(57)【要約】      （修正有）【課題】プロセス処理開始時や、プロセス条件を連続的に変更した際に、所望のマイクロ波の発振周波数やスペクトラム特性を安定的に得るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法の提供。【解決手段】被処理体を処理するプラズマ処理装置であって、被処理体を内部に収容してプラズマ処理を行う処理容器と、マイクロ波発振器５５を含み、マイクロ波発振器５５によって発振されるマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構を備え、マイクロ波発振器５５は、マイクロ波発振器５５から発振されるマイクロ波の出力を、一方は前記処理容器内にプラズマを発生させる出力、他方は前記処理容器外に設けたダミー負荷１２２に吸収させる出力として分配する出力分配機構１０６と、出力分配機構１０６におけるマイクロ波の出力分配比を制御する制御部１１０と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を処理するプラズマ処理装置であって、
被処理体を内部に収容してプラズマ処理を行う処理容器と、
マイクロ波発振器を含み、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構を備え、
前記マイクロ波発振器は、当該マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力を、一方は前記処理容器内にプラズマを発生させる出力、他方は前記処理容器外に設けたダミー負荷に吸収させる出力として分配する出力分配機構と、
前記出力分配機構におけるマイクロ波の出力分配比を制御する制御部と、を有することを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記出力分配機構と前記処理容器との間には方向性結合器を含む整合器が設けられ、
前記方向性結合器には、前記出力分配機構において前記処理容器内にプラズマを発生させるために分配されたマイクロ波の進行波の電力信号を検出する検出器が設けられ、
前記制御部は前記検出器で検出された電力信号に基づき前記出力分配機構におけるマイクロ波の出力分配比を制御することを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記マイクロ波発振器に電圧を供給する電源が設けられ、
前記制御部は、前記出力分配機構におけるマイクロ波の出力分配比と、前記検出器で検出された電力信号に基づき前記マイクロ波発振器に供給される電圧を制御することを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記プラズマ生成機構は、前記マイクロ波発振器により発生させたマイクロ波を前記処理容器内へ透過させる誘電体窓と、
複数のスロットが設けられ、前記マイクロ波を前記誘電体窓に放射するスロットアンテナ板と、を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力は５００Ｗ超５０００Ｗ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記マイクロ波発振器はマグネトロンを備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
内部でプラズマ処理を行う処理容器と、マイクロ波発振器を含み、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構と、を備えたプラズマ処理装置を用い、被処理体に処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力を、一方は前記処理容器内にプラズマを発生させる出力、他方は前記処理容器外に設けたダミー負荷に吸収させる出力として出力分配機構によって分配させ、
当該分配された一方の出力のマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させてプラズマ処理を行うことを特徴とする、プラズマ処理方法。
【請求項８】
前記被処理体の処理は、連続する複数のプラズマ処理工程からなり、
前記複数のプラズマ処理工程は、それぞれ異なる所定の出力のマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させて行われ、
前記マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力を一定とし、
前記出力分配機構におけるマイクロ波の出力分配比を制御することで、前記連続する複数のプラズマ処理工程においてプラズマを発生させるためのマイクロ波の出力を各工程ごとの所定の値に連続的に変化させることを特徴とする、請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力は５００Ｗ超５０００Ｗ以下であることを特徴とする、請求項７又は８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記マイクロ波発振器はマグネトロンを備えることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置の製造においては、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器を利用して処理容器内でプラズマを励起させるプラズマ処理装置が用いられることが知られている。マイクロ波発振器としては、安価で、且つ、高出力のマイクロ波を発振することが可能なマグネトロンが用いられることが多い。
【０００３】
このようなマイクロ波発振器においては、発振されるマイクロ波の特性は、種々の要因によって、目標とされる所望の特性から変動することがある。例えば、マイクロ波発振器は出力電力に対する周波数依存性を持つため、出力電力の大きさ（出力パワー）によって、発振されるマイクロ波の周波数（以下、単に「発振周波数」とも呼称する）が所望の周波数から変動することがある。また、マイクロ波発振器は、機械加工品であるため、複数のマイクロ波発振器同士の機械誤差によって、発振周波数が所望の周波数から変動したり、マイクロ波発振器の経年劣化によって所望の周波数が得られないといったこともある。
【０００４】
これに対して、所望の周波数から変動した発振周波数を調整する技術が種々検討されている。例えば、マイクロ波発振器の後段にインピーダンス発生器を設け、マイクロ波発振器に付与されるインピーダンスを変更することで、発振周波数を所望の周波数に調整する技術が知られている。また、所望の周波数と同一の周波数であり、マイクロ波発振器の出力電力よりも電力が低い基準信号をマイクロ波発振器に注入することで、発振周波数を基準信号の周波数に固定させる技術が知られている。
【０００５】
また、マイクロ波発振器（特にマグネトロン）の出力は単一の周波数ではなく、スペクトラムがある幅を持っており、スペクトラム特性（スペクトラムのピーク形状）が一定とはなりづらいといった事も知られている。
【０００６】
近年、処理時間の短縮化や効率化を図るため、半導体装置の製造等においてプラズマ処理装置を用いる際に、複数種のガスを用いた種々の処理工程をプラズマ放電を継続しつつ連続的に実施することが知られている（特許文献１、２参照）。この場合、各処理工程ごとに処理条件が異なるため、マイクロ波発振器の出力電力も処理条件ごとに異なり、出力電力を連続的に変更することが求められる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２８７９２４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６５７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、マイクロ波発振器の発振周波数は出力電力の大きさによって変動する。また、マイクロ波発振器に対して出力電力を投入した際や、投入する出力電力を連続して変更した場合に、発振周波数が安定するまでに時間がかかることが知られていた。
【０００９】
また、マイクロ波発振器の発振周波数におけるスペクトラム特性も、投入する出力電力が変わった場合には変動し、発振周波数が安定するには時間がかかってしまうといった問題もある。即ち、プロセス処理開始時や、プロセス条件を連続的に変更した場合等には、周波数と共にスペクトラム特性にもばらつきが生じ、プロセス処理に影響が出る恐れがある。
【００１０】
特に、ラジアルラインスロットアンテナを介してマイクロ波によるプラズマ処理を行う処理装置では、アンテナに周波数特性があることが知られており、マイクロ波発振器の過渡的な周波数の変動が各プロセス処理に対してばらつき等の影響を及ぼす恐れがある。具体的には、マイクロ波を発振させた際や、出力電力を変えた際に、周波数が安定するまでに時間がかかることでプラズマの励起状態が変わり、インピーダンスの整合をとるためのチューナー等のポジションが変わりプラズマ生成のモードが変わってしまうといった問題が懸念される。
【００１１】
更には、マイクロ波発振器としてのマグネトロンにおいては、低い出力電力（例えば５００Ｗ以下）で用いた場合、発振されるマイクロ波の周波数やそのスペクトラム特性が安定せず、実質的に低い出力電力では安定したマイクロ波発振器として用いることが困難であるといった問題があった。
【００１２】
上記事情に鑑み、本発明の目的は、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器を利用して処理容器内でプラズマを励起させるプラズマ処理装置において、プロセス処理開始時や、プロセス条件を連続的に変更した際に、所望のマイクロ波の発振周波数やスペクトラム特性をすばやく安定的に得ることが可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。
【００１３】
また、出力パワーによらずマイクロ波の発振周波数やスペクトラム特性が一定となり、更には例えば５００Ｗ以下といった低出力パワーにおいてもマイクロ波の発振周波数やスペクトラム特性が一定となるようなプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するため、本発明によれば、被処理体を処理するプラズマ処理装置であって、被処理体を内部に収容してプラズマ処理を行う処理容器と、マイクロ波発振器を含み、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構を備え、前記マイクロ波発振器は、当該マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力を、一方は前記処理容器内にプラズマを発生させる出力、他方は前記処理容器外に設けたダミー負荷に吸収させる出力として分配する出力分配機構と、前記出力分配機構におけるマイクロ波の出力分配比を制御する制御部と、を有することを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。
【００１５】
上記プラズマ処理装置においては、前記出力分配機構と前記処理容器との間には方向性結合器を含む整合器が設けられ、前記方向性結合器には、前記出力分配機構において前記処理容器内にプラズマを発生させるために分配されたマイクロ波の進行波の電力信号を検出する検出器が設けられ、前記制御部は前記検出器で検出された電力信号に基づき前記出力分配機構におけるマイクロ波の出力分配比を制御しても良い。
【００１６】
上記プラズマ処理装置においては、前記マイクロ波発振器に電圧を供給する電源が設けられ、前記制御部は、前記出力分配機構におけるマイクロ波の出力分配比と、前記検出器で検出された電力信号に基づき前記マイクロ波発振器に供給される電圧を制御しても良い。
【００１７】
上記プラズマ処理装置においては、前記プラズマ生成機構は、前記マイクロ波発振器により発生させたマイクロ波を前記処理容器内へ透過させる誘電体窓と、複数のスロットが設けられ、前記マイクロ波を前記誘電体窓に放射するスロットアンテナ板と、を含んでも良い。
【００１８】
上記プラズマ処理装置においては、前記マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力は５００Ｗ超５０００Ｗ以下であっても良い。また、前記マイクロ波発振器はマグネトロンを備えても良い。
【００１９】
また、別な観点からの本発明によれば、内部でプラズマ処理を行う処理容器と、マイクロ波発振器を含み、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ生成機構と、を備えたプラズマ処理装置を用い、被処理体に処理を行うプラズマ処理方法であって、前記マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力を、一方は前記処理容器内にプラズマを発生させる出力、他方は前記処理容器外に設けたダミー負荷に吸収させる出力として出力分配機構によって分配させ、当該分配された一方の出力のマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させてプラズマ処理を行うことを特徴とする、プラズマ処理方法が提供される。
【００２０】
上記プラズマ処理方法においては、前記被処理体の処理は、連続する複数のプラズマ処理工程からなり、前記複数のプラズマ処理工程は、それぞれ異なる所定の出力のマイクロ波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させて行われ、前記マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力を一定とし、前記出力分配機構におけるマイクロ波の出力分配比を制御することで、前記連続する複数のプラズマ処理工程においてプラズマを発生させるためのマイクロ波の出力を各工程ごとの所定の値に連続的に変化させても良い。
【００２１】
上記プラズマ処理方法においては、前記マイクロ波発振器から発振されるマイクロ波の出力は５００Ｗ超５０００Ｗ以下であっても良い。また、前記マイクロ波発振器はマグネトロンを備えても良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器を利用して処理容器内でプラズマを励起させるプラズマ処理装置において、プロセス処理開始時や、プロセス条件を連続的に変更した際に、所望のマイクロ波の発振周波数やスペクトラム特性をすばやく安定的に得ることが可能となる。
また、出力パワーによらずマイクロ波の発振周波数やスペクトラム特性が一定となり、更には例えば５００Ｗ以下といった低出力パワーにおいてもマイクロ波の発振周波数やスペクトラム特性が一定となるようなプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態に係るマイクロ波発振器の概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】出力電力による発振周波数の変動を説明する説明図である。
【図４】マグネトロンから発振されるマイクロ波のスペクトラムの個体差ならびに出力電力に対する依存性についての説明図である。
【図５】マグネトロンから発振されるマイクロ波の周波数の経時的変動についての説明図であり、（ａ）は単一の出力電力に対する周波数の経時的変動、（ｂ）は出力電力を連続的に複数の値に変えた際の周波数の経時的変動を示すものである。
【図６】出力分配機構の構成の一例を示す概略説明図である。
【図７】出力分配機構における可動部材の位置と、出力端に伝搬されるマイクロ波の分配比率との関係を示すグラフである。
【図８】従来のマグネトロンから発振されるマイクロ波のスペクトラム波形と、本実施の形態に係る出力分配機構によって分配されたマイクロ波のスペクトラム波形を比較した説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係るマイクロ波発振器の概略的な構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１変形例に係るマイクロ波発振器の概略的な構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第２変形例に係るマイクロ波発振器の概略的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、本実施の形態のプラズマ処理装置１では、被処理体としてのウェハＷの表面に対してプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｏｔｉｏｎ）処理を行い、当該ウェハＷの表面にＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）を形成する場合を例として挙げて説明する。
【００２５】
プラズマ処理装置１は、図１に示すように処理容器１０を有している。処理容器１０は、天井面が開口した略円筒形状を有し、当該天井面開口部には後述するラジアルラインスロットアンテナ４０が配置されている。また、処理容器１０の側面には、開口部としてのウェハＷの搬入出口１１が形成され、当該搬入出口１１にはゲートバルブ１２が設けられている。そして、処理容器１０はその内部を密閉可能に構成されている。これら搬入出口１１やゲートバルブ１２の構成については、図１では簡略的に図示し、詳細な構成等については、図２等を参照して後述する。なお、処理容器１０にはアルミニウム又はステンレス鋼等の金属が用いられ、処理容器１０は接地されている。
【００２６】
処理容器１０の底面には、ウェハＷを載置する載置部としての載置台２０が設けられている。載置台２０は円筒形状を有し、また載置台２０には例えばアルミニウムが用いられる。
【００２７】
載置台２０の上面には静電チャック２１が設けられている。静電チャック２１は、絶縁材の間に電極２２が挟み込まれた構成を有している。電極２２は処理容器１０の外部に設けられた直流電源２３に接続されている。この直流電源２３により載置台２０の表面にクーロン力を生じさせて、ウェハＷを載置台２０上に静電吸着することができる。
【００２８】
また載置台２０には、コンデンサ２４を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源２５が接続されていてもよい。高周波電源２５は、ウェハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を所定のパワーで出力する。
【００２９】
また載置台２０の内部には、例えば冷却媒体を流通させる温度調節機構２６が設けられている。温度調節機構２６は、冷却媒体の温度を調整する液温調節部２７に接続されている。そして、液温調節部２７によって冷媒媒体の温度が調節され、載置台２０の温度を制御でき、この結果、載置台２０上に載置されたウェハＷを所定の温度に維持できる。なお、載置台２０には、ウェハＷの裏面に伝熱媒体、例えばＨｅガスなどを所定圧力（バックプレッシャー）にて供給するためのガス通路（図示せず）が形成されている。
【００３０】
載置台２０の上面には、静電チャック２１上のウェハＷを囲むように環状のフォーカスリング２８が設けられている。フォーカスリング２８には例えばセラミックスあるいは石英などの絶縁性材料が用いられ、フォーカスリング２８はプラズマ処理の均一性を向上させるように作用する。
【００３１】
なお、載置台２０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、載置台２０に形成された貫通孔（図示せず）を挿通し載置台２０の上面から突出可能になっている。
【００３２】
載置台２０の周囲において、当該載置台２０と処理容器１０の側面との間には、環状の排気空間３０が形成されている。排気空間３０の上部には、処理容器１０内を均一に排気するため、複数の排気孔が形成された環状のバッフル板３１が設けられている。排気空間３０の底部であって、処理容器１０の底面には、排気管３２が接続されている。排気管３２の数は任意に設定でき、円周方向に複数形成されていてもよい。排気管３２は、例えば真空ポンプを備えた排気装置３３に接続されている。排気装置３３は、処理容器１０内の雰囲気を所定の真空度まで減圧することができる。
【００３３】
処理容器１０の天井面開口部には、プラズマ生成用のマイクロ波を供給するラジアルラインスロットアンテナ４０が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ４０は、誘電体窓（マイクロ波透過板）４１、スロット板４２、遅波板４３、シールド蓋体４４を有している。
【００３４】
誘電体窓４１は、例えばＯリング等のシール材（図示せず）を介して、処理容器１０の天井面開口部に密に設けられている。したがって、処理容器１０の内部は気密に保持される。誘電体窓４１には誘電体、例えば石英、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等が用いられ、誘電体窓４１はマイクロ波を透過させる。
【００３５】
スロット板４２は、誘電体窓４１の上面であって、載置台２０と対向するように設けられている。スロット板４２には複数のスロットが形成され、スロット板４２はアンテナとして機能する。スロット板４２には、導電性を有する材料、たとえば銅、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。
【００３６】
遅波板４３は、スロット板４２の上面に設けられている。遅波板４３には低損失誘電体材料、例えば石英、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等が用いられ、遅波板４３はマイクロ波の波長を短縮する。
【００３７】
シールド蓋体４４は、遅波板４３の上面において、遅波板４３とスロット板４２覆うように設けられている。シールド蓋体４４の内部には、例えば冷却媒体を流通させる円環状の流路４５が複数設けられている。流路４５を流れる冷却媒体によって、誘電体窓４１、スロット板４２、遅波板４３、シールド蓋体４４が所定の温度に調節される。
【００３８】
シールド蓋体４４の中央部には同軸導波管５０が接続されている。同軸導波管５０は、内部導体５１と外管５２を有している。内部導体５１は、スロット板４２と接続されている。内部導体５１のスロット板４２側は円錐形に形成されて、スロット板４２に対してマイクロ波を効率よく伝播するようになっている。
【００３９】
同軸導波管５０には、マイクロ波を所定の振動モードに変換するモード変換器５３、矩形導波管５４、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器５５が同軸導波管５０側からこの順で接続されている。マイクロ波発振器５５は、所定周波数、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振させる。
【００４０】
かかる構成により、マイクロ波発振器５５により発振されたマイクロ波は、矩形導波管５４、モード変換器５３、同軸導波管５０を順次伝播し、ラジアルラインスロットアンテナ４０内に供給され、遅波板４３で圧縮され短波長化され、スロット板４２で円偏波を発生させた後、スロット板４２から誘電体窓４１を透過して処理容器１０内に放射される。このマイクロ波により処理容器１０内では処理ガスがプラズマ化し、このプラズマによりウェハＷのプラズマ処理が行われる。
【００４１】
なお、上記ラジアルラインスロットアンテナ４０（即ち、誘電体窓４１、スロット板４２、遅波板４３、シールド蓋体４４）とマイクロ波発振器５５は、総じてプラズマ生成機構とされる。
【００４２】
処理容器１０の天井面、すなわちラジアルラインスロットアンテナ４０の中央部には、第１の処理ガス供給部としての第１の処理ガス供給管６０が設けられている。第１の処理ガス供給管６０はラジアルラインスロットアンテナ４０を貫通し、当該第１の処理ガス供給管６０の一端部はマイクロ波透過板４１の下面において開口している。また、第１の処理ガス供給管６０は同軸導波管５０の内部導体５１の内部を貫通し、さらにモード変換器５３内を挿通して、当該第１の処理ガス供給管６０の他端部は第１の処理ガス供給源６１に接続されている。第１の処理ガス供給源６１の内部には、処理ガスとして、例えばＴＳＡ（トリシリルアミン）、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ａｒガスがそれぞれ個別に貯留されている。このうち、ＴＳＡ、Ｎ２ガス、Ｈ２ガスはＳｉＮ膜の成膜用の原料ガスであり、Ａｒガスはプラズマ励起用ガスである。なお、以下において、この処理ガスを「第１の処理ガス」という場合がある。また、第１の処理ガス供給管６０には、第１の処理ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群６２が設けられている。
【００４３】
図１に示すように処理容器１０の側面には、第２の処理ガス供給部としての第２の処理ガス供給管７０が設けられている。第２の処理ガス供給管７０は、処理容器１０の側面の円周上で等間隔に複数、例えば２４本設けられている。第２の処理ガス供給管７０の一端部は処理容器１０の側面において開口し、他端部はバッファ部７１に接続されている。第２の処理ガス供給管７０は、その一端部が他端部より下方に位置するように斜めに配置されている。
【００４４】
バッファ部７１は、処理容器１０の側面内部に環状に設けられ、複数の第２の処理ガス供給管７０に共通に設けられている。バッファ部７１には、供給管７２を介して第２の処理ガス供給源７３が接続されている。第２の処理ガス供給源６３の内部には、処理ガスとして、例えばＴＳＡ（トリシリルアミン）、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ａｒガスがそれぞれ個別に貯留されている。なお、以下において、この処理ガスを「第２の処理ガス」という場合がある。また、供給管７２には、第２の処理ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群７４が設けられている。
【００４５】
第１の処理ガス供給管６０からの第１の処理ガスはウェハＷの中心部に向けて供給され、第２の処理ガス供給管７０からの第２の処理ガスはウェハＷの外周部に向けて供給される。
【００４６】
なお、第１の処理ガス供給管６０と第２の処理ガス供給管７０から処理容器１０内にそれぞれ供給される第１の処理ガス及び第２の処理ガスは、同種のガスでよいが、別種類のガスであってもよく、各々独立した流量で、或いは任意の流量比で供給することができる。
【００４７】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置１で行われるウェハＷのプラズマ処理について説明する。本実施の形態では、上述したようにウェハＷにプラズマ成膜処理を行って、当該ウェハＷの表面にＳｉＮ膜を形成する。
【００４８】
先ず、ゲートバルブ１２を開き、処理容器１０内にウェハＷを搬入する。ウェハＷは、昇降ピンによって載置台２０上に載置される。このとき、直流電源２３をオンにして静電チャック２１の電極２２に直流電圧を印加し、静電チャック２１のクーロン力によりウェハＷを静電チャック２１上に静電吸着する。そして、ゲートバルブ１２を閉じ、処理容器１０内を密閉した後、排気装置３３を作動させ、処理容器１０内を所定の圧力、例えば４００ｍＴｏｒｒ（＝５３Ｐａ）に減圧する。
【００４９】
その後、第１の処理ガス供給管６０から処理容器１０内に第１の処理ガスを供給し、第２の処理ガス供給管７０から処理容器１０内に第２の処理ガスを供給する。このとき、第１の処理ガス供給管６０から供給されるＡｒガスの流量は例えば１００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）であり、第２の処理ガス供給管７０から供給されるＡｒガスの流量は例えば７５０ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）である。
【００５０】
このように処理容器１０内に第１の処理ガス、第２の処理ガスが供給される際、マイクロ波発振器５５を作動させ、当該マイクロ波発振器５５において、例えば２．４５ＧＨｚの周波数で所定のパワーのマイクロ波を発生させる。マイクロ波は、矩形導波管５４、モード変換器５３、同軸導波管５０、ラジアルラインスロットアンテナ４０を介して、処理容器１０内に放射される。このマイクロ波によって処理容器１０内では第１の処理ガス及び第２の処理ガスがプラズマ化し、プラズマ中で各処理ガスの解離が進み、その際に発生した活性種によってウェハＷ上に成膜処理がなされる。こうして、ウェハＷの表面にＳｉＮ膜が形成される。
【００５１】
ウェハＷにプラズマ成膜処理を行っている間、高周波電源２５をオンにして、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数で所定のパワーの高周波を出力させてもよい。この高周波はコンデンサ２４を介して載置台２０に印加され、ＲＦバイアスがウェハＷに印加される。プラズマ処理装置１では、プラズマの電子温度を低く維持できるので、膜へのダメージがなく、しかも、高密度プラズマにより、処理ガスの分子が解離されやすいので、反応が促進される。また、適切な範囲でのＲＦバイアスの印加は、プラズマ中のイオンをウェハＷへ引き込むように作用するため、ＳｉＮ膜の緻密性を向上させるとともに、膜中のトラップを増加させるように作用する。
【００５２】
その後、ＳｉＮ膜が成長し、ウェハＷに所定の膜厚のＳｉＮ膜が形成されると、第１の処理ガス、第２の処理ガスの供給と、マイクロ波の照射が停止される。その後、ウェハＷは処理容器１０から搬出されて、一連のプラズマ成膜処理が終了する。
【００５３】
次に、上述した構成のプラズマ処理装置１に備えられるプラズマ生成機構に含まれるマイクロ波発振器５５の具体的な構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るマイクロ波発振器５５の概略的な構成を示すブロック図である。
【００５４】
図２に示すように、マイクロ波発振器５５は、マグネトロン１００と、電源（いわゆるマグネトロン電源）１０２と、アイソレータ１０４と、出力分配機構１０６とを有する。また、マイクロ波発振器５５は、出力分配機構１０６におけるマイクロ波の出力分配比を制御可能な制御部１１０を有する。また、マイクロ波発振器５５外において、処理容器１０等（同軸導波管５０、モード変換器５３、矩形導波管５４を含む）である外部負荷１２０が、出力分配機構１０６の一方の出力端１０６ａと導波管１２５を介して連通している。導波管１２５には、方向性結合器１１３を有する整合器１１４が設置されており、方向性結合器１１３には、検出器１１６、１１７が繋がっている。なお、検出器１１６は進行波電力を検出し、検出器１１７は反射波（後進波）電力を検出するものである。
【００５５】
アイソレータ１０４はサーキュレータ１０４ａとダミー負荷１０４ｂから構成され、マグネトロン１００から入力されたマイクロ波を導波管１０８を介して出力分配機構１０６へ伝送すると共に、出力分配機構１０６側から反射されたマイクロ波（反射波）をダミー負荷１０４ｂに吸収させる。また、出力分配機構１０６はアイソレータ１０４を介してマグネトロン１００から発振されたマイクロ波を分配・伝送する構成を有しており、一方の出力端１０６ａは導波管１２５、整合器１１４を介してマイクロ波発振器５５外の外部負荷１２０に連通し、他方の出力端１０６ｂはダミー負荷１２２に連通している。
【００５６】
上記ダミー負荷１０４ｂならびにダミー負荷１２２は、導波管内にマイクロ波を吸収しやすい材料を組み込み、マイクロ波によって暖められた材料を排熱する構成となっている。具体的には、マイクロ波を吸収しやすい材料は電波吸収体と呼ばれ、排熱には冷却水の循環や空冷ファン又は自然冷却を用いる。このときダミー負荷１０４ｂ、１２２において反射波によって発生する電圧定在波比は１．２以下である。
【００５７】
マグネトロン１００は、電源１０２から供給される電圧に応じて、高周波としてのマイクロ波を発振する。マグネトロン１００は、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生装置の一例を示すものである。ここで、マグネトロン１００によって発振されるマイクロ波の周波数（以下、発振周波数とも呼称する）は、種々の要因によって、プロセス処理条件等に応じて目標とされる所望の周波数（以下、目標周波数とも呼称する）から変動することがある。具体的には、例えばマグネトロン１００は、機械加工品であるため、複数のマグネトロン１００同士の機械誤差によって発振周波数が目標周波数から変動する場合がある。また、マグネトロン１００は、出力電力（出力パワーあるいは単に出力とも呼称される）に対する周波数依存性を持つため、出力電力の大きさによって、発振周波数が目標周波数から変動することがある。更には、マグネトロン１００の経年劣化によって、発振周波数が目標周波数から変動することもある。
【００５８】
図３は、出力電力による発振周波数の変動を説明する説明図である。図３において横軸は、マグネトロン１００から出力されたマイクロ波を方向性結合器１１３から検出器１１６で検出した出力電力（Ｗ）を示し、縦軸は、マグネトロン１００の発振周波数（ＭＨｚ）を示している。図３に示すように、マグネトロン１００の発振周波数は、マグネトロン１００の出力電力によって約±３ＭＨｚ程度の範囲内において変動する。即ち、マグネトロン１００の出力電力に応じてその発振周波数は変動し、目標周波数から変動してしまう場合があることが示されている。
【００５９】
また、図４は、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波のスペクトラムの個体差ならびに出力電力に対する依存性についての説明図である。図４は、３種類のマグネトロン１００（図中、マグネトロン１〜３）の出力電力をそれぞれ５００Ｗ、１０００Ｗ、３０００Ｗ、５０００Ｗにした際に発振されるマイクロ波のスペクトラムを示したものであり、縦軸はスペクトラム強度、横軸は発振周波数を示している。図４に示すように、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波のスペクトラムのピークは、３つのマグネトロン１００（マグネトロン１〜３）ごとに異なり、また、出力電力によっても異なっている。即ち、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波のスペクトラムは、個体差があるのみならず、出力電力を変えるたびに変動し、そのピークが目標周波数から変動してしまう場合があることが示されている。なお、図４からは、マイクロ波のスペクトラムの波形は出力電力が大きくなる程、安定してピーク形状が観測されることが分かり、マグネトロン１００の出力電力を大きくしてマイクロ波を発振させることでスペクトラム波形の安定したマイクロ波が得られることが分かる。
【００６０】
また、図５は、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波の周波数の経時的変動についての説明図であり、図５（ａ）は単一の出力電力（３０００Ｗ）に対する周波数の経時的変動を示し、図５（ｂ）は出力電力を連続的に複数の値に変えた際（１０００Ｗ〜５０００Ｗ）の周波数の経時的変動を示すものである。
図５（ａ）に示すように、マグネトロン１００においてマイクロ波発振開始時（ＭＷＯＮ時）に周波数は一時的に高くなり、その後経時的に周波数は減少していくことが分かる。
また、図５（ｂ）に示すように、マグネトロン１００において出力電力を上げた場合、一時的にマイクロ波の周波数が高くなり、その後同じ出力電力では経時的にマイクロ波の周波数は減少し、更に出力電力を高くした場合にも同様の挙動となる。なお、図５には図示していないが、出力電力を下げた場合には、一時的にマイクロ波の周波数は低くなり、その後同じ出力電力では経時的にマイクロ波の周波数は上昇するといった挙動となる。
即ち、マグネトロン１００において、同じ出力電力でもってマイクロ波を発振したとしても、その周波数は経時的に変動し、更には、出力電力を連続的に複数の値に変えた際にも同様の挙動となることが分かる。
【００６１】
図２の説明に戻る。図２に示す電源１０２は、マイクロ波の発振に用いられる電圧をマグネトロン１００に供給する電源であり、例えばアノード電源とフィラメント電源によって構成される。
【００６２】
また、出力分配機構１０６は、いわゆるパワースプリッタとも呼ばれる装置であり、マグネトロン１００から導波管１０８を介して伝送されたマイクロ波の出力を一方の出力端１０６ａと他方の出力端１０６ｂとに分配する装置である。出力端１０６ａから出力されたマイクロ波は、導波管１２５、整合器１１４を介して外部負荷１２０に伝送され、処理容器１０内における処理ガスのプラズマ化に用いられる。一方、出力端１０６ｂから出力されたマイクロ波は、ダミー負荷１２２に吸収される構成となっている。一例として、マグネトロン１００において出力電力５０００Ｗで発振されたマイクロ波は、出力分配機構１０６に伝送された後、出力端１０６ａからは出力電力３０００Ｗのマイクロ波として外部負荷１２０に伝送され、出力端１０６ｂからは出力電力２０００Ｗのマイクロ波がダミー負荷１２２に送られ吸収される。
【００６３】
図６は、出力分配機構１０６の構成の一例を示す概略説明図である。図６に示すように、出力分配機構１０６には、一箇所の入力端１３０と、２つの出力端１０６ａ、１０６ｂが設けられている。また、出力分配機構１０６において、入力されたマイクロ波の分配比（出力分配比）を調整するための第１の調整部１３３が出力端１０６ａ側、第２の調整部１３４が出力端１０６ｂ側に設けられている。これら入力端１３０、出力端１０６ａ、１０６ｂは連通する導波管によって構成されている。第１の調整部１３３には、伝搬するマイクロ波を反射する可動部材１３３ａが設置され、第２の調整部１３４には、伝搬するマイクロ波を反射する可動部材１３４ａが設置されている。
【００６４】
図６に示すように、入力端１３０から入力されたマイクロ波の管内波長をλｇとした場合に、第１の調整部１３３入口と第２の調整部１３４入口との間の距離はλｇ／２に設計され、これら第１の調整部１３３と第２の調整部１３４の中間に入力端１３０から入力されたマイクロ波が伝搬される構成となっている。ここで一例として、図示のように、例えば第１の調整部１３３の内部にはマイクロ波が伝搬しないように可動部材１３３ａを配置し、第２の調整部１３４の内部にはマイクロ波が伝搬する距離をλｇ／４だけ確保するように可動部材１３４ａを配置した場合を説明する。λｇ／４の奇数倍の距離が確保された出力側はオープン（開放）状態となり、λｇ／４の偶数倍の距離が確保された出力側はショート（短絡）状態となり、ショート側のみにマイクロ波が伝搬することが知られている。即ち、図示のような場合には、出力端１０６ａにのみマイクロ波が伝搬し、出力端１０６ｂにはマイクロ波は伝搬しない。
【００６５】
出力分配機構１０６は、上述した構成において可動部材１３３ａ、１３４ａを好適な配置にすることで、出力端１０６ａと出力端１０６ｂとに伝搬されるマイクロ波の比率を任意に調整することを可能にするものである。図７はこのように構成される出力分配機構１０６における可動部材１３３ａ、１３４ａの位置と、出力端１０６ａ及び出力端１０６ｂに伝搬されるマイクロ波の分配比率との関係を示すグラフである。なお、図７には、一例として一方の可動部材（例えば可動部材１３３ａ）を基準点（０ｍｍ）から８０ｍｍまで動かした場合を示している。
【００６６】
図７に示すように、出力分配機構１０６においては、可動部材１３３ａ、１３４ａを動かすことで、出力端１０６ａと出力端１０６ｂに伝搬されるマイクロ波の比率（即ち、出力分配比）を任意の値に調整することができる。
【００６７】
図２の説明に戻る。マイクロ波発振器５５には、出力分配機構１０６におけるマイクロ波の出力分配比を制御する制御部１１０が設けられている。図２の一点鎖線に示すように、検出器１１６で検出されたマイクロ波の進行波の電力信号に基づき、制御部１１０は最適な出力分配比を決定し、制御を行う。即ち、例えば外部負荷１２０においてプロセス処理が行われる場合に、プロセス条件に応じて設定される所定の出力電力のマイクロ波が検出器１１６にて検出されるような出力分配比でもって、マイクロ波の出力分配比が決定される。
一般的に知られるプラズマ処理装置でのプロセス処理は、出力電力５００Ｗ超５０００Ｗ以下のマイクロ波を用いるように設定されることから、マイクロ波発振器５５から外部負荷１２０に対し、出力電力５００Ｗ超５０００Ｗ以下のマイクロ波が伝搬されるような出力分配比に制御される。
【００６８】
以下では、図２に示すように構成されるマイクロ波発振器５５を用い、マイクロ波の出力電力の制御の具体的な流れについて説明する。
【００６９】
先ず、マグネトロン１００の出力電力を一定に出力する。但し、この時の出力電力は、外部負荷１２０において使用するマイクロ波の出力電力以上とし、好ましくは、スペクトラムの波形が安定する例えば３０００Ｗ以上の出力電力とする。
【００７０】
次に、マグネトロン１００の出力開始時には、出力分配機構１０６により出力端１０６ｂに全てのマイクロ波が出力されるような分配比（即ち、出力端１０６ａ：出力端１０６ｂ＝０：１００）とし、ダミー負荷１２２に全てのマイクロ波の出力を吸収させる。
【００７１】
そして、ダミー負荷１２２に全てのマイクロ波の出力を吸収させた状態を、当該マイクロ波のスペクトラム波形が安定するまで続ける。例えば、マイクロ波のスペクトラム形状は、約３０秒程度で安定する。このマイクロ波のスペクトラム波形の安定に要する時間を利用してプラズマ処理装置の起動、処理容器内のコンディションの調整、被処理体（ウェハＷ）の搬送等を行っても良い。これにより、スループットを低下させずにウェハＷの処理を行うことができる。
【００７２】
続いて、外部負荷１２０において必要とされるマイクロ波の出力電力が設定され、検出器１１６からの電力信号に基づき出力分配機構１０６の分配比が制御され、所定の分配比とされる。例えば外部負荷１２０において所定のプラズマ処理プロセスが行われる場合には、このように制御された分配比が所定のプロセス時間だけ保たれる。
【００７３】
ここで、外部負荷１２０におけるプラズマ処理プロセスのレシピを異なるものとする場合、前工程とは異なる出力電力のマイクロ波が要求される場合がある。この場合、検出器１１６において検出される電力信号が、更なる所定の値となるように出力分配機構１０６におけるマイクロ波の出力分配比を変えて外部負荷１２０に伝搬されるマイクロ波の出力電力を制御する。
【００７４】
最後に、プラズマ処理プロセスの終了等により、マイクロ波の発振を止める場合には、出力分配機構１０６における出力分配比を、出力開始時と同様、出力端１０６ｂに全てのマイクロ波が出力されるような分配比とする。これにより、ダミー負荷１２２に全てのマイクロ波の出力が吸収される。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１、特にマイクロ波発振器５５によれば、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波の出力を、出力分配機構１０６によって分配し、分配された所定の出力電力のマイクロ波が外部負荷１２０に伝搬される。この時、分配される所定の出力電力のマイクロ波のスペクトラム波形はマグネトロン１００の出力電力に依らず安定化されたものであり、出力分配機構１０６の分配比に依らずほぼ一定の波形である。また、分配されるマイクロ波の周波数についても、出力分配機構１０６の分配比に依らずほぼ所定の周波数（即ち、目標周波数）となる。従って、プラズマ処理装置１においてプロセス処理を実施する際に用いるマイクロ波の周波数を安定的に所望の目標周波数とすることができ、当該マイクロ波のスペクトラム波形も安定的に所望の形状とすることができる。
【００７６】
特に、プラズマ処理装置１におけるプロセス処理開始時や、複数のプロセス処理を連続的に行う際の処理条件変更時においても、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波の出力電力は変えずに出力分配機構１０６の分配比を変えて出力の調整を行うため、安定的に所望の目標周波数やスペクトラム形状とされたマイクロ波を用いることができる。このため、プラズマ処理装置１におけるプロセス条件の安定化が図られる。
【００７７】
加えて、複数のプロセス処理を連続的に行う場合に、マグネトロン１００におけるマイクロ波の発振、非発振の切り替えを頻繁に行う必要がなくなり、マグネトロン内部の熱ストレスを緩和させ長寿命化を図ることができる。
【００７８】
図８は、従来のマグネトロンから発振されるマイクロ波のスペクトラム波形（従来例）と、本実施の形態に係る出力分配機構１０６によって分配されたマイクロ波のスペクトラム波形（本発明例）を比較した説明図である。なお、図８では縦軸を強度ｄＢ、横軸を周波数ＭＨｚとし、出力電力が５００Ｗ、１０００Ｗ、３０００Ｗ、５０００Ｗの場合のスペクトラム波形をそれぞれ示している。
【００７９】
図８に示すように、従来例のマイクロ波のスペクトラム波形は、出力電力に応じてばらつきが顕著であり、スペクトラムにおける周波数のピークも各出力電力によって異なっている。一方、本発明例のマイクロ波のスペクトラム波形は、出力電力に依らずほぼ一定の形状であり、スペクトラムにおける周波数のピークも出力電力に依らずほぼ同一のピークを示している。即ち、本実施の形態に係る出力分配機構１０６を用いた構成とすることで、周波数が所望の目標周波数であり、また、ばらつきの少ない一定のスペクトラム波形を有するマイクロ波が得られることが分かる。
【００８０】
また、図４を参照して上述したように、マグネトロン１００の特性として低出力電力で発振されるマイクロ波のスペクトラム波形はピーク形状にばらつきがあり、不安定な形状であることが多く、マグネトロン１００の個体差による影響も顕著であることが知られている。この点本実施の形態に係るマイクロ波発振器５５によれば、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波の出力電力を、スペクトラム波形等が安定している高出力電力とし、出力分配機構１０６での出力分配比を制御することで、低出力電力のマイクロ波を得ることが可能となる。即ち、プロセス処理において、例えば５００Ｗ以下の低出力電力のマイクロ波が必要とされた場合であっても、スペクトラム波形が一定であるマイクロ波を用いてプロセス処理を行うことができる。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８２】
（本発明の他の実施の形態）
上記実施の形態においては、制御部１１０による出力分配機構１０６の制御として、検出器１１６で検出されたマイクロ波の進行波の電力信号に基づき、制御部１１０は最適な出力分配比を決定する旨の説明を行ったが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、出力分配機構１０６におけるマイクロ波の出力分配比と、検出器１１６で検出された電力信号に基づき、電源１０２によって供給される電圧を制御しても良い。
【００８３】
図９は本発明の他の実施の形態に係るマイクロ波発振器５５の概略的な構成を示すブロック図である。なお、図９において上記実施の形態と同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。図９に示すように、本構成においては、制御部１１０により電源１０２によって供給される電圧が制御されており、結果的にマグネトロン１００の出力電力が制御される構成となっている。
【００８４】
マイクロ波発振器５５においては、マグネトロン１００から発振されたマイクロ波の出力電力を出力分配機構１０６によって所定の分配比でもって分配し、外部負荷１２０に伝搬する構成となっており、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波の出力電力は、外部負荷１２０でのプロセス処理条件において必要とされるマイクロ波の出力電力以上であることが求められる。このため、例えば外部負荷１２０において複数のプロセス処理を連続的に行う場合には、必要とされるマイクロ波の出力電力が変わる場合がある。このような場合には、上記実施の形態でも説明したように、出力分配機構１０６における出力分配比を変えることで対処可能であるが、外部負荷１２０において必要とされるマイクロ波の出力電力がマグネトロン１００から発振されるマイクロ波の出力電力を超えるものである場合には、出力分配機構１０６における出力分配比を変えるだけでは対処できない。そこで、このような場合には、図９に示す構成により電源１０２を制御し、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波の出力電力を外部負荷１２０において必要とされるマイクロ波の出力電力以上とすることで、外部負荷１２０でのプロセス処理を好適に実施することが可能となる。
【００８５】
（本発明の第１変形例）
また、上記実施の形態で説明した構成に加え、電源１０２からマグネトロン１００に供給される電圧の制御を行う電圧制御機構を設けても良い。図１０は、本発明の第１変形例に係るマイクロ波発振器５５の概略的な構成を示すブロック図である。なお、図１０において上記実施の形態と同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００８６】
図１０に示すように、本変形例においては、電源１０２とマグネトロン１００との間に電圧制御機構１５０が設けられており、電圧制御機構１５０は検出器１１６からの電子信号に基づきマグネトロン１００に供給する電圧の制御を行う。上記実施の形態で説明したように検出器１１６は外部負荷１２０に供給されるマイクロ波の進行波を検出する進行波電力測定機構に相当し、検出器１１７は外部負荷１２０に供給されるマイクロ波の反射波を検出する反射波電力測定機構に相当する。
【００８７】
このような構成においては、検出器１１６により検出された進行波電力に、検出器１１７により検出された反射波電力に基いて算出された電力を足し合わせた電力に相当する電圧をマグネトロン１００に供給するようないわゆるロード制御を行うことが可能となる。これにより、マグネトロン１００から発振されたマイクロ波について、生ずる定在波のモードを下位のモードへモードジャンプさせる恐れを低減することができ、短時間で安定したモードとすることができる。また、外部負荷１２０側に供給される電力である実効負荷電力への反射波の影響を大きく低減させ、外部負荷１２０において安定したプラズマプロセス処理をより確実に行うことができる。
【００８８】
（本発明の第２変形例）
また、上記実施の形態で説明した構成に加え、マイクロ波発振器５５内においてマグネトロン１００から発振されるマイクロ波の発振周波数を所定の周波数に調整する調整部として、インピーダンス発生器、周波数結合器、周波数検出器及び発振周波数調整器を設けても良い。図１１は、本発明の第２変形例に係るマイクロ波発振器５５の概略的な構成を示すブロック図である。なお、図１１において上記実施の形態と同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。
【００８９】
図１１に示すように、本変形例においては、導波管１０８においてマグネトロン１００の後段側にインピーダンス発生器１６０が設けられ、マグネトロン１００に付与されるインピーダンスを発生させる。またインピーダンス発生器１６０の出力端側には周波数結合器１６１が接続され、インピーダンス発生器１６０から外部負荷１２０側に進行するマイクロ波を分岐し、分岐されたマイクロ波をアイソレータ１０４と周波数検出器１６２に出力する。
【００９０】
周波数検出器１６２は、発振周波数調整器１６３によって目標周波数に調整された発振周波数を検出するものである。また、発振周波数調整器１６３は、周波数検出器１６２から入力される発振周波数と目標周波数との差分を求め、当該差分を減少させるようにインピーダンス発生器１６０の設定を行い、発振周波数を目標周波数に調整するものである。
【００９１】
このような構成においては、インピーダンス発生器１６０の設定を好適なものとすることで、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波の発振周波数を一定の目標周波数に安定して制御することが可能となる。上記実施の形態において図３や図４を参照して説明したように、マグネトロン１００から発振されるマイクロ波の発振周波数は、出力電力に応じて変動し、また、マグネトロン１００に個体差が存在すること等により、目標周波数は変動してしまう場合がある。このようなマグネトロン１００から発振されるマイクロ波の出力電力に応じた過渡的な変動要素や、マグネトロン１００の個体差による周波数の変動等を抑制し、目標周波数を一定とすることができる。
【００９２】
なお、上記実施の形態においては、プラズマ処理装置１におけるプロセス処理の一例として、被処理体としてのウェハＷの表面に対してプラズマＣＶＤ処理を行い、当該ウェハＷの表面にＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）を形成する処理を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではない。即ち、本発明はマイクロ波発振器を利用して処理容器内にプラズマを励起させて被処理体にプラズマ処理を行う任意の技術に適用可能であり、例えばウェハＷ上に成膜された膜に対しエッチング処理を行う技術等にも当然適用可能である。
【００９３】
また、上記実施の形態に係るプラズマ処理装置１には、処理容器１０の天井面にラジアルラインスロットアンテナ４０が設けられている構成を説明したが、プラズマ処理装置のアンテナ構成はこれに限られるものではなく、本発明は種々の構成のプラズマ処理装置に適用可能である。但し、ラジアルラインスロットアンテナを介してマイクロ波によるプラズマ処理を行う構成の処理装置は、アンテナに周波数特性があることから、伝搬されるマイクロ波の周波数特性やスペクトラム特性に敏感である。そのため、本発明は、ラジアルラインスロットアンテナを介してマイクロ波によるプラズマ処理を行う構成のプラズマ処理装置に対して特に有用である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に適用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１      プラズマ処理装置
１０    処理容器
１１    搬入出口
１２    ゲートバルブ
２０    載置台
３２    排気管
４０    ラジアルラインスロットアンテナ
５０    同軸導波管
５５    マイクロ波発振器
６０    第１の処理ガス供給管
７０    第２の処理ガス供給管
１００  マグネトロン
１０６  出力分配機構
１２０  外部負荷
１５０  電圧制御機構
１６０  インピーダンス発生器
Ｗ      ウェハ
【図１】
2016100312.tif 000003
【図２】
2016100312.tif 000004
【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】
2016100312.tif 000009
【図８】
2016100312.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2016100312.tif 000012
【図１１】
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