TWI797307B - 電漿產生方法 - Google Patents

電漿產生方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI797307B
TWI797307B TW108112421A TW108112421A TWI797307B TW I797307 B TWI797307 B TW I797307B TW 108112421 A TW108112421 A TW 108112421A TW 108112421 A TW108112421 A TW 108112421A TW I797307 B TWI797307 B TW I797307B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
radio frequency
power
plasma
frequency power
chamber
Prior art date
Application number
TW108112421A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201944857A (zh
Inventor
永海幸一
藤原一延
權代正
山田紀和
梅原直征
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商東京威力科創股份有限公司 filed Critical 日商東京威力科創股份有限公司
Publication of TW201944857A publication Critical patent/TW201944857A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI797307B publication Critical patent/TWI797307B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32577—Electrical connecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/466—Radiofrequency discharges using capacitive coupling means, e.g. electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2242/00—Auxiliary systems
    • H05H2242/20—Power circuits
    • H05H2242/26—Matching networks

Abstract

本發明之目的係提供一種方法，可快速地抑制射頻電力的反射。 在本發明之一實施態樣的方法中，為了在腔室中產生電漿，係將射頻電力從射頻電源經由匹配器而供給至電極。在射頻電力供給中，係從反映腔室內之電漿產生的一個以上之參數，判斷腔室內是否產生電漿。在判斷未產生電漿的情況下，係藉由射頻電源而調整輸出之射頻電力的頻率，以將射頻電源之負載側的電抗設定成零或是接近零。

Description

電漿產生方法
本發明之實施態樣係關於一種電漿產生方法。
在電子元件的製造中會使用電漿處理裝置。電漿處理裝置包含：腔室、電極、射頻電源及匹配器。為了使腔室內的氣體激發而產生電漿，需將射頻電力從射頻電源供給至電極。匹配器係使射頻電源之負載側的阻抗與射頻電源之輸出阻抗匹配。
就匹配器而言，一般係使用機械控制式的匹配器。機械控制式的匹配器為了變更其靜電容量，具有藉由馬達而驅動之電容器。機械控制式之匹配器的阻抗控制速度，係受到藉由馬達所產生之電容器的靜電容量的控制速度所限制。
就其他匹配器而言，吾人知悉有電子控制式的匹配器。電子控制式的匹配器包含：複數第一串聯電路及複數第二串聯電路。複數第一串聯電路係彼此並聯連接。複數第二串聯電路係彼此並聯連接。在複數第一串聯電路及複數第二串聯電路的各電路中，電容器及開關元件係串聯連接。電子控制式的匹配器，可藉由各複數第一串聯電路之開關元件及各複數第二串聯電路之開關元件的電 子控制，而變更阻抗。從而，電子控制式之匹配器的阻抗控制速度較高。電子控制式的匹配器記載於專利文獻1。
〔習知技術文獻〕
〔專利文獻〕
專利文獻1：日本專利第5578374號說明書
在具備有電子控制器之匹配器的電漿處理裝置中，會有即使將射頻電力供給至電極，卻並未產生電漿的情況。在未產生電漿的情況下，射頻電力會無法充分地被利用於電漿之產生而反射。從而，在未產生電漿之現象發生的情況下，必須在短時間內抑制射頻電力的反射。
在本發明之一態樣中，係提供一種在電漿處理裝置之腔室內產生電漿的方法。電漿處理裝置包含：腔室、射頻電源、電極及匹配器。電極係為了在腔室內產生電漿，而與射頻電源電性連接。匹配器係為了使射頻電源之負載側的阻抗與射頻電源之輸出阻抗匹配，而設於射頻電源與電極之間。匹配器包含：複數第一串聯電路及複數第二串聯電路。複數第一串聯電路係彼此並聯連接。複數第二串聯電路係彼此並聯連接。複數第一串聯電路及複數第二串聯電路中的各電路包含：電容器及開關元件。在複數第一串聯電路及複數第二串聯電路中的各電路中，電容器與開關元件係串聯連接。
依本發明之一態樣的方法，為了在腔室中產生電漿，包含以下步驟：(i)將射頻電力從射頻電源經由匹配器而供給至電極的步驟；(ii)在供給射頻電力之步驟執行中，從反映腔室內之電漿產生的一個以上之參數，判斷在腔室內是否產生電漿的步驟；及(iii)藉由匹配器而使負載側之阻抗與射頻電源之輸出阻抗匹配之步驟。在判斷步驟中，判斷腔室內未產生電漿之情況下，係執行藉由射頻電源而調整輸出之射頻電力之頻率的步驟，以將射頻電源之負載側的電抗設定成零或是接近零。
在依本發明之一態樣的方法中，在發生未產生電漿之現象的情況下，係調整射頻電源所產生之射頻電力的頻率，以將射頻電源之負載側的電抗設定成零或是接近零。射頻電源可快速地調整射頻電力的頻率。從而，在發生未產生電漿之現象的情況下，可在短時間內抑制射頻電力的反射。
在本發明之一實施態樣中，方法更包含以下步驟：在執行調整射頻電力之頻率的步驟後，從一個以上之參數判斷腔室內未產生電漿的情況下，為了決定在腔室內使電漿產生之射頻電力的頻率，係藉由射頻電源而變更輸出之射頻電力的頻率。
在變更射頻電力之頻率之步驟的本發明之一實施態樣中，係掃描射頻電力的頻率。在變更射頻電力之頻率之步驟的本發明之另一實施態樣中，係將射頻電力的頻率依序設定成複數頻率。
在本發明之一實施態樣中，一個以上之參數係選自以下參數中之一個以上的參數：射頻電力之電壓的峰值、射頻電力之電壓與電流的相位差、負載側之阻抗的大小、進行波之電力位準、反射波之電力位準及腔室內之發光量。
如以上所說明，在發生未產生電漿之現象的情況下，可在短時間內抑制射頻電力的反射。
1:電漿處理裝置
10:腔室
10w:窗部
12:腔室本體
12e:排氣口
12g:閘門閥
12p:開口
13:絕緣板
14:支撐台
14f:流道
16:基座
18:靜電夾頭
20:電極
22:開關
24:直流電源
26:聚焦環
28:內壁構件
32a、32b:配管
34:氣體供給管線
36:射頻電源
36a、38a:振盪器
36b、38b:功率放大器
36c、38c:功率感測器
36e、38e:電源控制部
38:射頻電源
40、42:匹配器
40a、42a:匹配電路
40b、42b:感測器
40c、42c:控制器
40d、42d:分壓電路
40v、42v:電壓監視器
43、45:供電線路
44:導體
46:頂部電極
48:頂板
48a:氣體噴出孔
50:支撐體
50a:氣孔
50b:氣體緩衝室
54:氣體供給管
56:氣體源
58:流量控制器
60:開閉閥
64:排氣管
66:排氣裝置
70:主控制部
74:光學感測器
102A、102B:電流偵測器
104A、104B:電壓偵測器
106A、106B、108A、108B:濾波器
401、402、421、422:串聯電路
401c、402c、421c、422c:電容器
401s、402s、421s、422s:開關元件
cw:熱交換介質
fB1、fB2:基本頻率
I1、I2:電流
MT:方法
P1、P2:負載功率位準
Pf1、Pf2:進行波的電力位準
Pf11、Pf21:進行波的電力位準測量值
Pr1、Pr2:反射波的電力位準
Pr11、Pr21、Pr12、Pr22:反射波的電力位準測量值
PS:處理區域
RF1、RF2:射頻電力
ST1~ST5、ST11~ST14、ST21~ST25、ST31~ST34、ST41:步驟
V1、V2:電壓
Vpp1、Vpp2:峰值
W:基板
X1、X2:電抗
Z1、Z2:阻抗
Z01、Z02:特性阻抗
φ1、φ2:相位差
Γ1、Γ2:反射係數
〔圖1〕係顯示依本發明之一實施態樣之電漿產生方法的流程圖。
〔圖2〕係顯示依本發明之一實施態樣之電漿產生方法的流程圖。
〔圖3〕係概略顯示可適用於圖1及圖2所示之方法之一例的電漿處理裝置的圖式。
〔圖4〕係顯示圖1所示之電漿處理裝置之射頻電源36及匹配器40的構成之一例的圖式。
〔圖5〕係顯示圖1所示之電漿處理裝置之匹配器40的匹配電路之一例的圖式。
〔圖6〕係顯示圖1所示之電漿處理裝置之匹配器40之感測器的構成之一例的圖式。
〔圖7〕係顯示圖1所示之電漿處理裝置之射頻電源38及匹配器42的構成之一例的圖式。
〔圖8〕係顯示圖1所示之電漿處理裝置之匹配器42的匹配電路之一例的圖式。
〔圖9〕係顯示圖1所示之電漿處理裝置之匹配器42之感測器的構成之一例的圖式。
以下，參照圖面詳細說明各種實施態樣。又，在各圖面中，對於相同或是相當的部分係賦予相同的符號。
圖1及圖2係顯示依本發明之一實施態樣之電漿產生方法的流程圖。圖1及圖2所示之方法MT，係為了在電漿處理裝置的腔室內產生電漿而執行。
圖3係概略顯示可適用於圖1及圖2所示之方法之一例的電漿處理裝置的圖式。圖3所示之電漿處理裝置1係電容耦合型的電漿處理裝置。電漿處理裝置1包含有腔室10。腔室10提供有內部空間。
腔室10包含有腔室本體12。腔室本體12具有略圓筒狀。腔室10的內部空間係被提拱在腔室本體12的內側。腔室本體12係由鋁等材料所形成。在腔室本體12的內壁面實施有陽極氧化處理。腔室本體12係處於接地狀態。在腔室本體12的側壁形成有開口12p。基板W在腔室10的內部空間與腔室10的外部之間進行搬運時，會通過開口12p。開口12p可藉由閘門閥12g開閉。閘門閥12g係沿著腔室本體12的側壁而設置。
在腔室10的壁部，例如腔室本體12的側壁設有窗部10w。窗部10w係由光學上透明的構件所形成。在腔室10中所產生的光係穿透窗部10w，而輸出至腔室10 的外部。電漿處理裝置1更包含光學感測器74。光學感測器74係以面向窗部10w的方式配置於腔室10的外側。光學感測器74係監測腔室10之內部空間(例如，後述之處理區域PS)中的發光量。光學感測器74例如可為光學發光分光計。又，光學感測器74亦可設於腔室10中。
在腔室本體12之底部上設有絕緣板13。絕緣板13例如係由陶瓷所形成。在絕緣板13上設有支撐台14。支撐台14具有略圓柱狀。在支撐台14上設有基座16。基座16係由鋁等導電性的材料所形成。基座16係構成底部電極。為了在腔室10內產生電漿，基座16可與後述之射頻電源電性連接。
在基座16上設有靜電夾頭18。靜電夾頭18係將載置於其上的基板W加以固持。靜電夾頭18包含本體及電極20。靜電夾頭18的本體係由絕緣體所形成，並具有略圓盤狀。電極20為導電膜，其設於靜電夾頭18的本體中。電極20係透過開關22而與直流電源24電性連接。若將來自直流電源24的直流電壓施加至電極20，則靜電引力會產生在基板W與靜電夾頭18之間。藉由產生的靜電引力，基板W會被靜電夾頭18吸附，而受到靜電夾頭18固持。
在靜電夾頭18的周圍及基座16上，配置有聚焦環26。聚焦環26係配置成包圍基板W之邊緣。在基座16及支撐台14的外周面，安裝有圓筒狀的內壁構件28。內壁構件28例如係由石英所形成。
在支撐台14的內部形成有流道14f。流道14f例如係相對於在垂直方向上延伸的中心軸線，而延伸成漩渦狀。熱交換介質cw(例如，冷卻水等冷媒)係從設於腔室10外部之供給裝置(例如急冷器單元)經由配管32a而供給至流道14f。供給至流 道14f的熱交換介質cw係經由配管32b而被回收至供給裝置。透過藉由供給裝置調整熱交換介質cw的溫度，而調整基板W的溫度。再者，在電漿處理裝置1設有氣體供給管線34。氣體供給管線34係為了將傳熱氣體(例如，He氣)供給至靜電夾頭18的頂面與基板W的背面之間而設置。
在基座16連接有導體44(例如，供電棒)。射頻電源36係經由匹配器40而連接於導體44。射頻電源38係經由匹配器42而連接於導體44。亦即，射頻電源36係經由匹配器40及導體44而連接於底部電極。射頻電源38係經由匹配器42及導體44而連接於底部電極。射頻電源36亦可經由匹配器40連接於後述之頂部電極，而非底部電極。又，電漿處理裝置1亦可不包含「射頻電源36與匹配器40之組合」及「射頻電源38與匹配器42之組合」中的其中一者。
射頻電源36係輸出電漿產生用的射頻電力RF1。射頻電力RF1的基本頻率fB1例如為100MHz。射頻電源38係輸出用於將離子從電漿導入至基板W的射頻電力RF2。射頻電力RF2的頻率係低於射頻電力RF1的頻率。射頻電力RF2的基本頻率fB2例如為13.56MHz。
匹配器40具有用於使射頻電源36之負載側(例如，底部電極側)之阻抗與射頻電源36之輸出阻抗匹配的電路。匹配器42具有用於使射頻電源38之負載側(底部電極側)之阻抗與射頻電源38之輸出阻抗匹配的電路。匹配器40及匹配器42各自為電子控制式的匹配器。匹配器40及匹配器42各自的細節係在之後敘述。
匹配器40及導體44係構成供電線路43的一部分。射頻電力RF1係經由供電線路43而供給至基座16。匹配器42及導體44係構成供電線路45的一部分。射頻電力RF2係經由供電線路45而供給至基座16。
腔室10的頂部係由頂部電極46構成。頂部電極46係設置成將腔室本體12之上端開口加以封閉。腔室10的內部空間包含處理區域PS。處理區域PS係頂部電極46與基座16之間的空間。電漿處理裝置1係藉由在頂部電極46與基座16之間所產生的射頻電場，而在處理區域PS中產生電漿。頂部電極46係處於接地狀態。又，在射頻電源36經由匹配器40連接於頂部電極46而非底部電極的情況下，頂部電極46係處於非接地狀態，即頂部電極46與腔室本體12為電性分離。
頂部電極46包含：頂板48及支撐體50。在頂板48形成有複數氣體噴出孔48a。頂板48例如係由Si、SiC等矽系材料所形成。支撐體50為可裝卸地支撐頂板48的構件，由鋁所形成，並在其表面實施有陽極氧化處理。
在支撐體50的內部形成有氣體緩衝室50b。又，在支撐體50形成有複數氣孔50a。複數氣孔50a係分別從氣體緩衝室50b延伸，而連通至複數氣體噴出孔48a。在氣體緩衝室50b連接有氣體供給管54。氣體源56係經由流量控制器58(例如，質量流量控制器)及開閉閥60，而連接於氣體供給管54。來自氣體源56的氣體係經由流量控制器58、開閉閥60、氣體供給管54、氣體緩衝室50b及複數氣體噴出孔48a，而供給至腔室10的內部空間。從氣體源56供給至腔室10之內部空間之氣體的流量，係藉由流量控制器58加以調整。
在基座16與腔室本體12的側壁之間的空間下方中，於腔室本體12的底部設有排氣口12e。在排氣口12e連接有排氣管64。排氣管64係與排氣裝置66連接。排氣裝置66包含壓力調整閥及渦輪分子泵等真空泵。排氣裝置66係將腔室10之內部空間減壓至指定的壓力。
電漿處理裝置1更包含主控制部70。主控制部70包含一個以上的微電腦。主控制部70可包含：處理器、記憶體等儲存裝置、鍵盤等輸入裝置、顯示裝置、及訊號的輸入輸出介面等。主控制部70的處理器係執行儲存於儲存裝置的軟體(程式)，並依照處理配方資訊，而控制電漿處理裝置1之各部例如：射頻電源36、射頻電源38、匹配器40、匹配器42、流量控制器58、開閉閥60、排氣裝置66及光學感測器74等的各個動作及電漿處理裝置1之裝置全體的動作(程序)。後述之方法MT係藉由主控制部70所進行之電漿處理裝置1之各部的控制而執行。
在電漿處理裝置1中進行電漿處理的情況下，首先，打開閘門閥12g。接著，基板W會經由開口12p而被搬入至腔室10內，並載置於靜電夾頭18上。其後，關閉閘門閥12g。接著，處理氣體係從氣體源56供給至腔室10的內部空間，並且排氣裝置66動作，而將腔室10之內部空間中的壓力設定成指定的壓力。再者，射頻電力RF1及/或是射頻電力RF2會供給至基座16。又，來自直流電源24的直流電壓會施加至靜電夾頭18的電極20，而藉由靜電夾頭18固持基板W。接著，藉由在基座16與頂部電極46之間所形成的射頻電場激發處理氣體。其結果，係在處理區域PS內產生電漿。
以下，參照圖4~圖9，詳細說明射頻電源36、匹配器40、射頻電源38及匹配器42。圖4係顯示圖1所示之電漿處理裝置之射頻電源36及匹配器40的構成之 一例的圖式。圖5係顯示圖1所示之電漿處理裝置之匹配器40的匹配電路之一例的圖式。圖6係顯示圖1所示之電漿處理裝置之匹配器40之感測器的構成之一例的圖式。圖7係顯示圖1所示之電漿處理裝置之射頻電源38及匹配器42的構成之一例的圖式。圖8係顯示圖1所示之電漿處理裝置之匹配器42的匹配電路之一例的圖式。圖9係顯示圖1所示之電漿處理裝置之匹配器42之感測器的構成之一例的圖式。
如圖4所示，射頻電源36包含：振盪器36a、功率放大器36b、功率感測器36c及電源控制部36e。電源控制部36e係由CPU等處理器所構成。電源控制部36e係使用從主控制部70及功率感測器36c供應的訊號，而將控制訊號分別供應至振盪器36a及功率放大器36b，以控制振盪器36a及功率放大器36b。
從主控制部70供應至電源控制部36e的訊號，係第一電力位準設定訊號及第一頻率設定訊號。第一電力位準設定訊號係指定射頻電力RF1之電力位準的訊號，第一頻率設定訊號係指定射頻電力RF1之設定頻率的訊號。
電源控制部36e係控制振盪器36a，以輸出具有被第一頻率設定訊號所指定之設定頻率的射頻訊號。振盪器36a的輸出係連接至功率放大器36b的輸入。從振盪器36a輸出的射頻訊號係輸入至功率放大器36b。功率放大器36b係增幅輸入之射頻訊號，以從該射頻訊號產生具有被第一電力位準設定訊號所指定之電力位準的射頻電力RF1。功率放大器36b係將產生之射頻電力RF1加以輸出。
在功率放大器36b的後段設有功率感測器36c。功率感測器36c包含：定向耦合器、進行波偵測器及反射波偵測器。在功率感測器36c中，定向耦合器係將射 頻電力RF1之進行波的一部分供應至進行波偵測器，並將反射波供應至反射波偵測器。特別指定射頻電力RF1之頻率的訊號係從電源控制部36e供應至功率感測器36c。功率感測器36c的進行波偵測器，係產生進行波之全頻率成分中具有與射頻電力RF1之設定頻率相同頻率之成分的電力位準測量值，亦即進行波的電力位準測量值Pf11。測量值Pf11係供應至用電源控制部36e以用於功率反饋。
功率感測器36c的反射波偵測器，係產生反射波之全頻率成分中具有與射頻電力RF1之頻率相同頻率之成分的電力位準測量值，亦即反射波的電力位準測量值Pr11。又，功率感測器36c的反射波偵測器，係產生反射波之全頻率成分的總電力位準測量值，亦即反射波的電力位準測量值Pr12。測量值Pr11係供應至主控制部70以用於顯示在監視器。測量值Pr12係供應至電源控制部36e以用於保護功率放大器36b。
匹配器40包含：匹配電路40a、感測器40b、控制器40c、分壓電路40d及電壓監視器40v。匹配電路40a係電子控制式的匹配電路。如圖5所示，匹配電路40a包含：複數串聯電路401(複數第一串聯電路)及複數串聯電路402(複數第二串聯電路)。
複數串聯電路401係彼此並聯連接。在圖5所示之例子中，複數串聯電路401係在「射頻電源36與負載側之電極(例如底部電極)間的節點」與「接地端」之間並聯連接。各複數串聯電路401包含有電容器401c及開關元件401s。電容器401c與開關元件401s係串聯連接。開關元件401s例如為PIN二極體。
複數串聯電路402係彼此並聯連接。在圖5所示之例中，複數串聯電路402係在射頻電源36與負載側之電極(例如底部電極)之間並聯連接。在另一例子中，複數串聯電路402亦可在「射頻電源36與負載側之電極(例如底部電極)間的另一節點」與「接地端」之間並聯連接。各複數串聯電路402包含有電容器402c及開關元件402s。電容器402c與開關元件402s係串聯連接。開關元件402s例如為PIN二極體。又，匹配電路40a亦可更包含電感器等。
再次參照圖4。控制器40c例如由處理器所構成。控制器40c係在主控制部70的控制下進行動作。控制器40c係使用從感測器40b供應的測量值。
如圖6所示，感測器40b包含：電流偵測器102A、電壓偵測器104A、濾波器106A及濾波器108A。電壓偵測器104A係偵測在供電線路43上所傳送之射頻電力RF1的電壓波形，並輸出表示該電壓波形的電壓波形類比信號。此電壓波形類比信號係輸入至濾波器106A。濾波器106A係藉由將輸入之電壓波形類比信號數位化，而產生電壓波形數位訊號。接著，濾波器106A係藉由從電壓波形數位訊號僅取出「被來自主控制部70的訊號篩選出之射頻電力RF1之設定頻率的成分」，而產生濾波後的電壓波形訊號。藉由濾波器106A而產生之濾波後的電壓波形訊號係供應至控制器40c。又，濾波器106A例如係由FPGA(field programmable gate array：現場可程式閘陣列)所構成。
電流偵測器102A係偵測在供電線路43上所傳送之射頻電力RF1的電流波形，並輸出表示該電流波形的電流波形類比信號。此電流波形類比信號係輸入至濾波器108A。濾波器108A係藉由將輸入之電流波形類比信號數位化，而產生電流波形數位訊號。接著，濾波器108A係從電流波形數位訊號僅取出被來自主 控制部70的訊號特別指定之射頻電力RF1之設定頻率的成分，而產生濾波後的電流波形訊號。藉由濾波器108A而產生之濾波後的電流波形訊號係供應至控制器40c。又，濾波器108A例如係由FPGA(現場可程式閘陣列)所構成。
回到圖4。控制器40c係求出射頻電源36之負載側的阻抗(以下，稱為「阻抗Z1」)。控制器40c係控制匹配電路40a的複數開關元件401s及複數開關元件402s，以使求出的阻抗Z1接近於射頻電源36的輸出阻抗(匹配點)。
控制器40c係使用從濾波器106A供應之濾波後的電壓波形訊號、及從濾波器108A供應之濾波後的電流波形訊號，而求出阻抗Z1。具體而言，控制器40c係藉由以下(1)式，而求出阻抗Z1。
Z1=V1/I1...(1)
在(1)式中，V1係被從濾波器106A供應之濾波後的電壓波形訊號特別指定的電壓，I1係被從濾波器108A供應之濾波後的電流波形訊號特別指定的電流。
控制器40c係在來自射頻電源36的射頻電力RF1之供給中，判斷腔室10內是否產生電漿。亦即，控制器40c係在來自射頻電源36的射頻電力RF1開始供給，且在感測器40b中偵測到射頻電力RF1後，判斷腔室10內是否產生電漿。
在判斷腔室10內未產生電漿的情況下，控制器40c係指示電源控制部36e調整射頻電力RF1之頻率，以將負載側之電抗設定成零或是接近零。負載側的電抗係由阻抗Z1特別指定。控制器40c係直接或是經由主控制部70而將指示傳輸至電源控制部36e。具體而言，控制器40c係在判斷腔室10內未產生電漿的情況下，在史密斯圖上求出用於將負載側之電抗設定成零或是接近零的設定頻率。控制器40c 係將指示傳輸至電源控制部36e，以將射頻電力RF1的頻率調整成求出的設定頻率。電源控制部36e係控制振盪器36a，將輸出之射頻訊號的頻率調整成控制器40c所指示的設定頻率。透過藉由振盪器36a將輸出之射頻訊號的頻率調整成設定頻率，而將射頻電力RF1的頻率調整成設定頻率。
在即使將射頻電力RF1之頻率調整成設定頻率，亦判斷腔室10內未產生電漿的情況下，為了決定在腔室10內使電漿產生之射頻電力RF1的頻率，係進一步變更射頻電力RF1的頻率。具體而言，控制器40c係在即使將射頻電力RF1之頻率調整成設定頻率，亦判斷腔室10內未產生電漿的情況下，指示電源控制部36e，以變更射頻電力RF1的頻率。電源控制部36e係依照來自控制器40c的指示而控制振盪器36a，以變更輸出之射頻訊號的頻率。透過藉由振盪器36a變更輸出之射頻訊號的頻率，亦會變更射頻電力RF1的頻率。在射頻電力RF1之頻率變更時，係在既定的範圍內掃描射頻電力RF1的頻率。或是，在射頻電力RF1之頻率變更時，係將射頻電力RF1的頻率依序設定成複數頻率。
如上所述，控制器40c係判斷腔室10內是否產生電漿。控制器40c係求出反映腔室10內之電漿產生的一個以上之參數。一個以上之參數係選自以下之一個以上的參數：相位差φ1、阻抗Z1的大小｜Z1｜、反射係數Γ1、進行波的電力位準Pf1、反射波的電力位準Pr1、電壓的峰值Vpp1及腔室10內的發光量。控制器40c係藉由將一個以上之參數與對應的臨界值進行比較，而判斷是否產生電漿。又，在使用複數參數的情況下，當所有複數參數與對應之參數的比較結果皆顯示腔室10內產生有電漿時，亦可判斷在腔室10內產生有電漿。或是，當複數參數中一個以上之參數與對應之參數的比較結果係顯示腔室10內產生有電漿時，亦可判斷在腔室10內產生有電漿。
相位差φ1係電壓V1與電流I1之間的相位差。控制器40c可藉由以下(2)式而求出相位差φ1。
φ1=tan-1(X1/R1)...(2)
(2)式中的X1及R1，係藉由以下(3)式定義。
Z1=R1+jX1...(3)
又，在(3)式中，「j」為虛數。
控制器40c可藉由以下(4)式而求出反射係數Γ1。
Γ1=(Z1-Z01)/(Z1+Z01)...(4)
在(4)式中，Z01為供電線路43的特性阻抗，一般為50Ω。
進行波的電力位準Pf1係在供電線路43上之進行波的電力位準。反射波的電力位準Pr1係在供電線路43上之反射波的電力位準。控制器40c可藉由以下(5)式而求出進行波的電力位準Pf1。控制器40c可藉由以下(6)式而求出反射波的電力位準Pr1。
Pf1=P1/(1-｜Γ1｜2)...(5)
Pr1=｜Γ1｜2P1/(1-｜Γ1｜2)...(6)
在(5)式及(6)式中，P1係進行波之電力位準與反射波之電力位準的差，亦即負載功率位準。負載功率位準P1係藉由以下(7)式而定義。
P1=Pf1-Pr1=V1I1cosφ1...(7)
電壓的峰值Vpp1係在供電線路43上之電壓的峰值。控制器40c可從電壓監視器40v取得峰值Vpp1。峰值Vpp1係藉由電壓監視器40v而測量。如圖4所示，電壓監 視器40v係從被分壓電路40d分壓後之電壓的測量值，求出峰值Vpp1。再者，控制器40c可從光學感測器74取得腔室10內的發光量。
控制器40c若判斷腔室10內產生有電漿，則會將指示傳輸至電源控制部36e，以將射頻電力RF1的設定頻率設定成基本頻率fB1。電源控制部36e係依照控制器40c而控制振盪器36a，以將輸出之射頻訊號的頻率設定成基本頻率fB1。透過藉由振盪器36a將輸出之射頻訊號的頻率設定成基本頻率fB1，而將射頻電力RF1的頻率設定成基本頻率fB1。又，控制器40c若判斷腔室10內產生有電漿，則會控制匹配電路40a，使射頻電源36之負載側的阻抗匹配於射頻電源36之輸出阻抗(匹配點)。
如圖7所示，射頻電源38包含：振盪器38a、功率放大器38b、功率感測器38c及電源控制部38e。電源控制部38e係由CPU等處理器所構成。電源控制部38e係使用從主控制部70及功率感測器38c供應之訊號，而將控制訊號分別供應至振盪器38a及功率放大器38b，以控制振盪器38a及功率放大器38b。
從主控制部70供應至電源控制部38e的訊號，係第二電力位準設定訊號及第二頻率設定訊號。第二電力位準設定訊號係指定射頻電力RF2之電力位準的訊號，第二頻率設定訊號係指定射頻電力RF2之設定頻率的訊號。
電源控制部38e係控制振盪器38a，以輸出具有被第二頻率設定訊號所指定之設定頻率的射頻訊號。振盪器38a的輸出係連接至功率放大器38b的輸入。從振盪器38a輸出的射頻訊號係輸入至功率放大器38b。功率放大器38b係增幅該射頻 訊號，以從輸入之射頻訊號產生具有被第二電力位準設定訊號所指定之電力位準的射頻電力RF2。功率放大器38b係將產生之射頻電力RF2加以輸出。
在功率放大器38b的後段設有功率感測器38c。功率感測器38c包含：定向耦合器、進行波偵測器及反射波偵測器。在功率感測器38c中，定向耦合器係將射頻電力RF2之進行波的一部分供應至進行波偵測器，並將反射波供應至反射波偵測器。特別指定射頻電力RF2之頻率的訊號，係從電源控制部38e供應至功率感測器38c。功率感測器38c的進行波偵測器，係產生進行波之全頻率成分中具有與射頻電力RF2之設定頻率相同頻率之成分的電力位準測量值，亦即進行波的電力位準測量值Pf21。測量值Pf21係供應至電源控制部38e以用於功率反饋。
功率感測器38c的反射波偵測器，係產生反射波之全頻率成分中具有與射頻電力RF2之頻率相同頻率之成分的電力位準測量值，亦即反射波的電力位準測量值Pr21。又，功率感測器38c的反射波偵測器，係產生反射波之全頻率成分的總電力位準測量值，亦即反射波的電力位準測量值Pr22。測量值Pr21係供應至主控制部70以用於顯示在監視器。測量值Pr22係供應至電源控制部38e，以用於保護功率放大器38b。
匹配器42包含：匹配電路42a、感測器42b、控制器42c、分壓電路42d及電壓監視器42v。匹配電路42a為電子控制式的匹配電路。如圖8所示，匹配電路42a包含：複數串聯電路421(第一串聯電路)及複數串聯電路422(第二串聯電路)。
複數串聯電路421係彼此並聯連接。在圖8所示之例子中，複數串聯電路421係在「射頻電源38與負載側的電極(底部電極)間的節點」與「接地端」之間並聯 連接。各複數串聯電路421包含有電容器421c及開關元件421s。電容器421c與開關元件421s係串聯連接。開關元件421s例如為PIN二極體。
複數串聯電路422係彼此並聯連接。圖8所示之例子中，複數串聯電路422係在射頻電源38與負載側的電極(底部電極)之間並聯連接。在另一例子中，複數串聯電路422亦可在「射頻電源38與負載側的電極(底部電極)間的另一節點」與「接地端」之間並聯連接。各複數串聯電路422包含有電容器422c及開關元件422s。電容器422c與開關元件422s係串聯連接。開關元件422s例如為PIN二極體。又，匹配電路42a亦可更包含電感器等。
再度參照圖7。控制器42c例如係由處理器所構成。控制器42c係在主控制部70的控制下動作。控制器42c係使用從感測器42b供應的測量值。
如圖9所示，感測器42b包含：電流偵測器102B、電壓偵測器104B、濾波器106B及濾波器108B。電壓偵測器104B係偵測在供電線路45上所傳送之射頻電力RF2的電壓波形，並輸出表示該電壓波形的電壓波形類比信號。此電壓波形類比信號係輸入至濾波器106B。濾波器106B係藉由將輸入之電壓波形類比信號數位化，而產生電壓波形數位訊號。接著，濾波器106B係藉由從電壓波形數位訊號僅取出被來自主控制部70之訊號特別指定之射頻電力RF2的設定頻率的成分，而產生濾波後的電壓波形訊號。藉由濾波器106B而產生之濾波後的電壓波形訊號係供應至控制器42c。又，濾波器106B例如係由FPGA(現場可程式閘陣列)所構成。
電流偵測器102B係偵測在供電線路45上所傳送之射頻電力RF2的電流波形，並輸出表示該電流波形的電流波形類比信號。此電流波形類比信號係輸入 至濾波器108B。濾波器108B係藉由將輸入之電流波形類比信號數位化，而產生電流波形數位訊號。接著，濾波器108B係藉由從電流波形數位訊號僅取出被來自主控制部70之訊號特別指定之射頻電力RF2之設定頻率的成分，而產生濾波後的電流波形訊號。藉由濾波器108B而產生之濾波後的電流波形訊號係供應至控制器42c。又，濾波器108B例如係由FPGA(現場可程式閘陣列)所構成。
回到圖7。控制器42c係求出射頻電源38之負載側的阻抗(以下，稱為「阻抗Z2」)。控制器42c係控制匹配電路42a的複數開關元件421s及複數開關元件422s，而使求得之阻抗Z2接近於射頻電源38的輸出阻抗(匹配點)。
控制器42c係使用從濾波器106B供應之濾波後的電壓波形訊號、及從濾波器108B供應之濾波後的電流波形訊號，而求出阻抗Z2。具體而言，控制器42c係藉由以下(8)式而求出阻抗Z2。
Z2=V2/I2...(8)
在(8)式中，V2係被從濾波器106B供應之濾波後的電壓波形訊號特別指定之電壓，I2係被從濾波器108B供應之濾波後的電流波形訊號特別指定之電流。
控制器42c係在來自射頻電源38之射頻電力RF2的供給中，判斷腔室10內是否產生電漿。亦即，控制器42c係在來自射頻電源38的射頻電力RF2開始供給，且在感測器42b中偵測到射頻電力RF2後，判斷腔室10內是否產生電漿。
在判斷腔室10內未產生電漿的情況下，控制器42c係指示電源控制部38e調整射頻電力RF2的頻率，以將負載側的電抗設定成零或是接近零。負載側的電抗係由阻抗Z2特別指定。控制器42c係直接或是經由主控制部70而將指示傳輸至電源 控制部38e。具體而言，控制器42c係在判斷腔室10內未產生電漿的情況下，在史密斯圖上求出用於將負載側的電抗設定成零或是接近零的設定頻率。控制器42c係將指示傳輸至電源控制部38e，以將射頻電力RF2的頻率調整成求得之設定頻率。電源控制部38e係控制振盪器38a，將輸出之射頻訊號的頻率調整成控制器42c所指示的設定頻率。透過藉由振盪器38a將輸出之射頻訊號的頻率調整成設定頻率，而將射頻電力RF2的頻率調整成設定頻率。
在即使將射頻電力RF2之頻率調整成設定頻率，亦判斷腔室10內未產生電漿的情況下，為了決定在腔室10內使電漿產生之射頻電力RF2的頻率，係進一步變更射頻電力RF2的頻率。具體而言，控制器42c係在即使將射頻電力RF2的頻率調整成設定頻率，亦判斷腔室10內未產生電漿的情況下，指示電源控制部38e，以變更射頻電力RF2的頻率。電源控制部38e係依照來自控制器42c的指示而控制振盪器38a，以變更輸出之射頻訊號的頻率。透過藉由振盪器38a變更輸出之射頻訊號的頻率，亦會變更射頻電力RF2的頻率。在射頻電力RF2之頻率變更時，係在既定範圍內掃描射頻電力RF2的頻率。或是，在射頻電力RF2之頻率變更時，將射頻電力RF2的頻率依序設定成複數頻率。
如上所述，控制器42c係判斷腔室10內是否產生電漿。控制器42c係求出反映腔室10內之電漿產生的一個以上之參數。一個以上之參數係選自以下一個以上之參數：相位差φ2、阻抗Z2的大小｜Z2｜、反射係數Γ2、進行波的電力位準Pf2、反射波的電力位準Pr2、電壓的峰值Vpp2及腔室10內的發光量。控制器42c係藉由將一個以上之參數與對應的臨界值進行比較，而判斷是否產生電漿。又，在採用複數參數的情況下，當所有複數參數與對應之參數的比較結果皆顯示腔室10內產生有電漿時，亦可判斷腔室10內產生有電漿。或是，當複數參數中一個以上 之參數與對應之參數的比較結果係顯示腔室10內產生有電漿時，亦可判斷腔室10內產生有電漿。
相位差φ2係電壓V2與電流I2之間的相位差。控制器42c可藉由以下(9)式而求出相位差φ2。
φ2=tan-1(X2/R2)...(9)
(9)式中的X2及R2係藉由以下(10)式定義。
Z2=R2+jX2...(10)
又，在(10)式中，「j」為虛數。
控制器42c可藉由以下(11)式而求出反射係數Γ2。
Γ2=(Z2-Z02)/(Z2+Z02)...(11)
在(11)式中，Z02為供電線路45的特性阻抗，一般為50Ω。
進行波的電力位準Pf2係在供電線路45上之進行波的電力位準。反射波的電力位準Pr2係在供電線路45上之反射波的電力位準。控制器42c可藉由以下(12)式而求出進行波的電力位準Pf2。控制器42c可藉由以下(13)式而求出反射波的電力位準Pr2。
Pf2=P2/(1-｜Γ2｜2)...(12)
Pr2=｜Γ2｜2P2/(1-｜Γ2｜2)...(13)
在(12)式及(13)式中，P2係進行波之電力位準與反射波之電力位準的差，亦即負載功率位準。負載功率位準P2係藉由以下式(14)定義。
P2=Pf2-Pr2=V2I2cosφ2...(14)
電壓的峰值Vpp2係在供電線路45上之電壓的峰值。控制器42c可從電壓監視器42v取得峰值Vpp2。峰值Vpp2係藉由電壓監視器42v而測量。如圖7所示，電壓監視器42v係從被分壓電路42d分壓後之電壓的測量值，求出峰值Vpp2。再者，控制器42c可從光學感測器74取得腔室10內的發光量。
控制器42c若判斷腔室10內產生有電漿，則會將指示傳輸至電源控制部38e，以將射頻電力RF2的設定頻率設定成基本頻率fB2。電源控制部38e係依照控制器42c而控制振盪器38a，將輸出之射頻訊號的頻率設定成基本頻率fB2。透過藉由振盪器38a將輸出之射頻訊號的頻率設定成基本頻率fB2，而將射頻電力RF2的頻率設定成基本頻率fB2。又，控制器42c若判斷腔室10內產生有電漿，則會控制匹配電路42a。使射頻電源38之負載側的阻抗匹配於射頻電源38之輸出阻抗(匹配點)。
以下，再度參照圖1及圖2，並以將方法MT應用於電漿處理裝置1之情況為例，說明方法MT。又，在以下的說明中，係以將射頻電源36及匹配器40、以及射頻電源38及匹配器42用於電漿產生的情況為例，說明方法MT。
方法MT係在氣體供給至腔室10之內部空間，並且藉由排氣裝置66將腔室10之內部空間中的壓力減壓至指定之壓力的狀態下執行。如圖1所示，方法MT係以步驟ST1開始。在步驟ST1中，開始射頻電力RF1及射頻電力RF2的供給。在步驟ST1中，係將射頻電力RF1的頻率設定成基本頻率fB1，並將射頻電力RF2的頻率設定成基本頻率fB2。射頻電力RF1係從射頻電源36經由匹配器40而供給至底部電極。射頻電力RF1亦可經由匹配器40而供給至頂部電極46。射頻電力RF2係從射頻電源38經由匹配器42而供給至底部電極。
在後續步驟ST2中，偵測射頻電力RF1及射頻電力RF2。射頻電力RF1係在控制器40c中進行偵測。控制器40c可藉由將感測器40b之上述測量值、進行波的電力位準Pf1、負載功率位準P1、電壓的峰值Vpp1等參數中一個以上之參數與對應的臨界值進行比較，而偵測射頻電力RF1。射頻電力RF2係在控制器42c中進行偵測。控制器42c可藉由將感測器42b之上述測量值、進行波的電力位準Pf2、負載功率位準P2、電壓的峰值Vpp2等參數中一個以上之參數與對應的臨界值進行比較，而偵測射頻電力RF2。
偵測射頻電力RF1及射頻電力RF2後，執行後續步驟ST3。在步驟ST3中，為了在後續步驟ST4中判斷腔室10內是否產生電漿，係藉由控制器40c取得上述一個以上之參數，並藉由控制器42c取得上述一個以上之參數。藉由控制器40c取得之一個以上的參數係選自以下之一個以上之參數：相位差φ1、阻抗Z1的大小｜Z1｜、反射係數Γ1、進行波的電力位準Pf1、反射波的電力位準Pr1、電壓的峰值Vpp1及腔室10內的發光量。藉由控制器42c取得之一個以上的參數係選自以下之一個以上的參數：相位差φ2、阻抗Z2的大小｜Z2｜、反射係數Γ2、進行波的電力位準Pf2、反射波的電力位準Pr2、電壓的峰值Vpp2及腔室10內的發光量。
在後續步驟ST4中，判斷腔室10內是否產生電漿。具體而言，在步驟ST4中，控制器40c係藉由將控制器40c在步驟ST3所求得之一個以上之參數，與對應的臨界值進行比較，而判斷是否產生電漿。又，控制器42c係藉由將控制器42c在步驟ST3所求得之一個以上之參數，與對應的臨界值進行比較，而判斷是否產生電漿。
在步驟ST4中判斷為產生有電漿的情況下，係執行步驟ST5。在步驟ST5中，控制器40c係控制匹配電路40a，而使射頻電源36之負載側的阻抗(阻抗Z1)匹配於射頻電源36的輸出阻抗(匹配點)。在步驟ST5中，控制器42c係控制匹配電路42a，使射頻電源38之負載側的阻抗(阻抗Z2)匹配於射頻電源38的輸出阻抗(匹配點)。在方法MT中，係於產生有電漿的狀態下，執行電漿處理。在電漿處理執行後，方法MT便結束。
另一方面，在步驟ST4中判斷未產生電漿的情況下，係執行步驟ST11。在步驟ST11中，調整射頻電力RF1的頻率及射頻電力RF2的頻率。具體而言，在步驟ST11中，控制器40c係指示電源控制部36e調整射頻電力RF1的頻率，以將負載側的電抗(X1)設定成零或是接近零。更具體而言，在步驟ST11中，控制器40c係在史密斯圖上求出用於將負載側的電抗(X1)設定成零或是接近零的設定頻率。控制器40c係將指示傳輸至電源控制部36e，將射頻電力RF1的頻率調整成求得之設定頻率。電源控制部36e係控制振盪器36a，將輸出之射頻訊號的頻率調整成控制器40c所指示的設定頻率。透過藉由振盪器36a將輸出之射頻訊號的頻率調整成設定頻率，而將射頻電力RF1的頻率調整成設定頻率。
又，在步驟ST11中，控制器42c係指示電源控制部38e調整射頻電力RF2的頻率，以將負載側的電抗(X2)設定成零或是接近零。更具體而言，在步驟ST11中，控制器42c係在史密斯圖上求出用於將負載側的電抗(X2)設定成零或是接近零的設定頻率。控制器42c係將指示傳輸至電源控制部38e，以將射頻電力RF2的頻率調整成求得之設定頻率。電源控制部38e係控制振盪器38a，將輸出之射頻訊號的頻率調整成控制器42c所指示的設定頻率。透過藉由振盪器38a將輸出之射頻訊號的頻率調整成設定頻率，而將射頻電力RF2的頻率調整成設定頻率。
接續步驟ST11，係執行步驟ST12。在步驟ST12中，與步驟ST3同樣地藉由控制器40c而取得上述一個以上之參數，並藉由控制器42c而取得上述一個以上之參數。
接續步驟ST12，係執行步驟ST13。在步驟ST13中，與步驟ST4同樣地藉由控制器40c及控制器42c，而判斷腔室10內是否產生電漿。
在步驟ST13中判斷產生有電漿的情況下，係執行步驟ST14。在步驟ST14中，係將射頻電力RF1的頻率設定成基本頻率fB1，並將射頻電力RF2的頻率設定成基本頻率fB2。射頻電力RF1的頻率係依照來自控制器40c的指示而藉由電源控制部36e進行控制。射頻電力RF2的頻率係依照來自控制器42c的指示而藉由電源控制部38e進行控制。在步驟ST14執行後，係將處理移至步驟ST5。
另一方面，在步驟ST13中判斷未產生電漿的情況下，係執行步驟ST21。在步驟ST21中，為了決定在腔室10內使電漿產生之射頻電力RF1的頻率，而變更射頻電力RF1的頻率，且變更射頻電力RF2的頻率。
具體而言，在步驟ST21中，控制器40c係指示電源控制部36e，以變更射頻電力RF1的頻率。電源控制部36e係依照來自控制器40c的指示而控制振盪器36a，以變更輸出之射頻訊號的頻率。透過藉由振盪器36a變更輸出之射頻訊號的頻率，亦會變更射頻電力RF1的頻率。又，控制器42c係指示電源控制部38e，以變更射頻電力RF2的頻率。電源控制部38e係依照來自控制器42c的指示而控制振 盪器38a，以變更輸出之射頻訊號的頻率。透過藉由振盪器38a變更輸出之射頻訊號的頻率，亦會變更射頻電力RF2的頻率。
在接續步驟ST21的步驟ST22中，與步驟ST3同樣地藉由控制器40c而取得上述一個以上之參數，並藉由控制器42c而取得上述一個以上之參數。
在接續步驟ST22的步驟ST23中，與步驟ST4同樣地藉由控制器40c及控制器42c，而判斷腔室10內是否產生電漿。
在步驟ST23中判斷產生有電漿的情況下，係執行步驟ST24。在步驟ST24中，係將射頻電力RF1的頻率設定成基本頻率fB1，並將射頻電力RF2的頻率設定成基本頻率fB2。射頻電力RF1的頻率係依照來自控制器40c的指示而藉由電源控制部36e進行控制。射頻電力RF2的頻率係依照來自控制器42c的指示而藉由電源控制部38e進行控制。在步驟ST24執行後，係將處理移至步驟ST5。
另一方面，在步驟ST23判斷未產生電漿的情況下，係執行步驟ST25。在步驟ST25中，係判斷射頻電力RF1的頻率及射頻電力RF2的頻率之變更是否結束。本發明之一實施態樣係在重複進行包含步驟ST21、步驟ST22、步驟ST23及步驟ST25的程序時，於既定範圍內掃描射頻電力RF1的頻率，並在另一既定範圍內掃描射頻電力RF2的頻率，而判斷是否產生有電漿。在此實施態樣中，於步驟ST25中，在射頻電力RF1之頻率的掃描尚未完成，或是射頻電力RF2之頻率的掃描尚未完成的情況下，係判斷射頻電力RF1之頻率及射頻電力RF2之頻率的變更尚未結束。在射頻電力RF1之頻率的掃描完成，且射頻電力RF2之頻率的掃描完成的情況下，係判斷射頻電力RF1之頻率及射頻電力RF2之頻率的變更結束。
本發明之另一實施態樣係在重複進行包含步驟ST21、步驟ST22、步驟ST23及步驟ST25的程序時，將射頻電力RF1的頻率依序設定成複數頻率，並將射頻電力RF2的頻率依序設定成複數其他頻率，而判斷是否產生電漿。在此實施態樣中，於步驟ST25中，在射頻電力RF1的頻率尚未完成變更成複數頻率，或是射頻電力RF2的頻率尚未完成變更成複數其他頻率的情況下，係判斷射頻電力RF1之頻率及射頻電力RF2之頻率的變更尚未結束。在射頻電力RF1的頻率完成變更成複數頻率，且射頻電力RF2之頻率完成變更成複數其他頻率的情況下，係判斷射頻電力RF1之頻率及射頻電力RF2之頻率的變更結束。
在步驟ST25中，若判斷射頻電力RF1之頻率及射頻電力RF2之頻率的變更尚未結束，則再度執行步驟ST21。另一方面，在步驟ST25中，若判斷射頻電力RF1之頻率及射頻電力RF2之頻率的變更結束，則執行步驟ST31。
在步驟ST31中，係將射頻電力RF1的頻率設定成基本頻率fB1，並將射頻電力RF2的頻率設定成基本頻率fB2。射頻電力RF1的頻率係依照來自控制器40c的指示而藉由電源控制部36e進行控制。射頻電力RF2的頻率係依照來自控制器42c的指示而藉由電源控制部38e進行控制。
在接續步驟ST31的步驟ST32中，係與步驟ST5同樣地控制匹配電路40a，而使射頻電源36之負載側的阻抗(阻抗Z1)匹配於射頻電源36的輸出阻抗(匹配點)。又，在步驟ST32中係控制匹配電路42a，而使射頻電源38之負載側的阻抗(阻抗Z2)匹配於射頻電源38的輸出阻抗(匹配點)。
在接續步驟ST32的步驟ST33中，係與步驟ST3同樣地藉由控制器40c而取得上述一個以上之參數，並藉由控制器42c而取得上述一個以上之參數。
在接續步驟ST33的步驟ST34中，與步驟ST4同樣地藉由控制器40c及控制器42c，而判斷腔室10內是否產生電漿。在步驟ST34中判斷未產生電漿的情況下，於步驟ST41中，方法MT會因錯誤而停止。另一方面，在步驟ST34中判斷產生有電漿的情況下，係在產生有電漿的狀態下執行電漿處理。接著，在電漿處理執行後，方法MT便結束。
方法MT在發生了腔室10中未產生電漿之現象的情況下，係調整射頻電力RF1的頻率，以將射頻電源36之負載側的電抗(X1)設定成零或是接近零。又，在發生了腔室10中未產生電漿之現象的情況下，係調整射頻電力RF2的頻率，以將射頻電源38之負載側的電抗(X2)設定成零或是接近零。射頻電源36及射頻電源38各自可快速地調整射頻電力的頻率。因此，在發生了未產生電漿之現象的情況下，可在短時間抑制射頻電力RF1及射頻電力RF2的反射。
以上，雖說明各種實施態樣，但本發明並不限定於上述實施態樣，而係可構成各種變形態樣。例如，在上述說明中，係將方法MT應用於電漿處理裝置1，但方法MT係可應用於以下述方式構成之任意電漿處理裝置：為了產生電漿而將來自射頻電源之射頻電力供給至電極。作為這般的電漿處理裝置，例如係例示感應耦合型的電漿處理裝置。
又，在方法MT中，亦可為了產生電漿，而僅採用「射頻電源36及匹配器40之設定」與「射頻電源38及匹配器42之設定」中的其中一組設定。在此情況下， 係藉由其中一組設定所包含之射頻電源及匹配器，而執行方法MT之步驟ST2以後的各步驟。又，在為了產生電漿，而採用「射頻電源36及匹配器40之設定」與「射頻電源38及匹配器42之設定」兩者的情況下，亦可僅藉由射頻電源36及匹配器40的設定而執行方法MT之步驟ST2以後的各步驟。
MT‧‧‧方法
ST1~ST5、ST11~ST14‧‧‧步驟

Claims (5)

  1. 一種電漿產生方法，係在電漿處理裝置的腔室內產生電漿的方法， 該電漿處理裝置包含： 腔室；射頻電源；電極，為了在該腔室內產生電漿而與該射頻電源電性連接；及匹配器，為了使該射頻電源之負載側的阻抗匹配於該射頻電源的輸出阻抗，而設於該射頻電源與該電極之間； 該匹配器包含： 複數第一串聯電路，各自包含電容器及與該電容器串聯連接的開關元件，並且彼此並聯連接；及 複數第二串聯電路，各自包含電容器及與該電容器串聯連接的開關元件，並且彼此並聯連接； 該電漿產生方法係包含以下步驟： 為了在該腔室中產生電漿，將射頻電力從該射頻電源經由該匹配器而供給至該電極的步驟； 在供給該射頻電力之該步驟執行時，從反映該腔室內之電漿產生的一個以上之參數，判斷該腔室內是否產生有電漿的步驟；及 藉由該匹配器而使該負載側之阻抗匹配於該射頻電源之輸出阻抗的步驟； 在上述判斷該腔室內是否產生有電漿的步驟中，若判斷出該腔室內未產生電漿時，係執行藉由該射頻電源而調整輸出之該射頻電力之頻率的步驟，以將該射頻電源之負載側的電抗設定成零或是接近零。
  2. 如請求項第1項所述之電漿產生方法，更包含以下步驟： 在上述調整射頻電力之頻率的步驟執行後，若從該一個以上之參數判斷出腔室內未產生電漿時，為了決定在該腔室內使電漿產生之該射頻電力的頻率，係藉由該射頻電源而變更輸出之該射頻電力的頻率。
  3. 如請求項第2項所述之電漿產生方法，其中， 在上述變更該射頻電力之頻率的步驟中，掃描該頻率。
  4. 如請求項第2項所述之電漿產生方法，其中， 在上述變更該射頻電力之頻率的步驟中，該頻率係依序設定成複數頻率。
  5. 如請求項第1至4項中任一項所述之電漿產生方法，其中， 該一個以上之參數係選自以下之一個以上的參數：該射頻電力之電壓的峰值、該射頻電力之電壓與電流的相位差、該負載側之阻抗的大小、進行波的電力位準、反射波的電力位準、及該腔室內的發光量。
TW108112421A 2018-04-12 2019-04-10 電漿產生方法 TWI797307B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-077052 2018-04-12
JP2018077052A JP2019186098A (ja) 2018-04-12 2018-04-12 プラズマを生成する方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201944857A TW201944857A (zh) 2019-11-16
TWI797307B true TWI797307B (zh) 2023-04-01

Family

ID=68162123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108112421A TWI797307B (zh) 2018-04-12 2019-04-10 電漿產生方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10615005B2 (zh)
JP (2) JP2019186098A (zh)
KR (1) KR20190119536A (zh)
CN (1) CN110379700A (zh)
TW (1) TWI797307B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102003942B1 (ko) * 2017-11-07 2019-07-25 한국원자력연구원 정합 장치를 포함하는 플라즈마 발생 장치 및 임피던스 정합 방법
CN110504149B (zh) * 2018-05-17 2022-04-22 北京北方华创微电子装备有限公司 射频电源的脉冲调制系统及方法
US11232931B2 (en) 2019-10-21 2022-01-25 Mks Instruments, Inc. Intermodulation distortion mitigation using electronic variable capacitor
JP7450435B2 (ja) * 2020-03-30 2024-03-15 株式会社ダイヘン 高周波電源システム
JP2022078495A (ja) 2020-11-13 2022-05-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
WO2022163535A1 (ja) * 2021-01-29 2022-08-04 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びソース高周波電力のソース周波数を制御する方法
JP2022117669A (ja) * 2021-02-01 2022-08-12 東京エレクトロン株式会社 フィルタ回路及びプラズマ処理装置
US11749505B2 (en) 2021-02-23 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
US11538663B2 (en) 2021-02-23 2022-12-27 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
KR102476767B1 (ko) 2021-03-17 2022-12-09 피에스케이홀딩스 (주) 플라즈마 감지 장치
KR20230093713A (ko) * 2021-12-20 2023-06-27 세메스 주식회사 임피던스 매칭 회로, 및 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 플라즈마 처리 설비

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09161994A (ja) * 1995-12-07 1997-06-20 Pearl Kogyo Kk 放電プラズマ発生用高周波電源装置及び半導体製造装置
TW201621974A (zh) * 2014-09-17 2016-06-16 東京威力科創股份有限公司 電漿處理裝置
JP2017069823A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社ダイヘン インピーダンス整合装置

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5578374A (en) 1978-12-08 1980-06-12 Tokyo Electric Co Ltd Electronic cash register
JPH0711994B2 (ja) * 1989-01-24 1995-02-08 株式会社島津製作所 高周波プラズマ発生検出装置
US5477188A (en) * 1994-07-14 1995-12-19 Eni Linear RF power amplifier
US6313587B1 (en) * 1998-01-13 2001-11-06 Fusion Lighting, Inc. High frequency inductive lamp and power oscillator
US6020794A (en) * 1998-02-09 2000-02-01 Eni Technologies, Inc. Ratiometric autotuning algorithm for RF plasma generator
US6313584B1 (en) * 1998-09-17 2001-11-06 Tokyo Electron Limited Electrical impedance matching system and method
US6939434B2 (en) * 2000-08-11 2005-09-06 Applied Materials, Inc. Externally excited torroidal plasma source with magnetic control of ion distribution
US7480571B2 (en) * 2002-03-08 2009-01-20 Lam Research Corporation Apparatus and methods for improving the stability of RF power delivery to a plasma load
US7569154B2 (en) * 2002-03-19 2009-08-04 Tokyo Electron Limited Plasma processing method, plasma processing apparatus and computer storage medium
US6703080B2 (en) * 2002-05-20 2004-03-09 Eni Technology, Inc. Method and apparatus for VHF plasma processing with load mismatch reliability and stability
US10443139B2 (en) * 2003-09-05 2019-10-15 Brilliant Light Power, Inc. Electrical power generation systems and methods regarding same
JP5295833B2 (ja) * 2008-09-24 2013-09-18 株式会社東芝 基板処理装置および基板処理方法
JP5657262B2 (ja) * 2009-03-27 2015-01-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR101842675B1 (ko) * 2009-07-08 2018-03-27 플라즈마시, 인크. 플라즈마 처리를 위한 장치 및 방법
JP5632626B2 (ja) * 2010-03-04 2014-11-26 東京エレクトロン株式会社 自動整合装置及びプラズマ処理装置
US9065426B2 (en) * 2011-11-03 2015-06-23 Advanced Energy Industries, Inc. High frequency solid state switching for impedance matching
TWI455172B (zh) 2010-12-30 2014-10-01 Semes Co Ltd 基板處理設備、電漿阻抗匹配裝置及可變電容器
JP5864879B2 (ja) * 2011-03-31 2016-02-17 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及びその制御方法
JP5847496B2 (ja) * 2011-09-01 2016-01-20 株式会社日立国際電気 プラズマ生成用電源装置及びプラズマ生成パラメータ設定方法
JP5808012B2 (ja) * 2011-12-27 2015-11-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US8576013B2 (en) * 2011-12-29 2013-11-05 Mks Instruments, Inc. Power distortion-based servo control systems for frequency tuning RF power sources
US9043525B2 (en) * 2012-12-14 2015-05-26 Lam Research Corporation Optimizing a rate of transfer of data between an RF generator and a host system within a plasma tool
US9875881B2 (en) * 2013-02-20 2018-01-23 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and plasma processing method
US9536713B2 (en) * 2013-02-27 2017-01-03 Advanced Energy Industries, Inc. Reliable plasma ignition and reignition
US10224184B2 (en) * 2014-03-24 2019-03-05 Aes Global Holdings, Pte. Ltd System and method for control of high efficiency generator source impedance
DE102014209469A1 (de) * 2014-05-19 2015-11-19 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Regelungsanordnung, Regelsystem und Hochfrequenzleistungserzeugungsvorrichtung
US9263350B2 (en) * 2014-06-03 2016-02-16 Lam Research Corporation Multi-station plasma reactor with RF balancing
JP6541540B2 (ja) * 2015-10-06 2019-07-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のインピーダンス整合のための方法
JP6603586B2 (ja) * 2016-01-19 2019-11-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP6541596B2 (ja) * 2016-03-22 2019-07-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
JP6670697B2 (ja) * 2016-04-28 2020-03-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US10229816B2 (en) * 2016-05-24 2019-03-12 Mks Instruments, Inc. Solid-state impedance matching systems including a hybrid tuning network with a switchable coarse tuning network and a varactor fine tuning network
KR101881536B1 (ko) * 2017-02-24 2018-07-24 주식회사 뉴파워 프라즈마 출력전류 제어가 가능한 전력공급장치 및 이를 이용한 전력공급방법
US9973940B1 (en) * 2017-02-27 2018-05-15 At&T Intellectual Property I, L.P. Apparatus and methods for dynamic impedance matching of a guided wave launcher
JP6826955B2 (ja) * 2017-06-14 2021-02-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09161994A (ja) * 1995-12-07 1997-06-20 Pearl Kogyo Kk 放電プラズマ発生用高周波電源装置及び半導体製造装置
TW201621974A (zh) * 2014-09-17 2016-06-16 東京威力科創股份有限公司 電漿處理裝置
JP2017069823A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 株式会社ダイヘン インピーダンス整合装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10615005B2 (en) 2020-04-07
JP2022107061A (ja) 2022-07-20
KR20190119536A (ko) 2019-10-22
CN110379700A (zh) 2019-10-25
JP2019186098A (ja) 2019-10-24
US20190318915A1 (en) 2019-10-17
TW201944857A (zh) 2019-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI797307B (zh) 電漿產生方法
JP5400294B2 (ja) Ｄｃバイアス電圧に応答した制御を含む真空プラズマプロセッサ
US9736921B2 (en) Method for impedance matching of plasma processing apparatus
JP6078419B2 (ja) プラズマ処理装置の制御方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP4739793B2 (ja) 高周波電源装置
US6174450B1 (en) Methods and apparatus for controlling ion energy and plasma density in a plasma processing system
JP3122618B2 (ja) プラズマ処理装置
JP5319150B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
JP6424024B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP4838525B2 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置及び可変整合器におけるインピーダンスのプリセット値を決定するためのプログラム
TW201533797A (zh) 電漿處理裝置
JP2006286254A5 (zh)
US11791135B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR20200069245A (ko) 제어 방법 및 플라즈마 처리 장치
US20190318912A1 (en) Plasma processing apparatus
US11923174B2 (en) Plasma processing system and method of supporting plasma ignition
US20220157564A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR102358938B1 (ko) 플라즈마 처리 장치의 튜너 프리셋 방법 및 플라즈마 처리 장치
JP2017069209A (ja) プラズマ処理装置の制御方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置