(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波により発生したプラズマによりプラズマプロセスを施すマイクロ波プラズマプロセス装置であって、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
プラズマプロセスを施すために被処理体を収容するプロセスチャンバと、
前記マイクロ波発生器と前記プロセスチャンバとの間に設けられ、前記マイクロ波発生器で発生したマイクロ波を前記プロセスチャンバに導く導波管と、
前記導波管の途中に設けられた整合器より前記プロセスチャンバ側に設けられ、前記プロセスチャンバ内で発生したプラズマにより反射された反射波の電力をモニタする反射波モニタ手段と、
前記導波管の途中に設けられた整合器より前記マイクロ波発生器側に設けられ、前記マイクロ波発生器により発生したマイクロ波の入射波の周波数を検出する周波数モニタ手段と、
前記反射波モニタ手段から出力される反射波の電力と前記周波数モニタ手段により検出される前記入射波の周波数とに基づいて、前記マイクロ波発生器から供給する電力を制御することによって、発生するプラズマのプラズマ密度が一定となるように制御する電力制御装置と
を有することを特徴とするマイクロ波プラズマプロセス装置。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、
前記電力制御装置は、前記マイクロ波の周波数変動が所定の範囲内の場合には、前記反射波の電力と前記マイクロ波の周波数とに基づいて前記マイクロ波発生器から供給するマイクロ波の電力を制御し、前記マイクロ波の周波数変動が前記所定の範囲を超えた場合には、前記被処理体の処理を中止することを特徴とするマイクロ波プラズマプロセス装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、
前記電力制御装置は、前記マイクロ波の周波数の変化に起因する、前記反射波の反射率の変化を補償するように、前記電力を制御することによって、前記プラズマ密度が一定となるように制御することを特徴とするマイクロ波プラズマプロセス装置。
【請求項４】
マイクロ波により発生したプラズマを用いて被処理体を処理するプラズマプロセス制御方法であって、
マイクロ波発生器により発生したマイクロ波を、前記マイクロ波発生器とプロセスチャンバとの間に設けられた導波管を介して前記プロセスチャンバに導くことにより前記プロセスチャンバ内にプラズマを発生させ、
前記導波管の途中に設けられた整合器より前記マイクロ波発生器側に設けられた周波数モニタにより、前記マイクロ波発生器により発生したマイクロ波の入射波の周波数をモニタし、
前記導波管の途中に設けられた整合器より前記プロセスチャンバ側に設けられた反射モニタにより、前記プロセスチャンバ内で発生したプラズマにより反射されたマイクロ波の反射波の電力をモニタし、
前記反射波の電力と前記マイクロ波の前記入射波の周波数とに基づいて、前記マイクロ波発生器から供給する電力を制御することによって、発生するプラズマのプラズマ密度が一定となるように制御することを特徴とするプラズマプロセス制御方法。
【請求項５】
請求項４記載のプラズマプロセス制御方法であって、
前記マイクロ波の周波数変動が所定の範囲内の場合には、前記反射波の電力と前記マイクロ波の周波数とに基づいて前記マイクロ波発生器から供給するマイクロ波の電力を制御し、前記マイクロ波の周波数変動が前記所定の範囲を超えた場合には、前記被処理体の処理を中止することを特徴とするプラズマプロセス制御方法。
【請求項６】
請求項４又は５記載のプラズマプロセス制御方法であって、
前記マイクロ波の周波数の変化に起因する、前記反射波の反射率の変化を補償するように、前記電力を制御することによって、前記プラズマ密度が一定となるように制御することを特徴とするプラズマプロセス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマプロセス装置に係り、特にマイクロ波により励起したプラズマによりプラズマプロセスを行うマイクロ波プラズマプロセス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラズマプロセス装置において、マイクロ波プラズマプロセス装置が注目されている。マイクロ波プラズマプロセス装置は、平行平板型プラズマプロセス装置やＥＣＲプラズマプロセス装置のような他のプラズマプロセス装置と比較してプラズマポテンシャルが低いため、低い電子温度及び低いイオン照射エネルギを有するプラズマを発生することができる。
【０００３】
したがって、マイクロ波プラズマプロセス装置によれば、プラズマ処理を施す基板に対する金属汚染やイオン照射によるダメージを防止することができる。また、プラズマ励起空間をプロセス空間から分離することが可能なため、基板材料や基板上に形成されたパターンに依存しないプラズマプロセスを施すことができる。
【０００４】
マイクロ波プラズマプロセス装置は、マグネトロンにより発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波をプロセスチャンバに導入するためのスロットアンテナ（電極）を有する。マグネトロンにより発生したマイクロ波は、導波管及び同軸管を通じてスロットアンテナ（電極）に供給され、スロットアンテナからプロセスチャンバ内に導入される。
【０００５】
マイクロ波の一部は、同軸管からスロットアンテナに入射する際に接続部で反射されて導波管に戻ってしまう。また、スロットアンテナの直下にプラズマが発生すると、プラズマによりマイクロ波は反射され、同軸管を通じて導波管に戻ってしまう。そこで、導波管の途中に整合器（チューナ）を設け、反射されて戻ってきたマイクロ波を再びスロットアンテナに戻している。マグネトロンと整合器との間にはマイクロ波の入射波を検出する入射モニタが設けられ、この入射モニタで検出される入射波が一定となるように制御することにより、一定のマイクロ波がプラズマ励起ガスに導入されるように制御している。整合器はプロセスチャンバ内の負荷インピーダンスを計算により求めて反射波を戻す構成であるため、精度はあまり高くなく、反射波の全てを戻すことはできない。そこで、入射モニタの上流側に反射波を吸収するフィルタが設けられ、反射波がマグネトロンに戻らないようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の入反射波モニタは、マグネトロンと整合器との間、すなわちマグネトロン側からみると整合器の上流に設けられている。したがって、この入射モニタにより、整合器により戻されなかった反射波をモニタすることはできるが、プラズマにより反射されたマイクロ波の電力をモニタすることはできない。
【０００７】
ここで、プラズマにより反射されるマイクロ波の量は、発生したプラズマの密度により変化するため、反射波の電力はプラズマ密度を表す指標となる。しかし、従来のマイクロ波プラズマプロセス装置では、マイクロ波のプラズマによる反射をモニタすることはできず、発生したプラズマの密度に基づいて導入するマイクロ波を制御することはできなかった。
【０００８】
また、マグネトロンにより発生するマイクロ波の周波数は±２％程度の変動があり、発生するプラズマの密度はマイクロ波の周波数変動により変化してしまう。すなわち、マイクロ波の周波数変動は、プラズマ密度が変化する要因の一つとなっていた。しかし、従来のマイクロ波プラズマプロセス装置では、実際にスロットアンテナに供給されるマイクロ波の周波数はモニタされておらず、マイクロ波の周波数変動によるプラズマ密度の変化に対する防止対策は施されていなかった。したがって、プラズマ密度の変動による反射波の変化には、マイクロ波の周波数変動による変化分が含まれることとなる。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、マイクロ波の反射波をモニタすることによりプラズマ密度を一定に制御することのできるマイクロ波プラズマプロセス装置及びプラズマプロセス制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１記載の発明は、マイクロ波により発生したプラズマによりプラズマプロセスを施すマイクロ波プラズマプロセス装置であって、マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、プラズマプロセスを施すために被処理体を収容するプロセスチャンバと、前記マイクロ波発生器と前記プロセスチャンバとの間に設けられ、前記マイクロ波発生器で発生したマイクロ波を前記プロセスチャンバに導く導波管と、前記導波管の途中に設けられた整合器より前記プロセスチャンバ側に設けられ、前記プロセスチャンバ内で発生したプラズマにより反射された反射波の電力をモニタする反射波モニタ手段と、前記導波管の途中に設けられた整合器より前記マイクロ波発生器側に設けられ、前記マイクロ波発生器により発生したマイクロ波の周波数を検出する周波数モニタ手段と、前記反射波モニタ手段から出力される反射波の電力と前記周波数モニタ手段により検出される周波数とに基づいて、前記マイクロ波発生器から供給する電力を制御することによって、発生するプラズマのプラズマ密度が一定となるように制御する電力制御装置とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、前記電力制御装置は、前記マイクロ波の周波数変動が所定の範囲内の場合には、前記反射波の電力と前記マイクロ波の周波数とに基づいて前記マイクロ波発生器から供給するマイクロ波の電力を制御し、前記マイクロ波の周波数変動が前記所定の範囲を超えた場合には、前記被処理体の処理を中止することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、前記電力制御装置は、前記マイクロ波の周波数の変化に起因する、前記反射波の反射率の変化を補償するように、前記電力を制御することによって、前記プラズマ密度が一定となるように制御することを特徴とするものである。
【００２７】
請求項４記載の発明は、マイクロ波により発生したプラズマを用いて被処理体を処理するプラズマプロセス制御方法であって、マイクロ波発生器により発生したマイクロ波を、前記マイクロ波発生器とプロセスチャンバとの間に設けられた導波管を介して前記プロセスチャンバに導くことにより前記プロセスチャンバ内にプラズマを発生させ、前記導波管の途中に設けられた整合器より前記マイクロ波発生器側に設けられた周波数モニタにより、前記マイクロ波発生器により発生したマイクロ波の周波数をモニタし、前記導波管の途中に設けられた整合器より前記プロセスチャンバ側に設けられた反射モニタにより、前記プロセスチャンバ内で発生したプラズマにより反射されたマイクロ波の反射波の電力をモニタし、前記反射波の電力と前記マイクロ波の周波数とに基づいて、前記マイクロ波発生器から供給する電力を制御することによって、発生するプラズマのプラズマ密度が一定となるように制御することを特徴とするものである。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のプラズマプロセス制御方法であって、前記マイクロ波の周波数変動が所定の範囲を超えた場合には、前記被処理体の処理を中止し、前記マイクロ波の周波数変動が所定の範囲内の場合には、前記反射波の電力と前記マイクロ波の周波数とに基づいて、前記マイクロ波発生器から供給するマイクロ波の電力を制御することを特徴とするものである。
また、請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載のプラズマプロセス制御方法であって、前記マイクロ波の周波数の変化に起因する、前記反射波の反射率の変化を補償するように、前記電力を制御することによって、前記プラズマ密度が一定となるように制御することを特徴とするものである。
【００２９】
上述の本発明によれば、発生したプラズマにより反射されたマイクロ波の電力を検出する。マイクロ波のプラズマによる反射率は、プラズマ密度に依存する。このため、反射波の電力をモニタすることにより、プラズマ密度をモニタすることができ、最適なプラズマ密度となるようにプラズマプロセスを制御することができる。特に、反射波の電力に基づいてプラズマ発生器に供給する電力を制御することにより、プラズマ密度を一定に維持することができる。
【００３０】
また、マイクロ波発生器により発したマイクロ波の周波数をモニタすることにより、周波数変動に起因するプラズマ密度の変動をモニタすることができる。特に、モニタした周波数に基づいてプラズマ発生器に供給する電力を制御することにより、周波数変動があっても、プラズマ密度を一定に維持することができる。
【００３１】
さらに、反射波の電力とマイクロ波の周波数とに基づいてプラズマ発生器に供給する電力を制御することにより、より一層精度良くプラズマ密度を一定に維持することができる。
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明の一実施の形態によるマイクロ波プラズマプロセス装置の概略構成図である。
【００３２】
図１に示すマイクロ波プラズマプロセス装置１０は、プロセスチャンバ１２と、プロセスチャンバ１２の上部に設けられたスロットアンテナ１４と、スロットアンテナ１４の下方に設けられた誘電体隔壁１６と、誘電体隔壁１６の下に設けられたプラズマ励起ガス用シャワープレート１８と、プラズマ励起ガス用シャワープレート１８の下に設けられたプロセスガス用シャワープレート２０と、プロセスガス用シャワープレート２０の下に設けられた載置台２２と、マイクロ波を発生するマグネトロン（マイクロ波発生器）４とよりなる。
【００３３】
マグネトロン２４により発生した、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管２６及び同軸管２８を介してスロットアンテナ１４へと導かれる。スロットアンテナ１４へと導かれたマイクロ波は、誘電体隔壁１６とプラズマ励起ガス用シャワープレート１８とを通過して、プラズマ励起用空間２６へと導入される。
【００３４】
プラズマ励起用空間３０には、プラズマ励起ガス用シャワープレート１８から例えばアルゴン（Ａｒ）やクリプトン（Ｋｒ）等のプラズマ励起ガスが供給され、プラズマ励起ガスがマイクロ波により励起されてプラズマが発生する。プラズマ励起用空間３０において発生したプラズマは、例えば格子状に形成されえたプロセスガス用シャワープレート２０の開口部分を通過してプロセス空間３２へと供給される。
【００３５】
プロセスガス用シャワープレート２０からは、所定のプロセスガスがプロセス空間３２に供給される。プロセス空間３２に配置された載置台２２には、被処理体として半導体ウェハＷが載置され、プロセスガスとプラズマにより所定のプラズマプロセスが施される。プラズマプロセスの結果生じる排気ガスは、プロセスチャンバ１２の底部に設けられた排気口１２ａを介して真空ポンプ（図示せず）により排気される。
【００３６】
次に、マイクロ波プラズマプロセス装置１０において行われるプラズマプロセスの制御方法ついて、図２を参照しながら説明する。図２はマグネトロン２４からプラズマ励起用空間３０に到るマイクロ波の経路を示す構成図である。
【００３７】
マグネトロン２４により発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、導波管２６及び同軸管２８を介してスロットアンテナ１４に供給される。スロットアンテナ１４に供給されたマイクロ波は、一様に分散されて、誘電体隔壁１６及びプラズマ励起ガス用シャワープレート１８を介してプラズマ励起用空間３０に導入される。
【００３８】
プラズマ励起用空間３０には、例えばアルゴン（Ａｒ）やクリプトン（Ｋｒ）等のプラズマ励起ガスがプラズマ励起ガス用シャワープレート１８から供給されている。マイクロ波がプラズマ励起用ガスに導入されると、プラズマ着火が生じ、プラズマはプラズマ励起用空間３０全体にプラズマが発生する。一旦プラズマが発生すると、プラズマは導電体として作用するので、マイクロ波はプラズマ励起ガス用シャワープレート１８の表面付近で２０〜３０％が反射されてしまう。反射されたマイクロ波は、プラズマ励起ガス用シャワープレート１８と誘電体隔壁１６とストットアンテナ１４とを介して導波管２６に戻ってしまう。ここで、発生したプラズマにより反射されるマイクロ波の量（強度）は、プラズマ密度に依存する。すなわち、プラズマ励起用空間３０内のプラズマ密度が高ければ反射係数は大きくり、プラズマ密度が低ければ反射係数は小さくなる。
【００３９】
導波管２６の途中には、反射波を再びスロットアンテナ１４に戻すために、整合器３４が設けられている。また、整合器３４のマグネトロン２４側には入射モニタ３６が設けられており、スロットアンテナ１４に供給されるマイクロ波、すなわち入射波の電力をモニタしている。整合器３４及び入射モニタ３６を設ける構成は、従来のマイクロ波プラズマプロセス装置と同様である。また、整合器３４により戻されなかった反射波は、フィルタ３８により吸収してマグネトロン２４に戻らないように構成している。
【００４０】
ここで、上述の構成だけでは、入射モニタ３６により入射波をモニタすることはできるが、発生したプラズマにより反射されたマイクロ波をモニタすることはできない。すなわち、入射モニタ３６とスロットアンテナ１４との間には整合器３６が設けられており、整合器３４により反射波の大部分はスロットアンテナ１４に戻されている。したがって、入射モニタ３６で検出し得る反射波は、整合器３４により戻すことができなかった反射波だけである。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、導波管２６の途中に反射モニタ４０を設けて、プラズマ励起用空間３０において発生したプラズマにより反射されて戻ってきた反射波の電力をモニタしている。反射モニタ４０は整合器３４のスロットアンテナ側に設けられる。したがって、反射モニタ４０でモニタされる反射波は整合器３４により戻される前の反射波であり、発生したプラズマによる反射波を全て含んでいる。
【００４２】
図３はマイクロ波プラズマプロセス装置１０における同軸管２８とスロットアンテナ１４との接続部の拡大断面図であり、図３（ａ）は改良する前の接続部の構造を示し、図３（ｂ）は改良後の接続部の構成を示す。本実施の形態によるマイクロ波プラズマプロセス装置では、図３（ｂ）に示すように同軸管３４の接続部にテーパを付けることにより、マイクロ波の伝播経路における反射を抑制している。このように構成することにより、マイクロ波の反射係数は安定して低い値に抑えられる。
【００４３】
図４は改良前の接続部を有する同軸管２８によりマイクロ波を供給した場合の反射係数と、改良後の接続部（すなわち接続部にテーパを付けた構成）を有する同軸管２８によりマイクロ波を供給した場合の反射係数を示すグラフである。改良前においては、反射係数が約０．８と非常に高く、且つ安定性も悪いが、改良後はマイクロ波の導入初期を除いて、約０．２５という低い値で安定している。
【００４４】
改良後の接続部によれば、マイクロ波の伝播経路における反射は極力抑えられており、反射波の大部分は発生したプラズマにより反射されたものとなる。したがって、改良後の接続部を用いてマイクロ波をスロットアンテナ１４に供給し、且つマイクロ波の反射波の電力をモニタすることにより、高い精度でプラズマ密度の変化をモニタすることができる。
【００４５】
反射モニタ４０からの出力は電力モニタ４２により検波され、その電力値が電力制御装置４４へと供給される。電力制御装置４４は、反射モニタ４０からの電力値に基づいて、マグネトロン２４から供給するマイクロ波の電力を制御するよう構成されている。すなわち、電力制御装置４４は、反射モニタ４０からの電力値が所定の値に一定に維持されるように、マグネトロン２４から供給する電力を制御する。
【００４６】
ここで、電力モニタ４２により検波される電力は、反射モニタ４０を通過する反射波の電力であり、発生したプラズマにより反射されて導波管２６に戻ってきた反射波にほぼ一致する。プラズマ以外の部分からも反射波は発生するが、そのような反射波はプラズマの状態（プラズマ密度）には依存せず、一定の値である。すなわち、反射モニタ４０によりモニタされた反射波の電力に変化があるとすれば、それはプラズマ密度の変化を表すものとみなすことができる。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、電力モニタ４２で検出された反射波の電力値を電力制御装置４４に供給して、発生したプラズマの密度に基づいてマグネトロン２４に供給する電力を制御することにより、マグネトロン２４により発生するマイクロ波の電力を制御し、これによりプラズマ励起用空間３０におけるプラズマ密度が一定となるように制御する。本実施の形態では、反射モニタ４０と電力モニタ４２とにより反射モニタ手段が構成されており、電力制御手段４４はこの反射モニタ手段からの出力に基づいてマグネトロン２４に供給する電力を制御している。
【００４８】
したがって、本実施の形態によるマイクロ波プラズマプロセス装置１０では、マイクロ波により発生するプラズマの密度を一定に維持することができ、プラズマ密度の変動によるプラズマプロセスの変動を防止することができ、一様な高品質のプラズマプロセスを達成することができる。また、反射モニタによりモニタされた反射波が大きく変動した場合には、マイクロ波プラズマプロセス装置１０に何らかの異常事態が発生したとみなして、操作者に警告を発することとしてもよく、また、装置の運転を自動的に中止することとしてもよい。
【００４９】
ここで、上述の入射モニタ３６は主にスロットアンテナに供給するマイクロ波（入射波）の電力をモニタするために設けられている。すなわち、ストットアンテナ１４に向かう方向に通過するマイクロ波の電力を入射モニタ３６を介して電力モニタ４６により検波することにより入射波の電力をモニタしている。したがって、入射モニタ３６からの出力は、マグネトロン２４から供給されるマイクロ波を表すものである。
【００５０】
また、上述の反射波の電力のモニタに加え、本実施の形態では、入射モニタ３６からの出力を利用して、マグネトロン２４により発生したマイクロ波の周波数を周波数モニタ４８により検出している。スロットアンテナを含むマイクロ波の経路を反射波が発生しないように設計すると、経路を伝播するマイクロ波の周波数に依存した設計となる。
【００５１】
図５は図３（ｂ）に示すように同軸管２８の接続部を改良した場合の反射特性を計算により求めた結果を示すグラフである。なお、図５に示す改良後の反射特性は２．４ＧＨｚにおいて反射が最小となるように設計した場合の反射特性である。図５に示すように、改良後の反射率は設計周波数において最小となり、設計周波数（２．４ＧＨｚ）の前後で急激に上昇する。
【００５２】
一般にマグネトロンから発生するマイクロ波の周波数は、あまり精度は高くなく、±２％程度の変動がある。したがって、マイクロ波の周波数に変動があると、マイクロ波経路の反射率が大きく変化してしまい、結果としてスロットアンテナ１４に供給されるマイクロ波の電力が変化してしまう。これにより、プラズマ密度にも変化が生じてしまう。したがって、反射波の電力に基づいてプラズマ密度を推定するためには、マイクロ波の周波数を精確にモニタして、周波数の変動に起因した反射波の電力の変動を補償する必要がある。
【００５３】
そこで、本実施の形態では、周波数モニタ４８によりマイクロ波の周波数を検出し、検出した周波数が所定の範囲を超えた場合には、操作者に警報を発したり、装置の運転を中止したりするよう構成している。また、検出した周波数に基づいてマグネトロン２４により発生するマイクロ波の周波数が一定値となるように制御してもよい。
【００５４】
また、図２の点線で示すように、周波数モニタ４８で検出した周波数を電力制御装置４４に供給して、検出した周波数に基づいてマグネトロン２４に供給する電力を制御することとしてもよい。
【００５５】
すなわち、周波数が変動すると反射率が変化するので、周波数の変化に起因する反射率の変化を予め実測あるいは計算により決定しておき、この反射率の変化を補償するようにマイクロ波の電力を制御してプラズマ励起用空間３０内のプラズマ密度が変化しないように構成する。これにより、ある程度の周波数変動であれば、マイクロ波の電力を制御することにより補償することができるため、マグネトロン２４に高い周波数精度を要求する必要がなくなる。
【００５６】
また、周波数の変動が所定の範囲を超えた場合に警報を発するかあるいは装置の運転を中止することとし、所定の範囲内である場合にはマグネトロン２４から供給するマイクロ波の電力を制御して発生するプラズマ密度が一定となるように制御することもできる。すなわち、マグネトロン２４から供給するマイクロ波の周波数が小さな範囲内であり、発生するプラズマ密度をマイクロ波の電力を調整することにより一定に制御することができる場合には、マグネトロンにより発生するマイクロ波の電力を制御する。一方、マグネトロン２４から供給するマイクロ波の周波数が大きく変動した場合は、マグネトロン２４に異常が発生したかあるいは供給するマイクロ波の電力を調整するだけでは発生するプラズマ密度を一定に維持することができないと判断し、装置の運転を中止する。
【００５７】
以上のように、本実施の形態では、入射モニタ３６と電力モニタ４８とにより周波数モニタ手段が構成されており、電力制御手段４４はこの周波数モニタ手段からの出力に基づいてマグネトロン２４から供給するマイクロ波の電力を制御している。
【００５８】
また、電力制御手段４４は、上述の反射モニタ手段からの出力と、周波数モニタ手段からの出力との両方に基づいてマグネトロン２４から供給する電力を制御することとしてもよく、この場合、プラズマ密度をより精度高く制御することができる。
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、発生したプラズマにより反射されたマイクロ波の電力を検出する。マイクロ波のプラズマによる反射率は、プラズマ密度に依存する。このため、反射波の電力をモニタすることにより、プラズマ密度をモニタすることができ、最適なプラズマ密度となるようにプラズマプロセスを制御することができる。特に、反射波の電力に基づいてプラズマ発生器から供給するマイクロ波の電力を制御することにより、プラズマ密度を一定に維持することができる。
【００５９】
また、マイクロ波発生器により発生したマイクロ波の周波数をモニタすることにより、周波数変動に起因するプラズマ密度の変動をモニタすることができる。
特に、モニタした周波数に基づいてプラズマ発生器から供給する電力を制御することにより、周波数変動があっても、プラズマ密度を一定に維持することができる。
【００６０】
さらに、反射波の電力とマイクロ波の周波数とに基づいてプラズマ発生器から供給する電力を制御することにより、より一層精度良くプラズマ密度を一定に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるマイクロ波プラズマプロセス装置の概略構成図である。
【図２】マグネトロンからプラズマ励起用空間に到るマイクロ波の経路を示す構成図である。
【図３】図１に示すマイクロ波プラズマプロセス装置における同軸管とスロットアンテナとの接続部の拡大断面図であり、（ａ）は改良する前の接続部の構造を示し、ｂ）は改良後の接続部の構成を示す。
【図４】改良前の接続部を有する同軸管によりマイクロ波を供給した場合の反射係数と、改良後の接続部を有する同軸管によりマイクロ波を供給した場合の反射係数を示すグラフである。
【図５】同軸管の接続部を改良した場合の反射特性を計算により求めた結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  マイクロ波プラズマプロセス装置
１２  プロセスチャンバ
１２ａ  排気口
１４  スロットアンテナ
１６  誘電体隔壁
１８  プラズマ励起ガス用シャワープレート
２０  プロセスガス用シャワープレート
２２  載置台
２４  マグネトロン
２６  導波管
２８  同軸管
３０  プラズマ励起用空間
３２  プロセス空間
３４  整合器
３６  入射モニタ
３８  フィルタ
４０  反射モニタ
４２  電力モニタ
４４  電力制御装置
４６  電力モニタ
４８  周波数モニタ
【図１】
0005138131.tif 000002
【図２】
0005138131.tif 000003
【図３】
0005138131.tif 000004
【図４】
0005138131.tif 000005
【図５】
0005138131.tif 000006