[go: up one dir, main page]

TWI582821B - A plasma processing device and a high frequency generator - Google Patents

A plasma processing device and a high frequency generator Download PDF

Info

Publication number
TWI582821B
TWI582821B TW102128406A TW102128406A TWI582821B TW I582821 B TWI582821 B TW I582821B TW 102128406 A TW102128406 A TW 102128406A TW 102128406 A TW102128406 A TW 102128406A TW I582821 B TWI582821 B TW I582821B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
high frequency
electric power
plasma
vswr
microwave
Prior art date
Application number
TW102128406A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201423825A (zh
Inventor
Kazushi Kaneko
Kazunori Funazaki
Hideo Kato
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of TW201423825A publication Critical patent/TW201423825A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI582821B publication Critical patent/TWI582821B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32128—Radio frequency generated discharge using particular waveforms, e.g. polarised waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/32119—Windows
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/3222—Antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/32229—Waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/32247—Resonators
    • H01J37/32256—Tuning means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32311—Circuits specially adapted for controlling the microwave discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/461—Microwave discharges
    • H05H1/4622—Microwave discharges using waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/327—Arrangements for generating the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

電漿處理裝置及高頻產生器
本發明係關於一種電漿處理裝置及高頻產生器，尤其是關於一種產生微波之高頻產生器，以及使用微波來產生電漿之電漿處理裝置。
LSI(Large Scale Integrated circuit)或MOS(Metal Oxide Semiconductor)電晶體等之半導體元件、液晶顯示器(LCD：Liquid Crystal Display)、有機EL(Electro Luminescense)元件等係對成為處理對象之被處理基板施以蝕刻或CVD(Chemical Vapor Deposition)、濺射等之處理來加以製造。蝕刻或CVD、濺射等之處理有使用電漿作為其能量供給源之處理方法，亦即電漿蝕刻或電漿CVD、電漿濺射等。
於是，在利用微波電漿來進行處理之電漿處理裝置中，有使用磁控管來作為產生微波時之高頻產生源的情況。磁控管可較廉價地構成，且可輸出高功率，故會被有效地利用為產生微波之產生源。關於磁控管之技術，被揭示於日本特開2006-94214號公報(專利文獻1)、日本特開2007-82172號公報(專利文獻2)、以及日本特開2010-283678號公報(專利文獻3)。
依專利文獻1，在磁控管震盪裝置中，係具備有基準訊號供給部及阻抗產生器，來調整磁控管之負荷側的阻抗。又，依專利文獻2，係構成為在磁控管震盪裝置設置非可逆構件。又，依專利文獻3，磁控管震盪裝置中，會檢出所欲震盪頻率之偏移而產生偏移訊號，基於偏移訊號來產生磁控管之震盪頻率會成為所欲頻率之驅動電壓，而輸出至阻抗產生器。
先前技術文獻
專利文獻1：日本特開2006-94214號公報
專利文獻2：日本特開2007-82172號公報
專利文獻3：日本特開2010-283678號公報
關於作為微波發生源之磁控管係由細絲(filament)或構成陽極側之陽極 片(vane)、空洞共振部等之機械加工品所構成。如此一來，組裝有此般機械加工品所製造之磁控管便會在所製造之複數個磁控管間產生差異，即所謂機差。於是，關於此般複數磁控管間之機差，然後，基於其機差而對磁控管特性的影響，最好是可以越小越好。
於是，若用以產生微波之設定電功率數值為高範圍的話，在各磁控管間，基本頻率之波形，亦即所形成之波譜形狀之波峰位置，或所謂波峰之下擺區域的狹窄度，雖多少有所差異但不會有很大的不同。亦即，各磁控管之基本頻率波形中，會獲得波峰急峻而下擺區域狹窄的理想波形，使得各磁控管中機差收斂至容許範圍內。但是，用以產生微波之設定電功率值變低的話，各磁控管間之基本頻率波形差異程度會有變大的傾向。亦即，各磁控管間之基本頻率波形中，有波峰位置或波峰下擺之區域變廣而有較大差異的情況。這應該是因為陰極電極之電子放射(emission)變少的影響之故。如此般，將用以產生微波之設定電功率值變低的話，便會有各磁控管間之機差變得顯著，且無法獲得理想波形之虞。
此般情況下，將供給至磁控管的電功率降低的話，便會對電漿處理裝置之成為負荷側的天線側之頻率特性造成影響。如此一來，所產生之電漿會改變，隨之投入至天線的實際電功率便會改變。其結果，便無法穩定地產生均勻的電漿，而會有對被處理基板之電漿處理造成影響之虞。
再者，就組裝機械加工品所製造之磁控管，與組裝後，即所謂初期狀態加以比較，則會隨著使用而使得磁控管狀態改變。例如，會有起因於構成細思之材料的釷鎢合金表面之碳化層消耗的震盪狀態變化等。磁控管狀態改變時，在設定電功率較低範圍之使用中，對基本頻率波形的影響會更為顯著，而有對電漿處理造成影響之虞。
如此般，降低供給至磁控管之電功率的話，結果上由於會有對電漿處理造成影響之虞，故應避免使用此般較低設定電功率來建構程序條件。但是，從以往至此之電漿處理中的程序條件柔軟性觀點，希望有較廣範圍之設定電功率的使用。然後，上述專利文獻1~專利文獻3所揭示之技術中，並無法對應此般狀況。
本發明一局面中，電漿處理裝置，係使用電漿而對被處理對象物進行 處理之電漿處理裝置，係具備有：處理容器，係在其內部進行電漿之處理；電漿產生機構，係配置在處理容器外而包含有產生高頻之高頻產生器，使用高頻產生器所產生之高頻而在處理容器內產生電漿。高頻產生器係包含有：高頻震盪器，係震盪出高頻；電源部，係將電功率供給至高頻震盪器；導波路徑，係將高頻震盪器所震盪出之高頻傳遞至成為負荷側之處理容器側；以及電壓駐波比可變機構，係使得因高頻而形成於該導波路徑內之電壓駐波的電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ratio：以下有稱為「VSWR」的情況)對應於該電源部所供給之電功率而可變化。
藉由此般構成，藉由高頻產生器所含有之電壓駐波比可變機構，便可將形成於導波路徑之電壓駐波的電壓駐波比對應於電源部所供給之電功率而可變化。如此一來，在電源供給部所供給之電功率為低電功率的情況，便會將電壓駐波比相對地提高，在基本頻率波形中，可使的波峰之下擺形狀變窄，並成為急峻之波峰。亦即，縱使為低電功率，仍可成為理想的基本頻率波形。此情況，只要具有急峻的波峰，而為波峰下擺範圍狹窄的基本頻率波形，則即使波峰位置多少有所差異，在與之後的電漿負荷之匹配工序等中，仍能基於穩定的駐波或穩定的駐波形成來進行電磁場的形成。 如此一來，結果上便可在處理容器內穩定地產生均勻的電漿，甚至可將因機差所致之對程序的影響變小。從而，進行電漿處理之時，即便高頻產生器之設定電功率為低電功率，仍可進行穩定的電漿產生。其結果，可在從低電功率橫跨至高電功率之區域下進行穩定的電漿產生，而可進行較廣之程序條件的建構。亦即，在電漿處理裝置所具備之高頻產生器中，不僅高功率，亦可在低功率中建構程序。另外，所謂電壓駐波比係將電壓之駐波最大值除以最小值，在無反射波的情況，VSWR=1。
又，電壓駐波比可變機構可構成為具備有：截線(Stub)機構，係設於導波路徑，具有可動於徑向之棒狀構件；驅動器，係使棒狀構件可動；以及控制機構，係控制棒狀構件之可動。
又，棒狀構件可構成為隔有間隔而複數地設置在高頻行進之方向。
又，電壓駐波比可變機構可構成為控制為電源部供給至高頻震盪器之電功率較既定值越低，則電壓駐波比則越高。
又，高頻產生器可構成為含有設置於導波路徑內，而將行進於導波路 徑內之行進波及來自負荷側之反射波的一部分加以分歧的方向行耦合器；控制機構會基於從方向性耦合器所獲得之行進波電功率訊號及反射波電功率訊號，來控制棒狀構件之可動。
又，電漿產生機構可構成為包含有4E調諧器，係具備朝高頻行進方向隔有間隔而設置4個之可動短路板。
又，導波路徑可構成為包含有：發射器，係將高頻震盪器所震盪出之高頻加以導出，以及隔離器，係設於發射器之下游側，將高頻震盪器朝負荷側之頻率訊號朝單方向傳送；截線機構係設置於發射器或發射器下游側之隔離器上游側。
又，電漿產生機構可構成為包含有：介電體窗，係使得高頻震盪器所產生之高頻朝處理容器內穿透；槽孔天線板，係設有複數槽孔，而將高頻放射至介電體窗。
又，電漿產生機構所產生之電漿可構成為藉由輻射狀槽孔天線所產生。
本發明其他局面中，高頻產生器可構成為包含有：高頻震盪器，係震盪出高頻；電源部，係將電功率供給至高頻震盪器；導波路徑，係將高頻震盪器所震盪出之高頻傳遞至成為負荷側之處理容器側；以及電壓駐波比可變機構，係使得因高頻而形成於導波路徑內之電壓駐波的電壓駐波比對應於電源部所供給之電功率而可變化。
依此般電漿處理裝置及高頻產生器，藉由高頻產生器所含有之電壓駐波比可變機構，便可將導波路徑所形成之電壓駐波之電壓駐波比對應於電源部所供給之電功率而可變化。如此一來，在例如電源供給部所供給之電功率為低電功率的情況，便會將電壓駐波比相對地提高，在基本頻率波形中，可使的波峰之下擺形狀變窄，並成為急峻之波峰。亦即，縱使為低電功率，仍可成為理想的基本頻率波形。此情況，只要具有急峻的波峰，而為波峰下擺範圍狹窄的基本頻率波形，則即使波峰位置多少有所差異，在與之後的電漿負荷之匹配工序等中，仍能基於穩定的駐波或穩定的駐波形成來進行電磁場的形成。如此一來，結果上便可在處理容器內穩定地產生均勻的電漿，甚至可將因機差所致之對程序的影響變小。從而，進行電漿處理之時，即便高頻產生器之設定電功率為低電功率，仍可進行穩定的電漿產生。其結果，可在從低電功率橫跨至高電功率之區域下進行穩定的電 漿產生，而可進行較廣之程序條件的建構。
11‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
13,26,27‧‧‧氣體供給部
14‧‧‧保持台
15‧‧‧控制部
16‧‧‧介電體窗
17‧‧‧槽孔天線板
18‧‧‧介電體構件
19‧‧‧電漿產生機構
20‧‧‧槽孔
21‧‧‧底部
22‧‧‧側壁
23‧‧‧排氣孔
24‧‧‧蓋部
25‧‧‧O型環
28‧‧‧下面
29‧‧‧氣體供給系統
30a,30b‧‧‧氣體供給孔
31‧‧‧筒狀支撐部
32‧‧‧冷卻夾頭
33‧‧‧溫度調整機構
34‧‧‧模式轉換器
35a,35b,35c‧‧‧導波管
36‧‧‧同軸導波管
37‧‧‧凹部
38‧‧‧高頻電源
39‧‧‧匹配單元
40‧‧‧循環路徑
41‧‧‧微波產生器
42‧‧‧磁控管
43‧‧‧高壓電源
44a‧‧‧陰極電極
44b‧‧‧陽極電極
45,55a,55b,57a,57b‧‧‧電路
46‧‧‧細絲電源
47‧‧‧震盪部
48‧‧‧發射器
49‧‧‧隔離器
50‧‧‧負荷
51‧‧‧4E調諧器
52a,52b,52c,52d‧‧‧可動短路部
53a,53b,53c‧‧‧探針
53d‧‧‧演算電路
54‧‧‧方向性耦合器
60,65‧‧‧導波路徑
55c,55d‧‧‧檢出器
56‧‧‧電壓控制電路
58a,58b,58c‧‧‧端子
59‧‧‧虛擬負荷
61‧‧‧電壓駐波比可變機構
62‧‧‧截線機構
63‧‧‧驅動器
64a,64b,64c‧‧‧棒狀構件
66a,66b,66c,67a,67b,68a,68b,68c,68d,70a,70b,70c,70d,70e,70f,70g,71a,71b,71c,71d,71e,73a,73b,73c,74a,74b,75a,75b,75c,75d,76a,76b,77a,77b,78a,78b‧‧‧線
69a,69b‧‧‧點
72‧‧‧區域
圖1係顯示本發明一實施形態相關之電漿處理裝置重要部位之概略剖視圖。
圖2係從圖1中箭頭II方向觀看圖1所示之電漿處理裝置所含之槽孔天線板之概略圖。
圖3係顯示圖1所示之電漿處理裝置所含之微波產生器概略構成之方塊圖。
圖4係顯示微波產生器所含之4E調諧器周邊構成之概略圖。
圖5係顯示微波產生器所含之磁控管周邊構成之概略圖。
圖6係顯示某磁控管中，VSWR為1.5時與VSWR為7.0時的陽極電流與微波輸出電功率之關係的圖表。
圖7係顯示微波設定電功率與微波輸出電功率精度之關係的圖表。
圖8係顯示方向性耦合器之耦合度的頻率依存性的圖表。
圖9係某磁控管之雷基線圖(Rieke diagram)。
圖10係顯示陽極電流與效率之關係的圖表。
圖11係顯示改變VSWR情況之陽極電流與微波輸出電功率之關係的圖表。
圖12係顯示VSWR與陽極損失之關係的圖表。
圖13係顯示陽極電流與可設定之VSWR範圍的圖表。
圖14係顯示VSWR與穩定之微波輸出電功率範圍與可能的低輸出之關係的圖表。
圖15係顯示基於複數磁控管間之差異的微波設定電功率與陽極電流之關係的圖表，係顯示微波設定電功率(W)範圍為0~3500(W)的情況。
圖16係顯示基於複數磁控管間之差異的微波設定電功率與陽極電流之關係的圖表，係針對圖15之圖表放大顯示400(W)~1000(W)之微波設定電功率(W)範圍。
圖17係顯示VSWR為1.5時與VSWR為2.0時之波譜形狀的圖表，係波設定電功率為700(W)的情況。
圖18係顯示VSWR為1.5時與VSWR為2.0時之波譜形狀的圖表，係 波設定電功率為2500(W)的情況。
圖19係顯示VSWR為1.5時之微波設定電功率與雜散(spurious)強度之關係的圖表。
圖20係顯示VSWR為2.0時之微波設定電功率與雜散(spurious)強度之關係的圖表。
圖21係顯示微波設定電功率與VSWR為1.5情況減去VSWR為2.0情況之雜散強度差的關係之圖表。
圖22係顯示VSWR為1.5時之微波設定電功率與波峰強度之關係的圖表。
圖23係顯示VSWR為2.0時之微波設定電功率與波峰強度之關係的圖表。
圖24係顯示微波設定電功率與VSWR為1.5情況減去VSWR為2.0情況之波峰強度差的關係之圖表。
圖25係顯示VSWR為1.5時之微波設定電功率與頻率之關係的圖表。
圖26係顯示VSWR為2.0時之微波設定電功率與頻率之關係的圖表。
圖27係顯示VSWR為1.5情況、VSWR為2.0情況中，微波設定電功率與頻率差之關係的圖表。
圖28係顯示VSWR為1.5時之微波設定電功率與微波輸出電功率精度之關係的圖表。
圖29係顯示VSWR為2.0時之微波設定電功率與微波輸出電功率精度之關係的圖表。
圖30係顯示VSWR為1.5情況、VSWR為2.0情況中，微波設定電功率與監控電壓值之關係的圖表。
圖31係顯示微波設定電功率與效率之關係的圖表。
以下，便參照圖式來說明本發明實施形態。圖1係顯示本發明一實施形態相關之電漿處理裝置重要部位之概略剖視圖。圖2係從下方側，亦即從圖1中箭頭II方向觀看圖1所示之電漿處理裝置所含之槽孔天線板之圖式。另外，圖1中，從理解容易的觀點，係省略了構件一部分的圖示。又，本實施形態中，圖1中箭頭II所示方向或其相反方向所示之圖1中的紙面上 下方向乃為電漿處理裝置中之上下方向。
參照圖1及圖2，電漿處理裝置11係對被處理對象物之被處理基板W進行使用電漿之處理。具體而言，係進行蝕刻或CVD、濺射等之處理。被處理基板W舉出有例如用於半導體元件製造之矽基板。
電漿處理裝置11係具備有：處理容器12，係於其內部對被處理基板W進行電漿之處理；氣體供給部13，係將電漿激發用氣體或電漿處理用氣體供給至處理容器12內；圓板狀保持台14，係設於處理容器12內而於其上保持被處理基板W；電漿產生機構19，係使用微波而在處理容器12內產生電漿；以及控制部15，係控制電漿處理裝置11整體之動作。控制部15會進行氣體供給部13之氣體流量、處理容器12內之壓力等，電漿處理裝置11整體之控制。
處理容器12係含有位於保持台14下方側之底部21，及從底部21外周朝上方延伸之側壁22。側壁22為略圓筒狀。處理容器12底部21係設有貫穿其一部分之排氣用排氣孔23。處理容器12上部側係開口，藉由配置於處理容器12上部側之蓋部24、後述之介電體窗16，以及介設於介電體窗16與蓋部24間之密封構件的O型環25，使得處理容器12為可密封。
氣體供給部13係含有將氣體朝被處理基板W中央吹送之第一氣體供給部26及將氣體從被處理基板W外側吹送之第二氣體供給部27。第一氣體供給部26中供給氣體之氣體供給孔30a係設置於為介電體窗16徑向中央且較為對向於保持台14之對向面的介電體窗16下面28要朝介電體窗16內側後退之位置。第一氣體供給部26會一邊調整連接於第一氣體供給部26之氣體供給系統29之流量等，一邊供給電漿激發用非活性氣體或電漿處理用氣體。第二氣體供給部27係藉由在側壁22上部側的一部份中，設置將電漿激發用非活性氣體或電漿處理用氣體供給至處理容器12內之複數氣體供給孔30b來加以形成。複數氣體供給孔30b係隔有相等間隔而設於周圍方向。第一氣體供給部26及第二氣體供給部27係由相同之氣體供給源來供給相同種類之電漿激發用非活性氣體或電漿處理用氣體。另外，對應於需求或控制內容等，亦可從第一氣體供給部26及第二氣體供給部27供給其他氣體，亦可調整該等流量比等。
保持台14係透過匹配單元39來將RF(radio frequency)偏壓用高頻電源 38電連接至保持台14內之電極。該高頻電源38可以既定之電功率(偏壓功率)輸出例如13.56MHz之高頻。匹配單元39係收納有用以在高頻電源38側之阻抗與主要為電極、電漿、處理容器12之所謂負荷側之阻抗間獲得匹配的匹配器，該匹配器中係含有自偏壓產生用之阻斷電容。另外，電漿處理時，對該保持台14之偏壓電壓的供給可依需要來進行，亦可不進行。
保持台14可藉由靜電夾具(未圖示)將被處理基板W保持於其上。又，保持台14係具備用以加熱之加熱器(未圖示)等，可藉由保持台14內部所設置之溫度調整機構33來設定於所欲溫度。保持台14係被支撐於從底部21下方側朝垂直上方延伸之絕緣性筒狀支撐部31。上述排氣孔23係沿者筒狀支撐部31外周而以貫穿處理容器12底部21之一部分的方式加以設置。環狀排氣孔23之下方側係透過排氣管(未圖示)而連接有排氣裝置(未圖示)。排氣裝置係具有渦輪分子泵等之真空泵。藉由排氣裝置，可將處理容器12內減壓至既定壓力。
電漿產生機構19係設於處理容器12外，包含有作為產生電漿激發用微波的高頻產生器之微波產生器41。又，電漿產生機構19係配置在對向於保持台14之位置，包含有將微波產生器41所產生之微波導入至處理容器12內之介電體窗16。又，電漿產生機構19係設有複數槽孔20，包含有設置於介電體窗16上方側而將微波放射至介電體窗16之槽孔天線板17。又，電漿產生機構19係配置於槽孔天線板17上方側，包含有將後述同軸導波管36所導入之微波傳遞於徑向之介電體構件18。
微波產生器41係透過模式轉換器34及導波管35a而連接至導入微波之同軸導波管36的上部。例如，以微波產生器41所產生之TE模式微波會通過導波管35a而藉由模式轉換器34轉換為TEM模式，再傳遞於同軸導波管36。關於微波產生器41之詳細構成則於後述。另外，相對於微波產生器41之導波管35a側會成為後述之負荷側。
介電體窗16為略圓板狀，係以介電體所構成。介電體窗16之下面28一部分為了容易產生所導入微波之駐波係設有錐狀凹陷之環狀凹部37。藉由此凹部37，可有效率地在介電體窗16下部側產生微波電漿。另外，介電體窗16之具體材質舉出有石英或氧化鋁等。
槽孔天線板17為薄板狀，係圓板狀。複數槽孔20如圖2所示，係以分別隔有既定間隔而正交之方式，以2個槽孔20為一對之方式加以設置，成對之槽孔20則係隔有既定間隔而設於周圍方向。又，徑向亦隔有既定間隔而設有複數對的槽孔20。
微波產生器41所產生之微波會通過同軸導波管36而傳遞於介電體構件18。內部具有循環冷媒等之循環路徑40而進行介電體構件18等之溫度調整的冷卻夾頭32與槽孔天線板17之間所夾置之介電體構件18內部係朝徑向外側，而微波係輻射狀擴散而從槽孔天線板17所設置之複數槽孔20放射至介電體窗16。穿透介電體窗16之微波會在介電體窗16之正下方產生電場，而在處理容器12內產生電漿。
在電漿處理裝置11中產生微波電漿的情況，介電體窗16下面28的正下方，具體而言，位在介電體窗16下面28數cm左右下的區域會形成有電漿的電子溫度較高，即所謂的電漿產生區域。然後，位於其下側之區域會形成有電漿產生區域所產生之電漿會擴散，即所謂的電漿擴散區域。該電漿擴散區域係電漿的電子溫度較低的區域，係在該區域進行電漿處理。如此一來，在電漿處理時會對被處理基板W給予所謂電漿傷害，且由於電漿之電子密度高，故可進行有效率的電漿處理。
電漿產生機構19係構成為含有：介電體窗16，係使得藉由作為後述高頻震盪器之磁控管所產生之高頻朝處理容器12內穿透；以及槽孔天線板17，係設有複數槽孔20，而將高頻放射至介電體窗16。又，電漿產生機構19所產生之電漿係構成為藉由輻射狀槽孔天線所產生。
此處，就上述構成之電漿處理裝置11所具備之電漿產生機構19所包含的微波產生器41的具體構成加以說明。
圖3係顯示微波產生器41概略構成之方塊圖。圖4係顯示微波產生器41所含之作為後述匹配裝置之4E調諧器周邊構成之概略圖。圖5係顯示微波產生器41所含之磁控管周邊構成之概略圖。
參照圖1~圖5，微波產生器41係包含有：磁控管42，係作為震盪出作為高頻之微波的高頻震盪器；高壓電源43，係將電功率供給至磁控管42；以及細絲電源46，係將電功率供給至構成震盪高頻時之陰極電極44a的細絲。高壓電源43及細絲電源46係構成將電功率供給至磁控管42之電源部。 震盪部47係構成為含有磁控管42及將磁控管42所震盪出之微波導出之發射器48。從磁控管42所震盪出之微波會行進於圖5中以兩點鏈線所示之箭頭A1方向。另外，關於微波之反射波則行進於圖5中箭頭A1之相反方向。又，微波產生器41係具備有將磁控管42所震盪出之微波傳遞於成為負荷側之處理容器12側之導波路徑60。導波路徑60係成為微波傳遞的通路，主要係由發射器48、將後述之隔離器與方向性耦合器連結之導波管35b、以及將截線機構與隔離器連接之導波管35c等所構成。
磁控管42與高壓電源43之間係組設有電路45。透過電路45會將陽極電流從高壓電源43側供給至磁控管42側。磁控管42內部係在電路45組設有細絲。藉由細絲所構成之陰極電極44a及從高壓電源43供給陽極電流所形成之陽極電極44b，便會產生朝外部輸出之微波。另外，構成陰極電極44a之陰極側的上述細絲，以及成為陽極側之陽極電極44b之陽極片等係藉由機械加工所製造之機械加工品。
又，微波產生器41係含有：隔離器49；方向性耦合器54，係設於導波路徑60內而將行進於導波路徑60之行進波及來自負荷側反射波的一部份加以分歧；以及作為匹配器之4E調諧器51。隔離器49會將頻率訊號從磁控管42朝位於負荷50側之4E調諧器51側單方向傳遞。此處所謂之負荷50係模式轉換器34等，所謂位於導波管35a下游側之構件。
4E調諧器51係包含有具備朝微波行進方向隔有間隔而設置4個之可動短路板(未圖示)的可動短路部52a,52b,52c,52d、以及相對於可動短路部52a而位於磁控管42側之3個探針53a,53b,53c。3個探針53a,53b,53c係朝微波行進方向以管內波長λ g的1/8，亦即λ g/8的距離分離設置。又，藉由3個探針53a,53b,53c所連接之演算電路53d，便能算出分別對應於3個探針53a~53c之未圖示的可動短路板之位置。另外，導波管之管內波長為導波管之行進方向的波長長度，係藉由所設定之基本頻率與導波管之尺寸來加以計算，例如2.45GHz下之導波管縱向長度尺寸×橫向長度尺寸為96mm×27mm時，計算出為158mm。
又，4E調諧器51係相對於可動短路部52a而於磁控管42側設有方向性耦合器54。該方向性耦合器54為雙向耦合器。另外，方向性耦合器54亦可不對向於3個探針53a,53b,53c。使用該方向性耦合器54，便會透過電 路55a將行進於導波路徑60內之電功率訊號傳送至微波產生器41所設置之電壓控制電路56。另外，藉由電路55a所傳送之行進波的電功率訊號可以檢出器55c類比地檢出而作為行進波電功率訊號。又，使用該方向性耦合器54便會透過電路55b將行進於導波路徑60內之反射波電功率訊號傳送至微波產生器41所設置之電壓控制電路56。另外，藉由電路55b所傳送之反射波的電功率訊號可以檢出器55d類比地檢出而作為反射波電功率訊號。從該電壓控制電路56使用電路57a及電路57b來傳送高壓電源43所供給之電壓的控制訊號及供給至細絲電源46的電壓之控制訊號，來進行施加至磁控管42之電壓的控制。亦即，電壓控制電路56係以設定電功率會和方向性耦合器54所檢出之行進波電功率為相同之方式，來對高壓電源43及細絲電源46供給電壓以成為滿足磁控管42款式之適當電流。
另外，磁控管42與4E調諧器51之間所設置之隔離器49係由為被動元件之迴圈器(Circulator)中，將1個端子成為虛擬負荷59來加以構成。亦即，係構成為將位於磁控管42側之第一端子58a與震盪部連接，將位於4E調諧器51側之第二端子58b與4E調諧器51連接，剩下的第三端子58c則連接至虛擬負荷59。藉此，隔離器49便可將電功率從磁控管42朝位於負荷50側之4E調諧器51單方向傳送。又，可將從負荷50反射至4E調諧器51之電功率傳送至虛擬負荷59，亦即可防止從負荷50所反射之電功率被傳送至磁控管42。藉此，便能防止磁控管42因反射之電功率而故障。
此處，微波產生器41係包含有使得因微波而形成於導波路徑60內之電壓駐波的電壓駐波比(VSWR)對應於電源部所供給之電功率而可變化之電壓駐波比可變機構61。
接著，就電壓駐波比可變機構61之詳細加以說明。電壓駐波比可變機構61係具備有：截線(Stub)機構62，係設於導波路徑60，具有可動於徑向之3個棒狀構件64a,64b,64c；驅動器63，係使棒狀構件可動；以及控制機構，係控制棒狀構件64a,64b,64c之可動。截線機構62係構成導波路徑60的一部分，棒狀構件64a~64c係設於構成截線機構62之導波路徑65。此實施形態中，控制機構係兼用為電壓控制電路56。
3個棒狀構件64a,64b,64c分別可從導波路徑60之外周側朝內周側延伸而出。又，亦可朝其相反方向移動。亦即，可動於圖5中箭頭B1方向或其 相反方向。3個棒狀構件64a,64b,64c係藉由驅動馬達(未圖示)驅動器63而可個別地作動。棒狀構件64a,64b,64c之可動係藉由兼作為控制機構之電壓控制電路56加以控制。
亦即，電壓駐波比可變機構61之VSWR與相位之關係係由磁控管42至截線機構62之距離、棒狀構件64a,64b,64c之間隔、以及棒狀構件64a~64c所延伸而出之高度加以決定。如後述圖9所示，磁控管42會因其款式所決定之VSWR而決定相位之適當位置，故要決定VSWR之設定時，要讓相位成為適當值。
另外，棒狀構件64a~64c在此實施形態中，雖係設有3個，但亦可設置為1個，亦可為複數個，例如3個以上。
此處，就電壓駐波比可變機構61之動作加以說明。圖6係顯示某磁控管中，VSWR為1.5時與VSWR為7.0時的陽極電流與微波輸出電功率之關係的圖表。橫軸係顯示陽極電流(A)，縱軸係顯示微波輸出電功率(W)。又，黑圈及虛線所示之圖表係顯示該磁控管42中，VSWR為1.5時之陽極電流與微波輸出電功率之關係，白圈及虛線所示之圖表係顯示該磁控管42中，VSWR為7.5時之陽極電流與輸出電功率之關係。另外，此處，係改變VSWR為既定值，而輸出電功率值為3000W。
將微波設定電功率值輸入至電壓控制電路56時，係以成為預設之VSWR之方式在電壓控制電路56藉由馬達控制器位置訊號透過驅動器63將截線機構62所含有之棒狀構件64a~64c驅動至既定位置。接著，將電源供給至高壓電源43及細絲電源46，藉由磁控管42來震盪出微波。然後，電壓控制電路56會由方向性耦合器54輸入行進波電功率訊號及反射波電功率訊號。
於是，在電漿處理裝置11的程序條件中，便就輸出電功率較例如4000W要低來改變的情況加以考量。在微波輸出電功率為4000W的情況，係調整為VSWR為1.5。於是，便會使得微波輸出電功率變低。然後，使得微波輸出電功率降低而成為3000W的情況，VSWR會成為7.0。
預先將對應於VSWR為1.5時及VSWR為7.0時，棒狀構件64a~64c所延伸而出之高度記憶在電壓駐波比可變機構61。然後，將馬達控制器位置訊號傳送至驅動器63。如此一來，驅動器63便會對應於訊號來驅動馬達， 使得棒狀構件64a~64c可動。然後，使得棒狀構件64a~64c至所算出之位置。之後，將位置決定結束訊號從驅動器63傳送至電壓控制電路56。如此地，藉由截線機構62來使得VSWR值改變。亦即，從電源部供給至磁控管42的電功率低於3000W的話，便會將VSWR控制為高於7.0。另外，關於VSWR改變所伴隨之具體微波輸出電功率與陽極電流的關係，在圖6中則以實線表示。藉由如此般電壓駐波比可變機構61所具備之截線機構62，便可在電壓控制電路56對應於微波設定電功率值來改變VSWR。
藉由此般構成，基本頻率波形中，便可讓波峰下擺形狀變窄，並成為急峻的波峰。亦即，即使為低電功率，仍可成為理想的基本頻率波形。此情況，只要是具有急峻的波峰，而波峰下擺區域狹窄的基本頻率波形，則即便波峰位置多少有所差異，在與之後電漿負荷的匹配工序等中，仍可基於穩定的駐波或穩定駐波之形成來進行電磁場的形成，甚至可使得機差的影響變小。從而，即便使得磁控管之設定電功率為低電功率，仍可進行穩定的電漿產生。其結果便可從低電功率橫跨至高電功率之廣範圍進行更穩定之電漿產生，可進行較廣程序條件之建構。亦即，電漿處理裝置11所具備之微波產生器41中，不僅高功率，而亦可在低功率中建構程序。
於是，由於提高VSWR則會有如後述圖31所示之效率降低的傾向，故兼顧該效率等，乃進行VSWR之改變。
另外，圖7以下中，係就以電壓駐波比可變機構61改變VSWR時之指標參數、不同VSWR中基本頻率波形之變化等加以說明。
首先，就微波設定電功率及高精度功率計之差所計算之精度加以說明。圖7係顯示VSWR=1.5，微波設定電功率與微波輸出電功率之精度的關係之圖表。圖7中，橫軸係顯示微波之設定電功率(W)，縱軸係顯示微波輸出電功率之精度(%)。關於縱軸之微波輸出電功率之精度，係針對以微波設定電功率所供給之微波電功率，顯示試驗數n=1中微波產生器間之誤差在實際上會有怎樣程度之指標。線66a為誤差之平均值，線66b係顯示誤差之最大值，線66c係顯示誤差之最小值。
參照圖7，在微波設定電功率較1000(W)大的區域中，無論何者均顯示誤差平均值、誤差最大值、誤差最小值乃為幾乎相同數值。但是，微波設定電功率未達1000(W)之區域中，隨著較1000(W)要低，則誤差最大值及誤 差最小值之差會變大。在此般狀況中，基本頻率波形會有所差異，又，波峰高度會降低，且波峰下擺區域會變廣。從而，在此般情況，基本上可依1000(W)之微波輸出電功率來改變VSWR。亦即，改變VSWR來使得既定值定在1000(W)。
另外，作為參考，在未將微波設定電功率設定的那麼低的情況，會有震盪模式跳躍，產生成為不同震盪頻率之所謂模變(moding)現象，而亦有引發不穩定震盪狀態之虞。但是，即便將微波設定電功率設定為較低，藉由增加陽極電流，仍會使得模變難以發生。從而，在將微波定電功率設定為較低的情況，便是如此對應。
接著，就方向性耦合器54耦合度的頻率依存性加以說明。圖8係顯示方向性耦合器之耦合度的頻率依存性的圖表。橫軸係表示頻率(MHz)，縱軸係表示耦合度(dB)。參照圖8，在頻率為2450(MHz)的情況，耦合度係進行設定在60(dB)的情況，頻率數為1500(MHz)的情況，耦合度為62(dB)，為3000(MHz)的情況，耦合度為59(dB)。亦即，方向性耦合器中，頻率改變則檢出輸出便會改變，此情況，隨著頻率變高，則耦合度會變低，另一方面，因磁控管42之機差或使用之波峰位置推移則為10MHz左右，對耦合度的影響較小。
此處，就某磁控管之適當波長的算出加以說明。圖9係某磁控管之雷基線圖(Rieke diagram)。雷基線圖係在磁控管之陽極電壓、陽極電流、磁場為一定時，改變負荷狀態而讀取線路上之駐波比大小及最小點位置，同時測量震盪頻率及輸出，來描繪頻率為固定之曲線及輸出為固定之曲線。圖9中，實線67a,67b係顯示輸出固定曲線，虛線68a,68b,68c,68d係顯示頻率固定曲線。實線67a係輸出為6.0(kW)的情況，實線67b係輸出為5.5(kW)的情況。又，虛線68a係頻率為fo(基本頻率)-5(MHz)的情況，虛線68b係頻率為fo(基本頻率)的情況，虛線68c係頻率為fo(基本頻率)+5(MHz)的情況，虛線68d係頻率為f0(基本頻率)+10(MHz)的情況。又，點69a為實線67a與虛線68b之交點，VSWR=1.0。點69b為實線67b與虛線68b之交點，VSWR=1.6。該磁控管42中，為0.40λg時，點69a、點69b最靠近中心。從而，關於該磁控管42之波長，0.40λg較為適當。然後，將波長固定在0.40λg，改變VSWR。另外，管內波長λg=158(mm)的情況，0.40λg約為63.2(mm)。
接著，就陽極電流與效率的關係加以說明。圖10係顯示陽極電流與效率之關係的圖表。橫軸係表示陽極電流(A)，縱軸係表示效率(%)。此處，試驗數n=100。參照圖10，陽極電流變低時，有效率降低的傾向，在陽極電流較低的範圍中，其傾向會變得顯著。從而，為了維持高效率，陽極電流較高較佳。
接著，就因VSWR差異所致陽極電流與微波輸出電功率之關係加以說明。圖11係顯示改變VSWR情況之陽極電流與微波輸出電功率之關係的圖表。橫軸係表示陽極電流(A)，縱軸係表示微波輸出電功率(W)。關於VSWR係顯示1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0之各數值，分別以線70a,70b,70c,70d,70e,70f,70g加以表示。參照圖10，VSWR數值越低，則即便為同樣的陽極電流值，仍可掌握微波輸出電功率較大。
接著，就陽極電流差異所致VSWR與陽極損失之關係加以說明。圖12係顯示VSWR與陽極損失之關係的圖表。橫軸係表示VSWR，縱軸係表示陽極損失(W)。關於陽極電流，係顯示1.01(A)、0.83(A)、0.63(A)、0.43(A)、0.23(A)之各數值，分別以線71a,71b,71c,71c,71d,71e加以表示。參照圖12，關於陽極損失，係盡可能較小為佳，陽極電流較高的話，陽極電流有變高的傾向。又，即便為相同之陽極電流值，但隨著VSWR值變高，陽極損失會有略為提高的傾向。另外，圖12中之線71a與虛線之交點係VSWR=1.5，微波輸出電功率5000(W)情況之陽極損失，虛線中，係顯示VSWR=1.5，微波輸出電功率5000(W)情況之陽極損失的最大容許值。藉此，在圖表之下側區域，因陽極損失之發熱會在其之下，則陽極損失起因之壽命便會是相同以上。
接著，就陽極損失之容許值相關之陽極電流與VSWR之關係加以說明。圖13係顯示可相對於陽極電流設定之VSWR範圍的圖表。橫軸係表示陽極電流(A)，縱軸係表示VSWR。此處，VSWR之容許最大值為7.0。參照圖13，隨著陽極電流提高，被容許之VSWR值會變小，陽極電流在1.0(A)的情況，VSWR值可掌握到無法容許到2。在圖表下側部分之斜線所示區域72中，能選擇適當的VSWR。
接著，就基於陽極電流差異之VSWR與微波輸出電功率之關係加以說明。圖14係顯示VSWR與穩定之微波輸出電功率範圍與可能的低輸出之關 係的圖表。橫軸係表示VSWR，縱軸係表示微波輸出電功率(W)。關於陽極電流，係表示1.01(A)、0.23(A)、0.12(A)之各數值，分別以實線73a、實線73b、實線73c加以表示。參照圖14，要獲得最大穩定輸出，係陽極電流為1.01(A)的情況，要獲得最小穩定輸出，係陽極電流為0.23(A)的情況。實線73a與實線73b之間的區域係可獲得穩定微波輸出之範圍。又，最小可能輸出係不會生模變之陽極電流為0.12(A)的情況。最大穩定輸出中，隨著VSWR數值的增加，有輸出電功率減少的傾向，但在最小穩定輸出及最小可能輸出中，其傾向會以較小呈現。
接著，就基於複數磁控管間之差異的微波設定電功率與陽極電流的關係加以說明。圖15及圖16係顯示基於複數磁控管間之差異的微波設定電功率與陽極電流之關係的圖表。橫軸係表示微波設定電功率(W)，縱軸係表示陽極電流(A)。圖15中，係表示微波設定電功率(W)之範圍為0~3500(W)的情況，圖16中，係放大顯示400(W)~1000(W)之微波設定電功率(W)範圍。圖15及圖16中之線74a所表示之5個圖表係顯示VSWR為2.0情況之5個不同磁控管的情況，圖15及圖16中之線74b所表示之5個圖表係顯示VSWR為1.5情況之5個不同磁控管的情況。亦即，在5個不同磁控管中，測量VSWR為2.0的情況與1.5的情況。參照圖15及圖16，藉由將VSWR從1.5至2.0，可使得陽極電流變大。這在5個不同磁控管中均為同樣傾向。
接著，就基本頻率外之不同頻率成分加以說明。磁控管震盪之微波的其他頻率特性，有所謂雜散之設計上所不欲之不同頻率成分。該不同頻率成分亦被包含於高頻。該不同頻率成分隨著使用磁控管，而有增加之傾向。該不同頻率成分的增加在磁控管震盪之高頻所傳遞之導波路徑、匹配器中，會引起反射波。引起該反射波時，磁控管產生實效功率或微波時之負荷阻抗會改變，故不佳。從而，此般不同頻率成分最好是盡可能使其影響變小。
圖17及圖18係顯示VSWR為1.5時，VSWR為2.0時之波譜形狀的圖表。圖17係顯示微波設定電功率為700(W)的情況，圖18係顯示微波設定電功率為2500(W)的情況。橫軸分別表示頻率(Hz)，縱軸分別表示波譜強度(dB)。線75a,75c係顯示VSWR為1.5時，線75b,75d係顯示VSWR為2.0時。參照圖17，微波設定電功率為700(W)的情況，VSWR為1.5時，係表示為 圖17中之箭頭C1、箭頭C2所示之側波峰。此般側波峰係不同頻率成分，即所謂雜散之一。相對於此，VSWR為2.0時，幾乎不會出現此般側波峰般之雜散。亦即，該磁控管中，藉由VSWR從1.5至2.0，便可將不同頻率成分之影響變小。另外，參照圖18，微波設定電功率為2500(W)的情況中，在VSWR為1.5時，波峰之下擺區域會略為較廣，但VSWR為2.0時，波峰下擺有變窄的傾向。
圖19係顯示VSWR為1.5時之微波設定電功率與雜散(spurious)強度之關係的圖表。圖20係顯示VSWR為2.0時之微波設定電功率與雜散(spurious)強度之關係的圖表。圖21係顯示微波設定電功率與VSWR為1.5情況減去VSWR為2.0情況之雜散強度差的關係之圖表。橫軸分別顯示微波設定電功率(W)，縱軸在圖19及圖20中分別為雜散強度(dB)，在圖21中為雜散強度之差值(dB)。另外，圖19~圖21中，黑菱形標記、黑四角標記、黑三角標記、叉叉標記、米字標記所示之5個數據係顯示各自不同之裝置，即5個不同之磁控管所測量之結果。參照圖19~圖21，VSWR為2.0時，與VSWR為1.5時相比，可掌握到特別在低電功率側之側波峰會減少。
圖22係顯示VSWR為1.5時之微波設定電功率與波峰強度之關係的圖表。圖23係顯示VSWR為2.0時之微波設定電功率與波峰強度之關係的圖表。圖24係顯示微波設定電功率與VSWR為1.5情況減去VSWR為2.0情況之波峰強度差的關係之圖表。橫軸分別顯示微波設定電功率(W)，縱軸在圖22及圖23中分別為波峰強度(dB)，在圖24中為波峰強度之差值(dB)。另外，圖22、圖23中，黑菱形標記、黑四角標記、黑三角標記、叉叉標記、米字標記所示之5個數據係顯示各自不同之裝置，即5個不同之磁控管所測量之結果。圖24中，線76a係顯示VSWR為1.5時之5個磁控管最大值減去5個磁控管最小值的情況，線76b係顯示VSWR為2.0時之5個磁控管最大值減去5個磁控管最小值的情況。參照圖22~圖24，VSWR為1.5時，低電功率側其值差異較大。相對於此，VSWR為2.0時，即使為低電功率側，其值差異仍較小。
接著，就所震盪之基本頻率加以說明。圖25係顯示VSWR為1.5時之微波設定電功率與頻率之關係的圖表。圖26係顯示VSWR為2.0時之微波設定電功率與頻率之關係的圖表。圖27係顯示VSWR為1.5情況、VSWR 為2.0情況中，微波設定電功率與頻率差之關係的圖表。橫軸分別顯示微波設定電功率(W)，縱軸在圖25及圖26中分別為頻率(MHz)，在圖27中為頻率差(MHz)。另外，圖25、圖26中，黑菱形標記、黑四角標記、黑三角標記、叉叉標記、米字標記所示之5個數據係顯示各自不同之裝置，即5個不同之磁控管所測量之結果。亦即，在將2463±5(MHz)規格化時，VSWR為1.5時與VSWR為2.0時均在評估數n=5時的規格內。又，微波設定電功率較小時，頻率差在VSWR為1.5時會變大。但是，微波設定電功率變大時，頻率差則是VSWR為2.0時會變大。
接著，就微波輸出電功率之精度加以說明。圖28係顯示VSWR為1.5時之微波設定電功率與微波輸出電功率精度之關係的圖表。圖29係顯示VSWR為2.0時之微波設定電功率與微波輸出電功率精度之關係的圖表。圖30係顯示VSWR為1.5情況、VSWR為2.0情況中，微波設定電功率與監控電壓值之關係的圖表。橫軸分別顯示微波設定電功率(W)，縱軸在圖28及圖29中分別為微波輸出電功率之精度(%)，在圖30中為監控電壓值(V)。另外，圖28、圖29中，黑菱形標記、黑四角標記、黑三角標記、叉叉標記、米字標記所示之5個數據係顯示各自不同之裝置，即5個不同之磁控管所測量之結果。又，圖30中，線77a係顯示VSWR為1.5時，線77b係顯示VSWR為2.0時。參照圖28~圖30，VSWR為1.5時，低電功率側之差異較大，VSWR為2.0時，即使為低電功率側但差異仍較小。又，VSWR為2.0時，掌握到低電功率側之監控電壓值差異較小。
接著，就微波設定電功率與效率之關係加以說明。圖31係顯示微波設定電功率與效率之關係的圖表。橫軸係顯示微波設定電功率(W)，縱軸係顯示效率(%)。線78a係顯示VSWR為1.5時，線78b係顯示VSWR為2.0時。參照圖31，掌握到VSWR為1.5時會較VSWR為2.0時有效率較佳的傾向。
如此般地考量到上述說明之陽極電流、微波輸出電功率、VSWR、效率的關係等，檢討各磁控管中改變VSWR之條件來加以設定，便能改變導波路徑所形成之電壓駐波的大小，亦即改變VSWR而對應電源部所供給之電功率來加以改變。
依上述，藉由上述般構成，便可從低電功率橫跨至高電功率之較廣區域進行更穩定電漿之產生，而可進行較廣程序條件之建構。
另外，上述實施形態中，雖係使用磁控管作為高頻震盪器，但不限於此，亦可適用於使用其他高頻震盪器的情況。
又，上述實施形態中，雖係使用截線機構作為電壓駐波比可變機構，但不限於此，亦可使用其他機構來改變駐波比。
另外，上述實施形態中，雖係將某既定值作為閾值改變VSWR，但不限於此，亦可多階段地改變VSWR，例如亦可以VSWR與陽極電流具有比例關係之方式來將VSWR線性地改變。
又，上述實施形態中，雖係藉由使用輻射狀槽孔天線之微波來進行電漿處理，但不限於此，亦可使用具有梳形天線部，藉由微波來產生電漿之電漿處理裝置或從槽孔將微波放射來產生電漿之電漿處理裝置。
以上，雖已參照圖式來說明本發明實施形態，但本發明不限於圖式之實施形態。在與本發明為相同範圍內，或均等範圍內，均可對圖式之實施形態附加各種修正或變形。
W‧‧‧被處理基板
11‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
13‧‧‧氣體供給部
14‧‧‧保持台
15‧‧‧控制部
16‧‧‧介電體窗
17‧‧‧槽孔天線板
18‧‧‧介電體構件
19‧‧‧電漿產生機構
21‧‧‧底部
22‧‧‧側壁
23‧‧‧排氣孔
24‧‧‧蓋部
25‧‧‧O型環
26‧‧‧第一氣體供給部
27‧‧‧第二氣體供給部
28‧‧‧下面
29‧‧‧氣體供給系統
30a‧‧‧氣體供給孔
30b‧‧‧氣體供給孔
31‧‧‧筒狀支撐部
32‧‧‧冷卻夾頭
33‧‧‧溫度調整機構
34‧‧‧模式轉換器
35a‧‧‧導波管
36‧‧‧同軸導波管
37‧‧‧凹部
38‧‧‧高頻電源
39‧‧‧匹配單元
40‧‧‧循環路徑
41‧‧‧微波產生器

Claims (9)

  1. 一種電漿處理裝置，係使用電漿而對被處理對象物進行處理之電漿處理裝置，係具備有：處理容器，係在其內部進行電漿之處理；電漿產生機構，係配置在該處理容器外而包含有產生高頻之高頻產生器，使用該高頻產生器所產生之高頻而在該處理容器內產生電漿；該高頻產生器係包含有：高頻震盪器，係震盪出高頻；電源部，係將電功率供給至該高頻震盪器；導波路徑，係將該高頻震盪器所震盪出之高頻傳遞至成為負荷側之該處理容器側；以及電壓駐波比可變機構，係使得因高頻而形成於該導波路徑內之電壓駐波的電壓駐波比對應於該電源部所供給之電功率而可變化；該電壓駐波比可變機構係控制為該電源部供給至該高頻震盪器之電功率較既定值越低，則該電壓駐波比則越高。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該電壓駐波比可變機構係具備有：截線(Stub)機構，係設於該導波路徑，具有可動於徑向之棒狀構件；驅動器，係使該棒狀構件可動；以及控制機構，係控制該棒狀構件之可動。
  3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中該棒狀構件係隔有間隔而複數地設置在該高頻行進之方向。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之電漿處理裝置，其中該高頻產生器係含有設置於該導波路徑內，而將行進於該導波路徑內之行進波及來自該負荷側之反射波的一部分加以分歧的方向行耦合器；該控制機構會基於從該方向性耦合器所獲得之行進波電功率訊號及反射波電功率訊號，來控制該棒狀構件之可動。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該電漿產生機構係包含有4E調諧器，係具備朝高頻行進方向隔有間隔而設置4個之可動短路板。
  6. 如申請專利範圍第2或3項之電漿處理裝置，其中該導波路徑係包含有：發射器，係將該高頻震盪器所震盪出之高頻加以導出，以及隔離器，係設於該發射器之下游側，將該高頻震盪器朝負荷側之頻率訊號朝單方向傳送；該截線機構係設置於該發射器或該發射器下游側之該隔離器上游側。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該電漿產生機構係包含有：介電體窗，係使得該高頻震盪器所產生之高頻朝該處理容器內穿透；槽孔天線板，係設有複數槽孔，而將該高頻放射至該介電體窗。
  8. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中該電漿產生機構所產生之電漿係藉由輻射狀槽孔天線所產生。
  9. 一種高頻產生器，係包含有：高頻震盪器，係震盪出高頻；電源部，係將電功率供給至該高頻震盪器；導波路徑，係將該高頻震盪器所震盪出之高頻傳遞至成為負荷側之處理容器側；以及電壓駐波比可變機構，係使得因高頻而形成於該導波路徑內之電壓駐波的電壓駐波比對應於該電源部所供給之電功率而可變化。
TW102128406A 2012-08-09 2013-08-08 A plasma processing device and a high frequency generator TWI582821B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012176668A JP2014035887A (ja) 2012-08-09 2012-08-09 プラズマ処理装置、および高周波発生器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201423825A TW201423825A (zh) 2014-06-16
TWI582821B true TWI582821B (zh) 2017-05-11

Family

ID=50067789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102128406A TWI582821B (zh) 2012-08-09 2013-08-08 A plasma processing device and a high frequency generator

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9373483B2 (zh)
JP (1) JP2014035887A (zh)
KR (1) KR102024973B1 (zh)
TW (1) TWI582821B (zh)
WO (1) WO2014024546A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016170940A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波自動整合器及びプラズマ処理装置
FR3042091B1 (fr) * 2015-10-05 2017-10-27 Sairem Soc Pour L'application Ind De La Rech En Electronique Et Micro Ondes Dispositif elementaire d’application d’une energie micro-onde avec applicateur coaxial
JP2018010752A (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波調整方法
JP6778639B2 (ja) * 2017-03-08 2020-11-04 東京エレクトロン株式会社 高周波発生器及びプラズマ処理装置
TWM558564U (zh) * 2017-11-02 2018-04-21 鄭仲盛 智慧桌
JP7221115B2 (ja) * 2019-04-03 2023-02-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2021180215A (ja) * 2020-05-11 2021-11-18 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法、プラズマ処理装置及び制御装置
TW202233887A (zh) * 2021-02-03 2022-09-01 美商Ｍｋｓ儀器公司 利用微波輻射能量對原子層沉積製程進行微波輔助表面化學退火的微波系統
CN113097668B (zh) * 2021-04-08 2022-03-25 中国科学院合肥物质科学研究院 一种c波段百千瓦级稳态高功率水冷微波切换器
US12338530B2 (en) * 2021-07-09 2025-06-24 Applied Materials, Inc. Shaped showerhead for edge plasma modulation
KR102710503B1 (ko) * 2023-12-28 2024-09-27 (주)에이치에스쏠라에너지 복수의 마그네트론에 의한 마이크로웨이브 가열 시스템
US20250351258A1 (en) * 2024-05-13 2025-11-13 Fuse Energy Technologies Corp. Methods and devices for pressurization of pulsed-power drivers

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05144381A (ja) * 1991-11-20 1993-06-11 Hitachi Ltd マグネトロン応用装置
TW200531127A (en) * 2004-03-10 2005-09-16 Tadahiro Ohmi Dispenser and method thereof, plasma processing device and method thereof, and manufacturing method for LCD
US20060016395A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-26 Canon Kabushiki Kaisha Plasma processing apparatus
US20080231380A1 (en) * 2004-09-24 2008-09-25 Kibatsu Shinohara Magnetron Oscillator
TW200845185A (en) * 2007-01-16 2008-11-16 Hitachi High Tech Corp Plasma processing method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05299024A (ja) 1992-04-22 1993-11-12 Hitachi Ltd マグネトロン応用装置
JP2000165175A (ja) * 1998-11-27 2000-06-16 Kyosan Electric Mfg Co Ltd インピーダンス整合装置
JP3856154B1 (ja) 2005-09-15 2006-12-13 日本高周波株式会社 マグネトロン発振装置
JP2007157518A (ja) 2005-12-06 2007-06-21 Micro Denshi Kk マイクロ波装置
US7863997B1 (en) * 2007-06-22 2011-01-04 The Ferrite Company, Inc. Compact tuner for high power microwave source
JP2010118549A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置
JP4528870B1 (ja) 2009-06-05 2010-08-25 日本高周波株式会社 マグネトロン発振装置およびプラズマ処理装置
JP5440604B2 (ja) * 2009-08-21 2014-03-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置および基板処理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05144381A (ja) * 1991-11-20 1993-06-11 Hitachi Ltd マグネトロン応用装置
TW200531127A (en) * 2004-03-10 2005-09-16 Tadahiro Ohmi Dispenser and method thereof, plasma processing device and method thereof, and manufacturing method for LCD
US20060016395A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-26 Canon Kabushiki Kaisha Plasma processing apparatus
US20080231380A1 (en) * 2004-09-24 2008-09-25 Kibatsu Shinohara Magnetron Oscillator
TW200845185A (en) * 2007-01-16 2008-11-16 Hitachi High Tech Corp Plasma processing method

Also Published As

Publication number Publication date
TW201423825A (zh) 2014-06-16
KR102024973B1 (ko) 2019-09-24
US9373483B2 (en) 2016-06-21
WO2014024546A1 (ja) 2014-02-13
KR20150040918A (ko) 2015-04-15
JP2014035887A (ja) 2014-02-24
US20150214011A1 (en) 2015-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI582821B (zh) A plasma processing device and a high frequency generator
KR102224542B1 (ko) 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 고주파 발생기
US11222770B2 (en) Microwave applicator with solid-state generator power source
US10510513B2 (en) Plasma processing device and high-frequency generator
KR101560122B1 (ko) 표면파 플라즈마 처리 장치
US8901470B2 (en) Microwave heating apparatus
KR102242433B1 (ko) 플라즈마 처리 장치, 이상 발진 판단 방법 및 고주파 발생기
US10074524B2 (en) Plasma processing apparatus and high frequency generator
US20150194292A1 (en) Plasma processing apparatus, abnormality determination method, and microwave generator
CN118737799A (zh) 模块化高频源
JP2018006256A (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
JP2007082172A (ja) マグネトロン発振装置
JPH05299024A (ja) マグネトロン応用装置
JP2016100312A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20160358756A1 (en) Plasma processing apparatus
JP2003203799A (ja) プラズマ処理装置
KR20180121145A (ko) 도파관 형태의 안테나를 이용한 마이크로 웨이브 플라즈마 발생 장치

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees