JP2018160333A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】そのサイズ及び重量が小さいマイクロ波発生器を有するプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置のマイクロ波発生器は、第１のモジュール、第２のモジュール、及び、合成器を備える。第１のモジュールは、高周波電気信号を分配する分配器を含み、複数の高周波電気信号を出力する。第２のモジュールの複数の増幅器モジュールは、第１のモジュールからの複数の高周波電気信号をそれぞれ増幅して複数のマイクロ波を出力する。合成器は、複数の増幅器モジュールからの複数のマイクロ波を合成してマイクロ波を出力する。複数の増幅器モジュールの各々は、ＤＣ／ＤＣ変換器及び増幅器を有する。ＤＣ／ＤＣ変換器は、外部の直流電源からの第１の直流電力の電圧を降圧させて第２の直流電力を出力する。増幅器は、第２の直流電力を用いて高周波電気信号を増幅して、マイクロ波を出力する。【選択図】図４

Description

本開示の実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。

電子デバイスの製造においては、基板に対するプラズマエッチング、又は、基板上への成膜のようなプラズマ処理のために、プラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置では、チャンバに供給されたガスが励起されることにより、チャンバ内においてプラズマが生成される。プラズマ処理装置では、ガスを励起させるために、高周波電力（電気エネルギー）が用いられる。このため、プラズマ処理装置は高周波電源部を有している。このようなプラズマ処理装置は、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、高周波電源部は、発振器及び増幅器を有している。発振器は高周波電気信号を発生し、増幅器は、発振器からの高周波電気信号を増幅して、ガスの励起のために高周波電力を出力する。増幅器は、高周波電気信号の増幅において、直流電源部から供給される直流電力を用いる。直流電源部は、スイッチング電源であり、商用交流電力を、増幅器の駆動に適した電圧を有する直流電力に変換する。増幅器と直流電源部とはケーブルを介して接続されている。

特開２００４−２４７４０１号公報

プラズマ処理装置の一種として、マイクロ波によってチャンバ内のガスを励起するプラズマ処理装置が用いられている。この種のプラズマ処理装置においては、マグネトロンを有するマイクロ波発生器、又は、半導体素子を用いて増幅を行う増幅器を有するマイクロ発生器が用いられる。後者、即ち、増幅器を有するマイクロ波発生器は、直流電力を用いて高周波電気信号を増幅することにより、マイクロ波を生成する。

ところで、プラズマ処理装置には、それが配置されるエリアが小さいことが求められる。例えば、プラズマ処理装置がクリーンルームにおいて用いられる場合には、クリーンルームにおいて当該プラズマ処理装置が占有するエリアが小さいことが望まれる。そのためには、プラズマ処理装置のマイクロ波発生器のサイズは小さいことが求められる。また、プラズマ処理装置のマイクロ波発生器の重量も小さいことが求められる。

一態様においては、マイクロ波発生器を備えるプラズマ処理装置が提供される。マイクロ波発生器は、第１のモジュール、第２のモジュール、及び、合成器を備える。第１のモジュールは、高周波電気信号を分配する分配器を含み、複数の高周波電気信号を出力するように、構成されている。第２のモジュールは、複数の増幅器モジュールを含む。複数の増幅器モジュールは、第１のモジュールからの複数の高周波電気信号をそれぞれ増幅して複数のマイクロ波を出力する。合成器は、複数の増幅器モジュールからの複数のマイクロ波を空間合成により合成してマイクロ波を出力する。複数の増幅器モジュールの各々は、ＤＣ／ＤＣ変換器及び増幅器を有する。ＤＣ／ＤＣ変換器は、外部の直流電源からの第１の直流電力の電圧を降圧させて第２の直流電力を出力する。増幅器は、第２の直流電力を用いて第１のモジュールからの複数の高周波電気信号のうち対応の高周波電気信号を増幅してマイクロ波を出力する。

増幅器において高周波電気信号を増幅するためには、当該増幅器の駆動に適した電圧の直流電力が増幅器に与えられなければならない。かかる直流電力を得るための一つの策は、マイクロ波発生器にスイッチング電源を一体化することである。このスイッチング電源は、商用交流電力を増幅器の駆動に適した電圧の直流電力に変換するスイッチング電源である。このようなスイッチング電源が一体化されたマイクロ波発生器は、そのサイズ及び重量の双方において大きくなる。別の策は、商用交流電力を増幅器の駆動に適した電圧の直流電力に変換するスイッチング電源を、マイクロ波発生器とは別体として提供し、当該スイッチング電源とマイクロ波発生器とを電力伝送用のケーブルによって接続することである。しかしながら、この策では、ケーブルに流れる電流が大きくなるので、ケーブルの断面積が大きくなり、ケーブルの重量が重くなるので、当該ケーブルの取り扱いは容易ではない。

一態様に係るプラズマ処理装置のマイクロ波発生器では、複数の増幅器モジュールのそれぞれにおいて増幅器により高周波電気信号を増幅することによって生成された複数のマイクロ波を合成して、マイクロ波を出力する。このマイクロ波発生器では、各増幅器モジュールがＤＣ／ＤＣ変換器及び増幅器を有している。ＤＣ／ＤＣ変換器は、外部の直流電源、即ち、商用交流電力を直流電力に変換するスイッチング電源からの第１の直流電力を受けて、当該第１の直流電力の電圧を降圧させた第２の直流電力を増幅器に与える。即ち、一態様に係るプラズマ処理装置のマイクロ波発生器は、別体の直流電源（スイッチング電源）からの第１の直流電力を各増幅器モジュールのＤＣ／ＤＣ変換器において低電圧の直流電力に変換して、当該直流電力を増幅器で用いている。したがって、マイクロ波発生器がそのサイズ及び重量の双方において小さくなる。また、一態様に係るプラズマ処理装置のマイクロ波発生器では、別体の直流電源から供給される第１の直流電力の電圧が複数の増幅器モジュールの各々のＤＣ／ＤＣ変換器において降圧されるので、当該マイクロ波発生器と直流電源との間に設けられたケーブルに流れる電流が小さくなる。したがって、当該マイクロ波発生器と直流電源との間のケーブルとして、その断面積及び重量が小さいケーブルを用いることができる。故に、マイクロ波発生器と直流電源との間のケーブルとして、取り扱いの容易なケーブルを用いることができる。

一実施形態において、複数の増幅器モジュールは、第１のモジュールを囲むように周方向に沿って均等に配列されている。この実施形態によれば、第１のモジュールの周囲のスペースが、複数の増幅器モジュールを配置するためのスペースとして効率的に利用される。したがって、マイクロ波発生器のサイズが小さくなる。

一実施形態において、プラズマ処理装置のマイクロ波発生器は、複数の増幅器モジュールを冷却するための複数のヒートシンクを更に備える。複数の増幅器モジュールと複数のヒートシンクは周方向に沿って交互に配列されている。この実施形態によれば、複数の増幅器モジュールが配列されている第１のモジュールの周囲のスペース内で複数のヒートシンクが効率的に配置される。したがって、複数のヒートシンクを更に備え、小さいサイズを有するマイクロ波発生器が提供される。

一実施形態において、プラズマ処理装置のマイクロ波発生器は、上記高周波電気信号を生成する波形発生器を更に備える。第１のモジュールが当該波形発生器を含んでいてもよい。

一実施形態において、プラズマ処理装置は、直流電源、及び、ケーブルを更に備える。直流電源は、上述の第１の直流電力を発生する。ケーブルは、直流電源とマイクロ波発生器の複数の増幅器モジュールとの間で第１の直流電力を伝送するように構成されている。

上記実施形態のプラズマ処理装置では、マイクロ波発生器と直流電源が別体である。したがって、マイクロ波発生器のサイズは小さく、当該マイクロ波発生器が占有するエリアが小さくなる。また、マイクロ波発生器が配置されるスペースと別のスペース（例えば用力室）に直流電源を配置することができる。

一実施形態では、ケーブルは、キャブタイヤケーブルである。ケーブルは、その重量が２０ｋｇ以下であり、その外径が２０ｍｍ以下であり、その最小曲げ半径が１００ｍｍ以下であり、その耐電圧が６００Ｖ以下であることを満たす。また、ケーブルは、当該ケーブル中の一以上の導体の総断面積が８ｍｍ^２以下であることを満たす多芯ケーブルである。かかる重量、外径、曲げ半径、及び、耐電圧を有するケーブルの取り扱いは容易である。また、かかる断面積を有する多芯ケーブルによれば、マイクロ波の生成のために必要な電力を許容電流の範囲内で伝送することが可能である。

一実施形態において、プラズマ処理装置は、チャンバを提供するチャンバ本体、及び、アンテナを更に備える。アンテナは、マイクロ波発生器に接続されており、チャンバに供給されるガスを励起させるためにマイクロ波をチャンバに導入する。このプラズマ処理装置において用いられるマイクロ波発生器は小さいので、プラズマ処理装置のサイズも小さくなる。したがって、プラズマ処理装置が占有するエリアが小さくなる。

一実施形態において、プラズマ処理装置は、各々が上述した一態様又は種々の実施形態のうち何れかにおけるマイクロ波発生器である複数のマイクロ波発生器を備える。このプラズマ処理装置は、直流電源、及び、複数のケーブルを更に備える。直流電源は、上述の第１の直流電力を発生する。複数のケーブルは、直流電源と複数のマイクロ波発生器の複数の増幅器モジュールとの間で第１の直流電力を伝送する。このプラズマ処理装置によれば、複数のマイクロ波発生器に単一の直流電源から直流電力が供給される。

一実施形態において、プラズマ処理装置は、複数のチャンバ本体、及び、複数のアンテナを更に備える。複数のアンテナは、複数のマイクロ波発生器に接続されており、複数のチャンバ本体それぞれによって提供される複数のチャンバに供給されるガスを励起させるためにマイクロ波を複数のチャンバにそれぞれ導入する。このプラズマ処理装置では、単一の直流電源からの直流電力が複数のチャンバ用の複数のマイクロ波発生器に供給される。

以上説明したように、そのサイズ及び重量が小さいマイクロ波発生器が提供される。

一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図１に示すプラズマ処理装置の一部を破断して示す図である。 図１に示すプラズマ処理装置の導波部を、マイクロ波発生器及び制御部と共に示す図である。 図１に示すプラズマ処理装置のマイクロ波発生器の構成を示す図である。 図４に示す波形発生器における高周波電気信号の生成原理を説明する図である。 一実施形態に係るマイクロ波発生器の斜視図である。 図６に示すマイクロ波発生器のメインユニットの分解斜視図である。 図６に示すマイクロ波発生器の第１のモジュールの底面側を示す平面図である。 図６に示すマイクロ波発生器の第２のモジュールの平面図である。 図６に示すマイクロ波発生器の第２のモジュールの側面図である。 図６に示すマイクロ波発生器の第２のモジュールの冷却構造を示す側面図である。 図７に示すメインユニットの合成器を示す断面図である。 図７に示すメインユニットの合成器を示す平面図である。 別の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、チャンバ本体２、アンテナ４、マイクロ波発生器６、ケーブル８、及び、直流電源１０を備えている。また、プラズマ処理装置１は、導波部９を更に備え得る。チャンバ本体２、アンテナ４、マイクロ波発生器６、及び、導波部９は、例えばクリーンルームに配置される。直流電源１０は、例えば用力室といった別の部屋に配置される。マイクロ波発生器６と直流電源１０とは、ケーブル８を介して電気的に接続される。このプラズマ処理装置１では、チャンバ本体２内のガスが、アンテナ４から導入されるマイクロ波によって励起される。マイクロ波は、マイクロ波発生器６によって生成され、導波部９を介してアンテナ４に供給される。

マイクロ波発生器６は、固体電力増幅器を構成しており、マイクロ波の生成のための電力増幅において直流電源１０からの直流電力を用いる。直流電力は、ケーブル８を介して直流電源１０からマイクロ波発生器６に供給される。直流電源１０は、スイッチング電源である。直流電源１０は、商用交流電力を直流電力（第１の直流電力）に変換する。直流電源１０は、例えば、交流２００Ｖの電力を２００Ｖ以上６００Ｖ以下の電圧を有する直流電力に変換する。

図２は、図１に示すプラズマ処理装置の一部を破断して示す図である。図２に示すように、チャンバ本体２は、その内部空間をチャンバ２ｃとして提供している。チャンバ本体２は、側壁２ａ及び底部２ｂを有している。側壁２ａは、略筒形状を有している。この側壁２ａの中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＺに略一致している。底部２ｂは、側壁２ａの下端側に設けられている。底部２ｂには、排気用の排気孔２ｈが設けられている。また、側壁２ａの上端部には開口が設けられている。

側壁２ａの上端部の上には誘電体窓１２が設けられている。この誘電体窓は、石英又は酸化アルミニウムといった誘電体から形成されている。誘電体窓１２は、略円盤形状を有している。誘電体窓１２は、下面１２ａを有している。下面１２ａは、チャンバ２ｃ側の誘電体窓１２の表面である。誘電体窓１２は、側壁２ａの上端部の開口を閉じている。誘電体窓１２と側壁２ａの上端部との間にはＯリング１３が設けられている。このＯリング１３により、チャンバ本体２と誘電体窓１２との間において気密が確保される。

チャンバ２ｃ内には、ステージ１４が設けられている。ステージ１４は、誘電体窓１２の下方に設けられており、チャンバ２ｃ内の空間を介して誘電体窓１２と対面している。ステージ１４は、その上に載置される被加工物Ｗを支持するように構成されている。被加工物Ｗは、ウエハのように円盤形状を有する。

ステージ１４は、基台１４ａ及び静電チャック１４ｃを含み得る。基台１４ａは、略円盤形状を有しており、アルミニウムといった導電性の材料から形成されている。基台１４ａの中心軸線は、軸線ＡＺに略一致している。この基台１４ａは、筒状支持部１５によって支持されている。筒状支持部１５は、絶縁性の材料から形成されており、底部２ｂから上方に延びている。筒状支持部１５の外周には、導電性の筒状支持部１６が設けられている。筒状支持部１６は、筒状支持部１５の外周に沿ってチャンバ本体２の底部２ｂから上方に延びている。この筒状支持部１６と側壁２ａとの間には、環状の排気路１７が形成されている。

排気路１７の上部には、バッフル板１８が設けられている。バッフル板１８は、環形状を有している。バッフル板１８には、当該バッフル板１８をその板厚方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。このバッフル板１８の下方には排気孔２ｈが設けられている。排気孔２ｈには、排気管１９を介して排気装置２０が接続されている。排気装置２０は、自動圧力制御弁（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ）と、ターボ分子ポンプといった真空ポンプと、を有している。この排気装置２０により、チャンバ２ｃを減圧することができる。

基台１４ａは、高周波電極として用いられる。基台１４ａには、給電棒２１及びマッチングユニット２２を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源２３が電気的に接続されている。高周波電源２３は、バイアス用の高周波（高周波エネルギー）を出力する。高周波電源２３によって出力される高周波は、被加工物Ｗに引き込まれるイオンのエネルギーを制御するのに適した周波数を有する。高周波電源２３によって出力される高周波の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚであり得る。マッチングユニット２２は、高周波電源２３側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、チャンバ本体２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を有している。この整合器は、自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサを含んでいる。

基台１４ａ上には、静電チャック１４ｃが設けられている。静電チャック１４ｃは、静電力を発生するよう構成されている。静電チャック１４ｃは、静電力により被加工物Ｗを当該静電チャック１４ｃに引き付けて、当該被加工物Ｗを保持する。静電チャック１４ｃは、絶縁層、及び、当該絶縁層内に設けられた膜状の電極を有する。静電チャック１４ｃは、略円盤形状を有している。静電チャック１４ｃの中心軸線は軸線ＡＺに略一致している。この静電チャック１４ｃの電極には、直流電源２４がスイッチ２５を介して電気的に接続されている。直流電源２４によって静電チャック１４ｃの電極に直流電圧が印加されると、静電チャック１４ｃは静電力を発生する。基台１４ａ上には、静電チャック１４ｃ及び被加工物Ｗを囲むように、フォーカスリングＦＲが配置される。

基台１４ａの内部には、流路１４ｇが形成されている。流路１４ｇは、例えば、軸線ＡＺを中心に渦巻状に延在している。この流路１４ｇには、チラーユニットからの冷媒が配管２６を介して供給される。流路１４ｇに供給された冷媒は、配管２７を介してチラーユニットに戻される。この冷媒の温度がチラーユニットによって調整されることにより、静電チャック１４ｃの温度、ひいては被加工物Ｗの温度が調整される。

また、プラズマ処理装置１には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、ステージ１４を通って、静電チャック１４ｃの上面まで延びている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス（例えばＨｅガス）を、静電チャック１４ｃの上面と被加工物Ｗの裏面との間に供給するために設けられている。

上述したように、誘電体窓１２上には、アンテナ４が設けられている。即ち、アンテナ４は、誘電体窓１２の面１２ｂ上に設けられている。面１２ｂは、誘電体窓１２の下面１２ａと反対側の面である。アンテナ４は、マイクロ波をチャンバ２ｃに導入するよう構成されている。一実施形態では、アンテナ４は、スロット板３０、誘電体板３１、及び、冷却ジャケット３２を含んでいる。

スロット板３０は、誘電体窓１２の面１２ｂ上に設けられている。スロット板３０は、導電性を有する金属から形成されており、略円盤形状を有している。スロット板３０の中心軸線は軸線ＡＺに略一致している。スロット板３０には、複数のスロット孔３０ａが形成されている。複数のスロット孔３０ａは、一例においては、複数のスロット対を構成している。複数のスロット対の各々は、互いに交差する方向に延びる略長孔形状の二つのスロット孔３０ａを含んでいる。複数のスロット対は、軸線ＡＺ周りの一以上の同心円に沿って配列されている。また、スロット板３０の中央部には、後述する導管が通過可能な貫通孔３０ｄが形成される。

誘電体板３１は、スロット板３０上に設けられている。誘電体板３１は、石英又は酸化アルミニウムといった誘電体材料から形成されており、略円盤形状を有している。この誘電体板３１の中心軸線は、軸線ＡＺに略一致している。冷却ジャケット３２は、誘電体板３１上に設けられている。冷却ジャケット３２の表面は、導電性を有する。誘電体板３１は、マイクロ波の導波路を提供するよう、冷却ジャケット３２とスロット板３０との間に設けられている。冷却ジャケット３２の内部には、流路３２ａが形成されている。この流路３２ａには、冷媒が供給されるようになっている。

アンテナ４は、導波部９を介してマイクロ波発生器６に接続されている。図３は、図１に示すプラズマ処理装置の導波部を、マイクロ波発生器及び制御部と共に示す図である。図３に示すように、一実施形態において、導波部９は、導波管３４、方向性結合器３５、測定部３６、サーキュレータ３７、導波管３８、導波管３９、方向性結合器４０、測定部４１、ロード４２、チューナ４３、チューナ制御部４４、モード変換器４５、及び、同軸導波管４６を有している。

導波管３４の一端は、マイクロ波発生器６の出力に接続されている。導波管３４の一端と他端との間には、方向性結合器３５が設けられている。方向性結合器３５は、導波管３４の一端から他端に伝搬するマイクロ波（即ち、進行波）の一部を分岐させて、当該進行波の一部を出力するように構成されている。測定部３６は、方向性結合器３５から出力された進行波の一部のパワーを測定し、当該進行波の一部のパワーの値を利用して、進行波のパワーを求めるように構成されている。測定部３６は、求めた進行波のパワーの値を、マイクロ波発生器６の後述するパワー制御部に出力する。

導波管３４の他端はサーキュレータ３７の第１のポートに接続されている。サーキュレータ３７は、第１のポート、第２のポート、及び、第３のポートを有する。サーキュレータ３７は、第１のポートに入力されるマイクロ波（進行波）を第２のポートに出力し、第２のポートに入力されるマイクロ波（反射波）を第３のポートに出力する。サーキュレータ３７の第２のポートには、導波管３８の一端が接続されている。サーキュレータ３７の第３のポートには、導波管３９の一端が接続されている。

導波管３９の一端と他端との間には、方向性結合器４０が設けられている。方向性結合器４０は、導波管３９の一端から他端に向けて伝搬するマイクロ波（反射波）の一部を分岐させて、当該反射波の一部を出力するように構成されている。測定部４１は、方向性結合器４０から出力された反射波の一部のパワーを測定し、当該反射波の一部のパワーの値を利用して、反射波のパワーを求めるように構成されている。測定部４１は、求めた反射波のパワーの値を、マイクロ波発生器６の後述するパワー制御部に出力する。

導波管３９の他端には、ロード４２が接続されている。ロード４２は、導波管３９の一端から他端に伝搬したマイクロ波（反射波）を吸収する。ロード４２は、例えば、マイクロ波のエネルギーを熱に変換する。

導波管３８の一端と他端との間には、チューナ４３が設けられている。チューナ４３は、複数の可動部（可動板又は可動ロッド）を有している。複数の可動部の各々は、導波管３８の内部空間に対するその突出量を調整可能なように構成されている。チューナ４３は、基準位置に対する複数の可動部の位置を調整することにより、マイクロ波発生器６のインピーダンスと、チャンバ本体２側の負荷のインピーダンスとを整合させる。チューナ４３の制御は、チューナ制御部４４によって実行される。チューナ制御部４４は、プラズマ処理装置１の制御部ＣＵから与えられる制御信号により、チューナ４３を制御する。

導波管３８の他端には、モード変換器４５が接続されている。モード変換器４５は、導波管３８から入力されるマイクロ波のモードを変換する。モード変換器４５には、同軸導波管４６の一端が接続されている。モード変換器４５によるモード変換後のマイクロ波は、同軸導波管４６に供給される。

図２に示すように、同軸導波管４６は、外側導体４６ａ及び内側導体４６ｂを含んでいる。外側導体４６ａは、略円筒形状を有しており、その中心軸線は軸線ＡＺに略一致している。内側導体４６ｂは、略円筒形状を有しており、外側導体４６ａの内側で延在している。内側導体４６ｂの中心軸線は、軸線ＡＺに略一致している。この同軸導波管４６は、モード変換器４５からのマイクロ波をアンテナ４に伝送する。

上述の冷却ジャケット３２の上部表面には、同軸導波管４６の外側導体４６ａの下端が電気的に接続されている。また、内側導体４６ｂの下端部は、冷却ジャケット３２及び誘電体板３１の中央部分に形成された孔を通って、スロット板３０に電気的に接続されている。同軸導波管４６からのマイクロ波は、誘電体板３１内を伝搬して、スロット板３０の複数のスロット孔３０ａから誘電体窓１２に供給される。誘電体窓１２に供給されたマイクロ波は、チャンバ２ｃに導入される。

同軸導波管４６の内側導体４６ｂの内孔には、導管４７が通されている。上述したように、スロット板３０の中央部には、導管４７が通過可能な貫通孔３０ｄが形成されている。導管４７は、内側導体４６ｂの内孔を通って延在しており、ガス供給系４８に接続されている。

ガス供給系４８は、被加工物Ｗを処理するためのガスを導管４７に供給する。ガス供給系４８は、一以上のガス源４８ａ、一以上の開閉弁４８ｂ、及び、一以上の流量制御器４８ｃを含み得る。一以上の開閉弁４８ｂは、一以上のガス源４８ａからのガスの供給及び供給停止を切り替える。一以上の流量制御器４８ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、一以上のガス源４８ａからのガスの流量を調整する。

プラズマ処理装置１は、インジェクタ４９を更に備え得る。インジェクタ４９は、導管４７からのガスを誘電体窓１２に形成された貫通孔１２ｈに供給する。誘電体窓１２の貫通孔１２ｈに供給されたガスは、チャンバ２ｃに供給される。そして、誘電体窓１２からチャンバ２ｃに導入されるマイクロ波によって、当該ガスが励起される。これにより、チャンバ２ｃ内でプラズマが生成され、当該プラズマからのイオン及び／又はラジカルといった活性種により、被加工物Ｗが処理される。

図１に示すように、プラズマ処理装置１は、制御部ＣＵを更に備え得る。制御部ＣＵは、プラズマ処理装置１の各部を統括制御する。制御部ＣＵは、ＣＰＵといったプロセッサ、ユーザインタフェース、及び、記憶部を備え得る。

プロセッサは、記憶部に記憶されたプログラム及びプロセスレシピを実行することにより、マイクロ波発生器６、チューナ制御部４４、排気装置２０、マッチングユニット２２、高周波電源２３、スイッチ２５、ガス供給系４８等の各部を統括制御する。

ユーザインタフェースは、オペレータがプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボード又はタッチパネル、プラズマ処理装置１の稼働状況等を可視化して表示するディスプレイ等を含んでいる。

記憶部には、プラズマ処理装置１で実行される各種処理をプロセッサの制御によって実現するための制御プログラム（ソフトウエア）、及び、処理条件データ等を含むプロセスレシピ等が保存されている。プロセッサは、ユーザインタフェースからの指示等、必要に応じて、各種の制御プログラムを記憶部から呼び出して実行する。このようなプロセッサの制御下で、プラズマ処理装置１において所望の処理が実行される。

以下、マイクロ波発生器６について詳細に説明する。マイクロ波発生器６は、チャンバ２ｃ内のガスを励起させるためのマイクロ波を出力する。マイクロ波発生器６は、マイクロ波の周波数、パワー、及び、帯域幅を可変に調整するよう構成されている。マイクロ波発生器６は、例えば、マイクロ波の帯域幅を略０に設定することによって、単一周波数のマイクロ波を発生することができる。また、マイクロ波発生器６は、その帯域幅内に複数の周波数成分を含むマイクロ波を発生することができる。これら複数の周波数成分のパワーは同一のパワーであってもよく、帯域内の中心周波数成分のみが他の周波数成分のパワーよりも大きいパワーを有していてもよい。

一例において、マイクロ波発生器６は、マイクロ波のパワーを０Ｗ〜最大出力パワーの範囲内で調整することができる。最大出力パワーは、例えば６０００Ｗ以上のパワーであり得る。また、マイクロ波発生器６は、マイクロ波の周波数又は中心周波数を２４００ＭＨｚ〜２５００ＭＨｚの範囲内で調整することでき、マイクロ波の帯域幅を〜１００ＭＨｚの範囲で調整することができる。また、マイクロ波発生器６は、帯域内におけるマイクロ波の複数の周波数成分の周波数のピッチ（キャリアピッチ）を０〜２５ｋＨｚの範囲内で調整することができる。

図４は、図１に示すプラズマ処理装置のマイクロ波発生器の構成を示す図である。図４に示すように、マイクロ波発生器６は、第１のモジュール６１、第２のモジュール６２、及び、合成器６３を備えている。第１のモジュール６１は、高周波電気信号を分配する分配器６１５を含み、複数の高周波電気信号を出力するよう構成されている。一実施形態では、第１のモジュール６１は、波形発生器６１１、パワー制御部６１２、減衰器６１３、アンプ６１４、及び、調整部６１６を更に含み得る。なお、波形発生器６１１は、第１のモジュール６１の外部に設けられていてもよい。

波形発生器６１１は、制御端子６ｃを介して、制御部ＣＵに接続されている。また、波形発生器６１１は、パワー制御部６１２に接続されている。パワー制御部６１２は、制御端子６ｃを介して、制御部ＣＵ、測定部３６、及び、測定部４１に接続されている。波形発生器６１１は、制御部ＣＵからの制御信号によって指定される設定周波数、設定帯域幅、及び、設定ピッチにそれぞれ応じた周波数（又は中心周波数）、帯域幅、及び、キャリアピッチを有する高周波電気信号を発生する。なお、制御部ＣＵが帯域内の複数の周波数成分のパワーをパワー制御部６１２を介して指定している場合には、波形発生器６１１は、制御部ＣＵによって指定された複数の周波数成分のパワーを反映したパワーをそれぞれ有する複数の周波数成分を含む高周波電気信号を発生してもよい。

図５は、図４に示す波形発生器における高周波電気信号の生成原理を説明する図である。波形発生器６１１は、例えば、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）発振器と、ＰＬＬ発振器に接続されたＩＱデジタル変調器とを有する。ＰＬＬ発振器は、基準周波数と位相を同期させた高周波電気信号を発振する。波形発生器６１１は、ＰＬＬ発振器において発振される高周波電気信号の周波数を制御部ＣＵから指定された設定周波数に設定する。そして、波形発生器６１１は、ＰＬＬ発振器からの高周波電気信号と、当該ＰＬＬ発振器からの高周波電気信号に対して９０°の位相差を有する高周波電気信号とを、ＩＱデジタル変調器を用いて変調する。これにより、波形発生器６１１は、帯域内において複数の周波数成分を含む高周波電気信号、又は、単一周波数の高周波電気信号を生成する。

図５に示すように、波形発生器６１１は、例えば、Ｎ個の複素データシンボルに対する逆離散フーリエ変換を行って連続信号を生成することにより、複数の周波数成分を含む高周波電気信号を生成する。この信号の生成方法は、ディジタルテレビ放送等で用いられるＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）変調方式と同様の方法であり得る（例えば特許５３２０２６０号参照）。

一例では、波形発生器６１１は、予めデジタル化された符号の列で表された波形データを有している。波形発生器６１１は、波形データを量子化し、量子化したデータに対して逆フーリエ変換を適用することにより、ＩデータとＱデータとを生成する。そして、波形発生器６１１は、Ｉデータ及びＱデータの各々に、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換を適用して、二つのアナログ信号を得る。波形発生器６１１は、これらアナログ信号を、低周波成分のみを通過させるＬＰＦ(ローパスフィルタ）に入力する。波形発生器６１１は、ＬＰＦから出力された二つのアナログ信号を、ＰＬＬ発振器からの高周波電気信号、ＰＬＬ発振器からの高周波電気信号に対して９０°の位相差を有する高周波電気信号とそれぞれミキシングする。そして、波形発生器６１１は、ミキシングによって生成された高周波電気信号を合成する。これにより、波形発生器６１１は、一又は複数の周波数成分を含む高周波電気信号を生成する。

波形発生器６１１の出力は、減衰器６１３に接続されている。減衰器６１３には、パワー制御部６１２が接続されている。パワー制御部６１２は、例えば、プロセッサであり得る。パワー制御部６１２は、制御部ＣＵから指定された設定パワーに応じたパワーを有するマイクロ波がマイクロ波発生器６から出力されるよう、減衰器６１３における高周波電気信号の減衰率を制御する。また、パワー制御部６１２は、制御端子６ｃを介して、測定部３６から進行波のパワーの値を受け、測定部４１から反射波のパワーの値を受ける。パワー制御部６１２は、進行波のパワーの値と反射波のパワーの値の差、即ちロードパワーが、制御部ＣＵによって指定される設定パワーに一致するよう、減衰器６１３を制御し、必要に応じて波形発生器６１１を制御する。

減衰器６１３の出力は、アンプ６１４を介して、分配器６１５に接続されている。アンプ６１４は、減衰器６１３から受けた高周波電気信号を所定の増幅率で増幅し、増幅した高周波電気信号を出力するようになっている。分配器６１５は、アンプ６１４から出力された高周波電気信号を分配して、その複数の出力から複数の高周波電気信号をそれぞれ出力する。分配器６１５の複数の出力はそれぞれ、複数の調整部６１６に接続されている。

複数の調整部６１６の各々は、振幅位相調整部６１６ａ及びプリドライバアンプ６１６ｂを有している。振幅位相調整部６１６ａは、例えば、可変減衰器と移相器とを含み、入力された高周波電気信号の振幅及び位相を調整する。振幅位相調整部６１６ａは、その振幅及び位相が調整された高周波電気信号をプリドライバアンプ６１６ｂに出力する。プリドライバアンプ６１６ｂは、入力された高周波電気信号を増幅する。プリドライバアンプ６１６ｂは、増幅した高周波電気信号を出力する。複数の調整部６１６の各々における振幅の調整量及び位相の調整量は個別に調整可能となっている。複数の調整部６１６それぞれにおける振幅の調整量及び位相の調整量は、これら調整部６１６から出力される高周波電気信号の振幅及び位相が互いに等しくなるように調整される。第１のモジュール６１は、複数の出力端子６１７を有している。複数の調整部６１６のプリドライバアンプ６１６ｂの出力は、複数の出力端子６１７にそれぞれ接続されている。

第２のモジュール６２は、複数の増幅器モジュール６２１を備えている。複数の増幅器モジュール６２１の個数は、第１のモジュール６１の複数の出力端子６１７の個数、即ち、第１のモジュール６１から出力される複数の高周波電気信号の個数と同数である。一実施形態において、複数の増幅器モジュール６２１の個数は、マイクロ波発生器６の仕様上の最大出力パワーを当該複数の増幅器モジュール６２１の最大動作点での出力パワーの平均値で除することによって得られる商に１を加算することによって得られる値以上の個数である。複数の増幅器モジュール６２１の個数は、図示の例においては１６個であるが、任意の個数であり得る。複数の増幅器モジュール６２１の各々は、入力端子６２２、増幅器６２３、増幅器６２４、ＤＣ／ＤＣ変換器６２５、及び、出力端子６２６を有している。

複数の増幅器モジュール６２１の各々の入力端子６２２は、第１のモジュール６１の複数の出力端子６１７のうち対応の出力端子６１７に接続されている。複数の増幅器モジュール６２１の各々において、入力端子６２２は、増幅器６２３の入力に接続されている。増幅器６２３は、半導体素子を含む増幅器であり、ドライバアンプである。増幅器６２３の出力は、増幅器６２４の入力に接続されている。増幅器６２４は、半導体素子を含む増幅器であり、ファイナルアンプである。増幅器６２４の出力は、出力端子６２６に接続されている。複数の増幅器モジュール６２１の各々は、第１のモジュール６１の対応の出力端子６１７から受けた高周波電気信号を増幅器６２３及び増幅器６２４によって増幅して、マイクロ波を生成する。生成されたマイクロ波は出力端子６２６から出力される。

複数の増幅器モジュール６２１の各々の増幅器６２３及び増幅器６２４は、ＤＣ／ＤＣ変換器６２５から与えられる直流電力（第２の直流電力）を用いて、高周波電気信号を増幅する。マイクロ波発生器６の端子６ｐには、ケーブル８を介して直流電源１０が接続されている。端子６ｐと複数の増幅器モジュール６２１のＤＣ／ＤＣ変換器６２５は、複数の配線によって接続されている。複数の増幅器モジュール６２１の各々のＤＣ／ＤＣ変換器６２５には、直流電源１０からの直流電力（第１の直流電力）が供給される。複数の増幅器モジュール６２１の各々において、ＤＣ／ＤＣ変換器６２５は、直流電源１０からの直流電力（第１の直流電力）の電圧を、増幅器６２３及び増幅器６２４の駆動に適した電圧に降圧させる。複数の増幅器モジュール６２１の各々は、直流電源１０からの直流電力の電圧を、例えば３０Ｖに降圧させる。複数の増幅器モジュール６２１の各々において、ＤＣ／ＤＣ変換器６２５によって電圧が降圧された直流電力（第２の直流電力）は、増幅器６２３及び増幅器６２４に与えられる。

合成器６３は、複数の入力端子６３１を有している。複数の増幅器モジュール６２１の出力端子６２６はそれぞれ、合成器６３の複数の入力端子６３１に接続されている。合成器６３は、複数の入力端子６３１にそれぞれ入力された複数のマイクロ波を空間合成により合成して、マイクロ波を出力する。合成器６３の出力、即ち、マイクロ波発生器６の出力は、導波管３４の一端に接続されている。

増幅器において高周波電気信号を増幅するためには、当該増幅器の駆動に適した電圧の直流電力が増幅器に与えられなければならない。かかる直流電力を得るための一つの策は、マイクロ波発生器にスイッチング電源を一体化することである。このスイッチング電源は、商用交流電力を増幅器の駆動に適した電圧の直流電力に変換するスイッチング電源である。このようなスイッチング電源が一体化されたマイクロ波発生器は、そのサイズ及び重量の双方において大きくなる。別の策は、商用交流電力を増幅器の駆動に適した電圧の直流電力に変換するスイッチング電源を、マイクロ波発生器とは別体として提供し、当該スイッチング電源とマイクロ波発生器とを電力伝送用のケーブルによって接続することである。しかしながら、この策では、ケーブルに流れる電流が大きくなるので、ケーブルの断面積が大きくなり、ケーブルの重量が重くなるので、当該ケーブルの取り扱いは容易ではない。

一方、マイクロ波発生器６では、各増幅器モジュール６２１が、ＤＣ／ＤＣ変換器６２５、並びに、増幅器６２３及び６２４を有している。ＤＣ／ＤＣ変換器６２５は、直流電源１０、即ち、商用交流電力を直流電力に変換するスイッチング電源からの第１の直流電力を受けて、当該第１の直流電力の電圧を降圧させた第２の直流電力を増幅器６２３及び６２４に与える。即ち、マイクロ波発生器６は、別体の直流電源（スイッチング電源）からの第１の直流電力を各増幅器モジュール６２１のＤＣ／ＤＣ変換器６２５において低電圧の直流電力に変換して、当該直流電力を増幅器６２３及び６２４で用いている。したがって、マイクロ波発生器６はそのサイズ及び重量の双方において小さくなる。

また、マイクロ波発生器６では、別体の直流電源１０から供給される第１の直流電力の電圧が複数の増幅器モジュール６２１の各々のＤＣ／ＤＣ変換器６２５において降圧されるので、マイクロ波発生器６と直流電源１０との間に設けられたケーブル８に流れる電流が小さくなる。したがって、マイクロ波発生器６と直流電源１０との間のケーブル８として、その断面積及び重量が小さいケーブルを用いることができる。故に、マイクロ波発生器６と直流電源１０との間のケーブル８として、取り扱いの容易なケーブルを用いることができる。

一実施形態において、ケーブル８は、その重量が２０ｋｇ以下であり、その外径が２０ｍｍ以下であり、その最小曲げ半径が１００ｍｍ以下であり、その耐電圧が６００Ｖ以下であるとの第１の条件を満たす。一般的な半導体処理装置は、その中でプロセス処理が行われるクリーンルームと、クリーン度の低い補機エリアにわたって配置される。即ち、クリーン度が要求される箇所に配置されるべき半導体処理装置の構成要素はクリーンルームに配置され、半導体処理装置の他の構成要素は補機エリアに配置される。そして、クリーンルームに配置された構成要素と補機エリアに配置された構成要素とを接続するケーブルの長さは、３０ｍ以下であるとの条件を満たす必要がある。したがって、第１の条件においてケーブルの重量は、３０ｍあたり２０ｋｇ以下であり得る。第１の条件を満たすケーブル８の取り扱いは容易である。したがって、このようなケーブル８の敷設作業は容易である。

また、一実施形態において、ケーブル８は、当該ケーブル中の一以上の導体の総断面積が８ｍｍ^２以下であるとの第２の条件を更に満たす多芯ケーブルである。第２の条件を更に満たす多芯ケーブルを、ケーブル８として用いることにより、マイクロ波の生成のために必要な電力をケーブル８の許容電流の範囲内で伝送することが可能である。例えば、チャンバ２ｃに供給されるべきマイクロ波のパワーが３０００Ｗであり、直流電力から当該マイクロ波のパワーへの変換効率が５０％であるものとすると、マイクロ波発生器６には、６０００Ｗの直流電力が与えられる必要がある。直流電源１０からマイクロ波発生器６に与えられる直流電力の電圧が２００Ｖであるものとすると、ケーブル８の許容電流は３０Ａ以上である必要がある。一以上の導体の総断面積が８ｍｍ^２以下の多芯ケーブルであるキャブタイヤケーブル、例えば、ゴムキャブタイヤケーブルによれば、第１の条件を満たし、且つ、このような許容電流を有するケーブル８を得ることができる。例えば、（１）導体の数（芯数）が６且つペア数が３であり、六つの導体の総断面積が２ｍｍ^２のゴムキャブタイヤケーブル、（２）導体の数（芯数）が８且つペア数が４であり、八つの導体の総断面積が２ｍｍ^２のゴムキャブタイヤケーブル、（３）導体の数（芯数）が４且つペア数が２であり、四つの導体の総断面積が３．５ｍｍ^２のゴムキャブタイヤケーブル、（４）導体の数（芯数）が２且つペア数が１であり、二つの導体の総断面積が５．５ｍｍ^２のゴムキャブタイヤケーブル、（５）導体の数（芯数）が４且つペア数が２であり、四つの導体の総断面積が５．５ｍｍ^２のゴムキャブタイヤケーブル、又は、（６）導体の数（芯数）が２且つペア数が１であり、二つの導体の総断面積が８ｍｍ^２のゴムキャブタイヤケーブルが、上記条件を満たすケーブル８として利用され得る。なお、ケーブル８は、３０ｍあたりの電圧降下率が１％以下であるとの条件を更に満たしていてもよい。

以下、マイクロ波発生器６の構造について説明する。図６は、一実施形態に係るマイクロ波発生器の斜視図である。図７は、図６に示すマイクロ波発生器のメインユニットの分解斜視図である。図８は、図６に示すマイクロ波発生器の第１のモジュールの底面側を示す平面図である。

図６に示すように、マイクロ波発生器６は、筐体６ｈ、及び、メインユニット６ｍを備えている。また、マイクロ波発生器６は、管６４２及び管６４３を更に備え得る。管６４２は、筐体６ｈの内部から外部に延びている。管６４２は、マイクロ波発生器６の複数の増幅器モジュール６２１を冷却するための冷媒（例えば、冷却水）を、筐体６ｈの外部から内部に供給するための管である。管６４３は、筐体６ｈの内部から外部に延びている。管６４３は、筐体６ｈの内部から外部に冷媒を排出するための管である。なお、冷媒の供給及び排出に関連する構造の詳細については、後述する。

図７に示すように、メインユニット６ｍは、第１のモジュール６１、第２のモジュール６２、及び、合成器６３を備えている。第１のモジュール６１は、略円柱状に形成されている。第２のモジュール６２は、略円柱状の空間をその内側に提供するように、略円筒状に形成されている。第２のモジュール６２によって提供される空間内には、第１のモジュール６１が配置されている。合成器６３は、第１のモジュール６１及び第２のモジュール６２の上に配置されている。

第１のモジュール６１は、制御端子６ｃを提供している。制御端子６ｃは、第１のモジュール６１の上面側、即ち、合成器６３と対面する面側に設けられている。図８に示すように、第１のモジュール６１の複数の出力端子６１７は、第１のモジュール６１の底面側に設けられている。複数の出力端子６１７は、軸線ＡＸに対して周方向に沿って配列されており、軸線ＡＸの周囲に均等に配置されている。なお、軸線ＡＸは、第１のモジュール６１、第２のモジュール６２、及び、合成器６３が共有する中心軸線である。複数の出力端子６１７からは、上述したように、複数の高周波電気信号が第２のモジュール６２に出力される。

図９は、図６に示すマイクロ波発生器の第２のモジュールの平面図である。図１０は、図６に示すマイクロ波発生器の第２のモジュールの側面図である。図１１は、図６に示すマイクロ波発生器の第２のモジュールの冷却構造を示す側面図である。図９及び図１０に示すように、第２のモジュール６２の複数の増幅器モジュール６２１は、第１のモジュール６１がその中に配置される上記空間を提供するように、軸線ＡＸに対して周方向に沿って配列されている。また、複数の増幅器モジュール６２１は、軸線ＡＸの周囲に均等に配置されている。

複数の増幅器モジュール６２１の各々は、略直方体形状に形成されている。即ち、複数の増幅器モジュール６２１の各々は、長手方向、及び、該長手方向に直交する短手方向に延在する一対の側面を有している。複数の増幅器モジュール６２１の各々の一対の側面間の距離は、その長手方向における長さ及びその短手方向における長さよりも短い。複数の増幅器モジュール６２１の各々の長手方向は、軸線ＡＸと略平行である。また、複数の増幅器モジュール６２１の各々の短手方向は、軸線ＡＸに略直交する方向である。即ち、複数の増幅器モジュール６２１の各々の短手方向は、軸線ＡＸに対する半径方向に略一致している。なお、複数の増幅器モジュール６２１の各々の短手方向の長さは、第２のモジュール６２の外周と軸線ＡＸとの間の距離、即ち、第２のモジュール６２の半径よりも短くなっている。かかる複数の増幅器モジュール６２１の配置により、第２のモジュール６２は、その中に第１のモジュール６１が配置される上記空間を画成している。

複数の増幅器モジュール６２１の各々は、その上面、即ち、合成器６３に対面する側の面側に、出力端子６２６を提供している。複数の増幅器モジュール６２１によって提供される複数の出力端子６２６は、軸線ＡＸに対して周方向に沿って配列されており、軸線ＡＸの周囲に均等に配置されている。複数の出力端子６２６は、合成器６３の複数の入力端子６３１にそれぞれ接続されている。複数の出力端子６２６は、例えば、合成器６３の複数の入力端子６３１にそれぞれ直接的に接続されている。

また、複数の増幅器モジュール６２１の各々は、その上面と反対側の下面に入力端子６２２を提供している。複数の増幅器モジュール６２１によって提供される複数の入力端子６２２はそれぞれ、第１のモジュール６１の複数の出力端子６１７に、例えばケーブルを介して接続されている。

図９〜図１１に示すように、第２のモジュール６２は、複数のヒートシンク６２７を更に備え得る。複数のヒートシンク６２７は、複数の増幅器モジュール６２１をそれぞれ冷却するための要素である。複数のヒートシンク６２７の各々の内部には、その中に冷媒が供給される空間が形成されている。複数のヒートシンク６２７の各々は、例えば水冷式のヒートシンクである。複数のヒートシンク６２７は、複数の増幅器モジュール６２１と交互に、周方向に沿って配列されている。複数のヒートシンク６２７の各々は、複数の増幅器モジュール６２１のうち隣接する一つの増幅器モジュール６２１の一対の側面のうち一方に接するように配置されている。複数のヒートシンク６２７の各々は、例えば、略直方体形状を有している。

第２のモジュール６２は、管６２８及び管６２９を更に備え得る。管６２８は、軸線ＡＸ中心に延在する環状の管である。管６２８は、第２のモジュール６２によって提供される上述の空間の直径よりも小さい外径を有しており、当該空間内に配置されている。なお、管６２８は、第１のモジュール６１よりも下方に配置されている。管６２８には、上述の管６４２の一端が接続されている。また、管６２８には、複数の開口が形成されており、当該複数の開口は、軸線ＡＸに対して周方向に配列されており、管６２８の全周にわたって均等に配置されている。管６２８の当該複数の開口には、複数の管６２７ａの一端が接続されている。複数の管６２７ａの他端は、複数のヒートシンク６２７それぞれの底部に提供されている複数の第１の開口にそれぞれ接続されている。管６４２から管６２８に供給される冷媒は、複数の管６２７ａを介して複数のヒートシンク６２７にそれぞれ供給されるようになっている。これにより、複数のヒートシンク６２７には、略均等に冷媒が供給され得る。

管６２９は、軸線ＡＸ中心に延在する環状の管である。管６２９は、管６２８の外径よりも大きい外径を有し得る。管６２９は、複数の増幅器モジュール６２１の下方に設けられている。管６２９には、上述の管６４３の一端が接続されている。また、管６２９には、複数の開口が形成されており、当該複数の開口は、軸線ＡＸに対して周方向に配列されており、管６２９の全周にわたって均等に配置されている。管６２９の当該複数の開口には、複数の管６２７ｂの一端が接続されている。複数の管６２７ｂの他端は、複数のヒートシンク６２７それぞれの底部に提供されている複数の第２の開口にそれぞれ接続されている。複数のヒートシンク６２７からは、複数の管６２７ｂ及び管６２９を介して管６４３に冷媒が排出されるようになっている。これにより、複数のヒートシンク６２７から同様に冷媒が排出され得る。

以下、再び図７を参照する。また、図７と共に、図１２及び図１３を参照する。図１２は、図７に示すメインユニットの合成器を示す断面図である。図１３は、図７に示すメインユニットの合成器を示す平面図である。合成器６３は、複数の増幅器モジュール６２１からの複数のマイクロ波を合成して、マイクロ波を出力するように構成されている。合成器６３は、複数の入力端子６３１及び本体６３２を有している。合成器６３は、モード変換器６３３、及び、導波管６３４を更に有し得る。

合成器６３の本体６３２は、円筒形状に形成されている。本体６３２の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。本体６３２は、略円盤状の内部空間を画成している。本体６３２の内部空間の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。本体６３２は、側壁６３２ｓ、上壁６３２ｔ、及び、下壁６３２ｂを有している。側壁６３２ｓは、円筒形状を有しており、その中心軸線は軸線ＡＸに略一致している。

下壁６３２ｂは、側壁６３２ｓの下端に連続しており、軸線ＡＸに略直交する方向に延在している。複数の入力端子６３１の一端は、下壁６３２ｂに形成されている複数の開口内に設けられている。複数の入力端子６３１は、下壁６３２ｂの下方且つ本体６３２の外部まで延びている。複数の入力端子６３１は、軸線ＡＸに対して周方向に配列されており、軸線ＡＸの周囲に均等に配置されている。複数の入力端子６３１の各々と軸線ＡＸとの間の距離は、複数の出力端子６２６の各々と軸線ＡＸとの間の距離と略等しい。したがって、第２のモジュール６２上に合成器６３が搭載された状態では、合成器６３の複数の入力端子６３１は複数の出力端子６２６に対面する。合成器６３の複数の入力端子６３１はそれぞれ、複数の出力端子６２６に直接的に接続される。

上壁６３２ｔは、側壁６３２ｓの上端に連続しており、軸線ＡＸに略直交する方向に延在している。上壁６３２ｔは、その中央部分、即ち、軸線ＡＸに略直交する部分に開口を提供している。上壁６３２ｔの中央部分にはモード変換器６３３が取り付けられている。複数の入力端子６３１から本体６３２の内部空間に導入された複数のマイクロ波は、本体６３２内において合成される。本体６３２内での複数のマイクロ波の合成によって生成されたマイクロ波は、モード変換器６３３に入力される。モード変換器６３３は、入力されたマイクロ波のモードを変換して、導波管６３４にマイクロ波を出力する。導波管６３４は、モード変換器６３３上に設けられている。導波管６３４は、例えば矩形導波管であり、軸線ＡＸに対して直交する方向に延在している。導波管６３４は、マイクロ波発生器６の出力を構成しており、導波部９の入力、即ち、導波管３４の一端に接続されている。

以上説明したマイクロ波発生器６では、第１のモジュール６１の周囲のスペースが、複数の増幅器モジュール６２１を配置するためのスペースとして効率的に利用される。したがって、マイクロ波発生器６のサイズが小さくなる。

また、複数の増幅器モジュール６２１が配列されている第１のモジュール６１の周囲のスペース内で複数のヒートシンク６２７が効率的に配置される。したがって、複数のヒートシンク６２７を更に備え、小さいサイズを有するマイクロ波発生器６が提供される。

また、プラズマ処理装置１において用いられるマイクロ波発生器６は小さいので、プラズマ処理装置１のサイズも小さくなる。したがって、プラズマ処理装置１が占有するエリアが小さくなる。

以下、別の実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図１４は、別の実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１４に示すプラズマ処理装置１００は、複数のチャンバ本体２Ａ、複数のアンテナ４Ａ、複数のマイクロ波発生器６Ａ、複数のケーブル８Ａ、及び、直流電源１０Ａを備えている。

複数のチャンバ本体２Ａの各々は、プラズマ処理装置１のチャンバ本体２と同様のチャンバ本体である。複数のアンテナ４Ａは、プラズマ処理装置１のアンテナ４と同様のアンテナである。複数のアンテナ４Ａは、複数のチャンバ本体２Ａのうち対応のチャンバ本体内にマイクロ波を導入するよう、当該チャンバ本体と組み合わされている。

複数のマイクロ波発生器６Ａは、プラズマ処理装置１のマイクロ波発生器６と同様のマイクロ波発生器である。複数のマイクロ波発生器６Ａは、複数のアンテナ４Ａのうち対応の一つのアンテナに導波部９Ａを介して接続されている。導波部９Ａは、プラズマ処理装置１の導波部９と同様の導波部である。

複数のマイクロ波発生器６Ａはそれぞれ、複数のケーブル８Ａを介して、単一の直流電源１０Ａに接続されている。複数のケーブル８Ａは、プラズマ処理装置１のケーブル８と同様のケーブルである。直流電源１０Ａは、プラズマ処理装置１の直流電源１０と同様の直流電源である。複数のマイクロ波発生器６Ａの各々では、直流電源１０Ａから供給される直流電力（第１の直流電力）の電圧が、複数の増幅器モジュール６２１の各々のＤＣ／ＤＣ変換器６２５によって降圧される。複数の増幅器モジュール６２１の各々では、ＤＣ／ＤＣ変換器６２５によって電圧が降圧された電力（第２の直流電力）が、増幅器６２３及び増幅器６２４による高周波電気信号の増幅に利用される。このように、単一の直流電源１０Ａからの直流電力が、複数のマイクロ波発生器６Ａに供給されてもよい。

１…プラズマ処理装置、２…チャンバ本体、２ｃ…チャンバ、４…アンテナ、６…マイクロ波発生器、８…ケーブル、１０…直流電源、６１…第１のモジュール、６１１…波形発生器、６１５…分配器、６１７…出力端子、６２…第２のモジュール、６２１…増幅器モジュール、６２２…入力端子、６２３…増幅器、６２４…増幅器、６２５…ＤＣ／ＤＣ変換器、６２６…出力端子、６２７…ヒートシンク、６３…合成器、６３１…入力端子。

Claims (11)

1. マイクロ波発生器を備えるプラズマ処理装置であって、前記マイクロ波発生器は、
   高周波電気信号を分配する分配器を含み、複数の高周波電気信号を出力する第１のモジュールと、
   前記第１のモジュールからの前記複数の高周波電気信号をそれぞれ増幅して複数のマイクロ波を出力する複数の増幅器モジュールを含む第２のモジュールと、
   前記複数の増幅器モジュールからの前記複数のマイクロ波を空間合成により合成してマイクロ波を出力する合成器と、
   を備え、
   前記複数の増幅器モジュールの各々は、外部の直流電源からの第１の直流電力の電圧を降圧させて第２の直流電力を出力するＤＣ／ＤＣ変換器、及び、該第２の直流電力を用いて前記第１のモジュールからの前記複数の高周波電気信号のうち対応の高周波電気信号を増幅してマイクロ波を出力する増幅器を有する、プラズマ処理装置。
2. 前記複数の増幅器モジュールの個数は、前記マイクロ波発生器の仕様上の最大出力パワーを該複数の増幅器モジュールの最大動作点の出力パワーの平均値で除することによって得られる商に１を加算することによって得られる値以上の個数である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記複数の増幅器モジュールは、前記第１のモジュールを囲むように周方向に沿って均等に配列されている、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記マイクロ波発生器は、前記複数の増幅器モジュールを冷却するための複数のヒートシンクを更に備え、
   前記複数の増幅器モジュールと前記複数のヒートシンクは前記周方向に沿って交互に配列されている、
   請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記マイクロ波発生器は、前記高周波電気信号を生成する波形発生器を更に備える、請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第１のモジュールが前記波形発生器を含む、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記第１の直流電力を発生する直流電源と、
   前記直流電源と前記マイクロ波発生器の前記複数の増幅器モジュールとの間で前記第１の直流電力を伝送するためのケーブルと、
   を更に備える請求項１〜６の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記ケーブルは、キャブタイヤケーブルであり、
   前記ケーブルは、その重量が２０ｋｇ以下であり、その外径が２０ｍｍ以下であり、その最小曲げ半径が１００ｍｍ以下であり、その耐電圧が６００Ｖ以下であることを満たし、
   前記ケーブルは、該ケーブル中の一以上の導体の総断面積が８ｍｍ^２以下であることを満たす多芯ケーブルである、
   請求項７に記載のプラズマ処理装置。
9. チャンバを提供するチャンバ本体と、
   前記マイクロ波発生器に接続されたアンテナであって、前記チャンバに供給されるガスを励起させるためにマイクロ波を前記チャンバに導入する該アンテナと、
   を更に備える請求項７又は８に記載のプラズマ処理装置。
10. 各々が前記マイクロ波発生器である複数のマイクロ波発生器を備え、
    前記第１の直流電力を発生する直流電源と、
    前記直流電源と前記複数のマイクロ波発生器の前記複数の増幅器モジュールとの間で前記第１の直流電力を伝送するための複数のケーブルと、
    を更に備える、
    請求項１〜６の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
11. 複数のチャンバ本体と、
    前記複数のマイクロ波発生器に接続された複数のアンテナであって、前記複数のチャンバ本体それぞれによって提供される複数のチャンバに供給されるガスを励起させるためにマイクロ波を前記複数のチャンバにそれぞれ導入する該複数のアンテナと、
    を備える請求項１０に記載のプラズマ処理装置。