JP2023129234A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インピーダンスの不整合によるソース高周波電力の反射を低減する技術を提供する。【解決手段】開示されるプラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、バイアス電源、高周波電極、高周波電源、整合器、及びコンデンサを備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。バイアス電源は、基板支持部に電気的に結合されており、電気バイアスエネルギーを基板支持部に供給するように構成されている。高周波電源は、高周波電極に電気的に接続されており、チャンバ内でガスからプラズマを生成するためのソース高周波電力を高周波電極に供給するように構成されている。整合器は、高周波電源と高周波電極との間で接続されている。コンデンサは、整合器から分離されており、高周波電極とグランドとの間で接続されている。【選択図】図２

Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。

基板に対するプラズマ処理において、プラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、高周波電源、及びバイアス電源を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられており、その上に載置される基板を支持する。高周波電源は、チャンバ内でプラズマを生成するためにソース高周波電力を供給する。バイアス電源は、プラズマから基板にイオンを引き込むためにバイアス電力を基板支持部に供給する。下記の特許文献１は、このようなプラズマ処理装置として、容量結合型のプラズマ処理装置を開示している。

特開２０１７－１０８１５９号公報

本開示は、インピーダンスの不整合によるソース高周波電力の反射を低減する技術を提供する。

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、バイアス電源、高周波電極、高周波電源、整合器、及びコンデンサを備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。バイアス電源は、基板支持部に電気的に結合されており、イオン引き込み用の電気バイアスエネルギーを基板支持部に供給するように構成されている。電気バイアスエネルギーは、波形周期を有し、周期的に発生される。高周波電源は、高周波電極に電気的に接続されており、チャンバ内でガスからプラズマを生成するためのソース高周波電力を高周波電極に供給するように構成されている。整合器は、高周波電源と高周波電極との間で接続されている。コンデンサは、整合器から分離されており、高周波電極とグランドとの間で接続されている。

一つの例示的実施形態によれば、インピーダンスの不整合によるソース高周波電力の反射を低減することが可能となる。

プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。 容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置における電源システムの構成例を示す図である。 電気バイアスエネルギーの波形の例を示す図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の複数のコンデンサを示す平面図である。 電気バイアスエネルギーとソース高周波電力のソース周波数の一例のタイミングチャートである。 図７の（ａ）及び図７の（ｂ）の各々は、ソース高周波電力と電気バイアスエネルギーの一例のタイミングチャートである。 図８の（ａ）及び図８の（ｂ）の各々は、ソース高周波電力と電気バイアスエネルギーの一例のタイミングチャートである。 電気バイアスエネルギーとソース高周波電力のソース周波数の一例のタイミングチャートである。 図１０の（ａ）～図１０の（ｄ）の各々は、電気バイアスエネルギーの別の例のタイミングチャートである。 図１１の（ａ）及び図１１（ｂ）は、実験の結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して種々の例示的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。

図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。

プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。

容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源システム３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。

リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、グランド部材１４を更に備えていてもよい。グランド部材１４は、アルミニウムのような金属から形成されており、電気的に接地されている。グランド部材１４は、基板支持部１１とグランド部材１４との間に空間ＨＳが介在するように基板支持部１１の下方で延在している。また、グランド部材１４は、空間ＨＳを囲むように延在している。

一実施形態において、グランド部材１４は、第１のグランド部材１４１及び第２のグランド部材１４２を含んでいてもよい。第１のグランド部材１４１は、基板支持部１１の下面に対面するように基板支持部１１の下方で延在している。空間ＨＳは、第１のグランド部材１４１と基板支持部１１との間に介在している。第２のグランド部材１４２は、略円筒形状を有している。第２のグランド部材１４２は、空間ＨＳを囲むように設けられている。一実施形態では、絶縁性部材１１３が、第２のグランド部材１４２上に設けられていてもよい。絶縁性部材１１３は、略円筒形状を有しており、静電チャック１１１１及び基台１１１０の外周に沿って延在している。

一実施形態において、グランド部材１４（一例では第１のグランド部材１４１）は、基板支持部１１の後述の高周波電極（一例では基台１１１０）の中心の下方において開口１４ｈを提供していてもよい。プラズマ処理装置１は、基板支持部１１の高周波電極（一例では基台１１１０）の中心から開口１４ｈを通って下方に延びる給電体１５を更に備えていてもよい。給電体１５は、棒状又は筒状をなしており、鉛直方向に延びている。

以下、図２と共に図３を参照する。図３は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置における電源システムの構成例を示す図である。電源システム３０は、高周波電源３１及びバイアス電源３２を含む。高周波電源３１は、一実施形態のプラズマ生成部１２を構成する。高周波電源３１は、ソース高周波電力ＲＦを発生するように構成されている。ソース高周波電力ＲＦは、ソース周波数ｆ_ＲＦを有する。即ち、ソース高周波電力ＲＦは、その周波数がソース周波数ｆ_ＲＦである正弦波状の波形を有する。ソース周波数ｆ_ＲＦは、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数であり得る。高周波電源３１は、整合器３３を介して高周波電極に電気的に接続されており、ソース高周波電力ＲＦを高周波電極に供給するように構成されている。高周波電極は、基板支持部１１内に設けられていてもよい。高周波電極は、基台１１１０の導電性部材又はセラミック部材１１１１ａ内に設けられた少なくとも一つの電極であってもよい。或いは、高周波電極は、上部電極であってもよい。一実施形態において、高周波電源３１は、高周波電極（例えば、基台１１１０の導電性部材）に給電体１５を介して電気的に接続されていてもよい。ソース高周波電力ＲＦが高周波電極に供給されると、チャンバ１０内のガスからプラズマが生成される。

整合器３３は、可変インピーダンスを有する。一実施形態において、整合器３３は、グランド部材１４の下方に設けられている。整合器３３の可変インピーダンスは、ソース高周波電力ＲＦの負荷からの反射を低減するよう、設定される。整合器３３は、例えば制御部２によって制御され得る。

一実施形態において、高周波電源３１は、信号発生器３１ｇ、Ｄ／Ａ変換器３１ｃ、及び増幅器３１ａを含んでいてもよい。信号発生器３１ｇは、ソース周波数ｆ_ＲＦを有する高周波信号を発生する。信号発生器３１ｇは、プログラム可能なプロセッサ又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）のようなプログラム可能なロジックデバイスから構成されていてもよい。信号発生器３１ｇは、後述する信号発生器３２ｇと共に単一のプログラム可能なデバイスから構成されていてもよく、信号発生器３２ｇとは別個のプログラム可能なデバイスから構成されていてもよい。

信号発生器３１ｇの出力は、Ｄ／Ａ変換器３１ｃの入力に接続されている。Ｄ／Ａ変換器３１ｃは、信号発生器３１ｇからの高周波信号をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換器３１ｃの出力は、増幅器３１ａの入力に接続されている。増幅器３１ａは、Ｄ／Ａ変換器３１ｃからのアナログ信号を増幅して、ソース高周波電力ＲＦを生成する。増幅器３１ａの増幅率は、制御部２から高周波電源３１に指定される。なお、高周波電源３１は、Ｄ／Ａ変換器３１ｃを含んでいなくてもよい。この場合には、信号発生器３１ｇの出力は、増幅器３１ａの入力に接続され、増幅器３１ａは、信号発生器３１ｇからの高周波信号を増幅して、ソース高周波電力ＲＦを生成する。

バイアス電源３２は、基板支持部１１に電気的に結合されている。バイアス電源３２は、基板支持部１１内のバイアス電極に電気的に接続されており、電気バイアスエネルギーＢＥをバイアス電極に供給するように構成されている。バイアス電極は、基台１１１０の導電性部材又はセラミック部材１１１１ａ内に設けられた少なくとも一つの電極であってもよい。バイアス電極は、高周波電極と共通であってもよい。一実施形態において、バイアス電源３２は、バイアス電極（例えば、基台１１１０の導電性部材）に給電体１５を介して電気的に接続されていてもよい。電気バイアスエネルギーＢＥがバイアス電極に供給されると、プラズマからのイオンが基板Ｗに引き付けられる。

以下、図２及び図３と共に図４を参照する。図４は、電気バイアスエネルギーの波形の例を示す図である。バイアス電源３２は、波形周期ＣＹを有する電気バイアスエネルギーＢＥをバイアス電極に周期的に与えるように構成されている。即ち、電気バイアスエネルギーＢＥは、複数の波形周期ＣＹの各々においてバイアス電極に与えられる。複数の波形周期ＣＹの各々は、バイアス周波数で規定される。バイアス周波数は、例えば５０ｋＨｚ以上、２７ＭＨｚ以下の周波数である。複数の波形周期ＣＹの各々の時間長は、バイアス周波数の逆数である。複数の波形周期ＣＹは時間的に順に出現する。

図４に示すように、電気バイアスエネルギーＢＥは、バイアス周波数を有するバイアス高周波電力ＬＦであってもよい。即ち、電気バイアスエネルギーＢＥは、その周波数がバイアス周波数である正弦波状の波形を有していてもよい。この場合には、バイアス電源３２は、整合器３４を介して、バイアス電極に電気的に接続される。整合器３４の可変インピーダンスは、バイアス高周波電力ＬＦの負荷からの反射を低減するよう、設定される。

或いは、電気バイアスエネルギーＢＥは、電圧のパルスＰＶを含んでいてもよい。電圧のパルスＰＶは、波形周期ＣＹ内においてバイアス電極に印加される。電圧のパルスＰＶは、波形周期ＣＹの時間長と同じ長さの時間間隔で周期的にバイアス電極に印加される。パルスＰＶの波形は、矩形波、三角波、又は任意の波形であり得る。パルスＰＶの電圧の極性は、基板Ｗとプラズマとの間に電位差を生じさせてプラズマからのイオンを基板Ｗに引き込むことができるように設定される。パルスＰＶは、負の電圧のパルス又は負の直流電圧のパルスであってもよい。なお、電気バイアスエネルギーＢＥが電圧のパルスＰＶである場合には、プラズマ処理装置１は整合器３４を備えていなくてもよい。

一実施形態において、バイアス電源３２は、図３に示すように、信号発生器３２ｇ、Ｄ／Ａ変換器３２ｃ、及び増幅器３２ａを含んでいてもよい。信号発生器３２ｇは、指定された波形及び波形周期ＣＹを有するバイアス信号を、周期的に発生する。信号発生器３２ｇは、プログラム可能なプロセッサ又はＦＰＧＡのようなプログラム可能なロジックデバイスから構成されていてもよい。

信号発生器３２ｇの出力は、Ｄ／Ａ変換器３２ｃの入力に接続されている。Ｄ／Ａ変換器３２ｃは、信号発生器３２ｇからのバイアス信号をアナログ信号に変換する。Ｄ／Ａ変換器３２ｃの出力は、増幅器３２ａの入力に接続されている。増幅器３２ａは、Ｄ／Ａ変換器３２ｃからのアナログ信号を増幅して、電気バイアスエネルギーＢＥを生成する。増幅器３２ａの増幅率は、制御部２からバイアス電源３２に指定される。なお、バイアス電源３２は、Ｄ／Ａ変換器３２ｃを含んでいなくてもよい。この場合には、信号発生器３２ｇの出力は、増幅器３２ａの入力に接続され、増幅器３２ａは、信号発生器３２ｇからのバイアス信号を増幅して、電気バイアスエネルギーＢＥを生成する。

図２に示すように、プラズマ処理装置１は、少なくとも一つのコンデンサ１６を更に備えている。少なくとも一つのコンデンサ１６は、整合器３３及び３４から分離されている。少なくとも一つのコンデンサ１６は、高周波電極とグランドとの間で接続されている。一実施形態において、少なくとも一つのコンデンサ１６は、給電体１５とグランド部材１４（例えば第１のグランド部材１４１）との間で接続されている。一実施形態において、少なくとも一つのコンデンサ１６は、空間ＨＳ内に配置されていてもよい。少なくとも一つのコンデンサ１６は、真空コンデンサであってもよい。また、少なくとも一つのコンデンサ１６と高周波電極は、導体パスのみで互いに電気的に接続されていてもよい。また、少なくとも一つのコンデンサ１６とグランド部材１４は、導体パスのみで互いに電気的に接続されていてもよい。即ち、少なくとも一つのコンデンサ１６は、抵抗素子を含まない電気的パスのみを介して高周波電極とグランドとの間で接続されていてもよい。

以下、図５を参照する。図５は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の複数のコンデンサを示す平面図である。プラズマ処理装置１は、少なくとも一つのコンデンサ１６として、複数のコンデンサ１６を備えていてもよい。複数のコンデンサ１６は、高周波電極とグランドとの間で並列に接続されている。一実施形態において、複数のコンデンサ１６は、給電体１５とグランド部材１４（例えば第１のグランド部材１４１）との間で並列に接続されている。複数のコンデンサ１６は、空間ＨＳ内に配置されていてもよい。

複数のコンデンサ１６は、給電体１５の周りで周方向に沿って、且つ、等間隔に配列されていてもよい。複数のコンデンサ１６のそれぞれから給電体１５まで延びる複数の配線は、実質的に同一の長さを有していてもよく、周方向において等間隔に配列された複数の接点で、給電体１５に接触していてもよい。また、複数のコンデンサ１６のそれぞれからグランド部材１４まで延びる複数の配線は、実質的に同一の長さを有していてもよく、周方向において等間隔に配列された複数の接点で、グランド部材１４に接触していてもよい。

一実施形態において、高周波電源３１は、ソース高周波電力ＲＦの反射の度合いを低減するよう、電気バイアスエネルギーＢＥの波形周期ＣＹ内の複数の位相期間ＳＰの各々におけるソース周波数を調整するように構成されている。ソース周波数の調整は、第１のフィードバック及び／又は第２のフィードバックにより行われる。第１のフィードバック及び第２のフィードバックの詳細については、後述する。

プラズマ処理装置１において、基板Ｗの電位は、電気バイアスエネルギーＢＥの波形周期ＣＹ内で変動し、その結果、基板Ｗ上のシース（プラズマシース）の厚さが波形周期ＣＹ内で変動する。基板Ｗ上のシースの厚さの変動は、波形周期ＣＹ内でのシースの静電容量の変動をもたらす。しかしながら、プラズマ処理装置１では、シースとコンデンサ１６は、高周波電源３１とグランドとの間で並列接続の関係を有するので、シースの静電容量とコンデンサの静電容量の合成静電容量に対してシースの静電容量の変動は小さい。したがって、プラズマ処理装置１によれば、シースの厚さの変動に起因するインピーダンスの不整合によるソース高周波電力ＲＦの反射が低減される。

また、プラズマ処理装置１では、シースの静電容量とコンデンサの静電容量の合成静電容量に対してシースの静電容量の変動は小さいので、ソース高周波電力ＲＦの反射を低減するためのソース周波数の調整量が小さくなる。

［第１のフィードバック］

以下、第１のフィードバックについて、図６を参照しつつ説明する。図６は、電気バイアスエネルギーとソース高周波電力のソース周波数の一例のタイミングチャートである。第１のフィードバックは、連続する複数の波形周期ＣＹの各々の中の複数の位相期間ＳＰにおけるソース周波数の調整のために行われる。複数の波形周期ＣＹの各々は、Ｎ個の位相期間ＳＰ（１）～ＳＰ（Ｎ）を含んでいる。Ｎは、２以上の整数である。Ｎ個の位相期間ＳＰ（１）～ＳＰ（Ｎ）は、複数の波形周期ＣＹの各々をＮ個の位相期間に分割している。以下の説明において、波形周期ＣＹ（ｍ）は、複数の波形周期ＣＹのうち、ｍ番目の波形周期を表す。位相期間ＳＰ（ｎ）は、位相期間ＳＰ（１）～ＳＰ（Ｎ）のうち、ｎ番目の位相期間を表す。また、位相期間ＳＰ（ｍ，ｎ）は、波形周期ＣＹ（ｍ）におけるｎ番目の位相期間を表す。

第１のフィードバックにおけるソース周波数の調整は、高周波電源３１（又はその信号発生器３１ｇ）によって行われ得る。高周波電源３１は、位相期間ＳＰ（ｍ，ｎ）におけるソース高周波電力ＲＦのソース周波数を、ソース高周波電力ＲＦの反射の度合いの変化に応じて調整する。

ソース高周波電力ＲＦの反射の度合いを決定するために、プラズマ処理装置１は、センサ３５及び／又はセンサ３６を更に備えていてもよい。センサ３５は、ソース高周波電力ＲＦの負荷からの反射波のパワーレベルＰｒを測定するように構成されている。センサ３５は、例えば方向性結合器を含む。この方向性結合器は、高周波電源３１と整合器３３との間に設けられていてもよい。なお、センサ３５は、ソース高周波電力ＲＦの進行波のパワーレベルＰｆを更に測定するように構成されていてもよい。センサ３５によって測定された反射波のパワーレベルＰｒは、高周波電源３１に通知される。加えて、進行波のパワーレベルＰｆが、センサ３５から高周波電源３１に通知されてもよい。

センサ３６は、電圧センサ及び電流センサを含む。センサ３６は、高周波電源３１と高周波電極とを互いに接続する給電路における電圧Ｖ_ＲＦ及び電流Ｉ_ＲＦを測定するように構成されている。ソース高周波電力ＲＦは、この給電路を経由して高周波電極に供給される。センサ３６は、高周波電源３１と整合器３３との間に設けられていてもよい。電圧Ｖ_ＲＦ及び電流Ｉ_ＲＦは、高周波電源３１に通知される。

高周波電源３１は、複数の位相期間ＳＰの各々における測定値から代表値を生成する。測定値は、センサ３５によって取得される反射波のパワーレベルＰｒであってもよい。測定値は、ソース高周波電力ＲＦの出力パワーレベルに対する反射波のパワーレベルＰｒの比の値（即ち、反射率）であってもよい。測定値は、複数の位相期間ＳＰの各々においてセンサ３６によって取得される電圧Ｖ_ＲＦと電流Ｉ_ＲＦの位相差θであってもよい。測定値は、複数の位相期間ＳＰの各々における高周波電源３１の負荷側のインピーダンスＺであってもよい。インピーダンスＺは、センサ３６によって取得される電圧Ｖ_ＲＦと電流Ｉ_ＲＦから決定される。代表値は、複数の位相期間ＳＰの各々における当該測定値の平均値又は最大値であってもよい。高周波電源３１は、複数の位相期間ＳＰの各々における代表値を、ソース高周波電力ＲＦの反射の度合いを表す値として用いる。

第１のフィードバックにおいて、高周波電源３１は、波形周期ＣＹ（ｍ）の前の二つ以上の波形周期ＣＹそれぞれにおける対応の位相期間ＳＰ（ｎ）において互いに異なるソース周波数を用いることにより、反射の度合いの変化を特定する。

二つの以上の波形周期ＣＹそれぞれにおける位相期間ＳＰ（ｎ）において互いに異なるソース周波数を用いることにより、ソース周波数の変更（周波数シフト）とソース高周波電力の反射の度合いの変化との関係を特定することが可能である。したがって、プラズマ処理装置１によれば、反射の度合いの変化に応じて、位相期間ＳＰ（ｍ，ｎ）において用いられるソース周波数を、反射の度合いを低減するように調整することが可能である。また、プラズマ処理装置１によれば、電気バイアスエネルギーＢＥが基板支持部１１のバイアス電極に与えられる複数の波形周期ＣＹの各々において、高速に反射の度合いを低減することが可能である。

一実施形態において、波形周期ＣＹ（ｍ）の前の二つ以上の波形周期ＣＹは、波形周期ＣＹ（ｍ－Ｍ_１）及び波形周期ＣＹ（ｍ－Ｍ_２）を含む。ここで、Ｍ_１及びＭ_２は、Ｍ_１＞Ｍ_２を満たす自然数である。一実施形態においては、波形周期ＣＹ（ｍ－Ｍ_１）は、波形周期ＣＹ（ｍ－２Ｑ）であり、波形周期ＣＹ（ｍ－Ｍ_２）は、波形周期ＣＹ（ｍ－Ｑ）である。「Ｑ」及び「Ｍ_２」は「１」であってもよく、「２Ｑ」及び「Ｍ_１」は「２」であってもよい。「Ｑ」は、２以上の整数であってもよい。

第１のフィードバックにおいて、高周波電源３１は、ソース周波数ｆ（ｍ－Ｍ_２，ｎ）に、ソース周波数ｆ（ｍ－Ｍ_１，ｎ）からの一方の周波数シフトを与える。ここで、ｆ（ｍ，ｎ）は、位相期間ＳＰ（ｍ，ｎ）で用いられるソース高周波電力ＲＦのソース周波数を表す。ｆ（ｍ，ｎ）は、ｆ（ｍ，ｎ）＝ｆ（ｍ－Ｍ_２，ｎ）＋Δ（ｍ，ｎ）で表される。Δ（ｍ，ｎ）は、周波数シフトの量を表す。一方の周波数シフトは、周波数の減少及び周波数の増加のうち一方である。一方の周波数シフトが周波数の減少であれば、Δ（ｍ，ｎ）は負の値を有する。一方の周波数シフトが周波数の増加であれば、Δ（ｍ，ｎ）は正の値を有する。

第１のフィードバックにおいて、一方の周波数シフトにより得られたソース周波数ｆ（ｍ－Ｍ_２，ｎ）を用いることにより反射の度合いが低下した場合には、高周波電源３１は、ソース周波数ｆ（ｍ，ｎ）を、ソース周波数ｆ（ｍ－Ｍ_２，ｎ）に対して一方の周波数シフトを有する周波数に設定する。例えば、一方の周波数シフトによりパワーレベルＰｒ（ｍ－Ｍ_２，ｎ）がパワーレベルＰｒ（ｍ－Ｍ_１，ｎ）から減少した場合には、高周波電源３１は、ソース周波数ｆ（ｍ，ｎ）を、ソース周波数ｆ（ｍ－Ｍ_２，ｎ）に対して一方の周波数シフトを有する周波数に設定する。なお、Ｐｒ（ｍ，ｎ）は、位相期間ＳＰ（ｍ，ｎ）におけるソース高周波電力ＲＦの反射波のパワーレベルＰｒを表している。

第１のフィードバックにおいては、一方の周波数シフトによって得られたソース周波数ｆ（ｍ－Ｍ_２，ｎ）を用いることにより反射の度合いが増大する場合が生じ得る。例えば、一方の周波数シフトにより反射波のパワーレベルＰｒ（ｍ－Ｍ_２，ｎ）が反射波のパワーレベルＰｒ（ｍ－Ｍ_１，ｎ）から増加する場合が生じ得る。この場合には、高周波電源３１は、ソース周波数ｆ（ｍ，ｎ）を、ソース周波数ｆ（ｍ－Ｍ_２，ｎ）に対して他方の周波数シフトを有する周波数に設定してもよい。

別の実施形態において、位相期間ＳＰ（ｍ，ｎ）におけるソース高周波電力ＲＦのソース周波数は、波形周期ＣＹ（ｍ）の前の二つ以上の波形周期ＣＹそれぞれにおける対応の位相期間ＳＰ（ｎ）において互いに異なるソース周波数を用いることにより得られる二つ以上の反射の度合い（例えば、パワーレベルＰｒ）から、反射の度合いを最小化する周波数として求められてもよい。反射の度合いを最小化する周波数は、当該互いに異なる周波数のそれぞれと対応の反射の度合いとを用いた最小自乗化法により求められてもよい。

［第２のフィードバック］

第２のフィードバックは、バイアス電源３２が複数のパルス期間ＰＰの各々において電気バイアスエネルギーＢＥを周期的にバイアス電極に与える場合に用いられ得る。ここで、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、図８の（ａ）、及び図８の（ｂ）を参照する。図７の（ａ）、図７の（ｂ）、図８の（ａ）、及び図８の（ｂ）の各々は、ソース高周波電力ＲＦと電気バイアスエネルギーＢＥの一例のタイミングチャートである。これらの図において、ソース高周波電力ＲＦの「ＯＮ」は、ソース高周波電力ＲＦが供給されていることを示しており、ソース高周波電力ＲＦの「ＯＦＦ」は、ソース高周波電力ＲＦの供給が停止されていることを示している。また、これらの図において、電気バイアスエネルギーＢＥの「ＯＮ」は、電気バイアスエネルギーＢＥがバイアス電極に与えられていることを示しており、電気バイアスエネルギーＢＥの「ＯＦＦ」は、電気バイアスエネルギーＢＥがバイアス電極に与えられていないことを示している。また、これらの図において、電気バイアスエネルギーＢＥの「ＨＩＧＨ」は、「ＬＯＷ」で示される電気バイアスエネルギーＢＥのレベルよりも高いレベルを有する電気バイアスエネルギーＢＥがバイアス電極に与えられていることを示している。

複数のパルス期間ＰＰは、時間的に順に出現する。複数のパルス期間ＰＰは、パルス周波数の逆数の時間間隔（周期）で順に出現してもよい。以下の説明において、パルス期間ＰＰ（ｋ）は、複数のパルス期間ＰＰのうちｋ番目のパルス期間を表している。パルス周波数は、バイアス周波数よりも低く、例えば、１ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下の周波数である。上述したように、電気バイアスエネルギーＢＥは、複数のパルス期間ＰＰの各々において、周期的にバイアス電極に与えられる。複数のパルス期間ＰＰ以外の期間において、電気バイアスエネルギーＢＥは、バイアス電極に与えられなくてもよい。或いは、複数のパルス期間ＰＰにおける電気バイアスエネルギーＢＥのレベルよりも低いレベルを有する電気バイアスエネルギーＢＥが、複数のパルス期間ＰＰ以外の期間において、バイアス電極に与えられてもよい。

図７の（ａ）に示すように、ソース高周波電力ＲＦは、連続波として供給されてもよい。図７の（ａ）に示す例では、複数のパルス期間ＰＰにおいてソース高周波電力ＲＦが供給される複数の重複期間ＯＰはそれぞれ、複数のパルス期間ＰＰと一致する。

或いは、図７の（ｂ）、図８の（ａ）、及び図８の（ｂ）に示すように、ソース高周波電力ＲＦのパルスが、供給されてもよい。図７の（ｂ）に示すように、ソース高周波電力ＲＦのパルスは、複数のパルス期間ＰＰとそれぞれ一致する複数の期間の各々において供給されてもよい。図７の（ｂ）に示す例では、複数のパルス期間ＰＰにおいてソース高周波電力ＲＦが供給される複数の重複期間ＯＰはそれぞれ、複数のパルス期間ＰＰと一致する。図８の（ａ）及び図８の（ｂ）に示すように、ソース高周波電力ＲＦのパルスは、複数のパルス期間ＰＰとそれぞれ部分的に重複する複数の期間の各々において供給されてもよい。図８の（ａ）及び図８の（ｂ）の各々に示す例では、複数のパルス期間ＰＰにおいてソース高周波電力ＲＦが供給される複数の重複期間ＯＰの各々は、複数のパルス期間ＰＰのうち対応のパルス期間ＰＰの一部である。なお、以下の説明において、重複期間ＯＰ（ｋ）は、複数の重複期間ＯＰのうちｋ番目の重複期間を表している。

電気バイアスエネルギーＢＥは、複数のパルス期間ＰＰの各々の中の複数の波形周期ＣＹの各々においてバイアス電極に与えられる。即ち、電気バイアスエネルギーＢＥは、複数のパルス期間ＰＰの各々の中で周期的にバイアス電極に与えられる。以下の説明において、波形周期ＣＹ（ｍ）は、複数の重複期間ＯＰの各々の中の複数の波形周期ＣＹ（１）～ＣＹ（Ｍ）のうち、ｍ番目の波形周期を表す。また、波形周期ＣＹ（ｋ，ｍ）は、ｋ番目の重複期間内のｍ番目の波形周期を表す。また、位相期間ＳＰ（ｎ）は、複数の重複期間ＯＰの各々の中の複数の波形周期ＣＹの各々における複数の位相期間ＳＰ（１）～ＳＰ（Ｎ）のうちｎ番目の位相期間を表している。また、位相期間ＳＰ（ｍ，ｎ）は、波形周期ＣＹ（ｍ）におけるｎ番目の位相期間を表す。また、位相期間ＳＰ（ｋ，ｍ，ｎ）は、ｋ番目の重複期間ＯＰ（ｋ）内の波形周期ＣＹ（ｍ）におけるｎ番目の位相期間を表す。

重複期間ＯＰ（１）～ＯＰ（Ｔ－１）の各々における複数の波形周期ＣＹの各々の中の複数の位相期間ＳＰの各々のソース周波数は、上述した第１のフィードバックにより行われ得る。なお、Ｔは、３以上の整数である。或いは、重複期間ＯＰ（１）～ＯＰ（Ｔ－１）の各々における複数の波形周期ＣＹの各々の中の複数の位相期間ＳＰの各々のソース周波数は、予め準備されたテーブルに登録されている周波数に設定されてもよい。

重複期間ＯＰ（Ｔ）以降の重複期間におけるソース高周波電力ＲＦのソース周波数の調整においては、第２のフィードバックが用いられ得る。以下、図９を参照して、第２のフィードバックについて説明する。図９は、電気バイアスエネルギーとソース高周波電力のソース周波数の一例のタイミングチャートである。

第２のフィードバックにおいて、高周波電源３１は、ソース周波数ｆ（ｋ，ｍ，ｎ）を、ソース高周波電力ＲＦの上述した反射の度合いの変化に応じて、調整する。第２のフィードバックでは、反射の度合いの変化は、重複期間ＯＰ（ｋ）の前の二つ以上の重複期間ＯＰ内の波形周期ＣＹ（ｍ）内の対応の位相期間ＳＰ（ｎ）において互いに異なるソース高周波電力ＲＦのソース周波数を用いることにより特定される。

第２のフィードバックでは、二つ以上の重複期間ＯＰそれぞれにおける同一波形周期内の同一の位相期間において互いに異なるソース周波数を用いることにより、ソース周波数の変更（周波数シフト）とソース高周波電力の反射の度合いの変化との関係を特定することが可能である。したがって、第２のフィードバックによれば、反射の度合いの変化に応じて、位相期間ＳＰ（ｋ，ｍ，ｎ）において用いられるソース周波数を、反射の度合いを低減するように調整することが可能である。また、第２のフィードバックによれば、複数の重複期間ＯＰの各々の中の複数の波形周期ＣＹの各々において、高速に反射の度合いを低減することが可能である。

一実施形態において、重複期間ＯＰ（ｋ）の前の二つ以上の重複期間ＯＰは、（ｋ－Ｋ_１）番目の重複期間ＯＰ（ｋ－Ｋ_１）と（ｋ－Ｋ_２）番目の重複期間ＯＰ（ｋ－Ｋ_２）を含む。ここで、Ｋ_１及びＫ_２は、Ｋ_１＞Ｋ_２を満たす自然数である。

一実施形態においては、重複期間ＯＰ（ｋ－Ｋ_１）は、重複期間ＯＰ（ｋ－２）である。重複期間ＯＰ（ｋ－Ｋ_２）は、重複期間ＯＰ（ｋ－Ｋ_１）の後の重複期間であり、一実施形態においては、重複期間ＯＰ（ｋ－１）である。即ち、一実施形態において、Ｋ_２、Ｋ_１はそれぞれ、１、２である。

高周波電源３１は、位相期間ＳＰ（ｋ－Ｋ_２，ｍ，ｎ）におけるソース周波数ｆ（ｋ－Ｋ_２，ｍ，ｎ）に、位相期間ＳＰ（ｋ－Ｋ_１，ｍ，ｎ）におけるソース周波数からの一方の周波数シフトを与える。ここで、ｆ（ｋ，ｍ，ｎ）は、位相期間ＳＰ（ｋ，ｍ，ｎ）で用いられるソース高周波電力ＲＦのソース周波数を表す。ｆ（ｋ，ｍ，ｎ）は、ｆ（ｋ，ｍ，ｎ）＝ｆ（ｋ－Ｋ_２，ｍ，ｎ）＋Δ（ｋ，ｍ，ｎ）で表される。Δ（ｋ，ｍ，ｎ）は、周波数シフトの量を表す。一方の周波数シフトは、周波数の減少及び周波数の増加のうち一方である。一方の周波数シフトが周波数の減少であれば、Δ（ｋ，ｍ，ｎ）は負の値を有する。一方の周波数シフトが周波数の増加であれば、Δ（ｋ，ｍ，ｎ）は正の値を有する。

第２のフィードバックにおいて、一方の周波数シフトにより得られたソース周波数ｆ（ｋ－Ｋ_２，ｍ，ｎ）を用いた場合に反射の度合いが低下した場合には、高周波電源３１は、ソース周波数ｆ（ｋ，ｍ，ｎ）を、ソース周波数ｆ（ｋ－Ｋ_２，ｍ，ｎ）に対して一方の周波数シフトを有する周波数に設定する。例えば、一方の周波数シフトによりパワーレベルＰｒ（ｋ－Ｋ_２，ｍ，ｎ）がパワーレベルＰｒ（ｋ－Ｋ_１，ｍ，ｎ）から減少した場合には、高周波電源３１は、ソース周波数ｆ（ｋ，ｍ，ｎ）を、ソース周波数ｆ（ｋ－Ｋ_２，ｍ，ｎ）に対して一方の周波数シフトを有する周波数に設定する。なお、Ｐｒ（ｋ，ｍ，ｎ）は、位相期間ＳＰ（ｋ，ｍ，ｎ）におけるソース高周波電力ＲＦの反射波のパワーレベルＰｒを表している。

第２のフィードバックでは、一方の周波数シフトによって得られたソース周波数ｆ（ｋ－Ｋ_２，ｍ，ｎ）を用いることにより反射の度合いが増大する場合が生じ得る。例えば、一方の周波数シフトにより反射波のパワーレベルＰｒ（ｋ－１，ｍ，ｎ）が反射波のパワーレベルＰｒ（ｋ－２，ｍ，ｎ）から増加する場合が生じ得る。この場合に、高周波電源３１は、ソース周波数ｆ（ｋ，ｍ，ｎ）を、ソース周波数ｆ（ｋ－Ｋ_２，ｍ，ｎ）に対して他方の周波数シフトを有する周波数に設定してもよい。

以下、図１０の（ａ）～図１０（ｄ）を参照する。図１０の（ａ）～図１０の（ｄ）の各々は、電気バイアスエネルギーの別の例のタイミングチャートである。一実施形態において、複数の重複期間ＯＰは、１番目からＫ_ａ番目の重複期間ＯＰ（１）～ＯＰ（Ｋ_ａ）を含んでいてもよい。ここで、Ｋ_ａは２以上の自然数である。

高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（１）～ＯＰ（Ｋ_ａ）の各々に含まれる複数の波形周期ＣＹのうち１番目からＭ_ａ番目の波形周期ＣＹ（１）～ＣＹ（Ｍ_ａ）の各々において、初期処理を行ってもよい。ここで、Ｍ_ａは、自然数である。初期処理においては、波形周期ＣＹ（１）～ＣＹ（Ｍ_ａ）それぞれのための複数の周波数セットを含む周波数セット群が用いられてもよく、当該周波数セット群に含まれる複数の周波数セットは互いに異なっていてもよい。また、重複期間ＯＰ（１）～ＯＰ（Ｋ_ａ）のそれぞれのための複数の周波数セット群が用いられてもよく、これら複数の周波数セット群は互いに異なっていてもよい。高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（１）～ＯＰ（Ｋ_ａ）の各々における１番目からＭ_ａ番目の波形周期ＣＹ（１）～ＣＹ（Ｍ_ａ）の各々における複数の位相期間ＳＰにおいて、ソース周波数として、対応の周波数セットに含まれる複数の周波数をそれぞれ用いる。なお、複数の周波数セット並びに複数の周波数セット群は、制御部２又は高周波電源３１の記憶部に記憶されていてもよい。

高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（１）～ＯＰ（Ｋ_ａ）の各々において、複数の波形周期ＣＹのうち波形周期ＣＹ（Ｍ_ａ）の後に、上述の第１のフィードバックを行ってもよい。即ち、高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（１）～ＯＰ（Ｋ_ａ）の各々に含まれる波形周期ＣＹ（Ｍ_ａ＋１）～ＣＹ（Ｍ）において、上述の第１のフィードバックを行ってもよい。

一実施形態において、複数の重複期間ＯＰは、（Ｋ_ａ＋１）番目からＫ_ｂ番目の重複期間ＯＰ（Ｋ_ａ＋１）～ＯＰ（Ｋ_ｂ）を更に含んでいてもよい。ここで、Ｋ_ｂは、（Ｋ_ａ＋１）以上の自然数であり、Ｋ_ｂ＝Ｋ_ａ＋１を満たしてもよい。

高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（Ｋ_ａ＋１）～ＯＰ（Ｋ_ｂ）の各々に含まれる複数の波形周期ＣＹのうち１番目からＭ_ｂ１番目の波形周期ＣＹ（１）～ＣＹ（Ｍ_ｂ１）の各々において上記の初期処理を行いってもよい。ここで、Ｍ_ｂ１は、自然数である。Ｍ_ｂ１及びＭ_ａは、Ｍ_ｂ１＜Ｍ_ａを満たしてもよい。

高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（Ｋ_ａ＋１）～ＯＰ（Ｋ_ｂ）の各々に含まれる複数の波形周期ＣＹのうち（Ｍ_ｂ１＋１）番目～からＭ_ｂ２番目の波形周期ＣＹ（Ｍ_ｂ１＋１）～ＣＹ（Ｍ_ｂ２）において、上述の第２のフィードバックを行ってもよい。ここで、Ｍ_ｂ２は、Ｍ_ｂ２＞Ｍ_ｂ１を満たす自然数である。

高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（Ｋ_ａ＋１）～ＯＰ（Ｋ_ｂ）の各々において、波形周期ＣＹ（Ｍ_ｂ２）の後に、上述の第１のフィードバックを行ってもよい。即ち、高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（Ｋ_ａ＋１）～ＯＰ（Ｋ_ｂ）の各々に含まれる波形周期ＣＹ（Ｍ_ｂ２＋１）～ＣＹ（Ｍ）において、上述の第１のフィードバックを行ってもよい。

また、高周波電源３１は、（Ｋ_ｂ＋１）番目から最後の重複期間ＯＰ（Ｋ_ｂ＋１）～ＯＰ（Ｋ）の各々に含まれる１番目からＭ_ｃ番目の波形周期ＣＹ（１）～ＣＹ（Ｍ_ｃ）において、上述の第２のフィードバックを行ってもよい。ここで、Ｍ_ｃは、自然数である。また、高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（Ｋ_ｂ＋１）～ＯＰ（Ｋ）の各々において、波形周期ＣＹ（Ｍ_ｃ）の後に、上述の第１のフィードバックを行ってもよい。即ち、高周波電源３１は、重複期間ＯＰ（Ｋ_ｂ＋１）～ＯＰ（Ｋ）の各々に含まれる波形周期ＣＹ（Ｍ_ｃ＋１）～ＣＹ（Ｍ）において、上述の第１のフィードバックを行ってもよい。

別の実施形態では、第１のフィードバイックにおいて、位相期間ＳＰ（ｋ，ｍ，ｎ）におけるソース高周波電力ＲＦのソース周波数は、重複期間ＯＰ（ｋ）内で波形周期ＣＹ（ｋ，ｍ）の前の二つ以上の波形周期ＣＹそれぞれにおける対応の位相期間ＳＰ（ｎ）において互いに異なるソース高周波電力ＲＦのソース周波数を用いることにより得られる二つ以上の反射の度合い（例えば、パワーレベルＰｒ）から、反射の度合いを最小化する周波数として求められてもよい。反射の度合いを最小化する周波数は、当該互いに異なる周波数のそれぞれと対応の反射の度合いとを用いた最小自乗化法により求められてもよい。

また、第２のフィードバイックにおいて、ソース周波数ｆ（ｋ，ｍ，ｎ）は、重複期間ＯＰ（ｋ）の前の二つ以上の重複期間ＯＰ内の波形周期ＣＹ（ｍ）内の対応の位相期間ＳＰ（ｎ）において互いに異なるソース高周波電力ＲＦのソース周波数を用いることにより得られる二つ以上の反射の度合い（例えば、パワーレベルＰｒ）から、反射の度合いを最小化する周波数として求められてもよい。反射の度合いを最小化する周波数は、当該互いに異なる周波数のそれぞれと対応の反射の度合いとを用いた最小自乗化法により求められてもよい。

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

別の実施形態において、プラズマ処理装置１は、複数のコンデンサ１６の代わりに、円環形状を有し且つ給電体１５を取り囲む一つのコンデンサ１６を備えていてもよい。

また、別の実施形態においては、プラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置、ＥＣＲプラズマ処理装置、ヘリコン波励起プラズマ処理装置、又は表面波プラズマ処理装置であってもよい。何れのプラズマ処理装置においても、ソース高周波電力ＲＦは、プラズマの生成のために用いられ、複数の波形周期ＣＹの複数の位相期間ＳＰにおいて用いられるソース高周波電力ＲＦのソース周波数は、プラズマ処理装置１に関して上述したように、調整される。

以下、プラズマ処理装置１の評価のために行った第１～第４の実験について説明する。第２の実験及び第４の実験の各々では、プラズマ処理装置１は、各々が３５０（ｐＦ）の静電容量を有する三つのコンデンサ１６を有していた。第１の実験及び第３の実験の各々では、プラズマ処理装置１から複数のコンデンサ１６の全てを取り外した。第１の実験及び第２の実験の各々では、４０．６８ＭＨｚのソース周波数及び１ｋＷの出力パワーレベルを有するソース高周波電力ＲＦを供給した。第３の実験及び第４の実験の各々では、４０．６８ＭＨｚを基準周波数として上述の第１のフィードバックにより調整されたソース周波数を有し、且つ、１ｋＷの出力パワーレベルを有するソース高周波電力ＲＦを供給した。第１～第４の実験の各々では、２ｋＷ、５ｋＷ、１０ｋＷのパワーレベルを有するバイアス高周波電力ＬＦを供給した。そして、第１～第４の実験では、シリコン酸化膜のエッチングを行った。

第１～第４の実験の各々では、ソース高周波電力ＲＦの結合効率（％）を求めた。結合効率は、ソース高周波電力ＲＦの進行波のパワーレベルに対するロードパワーレベルの割合である。ロードパワーレベルは、ソース高周波電力ＲＦの進行波のパワーレベルからソース高周波電力ＲＦの反射波のパワーレベルを差し引いくことにより得られるパワーレベルである。また、第１及び第２の実験の各々では、シリコン酸化膜のエッチングレートの平均値を求めた。また、第３の実験及び第４の実験では、ソース周波数の調整量を求めた。ソース周波数の調整量は、波形周期ＣＹ内でのソース周波数の最大値と最小値の差である。

図１１の（ａ）及び図１１の（ｂ）に第１～第４の実験の結果を示す。図１１の（ａ）は、第１～第４の実験の各々において求めたソース高周波電力ＲＦの結合効率を示している。図１１の（ａ）に示すように、第２の実験での結合効率は、第１の実験での結合効率よりも相当に大きくなっていた。したがって、ソース周波数が一定であっても、複数のコンデンサ１６を有するプラズマ処理装置１を用いることにより、ソース高周波電力ＲＦの高い結合効率が得られることが確認された。また、第３の実験での結合効率は第１の実験での結合効率よりも高く、第４の実験での結合効率は第２の実験での結合効率及び第３の実験での結合効率よりも高かった。したがって、第１のフィードバックによって、高い結合効率が得られることが確認された。また、複数のコンデンサ１６を有するプラズマ処理装置１を用いて、第１のフィードバックを行うことにより、相当に高い結合効率が得られることが確認された。また、バイアス高周波電力ＬＦのパワーレベルが２ｋＷである場合に、第２の実験でのシリコン酸化膜のエッチングレートの平均値は、第１の実験でのシリコン酸化膜のエッチングレートの平均値よりも、２１．１％高かった。また、バイアス高周波電力ＬＦのパワーレベルが５ｋＷである場合に、第２の実験でのシリコン酸化膜のエッチングレートの平均値は、第１の実験でのシリコン酸化膜のエッチングレートの平均値よりも、１３．７％高かった。また、バイアス高周波電力ＬＦのパワーレベルが５ｋＷである場合に、第２の実験でのシリコン酸化膜のエッチングレートの平均値は、第１の実験でのシリコン酸化膜のエッチングレートの平均値よりも、１１．１％高かった。したがって、複数のコンデンサ１６を有するプラズマ処理装置１を用いることにより、高いエッチングレートが得られることが確認された。

図１１の（ｂ）は、第３の実験及び第４の実験の各々でのソース周波数の調整量を示ししている。図１１の（ｂ）に示すように、第４の実験でのソース周波数の調整量は、第３の実験でのソース周波数の調整量よりも相当に小さかった。このことから、複数のコンデンサ１６を有するプラズマ処理装置１を用いることにより、第１のフィードバックにおけるソース周波数の調整量を相当に小さくすることが可能であることが確認された。

ここで、本開示に含まれる種々の例示的実施形態を、以下の［Ｅ１］～［Ｅ９］に記載する。

［Ｅ１］
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
前記基板支持部に電気的に結合されており、イオン引き込み用の電気バイアスエネルギーを前記基板支持部に供給するように構成されたバイアス電源であり、該電気バイアスエネルギーは、波形周期を有し、周期的に発生される、該バイアス電源と、
高周波電極と、
前記高周波電極に電気的に接続されており、前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するためのソース高周波電力を前記高周波電極に供給するように構成された高周波電源と、
前記高周波電源と前記高周波電極との間で接続された整合器と、
前記整合器から分離されており、前記高周波電極とグランドとの間で接続されたコンデンサと、
を備えるプラズマ処理装置。

Ｅ１の実施形態では、基板の電位が、電気バイアスエネルギーの波形周期内で変動し、その結果、基板上のシース（プラズマシース）の厚さが波形周期内で変動する。基板上のシースの厚さの変動は、波形周期内でのシースの静電容量の変動をもたらす。しかしながら、Ｅ１の実施形態では、シースとコンデンサは、高周波電源とグランドとの間で並列接続の関係を有するので、シースの静電容量とコンデンサの静電容量の合成静電容量に対してシースの静電容量の変動は小さい。したがって、Ｅ１の実施形態によれば、シースの厚さの変動に起因するインピーダンスの不整合によるソース高周波電力の反射が低減される。

［Ｅ２］
前記高周波電極は、前記基板支持部内に設けられている、Ｅ１に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ３］
接地されたグランド部材であり、前記基板支持部と該グランド部材との間に空間が介在するように前記基板支持部の下方で延在しており、且つ、該空間を囲むように延在する、該グランド部材を更に備え、
前記整合器は、前記グランド部材の下方に設けられており、
前記コンデンサは、前記空間内に配置されている、
Ｅ２に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ４］
前記高周波電極の中心から、前記グランド部材が提供する開口を通って下方に延びる給電体であって、前記高周波電極と前記整合器とを互いに電気的に接続する、該給電体を更に備え、
該プラズマ処理装置は、前記コンデンサとして、前記高周波電極と前記グランド部材との間で並列に接続された複数のコンデンサを備え、
前記複数のコンデンサは、前記給電体の周りで周方向に沿って等間隔に配列されている、
Ｅ３に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ５］
前記コンデンサは、真空コンデンサである、Ｅ１～Ｅ４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ６］
前記高周波電源は、前記ソース高周波電力の反射の度合いを低減するよう、前記電気バイアスエネルギーの前記波形周期内の複数の位相期間の各々における前記ソース高周波電力のソース周波数を調整するように構成されている、Ｅ１～Ｅ５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ７］
前記コンデンサと前記高周波電極は、導体パスのみで互いに電気的に接続されている、Ｅ１～Ｅ５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ８］
前記電気バイアスエネルギーは、前記波形周期の時間長の逆数であるバイアス周波数を有するバイアス高周波電力であるか、前記波形周期の時間間隔で周期的に発生される電圧のパルスである、Ｅ１～Ｅ７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ９］
容量結合型のプラズマ処理装置である、Ｅ１～Ｅ８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１１…基板支持部、３１…高周波電源、３２…バイアス電源、３３…整合器、１６…コンデンサ。

Claims (9)

1. チャンバと、
   前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
   前記基板支持部に電気的に結合されており、イオン引き込み用の電気バイアスエネルギーを前記基板支持部に供給するように構成されたバイアス電源であり、該電気バイアスエネルギーは、波形周期を有し、周期的に発生される、該バイアス電源と、
   高周波電極と、
   前記高周波電極に電気的に接続されており、前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するためのソース高周波電力を前記高周波電極に供給するように構成された高周波電源と、
   前記高周波電源と前記高周波電極との間で接続された整合器と、
   前記整合器から分離されており、前記高周波電極とグランドとの間で接続されたコンデンサと、
   を備えるプラズマ処理装置。
2. 前記高周波電極は、前記基板支持部内に設けられている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 接地されたグランド部材であり、前記基板支持部と該グランド部材との間に空間が介在するように前記基板支持部の下方で延在しており、且つ、該空間を囲むように延在する、該グランド部材を更に備え、
   前記整合器は、前記グランド部材の下方に設けられており、
   前記コンデンサは、前記空間内に配置されている、
   請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記高周波電極の中心から、前記グランド部材が提供する開口を通って下方に延びる給電体であって、前記高周波電極と前記整合器とを互いに電気的に接続する、該給電体を更に備え、
   該プラズマ処理装置は、前記コンデンサとして、前記高周波電極と前記グランド部材との間で並列に接続された複数のコンデンサを備え、
   前記複数のコンデンサは、前記給電体の周りで周方向に沿って等間隔に配列されている、
   請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記コンデンサは、真空コンデンサである、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記高周波電源は、前記ソース高周波電力の反射の度合いを低減するよう、前記電気バイアスエネルギーの前記波形周期内の複数の位相期間の各々における前記ソース高周波電力のソース周波数を調整するように構成されている、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記コンデンサと前記高周波電極は、導体パスのみで互いに電気的に接続されている、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記電気バイアスエネルギーは、前記波形周期の時間長の逆数であるバイアス周波数を有するバイアス高周波電力であるか、前記波形周期の時間間隔で周期的に発生される電圧のパルスである、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
9. 容量結合型のプラズマ処理装置である、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

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