TWI604086B - 電漿處理裝置及高頻產生器 - Google Patents

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TWI604086B
TWI604086B TW102110737A TW102110737A TWI604086B TW I604086 B TWI604086 B TW I604086B TW 102110737 A TW102110737 A TW 102110737A TW 102110737 A TW102110737 A TW 102110737A TW I604086 B TWI604086 B TW I604086B
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金子和史
舩崎一憲
加藤秀生
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東京威力科創股份有限公司
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Description

電漿處理裝置及高頻產生器
本發明係關於一種電漿處理裝置及高頻產生器，尤其是關於一種產生微波之高頻產生器，及使用微波來產生電漿之電漿處理裝置。
LSI(Large Scale Integrated circuit)或MOS(Metal Oxide Semiconductor)電晶體等半導體元件、液晶顯示器(LCD：Liquid Crystal Display)、有機EL(Electro Luminescence)元件等，係對於做為處理對象之被處理基板施行蝕刻或CVD(Chemical Vapor Deposition)、濺鍍等處理而製成。至於蝕刻或CVD、濺鍍等處理，有利用電漿作為其能量供給源之處理方法，亦即電漿蝕刻或電漿CVD、電漿濺鍍等。
在此，利用電漿來進行處理的電漿處理裝置之相關技術，係揭示於WO2004/068917號公報(專利文獻1)。根據專利文獻1，揭示了：作為產生微波時之高頻產生源，係使用磁控管。磁控管，可相對廉價地構成，且可輸出高功率，故被有效地用作為產生微波之產生源。
【習知技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】WO2004/068917號公報
作為高頻的產生源，有時使用由機械加工品所構成之設備。例如，就如上述專利文獻1所示般，使用磁控管之情形進行說明，磁控管，係由絲極(filament)、構成陽極側之陽極葉片(anode vane)、空腔諧振部(cavity resonator)等機械加工品所構成。將這種機械加工品加以組裝而製成之磁控管，與剛組裝完成後的所謂初始狀態進行比較，隨著使用時間的經過，磁控管的狀態會發生變化。例如有因構成絲極之材料、即釷鎢合金的表面碳化層的消耗，所發生之振盪狀態的變化等。磁控管的狀態變化較大時，有可能會影響到電漿處理，故必須進行絲極、即所謂消耗品的更換、或磁控管本身的更換。
至於該消耗品的更換或磁控管本身的更換之時機，宜為實際對被處理基板進行電漿處理之時間以外者。亦即，若在被處理基板的電漿處理中進行磁控管等的更換，則不得不中斷電漿處理。如此，使用這種電漿處理中斷過之被處理基板，有可能無法順利地製成半導體元件。因此，必須避免對被處理基板進行電漿處理時，電漿處理中斷這樣的情況。
在此，為了避免電漿處理中斷這樣的情況，可以在還可使用時，先進行磁控管等的更換。可是這種方式當然會造成浪費。亦即，應盡量在適當的時機進行磁控管的更換。
吾人亦考慮到：在電漿處理裝置中，對微波產生器內所設之匹配裝置內所產生之反射波的電力進行監視，檢測預期外之反射波電力的產生等反射波的異常現象，藉以決定磁控管的更換時機。可是，這種反射波的異常，除了起因於磁控管以外，有時係起因於例如天線構件的變化。因此這種方式並非一定適當。
本發明的一態樣中，電漿處理裝置，使用電漿來對被處理對象物進行處理。電漿處理裝置具備：處理容器，於其內部進行電漿處理；電漿產生機構，包含了具有振盪出高頻的高頻振盪器並且配置於處理容器外以產生高頻之高頻產生器，使用由高頻產生器所產生之高頻，使處理容器內產生電漿；判斷機構，判斷高頻振盪器的狀態；及通知機構，通知判斷機構的判斷結果。
藉由如此的構成，而由判斷機構來判斷高頻振盪器的狀態，並通知判斷結果，故可考慮高頻振盪器狀態的判斷結果，來決定消耗品或高頻振盪器的更換時機。如此，可避免在電漿處理中發生更換之情況。因此，根據這種電漿處理裝置，可進行有效率的電漿處理。
又，判斷機構之構成可包含第一判斷部，其依據從高頻振盪器振盪出之基本波成分與異頻成分來判斷高頻振盪器的狀態。
又，第一判斷部之構成可包含：頻譜位準檢測部，檢測出基本波成分的頻譜位準及異頻成分的頻譜位準；及頻譜位準比較部，將由頻譜位準檢測部所檢測出之基本波成分的頻譜位準的值與異頻成分的頻譜位準的值加以比較。
又，頻譜位準比較部之構成可算出由頻譜位準檢測部所檢測出之基本波成分的頻譜位準的值與異頻成分的頻譜位準的值之差，並比較所算出之差值是否小於既定值。
又，既定值可為40dBm。
又，高頻產生器之構成可包含： 隔離器，將頻率信號單方向地從高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及波導，設於高頻振盪器及隔離器之間，將高頻往隔離器側傳播；而頻譜位準檢測部，係使用從波導偏離之高頻，來檢測出基本波成分的頻譜位準及異頻成分的頻譜位準。
又，高頻產生器之構成可包含：隔離器，將頻率信號單方向地從高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及定向耦合器，設於隔離器及負載之間，將由匹配電路所匹配之高頻的一部分取出；而頻譜位準檢測部，係使用由定向耦合器所取出之高頻，來檢測出基本波成分的頻譜位準及異頻成分的頻譜位準。
又，判斷機構之構成可包含第二判斷部，其依據從高頻振盪器振盪出之基本波的初始頻率來判斷高頻振盪器的狀態。
又，第二判斷部之構成可包含：頻率檢測部，檢測出基本波的初始頻率與基本波的現在頻率；及頻率比較部，將由頻率檢測部所檢測出之基本波的初始頻率與基本波的現在頻率加以比較。
又，高頻產生器之構成可包含：隔離器，將頻率信號單方向地從高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及波導，設於高頻振盪器及隔離器之間，將高頻往隔離器側傳播；而頻率檢測部，係使用從波導偏離之高頻，來檢測出基本波的初始頻率與基本波的現在頻率。
又，高頻產生器之構成可包含： 隔離器，將頻率信號單方向地從高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及定向耦合器，設於隔離器及負載之間，將由匹配電路所匹配之高頻的一部分取出；而頻率檢測部，係使用由定向耦合器所取出之高頻，來檢測出基本波的初始頻率與基本波的現在頻率。
又，高頻產生器之構成可包含：隔離器，將頻率信號單方向地從高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；波導，設於高頻振盪器及隔離器之間，將高頻往隔離器側傳播；及定向耦合器，設於隔離器及負載之間，將由匹配電路所匹配之高頻的一部分取出；而頻率檢測部，係使用從波導偏離之高頻，來檢測出基本波的初始頻率，並使用從定向耦合器取出之高頻，來檢測出基本波的現在頻率。
又，判斷機構之構成可包含第三判斷部，其依據高頻振盪器的效率來判斷高頻振盪器的狀態。
又，第三判斷部之構成可包含：效率檢測部，檢測出高頻振盪器的初始效率與高頻振盪器的現在效率；及效率比較部，將由效率檢測部所檢測出之高頻振盪器的初始效率與高頻振盪器的現在效率加以比較。
又，高頻產生器之構成可包含：電路，對高頻振盪器施加陽極電壓；隔離器，將頻率信號單方向地從高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及定向耦合器，設於隔離器及負載之間，將由匹配電路所匹配之高頻的 一部分取出；而頻率檢測部，係使用從定向耦合器取出之對於負載的輸入電力、從電路檢測出之陽極電壓及陽極電流，來檢測出高頻振盪器的初始效率與高頻振盪器的現在效率。
又，判斷機構之構成可包含第四判斷部，其依據高頻振盪器的累計使用時間來判斷高頻振盪器的狀態。
又，第四判斷部之構成可包含：累計使用時間檢測部，檢測出高頻振盪器的累計使用時間；及累計使用時間比較部，將由累計使用時間檢測部所檢測出之高頻振盪器的累計使用時間的值與既定值加以比較。
在本發明的另一態樣中，高頻產生器具備：高頻振盪器，振盪出高頻；判斷機構，判斷高頻振盪器的狀態；及通知機構，通知判斷機構的判斷結果。
又，根據這種高頻產生器，可輕易地決定高頻振盪器的壽命或消耗品的更換時機。
又，判斷機構之構成可包含第一~第四判斷部中的至少任一者；第一判斷部，依據從高頻振盪器振盪出之基本波成分與異頻成分來判斷高頻振盪器的狀態；第二判斷部，依據從高頻振盪器振盪出之基本波的頻率來判斷高頻振盪器的狀態；第三判斷部，依據高頻振盪器的效率來判斷高頻振盪器的狀態；及第四判斷部，依據高頻振盪器的累計使用時間來判斷高頻振盪器的狀態。
根據這種電漿處理裝置，係藉由判斷機構來判斷高頻振盪器的狀態， 並通知判斷結果，故可考慮高頻振盪器狀態的判斷結果，來決定消耗品或高頻振盪器的更換時機。如此，可避免在電漿處理中發生更換之情況。因此，根據這種電漿處理裝置，可進行有效率的電漿處理。
又，根據這種高頻產生器，可輕易地決定高頻振盪器的壽命或消耗品的更換時機。
11‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
13、26、27‧‧‧氣體供給部
14‧‧‧固持台
15‧‧‧控制部
16‧‧‧介電窗
17‧‧‧槽孔天線板
18‧‧‧介電質構件
19‧‧‧電漿產生機構
20‧‧‧縫孔
21‧‧‧底部
22‧‧‧側壁
23‧‧‧排氣孔
24‧‧‧蓋部
25‧‧‧O型環
28‧‧‧底面
29‧‧‧氣體供給系統
30a、30b‧‧‧氣體供給孔
31‧‧‧筒狀支持部
32‧‧‧冷卻護套
33‧‧‧溫度調整機構
34‧‧‧模態轉換器
35‧‧‧導波管
36‧‧‧同軸導波管
37‧‧‧凹部
38‧‧‧高頻電源
39‧‧‧匹配單元
40‧‧‧迴路
41a、41b、41c、41d、41e、41f、41g、41h‧‧‧微波產生器
42‧‧‧磁控管
43‧‧‧高壓電源
44‧‧‧絲極電源
45、55a、55b、91h、92h‧‧‧電路
46a‧‧‧陰極電極
46b‧‧‧陽極電極
48‧‧‧微波
49‧‧‧隔離器
50‧‧‧負載
51‧‧‧4E調諧器
52a、52b、52c、52d‧‧‧可動短路部
53a、53b、53c‧‧‧探針
53d‧‧‧演算電路
54‧‧‧定向耦合器
57a、57b‧‧‧控制電路
55c、55d、69a、69b、69c、69e、70a、70b、70c‧‧‧檢測器
56‧‧‧電壓控制電路
58a、58b、58c‧‧‧端子
59‧‧‧虛擬負載
60‧‧‧波導
61a、61b、61c、61d、61e、61f、61g、61h‧‧‧判斷部
62a、62b、62c、62d、62e、62f、62g、62h‧‧‧通知器
63a、63b、63c‧‧‧頻譜位準檢測部
63d、63e、63f‧‧‧頻率檢測部
63g‧‧‧效率檢測部
63h‧‧‧累計使用時間檢測部
64a、64b、64c‧‧‧頻譜位準比較部
64d、64e、64f‧‧‧頻率比較部
64g‧‧‧效率比較部
64h‧‧‧累計使用時間比較部
65a、65b、65c、65d、65e、65f、65g、85d、85f‧‧‧偏離部
66a、66d、66e‧‧‧衰減器
67a、67b、67c、68a、68b、68c‧‧‧帶通濾波器
71a、71b、71c、71g、72a、72b、72c、72g、93h、94h‧‧‧增益調整放大器
73a、73b‧‧‧減法器
74a、74b‧‧‧比較器
75a、75b‧‧‧臨界值調整部
77a、77b、78a、78b‧‧‧頻譜
79c、79d、79e、79f、79g、80c、80g、89g‧‧‧AD轉換器
81c、81d、81e、81f、81g、81h‧‧‧CPU
82c、82d、82e、82f、82g、82h‧‧‧記憶體
83a、83b、86a、86b‧‧‧線
84d、84e、84f‧‧‧頻率計數器
87g‧‧‧陽極電流測定部
88g‧‧‧陽極電壓測定部
95h、95i、95j、95k‧‧‧計數器
96h、96i‧‧‧計時器
W‧‧‧被處理基板
圖1係顯示本發明一實施形態之電漿處理裝置的主要部分之概略剖面圖。
圖2係自圖1中的箭頭II的方向觀察圖1所示電漿處理裝置中所含之槽孔天線板之概略圖。
圖3係顯示圖1所示電漿處理裝置中所含之微波產生器的概略構成之方塊圖。
圖4係顯示微波產生器中所含之磁控管的周邊構成之示意圖。
圖5係顯示微波產生器中所含之4E調諧器的周邊構成之示意圖。
圖6係顯示磁控管的使用初始階段的頻率之圖。
圖7係顯示磁控管的長時間使用後的頻率之圖。
圖8係顯示基本波的頻譜位準與異頻的頻譜位準之差與反射波電力的關係圖。
圖9係顯示本發明另一實施形態之電漿處理裝置中所含之微波產生器的概略構成之方塊圖。
圖10係顯示本發明又另一實施形態之電漿處理裝置中所含之微波產生器的概略構成之方塊圖。
圖11係顯示磁控管的初始頻率與微波電力的關係圖。
圖12係顯示自磁控管的初始頻率之偏差與微波輸出供電時間的關係圖。
圖13係顯示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置中所含之微波產生器的概略構成之方塊圖。
圖14係顯示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置中所含之微波產生器的概略構成之方塊圖。
圖15係顯示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置中所含之微波產生器的概略構成之方塊圖。
圖16係顯示初始效率與微波電力的關係圖。
圖17係顯示自初始效率起的偏差與微波輸出供電時間的關係圖。
圖18係顯示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置中所含之微波產生器的概略構成之方塊圖。
圖19係顯示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置中所含之微波產生器的概略構成之方塊圖。
以下，參照圖式來說明本發明的實施形態。圖1係顯示本發明一實施形態之電漿處理裝置的主要部分之概略剖面圖。圖2，係自下方側亦即圖1中的箭頭II的方向，觀察圖1所示電漿處理裝置中所含之槽孔天線板之圖。另外，在圖1中，從便於理解，省略了構件的一部份的剖面線。又，在本實施形態中，係以圖1中的箭頭II所示方向或其相反方向所示之圖1中的紙面上下方向，作為電漿處理裝置中的上下方向。
參照圖1及圖2，電漿處理裝置11，係對於被處理對象物即被處理基板W，使用電漿來進行處理。具體而言，係進行蝕刻或CVD、濺鍍等處理。作為被處理基板W，例如可舉半導體元件製造用之矽基板。
電漿處理裝置11包含：處理容器12，在內部對於被處理基板W進行電漿處理；氣體供給部13，對處理容器12內供給電漿激發用氣體或電漿處理用氣體；圓板狀的固持台14，設於處理容器12內，將被處理基板W固持於其上；電漿產生機構19，使用微波來使處理容器12內產生電漿；及控制部15，控制電漿處理裝置11整體的動作。控制部15，進行氣體供給部13中的氣體流量、處理容器12內的壓力等電漿處理裝置11整體的控制。
處理容器12包含：底部21，位於固持台14的下方側；及側壁22，自底部21的外周往上方向延伸。側壁22為略圓筒狀。於處理容器12的底部21設有排氣用的排氣孔23，以貫穿底部21的一部分。處理容器12的上部側有開口，並藉由在處理容器12的上部側所配置之蓋部24、後述之介電窗16、及介設於介電窗16與蓋部24之間、作為密封構件的O型環25，使處理容器12具有可密封的構成。
氣體供給部13包含：第一氣體供給部26，將氣體經由第1流路朝被處理基板W的中央供給；及第二氣體供給部27，從被處理基板W的外側經由第2流路供給氣體。在第一氣體供給部26中，與第1流路連通來供給氣體之氣體供給孔30a，係設於介電窗16的徑向中央，比成為與固持台14對向的對向面之介電窗16的底面28更往介電窗16的內方側後退之位置。第一氣體供給部26，係藉由與第一氣體供給部26連接之氣體供給系統29來調整流量等，並且供給電漿激發用非活性氣體或電漿處理用氣體。第二氣體供給部27，係藉由在側壁22的上部側的一部分，設置對處理容器12內供給電漿激發用非活性氣體或電漿處理用氣體之複數氣體供給孔30b所形成。複數氣體供給孔30b，係在周向等間隔分開設置。對於第一氣體供給部26及第二氣體供給部27，從相同氣體供給源供給相同種類的電漿激發用非活性氣體或電漿處理用氣體。另外，亦可因應要求或控制內容等，從第一氣體供給部26及第二氣體供給部27供給別種氣體，亦可調整這些氣體的流量比等。
在固持台14中，射頻(radio frequency)偏壓用高頻電源38經由匹配單元39與固持台14內的電極電性連接。此高頻電源38，能以既定的電力(偏壓功率)輸出例如13.56MHz的高頻。匹配單元39，收納在高頻電源38側的阻抗與以電極、電漿、處理容器12等為主之負載側的阻抗之間匹配用之匹配電路，該匹配電路中含有自偏壓產生用阻隔電容器(blocking condenser)。另外，在電漿處理時，可因應需要來進行對於該固持台14之偏壓電壓的供給，亦可不進行。
固持台14，可藉由靜電夾頭(未圖示)將被處理基板W固持於其上。又，固持台14，內部備有用以加熱的加熱器(未圖示)等溫度調整機構33，可藉由溫度調整機構33來設定在希望的溫度。固持台14，由從底部21的下方側往垂直上方延伸之絕緣性筒狀支持部31所支持。上述排氣孔23形成於處理容器12的底部中央，而筒狀支持部31貫穿排氣孔23。環狀排氣孔23的下方側經由排氣管(未圖示)與排氣裝置(未圖示)相連接。排氣裝置具有渦輪分子泵(turbo molecular pump)等真空泵。可藉由排氣裝置，將處理容器12內減壓至既定的壓力。
電漿產生機構19包含微波產生器41a，其設於處理容器12外，產生電漿激發用微波。又，電漿產生機構19包含介電窗16，其配置於處理容器12的上部、與固持台14對向之位置，將由微波產生器41a所產生之微波導入處理容器12內。又，電漿產生機構19包含槽孔天線板17，其配置於介電窗16之_上，形成有將微波往介電窗16輻射之複數縫孔。又，電漿產生機構19包含介電質構件18，其配置於槽孔天線板17的上方側，具有將後述同軸導波管36所導入之微波往徑向傳播，使微波延遲之功能。
微波產生器41a，係經由模態轉換器(mode converter)34及矩形導波管35，連接於導入微波之同軸導波管36的上部。例如，在微波產生器41a所產生之TE模態(TE 1mode)的微波，係通過矩形導波管35，由模態轉換器34轉換為TEM模態TEM mode)，往同軸導波管36傳播。微波產生器41a的詳細構成於後述之。另外，相對於微波產生器41a的矩形導波管35側，會成為後述的負載側。
介電窗16為略圓板狀，由介電材料所構成。介電窗16之底面28的一部分，設有用以使導入的微波易於產生駐波的成錐形凹陷環狀的凹部37或成圓形凹陷之凹部。藉由該凹部37，可在介電窗16的下部側有效率地產生微波造成的電漿。另外，作為介電窗16的具體材質，可舉出石英或氧化鋁等。
槽孔天線板17為薄板狀、圓板狀。複數縫孔20，如圖2所示，以每2個縫孔20隔著一定距離垂直之方式成對設置，而成對之縫孔20在周方向隔著一定距離設置。又，在徑向，複數之成對的縫孔20亦隔著一定距離設置。
由微波產生器41a所產生之微波，通過同軸導波管36往介電質構件18傳播。微波在冷卻護套32與槽孔天線板17之間所挾持之介電質構件18的內部朝徑向外側成輻射狀擴散，從設於槽孔天線板17之複數縫孔20往介電窗16輻射；該冷卻護套32於內部具有使冷媒等循環之迴路40，可使槽孔天線板17、介電窗16及介電質構件18等冷卻來進行溫度調整。透射過介電窗16之微波，在介電窗16的正下方產生電場，使處理容器12內產生電漿。
在電漿處理裝置11中使微波電漿產生之情形，在介電窗16的底面28的正下方，具體而言，位於介電窗16的底面28的幾公分左右下方之區域，形成：電漿的電子溫度相對較高、即所謂的「電漿產生區域」(電子溫度Te≧1.5eV)。而在位於其下側之區域，形成：在電漿產生區域所產生之電漿擴散、即所謂的「電漿擴散區域」。該電漿擴散區域，係電漿的電子溫度相對較低之區域(電子溫度Te<1.5eV)，在該區域進行電漿處理。如此，在電漿處理時，不會對於被處理基板W造成所謂的電漿損傷，且電漿的電子密度較高(電子密度Ne>1.5×1012/cm3)，故可進行有效率的電漿處理。
電漿產生機構19包含介電窗16及槽孔天線板17；該介電窗16將作為高頻振盪器的磁控管所產生之高頻透射至處理容器12內；槽孔天線板17設有複數縫孔20，將高頻輻射至介電窗16。又，由電漿產生機構19所產生之電漿，係由輻射線槽孔天線(radial line slot antenna)所產生。
在此，針對上述構成的電漿處理裝置11所具備之電漿產生機構19中所含之微波產生器41a的具體構成進行說明。
圖3係顯示微波產生器41a的概略構成之方塊圖。圖4係顯示微波產生器41a中所含之後述磁控管的周邊構成之示意圖。圖5係顯示微波產生器4la中所含之作為後述匹配裝置之4E調諧器的周邊構成之示意圖。
參照圖1~圖5，微波產生器41a包含：磁控管42，作為高頻振盪器以振盪出微波；高壓電源43，對磁控管42供給電壓；及絲極電源44，對振盪出高頻時構成陰極電極46a之絲極供給電壓。振盪部，由磁控管42；及將磁控管42的微波功率往導波管傳遞之發射器(launcher，未圖示)所構成。從磁控管42振盪出之微波，往圖3中的箭頭A1的方向行進。另外，微波的反射波，則往圖3中的箭頭A1的相反方向、即箭頭A2所示方向行進。
在磁控管42與高壓電源43之間形成有電路45。陽極電流從高壓電源43側經由電路45往磁控管42側供給。在磁控管42的內部(參照圖4)，電路45中裝入了絲極。藉由絲極所構成之陰極電極46a，及從高壓電源43供給陽極電流所形成之陽極電極46b，而產生往外部輸出之微波48。另外，作為構成陰極電極46a之陰極側的上述絲極，及形成作為陽極側的陽極電極46b之陽極葉片(未圖示)等，係由機械加工所製造之機械加工品。
又，微波產生器41a包含：使磁控管42所振盪出的微波經由隔離器49而連接之定向耦合器54；及作為匹配電路的4E調諧器51。隔離器49，將頻率信號單方向地從磁控管42往位於負載50側之4E調諧器51側傳送。此處所稱之負載50，係模態轉換器34等、即所謂的位於矩形導波管35的下游側之構件。
4E調諧器51包含：可動短路部52a、52b、52c、52d，具備朝微波的行進方向隔開設置之4個可動短路板(未圖示)；及3個探針53a、53b、53c，相對於可動短路部52a位於磁控管42側。3個探針53a、53b、53c，係朝微波的行進方向隔著基本頻率λ的1/8，亦即λ/8的距離而設置。又，藉由與 3個探針53a、53b、53c連接之演算電路53d，算出分別對應於3個探針53a~53c之未圖示的調諧桿(tuning wand)的突出量。
又，於4E調諧器51，設有相對於可動短路部52a在磁控管42側之定向耦合器54。該定向耦合器54係雙向耦合器。另外，定向耦合器54不與3個探針53a、53b、53c對向亦可。使用該定向耦合器54，藉由電路55a將在導波管內行進之波的電力信號傳送至設於微波產生器41a之電壓控制電路56。另外，由電路55a所傳送之行進波的電力信號，係由檢測器55c檢測出而作為行進波電力。又，使用該定向耦合器54，藉由電路55b將在導波管內行進之反射波的電力信號，傳送至設於微波產生器41a之電壓控制電路56。另外，電路55b所傳送之反射波的電力信號，係由檢測器55d檢測出而作為反射波電力。從該電壓控制電路56，使用控制電路57a及控制電路57b，將高壓電源43所供給之電壓控制信號及供給予絲極電源44之電壓控制信號傳送出，而進行高壓電源43的電壓控制。亦即，電壓控制電路56，為了使設定電力與從定向耦合器54檢測出之行進波電力相同，對高壓電源43與絲極電源44供給電流，使得到滿足磁控管42規格之適當電壓。
另外，設於磁控管42與4E調諧器51之間的隔離器49，係以被動元件即循環器(circulator)之中，1個端子作為虛擬負載(dummy load)59所構成。詳言之，將位於磁控管42側之第一端子58a與振盪部連接，將位於4E調諧器51側之第二端子58b與4E調諧器51連接，將剩下的第三端子58c與虛擬負載59連接。藉此，隔離器49可將頻率信號單方向地從磁控管42傳送至位於負載50側之4E調諧器51。
在此，微波產生器41a包含：判斷機構，判斷磁控管42的狀態；及通知機構，通知判斷機構的判斷結果。作為判斷機構有後述第一判斷部61a，以圖3中的雙短劃虛線表示。作為通知機構的通知器62a，會利用警鈴等音效進行通知，或利用光、振動等進行通知。
其次，詳細說明判斷機構。判斷機構包含第一判斷部61a，其依據從作 為高頻振盪器的磁控管42振盪出之基本波成分與異頻成分，來判斷磁控管42的狀態。第一判斷部61a，依據從磁控管42振盪出之基本波成分與異頻成分來判斷磁控管42的狀態。
在此，簡單敘述異頻成分。作為高頻振盪器振盪出之高頻的其他頻率特性，有所謂混附發射(Spurious emission)之在設計上無意得到的異頻成分。該異頻成分包含在高頻中。該異頻成分，有隨著高頻振盪器的使用而增加之傾向。該異頻成分的增加，在高頻振盪器振盪出之高頻傳播之波導、匹配電路中，引起反射波。一旦引起該反射波，會讓磁控管42的實際功率或微波產生時的負載之阻抗產生變化，並非吾人所希望。亦即，該反射波開始產生之時機，即可用來作為磁控管42的更換時機。
在此，第一判斷部61a包含：頻譜位準檢測部63a，檢測出基本波成分的頻譜位準及異頻成分的頻譜位準；及頻譜位準比較部64a，將由頻譜位準檢測部63a所檢測出之基本波成分的頻譜位準的值與異頻成分的頻譜位準的值加以比較。
頻譜位準檢測部63a包含：偏離部65a，設於波導60的途中；衰減器66a，使從偏離部65a偏離而輸入的頻率信號衰減；第一帶通濾波器67a，從衰減器66a輸入頻率信號；第二帶通濾波器68a，從衰減器66a輸入頻率信號；第一檢測器69a，檢測出通過第一帶通濾波器67a的頻率；第二檢測器70a，檢測出通過第二帶通濾波器68a的頻率；第一增益調整放大器71a，使第一檢測器69a所檢測出的頻率信號放大；第二增益調整放大器72a，使第二檢測器70a所檢測出的頻率信號放大。另外，上述衰減器66a亦可使用定向耦合器。又，頻譜位準比較部64a具備：減法器73a，算出第一增益調整放大器71a所放大的頻率與第二增益調整放大器72a所放大的頻率兩者之差；比較器74a，將減法器73a所算出之差值與一臨界值比較；臨界值調整部75a，調整比較器74a使用之作為比較對象的臨界值。
第一帶通濾波器67a，僅使基本波成分的頻域通過，將其他的頻域除 去。在第一檢測器69a中，檢測出通過第一帶通濾波器67a之基本波成分。而第一檢測器69a所檢測出之基本波成分，由第一增益調整放大器71a加以放大，然後輸入至減法器73a。第二帶通濾波器68a，僅使異頻成分的頻域通過，將其他的頻域除去。在第二檢測器70a中，檢測出通過第二帶通濾波器68a之異頻成分。而第二檢測器70a所檢測出之異頻成分，由第二增益調整放大器72a加以放大，然後輸入至減法器73a。在減法器73a中，算出經放大之基本波的頻譜位準與異頻的頻譜位準之差。該算出之差值輸入至比較器74a。又，對比較器74a，同時輸入由臨界值調整部75a所調整之臨界值。由比較器74a進行差值與臨界值的比較，並依據比較結果，來判斷磁控管42的狀態。此判斷結果輸入並通知給通知器62a。
在此，說明判斷結果。圖6係顯示磁控管42的使用初始階段的頻率。圖7係顯示磁控管42的長時間使用後的頻率。在圖6及圖7中，横軸顯示頻率(MHz)，縱軸顯示強度(dBm)。參照圖6及圖7，2450MHz(2.45GHz)附近的較大頻譜77a顯示基本波的頻率成分；3000MHz(3GHz)附近的頻譜78a顯示異頻的頻率成分。
首先，參照圖6，在磁控管42的使用初始階段，基本波的頻譜77a的位準與異頻的頻譜78a的位準兩者之差比較大。在圖6中，基本波的頻譜77a的位準約為0.0dBm，異頻的頻譜78a的位準約為-60.0dBm，基本波的頻譜77a的位準與異頻的頻譜78a的位準兩者之差約為60.0dBm左右。可是，參照圖7，在長時間的使用後，基本波的頻譜77a的位準與異頻的頻譜78a的位準兩者之差變得較小。在圖7中，基本波的頻譜77b的位準約為0.0dBm，異頻的頻譜78a的位準約為-40.0dBm，基本波的頻譜77a的位準與異頻的頻譜78a的位準兩者之差約為40.0dBm左右。
圖8係顯示基本波的頻譜位準與異頻的頻譜位準之差與反射波電力的關係圖。參照圖8，若頻譜位準的差為40.0dBm以上，則反射波電力的值為0(W)。亦即，不會產生反射波電力。相對於此，若頻譜位準的差小於40.0dBm，則會產生反射波電力。在此，可確認若頻譜位準的差為40dBm 以上，則不會產生反射波電力。因此，在本實施形態中，設定40.0dBm作為臨界值。而在其差小於40.0dBm之時，以通知器62a產生警鈴音等進行通知。此時即為磁控管42的更換時機。若由該通知器62a進行通知時，正在被處理基板W的電漿處理中，則在電漿處理結束後進行磁控管42的更換為宜。若是在被處理基板W的電漿處理進行之前，則宜在進行電漿處理之前進行磁控管42的更換。
亦即，根據這種電漿處理裝置11，係由作為判斷機構的第一判斷部61a來判斷磁控管42的狀態，由作為通知機構的通知器62a來通知判斷結果，故可決定磁控管42的更換時機。如此，可避免在電漿處理中出現磁控管42更換之情況。因此，根據這種電漿處理裝置11，可進行有效率的電漿處理。
另外，在此情形，在判斷機構中，並無須特別輸入初始值。亦即，可使用所檢測出之基本波成分與異頻成分，來決定磁控管42的更換時機，因此十分便利。
在此情形，從偏離部65a使磁控管42振盪的頻率信號的一部分偏離而被輸入，故可改善從波導60偏離之頻率信號的處理方便性。
又，若參照圖8，亦可確認頻譜位準的差越小，越會產生較大反射波電力之傾向。因此，在考慮反射波電力大小之下，將臨界值設定為其他值，來決定磁控管42的更換時機亦可。
又，由於使用的帶通濾波器67a、68a僅使既定的頻域通過，將其他的頻域除去，故可進行有效率的濾波。
又，這種作為高頻產生器的微波產生器4la，具備：磁控管42，作為振盪出高頻的高頻振盪器；判斷機構，判斷磁控管42的狀態；及通知機構，通知判斷機構的判斷結果，故可輕易地決定磁控管42的壽命或消耗品的更換時機。
在此，上述實施形態中，係從設於波導60之偏離部65a使磁控管42振盪的頻率信號的一部分偏離而使其輸入，但並不限於此，從其他路徑使磁控管42振盪的頻率信號的一部分偏離而使其輸入亦可。
圖9，係顯示上述電漿處理裝置所具備之微波產生器41b的概略構成之方塊圖。圖9相當於圖3所示之圖。另外，圖9所示本發明另一實施形態之電漿處理裝置所具備之微波產生器41b中所含之判斷機構以外的構成，係與電漿處理裝置11相同，故省略其說明。
參照圖9，本發明另一實施形態之電漿處理裝置所具備之微波產生器41b，包含：第一判斷部61b，作為判斷機構，判斷磁控管42的狀態；及通知器62b，作為通知機構，通知第一判斷部61b的判斷結果。第一判斷部61b，依據從磁控管42振盪出之基本波成分與異頻成分來判斷磁控管42的狀態。
第一判斷部61b包含：頻譜位準檢測部63b，檢測出基本波成分的頻譜位準及異頻成分的頻譜位準；及頻譜位準比較部64b，將頻譜位準檢測部63b所檢測出之基本波成分的頻譜位準的值與異頻成分的頻譜位準的值加以比較。頻譜位準檢測部63b包含：偏離部65b，設於從定向耦合器54到檢測器55c的電路55a途中；第一帶通濾波器67b及第二帶通濾波器68b，輸入從偏離部65b偏離的頻率信號；第一檢測器69b，檢測出通過第一帶通濾波器67b的頻率；第二檢測器70b，檢測出通過第二帶通濾波器68b的頻率；第一增益調整放大器71b，使由第一檢測器69b所檢測出的頻率信號放大；第二增益調整放大器72b，使由第二檢測器70b所檢測出的頻率信號放大。又，頻譜位準比較部64b具備：減法器73b，算出由第一增益調整放大器71b所放大的頻率與由第二增益調整放大器72b所放大的頻率兩者之差；比較器74b，將減法器73b所算出之差值與一臨界值加以比較；臨界值調整部75b，調整比較器74b所比較的臨界值。
另外，第一帶通濾波器67b、第二帶通濾波器68b、第一檢測器69b、第二檢測器70b、第一增益調整放大器71b、第二增益調整放大器72b、減法器73b、比較器74b、及臨界值調整部75b各自的構成，係與圖3所示實施形態中的第一帶通濾波器67a等相同的構成，故省略其說明。
亦可為這種構成，亦即，與圖3所示之實施形態相比較，偏離地點及衰減器的有無為主要差異點。藉由此種構成，與圖3中的實施形態相比較，可省略衰減器。因此成本較為低廉。
另外，上述實施形態中，雖令微波產生器中所含之頻譜位準比較部包含減法器、比較器、臨界值調整部，但並不限於此，例如亦可將所輸入之類比資料轉換為數位資料，來進行比較。
圖10，係顯示上述電漿處理裝置所具備之微波產生器41c的概略構成之方塊圖。圖10相當於圖3及圖9所示之圖。另外，圖10所示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41c所含之判斷機構以外的構成，係與電漿處理裝置11相同，故省略其說明。
參照圖10，本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備之微波產生器41c，包含：第一判斷部61c，作為判斷機構，判斷磁控管42的狀態；及通知器62c，作為通知機構，通知第一判斷部61c的判斷結果。第一判斷部61c，依據從磁控管42振盪出之基本波成分與異頻成分來判斷磁控管42的狀態。
第一判斷部61c包含：頻譜位準檢測部63c，檢測出基本波成分的頻譜位準及異頻成分的頻譜位準；及頻譜位準比較部64c，將頻譜位準檢測部63c所檢測出之基本波成分的頻譜位準的值與異頻成分的頻譜位準的值加以比較。頻譜位準檢測部63c包含：偏離部65c，設於從定向耦合器54到檢測器55c的電路55a途中；第一帶通濾波器67c及第二帶通濾波器68c，輸入從偏離部65c偏離的頻率信號；第一檢測器69c，檢測出通過第一帶通 濾波器67c的頻率；第二檢測器70c，檢測出通過第二帶通濾波器68c的頻率；第一增益調整放大器71c，使第一檢測器69c所檢測出的頻率信號放大；第二增益調整放大器72c，使第二檢測器70c所檢測出的頻率信號放大；第一AD轉換器79c，進行第一增益調整放大器71c所放大頻率的AD轉換；第二AD轉換器80c，進行第二增益調整放大器72c所放大頻率的AD轉換。又，頻譜位準比較部64c包含：CPU 81c，輸入第一及第二AD轉換器79c、80c所轉換之數位資料；及記憶體82c，作為記憶部，可與CPU 81c之間進行資料的傳送接收，並記憶資料。
第一帶通濾波器67c、第二帶通濾波器68c、第一檢測器69c、第二檢測器70c、第一增益調整放大器71c、第二增益調整放大器72c各自的構成，係與圖3所示實施形態中的第一帶通濾波器67a等相同的構成，故省略其說明。第一增益調整放大器71c所放大頻率的類比資料，係由第一AD轉換器79c轉換成數位資料。同樣地，第二增益調整放大器72c所放大頻率的類比資料，係由第二AD轉換器80c轉換成數位資料。亦即，將各類比資料進行AD轉換。而經AD轉換之各頻率的數位資料係輸入至CPU 81c。在此，記憶體82c中記憶有臨界值。CPU 81c，係從記憶體82c取得臨界值，使用所輸入之各頻率的數位資料，來進行演算處理。具體而言，算出由第一AD轉換器79c所輸入之數位資料的值與由第二AD轉換器80c所輸入之數位資料的值之差，來進行所得之差值與從記憶體82c取得的臨界值之比較。此臨界值根據上述圖8等所示之實施形態，係相當於40.0dBm之數位資料。並由通知器62c通知比較的判斷結果。
如此構成亦可。藉此，可實現以記憶體82c進行數位資料的記憶，可取得該資料，來實現磁控管42狀態的管理、記錄等有效利用。又，臨界值的設定等、數位資料的輸入等，亦可輕易地設定成任意值。
又，上述實施形態中，判斷機構，係包含第一判斷部，其依據從高頻振盪器振盪出之基本波成分與異頻成分來判斷高頻振盪器的狀態，但並不限於此，判斷機構，亦可包含第二判斷部，其依據從高頻振盪器振盪出之 基本波的初始頻率來判斷高頻振盪器的狀態。
本案發明人等，針對以該基本波的初始頻率為基準之磁控管狀態的判斷，用心進行了研究。磁控管42，係如上所述將機械加工品加以組裝而製成，故依輸入的微波電力，振盪頻率的值會有若干差異。具體而言，相對於希望的頻率，有約為±7MHz左右的頻率誤差。重複實驗之後，得到以下的觀察。
圖11係顯示磁控管42的初始頻率與微波電力的關係圖。在圖11中，縱軸顯示初始頻率(MHz)，横軸顯示微波電力(W)。又，此圖中的實驗，係以磁控管100個，亦即n=100進行。在每500W測定出對應到各微波電力之初始頻率，以圖11中的白色圓圈記號表示。另外，作為參考，初始頻率的+3sigma的值，-3sigma的值，分別以線83a、83b表示。因此，當從初始頻率超過±7MHz時為更換時機，較佳者係以超過±5MHz時為更換時機。
參照圖11，大約到1500W為止的範圍係相對較低電力的值，初始頻率在2000W微波電力左右達到高峰，並且初始頻率約從3000W微波電力起緩慢下降。
圖12係顯示施加5000W微波電力時，自磁控管42的初始頻率之偏差與微波輸出供電時間的關係圖。縱軸顯示自磁控管42的初始頻率之偏差，横軸顯示微波輸出的供電時間。縱軸，係顯示自初始頻率每1MHz的偏差。又，供電時間，係以指數式顯示。
參照圖12，大約超過1000小時以後，頻率偏差會產生變化，大約超過10000小時以後，偏差會大幅異動。具體而言，會成一段一段地降低數MHz左右。因此，例如，作為磁控管的更換時機，是微波輸出的供電時間超過10000小時左右。此時的偏差的值為2左右。
圖13，係顯示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41d的概略構成之方塊圖。圖13相當於圖3、圖9等所示之圖。另外，圖13所示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41d所含之判斷機構以外的構成，係與電漿處理裝置11相同，故省略其說明。
參照圖13，本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41d包含：第二判斷部61d，作為判斷機構，判斷磁控管42的狀態；及通知器62d，作為通知機構，通知第二判斷部61d的判斷結果。第二判斷部61d，依據從磁控管42振盪出之基本波的初始頻率來判斷磁控管42的狀態。
第二判斷部61d包含：頻率檢測部63d，檢測出基本波的初始頻率與基本波的現在頻率；及頻率比較部64d，將頻率檢測部63d所檢測出之基本波的初始頻率與基本波的現在頻率加以比較。頻率檢測部63d包含：偏離部65d，設於波導60途中；衰減器66d，使從偏離部65d偏離而輸入的頻率信號衰減；頻率計數器84d，依據從衰減器66d輸入的頻率信號來計數頻率；偏離部85d，設於從檢測器55c到電壓控制電路56的電路55a途中；AD轉換器79d，對從偏離部85d偏離而輸入之頻率信號進行AD轉換。又，頻率比較部64d包含：CPU 81d，輸入頻率計數器所得之基本波的初始頻率之數位資料與AD轉換器79d所轉換之數位資料；及記憶體82d，作為記憶部，可與CPU 81d之間進行資料的傳送接收，並記憶資料。
衰減器66d、AD轉換器79d等各自的構成，係與圖3所示實施形態中的衰減器63a等相同的構成，故省略其說明。頻率計數器84d及經AD轉換之頻率的數位資料係輸入至CPU 81d。在此，記憶體82d中記憶有頻率偏差的臨界值。CPU 81d，係從記憶體82d取得頻率偏差的臨界值，使用所輸入之頻率的數位資料，來進行演算處理。具體而言，如圖11所示，初始頻率會依微波電力而有所不同，故相對於微波電力先將初始頻率記錄於記憶體82d。在定向耦合器54及檢測器55c所得之微波電力信號，係在偏離部85d偏離而在AD轉換器79d轉換成數位信號，然後輸入至CPU 81d。現在振盪中的頻率，係從偏離部65d在衰減器66d衰減之後輸入至頻率計數器 84d，再輸入至CPU 81d。CPU 81d，讀取記憶體82d所記錄之初始微波電力之相關頻率，來算出現在微波電力與頻率的差。並與預先記錄於記憶體82d之臨界值進行比較。另外，記憶體82d所記錄之初始微波電力之相關初始頻率與臨界值係為離散值，故CPU 81d，當微波電力取中間值時，從現在微波電力按比例來計算初始頻率。該臨界值，根據上述圖12所示之實施形態，例如選擇2作為偏差值。然後，由通知器62d通知比較的判斷結果。
如此構成亦可。藉由此構成，亦可考慮磁控管42狀態的判斷結果，來決定磁控管42的更換時機。如此，可避免在電漿處理中發生更換之情況。因此，根據這種電漿處理裝置，可進行有效率的電漿處理。
上述構成可實現以記憶體82d進行數位資料的記憶，可取得該資料，來加以有效利用。又，臨界值的設定等、數位資料的輸入等，亦可輕易地設定成任意值。
另外，上述實施形態中，係從分別設於波導60及電路55a之偏離部，使磁控管42振盪的頻率信號的一部分偏離而使其輸入，但並不限於此，僅從設於波導60之偏離部，使磁控管42振盪的頻率信號的一部分偏離而使其輸入亦可。
圖14，係顯示上述電漿處理裝置所具備之微波產生器41e的概略構成之方塊圖。圖14相當於圖3等所示之圖。另外，圖14所示之本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41e所含之判斷機構以外的構成，係與電漿處理裝置11相同，故省略其說明。
參照圖14，本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41e包含：第二判斷部61e，作為判斷機構，判斷磁控管42的狀態；及通知器62e，作為通知機構，通知第二判斷部61e的判斷結果。第二判斷部61e，依據從磁控管42振盪出之基本波的初始頻率來判斷磁控管42的狀態。
第二判斷部61e包含：頻率檢測部63e，檢測出基本波的初始頻率與基本波的現在頻率；及頻率比較部64e，將頻率檢測部63e所檢測出之基本波的初始頻率與基本波的現在頻率加以比較。頻率檢測部63e包含：偏離部65e，設於波導60途中；衰減器66e，使從偏離部65e偏離而輸入的頻率信號衰減；頻率計數器84e，依據從衰減器66e輸入的頻率信號，計數現在頻率；第二檢測器69e，依據從衰減器66e輸入的頻率信號來計數初始頻率；AD轉換器79e，對從第二檢測器69e輸入之頻率信號進行AD轉換。又，頻率比較部64e包含：CPU 81e，輸入頻率計數器84e所得之基本波的初始頻率之數位資料與AD轉換器79e所轉換之數位資料；及記憶體82e，作為記憶部，可與CPU 81e之間進行資料的傳送接收，並記憶資料。
衰減器66e等各自的構成，係與圖3所示實施形態中的衰減器63a等相同的構成，故省略其說明。頻率計數器84e及經AD轉換之頻率的數位資料係輸入至CPU 81e。在此，記憶體82e中記憶有頻率偏差的臨界值。CPU 81e，係從記憶體82e取得頻率偏差的臨界值，使用所輸入之頻率的數位資料，來進行演算處理。具體而言，如圖11所示，初始頻率會依微波電力而有所不同，故相對於微波電力先將初始頻率記錄於記憶體82e。從波導60在偏離部65e偏離之頻率信號，在衰減器66e與檢測器69e經電壓調整，在AD轉換器79e轉換成數位信號，然後輸入至CPU 81e。現在振盪中的頻率，係從偏離部65e在衰減器66e衰減之後輸入至頻率計數器84e，再輸入至CPU 81e。CPU 81e，讀取記憶體82e所記錄之初始微波電力之相關頻率，來算出現在微波電力與頻率的差，與預先記錄於記憶體82e之臨界值進行比較。另外，記憶體82e所記錄之初始微波電力之相關初始頻率與臨界值係為離散值，故CPU 81e，當微波電力取中間值時，從現在微波電力按比例來計算初始頻率。該臨界值，根據上述圖12所示之實施形態，作為偏差值係為2。然後，由通知器62e通知比較的判斷結果。
如此構成亦可。藉由此構成，亦可考慮磁控管42狀態的判斷結果，來決定磁控管42的更換時機。如此，可避免在電漿處理中發生更換之情況。因此，根據這種電漿處理裝置，可進行有效率的電漿處理。
上述構成亦可實現以記憶體82e進行數位資料的記憶，可取得該資料，來加以有效利用。又，臨界值的設定等、數位資料的輸入等，亦可輕易地設定成任意值。
又，僅從設於電路55a之偏離部，使磁控管42振盪的頻率信號的一部分偏離而使其輸入亦可。
圖15，係顯示上述電漿處理裝置所具備之微波產生器41f的概略構成之方塊圖。圖14相當於圖3等所示之圖。另外，圖15所示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41f所含之判斷機構以外的構成，係與電漿處理裝置11相同，故省略其說明。
參照圖15，本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41f包含：第二判斷部61f，作為判斷機構，判斷磁控管42的狀態；及通知器62f，作為通知機構，通知第二判斷部61f的判斷結果。第二判斷部61f，依據從磁控管42振盪出之基本波的初始頻率來判斷磁控管42的狀態。
第二判斷部61f包含：頻率檢測部63f，檢測出基本波的初始頻率與基本波的現在頻率；及頻率比較部64f，將頻率檢測部63f所檢測出之基本波的初始頻率與基本波的現在頻率加以比較。頻率檢測部63f包含：2個偏離部65f、85f，設於電路55a途中；頻率計數器84f，依據從位於定向耦合器54側的偏離部65f偏離而輸入的頻率信號，計數現在頻率；第二檢測器55c，檢測出從位於電壓控制電路56側的偏離部85f偏離而輸入的頻率信號；AD轉換器79f，對從第二檢測器55c輸入之頻率信號進行AD轉換。又，頻率比較部64f包含：CPU 81f，輸入頻率計數器84f所得之基本波的初始頻率之數位資料與AD轉換器79f所轉換之數位資料；及記憶體82f，作為記憶部，可與CPU 81f之間進行資料的傳送接收，並記憶資料。
AD轉換器79f等各自的構成，係與圖10所示實施形態中的AD轉換 器79c等相同的構成，故省略其說明。頻率計數器及經AD轉換之頻率的數位資料，係輸入至CPU 81f。在此，記憶體82f中記憶有頻率偏差的臨界值。CPU 81f，係從記憶體82f取得頻率偏差的臨界值，使用所輸入之頻率的數位資料，來進行演算處理。具體而言，如圖11所示，初始頻率會依微波電力而有所不同，故相對於微波電力先將初始頻率記錄於記憶體82f。在定向耦合器54及檢測器55c所得之微波電力信號，係在偏離部85f偏離而在AD轉換器79f轉換成數位信號，然後輸入至CPU 81f。現在振盪中的頻率，係從偏離部65f輸入至頻率計數器84f，再輸入至CPU 81f。CPU 81f，讀取記憶體82f所記錄之初始微波電力之相關頻率，來算出現在微波電力與頻率的差，與預先記錄於記憶體82f之臨界值進行比較。另外，記憶體82f所記錄之初始微波電力之相關初始頻率與臨界值係為離散值，故CPU 81f，當微波電力取中間值時，從現在微波電力按比例來計算初始頻率。該臨界值，根據上述圖12所示之實施形態，作為偏差值係為2。然後，由通知器62f通知比較的判斷結果。
又，上述實施形態中，判斷機構包含第二判斷部，其依據從高頻振盪器振盪出之基本波的頻率來判斷高頻振盪器的狀態，但並不限於此，判斷機構亦可包含第三判斷部，其依據高頻振盪器的效率來判斷高頻振盪器的狀態。
本案發明人等，針對以該磁控管42的效率為基準之磁控管42狀態的判斷，用心進行了研究。磁控管42係如上所述，將機械加工品加以組裝而製成，故會依輸入的微波電力，使初始效率的值有若干差異。吾人得到如下觀察結果。
圖16係顯示磁控管42的初始頻率與微波電力的關係圖。在圖16中，縱軸顯示初始效率(%)，横軸顯示微波電力(W)。在此，效率，係以(陽極電壓×陽極電流)×100/設定電力所算出之值。又，此圖中的實驗，係以磁控管100個，亦即n=100進行。在每500W測定出對應到各微波電力之初始頻率，以圖16中的白色圓圈記號表示。另外，作為參考，初始頻率的 +3sigma的值，-3sigma的值，分別以線86a、86b表示。
參照圖16，發現初始效率在1500W以上有±3%左右的值的誤差。而若在1000W以下，該值的誤差更大。
圖17係顯示施加5000W微波電力時，磁控管42的初始效率的偏差與微波輸出供電時間的關係圖。縱軸顯示自磁控管42的初始效率之偏差，横軸顯示微波輸出的供電時間。縱軸，係顯示自初始效率每1%的偏差。又，供電時間，係以指數式顯示。
參照圖17，大約超過1000小時左右以後，偏差會產生變化，使效率降低1%左右。而大約超過10000小時以後，偏差會大幅異動。具體而言，會下降約2%至數%左右。因此，作為磁控管的更換時機，是微波輸出的供電時間超過10000小時左右。
圖18，係顯示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41g的概略構成之方塊圖。圖18相當於圖3、圖9等所示之圖。另外，圖18所示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41g所含之判斷機構以外的構成，係與電漿處理裝置11相同，故省略其說明。
參照圖18，本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41g包含：第三判斷部61g，作為判斷機構，判斷磁控管42的狀態；及通知器62g，作為通知機構，通知第三判斷部61g的判斷結果。第三判斷部61g，依據磁控管42的初始效率來判斷磁控管42的狀態。
第三判斷部61g包含：效率檢測部63g，檢測出磁控管42的初始效率及磁控管42的現在效率；及效率比較部64g，將效率檢測部63g所檢測出之磁控管42的初始效率與磁控管42的現在效率加以比較。
又，效率檢測部63g包含：偏離部65g，設於電路55a途中；AD轉換 器79g，對從偏離部65g偏離而輸入之頻率信號進行AD轉換；陽極電流測定部87g，測定從高壓電源43側往磁控管42側供給的陽極電流；陽極電壓測定部88g，測定供給陽極電流時的陽極電壓；第一增益調整放大器72g，使從陽極電流測定部87g輸入的電流值放大；第二增益調整放大器71g，使從陽極電壓測定部88g輸入的電壓值放大；第一AD轉換器89g，進行第一增益調整放大器72g所放大之陽極電流值的AD轉換；第二AD轉換器80g，進行第二增益調整放大器71g所放大之陽極電壓值的AD轉換。又，效率比較部64g包含：CPU 81g，輸入第一及第二AD轉換器89g、80g所轉換之數位資料；及記憶體82g，作為記憶部，可與CPU 81g之間進行資料的傳送接收，並記憶資料。
AD轉換器等各自的構成，係與圖10所示實施形態中的AD轉換器等相同的構成，故省略其說明。經AD轉換之輸入電力的值、陽極電流及陽極電壓的數位資料，係輸入至CPU 81g。在此，記憶體82g中記憶有自初始效率的偏差的臨界值。CPU 81g，係從記憶體82g取得初始效率的偏差的臨界值，使用所輸入之陽極電流值等的數位資料，來進行演算處理。具體而言，如圖16所示，初始效率會依微波電力而有所不同，故相對於微波電力先將初始效率記錄於記憶體82g。在定向耦合器54及檢測器55c所得之微波電力信號，係在偏離部65g偏離而在AD轉換器79g轉換成數位信號，作為微波電力輸入至CPU 81g。陽極電流，從陽極電流測定部87g在第一增益調整放大器72g與AD轉換器89g轉換成數位信號，作為陽極電流輸入至CPU 81g。陽極電壓，從陽極電壓測定部88g在第二增益調整放大器71g與AD轉換器80g轉換成數位信號，作為陽極電壓輸入至CPU 81g。關於磁控管的效率，輸入到磁控管之陽極電壓與陽極電流的乘積會成為輸入電力。又，實際所得之微波電力會成為輸出電力。計算出輸出電力除以輸入電力之商數，來作為效率。CPU 81g，讀取記憶體82g所記錄之初始微波電力之相關效率，來算出現在微波電力與效率的差，與預先記錄於記憶體82g之臨界值進行比較。另外，記憶體82g所記錄之初始微波電力之相關初始效率與臨界值係為離散值，故CPU 81g，當微波電力取中間值時，從現在微波電力按比例來計算初始效率。該臨界值，根據上述圖17所示之實施 形態，作為偏差的值為1~2%。然後，由通知器62g通知比較的判斷結果。
藉由此構成，亦可考慮磁控管42狀態的判斷結果，來決定磁控管42的更換時機。如此，可避免在電漿處理中發生更換之情況。因此，根據這種電漿處理裝置，可進行有效率的電漿處理。
又，雖從陽極電壓測定部88g，藉由第二增益調整放大器71g與AD轉換器80g，導入CPU 81g作為陽極電壓，但亦可從對產生陽極電壓的高壓電源43進行控制之電壓控制電路56，以AD轉換器將電壓指令進行AD轉換，而導入CPU 81g。如此，不需要陽極電壓測定部88g，成為廉價的系統構成。
又，如以下方式構成亦可。圖19，係顯示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41h的概略構成之方塊圖。圖19相當於圖3及圖9等所示之圖。另外，圖19所示本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41h所含之判斷機構以外的構成，係與電漿處理裝置11相同，故省略其說明。
參照圖19，本發明更另一實施形態之電漿處理裝置所具備的微波產生器41h包含：第四判斷部61h，作為判斷機構，判斷磁控管42的狀態；及通知器62h，作為通知機構，通知第四判斷部61h的判斷結果。第四判斷部61h，依據從磁控管42振盪出之基本波成分與異頻成分，判斷磁控管42的狀態。
第四判斷部61h包含：累計使用時間檢測部63h，檢測出磁控管42的累計使用時間；及累計使用時間比較部64h，將由累計使用時間檢測部63h所檢測出之磁控管42的累計使用時間的值與既定值加以比較。
累計使用時間檢測部63h包含：增益調整放大器93h，使從電壓控制電路56經由電路91h輸出之微波電力的開啟/關閉狀態信號放大；增益調整放 大器94h，使從電壓控制電路56經由電路92h輸出之絲極電源的開啟/關閉狀態信號放大；計數器95h，計數微波電力的開啟/關閉；計時器96h，計測微波電力的供給時間，亦即使用時間；計數器95i，計數累計使用時間；計數器95j，計數絲極電源的開啟/關閉；計時器96i，計測絲極電力的供給時間，亦即使用時間；計數器95k，計數累計使用時間。又，累計使用時間比較部64h包含CPU 81h及記憶體82h，考慮微波電力的累計使用時間或絲極電源的累計供給時間等，將之作為判斷結果來與臨界值相比較，而通知更換時機。
根據這種構成，可考慮磁控管42狀態的判斷結果，來決定磁控管42的更換時機。如此，可避免在電漿處理中發生更換之情況。因此，根據這種電漿處理裝置，可進行有效率的電漿處理。
以上，根據上述構成，可進行有效率的電漿處理。
另外，上述實施形態中，作為高頻振盪器係使用了磁控管，但並不限於此，亦適用於使用其他高頻振盪器之情形。
又，上述實施形態中，電漿處理裝置，具備第一~第四判斷部中的任一或複數個亦可。又，判斷機構包含第一~第四判斷部中的至少任一者亦可；第一判斷部，依據從高頻振盪器振盪出之基本波成分與異頻成分來判斷高頻振盪器的狀態；第二判斷部，依據從高頻振盪器振盪出之基本波的頻率來判斷高頻振盪器的狀態；第三判斷部，依據高頻振盪器的效率來判斷高頻振盪器的狀態；及第四判斷部，依據高頻振盪器的累計使用時間來判斷高頻振盪器的狀態。
另外，上述實施形態中，作為進行濾波之構件雖使用了帶通濾波器，亦可將低通濾波器(LPF)或高通濾波器(HPF)分別組合使用，亦可因應需要，僅使用其中一方。
又，上述實施形態中，雖藉由使用輻射線槽孔天線之微波來進行電漿處理，但並不限於此，亦可使用具有梳型的天線部並藉由微波來產生電漿之電漿處理裝置，或從槽孔輻射微波以產生電漿之電漿處理裝置。
以上，雖參照圖式，說明了本發明的實施形態，但本發明並不限定於所圖示之實施形態。對於所圖示之實施形態，可在與本發明相同的範圍內，或在均等的範圍內，施加各種的修正或變形。
11‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
13、26、27‧‧‧氣體供給部
14‧‧‧固持台
15‧‧‧控制部
16‧‧‧介電窗
17‧‧‧槽孔天線板
18‧‧‧介電質構件
19‧‧‧電漿產生機構
21‧‧‧底部
22‧‧‧側壁
23‧‧‧排氣孔
24‧‧‧蓋部
25‧‧‧O型環
28‧‧‧底面
29‧‧‧氣體供給系統
30a、30b‧‧‧氣體供給孔
31‧‧‧筒狀支持部
32‧‧‧冷卻護套
33‧‧‧溫度調整機構
34‧‧‧模態轉換器
35‧‧‧導波管
36‧‧‧同軸導波管
37‧‧‧凹部
38‧‧‧高頻電源
39‧‧‧匹配單元
40‧‧‧迴路
41a‧‧‧微波產生器
W‧‧‧被處理基板

Claims (16)

  1. 一種電漿處理裝置，使用電漿來對被處理對象物進行處理，該電漿處理裝置具備：處理容器，於其內部進行電漿處理；電漿產生機構，包含了具有振盪出高頻的高頻振盪器並且配置於該處理容器外以產生高頻之高頻產生器，使用由該高頻產生器所產生之高頻，使該處理容器內產生電漿；判斷機構，判斷該高頻振盪器的狀態；及通知機構，通知該判斷機構的判斷結果；該判斷機構包含第一判斷部，其依據從該高頻振盪器振盪出之基本波成分與異頻成分來判斷該高頻振盪器的狀態，該第一判斷部包含：頻譜位準檢測部，檢測出該基本波成分的頻譜位準及該異頻成分的頻譜位準；及頻譜位準比較部，將由該頻譜位準檢測部所檢測出之該基本波成分的頻譜位準的值與該異頻成分的頻譜位準的值加以比較；且該頻譜位準比較部，算出由該頻譜位準檢測部所檢測出之該基本波成分的頻譜位準的值與該異頻成分的頻譜位準的值之差，並比較所算出之該差值是否小於既定值。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，該既定值為40dBm。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該高頻產生器包含：隔離器，將頻率信號單方向地從該高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及波導，設於該高頻振盪器及該隔離器之間，將該高頻往該隔離器側傳播；而該頻譜位準檢測部，係使用從該波導偏離之高頻，來檢測出該基本波成分的頻譜位準及該異頻成分的頻譜位準。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中， 該高頻產生器包含：隔離器，將頻率信號單方向地從該高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及定向耦合器，設於該隔離器及該負載之間，將由該匹配電路所匹配之高頻的一部分取出；而該頻譜位準檢測部，係使用由該定向耦合器所取出之高頻，來檢測出該基本波成分的頻譜位準及該異頻成分的頻譜位準。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該判斷機構包含第二判斷部，其依據從該高頻振盪器振盪出之基本波的初始頻率與基本波的現在頻率來判斷該高頻振盪器的狀態。
  6. 如申請專利範圍第5項之電漿處理裝置，其中，該第二判斷部包含：頻率檢測部，檢測出該基本波的初始頻率與該基本波的現在頻率；及頻率比較部，將由該頻率檢測部所檢測出之該基本波的初始頻率與該基本波的現在頻率加以比較。
  7. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置，其中，該高頻產生器包含：隔離器，將頻率信號單方向地從該高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及波導，設於該高頻振盪器及該隔離器之間，將該高頻往該隔離器側傳播；該頻率檢測部包含：偏離部，設於該波導途中；衰減器，使從該偏離部偏離而輸入的頻率信號衰減；及頻率計數器，依據從該衰減器輸入的頻率信號來計數頻率；而該頻率檢測部，係使用與從該波導偏離且經由該衰減器與該頻率計數器而得之高頻相關之頻率，檢測出該基本波的初始頻率，並使用與從該波導經由該隔離器而得之高頻相關之頻率，檢測出該基本波的現在頻率，將該基本波的初始頻率與該基本波的現在頻率，輸入至該頻率比較部。
  8. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中， 該高頻產生器包含：隔離器，將頻率信號單方向地從該高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及波導，設於該高頻振盪器及該隔離器之間，將該高頻往該隔離器側傳播；該頻率檢測部包含：偏離部，設於該波導途中；衰減器，使從該偏離部偏離而輸入的頻率信號衰減；頻率計數器，依據從該衰減器輸入的頻率信號，計數現在頻率；第二檢測器，依據從該衰減器輸入的頻率信號來計數初始頻率；及AD轉換器，對從該第二檢測器輸入之頻率信號進行AD轉換；而該頻率檢測部，係使用與經由該衰減器與該頻率計數器而得之高頻相關之頻率，檢測出該基本波的現在頻率，並使用與經由該衰減器、該第二檢測器及該AD轉換器而得之高頻相關之頻率，檢測出該基本波的初始頻率，將該基本波的初始頻率與該基本波的現在頻率，輸入至該頻率比較部。
  9. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中，該高頻產生器包含：隔離器，將頻率信號單方向地從該高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及定向耦合器，設於該隔離器及該負載之間，將由該匹配電路所匹配之高頻的一部分取出；該頻率檢測部包含：2個偏離部，設於從該定向耦合器至電壓控制電路之電路途中；頻率計數器，依據從位於該定向耦合器側的該偏離部偏離而輸入的頻率信號，計數現在頻率；第二檢測器，檢測出從位於該電壓控制電路側的偏離部偏離而輸入的頻率信號；及AD轉換器，對從該第二檢測器輸入之頻率信號進行AD轉換；而該頻率檢測部，係使用與經由該定向耦合器與該頻率計數器而得之 高頻相關之頻率，檢測出該基本波的初始頻率，並使用與經由該第二檢測器與該AD轉換器而得之高頻相關之頻率，檢測出該基本波的現在頻率，將該基本波的初始頻率與該基本波的現在頻率，輸入至該頻率比較部。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該判斷機構包含第三判斷部，其依據該高頻振盪器的初始效率與該高頻振盪器的現在效率來判斷該高頻振盪器的狀態。
  11. 如申請專利範圍第10項之電漿處理裝置，其中，該第三判斷部包含：效率檢測部，檢測出該高頻振盪器的初始效率與該高頻振盪器的現在效率；及效率比較部，將由該效率檢測部所檢測出之該高頻振盪器的初始效率與該高頻振盪器的現在效率加以比較。
  12. 如申請專利範圍第11項之電漿處理裝置，其中，該高頻產生器包含：電路，對該高頻振盪器施加陽極電壓；隔離器，將頻率信號單方向地從該高頻振盪器往位於負載側之匹配電路傳送；及定向耦合器，設於該隔離器及該負載之間，將由該匹配電路所匹配之高頻的一部分取出；該效率檢測部包含：偏離部，設於該電路途中；及AD轉換器，對從該偏離部偏離而輸入之頻率信號進行AD轉換；該效率檢測部更包含：陽極電流測定部，測定從高壓電源側往該高頻震盪器側供給的陽極電流；陽極電壓測定部，測定供給陽極電流時的陽極電壓；第一增益調整放大器，使從該陽極電流測定部輸入的電流值放大；第二增益調整放大器，使從該陽極電壓測定部輸入的電壓值放大；第一AD轉換器，進行該第一增益調整放大器所放大之陽極電流值的AD轉換；及 第二AD轉換器，進行該第二增益調整放大器所放大之陽極電壓值的AD轉換；該效率檢測部使用從該定向耦合器取出且經由該AD轉換器所得之對於該負載的輸入電力，來檢測出該高頻震盪器的現在效率，並使用從該電路檢測出且經由該第一AD轉換器與該第二AD轉換器而得之陽極電壓與陽極電流，來檢測出該高頻震盪器的初始效率，將該高頻震盪器的現在效率與該高頻震盪器的初始效率，輸入至該效率比較部。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該判斷機構包含第四判斷部，其依據該高頻振盪器的累計使用時間來判斷該高頻振盪器的狀態。
  14. 如申請專利範圍第13項之電漿處理裝置，其中，該第四判斷部包含：累計使用時間檢測部，檢測出該高頻振盪器的累計使用時間；及累計使用時間比較部，將由該累計使用時間檢測部所檢測出之該高頻振盪器的累計使用時間的值與既定值加以比較。
  15. 一種高頻產生器，具備：高頻振盪器，振盪出高頻；判斷機構，判斷該高頻振盪器的狀態；及通知機構，通知該判斷機構的判斷結果，該判斷機構包含第一判斷部，依據從該高頻振盪器振盪出之基本波成分與異頻成分來判斷該高頻振盪器的狀態，該第一判斷部包含：頻譜位準檢測部，檢測出該基本波成分的頻譜位準及該異頻成分的頻譜位準；及頻譜位準比較部，將該頻譜位準檢測部所檢測出之該基本波成分的頻譜位準的值與該異頻成分的頻譜位準的值加以比較；且該頻譜位準比較部，算出由該頻譜位準檢測部所檢測出之該基本波成分的頻譜位準的值與該異頻成分的頻譜位準的值之差，並比較所算出之該差值是否小於既定值。
  16. 如申請專利範圍第15項之高頻產生器，其中， 該判斷機構包含第一~第四判斷部中的至少任一者；該第一判斷部；該第二判斷部，依據從該高頻振盪器振盪出之基本波的頻率來判斷該高頻振盪器的狀態；該第三判斷部，依據該高頻振盪器的效率來判斷該高頻振盪器的狀態；及該第四判斷部，依據該高頻振盪器的累計使用時間來判斷該高頻振盪器的狀態。
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