检测方法和等离子体处理装置与流程

1.本发明涉及检测方法和等离子体处理装置。


背景技术：

2.例如专利文献1和专利文献2提出了一种技术，其中检测等离子体发出的规定波长的光，基于从检测到的规定波长的光提取出的信号的发光强度的变化，来检测等离子体处理的终点(end point)，使基片的处理结束。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开平11
‑
288921号公报
6.专利文献2：日本特开平9
‑
115883号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的技术问题
8.本发明提供一种检测方法和等离子体处理装置，能够提高对等离子体的状态、处理工艺(process)的状态、等离子体处理装置及其零件(部件)的状态中的至少任一者的监视精度。
9.解决问题的技术手段
10.本发明的一个方案提供一种检测方法，其包括：对下部电极供给偏置功率，并对上部电极或者所述下部电极供给源功率的步骤；和检测安装在腔室上的传感器的输出值的步骤，其中，检测所述传感器的输出值的步骤包括：(a)按偏置波形的每一个周期确定所述偏置波形的第一相位的步骤；(b)确定第二相位的步骤，其中该第二相位是从确定了所述第一相位的时刻起经过预先设定的第一时间后的源波形的第二相位；和(c)从确定了所述第二相位的时刻起经过预先设定的第二时间后进行所述传感器的输出值的采样的步骤，其中，按偏置波形的每一个周期反复执行(a)～(c)的步骤。
11.发明效果
12.采用本发明的一个方案，能够提高对等离子体的状态、处理工艺的状态、等离子体处理装置及其零件的状态中的至少任一者的监视精度。
附图说明
13.图1是表示第一和第二实施方式的等离子体处理装置的截面示意图。
14.图2是用于说明第一实施方式的检测方法的模拟结果之一例的图。
15.图3是用于说明第二实施方式的检测方法的模拟结果之一例的图。
16.图4是用于说明第二实施方式的检测方法的模拟结果之另一例的图。
17.图5是表示发光强度的检测结果之一例的图。
18.图6是表示第二实施方式的等离子体处理装置的截面示意图。
具体实施方式
19.下面参照附图说明用于实施本发明的实施方式。在附图中，对相同构成部分标注相同的附图标记，省略重复说明。
20.[等离子体处理装置]
[0021]
参照图1说明用于执行蚀刻处理、成膜处理等基片处理的等离子体处理装置10的结构。图1是表示第一和第二实施方式的等离子体处理装置10的截面示意图。作为等离子体处理装置10，给出为了从处理气体中激发等离子体而使用的若干等离子体生成系统之一例。
[0022]
等离子体处理装置10表示电容耦合等离子体(ccp)装置，在腔室1内的上部电极3与下部电极4之间形成等离子体2。下部电极4也作为载置基片w的载置台发挥作用。第一高频电源6和第二高频电源7与下部电极4结合。第一高频电源6经由匹配器6a与下部电极4结合。第二高频电源7经由匹配器7a与下部电极4结合。第一高频电源6是用于生成等离子体的高频电源，第二高频电源7是用于将离子吸引到基片w上的偏置用的高频电源。第一高频电源6输出第一高频功率(hf功率(hf power))，第二高频电源7输出第二高频功率(lf功率(lf power))。lf功率的频率比hf功率的频率低。例如，第一高频电源6的频率可以为40mhz～100mhz，第二高频电源的频率可以为200khz～13.56mhz。在第一高频电源6与第二高频电源7之间，设置有用于防止hf功率流入第二高频电源的低通滤波器9。也可以代替第二高频电源使用直流脉冲电源。将从第二高频电源或者直流脉冲电源输出的功率称为偏置功率(bias power)。另外，将从第一高频电源6输出的hf功率称为源功率(source power)。将基于第一高频电源的第一高频电压称为hf电压，将基于第一高频电源的第一高频电流称为hf电流，将基于第二高频电源的第二高频电压称为lf电压，将基于第二高频电源的第二高频电流称为lf电流。
[0023]
匹配器6a用于使负载侧的阻抗与第一高频电源6的输出阻抗匹配。匹配器7a用于使负载侧的阻抗与第二高频电源7的输出阻抗匹配。
[0024]
腔室1上连接有气体供给部8，用于供给处理气体。另外，腔室1上连接有排气装置5，对腔室1内部进行排气。
[0025]
图1的等离子体处理装置10具有包含处理器和存储器的控制器20，控制等离子体处理装置10的各部件，对基片w进行等离子体处理。电压计/电流计33安装在与第一高频电源6和第二高频电源7连接的供电棒上。电压计/电流计33将测得的hf电压和hf电流、lf电压和lf电流、hf电压和hf电流的相位信号或者lf电压和lf电流的相位信号发送给控制器20。控制器20从电压计/电流计33取得hf电压和hf电流、lf电压和lf电流、hf电压和hf电流的相位信号或者lf电压和lf电流的相位信号中的一部分或者全部。lf电压或者lf电流的波形是偏置波形之一例。作为偏置波形(bias波形)的示例，除了图3上部的lf电压波形(偏置波形)、图4上部的直流脉冲电压波形(偏置波形)之外，还能够列举由包含定制形状的直流脉冲电压波形构成的定制波形(tailored waveform)。作为偏置波形的信号，控制器20可以取得偏置波形本身，也可以取得偏置波形的相位的信号。另外，作为源波形的信号，控制器20可以取得源波形本身，也可以取得源波形的相位的信号。hf电压或者hf电流的波形是源波形之一例。
[0026]
在腔室1的窗部安装有发光光谱分析装置(oes/epd)32，用于测量发光强度。测得
的发光强度的信号从发光光谱分析装置32发送到控制器20。控制器20从发光光谱分析装置32取得腔室1内的等离子体的发光强度的信号。发光强度的信号是传感器的输出值之一例。
[0027]
腔室1安装有压力计31用于测量腔室1内的压力。测得的压力的信号从压力计31发送到控制器20。控制器20从压力计31取得腔室1内的压力的信号。压力的信号是传感器的输出值之一例。该情况下的传感器是压力计31。作为传感器之一例，能够列举发光光谱分析装置、压力计、安装在供电线路上的电压计和电流计，但传感器的种类不限于此。包括能够检测等离子体的状态、处理工艺的状态、等离子体处理装置10及其零件的状态的所有传感器，例如温度传感器、ccd传感器等。
[0028]
第二高频电源7将lf电压与lf电流的相位信号以及基准时钟作为偏置(bias)的信号发送给控制器20。控制器20接收lf电压与lf电流的相位信号以及基准时钟作为偏置的信号。控制器20基于lf电压与lf电流的相位信号以及基准时钟，根据偏置的周期、偏置的特定相位来控制各传感器(压力计31等)的采样时刻。其中，基准时钟是与偏置的周期联动的时钟。作为偏置的信号，控制器20可以接收偏置波形的信号、偏置相位的信号、偏置波形的a/d转换后的信号。
[0029]
随着器件的高度集成化，通过等离子体处理装置10对基片w执行的处理工艺要求更高的精细加工。因此，对于安装在腔室1上的、用于监视基片w的处理中的等离子体的状态、处理工艺的状态等、等离子体处理装置10及其零件的状态的传感器，要求较高的灵敏度和精度。
[0030]
在传感器检测的值，即表示等离子体的状态、处理工艺的状态、等离子体处理装置10及其零件的状态的传感器的输出值中，包括vpp、vdc、等离子体电子密度、腔室内的电子密度分布、离子通量分布、离子能量分布、等离子体电子温度、等离子体中的各种离子和自由基的发光强度与光吸收量。传感器的输出值是供电线路的电压值与电流值、腔室1内的压力值、基片w的温度等由安装在腔室、装置上的各种检测器检测的检测值。
[0031]
与基片w的精细加工的进步相比，上述传感器的灵敏度、精度、稳定性的进展较为缓慢。例如，在epd(end point detection，终点检测)技术中，终点检测时的等离子体的变化和发光强度的变化较小，因此希望能够提高s/n比，即降低传感器的信号(传感器的输出值)中所含的噪声。
[0032]
为此，在实施方式的检测方法和等离子体处理装置10中，要提高利用传感器的输出值监视等离子体的状态、处理工艺的状态、等离子体处理装置10及其零件的状态的至少任一者时的s/n比，提高监视的精度。
[0033]
当偏置波形信号的电压振幅(参照图3、图4)随时间而变动时，基片的电压随偏置波形信号和hf电压波形的振幅的变动而变动。图3的偏置波形信号是使用第二高频电源时的信号，图4的偏置波形信号是使用直流脉冲电源时的信号。尤其是，在等离子体处理工艺中将偏置功率和源功率施加在同一个下部电极4上的情况下，下部电极4上的离子鞘层的厚度会随偏置波形信号的相位而变化。
[0034]
因此，施加了hf功率时从下部电极4向等离子体流出的高频电流的阻抗随偏置波形的相位(例如，lf电压与lf电流的相位)而变化。由此，hf功率中的输入到等离子体的功率和反射功率按偏置波形的相位而变化。即，看上去恒定的等离子体2的状态和腔室1内的处理工艺的状态，实际是按偏置波形的周期而变动的。
[0035]
在现有的监视中，对于按偏置的周期而变动的vpp、vdc、等离子体电子密度、等离子体电子分布、等离子体电子温度、等离子体的发光强度、腔室1内的压力等传感器输出值，未考虑偏置波形的周期，而是以另外的时间间隔的基准时钟进行检测的。
[0036]
而在下述的各实施方式的检测方法中，对于从检测等离子体的状态、处理工艺的状态等的监视器输出的传感器输出值，则是与偏置波形的相位同步地进行检测。即，以偏置波形的周期为基准时钟，与偏置波形的相位同步地检测传感器输出值。由此，能够除去因偏置波形的相位引起的波动成分即传感器输出值的噪声，能够使传感器输出值变得稳定。其结果是，能够提高s/n比，能够提高对等离子体的状态、处理工艺的状态、等离子体处理装置10及其零件的状态的至少任一者进行感测的传感器的监视精度。
[0037]
<第一实施方式>
[0038]
在第一实施方式的检测方法中，在偏置波形的每个周期确定偏置波形的第一相位，进行传感器的采样。
[0039]
当偏置波形周期性变动时，等离子体的发光强度等表示等离子体的状态、处理工艺的状态、等离子体处理装置10及其零件的状态的至少任一者的物理量会随偏置波形的周期性变动而变动。所以，可以与偏置同步地进行采样。具体来说，第一实施方式在偏置波形的每一个周期中，从确定了偏置波形的第一相位的时刻起经过预先设定的第一时间后，进行传感器的输出值的采样。由此，能够使传感器的输出值的采样周期不受到偏置波形的周期性变动影响地，与偏置波形的每一个周期的确定的时刻联动，其中，该确定的时刻是，从确定了偏置波形的第一相位的时刻起经过预先设定的第一时间后。由此，能够不受物理量随偏置波形的变动而发生的变动的影响，稳定地得到检测任意物理量的传感器的输出值。
[0040]“进行采样”指的是，在相对于偏置波形的周期能够足够高速地采样的情况下，能够在经过上述第一时间后立即开始传感器的输出值的采样。也可以是，使连续取得的数据之中刚经过第一时间后的前后指定范围内的数据有效。在相对于偏置波形的周期无法足够高速地采样的情况下，也可以是，在经过第一时间后，在可进行传感器的输出值的采样的时刻进行传感器的输出值的采样。在使用了频率与偏置的频率相当的a/d转换器的情况下，与偏置的相位相应地进行采样，例如，按偏置的每一周期采样1次，或者按偏置的数个周期采样1次。
[0041]
如图1所示，控制器20接收偏置波形的信号(例如，lf电压与lf电流的相位信号)以及基准时钟信号。
[0042]
在a/d转换于传感器一侧进行的情况下，控制器20基于接收的偏置波形的信号和基准时钟信号，将表示按偏置波形的每一个周期确定的第一相位的信号发送给传感器。传感器基于接收的信号，从确定了偏置波形的第一相位的时刻起经过预先设定的第一时间后，进行传感器的输出值的采样。传感器按预先设定的采样时间对传感器输出值进行采样，将采样得到的传感器输出值发送到控制器20。控制器20可以将通过该检测方法取得的传感器输出值直接输出，也可以经平滑化后输出。
[0043]
传感器输出值的平滑化可以由模拟、数字滤波器等实现，只要能够实现目的，方法不限。既可以对采样后的传感器输出值以提取必要的频率的方式实施滤波，也可以对采样前的传感器输出值以提取必要的频率的方式实施滤波。
[0044]
另一方面，在a/d转换于控制器一侧进行的情况下，控制器20将平滑化的传感器输
出值输入ad转换器进行a/d转换。ad转换器可以设置在控制器20的内部，也可以设置在控制器20的外部甚至传感器内。控制器20可以对按偏置波形的每一个周期取得的传感器输出值取移动平均，将其值作为传感器输出值输出。传感器输出值的移动平均可以基于跨多个周期采样得到的传感器输出值计算。可以使用从偏置波形的确定的第一相位起经过第一时间后检测到的一个传感器值作为传感器输出值。在该情况下，采样的传感器值在偏置波形的每一个周期为一个。通过优化采样时间和/或者使传感器输出值平滑化，能够提高s/n比，取得稳定的传感器输出值。
[0045]
此外，可以利用ad转换器对传感器输出值进行a/d转换，将转换后的信号输入控制器20。控制器20可以使用a/d转换后的信号作为接收的偏置波形的信号，将表示按偏置波形的每一个周期确定的第一相位的信号发送给传感器。然后，可以从偏置波形的确定的第一相位起经过第一时间后进行传感器输出值的采样。另外，也可以使通过上述检测方法从传感器取得的传感器输出值平滑化。
[0046]
对于通过以上处理取得的传感器输出值，可以对其中的在偏置波形的一个周期的整数(n：n≥1)倍的周期内取得的传感器输出值取平均，将平均后的传感器输出值输出。例如，在n＝5时，可以对偏置波形的5个周期内按每个周期采样的传感器输出值取平均。
[0047]
图2是表示用于说明第一实施方式的检测方法的模拟结果之一例的图。图2中(a)的横轴表示时间，纵轴表示偏置波形的电压振幅。图2中(a)表示作为偏置波形的lf电压波形。图2中(b)的横轴表示时间，纵轴表示受到偏置的影响的某个物理量的强度的模拟结果。
[0048]
强度a与偏置波形的相位同步地变化。强度a之所以与偏置波形的相位同步地变化，其原因是，由于下部电极4上的离子鞘层的厚度随偏置波形的相位而变化，因此施加了hf功率时从下部电极4向等离子体流出的高频电流的阻抗会发生变化。当高频电流的阻抗变化时，hf功率中的输入到等离子体的功率和反射功率会周期性变化，因此，强度a与偏置的相位同步地周期性变动。
[0049]
在能够以比偏置波形的频率更高量级的频率对强度a进行采样的情况下，能够大致正确地测量该强度变化，不会产生所谓的混叠噪声。但是，在偏置波形的频率变高时，由于传感器的测量时间的延迟，难以以比偏置波形的频率更高量级的频率进行采样，将会产生混叠噪声。为此，第一实施方式的检测方法提出一种能够在现实的采样率下抑制混叠噪声的产生的方法。
[0050]
图2中(b)所示的1周期移动平均c是受到了偏置的影响的某个物理量的强度的一个周期的移动平均的模拟结果。
[0051]
作为比较例，用b、d表示按偏置波形的周期的非整数倍周期取移动平均的模拟结果的强度。
[0052]
由此可知，在以偏置波形的0.5倍周期对强度取移动平均而得到的0.5周期移动平均b中，强度随时间经过而变化，传感器输出值按照偏置波形的变动而变动。同样地，在以偏置波形的1.5倍周期对强度取移动平均而得到的1.5周期移动平均d中，虽与0.5周期移动平均b相比有所改善，但强度仍随时间经过而变化，传感器输出值按照偏置波形的变动而变动。
[0053]
另一方面，1周期移动平均c不产生与偏置波形的变动相应的变动。由上述内容可知，在第一实施方式的检测方法中，能够使传感器输出值的因偏置波形的周期性变动而产
生的变动变得平滑化，能够获得稳定的传感器输出值。
[0054]
<第二实施方式>
[0055]
在第二实施方式的检测方法中，按照偏置波形的相位和hf电压波形的相位进行传感器的采样。
[0056]
下面参照图3，使用偏置波形的第一相位和hf电压波形的第二相位，针对用于说明第二实施方式的检测方法的模拟结果进行说明。图3是表示第二实施方式的检测方法之一例的图。
[0057]
第二实施方式的检测方法包括：对下部电极4供给偏置功率，并对上部电极或者下部电极4供给源功率的步骤；和检测安装在腔室1上的传感器的输出值的步骤。第二实施方式的检测方法与第一实施方式的检测方法的不同点在于，在检测传感器的输出值的步骤中，包括以下的(a)～(c)的步骤。
[0058]
即，在第二实施方式的检测方法中，检测传感器的输出值的步骤包括：(a)按偏置波形的每一个周期确定上述偏置波形的第一相位的步骤；(b)确定第二相位的步骤，其中该第二相位是从确定了上述第一相位的时刻起经过预先设定的第一时间后的源波形的第二相位；和(c)从确定了上述第二相位的时刻起经过预先设定的第二时间后进行上述传感器的输出值的采样的步骤，其中，按偏置波形的每一个周期反复执行(a)～(c)的步骤。
[0059]
图3上部的横轴表示时间，纵轴表示偏置波形和hf波形的电压振幅。图3下部的横轴表示时间，纵轴表示作为测量对象的传感器(在图3、图4中，是用于测量等离子体中的基片的电压的探头)所测量的传感器输出值(在图3、图4中，是等离子体中的基片的电压)。
[0060]
图3所示的(a)～(c)与第二实施方式的检测方法的(a)～(c)的步骤对应。具体来说，图3所示的(a)表示由“按偏置波形的每一个周期确定偏置波形的第一相位的步骤”所确定的时刻之一例。在图3的例子中，在偏置波形的每一个周期，将偏置波形从负值向正值变化时的电压0的时刻，确定为偏置波形的第一相位。即图3中(a)之箭头所示的时刻。
[0061]
图3所示的(b)表示由“确定从图3的(a)之箭头所示的时刻起，即从确定了第一相位的时刻起经过预先设定的第一时间后的hf电压波形的第二相位的步骤”所确定的时刻之一例。在图3的例子中，从确定了第一相位的时刻起经过第一时间后，将hf电压波形从负值向正值变化时的电压0的时刻确定为hf电压波形的第二相位。即图3中(b)之箭头所示的时刻。
[0062]
图3所示的(c)表示由“从确定了第二相位的时刻起经过预先设定的第二时间后进行传感器的输出值的采样的步骤”所确定的时刻之一例。图3的例子中，将确定了第二相位的时刻起经过第二时间后确定为进行测量对象的强度的采样的时刻。即图3中(c)之箭头所示的时刻。
[0063]
在第二实施方式的检测方法中，按偏置波形的每一个周期反复执行(a)～(c)的步骤。从进行采样的时刻开始对传感器输出值进行采样的时间是预先设定的。由以上可知，在(d)的步骤中，从(c)的步骤中进行传感器输出值的采样起，持续预先设定的采样时间取得传感器的输出值。(a)～(d)的步骤按偏置波形的每一个周期反复执行。
[0064]
第一相位的确定是通过控制器20在偏置波形信号从0变化为1时输出触发信号而控制的。第二相位的确定是通过控制器20在hf电压波形(源波形)信号从0变化为1时输出触发信号而控制的。并且，控制器20利用延迟定时器对第一时间、第二时间和采样时间进行计
时，控制(a)～(d)的步骤。
[0065]
关于第一相位的确定和第二相位的确定，不限于各波形从负值向正值变化时的电压0的时刻。第一相位和第二相位的确定可以是各波形从正值向负值变化时的电压0的时刻，也可以是各波形的电压振幅的最大值或者最小值。另外，第一相位和第二相位的确定可以采用相同的基准，也可以为不同的基准。
[0066]
第二时间可以是0以上、且为源波形的一个周期以内的值。第二时间可以预先设定为从确定了第二相位到传感器能够开始输出传感器值的时间。第一时间可以是0以上、且为偏置波形的一个周期以内的值。第一时间可以是与第二时间相同的时间，也可以是不同的时间。
[0067]
采样时间是预先设定的时间，可以是从第一相位起能够采样到该周期的所有的传感器输出值的时间，也可以是比其短的规定时间，也可以是比其长的包含下一周期的时间在内的时间。
[0068]
第二实施方式的检测方法可以将采样的传感器输出值平滑化后输出。可以如上所述，对采样的传感器输出值取移动平均。控制器20使用ad转换器对采样时间的传感器输出值进行采样保持，进行所采样保持的传感器输出值的a/d转换，将其数值化。其中，采样保持是指，ad转换器在接收到某ad转换的指示信号时，按某段时间保持与某相位对应的传感器输出值。
[0069]
不过，在第二实施方式的检测方法中，将传感器输出值平滑化，相对于偏置波形的周期以第一相位的范围进行采样并进行a/d转换，但并不限定于此。例如，平滑化是任意的，可以不进行平滑化。另外，a/d转换可以在从(c)所示的进行采样的时刻起，按偏置波形的一个周期或者多个周期执行一次。
[0070]
另外，可以不必在偏置波形的每一个周期进行采样。即，在传感器输出值之中，不限于相对于偏置波形的周期以第一相位的范围进行采样。例如可以是，以偏置波形的多个周期作为一个单位，在多个周期之中的特定的周期对传感器输出值进行采样，在其他的周期不进行传感器输出值的采样。但是，该情况下也要通过上述(a)～(c)的步骤，在偏置波形的一个周期决定一次进行传感器输出值的采样的时刻，或者，通过下面的上述(a)～(c)的步骤，使传感器输出值的采样数据有效。
[0071]
即，检测传感器的输出值的步骤包括：
[0072]
(a)按偏置波形的每一个周期确定上述偏置波形的第一相位的步骤；
[0073]
(b)确定第二相位的步骤，其中该第二相位是从确定了上述第一相位的时刻起经过预先设定的第一时间后的源波形的第二相位；和
[0074]
(c)从确定了上述第二相位的时刻起经过预先设定的第二时间后，使上述传感器的输出值的采样数据有效的步骤，
[0075]
其中，按偏置波形的每一个周期反复执行(a)～(c)的步骤。
[0076]
并且，检测上述传感器的输出值的步骤可以包括：(d)从使上述传感器的输出值的采样数据有效起，持续预先设定的采样时间取得上述传感器的输出值的步骤，其中，按偏置波形的每一个周期反复执行(a)～(d)的步骤。
[0077]
在传感器的输出值的采样数据已变得有效的情况下，也可以在有效的采样数据之中的、多个周期之中的特定的周期对传感器输出值进行采样，在其他的周期不进行传感器
输出值的采样。
[0078]
等离子体的发光等状态与偏置的相位同步地发生变化。[0]等离子体的发光等状态之所以与偏置的相位同步地发生变化，其原因是，下部电极4上的离子鞘层的厚度随偏置的相位而变化，hf的阻抗发生变化，因此hf功率输入到等离子体的效率和反射功率周期性变化。
[0079]
在第二实施方式的检测方法中，如图1所示，控制器20接收偏置波形信号(lf电压的相位信号)和基准时钟信号。然后，控制器20基于接收的偏置波形信号(lf电压的相位信号)确定偏置波形的第一相位和hf电压波形的第二相位。控制器20基于所确定的第一相位和第二相位，控制要进行传感器输出值的采样的时刻，从要进行采样的时刻起，持续采样时间取得传感器输出值。
[0080]
通过反复以上的(a)～(d)的步骤，使进行采样的时刻在各周期一致，从而能够不受偏置波形、hf波形的电压振幅随时间而变动的影响，能够稳定地取得传感器输出值。由此，能够提高传感器的输出值的精度，能够实现s/n比的提高，即，能够降低传感器输出值中所含的噪声，能够提高对等离子体的状态、处理工艺的状态、等离子体处理装置10及其零件的状态的监视精度。
[0081]
作为偏置，也可以代替lf电压使用图4所示的直流脉冲电压。图4是表示用于说明第二实施方式的检测方法的模拟结果之另一例的图。在图4中，代替图3所示的偏置波形(lf电压波形)，将作为二值脉冲波的直流脉冲电压波形用作偏置波形。
[0082]
该情况下也同样地，检测传感器的输出值的步骤包括：(a)按偏置波形的每一个周期确定上述偏置波形的第一相位的步骤；(b)确定第二相位的步骤，其中该第二相位是从确定了上述第一相位的时刻起经过预先设定的第一时间后的源波形的第二相位；和(c)从确定了上述第二相位的时刻起经过预先设定的第二时间后，进行上述传感器的输出值的采样的步骤，其中，按偏置波形的每一个周期反复执行(a)～(c)的步骤。
[0083]
图4所示的(a)表示由“按偏置波形的每一个周期确定偏置波形的第一相位的步骤”所确定的时刻之一例。在图4的例子中，在偏置波形的每一个周期，将偏置波形从0值变为负值的时刻确定为偏置波形的第一相位。即图4中(a)之箭头所示的时刻。
[0084]
图4所示的(b)表示由“确定从图4的(a)之箭头所示的时刻起，即从确定了第一相位的时刻起经过第一时间后的hf电压波形的第二相位的步骤”所确定的时刻之一例。在图4的例子中，从确定了第一相位的时刻起经过第一时间后，将hf电压波形从负值向正值变化时的电压0的时刻确定为hf电压波形的第二相位。即图4中(b)之箭头所示的时刻。
[0085]
图4所示的(c)表示由“从确定了第二相位的时刻起经过预先设定的第二时间后进行传感器的输出值的采样的步骤”所确定的时刻之一例。图4的例子中，将确定了第二相位的时刻起经过第二时间后确定为进行测量对象的强度的采样的时刻。即图4中(c)之箭头所示的时刻。在(d)的步骤中，从(c)的步骤中进行传感器输出值的采样起，持续预先设定的采样时间取得传感器的输出值。(a)～(d)的步骤按偏置波形的每一个周期反复执行。
[0086]
例如，图5是作为传感器的输出值之一例表示了发光强度的检测结果之一例的图。图5的横轴表示时间，纵轴表示基片的电位。lf表示作为偏置波形的振幅的lf(rf)波形的振幅。hf表示作为源波形的振幅的hf(rf)的振幅。a表示使用第二实施方式的检测方法采样得到的发光强度。
[0087]
根据该检测结果可知，通过反复(a)～(d)的步骤，使lf的相位和hf的相位在进行采样的时刻s1、s2、s3
…
之处一致，能够取得稳定的传感器输出值a1、a2、a3。由以上可知，采用第二实施方式的检测方法，能够使因偏置波形的相位和hf电压波形的相位这两者导致的波动成分变得稳定，来对传感器输出值进行采样。由此，能够提高s/n比，能够提高腔室1内的等离子体状态的监视精度。
[0088]
为了实现第二实施方式的检测方法，使用图6所示的等离子体处理装置10。图6是表示第二实施方式的等离子体处理装置10的截面示意图。
[0089]
如图6中(a)所示，控制器20从第二高频电源7接收偏置电压的信号、lf电压的相位信号和基准时钟信号。
[0090]
控制器20还从第一高频电源6接收hf电压的信号、hf电压的相位信号。控制器20基于接收的偏置电压的信号、lf电压的相位信号和基准时钟信号、hf电压的信号、hf电压的相位信号，将确定第一相位的信号和确定第二相位的信号发送给各传感器。各传感器(例如，图6中(a)的压力计31、oes/epd32、电压计/电流计33)基于接收的信号，在(c)的步骤中进行采样，将采样时间、传感器输出值发送给控制器20。
[0091]
也可以如图6中(b)所示，从第一高频电源6对第二高频电源7发送hf电压的信号、hf电压的相位信号、基准时钟，由第二高频电源7将与hf电压的信号、hf电压的相位信号、基准时钟一致的lf电压的相位信号发送给控制器20。由此，能够将第一相位和第二相位一合致的信号发送给控制器20。此外，基准时钟是与hf的周期联动的时钟。上述时钟优选对第一高频电源6的时钟进行分频而生成。通过分频生成该时钟，即使第一高频电源6的振荡频率因温度变化等而偏移，相对于hf电压的信号、hf电压的相位信号、基准时钟能够始终在相同的时刻进行采样。
[0092]
控制器20基于接收的与hf电压的相位信号和基准时钟一致的lf电压的相位信号，对各传感器发送在偏置的第一相位的范围内表示hf的第二相位的范围的信号。各传感器基于接收的信号，在(c)的步骤中进行采样，将采样时间、传感器输出值发送给控制器20。
[0093]
此外，关于基准时钟，可以使与偏置的周期联动的时钟和与hf电压的周期联动的时钟为同一时钟，例如400khz等。另外，也可以由控制器20生成基准时钟。
[0094]
在传感器为ccd传感器的情况下，从控制器20发出基准时钟时，ccd传感器依次读取多个的元件的电荷。在该情况下，多个元件各自读取电荷的读取时刻有时不与偏置的周期联动。为此，多个元件之中的各元件的电荷的读取时刻，可以是从(c)的步骤中进行采样的时刻起各自延迟规定时间后的时间，或基于基准时钟而得到。
[0095]
如以上说明，采用第二实施方式的检测方法，能够提高对等离子体的状态、处理工艺的状态、等离子体处理装置及其零件的状态的至少任一者的监视精度。
[0096]
说明书公开的一个实施方式的检测方法和等离子体处理装置在所有的方面都是例示，而不应该理解为限制性的。上述实施方式在不脱离技术方案的范围及其主旨的前提下能够以各种的方式变形和改良。上述多个实施方式中记载的结构，在不矛盾的范围内能够导入其他结构，另外，能够在不矛盾的范围内组合。
[0097]
例如，不限于将偏置功率和源功率供给到下部电极，也可以将偏置功率供给到下部电极，并将源功率供给到上部电极。
[0098]
本发明的等离子体处理装置能够适用于原子层沉积(ald)装置、电容耦合等离子
体(ccp)、电感耦合等离子体(icp)、径向线缝隙天线(rlsa)、微波电子回旋共振等离子体(ecr)、螺旋波等离子体(hwp)中的任一类型的装置。
[0099]
附图标记说明
[0100]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
腔室
[0101]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等离子体
[0102]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
上部电极
[0103]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下部电极
[0104]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一高频电源
[0105]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二高频电源(或者直流脉冲电源)
[0106]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等离子体处理装置
[0107]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制器
[0108]
31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压力计
[0109]
32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
发光光谱分析装置
[0110]
33
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电压计/电流计