(57)【要約】【課題】マイクロ波の出力を高精度に安定させ処理の精度を向上させることができるプラズマ処理装置およびマイクロ波の出力装置を提供する。【解決手段】マグネトロンに高圧電力を供給する高圧電源と前記マグネトロンからのマイクロ波出力を検出する検出器とを有し、この検出器からの出力及び前記高圧電源の出力から検出した電流の交流成分を加えた信号と前記高圧電源の出力の設定値とを比較した結果に基づいて前記高圧電源の出力を調節するプラズマ処理装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンにより形成したマイクロ波を用いて処理室内にプラズマを形成して前記処理室内に配置されたウエハを処理するプラズマ処理装置であって、
前記マグネトロンに高圧電力を供給する高圧電源と前記マグネトロンからのマイクロ波出力を検出する検出器とを有し、この検出器からの出力及び前記高圧電源の出力から検出した電流の交流成分を加えた信号と前記高圧電源の出力の設定値とを比較した結果に基づいて前記高圧電源の出力を調節するプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、前記検出器からの出力及び前記高圧電源から出力されるアノード電流の交流成分を加えた信号と前記高圧電源の出力の設定値とを比較した結果に基づいて前記高圧電源の出力を調節するするプラズマ処理装置。
【請求項３】
マグネトロンにより形成したマイクロ波を用いて処理室内にプラズマを形成して前記処理室内に配置されたウエハを処理するプラズマ処理装置であって、
前記マグネトロンに高圧電力を供給する高圧電源と前記マグネトロンからのマイクロ波出力を検出する検出器とを有し、この検出器からの出力と前記高圧電源の出力の設定値とを比較した結果得られた信号と前記高圧電源の出力から検出した電流の値を示す信号とを比較した結果に基づいて前記高圧電源の出力を調節するプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、前記高圧電源の出力からの電流の交流成分を検波して得られた信号をアラーム信号として出力するプラズマ処理装置。
【請求項５】
マグネトロンにより形成したマイクロ波を用いて処理室内にプラズマを形成して前記処理室内に配置されたウエハを処理するプラズマ処理装置に用いられるマイクロ波出力装置であって、
前記マグネトロンに高圧電力を供給する高圧電源と前記マグネトロンからのマイクロ波出力を検出する検出器とを有し、この検出器からの出力及び前記高圧電源の出力から検出した電流の交流成分を加えた信号と前記高圧電源の出力の設定値とを比較した結果に基づいて前記高圧電源の出力を調節するマイクロ波出力装置。
【請求項６】
請求項５に記載のマイクロ波出力装置であって、前記検出器からの出力及び前記高圧電源から出力されるアノード電流の交流成分を加えた信号と前記高圧電源の出力の設定値とを比較した結果に基づいて前記高圧電源の出力を調節するするマイクロ波出力装置。
【請求項７】
マグネトロンにより形成したマイクロ波を用いて処理室内にプラズマを形成して前記処理室内に配置されたウエハを処理するプラズマ処理装置に用いられるマイクロ波出力装置であって、
前記マグネトロンに高圧電力を供給する高圧電源と前記マグネトロンからのマイクロ波出力を検出する検出器とを有し、この検出器からの出力と前記高圧電源の出力の設定値とを比較した結果得られた信号と前記高圧電源の出力から検出した電流の値を示す信号とを比較した結果に基づいて前記高圧電源の出力を調節するマイクロ波出力装置。
【請求項８】
請求項５乃至７の何れかに記載のマイクロ波出力装置であって、前記高圧電源の出力からの電流の交流成分を検波して得られた信号をアラーム信号として出力するマイクロ波出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内部の処理室内に配置された半導体ウエハ等の基板状の試料をこの処理室内に供給したマイクロ波を用いて形成したプラズマにより処理するプラズマ処理装置および処理室に供給されるマイクロ波を出力する装置に係り、特に、マグネトロン等発振器を用いてマイクロ波を形成して処理室に供給するプラズマ処理装置およびマイクロ波の出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板状の試料をプラズマを用いて処理して半導体デバイスを製造するプラズマ処理装置では、安定して且つ高い精度のマイクロ波の出力が求められる。このようなマイクロ波の生成には従来よりマグネトロンが用いられている。
【０００３】
このようなマイクロ波を出力する装置には、マグネトロンのフィラメントを加熱するためのフィラメント電源、マグネトロンを発振して励起するための高圧電源、および、マグネトロンを備えた構成が一般的であるが、マグネトロンの出力の効率がその使用条件により異なり、また、マグネトロンの個体差もあるため、高精度で安定した出力を得るために、マグネトロンの出力側にマイクロ波出力を検出する検出器を設け、その検出器により得られたマイクロ波出力モニタ信号を高圧電源にフィードバックして高圧電源の出力を制御することにより、出力の大きさを所定の値の範囲内に調節することが行われている。
【０００４】
このような従来の技術の例としては、特許文献１乃至３及び非特許文献１に開示されるものが知られている。例えば、特許文献１においては、マイクロ波の出力をモニタして得られた信号を高圧電源にフィードバックしてその高圧電源の出力を制御するものが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２においては、マイクロ波の自動整合の高い応答性を実現するために、通常はマイクロ波出力モニタ信号を高圧電源にフィードバックして高圧電源の出力を制御する一方で反射電力が大きい場合には一時的にアノード電流モニタ信号をフィードバックして高圧電源の出力を制御するものを開示している。また、特許文献３においては、アノード電流をモニタして得られた信号からマグネトロンのモーディングを検出し、高圧電源の出力を制御する技術を開示している。また、非特許文献１においては寄生振動と呼ばれる出力変動について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２３２７２７号公報
【特許文献２】特開２０００−２９４３９６号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０３２７０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】信学技報ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ  ＲＥＰＯＲＴ  ＯＦ  ＩＥＩＣＥ  ＳＰＳ２００４−１８（２００５−０２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来技術では、次の点について考慮が十分にされておらず問題が生じていた。すなわち、従来の技術の第１の課題として、マイクロ波の出力を検出する応答性が悪く、この応答の速度、あるいは検出までの遅延する時間よりも短い周期の外乱に対してマイクロ波の出力が変動してしまうという問題が生じていた。
【０００９】
例えば、高圧電源の一次整流平滑回路において除去しきれないリップルに対し、マイクロ波の出力を検出する検出器の応答のタイムラグがリップルの周期に対して大きく応答速度が小さすぎる場合、リップルを除去することが出来ず、そのリップルがそのままマイクロ波出力のリップルとして出力されてしまう。このリップルを除去、あるいは、抑制するためには、マイクロ波の出力の検出器の応答性を向上させるか、あるいは、一次整流平滑回路に大型のコイル、あるいは、コンデンサを用いる必要があるが、後者の場合には検出器の製造コスト或いは高圧電源の容積、接地面積が増大してしまう。また、後者の手段によりリップルを抑制したとしても検出器の応答速度を超える変動を抑制する手段が無くリップルに起因するマイクロ波出力の変動を本質的に低減することが困難となっていた。
【００１０】
また、第２の課題として、従来からの課題であるモーディングと呼ばれるマグネトロンの異常発振を抑制することがある。モーディングが発生すると、マグネトロンに短時間の急峻な電流が流れるが、これがマグネトロン、および、高圧電源にダメージを与える恐れがある。
【００１１】
また、第３の課題として、寄生振動と呼ばれるマグネトロンの出力変動を抑制する課題が上げられる。この出力変動はマグネトロン自身に起因する出力変動であるが、この出力変動によりマイクロ波の出力の検出器の検出結果に影響を与え、検出器からの出力結果に基づいてマイクロ波の出力を調節する特許文献１のような従来の技術は検出を高精度に行う程マイクロ波の出力は変動してしまうという問題が生じていた。
【００１２】
本発明の目的は、マイクロ波の出力を高精度に安定させ処理の精度を向上させることができるプラズマ処理装置およびマイクロ波の出力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、マグネトロンにより形成したマイクロ波を用いて処理室内にプラズマを形成して前記処理室内に配置されたウエハを処理するプラズマ処理装置またはプラズマ処理装置に用いられるマイクロ波出力装置であって、前記マグネトロンに高圧電力を供給する高圧電源と前記マグネトロンからのマイクロ波出力を検出する検出器とを有し、この検出器からの出力及び前記高圧電源の出力から検出した電流の交流成分を加えた信号と前記高圧電源の出力の設定値とを比較した結果に基づいて前記高圧電源の出力を調節することにより達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置、および、マイクロ波出力システムにより、リップルやその他の外乱に対する変動が少なく、かつ、マグネトロンのモーディングに対するマグネトロンや高圧電源へのダメージを低減することができる。また、モーディング、および、寄生振動の発生を検知し、ユーザー、あるは、上位制御装置に報知することができ、マグネトロン、および、高圧電源の適切な保守や、寄生振動発生時の処理停止を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置のマイクロ波出力装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】図１に示す実施例に係るマイクロ波出力装置の変形例を示すブロック図である。
【図４】従来の技術に係るマイクロ波出力装置及び図２に示す実施例に係るマイクロ波出力装置によるアノード電流の一例を示すグラフである。
【図５】マグネトロンのモーディング発生時のアノード電流の一例を示す図である。
【図６】図２に示す実施例に係るマイクロ波出力装置の交流成分検出回路１６の構成を示す回路図である。
【図７】図２に示す実施例に係るマイクロ波出力装置の検波回路１７の構成を示す回路図である。
【図８】図２に示す実施例に係るマイクロ波出力装置の別の変形例を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、以下図面を参照して説明する。
【００１７】
本発明は、上記の課題を解決する手段として、マグネトロンへの入力電流（以下、アノード電流）のモニタ信号のうち交流成分のみフィードバックし高圧電源の出力を制御する手段を備えている。アノード電流は抵抗と差動増幅器により検出可能であり、このような構成を備えたマイクロ波の出力を検出する検出器が応答し得ない短い周期の速い変動に対しても高圧電源の出力を制御し変動を抑制することが可能となる。
【００１８】
また、直流的にはマイクロ波出力検出器からのマイクロ波出力モニタ信号をフィードバックしているので、従来通り一定のマイクロ波出力を得ることができる。
【００１９】
また、第２の課題であるモーディングに対しては、モーディング発生時にマグネトロンに流入する急峻な電流を検知して、高圧電源の出力を低減することができる。図５にモーディング発生時のアノード電流の波形を示す。モーディング発生時はアノード電流が急激に増加するため、この信号を検知して高圧電源の出力を低減することにより、前記電流を抑制でき、マグネトロン、および、高圧電源へのダメージを低減することができる。
【００２０】
また、アノード電流の交流成分を検波し、上位制御装置にアラーム信号として出力することもできる。本発明のマイクロ波出力システムにより、モーディング発生時のマグネトロン、および、高圧電源へのダメージを低減できたとしても、幾分かのダメージが加わることが想定されるため、上記アラーム信号を用い、その発生回数に応じて、ユーザーにマグネトロン、および、高圧電源の交換・修理を促すことができる。
【００２１】
また、第３の課題である寄生振動については、上記モーディングの場合と同様、アノード電流の交流成分を検波し、上位制御装置にアラーム信号として出力する。寄生振動発生時は前記のとおり、マイクロ波出力検出器の測定結果に影響を与え、結果、マイクロ波の出力がシフトするという問題が生じるため、プラズマ処理装置などでは処理を停止する必要が生じるが、アノード電流の交流成分を検波し、上位制御装置にアラーム信号として出力することにより、寄生振動発生時に的確に処理停止することが可能となる。
【００２２】
また、前記課題を解決する別の手段として、従来、出力設定信号とマイクロ波出力モニタ信号の差分により高圧電源の出力を制御していたものを、出力設定信号とマイクロ波出力モニタ信号の差分に対し、アノード電流のモニタ信号との差分をとった上で高圧電源の出力を制御する。
【００２３】
このような構成を備えたプラズマ処理装置またはマイクロ波出力装置は、アノード電流のモニタ信号を高圧電源の出力制御に加えることにより、マイクロ波出力検出器が応答し得ない、速い変動に対しても高圧電源の出力を制御し、変動を抑制することが可能となる。
【００２４】
また、最終的には出力設定信号とマイクロ波出力検出器からのマイクロ波出力モニタ信号の差分が０またはこれと見倣せる程度に近似した値となるよう高圧電源の出力が制御されるので、安定したマイクロ波出力を得ることができる。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【００２６】
本実施例のプラズマ処理装置は、真空容器内部の処理室内にマイクロ波を供給してプラズマを形成し、処理室内に配置された半導体ウエハ等の基板状の試料上面の膜構造を当該プラズマを用いてエッチング処理するものである。特に、本実施例では処理室室内にマイクロ波の電界とともにソレノイドコイル等の磁界発生手段からの磁界を供給して、処理室内に導入された処理用のガスをＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）により励起するものである。
【００２７】
図１に示す実施例のプラズマ処理装置１００は、内部に処理室１２２が配置された真空容器１０１とこの真空容器１０１の上方に配置されて当該処理室１２２内にプラズマを形成するための電界または磁界を供給する電磁界供給手段と、さらに真空容器１０１の下方に配置されて内部の処理室１２２内のガスやプラズマの粒子を排気して減圧するためのターボ分子ポンプ等の真空ポンプ１０３を含む排気手段とに大きく分けられる。本実施例に係るマイクロ波出力装置は、電磁界供給手段を構成する。
【００２８】
真空容器１０１は、円筒形状を有した側壁の内側に円筒形状の処理室１２２を備えた金属製の容器である。図示していないが、真空容器の側壁は接地されて所定の電位にされている。
【００２９】
真空容器１０１の円筒形状の側壁の円形の上端部には、石英等の電界が透過できる誘電体製の円板であるマイクロ波透過部材１０６が載せられて配置されており、これらの間に配置されたシール部材がこれらに挟まれて処理室１２２と外部の大気圧である雰囲気との間を気密に封止する。マイクロ波透過部材１０６の上方側の部分は、電磁界供給手段を構成しマイクロ波が処理室１２２に向けて伝播してくる箇所となっている。
【００３０】
電磁界供給手段は、導波管１０２等のマイクロ波が内部を伝播する筒状の構造体とこれに配置されてマイクロ波の形成及びその伝播を調節する部分を含んでいる。導波管１０２の上部を構成して筒の軸が水平方向に延在する部分の一方の端部には、マイクロ波を発振して形成するマグネトロン７が配置されている。このマグネトロン７は高圧電源１０と電気的に接続されこれから印加される高電圧によりマイクロ波を励起する。
【００３１】
励起されたマイクロ波は、導波管１０２の上部であって水平方向（図上左右方向）に延在する軸方向に沿って内部を伝播して進行し、導波管１０２の水平方向部分にマイクロ波の進行方向に沿って順に配置されたアイソレータ１１３、マイクロ波自動整合器１１２により出力や位相等が調節されて、水平方向部分の端部に到達する。なお、本実施例では、アイソレータ１１３とマイクロ波自動整合器１１２との間に、この導波管１０２内を伝播するマイクロ波の出力を検出するためのマイクロ波出力検出器８が配置されている。
【００３２】
水平方向部分の他端部は、導波管１０２の下部であって上下方向に筒の軸が延在する部分に連結されている。導波管１０２の上部の水平方向部分は断面が矩形を有し、上下方向に延在する部分は断面が円形を有した円筒部分となっている。円筒部分は、その内部に上方から下方に向かうマイクロ波の電界を進行方向について回転させて円偏波を形成する円偏波発生器１２１が配置されており、さらにその下端部は、真空容器１０１の円筒部分と同じ径の円筒形状を有した筒状の部分であって内部の円筒形の空間内に伝播されたマイクロ波を特定のモードで共振させる空洞共振部１２３に連結されている。
【００３３】
空洞共振部１２３の内部の空間を囲む円筒形の金属製部材の上面の中央部には導波管１０２の下端部が連結され、内部同士が連通されている。また、空洞共振部１２３の内部の円筒形の空間の底面はマイクロ波透過部材１０６の上面が構成しており、円筒空洞部１２３に導入されたマイクロ波は少なくとも一部がマイクロ波透過部材１０６で構成された底面と円筒空洞部１２３を構成する金属製の部材による天井面との間の円筒形の空間の内部で反射されて往復して共振し特定のモードの電界が形成される。
【００３４】
このように特定のモードにされたマイクロ波の電界はマイクロ波透過部材１０６を透過して処理室１２２に導入される。真空容器１０１は図示しない処理用ガスが通流するガス供給ラインと連結されて、マイクロ波透過部材１０６の下面側に配置された図示しない円形のシャワープレートの中央部に予め形成された複数の貫通孔を通して処理室１２２内部に処理用ガスが供給される。
【００３５】
また、真空容器１０１の円筒形部分または空洞共振部１２３の側壁の外周であってこれを囲む箇所或いは空洞共振部処１２３の上方であって導波管１０２を囲む箇所には、ソレノイドコイル等の磁場コイル１０４が配置され、供給される直流電力によって磁界を形成する。磁場コイル１０４により励起された静磁界とマイクロ波の電界とがＥＣＲによる相互作用を生起して処理室１２２内に上方から供給された処理用ガスの原子、分子が励起されて処理室１２２内にプラズマ１０７が形成される。
【００３６】
処理室１２２の下方には、その上面に処理対象のウエハ１０８を載せて保持する試料台であるウエハステージ１０９が配置されている。その内部にはその上面に載置されたウエハ１０８上方にバイアス電位を形成してウエハ１０８の上面に予め形成された半導体デバイスの回路を構成するための膜構造の異方性処理を促進するための高周波電力がＲＦバイアス電源１１０から印加される電極が配置されている。
【００３７】
処理室１２２内部は、シャワープレートから導入される処理用ガス、あるいは処理を実施していない間処理用ガスに代えて導入される不活性ガスが供給されると共に、処理室１２２の下部に配置された開口に連結された真空ポンプ１０９の動作により処理室１２２内部が排気され、これらのバランスにより減圧された所定の値の圧力に維持されている。例えば、処理中の処理室１２２内の圧力は数Ｐａ以下、処理を実施していない間では数十Ｐａから１００Ｐａ程度に維持されている。
【００３８】
なお、本実施例のプラズマ処理装置の上記マグネトロン７、磁場コイル１０４、高圧電源１０、ＲＦバイアス電源１１０等は、これらと通信手段により接続された制御装置から発信された指令信号によって動作が調節される。本実施例では、上位制御装置２１が配置され、上位制御装置２１がマイクロ波出力検出器８等のプラズマ処理装置１００の動作の状態を検出する手段から出力された信号をインターフェースを介し受信して、演算器が受信した結果に応じて内部の同じく内部の記憶装置に記憶されたソフトウエアを読み出してのアルゴリズムを用いて指令信号を算出し、インターフェースを介して発信する。
【００３９】
本実施例では、マイクロ波出力検出器８から出力されたマイクロ波出力の値を示す信号であるマイクロ波出力モニタ信号１３は高圧電源１０に入力され、マイクロ波出力１４の信号として上位制御装置２１に伝達される。この上位制御装置２１において、この上位制御装置２１が算出した出力指令値１１と比較され、その結果に応じて高圧電源１０の出力が調節されることにより、マグネトロン７からのマイクロ波の出力が出力指令値１１に近付くように調節される。また、高圧電源１０においては、アノード電流モニタ信号の交流成分のみをフィードバックし高圧出力を制御している。
【００４０】
また、高圧電源１０は、アノード電流モニタ信号の交流成分を検波したアラーム信号１８を上位制御装置２１に伝達する。上位制御装置２１はアラーム信号１８を受信した場合、モーディングまたは寄生振動が発生したものとみなしてプラズマによるウエハ１０８のエッチング処理を停止し、その旨をユーザーに報知する。
【００４１】
図２に、本実施例に係るマイクロ波出力装置の構成を示す。図２は、図１に示すプラズマ処理装置のマイクロ波出力装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【００４２】
図２に示すマイクロ波出力装置１０５は、図１に示すマグネトロン７、マイクロ波出力検出器８、高圧電源１０及びフィラメント電源２０、上位制御装置２１を含んで構成されている。マイクロ波出力装置１０５は、高圧電源１０が商用の交流電源に電気的に接続されて電力の供給がされる。
【００４３】
交流電源入力１からの電力は、高圧電源１０を構成する一次整流平滑回路２に入力され、同様に高圧電源１０を構成するスイッチング回路３、昇圧トランス４、二次整流平滑回路５、アノード電流検出回路６を通じて、マグネトロン７に入力される。マグネトロン７は、高圧電源１０からの電力に応じた出力でマイクロ波を形成する。
【００４４】
形成されたマイクロ波の出力は、マイクロ波出力検出器８によりその出力が検出される。マイクロ波出力検出器からの出力はマイクロ波出力モニタ信号１３として、高圧電源１０の出力の調節に利用するために高圧電源１０に通信手段を介して送信され、謂わばフィードバックされる。
【００４５】
マイクロ波出力モニタ信号１３は、高圧電源１０内部で誤差アンプ９に入力され、誤差アンプ９内で上位制御装置２１から発信された設定値を示す出力指令信号１１と比較され、これらの差分に応じた値にされた出力制御信号１５が誤差アンプ９からスイッチング回路３に送信される。出力制御信号１５に応じてスイッチング電源４の動作が調節されることで高圧電源１０の出力が調節される。
【００４６】
上記の構成、動作は、従来の技術と同じであるが、本実施例においては、高圧電源１０内においてアノード電流検出回路からの出力であってアノード電流値を示すアノード電流モニタ信号１２が交流成分検出回路１６を介して誤差アンプ９に入力される構成を備えている。本実施例においては、交流成分検出回路１６は、図６に示すようなコンデンサを直列に接続した回路により比較的容易な構成にされている。
【００４７】
図４は、従来のマイクロ波出力装置、および、本実施例のマイクロ波出力装置のアノード電流波形を示す図である。特に、従来の技術に係るマイクロ波出力装置及び図２に示す実施例に係るマイクロ波出力装置によるアノード電流の一例を示すグラフである。
【００４８】
これらの図では、マイクロ波出力装置の出力としてのアノード電流の大きさの値を示している。図４（ａ）に示す従来の技術のマイクロ波出力装置のアノード電流の出力の値は、時間の変化に応じて小さな周期、例えば本実施例では８．３ｍｓで値が増減するリップルが生起している。このような短い周期の出力の上下に対して、これを検出する応答性が低い場合には、このような値の増減を低減できるような出力の指令信号を発信することが出来ずマグネトロン７からの出力は、短い周期のアノード電流の値の変動を反映して増減することになる。
【００４９】
本実施例では、マイクロ波検出器８の検出した出力と共に、アノード電流検出回路６において検出したアノード電流の交流成分を交流成分検出回路１６により検出し、その結果の出力を誤差アンプ９に入力している。誤差アンプ９では、上位制御装置２１から入力されている出力指令信号１１とマイクロ波出力検出器８からのマイクロ波出力モニタ信号１３及びアノード電流モニタ信号１２の交流成分とを比較して、その差分に応じた出力信号をスイッチング回路３に送信する。
【００５０】
このように調節された本実施例のマイクロ波出力装置におけるアノード電流の一例を図４（ｂ）に示す。本図では、従来の技術におけるマイクロ波出力装置において生じている約１２０Ｈｚのリップルは、本実施例に係るマイクロ波出力装置では抑制されて、より一定に近似した値でされている。
【００５１】
本実施例では、このようなアノード電流の交流成分、つまりアノード電流の相対的に小さな周期の変動を誤差分として誤差アンプ９に入力して、スイッチング回路３の出力を補正する信号として入力することで、マグネトロン７のマイクロ波出力として反映されるアノード電流の短い周期の変動に対応して、これを所期の値に近付けてより一定な値に近付けることが出来る。このため、高圧電源１０からの出力を調節してマグネトロン７に出力することが出来、マグネトロン７の出力を安定させることができる。
【００５２】
[変形例１]
図３を用いてマイクロ波出力装置の変形例を説明する。図３は、図１に示す実施例に係るマイクロ波出力装置の変形例を示すブロック図である。
【００５３】
本変形例では、図２に示した実施例の構成に加えて、高圧電源１０内に検波回路１７を配置し、この検波回路１７からの出力をアラーム信号１８として上位制御装置２１に発信する構成を備えている。本変形例では、交流成分検出回路１６の出力であるアノード電流の交流成分を、検波回路１７に入力することにより、モーディングあるいは寄生振動発生時に生じたアノード電流の変動をアラーム信号１８として上位制御装置２１に出力する。尚、検波回路１７は図７に示すようなダイオードとコンデンサを使った回路により容易に実現できる。
【００５４】
アラーム信号１８を受信した上位制御装置２１は、マグネトロン７或いは高圧電源１０の動作を停止する信号を発信して、マイクロ波出力装置を停止させる。また、ＲＦバイアス電源１１０の出力及び磁場コイル１０４の出力を停止する信号を発信してプラズマ１０７を消失させると共に、異常とプラズマ処理装置１００の運転の停止を使用者に報知する。
【００５５】
[変形例２]
図８を用いて、図２に示す実施例の別の変形例について説明する。図８は、図２に示す実施例に係るマイクロ波出力装置の別の変形例を模式的に示すブロック図である。
【００５６】
本変形例において、図２に示す実施例と異なる構成は、誤差アンプ９には上位制御装置２１から送信された出力し例信号１１とマイクロ波出力検出器８から出力された信号とが入力され、この誤差アンプ９から出力される差分信号がアノード電流モニタ信号１２とともに誤差アンプ２２に入力され、両者が比較された結果得られた出力がスイッチング回路３に出力される点である。すなわち、出力指令信号１１と実際に出力されたマイクロ波出力との差を示す信号とアノード電流誤差アンプ２２から出力される信号との差分信号が出力制御信号１５としてスイッチング回路３に出力され、高圧電源１０の出力が調節される。
【００５７】
また、この変形例においても、図３に示す検波回路１７及びアラーム信号１８を上位制御装置２１に送信する構成を高圧電源１０に備えても良い。
【００５８】
このような構成においても、図２の実施例と同様に、アノード電流の短い周期の変動に対応して高圧電源１０からの出力がその変動を低減するように調節され、従来の技術で問題となっていたアノード電流の出力のリップルが抑制されて、アノード電流の出力はより一定に近似した値でされる。このため、高圧電源１０の出力を所期の値に近付けてより一定な値に近付けることが出来、マグネトロン７の出力を安定させることができる。
【００５９】
以上の例によれば、マイクロ波の出力が安定することにより、真空容器内部の処理室内に形成されるプラズマの電位、分布等の特性がより安定し、ウエハの処理の精度、再現性が向上したまたはマイクロ波出力装置を提供できる。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・交流電源入力
２・・・一次整流平滑回路
３・・・スイッチング回路
４・・・昇圧トランス
５・・・二次整流平滑回路
６・・・アノード電流検出回路
７・・・マグネトロン
８・・・マイクロ波出力検出器
９・・・誤差アンプ
１０・・・高圧電源
１１・・・出力指令信号
１２・・・アノード電流モニタ信号
１３・・・マイクロ波出力モニタ信号
１４・・・マイクロ波出力
１５・・・出力制御信号
１６・・・交流成分検出回路
１７・・・検波回路
１８・・・アラーム信号
２０・・・フィラメント電源
２１・・・上位制御装置
１００・・・プラズマ処理装置
１０１・・・真空容器
１０２・・・導波管
１０３・・・真空ポンプ
１０４・・・磁場コイル
１０５・・・マイクロ波出力装置
１０６・・・マイクロ波透過部材
１０７・・・プラズマ
１０８・・・ウエハ
１０９・・・ウエハステージ
１１０・・・ＲＦバイアス電源
１１２・・・マイクロ波自動整合器
１１３・・・アイソレータ
１２１・・・円偏波発生器
１２２・・・処理室
１２３・・・空洞共振部。
【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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