WO2022107407A1 - 高周波電力回路、プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法 - Google Patents
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Definitions
- the high-frequency power supplied by the high-frequency power supply is efficiently transmitted to both the first antenna and the second antenna, and the theoretically obtained current distribution ratio and the actual current in the state where plasma is not generated. It is possible to prevent the discrepancy from the distribution ratio.
- thermal instability is latent in the characteristics of each circuit element constituting the antenna circuit.
- the first antenna circuit and the second antenna circuit described above are series circuits that do not include the LC parallel circuit, it is possible to suppress the thermal instability latent in the circuit elements.
- the plasma processing apparatus includes a vacuum chamber 11, a gas supply unit 21, an exhaust unit 22, and a high-frequency power circuit.
- the vacuum chamber 11 houses the stage 12.
- the stage 12 places the object S for plasma processing.
- the gas supply unit 21 supplies various gases for generating plasma to the vacuum chamber 11.
- the exhaust unit 22 adjusts the internal pressure of the vacuum chamber 11 to the pressure for generating plasma.
- the plasma processing device accommodates the object S in the vacuum chamber 11.
- the plasma processing apparatus supplies the gas for generating plasma from the gas supply unit 21 to the vacuum chamber 11. Further, the plasma processing apparatus adjusts the internal pressure of the vacuum chamber 11 to the pressure for generating plasma.
- the capacitance value of the inner resonance capacitor VCin2 is set so that the phases of the current and the voltage in the series portion between the inner antenna Lin and the inner resonance capacitor VCin2 at the time of plasma generation match. Further, the capacitance value of the outer resonance capacitor VCo2 is set so that the phases of the current and the voltage in the series portion between the outer antenna Lo and the outer resonance capacitor VCo2 at the time of plasma generation match. As a result, the effectiveness of the effect according to the above (1) is enhanced.
- the capacitance value of the inner distribution capacitor VCin1 and the outer side before the high frequency power supply 41 supplies power through the interlocking of the drive of the inner distribution capacitor VCin1 and the drive of the outer distribution capacitor VCo1.
- the capacitance value of the distribution capacitor VCo1 is set.
- control unit 51 may estimate the resonance point in the inner antenna Lin from the detection result of the inner voltage detection unit 43Vin and output the estimation result to the outside. According to this, it is possible to estimate where the resonance point in the inner antenna Lin exists in the state where the plasma is generated, and by extension, the distribution of the plasma generated by the inner antenna Lin.
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Abstract
高周波電力回路は、第１アンテナ回路（Ｌｉｎ，ＶＣｉｎ１，ＶＣｉｎ２）と、第２アンテナ回路（Ｌｏ，ＶＣｏ１，ＶＣｏ２）と、制御部（５１）とを含む。第１アンテナ回路は、プラズマ生成用の第１アンテナ（Ｌｉｎ）と、第１分配用コンデンサ（ＶＣｉｎ１）と、第１可変コンデンサ（ＶＣｉｎ２）とを含む。第２アンテナ回路は、プラズマ生成用の第２アンテナ（Ｌｏ）と、第２分配用コンデンサ（ＶＣｏ１）と、第２可変コンデンサ（ＶＣｏ２）とを含む。制御部は、プラズマ生成時における第１アンテナと第１可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように第１可変コンデンサの容量値を設定する。また、制御部は、プラズマ生成時における第２アンテナと第２可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように第２可変コンデンサの容量値を設定する。
Description
本発明は、高周波電力回路、プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法に関する。
誘導結合プラズマを用いるプラズマ処理装置の一例であるエッチング装置は、第１アンテナ回路と第２アンテナ回路とを備える。第１アンテナ回路は、第１可変コンデンサと第１環状アンテナとを含む。第２アンテナ回路は、第２可変コンデンサと第２環状アンテナとを含む。第１アンテナ回路と第２アンテナ回路とは、共通する整合器に並列接続される。高周波電源は、整合器を通じて第１環状アンテナと第２環状アンテナとに高周波電力を供給する。
第１可変コンデンサの容量値を変更することは、第１アンテナ回路のインピーダンスを変更することである。第２可変コンデンサの容量値を変更することは、第２アンテナ回路のインピーダンスを変更することである。第１アンテナ回路のインピーダンスと第２アンテナ回路のインピーダンスとの比を所定値に調節する制御は、第１環状アンテナに流れる電流と第２環状アンテナに流れる電流との比を所定値に調節し、これによって、プラズマの密度分布を調節する（例えば、特許文献１を参照）。
プラズマが生成されていない状態での伝送系統のインピーダンスは、可変コンデンサや環状アンテナなどの回路要素の特性値に基づいて定められる。複数のアンテナ回路から構成された並列回路では、可変コンデンサの容量値の設定によって、上記複数のアンテナ回路のインピーダンスを設定し、第１環状アンテナに流れる電流と第２環状アンテナに流れる電流との比である電流分配比の理論値が定められる。
一方、プラズマが生成されている状態では、プラズマ生成によるインピーダンス成分があらたな回路定数として伝送系統に現れる。そして、プラズマが生成されている状態での伝送系統のインピーダンスは、プラズマ生成によって変わり、回路要素の特性値に基づいて定められる理論的な値から乖離してしまう。さらに、プラズマ空間における圧力や気体の種類などの生成条件は、プラズマ生成により現れるインピーダンス成分そのものを大きく変えてしまう。結果として、可変コンデンサの容量値を予め所定値に制御するとしても、各アンテナ回路における実際の電流分配比と理論値との間には、依然として乖離が生じている。
一態様の高周波電力回路は、複数の第１回路要素が直列接続された第１アンテナ回路と、複数の第２回路要素が直列接続された第２アンテナ回路と、を備え、高周波電源に接続された整合器に前記第１アンテナ回路と前記第２アンテナ回路とが並列接続され、前記第１回路要素の駆動と前記第２回路要素の駆動とを制御する制御部をさらに備える。前記複数の第１回路要素は、プラズマ生成用の第１アンテナと、前記第１アンテナと前記整合器との間に位置する第１分配用コンデンサと、第１可変コンデンサとを備える。前記複数の第２回路要素は、プラズマ生成用の第２アンテナと、前記第２アンテナと前記整合器との間に位置する第２分配用コンデンサと、第２可変コンデンサとを備える。そして、前記制御部は、プラズマ生成時における前記第１アンテナと前記第１可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように前記第１可変コンデンサの容量値を設定し、かつ、プラズマ生成時における前記第２アンテナと前記第２可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように前記第２可変コンデンサの容量値を設定する。
一態様のプラズマ処理装置は、真空チャンバーと、前記真空チャンバーの外部に設けられたプラズマを生成するための高周波電力回路と、を備え、前記高周波電力回路は、上述した高周波電力回路である。
一態様のプラズマ処理方法は、真空チャンバー内にガスを供給すること、および、高周波電力回路から前記真空チャンバーに高周波電力を供給すること、を含むプラズマ処理方法である。前記高周波電力回路は、複数の第１回路要素が直列接続された第１アンテナ回路と、複数の第２回路要素が直列接続された第２アンテナ回路と、を備え、高周波電源に接続された整合器に前記第１アンテナ回路と前記第２アンテナ回路とが並列接続される。前記複数の第１回路要素は、プラズマ生成用の第１アンテナと、前記第１アンテナと前記整合器との間に位置する第１分配用コンデンサと、第１可変コンデンサとを備える。前記複数の第２回路要素は、プラズマ生成用の第２アンテナと、前記第２アンテナと前記整合器との間に位置する第２分配用コンデンサと、第２可変コンデンサとを備える。そして、前記高周波電力を供給することは、前記第１アンテナと前記第１可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように前記第１可変コンデンサの容量値を設定すること、および、前記第２アンテナと前記第１可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように前記第２可変コンデンサの容量値を設定すること、を含む。
第１アンテナの電流値と第２アンテナの電流値との比である電流分配比は、第１アンテナ回路のインピーダンスと第２アンテナ回路のインピーダンスとの比に基づいて定められる。プラズマが生成されていない状態であれば、こうした電流分配比は、複数の第１回路要素による合成インピーダンスと、複数の第２回路要素による合成インピーダンスとの比に基づいて理論的に求められる。一方で、プラズマが生成されている状態では、プラズマ生成によるインピーダンス成分が各アンテナ回路のインピーダンスに回路定数として現れるから、プラズマが生成されていない状態で理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じてしまう。
この点、上記各構成によれば、プラズマ生成時における第１アンテナと第１可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差が小さくなるように、第１可変コンデンサの容量値が設定される。すなわち、直列接続された第１アンテナと第１可変コンデンサとに流れる電流と直列接続された第１アンテナと第１可変コンデンサとに加わる電圧との位相差が第１可変コンデンサの容量値によって抑えられ、これにより、第１アンテナと第１可変コンデンサとがほぼ共振している状態となり得る。同様に、プラズマ生成時における第２アンテナと第２可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差が小さくなるように、第２可変コンデンサの容量値が設定され、これにより、第２アンテナと第２可変コンデンサとがほぼ共振している状態となり得る。結果として、プラズマが生成されている状態であっても、第１アンテナ回路のインピーダンスと第２アンテナ回路のインピーダンスとは、それぞれ第１分配用コンデンサまたは第２分配用コンデンサにより支配的に決定され、第１アンテナ回路のインピーダンスと第２アンテナ回路のインピーダンスとの比は、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた比に相当するものとなる。そして、高周波電源の供給する高周波電力が、第１アンテナと第２アンテナとの両方に効率よく伝送されると共に、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることが抑えられる。
なお、ＬＣ並列回路のように大きな電流が流れるアンテナ回路では、アンテナ回路を構成する各回路要素の特性に、熱的な不安定性が潜在する。この点、上述した第１アンテナ回路と第２アンテナ回路とは、ＬＣ並列回路を含まない直列回路であるから、回路要素に潜在する熱的な不安定性を抑えることが可能ともなる。
上記高周波電力回路において、前記第１アンテナは、前記第１分配用コンデンサと前記第１可変コンデンサとの間に位置してもよく、前記第２アンテナは、前記第２分配用コンデンサと前記第２可変コンデンサとの間に位置してもよい。
上記構成によれば、第１アンテナの出力側に位置する第１可変コンデンサと、第２アンテナの出力側に位置する第２可変コンデンサとが、各アンテナと各対応する可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差を抑える。これにより、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることが抑えられる。
あるいは、上記高周波電力回路において、前記第１可変コンデンサは、前記第１分配用コンデンサと前記第１アンテナとの間に位置してもよく、前記第２可変コンデンサは、前記第２分配用コンデンサと前記第２アンテナとの間に位置してもよい。言い換えれば、第１可変コンデンサが第１アンテナの入力側に位置するものであってもよく、第２可変コンデンサが第２アンテナの入力側に位置するものであってもよい。この構成でも、各アンテナと各対応する可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差を抑えて、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることが抑えられる。
上記高周波電力回路において、前記第１アンテナにおける電流を検知する第１電流検知部と、前記第１アンテナにおける電圧を検知する第１電圧検知部と、前記第２アンテナにおける電流を検知する第２電流検知部と、前記第２アンテナにおける電圧を検知する第２電圧検知部と、を備えてもよい。そして、前記制御部は、前記第１電流検知部と前記第１電圧検知部との検知結果に基づいて前記第１アンテナと前記第１可変コンデンサとの直列部における電流の位相と電圧の位相とが一致するように前記第１可変コンデンサの容量値を設定し、かつ、前記第２電流検知部と前記第２電圧検知部との検知結果に基づいて前記第２アンテナと前記第２可変コンデンサとの直列部における電流の位相と電圧の位相とが一致するように前記第２可変コンデンサの容量値を設定してもよい。
上記構成によれば、第１電流検知部が検知する電流の位相と、第１電圧検知部が検知する電圧の位相とが一致するように、第１可変コンデンサの容量値が設定される。また、第１電流検知部が検知する電流の位相と、第１電圧検知部が検知する電圧の位相とが一致するように、第１可変コンデンサの容量値が設定される。これにより、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることの抑制効果の実効性が高められる。
上記高周波電力回路において、前記第１分配用コンデンサ、および前記第２分配用コンデンサは、可変コンデンサであってよい。そして、前記制御部は、前記高周波電源が電力を供給する前に、前記第１アンテナの電流値と前記第２アンテナの電流値との比の目標値を設定する処理を行うものであってよい。当該処理は、前記第１分配用コンデンサの容量値が大きくなるほど前記第２分配用コンデンサの容量値が小さくなるように前記第１分配用コンデンサの駆動に前記第２分配用コンデンサの駆動を連動させて前記第１分配用コンデンサおよび前記第２分配用コンデンサの各容量値を設定することであってもよい。
上記構成によれば、第１分配用コンデンサの容量値と第２分配用コンデンサの容量値とが、第１分配用コンデンサの駆動と第２分配用コンデンサの駆動との連動を通じて、高周波電源が電力を供給する前に設定される。すなわち、理論的に求められた電流分配比が、プラズマの生成前に設定可能となる。これにより、互いに異なる複数の電流分配比においても、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることの抑制効果が得られる。
上記高周波電力回路において、前記第１電圧検知部は、前記第１アンテナが備える２つの端の電圧を別々に検知するものであってよい。そして、前記制御部は、前記第１アンテナと前記第１可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように設定された前記第１可変コンデンサの容量値と、前記第１分配用コンデンサの容量値との合成容量を保ち、かつ、前記第１電圧検知部の検知結果に基づいて得られた前記第１アンテナにおける電圧分布を変えるように、前記第１可変コンデンサの容量値と、前記第１分配用コンデンサの容量値とを再設定してもよい。
さらに、上記高周波電力回路において、前記第２電圧検知部は、前記第２アンテナが備える２つの端の電圧を別々に検知するものであってよい。前記制御部は、前記第２アンテナと前記第２可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように設定された前記第２可変コンデンサの容量値と、前記第２分配用コンデンサの容量値との合成容量を保ち、かつ、前記第２電圧検知部の検知結果に基づいて得られた前記第２アンテナにおける電圧分布を変えるように、前記第２可変コンデンサの容量値と、前記第２分配用コンデンサの容量値とを再設定してもよい。
上記構成によれば、位相差が小さくなるように設定された第１可変コンデンサの容量値と、第１分配用コンデンサの容量値との合成容量を保ちながら、第１アンテナにおける電圧分布を変えるように、第１可変コンデンサの容量値と第１分配用コンデンサの容量値とが再設定される。これにより、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることを抑えながらも、第１アンテナによって生成されるプラズマの分布を変えることが可能ともなる。同様に、位相差が小さくなるように設定された第２可変コンデンサの容量値と、第２分配用コンデンサの容量値との合成容量を保ちながら、第２アンテナにおける電圧分布を変えるように、第２可変コンデンサの容量値と第２分配用コンデンサの容量値とが再設定される。これにより、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることを抑えながらも、第２アンテナによって生成されるプラズマの分布を変えることが可能ともなる。そして、第１アンテナと第２アンテナとは互いに異なる部位に設置されるものであるから、第１アンテナと第２アンテナとの両方で別々にプラズマの分布を変える構成であれば、対象物に対するプラズマの分布をさらに細かく調整することが可能ともなる。
本発明に係る高周波電力回路、プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法によれば、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることが抑えられる。
図１から図６を参照して高周波電力回路、プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法の一実施形態を説明する。なお、プラズマ処理装置は、基板などの対象物や薄膜をエッチングするエッチング装置でもよいし、基板などの対象物に気相で薄膜を形成する薄膜形成装置でもよいし、基板などの対象物にプラズマを照射する表面処理装置でもよい。プラズマ処理装置を用いるプラズマ処理方法によって処理される対象は、半導体装置や表示装置など各種のデバイスを構成する基板やシートでもよいし、プラズマによる表面処理を要する各種の基材でもよい。
図１が示すように、プラズマ処理装置は、真空チャンバー１１、ガス供給部２１、排気部２２、及び高周波電力回路を備える。真空チャンバー１１は、ステージ１２を収容する。ステージ１２は、プラズマ処理の対象物Ｓを載置する。ガス供給部２１は、プラズマを生成するための各種のガスを真空チャンバー１１に供給する。排気部２２は、プラズマを生成するための圧力に真空チャンバー１１の内圧を調整する。
［高周波電力回路］
高周波電力回路は、内側アンテナＬｉｎ、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１、および内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２を備える。内側アンテナＬｉｎ、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１、および内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２は、直列接続されている。
高周波電力回路は、内側アンテナＬｉｎ、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１、および内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２を備える。内側アンテナＬｉｎ、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１、および内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２は、直列接続されている。
内側アンテナＬｉｎは、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１と内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との間に位置する。内側アンテナＬｉｎは、プラズマ生成用の環状アンテナであり、例えば、１１０ｍｍの直径を有する３巻のアンテナである。内側アンテナＬｉｎは、真空チャンバー１１の天面中央に配置されてもよいし、真空チャンバー１１の天面他部に配置されてもよい。なお、図１には、内側アンテナＬｉｎの抵抗成分である内側抵抗Ｒｉｎを説明の便宜上記載する。
内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１は、可変コンデンサであって、内側アンテナＬｉｎにおける高周波電力の入力端に接続されている。内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２は、可変コンデンサであって、内側アンテナＬｉｎにおける高周波電力の出力端に接続されている。
内側アンテナＬｉｎ、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１、および内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の各々は、第１回路要素の一例である。内側アンテナＬｉｎ、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１、および内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２から構成される直列回路は、第１アンテナ回路の一例である。内側アンテナＬｉｎは、第１アンテナの一例である。内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１は、第１分配用コンデンサの一例である。内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２は、第１可変コンデンサの一例である。
プラズマ処理装置は、内側電圧検知部４３Ｖｉｎ、および内側電流検知部４４Ｉｉｎを備える。内側電圧検知部４３Ｖｉｎは、内側アンテナＬｉｎにおける電圧の一例として、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１と内側アンテナＬｉｎとの間において、内側アンテナＬｉｎの入力端電圧を検知する。内側アンテナＬｉｎにおける入力端電圧は、内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部における電圧の一例である。内側電流検知部４４Ｉｉｎは、内側アンテナＬｉｎに流れる電流の一例として、内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部に流れる電流を検知する。内側電圧検知部４３Ｖｉｎは、第１アンテナと第１可変コンデンサとの直列部における電圧を検知する第１電圧検知部の一例である。内側電流検知部４４Ｉｉｎは、第１アンテナと第１可変コンデンサとの直列部における電流を検知する第１電流検知部の一例である。
高周波電力回路は、外側アンテナＬｏ、外側分配用コンデンサＶＣｏ１、および外側共振用コンデンサＶＣｏ２を備える。外側アンテナＬｏ、外側分配用コンデンサＶＣｏ１、および外側共振用コンデンサＶＣｏ２は、直列接続されている。
外側アンテナＬｏは、外側分配用コンデンサＶＣｏ１と外側共振用コンデンサＶＣｏ２との間に位置する。外側アンテナＬｏは、プラズマ生成用の環状アンテナであり、例えば、２６０ｍｍの直径を有した２巻のアンテナである。外側アンテナＬｏは、真空チャンバー１１の天面外周に配置されて内側アンテナＬｉｎを囲ってもよいし、真空チャンバー１１の天面他部において内側アンテナＬｉｎに並設されてもよい。なお、図１には、外側アンテナＬｏの抵抗成分である外側抵抗Ｒｏを説明の便宜上記載する。
外側分配用コンデンサＶＣｏ１は、可変コンデンサであって、外側アンテナＬｏにおける高周波電力の入力端に接続されている。外側共振用コンデンサＶＣｏ２は、可変コンデンサであって、外側アンテナＬｏにおける高周波電力の出力端に接続されている。
外側アンテナＬｏ、外側分配用コンデンサＶＣｏ１、および外側共振用コンデンサＶＣｏ２の各々は、第２回路要素の一例である。外側アンテナＬｏ、外側分配用コンデンサＶＣｏ１、および外側共振用コンデンサＶＣｏ２から構成される直列回路は、第２アンテナ回路の一例である。外側アンテナＬｏは、第２アンテナの一例である。外側分配用コンデンサＶＣｏ１は、第２分配用コンデンサの一例である。外側共振用コンデンサＶＣｏ２は、第２可変コンデンサの一例である。
プラズマ処理装置は、外側電圧検知部４３Ｖｏ、および外側電流検知部４４Ｉｏを備える。外側電圧検知部４３Ｖｏは、外側アンテナＬｏにおける電圧の一例として、外側分配用コンデンサＶＣｏ１と外側アンテナＬｏとの間において、外側アンテナＬｏの入力端電圧を検知する。外側アンテナＬｏにおける入力端電圧は、外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部における電圧の一例である。外側電流検知部４４Ｉｏは、外側アンテナＬｏに流れる電流の一例として、外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部に流れる電流を検知する。外側電圧検知部４３Ｖｏは、第２アンテナと第２可変コンデンサとの直列部における電圧を検知する第２電圧検知部の一例である。外側電流検知部４４Ｉｏは、第２アンテナと第２可変コンデンサとの直列部における電流を検知する第２電流検知部の一例である。
内側アンテナＬｉｎ、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１、および内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２から構成される直列回路と、外側アンテナＬｏ、外側分配用コンデンサＶＣｏ１、および外側共振用コンデンサＶＣｏ２から構成される直列回路とは、高周波電源４１に接続された整合器４２に並列接続されている。整合器４２は、電力の送信側である高周波電源４１のインピーダンスと、電力の受信側のインピーダンス、すなわち、整合器４２や高周波電力回路を含む負荷のインピーダンスとを、特性インピーダンスに等しくする。
図２が示すように、高周波電力回路の等価回路は、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１、内側アンテナＬｉｎ、内側アンテナＬｉｎの抵抗成分である内側抵抗Ｒｉｎ、および内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２から構成される直列回路を含む。高周波電力回路の等価回路は、外側分配用コンデンサＶＣｏ１、外側アンテナＬｏ、外側アンテナＬｏの抵抗成分である外側抵抗Ｒｏ、および外側共振用コンデンサＶＣｏ２から構成される直列回路を含む。そして、高周波電力回路の等価回路は、これら２つの直列回路の並列回路として示される。
内側電圧検知部４３Ｖｉｎは、内側アンテナＬｉｎの入力端電圧である内側入力端電圧Ｖｉｎを検知する。外側電圧検知部４３Ｖｏは、外側アンテナＬｏの入力端電圧である外側入力端電圧Ｖｏを検知する。内側電流検知部４４Ｉｉｎは、内側アンテナＬｉｎに流れる内側アンテナ電流Ｉｉｎを検知する。外側電流検知部４４Ｉｏは、外側アンテナＬｏに流れる外側アンテナ電流Ｉｏを検知する。
［制御部］
図３が示すように、高周波電力回路は、可変コンデンサの駆動を制御するための制御部５１を備える。制御部５１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのコンピュータに用いられるハードウェア要素、および、ソフトウェアによって構成される。制御部５１は、各種の処理を全てソフトウェアで処理するものに限らない。例えば、制御部５１は、各種の処理のうちの少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェアである特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えてもよい。制御部５１は、ＡＳＩＣなどの１つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラムであるソフトウェアに従って動作する１つ以上のプロセッサを含むマイクロコンピュータ、あるいは、これらの組み合わせ、を含む回路として構成してもよい。
図３が示すように、高周波電力回路は、可変コンデンサの駆動を制御するための制御部５１を備える。制御部５１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのコンピュータに用いられるハードウェア要素、および、ソフトウェアによって構成される。制御部５１は、各種の処理を全てソフトウェアで処理するものに限らない。例えば、制御部５１は、各種の処理のうちの少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェアである特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えてもよい。制御部５１は、ＡＳＩＣなどの１つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラムであるソフトウェアに従って動作する１つ以上のプロセッサを含むマイクロコンピュータ、あるいは、これらの組み合わせ、を含む回路として構成してもよい。
制御部５１は、プラズマ処理方法を実行するための各種のプログラムとデータとを記憶する。制御部５１は、可変コンデンサの駆動の制御に用いる制御データ５２を記憶する。制御部５１は、プラズマ処理方法を実行するためのプログラムを読み出し、当該プログラムに従って処理を実行する。プラズマ処理方法は、電流分配比の目標値を設定する分配処理と、電流分配比が目標値となるように可変コンデンサを駆動する整合処理とを含む。制御部５１は、プラズマが生成されていない状態で分配処理を行う。制御部５１は、プラズマが生成されている状態で整合処理を行う。
［分配処理］
電流分配比は、外側アンテナＬｏの電流値と内側アンテナＬｉｎの電流値との比である。なお、電流分配比は、外側アンテナＬｏの電流値に対する内側アンテナＬｉｎの電流値の比でもよいし、内側アンテナＬｉｎの電流値に対する外側アンテナＬｏの電流値の比でもよい。
電流分配比は、外側アンテナＬｏの電流値と内側アンテナＬｉｎの電流値との比である。なお、電流分配比は、外側アンテナＬｏの電流値に対する内側アンテナＬｉｎの電流値の比でもよいし、内側アンテナＬｉｎの電流値に対する外側アンテナＬｏの電流値の比でもよい。
制御部５１は、制御データ５２を用いて分配処理を行う。制御部５１は、分配処理として、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１と外側分配用コンデンサＶＣｏ１とを駆動させ、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値とを、電流分配比の目標値を得るための値とする。
制御データ５２は、電流分配比を入力として、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値とを出力するためのデータである。制御データ５２は、プラズマが生成されていない状態での高周波電力回路から予め理論的に算出されるデータである。制御データ５２は、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値とを電流分配比に対応付けたテーブルでもよい。制御データ５２は、電流分配比を入力として、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値とを出力する関係式でもよい。
制御データ５２の一例は、容量分配比相関データと容量相関データとから構成される。容量分配比相関データは、電流分配比を入力として、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値とのいずれか一方を出力するためのデータである。容量分配比相関データは、テーブルでもよいし関係式でもよい。容量相関データは、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値とのいずれか一方を入力として他方を出力するためのデータである。容量相関データは、テーブルでもよいし関係式でもよい。
図４が示すように、容量相関データの一例は、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値とを対応付けたテーブルである。容量相関データの一例では、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の各容量値に、外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値を対応付けている。容量相関データの一例において、外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値が大きくなるほど内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値が小さくなる。
図５が示すように、容量分配比相関データの一例は、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と電流分配比とを対応付けたテーブルである。容量分配比相関データの一例では、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の各容量値に、内側アンテナＬｉｎの電流値Ｉｒｍｓ（図５において内側アンテナ電流Ｉｉｎの値）と外側アンテナＬｏの電流値Ｉｒｍｓ（図５において外側アンテナ電流Ｉｏの値）とを対応付けている。容量分配比相関データの一例において、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値が大きくなるほど、内側アンテナＬｉｎの電流値Ｉｒｍｓが大きく、かつ外側アンテナＬｏの電流値Ｉｒｍｓが小さくなる。なお、容量分配比相関データの一例は、外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値に、内側アンテナＬｉｎの電流値Ｉｒｍｓと外側アンテナＬｏの電流値Ｉｒｍｓとを対応付けてもよい。
制御部５１は、容量分配比相関データを用い、電流分配比から、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１と外側分配用コンデンサＶＣｏ１とのいずれか一方の容量値を導く。制御部５１は、容量相関データを用い、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１と外側分配用コンデンサＶＣｏ１とのいずれか一方の容量値から、他方の容量値を導く。これにより、制御部５１は、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１と外側分配用コンデンサＶＣｏ１とのいずれか一方の駆動に他方の駆動を連動させる。
［整合処理］
図３に戻り、制御部５１は、内側電圧検知部４３Ｖｉｎの検知結果と、内側電流検知部４４Ｉｉｎの検知結果とを入力として、整合処理を行う。制御部５１は、整合処理として、内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部の電流と電圧との位相差を算出し、当該位相差が小さくなるように内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値を設定する。制御部５１は、プラズマが生成される期間の全体にわたり、整合処理を繰り返して行う。制御部５１は、内側電圧検知部４３Ｖｉｎの検知結果と、内側電流検知部４４Ｉｉｎの検知結果とが入力される周期で整合処理を行ってもよいし、当該周期とは異なる所定の制御周期で整合処理を行ってもよい。
図３に戻り、制御部５１は、内側電圧検知部４３Ｖｉｎの検知結果と、内側電流検知部４４Ｉｉｎの検知結果とを入力として、整合処理を行う。制御部５１は、整合処理として、内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部の電流と電圧との位相差を算出し、当該位相差が小さくなるように内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値を設定する。制御部５１は、プラズマが生成される期間の全体にわたり、整合処理を繰り返して行う。制御部５１は、内側電圧検知部４３Ｖｉｎの検知結果と、内側電流検知部４４Ｉｉｎの検知結果とが入力される周期で整合処理を行ってもよいし、当該周期とは異なる所定の制御周期で整合処理を行ってもよい。
制御部５１は、整合処理の一例として、内側電圧検知部４３Ｖｉｎの検知結果から、内側アンテナＬｉｎに供給される電圧の位相を得る。また、制御部５１は、整合処理の一例として、内側電流検知部４４Ｉｉｎの検知結果から、内側アンテナＬｉｎに流れる電流の位相を得る。そして、制御部５１は、整合処理の一例として、内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部に供給される電圧の位相と、内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部に流れる電流の位相とを一致させる内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値をこれらの位相差から算出する。制御部５１は、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値が算出値になるように、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２を駆動する。
プラズマが生成されている状態では、プラズマ生成によるインピーダンス成分がアンテナ回路のインピーダンスに回路定数として現れるから、プラズマが生成されていない状態で理論的に求められた共振条件と実際の共振条件との間に乖離が生じる。制御部５１は、内側アンテナＬｉｎに供給される電圧の位相と内側アンテナＬｉｎに流れる電流の位相とを一致させる、言い換えれば、理論的に求められた共振条件と実際の共振条件との間の乖離を抑えるように、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値を動的に設定し続ける。
制御部５１は、外側電圧検知部４３Ｖｏの検知結果と、外側電流検知部４４Ｉｏの検知結果とを入力として、さらに整合処理を行う。制御部５１は、整合処理として、外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部の電流と電圧との位相差を算出し、当該位相差が小さくなるように外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値を設定する。
制御部５１は、整合処理の一例として、外側電圧検知部４３Ｖｏの検知結果から、外側アンテナＬｏに供給される電圧の位相を得る。また、制御部５１は、整合処理の一例として、外側電流検知部４４Ｉｏの検知結果から、外側アンテナＬｏに流れる電流の位相を得る。そして、制御部５１は、整合処理の一例として、外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部に供給される電圧の位相と、外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部に流れる電流の位相とを一致させる外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値をこれらの位相差から算出する。制御部５１は、外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値が算出値になるように、外側共振用コンデンサＶＣｏ２を駆動する。
制御部５１は、外側アンテナＬｏに供給される電圧の位相と外側アンテナＬｏに流れる電流の位相とを一致させる。言い換えれば、制御部５１は、理論的に求められた共振条件と実際の共振条件との間の乖離を抑えるように、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値の設定と同じタイミングで、外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値を動的に設定する。
図６は、分配処理によって設定された内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と、整合処理によって設定された内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２における容量値の実測値との関係の一例を示す。また、図６は、分配処理によって設定された内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と、整合処理によって設定された外側共振用コンデンサＶＣｏ２における容量値の実測値との関係の一例を示す。なお、上述したように、外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値は、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値を設定するための分配処理において、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値が設定される都度、制御データ５２に基づいて一義的に設定される。
図６が示すように、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値が大きくなるほど、すなわち内側アンテナＬｉｎの電流値が大きくなるほど、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値は、徐々に大きくなる。なお、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値が変わる度合いと、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値が変わる度合いとの関係は、一定であるとはいえず、電流分配比などの生成条件の変更内容、ひいては、プラズマ生成により生じるインピーダンス成分が変わる度合いによって変わり得る。
また、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値が大きくなるほど、外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値は、徐々に小さくなる。ここでも、外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値が変わる度合いと、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値が変わる度合いとの関係は、一定であるとはいえず、電流分配比などの生成条件の変更内容、ひいては、プラズマ生成により生じるインピーダンス成分が変わる度合いによって変わり得る。
このように、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値が変わることは、プラズマ生成によるインピーダンス成分の発生などにより見かけ上の内側アンテナＬｉｎのインピーダンスが変わることである。また、プラズマ生成により生じるインピーダンス成分は、プラズマ処理における対象物Ｓの状況や真空チャンバー１１の状態などによっても変わり得るものである。この点、プラズマ生成により生じるインピーダンス成分が変わることによって生じ得る内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部の電流と電圧との位相差は、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値が動的に変わることによって抑えられる。同時に、プラズマ生成により生じるインピーダンス成分が変わることによって生じ得る外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部の電流と電圧との位相差は、外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値が動的に変わることによって抑えられる。
これにより、内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部がほぼ共振している状態となり得ると共に、外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部もまたほぼ共振している状態となり得る。結果として、内側アンテナＬｉｎを含む直列回路のインピーダンスと、外側アンテナＬｏを含む直列回路のインピーダンスとの比と、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた比との間に乖離が生じることが抑えられる。
［プラズマ処理方法］
上記プラズマ処理装置の作用として当該プラズマ処理装置が実行するプラズマ処理方法について説明する。プラズマ処理方法は、上述したように、電流分配比の目標値を設定する分配処理と、電流分配比が目標値となるように可変コンデンサを駆動する整合処理とを含む。
上記プラズマ処理装置の作用として当該プラズマ処理装置が実行するプラズマ処理方法について説明する。プラズマ処理方法は、上述したように、電流分配比の目標値を設定する分配処理と、電流分配比が目標値となるように可変コンデンサを駆動する整合処理とを含む。
まず、プラズマ処理装置は、真空チャンバー１１に対象物Ｓを収容する。次いで、プラズマ処理装置は、プラズマを生成するためのガスをガス供給部２１から真空チャンバー１１に供給する。また、プラズマ処理装置は、プラズマを生成するための圧力に真空チャンバー１１の内圧を調整する。
この間、制御部５１は、プラズマを生成するための条件のうちの電流分配比を参照し、制御データ５２を用いて分配処理を行う。すなわち、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１と外側分配用コンデンサＶＣｏ１とを駆動させ、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値とを、電流分配比の目標値を得るための値とする。
次いで、プラズマ処理装置は、高周波電源４１から高周波電力を供給し、真空チャンバー１１の内部にプラズマを生成する。この間、制御部５１は、内側電圧検知部４３Ｖｉｎの検知結果と、内側電流検知部４４Ｉｉｎの検知結果とを入力として、整合処理を行う。すなわち、制御部５１は、内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部の電流と電圧との位相差を算出し、当該位相差が小さくなるように内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値を動的に設定し続ける。同時に、制御部５１は、外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部の電流と電圧との位相差を算出し、当該位相差が小さくなるように外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値を動的に設定し続ける。
以上、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）プラズマ生成時における内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部の電流と電圧との位相差が小さくなるように、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値が設定される。また、プラズマ生成時における外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部の電流と電圧との位相差が小さくなるように、外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値が設定される。これにより、プラズマが生成されている状態であっても、内側アンテナＬｉｎを含む直列回路のインピーダンスと、外側アンテナＬｏを含む直列回路のインピーダンスとの比は、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた比に相当するものとなる。結果として、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることが抑えられる。
（２）ＬＣ並列回路のように大きな電流が流れるアンテナ回路では、アンテナ回路を構成する各回路要素の特性に、熱的な不安定性が潜在する。この点、上述した高周波電力回路は、ＬＣ並列回路を含まない直列回路で構成されるから、アンテナや可変コンデンサなどの回路要素に潜在する熱的な不安定性を抑えることが可能ともなる。
（３）プラズマ生成時における内側アンテナＬｉｎと内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２との直列部の電流と電圧との位相が一致するように、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値が設定される。また、プラズマ生成時における外側アンテナＬｏと外側共振用コンデンサＶＣｏ２との直列部の電流と電圧との位相が一致するように、外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値が設定される。これにより、上記（１）に準じた効果の実効性が高められる。
（４）制御データ５２を用い、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の駆動と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の駆動との連動を通じて、高周波電源４１が電力を供給する前に、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値とが設定される。これにより、互いに異なる複数の電流分配比においても、上記（１）に準じた効果が得られる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。また、上記実施形態と以下の各変更例、および変更例同士は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・図７が示すように、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２は、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１と内側アンテナＬｉｎとの間に位置してもよい。また、外側共振用コンデンサＶＣｏ２は、外側分配用コンデンサＶＣｏ１と外側アンテナＬｏとの間に位置してもよい。こうした構成であっても、上記（１）から（４）に準じた効果を得ることは可能である。
・図８が示すように、内側電圧検知部４３Ｖｉｎは、内側アンテナＬｉｎが備える２つの端において、内側入力端電圧Ｖｉｎにおけるピーク間電圧Ｖｐｐと、出力端電圧である内側出力端電圧Ｖｉｎ２におけるピーク間電圧Ｖｐｐとを別々に検知してもよい。また、内側アンテナＬｉｎの長さは、内側アンテナＬｉｎにおける上記各ピーク間電圧Ｖｐｐが内側アンテナＬｉｎの長さに対して線形に変わるように設定されてもよい。
内側アンテナＬｉｎにおけるピーク間電圧Ｖｐｐが内側アンテナＬｉｎの長さに対して線形に変化する構成であれば、内側入力端電圧Ｖｉｎにおけるピーク間電圧Ｖｐｐと、内側出力端電圧Ｖｉｎ２におけるピーク間電圧Ｖｐｐとを用い、内側アンテナＬｉｎにおける電圧分布、すなわち共振点を推定することが可能となる。
制御部５１は、整合処理において、内側電圧検知部４３Ｖｉｎの検知結果から内側アンテナＬｉｎにおける共振点を推定し、推定結果を外部に出力してもよい。これによれば、プラズマが生成されている状態で、内側アンテナＬｉｎにおける共振点がどこに存在するか、ひいては内側アンテナＬｉｎによって生成されるプラズマの分布を推定することが可能となる。
さらに、制御部５１は、整合処理において、内側アンテナＬｉｎでの位相差が小さくなるように設定された内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値と、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値との合成容量を保つように構成されてもよい。加えて、制御部５１は、共振点が目標位置となるように、合成容量を保ちながら、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値とを再設定してもよい。
この際、制御部５１は、現在の共振点と目標位置との差を入力として、目標位置を得るための、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値との比を出力する新たな制御データを予め記憶する。そして、制御部５１は、共振点の推定結果と目標位置とを制御データに適用し、合成容量を保ちながら、内側分配用コンデンサＶＣｉｎ１の容量値と、内側共振用コンデンサＶＣｉｎ２の容量値とを再設定してもよい。
これにより、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることを抑えながらも、内側アンテナＬｉｎにおける電圧分布、ひいては、内側アンテナＬｉｎよって生成されるプラズマの分布を変えることが可能ともなる。
・また、図８が示すように、外側電圧検知部４３Ｖｏは、外側アンテナＬｏが備える２つの端において、外側入力端電圧Ｖｏにおけるピーク間電圧Ｖｐｐと、出力端電圧である外側出力端電圧Ｖｏ２におけるピーク間電圧Ｖｐｐとを別々に検知してもよい。また、外側アンテナＬｏの長さは、外側アンテナＬｏにおける上記各ピーク間電圧Ｖｐｐが外側アンテナＬｏの長さに対して線形に変わるように設定されてもよい。
外側アンテナＬｏにおけるピーク間電圧Ｖｐｐが外側アンテナＬｏの長さに対して線形に変化する構成であれば、外側入力端電圧Ｖｏにおけるピーク間電圧Ｖｐｐと、外側出力端電圧Ｖｏ２におけるピーク間電圧Ｖｐｐとを用い、外側アンテナＬｏにおける電圧分布、すなわち共振点を推定することが可能となる。
制御部５１は、整合処理において、外側電圧検知部４３Ｖｏの検知結果から外側アンテナＬｏにおける共振点を推定し、推定結果を外部に出力してもよい。これによれば、プラズマが生成されている状態で、外側アンテナＬｏにおける共振点がどこに存在するか、ひいては外側アンテナＬｏによって生成されるプラズマの分布を推定することが可能となる。
さらに、制御部５１は、整合処理において、外側アンテナＬｏでの位相差が小さくなるように設定された外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値と、外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値との合成容量を保つように構成されてもよい。加えて、制御部５１は、共振点が目標位置となるように、合成容量を保ちながら、外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値と、外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値とを再設定してもよい。
この際、制御部５１は、現在の共振点と目標位置との差を入力として、目標位置を得るための、外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値と外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値との比を出力する新たな制御データを予め記憶する。そして、制御部５１は、共振点の推定結果と目標位置とを制御データに適用し、合成容量を保ちながら、外側分配用コンデンサＶＣｏ１の容量値と、外側共振用コンデンサＶＣｏ２の容量値とを再設定してもよい。
これにより、プラズマが生成されていない状態において理論的に求められた電流分配比と実際の電流分配比との間に乖離が生じることを抑えながらも、外側アンテナＬｏにおける電圧分布、ひいては、外側アンテナＬｏよって生成されるプラズマの分布を変えることが可能ともなる。
・内側アンテナＬｉｎは、環状アンテナに限らず、各種の形状に変更することが可能であり、一例として線状アンテナに変更することが可能でもある。外側アンテナＬｏもまた、環状アンテナに限らず、各種の形状に変更することが可能であり、一例として線状アンテナに変更することが可能でもある。
Ｌｉｎ…内側アンテナ
Ｌｏ…外側アンテナ
Ｓ…対象物
ＶＣｉｎ１…内側分配用コンデンサ
ＶＣｏ１…外側分配用コンデンサ
ＶＣｉｎ２…内側共振用コンデンサ
ＶＣｏ２…外側共振用コンデンサ
Ｒｉｎ…内側抵抗
Ｒｏ…外側抵抗
１１…真空チャンバー
１２…ステージ
２１…ガス供給部
２２…排気部
４１…高周波電源
４２…整合器
４３Ｖｉｎ…内側電圧検知部
４３Ｖｏ…外側電圧検知部
４４Ｉｉｎ…内側電流検知部
４４Ｉｏ…外側電流検知部
５１…制御部
Ｌｏ…外側アンテナ
Ｓ…対象物
ＶＣｉｎ１…内側分配用コンデンサ
ＶＣｏ１…外側分配用コンデンサ
ＶＣｉｎ２…内側共振用コンデンサ
ＶＣｏ２…外側共振用コンデンサ
Ｒｉｎ…内側抵抗
Ｒｏ…外側抵抗
１１…真空チャンバー
１２…ステージ
２１…ガス供給部
２２…排気部
４１…高周波電源
４２…整合器
４３Ｖｉｎ…内側電圧検知部
４３Ｖｏ…外側電圧検知部
４４Ｉｉｎ…内側電流検知部
４４Ｉｏ…外側電流検知部
５１…制御部
Claims (9)
- 複数の第１回路要素が直列接続された第１アンテナ回路と、
複数の第２回路要素が直列接続された第２アンテナ回路と、を備え、
高周波電源に接続された整合器に前記第１アンテナ回路と前記第２アンテナ回路とが並列接続され、
前記第１回路要素の駆動と前記第２回路要素の駆動とを制御する制御部をさらに備える高周波電力回路であって、
前記複数の第１回路要素は、プラズマ生成用の第１アンテナと、前記第１アンテナと前記整合器との間に位置する第１分配用コンデンサと、第１可変コンデンサとを備え、
前記複数の第２回路要素は、プラズマ生成用の第２アンテナと、前記第２アンテナと前記整合器との間に位置する第２分配用コンデンサと、第２可変コンデンサとを備え、
前記制御部は、
プラズマ生成時における前記第１アンテナと前記第１可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように前記第１可変コンデンサの容量値を設定し、かつ、
プラズマ生成時における前記第２アンテナと前記第２可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように前記第２可変コンデンサの容量値を設定する
高周波電力回路。 - 前記第１アンテナは、前記第１分配用コンデンサと前記第１可変コンデンサとの間に位置し、
前記第２アンテナは、前記第２分配用コンデンサと前記第２可変コンデンサとの間に位置する
請求項１に記載の高周波電力回路。 - 前記第１可変コンデンサは、前記第１分配用コンデンサと前記第１アンテナとの間に位置し、
前記第２可変コンデンサは、前記第２分配用コンデンサと前記第２アンテナとの間に位置する
請求項１に記載の高周波電力回路。 - 前記第１アンテナにおける電流を検知する第１電流検知部と、
前記第１アンテナにおける電圧を検知する第１電圧検知部と、
前記第２アンテナにおける電流を検知する第２電流検知部と、
前記第２アンテナにおける電圧を検知する第２電圧検知部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１電流検知部と前記第１電圧検知部との検知結果に基づいて前記第１アンテナと前記第１可変コンデンサとの直列部における電流の位相と電圧の位相とが一致するように前記第１可変コンデンサの容量値を設定し、かつ、
前記第２電流検知部と前記第２電圧検知部との検知結果に基づいて前記第２アンテナと前記第２可変コンデンサとの直列部における電流の位相と電圧の位相とが一致するように前記第２可変コンデンサの容量値を設定する
請求項１から３のいずれか一項に記載の高周波電力回路。 - 前記第１分配用コンデンサ、および前記第２分配用コンデンサは、可変コンデンサであり、
前記制御部は、
前記高周波電源が電力を供給する前に、前記第１アンテナの電流値と前記第２アンテナの電流値との比の目標値を設定する処理を行い、当該処理は、前記第１分配用コンデンサの容量値が大きくなるほど前記第２分配用コンデンサの容量値が小さくなるように前記第１分配用コンデンサの駆動に前記第２分配用コンデンサの駆動を連動させて前記第１分配用コンデンサおよび前記第２分配用コンデンサの各容量値を設定することである
請求項４に記載の高周波電力回路。 - 前記第１電圧検知部は、前記第１アンテナが備える２つの端の電圧を別々に検知し、
前記制御部は、
前記第１アンテナと前記第１可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように設定された前記第１可変コンデンサの容量値と、前記第１分配用コンデンサの容量値との合成容量を保ち、かつ、前記第１電圧検知部の検知結果に基づいて得られた前記第１アンテナにおける電圧分布を変えるように、前記第１可変コンデンサの容量値と、前記第１分配用コンデンサの容量値とを再設定する
請求項５に記載の高周波電力回路。 - 前記第２電圧検知部は、前記第２アンテナが備える２つの端の電圧を別々に検知し、
前記制御部は、
前記第２アンテナと前記第２可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように設定された前記第２可変コンデンサの容量値と、前記第２分配用コンデンサの容量値との合成容量を保ち、かつ、前記第２電圧検知部の検知結果に基づいて得られた前記第２アンテナにおける電圧分布を変えるように、前記第２可変コンデンサの容量値と、前記第２分配用コンデンサの容量値とを再設定する
請求項６に記載の高周波電力回路。 - 真空チャンバーと、
前記真空チャンバーの外部に設けられたプラズマを生成するための高周波電力回路と、を備え、
前記高周波電力回路は、請求項１から７のいずれか一項に記載の高周波電力回路である
プラズマ処理装置。 - 真空チャンバー内にガスを供給すること、および、
高周波電力回路から前記真空チャンバーに高周波電力を供給すること、
を含むプラズマ処理方法であって、
前記高周波電力回路は、
複数の第１回路要素が直列接続された第１アンテナ回路と、
複数の第２回路要素が直列接続された第２アンテナ回路と、を備え、
高周波電源に接続された整合器に前記第１アンテナ回路と前記第２アンテナ回路とが並列接続され、
前記複数の第１回路要素は、プラズマ生成用の第１アンテナと、前記第１アンテナと前記整合器との間に位置する第１分配用コンデンサと、第１可変コンデンサとを備え、
前記複数の第２回路要素は、プラズマ生成用の第２アンテナと、前記第２アンテナと前記整合器との間に位置する第２分配用コンデンサと、第２可変コンデンサとを備え、
前記高周波電力を供給することは、
前記第１アンテナと前記第１可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように前記第１可変コンデンサの容量値を設定すること、および、
前記第２アンテナと前記第２可変コンデンサとの直列部の電流と電圧との位相差の検知結果に基づいて当該位相差が小さくなるように前記第２可変コンデンサの容量値を設定すること、を含む
プラズマ処理方法。
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