JP2002294460A - 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 - Google Patents
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Info
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロ波の周波数及び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を課題と
する。 【解決手段】 導波管２６を介してプロセスチャンバ１
２にマイクロ波を導入し、プラズマを発生する。プロセ
スチャンバ１２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、反射モニタ４０と電力モニタ４２によ
りモニタする。また、マグネトロン２４により発生した
マイクロ波の周波数を入射モニタ３６と周波数モニタ４
８とによりモニタする。モニタした反射波の電力と周波
数とに基づいてマグネトロン２４に供給する電力を制御
する。
ことによりプラズマ密度を一定に制御することを課題と
する。 【解決手段】 導波管２６を介してプロセスチャンバ１
２にマイクロ波を導入し、プラズマを発生する。プロセ
スチャンバ１２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、反射モニタ４０と電力モニタ４２によ
りモニタする。また、マグネトロン２４により発生した
マイクロ波の周波数を入射モニタ３６と周波数モニタ４
８とによりモニタする。モニタした反射波の電力と周波
数とに基づいてマグネトロン２４に供給する電力を制御
する。
Description
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【００１１】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
射波モニタ手段とを有することを特徴とするものであ
る。
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
射波モニタ手段とを有することを特徴とするものであ
る。
【００１２】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、前記反射波モ
ニタ手段は、前記導波管に設けられた反射モニタと、該
反射モニタによりモニタされた反射波の電力を検出する
電力モニタとを含むことを特徴とするものである。
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記反射波モ
ニタ手段は、前記導波管に設けられた反射モニタと、該
反射モニタによりモニタされた反射波の電力を検出する
電力モニタとを含むことを特徴とするものである。
【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載のマ
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記導波管は
反射波をプロセスチャンバ側に戻すための整合器を有し
ており、前記反射モニタは前記整合器と前記プロセスチ
ャンバとの間の前記導波管に設けられることを特徴とす
るものである。
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記導波管は
反射波をプロセスチャンバ側に戻すための整合器を有し
ており、前記反射モニタは前記整合器と前記プロセスチ
ャンバとの間の前記導波管に設けられることを特徴とす
るものである。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記反射波モニタ手段から出力される反射
波の電力に基づいて、前記マイクロ波発生器から供給す
る電力を制御する電力制御装置を更に有することを特徴
とするものである。
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記反射波モニタ手段から出力される反射
波の電力に基づいて、前記マイクロ波発生器から供給す
る電力を制御する電力制御装置を更に有することを特徴
とするものである。
【００１５】請求項５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を
有することを特徴とするものである。
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を
有することを特徴とするものである。
【００１６】請求項６記載の発明は、請求項５記載のマ
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記周波数モ
ニタ手段は、前記マイクロ波発生器から供給されるマイ
クロ波の電力をモニタする入射モニタと、該入射モニタ
からの出力の周波数を検出する周波数モニタとを含むこ
とを特徴とするものである。
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記周波数モ
ニタ手段は、前記マイクロ波発生器から供給されるマイ
クロ波の電力をモニタする入射モニタと、該入射モニタ
からの出力の周波数を検出する周波数モニタとを含むこ
とを特徴とするものである。
【００１７】請求項７記載の発明は、請求項６記載のマ
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記導波管は
反射波をプロセスチャンバ側に戻すための整合器を有し
ており、前記入射モニタは前記整合器と前記マイクロ波
発生器との間の前記導波管に設けられることを特徴とす
るものである。
イクロ波プラズマプロセス装置であって、前記導波管は
反射波をプロセスチャンバ側に戻すための整合器を有し
ており、前記入射モニタは前記整合器と前記マイクロ波
発生器との間の前記導波管に設けられることを特徴とす
るものである。
【００１８】請求項８記載の発明は、請求項５乃至７の
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記周波数モニタ手段により検出された周
波数に基づいて、前記マイクロ波発生器から供給する電
力を制御する電力制御装置を更に有することを特徴とす
るものである。
うちいずれか一項記載のマイクロ波プラズマプロセス装
置であって、前記周波数モニタ手段により検出された周
波数に基づいて、前記マイクロ波発生器から供給する電
力を制御する電力制御装置を更に有することを特徴とす
るものである。
【００１９】請求項９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を
有することを特徴とするものである。
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を
有することを特徴とするものである。
【００２０】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
マイクロ波プラズマプロセス装置であって、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電力制御装
置を更に有することを特徴とするものである。
マイクロ波プラズマプロセス装置であって、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電力制御装
置を更に有することを特徴とするものである。
【００２１】請求項１１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導波管を介してプロセスチャンバ
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す
ることを特徴とするものである。
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導波管を介してプロセスチャンバ
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す
ることを特徴とするものである。
【００２２】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
のプラズマプロセス制御方法であって、前記反射波の電
力に基づいて、前記マイクロ波発生器から供給する電力
を制御することを特徴とするものである。
のプラズマプロセス制御方法であって、前記反射波の電
力に基づいて、前記マイクロ波発生器から供給する電力
を制御することを特徴とするものである。
【００２３】請求項１３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導波管を介してプロセスチャンバ
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を特徴とするものであ
る。
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導波管を介してプロセスチャンバ
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を特徴とするものであ
る。
【００２４】請求項１４記載の発明は、請求項１３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を特徴とするものである。
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を特徴とするものである。
【００２５】請求項１５記載の発明は、請求項１３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、前記マイクロ
波の周波数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、前記被処理基
体の処理を中止することを特徴とするものである。
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、前記マイクロ
波の周波数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、前記被処理基
体の処理を中止することを特徴とするものである。
【００２６】請求項１６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導波管を介してプロセスチャンバ
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
電力をモニタすることを特徴とするものである。
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導波管を介してプロセスチャンバ
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
電力をモニタすることを特徴とするものである。
【００２７】請求項１７記載の発明は、請求項１６記載
のプラズマプロセス制御方法であって、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を特徴とす
るものである。
のプラズマプロセス制御方法であって、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を特徴とす
るものである。
【００２８】請求項１８記載の発明は、請求項１６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
理基体の処理を中止し、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。
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
理基体の処理を中止し、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。
【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。
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。
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。
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。
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２
０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。
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２
０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。
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（Ａ
ｒ）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。
起ガス用シャワープレート１８から例えばアルゴン（Ａ
ｒ）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。
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１
０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。
０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。
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。
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。
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。
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３
０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。
途中に反射モニタ４０を設けて、プラズマ励起用空間３
０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１
０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。
０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。
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。
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４
２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２
４から供給する電力を制御する。
２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２
４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。
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４
２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。
２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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
算により求めた結果を示すグラフである。
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｒ // Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 21/3065 21/31 Ｃ 21/31 21/302 Ｂ (72)発明者 平山 昌樹 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 東北大学 内 (72)発明者 須川 成利 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 東北大学 内 (72)発明者 後藤 哲也 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉 東北大学 内 Ｆターム(参考） 4G075 AA01 AA24 AA30 AA61 AA65 CA26 CA47 EB01 EC02 EC06 EC09 FC11 FC15 4K030 CA04 FA02 KA30 KA39 KA41 5F004 AA01 BA20 BB11 BB14 BB18 BB28 BC08 BD04 CB05 5F045 AA09 BB03 DP03 EF05 EH02 EH03 GB08
Claims (18)
- 【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、 前記反射波モニタ手段は、 前記導波管に設けられた反射モニタと、 該反射モニタによりモニタされた反射波の電力を検出す
る電力モニタとを含む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、 前記導波管は反射波をプロセスチャンバ側に戻すための
整合器を有しており、前記反射モニタは前記整合器と前
記プロセスチャンバとの間の前記導波管に設けられるこ
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】 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載
のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、 前記反射波モニタ手段から出力される反射波の電力に基
づいて、前記マイクロ波発生器から供給する電力を制御
する電力制御装置を更に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５】 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６】 請求項５記載のマイクロ波プラズマプロ
セス装置であって、 前記周波数モニタ手段は、 前記マイクロ波発生器から供給されるマイクロ波の電力
をモニタする入射モニタと、 該入射モニタからの出力の周波数を検出する周波数モニ
タとを含む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７】 請求項６記載のマイクロ波プラズマプロ
セス装置であって、 前記導波管は反射波をプロセスチャンバ側に戻すための
整合器を有しており、前記入射モニタは前記整合器と前
記マイクロ波発生器との間の前記導波管に設けられるこ
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８】 請求項５乃至７のうちいずれか一項記載
のマイクロ波プラズマプロセス装置であって、 前記周波数モニタ手段により検出された周波数に基づい
て、前記マイクロ波発生器から供給する電力を制御する
電力制御装置を更に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９】 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１０】 請求項９記載のマイクロ波プラズマプ
ロセス装置であって、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電力制御装置を更に有することを
特徴とするマイクロ波プラズマプロセス装置。 - 【請求項１１】 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導波管を
介して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１２】 請求項１１記載のプラズマプロセス制
御方法であって、 前記反射波の電力に基づいて、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を特徴とするプラズマプ
ロセス制御方法。 - 【請求項１３】 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導波管を
介して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を特徴とするプラズマプロセス制御
方法。 - 【請求項１４】 請求項１３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を特徴とするプラ
ズマプロセス制御方法。 - 【請求項１５】 請求項１３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、前記マイクロ波の周波数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、前記被処理基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１６】 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導波管を
介して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１７】 請求項１６記載のプラズマプロセス制
御方法であって、 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
ことを特徴とするプラズマプロセス制御方法。 - 【請求項１８】 請求項１６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、前記被処理基体の処理を中止
することを特徴とするプラズマプロセス制御方法。
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