專利名稱：微波發(fā)生裝置和微波發(fā)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用微波發(fā)生的等離子體對(duì)半導(dǎo)體晶片等被處理體進(jìn) 行處理的等離子體處理裝置和該等離子體處理裝置所使用的微波發(fā)生 裝置、微波供給裝置和微波發(fā)生方法。
背景技術(shù)：
一般，在形成半導(dǎo)體集成電路時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體晶片等被處理體進(jìn)行 成膜處理、改性處理、氧化擴(kuò)散處理、蝕刻處理等各種處理。關(guān)于半 導(dǎo)體集成電路形成時(shí)堆積的薄膜，因?yàn)樵膭?dòng)作速度高速化的要求 等理由，有在配線部要求較低的介電常數(shù)的薄膜的傾向，有在晶體管的柵極部或DRAM的電容器部要求較高的介電常數(shù)的薄膜的傾向。這 些薄膜，因?yàn)槟蜔嵝员容^差，為了防止該薄膜的特性劣化，有大多使 用在比較低的溫度下能夠進(jìn)行規(guī)定的處理的等離子體處理裝置的傾 向。在這種等離子體處理裝置中有利用高頻電力發(fā)生等離子體的處理 裝置，或利用微波發(fā)生等離子體的處理裝置。例如，在利用微波的等 離子體處理裝置中，為了發(fā)生等離子體處理必要的幾百瓦左右的大功 率的微波，在目前使用具有真空管的磁控管。這樣，能夠發(fā)生控制性 良好的微波。利用真空管的理由是因?yàn)樵趲譍Hz左右的微波頻帶上， 幾乎不存在能夠進(jìn)行上述大輸出的半導(dǎo)體元件。然而，具有真空管的磁控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝置成本也高。因此，以 減少裝置成本為目的，提出了使用真空管，以半導(dǎo)體元件為主體構(gòu)成， 并能夠發(fā)生大輸出的微波的微波發(fā)生裝置(參照特開(kāi)2004-128141號(hào)公 報(bào))。這里，參照?qǐng)D7，說(shuō)明該微波發(fā)生裝置。圖7為表示在等離子體處 理裝置中使用的上述微波發(fā)生裝置的大致方框構(gòu)成圖。如圖7所示， 利用正弦波振蕩器2發(fā)生幾GHz的微波頻帶的正弦波(Sine波)。該 正弦波在可變放大率的衰減器4中通過(guò)后，利用A級(jí)或AB級(jí)放大器6 放大。 一定的電壓作為驅(qū)動(dòng)電壓從電源8供給該A/AB級(jí)放大器6。由 上述A/AB級(jí)放大器6放大的信號(hào)在分配器10中分配成多個(gè)信號(hào)。分 配的各信號(hào)分別利用A/AB級(jí)半導(dǎo)體放大元件12再并聯(lián)地放大。由上 述各A/AB級(jí)半導(dǎo)體放大元件12放大的各信號(hào)利用合成器14合成。 由該合成發(fā)生的微波在波導(dǎo)管16內(nèi)傳輸，途中通過(guò)匹配電路18，到達(dá) 設(shè)在等離子體處理容器中的天線部件20。微波從該天線部20向處理容 器內(nèi)放射，在處理容器內(nèi)發(fā)生等離子體，利用該等離子體對(duì)半導(dǎo)體晶 片進(jìn)行等離子體處理。另一方面，利用檢測(cè)器22檢測(cè)從合成器14輸出的微波的功率， 根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，控制部24調(diào)整衰減器4的放大率。這樣，可將所希望 功率的微波供給處理容器。這里，在半導(dǎo)體放大元件12中進(jìn)行A級(jí)或 AB級(jí)放大動(dòng)作的理由是因?yàn)榭蛇_(dá)到接近半導(dǎo)體放大元件12的動(dòng)作頻 率上限進(jìn)行動(dòng)作。另外，使用多個(gè)半導(dǎo)體放大元件12的理由是因?yàn)槟?前不存在以進(jìn)行微波頻帶的頻率的功率放大的高功率、并且高速動(dòng)作 的功率器件的原故。發(fā)明內(nèi)容然而，在上述現(xiàn)有的微波發(fā)生裝置中，由于半導(dǎo)體放大元件12進(jìn) 行A級(jí)或AB級(jí)的放大動(dòng)作，動(dòng)作效率為25 50%左右，相當(dāng)?shù)?，這 樣發(fā)熱量增大。另外，因?yàn)楸仨毷褂枚鄠€(gè)半導(dǎo)體放大元件12，不但裝置成本高， 而且存在裝置本身尺寸大的問(wèn)題。另外，電并聯(lián)連接的各半導(dǎo)體元件12的動(dòng)作平衡調(diào)整相當(dāng)困難， 這也是問(wèn)題。本發(fā)明著眼于以上的問(wèn)題，是為了有效地解決上述問(wèn)題而提出的。 本發(fā)明的目的是要提供動(dòng)作效率高，裝置本身尺寸小，成本低，不需 要平衡調(diào)整的微波發(fā)生裝置和微波發(fā)生方法。本發(fā)明提供一種微波發(fā)生裝置，其特征在于，具有 開(kāi)關(guān)信號(hào)(switch signal)發(fā)生部，發(fā)生具有微波頻帶的基本頻率 的矩形波狀的開(kāi)關(guān)信號(hào)； 開(kāi)關(guān)功率放大部(switching power amplifier),根據(jù)上述開(kāi)關(guān)信號(hào)， 進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，輸出放大信號(hào)；可變電壓供給部，能夠可變地將放大用的驅(qū)動(dòng)電壓供給上述開(kāi)關(guān) 功率放大部；微波選擇部，用于從上述放大信號(hào)取出頻率與上述開(kāi)關(guān)信號(hào)的基 本頻率相同的正弦波信號(hào)，作為微波輸出； 輸出信號(hào)檢測(cè)部，檢測(cè)上述微波；和驅(qū)動(dòng)電壓控制部，根據(jù)上述輸出信號(hào)檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果，控制上 述可變電壓供給部。根據(jù)本發(fā)明，基于具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀的開(kāi)關(guān)信 號(hào)，在開(kāi)關(guān)功率放大部中進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，在放大動(dòng)作時(shí)，能夠適 當(dāng)可變地控制驅(qū)動(dòng)電壓。這樣，在微波選擇部中，能夠從得到的放大 信號(hào)取出頻率與上述開(kāi)關(guān)信號(hào)的基本頻率相同的正弦波信號(hào)，作為所 期望的微波輸出。因此，與先前使用的A級(jí)或AB級(jí)的放大動(dòng)作比較， 動(dòng)作效率高。還可以使裝置本身小型化，降低成本，不需要平衡調(diào)整。另外，本發(fā)明提供一種微波發(fā)生裝置，其特征在于，具有開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生部，發(fā)生具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀的開(kāi) 關(guān)信號(hào)；開(kāi)關(guān)功率放大部，根據(jù)上述開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，輸出 放大信號(hào)；可變電壓供給部，能夠可變地將放大用的驅(qū)動(dòng)電壓供給上述開(kāi)關(guān) 功率放大部；微波選擇部，用于從上述放大信號(hào)取出頻率與上述開(kāi)關(guān)信號(hào)的基本頻率相同的正弦波信號(hào)，作為微波輸出；光檢測(cè)部，檢測(cè)由上述微波產(chǎn)生的等離子體的發(fā)光；和 驅(qū)動(dòng)電壓控制部，根據(jù)上述光檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果，控制上述可變電壓供給部。根據(jù)本發(fā)明，基于具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀的開(kāi)關(guān)信 號(hào)，在開(kāi)關(guān)功率放大部中進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，在放大動(dòng)作時(shí)，能夠適 當(dāng)可變地控制驅(qū)動(dòng)電壓。這樣，在微波選擇部中，能夠從得到的放大 信號(hào)取出頻率與上述開(kāi)關(guān)信號(hào)的基本頻率相同的正弦波信號(hào)，作為所 期望的微波輸出。因此，與先前使用的A級(jí)或AB級(jí)的放大動(dòng)作比較， 動(dòng)作效率高。還可以使裝置本身小型化，降低成本，不需要平衡調(diào)整。在以上各發(fā)明中，上述微波選擇部?jī)?yōu)選由具有高Q值的帶通濾波器或諧振器構(gòu)成。另外，上述帶通濾波器優(yōu)選由選自表面彈性波濾波器、管狀濾波器、波導(dǎo)管濾波器、集總元件濾波器(lumped element filter)和空腔濾波器中的一種構(gòu)成。另外，本發(fā)明提供一種微波發(fā)生裝置，其特征在于，具有 開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生部，發(fā)生具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀的開(kāi)關(guān)信號(hào)；開(kāi)關(guān)功率放大部，根據(jù)上述開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，輸出 放大信號(hào)；可變電壓供給部，能夠可變地將放大用的驅(qū)動(dòng)電壓供給該開(kāi)關(guān)功 率放大部；光檢測(cè)部，檢測(cè)由上述放大信號(hào)產(chǎn)生的等離子體的發(fā)光；和 驅(qū)動(dòng)電壓控制部，根據(jù)上述光檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果，控制上述可變 電壓供給部。根據(jù)本發(fā)明，基于具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀的幵關(guān)信 號(hào)，在開(kāi)關(guān)功率放大部中進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，在放大動(dòng)作時(shí)，能夠適 當(dāng)可變地控制驅(qū)動(dòng)電壓。這樣，能夠?qū)⒌玫降姆糯笮盘?hào)作為所期望的 微波輸出。因此，與先前使用的A級(jí)或AB級(jí)的放大動(dòng)作比較，動(dòng)作 效率高。還可以使裝置本身小型化，降低成本，不需要平衡調(diào)整。上述開(kāi)關(guān)功率放大部例如由HEMT和/或HBT構(gòu)成。另外，上述基本頻率優(yōu)選為2.45GHz。另外，本發(fā)明提供一種微波供給裝置，其特征在于，具有具有上述任一個(gè)特征的微波發(fā)生裝置； 通過(guò)傳送線路與上述微波發(fā)生裝置連接的匹配電路；和 通過(guò)傳送線路與上述匹配電路連接，放射微波的天線部。 在這種情況下，上述天線部?jī)?yōu)選設(shè)定為相對(duì)于從上述微波發(fā)生 裝置供給的微波為高Q值。另外，本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置，其特征在于，具有 能夠抽真空的處理容器；用于載置被處理體并設(shè)置在上述處理容器內(nèi)的載置臺(tái)； 用于將規(guī)定的氣體供給至上述處理容器內(nèi)的氣體供給單元； 用于將微波導(dǎo)入上述處理容器內(nèi)，制造等離子體的具有上述特征 的微波供給裝置；和控制微波供給裝置的裝置控制單元。 另外，本發(fā)明提供一種微波發(fā)生方法，其特征在于， 利用放大用的驅(qū)動(dòng)電壓，對(duì)具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀 的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，形成放大信號(hào)，從該放大信號(hào)取出頻 率與上述開(kāi)關(guān)信號(hào)的基本頻率相同的正弦波信號(hào)，作為微波輸出， 該微波發(fā)生方法包括.-檢測(cè)上述微波的工序；和根據(jù)上述檢測(cè)值，可變地控制進(jìn)行上述開(kāi)關(guān)功率放大時(shí)的放大用 的驅(qū)動(dòng)電壓的工序。


圖1為表示使用本發(fā)明的微波發(fā)生裝置的等離子體處理裝置的一個(gè)實(shí)施方式的大致構(gòu)成圖；圖2為表示本發(fā)明的微波發(fā)生裝置(和微波供給裝置)的第一實(shí)施方式的方框構(gòu)成圖；圖3為表示圖2的微波發(fā)生裝置的主要部分的電路原理圖；圖4為表示D級(jí)放大器的一個(gè)例子的電路構(gòu)成圖；圖5為表示本發(fā)明的微波發(fā)生裝置的第二實(shí)施方式的方框構(gòu)成圖；圖6為表示本發(fā)明的微波發(fā)生裝置的第三實(shí)施方式的方框構(gòu)成圖；圖7為表示等離子體處理裝置所使用的現(xiàn)有的微波發(fā)生裝置的大致方框構(gòu)成圖。
具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的微波發(fā)生裝置、微波供給裝置、 等離子體處理裝置和微波發(fā)生方法的實(shí)施方式。 (第一實(shí)施方式)
圖1為表示使用本發(fā)明的微波發(fā)生裝置的等離子體處理裝置的一 個(gè)實(shí)施方式的大致構(gòu)成圖。圖2為表示本發(fā)明的微波發(fā)生裝置(和微 波供給裝置)的第一實(shí)施方式的方框構(gòu)成圖。圖3為表示圖2的微波 發(fā)生裝置的主要部分(的一個(gè)例子)的電路原理圖。如圖1所示，等離子體處理裝置30主要由實(shí)際進(jìn)行等離子體處理 的裝置本體32和用于將微波供給裝置本體32內(nèi)的微波供給裝置34構(gòu) 成。如圖1和圖2所示，微波供給裝置34主要由微波發(fā)生裝置36，通 過(guò)作為傳送線路的同軸波導(dǎo)管38、與微波發(fā)生裝置36連接的天線部 40，和設(shè)在同軸波導(dǎo)管38的途中的匹配電路42構(gòu)成。另外，在匹配 電路42與天線部40之間的同軸波導(dǎo)管38上，設(shè)置用于變換微波的振 動(dòng)模式的模式變換器43。參照?qǐng)Dl，說(shuō)明裝置本體32。裝置本體32具有例如由耐腐蝕鋁構(gòu) 成的筒體狀的處理容器44。在處理容器44內(nèi)設(shè)有例如從容器底部立起 的載置臺(tái)46。作為被處理體的半導(dǎo)體晶片W載置并保持在載置臺(tái)46 上。根據(jù)需要，在載置臺(tái)46上設(shè)置圖中沒(méi)有示出的靜電卡盤(pán)和/或加熱 器。另外，在處理容器44的底部設(shè)有排氣口 48。途中設(shè)有圖中沒(méi)有示 出的壓力控制閥和真空泵的真空排氣系統(tǒng)50與該排氣口 48連接。這 樣，處理容器44內(nèi)能夠抽真空，維持規(guī)定的壓力。在處理容器44的側(cè)壁上設(shè)有晶片W搬入搬出時(shí)能夠開(kāi)閉的閘閥 52。另外，用于監(jiān)控容器內(nèi)的狀況的例如透明的由石英玻璃制成的觀 察窗54，通過(guò)密封部件56安裝在處理容器44的側(cè)壁上。另外，在處 理容器44的側(cè)壁的上部還設(shè)有用于將必要的處理氣體導(dǎo)入處理容器內(nèi) 的氣體供給單元58。由此，能夠?qū)⒈匾奶幚須怏w導(dǎo)入處理容器44 內(nèi)。這里，作為氣體供給單元58的一個(gè)例子，可以設(shè)置一個(gè)氣體噴嘴 58B，但根據(jù)需要可以設(shè)置多個(gè)噴嘴或者采用噴淋頭結(jié)構(gòu)。另外，在處理容器44的頂部設(shè)有開(kāi)口部，對(duì)于微波透明的(有透 過(guò)性)例如由石英玻璃制成的頂板60，通過(guò)密封部件62氣密地安裝在 該開(kāi)口部上。在頂板60的上面?zhèn)冗€設(shè)有例如由銅板制成的圓板狀的天 線部40。在該天線部40上設(shè)有多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的孔狀的槽縫40A。如后所述，
微波可以從這些槽縫40A向下方放射。在天線部40的上面?zhèn)?，以?guī)定的厚度設(shè)置用于縮短微波的波長(zhǎng)的 例如由A1N、八1203等構(gòu)成的滯波件64。微波供給裝置34的同軸波導(dǎo) 管38的內(nèi)部電纜38A與天線部40的中心部連接，同軸波導(dǎo)管38的外 管38B與容器側(cè)壁側(cè)連接并接地。等離子體處理裝置30的全體動(dòng)作(各構(gòu)成要件的動(dòng)作)也包括微 波供給裝置34，例如利用由微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的裝置控制單元66進(jìn)行 控制。其次，參照?qǐng)D2和圖3，說(shuō)明微波發(fā)生裝置36。該微波發(fā)生裝置36主要由以下部件構(gòu)成發(fā)生矩形波狀的開(kāi)關(guān)信 號(hào)Sl的開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生部68;以放大用的驅(qū)動(dòng)電壓，對(duì)該開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl 進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，輸出放大信號(hào)S2的開(kāi)關(guān)功率放大器70;將驅(qū)動(dòng)電 壓可變地供給上述開(kāi)關(guān)功率放大部70的可變電壓供給部71;用于從由 上述開(kāi)關(guān)功率放大部70輸出的上述放大信號(hào)S2，取出頻率與上述開(kāi)關(guān) 信號(hào)Sl的基本頻率相同的正弦波信號(hào)S3，作為微波輸出的微波選擇部 72;檢測(cè)該微波選擇部72的輸出的輸出信號(hào)檢測(cè)部74;和根據(jù)該輸出 信號(hào)檢測(cè)部74的檢測(cè)結(jié)果，即反饋信號(hào)，控制上述可變電壓供給部71 的例如由微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電壓控制部76。具體地講，如上所述，開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生部68輸出矩形波狀的開(kāi)關(guān)信 號(hào)S1。該開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl具有微波頻帶(1 300GHz左右)的基本頻率， 例如2.45GHz的基本頻率。開(kāi)關(guān)功率放大部70對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl進(jìn)行開(kāi) 關(guān)功率放大，但在本發(fā)明中，特別是由于從可變電壓供給部71供給的 放大用的驅(qū)動(dòng)電壓為可變的，因此輸出的矩形波狀的放大信號(hào)S2的脈 沖高度能夠變動(dòng)。在本實(shí)施方式中使用E級(jí)放大器作為開(kāi)關(guān)功率放大部70。如圖3 所示，由E級(jí)放大器構(gòu)成的開(kāi)關(guān)功率放大部70具有作為開(kāi)關(guān)而動(dòng)作的 例如GaAs-HEMT (高電子遷移率晶體管High Electron Molality Transistor) 73，在其柵極G上施加開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl ，在漏極D上通過(guò)扼流 線圈78 ，可變地施加來(lái)自可變電壓供給部71的驅(qū)動(dòng)電壓，源極S接地。 這樣，輸出矩形波高度被放大的矩形波狀的放大信號(hào)S2。另外，作為 開(kāi)關(guān)功率放大部70所使用的半導(dǎo)體元件，除了上述GaAs-HEMT以外，GaN-HEMT、 SiGe-HBT (異質(zhì)結(jié)雙極晶體管Hetero-junction Bipolar Transistor)、 InP-HBT、 GaAs-HBT等也合適。開(kāi)關(guān)功率放大部70的動(dòng)作條件為當(dāng)漏極t4壓為零時(shí)、和/或漏極電 壓的傾向(inclination)為零時(shí)，接通GaAs-HEMT。這時(shí)，切換損失 最低，可以實(shí)現(xiàn)高效率動(dòng)作。如圖3所示，微波選擇部72的原理構(gòu)成由串聯(lián)諧振電路構(gòu)成，該 串聯(lián)諧振電路由載置在扼流線圈78和漏極D的連接點(diǎn)與接地點(diǎn)之間、 并與上述GaAs-HEMT并聯(lián)配置的第一電容器Cl，和從上述連接點(diǎn)串 聯(lián)連接的第二電容器C2以及第一線圈Ll構(gòu)成。作為微波選擇部72可以使用具有高Q的諧振器或具有高Q的帶 通濾波器。作為該帶通濾波器可以使用管狀濾波器(TubularFilters)、 波導(dǎo)管濾波器(Waveguide Filters)、集總元件濾波器(Lumped Element Filters)、空腔濾波器(Cavity Filters),(以上為"SPECTRUM FSY MICROWAVE INC."的商品名)或表面彈性濾波器等。如上所述，利用上述這樣構(gòu)成的微波選擇部72的諧振作用或?yàn)V波 器作用，頻率與開(kāi)關(guān)信號(hào)SI的基本頻率相同的正弦波信號(hào)S3作為微 波被輸出?！熠啵静ㄒ酝獾母叽蔚母哳l正弦信號(hào)被截止。這里得到 的微波通過(guò)同軸波導(dǎo)管38，向天線部40側(cè)傳輸。另外，本實(shí)施方式的微波選擇部72由線圈和電容器構(gòu)成，但利用立體電路構(gòu)成也可以。微波輸出的大小由輸出信號(hào)檢測(cè)部74檢測(cè)。根據(jù)該檢測(cè)值，驅(qū)動(dòng) 電壓控制部76控制可變電壓供給部71，根據(jù)需要還可以控制供給開(kāi)關(guān) 功率放大部70的驅(qū)動(dòng)電壓的大小。其次，說(shuō)明以上這樣構(gòu)成的等離子體處理裝置30的動(dòng)作。 首先，簡(jiǎn)單地說(shuō)明等離子體處理裝置30整體的動(dòng)作。如圖1所示， 由微波發(fā)生裝置36發(fā)生的微波通過(guò)同軸波導(dǎo)管38，供給設(shè)在處理容器 44的頂部的平板狀天線部40。微波從天線部40導(dǎo)入處理容器44內(nèi)。 處理容器44內(nèi)在供給規(guī)定的處理氣體的同時(shí)，維持規(guī)定的真空狀態(tài)， 利用上述微波，使上述處理氣體成為等離子體。這樣，對(duì)載置臺(tái)46上 的晶片W進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理。這里，利用匹配電路42的動(dòng)作 進(jìn)行阻抗匹配，使從天線部40發(fā)出的反射波為零。作為等離子體處理，
可以適用等離子體成膜處理、等離子體蝕刻處理、等離子體灰化處理、 等離子體清潔處理等使用等離子體的所有處理。其次，參照?qǐng)D2和圖3，說(shuō)明等離子體處理時(shí)的微波供給動(dòng)作。首先，從開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生部68輸出具有2.45GHz的微波頻帶的基本頻率的 矩形波狀的開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl。該開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl利用由E級(jí)放大器構(gòu)成的開(kāi) 關(guān)功率放大部70進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，成為矩形波狀的放大信號(hào)S2。這 時(shí)的放大用的驅(qū)動(dòng)電壓能夠從可變電壓供給部71可變地供給。利用微 波選擇部72的諧振作用或?yàn)V波器作用，作為微波從上述放大信號(hào)S2 輸出頻率與開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl的基本頻率相同的正弦波信號(hào)S3。眾所周知，矩形波狀的放大信號(hào)S2可以利用包含用傅里葉級(jí)數(shù)展 開(kāi)的基本波的高次諧波表示。利用微波選擇部72截止基本波以外的高 次諧波，由此如上所示，可以取出正弦波信號(hào)S3。如前所述，由該正 弦波信號(hào)S3構(gòu)成的微波通過(guò)同軸波導(dǎo)管38向天線部40側(cè)傳輸。該正 弦波信號(hào)S3的輸出的大小可利用輸出信號(hào)檢測(cè)部74進(jìn)行檢測(cè)，以進(jìn) 行反饋控制。根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果，驅(qū)動(dòng)電壓控制部76控制可變電壓供給 部71，控制供給開(kāi)關(guān)功率放大部70的驅(qū)動(dòng)電壓的大小。由此，可以將供給天線部40側(cè)的微波的功率經(jīng)常維持在一定。為 了進(jìn)行上述反饋控制，需要1秒左右的時(shí)間。但是，為了對(duì)半導(dǎo)體晶 片W進(jìn)行等離子體處理，每一片至少需要例如幾秒左右的時(shí)間，因此 上述反饋控制十分有效。由此，作為由半導(dǎo)體集成電路構(gòu)成的開(kāi)關(guān)功率放大部70可以使用 例如E級(jí)放大器，但由于可變地控制該驅(qū)動(dòng)電壓，可以使能夠進(jìn)行大 功率的微波輸出的微波發(fā)生裝置36的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，不只降低裝置成本， 而且可以大大提高動(dòng)作效率。另外，不需要使用參照?qǐng)D7說(shuō)明的多個(gè)半導(dǎo)體放大元件12，不需 要合成輸出信號(hào)時(shí)的煩雜的調(diào)整作業(yè)。這樣，裝置的處理變得容易。 另外， 一臺(tái)微波發(fā)生裝置36的輸出在等離子體處理裝置中不足于所必 要的總功率的情況下，多臺(tái)并聯(lián)地設(shè)置微波發(fā)生裝置36也可以。在這 種情況下，與先前的半導(dǎo)體放大元件12比較，可以大大減少元件的個(gè) 數(shù)。另外，在本實(shí)施方式中，如圖3所示，作為開(kāi)關(guān)功率放大部70使 用E級(jí)放大器，但不限于此，例如，如圖4所示，使用D級(jí)放大器也可以。在該D級(jí)放大器中，代替圖3所示的扼流線圈78，使用第二 GaAs-HEMT80作為開(kāi)關(guān)元件，交互地接通斷開(kāi)先前的GaAs-HEMT73 和該第二 GaAs-HEMT80。在這種情況下，不設(shè)置微波選擇部72的第 一電容器C1 (參照?qǐng)D3)也可以。另外，代替上述2個(gè)HEMT73、 80， 采用HEMT和HBT的組合或HBT彼此的組合也可以。 (第二實(shí)施方式)在第一實(shí)施例中，為了求得供給驅(qū)動(dòng)電壓控制部76的反饋信號(hào)， 設(shè)置檢測(cè)微波選擇部72的輸出的輸出信號(hào)檢測(cè)部74。代替其，可以采 用使用檢測(cè)在處理容器44內(nèi)發(fā)生的等離子體的發(fā)光的光檢測(cè)器的構(gòu) 成。圖5為表示采用這種構(gòu)成的微波發(fā)生裝置的第二實(shí)施方式的方框 構(gòu)成圖。與圖2所示的裝置構(gòu)成相同的構(gòu)成部分用相同的參照符號(hào)表 示，省略其說(shuō)明。如圖5所示，在本實(shí)施方式中，設(shè)置檢測(cè)在處理容器44內(nèi)發(fā)生的 等離子體的發(fā)光的光檢測(cè)器82，代替圖2所示的輸出信號(hào)檢測(cè)部74。 光檢測(cè)器82生成反饋信號(hào)。作為光檢測(cè)器82例如使用發(fā)光分光器， 可以檢測(cè)由于等離子體的強(qiáng)度使發(fā)光強(qiáng)度變化的特定波長(zhǎng)的光。這樣， 可以間接地檢測(cè)供給的微波的功率。這種光檢測(cè)器82優(yōu)選例如設(shè)在觀 察窗54 (參照?qǐng)D1)的外側(cè)。 (第三實(shí)施方式)在上述第一實(shí)施方式和上述第二實(shí)施方式中，將由微波選擇部72 輸出的正弦波信號(hào)S3供給天線部40側(cè)，但省略設(shè)置微波選擇部72， 可以采用將開(kāi)關(guān)功率放大部70的輸出原樣供給天線部40側(cè)的構(gòu)成。 圖6為表示采用這種構(gòu)成的微波發(fā)生裝置的第三實(shí)施方式的方框構(gòu)成 圖。與圖2和圖5所示的裝置構(gòu)成相同的構(gòu)成部分，用相同的參照符 號(hào)表示，省略其說(shuō)明。如圖6所示，在本實(shí)施方式中，省略設(shè)置微波選擇部72 (參照?qǐng)D 5)，將作為從前段的開(kāi)關(guān)功率放大部70的輸出的矩形波狀的放大信號(hào) S2通過(guò)匹配電路42和模式變換器43傳輸至天線部40。在這種情況下， 天線部40預(yù)先設(shè)計(jì)為高Q值，將頻率與上述開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl的基本頻率 相同的微波從該天線部40供給處理容器44內(nèi)。g卩，通過(guò)設(shè)計(jì)天線部 40使其相對(duì)于開(kāi)關(guān)信號(hào)Sl的基本頻率為高Q值，該天線部40本身合 并具有微波選擇部72的功能。在這種情況下，作為設(shè)計(jì)方案，優(yōu)選降 低天線部對(duì)微波的阻抗。采用本實(shí)施方式，由于可省略微波選擇部72 的設(shè)置，可以減小該裝置的成本。在上述各實(shí)施方式中，作為被處理體使用半導(dǎo)體晶片。然而，被 處理體不是僅限于半導(dǎo)體晶片，對(duì)玻璃基板、LCD基板、陶瓷基板等 也可以采用本發(fā)明。另外，本發(fā)明的微波發(fā)生裝置和微波供給裝置，不僅是等離子體 處理裝置(半導(dǎo)體制造裝置)，在其他裝置，例如電灶等中也可以使用。
權(quán)利要求
1.一種微波發(fā)生裝置，其特征在于，具有開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生部，發(fā)生具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀的開(kāi)關(guān)信號(hào)；開(kāi)關(guān)功率放大部，根據(jù)所述開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，輸出放大信號(hào)；可變電壓供給部，能夠可變地將放大用的驅(qū)動(dòng)電壓供給所述開(kāi)關(guān)功率放大部；微波選擇部，用于從所述放大信號(hào)取出頻率與所述開(kāi)關(guān)信號(hào)的基本頻率相同的正弦波信號(hào)，作為微波輸出；輸出信號(hào)檢測(cè)部，檢測(cè)所述微波；和驅(qū)動(dòng)電壓控制部，根據(jù)所述輸出信號(hào)檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果，控制所述可變電壓供給部。
2. —種微波發(fā)生裝置，其特征在于，具有開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生部，發(fā)生具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀的開(kāi) 關(guān)信號(hào)；開(kāi)關(guān)功率放大部，根據(jù)所述開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，輸出 放大信號(hào)；可變電壓供給部，能夠可變地將放大用的驅(qū)動(dòng)電壓供給所述開(kāi)關(guān) 功率放大部；微波選擇部，用于從所述放大信號(hào)取出頻率與所述幵關(guān)信號(hào)的基本頻率相同的正弦波信號(hào)，作為微波輸出；光檢測(cè)部，檢測(cè)由所述微波產(chǎn)生的等離子體的發(fā)光；和 驅(qū)動(dòng)電壓控制部，根據(jù)所述光檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果，控制所述可變電壓供給部。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的微波發(fā)生裝置，其特征在于， 所述微波選擇部由具有高Q值的帶通濾波器或諧振器構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求3所述的微波發(fā)生裝置，其特征在于， 所述帶通濾波器由選自表面彈性波濾波器、管狀濾波器、波導(dǎo)管濾波器、集總元件濾波器和空腔濾波器中的一種構(gòu)成。
5. —種微波發(fā)生裝置，其特征在于，具有開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生部，發(fā)生具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀的開(kāi) 關(guān)信號(hào)；開(kāi)關(guān)功率放大部，根據(jù)所述開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，輸出放大信號(hào)；可變電壓供給部，能夠可變地將放大用的驅(qū)動(dòng)電壓供給該開(kāi)關(guān)功 率放大部；光檢測(cè)部，檢測(cè)由所述放大信號(hào)產(chǎn)生的等離子體的發(fā)光；和 驅(qū)動(dòng)電壓控制部，根據(jù)所述光檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果，控制所述可變 電壓供給部。
6. 如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的微波發(fā)生裝置，其特征在于， 所述開(kāi)關(guān)功率放大部由HEMT禾口/或HBT構(gòu)成。
7. 如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的微波發(fā)生裝置，其特征在于， 所述基本頻率為2.45GHz。
8. —種微波供給裝置，其特征在于，具有 權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的微波發(fā)生裝置； 通過(guò)傳送線路與所述微波發(fā)生裝置連接的匹配電路；和 通過(guò)傳送線路與所述匹配電路連接，放射微波的天線部。
9. 如權(quán)利要求8所述的微波供給裝置，其特征在于， 所述天線部設(shè)定為相對(duì)于從所述微波發(fā)生裝置供給的微波為高Q值。
10. —種等離子體處理裝置，其特征在于，具有 能夠抽真空的處理容器； 用于載置被處理體并設(shè)置在所述處理容器內(nèi)的載置臺(tái)；用于將規(guī)定的氣體供給至所述處理容器內(nèi)的氣體供給單元； 用于將微波導(dǎo)入所述處理容器內(nèi)，制造等離子體的權(quán)利要求8或9 所述的微波供給裝置；和控制微波供給裝置的裝置控制單元。
11. 一種微波發(fā)生方法，其特征在于，利用放大用的驅(qū)動(dòng)電壓，對(duì)具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀 的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，形成放大信號(hào)，從該放大信號(hào)取出頻 率與所述開(kāi)關(guān)信號(hào)的基本頻率相同的正弦波信號(hào)，作為微波輸出，該微波發(fā)生方法包括檢測(cè)所述微波的工序；和根據(jù)所述檢測(cè)值，可變地控制進(jìn)行所述開(kāi)關(guān)功率放大時(shí)的放大用 的驅(qū)動(dòng)電壓的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微波發(fā)生裝置，其特征在于，具有開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)生部，發(fā)生具有微波頻帶的基本頻率的矩形波狀的開(kāi)關(guān)信號(hào)；開(kāi)關(guān)功率放大部，根據(jù)上述開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)行開(kāi)關(guān)功率放大，輸出放大信號(hào)；可變電壓供給部，能夠可變地將放大用的驅(qū)動(dòng)電壓供給上述開(kāi)關(guān)功率放大部；微波選擇部，用于從上述放大信號(hào)取出頻率與上述開(kāi)關(guān)信號(hào)的基本頻率相同的正弦波信號(hào)，作為微波輸出；輸出信號(hào)檢測(cè)部，檢測(cè)上述微波；和驅(qū)動(dòng)電壓控制部，根據(jù)上述輸出信號(hào)檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果，控制上述可變電壓供給部。
文檔編號(hào)H03B28/00GK101156314SQ20068001127
公開(kāi)日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日
發(fā)明者河西繁 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社