TW202220500A - 電漿處理裝置 - Google Patents

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TW202220500A
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金子和史
石田洋平
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種電漿處理裝置，精度良好地控制具有多載波所產生之頻寬的電力之脈衝調變後的功率。該裝置，具備產生具有頻寬的電力之電力供給部；電力供給部，產生以成為High位準及Low位準的方式將功率予以脈衝調變的電力；藉由設定脈衝頻率及設定工作比決定之脈衝ON(導通)時間，較具有頻寬的電力所擁有之功率變動周期更長。

Description

電漿處理裝置
本發明係關於一種電漿處理裝置。
專利文獻1，揭露使用微波之電漿處理裝置。此電漿處理裝置，具備輸出具有頻寬的微波之微波輸出裝置。微波輸出裝置，控制脈衝調變後的微波之功率。 [習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2019-36482號公報
[本發明所欲解決的問題]
專利文獻1記載之裝置，為了精度良好地控制具有多載波所產生之頻寬的微波(電力之一例)之脈衝調變後的功率，尚有改善的空間。本發明提供一種電漿處理裝置，可精度良好地控制具有多載波所產生之頻寬的電力之脈衝調變後的功率。 [解決問題之技術手段]
一態樣中，提供電漿處理裝置。電漿處理裝置，具備腔室本體、以及輸出用於激發供給至腔室本體內之氣體的電力之電力供給部。電力供給部，供給具有和由控制器指示之設定頻率、設定頻寬及設定載波間距分別相應之中央頻率、頻寬及載波間距的微波；該微波，係以成為和由控制器指示之設定脈衝頻率、設定工作比、High位準的設定功率及Low位準的設定功率分別相應之脈衝頻率、工作比、High位準及Low位準的方式將功率予以脈衝調變，並使藉由設定脈衝頻率及設定工作比決定之脈衝ON時間，較具有頻寬的電力所擁有之功率變動周期更長的電力。另，工作比，係將脈衝ON時間除以脈衝周期(脈衝ON(導通)時間＋脈衝OFF(關閉)時間)的值。 [本發明之效果]
依本發明之各種態樣及實施形態，則可精度良好地控制具有多載波所產生之頻寬的電力之脈衝調變後的功率。
以下，針對各種例示性實施形態予以說明。
一態樣中，提供一種電漿處理裝置。電漿處理裝置，具備腔室本體、以及輸出用於激發供給至腔室本體內之氣體的微波之微波輸出裝置。微波輸出裝置，具備微波產生部、輸出部、第1定向耦合器及測定部。微波產生部，產生具有和由控制器指示之設定頻率、設定頻寬及設定載波間距分別相應之中央頻率、頻寬及載波間距的微波；該微波，以成為和由控制器指示之設定脈衝頻率、設定工作比、High位準的設定功率及Low位準的設定功率分別相應之脈衝頻率、工作比、High位準及Low位準的方式將功率予以脈衝調變。另，工作比，係將脈衝ON時間除以脈衝周期(脈衝ON(導通)時間＋脈衝OFF(關閉)時間)的值。輸出部，將從微波產生部傳播的微波輸出。第1定向耦合器，將從微波產生部傳播至輸出部的行進波之一部分輸出。測定部，依據從第1定向耦合器輸出的行進波之一部分，決定輸出部中的分別表示行進波之功率的High位準及Low位準之第一High測定值及第一Low測定值。藉由設定脈衝頻率及設定工作比決定之脈衝ON時間，較具有頻寬的微波所擁有之功率變動周期更長。微波產生部，將第一High測定值及第一Low測定值，以既定之移動平均時間及既定之取樣間隔予以平均化。微波產生部，依據平均化之第一High測定值及High位準的設定功率，控制脈衝調變後的微波之High位準的功率；依據平均化之第一Low測定值及Low位準的設定功率，控制脈衝調變後的微波之Low位準的功率。
在此一電漿處理裝置，將具有多載波所產生之頻寬的微波之功率予以脈衝調變。而後，依據平均化之第一High測定值及High位準的設定功率，控制脈衝調變後的微波之High位準的功率。進一步，依據平均化之第一Low測定值及Low位準的設定功率，控制脈衝調變後的微波之Low位準的功率。如此地，藉由將微波之功率予以脈衝調變，並依據設定功率控制High位準及Low位準的功率，而可控制具有多載波所產生之頻寬的微波之脈衝調變後的功率。而後，滿足使藉由設定脈衝頻率及設定工作比決定之脈衝ON時間較具有頻寬的微波所擁有之功率變動周期更長的條件，而可將High位準的功率之波形截出而適當地平均化。因此，結果而言，抑制功率之起伏(和設定功率的差異)。藉此，此一裝置，可精度良好地控制具有頻寬而經過脈衝調變的微波之功率。
一實施形態中，微波輸出裝置亦可進一步具備第2定向耦合器，其將返回輸出部的反射波之一部分輸出。測定部，依據從第2定向耦合器輸出的反射波之一部分，進一步決定輸出部中的分別表示反射波之功率的High位準及Low位準之第二High測定值及第二Low測定值。微波產生部，將第二High測定值及第二Low測定值，以既定之移動平均時間及既定之取樣間隔予以平均化；依據平均化之第一High測定值、平均化之第二High測定值及High位準的設定功率，控制脈衝調變後的微波之High位準的功率；依據平均化之第一Low測定值、平均化之第二Low測定值及Low位準的設定功率，控制脈衝調變後的微波之Low位準的功率。
藉由如此地構成，電漿處理裝置，施行依據反射波之功率的功率控制。進一步，電漿處理裝置，即便為反射波之功率，仍可將High位準的功率之波形截出而適當地平均化。
一實施形態中，亦可使藉由設定脈衝頻率及設定工作比決定之脈衝Low時間，較具有頻寬的微波所擁有之功率變動周期更長。
一實施形態中，亦可使Low位準為0。此一情況，電漿處理裝置，可將經過ON/OFF控制之功率的波形截出而適當地平均化。
以下，參考圖式，針對各種實施形態詳細地說明。於各圖式中，對於相同或相當的部分給予相同符號。
[電漿處理裝置] 圖1係顯示一實施形態之電漿處理裝置的圖。如圖1所示，電漿處理裝置1，具備腔室本體12及微波輸出裝置16。電漿處理裝置1，可進一步具備平台14、天線18、及介電窗20。
腔室本體12，於其內部提供處理空間S。腔室本體12，具備側壁12a及底部12b。側壁12a，形成為略筒形狀。此側壁12a之中心軸線，與往鉛直方向延伸之軸線Z約略一致。底部12b，設置於側壁12a之下端側。於底部12b，設置排氣用的排氣孔12h。此外，將側壁12a之上端部開口。
於側壁12a之上端部上，設置介電窗20。此介電窗20，具備和處理空間S相對向的底面20a。介電窗20，將側壁12a之上端部的開口封閉。於此介電窗20與側壁12a之上端部間，夾設O型環19。藉由此O型環19，將腔室本體12更確實地密閉。
平台14，收納於處理空間S內。平台14，設置為在鉛直方向中面對介電窗20。此外，平台14，設置為將處理空間S包夾在介電窗20與該平台14之間。此平台14，構成為支持載置於其上的被加工物WP(例如，晶圓)。
一實施形態中，平台14，包含基台14a及靜電吸盤14c。基台14a，具有略圓盤形狀，由鋁等導電性材料形成。基台14a的中心軸線，和軸線Z約略一致。此基台14a，藉由筒狀支持部48支持。筒狀支持部48，由絕緣性材料形成，從底部12b往垂直上方延伸。於筒狀支持部48之外周，設置導電性的筒狀支持部50。筒狀支持部50，沿著筒狀支持部48之外周從腔室本體12之底部12b往垂直上方延伸。於此筒狀支持部50與側壁12a之間，形成環狀的排氣路51。
於排氣路51之上部，設置擋板52。擋板52，具有環狀。於擋板52，形成將該擋板52在板厚方向貫通的複數個貫通孔。於此擋板52之下方，設置上述排氣孔12h。經由排氣管54，將排氣裝置56與排氣孔12h連接。排氣裝置56，具備自動壓力控制閥(APC：Automatic Pressure Control valve)、渦輪分子泵等真空泵。藉由此排氣裝置56，可將處理空間S減壓至期望的真空度。
基台14a，兼作高頻電極。經由供電棒62及匹配單元60，將高頻偏壓用之高頻電源58與基台14a電性連接。高頻電源58，將適合控制對被加工物WP導入之離子的能量之一定頻率的高頻，例如13.56MHz的高頻，以設定之功率輸出。
進一步，高頻電源58，亦可具備脈衝產生器，將高頻功率(RF功率)予以脈衝調變而對基台14a施加。此一情況，高頻電源58，進行脈衝調變俾成為使High位準的功率與Low位準的功率周期性地重複之高頻功率。高頻電源58，依據藉由脈衝產生器產生的同步訊號PSS-R而進行脈衝調整。同步訊號PSS-R，係決定高頻功率之周期及工作比的訊號。作為脈衝調變時之設定的一例，脈衝頻率為10Hz～250kHz，脈衝之工作比(相對於脈衝周期之High位準功率時間的比)為10%～90%。
匹配單元60，收納有用於將高頻電源58側的阻抗，與主要為電極、電漿、腔室本體12等負載側的阻抗之間取得匹配的匹配器。於此匹配器中，包含自偏壓產生用之阻隔電容器。匹配單元60，在將高頻功率予以脈衝調變的情況，以依據同步訊號PSS-R而取得匹配的方式運作。
於基台14a的頂面，設置靜電吸盤14c。靜電吸盤14c，將被加工物WP以靜電吸附力保持。靜電吸盤14c，包含電極14d、絕緣膜14e、及絕緣膜14f，大致呈圓盤狀。靜電吸盤14c的中心軸線和軸線Z約略一致。此靜電吸盤14c之電極14d，由導電膜構成，設置於絕緣膜14e與絕緣膜14f之間。直流電源64，經由開關66及被覆線68而與電極14d電性連接。靜電吸盤14c，藉由以由直流電源64施加的直流電壓所產生之庫侖力，而可將被加工物WP吸附保持。此外，於基台14a上，設置對焦環14b。對焦環14b，以包圍被加工物WP及靜電吸盤14c的方式配置。
於基台14a之內部，設置冷媒室14g。冷媒室14g，例如形成為以軸線Z為中心而延伸。將來自急冷器單元的冷媒，經由配管70而供給至此冷媒室14g。供給至冷媒室14g的冷媒，經由配管72而返回急冷器單元。藉由以急冷器單元控制此冷媒的溫度，而控制靜電吸盤14c的溫度，進一步控制被加工物WP的溫度。
此外，於平台14，形成氣體供給管線74。此氣體供給管線74，係為了將熱傳氣體，例如He氣體，供給至靜電吸盤14c的頂面與被加工物WP的背面之間而設置。
微波輸出裝置16，輸出用於將供給至腔室本體12內之處理氣體激發的微波。微波輸出裝置16，構成為將微波之頻率、功率、及頻寬以可變的方式調整。微波輸出裝置16，例如，藉由將微波之頻寬設定為約0，而可產生單一頻率的微波。此外，微波輸出裝置16，可產生具有在其中包含複數種頻率成分之頻寬的微波。此等複數種頻率成分之功率可為相同功率，亦可具有僅帶域內的中央頻率成分較其他頻率成分之功率更大之功率。於一例中，微波輸出裝置16，可將微波之功率在0W～5000W的範圍內調整。微波輸出裝置16，可將微波之頻率或中央頻率在2400MHz～2500MHz的範圍內調整。微波輸出裝置16，可將微波之頻寬在0MHz～100MHz的範圍調整。此外，微波輸出裝置16，可將帶域內的微波之複數種頻率成分的頻率之間距(載波間距)在0～1MHz的範圍內調整。
微波輸出裝置16，亦可具備脈衝產生器，將微波之功率予以脈衝調變而輸出。此一情況，微波輸出裝置16，以成為使High位準的功率與Low位準的功率周期性地重複之功率的方式，將微波予以脈衝調變。微波輸出裝置16，依據藉由脈衝產生器產生的同步訊號PSS-M而進行脈衝調整。同步訊號PSS-M，係決定微波功率之周期及工作比的訊號。作為脈衝調變時之設定的一例，脈衝頻率為1Hz～20kHz，脈衝之工作比(相對於脈衝周期之High位準功率時間的比)為10%～90%。微波輸出裝置16，亦可將微波功率予以脈衝調變，俾使其與由高頻電源58輸出的脈衝調變後之高頻功率同步。
電漿處理裝置1，進一步具備波導管21、調諧器26、模式轉換器27、及同軸波導管28。微波輸出裝置16的輸出部，與波導管21的一端連接。波導管21的另一端，與模式轉換器27連接。波導管21，例如為矩形波導管。於波導管21，設置調諧器26。調諧器26，具備短截線26a、26b、26c。短截線26a、26b、26c，各自構成為可調整其對於波導管21之內部空間的突出量。調諧器26，藉由調整短截線26a、26b、26c的相對於基準位置之各自的突出位置，而可將微波輸出裝置16的阻抗與負載匹配，例如，與腔室本體12的阻抗匹配。
模式轉換器27，轉換來自波導管21的微波之模式，將模式轉換後的微波供給至同軸波導管28。同軸波導管28，包含外側導體28a及內側導體28b。外側導體28a，具有略圓筒形狀，其中心軸線和軸線Z約略一致。內側導體28b，具有略圓筒形狀，在外側導體28a之內側延伸。內側導體28b的中心軸線，和軸線Z約略一致。此同軸波導管28，將來自模式轉換器27的微波傳送至天線18。
天線18，設置於介電窗20的與底面20a相反之側的面20b上。天線18，包含槽孔板30、介電板32、及冷卻套34。
槽孔板30，設置於介電窗20的面20b上。此槽孔板30，由具有導電性的金屬形成，具有略圓盤形狀。槽孔板30的中心軸線，和軸線Z約略一致。於槽孔板30，形成複數個槽孔30a。複數個槽孔30a，於一例中，構成複數個槽孔對。複數個槽孔對，各自包含往彼此交叉之方向延伸的略長孔形狀之二個槽孔30a。複數個槽孔對，沿著圍繞軸線Z之一個以上的同心圓而配置。此外，於槽孔板30之中央部，形成後述導管36可通過的貫通孔30d。
介電板32，設置於槽孔板30上。介電板32，由石英等介電材料形成，為略圓盤形狀。此介電板32的中心軸線，和軸線Z約略一致。冷卻套34，設置於介電板32上。介電板32，設置於冷卻套34與槽孔板30之間。
冷卻套34的表面，具有導電性。於冷卻套34之內部，形成流路34a。構成為將冷媒供給至此流路34a。將外側導體28a之下端，與冷卻套34之上部表面電性連接。此外，內側導體28b之下端，通過形成在冷卻套34及介電板32之中央部分的孔，而與槽孔板30電性連接。
來自同軸波導管28的微波，在介電板32內傳播，從槽孔板30之複數個槽孔30a供給至介電窗20。將供給至介電窗20的微波，導入至理空間S。
使導管36，通過同軸波導管28之內側導體28b的內孔。此外，如同上述，於槽孔板30之中央部，形成導管36可通過的貫通孔30d。導管36，通過內側導體28b的內孔而延伸，與氣體供給系統38連接。
氣體供給系統38，將用於處理被加工物WP之處理氣體供給至導管36。氣體供給系統38，可包含氣體源38a、閥38b、及流量控制器38c。氣體源38a，為處理氣體的氣體源。閥38b，切換來自氣體源38a之處理氣體的供給及供給停止。流量控制器38c，例如為質量流量控制器，調整來自氣體源38a之處理氣體的流量。
電漿處理裝置1，可進一步具備噴注器41。噴注器41，將來自導管36之氣體供給至形成在介電窗20的貫通孔20h。將供給至介電窗20的貫通孔20h之氣體，往處理空間S供給。而後，藉由從介電窗20導入至理空間S的微波，激發該處理氣體。藉此，在處理空間S內產生電漿，藉由來自該電漿之離子及/或自由基等活性種，處理被加工物WP。
電漿處理裝置1，進一步具備控制器100。控制器100，將電漿處理裝置1的各部整合控制。控制器100，可具備CPU等處理器、使用者介面、及記憶部。
處理器，藉由實行記錄在記憶部之程式及製程配方，而將微波輸出裝置16、平台14、氣體供給系統38、排氣裝置56等各部整合控制。
使用者介面，包含製程管理者為了管理電漿處理裝置1而施行指令之輸入操作等的鍵盤或觸控面板、將電漿處理裝置1之運作狀況等視覺化顯示的顯示器等。
於記憶部，保存有用於藉由處理器之控制而實現在電漿處理裝置1實行的各種處理之控制程式(軟體)、及包含處理條件資料等之製程配方等。處理器，依來自使用者介面的指示等，因應必要，從記憶部叫出而實行各種控制程式。在此等處理器的控制下，於電漿處理裝置1中實行期望之處理。
[微波輸出裝置16之構成例] 圖2係顯示微波輸出裝置之一例的圖。如圖2所示，微波輸出裝置16，與具備控制器100及波形產生器161之運算裝置100a連接。
波形產生器161，產生微波之波形。波形產生器161，產生具有和藉由控制器100指定之設定頻率及設定頻寬分別相應之中央頻率及頻寬的微波之波形。波形產生器161，將微波之波形輸出至微波輸出裝置16。
微波輸出裝置16，將藉由波形產生器161產生的微波之波形，依控制器100的設定而予以脈衝調變，作為微波而輸出。微波輸出裝置16，具備微波產生部16a、波導管16b、循環器16c、波導管16d、波導管16e、第1定向耦合器16f、第2定向耦合器16h、測定部16k(測定部之一例)、及虛擬負載16j。
微波產生部16a，產生以成為和由控制器100指示之設定值相應之脈衝頻率、工作比、High位準及Low位準的方式將功率予以脈衝調變的微波。設定值，包含脈衝頻率、設定工作比、High位準的設定功率及Low位準的設定功率。
微波產生部16a，具備功率控制部162、衰減器163、放大器164、放大器165、及模式轉換器166。
波形產生器161，與衰減器163連接。衰減器163，作為一例，為可藉由施加電壓值而變更衰減量(衰減率)的機器。將功率控制部162，與衰減器163連接。功率控制部162，利用施加電壓值，控制衰減器163中的微波之衰減率(衰減量)。功率控制部162，控制衰減器163的微波之衰減率(衰減量)，俾使由波形產生器161輸出的微波，成為和設定值相應之功率的微波。設定值，包含由控制器100指示之脈衝頻率、設定工作比、High位準的設定功率及Low位準的設定功率。
功率控制部162，作為一例，具備控制部162a及脈衝產生器162b。控制部162a，可為處理器。控制部162a，從控制器100取得設定檔案。控制部162a，為了脈衝調變而從設定檔案中將必要的資訊(脈衝頻率及工作比)輸出至脈衝產生器162b。脈衝產生器162b，依據取得的資訊，產生同步訊號PSS-M。控制部162a，依據同步訊號PSS-M、及藉由控制器100設定的設定檔案，決定微波之衰減率(衰減量)。
控制部162a，亦可取得由高頻電源58之脈衝產生器58a產生的同步訊號PSS-R。脈衝產生器162b，亦可產生與同步訊號PSS-R同步的同步訊號PSS-M。此一情況，可使微波功率之脈衝調變與高頻功率之脈衝調變同步。
衰減器163的輸出，經由放大器164及放大器165而與模式轉換器166連接。放大器164及放大器165，將微波分別以既定的放大率放大。模式轉換器166，將從放大器165輸出的微波之傳播模式從TEM轉換為TE01。將藉由此模式轉換器166中之模式轉換所產生的微波，作為微波產生部16a的輸出微波而輸出。
微波產生部16a的輸出，與波導管16b的一端連接。波導管16b的另一端，與循環器16c的第1端口261連接。循環器16c，具備第1端口261、第2端口262A、及第3端口263A。循環器16c，構成為將輸入至第1端口261的微波從第2端口262A輸出，將輸入至第2端口262A的微波從第3端口263A輸出。循環器16c的第2端口262A，與波導管16d的一端連接。波導管16d的另一端，為微波輸出裝置16的輸出部16t。
循環器16c的第3端口263A，與波導管16e的一端連接。波導管16e的另一端，與虛擬負載16j連接。虛擬負載16j，接收在波導管16e傳播的微波，吸收該微波。虛擬負載16j，例如將微波轉換為熱。
第1定向耦合器16f，設置於波導管16b的一端與另一端之間。第1定向耦合器16f，構成為使從微波產生部16a輸出並傳播至輸出部16t的微波(即行進波)之一部分分支，將該行進波之一部分輸出。
第2定向耦合器16h，設置於波導管16e的一端與另一端之間。第2定向耦合器16h，構成為對於返回輸出部16t的微波(即反射波)，使傳送至循環器16c之第3端口263A的反射波之一部分分支，將該反射波之一部分輸出。
測定部16k，依據從第1定向耦合器16f輸出的行進波之一部分，決定輸出部16t中的分別表示行進波之功率的High位準及Low位準之第一High測定值pf(H)及第一Low測定值pf(L)。此外，測定部16k，依據從第2定向耦合器16h輸出的反射波之一部分，決定輸出部16t中的分別表示反射波之功率的High位準及Low位準之第二High測定值pr(H)及第二Low測定值pr(L)。
測定部16k，與功率控制部162連接。測定部16k，將測定值輸出至功率控制部162。功率控制部162，控制衰減器163，俾使行進波與反射波之測定值的差，即負載功率(有效功率)，與藉由控制器100指定之設定功率一致(功率反饋控制)。
調諧器26，具備調諧器控制部260。調諧器控制部260，依據控制器100的訊號，調整短截線26a、26b、26c的突出位置，俾將微波輸出裝置16側的阻抗與天線18側的阻抗匹配。調諧器控制部260，藉由未圖示之驅動電路及致動器，使短截線26a、26b、26c動作。
調諧器控制部260，亦可取得藉由脈衝產生器162b產生之微波功率用的同步訊號PSS-M、及藉由高頻電源58的脈衝產生器58a產生之高頻功率用的同步訊號PSS-R之至少一方。例如，調諧器控制部260，從控制部162a取得同步訊號PSS-M。調諧器控制部260，可從控制部162a取得同步訊號PSS-R，亦可從高頻電源58的脈衝產生器58a直接取得。調諧器控制部260，亦可考慮同步訊號，使短截線26a、26b、26c動作。
[波形產生部的細節] 圖3係說明波形產生部中的微波之產生原理的圖。如圖3所示，波形產生器161，例如具備：PLL(Phase Locked Loop，鎖相迴路)振盪器，可振盪出相位與基準頻率同步的微波；以及IQ數位調變器，與PLL振盪器連接。波形產生器161，將PLL振盪器中振盪出的微波之頻率，設定為藉由控制器100指定之設定頻率。而後，波形產生器161，將來自PLL振盪器的微波、及和來自該PLL振盪器的微波具有90°之相位差的微波，利用IQ數位調變器予以調變。藉此，波形產生器161，產生於帶域內具有複數種頻率成分的微波、或單一頻率的微波。
波形產生器161，例如，施行對於N個複數資料符號(complex data symbol)之逆離散傅立葉轉換，產生連續訊號，藉而可產生具有複數種頻率成分的微波。該訊號之產生方法，可為與數位無線電視等使用之OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access，正交頻分多工存取)調變方式同樣的方法(例如參考日本特許5320260號)。
在一例中，波形產生器161，具有以預先數位化之符號列表示的波形資料。波形產生器161，將波形資料量子化，對量子化的資料應用傅立葉反轉換，藉以產生I資料與Q資料。而後，波形產生器161，對I資料及Q資料，分別應用D/A(Digital/Analog)轉換，獲得二種類比訊號。波形產生器161，將此等類比訊號，輸入至僅使低頻成分通過之LPF(低通濾波器)。波形產生器161，將從LPF輸出的二種類比訊號，各自與來自PLL振盪器的微波、及和來自PLL振盪器的微波具有90°之相位差的微波混波。而後，波形產生器161，合成藉由混波而產生的微波。藉此，波形產生器161，產生具有一種或複數種頻率成分的微波。
[微波之一例] 從微波產生部16a輸出之微波功率，成為以使High位準的功率與Low位準的功率重複之方式調變為脈衝狀的波形。圖4為將功率脈衝調變後的微波之一例。如圖4所示，微波，具有和由控制器100指示之設定頻率、設定頻寬及設定載波間距分別相應之中央頻率、頻寬及載波間距。微波，具有和由控制器100指示之設定值相應之脈衝頻率、工作比、High位準的功率及Low位準的功率。設定值，包含脈衝頻率、設定工作比、High位準的設定功率及Low位準的設定功率。Low位準的功率，為較High位準的功率更低的功率。Low位準的功率，可為較為了維持電漿產生狀態所必須之最低的位準更高之功率，亦可為0。將微波之1種波形稱作載波。載波間距，為載波之間隔；載波間距之倒數，為具有頻寬的微波所擁有之功率變動周期中的最長之周期。
圖5的(A)及(B)，為具有不同載波間距的微波之一例。圖5的(A)，係設定頻率為2460MHz、設定頻寬為10MHz、設定載波間距為10kHz的微波。藉由將設定頻寬除以設定載波間距，加上1，而可獲得載波數。此處，載波數為1001。圖5的(B)，係設定頻率為2460MHz、設定頻寬為10.1MHz、載波間距為10.1kHz的微波。載波數為1001。如圖5的(A)及(B)所示，任一微波，功率皆為1500W。亦即，即便功率相同，仍可設定為載波間距及設定頻寬不同。
[微波的同步訊號之一例] 圖6係用於將微波予以脈衝調變的同步訊號之一例。如圖6所示，同步訊號PSS-M，為ON(導通)狀態(High狀態)與OFF(關閉)狀態(Low狀態)交互地出現的脈衝訊號。同步訊號PSS-M之脈衝周期PT1，以成為High位準的時序之間隔定義。若使High位準與Low位準的差分為Δ，則High時間HT，定義為從脈衝之上升期間PU中成為0.5Δ的時序起至脈衝之下降期間PD中成為0.5Δ的時序為止之期間。相對於脈衝周期PT1之High時間HT的比，為工作比。脈衝產生器162b，依據藉由控制器100指定之脈衝頻率(1/PT1)及工作比(HT/PT1×100[%])，產生如圖6所示的同步訊號。
[功率反饋之一例] 圖7係顯示關於微波之功率反饋的構成之一例的圖。如圖7所示，功率反饋，藉由測定部16k、控制部162a及衰減器163實現。
如圖7所示，波形產生器161，將具有多載波所產生之頻寬的微波輸出。控制部162a及衰減器163，將具有頻寬的微波予以脈衝調變。微波產生部16a，將脈衝調變後的微波輸出。測定部16k，量測微波之行進波及反射波的功率，輸出至控制部162a。控制部162a，以使行進波之功率檢測值與反射波之功率檢測值的差分成為設定值之方式施行功率反饋。藉由此等反饋迴路，實現由控制器100指定之設定值。
此處，在將微波之功率予以脈衝調變的情況中，除了使Low位準的功率為0之情況以外，必須將High位準的功率及Low位準的功率，分別單獨地進行反饋控制。亦即，測定部16k，量測第一High測定值pf(H)、第一Low測定值pf(L)、第二High測定值pr(H)及第二Low測定值pr(L)，將量測結果輸出至控制部162a。控制部162a，依據同步訊號PSS-M，切換High位準的功率之反饋與Low位準的功率之反饋。
控制部162a，於High位準的功率之反饋時，依據第一High測定值pf(H)、第二High測定值pr(H)及High位準的設定功率，控制脈衝調變後的微波之High位準的功率。控制部162a，於Low位準的功率之反饋時，依據第一Low測定值pf(L)、第二Low測定值pr(L)及Low位準的設定功率，控制脈衝調變後的微波之Low位準的功率。
更具體而言，控制部162a，於High位準的功率之反饋時，控制第一High測定值pf(H)與第二High測定值pr(H)的差分。控制部162a，控制從微波輸出裝置16輸出的微波之High位準的功率，俾使差分接近由控制器100指定之設定High功率。此外，控制部162a，於Low位準的功率之反饋時，控制第一Low測定值pf(L)與第二Low測定值pr(L)的差分。控制部162a，控制從微波輸出裝置16輸出的微波之Low位準的功率，俾使差分接近由控制器100指定的設定Low功率。藉此，對與輸出部16t耦合之負載供給的微波之負載功率，接近設定功率。另，在使Low位準的功率為0之情況，僅施行High位準的功率反饋即可。
[反饋之控制模式的切換] 控制部162a，亦可依控制模式而變更反饋的運算。控制模式，可由控制器100指定。例如，在由控制器100指示之控制模式為PL模式的情況，控制部162a，如同上述，利用行進波與反射波之功率差分，控制微波之功率。在由控制器100指示之控制模式為Pf模式的情況，控制部162a，僅利用行進波之功率，控制微波之功率。作為更具體的一例，控制部162a，在由控制器100指示之控制模式為Pf模式的情況，如同以下地運作。控制部162a，控制脈衝調變後的微波之High位準的功率，俾使第一High測定值pf(H)接近High位準的設定功率。進一步，控制部162a，控制脈衝調變後的微波之Low位準的功率，俾使第一Low測定值pf(L)接近Low位準的設定功率。
[微波功率與高頻功率的同步訊號之關係] 微波功率及高頻功率，一同進行脈衝控制。在圖7所示的構成中，高頻功率的同步訊號PSS-R，並未輸入至控制部162a。此外，微波的同步訊號PSS-M，並未輸入至高頻電源58。因此，微波功率及高頻功率成為非同步。
一實施形態中，亦可使微波功率及高頻功率同步。此一情況，可使高頻功率之脈衝調變對微波之反射波造成的影響減小。圖8，係顯示關於微波之功率反饋的構成之另一例的圖。若與圖7所示之非同步的功率反饋之構成比較，則於另一例中，微波輸出裝置，在產生以與高頻功率同步之方式將功率予以脈衝調變的微波之點不同，其他點相同。高頻電源58之脈衝產生器58a，將高頻功率的同步訊號PSS-R輸出至控制部162a。控制部162a，對脈衝產生器162b輸出用於與同步訊號PSS-R同步的同步觸發訊號(synchronous trigger)。脈衝產生器162b，依據同步觸發訊號，產生與同步訊號PSS-R同步之微波功率的同步訊號PSS-M。控制部162a，利用同步訊號PSS-M，控制衰減器163。藉此，以與高頻功率同步之方式，輸出將功率脈衝調變後的微波。
[關於功率反饋的詳細構成] [詳細構成之第1例] 圖9係顯示關於微波輸出裝置之功率反饋的詳細構成之第1例的圖。如圖9所示，微波產生部16a之控制部162a，從控制器100取得設定檔案。設定檔案，至少包含High位準的設定功率PfH、Low位準的設定功率PfL、設定脈衝頻率、工作比、及同步編號。同步編號，為選擇同步類別的識別子。例如，在識別子「1」，使微波之功率成為High位準的時序，與高頻功率成為High位準的時序同步。在識別子「2」，使微波之功率成為Low位準的時序，與高頻功率成為Low位準的時序同步。未指定同步編號之情況，微波的同步訊號與高頻的同步訊號成為非同步。抑或，亦可將同步編號的1個分配給非同步。設定檔案，亦可包含中央頻率、調變波形、設定載波間距、及PL/Pf模式的設定。調變波形，為設定頻寬。控制部162a，將從控制器100取得之脈衝頻率及工作比，輸出至脈衝產生器162b。
控制部162a，具備脈衝輸入器167a。控制部162a，經由脈衝輸入器167a，取得高頻功率的同步訊號PSS-R。控制部162a，依據同步訊號PSS-R及同步編號，產生同步觸發訊號。另，控制部162a，在未指定同步編號之情況，亦可不產生同步觸發訊號。控制部162a，具備脈衝輸出器167d。控制部162a，經由脈衝輸出器167d，將同步觸發訊號輸出至脈衝產生器162b。
脈衝產生器162b，依據脈衝頻率及工作比、與同步觸發訊號，產生微波的同步訊號PSS-M。脈衝產生器162b，在微波的同步訊號與高頻的同步訊號為非同步之情況，依據脈衝頻率及工作比，產生微波的同步訊號PSS-M。
控制部162a，依據同步訊號PSS-M，決定對衰減器163之施加電壓值。控制部162a，將施加電壓值輸出至D/A轉換器167f。D/A轉換器167f，將輸出(設定)之電壓值的數位訊號轉換成類比訊號。控制部162a，經由D/A轉換器167f，對衰減器163施加電壓。藉此，從微波產生部16a輸出脈衝調變後的微波。
測定部16k，將從第1定向耦合器16f及第2定向耦合器16h輸出的微波之行進波功率及反射波功率，作為行進波功率的測定值pf、反射波功率的測定值pr而輸出。
控制部162a，具備將類比訊號轉換為數位訊號之A/D轉換器167b、167c。控制部162a，經由A/D轉換器167b、167c，從測定部16k取得行進波之功率的測定值pf及反射波之功率的測定值pr。
控制部162a，構成為可參考記憶部162c。控制部162a，參考收納在記憶部162c的定義資料DA1，可辨識應從測定值(pf、pr)取得的資料。定義資料DA1，例如包含限定將資料點取樣之期間的遮罩(篩選器)。定義資料DA1，例如，控制部162a將內部設定輸入而預先收納在記憶部162c。
控制部162a，參考定義資料DA1。控制部162a，檢測行進波之功率的測定值pf所包含之High位準的測定值pfH及Low位準的測定值pfL。進一步，控制部162a，檢測反射波之功率的測定值pr所包含之High位準的測定值prH及Low位準的測定值prL。定義資料DA1，作為一例，包含從成為High位準的時序起至經過既定時間為止之H檢測遮罩時間(第1遮罩期間)無法將High位準的測定值(pfH、prH)取樣之定義。定義資料DA1，作為一例，包含從成為Low位準的時序起至經過既定時間為止之L檢測遮罩時間(第2遮罩期間)無法將Low位準的測定值(pfL、prL)取樣之定義。定義資料DA1，作為一例，包含在從H檢測遮罩時間結束起至成為Low位準的時序為止之H檢測區間(第1採樣期間)中測定High位準的功率等定義。進一步，定義資料DA1，包含在從L檢測遮罩時間結束起至成為High位準的時序為止之L檢測區間(第2採樣期間)中測定Low位準的功率等定義。
控制部162a，將檢測出的測定值(pfH、pfL、prH、prL)，以時間序列記錄在記憶部162c。藉此產生時間序列緩衝DA2。時間序列緩衝DA2，使用在測定值的平均處理。控制部162a，參考時間序列緩衝DA2，算出各測定值(pfH、pfL、prH、prL)之移動平均時間。控制部162a，利用各移動平均時間，分別算出平均化之測定值(Pf(H)、Pf(L)、Pr(H)、Pr(L))。
控制部162a，利用平均化之測定值(Pf(H)、Pf(L)、Pr(H)、Pr(L))，與High位準的設定功率PfH及Low位準的設定功率PfL，決定衰減器163之施加電壓值。控制部162a，利用平均化之測定值、High位準的設定功率PfH及Low位準的設定功率PfL，決定衰減器163之施加電壓值，俾使微波產生部16a的輸出接近設定功率。例如，控制部162a，決定用於對微波之功率給予第1衰減量的第1訊號(High位準的功率用之施加電壓值)、及用於對微波之功率給予第2衰減量的第2訊號(Low位準的功率用之施加電壓值)。而後，控制部162a，經由D/A轉換器167f，對衰減器163施加電壓。藉此，施行功率反饋。
控制部162a，亦可將平均化之測定值輸出至控制器100。將平均化之測定值，作為裝置的運作資訊或歷史記錄(log data)，記錄至控制器100之記憶部，或輸出至裝置外部。
[詳細構成之第2例] 圖10係顯示關於微波輸出裝置之功率反饋的詳細構成之第2例的圖。與圖9所示之第1例的構成比較，第2例的構成，取代D/A轉換器167f，具備High訊號用之D/A轉換器167g、及Low訊號用之D/A轉換器167h。進一步，第2例的構成，並未從脈衝輸出器167d將同步訊號PSS-M輸出至控制部162a。第1例與第2例，此等點不同，其他點相同。因此，省略與圖9重複的說明。
於控制部162a，連接將High位準的功率用之施加電壓值予以D/A轉換的D/A轉換器167g(第1轉換器)、及將Low位準的功率用之施加電壓值予以D/A轉換的D/A轉換器167h(第2轉換器)。D/A轉換器167g，預先設定而輸出和High位準的功率用之施加電壓值相應的類比訊號。D/A轉換器167h，預先設定而輸出和Low位準的功率用之施加電壓值相應的類比訊號。於D/A轉換器167g及D/A轉換器167h，與衰減器163之間，設置有固態繼電器K1(開關)，固態繼電器K1切換D/A轉換器167g與衰減器163的連接，及D/A轉換器167h與衰減器163的連接。固態繼電器K1，從脈衝輸出器167d直接參考同步訊號PSS-M，切換連接。藉此，第2例的構成，與第1例的構成相較，可高速地切換High位準的功率用之施加電壓值與Low位準的功率用之施加電壓值。亦即，第2例的構成，與第1例的構成相較，能夠以較短的周期將微波之功率予以脈衝調變。
[微波之功率的平均化] 具有多載波所產生之頻寬的微波之功率之波形，具有周期性。作為一例，頻寬為10MHz、載波間距為10kHz而未脈衝調變時，微波之功率為1周期100μs。一般而言，檢波器的輸出係和振幅相應的輸出，將其換算為功率之情況，在被測定微波具有因多載波而產生之頻寬的情況與並非如此的情況產生誤差。即便為具有頻寬的情況，若以1周期100μs平均，則功率測定值與從檢波輸出換算之功率一致。進一步，藉由將1周期以上重複而進行平均化，使檢波輸出與功率的測定值成為一致，改善功率的精度。由於依據此檢波輸出進行功率反饋，故設定功率與功率測定值一致。以下，依據測定例進行說明。
圖11的(A)～(C)，係具有多載波所產生之頻寬的微波(無脈衝調變)之波形的一例。橫軸為頻率(MHz)，縱軸為功率(dBm)。設定頻寬(設定BB寬)為10MHz，設定載波間距為10kHz。在0μs～100μs之間以1μs刻度取樣。頻率為2455MHZ～2465MHz寬，功率為0～7000W之間。圖11的(A)為時間t=0μs時的微波之波形。圖11的(B)為時間t=10μs時的微波之波形。圖11的(C)為時間t=70μs時的微波之波形。如圖11的(A)～(C)所示，確認到具有頻寬的微波，在每個1μs的瞬間波形形狀不同。
圖12的(A)及(B)，係將圖11所示的微波以BB周期平均化而獲得之波形的一例。橫軸為頻率(MHz)，縱軸為功率(W)。BB周期，為具有頻寬的微波之功率變動周期，此處為1周期100μs。如圖12的(A)所示，確認到若將BB周期之1周期分平均，則在成為BB波形之10MHz分的寬度中成為平坦的波形。圖12的(B)，為相較於圖12的(A)所示之例子更提高頻率軸的解析度之情況的例子。如圖12的(B)所示，若提高頻率軸的解析度，則確認到載波間距10kHz的波形(1001條載波)。
圖13的(A)及(B)，係具有多載波所產生之頻寬的微波(無脈衝調變)之功率的移動平均之一例。橫軸為時間(μs)，縱軸為功率(W)。圖13的(A)為在功率反饋控制下將100μs周期之多載波以1μs取樣的波形。頻寬10MHz，載波間距為10kHz，設定功率為1000W。如圖13的(A)所示，施行功率反饋控制之情況，發生在BB周期重複的功率變動。藉由將圖13的(A)之波形予以移動平均，而獲得圖13的(B)所示之波形。於100μs周期之多載波中，將1μs取樣資料以100個(100μs)進行移動平均。如圖13的(B)所示，確認到相對於時間，功率成為一定。另一方面，確認功率變動的細節後，確認到具有10MHz之頻寬的微波(無脈衝調變)具有差異(於1μs取樣時標準差為68W)。
接著，針對脈衝調變後的情況之波形予以說明。頻寬為10MHz，載波間距為10kHz，以1周期100μs進行脈衝調變時，在周期性地施行藉由脈衝頻率與工作比設定的波形之ON(導通)時間及OFF(關閉)時間所進行的截出，即抽出之情況，僅檢測1周期100μs中之特定區間。以下，具體地予以說明。
圖14的(A)～(E)，為具有多載波所產生之頻寬的微波(載波間距10kHz、有脈衝調變)的檢波輸出之一例。橫軸為時間(μs)，縱軸為功率(W)。設定頻寬為10MHz，設定載波間距為10kHz，設定功率為1000W。脈衝調變之條件為，設定頻率10kHz，設定工作比50%。亦即，脈衝ON時間為50μs，脈衝OFF時間為50μs。於圖14的(A)～(E)中，在脈衝ON時間施行波形的截出。圖14的(A)為在t=0μs時開始脈衝調變的情況之測定結果。圖14的(B)為在t=20μs時開始脈衝調變的情況之波形。圖14的(C)為在t=40μs時開始脈衝調變的情況之波形。圖14的(D)為在t=60μs時開始脈衝調變的情況之波形。圖14的(E)為在t=80μs時開始脈衝調變的情況之波形。如圖14的(A)～(E)所示，確認到依脈衝調變之開始時序，波形的形狀改變，檢波輸出改變。
圖15係將具有多載波所產生之頻寬的微波(載波間距10kHz、有脈衝調變)的功率之測定結果統整的表。於各脈衝調變之每一開始時序，測定平均功率、標準差(差異)、最大功率及最小功率。使脈衝調變之開始時序為0μs～90μs。如圖15所示，確認到在脈衝調變之每一開始時序，平均功率、標準差(差異)、最大功率及最小功率分別改變。此係因在脈衝ON時間截出之波形，未滿BB周期之1周期分的緣故。
作為此等取決於脈衝調變之開始時序的功率變動之對策，將脈衝調變之設定ON時間及BB周期，以滿足以下條件的方式設定。 設定脈衝ON時間＞BB周期 亦即，以滿足下述關係之方式設定各種參數：藉由設定脈衝頻率及設定工作比決定之脈衝ON時間，較具有頻寬的微波所擁有之功率變動周期更長。藉此，可確保具有頻寬的微波之1周期分的功率變動。藉由變更設定脈衝頻率及設定工作比，可調整脈衝ON時間。藉由調整BB寬及載波間距，可變更BB周期。因此，可適當調整俾滿足上述條件。另，在使電漿處理裝置可實行複數種設定脈衝ON時間的情況，必須滿足設定脈衝ON時間的最小值較BB周期更長之條件。同樣地，在使電漿處理裝置可實行複數種BB周期的情況，必須滿足BB周期的最大值較脈衝ON時間更短之條件。
圖16係顯示脈衝ON時間之一例的表。如圖16所示，若使設定之脈衝頻率為1kHz，使設定之工作比為10%，則脈衝周期成為1000μs，脈衝ON時間成為100μs。若使設定之脈衝頻率為1kHz，使設定之工作比為90%，則脈衝周期成為1000μs，脈衝ON時間成為900μs。若使設定之脈衝頻率為5kHz，使設定之工作比為10%，則脈衝周期成為200μs，脈衝ON時間成為20μs。若使設定之脈衝頻率為5kHz，使設定之工作比為90%，則脈衝周期成為200μs，脈衝ON時間成為180μs。若使設定之脈衝頻率為10kHz，使設定之工作比為10%，則脈衝周期成為100μs，脈衝ON時間成為10μs。若使設定之脈衝頻率為10kHz，使設定之工作比為90%，則脈衝周期成為100μs，脈衝ON時間成為90μs。若使設定之脈衝頻率為15kHz，使設定之工作比為10%，則脈衝周期成為66.6μs，脈衝ON時間成為6.66μs。若使設定之脈衝頻率為15kHz，使設定之工作比為90%，則脈衝周期成為66.6μs，脈衝ON時間成為59.94μs。若使設定之脈衝頻率為20kHz，使設定之工作比為10%，則脈衝周期成為50μs，脈衝ON時間成為5μs。若使設定之脈衝頻率為20kHz，使設定之工作比為90%，則脈衝周期成為50μs，脈衝ON時間成為45μs。若使設定之脈衝頻率為50kHz，使設定之工作比為10%，則脈衝周期成為20μs，脈衝ON時間成為2μs。若使設定之脈衝頻率為50kHz，使設定之工作比為90%，則脈衝周期成為20μs，脈衝ON時間成為18μs。如此地，藉由變更設定脈衝頻率及設定工作比，可調整脈衝ON時間。
圖17係顯示載波間距、BB周期及脈衝ON時間之一例的表。如圖17所示，單峰(SP)的情況，載波數為1。若使設定之BB寬為10MHz，使設定之載波間距為10kHz，則載波數成為1001，BB周期成為100μs。若使設定之BB寬為10.1MHz，使設定之載波間距為10.1kHz，則載波數成為1001，BB周期成為99.0099μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為100μs即可。若使設定之BB寬為10.01MHz，使設定之載波間距為100.1kHz，則載波數成為101，BB周期成為9.999μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為10μs即可。若使設定之BB寬為10.005MHz，使設定之載波間距為200.1kHz，則載波數成為51，BB周期成為4.9975μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為5μs即可。若使設定之BB寬為1.0002MHz，使設定之載波間距為500.1kHz，則載波數成為3，BB周期成為1.9996μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為2μs即可。若使設定之BB寬為2.5005MHz，使設定之載波間距為500.1kHz，則載波數成為6，BB周期成為1.9996μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為2μs即可。若使設定之BB寬為5.001MHz，使設定之載波間距為500.1kHz，則載波數成為11，BB周期成為1.9996μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為2μs即可。若使設定之BB寬為10.002MHz，使設定之載波間距為500.1kHz，則載波數成為21，BB周期成為1.9996μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為2μs即可。若使設定之BB寬為20.004MHz，使設定之載波間距為500.1kHz，則載波數成為41，BB周期成為1.9996μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為2μs即可。若使設定之BB寬為50.01MHz，使設定之載波間距為500.1kHz，則載波數成為101，BB周期成為1.9996μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為2μs即可。若使設定之BB寬為99.5199MHz，使設定之載波間距為500.1kHz，則載波數成為200，BB周期成為1.9996μs。此一情況，將脈衝ON時間(的最小值)設定為2μs即可。如此地，藉由調整BB寬及載波間距，可變更BB周期。亦即，可調整設定脈衝頻率、設定工作比、BB寬及載波間距中的至少1者，以滿足設定脈衝ON時間＞BB周期之關係的方式變更。
圖18的(A)～(E)，為具有多載波所產生之頻寬的微波(載波間距500.1kHz、有脈衝調變)的檢波輸出之一例。橫軸為時間(μs)，縱軸為功率(W)。設定頻寬為10.002MHz，設定載波間距為500.1kHz，設定功率為1000W。亦即，BB周期成為1.9996μs。脈衝調變之條件為，設定脈衝頻率10kHz、設定工作比50%。亦即，脈衝ON時間為50μs，脈衝OFF時間為50μs。脈衝ON時間相較於BB周期為約25倍之周期。於圖18的(A)～(E)中，在脈衝ON時間施行波形的截出。圖18的(A)為在t=0μs時開始脈衝調變的情況之測定結果。圖18的(B)為在t=20μs時開始脈衝調變的情況之波形。圖18的(C)為在t=40μs時開始脈衝調變的情況之波形。圖18的(D)為在t=60μs時開始脈衝調變的情況之波形。圖18的(E)為在t=80μs時開始脈衝調變的情況之波形。如圖18的(A)～(E)所示，無論脈衝調變之開始時序，波形的形狀皆成為均一，確定檢波輸出穩定。
圖19係將具有多載波所產生之頻寬的微波(載波間距500.1kHz、有脈衝調變)的功率之測定結果統整的表。於各脈衝調變之每一開始時序，測定平均功率、標準差(差異)、最大功率及最小功率。使脈衝調變之開始時序，為0μs～90μs。如圖19所示，確認到無論脈衝調變之開始時序，平均功率、標準差(差異)、最大功率及最小功率皆成為一定。此係因在脈衝ON時間截出之波形，滿足BB周期之1周期分以上的緣故。藉由比較圖15及圖19，確認到藉由滿足使脈衝ON時間較具有頻寬的微波所擁有之功率變動周期更長之關係，而能夠在各脈衝實現穩定的微波之投入。亦即，確認到維持確保具有頻寬的微波所帶來之電漿的穩健性並使各脈衝之功率投入穩定。
[微波之功率的平均化之改善] 圖20，係顯示關於微波之功率反饋的構成之另一例的圖。圖20所示的構成，與圖7所示的構成相較，在以纜線等將脈衝產生器162b與波形產生器161以可通訊之方式連接的點不同，其他點相同。以下，以不同點為中心而說明，不進行重複的說明。
將以脈衝產生器162b產生的同步訊號PSS-M，發送至波形產生器161。波形產生器161，以依據同步訊號PSS-M的時序產生微波之波形。藉此，可使具有頻寬的微波輸出與脈衝訊號同步。如同上述，若可滿足使脈衝ON時間較BB周期更長之關係，則能夠在各脈衝實現穩定的微波之投入。然則，若BB周期與脈衝ON時間成為越接近的值，則有平均功率及差異變得不穩定之疑慮。圖21的(A)～(C)，係說明脈衝ON訊號與BB周期之時序的圖。橫軸為時間(μs)，縱軸為功率(W)。圖表下方的時序圖表示脈衝ON時間(High位準)、脈衝OFF時間(Low位準)的時序。圖21的(A)所示之波形為隨著BB周期的開始而使脈衝ON時間開始之情況。圖21的(B)所示之波形為從BB周期的開始偏移0.5μs而使脈衝ON時間開始之情況。圖21的(C)所示之波形，為從BB周期的開始偏移1.0μs而使脈衝ON時間開始之情況。如圖21的(A)～(C)所示，得知在脈衝ON時間中的剩餘部分(圖中虛線)出現之波形形狀發生變化。因此，藉由使具有頻寬的微波輸出與脈衝訊號同步，而可使各脈衝之波形為一定，故可使平均功率及差異更穩定。
以上，雖對各種實施形態進行說明，但並未限定於上述實施形態，可構成各種變形態樣。
在上述實施形態，雖說明將微波產生部16a與波形產生器161分離的例子，但亦可構成為一個裝置。
在上述實施形態，雖說明配合高頻功率的同步訊號而產生微波功率的同步訊號之例子，但亦可為配合微波功率的同步訊號而產生高頻功率的同步訊號之情況。
電漿處理裝置1僅使用Pf模式之情況，測定部16k，亦可不具備測定反射波之構成。
在上述實施形態，雖說明使用ON/OFF控制的脈衝之例子，但在使用High/Low控制的脈衝之情況亦可應用。此一情況，亦可使脈衝ON(High位準)時間較具有頻寬的微波所擁有之功率變動周期更長，且脈衝OFF(Low位準)時間較具有頻寬的微波所擁有之功率變動周期更長。
從以上說明來看，應理解本發明之各種實施形態，可不脫離本發明之範圍及主旨地進行各種變更。因此，本說明書所揭露之各種實施形態其意旨並不在於限定，本發明真正的範圍與主旨，係藉由添附之發明申請專利範圍揭露。
上述微波之功率控制，亦可應用在脈衝調變後的RF訊號(RF電力)之功率控制。例如，圖1所示之電漿處理裝置，可變更為電容耦合電漿型(CCP；Capacitively Coupled Plasma)、或電感耦合電漿型(ICP；Inductively Coupled Plasma)之電漿處理裝置。圖1所示之電漿形成用的微波輸出裝置16(電力供給部之一例)，可變更為施加RF訊號之高頻的高頻電源(電力供給部之一例)。高頻電源，經由至少1個阻抗匹配電路而與腔室本體12耦合。一實施形態中，RF訊號，具有13MHz～150MHz的範圍內之頻率。藉此，由供給至處理空間S之處理氣體形成電漿。可使來自此高頻電源及/或高頻電源58的RF訊號脈衝化。脈衝化的RF訊號，亦可與上述微波同樣地，以使藉由設定脈衝頻率及設定工作比決定之脈衝ON時間，較具有頻寬的高頻所擁有之功率變動周期更長的方式設定。藉此，可在各脈衝實現穩定的高頻之投入。
1:電漿處理裝置 12:腔室本體 12a:側壁 12b:底部 12h:排氣孔 14:平台 14a:基台 14b:對焦環 14c:靜電吸盤 14d:電極 14e,14f:絕緣膜 14g:冷媒室 16:微波輸出裝置 16a:微波產生部 16b,16d,16e:波導管 16c:循環器 16f:第1定向耦合器 16h:第2定向耦合器 16j:虛擬負載 16k:測定部(測定部之一例) 16t:輸出部 18:天線 19:O型環 20:介電窗 20a:底面 20b:面 20h:貫通孔 21:波導管 26:調諧器 26a,26b,26c:短截線 27:模式轉換器 28:同軸波導管 28a:外側導體 28b:內側導體 30:槽孔板 30a:槽孔 30d:貫通孔 32:介電板 34:冷卻套 34a:流路 36:導管 38:氣體供給系統 38a:氣體源 38b:閥 38c:流量控制器 41:噴注器 48:筒狀支持部 50:筒狀支持部 51:排氣路 52:擋板 54:排氣管 56:排氣裝置 58:高頻電源 58a:脈衝產生器 60:匹配單元 62:供電棒 64:直流電源 66:開關 68:被覆線 70,72:配管 74:氣體供給管線 100:控制器 100a:運算裝置 161:波形產生器 162:功率控制部 162a:控制部 162b:脈衝產生器 162c:記憶部 163:衰減器 164,165:放大器 166:模式轉換器 167a:脈衝輸入器 167b,167c:A/D轉換器 167d:脈衝輸出器 167f,167g,167h:D/A轉換器 260:調諧器控制部 261:第1端口 262A:第2端口 263A:第3端口 DA1:定義資料 DA2:時間序列緩衝 K1:固態繼電器 PSS-M,PSS-R:同步訊號 S:處理空間 WP:被加工物 Z:軸線
圖1係顯示一實施形態的電漿處理裝置之一例的圖。 圖2係顯示微波輸出裝置之一例的圖。 圖3係說明波形產生部中的微波之產生原理的圖。 圖4係將功率脈衝調變後的微波之一例。 圖5(A)、(B)係顯示具有不同載波間距的微波之一例的圖。 圖6係用於將微波予以脈衝調變的同步訊號之一例。 圖7係顯示關於微波之功率反饋的構成之一例的圖。 圖8係顯示關於微波之功率反饋的構成之另一例的圖。 圖9係顯示關於微波輸出裝置之功率反饋的詳細構成之第1例的圖。 圖10係顯示關於微波輸出裝置之功率反饋的詳細構成之第2例的圖。 圖11(A)～(C)係具有多載波所產生之頻寬的微波(無脈衝調變)的波形之一例。 圖12(A)、(B)係將圖11所示的微波以BB周期平均化而獲得的波形之一例。 圖13(A)、(B)係具有多載波所產生之頻寬的微波(無脈衝調變)之功率的移動平均之一例。 圖14(A)～(E)係具有多載波所產生之頻寬的微波(載波間距10kHz、有脈衝調變)的檢波輸出之一例。 圖15係將具有多載波所產生之頻寬的微波(載波間距10kHz、有脈衝調變)的功率之測定結果統整的表。 圖16係顯示脈衝ON時間之一例的表。 圖17係顯示載波間距、BB周期及脈衝ON時間之一例的表。 圖18(A)～(E)係具有多載波所產生之頻寬的微波(載波間距500.1kHz、有脈衝調變)的檢波輸出之一例。 圖19係將具有多載波所產生之頻寬的微波(載波間距500.1kHz、有脈衝調變)的功率之測定結果統整的表。 圖20係顯示關於微波之功率反饋的構成之另一例的圖。 圖21(A)～(C)係說明脈衝ON訊號與BB周期之時序的圖。
16:微波輸出裝置
16a:微波產生部
16b,16d,16e:波導管
16c:循環器
16f:第1定向耦合器
16h:第2定向耦合器
16j:虛擬負載
16k:測定部(測定部之一例)
16t:輸出部
21:波導管
26:調諧器
28:同軸波導管
58a:脈衝產生器
60:匹配單元
100:控制器
100a:運算裝置
161:波形產生器
162:功率控制部
162a:控制部
162b:脈衝產生器
163:衰減器
164,165:放大器
166:模式轉換器
260:調諧器控制部
261:第1端口
262A:第2端口
263A:第3端口
PSS-M,PSS-R:同步訊號

Claims (5)

  1. 一種電漿處理裝置，包含： 腔室本體；以及 電力供給部，用於激發供給至該腔室本體內之氣體； 該電力供給部，供給具有和由控制器指示之設定頻率、設定頻寬及設定載波間距分別相應之中央頻率、頻寬及載波間距的電力，該電力，以成為和由控制器指示之設定脈衝頻率、設定工作比、High位準的設定功率及Low位準的設定功率分別相應之脈衝頻率、工作比、High位準及Low位準的方式將功率予以脈衝調變，並使藉由該設定脈衝頻率及該設定工作比決定之脈衝ON(導通)時間，較具有頻寬的電力所擁有之功率變動周期更長。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中， 該電力供給部，包含： 微波產生部，將脈衝調變後的微波產生作為該電力； 輸出部，將從該微波產生部傳播的微波輸出； 第1定向耦合器，將從該微波產生部傳播至該輸出部的行進波之一部分輸出；以及 測定部，依據從該第1定向耦合器輸出的該行進波之該一部分，決定分別表示該輸出部中的該行進波之功率的High位準及Low位準之第一High測定值及第一Low測定值； 該微波產生部， 將第一High測定值及第一Low測定值，以既定之移動平均時間及既定之取樣間隔予以平均化； 依據平均化之該第一High測定值及該High位準的設定功率，控制脈衝調變後的該微波之High位準的功率； 依據平均化之該第一Low測定值及該Low位準的設定功率，控制脈衝調變後的該微波之Low位準的功率。
  3. 如請求項2之電漿處理裝置，其中， 該電力供給部，更包含第2定向耦合器，其將返回至該輸出部的反射波之一部分輸出； 該測定部，依據從該第2定向耦合器輸出的該反射波之一部分，進一步決定該輸出部中的分別表示該反射波之功率的High位準及Low位準之第二High測定值及第二Low測定值； 該微波產生部， 將該第二High測定值及該第二Low測定值，以既定之移動平均時間及既定之取樣間隔予以平均化； 依據平均化之該第一High測定值、平均化之該第二High測定值及該High位準的設定功率，控制脈衝調變後的該微波之High位準的功率； 依據平均化之該第一Low測定值、平均化之該第二Low測定值及該Low位準的設定功率，控制脈衝調變後的該微波之Low位準的功率。
  4. 如請求項2或3之電漿處理裝置，其中， 藉由該設定脈衝頻率及該設定工作比決定之脈衝Low時間，較具有頻寬的微波所擁有之功率變動周期更長。
  5. 如請求項1至3中任一項之電漿處理裝置，其中， 該Low位準為0。
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