圖。
第3圖係上述自動整合裝置之自動匹配動作之控制器之控制演算步驟的流程圖。
第4A圖係第1整合演算時，使動作點移動之第1可能之基本移動形態圖。
第4B圖係第1整合演算時，使動作點移動之第2可能之基本移動形態圖。
第4C圖係第1整合演算時，使動作點移動之第3可能之基本移動形態圖。
第4D圖係第1整合演算時，使動作點移動之第4可能之基本移動形態圖。
第5圖係第1整合演算之手法的模式圖。
第6A圖係第1整合演算所使用之控制邏輯的圖解說明圖。
第6B圖係第1整合演算所使用之控制邏輯的圖解說明圖。
第7圖係具體例之第1整合演算之作用說明圖。
第8圖係不使用第1整合演算而持續使用時之問題點的說明圖。
第9A圖係第2整合演算所使用之控制邏輯的圖解說明圖。
第9B圖係第2整合演算所使用之控制邏輯的圖解說明圖。
第10圖係第2整合演算之作用說明圖。
第11圖係第2整合演算之作用(一變形例)說明圖。

Claims (13)

  1. 一種自動整合裝置，係於輸出一定頻率之高頻之高頻電源與接受前述高頻之供應之負荷之間，自動取得阻抗之整合，該自動整合裝置之特徵為具備：第1可調整電容器，其係相對於前述高頻電源與前述負荷並聯連接；第1階段型電容可調整機構，其係用以階段地可調整前述第1可調整電容器之靜電容；第2可調整電容器，其係相對於前述高頻電源與前述負荷串聯連接；第2階段型電容可調整機構，其係用以階段地可調整前述第2可調整電容器之靜電容；阻抗測定部，其係針對從前述高頻電源之輸出端子所看見之負荷側之阻抗，測定其絕對值及相位；以及控制器，其係對應由前述阻抗測定部所得到之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之測定值，以使前述絕對值測定值及前述相位測定值分別儘可能接近特定之絕對值基準值及相位基準值的方式，經由前述第1及第2階段型電容可調整機構可調整地控制前述第1及第2可調整電容器之靜電容；且前述控制器具有：第1匹配控制部，其係於前述負荷側阻抗之絕對值及相位為互相垂直相交之2個座標軸之阻抗座標上，具有對應於針對前述第1可調整電容器之靜電容之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之設定變化率的第1斜率，且以通過由前述絕對值基準值及前述相位基準值之座標位置表示之整合點之第1基準線為目標，或者，具有對應於針對前述第2可調整電容器之靜電容之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之設定變化率的第2斜率，且以通過前述整合點之第2基準線為目標，以使由前述絕對值測定值及前述相位測定值之座標位置所表示之動作點相對接近前述整合點之第1近接範圍內之方式，可調整地控制前述第1及第2可調整電容器之至少一方之靜電容；及第2匹配控制部，其係於前述阻抗座標上，前述動作點進入前述第1近接範圍內後，以與前述第1或第2基準線垂直相交且通過前述整合點之第3基準線為目標，使前述動作點相對接近前述整合點之第2近接範圍內之方式，可調整地控制前述第1或第2可調整電容器之至少一方之靜電容。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之自動整合裝置，其中因應特定條件可調整前述第1及第2近接範圍之至少一方。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之自動整合裝置，其中因應前述第1及第2可調整電容器之靜電容之值可調整前述第1及第2近接範圍之至少一方。
  4. 一種自動整合裝置，係於輸出一定頻率之高頻之高頻電源與接受前述高頻之供應之負荷之間，自動取得阻抗之整合，自動整合裝置之特徵為具備：第1可調整電容器，其係相對於前述高頻電源與前述負荷並聯連接；第1階段型電容可調整機構，其係用以階段地可調整前述第1可調整電容器之靜電容；第2可調整電容器，其係相對於前述高頻電源與前述負荷串聯連接；第2階段型電容可調整機構，其係用以階段地可調整前述第2可調整電容器之靜電容；阻抗測定部，其係針對從前述高頻電源之輸出端子所看見之負荷側之阻抗，測定其絕對值及相位；以及控制器，其係對應由前述阻抗測定部所得到之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之測定值，以使前述絕對值測定值及前述相位測定值分別儘可能接近特定之絕對值基準值及相位基準值的方式，經由前述第1及第2階段型電容可調整機構可調整地控制前述第1及第2可調整電容器之靜電容；且前述控制器具有：第1匹配控制部，其係於前述負荷側阻抗之絕對值及相位為互相垂直相交之2個座標軸之阻抗座標上，具有對應於針對前述第1可調整電容器之靜電容之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之設定變化率的第1斜率，且以通過由前述絕對值基準值及前述相位基準值之座標位置表示之整合點之第1基準線為目標，或者，具有對應於針對前述第2可調整電容器之靜電容之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之設定變化率的第2斜率，且以通過前述整合點之第2基準線為目標，以使前述絕對值測定值及前述相位測定值之座標位置所表示之動作點儘可能接近前述第1或第2基準線之方式，可調整地控制前述第1及第2可調整電容器之至少一方之靜電容；及第2匹配控制部，其係於前述阻抗座標上，前述動作點儘可能接近前述第1或第2基準線後，以與前述第1或第2基準線垂直相交且通過前述整合點之第3基準線為目標，使前述動作點儘可能接近前述第3基準線之方式，可調整地控制前述第1或第2可調整電容器之至少一方之靜電容。
  5. 如申請專利範圍第1～4項中之任一項所記載之自動整合裝置，其中前述第1匹配控制部係針對各第1週期，於前述阻抗座標上，判定前述動作點位於由前述第1基準線所分割之2個區域的哪個位置，因應其判定結果，將前述第2可調整電容器之靜電容增加或減少1階段。
  6. 如申請專利範圍第1或4項所記載之自動整合裝置，其中前述第1匹配控制部係針對各第2週期，於前述阻抗座標上，判定前述動作點位於由前述第2基準線所分割之2個區域的哪個位置，因應其判定結果，將前述第1可調整電容器之靜電容增加或減少1階段。
  7. 如申請專利範圍第1或4項所記載之自動整合裝置，其中前述第2匹配控制部係針對各第3週期，於前述阻抗座標上，判定前述動作點位於由前述第3基準線所分割之2個區域的哪個位置，因應其判定結果，將前述第1或第2可調整電容器之靜電容增加或減少1階段。
  8. 如申請專利範圍第1或4項所記載之自動整合裝置，其中因應前述控制器、前述第1及第2可調整電容器之靜電容之值，可調整針對該等靜電容之前述負荷側阻抗之絕對值及相位之設定變化率。
  9. 如申請專利範圍第1或4項所記載之自動整合裝置，其中前述控制器即使於確立實質整合狀態而前述第1及第2匹配控制部之動作暫停後，亦繼續監視前述阻抗座標上之前述動作點的位置，偏離整合時，立即重新啟動前述第1匹配控制部及/或前述第2匹配控制部之動作。
  10. 如申請專利範圍第1或4項所記載之自動整合裝置，其中前述第1及第2階段型電容可調整機構，分別具有第1及第2步進馬達。
  11. 如申請專利範圍第1或4項所記載之自動整合裝置，其中前述阻抗測定部係針對各特定週期，執行前述絕對值測定值及前述相位測定值之演算。
  12. 一種電漿處理裝置，其特徵為具有：處理容器，其係可供被處理基板進出並收容，且可進行真空排氣；處理氣體供應部，其係對前述處理容器內供應期望之處理氣體；電漿生成部，其係於前述處理容器內，以高頻放電生成前述處理氣體之電漿；高頻電源，其係輸出被使用於前述高頻放電之一定頻率之高頻；以及如申請專利範圍第1～11項之其中任一項所記載之自動整合裝置，其係連結於前述高頻電源與前述電漿生成部之間。
  13. 一種電漿處理裝置，其特徵為具有：處理容器，其係可供被處理基板進出並收容，且可進行真空排氣；處理氣體供應部，其係對前述處理容器內供應期望之處理氣體；電漿生成部，其係於前述處理容器內，生成前述處理氣體之電漿；電極，其係於前述處理容器內，用以載置保持前述基板；高頻電源，其係輸出一定頻率之高頻，用以控制從前述電漿射入前述電極上之前述基板之離子的能量；以及如申請專利範圍第1～11項中之任一項所記載之自動整合裝置，其係連結於前述高頻電源與前述電極之間。
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