CN103650645B - 等离子体生成用电源装置以及等离子体生成参数设定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种等离子体生成用电源装置,其能够缩短到阻抗匹配为止的时间,能够提高处理效率。该等离子体生成用电源装置具备:基准信号生成部,其生成预定频率的基准信号;功率放大部,其对基准信号进行功率放大而生成高频功率信号;检测部,其检测高频功率信号中包括的行波功率和反射波功率;控制部,其使基准信号的频率发生变化,使功率放大部中的放大率发生变化,其中,进行以下的等离子体生成动作,即在第一时间,进行控制使得将基准信号固定为第一频率而反射波功率成为第一功率值以下,在其后的第二时间,扫描基准信号的频率使得反射波功率成为第二功率值以下,并且进行找出第一频率、第一时间、第二时间的最优值的等离子体生成参数设定动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种为了生成等离子体而使用的高频电源装置即等离子体生成用电源装置、以及等离子体生成参数设定方法,例如是涉及在对用于制造半导体集成电路装置(以下称为IC)的基板进行等离子体灰化等等离子体处理的等离子体处理装置中,为了生成等离子体而使用的等离子体生成用电源装置、以及等离子体生成参数设定方法。
背景技术
例如,在IC、LSI等半导体器件的制造工序中,在蚀刻工序后,为了分解除去由不需要的有机物构成的抗蚀剂,使用一种等离子体灰化装置(灰化装置),其使用通过在含有氧气的氛围中放电而产生的氧等离子体。在这样的等离子体灰化装置中,例如在容纳了基板的反应管内导入氧气,从高频电源向卷绕在该反应管周围而设置的线圈提供电流,在反应管内部的气体中引起放电而产生等离子体。通过包括由放电而生成的原子团、离子化分子的气体,基板上的抗蚀剂被灰化,成为二氧化碳、水等而被除去。
这时,为了生成等离子体,使来自高频电源的输出频率与负载阻抗匹配,但共振频率也根据气体的种类、压力、或施加功率而变动,因此使来自高频电源的输出频率逐渐变化而进行阻抗匹配。如果到阻抗匹配为止的时间延长,则高频电源的输出电路元件长时间暴露于来自负载的反射波,由此受到压力(热损伤)从而元件的寿命变短。另外,如果到阻抗匹配为止的时间延长,则灰化装置的处理效率(流率)降低。在下述的专利文献1中,公开了以下的技术,即、使高频电源的振荡频率变化使得反射波功率最小而进行阻抗匹配。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-049000号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于:提供一种等离子体生成用电源装置、等离子体生成参数设定方法,其为了解决上述问题,缩短到阻抗匹配为止的时间,降低高频电源的输出电路元件由于来自负载的反射波受到的压力、或提高等离子体处理装置的处理效率。
解决问题的方案
用于解决上述问题的、本发明的等离子体生成用电源装置的代表性结构如下。即,具备:
基准信号生成部,其生成预定频率的基准信号;
功率放大部,其对上述基准信号进行功率放大从而生成高频功率信号;
检测部,其检测上述高频功率信号中包括的行波功率和反射波功率;
控制部,其针对上述基准信号生成部使基准信号的频率发生变化,针对上述功率放大部使功率放大率发生变化,其中,将由上述功率放大部生成的高频功率信号提供给设置在外部而生成等离子体的等离子体生成部,该等离子体生成用电源装置的特征在于,
上述控制部构成为进行以下的等离子体生成动作,即在向上述等离子体生成部提供上述高频功率信号时,在预定的第一时间,进行控制使得将上述基准信号的频率固定为预定的开始频率而上述反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,进行从上述开始频率向预定的目标频率扫描上述基准信号的频率的等离子体生成动作,使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,并且构成为针对上述等离子体生成动作的参数即上述开始频率、上述第一时间、上述第二时间进行等离子体生成参数设定动作,上述等离子体生成参数设定动作构成为进行以下的开始频率设定动作,即将上述开始频率设定为从预先设定的默认值接近上述目标频率的值,并将上述第一时间和上述第二时间设定为预先设定的默认值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述开始频率的更新值而设定为新的开始频率,接着,进行以下的开始频率发送时间设定动作,即将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第二时间设定为预先设定的默认值,将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间,接着,进行以下的频率扫描时间设定动作,即将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第一时间设定为上述第一时间的更新值,将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间。
本发明的等离子体生成参数设定方法的代表性结构如下。即,是一种设定在进行以下的等离子体生成动作的等离子体生成方法中使用的参数的设定方法,该等离子体生成动作在向生成等离子体的等离子体生成部提供高频功率信号时,在预定的第一时间,使得将上述高频功率信号的频率固定为预定的开始频率,且上述高频功率信号中包括的反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,从上述开始频率向预定的目标频率扫描上述高频功率信号的频率使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,其中,上述参数是指上述开始频率、上述第一时间、上述第二时间,该等离子体生成参数设定方法的特征在于,具备:将上述开始频率设定为从预先设定的默认值接近上述目标频率的值,并将上述第一时间和上述第二时间设定为预先设定的默认值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述开始频率的更新值而设定为新的开始频率的开始频率设定步骤;将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第二时间设定为预先设定的默认值,将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间的开始频率发送时间设定步骤;
在将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第一时间设定为上述第一时间的更新值,将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间的频率扫描时间设定步骤。
发明效果
根据上述结构,能够缩短到阻抗匹配的时间,降低高频电源的输出电路元件由于来自负载的反射波受到的压力,或提高等离子体处理装置的处理效率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的在等离子体灰化装置中使用的等离子体处理单元的垂直截面图。
图2是表示本发明的实施方式的等离子体生成用电源装置的结构的图。
图3是表示本发明的实施方式的等离子体生成时序中的行波和反射波的时间变化的图。
图4是构成本发明的实施方式的等离子体生成时序最优化处理的、默认值下的动作确认处理的流程图。
图5是构成本发明的实施方式的等离子体生成时序最优化处理的、开始频率设定处理的流程图。
图6是构成本发明的实施方式的等离子体生成时序最优化处理的、开始频率发送时间设定处理的流程图。
图7是构成本发明的实施方式的等离子体生成时序最优化处理的、频率扫描时间设定处理的流程图。
具体实施方式
接着,参照附图说明本发明的实施方式。在本发明的实施方式中,作为例子表示被用作半导体制造装置的等离子体灰化装置中的等离子体生成用电源装置。图1是表示本发明的实施方式的在等离子体灰化装置中使用的等离子体处理单元10的垂直截面图。
等离子体处理单元10是对半导体衬底、半导体元件通过干式处理而实施灰化的高频无电极放电型的等离子体处理单元。等离子体处理单元10如图1所示,具备生成等离子体的空间即等离子体生成空间30、容纳半导体衬底等晶片20的处理空间45、处理空间45的下方的第一排气室74、第二排气室76、共振线圈32等的等离子体生成部、向该等离子体生成部提供高频电力的等离子体生成用电源装置40等。等离子体生成空间30和处理空间45相连,由等离子体生成空间30和处理空间45构成处理室。例如在作为水平的架台的基座板48的上侧配置上述等离子体生成部,在基座板48的下侧配置处理空间45而构成等离子体处理单元10。
等离子体生成部由以下构成:反应容器31,其构成为能够减压,并且提供等离子体用的反应气体;共振线圈32,其卷绕在反应容器31的外周;外侧屏蔽52,其配置在共振线圈32的外周,并且电气接地。共振线圈32是用于在反应容器31内部的气体中使其放电而产生等离子体的线圈。
在本例子中,反应容器31由高纯度的石英玻璃、陶瓷形成为圆筒状,形成等离子体生成空间30。在本例子中,处理室侧壁68由铝形成,形成处理空间45。等离子体生成空间30、处理空间45、第一排气室74、第二排气室76之间连通,能够通过气体。等离子体生成空间30、处理空间45、第一排气室74、第二排气室76通过顶板54和底板69将上下端气密地密封。
在处理空间45的下部,设置被多个(例如4个)支柱61支持的基座(基板载置部)11。在基座11上载置作为被处理衬底的晶片20。
在基座11的下方配设排气板65。排气板65经由导轴67固定在底板69上。将升降基板71设置为以导轴67为引导自由升降地运动。升降基板71支持至少3个升降销13。
升降销13贯通基座11,在升降销13的顶部设置有支持晶片20的晶片支持部14。通过升降销13的升降,能够将晶片20载置在基座11上,或者从基座11升起。经由底板69,升降驱动部(省略图示)的升降轴73与升降基板71连结。升降驱动部使升降轴73升降,从而晶片支持部14经由升降基板71和升降销13进行升降。
在基座11下方的排气板65设置排气连通孔75。通过排气连通孔75,第一排气室74与设置在第一排气室74的下方的第二排气室76连通。第二排气室76由排气板65和底板69形成。第二排气室76与贯通底板69的排气管80连通。在排气管80上,从气体流动的上游开始顺序地设置作为压力调整阀的APC(自动压力控制器)阀81、作为真空排气装置的真空泵82。真空泵82构成为:对处理室内进行真空排气使得处理室内的压力成为预定的压力(真空度)。APC阀81与后述的控制部90电连接。控制部90构成为:对APC阀81的开度、后述的气体供给单元的流量控制装置进行控制使得处理室内的压力在希望的定时成为希望的压力。由排气管80、APC阀81、真空泵82构成气体排气部。
在反应容器31的上部的顶板54上,在气体导入口33附设从气体供给单元伸长并且用于提供所需要的等离子体产生用的反应气体的气体供给管55。气体供给管55与氧气供给管21连接。在氧气供给管21上,从气体流动的上游开始顺序地分别设置提供氧气的氧气源24、作为流量控制装置的MFC(质量流量控制器)23、以及开闭阀22。由氧气供给管21、氧气源24、MFC23、开闭阀22构成气体供给部。
MFC23和开闭阀22与后述的控制部90电连接。控制部90控制MFC23和开闭阀22,使得所提供的气体的种类在希望的定时成为希望的气体种类,而且所提供的气体的流量在希望的定时成为希望的流量。
另外,在反应容器31内,设置有用于使从气体导入口33导入的反应气体沿着反应容器31的内壁流动的大致圆板形的由石英构成的挡板60。
共振线圈32形成预定波长的驻波,因此设定卷绕直径、卷绕间距、匝数使得以固定的波长模式进行共振。即,将共振线圈32的电气长度设定为从等离子体生成用电源装置40提供的电力的预定频率下的1个波长的整数倍(1倍、2倍……)、或者相当于半波长或1/4波长的长度。例如,1个波长的长度在27.12MHz的情况下约为11米。
共振线圈32的两端电接地,但在本装置的最初的设置时、或处理条件变更时,对该共振线圈的电气长度进行微调整,因此共振线圈32的至少一端经由可动丝锥62而接地。图1中的符号64表示另一方的固定接地。进而,在本装置的最初的设置时、或处理条件变更时,对共振线圈32的阻抗进行微调整,因此在共振线圈32的接地的两端之间,由可动丝锥63构成供电部。
即,共振线圈32在两端具备电气接地的接地部,并且在各接地部之间具备从等离子体生成用电源装置40提供电力的供电部,并且至少一个接地部成为能够调整位置的可变式接地部,另外供电部成为能够调整位置的可变式供电部。
为了对共振线圈32向外侧的电磁波泄漏进行屏蔽,并且在与共振线圈32之间形成构成共振电路所需要的电容成分,而设置外侧屏蔽52。一般使用铝合金、铜或铜合金等导电性材料而圆筒状地形成外侧屏蔽52。从共振线圈32的外周例如间隔5~150mm左右来配置外侧屏蔽52。
控制部90除了如后述那样控制等离子体生成用电源装置40以外,还进行等离子体灰化装置的各构成部的控制。控制部90根据处理方法(灰化处理的控制时序),进行处理室内的温度控制、压力控制、处理气体等的流量控制、以及将晶片运入处理室内等的机械驱动控制等。控制部90与显示部92、受理来自操作者的指示的操作部91、存储各种数据和处理方法等的存储部93连接。
作为硬件结构,控制部90具备CPU(中央运算单元)、存储CPU的动作程序的存储器。
接着,使用图2说明等离子体生成用电源装置40的结构。图2是表示本发明的实施方式的等离子体生成用电源装置的结构的图。
在图2中,41是生成预定的频率的基准信号的基准信号生成部,在本例子中是频率合成器电路。频率合成器电路41例如与产生用于参照的参照频率信号的水晶振荡器(未图示)连接,根据来自该水晶振荡器的参照频率信号,从频率合成器电路41输出该参照频率信号的整数倍、或用整数除所得的频率的基准频率信号(例如27.12MHz)。也可以不使用水晶振荡器,而使用外部的参照时钟信号。
另外,频率合成器电路41能够根据来自控制部90的指示,以上述基准频率信号为中心在预定的范围内变更其输出频率。
42是对由频率合成器电路41生成的预定频率的基准信号的功率进行放大而生成高频功率信号的功率放大部。由功率放大部42生成的高频功率信号经由后述的检测部43输出到作为负载的共振线圈32。检测部43例如由CM型方向性耦合器构成,从由功率放大部42输出的高频功率信号中检测出该高频功率信号中包括的行波功率和反射波功率,输出到控制部90。
控制部90根据由检测部43检测出的反射波功率,控制频率合成器电路41使得该反射波功率减小,另外根据由检测部43检测出的行波功率和反射波功率,控制功率放大部42使得成为预定的功率放大率。
此外,也可以与控制处理室的压力等的控制部分别地设置控制等离子体生成用电源装置40的控制部。
接着,使用图3说明等离子体生成用电源装置40的等离子体生成动作的概要。图3是表示本发明的实施方式的等离子体生成时序的图。
在图3中,横轴表示时间。纵轴(左)表示从等离子体生成用电源装置40向作为负载的共振线圈32提供施加的电力。纵轴(右)表示从等离子体生成用电源装置40向作为负载的共振线圈32提供施加的电力的频率。
将频率合成器电路41的输出频率设定为预定的开始频率F1(例如约30MHz),在图3的时刻t1,开始电力施加、即在功率放大部42中开始功率放大(RF-ON)。将开始频率F1设定为比向等离子体生成空间30提供等离子体生成用气体时的共振线圈32的共振频率要高。在本实施方式中,如后述那样,通过从开始频率F1开始逐渐降低频率合成器电路41的输出频率,而经过反共振频率达到共振频率。通过在反共振频率下施加电力,能够高效地对等离子体生成用气体施加能量,能够容易地生成等离子体。
如果在时刻t1开始功率放大(RF-ON),则伴随着施加功率的增加,行波功率RF和反射波功率PR增加。在图3中,从时刻t1到时刻t3,行波功率RF和反射波功率PR是同等程度的值。如果在时刻t2反射波功率PR的值达到能够允许的最大反射波功率PRmax(例如约1kW),则停止施加功率的增加,在将反射波功率PR抑制在最大反射波功率PRmax以下的状态下,从时刻t2到t3以预定时间将施加功率大致维持在固定水平。
这样,在从开始时刻t1到t3的T1时间(例如约500ms期间)维持为开始频率F1的状态下,向离子体生成空间30内的等离子体生成用气体提供用于电离后进行等离子体化的能源。
此外,将反射波功率PR的值抑制在最大反射波功率PRmax以下的理由是为了防止电力放大部42的输出设备被破坏。
如果经过T1时间而成为时刻t3,则在从时刻t3到时刻t6的T2时间(例如约800ms期间)中,进行频率扫描动作,使得频率合成器电路41的输出频率从开始频率F1(例如约30MHz)向目标频率F2(例如约25MHz)逐渐变化。在图3的例子中,从开始频率F1开始逐渐降低频率,伴随此,逐渐改善了阻抗匹配。在降低频率的途中,如果在时刻t5成为频率FM1,接近匹配频率(共振频率)FM2,则阻抗匹配急剧进展,在时刻t7,成为阻抗匹配成为最优、而反射波的功率最小的状态。这样,实际的频率扫描时间比所设定的频率扫描时间即T2时间短。
在该期间,随着阻抗从频率扫描开始(时刻t3)逐渐进行匹配,反射波功率PR降低,因此在保持将反射波功率PR抑制在最大反射波功率PRmax以下的状态的同时,增加施加功率。由此,能够在抑制反射波功率PR的增加的同时增加施加行波功率RF。在图3中,表示出从时刻t3到时刻t5一边逐渐减少反射波功率PR一边增加行波功率PF的情况。
另外,如果从频率扫描开始(时刻t3)经过时间而成为时刻t4,则行波功率PF和反射波功率PR之间的差增大,该差为预定值、例如100W以上。将该状态判定为等离子体点火的状态。如果成为等离子体点火的状态,其后则稳定地生成等离子体。
随着从时刻t5开始阻抗匹配急剧进展,反射波功率PR急剧降低,在成为时刻t7时反射波功率PR成为最小值。另一方面,通过功率放大部42调整行波功率PF使得成为预定的设定输出(例如约3kW)。在从时刻t5到时刻t7的期间,将频率合成器电路41的输出频率调整成反射波功率PR为最小,就是说使其跟随频率合成器电路41的输出频率使得反射波功率PR为最小。
这样,控制部90构成为:即进行控制,使得在向生成等离子体的等离子体生成部提供由功率放大部42生成的高频功率信号时,在预定的第一时间T1,将作为基准信号的频率合成器电路41的输出频率固定为预定的开始频率F1,反射波功率PR成为预定的第一功率值(例如最大反射波功率)以下,在经过第一时间T1后的预定的第二时间T2,进行扫描的频率扫描动作,从开始频率F1向预定的目标频率F2扫描基准信号的频率,使得反射波功率PR成为预定的第二功率值(例如最小值)以下,如果大致达到共振频率,即如果达到反射波功率开始急剧减少的频率FM1(时刻t5),则进行频率跟随动作,即跟随频率合成器电路41的输出频率而使得反射波功率PR成为预定的第二功率值(例如最小值)以下,由此进行等离子体生成动作。
接着,说明用于找出最优的等离子体生成时序、即能够缩短到阻抗匹配为止的时间并降低高频电源的输出电路元件由于来自负载的反射波而受到的压力的等离子体生成时序的控制部90的处理。
图4~图7是本发明的实施方式的对等离子体生成时序进行最优化的等离子体生成参数设定动作的流程图,图4是默认值下的动作确认处理,图5是用于找出最优的开始频率的开始频率设定处理,图6是用于找出最优的开始频率发送时间的开始频率发送时间设定处理,图7是用于找出最优的频率扫描时间的频率扫描时间设定处理。
在本实施方式中,该对等离子体生成时序进行最优化的处理作为控制部90的CPU的动作程序而执行,对在图3中说明的开始频率F1、开始频率F1的发送时间T1、频率扫描时间T2进行最优化。
此外,如在图3中说明的那样,在该等离子体生成时序中,开始频率F1被设定为比向等离子体生成空间30加入等离子体生成用气体时的共振线圈32的共振频率高,从开始频率F1开始逐渐降低频率合成器电路41的输出频率,由此经过反共振频率而达到共振频率。
在图4中,控制部90针对将等离子体生成时序进行最优化的动作程序设定其默认值(例如30MHz)作为开始频率F1(步骤S41),设定其默认值(例如1s)作为开始频率发送时间T1(步骤S42),设定其默认值(例如2s)作为频率扫描时间T2(步骤S43)。这些默认值是基于实验等而求出的,被设定为具有十分富裕的值,使得能够确实地产生等离子体,并预先存储在存储部93中。
接着,控制部90向等离子体生成空间30提供预定的等离子体生成用气体(例如氧气),在将等离子体生成空间30内设为预定的压力(例如2托)后,从等离子体生成用电源装置40向共振线圈32施加电力(步骤S44)。即,如在图3中说明的那样,控制部90进行控制,使得在将开始频率F1固定为默认值(30MHz)的状态下,在开始频率发送时间T1(默认值:1s)的期间,从等离子体生成用电源装置40向共振线圈32施加了电力后,在频率扫描时间T2(默认值:2s)中,向目标频率F2(例如25MHz)进行频率扫描动作。
在步骤S44的电力施加中的在频率扫描时间T2的期间,控制部90判定是否进行了等离子体点火(步骤S45),即判定是否是行波功率PF和反射波功率PR之间的差增大,而该差成为预定的值、例如100W以上。
在频率扫描时间T2的期间没有进行等离子体点火的情况下(在步骤S45否),控制部90在显示部92中显示无等离子体点火,停止电力施加(步骤S47)。在该情况下,上述各默认值的至少一个是不合适的,因此操作者重新检查各默认值而在存储部93中进行再设定(步骤S48),再次从操作部91进行指示使得从步骤S41开始。
在进行了等离子体点火的情况下(在步骤S45是),控制部90中止频率扫描动作并停止电力施加(步骤S46),转移到图5的开始频率设定处理(步骤S51)。
在图5中,控制部90将从上次的设定值即默认值减去了预定的频率幅度所得的值设定为开始频率F1,在该例子中,设定从上次的设定值(30MHz)减去了0.1MHz所得的值即29.9MHz(步骤S51),将其默认值(1s)设定为开始频率发送时间T1(步骤S52),将其默认值(2s)设定为频率扫描时间T2(步骤S53)。
接着,控制部90与图4的默认值下的动作确认处理同样,向等离子体生成空间30内提供预定的等离子体生成用气体,在将等离子体生成空间30内设为预定的压力后,从等离子体生成用电源装置40向共振线圈32施加电力(步骤S54)。即,控制部90进行控制,使得在将开始频率F1固定为29.9MHz的状态下,在开始频率发送时间T1(默认值:1s)的期间,从等离子体生成用电源装置40向共振线圈32施加了电力后,在频率扫描时间T2(默认值:2s)中,向目标频率F2(25MHz)进行频率扫描动作。
在步骤S54的电力施加的频率扫描时间T2的期间,控制部90判定是否进行了等离子体点火(步骤S55)。在进行了等离子体点火的情况下(在步骤S55是),控制部90在中止频率扫描动作而停止电力施加(步骤S56)后,返回到步骤S51,设定从上次的设定值(29.9MHz)减去了预定的频率宽度(0.1MHz)所得的值即29.8MHz作为开始频率F1。这样,重复进行步骤S51~S56直到检测出无等离子体点火为止。
在频率扫描时间T2的期间没有等离子体点火的情况下(在步骤S55否),控制部90停止电力施加(步骤S57),将检测出有等离子体点火的最近的频率设定为开始频率F1的最优值,即设定将检测出无等离子体点火的时刻的开始频率F1的设定值(例如28.0MHz)加上预定的频率幅度(0.1MHz)所得的值即28.1MHz(步骤S58),转移到图6的开始频率发送时间设定处理(步骤S61)。
在图6中,控制部90将在图5的开始频率设定处理中求出的最优值(28.1MHz)设定为开始频率F1(步骤S61),将从上次的设定值即默认值(1s)减去了预定的时间所得的值设定为开始频率发送时间T1,在该例子中,设定从上次的设定值减去了10ms所得的值即990ms(步骤S62),设定其默认值(2s)作为频率扫描时间T2(步骤S63)。
接着,控制部90与图4的默认值下的动作确认处理同样,向等离子体生成空间30内提供预定的等离子体生成用气体,在将等离子体生成空间30内设为预定的压力后,从等离子体生成用电源装置40向共振线圈32施加电力(步骤S64)。即,控制部90进行控制,使得在将开始频率F1固定为最优值(28.1MHz)的状态下,在上述设定的开始频率发送时间T1(990ms)期间,从等离子体生成用电源装置40向共振线圈32施加了电力后,在频率扫描时间T2(默认值:2s)中,向目标频率F2(25MHz)进行频率扫描动作。
在步骤S64的电力施加中,在频率扫描时间T2的期间,控制部90判定是否进行了等离子体点火(步骤S65)。
在进行了等离子体点火的情况下(在步骤S65是),控制部90在中止频率扫描动作而停止电力施加(步骤S66)后,返回到上述的步骤S61,在步骤S62中,将从上次的设定值(990ms)减去了预定的时间(10ms)所得的值即980ms设定为开始频率发送时间T1。这样,重复进行步骤S61~S66直到检测出无等离子体点火为止。
在频率扫描时间T2的期间没有等离子体点火的情况下(在步骤S65否),控制部90停止电力施加(步骤S67),将检测出有等离子体点火的最近的开始频率发送时间T1设定为开始频率发送时间T1的最优值,即设定将检测出无等离子体点火的时刻的开始频率发送时间T1(例如490ms)加上预定的时间(10ms)所得的值即500ms(步骤S68),转移到图7的频率扫描时间设定处理(步骤S71)。
在图7中,控制部90将在图5的开始频率设定处理中求出的最优值(28.1MHz)设定为开始频率F1(步骤S71),将在图6的开始频率发送时间设定处理中求出的最优值(500ms)设定为开始频率发送时间T1(步骤S72),将从上次的设定值即默认值减去了预定的时间所得的值设定为频率扫描时间T2(步骤S62),在该例子中,设定从上次的设定值(2s)减去了10ms所得的值即1990ms(步骤S73)。
接着,控制部90与图4的默认值下的动作确认处理同样,向等离子体生成空间30内提供预定的等离子体生成用气体,在将等离子体生成空间30内设为预定的压力后,从等离子体生成用电源装置40向共振线圈32施加电力(步骤S74)。即,控制部90进行控制,使得在将开始频率F1固定为最优值(28.1MHz)的状态下,在设定为最优值的开始频率发送时间T1(500ms)的期间,从等离子体生成用电源装置40向共振线圈32施加了电力后,在上述设定的频率扫描时间T2(1990ms)中,向目标频率F2(25MHz)进行频率扫描动作。
在步骤S74的电力施加中的频率扫描时间T2的期间,控制部90判定是否进行了等离子体点火(步骤S75)。
在进行了等离子体点火的情况下(在步骤S75是),控制部90在中止频率扫描动作而停止电力施加(步骤S76)后,返回到上述的步骤S71,在步骤S73中,设定从上次的设定值(1990ms)减去了预定的时间(10ms)所得的值即1980ms作为频率扫描时间T2。这样,重复进行步骤S71~S76直到检测出无等离子体点火为止。
在频率扫描时间T2期间没有等离子体点火的情况下(在步骤S75否),控制部90停止电力施加(步骤S77),将检测出有等离子体点火的最近的频率扫描时间T2设定为频率扫描时间T2的最优值,即设定将检测出无等离子体点火的时刻的频率扫描时间T2(例如790ms)加上预定的时间(10ms)所得的值即800ms(步骤S78),结束处理。
通过以上说明的等离子体生成时序最优化处理,例如能够得到比默认值的30MHz低的28.1MHz作为开始频率F1的最优值,能够得到比默认值的1s小的500ms作为开始频率发送时间T1的最优值,能够得到比默认值的2s小的800ms作为频率扫描时间T2的最优值。这样,例如能够将等离子体生成时序所需要的时间从现有的5秒左右缩短为1~2秒左右。
根据上述实施方式,至少能够得到以下的(1)~(4)的效果。
(1)能够缩短到阻抗匹配为止的时间,降低高频电源的输出电路元件由于来自负载的反射波受到的压力,或者提高等离子体处理装置的处理效率。
(2)按照开始频率设定处理、开始频率发送时间设定处理、频率扫描时间设定处理的顺序进行处理,因此能够高效地设定最优的等离子体生成参数。
(3)在等离子体生成参数设定动作中,如果在电力施加中行波功率值和反射波功率值之间的差分大到预定值以上,则判定为等离子体点火,如果判定为有等离子体点火,则在该时刻停止电力施加而结束等离子体生成动作,因此与到阻抗匹配为止进行等离子体生成动作的情况相比,能够高效地找出最优的等离子体生成参数。
(4)在开始频率设定处理中,如果反射波功率达到了能够允许的最大反射波功率值,则维持该功率值,因此能够抑制高频电源的输出电路元件被反射波破坏,另外能够向线圈等负载提供最大的功率,因此能够缩短开始频率设定处理时间。
此外,本发明并不限于上述实施方式,在不脱离其主要内容的范围内当然能够进行各种变更。
在上述实施方式的默认值下的动作确认处理(图4)中,构成为:如果判定在电力施加中有等离子体点火,则在该时刻停止电力施加,但也可以在判定有等离子体点火后也继续施加电力,确认能够进行阻抗匹配。即,构成也可以为:在判定有等离子体点火后也继续施加电力,如果大致达到共振频率,即如果达到反射波功率开始急剧减少的频率FM1,则其后进行频率跟随动作,确认在共振频率FM2下能够进行阻抗匹配。这在确实地生成等离子体方面是理想的。另外,在上述实施方式的开始频率设定处理(图5)、开始频率发送时间设定处理(图6)、频率扫描时间设定处理(图7)中,如果在电力施加中判定为有等离子体点火,则在该时刻停止电力施加,但也可以构成为:在判定为有等离子体点火后也继续施加电力,确认能够阻抗匹配。即,也可以构成为:在判定为有等离子体点火后也继续施加电力,如果大致达到共振频率,即如果达到反射波功率开始急剧减少的频率FM1,则其后进行频率跟随动作,确认在共振频率FM2下能够进行阻抗匹配。
另外,在上述实施方式中,在反共振点的频率比共振点的频率高的情况下,从比反共振点的频率高的频率F1向比共振点的频率低的目标频率F2,从高频向低频进行频率扫描,但也可以构成为从比共振点的频率低的频率F1向比反共振点的频率高的目标频率F2,从低频向高频进行频率扫描。在该情况下,至少在到反共振点的频率为止从低频向高频进行了频率扫描后,向共振点的频率方向从高频向低频进行频率扫描在提高等离子体生成效率方面是理想的。
另外,在反共振点的频率比共振点的频率低的情况下,也可以构成为:从比反共振点的频率低的开始频率F1向比共振点的频率高的目标频率F2,从低频向高频进行频率扫描。
另外,在上述实施方式中,进行开始频率设定处理(图5)、开始频率发送时间设定处理(图6)、频率扫描时间设定处理(图7),但在已经知道开始频率的适当值的情况下,可以省略开始频率设定处理,另外在已经知道开始频率发送时间的适当值的情况下,可以省略开始频率发送时间设定处理,另外在已经知道频率扫描时间的适当值的情况下,可以省略频率扫描时间设定处理。
另外,在上述实施方式的开始频率设定处理(图5)中,构成也可以为:在第一次的电力施加处理中,将开始频率设定值减去预定值(0.1MHz),但在第一次的电力施加处理中,进行默认值下的动作确认处理(图4),在再次确认了能够进行等离子体点火后,在第二次的电力施加处理以后,将开始频率设定值减去预定值(0.1MHz)。
同样,构成也可以为:在开始频率发送时间设定处理(图6)的第一次的电力施加处理中,进行等离子体点火后的最终次的开始频率设定处理(图5),在再次确认了能够进行等离子体点火后,在第二次的电力施加处理以后,将开始频率发送时间设定值减去预定值(10ms)。在该情况下,构成为:在第一次的电力施加处理中无法进行等离子体点火时,将开始频率设定值加上预定值(0.1MHz),再次进行开始频率发送时间设定处理(图6)。
同样,构成也可以为:在频率扫描时间设定处理(图7)的第一次的电力施加处理中,进行等离子体点火后的最终次的开始频率发送时间设定处理(图6),在再次确认了能够进行等离子体点火后,在第二次的电力施加处理以后,将频率扫描时间设定值减去预定值(10ms)。在该情况下,构成为:在第一次的电力施加处理中无法进行等离子体点火时,将开始频率发送时间设定值加上预定值(10ms),再次进行频率扫描时间设定处理(图7)。
在本说明书的记载事项中至少包括以下的发明。即,
第一发明是一种等离子体生成用电源装置,具备:基准信号生成部,其生成预定的频率的基准信号;功率放大部,其对上述基准信号进行功率放大而生成高频功率信号;检测部,其检测上述高频功率信号中包括的行波功率和反射波功率;控制部,其针对上述基准信号生成部使基准信号的频率发生变化,针对上述功率放大部使功率放大率发生变化,其中,向设置在外部而生成等离子体的等离子体生成部提供通过上述功率放大部生成的高频功率信号,该等离子体生成用电源装置的特征在于,上述控制部构成为进行以下的等离子体生成动作,即在向上述等离子体生成部提供上述高频功率信号时,在预定的第一时间,进行控制使得将上述基准信号的频率固定为预定的开始频率而上述反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,从上述开始频率向预定的目标频率扫描上述基准信号的频率使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,并且构成为针对上述等离子体生成动作的参数即上述开始频率、上述第一时间、上述第二时间进行等离子体生成参数设定动作,上述等离子体生成参数设定动作构成为进行以下的开始频率设定动作,即在将上述开始频率设定为从预先设定的默认值接近上述目标频率的值,并将上述第一时间和上述第二时间设定为预先设定的默认值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述开始频率的更新值而设定为新的开始频率,接着,进行以下的开始频率发送时间设定动作,即在将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第二时间设定为预先设定的默认值,将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间,接着,进行以下的频率扫描时间设定动作,即在将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第一时间设定为上述第一时间的更新值,将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间。
第二发明是上述第一发明的等离子体生成用电源装置,该等离子体生成用电源装置的特征在于,在上述等离子体生成参数设定动作中,如果在上述等离子体生成动作的执行中上述行波功率变得比上述反射波功率大预定值以上,则判断为进行了等离子体点火,从而结束上述执行中的等离子体生成动作。
第三发明是上述第一发明或第二发明的等离子体生成用电源装置,该等离子体生成用电源装置的特征在于,在上述等离子体生成动作的上述第一时间中,如果上述反射波功率达到上述第一功率值,则原样维持上述功率放大部中的功率放大率。
第四发明是上述第一发明~第三发明的等离子体生成用电源装置,该等离子体生成用电源装置的特征在于,上述反射波功率的预定的第一功率值是能够允许的最大反射波功率,上述反射波功率的预定的第二功率值是最小反射波功率。
第五发明是一种等离子体生成用电源装置,具备:基准信号生成部,其生成预定的频率的基准信号;功率放大部,其对上述基准信号进行功率放大而生成高频功率信号;检测部,其检测上述高频功率信号中包括的行波功率和反射波功率;控制部,其针对上述基准信号生成部使基准信号的频率发生变化,针对上述功率放大部使功率放大率发生变化,其中,向设置在外部而生成等离子体的等离子体生成部提供通过上述功率放大部生成的高频功率信号,该等离子体生成用电源装置的特征在于,上述控制部构成为进行以下的等离子体生成动作,即在向上述等离子体生成部提供上述高频功率信号时,在预定的第一时间,进行控制使得将上述基准信号的频率固定为预定的开始频率而上述反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,从上述开始频率向预定的目标频率扫描上述基准信号的频率使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,并且构成为针对上述等离子体生成动作的参数即上述第一时间、上述第二时间进行等离子体生成参数设定动作,上述等离子体生成参数设定动作构成为进行以下的开始频率发送时间设定动作,即在将上述第二时间设定为预先设定的默认值,将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间,接着,进行以下的频率扫描时间设定动作,即在将上述第一时间设定为上述第一时间的更新值、将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间。
第六发明是一种等离子体生成用电源装置,具备:基准信号生成部,其生成预定的频率的基准信号;功率放大部,其对上述基准信号进行功率放大而生成高频功率信号;检测部,其检测上述高频功率信号中包括的行波功率和反射波功率;控制部,其针对上述基准信号生成部使基准信号的频率发生变化,针对上述功率放大部使功率放大率发生变化,其中,向设置在外部而生成等离子体的等离子体生成部提供通过上述功率放大部生成的高频功率信号,该等离子体生成用电源装置的特征在于,上述控制部构成为进行以下的等离子体生成动作,即在向上述等离子体生成部提供上述高频功率信号时,在预定的第一时间,进行控制使得将上述基准信号的频率固定为预定的开始频率而上述反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,从上述开始频率向预定的目标频率扫描上述基准信号的频率使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,并且构成为针对上述等离子体生成动作的参数即上述开始频率、或上述第一时间、或上述第二时间进行等离子体生成参数设定动作,上述等离子体生成参数设定动作构成为进行以下的动作的任意一个的等离子体参数设定动作,即进行以下的开始频率设定动作,在将上述开始频率设定为从预先设定的默认值接近上述目标频率的值,并将上述第一时间和上述第二时间设定为预先设定的默认值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述开始频率的更新值而设定为新的开始频率,或者,进行以下的开始频率发送时间设定动作,在将上述开始频率和上述第二时间设定为预先设定的默认值,并将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间,或者,进行以下的频率扫描时间设定动作,在将上述开始频率和上述第一时间设定为默认值,并将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间。
第七发明是一种等离子体生成用电源装置,具备:基准信号生成部,其生成预定的频率的基准信号;功率放大部,其对上述基准信号进行功率放大而生成高频功率信号;检测部,其检测上述高频功率信号中包括的行波功率和反射波功率;控制部,其针对上述基准信号生成部使基准信号的频率发生变化,针对上述功率放大部使功率放大发生率变化;等离子体生成部,其通过由上述功率放大部生成的高频功率信号生成等离子体,该等离子体生成用电源装置的特征在于,
上述控制部构成为进行以下的等离子体生成动作,即在向上述等离子体生成部提供上述高频功率信号时,在预定的第一时间,进行控制使得将上述基准信号的频率固定为预定的开始频率而上述反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,从上述开始频率向预定的目标频率扫描上述基准信号的频率使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,并且构成为针对上述等离子体生成动作的参数即上述开始频率、上述第一时间、上述第二时间进行等离子体生成参数设定动作,
上述等离子体生成参数设定动作构成为进行以下的开始频率设定动作,即在将上述开始频率设定为从预先设定的默认值接近上述目标频率的值,并将上述第一时间和上述第二时间设定为预先设定的默认值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述开始频率的更新值而设定为新的开始频率,接着,进行以下的开始频率发送时间设定动作,即在将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第二时间设定为预先设定的默认值,将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间,接着,进行以下的频率扫描时间设定动作,即在将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第一时间设定为上述第一时间的更新值,将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间。
第八发明是一种设定在进行以下的等离子体生成动作的等离子体生成方法中使用的参数的设定方法,该等离子体生成动作在向生成等离子体的等离子体生成部提供高频功率信号时,在预定的第一时间,使得将上述高频功率信号的频率固定为预定的开始频率而上述高频功率信号中包括的反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,从上述开始频率向预定的目标频率扫描上述高频功率信号的频率使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,其中,上述参数是上述开始频率、上述第一时间、上述第二时间,该等离子体生成参数设定方法的特征在于,具备:在将上述开始频率设定为从预先设定的默认值接近上述目标频率的值,并将上述第一时间和上述第二时间设定为预先设定的默认值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述开始频率的更新值而设定为新的开始频率的开始频率设定步骤;在将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第二时间设定为预先设定的默认值,将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间的开始频率发送时间设定步骤;在将上述基准信号的频率设定为上述开始频率的更新值,将上述第一时间设定为上述第一时间的更新值,将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间的频率扫描时间设定步骤。
符号的说明
10:等离子体处理单元;11:基座;13:升降销;14:晶片支持部;20:晶片;21:供给管;22:阀;23:MFC;24:气体供给源;30:等离子体生成空间;31:反应容器;32:共振线圈;33:气体导入口;40:等离子体生成用电源装置;41:频率合成器电路(基准信号生成部);42:功率放大部;43:检测部;45:处理空间;48:基板;52:外侧屏蔽;54:顶板;55:气体供给管;60:挡板;61:支柱;62:可动丝锥;63:可动丝锥;64:固定接地;65:排气板;67:导轴;68:处理室侧壁;69:底板;71:升降基板;73:升降轴;74:第一排气室;75:排气连通孔;76:第二排气室;80:排气管;81:APC;82:真空泵;90:控制部;91:操作部;92:显示部;93:存储部。
Claims (4)
1.一种等离子体生成用电源装置,具备:
基准信号生成部,其生成预定的频率的基准信号;
功率放大部,其对上述基准信号进行功率放大而生成高频功率信号;
检测部,其检测上述高频功率信号中包括的行波功率和反射波功率;
控制部,其针对上述基准信号生成部使基准信号的频率发生变化,针对上述功率放大部使功率放大率发生变化,其中
向设置在外部而生成等离子体的等离子体生成部提供通过上述功率放大部生成的高频功率信号,该等离子体生成用电源装置的特征在于,
上述控制部构成为进行以下的等离子体生成动作,即在向上述等离子体生成部提供上述高频功率信号时,在预定的第一时间,进行控制使得将上述基准信号的频率固定为预定的初始频率而上述反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,从上述初始频率向预定的目标频率扫描上述基准信号的频率使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,
并且构成为针对上述等离子体生成动作的参数即上述初始频率、上述第一时间、上述第二时间进行等离子体生成参数设定动作,
上述等离子体生成参数设定动作构成为进行以下的初始频率设定动作,即在将上述初始频率设定为从预先设定的默认值接近上述目标频率的值,并将上述第一时间和上述第二时间设定为预先设定的默认值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述初始频率的更新值而设定为新的初始频率,接着,进行以下的初始频率发送时间设定动作,即在将上述基准信号的频率设定为上述初始频率的更新值,将上述第二时间设定为预先设定的默认值,将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间,接着,进行以下的频率扫描时间设定动作,即在将上述基准信号的频率设定为上述初始频率的更新值,将上述第一时间设定为上述第一时间的更新值,将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间。
2.根据权利要求1所述的等离子体生成用电源装置,其特征在于,
在上述等离子体生成参数设定动作中,如果在上述等离子体生成动作的执行中上述行波功率变得比上述反射波功率大预定值以上,则判断为进行了等离子体点火,从而结束上述执行中的等离子体生成动作。
3.一种等离子体生成用电源装置,具备:
基准信号生成部,其生成预定的频率的基准信号;
功率放大部,其对上述基准信号进行功率放大而生成高频功率信号;
检测部,其检测上述高频功率信号中包括的行波功率和反射波功率;
控制部,其针对上述基准信号生成部使基准信号的频率发生变化,针对上述功率放大部使功率放大率发生变化,其中
向设置在外部而生成等离子体的等离子体生成部提供通过上述功率放大部生成的高频功率信号,该等离子体生成用电源装置的特征在于,
上述控制部构成为进行以下的等离子体生成动作,即在向上述等离子体生成部提供上述高频功率信号时,在预定的第一时间,进行控制使得将上述基准信号的频率固定为预定的初始频率而上述反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,从上述初始频率向预定的目标频率扫描上述基准信号的频率使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,
并且构成为针对上述等离子体生成动作的参数即上述第一时间、上述第二时间进行等离子体生成参数设定动作,上述等离子体生成参数设定动作构成为进行以下的初始频率发送时间设定动作,即在将上述第二时间设定为预先设定的默认值,将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间,接着,进行以下的频率扫描时间设定动作,即在将上述第一时间设定为上述第一时间的更新值,将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间。
4.一种等离子体生成参数设定方法,是设定在进行以下的等离子体生成动作的等离子体生成方法中使用的参数的设定方法,该等离子体生成动作在向生成等离子体的等离子体生成部提供将基准信号进行功率放大而生成的高频功率信号时,在预定的第一时间,使得将上述高频功率信号的频率固定为预定的初始频率而上述高频功率信号中包括的反射波功率成为预定的第一功率值以下,在经过了上述第一时间后的预定的第二时间,从上述初始频率向预定的目标频率扫描上述高频功率信号的频率使得上述反射波功率成为预定的第二功率值以下,其中,上述参数是上述初始频率、上述第一时间、上述第二时间,该等离子体生成参数设定方法的特征在于,具备:
在将上述初始频率设定为从预先设定的默认值接近上述目标频率的值,并将上述第一时间和上述第二时间设定为预先设定的默认值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述初始频率的更新值而设定为新的初始频率的初始频率设定步骤;
在将上述基准信号的频率设定为上述初始频率的更新值,将上述第二时间设定为预先设定的默认值,将上述第一时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第一时间的更新值而设定为新的第一时间的初始频率发送时间设定步骤;
在将上述基准信号的频率设定为上述初始频率的更新值,将上述第一时间设定为上述第一时间的更新值,将上述第二时间设定为从预先设定的默认值缩短了的值的状态下,进行上述等离子体生成动作,找出能够生成等离子体的上述第二时间的更新值而设定为新的第二时间的频率扫描时间设定步骤。
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CN112424911B (zh) * | 2019-06-20 | 2023-09-22 | 株式会社日立高新技术 | 等离子体处理装置以及等离子体处理方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101552187A (zh) * | 2008-03-31 | 2009-10-07 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置和等离子体处理方法 |
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US8203859B2 (en) * | 2006-12-29 | 2012-06-19 | Daihen Corporation | High frequency device with variable frequency and variable load impedance matching |
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Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
CN101552187A (zh) * | 2008-03-31 | 2009-10-07 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置和等离子体处理方法 |
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