(57)【要約】【課題】安定したプラズマを迅速に着火する。【解決手段】プラズマ処理装置１０は、チャンバ１７、高周波電源１４、整合回路１５、信号同期処理部２０、および制御量算出部１２を備える。チャンバ１７は、内部に空間を有し、空間内に生成されたプラズマにより空間内に搬入された被処理体を処理する。高周波電源１４は、チャンバ１７内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する。整合回路１５は、チャンバ１７内のプラズマと高周波電源１４との間のインピーダンスを整合させる。信号同期処理部２０は、チャンバ１７内のプラズマのインピーダンスを算出する。制御量算出部１２は、信号同期処理部２０によって算出されたインピーダンスに基づいて、チャンバ１７内に供給される高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、及び、整合回路１５のインピーダンスを制御する。また、信号同期処理部２０と制御量算出部１２とは、１つの基板１１上に設けられている。【選択図】図１
2019071270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間を有し、前記空間内に生成されたプラズマにより前記空間内に搬入された被処理体を処理するチャンバと、
前記チャンバ内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する電力供給部と、
前記チャンバ内のプラズマと前記電力供給部との間のインピーダンスを整合させる整合回路と、
前記チャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出する第１の算出部と、
前記第１の算出部によって算出されたインピーダンスに基づいて、前記チャンバ内に供給される高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、前記整合回路のインピーダンスを制御する制御回路と
を備え、
前記第１の算出部と前記制御回路とは、１つの基板上に設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記整合回路と前記チャンバとの間のノードに接続され、前記チャンバ内に供給される前記高周波電力の電圧および電流を測定する第１の測定部をさらに備え、
前記第１の算出部は、
前記第１の測定部によって測定された前記高周波電力の電圧および電流に基づいて、前記チャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１の算出部は、
前記チャンバ内に供給される高周波電力の電圧をデジタル信号に変換する第１のＡＤＣ（Analog  to  Digital  Converter）と、
前記チャンバ内に供給される高周波電力の電流をデジタル信号に変換する第２のＡＤＣと、
デジタル信号に変換された前記電圧および前記電流のそれぞれの位相および振幅を算出する第２の算出部と、
デジタル信号に変換された前記電圧および前記電流の位相差および振幅比に基づいて前記チャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出する第３の算出部と
を有することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第１の算出部は、
前記第１のＡＤＣおよび前記第２のＡＤＣのそれぞれに用いられるサンプリングクロックを生成する信号発生器と、
前記サンプリングクロックに対する前記電圧の位相に基づいて、前記第１のＡＤＣに入力される前記サンプリングクロックの位相を調整する第１の位相調整部と、
前記サンプリングクロックに対する前記電流の位相に基づいて、前記第２のＡＤＣに入力される前記サンプリングクロックの位相を調整する第２の位相調整部と
を有することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１の算出部は、
前記チャンバ内に供給される前記高周波電力の電圧を増幅して前記第１のＡＤＣに入力する第１の増幅器と、
前記チャンバ内に供給される前記高周波電力の電流を増幅して前記第２のＡＤＣに入力する第２の増幅器と、
前記第２の算出部によって算出された前記電圧の振幅に基づいて、前記第１の増幅器のゲインを調整する第１のゲイン調整部と、
前記第２の算出部によって算出された前記電流の振幅に基づいて、前記第２の増幅器のゲインを調整する第２のゲイン調整部と
を有することを特徴とする請求項３または４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記電力供給部と前記整合回路との間のノードに接続され、前記電力供給部から前記整合回路へ出力される高周波電力の電圧および電流を測定する第２の測定部をさらに備え、
前記第１の算出部は、
前記第２の測定部によって測定された高周波電力の電圧および電流をさらに用いて、前記チャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
内部に空間を有し、前記空間内に生成されたプラズマにより前記空間内に搬入された被処理体を処理するチャンバと、
前記チャンバ内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する電力供給部と、
前記チャンバと前記電力供給部との間に設けられた整合回路と、
前記電力供給部によって前記チャンバ内に供給される高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、前記整合回路のインピーダンスを制御する制御回路と
を備えるプラズマ処理装置に用いられ、前記チャンバ内のプラズマのインピーダンスを測定する測定回路であって、
前記制御回路と共に１つの基板上に設けられており、
前記チャンバ内に供給される高周波電力の電圧をデジタル信号に変換する第１のＡＤＣと、
前記チャンバ内に供給される高周波電力の電流をデジタル信号に変換する第２のＡＤＣと、
デジタル信号に変換された前記電圧および前記電流のそれぞれの振幅および位相を算出する振幅位相算出部と、
デジタル信号に変換された前記電圧および前記電流の位相差および振幅比に基づいて前記チャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と
を有することを特徴とする測定回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置および測定回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いた半導体ウエハのエッチング処理では、エッチングにより形成された穴や溝を所望の形状に制御することが重要である。エッチングにより形成される穴や溝の形状は、プラズマ中のラジカルとイオンの比等の影響を受ける。プラズマ中のラジカルとイオンの比等は、例えば、プラズマに供給される高周波電力の大きさや周波数等によって制御される。また、プラズマに供給される高周波電力をパルス変調することにより、プラズマ中のラジカルとイオンの比等を精度よく制御することもできる。
【０００３】
パルス変調された高周波電力をプラズマに印加する場合、パルス変調による急速な立ち上がりおよび立ち下がりに追従して、高周波電源とプラズマとのインピーダンスマッチングを高速に実行することが求められる。インピーダンスマッチングの高速化の手法として、高周波電源の周波数を調整することにより、高周波電源とプラズマとのインピーダンスマッチングを高速に実行することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６４６９６号公報
【特許文献２】特開２０１７−７３２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、プロセス条件やチャンバの状態によっては、プラズマが失火したり不安定になる場合がある。従来のプラズマ処理装置では、高周波電源が電力制御と整合周波数の制御とを実行し、整合器がインピーダンス制御を実行しており、高周波電源と整合器とが連携せずにそれぞれ独立に処理を実行している。そのため、高周波電源および整合器によるそれぞれの制御が互いに干渉し合う場合がある。これにより、制御発振を起こし、プラズマが失火したり不安定になると考えられる。
【０００６】
これを解決するための手法の一つとしては、例えば、それぞれの制御に用いられるセンシング量にフィルタをかけ、制御を緩やかにすることが考えられる。しかし、この手法では、条件によっては、制御発振を防ぎきれない場合がある。さらに、従来のプラズマ処理装置では、整合処理に時間がかかるため、周期の短いパルスにより高周波電力を変調すると、パルスがオンの期間内に整合処理が終わらず、反射波が残ることがある。そのため、複数のプラズマ処理装置においてパルス変調を行うと、反射波の程度まで制御することができず、機差を生む場合がある。
【０００７】
そのため、周期の短いパルスにより変調された高周波電力を用いる場合であっても、短時間でインピーダンスの整合処理が完了し、安定したプラズマを迅速に着火することができるプラズマ処理装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面は、プラズマ処理装置であって、チャンバと、電力供給部と、整合回路と、第１の算出部と、制御回路とを備える。チャンバは、内部に空間を有し、空間内に生成されたプラズマにより空間内に搬入された被処理体を処理する。電力供給部は、チャンバ内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する。整合回路は、チャンバ内のプラズマと電力供給部との間のインピーダンスを整合させる。第１の算出部は、チャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出する。制御回路は、第１の算出部によって算出されたインピーダンスに基づいて、チャンバ内に供給される高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路のインピーダンスを制御する。また、第１の算出部と制御回路とは、１つの基板上に設けられている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の種々の側面および実施形態によれば、周期の短いパルスにより変調された高周波電力を用いる場合であっても、短時間でインピーダンスの整合処理を完了させることができ、安定したプラズマを迅速に着火することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１におけるプラズマ処理装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、信号同期処理部の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例１におけるプラズマ処理装置の等価回路の一例を示す図である。
【図４】図４は、比較例１におけるプラズマ処理装置の等価回路の一例を示す図である。
【図５】図５は、インピーダンスの整合処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、比較例２における整合処理の一例を示す図である。
【図７】図７は、比較例２における整合回路の入力インピーダンスの変化の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施例１における整合処理の一例を示す図である。
【図９】図９は、整合回路の入力インピーダンスの変化の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例２におけるプラズマ処理装置の一例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、実施例２におけるプラズマ処理装置の等価回路の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、信号同期処理部、制御量算出部、および制御信号生成部の機能を実現するコンピュータのハードウェアの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、チャンバと、電力供給部と、整合回路と、第１の算出部と、制御回路とを備える。チャンバは、内部に空間を有し、空間内に生成されたプラズマにより空間内に搬入された被処理体を処理する。電力供給部は、チャンバ内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する。整合回路は、チャンバ内のプラズマと電力供給部との間のインピーダンスを整合させる。第１の算出部は、チャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出する。制御回路は、第１の算出部によって算出されたインピーダンスに基づいて、チャンバ内に供給される高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路のインピーダンスを制御する。また、第１の算出部と制御回路とは、１つの基板上に設けられている。
【００１２】
また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、整合回路とチャンバとの間のノードに接続され、チャンバ内に供給される高周波電力の電圧および電流を測定する第１の測定部を備えてもよい。第１の算出部は、第１の測定部によって測定された高周波電力の電圧および電流に基づいて、チャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出してもよい。
【００１３】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、第１の算出部は、第１のＡＤＣ（Analog  to  Digital  Converter）と、第２のＡＤＣと、第２の算出部と、第３の算出部とを有してもよい。第１のＡＤＣは、チャンバ内に供給される高周波電力の電圧をデジタル信号に変換する。第２のＡＤＣは、チャンバ内に供給される高周波電力の電流をデジタル信号に変換する。第２の算出部は、デジタル信号に変換された電圧および電流のそれぞれの位相および振幅を算出する。第３の算出部は、デジタル信号に変換された電圧および電流の位相差および振幅比に基づいてチャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出する。
【００１４】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、第１の算出部は、信号発生器と、第１の位相調整部と、第２の位相調整部とを有してもよい。信号発生器は、第１のＡＤＣおよび第２のＡＤＣのそれぞれに用いられるサンプリングクロックを生成する。第１の位相調整部は、サンプリングクロックに対する電圧の位相に基づいて、第１のＡＤＣに入力されるサンプリングクロックの位相を調整する。第２の位相調整部は、サンプリングクロックに対する電流の位相に基づいて、第２のＡＤＣに入力されるサンプリングクロックの位相を調整する。
【００１５】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、第１の算出部は、第１の増幅器と、第２の増幅器と、第１のゲイン調整部と、第２のゲイン調整部とを有してもよい。第１の増幅器は、チャンバ内に供給される高周波電力の電圧を増幅して第１のＡＤＣに入力する。第２の増幅器は、チャンバ内に供給される高周波電力の電流を増幅して第２のＡＤＣに入力する。第１のゲイン調整部は、第２の算出部によって算出された電圧の振幅に基づいて、第１の増幅器のゲインを調整する。第２のゲイン調整部は、第２の算出部によって算出された電流の振幅に基づいて、第２の増幅器のゲインを調整する。
【００１６】
また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、電力供給部と整合回路との間のノードに接続され、電力供給部から整合回路へ出力される高周波電力の電圧および電流を測定する第２の測定部をさらに備えてもよい。第１の算出部は、第２の測定部によって測定された高周波電力の電圧および電流をさらに用いて、チャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出してもよい。
【００１７】
また、開示する測定回路は、１つの実施形態において、内部に空間を有し、空間内に生成されたプラズマにより空間内に搬入された被処理体を処理するチャンバと、チャンバ内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する電力供給部と、チャンバと電力供給部との間に設けられた整合回路と、電力供給部によってチャンバ内に供給される高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路のインピーダンスを制御する制御回路とを備えるプラズマ処理装置に用いられ、チャンバ内のプラズマのインピーダンスを測定する。測定回路は、制御回路と共に１つの基板上に設けられる。また、測定回路は、第１のＡＤＣと、第２のＡＤＣと、振幅位相算出部と、インピーダンス算出部とを有する。第１のＡＤＣは、チャンバ内に供給される高周波電力の電圧をデジタル信号に変換する。第２のＡＤＣは、チャンバ内に供給される高周波電力の電流をデジタル信号に変換する。振幅位相算出部は、デジタル信号に変換された電圧および電流のそれぞれの位相および振幅を算出する。インピーダンス算出部は、デジタル信号に変換された電圧および電流の位相差および振幅比に基づいてチャンバ内のプラズマのインピーダンスを算出する。
【００１８】
以下に、開示するプラズマ処理装置および測定回路の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施例により、開示されるプラズマ処理装置および測定回路が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
［プラズマ処理装置１０の構成］
図１は、実施例１におけるプラズマ処理装置の一例を示すブロック図である。プラズマ処理装置１０は、例えば図１に示すように、信号同期処理部２０、制御量算出部１２、制御信号生成部１３、高周波電源１４、整合回路１５、電力センサ１６、およびチャンバ１７を備える。本実施例において、信号同期処理部２０、制御量算出部１２、および制御信号生成部１３は、１つの基板１１上に実装される。
【００２０】
高周波電源１４は、発振器１４０および増幅器１４１を有する。発振器１４０は、制御信号生成部１３から出力された制御信号に応じた高周波を発生させる。増幅器１４１は、発振器１４０が発生させた高周波の電力を、制御信号生成部１３から出力された制御信号に応じたゲインで増幅する。増幅器１４１によって増幅された高周波電力は、整合回路１５を介してチャンバ１７へ供給される。高周波電源１４は、電力供給部の一例である。
【００２１】
チャンバ１７は、内部に空間を有し、空間内に半導体ウエハ等の被処理体が収容される。チャンバ１７内は、図示しない排気装置により所定の真空度にされ、図示しないガス供給源から処理ガスがチャンバ１７内に供給される。そして、高周波電源１４から出力された高周波電力が整合回路１５を介してチャンバ１７に供給されることにより、チャンバ１７内に処理ガスのプラズマが生成され、生成されたプラズマにより、チャンバ１７内の被処理体に対してエッチング等の所定の処理が施される。
【００２２】
整合回路１５は、高周波電源１４のインピーダンスとプラズマを含むチャンバ１７のインピーダンスとを整合させる。整合回路１５は、内部にインダクタおよび複数の可変容量コンデンサを有し、制御信号生成部１３から出力された制御信号に応じて、それぞれの可変容量コンデンサの容量を制御する。なお、整合回路１５は、インダクタンスの変更が可能な可変インダクタを有していてもよい。整合回路１５の入力インピーダンスは、チャンバ１７内に生成されたプラズマの状態によって変動する。整合回路１５は、制御信号生成部１３から出力された制御信号に応じて、それぞれの可変容量コンデンサの容量を制御することにより、高周波電源１４の出力インピーダンスと、整合回路１５の入力インピーダンスとを整合させる。
【００２３】
電力センサ１６は、高周波電源１４から出力され整合回路１５を介してチャンバ１７に供給される高周波電力の伝送路において、整合回路１５とチャンバ１７との間のノードに接続される。電力センサ１６は、整合回路１５を介してチャンバ１７に供給される高周波電力の電圧および電流を測定し、電圧および電流の測定結果を信号同期処理部２０へ出力する。電力センサ１６は、第１の測定部の一例である。
【００２４】
信号同期処理部２０は、電力センサ１６から出力された高周波電力の電圧および電流の測定結果と、制御信号生成部１３から出力された制御信号とに基づいて、チャンバ１７内に生成されたプラズマのインピーダンスを含むチャンバ１７のインピーダンスを算出する。そして、信号同期処理部２０は、算出されたチャンバ１７のインピーダンスを制御量算出部１２へ出力する。信号同期処理部２０は、第１の算出部の一例である。
【００２５】
制御量算出部１２は、信号同期処理部２０によって算出されたチャンバ１７のインピーダンスに基づいて、整合回路１５の現在の入力インピーダンスを算出する。そして、制御量算出部１２は、整合回路１５の入力インピーダンスが目標となる入力インピーダンス（例えば５０Ω）に近づくようにするための高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５内のそれぞれの可変容量コンデンサの容量等の各パラメータの制御量を算出する。
【００２６】
ここで、整合回路１５の入力インピーダンスＺ１は、高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５内のそれぞれの可変容量コンデンサの容量等のパラメータｘnを用いて、例えば下記のモデル式（１）により算出される。
Ｚ１＝ｆ（ｘ1，ｘ2，・・・，ｘn）      ・・・（１）
【００２７】
なお、パラメータｘnには、高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５のそれぞれの可変容量コンデンサの容量以外のパラメータとして、例えば、チャンバ１７内の温度や圧力、チャンバ１７内に供給されたガスの種類などが含まれていてもよい。
【００２８】
制御量算出部１２は、上記モデル式（１）を用いて、整合回路１５の入力インピーダンスが目標となる入力インピーダンスに近づくようにするための各パラメータｘnの制御量を算出する。本実施例において、制御量算出部１２は、高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５のそれぞれの可変容量コンデンサの容量の制御量をそれぞれ算出する。そして、制御量算出部１２は、算出されたこれらの制御量を制御信号生成部１３へ出力する。
【００２９】
制御信号生成部１３は、制御量算出部１２から出力された高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５のそれぞれの可変容量コンデンサの容量の制御量に対して、それぞれ制御信号を生成する。そして、制御信号生成部１３は、生成された制御信号を、発振器１４０、増幅器１４１、および整合回路１５へそれぞれ出力する。制御量算出部１２および制御信号生成部１３は、制御回路の一例である。
【００３０】
ここで、チャンバ１７内では、プラズマの着火前から着火後にプラズマが安定するまでの間、プラズマの状態に応じてプラズマのインピーダンスが変動する。そのため、上記モデル式（１）を用いて、整合回路１５の入力インピーダンスを目標となる入力インピーダンスへ一気に変化させると、過剰な制御となり、制御発振が起る場合がある。そのため、本実施例では、スミスチャート上で整合回路１５の入力インピーダンスが目標となる入力インピーダンスに至るまでの所定の軌跡が定義される。そして、制御量算出部１２は、当該軌跡上において、整合回路１５の現在の入力インピーダンスが目標となる入力インピーダンスに近くなるインピーダンスを特定する。そして、制御量算出部１２は、整合回路１５の現在の入力インピーダンスを、特定されたインピーダンスとするための各パラメータの制御量を、上記モデル式（１）を用いて算出する。これにより、制御量算出部１２は、制御発振を抑えながら、高周波電源１４の出力インピーダンスと整合回路１５の入力インピーダンスとを短時間で整合させることができる。
【００３１】
また、制御量算出部１２は、スミスチャート上で予め定義された軌跡を通るように、整合回路１５の入力インピーダンスを制御するので、整合回路１５の入力インピーダンスを、異なるプラズマ処理装置１０においても同様に変化させることができる。そのため、異なるプラズマ処理装置１０間において、整合処理に要する時間のばらつきを低く抑えることができる。
【００３２】
また、制御量算出部１２は、信号同期処理部２０によって算出されたチャンバ１７のインピーダンスを共通に用いて、高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５のそれぞれの可変容量コンデンサの容量等の制御量を算出する。これにより、制御量算出部１２は、同じタイミングで測定されたチャンバ１７のインピーダンスに基づいて、整合回路１５の入力インピーダンスを調整することができる。そのため、制御発振を抑制することができ、プラズマを安定して生成することができる。
【００３３】
また、制御量算出部１２は、上記したモデル式（１）を用いて、高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５のそれぞれの可変容量コンデンサの容量等のパラメータの制御量を算出する。そのため、各パラメータを個別に算出する場合に比べて、制御発振を抑えることができる。これにより、整合回路１５の入力インピーダンスを目標となる入力インピーダンスに短時間で収束させることができる。
【００３４】
また、本実施例において、信号同期処理部２０、制御量算出部１２、および制御信号生成部１３は、１つの基板１１上に実装されるため、信号同期処理部２０、制御量算出部１２、および制御信号生成部１３がそれぞれ異なる基板上に実装される場合に比べて、基板間の通信が不要となる。これにより、基板間の通信に伴う制御信号の遅延を削減することができ、制御量算出部１２および制御信号生成部１３は、信号同期処理部２０から出力された信号に基づいて、より高速な制御が可能となる。従って、整合回路１５の入力インピーダンスを調整する処理を高速化することができる。
【００３５】
［信号同期処理部２０の構成］
図２は、信号同期処理部２０の一例を示すブロック図である。信号同期処理部２０は、振幅位相算出部２１、振幅位相算出部２２、ＰＬＬ（Phase  Locked  Loop）２３、位相差算出部２４、およびインピーダンス算出部２５を有する。
【００３６】
ＰＬＬ２３は、制御信号生成部１３から出力された制御信号に応じた周波数のクロック信号を生成する。制御信号生成部１３から出力された制御信号は、周波数を設定するためのデジタル値である。そして、ＰＬＬ２３は、生成されたクロック信号を振幅位相算出部２１および振幅位相算出部２２へそれぞれ出力する。ＰＬＬ２３は、信号発生器の一例である。
【００３７】
振幅位相算出部２１は、電力センサ１６から出力された電圧の振幅および位相を算出し、算出された電圧の位相の値を位相差算出部２４へ出力し、算出された電圧の振幅の値をインピーダンス算出部２５へ出力する。振幅位相算出部２１は、増幅器２１０、ＡＤＣ２１１、シフト部２１２、移相器２１３、乗算器２１４、乗算器２１５、ＬＰＦ（Low  Pass  Filter）２１６、ＬＰＦ２１７、振幅算出部２１８、および位相算出部２１９を有する。
【００３８】
増幅器２１０は、振幅算出部２１８から指示されたゲインで、電力センサ１６から出力された電圧の振幅を増幅する。ＡＤＣ２１１は、増幅器２１０によって増幅されたアナログ信号の電圧の波形を、シフト部２１２から出力されたクロック信号のタイミングでデジタル信号に変換する。シフト部２１２は、ＰＬＬ２３から出力されたクロック信号の位相を、位相算出部２１９から出力された制御値に応じてシフトさせる。増幅器２１０は第１の増幅器の一例であり、ＡＤＣ２１１は第１のＡＤＣの一例であり、シフト部２１２は第１の位相調整部の一例である。
【００３９】
乗算器２１４は、ＡＤＣ２１１から出力された信号を、シフト部２１２から出力されたクロック信号の周波数の１／２の周波数のクロック信号と乗算し、乗算結果をＬＰＦ２１６へ出力する。乗算器２１４から出力される乗算結果は、電力センサ１６から出力された電圧の信号のＩ（In  phase）成分である。ＬＰＦ２１６は、乗算器２１４から出力された乗算結果の高周波成分を除去し、高周波成分が除去された信号を振幅算出部２１８および位相算出部２１９へそれぞれ出力する。
【００４０】
移相器２１３は、シフト部２１２から出力されたクロック信号の位相を９０度シフトさせる。乗算器２１５は、ＡＤＣ２１１から出力された信号を、移相器２１３から出力されたクロック信号の周波数の１／２の周波数のクロック信号と乗算し、乗算結果をＬＰＦ２１７へ出力する。乗算器２１５から出力される乗算結果は、電力センサ１６から出力された電圧の信号のＱ（Quadrature  phase）成分である。ＬＰＦ２１７は、乗算器２１５から出力された乗算結果の高周波成分を除去し、高周波成分が除去された信号を振幅算出部２１８および位相算出部２１９へそれぞれ出力する。
【００４１】
位相算出部２１９は、ＬＰＦ２１６から出力された電圧のＩ成分の信号の大きさと、ＬＰＦ２１７から出力された電圧のＱ成分の信号の大きさとに基づいて、電圧の位相を算出する。位相算出部２１９は、例えばＣＯＲＤＩＣ（Coordinate  Rotation  Digital  Computer）アルゴリズムに基づいて、電圧の位相を算出する。そして、位相算出部２１９は、算出された位相を保持する。
【００４２】
そして、位相算出部２１９は、ＰＬＬ２３から出力されたクロック信号の位相に対して、算出された位相が所定値（例えば０度）となるようにするための位相の制御値を算出する。そして、位相算出部２１９は、算出された制御値を、シフト部２１２へ出力する。これにより、シフト部２１２によって移相器２１３および乗算器２１４へ出力されるクロック信号の位相がシフトされ、ＬＰＦ２１６およびＬＰＦ２１７から出力される信号によって特定される電圧の位相が所定値となる。電圧の位相が所定値となった場合、位相算出部２１９は、保持している電圧の位相の値を位相差算出部２４へ出力し、電圧の振幅の出力を振幅算出部２１８に指示する。ここで、電圧の位相が所定値となるということは、シフト部２１２によって位相がシフトされたクロック信号の位相と、電圧の位相とが同期していることを意味する。シフト部２１２によって位相がシフトされたクロック信号の位相と、電圧の位相とが同期することにより、電圧の振幅を精度よく算出することができる。以下では、シフト部２１２によって位相がシフトされたクロック信号の位相と、電圧の位相とが同期していることを、電圧の振幅算出結果と位相算出結果とが同期していると記載する。
【００４３】
振幅算出部２１８は、ＬＰＦ２１６およびＬＰＦ２１７から出力されるそれぞれの信号の振幅を監視し、振幅が大きい方の信号が所定範囲内の振幅となるように、増幅器２１０に指示するゲインを調整する。また、振幅算出部２１８は、位相算出部２１９から振幅の出力を指示された場合、ＬＰＦ２１６およびＬＰＦ２１７から出力されるそれぞれの信号のうち、振幅の大きい方の信号の振幅の値を、電圧の振幅の値としてインピーダンス算出部２５へ出力する。振幅算出部２１８および位相算出部２１９は、第２の算出部の一例である。
【００４４】
振幅位相算出部２２は、電力センサ１６から出力された電流の振幅および位相を算出し、算出された電流の位相を位相差算出部２４へ出力し、算出された電流の振幅をインピーダンス算出部２５へ出力する。振幅位相算出部２２は、増幅器２２０、ＡＤＣ２２１、シフト部２２２、移相器２２３、乗算器２２４、乗算器２２５、ＬＰＦ２２６、ＬＰＦ２２７、振幅算出部２２８、および位相算出部２２９を有する。
【００４５】
増幅器２２０は、振幅算出部２２８から指示されたゲインで、電力センサ１６から出力された電流の振幅を増幅する。ＡＤＣ２２１は、増幅器２２０によって増幅されたアナログ信号の電流の波形を、シフト部２２２から出力されたクロック信号のタイミングでデジタル信号に変換する。シフト部２２２は、ＰＬＬ２３から出力されたクロック信号の位相を、位相算出部２２９から出力された制御値に応じてシフトさせる。増幅器２２０は第２の増幅器の一例であり、ＡＤＣ２２１は第２のＡＤＣの一例であり、シフト部２２２は第２の位相調整部の一例である。
【００４６】
乗算器２２４は、ＡＤＣ２２１から出力された信号を、シフト部２２２から出力されたクロック信号の周波数の１／２の周波数のクロック信号と乗算し、乗算結果をＬＰＦ２２６へ出力する。乗算器２２４から出力される乗算結果は、電力センサ１６から出力された電流の信号のＩ成分である。ＬＰＦ２２６は、乗算器２２４から出力された乗算結果の高周波成分を除去し、高周波成分が除去された信号を振幅算出部２２８および位相算出部２２９へそれぞれ出力する。
【００４７】
移相器２２３は、シフト部２２２から出力されたクロック信号の位相を９０度シフトさせる。乗算器２２５は、ＡＤＣ２２１から出力された信号を、移相器２２３から出力されたクロック信号の周波数の１／２の周波数のクロック信号と乗算し、乗算結果をＬＰＦ２２７へ出力する。乗算器２２５から出力される乗算結果は、電力センサ１６から出力された電流の信号のＱ成分である。ＬＰＦ２２７は、乗算器２２５から出力された乗算結果の高周波成分を除去し、高周波成分が除去された信号を振幅算出部２２８および位相算出部２２９へそれぞれ出力する。
【００４８】
位相算出部２２９は、ＬＰＦ２２６から出力された電流のＩ成分の信号の大きさと、ＬＰＦ２２７から出力された電流のＱ成分の信号の大きさとに基づいて、電流の位相を算出する。位相算出部２２９は、例えばＣＯＲＤＩＣアルゴリズムに基づいて、電流の位相を算出する。そして、位相算出部２２９は、算出された位相を保持する。
【００４９】
そして、位相算出部２２９は、ＰＬＬ２３から出力されたクロック信号の位相に対して、算出された位相が所定値（例えば０度）となるようにするための位相の制御値を算出する。そして、位相算出部２２９は、算出された制御値を、シフト部２２２へ出力する。これにより、シフト部２２２によって移相器２２３および乗算器２２４へ出力されるクロック信号の位相がシフトされ、ＬＰＦ２２６およびＬＰＦ２２７から出力される信号によって特定される電流の位相が所定値となる。電流の位相が所定値となった場合、位相算出部２２９は、保持している電流の位相の値を位相差算出部２４へ出力し、電流の振幅の出力を振幅算出部２２８に指示する。ここで、電流の位相が所定値となるということは、シフト部２２２によって位相がシフトされたクロック信号の位相と、電流の位相とが同期していることを意味する。シフト部２２２によって位相がシフトされたクロック信号の位相と、電流の位相とが同期することにより、電流の振幅を精度よく算出することができる。以下では、シフト部２２２によって位相がシフトされたクロック信号の位相と、電流の位相とが同期していることを、電流の振幅算出結果と位相算出結果とが同期していると記載する。
【００５０】
振幅算出部２２８は、ＬＰＦ２２６およびＬＰＦ２２７から出力されるそれぞれの信号の振幅を監視し、振幅が大きい方の信号が所定範囲内の振幅となるように、増幅器２２０に指示するゲインを調整する。また、振幅算出部２２８は、位相算出部２２９から振幅の出力を指示された場合、ＬＰＦ２２６およびＬＰＦ２２７から出力されるそれぞれの信号のうち、振幅の大きい方の信号の振幅の値を、電流の振幅の値としてインピーダンス算出部２５へ出力する。振幅算出部２２８および位相算出部２２９は、第２の算出部の一例である。
【００５１】
位相差算出部２４は、振幅位相算出部２１から出力された電圧の位相と、振幅位相算出部２２から出力された電流の位相とに基づいて、電圧と電流の位相差を算出する。そして、位相差算出部２４は、算出された位相差をインピーダンス算出部２５へ出力する。
【００５２】
インピーダンス算出部２５は、振幅位相算出部２１から出力された電圧の振幅と、振幅位相算出部２２から出力された電流の振幅とに基づいて、電圧および電流の振幅比を算出する。そして、インピーダンス算出部２５は、算出された振幅比と、位相差算出部２４から出力された位相差とに基づいて、インピーダンスを算出する。そして、インピーダンス算出部２５は、算出されたインピーダンスを、制御量算出部１２へ出力する。
【００５３】
ここで、本実施例の振幅位相算出部２１において、位相算出部２１９は、算出された電圧の位相が所定値（例えば０度）となるように、シフト部２１２へ制御値をフィードバックされる。これにより、ＬＰＦ２１６およびＬＰＦ２１７から出力される電圧の位相を所定値に合わせることができ、振幅算出部２１８において検出される電圧の振幅の精度を向上させることができる。振幅位相算出部２２においても同様に、振幅算出部２２８において検出される電流の振幅の精度を向上させることができる。これにより、信号同期処理部２０によって算出されるインピーダンスの精度を向上させることができる。
【００５４】
また、振幅算出部２１８は、ＬＰＦ２１６およびＬＰＦ２１７から出力されるそれぞれの信号の振幅を監視し、振幅が大きい方の信号が所定範囲内の振幅となるように、増幅器２１０に指示するゲインを調整する。これにより、５０Ω等の所定のインピーダンスとは異なるインピーダンスにおいて電力センサ１６によって測定された電圧であっても、電圧のレンジを自動調整することができるので、より正確に電圧の振幅を算出することができる。振幅算出部２２８についても同様に、振幅が大きい方の信号が所定範囲内の振幅となるように、増幅器２２０に指示するゲインを調整する。これにより、５０Ω等の所定のインピーダンスとは異なるインピーダンスにおいて電力センサ１６によって測定された電流であっても、電流のレンジを自動調整することができるので、より正確に電流の振幅を算出することができる。
【００５５】
また、１つのＰＬＬ２３によって生成されたクロック信号が、信号同期処理部２０内の各部において共通に使用されるため、信号同期処理部２０内の各ブロックのタイミングのずれを小さくすることができ、電圧および電流の振幅および位相を精度よく算出することができる。これにより、インピーダンスの算出精度を向上させることができる。
【００５６】
また、ＰＬＬ２３は、制御信号生成部１３から出力された制御値に基づいてクロック信号を生成するため、高周波電源１４から出力される高周波電力の周波数との周波数のずれが少ないクロック信号を生成することができる。そのため、電圧および電流の振幅および位相を精度よく算出することができる。これにより、インピーダンスの算出精度を向上させることができる。
【００５７】
図３は、実施例１におけるプラズマ処理装置１０の等価回路の一例を示す図である。本実施例において、電力センサ１６は、高周波電源１４から出力され整合回路１５を介してチャンバ１７に供給される高周波電力の伝送路において、整合回路１５とチャンバ１７との間のノードに接続される。そのため、信号同期処理部２０は、電力センサ１６による測定値に基づいて、プラズマを含むチャンバ１７のインピーダンスを測定することができる。
【００５８】
ここで、例えば図４に示すように、電力センサが高周波電源１４と整合回路１５の間のノードに接続されている場合、電力センサによる測定値に基づいて測定されるインピーダンスは、整合回路１５のインピーダンスと、プラズマを含むチャンバ１７のインピーダンスとの合成インピーダンスとなる。図４は、比較例１におけるプラズマ処理装置１０の等価回路の一例を示す図である。
【００５９】
そのため、図４の例では、測定されたインピーダンスに基づいて、整合回路１５のインピーダンスと、プラズマを含むチャンバ１７のインピーダンスとを別々に推定することになる。それぞれのインピーダンスを正確に推定することは難しいため、推定結果にはある程度の誤差が含まれる。図４に示した比較例１のプラズマ処理装置１０では、誤差要因は、２つ、即ち、整合回路１５のインピーダンス、および、プラズマを含むチャンバ１７のインピーダンスとなる。
【００６０】
これに対し、本実施例のプラズマ処理装置１０では、図３に示したように、電力センサ１６の測定値に基づいて、プラズマを含むチャンバ１７のインピーダンスが算出される。そして、整合回路１５の回路モデルに基づいて、整合回路１５の現在の入力インピーダンスが推定される。整合回路１５の現在の入力インピーダンスを正確に推定することは難しいものの、誤差要因は、１つ、即ち、整合回路１５のインピーダンスである。そのため、図４に示した比較例１のプラズマ処理装置１０に比べて、誤差要因を少なくすることができる。
【００６１】
また、整合回路１５の構造は、チャンバ１７の構造よりも単純であるため、整合回路１５のインピーダンスを推定する方が、プラズマを含むチャンバ１７のインピーダンスを推定するよりも誤差が少ない。従って、本実施例のプラズマ処理装置１０は、整合回路１５のインピーダンスおよびプラズマを含むチャンバ１７のインピーダンスを、比較例１のプラズマ処理装置１０よりも精度よく算出することができる。
【００６２】
［整合処理］
図５は、インピーダンスの整合処理の一例を示すフローチャートである。プラズマ処理装置１０は、チャンバ１７内にプラズマを生成する際に、本フローチャートに示す整合処理を実行する。
【００６３】
まず、電力センサ１６は、整合回路１５を介してチャンバ１７に供給される高周波電力の電圧および電流を測定する（Ｓ１０）。そして、電力センサ１６は、電圧および電流の測定結果を信号同期処理部２０へ出力する。
【００６４】
次に、信号同期処理部２０は、電力センサ１６から出力された高周波電力の電圧および電流の測定結果と、制御信号生成部１３から出力された制御信号とに基づいて、チャンバ１７内に生成されたプラズマのインピーダンスを含むチャンバ１７のインピーダンスを算出する（Ｓ１１）。そして、信号同期処理部２０は、算出されたチャンバ１７のインピーダンスを制御量算出部１２へ出力する。
【００６５】
次に、制御量算出部１２は、信号同期処理部２０によって算出されたチャンバ１７のインピーダンスに基づいて、整合回路１５の現在の入力インピーダンスを算出する。そして、制御量算出部１２は、整合回路１５の現在の入力インピーダンスの値が、目標値から所定範囲内の値であるか否かを判定する（Ｓ１２）。整合回路１５の現在の入力インピーダンスの値が、目標値から所定範囲内の値である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、本フローチャートに示された整合処理は終了する。
【００６６】
一方、整合回路１５の現在の入力インピーダンスの値が、目標値から所定範囲内の値ではない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、制御量算出部１２は、整合回路１５の入力インピーダンスが目標となる入力インピーダンスに近づくようにするための高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５内のそれぞれの可変容量コンデンサの容量を算出する（Ｓ１３）。そして、制御量算出部１２は、算出されたこれらの制御量を制御信号生成部１３へ出力する。
【００６７】
次に、制御信号生成部１３は、制御量算出部１２から出力された高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５のそれぞれの可変容量コンデンサの容量の制御量に対して、それぞれ制御信号を生成する（Ｓ１４）。そして、制御信号生成部１３は、生成された制御信号を、発振器１４０、増幅器１４１、および整合回路１５へそれぞれ出力する（Ｓ１５）。そして、再びステップＳ１０に示された処理が実行される。
【００６８】
ここで、高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５のそれぞれの可変容量コンデンサの容量の制御量が、他のパラメータの制御量とは無関係にそれぞれ独立に算出された場合、これらのパラメータの制御量が同時に適用されると、制御発振が起る可能性がある。そのため、いずれかのパラメータの制御量が適用される場合、他のパラメータの制御が固定される。
【００６９】
具体的には、例えば図６に示されるように、時刻０から時刻ｔ1までの期間では、高周波電力の大きさの制御量が適用され、高周波電力の周波数や整合回路１５のインピーダンスは固定される。また、時刻ｔ1から時刻ｔ2までの期間および時刻ｔ3から時刻ｔ4までの期間では、高周波電力の周波数の制御量が適用され、高周波電力の大きさや整合回路１５のインピーダンスは固定される。また、時刻ｔ2から時刻ｔ3までの期間および時刻ｔ4から時刻ｔ5までの期間では、整合回路１５のインピーダンスの制御量が適用され、高周波電力の周波数や大きさは固定される。図６は、比較例２における整合処理の一例を示す図である。この場合のスミスチャート上での整合回路１５の入力インピーダンスの軌跡は、例えば図７のようになる。図７は、比較例２における整合回路１５の入力インピーダンスの変化の一例を示す図である。
【００７０】
このように、各パラメータの制御量が、他のパラメータの制御量とは無関係にそれぞれ独立に算出された場合、各パラメータの制御量を同時に適用することが難しいため、インピーダンスの整合処理に要する時間が長くなる。また、パラメータの数が多くなれば、インピーダンスの整合処理に要する時間はさらに長くなる。
【００７１】
これに対し、本実施例のプラズマ処理装置１０では、高周波電力の周波数、高周波電力の大きさ、および、整合回路１５のそれぞれの可変容量コンデンサの容量等の各パラメータの制御量は、上記したモデル式（１）に基づいて、他のパラメータとのバランスを考慮して決定される。そのため、各パラメータの制御量を同時に適用しても、制御発振が起る可能性が低い。そのため、例えば図８に示すように、複数のパラメータの制御量を同時に適用することができ、インピーダンスの整合処理に要する時間を、比較例２のプラズマ処理装置１０よりもずっと短縮することができる。図８は、実施例１における整合処理の一例を示す図である。この場合のスミスチャート上での整合回路１５の入力インピーダンスの軌跡は、例えば図９に示された実線のようになる。図９は、整合回路１５の入力インピーダンスの変化の一例を示す図である。
【００７２】
ここで、電力センサ１６によって測定された電圧の位相に対して、シフト部２１２から出力されたクロック信号の位相が遅れている場合、振幅算出結果と位相算出結果とは同期していない。そのため、例えば図９の点線で示されるように、整合回路１５の入力インピーダンスは、所望の軌跡（例えば図９の四角が付された実線の軌跡）からずれた軌跡で変化する。位相の遅れが小さい場合（例えば数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの高周波電力に対して例えば１μ秒程度の場合）、整合回路１５の入力インピーダンスは、例えば図９の三角が付された点線で示された軌跡で変化する。また、位相の遅れが比較的大きい場合（例えば数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの高周波電力に対して例えば１０μ秒程度の場合）、整合回路１５の入力インピーダンスは、例えば図９の丸が付された点線で示された軌跡で変化する。このように、電力センサ１６によって測定された電圧の位相に対して、シフト部２１２から出力されたクロック信号の位相の遅れが大きい程、信号同期処理部２０によって算出されるインピーダンスの誤差が大きくなる。これにより、整合回路１５の入力インピーダンスの変化の軌跡と、所望の軌跡との乖離が大きくなる。そのため、プラズマの安定的な制御が困難となる。
【００７３】
これに対し、本実施例の振幅位相算出部２１において、位相算出部２１９は、算出された位相を、シフト部２１２へフィードバックする。これにより、振幅位相算出部２１は、電力センサ１６によって測定された電圧の位相に対する、シフト部２１２から出力されたクロック信号の位相の遅れを調整することができ、振幅算出結果と位相算出結果とを同期させることができる。振幅位相算出部２２に関しても同様である。これにより、信号同期処理部２０は、電力センサ１６によって測定された電圧および電流の振幅および位相を精度よく算出することができる。そして、プラズマ処理装置１０は、チャンバ１７内のプラズマのインピーダンスの変化に合わせて、整合回路１５の入力インピーダンスの変化が所望の軌跡となるように精度よく制御することができる。これにより、プラズマの安定的な制御が可能となる。
【００７４】
また、本実施例では、各パラメータの制御量を同時に適用することができるため、インピーダンスの整合処理に要する時間を短縮することができる。なお、各パラメータの制御量を同時に適用することができるため、パラメータの数が多い場合であっても、インピーダンスの整合処理に要する時間はほとんど変わらない。
【００７５】
以上、実施例１について説明した。上記説明から明らかなように、本実施例のプラズマ処理装置１０によれば、短時間でインピーダンスの整合処理を完了させることができ、安定したプラズマを迅速に着火することができる。
【実施例２】
【００７６】
実施例１では、整合回路１５とチャンバ１７との間のノードに接続された電力センサ１６によって測定された高周波電力の電圧および電流に基づいて、整合回路１５の現在のインピーダンスが推定された。これに対し、実施例２では、さらに、高周波電源１４と整合回路１５との間のノードに接続された電力センサ１８も用いて、整合回路１５の現在のインピーダンスが推定される。これにより、より精度よく整合回路１５の現在のインピーダンスを推定することができ、インピーダンスの整合処理をより高速化することができる。
【００７７】
［プラズマ処理装置１０］
図１０は、実施例２におけるプラズマ処理装置１０の一例を示すブロック図である。プラズマ処理装置１０は、例えば図１０に示すように、信号同期処理部２０−１、信号同期処理部２０−２、制御量算出部１２、制御信号生成部１３、高周波電源１４、整合回路１５、電力センサ１６、チャンバ１７、および電力センサ１８を備える。本実施例において、信号同期処理部２０−１、信号同期処理部２０−２、制御量算出部１２、および制御信号生成部１３は、１つの基板１１上に実装される。なお、以下では、信号同期処理部２０−１および２０−２のそれぞれを区別することなく総称する場合に単に信号同期処理部２０と記載する。また、図１０に示されたプラズマ処理装置１０の各ブロックにおいて、図１に示されたブロックと同じ符号が付されたブロックは、以下に説明する点を除き、図１において説明されたブロックと同様の機能を有するため、重複する説明を省略する。
【００７８】
電力センサ１６は、電圧および電流の測定結果を信号同期処理部２０−１へ出力する。電力センサ１８は、高周波電源１４と整合回路１５との間の高周波電力の伝送路において、高周波電源１４と整合回路１５との間のノードに接続される。電力センサ１８は、高周波電源１４から出力される高周波電力の電圧および電流を測定し、電圧および電流の測定結果を信号同期処理部２０−２へ出力する。電力センサ１８は、第２の測定部の一例である。
【００７９】
信号同期処理部２０−１は、電力センサ１６から出力された高周波電力の電圧および電流の測定結果と、制御信号生成部１３から出力された制御信号とに基づいて、チャンバ１７内に生成されたプラズマのインピーダンスを含むチャンバ１７のインピーダンスを算出する。そして、信号同期処理部２０−１は、算出されたチャンバ１７のインピーダンスを制御量算出部１２へ出力する。
【００８０】
信号同期処理部２０−２は、電力センサ１８から出力された高周波電力の電圧および電流の測定結果と、制御信号生成部１３から出力された制御信号とに基づいて、整合回路１５とチャンバ１７の合成インピーダンスを算出する。そして、信号同期処理部２０−２は、算出された合成インピーダンスを制御量算出部１２へ出力する。信号同期処理部２０−１および２０−２のそれぞれの内部構成は、図２を用いて説明した実施例１の信号同期処理部２０の構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００８１】
制御量算出部１２は、信号同期処理部２０−１によって算出されたチャンバ１７のインピーダンスと、信号同期処理部２０−２によって算出された合成インピーダンスとに基づいて、整合回路１５の現在の入力インピーダンスを算出する。
【００８２】
図１１は、実施例２におけるプラズマ処理装置１０の等価回路の一例を示す図である。例えば図１１に示すように、信号同期処理部２０−１は、電力センサ１６によって測定された電圧および電流に基づいてチャンバ１７のインピーダンスＺ２を算出することができる。信号同期処理部２０−２は、電力センサ１８によって測定された電圧および電流に基づいて整合回路１５のインピーダンスＺ１とチャンバ１７のインピーダンスＺ２の合成インピーダンスを算出することができる。そして、制御量算出部１２は、整合回路１５のインピーダンスＺ１とチャンバ１７のインピーダンスＺ２の合成インピーダンスから、チャンバ１７のインピーダンスＺ２を引くことにより、整合回路１５のインピーダンスＺ１を算出することができる。
【００８３】
ここで、信号同期処理部２０−１は、電力センサ１６によって測定された電圧および電流に基づいてチャンバ１７のインピーダンスＺ２を算出しており、信号同期処理部２０−２は、電力センサ１８によって測定された電圧および電流に基づいて整合回路１５とチャンバ１７の合成インピーダンスを算出している。そのため、回路モデル等を用いてインピーダンスを推定する場合に比べて、インピーダンスＺ２および合成インピーダンスを、より精度よく算出することができる。特に、本実施例では、図２を用いて説明した内部構成を有する信号同期処理部２０−１および２０−２を用いているため、インピーダンスＺ２および合成インピーダンスを、高い精度で算出することができる。
【００８４】
また、本実施例では、インピーダンスＺ２および合成インピーダンスが高い精度で算出されるため、合成インピーダンスから、チャンバ１７のインピーダンスＺ２を引くことにより、整合回路１５のインピーダンスＺ１を高い精度で算出することができる。
【００８５】
［ハードウェア］
上記した実施例１における信号同期処理部２０、制御量算出部１２、および制御信号生成部１３は、１つの基板１１上に構成された、例えば図１２に示すコンピュータ３０により実現される。図１２は、信号同期処理部２０、制御量算出部１２、および制御信号生成部１３の機能を実現するコンピュータ３０のハードウェアの一例を示す図である。
【００８６】
コンピュータ３０は、例えば図１２に示すように、メモリ３１、プロセッサ３２、および入出力インターフェイス３３を有する。入出力インターフェイス３３は、高周波電源１４、整合回路１５、電力センサ１６、および電力センサ１８との間で信号の送受信を行う。メモリ３１には、例えば信号同期処理部２０、制御量算出部１２、および制御信号生成部１３の機能を実現するための各種プログラムやデータ等が格納される。プロセッサ３２は、メモリ３１からプログラムを読出し、読み出したプログラムを実行することにより、例えば信号同期処理部２０、制御量算出部１２、および制御信号生成部１３の各機能を実現する。
【００８７】
なお、メモリ３１内のプログラムやデータ等は、必ずしも全てが最初から全てがメモリ３１内に記憶されていなくてもよい。例えば、コンピュータ３０に挿入されるメモリカードなどの可搬型記録媒体にプログラムやデータ等が記憶され、コンピュータ３０がこのような可搬型記録媒体からプログラムやデータ等を適宜取得して実行するようにしてもよい。また、プログラムやデータ等を記憶させた他のコンピュータまたはサーバ装置などから、無線通信回線、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介して、コンピュータ３０がプログラムを適宜取得して実行するようにしてもよい。
【００８８】
［その他］
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００８９】
例えば、上記した実施例１では、１つの高周波電源１４によって生成された高周波電力がチャンバ１７に供給される場合を例に説明したが、開示の技術はこれに限られず、複数の高周波電源１４によって生成された異なる周波数の高周波電力がチャンバ１７に供給されてもよい。この場合、プラズマ処理装置１０には、それぞれの周波数の高周波電力を生成する高周波電源１４毎に、信号同期処理部２０、制御量算出部１２、制御信号生成部１３、整合回路１５、および電力センサ１６が、それぞれ１つずつ設けられる。
【００９０】
実施例２についても同様に、複数の高周波電源１４によって生成された異なる周波数の高周波電力がチャンバ１７に供給される場合、プラズマ処理装置１０には、それぞれの周波数の高周波電力を生成する高周波電源１４毎に、信号同期処理部２０−１、信号同期処理部２０−２、制御量算出部１２、制御信号生成部１３、整合回路１５、電力センサ１６、および電力センサ１８が、それぞれ１つずつ設けられる。
【００９１】
また、上記した各実施例において、信号同期処理部２０が有するそれぞれの処理ブロックは、実施例における信号同期処理部２０の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて機能別に区分したものである。そのため、処理ブロックの区分方法やその名称によって、開示の技術が制限されることはない。また、上記した各実施例における信号同期処理部２０がそれぞれ有する各処理ブロックは、処理内容に応じてさらに多くの処理ブロックに細分化することもできるし、複数の処理ブロックを１つの処理ブロックに統合することもできる。また、それぞれの処理ブロックによって実行される処理は、ソフトウェアによる処理として実現されてもよく、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）等の専用のハードウェアにより実現されてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１０  プラズマ処理装置
１１  基板
１２  制御量算出部
１３  制御信号生成部
１４  高周波電源
１４０  発振器
１４１  増幅器
１５  整合回路
１６  電力センサ
１７  チャンバ
１８  電力センサ
２０  信号同期処理部
２１  振幅位相算出部
２１０  増幅器
２１１  ＡＤＣ
２１２  シフト部
２１３  移相器
２１４  乗算器
２１５  乗算器
２１６  ＬＰＦ
２１７  ＬＰＦ
２１８  振幅算出部
２１９  位相算出部
２２  振幅位相算出部
２２０  増幅器
２２１  ＡＤＣ
２２２  シフト部
２２３  移相器
２２４  乗算器
２２５  乗算器
２２６  ＬＰＦ
２２７  ＬＰＦ
２２８  振幅算出部
２２９  位相算出部
２３  ＰＬＬ
２４  位相差算出部
２５  インピーダンス算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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