等离子体处理装置及其反馈控制方法、高频电力供给方法

摘要

本发明提供一种等离子体处理装置及其反馈控制方法、高频电力供给方法。微波等离子体处理装置(10)包括：处理容器(100)；在处理容器内设置的、载置基板(G)的基座(105)；在设置在基座(105)的同一圆周上的3个位置(P1～P3)处与基座接触的3根供电棒(B1～B3)；和与3根供电棒(B1～B3)连接，且经3根供电棒(B1～B3)从3个以上的位置(P1～P3)向基座(105)供给高频电力的高频电源(130)。在基座(105)的同一圆周上的3个位置(P)处3根供电棒(B1～B3)与基座(105)接触。高频电源(130)与3根供电棒(B1～B3)连接，将从高频电源(130)输出的高频电力经3根供电棒(B)从3个位置(P1～P3)供给到基座(105)。

说明书

技术领域

本发明涉及使用通过对气体进行激励而生成的等离子体对被处理体进行等离子体处理的等离子体处理装置，具体而言，涉及对上述等离子体处理装置内设置的基座供给高频电力的方法及其反馈控制方法。

背景技术

在等离子体处理装置中，对气体进行激励而生成等离子体，利用生成的等离子体对被处理体施加蚀刻和成膜等等离子体处理。作为用于激励气体而生成等离子体的能量源，已知有微波源、高频电源、磁控管等。

除了这样的能量源以外，在等离子体处理装置中，一般会另外设置高频电源作为用于对基座(载置台)施加规定的偏置电压的能量源(例如，参照日本特开2000-173993号公报)。利用从高频电源输出的高频电力，对基座施加规定的偏置电压，通过该能量将等离子体中包括的离子引入基座。这样，通过对基座施加从高频电源输出的高频电力，能够增加电荷与被处理体碰撞时的能量。由此，当高频电力的供给状态变化时，例如，存在处理速度预想外地发生变化等情况的可能性。因此，高频电力的供给状态在等离子体处理中非常重要。

发明内容

作为向基座内供给高频电力的方法，考虑以下两种方法。其一为，在铝等基件上设置由氧化铝(Al₂O₃)等绝缘体覆盖的金属电极，在该金属电极上连接与高频电源连接的供电棒，经供电棒从高频电源施加高频电力的方法。另一个为，通过在被绝缘体覆盖的铝等基件自身内埋入供电棒而将基件与供电棒电连接，经供电棒从高频电源施加高频电力的方法。

但是，无论使用哪一种方法，在从供电棒向基座施加高频电力时，如果供电棒中流动电流，则根据右手螺旋定则，如图16(b)所示在供电棒B的周围产生感应磁场Ma。此时，因为供电棒为1根，所以产生的感应磁场不会相互抵消或被消除。因为等离子体是由电子和离子等带电粒子、自由基构成的，所以有可能因这样产生的感应磁场而使等离子体中的带电粒子的运动紊乱，等离子体的控制变得不稳定。

此外，供电棒与基座之间的供电点为一点，其接触面积较小。因此，在向基座供给大功率的高频电力时，在供电棒与基座的接触部分(供电点)上会施加较大的负载，接触部分可能因发热等而损伤。此外，因为是通过1根供电棒传输高频电力，所以与从多根线路并行地施加高频电力的情况相比，因供电棒具有的电阻而使高频电力的损失变大。

为了解决上述问题，在本发明中，提供一种在向基座供给高频电力时，减少感应磁场的产生的等离子体处理装置。

在等离子体处理装置中，在处理容器与基座或者电源线之间会产生静电电容C(寄生电容)。此外，在高频下，存在使电源线中产生相当的电压下降的电感L。由于这样产生的匹配器的下游侧(等离子体侧)的阻抗，使得高频电力在电源线中传输时，高频电力产生相当大的损失。即，匹配器的下游侧的阻抗越大，能够用于等离子体的控制的高频电力变得越小。

另一方面，在匹配器的下游侧产生的电容性成分和电感性成分的状态，不仅因装置的尺寸、材质而变化，还根据沉积在处理容器和基座的壁面上的沉积物的量和种类而变化。因此，在匹配器的下游侧的阻抗中，会因各种原因而产生无法预测的变化，与此相应地，在电源线中传输的高频电力中也会发生无法预测的变化。

于是，为了测定在电源线中传输后的高频电力，提出了在被处理体的上部表面上直接安装电探针，利用电探针直接测定施加在基座的偏置电压的方法(例如，参照日本特表2003-510833号公报)。利用该方法，根据测定到的偏置电压求取向基座供给的高频电力，根据因该向基座供给的高频电力的理想值与求得的高频电力的值的差进行反馈控制，以使得向基座供给的高频电力接近理想值。因为根据向基座实际施加的偏置电压进行反馈控制，所以不需要考虑传输中的高频电力产生了什么程度的损失，能够根据实测的偏置电压，对从高频电源输出的高频电力进行精度良好的反馈控制。

但是，在上述反馈控制方法中，因为使电探针与被处理体直接接触而测定偏置电压，所以在利用电探针进行测定时，需要考虑被处理体的损伤而使用测定用的被处理体。因此，为了提高生产能力和效率，利用电探针对偏置电压进行的测定频度自然受到限制，结果使反馈控制的精度恶化，相反地，如果希望提高反馈控制的精度，则偏置电压的测定频度变高，结果需要较多的测定用的资源，并使生产能力和效率降低。

为了解决上述问题，本发明提供一种等离子体处理装置，其通过不损伤被处理体地测定与等离子体相关的参数，向基座均匀地供给高频电力。

即，为了解决上述问题，根据本发明的一个方式，提供一种等离子体处理装置，其使用通过对气体进行激励而生成的等离子体对被处理体进行等离子体处理，该等离子体处理装置包括：处理容器；在上述处理容器的内部设置的、用于载置被处理体的基座；以在上述基座的同一圆周上3个以上的供电点被定位的方式在上述供电点处与上述基座电连接的3根以上的供电棒；和与上述3根以上的供电棒连接、且经上述3根以上的供电棒从上述3个以上的供电点向上述基座供给高频电力的高频电源。

由此，经3根以上的供电棒从设置在同一圆周上的3个以上的供电点向基座供给高频电力。参照图3说明其一个例子。在图3中，3根供电棒B1～B3在3个供电点P1～P3处与基座105电连接。由此，相对于中心点O，从同一圆周上的各供电点P1、P2、P3向基座分别供给高频电力。

在以各供电点P1、P2、P3为其端部的各供电棒B1、B2、B3中，在从纸面的背面侧向跟前流动电流的情况下，在各供电棒B1、B2、B3上，根据右手螺旋定则产生逆时针方向的感应磁场m1、m2、m3。因为各感应磁场m1、m2、m3从同一圆周上的位置产生，所以相互均等地以螺旋状相互干涉，在整体上形成相互逆旋转的感应磁场Ma、Mb。这2个感应磁场Ma、Mb相互抵消。这样，在从3根以上的供电棒向基座供给高频电力时，能够消除在供电棒的外围产生的感应磁场。由此，能够防止等离子体因感应磁场而紊乱，稳定地控制等离子体。

3根以上的供电棒，也可以以在具有相同的中心点的1个或2个以上的圆的各圆周上3个以上的供电点分别被定位的方式与上述基座电连接。例如，如图9(b)所示，在具有相同的中心点O的同心圆S、T的各圆周上具有供电点P1～P6和位置P7～P10。由此，从位于圆S的圆周上的6个供电点产生的感应磁场，因图3所示的原理而被抵消。此外，从位于圆T的圆周上的4个供电点产生的感应磁场也因同样的原理而被抵消。

如此，通过在同心圆的各圆上分别定位3个以上的供电点，从各供电点产生的磁场按每个圆分别被消除。由此，能够防止感应磁场引起等离子体紊乱，稳定地控制等离子体。

3根以上的供电棒，也可以以在具有不同的中心点的1个或2个以上的圆的各圆周上3个以上的供电点分别被定位的方式与上述基座电连接。例如，如图9(a)所示，在具有不同的中心点O1、O2的不同的2个圆S、T的各圆周上具有供电点P1～P4和位置P5～P8。由此，从位于圆S、T的圆周上的各4个供电点产生的感应电场，按每个圆被消除。

如此，通过在不同的多个圆的各圆上分别定位3个以上的供电点，从各供电点产生的磁场按每个圆分别被消除。由此，能够防止感应磁场引起等离子体紊乱，稳定地控制等离子体。

此外，也可以设置埋设在上述基座内的加热器，上述3根以上的供电棒在设置在上述加热器的同一圆周上的3个以上的供电点处与上述基座内的加热器连接。此时，上述3根以上的供电棒，也可以连接到加热器的鞘管120b。

特别是，通过使3根以上的供电棒在设置在加热器的同一圆周上的3个以上的供电点处与加热器接触，能够将加热器的鞘管120b用作电极。因为鞘管的表面积较大，所以能够使单位面积上流过的电流减小，减少高频电力的损失。

此外，因为鞘管整体成为将高频电力供给到基座时的接触部分，所以能够减小接触部分的负荷。结果，能够将更高功率的高频电力导入基座。此外，通过将鞘管用作电极，不需要在基座内设置加热器以外的电极，能够降低成本。

在将鞘管用作电极的情况下，也如上所述，通过使3根以上的供电棒在设置在鞘管的同一圆周上的3个以上的供电点处与加热器连接，在从供电棒向基座内供给高频电力时，能够消除在供电棒的外周产生的感应磁场。由此，能够防止感应磁场引起等离子体紊乱，稳定地控制等离子体。

上述3根以上的供电棒，也可以相互平行地配置。通过如此构成，在3根以上的供电棒中从上述高频电源向同一方向流通电流的情况下，能够将与此相应地产生的感应磁场在整体上可靠地消除。

3根以上的供电棒，也可以与多个高频电源连接或者与单一高频电源并联连接。即，供电棒与高频电源可以一对一地连接，也可以多对一地连接。无论哪一种情况都通过3根以上的供电棒从3个以上的供电点向基座供给高频电力，由此能够抵消从各供电点产生的感应磁场，能够避免感应磁场导致的等离子体紊乱。

也可以进一步设置匹配器，该匹配器设置在上述高频电源与上述3根以上的供电棒之间、且使上述高频电源的输出阻抗和等离子体侧的负载阻抗匹配，上述匹配器具有设置在连接上述高频电源和上述3根以上的供电棒的基干电源线上的可变电容器和电感器，以及设置在上述3根以上的供电棒的各供电棒上的可变电容器。

由此，通过设置在基干电源线上的可变电容器和电感器，能够使高频电源侧的输出阻抗和等离子体侧的负载阻抗匹配，并利用分别设置在各供电棒上的可变电容器进行微调整。结果，能够将高频电力均匀地供向基座，由此，能够精度良好地控制等离子体，更加稳定地进行工艺。

如图11所示，也可以是，上述基座被对称地分割为多个，在上述被分割的多个基座中，以在同一基座内的同一圆周上或者跨越多个基座的同一圆周上3个以上的供电点被定位的方式，在上述被分割的多个基座的每一个上，均连接有上述3根以上的供电棒中的至少1根。

此外，如图13所示，也可以在上述被分割的多个基座内分别埋设加热器，在上述被分割的多个基座的每一个上，均以上述鞘管为供电点连接有上述3根以上的供电棒中的至少1根。

上述等离子体处理装置，可以是微波等离子体处理装置、感应耦合型等离子体处理装置、电容耦合型等离子体处理装置、电子回旋谐振等离子体处理装置、双极环磁控管等离子体处理装置中的任一个。

为了解决上述课题，根据本发明的另一方式，提供一种方法，其是向等离子体处理装置供给高频电力的方法，该等离子体处理装置使用通过对气体进行激励而生成的等离子体对被处理体进行等离子体处理，该方法是，以在用于载置被处理体的基座的同一圆周上3个以上的供电点被定位的方式在上述供电点处将3根以上的供电棒与上述基座电连接，从与上述3根以上的供电棒连接的高频电源输出高频电力，经上述3根以上的供电棒从位于上述同一圆周上的3个以上的供电点向上述基座供给上述高频电力。

由此，经3根以上的供电棒从设置在同一圆周上的3个以上的供电点向基座供给高频电力。从各供电点产生的感应磁场，因为是从同一圆周上的各位置产生的，所以相互均等地呈螺旋状地干涉，在整体上形成相互逆向旋转的感应磁场和顺时针旋转的感应磁场。这2个感应磁场相互抵消。这样，在从供电棒向基座供给高频电力时，能够消除在供电棒的周围产生的感应磁场，由此，能够防止感应磁场引起等离子体紊乱，稳定地控制等离子体。

为了解决上述问题，根据本发明的另一方式，提供一种等离子体处理装置，其使用通过对气体进行激励而生成的等离子体对被处理体进行等离子体处理，该等离子体处理装置包括：处理容器；设置在上述处理容器的内部且用于载置被处理体的基座；输出高频电力的高频电源；多个电源线，其在位于上述基座上的多个供电点处与上述基座连接，将从上述高频电源输出的高频电力从上述多个供电点供向上述基座；匹配器，其设置在上述高频电源与上述多个电源线之间，包括与上述多个电源线一对一地连接的多个第一可变电容器，使上述高频电源侧的阻抗与等离子体侧的阻抗匹配；对与各供电点附近的等离子体相关的参数分别进行检测的传感器；和控制装置，其根据由上述传感器检测出的各供电点的与等离子体相关的参数，对上述多个第一可变电容器进行反馈控制。

根据该结构，从与高频电源连接的多个电源线经多个供电点向基座施加高频电力。因此，与从基座内的一点供给高频电力的情况相比，基座内的电力分布难以产生不均匀。结果，能够对被处理体整体施加良好的工艺处理。

此外，根据该结构，在各供电点附近设置有分别检测与等离子体相关的参数(例如偏置电压和电流)的传感器，根据由上述传感器检测出的每个供电点的与等离子体相关的参数，对与多个电源线一对一连接的多个第一可变电容器进行反馈控制。由此，例如，因为根据作为与等离子体相关的参数的对基座实际施加的偏置电压进行反馈控制，所以不需要考虑在传输中高频电力会产生什么程度的损失，能够根据实测的偏置电压，对从高频电源输出的高频电力进行精度良好的反馈控制。

也可以是，上述传感器对设置在上述多个供电点的附近的多个测定用电容器的两极的电压进行检测，上述控制装置根据上述多个测定用电容器的电压对上述多个第一可变电容器进行反馈控制。

由此，作为每个供电点的与等离子体相关的参数，传感器对设置在各供电点的附近的测定用电容器的两极的电压进行检测。例如，如图17的下部所示，匹配器125与连接高频电源130和4根供电棒B1～B4(电源线的一个例子)的基干电源线BB连接，具有4个可变电容器Cm1～Cm4(相当于第一可变电容器)。可变电容器Cm1～Cm4与供电棒B1～B4一对一地连接。传感器Sr1～Sr4对供电点A1～A4附近的测定用电容器Cp1～Cp4的两极的电压进行检测。控制装置700根据检测出的电压V₁～V₈，对与供电棒B1～B4连接的可变电容器Cm1～Cm4进行反馈控制。

该方法与使电探针与被处理体直接接触而测定偏置电压的方法相比，不需要另外在产品用的被处理体之外准备测定用被处理体。此外，该方法能够在处理中进行计测，因此生产能力和效率不降低。因为这些理由，所以利用该方法，能够以适当的频度测定偏置电压，实现精度更高的反馈控制，由此，能够将适当的高频电力从多个供电点向基座整体均匀地供给。由此，能够利用向被处理体整体均匀地供给的能量对被处理体进行良好的等离子体处理。

也可以是，上述匹配器除了具有上述多个第一可变电容器之外，还具有与连接上述高频电源和上述多个电源线的基干电源线连接的第二可变电容器，上述控制装置根据由上述传感器检测出的上述各供电点附近的测定用电容器的电压，对从上述高频电源输出的高频电力、上述多个第一可变电容器和上述第二可变电容器进行反馈控制。

由此，例如，如图17所示，控制装置700根据施加在测定用电容器Cp上的电压V，对从高频电源130输出的高频电力Pw进行反馈控制。此外，通过控制装置700对与匹配器125的基干电源线BB连接的可变电容器Cf(相当于第二可变电容器)进行反馈控制，使高频电源侧的阻抗与等离子体侧的阻抗大致地匹配。进而，通过控制装置700利用分别设置在各供电棒B上的可变电容器Cm分别对各供电棒的特性阻抗进行个别的控制，通过多个供电棒B从各供电点A向基座均匀地供给高频电力。

此时，也可以是，上述控制装置根据上述多个测定用电容器的电压，计算出向上述多个供电点的各个供给的高频电力，对上述多个第一可变电容器进行反馈控制，以使得在向上述多个供电点中的至少任一个供给的高频电力中产生所期望的损失量。

具体而言，可以是，上述控制装置根据上述计算出的高频电力，求取向上述基座供给的高频电力的最小电力值，与上述最小电力值相应地增减从上述高频电源输出的高频电力。

例如，假定，根据使用测定用电容器Cp1～Cp4测定到的各电压，如图21所示，计算出向供电点A1～A4施加的电力为高频电力P1～P4。根据该计算结果，预测基座内的电力分布Ha。对从高频电源130输出的高频电力进行反馈控制，使电力分布Ha的最小电力值Pmin与得到图22的目标膜质Ds的电力Ps一致。在此情况下，使从高频电源130输出的高频电力减少，减少量为最小电力值Pmin与目标电力值Ps的差值Df。由此，在理论上，基座内的电力分布从电力分布Ha变化为电力分布Hb的状态。这样，能够将供向基座的高频电力的最小值控制为目标电力。

使高频电力传输至各供电点时的电力损失量，由上述“各电源线的特性阻抗”决定。因此，控制装置以使得供向各供电点的高频电力成为与最小电力值相应的值的方式，计算出使高频电力传输至上述各供电点时的损失量，对各第一可变电容器进行反馈控制，使得产生计算出的损失量。由此，各电源线的特性阻抗发生变化，能够使各电源线上传输的高频电力产生所期望的损失。

具体而言，上述控制装置以供向上述各供电点的高频电力成为与上述最小电力值相等的值的方式，计算出使高频电力传输至上述各供电点时的损失量，反馈控制上述各第一可变电容器，使得产生计算出的损失量。

例如，如图21所示，考虑通过利用上述方法将电力分布Ha修正为电力分布Hb而将高频电力P1～P4修正为高频电力Pc1～Pc4的情况。在此情况下，调整各可变电容器Cm1～Cm4，使得高频电力在供电棒B1～B4中传输时损失损失量ls1～ls4的能量。由此，高频电力在到达供电点A1～A4之前，损失相当于损失量ls1～ls4的电力。这意味着供向基座的高频的电力分布从曲线Hb已被修正为平缓的直线Hc。即，通过对第一可变电容器进行反馈控制，能够使到达供电点A1～A4的高频电力均匀化。这样，利用被均匀地供给的高频电力的能量，即使被处理体大面积化，也能够在整个被处理体上形成理想的膜质Ds的薄膜。

也可以是，上述基座被分割为多个，以在上述被分割的多个基座的各个上，上述多个供电点中的至少任一个被定位的方式，在上述被分割的多个基座的每一个上均连接上述多个电源线中的至少任一个，上述控制装置根据位于上述被分割的基座的各个上的每个供电点的与等离子体相关的参数，对与上述多个电源线串联连接的多个第一可变电容器进行反馈控制。

由此，在被分割的多个基座的各个上，定位至少一个供电点。例如，在被分割基座的各个上存在一个供电点的情况下，在利用各供电点附近的测定用电容器实测偏置电压时，因为基座相互分离所以相互不干涉，因此，能够实现精度更高的测定。此外，一般而言，对于大面积的基座保持电力分布的均匀性，比将大面积的基座分割为多个、按每个被分割的基座管理电力分布更难。因此，通过分割基座，能够均匀地管理每个分割基座的电力分布。结果，能够对应被处理体的大面积化而对被处理体整体实施良好的工艺处理。

也可以是，上述多个电源线由在位于上述基座的同一圆周上的3个以上的供电点处与上述基座连接的3根以上的供电棒构成，上述控制装置根据由上述传感器检测出的每个供电点的与等离子体相关的参数，对与上述3根以上的供电棒一对一地连接的3个以上的第一可变电容器进行反馈控制。

由此，在3根以上的电源线中传输的高频电力，从位于同一圆周上的3个以上的供电点被供向基座。对于其一个例子，参照图27和图28进行说明。在图27中，3根供电棒B1～B3在3个供电点A1～A3处与基座105连接。由此，从相对于图27所示的中心点O位于同一圆周上的各供电点A1、A2、A3向基座分别供给高频电力。

在以供电点A1、A2、A3为其端部的供电棒B1、B2、B3上，电流从纸面的背面侧流向跟前。在此情况下，在供电棒B1、B2、B3上，根据右手螺旋定则产生逆时针方向旋转的感应磁场m1、m2、m3。因为感应磁场m1、m2、m3从同一圆周上的位置产生，所以相互均等地呈螺旋状地干涉，整体上形成相互逆向旋转的感应磁场Ma、Mb。这2个感应磁场Ma、Mb相互抵消。如此，在从3根以上的供电棒向基座供给高频电力时，能够消除在基座下部在供电棒的周围产生的感应磁场。由此，能够防止因在基座下部产生的感应磁场而在基座下部产生等离子体，防止在工艺处理中所需的等离子体紊乱。

此外，当在基座下部产生感应磁场时，因该感应磁场而在基座下部产生电流，基座的电位不对应于与基座正上方的鞘电压对应的偏置电压的本来的值，而成为在偏置电压上加上与因感应磁场的产生而产生的电流对应的电压所得的值。因此，即使特意使用基座内的测定用电容器直接计测偏置电压，导入的高频电力的利用效率也会恶化，不能充分地获得反馈控制的效果。

但是，根据该结构，在抑制感应磁场的产生的位置上配置3根以上的供电棒，由此，向基座多点供给高频电力，因此，不会受到感应磁场的影响而使高频电力的利用效率降低，能够实现稳定的处理。

其中，也可以是，还设置有埋设在上述基座内的电极板，上述3根以上的供电棒在位于上述基座内的电极板的同一圆周上的3个以上的供电点处与上述电极板连接。

也可以是，上述基座被对称地分割为多个，以在上述被分割的多个基座中的同一基座内的同一圆周上或跨越多个基座的同一圆周上、且在上述被分割的多个基座的每一个上1个以上的供电点被定位的方式，在上述被分割的多个基座的任一个上均连接上述3根以上的供电棒的至少1根，上述控制装置根据由上述传感器检测出的每个供电点的参数，对与上述3根以上的供电棒串联连接的3个以上的第一可变电容器进行反馈控制。

由此，因为在单一或多个同一圆周上定位3个以上的供电点，所以根据上述的理论能够抑制感应磁场的产生，并且，因为基座被分割为相互对称的形状，所以易于使各基座中的高频电力的分布平滑化。结果，能够基于均匀的电力供给实现更加稳定的处理。

上述测定用电容器的电容C，可以为鞘电容C_鞘的4.2倍以下，优选为鞘电容C_鞘的2.1倍以下。

如果为该范围，则在利用测定用电容器进行的计测中混入测定误差的余地较小。因此，通过如上所述使测定用电容器的电容适当，能够根据测定误差较小的实测值，实现精度更高的反馈控制。

上述3根以上的供电棒也可以相互平行地配置。此外，上述3根以上的供电棒也可以垂直地插入上述基座。

通过这样构成，在3根以上的电源线中电流从上述高频电源向同一方向流通的情况下，能够在整体上将与此相应地产生的感应磁场可靠地消除。

为了解决上述问题，根据本发明的另一方式，提供一种等离子体处理装置的反馈控制方法，该等离子体处理装置使用通过对气体进行激励而生成的等离子体对被处理体进行等离子体处理，该等离子体处理装置的反馈控制方法是，从高频电源输出高频电力，经位于用于载置被处理体的基座上的多个供电点从与上述多个供电点一对一地连接的多个电源线向上述基座供给上述高频电力，利用传感器对与各供电点相对应的与等离子体相关的参数进行检测，根据由上述传感器检测出的每个供电点的与等离子体相关的参数，对与上述多个电源线一对一地连接的多个第一可变电容器进行反馈控制。

由此，因为从多个供电点向基座内均匀地供给电力，所以与仅从基座内的一点供给高频电力的情况相比，在基座内的电力分布中不易产生不均匀。

此外，也可以是，上述等离子体处理装置包括具有上述多个第一可变电容器、以及与连接上述高频电源和上述多个电源线的基干电源线连接的第二可变电容器的匹配器，作为上述与等离子体相关的参数，利用上述传感器检测出上述各供电点附近的测定用电容器的电压，根据上述检测出的上述各供电点附近的测定用电容器的电压，对从上述高频电源输出的高频电力、上述多个第一可变电容器和上述第二可变电容器进行反馈控制。

由此，根据施加在测定用电容器上的电压，对从高频电源输出的高频电力和匹配器的与基干电源线连接的第二可变电容器进行反馈控制。由此，对高频电力以及输出侧和负载侧的阻抗进行大致的调整。此外，根据施加在测定用电容器上的电压，对与多个电源线一对一地连接的多个第一可变电容器进行反馈控制。由此，不需要考虑传输中的高频电力产生了什么程度的损失，而能够根据实测的偏置电压，对从高频电源输出的高频电力进行精度良好的反馈控制。结果，能够对被处理体整体施加良好的工艺处理。

发明的效果

如上所述，根据本发明，在对基座施加高频电力时，能够减少感应磁场的产生。

此外，根据本发明，能够不损伤被处理体地测定与等离子体相关的参数，由此，能够对基座均匀地供给高频电力。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的微波等离子体处理装置的纵截面图。

图2是该实施方式的电源系统的电路图。

图3是用于说明该实施方式的情况下的磁场的产生和消除的图。

图4是用于说明不能消除磁场的情况的图。

图5是本发明的第二实施方式的微波等离子体处理装置的纵截面图。

图6是该实施方式的电源系统的电路图。

图7是用于说明该实施方式中的磁场的产生和消除的图。

图8是表示加热器附近的图。

图9是用于说明第二实施方式的变形例的图。

图10是第一和第二实施方式的变形例1的微波等离子体处理装置的纵截面图。

图11是用于说明变形例1的情况下的磁场的产生和消除的图。

图12是第一和第二实施方式的变形例2的微波等离子体处理装置的纵截面图。

图13是用于说明变形例2的情况下的磁场的产生和消除的图。

图14是分割基座的其它变形例。

图15是分割基座的其它变形例。

图16是表示对一般的基座的供电方法和感应磁场的产生的图。

图17是本发明的第三实施方式的微波等离子体处理装置的纵截面图。

图18是图1的I-I截面图。

图19是控制装置的硬件结构图。

图20是表示反馈控制处理的流程图。

图21是用于说明电极板的电力分布及其分布的修正的图。

图22是表示电力与膜质的相关关系的一个例子的表。

图23A是表示高频电源、匹配器和处理室的等价电路的图。

图23B是用于说明串联谐振与损失成分的设定的图。

图23C是用于说明可变电容器Cm的调整的图。

图23D是用于说明从串联电路变换为并联电路的图。

图23E是用于说明并联谐振与可变电容器Cf的调整的图。

图24是本发明的第四实施方式的微波等离子体处理装置的纵截面图。

图25是图8的II-II截面图。

图26是本发明的第五实施方式的微波等离子体处理装置的纵截面图。

图27是图10的III-III截面图。

图28是用于说明不能消除感应磁场的情况的一个例子的图。

图29是用于说明不能消除感应磁场的情况的其它例子的图。

图30是本发明的第六实施方式的微波等离子体处理装置的纵截面图。

图31是图14的IV-IV截面图。

图32A是分割基座的变形例。

图32B是分割基座的其它变形例。

图32C是分割基座的其它变形例。

图32D是分割基座的其它变形例。

图32E是分割基座的其它变形例。

符号的说明

10     微波等离子体处理装置

100    处理容器

105    基座

115    供电部

120    加热器

120a   发热体

120b   鞘管

120c   绝缘物

125    匹配器

130    高频电源

130a   基干电源线

135    滤波器

140    SSR

145    交流电源

200    盖体

205    方形导波管

210    缝隙天线

210a   缝隙

215  电介质板

220  金属梁

225  气体导入管

700  控制装置

715  电极板

835，850，860      O形环

A，A1，A2，A3，A4  供电点

B，B1，B2，B3，B4  供电棒

P   供电点

m，Ma，Mb  感应磁场

BB  基板电源线

Cp，Cp1，Cp2，Cp3，Cp4     测定用电容器

Cm，Cm1，Cm2，Cm3，Cm4，Cf 可变电容器

Pw         高频电力

m，Ma，Mb  感应磁场

Sr，Sr1，Sr2，Sr3，Sr4  传感器

Tb  表

具体实施方式

(第一实施方式)

首先，参照以下附图，参照图1对本发明的第一实施方式的等离子体处理装置进行说明。在本实施方式中，作为等离子体处理装置的一个例子，列举微波等离子体处理装置进行说明。而且，在以下的说明和附图中，对于具有相同结构和功能的构成要素标注相同的符号，省略重复的说明。

在第一实施方式中，作为利用微波的电场能量激励气体，并利用由此生成的等离子体对基板实施微细加工的等离子体处理装置，使用CMEP(Cellular Microwave Excitation Plasma：单元微波激励等离子体)等离子体处理装置(微波等离子体处理装置10)。

微波等离子体处理装置10具有处理容器100和盖体200。处理容器100具有上部开口的有底立方体形状。在处理容器100与盖体200的接触面上配设有O形环300。由此，密封处理容器100，区划出实施等离子体处理的处理室U。处理容器100和盖体200，例如由铝等金属构成，且电接地。

在处理容器100的底部，隔着绝缘体110设置有用于载置基板G的基座(载置台)105，由此，基座105与处理容器100电绝缘。基座105例如由氮化铝构成，在其内部设置有供电部115(相当于供电点)和加热器120。

在供电部115上，经匹配器125连接有高频电源(RF)130，利用从高频电源130输出的高频电力对处理容器100的内部施加规定的偏置电压。高频电源130设置在处理容器100的外部，且接地。

加热器120，例如，如图7所示，使多个加热器图案化地分布在基座105内。在各加热器120上，经图1所示的滤波器135、SSR140分别连接有交流电源145。交流电源145设置在处理容器100的外部，且接地。

在基座105的周围，为了将处理室U内的气体控制为适当的气流而设置有挡板150。在处理容器100的底部，设置有设置在处理容器100的外部的真空泵(未图示)。真空泵通过气体排出管155排出处理容器100内的气体，由此将处理室U减压至所期望的真空度。

在盖体200上，设置有6根方形导波管205、缝隙天线(slot antenna)210和多个电介质板215。6根方形导波管205的截面形状为矩形状，等间隔地配置在盖体200内。各方形导波管205的内部，由氟树脂(例如特氟隆(注册商标))、氧化铝(Al₂O₃)、石英等电介质部件205a填充，通过该电介质部件205a，按照式λg₁＝λc/(ε₁)^1/2控制在各方形导波管205中传输的微波的管内波长λg₁。此处，λc是自由空间中传输的微波的波长，ε₁是电介质部件205a的相对介电常数。而且，各方形导波管205与未图示的微波源连接。

缝隙天线210由铝等金属的非磁性体形成。在缝隙天线210上，在各方形导波管205的下表面上分别等间隔地形成有缝隙210a(开口)。在各缝隙210a的内部，填充有氟树脂、氧化铝(Al₂O₃)、石英等电介质部件210a1，利用该电介质部件210a1，按照式λg₂＝λc/(ε₂)^1/2控制在各缝隙210a内传输的微波的管内波长λg₂。此处，ε₂是缝隙210a内部的电介质部件210a1的相对介电常数。

各电介质板215形成为砖状，以被格子状的金属梁220支撑，且位于缝隙210a的下表面的方式被安装。由此，多个电介质板215在整个顶面上等间距地配置为阵列状。在金属梁220的内部贯通有气体导入管225。

各电介质板215使用石英玻璃、AlN、Al₂O₃、蓝宝石、SiN、陶瓷等电介质材料形成。在与各电介质板215的基板G相对的面上形成有凹凸。由此，能够使从各电介质板215供给的微波的电场能量的强度更加均匀。

在冷却水配管400上连接有冷却水供给源405，从冷却水供给源405供给的冷却水在冷却水配管400内循环并返回冷却水供给源405，由此，盖体200保持所期望的温度。

气体供给源500通过气体管线505与气体导入管225连通。通过分别控制各个阀的开闭和各个质量流量控制器的开度(均未图示)，从气体管线505和气体导入管225向处理容器100内供给所期望的浓度的气体。

根据以上说明的结构，从微波源输出的例如2.45GHz的微波，在各方形导波管205中传输，通过各缝隙210a后等方向地透过各电介质板215，从各电介质板的下表面向处理室U内发射。发射到处理室U的微波激励从气体导入管225导入各电介质板215的附近的气体，由此，在顶面的下方生成等离子体。利用生成的等离子体的作用对基板G实施蚀刻、成膜等等离子体处理。

(与基座连接的电源系统电路Cir)

接着，参照图2，对图1所示的与基座连接的电源系统的电路Cir进行说明。如上所述，匹配器125设置在供电部115与高频电源130之间。3根供电棒B1、B2、B3分别连接供电部115a、115b、115c与匹配器125。高频电源130与匹配器125之间，通过基干电源线130a连接。

匹配器125由与各供电棒B1、B2、B3分别串联连接的可变电容器C1、C2、C3，连接在基干电源线130a与接地线130b之间的可变电容器CC和电感器L构成。

匹配器125发挥以下作用，即，使高频电源130的输出阻抗与使匹配器125的负载和处理容器100内部的负载耦合的负载阻抗在表象上一致。具体而言，利用可变电容器CC和电感器L，使高频电源130的输出阻抗与等离子体侧的负载阻抗匹配，使用与各供电棒B1、B2、B3分别连接的可变电容器C1、C2、C3进行微调整，由此，消除来自各供电部115a、115b、115c的高频电力的反射。由此，能够保护高频电源130，并均匀地供给从高频电源130输出的高频电力。结果，能够精度良好地控制等离子体，更稳定地进行处理。

在加热器120上，经RF滤波器135、变压器Tr、SSR140(Solid StateRelay：半导体继电器)连接有交流电源145。滤波器135除去从高频电源130输出的高频，保护交流电源145。变压器Tr对高频电源130的共模噪声绝缘。SSR 140控制加热器的电力。由此，加热器利用从交流电源145输出的交流电压将基板G保持为规定的温度。

(磁场抵消)

接着，对于在本实施方式的微波等离子体处理装置10中消除感应磁场的结构，与图16(a)所示的一般的微波等离子体处理装置进行比较说明。图16(b)表示从基座上部观看在图16(a)的切断线Z-Z处切断基座105所得的截面时的感应磁场。而且，以下所有均是对从基座上部观看基座105的截面时的情况进行说明。

在图16(b)中，在供电棒B中从纸面的背面侧向跟前流通电流。在此情况下，在供电棒B的周围，根据右手螺旋定则产生逆时针方向的感应磁场Ma。产生的感应磁场有时会使等离子体的状态紊乱。

如上所述，在本实施方式的微波等离子体处理装置10中，利用三根供电棒B1、B2、B3向基座(供电部115)供给高频电力。此时，参照图3，对感应磁场被消除的情况进行说明。图3是从基座上部观看图1所示的A-A截面时的图。在供电棒B1～B3中，从纸面的背面侧向跟前流通电流。

在供电部115中，在相对于中心点O位于同一圆周C上的供电点P1、P2、P3处，3根供电棒B1、B2、B3与基座105连接。在此情况下，在各供电棒B1、B2、B3上根据右手螺旋定则产生逆时针方向的感应磁场m1、m2、m3。因为各感应磁场m1、m2、m3从同一圆周上的各供电点P1、P2和P3产生，所以相互均等地呈螺旋状地干涉，整体上形成逆时针方向的感应磁场Ma和顺时针方向的感应磁场Mb。2个感应磁场Ma和Mb相互抵消。

这样，在本实施方式的微波等离子体处理装置10中，再从供电棒向基座供给高频电力时，通过消除在供电棒的周围产生的感应磁场，能够防止等离子体因感应磁场而紊乱，能够稳定地控制等离子体。

其中，在供电部115中，需要在设置在同一圆周上的3个以上的供电点P处将3根以上的供电棒B与基座105电连接。之所以采用“设置在同一圆周上的3个以上的供电点P”，是因为如上所述，与利用1根供电棒B不能消除感应磁场的情况相同，利用2根供电棒也不能消除感应磁场。

如图4(a)所示，各感应磁场m1、m2因为从同一圆周上的各供电点P1、P2产生，所以相互均等地干涉，在供电棒B1、B2的内侧相互抵消，但是在供电棒B1、B2外侧生成的感应磁场Ma不被消除，残留下来。这样，在供电棒为2根的情况下，不能消除感应磁场，存在感应磁场引起等离子体紊乱的问题。

此外，即使在设置在1个圆周上的3个以上的供电点处3根以上的供电棒与基座连接，在其它供电点为1个或2个的情况下，也不能消除感应磁场。如图4(b)所示，各感应磁场m1～m4因为从同一圆周上的各供电点P1～P4产生，所以相互均等地干涉，形成供电棒B1～B4的外侧的感应磁场Ma和内侧的感应磁场Mb并相互抵消。但是，因供电棒B5上流通电流而产生的感应磁场m5保持原状地残留下来。这样，“设置在同一圆周上的3个以上的供电点P”是指，在存在多个圆的情况下，在每个圆上均必须具有3个以上的供电点。

(第二实施方式)

接着，对于第二实施方式的微波等离子体处理装置10，参照图5进行说明。在第二实施方式的微波等离子体处理装置10中，在鞘(sheath)管120b上设置有供电点，以鞘管120b为电极供给高频电力，这一点与第一实施方式的微波等离子体处理装置10不同。

具体而言，在第一实施方式中，如图2所示，高频电力从高频电源130输出，经匹配器125从3根供电棒B1～B3的前端部(供电部115)被供向基座105。与此相对，在第二实施方式中，如图5所示，高频电力从高频电源130输出，经匹配器125从与4根供电棒B1～B4连接的加热器用鞘管供向基座105。

图7是从基座上部观看图5所示的B-B截面时的图。加热器120被对称地图案化，以能够均匀地对基座105内进行温度调节的方式分布在基座内。

如图8中将加热器120的一部分放大所示，埋设在基座105内的加热器120，以鞘管120b覆盖镍铬耐热合金线等发热体120a，并以氧化锰(MgO)等绝缘物120c填充其内部。鞘管120b由不锈钢(SUS)、镍(Ni)、哈斯特洛依合金(Hastelloy，注册商标)等金属形成。各供电棒B连接到鞘管120b。

在这样将加热器的鞘管120b用作送电线路的情况下，有以下优点。加热器120，如上所述，因为以能够均匀对基座105内进行温度调节的方式分布在基座内，所以与基座牢固地连接，并且其表面积较大。因此，通过使用鞘管120b作为电极，能够使单位面积上流动的电流小，减少高频电力的损失。此外，通过使用加热器120的鞘管120b作为电极，因为不需要在基座内设置加热器以外的电极，所以能够降低成本。

当然，在使用加热器的鞘管120b作为电极的情况下，也在鞘管120b的同一圆周上设置3个以上的供电点，在该供电点处3根以上的供电棒与加热器120连接。例如，如图7所示，以在相对于中心点O位于同一圆周C上的各供电点P1～P4处4根供电棒B1～B4与鞘管120b接触的方式配置。在各供电棒B中，从纸面的背面侧向跟前流通电流，因此，在各供电棒B1～B4上，根据右手螺旋定则分别产生逆时针方向的感应磁场m1～m4。各感应磁场从同一圆周上的各位置P1～P4产生，相互均等地呈螺旋状地干涉，形成反转的感应磁场Ma和感应磁场Mb。2个感应磁场Ma和感应磁场Mb相互抵消。这样，在从供电棒B向基座105供给高频电力时，通过消除从供电棒附近产生的感应磁场，能够防止感应磁场引起等离子体紊乱，稳定地控制等离子体。

(第二实施方式的变形例)

接着，对于第二实施方式的变形例进行说明。在图9(a)、(b)中列举将供电棒B与加热器120连接的情况的变形例。在图9(a)中，8根供电棒在不同的中心点O1、O2的不同的2个圆S、T的各圆周上的位置P1～P4和位置P5～P8处与加热器120的鞘管120b接触。由此，从分别位于圆S、T的圆周上的各4个供电点P产生的感应磁场，按每个圆分别被消除。

这样，相对于不同的多个圆上的各圆周将3根以上的供电棒连接在基座上，能够将从供电棒的周围产生的感应磁场在整体上消除。由此，能够防止感应磁场引起等离子体紊乱，稳定地控制等离子体。

在图9(b)中，在为相同中心点O的不同的2个圆S、T的各圆周上分别设置有供电点P1～P6和位置P7～P10。由此，从位于圆S的圆周上的6个供电棒产生的感应磁场，根据图3所示的原理被消除。此外，从位于圆T的圆周上的4个供电棒产生的感应磁场也因同样的原理而被消除。

这样，在同心圆上的各圆周上设置3个以上的供电点P，在各供电点处将3根以上的供电棒B与基座105连接，由此，在从供电棒B向基座105供给高频电力时，能够消除在供电棒周围产生的感应磁场。由此，能够防止感应磁场引起等离子体紊乱，稳定地控制等离子体。

(变形例1：分割基座)

接着，对第一和第二实施方式的变形例1进行说明。如图10和作为图10的C-C截面的图11所示，也可以将基座105分割为4部分，在各分割基座105上分别设置1根以上的供电棒B并供电。在此情况下，也在同一圆周C上设置作为供电棒B1～B4与分割基座105的连接位置的供电点P1～P4，由此，在各供电棒的周围产生的感应磁场m1～m4相互干涉，在整体上形成方向相反的感应磁场Ma、Mb。这2个感应磁场Ma、Mb相互抵消。由此，能够防止感应磁场引起等离子体紊乱，稳定地控制等离子体。

此外，在基板大面极化，与此相应地基座成为大面积的情况下，也能够通过在分割基板上分别设置供电点，使供给的高频电力的面内均匀性良好。

(变形例2：分割基座)

接着，对于第一和第二实施方式的变形例2进行说明。如图12和作为图12的D-D截面的图13所示，也可以将基座105分割为4部分，使供电棒B与设置在各分割基座105中的加热器连接。在此情况下，也在同一圆周C上配置供电棒B1～B4与分割基座105的连接位置(供电点P1～P4)。由此，也由在各供电棒的周围产生的感应磁场m1～m4在整体上形成方向相反的感应磁场Ma、Mb，这2个感应磁场Ma、Mb相互抵消而被消除。由此，能够防止感应磁场引起等离子体紊乱，稳定地控制等离子体。

(其它变形例)

图14和图15表示与分割基座相关的其它变形例。在图14(a)中，基座105被分割为中央1个基座和在周围对称的4个基座。在2个圆S、T的各圆周上的位置P1～P4和位置P5～P7处设置有供电点。由此，能够根据图3所示的原理分别消除从位于各圆S、T的圆周上的供电棒产生的感应磁场。而且，在中央的分割基座上设置1个或者2个供电点并不令人满意。这是由于根据图4(b)所示的原理会有磁场残留。

在图14(b)中，基座105被分割为上下4个基座和从两端向中央伸出的2个基座。在同一圆周C上设置有各一个向各分割基座供电的供电点P1～P6。由此，能够消除从位于圆C的圆周上的供电棒产生的感应磁场。

分割基座也可以是图15(a)～(c)中举例表示的模式。在每一个模式中分割基座均具有对称性，在各分割基座上至少具有1个供电点，并且，在1个或2个以上的圆的各圆周上分别具有3个以上的供电点。

在以上说明的分割基座中，也在1个或2个以上的圆的各圆周上分别设置3个以上的供电点，由此，能够消除在位于各圆周上的供电棒的周围产生的感应磁场，由此，能够生成均匀的等离子体。

根据以上说明的第一、第二实施方式和各变形例的微波等离子体处理装置10，在向基座105施加高频电力时，能够消除感应磁场。由此，能够避免感应磁场引起等离子体紊乱。

(第三实施方式：多点供电)

首先，对于本发明的第三实施方式的等离子体处理装置，参照图17进行说明。

基座105的内部的供电点A1～A4位于供电棒B1～B4的前端，如在图17的I-I面处切断基座105所得的图18的位置关系所示，在供电点A1～A4的附近埋入有测定用电容器Cp1～Cp4。在供电棒B1～B4上，经匹配器125连接有高频电源(RF)130。高频电力Pw从高频电源130输出，在匹配器125、4根供电棒B1～B4中传输后经4个供电点A1～A4被供向基座105，由此，施加规定的偏置电压。高频电源130接地。

在供电棒B1～B4贯通的处理容器100的底壁上配设有O形环835，由此，处理容器100的内部被密封。其中，供电棒B1～B4是在设置在基座105上的多个供电点A处与基座105连接的多个电源线的一个例子。电源线优选垂直地插入基座105，且相互平行地配置，但是并不限定于此，可以是棒状也可以是线状。

匹配器125在高频电源130和供电点A1～A4之间与基干电源线BB和4根供电棒B1～B4连接。匹配器125具有与4根供电棒B1～B4分别串联连接的可变电容器Cm1～Cm4(相当于第一可变电容器)、电感L和连接在基干电源线BB与接地线之间的可变电容器Cf(相当于第二可变电容器)。匹配器125的作用在于使高频电源130的输出阻抗(电源侧阻抗)与负载阻抗(匹配器和等离子体侧阻抗)在外观上一致。

在基座105上，通过从高频电源130输出的高频电力施加规定的偏置电压，利用其能量将等离子体中包括的离子引向基座。即，当增加对基座105供给的高频电力(功率)时，能够使等离子体中的离子与基板G碰撞时的能量增加。因此，高频电力的供给状态的变化，例如可能使得发生使处理速度变化等的情况。因此，高频电力的供给状态的管理，在等离子体处理中非常重要。

但是，在处理容器100与基座105或供电棒B之间会产生静电电容C(寄生电容)。此外，在高频下，存在使供电棒产生相当大的电压下降的电感L。由于这样产生的匹配器125的下游侧(等离子体侧)的阻抗，高频电力在供电棒中传输时，高频电力产生相当大的损失。即，匹配器125的下游侧的阻抗越大，能够用于等离子体控制的高频电力变得越小。

另一方面，在匹配器125的下游侧产生的电容成分和电感成分的状态，不仅因装置的尺寸、材质而变化，也因处理容器100和基座105的壁面上沉积的沉积物的量和种类而变化。由此，匹配器125的下游侧的阻抗中，会因各种原因产生无法预测的变化，与此相应地，在供电棒B中传输中的高频电力中会产生无法预测的损失。

于是，考虑采用以下方法，即，在基板G的上部表面上直接安装电探针，利用电探针直接测定施加在基座上的偏置电压，由测定到的偏置电压求取对基座供给的高频电力，根据应该对基座供给的高频电力的理想值与求得的高频电力的值的差进行反馈控制，以使得对基座供给的高频电力接近理想值。在该方法中，不需要考虑在供电棒中传输时高频电力会产生什么程度的损失，能够根据实测到的偏置电压对高频电力进行反馈控制。

但是，在上述反馈控制方法中，因为使电探针与被处理体直接接触而测定偏置电压，所以必须考虑被处理体的损伤而使用测定用的被处理体。

于是，本实施方式中，在基座105中埋入测定用的电容器，作为与等离子体相关的参数之一对测定电容器两极的电压进行测定，将测定值用于反馈控制方法中。由此，能够不损伤被处理体地实现向基座均匀地供给高频电力的反馈控制方法。以下，具体说明使用测定用电容器的反馈控制方法。

(计测方法)

首先，对于为了预测基板正下方的高频电力而对测定用电容器Cp1～Cp4的两极的电压进行测定的传感器Sr1～Sr4进行说明。传感器Sr1～Sr4分别具有图17所示的2根探针600和示波器605。各传感器Sr的2根探针600在其一端上与测定用电容器Cp的上部金属板和下部金属板连接。各探针600的另一端贯通处理容器100的底壁，与放置在处理容器100的外部的示波器605连接。示波器605接地。在各探针600贯通的处理容器100的底壁上，配设有O形环860，由此，处理容器100的内部被密封。

传感器Sr1～Sr4每经过规定的时间即对测定用电容器Cp1～Cp4的两极的电压V₁～V₈进行检测，并将检测出的电压V₁～V₈传送给控制装置700。这样，作为与等离子体相关的参数，传感器Sr1～Sr4对从高频电源130经基干电源线BB、匹配器125和4根供电棒B1～B4施加在测定用电容器Cp1～Cp4上的高频电力(电压)进行计测。其中，作为与等离子体相关的参数，不仅可以是测定用电容器Cp的两极的电压值，例如也可以是电流值。

(控制装置)

接着，对控制装置700进行说明。如图19所示的硬件结构，控制装置700输入由传感器Sr1～Sr4检测出的电压V₁～V₈，输出用于对高频电源130和匹配器125进行反馈控制的表示高频电力Pw、可变电容器Cf的电容、4个可变电容器Cm1～Cm4的电容的控制信号。

具体而言，控制装置700具有8个波形整形电路700a1～700a8、4个电压、相位比较器700b1～700b4和控制电路700c。波形整形电路700a1～700a8输入由传感器Sr1～Sr4检测出的电位V₁～V₈，分别进行波形整形。电压、相位比较器700b1～700b4输入波形整形后的电压V₁～V₈，分别求取电压V₁和V₂、电压V₃和V₄、电压V₅和V₆、电压V₇和V₈的振幅差和相位差。控制电路700c根据波形整形后的各电压V₁～V₈的振幅差和相位差，求取施加在基座105上的高频电力Pw、可变电容器Cf的电容和4个可变电容器Cm1～Cm4的电容。

(电力计算方法)

接着，针对供电点A的电力P的计算方法，以供电点A1的电力P1的计算方法为例进行说明。首先，通过将测定用电容器的两极的电压V₁、V₂分解成频率成分(即，以从高频电源输出的高频信号的频率为基波的高次谐波成分)而导出下式(1)。此处，k表示高次谐波的次数，I表示计测点的位置。此处，系数由最小二乘法决定。

[数1]

接着，由电压V₁、V₂的差求得下式(2)。

[数2]

接着，计算各频率下的电流的振幅M_k、相位。具体而言，不是在ΔV上乘上jωC而求取电容上流动的电流I，而改为在电压V₁、V₂的振幅差M_ΔVk上乘上kωC，在电压V₁、V₂的相位差上加上π/2。令结果分别为M_Ik、，则下式(3)成立。

[数3]

由振幅M_Ik、M_VIk的有效值和功率因数()，按下式(4)求得对电容施加的电力P。

[数4]

这样，可以认为，根据基板附近的实测值V₁～V₈求得的4个电力值P1～P4与基板正下方的高频电力、即在等离子体控制中能够消耗的电力大致相等。此外，由式(4)计算出的电力P1～P4各自所包含的计测误差，能够通过使电容的电容值在鞘电容的4.2倍以下、优选2.1倍以下而充分减小。这已由日本专利申请07-94965中记载的理由和实验得到验证。

这样，根据具有鞘电容的4.2倍以下(优选2.1倍以下)的电容值的测定用电容器Cp1～Cp4的两极的电压V₁～V₈的实测值，利用式(4)求取施加在基座105上的高频电力P1～P4，由此，能够正确地把握对基座105供给的基板正下方的高频电力。

(反馈控制)

接着，针对由控制装置700执行的反馈控制处理，参照图20所示的流程图进行详细说明。该反馈控制处理在处理中每经过规定的时间即被重复执行。

而且，控制装置700具有未图示的CPU、存储区域(ROM、RAM等)、输入输出界面、数据总线、地址总线。CPU启动存储区域中存储的用于执行反馈控制处理的程序，利用存储区域中存储的数据和经输入输出接口从外部输入的数据执行反馈控制处理。例如，在存储区域中预先存储有表示由膜中混入的离子量确定的膜质D与用于得到该膜质D的电力P的相关关系的图22的表Tb。此处，为了得到目标的膜质Ds，在初始状态下从高频电源130输出电力Ps。

反馈控制处理从步骤S400开始，控制装置700在步骤S405中，利用传感器Sr1～Sr2对测定用电容器Cp1～Cp4的两极的电压V₁～V₈进行检测。接着，前进至步骤S410，控制装置700对检测出的电压V₁～V₈进行波形整形。

然后，前进至步骤S415，控制装置700通过将波形整形后的电压V₁～V₈代入上式(1)～(4)，计算出对供电点A1～A4施加的高频电力P1～P4。接着，控制装置700在步骤S420中根据4个供电点A1～A4的电力P1～P4，求取对基座105供给的高频的电力分布，求取最小电力值Pmin。例如，在图21中，表示对基座105的电极板715的各位置供给的电力分布。例如，根据供电点A1～A4的高频电力P1～P4，电极板715的电力分布由曲线Ha表示。由此，对基座105供给的最小电力值Pmin被导出。

在最小电力值Pmin被施加在基座105上的情况下，根据图22，因为形成的膜的膜质Dmin与目标的膜质Ds不同，所以从期望的膜的特性偏离。于是，控制装置700在步骤S425中，根据表Tb求取能够得到目标的膜质Ds的电力Ps与计算出的最小电力值Pmin的差Df(＝Pmin-Ps)，在步骤S430中判定差Df在“0”以上的情况下，如图22的表Tb所示，因为施加在基座105上的电力Pmin大于理想的电力Ps，所以在步骤S435中进行反馈控制，以使得从高频电源130输出的电力Pw减小差Df的量。由此，图21所示的基座105的电力分布Ha被修正为电力分布Hb，各供电点A1～A4的电力值P1～P4被修正为电力值Pc1～Pc4。

接着，控制装置700在步骤S440中求取为了使反馈控制后的各供电点A1～A4的电力值Pc1～Pc4与目标的电力值Ps一致而需要的损失成分ls1～ls4。然后，控制装置700在步骤S445中，对可变电容器Cm1～Cm4和可变电容器Cf进行反馈控制，以使得高频电力Pw在供电棒B1～B4中传输时仅损失损失量ls1～ls4的电力地被供给至各供电点A1～A4，然后前进至步骤S495，暂时结束本处理。由此，图21所示的基座105的电力分布Hb被修正为电力分布Hc，各供电点A1～A4的电力值Pc1～Pc4均被修正为目标电力值Ps。结果，能够对电极板715均匀地供给电力。

另一方面，在步骤S430中判定差Df小于“0”值的情况下，如图22的表Tb所示，施加在基座105上的电力Pmin’小于理想的电力Ps。因此，控制装置700前进至步骤S450，以使得从高频电源130输出的电力Pw增大差Df’的量的方式进行反馈控制。由此，图21所示的基座105的电力分布Ha’被修正为电力分布Hb。在此状态下，执行上述步骤S440和步骤S445，以使得高频电力Pw仅损失期望的量地被供给至各供电点A1～A4的方式对可变电容器Cm1～Cm4和可变电容器Cf进行反馈控制，并前进至步骤S495，暂时结束本处理。由此，图21所示的基座105的电力分布Hb被修正为电力分布Hc。结果，能够对电极板715均匀地供给电力。

由此，通过在最初对从高频电源130输出的高频电力Pw进行反馈控制，使供给至基座的电力的最小值Pmin与目标值Ps一致，接着，对可变电容器Cm1～Cm4和可变电容器Cf进行反馈控制，由此，使传输中的高频电力产生损失ls，由此，使电极板715的电力分布均匀。

例如，如图21所示，在供给至各供电点A1～A4的高频电力P1～P4被修正为高频电力Pc1～Pc4的情况下，高频电力Pc1～Pc4在供电棒B1～B4中传播到达供电点A1～A4时，在供电棒B1中产生ls1的损失，在供电棒B2中产生ls2的损失，在供电棒B3中产生ls3的损失，在供电棒B4中产生ls4的损失。由此，修正后的电力分布曲线Hb被修正为平缓的直线Hc。结果，能够对基座105均匀地供给目标电力Ps，利用均匀的高频电力的能量，能够在整个基板上形成目标的膜质Ds的薄膜。

(可变电容器Cm1～Cm4、Cf的反馈控制)

此处，对于在步骤S435中执行的匹配器125的可变电容器Cm1～Cm4和可变电容器Cf的反馈控制，参照图23A～图23E进行具体说明。

图23A表示高频电源130、匹配器125和处理室U的等价电路。此处，处理室U的内部被置换为电容成分Cs和电阻成分Rs。在此等价电路中，调整各个可变电容器Cm1、Cm2、Cm3、Cm4，以使得在图23B所示的包括各可变电容器Cm1、Cm2、Cm3、Cm4的各串联电路中产生损失成分ls1、ls2、ls3、ls4。

例如，调整可变电容器Cm1，使得因由匹配器的电感L、可变电容器Cm1和等离子体侧的电容成分Cs构成的合成阻抗而在传输中的高频电力中产生损失成分ls1。因为它们构成串联电路，所以通过调整可变电容器Cm1的电容，相对于从高频电源130输出的高频电力，能够进行阻抗大致为0的串联谐振，但是，此处，以残留L成分、即损失成分ls1的方式调整可变电容器Cm1。其它可变电容器Cm2～Cm4也分别同样地进行调整。结果，电感L、可变电容器Cm(Cm1～Cm4)和等离子体侧的电容成分Cs，被置换为图23C所示的各损失成分ls(ls1～ls4)。

接着，针对作为图23C所示的串联电路的L和R的成分的损失成分ls(ls1～ls4)和电阻值Rs调整可变电容器Cm(Cm1～Cm4)，使得图23D所示的并联电路的L成分成为lp(lp1～lp4)、R成分成为所期望的电阻值Rp。

最后，对由可变电容器Cf和4个电感成分(lp1～lp4)构成的并联电路的可变电容器Cf进行调整，以使得相对于从高频电源130输出的高频，阻抗成为无穷大的方式使之并联谐振。由此，如图23E所示，从高频电源130侧看到的等离子体侧的阻抗，成为仅有所期望的电阻值Rp而没有电抗(L和C)成分的状态。

如上所述，根据本实施方式的反馈控制方法，通过调整(反馈控制)与匹配器125的基干电源线BB连接的可变电容器Cf，使高频电源侧的阻抗和等离子体侧的阻抗匹配。此外，通过调整(反馈控制)与4根供电棒B1～B4一对一地连接的4个可变电容器Cm1～Cm4，使传输中的高频电力产生规定的损失。由此，能够向基座内的4个供电点均匀地供给高频电力。

此外，采用本实施方式的微波等离子体处理装置10，设置有对各供电点附近的偏置电压进行检测的传感器Sr，根据由传感器Sr检测出的每个供电点的电压，对与多个供电棒B一对一地连接的多个可变电容器Cm进行反馈控制。由此，即使在供电棒B中传输的高频电力产生无法预测的损失，也不会被其左右，能够正确地测定实际施加在基座105上的电压。由此，能够根据供电点的实测电压实现高精度的反馈控制。结果，即使是随着近年来基板G的大面积化而大型化的基座，也能够对基座整体均匀地供给所期望的高频电力，能够利用均匀的高频电力的能量实现良好的处理。

此外，传感器Sr对在多个供电点A附近与多个供电点A一对一地设置的多个测定用电容器Cp的两极的电压进行检测，根据检测出的电压进行反馈控制。由此，该方法与使电探针与基板G直接接触而测定偏置电压的方法相比，没有必要在制品用的基板之外准备测定用的伪基板。此外，该方法能够在处理中同时进行计测，因此不会使产品的生产效率降低。因为这些理由，根据本实施方式的反馈控制方法，能够不使生产效率降低地进行高精度的反馈控制，能够对整个基座均匀地供给高频电力。

(第四实施方式：分割基座)

接着，参照图24和图25，对于第四实施方式的微波等离子体处理装置10进行说明。在第四实施方式的微波等离子体处理装置10中，在中央将基座105分割为2部分这一点与第三实施方式不同。

具体而言，如在图24的在II-II面处切断基座105所得的图25所示，基座105被分割成位于左右的基座105d1和基座105d2两部分，在分割的2个基座105d1、105d2的各自上分别经供电点A1和A2、供电点A3和A4与图24所示的供电棒B1和B2、供电棒B3和B4连接。控制装置700根据由传感器Sr1～Sr4检测出的测定用电容器Cp1～Cp4的电压V₁～V₈，对与供电棒B1～B4一对一地连接的可变电容器Cm1～Cm4分别进行反馈控制。由此，控制向分割为2个的基座105的各个分别供给的高频电力。

由此，在分割的2个基座105d1、105d2的各自上各定位2个供电点。因为2个基座105d1、105d2相互分离，所以利用测定用电容器Cp实测电压时不会相互干涉，所以能够得到精度更高的实测值。此外，一般而言，与对大面积的基座105保持电力分布的均匀性的控制相比，在将大面积的基座105分割为几个，针对每个分割后的基座管理电力分布的情况下，因为基座的面积小，所以相应地容易进行管理。因此，在本实施方式中，通过将大面积的基座105分割为多个基座，针对每个分割基座反馈控制高频电力的供给，能够更均匀地供给高频电力。结果，能够消除基板G的处理不均，对基板整体实施更良好的工艺处理。

而且，不需要在分割的基座105d1、105d2之间的空间Sp中填充电介质、绝缘材料。这是因为即使不在空间Sp中填充这些材料，也不会发生异常放电等问题。

(第五实施方式：消除磁场)

接着，参照图26～图28，对第五实施方式的微波等离子体处理装置10进行说明。在第五实施方式的微波等离子体处理装置10中，以在基座105内的电极板715的同一圆周上定位3个供电点A1～A3的方式连接有3根供电棒B1～B3，这一点与对于供电点A和供电棒B的配置没有此类位置限制的第三实施方式的微波等离子体处理装置10不同。

具体而言，如在图26的III-III面处切断基座105所得的图27所示，3个供电点A1～A3定位在相对于中心O的圆C的圆周上。控制装置700根据图26所示的各传感器Sr1～Sr3检测出的各供电点附近的测定用电容器Cp1～Cp3的电压V₁～V₆，对与3根供电棒B1～B3一对一地连接的3个可变电容器Cm1～Cm3、可变电容器Cf和高频电力Pw各自进行反馈控制。由此，控制从高频电源130起在3根供电棒B1～B3中传输并从3个供电点A1～A3被供向基座105的高频电力。

由此，经3根供电棒B从设置在同一圆周上的3个供电点A向基座105供给高频电力。在各供电棒B1、B2、B3中从纸面的背面侧向跟前流通电流。在此情况下，在各供电棒B1、B2、B3上，根据右手螺旋定则产生逆时针方向的感应磁场m1、m2、m3。因为各感应磁场m1、m2、m3从同一圆周上的位置产生，所以相互均等地呈螺旋状地干涉，在整体上形成方向相反的感应磁场Ma、Mb。这2个感应磁场Ma、Mb相互抵消。这样，在从3根以上的供电棒向基座供给高频电力时，能够消除在基座下部在供电棒的周围产生的感应磁场。由此，能够防止因基座下部产生的感应磁场而在基座下部产生等离子体，防止工艺处理中必要的等离子体发生紊乱。

此外，当在基座下部产生感应磁场时，因该感应磁场而在基座下部产生电流，基座的电位不对应于与基座正上方的鞘电压对应的偏置电压的本来的值，而成为在偏置电压上加上与因感应磁场的产生而产生的电流对应的电压所得的值。因此，即使特意使用基座内的测定用电容器Cp直接计测偏置电压，导入的高频电力的利用率也会恶化，不能充分地获得反馈控制的效果。

但是，采用该结构，在抑制感应磁场的产生的位置上配置3根以上的供电棒，由此，向基座105多点供给高频电力Pw，因此，不会受到感应磁场的影响而使高频电力的利用效率降低，能够实现稳定的处理。

3根供电棒B1～B3相互平行地配置。由此，在3根供电棒B1～B3中从高频电源130向同一方向流通电流的情况下，能够在整体上可靠地将与此相应地产生的感应磁场消除。

其中，需要在设置在同一圆周上的3个以上的供电点A处将3根以上的供电棒B连接在基座105上。之所以采用“设置在同一圆周上的3个以上的供电点”，是因为与利用1根供电棒B不能消除根据右手螺旋定则产生的感应磁场同样，利用2根供电棒B也不能消除感应磁场。

关于其理由，参照图28进行说明。在相对于中心点O在设置在同一圆周C上的2个供电点A1、A2处2根供电棒B1、B2连接在基座105上的情况下，在各供电棒B1、B2上根据右手螺旋定则产生逆时针方向的感应磁场m1、m2。

因为各感应磁场m1、m2从同一圆周上的各供电点A1、A2产生，所以相互均等地干涉，在供电棒B1、B2的内侧相互抵消，但是在供电棒B1、B2的外侧生成的感应磁场Ma不被消除，残留下来。这样，在供电棒为2根的情况下，不能消除感应磁场，会发生等离子体因感应磁场而紊乱的情况。

此外，即使在设置在1个圆周上的3个以上的供电点处3根以上的供电棒与基座连接，在存在1个或2个其它供电点的情况下，也不能消除感应磁场。关于其理由，参照图29进行说明。在相对于中心点O在设置在同一圆周C上的4个供电点A1～A4处4根供电棒B1～B4与基座105连接的情况下，在各供电棒B1～B4上根据右手螺旋定则产生逆时针方向的感应磁场m1～m4。

因为各感应磁场m1～m4从同一圆周上的各供电点A1～A4产生，所以相互均等地干涉，形成供电棒B1～B4的外侧的感应磁场Ma和内侧的感应磁场Mb并相互抵消。但是，因在供电棒B5上流通电流而产生的感应磁场m5残留。这样，“设置在同一圆周上的3个以上的供电点”是指，在存在多个圆的情况下，在每个圆上均需要3个以上的供电点。

(第六实施方式)

接着，参照图30～图32，对第六实施方式的微波等离子体处理装置10进行说明。第六实施方式的微波等离子体处理装置10，包括在第四实施方式中说明过的多个分割基座，和在第五实施方式中说明过的通告确定3个以上的供电点的位置而消除感应磁场的功能这双方的特征。

如在图30的IV-IV面处切断基座105所得的图31所示，基座105在纵向中央和横向中央被对称地分割为4部分。以使得在4个分割基座105d1、105d2、105d3、105d4上，在跨越各分割基座的同一圆周上定位4个供电点A1、A2、A3、A4的方式，在分割基座的每一个上分别连接有图30的供电棒B1、B2、B3、B4。控制装置700根据由传感器Sr1～Sr4检测出的供电点A1～A4的电压V₁～V₈，输出用于对与4根供电棒B1～B4一对一连接的4个可变电容器Cm1～Cm4的电容进行反馈控制的控制信号。此外，控制装置700输出用于对高频电力Pw和可变电容器Cf的电容进行反馈控制的控制信号。

由此，因为在跨越多个分割基座105的同一圆周上定位4个供电点A，所以能够根据上述理由消除感应磁场的产生，并且因为分割基座105被分割为相互对称的形状，所以易于使各分割基座中的高频电力的分布平滑化。这样，通过在抑制感应磁场产生的同时，利用上述反馈控制方法向分割基座均匀地供给高频电力，能够实现稳定的处理。

(变形例)

图32A～图32E表示对称地分割基座的其它例子。在图32A中，基座105被分割为中央1个和周围对称的4个基座。在2个圆S、T的各圆周上设置有供电点A1～A4和供电点A5～A7。由此，能够根据图27所示的原理消除从与位于各圆S、T的圆周上的各供电点连接的未图示的供电棒产生的感应磁场。其中，在中央的分割基座上设置1个或2个供电点不令人满意。这是因为根据图28或图29所示的原理，有感应磁场残留。

在图32B中，基座105被分割为上下4个基座和从两端向中央突出的2个基座。在同一圆周C上在各分割基座上各设置有一个进行供电的供电点A1～A6。由此，能够消除从位于圆C的圆周上的未图示供电棒产生的感应磁场。

分割基座也可以是图32C、图32D、图32E中举例表示的模式。在每一个模式中分割基座均具有对称性，在各分割基座上至少具有1个供电点，并且，在1个或者2个以上的圆的各圆周上定位有3个以上的各供电点A。

在以上说明的分割基座中，通过在1个或2个以上的圆的各圆周上分别设置3个以上的各供电点，也能够消除位于各圆周上的供电棒的周围产生的感应磁场。

采用以上说明过的第三～第六各实施方式的微波等离子体处理装置10，通过实测埋设在基座105中的测定用电容器Cp的电压，能够在测定时不损伤基板G地根据测定到的电力值计算供给至基座105的高频电力P，根据计算出的高频电力P对供向基座105的高频电力进行精度良好的反馈控制。

此外，通过分割基座105能够进行分区控制，即使在大面积的基座105中，也易于向各分割基座均匀地供给电力。此外，通过利用多个供电棒进行多点供电，即使在大面积的基座105中，也易于对基座均匀地供给电力。进而，通过以同心圆状配置3根以上的供电棒，能够消除在供给高频电力时产生的感应磁场。通过组合这些作用中的1项或2项以上，能够不被经时变化和机器误差左右地进行基座105的电压Vdc控制。

而且，在第三实施方式中，如图21所示，根据高频电力P1～P4预测基座内的电力分布Ha，通过电力的反馈控制将电力分布从电力分布Ha修正为电力分布Hb，在此基础上控制各可变电容器Cm、Cf的电容，由此，使供电棒传输中的高频电力仅损失损失量ls1～ls4，由此，使输向基座105的高频电力分布平坦化。

但是，在各供电棒B中传输的电力的损失成分ls，并不一定需要以使得电力分布平坦化的方式进行设定，例如，也可以自由地以向基座105的外周侧供给最高的电力的方式设定各损失成分ls，或以向基座105的中心侧供给最高的电力的方式设定各损失成分ls。这样，在本实施方式中，通过与多个供电棒B一对一地设置多个可变电容器Cm，能够控制向基座105进行供给的高频电源的平坦化或任意的倾斜。

在上述实施方式中，各部分的动作相互关联，能够在考虑相互发关联的同时，作为一系列的动作进行置换。并且，通过这样进行置换，能够将等离子体处理装置的发明的实施方式作为向等离子体处理装置内的基座进行供电的方法的实施方式。此外，能够将等离子体处理装置的发明的实施方式作为等离子体处理装置的反馈控制方法的实施方式。

而且，在上述实施方式中，作为等离子体处理装置的一个例子，列举了CMEP等离子体处理装置。但是，等离子体处理装置并不限定于此，例如，也能够应用于使用径向线缝隙天线(Radial Line SlotAntenna)的RLSA等离子体处理装置(微波等离子体处理装置)、电感耦合型(ICP：Inductively Coupled Plasma)等离子体处理装置、电容耦合型等离子体处理装置、电子回旋谐振(Electron CyclotronResonance)等离子体处理装置、双极环磁控管(Dipole Ring Magnetron)等离子体处理装置等所有等离子体处理装置。

此外，本发明的等离子体处理装置的基座上载置的被处理体，并不限定于基板G，也可以是硅晶片。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于这些例子。本行业从业者显然能够在权利要求所记载的范围内，想到各种变更例或修正例，其当然也属于本发明的技术范围。

例如，在上述实施方式中，列举了CMEP等离子体处理装置作为等离子体处理装置的一个例子，但是本发明中的等离子体处理装置并不限定于此，例如，也能够应用于使用径向线缝隙天线(Radial Line SlotAntenna)的RLSA等离子体处理装置(微波等离子体处理装置)、电感耦合型(ICP：Inductively Coupled Plasma)等离子体处理装置、电容耦合型等离子体处理装置、电子回旋谐振(Electron CyclotronResonance)等离子体处理装置、双极环磁控管(Dipole Ring Magnetron)等离子体处理装置等所有等离子体处理装置。

此外，在本发明中的等离子体处理装置中，为了检测出与等离子体相关的参数(例如鞘电压)，并不一定需要在各供电点附近设置电容器。例如，传感器也可以通过将电探针直接安装在基板的上部表面上，而实测基座的偏置电压作为与等离子体相关的参数。在此情况下，因为探针直接与基板表面接触，所以在测定时使用测定用的基板较好。

此外，本发明中的等离子体处理装置的基座上载置的被处理体，并不限于基板G，也可以是硅晶片。