WO2010110256A1 - チューナおよびマイクロ波プラズマ源 - Google Patents

チューナおよびマイクロ波プラズマ源 Download PDF

Info

Publication number
WO2010110256A1
WO2010110256A1 PCT/JP2010/054960 JP2010054960W WO2010110256A1 WO 2010110256 A1 WO2010110256 A1 WO 2010110256A1 JP 2010054960 W JP2010054960 W JP 2010054960W WO 2010110256 A1 WO2010110256 A1 WO 2010110256A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
slag
microwave
inner conductor
drive
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/054960
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
繁 河西
太郎 池田
勇輝 長田
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
Priority to KR1020117023724A priority Critical patent/KR101277032B1/ko
Priority to CN201080013874.0A priority patent/CN102365785B/zh
Priority to JP2011506057A priority patent/JP5502070B2/ja
Publication of WO2010110256A1 publication Critical patent/WO2010110256A1/ja
Priority to US13/246,417 priority patent/US8308898B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/04—Coupling devices of the waveguide type with variable factor of coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/32247—Resonators
    • H01J37/32256—Tuning means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/705—Feed lines using microwave tuning
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/72—Radiators or antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/461—Microwave discharges
    • H05H1/463—Microwave discharges using antennas or applicators

Definitions

  • the present invention relates to a tuner and a microwave plasma source that perform automatic impedance matching in a microwave plasma processing apparatus.
  • plasma processing such as a plasma etching apparatus or a plasma CVD film forming apparatus is performed in order to perform a plasma process such as an etching process or a film forming process on a target substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate A device is used.
  • an RLSA Random Line Slot Slot Antenna microwave plasma processing apparatus capable of uniformly forming a high-density and low electron temperature plasma has attracted attention (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2007-2007). -109457).
  • the RLSA microwave plasma processing apparatus is provided with a planar antenna (Radial Slot Antenna) in which a number of slots are formed in a predetermined pattern at the upper part of the chamber, and the microwave guided from the microwave generation source is transmitted to the slot of the planar antenna. And radiates into a chamber held in a vacuum through a microwave transmission plate made of a dielectric material provided below, and this microwave electric field converts the gas introduced into the chamber into plasma, An object to be processed such as a semiconductor wafer is processed by the plasma thus formed.
  • a planar antenna Ring Slot Antenna
  • microwave plasma processing apparatus having a microwave plasma source that divides microwaves into a plurality of channels and guides the microwaves into the chamber through the plurality of antenna modules having the planar antenna and spatially synthesizes the microwaves in the chamber. It has been proposed (WO 2008/013112 pamphlet).
  • This type of microwave plasma processing apparatus requires an impedance matching unit (tuner) in order to tune the impedance of a load (plasma).
  • an impedance matching unit one using a slag tuner having a plurality of slags is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-347808).
  • a coaxial microwave transmission path is configured by a tubular outer conductor and an inner conductor provided in the outer conductor, and the inner conductor is placed in a gap between the inner surface of the outer conductor and the outer surface of the inner conductor.
  • Slags made of at least two dielectrics are provided so as to be movable along the longitudinal direction, and impedance tuning is performed by moving these slags by a driving mechanism. As a result, a compact and low-loss tuner can be realized.
  • the driving mechanism for moving the slag is provided outside the outer conductor.
  • a drive unit such as a motor, a drive transmission mechanism such as a ball screw, or a drive guide mechanism such as an LM guide is used.
  • a bracket is attached to a slug, and this bracket is joined to a ball screw that is a drive transmission mechanism.
  • a ball screw is rotated by a motor, and a bracket is guided by an LM guide to move a slag.
  • An object of the present invention is to provide a tuner for impedance matching and a microwave plasma source using the same, which can be miniaturized more than ever.
  • a microwave transmission path that transmits microwaves from a microwave power source to a chamber that performs microwave plasma processing is provided, and the impedance of the load in the chamber is set to the characteristics of the microwave power source.
  • a tuner for matching impedance having a cylindrical outer conductor and a cylindrical inner conductor coaxially provided therein, a main body that is a part of a microwave transmission path, and the outer An annular slag formed between a conductor and the inner conductor, movable along the longitudinal direction of the inner conductor, and a drive mechanism for moving the slag, and a drive mechanism for moving the slag,
  • a driving unit that applies driving force, a driving transmission unit that transmits driving force from the driving unit to the slag, a driving guide unit that guides movement of the slag, and the driving of the slag.
  • a holding portion for holding the reach portion, and the drive transmission unit, the drive guide unit, a tuner which the holding portion is accommodated inside the inner conductor is
  • a microwave power source a microwave transmission path for transmitting a microwave from the microwave power source to a chamber that performs plasma processing on the substrate, and the microwave transmission path are provided.
  • a tuner that matches the impedance of the load in the chamber to the characteristic impedance of the microwave power source, and an antenna unit that radiates the microwave to the chamber to generate plasma, and the tuner has a cylindrical shape.
  • An slag made of a dielectric material, which is movable along the longitudinal direction of the conductor, and a drive mechanism for moving the slag, and the drive mechanism is a drive A drive unit that transmits the driving force from the drive unit to the slag, a drive guide unit that guides the movement of the slag, and a holding unit that holds the slag in the drive transmission unit.
  • the microwave plasma source by which the said drive transmission part, the said drive guide part, and the said holding
  • the drive mechanism is fitted into the slug, slides and moves inside the inner conductor in contact with the inner circumference of the inner conductor, and has a screw hole And a slag moving shaft that is provided along the longitudinal direction inside the inner conductor and is screwed into a screw hole of the sliding member of the slag, the slag moving shaft and the sliding member And a drive transmission unit configured by a screw mechanism, and a driving guide unit configured by a sliding guide mechanism is configured by the sliding member and an inner peripheral surface of the inner conductor, and the holding unit is configured by the sliding member,
  • the drive unit includes a motor that rotates the slag moving shaft. By rotating the slag moving shaft by the motor, the slag held by the sliding member is moved forward by the sliding member. It is preferably driven at the inner circumference sliding guide state of the inner conductor.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows schematic structure of the plasma processing apparatus by which the microwave plasma source which has a tuner concerning one Embodiment of this invention is mounted. It is a block diagram which shows the structure of the microwave plasma source of FIG. It is sectional drawing which shows the microwave introduction mechanism in the microwave plasma processing apparatus of FIG. It is a top view which shows the slag and the sliding member in the main body of a tuner. It is a perspective view which shows a part of inner conductor in the main body of a tuner. It is a top view which shows the planar slot antenna mounted in the microwave introduction mechanism.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus equipped with a microwave plasma source having a tuner according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows the configuration of the microwave plasma source of FIG. It is a block diagram.
  • the plasma processing apparatus 100 is configured as a plasma etching apparatus that performs, for example, an etching process on a wafer, and is a substantially cylindrical grounded chamber made of a metal material such as aluminum or stainless steel that is hermetically configured. 1 and a microwave plasma source 2 for forming microwave plasma in the chamber 1. An opening 1 a is formed in the upper part of the chamber 1, and the microwave plasma source 2 is provided so as to face the inside of the chamber 1 from the opening 1 a.
  • a susceptor 11 for horizontally supporting a wafer W as an object to be processed is supported by a cylindrical support member 12 erected at the center of the bottom of the chamber 1 via an insulating member 12 a.
  • a susceptor 11 and the support member 12 include aluminum whose surface is anodized (anodized).
  • the susceptor 11 includes an electrostatic chuck for electrostatically attracting the wafer W, a temperature control mechanism, a gas flow path for supplying heat transfer gas to the back surface of the wafer W, and the wafer.
  • a high frequency bias power supply 14 is electrically connected to the susceptor 11 via a matching unit 13. By supplying high frequency power from the high frequency bias power source 14 to the susceptor 11, ions in the plasma are attracted to the wafer W side.
  • An exhaust pipe 15 is connected to the bottom of the chamber 1, and an exhaust device 16 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 15. Then, by operating the exhaust device 16, the inside of the chamber 1 is exhausted, and the inside of the chamber 1 can be decompressed at a high speed to a predetermined degree of vacuum. Further, on the side wall of the chamber 1, a loading / unloading port 17 for loading / unloading the wafer W and a gate valve 18 for opening / closing the loading / unloading port 17 are provided.
  • a shower plate 20 that discharges a processing gas for plasma etching toward the wafer W is provided horizontally.
  • the shower plate 20 has a gas flow path 21 formed in a lattice shape and a large number of gas discharge holes 22 formed in the gas flow path 21. It is a space part 23.
  • a pipe 24 extending outside the chamber 1 is connected to the gas flow path 21 of the shower plate 20, and a processing gas supply source 25 is connected to the pipe 24.
  • a ring-shaped plasma generation gas introduction member 26 is provided along the chamber wall at a position above the shower plate 20 of the chamber 1. A hole is provided.
  • a plasma generation gas supply source 27 that supplies the plasma generation gas is connected to the plasma generation gas introduction member 26 via a pipe 28. Ar gas or the like is preferably used as the plasma generating gas.
  • the plasma generation gas introduced into the chamber 1 from the plasma generation gas introduction member 26 is turned into plasma by the microwave introduced into the chamber 1 from the microwave plasma source 2, and the plasma thus generated, for example, Ar
  • the plasma passes through the space 23 of the shower plate 20 and excites the processing gas discharged from the gas discharge holes 22 of the shower plate 20 to generate plasma of the processing gas.
  • the microwave plasma source 2 is supported by a support ring 29 provided at the upper part of the chamber 1, and the space between them is hermetically sealed. As shown in FIG. 2, the microwave plasma source 2 includes a microwave output unit 30 that distributes the microwaves to a plurality of paths and outputs a microwave, a microwave introduction unit 40 that guides the microwave to the chamber 1, a microwave The microwave supply unit 50 supplies the microwave output from the output unit 30 to the microwave introduction unit 40.
  • the microwave output unit 30 includes a power supply unit 31, a microwave oscillator 32, an amplifier 33 that amplifies the oscillated microwave, and a distributor 34 that distributes the amplified microwave into a plurality of parts.
  • the microwave oscillator 32 causes, for example, PLL oscillation of microwaves having a predetermined frequency (eg, 2.45 GHz).
  • the distributor 34 distributes the microwave amplified by the amplifier 33 while matching the impedance between the input side and the output side so that the loss of the microwave does not occur as much as possible.
  • the microwave frequency In addition to the 2.45 GHz, 8.35 GHz, 5.8 GHz, 1.98 GHz, or the like can be used as the microwave frequency.
  • the microwave supply unit 50 includes a plurality of amplifier units 42 that mainly amplify the microwaves distributed by the distributor 34.
  • the amplifier unit 42 includes a phase shifter 45, a variable gain amplifier 46, a main amplifier 47 constituting a solid state amplifier, and an isolator 48.
  • the phase shifter 45 is configured such that the phase of the microwave can be changed by the slag tuner, and the radiation characteristic can be modulated by adjusting this. For example, by adjusting the phase for each antenna module, the directivity is controlled to change the plasma distribution, and the circular polarization is obtained by shifting the phase by 90 ° between adjacent antenna modules as will be described later. be able to.
  • the phase shifter 45 can be used for the purpose of spatial synthesis in the tuner by adjusting the delay characteristics between the components in the amplifier. However, the phase shifter 45 need not be provided when such modulation of radiation characteristics and adjustment of delay characteristics between components in the amplifier are not required.
  • the variable gain amplifier 46 is an amplifier for adjusting the power level of the microwave input to the main amplifier 47, adjusting the variation of individual antenna modules, or adjusting the plasma intensity. By changing the variable gain amplifier 46 for each antenna module, the generated plasma can be distributed.
  • the main amplifier 47 constituting the solid state amplifier can be configured to include, for example, an input matching circuit, a semiconductor amplifying element, an output matching circuit, and a high Q resonance circuit.
  • the isolator 48 separates reflected microwaves reflected by the microwave introduction unit 40 and directed to the main amplifier 47, and includes a circulator and a dummy load (coaxial terminator).
  • the circulator guides the microwave reflected by the antenna unit 80 described later to the dummy load, and the dummy load converts the reflected microwave guided by the circulator into heat.
  • the microwave introduction unit 40 has a plurality of microwave introduction mechanisms 41 as shown in FIG. Each microwave introduction mechanism 41 is supplied with microwave power from two amplifier units 42, and these are combined and radiated.
  • the microwave introduction mechanism 41 is supplied with microwave power from the two amplifier units 42, synthesizes them, and radiates them into the chamber 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the microwave introduction mechanism 41.
  • the microwave introduction mechanism 41 includes a tuner 60 and an antenna unit 80.
  • the tuner 60 matches the impedance of the load (plasma) in the chamber 1 with the characteristic impedance of the microwave power source in the microwave output unit 30, and is coaxial between the cylindrical outer conductor 52 and the outer conductor 52.
  • a main body 51 that is a part of a microwave transmission path.
  • the base end side of the main body 51 is a power feeding / power combining unit 54.
  • the tuner 60 has a slag driving unit 70 provided on the power feeding / power combining unit 54.
  • the power feeding / power combining unit 54 has two microwave power introduction ports 55 for introducing the microwave power provided on the side surface of the outer conductor 52.
  • a coaxial line 56 for supplying the microwave amplified from the amplifier unit 42 is connected to the microwave power introduction port 55.
  • a feeding antenna 58 that extends horizontally toward the inside of the outer conductor 52 of the main body 51 is connected to the tip of the inner conductor 57 of the coaxial line 56.
  • the power feeding antenna 58 is sandwiched between dielectric members 59a and 59b made of a dielectric material such as quartz.
  • microwaves electromagnetic waves
  • two slugs 61 a and 61 b made of a dielectric material and having an annular shape move vertically between the outer conductor 52 and the inner conductor 53. It is provided to be movable.
  • the slag 61a is provided on the slag drive unit 70 side
  • the slag 61b is provided on the antenna unit 80 side.
  • two slag moving shafts 64a and 64b for slag movement are provided along the longitudinal direction (vertical direction), for example, a screw rod formed with a trapezoidal screw. .
  • a sliding member 63 made of a resin having slipperiness is fitted inside the slugs 61a and 61b.
  • the sliding member 63 fitted into the slag 61a is provided with a screw hole 65a into which the slag moving shaft 64a is screwed and a through hole 65b into which the slag moving shaft 64b is inserted.
  • the sliding member 63 fitted in the slag 61b is similarly provided with a screw hole 65a and a through hole 65b.
  • the sliding member 63 fitted in the slag 61b is opposite to the sliding member 63 fitted in the slag 61a, the screw hole 65a is screwed to the slag moving shaft 64b, and the slag moving shaft 64a is connected to the through hole 65b. It is designed to be inserted.
  • the slag 61a moves up and down by rotating the slag movement shaft 64a
  • the slag 61b moves up and down by rotating the slag movement shaft 64b. That is, the slugs 61a and 61b are moved up and down by a screw mechanism including the slug moving shafts 64a and 64b and the sliding member 63.
  • the inner conductor 53 has three slits 53a formed at equal intervals along the longitudinal direction.
  • the sliding member 63 is provided with three protruding portions 63a at equal intervals so as to correspond to the slits 53a. Then, the sliding member 63 is fitted into the slags 61a and 61b in a state where the protruding portions 63a are in contact with the inner circumferences of the slags 61a and 61b.
  • the outer peripheral surface of the sliding member 63 comes into contact with the inner peripheral surface of the inner conductor 53 without play, and the sliding member 63 slides up and down the inner conductor 53 by rotating the slug movement shafts 64a and 64b. It is supposed to be.
  • the inner peripheral surface of the inner conductor 53 functions as a sliding guide for the slugs 61a and 61b.
  • the width of the slit 53a is preferably 5 mm or less.
  • the resin material constituting the sliding member 63 a resin having good sliding property and relatively easy processing, for example, polyphenylene sulfide (PPS) resin (trade name: BEAREE AS5000 (manufactured by NTN Corporation)) is suitable. Can be cited as a thing.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • a shielding plate 66 is provided on the upper portion of the main body 51 so as to shield the upper opening.
  • the slag moving shafts 64 a and 64 b extend through the shielding plate 66 to the slag driving unit 70.
  • a bearing (not shown) is provided between the slag moving shafts 64 a and 64 b and the shielding plate 66.
  • a bottom plate 67 made of a conductor is provided at the lower end of the inner conductor 53.
  • the lower ends of the slag moving shafts 64a and 64b are normally open ends to absorb vibration during driving, and a bottom plate 67 is provided at a distance of about 2 to 5 mm from the lower ends of the slag moving shafts 64a and 64b. It has been.
  • the bottom plate 67 may function as a bearing member that supports the slag moving shafts 64a and 64b.
  • the slag drive unit 70 has a casing 71, slag moving shafts 64a and 64b extend into the casing 71, and gears 72a and 72b are attached to the upper ends of the slag moving shafts 64a and 64b, respectively.
  • the slag drive unit 70 is provided with a motor 73a that rotates the slag movement shaft 64a and a motor 73b that rotates the slag movement shaft 64b.
  • a gear 74a is attached to the shaft of the motor 73a, and a gear 74b is attached to the shaft of the motor 73b.
  • the gear 74a meshes with the gear 72a, and the gear 74b meshes with the gear 72b.
  • the slag movement shaft 64a is rotated by the motor 73a via the gears 74a and 72a
  • the slag movement shaft 64b is rotated by the motor 73b via the gears 74b and 72b.
  • the motors 73a and 73b are, for example, stepping motors.
  • the slag moving shaft 64b is longer than the slag moving shaft 64a and reaches the upper side. Therefore, the positions of the gears 72a and 72b are vertically offset, and the motors 73a and 73b are also vertically offset. Thereby, the space of a power transmission mechanism such as a motor and gears can be reduced, and the casing 71 that accommodates them can have the same diameter as the outer conductor 52.
  • increment type encoders 75a and 75b for detecting the positions of the slugs 61a and 61b are provided so as to be directly connected to these output shafts.
  • Incremental encoders can usually detect only the relative positional relationship with the moving direction, but in this embodiment, the absolute position is grasped.
  • the procedure is as follows.
  • the slag moving shaft 64a is slowly rotated to move the slag 61a at a constant speed while looking at the counter of the encoder 75a.
  • the motor 73a steps out and stops. Stopping can be detected by the fact that the count of the encoder 75a does not change, and the position of the slug 61a at that time or the position offset by a predetermined pulse from that position is used as the origin.
  • the absolute position of the slag 61a can be detected by counting the number of pulses from the origin with this origin position as a reference.
  • the slag 61b can detect the absolute position by grasping the origin. This eliminates the need for a sensor for position detection.
  • the positions of the slags 61a and 61b are controlled by the slag controller 68.
  • the slag controller 68 controls the motors 73a and 73b based on the impedance value of the input end detected by an impedance detector (not shown) and the positional information of the slags 61a and 61b detected by the encoders 75a and 75b.
  • the impedance is adjusted by sending a signal and controlling the positions of the slugs 61a and 61b.
  • the slug controller 68 performs impedance matching so that the termination is, for example, 50 ⁇ . When only one of the two slugs is moved, a trajectory passing through the origin of the Smith chart is drawn, and when both are moved simultaneously, only the phase rotates.
  • the slag moving shafts 64a and 64b have trapezoidal screws, the positional accuracy of the slags 61a and 61b may be low due to backlash.
  • the slags 61a and 61b may include coils, for example. If an urging force is applied by a spring, the influence of backlash can be eliminated.
  • the antenna unit 80 has a planar slot antenna 81 that functions as a microwave radiation antenna and has a planar shape and has a slot 81a.
  • the antenna unit 80 includes a slow wave material 82 provided on the upper surface of the planar slot antenna 81.
  • a cylindrical member 82 a made of a conductor passes through the center of the slow wave member 82 to connect the bearing portion 67 and the planar slot antenna 81. Therefore, the inner conductor 53 is connected to the planar slot antenna 81 via the bearing portion 67 and the cylindrical member 82a.
  • the lower end of the outer conductor 52 that constitutes the main body 51 of the tuner 60 extends to the planar slot antenna 81, and the periphery of the slow wave material 82 is covered with the outer conductor 52. Further, the periphery of the planar slot antenna 81 and the top plate 83 is covered with a covered conductor 84.
  • the slow wave material 82 has a dielectric constant larger than that of a vacuum, and is made of, for example, a fluorine resin or a polyimide resin such as quartz, ceramics, polytetrafluoroethylene, and the like. Therefore, the antenna has a function of shortening the wavelength of the microwave to make the antenna smaller.
  • the slow wave material 82 can adjust the phase of the microwave depending on the thickness thereof, and the thickness thereof is adjusted so that the planar slot antenna 81 becomes a “wave” of a standing wave. Thereby, reflection can be minimized and the radiation energy of the planar slot antenna 81 can be maximized.
  • a dielectric member for vacuum sealing for example, a top plate 83 made of quartz, ceramics, or the like is disposed on the tip end side of the planar slot antenna 81. Then, the microwave amplified by the main amplifier 47 passes between the peripheral walls of the inner conductor 53 and the outer conductor 52, passes through the top plate 83 from the slot 81 a of the planar slot antenna 81, and is radiated to the space in the chamber 1. .
  • the slot 81a is preferably a sector as shown in FIG. 6, and it is preferable to provide two or four slots as shown. Thereby, a microwave can be efficiently transmitted in TEM mode.
  • the main amplifier 47, the tuner 60, and the planar slot antenna 81 are arranged close to each other.
  • the tuner 60 and the planar slot antenna 81 constitute a lumped constant circuit existing within a half wavelength, and the combined resistance of the planar slot antenna 81, the slow wave material 82, and the top plate 83 is set to 50 ⁇ . Therefore, the tuner 60 is directly tuned with respect to the plasma load, and can efficiently transmit energy to the plasma.
  • the control unit 90 includes a storage unit that stores a process recipe of the plasma processing apparatus 100 and a process recipe that is a control parameter, an input unit, a display, and the like, and controls the plasma processing apparatus according to the selected process recipe. ing.
  • the wafer W is loaded into the chamber 1 and placed on the susceptor 11. Then, while introducing a plasma generation gas, for example, Ar gas, from the plasma generation gas supply source 27 through the pipe 28 and the plasma generation gas introduction member 26 into the chamber 1, microwaves from the microwave plasma source 2 are introduced into the chamber 1. Introduced to generate plasma.
  • a plasma generation gas for example, Ar gas
  • a processing gas for example, an etching gas such as Cl 2 gas is discharged from the processing gas supply source 25 into the chamber 1 through the pipe 24 and the shower plate 20.
  • the discharged processing gas is excited by plasma that has passed through the space 23 of the shower plate 20 to be turned into plasma or radical, and plasma processing, for example, etching processing is performed on the wafer W by the plasma or radical of the processing gas. .
  • the microwave oscillated from the microwave oscillator 32 of the microwave output unit 30 is amplified by the amplifier 33 and then distributed to a plurality by the distributor 34.
  • the distributed microwave is guided to the microwave introduction unit 40 through the microwave supply unit 50.
  • the two microwave powers provided from the two amplifier units 42 via the coaxial line 56 to the power feeding / power combining unit 54 Microwave power is fed into the main body 51 via the introduction port 55 and the feeding antenna 58 and synthesized. Thereby, it is possible to perform power synthesis very easily while suppressing heat generation. If the power from one amplifier unit 42 is sufficient, the above power combining can be omitted. Further, three or more similar microwave power introduction ports 55 may be provided to combine the power from the three or more amplifier units 42.
  • the microwave power is introduced into the chamber 1 through the planar slot antenna 81 and the top plate 83 of the antenna unit 80 in a state where impedance is automatically matched by the tuner 60 of the microwave introduction mechanism 41 and there is substantially no power reflection. Radiated.
  • the microwaves distributed in a plurality are individually amplified by the main amplifier 47 constituting the solid state amplifier, and individually radiated using the planar slot antenna 81, they are synthesized in the chamber 1, so that the large-sized microwaves are combined. No isolator or synthesizer is required.
  • the microwave introduction mechanism 41 is extremely compact because it has a structure in which the antenna unit 80 and the tuner 60 are provided in the main body 51. For this reason, the microwave plasma source 2 itself can be made compact. Further, the main amplifier 47, the tuner 60, and the planar slot antenna 81 are provided close to each other. In particular, the tuner 60 and the planar slot antenna 81 can be configured as a lumped constant circuit. For this reason, the plasma load can be tuned with high precision by the tuner 60 by designing the combined resistance of the planar slot antenna 81, the slow wave member 82, and the top plate 83 to 50 ⁇ . Further, since the tuner 60 constitutes a slag tuner that can perform impedance matching only by moving the two slags 61a and 61b, the tuner 60 is compact and has low loss.
  • the tuner 60 and the planar slot antenna 81 are close to each other, constitute a lumped constant circuit, and function as a resonator, thereby eliminating the impedance mismatch up to the planar slot antenna 81 with high accuracy.
  • the non-matching portion can be made a plasma space substantially, the tuner 60 enables high-precision plasma control.
  • the directivity of the microwave can be controlled, and the distribution of plasma or the like can be easily adjusted.
  • a driving mechanism for driving the slags 61a and 61b for impedance matching has been conventionally provided outside the main body portion of the tuner 60, such as a motor.
  • Drive part such as a ball screw, a drive guide part such as an LM guide, and a holding part such as a bracket, which are large in size and provided with slits for movement of the holding part in the outer conductor.
  • a very large shield mechanism is required, and a large motor is required, so including a drive mechanism and a shield mechanism avoids an increase in size. could not.
  • the drive mechanism of the slugs 61a and 61b can be made smaller than before, and the tuner 60 as a whole can be made smaller.
  • a sliding member 63 made of a resin having slipperiness is attached to the slags 61a, 61b themselves, and a screw mechanism is configured by screwing the slag moving shaft 64a or 64b into the screw hole 65a of the sliding member 63 to constitute a motor 73a.
  • 73b rotate the slag moving shafts 64a, 64b so that the outer periphery of the sliding member 63 is guided so as to slide along the inner periphery of the inner conductor 53, so that the slags 61a, 61b move. Since 64a and 64b have three functions of a drive transmission mechanism, a drive guide mechanism, and a holding mechanism, the drive mechanism can be remarkably compact, and the tuner 60 can be further downsized.
  • the through hole 65b is provided in the sliding member 63, and the slag moving shaft that is not screwed into the screw hole 65a is passed through the through hole 65b, the slags 61a and 61b are driven in the inner conductor 53, respectively.
  • the two slag moving shafts 64a and 64b can be provided, and the two slags 61a and 61b can be independently moved by the screw mechanism.
  • the motors 73a and 73b and the gears 72a and 72b which are power transmission mechanisms, are vertically offset, so the space for the power transmission mechanism such as the motor and gears can be reduced.
  • the casing 71 that accommodates them can have the same diameter as the outer conductor 52. Therefore, the tuner 60 can be made more compact.
  • the screws of the slag moving shafts 64a and 64b may be trapezoidal screws and inexpensive. it can. At this time, the problem of lowering of position accuracy due to screw backlash, which is a concern at this time, can be solved by providing a biasing means such as a coil spring.
  • the incremental encoders 75a and 75b are provided so as to be directly connected to the output shafts of the motors 73a and 73b and the positions of the slugs 61a and 61b are detected, a conventionally used sensor for position detection becomes unnecessary. Therefore, it is possible to avoid a complicated system and an increase in the size of the sensor installation space. Incremental encoders are less expensive than absolute encoders. For this reason, a small and highly accurate tuner can be realized without increasing the cost.
  • the inner conductor 53 is provided with a slit 53a for moving the protruding portion 63a of the sliding member 63, and microwave power leaks from the slit 53a to the inside of the inner conductor 53, which may cause power loss.
  • the microwave power leaking into the inner conductor 53 can be substantially eliminated, and the radiation efficiency of the microwave power can be maintained high.
  • the electromagnetic wave analysis using the finite element method was used to determine the loss of the input microwave power when the inner conductors with various slit widths were used.
  • one microwave introduction port is provided.
  • the slit width was changed to 0 mm, 3 mm, 5 mm, 6.6 mm, 10 mm, and 13.3 mm, and the S parameter S11 was grasped.
  • S11 indicates reflection when an electromagnetic wave is input from the microwave introduction port. When this value is 0, loss due to reflection is 0, and when this value is 1, all reflection is performed.
  • the driving mechanism that moves the slugs 61a and 61b transmits the driving force (motors 73a and 73b, etc.) that applies the driving force and the driving force from the driving unit to the slugs 61a and 61b. Since the drive transmission part for driving, the drive guide part for guiding the movement of the slag, and the holding part for holding the slags 61a and 61b in the drive transmission part are accommodated inside the inner conductor 53, these are accommodated in the outer conductor 52.
  • the weight and moment of the machine element can be reduced, and it is not necessary to provide the outer conductor 52 with a slit for moving the holding mechanism, and a shield mechanism for preventing electromagnetic wave leakage Is no longer necessary. For this reason, the slag drive mechanism can be made smaller than before, and as a result, the entire tuner can be made smaller.
  • the drive mechanism is fitted inside each of the slugs 61a and 61b, and slides and moves inside the inner conductor 53 in contact with the inner circumference of the inner conductor 53, and a sliding member 63 having a screw hole and the inner conductor 53.
  • the slag moving shafts 64a and 64b are provided along the longitudinal direction and are screw rods that are screwed into the screw holes of the sliding members of the slags 61a and 61b.
  • the moving shafts 64a and 64b The sliding member 63 constitutes a drive transmission unit composed of a screw mechanism, the sliding member 63 and the inner circumferential surface of the inner conductor 53 constitute a driving guide unit composed of a sliding guide mechanism, and the sliding member 63 constitutes a holding unit.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the idea of the present invention.
  • the circuit configuration of the microwave output unit 30, the circuit configuration of the microwave introduction unit 40, the main amplifier 47, and the like are not limited to the above embodiment. Specifically, when it is not necessary to control the directivity of the microwave radiated from the planar slot antenna or to make it circularly polarized, the phase shifter is unnecessary.
  • the microwave introduction part 40 does not necessarily need to be comprised by the some microwave introduction mechanism 41, and the microwave introduction mechanism 41 may be one.
  • the present invention is not limited to this, and various slot patterns can be adopted depending on conditions. Furthermore, although the example which provided two slags in the said embodiment was shown, the number of slags may be more than two and one may be sufficient when the tuning range is previously limited.
  • a screw mechanism that combines a slag moving shaft having a trapezoidal screw and a sliding member that is screwed into the slag driving mechanism is used as a slag driving mechanism.
  • Square screws, sawtooth screws, and the like can also be used.
  • a ball screw may be used instead of the slag moving shaft and the sliding member being directly screwed together, and another mechanism such as a gear mechanism or a belt mechanism may be used as the drive transmission mechanism.
  • the drive guide mechanism is not limited to the sliding mechanism, and other guides such as an LM guide can be used.
  • the power transmission between the motor and the slag moving shaft is performed by the gear mechanism, but the present invention is not limited to this and may be performed by another mechanism such as a belt mechanism.
  • the etching processing apparatus is exemplified as the plasma processing apparatus.
  • the present invention is not limited to this and can be used for other plasma processing such as film formation processing, oxynitride film processing, and ashing processing.
  • the substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and may be another substrate such as an FPD (flat panel display) substrate typified by an LCD (liquid crystal display) substrate or a ceramic substrate.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

　チャンバ内の負荷のインピーダンスをマイクロ波電源の特性インピーダンスに自動整合させるチューナ（６０）は、筒状をなす外側導体（５２）とその中に同軸的に設けられた筒状をなす内側導体（５３）とを有し、マイクロ波伝送路の一部となる本体（５１）と、外側導体（５２）と内側導体（５３）の間に設けられ、内側導体（５３）の長手方向に沿って移動可能な、環状をなし、誘電体からなるスラグ（６１ａ，６１ｂ）と、スラグ（６１ａ，６１ｂ）を移動させる駆動機構とを具備し、駆動機構の駆動伝達部と、駆動ガイド部と、保持部を構成する滑り部材（６３）およびスラグ移動軸（６４ａ，６４ｂ）が内側導体（５３）の内部に収容されている。

Description

チューナおよびマイクロ波プラズマ源
　本発明は、マイクロ波プラズマ処理装置においてインピーダンスの自動整合を行うチューナおよびマイクロ波プラズマ源に関する。
　半導体デバイスや液晶表示装置の製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板といった被処理基板にエッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理を施すために、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等のプラズマ処理装置が用いられる。
　近時、このようなプラズマ処理装置としては、高密度で低電子温度のプラズマを均一に形成することができるＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）マイクロ波プラズマ処理装置が注目されている（例えば特開２００７－１０９４５７号公報）。
　ＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置は、チャンバの上部に所定のパターンで多数のスロットが形成された平面アンテナ（Radial Line Slot Antenna）を設け、マイクロ波発生源から導かれたマイクロ波を、平面アンテナのスロットから放射させるとともに、その下に設けられた誘電体からなるマイクロ波透過板を介して真空に保持されたチャンバ内に放射し、このマイクロ波電界によりチャンバ内に導入されたガスをプラズマ化し、このように形成されたプラズマにより半導体ウエハ等の被処理体を処理するものである。
また、マイクロ波を複数に分配し、上記平面アンテナを有する複数のアンテナモジュールを介してマイクロ波をチャンバ内に導きチャンバ内でマイクロ波を空間合成するマイクロ波プラズマ源を有するマイクロ波プラズマ処理装置も提案されている（国際公開第２００８／０１３１１２号パンフレット）。
　この種のマイクロ波プラズマ処理装置では、負荷（プラズマ）のインピーダンスのチューニングを行うため、インピーダンス整合部（チューナ）が必要とされる。このようなインピーダンス整合部としては、複数のスラグを有するスラグチューナを用いたものが知られている（特開２００３－３４７８０８号公報等）。
　スラグチューナは、管状の外部導体と外部導体内に設けられた内部導体とにより同軸状のマイクロ波伝送路が構成され、外部導体の内面と内部導体の外面との間の隙間内に内部導体の長手方向に沿って移動自在に少なくとも２つの誘電体からなるスラグが設けられたものであり、これらスラグを駆動機構により移動させることによりインピーダンスチューニングを行う。これによりコンパクトで低損失のチューナを実現することができる。
　このようなチューナにおいては、スラグを移動させるための駆動機構は外部導体の外側に設けられる。駆動機構としては、モータ等の駆動部、ボールネジ等の駆動伝達機構、ＬＭガイド等の駆動ガイド機構が用いられ、例えば、スラグにブラケットを取り付け、このブラケットを駆動伝達機構であるボールネジに接合し、モータによりボールネジを回転させて、ブラケットをＬＭガイドにガイドさせてスラグを移動させるものが一般的に用いられる。
　ところで、スラグの駆動機構として上述したようなものを用いる場合には、外部導体にブラケットが移動するためのスリットを設ける必要があり、このスリットから電磁波が漏れることへの対応として非常に大きなシールド機構が必要とされる。また、このように大きなシールド機構を必要とすることに加え、このような駆動機構が外部導体の外側に設けられると、機械要素の重量およびモーメントが増大し、大きなモータが必要とされる。このため、駆動機構を加味するとチューナの小型化には自ずと限界がある。
　本発明の目的は、従来よりも小型化が可能なインピーダンス整合のためのチューナおよびそれを用いたマイクロ波プラズマ源を提供することにある。
　本発明の第１の観点によれば、マイクロ波電源からマイクロ波プラズマ処理を行うチャンバへマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路に設けられ、前記チャンバ内の負荷のインピーダンスを前記マイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるチューナであって、筒状をなす外側導体とその中に同軸的に設けられた筒状をなす内側導体とを有し、マイクロ波伝送路の一部となる本体と、前記外側導体と前記内側導体の間に設けられ、内側導体の長手方向に沿って移動可能な、環状をなし、誘電体からなるスラグと、前記スラグを移動させる駆動機構とを具備し、前記駆動機構は、駆動力を与える駆動部と、駆動部からの駆動力を前記スラグに伝達する駆動伝達部と、前記スラグの移動をガイドする駆動ガイド部と、前記スラグを前記駆動伝達部に保持する保持部とを有し、前記駆動伝達部と、前記駆動ガイド部と、前記保持部が前記内側導体の内部に収容されているチューナが提供される。
　本発明の第２の観点によれば、マイクロ波電源と、前記マイクロ波電源から基板に対してプラズマ処理を行うチャンバへマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路と、前記マイクロ波伝送路に設けられ、前記チャンバ内の負荷のインピーダンスを前記マイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるチューナと、前記マイクロ波を前記チャンバに放射させてプラズマを生成させるアンテナ部とを具備し、前記チューナは、筒状をなす外側導体とその中に同軸的に設けられた筒状をなす内側導体とを有し、マイクロ波伝送路の一部となる本体と、前記外側導体と前記内側導体の間に設けられ、内側導体の長手方向に沿って移動可能な、環状をなし、誘電体からなるスラグと、前記スラグを移動させる駆動機構とを備え、前記駆動機構は、駆動力を与える駆動部と、駆動部からの駆動力を前記スラグに伝達する駆動伝達部と、前記スラグの移動をガイドする駆動ガイド部と、前記スラグを前記駆動伝達部に保持する保持部とを有し、前記駆動伝達部と、前記駆動ガイド部と、前記保持部が前記内側導体の内部に収容されている、マイクロ波プラズマ源が提供される。
　上記第１および第２の観点において、前記駆動機構は、前記スラグの内部に嵌め込まれ、前記内側導体の内周に接触した状態で前記内側導体の内部を滑り移動し、ねじ穴を有する滑り部材と、前記内側導体の内部に長手方向に沿って設けられ、前記スラグの前記滑り部材のねじ穴に螺合される螺棒からなるスラグ移動軸とを有し、前記スラグ移動軸と前記滑り部材とによりねじ機構からなる駆動伝達部が構成され、前記滑り部材と前記内側導体の内周面とにより滑りガイド機構からなる駆動ガイド部が構成され、前記滑り部材により前記保持部が構成され、前記駆動部は前記スラグ移動軸を回転させるモータを有し、前記モータにより前記スラグ移動軸を回転させることにより、前記滑り部材に保持された前記スラグが、前記滑り部材が前記内側導体の内周に滑りガイドされた状態で駆動されることが好ましい。
本発明の一実施形態に係るチューナを有するマイクロ波プラズマ源が搭載されたプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１のマイクロ波プラズマ源の構成を示す構成図である。 図１のマイクロ波プラズマ処理装置におけるマイクロ波導入機構を示す断面図である。 チューナの本体におけるスラグと滑り部材を示す平面図である。 チューナの本体における内側導体の一部を示す斜視図である。 マイクロ波導入機構に搭載された平面スロットアンテナを示す平面図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るチューナを有するマイクロ波プラズマ源が搭載されたプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、図２は図１のマイクロ波プラズマ源の構成を示す構成図である。
　プラズマ処理装置１００は、ウエハに対してプラズマ処理として例えばエッチング処理を施すプラズマエッチング装置として構成されており、気密に構成されたアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなる略円筒状の接地されたチャンバ１と、チャンバ１内にマイクロ波プラズマを形成するためのマイクロ波プラズマ源２とを有している。チャンバ１の上部には開口部１ａが形成されており、マイクロ波プラズマ源２はこの開口部１ａからチャンバ１の内部に臨むように設けられている。
　チャンバ１内には被処理体であるウエハＷを水平に支持するためのサセプタ１１が、チャンバ１の底部中央に絶縁部材１２ａ介して立設された筒状の支持部材１２により支持された状態で設けられている。サセプタ１１および支持部材１２を構成する材料としては、表面をアルマイト処理（陽極酸化処理）したアルミニウム等が例示される。
　また、図示はしていないが、サセプタ１１には、ウエハＷを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウエハＷの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路、およびウエハＷを搬送するために昇降する昇降ピン等が設けられている。さらに、サセプタ１１には、整合器１３を介して高周波バイアス電源１４が電気的に接続されている。この高周波バイアス電源１４からサセプタ１１に高周波電力が供給されることにより、ウエハＷ側にプラズマ中のイオンが引き込まれる。
　チャンバ１の底部には排気管１５が接続されており、この排気管１５には真空ポンプを含む排気装置１６が接続されている。そしてこの排気装置１６を作動させることによりチャンバ１内が排気され、チャンバ１内が所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。また、チャンバ１の側壁には、ウエハＷの搬入出を行うための搬入出口１７と、この搬入出口１７を開閉するゲートバルブ１８とが設けられている。
　チャンバ１内のサセプタ１１の上方位置には、プラズマエッチングのための処理ガスをウエハＷに向けて吐出するシャワープレート２０が水平に設けられている。このシャワープレート２０は、格子状に形成されたガス流路２１と、このガス流路２１に形成された多数のガス吐出孔２２とを有しており、格子状のガス流路２１の間は空間部２３となっている。このシャワープレート２０のガス流路２１にはチャンバ１の外側に延びる配管２４が接続されており、この配管２４には処理ガス供給源２５が接続されている。
　一方、チャンバ１のシャワープレート２０の上方位置には、リング状のプラズマ生成ガス導入部材２６がチャンバ壁に沿って設けられており、このプラズマ生成ガス導入部材２６には内周に多数のガス吐出孔が設けられている。このプラズマ生成ガス導入部材２６には、プラズマ生成ガスを供給するプラズマ生成ガス供給源２７が配管２８を介して接続されている。プラズマ生成ガスとしてはＡｒガスなどが好適に用いられる。
　プラズマ生成ガス導入部材２６からチャンバ１内に導入されたプラズマ生成ガスは、マイクロ波プラズマ源２からチャンバ１内に導入されたマイクロ波によりプラズマ化され、このようにして生成されたプラズマ、例えばＡｒプラズマがシャワープレート２０の空間部２３を通過しシャワープレート２０のガス吐出孔２２から吐出された処理ガスを励起し、処理ガスのプラズマを生成する。
　マイクロ波プラズマ源２は、チャンバ１の上部に設けられた支持リング２９により支持されており、これらの間は気密にシールされている。図２に示すように、マイクロ波プラズマ源２は、複数経路に分配してマイクロ波を出力するマイクロ波出力部３０と、マイクロ波をチャンバ１に導くためのマイクロ波導入部４０と、マイクロ波出力部３０から出力したマイクロ波をマイクロ波導入部４０へ供給するマイクロ波供給部５０とを有している。
　マイクロ波出力部３０は、電源部３１と、マイクロ波発振器３２と、発振されたマイクロ波を増幅するアンプ３３と、増幅されたマイクロ波を複数に分配する分配器３４とを有している。
　マイクロ波発振器３２は、所定周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ）のマイクロ波を例えばＰＬＬ発振させる。分配器３４では、マイクロ波の損失ができるだけ起こらないように、入力側と出力側のインピーダンス整合を取りながらアンプ３３で増幅されたマイクロ波を分配する。なお、マイクロ波の周波数としては、２．４５ＧＨｚの他に、８．３５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることができる。
　マイクロ波供給部５０は、分配器３４で分配されたマイクロ波を主に増幅する複数のアンプ部４２を有する。アンプ部４２は、位相器４５と、可変ゲインアンプ４６と、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４７と、アイソレータ４８とを有している。
　位相器４５は、スラグチューナによりマイクロ波の位相を変化させることができるように構成されており、これを調整することにより放射特性を変調させることができる。例えば、各アンテナモジュール毎に位相を調整することにより指向性を制御してプラズマ分布を変化させることや、後述するように隣り合うアンテナモジュールにおいて９０°ずつ位相をずらすようにして円偏波を得ることができる。また、位相器４５は、アンプ内の部品間の遅延特性を調整し、チューナ内での空間合成を目的として使用することができる。ただし、このような放射特性の変調やアンプ内の部品間の遅延特性の調整が不要な場合には位相器４５は設ける必要はない。
　可変ゲインアンプ４６は、メインアンプ４７へ入力するマイクロ波の電力レベルを調整し、個々のアンテナモジュールのばらつきを調整またはプラズマ強度調整のためのアンプである。可変ゲインアンプ４６を各アンテナモジュール毎に変化させることによって、発生するプラズマに分布を生じさせることもできる。
　ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４７は、例えば、入力整合回路と、半導体増幅素子と、出力整合回路と、高Ｑ共振回路とを有する構成とすることができる。
　アイソレータ４８は、マイクロ波導入部４０で反射してメインアンプ４７に向かう反射マイクロ波を分離するものであり、サーキュレータとダミーロード（同軸終端器）とを有している。サーキュレータは、後述するアンテナ部８０で反射したマイクロ波をダミーロードへ導き、ダミーロードはサーキュレータによって導かれた反射マイクロ波を熱に変換する。
　マイクロ波導入部４０は、図２に示すように、複数のマイクロ波導入機構４１を有している。そして、各マイクロ波導入機構４１は、それぞれ２つのアンプ部４２からマイクロ波電力が供給され、これらが合成されて放射されるようになっている。
　マイクロ波導入機構４１は、２つのアンプ部４２からのマイクロ波電力が給電され、これらを合成してチャンバ１内に放射するものである。
　図３は、マイクロ波導入機構４１を示す断面図である。図３に示すように、マイクロ波導入機構４１は、チューナ６０とアンテナ部８０とを有している。チューナ６０は、チャンバ１内の負荷（プラズマ）のインピーダンスをマイクロ波出力部３０におけるマイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるものであり、筒状をなす外側導体５２と外側導体５２の中に同軸的に設けられた筒状をなす内側導体５３とを有するとともに、マイクロ波伝送路の一部となる本体５１を有している。そして、本体５１の基端側が給電・電力合成部５４となっている。また、チューナ６０は、給電・電力合成部５４の上に設けられたスラグ駆動部７０を有している。
　給電・電力合成部５４は、外側導体５２の側面に設けられたマイクロ波電力を導入するための２つのマイクロ波電力導入ポート５５を有している。マイクロ波電力導入ポート５５には、アンプ部４２から増幅されたマイクロ波を供給するための同軸線路５６が接続されている。そして、同軸線路５６の内側導体５７の先端には、本体５１の外側導体５２の内部に向けて水平に伸びる給電アンテナ５８が接続されている。給電アンテナ５８は、その上下を石英等の誘電体からなる誘電体部材５９ａ，５９ｂによって挟まれている。そして２つの給電アンテナ５８からマイクロ波（電磁波）を放射することにより、外側導体５２と内側導体５３との間の空間に給電されるとともに、２つの給電アンテナ５８から放射されたマイクロ波電力が合成される。そして、給電・電力合成部５４で空間合成されたマイクロ波電力がアンテナ部８０に向かって伝播する。
　本体５１の給電・電力合成部５４のアンテナ部８０側（下方側）には、誘電体からなり、円環状をなす２つのスラグ６１ａ，６１ｂが外側導体５２と内側導体５３との間を上下に移動可能に設けられている。これらスラグのうち、スラグ６１ａはスラグ駆動部７０側に設けられ、スラグ６１ｂはアンテナ部８０側に設けられている。また、内側導体５３の内部空間には、その長手方向（鉛直方向）に沿って例えば台形ネジが形成された螺棒からなるスラグ移動用の２本のスラグ移動軸６４ａ，６４ｂが設けられている。
　スラグ６１ａ，６１ｂの内側には、滑り性を有する樹脂からなる滑り部材６３が嵌め込まれている。図４に示すように、スラグ６１ａに嵌め込まれた滑り部材６３にはスラグ移動軸６４ａが螺合するねじ穴６５ａとスラグ移動軸６４ｂが挿通される通し穴６５ｂが設けられている。一方、スラグ６１ｂに嵌め込まれた滑り部材６３にも同様に、ねじ穴６５ａと通し穴６５ｂとが設けられている。ただし、スラグ６１ｂに嵌め込まれた滑り部材６３は、スラグ６１ａに嵌め込まれた滑り部材６３とは逆に、ねじ穴６５ａはスラグ移動軸６４ｂに螺合され、通し穴６５ｂにはスラグ移動軸６４ａが挿通されるようになっている。これによりスラグ移動軸６４ａを回転させることによりスラグ６１ａが昇降移動し、スラグ移動軸６４ｂを回転させることによりスラグ６１ｂが昇降移動する。すなわち、スラグ移動軸６４ａ，６４ｂと滑り部材６３とからなるねじ機構によりスラグ６１ａ，６１ｂが昇降移動される。
　図４および図５に示すように、内側導体５３には長手方向に沿って等間隔に３つのスリット５３ａが形成されている。滑り部材６３は、これらスリット５３ａに対応するように３つの突出部６３ａが等間隔に設けられている。そして、これら突出部６３ａがスラグ６１ａ，６１ｂの内周に当接した状態で滑り部材６３がスラグ６１ａ，６１ｂの内部に嵌め込まれる。滑り部材６３の外周面は、内側導体５３の内周面と遊びなく接触するようになっており、スラグ移動軸６４ａ，６４ｂが回転されることにより、滑り部材６３が内側導体５３を滑って昇降するようになっている。すなわち内側導体５３の内周面がスラグ６１ａ，６１ｂの滑りガイドとして機能する。なお、スリット５３ａの幅は５ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、後述するように内側導体５３の内部へ漏洩するマイクロ波電力を実質的になくすことができ、マイクロ波電力の放射効率を高く維持することができる。
滑り部材６３を構成する樹脂材料としては、良好な滑り性を有し、加工が比較的容易な樹脂、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂（商品名：ベアリーＡＳ５０００（ＮＴＮ株式会社製））を好適なものとして挙げることができる。
　図３に示すように、本体５１の上部には、上部開口を遮蔽するように遮蔽板６６が設けられている。そして、スラグ移動軸６４ａ，６４ｂは、この遮蔽板６６を貫通してスラグ駆動部７０に延びている。スラグ移動軸６４ａ，６４ｂと遮蔽板６６との間にはベアリング（図示せず）が設けられている。また、内側導体５３の下端には、導体からなる底板６７が設けられている。スラグ移動軸６４ａ，６４ｂの下端は、駆動時の振動を吸収するために、通常は開放端となっており、これらスラグ移動軸６４ａ，６４ｂの下端から２～５ｍｍ程度離隔して底板６７が設けられている。なお、底板６７をスラグ移動軸６４ａ，６４ｂを軸支する軸受け部材として機能させてもよい。
　スラグ駆動部７０は筐体７１を有し、スラグ移動軸６４ａおよび６４ｂは筐体７１内に延びており、スラグ移動軸６４ａおよび６４ｂの上端には、それぞれ歯車７２ａおよび７２ｂが取り付けられている。また、スラグ駆動部７０には、スラグ移動軸６４ａを回転させるモータ７３ａと、スラグ移動軸６４ｂを回転させるモータ７３ｂが設けられている。モータ７３ａの軸には歯車７４ａが取り付けられ、モータ７３ｂの軸には歯車７４ｂが取り付けられており、歯車７４ａが歯車７２ａに噛合し、歯車７４ｂが歯車７２ｂに噛合するようになっている。したがって、モータ７３ａにより歯車７４ａおよび７２ａを介してスラグ移動軸６４ａが回転され、モータ７３ｂにより歯車７４ｂおよび７２ｂを介してスラグ移動軸６４ｂが回転される。なお、モータ７３ａ，７３ｂは例えばステッピングモータである。
　なお、スラグ移動軸６４ｂはスラグ移動軸６４ａよりも長く、より上方に達しており、したがって、歯車７２ａおよび７２ｂの位置が上下にオフセットしており、モータ７３ａおよび７３ｂも上下にオフセットしている。これにより、モータおよび歯車等の動力伝達機構のスペースを小さくすることができ、これらを収容する筐体７１を外側導体５２と同じ径にすることが可能となる。
　モータ７３ａおよび７３ｂの上には、これらの出力軸に直結するように、それぞれスラグ６１ａおよび６１ｂの位置を検出するためのインクリメント型のエンコーダ７５ａおよび７５ｂが設けられている。
　インクリメント型のエンコーダは、通常、移動方向と相対的な位置関係のみしか検知できないが、本実施形態ではこれにより、絶対的な位置を把握する。その手順は以下のようなものである。
　まず、スラグ移動軸６４ａをゆっくり回転させてスラグ６１ａを一定速度でエンコーダ７５ａのカウンターを見ながら移動させる。スラグ６１ａがメカニカルストップ（図示せず）に到達すると、モータ７３ａは脱調し、停止する。停止したことは、エンコーダ７５ａのカウントが変化しないことで検知することができ、そのときのスラグ６１ａの位置、またはそこから所定パルス分オフセットした位置を原点とする。この原点位置を基準として原点からのパルス数をカウントすることによりスラグ６１ａの絶対的な位置を検知することができる。スラグ６１ｂも同様に原点を把握することにより絶対的な位置を検知することができる。これにより位置検出のためのセンサが不要となる。
　スラグ６１ａおよび６１ｂの位置は、スラグコントローラ６８により制御される。具体的には、図示しないインピーダンス検出器により検出された入力端のインピーダンス値と、エンコーダ７５ａおよび７５ｂにより検知されたスラグ６１ａおよび６１ｂの位置情報に基づいて、スラグコントローラ６８がモータ７３ａおよび７３ｂに制御信号を送り、スラグ６１ａおよび６１ｂの位置を制御することにより、インピーダンスを調整するようになっている。スラグコントローラ６８は、終端が例えば５０Ωになるようにインピーダンス整合を実行させる。２つのスラグのうち一方のみを動かすと、スミスチャートの原点を通る軌跡を描き、両方同時に動かすと位相のみが回転する。
　なお、スラグ移動軸６４ａ，６４ｂが台形ねじを有している場合にはバックラッシュによりスラグ６１ａおよび６１ｂの位置精度が低いおそれがあるが、そのような場合には、スラグ６１ａおよび６１ｂに例えばコイルスプリングにより付勢力を与えておけばバックラッシュの影響を解消することができる。
　アンテナ部８０は、マイクロ波放射アンテナとして機能する、平面状をなしスロット８１ａを有する平面スロットアンテナ８１を有している。アンテナ部８０は、平面スロットアンテナ８１の上面に設けられた遅波材８２を有している。遅波材８２の中心には導体からなる円柱部材８２ａが貫通して軸受け部６７と平面スロットアンテナ８１とを接続している。したがって、内側導体５３が軸受け部６７および円柱部材８２ａを介して平面スロットアンテナ８１に接続されている。なお、チューナ６０の本体５１を構成する外側導体５２の下端は平面スロットアンテナ８１まで延びており、遅波材８２の周囲は外側導体５２で覆われている。また、平面スロットアンテナ８１および天板８３の周囲は被覆導体８４で覆われている。
　遅波材８２は、真空よりも大きい誘電率を有しており、例えば、石英、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により構成されており、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてアンテナを小さくする機能を有している。遅波材８２は、その厚さによりマイクロ波の位相を調整することができ、平面スロットアンテナ８１が定在波の「はら」になるようにその厚さを調整する。これにより、反射が最小で、平面スロットアンテナ８１の放射エネルギーが最大となるようにすることができる。
　また、平面スロットアンテナ８１のさらに先端側には、真空シールのための誘電体部材、例えば石英やセラミックス等からなる天板８３が配置されている。そして、メインアンプ４７で増幅されたマイクロ波が内側導体５３と外側導体５２の周壁の間を通って平面スロットアンテナ８１のスロット８１ａから天板８３を透過してチャンバ１内の空間に放射される。スロット８１ａは、図６に示すように扇形のものが好ましく、図示している２個、または４個設けることが好ましい。これにより、マイクロ波をＴＥＭモードで効率的に伝達させることができる。
　本実施形態において、メインアンプ４７と、チューナ６０と、平面スロットアンテナ８１とは近接配置している。そして、チューナ６０と平面スロットアンテナ８１とは１／２波長内に存在する集中定数回路を構成しており、かつ平面スロットアンテナ８１、遅波材８２、天板８３は合成抵抗が５０Ωに設定されているので、チューナ６０はプラズマ負荷に対して直接チューニングしていることになり、効率良くプラズマへエネルギーを伝達することができる。
　プラズマ処理装置１００における各構成部は、マイクロプロセッサを備えた制御部９０により制御されるようになっている。制御部９０はプラズマ処理装置１００のプロセスシーケンスおよび制御パラメータであるプロセスレシピを記憶した記憶部や、入力手段およびディスプレイ等を備えており、選択されたプロセスレシピに従ってプラズマ処理装置を制御するようになっている。
　次に、以上のように構成されるプラズマ処理装置１００における動作について説明する。
　まず、ウエハＷをチャンバ１内に搬入し、サセプタ１１上に載置する。そして、プラズマ生成ガス供給源２７から配管２８およびプラズマ生成ガス導入部材２６を介してチャンバ１内にプラズマ生成ガス、例えばＡｒガスを導入しつつ、マイクロ波プラズマ源２からマイクロ波をチャンバ１内に導入してプラズマを生成する。
　このようにしてプラズマを生成した後、処理ガス、例えばＣｌ２ガス等のエッチングガスが処理ガス供給源２５から配管２４およびシャワープレート２０を介してチャンバ１内に吐出される。吐出された処理ガスは、シャワープレート２０の空間部２３を通過してきたプラズマにより励起されてプラズマ化またはラジカル化し、この処理ガスのプラズマまたはラジカルによりウエハＷにプラズマ処理、例えばエッチング処理が施される。
　上記マイクロ波プラズマを生成するに際し、マイクロ波プラズマ源２では、マイクロ波出力部３０のマイクロ波発振器３２から発振されたマイクロ波はアンプ３３で増幅された後、分配器３４により複数に分配され、分配されたマイクロ波はマイクロ波供給部５０を経てマイクロ波導入部４０へ導かれる。マイクロ波導入部４０を構成する各マイクロ波導入機構４１が十分な出力を得るために、２つのアンプ部４２から同軸線路５６を介して給電・電力合成部５４に設けられた２つのマイクロ波電力導入ポート５５および給電アンテナ５８を経て本体５１内にマイクロ波電力が給電され、合成される。これにより、発熱を抑制しつつ、極めて簡易に電力合成を行うことができる。なお、一つのアンプ部４２からの電力で十分な場合は、上記の電力合成を省略することができる。また、同様のマイクロ波電力導入ポート５５を３つ以上設け、３つ以上のアンプ部４２からの電力を合成するようにしてもよい。
　そして、マイクロ波導入機構４１のチューナ６０でインピーダンスが自動整合され、電力反射が実質的にない状態で、アンテナ部８０の平面スロットアンテナ８１および天板８３を介してマイクロ波電力がチャンバ１内に放射される。
　このように、複数に分配されたマイクロ波を、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ４７で個別に増幅し、平面スロットアンテナ８１を用いて個別に放射した後にチャンバ１内で合成するので、大型のアイソレータや合成器が不要となる。
　また、マイクロ波導入機構４１は、アンテナ部８０とチューナ６０とが本体５１内に設けられた構造となっているので、極めてコンパクトである。このため、マイクロ波プラズマ源２自体をコンパクト化することができる。さらに、メインアンプ４７、チューナ６０および平面スロットアンテナ８１が近接して設けられ、特にチューナ６０と平面スロットアンテナ８１とは集中定数回路として構成することができる。このため、平面スロットアンテナ８１、遅波材８２、天板８３の合成抵抗を５０Ωに設計することにより、チューナ６０により高精度でプラズマ負荷をチューニングすることができる。また、チューナ６０は２つのスラグ６１ａ，６１ｂを移動するだけでインピーダンス整合を行うことができるスラグチューナを構成しているのでコンパクトで低損失である。
　さらに、このようにチューナ６０と平面スロットアンテナ８１とが近接し、集中定数回路を構成してかつ共振器として機能することにより、平面スロットアンテナ８１に至るまでのインピーダンス不整合を高精度で解消することができ、実質的に不整合部分をプラズマ空間とすることができるので、チューナ６０により高精度のプラズマ制御が可能となる。
　さらにまた、位相器４５により、各アンテナモジュールの位相を変化させることにより、マイクロ波の指向性制御を行うことができ、プラズマ等の分布の調整を容易に行うことができる。
　ところで、チューナ６０の本体部分は上述したようにコンパクトなものであるが、インピーダンス整合するスラグ６１ａ，６１ｂを駆動するための駆動機構は、従来、チューナ６０の本体部分の外側に設けられ、モータ等の駆動部、ボールネジ等の駆動伝達部、ＬＭガイド等の駆動ガイド部、ブラケット等の保持部が必要であり、それ自体が大型であるとともに、保持部が移動するためのスリットを外側導体に設ける必要があり、このスリットから電磁波が漏れることを防止するために非常に大きなシールド機構が必要とされ、モータも大きなものが必要となって駆動機構やシールド機構を含めると大型化を回避することはできなかった。
　これに対し、本実施形態では、駆動伝達部、駆動ガイド部、保持部に相当するものを内側導体５３の内部に設けたので、これらを外側導体５２の外部に設ける場合と比較して機械要素の重量およびモーメントを小さくすることができ、また外側導体５２に保持機構が移動するためのスリットを設ける必要がなく、電磁波漏洩を防止するためのシールド機構が不要となる。このため、スラグ６１ａ，６１ｂの駆動機構を従来よりも小型化することができ、ひいてはチューナ６０全体を小型化することができる。
　また、スラグ６１ａ，６１ｂ自体に滑り性を有する樹脂からなる滑り部材６３が取り付けられ、この滑り部材６３のねじ穴６５ａにスラグ移動軸６４ａあるいは６４ｂを螺合させてねじ機構を構成し、モータ７３ａ，７３ｂによりスラグ移動軸６４ａ，６４ｂを回転させることにより、滑り部材６３の外周が内側導体５３の内周を滑るようにガイドされてスラグ６１ａ，６１ｂが移動するので、滑り部材６３およびスラグ移動軸６４ａ，６４ｂが駆動伝達機構、駆動ガイド機構、保持機構の３つの機能を兼ね備えることとなるので、駆動機構を著しくコンパクトにすることができ、チューナ６０を一層小型化することができる。
　さらに、滑り部材６３に通し穴６５ｂを設け、ねじ穴６５ａに螺合されない方のスラグ移動軸をこの通し穴６５ｂに通すようにしたので、内側導体５３内にスラグ６１ａおよび６１ｂをそれぞれ駆動するための２つのスラグ移動軸６４ａおよび６４ｂを設けることができ、ねじ機構により２つのスラグ６１ａおよび６１ｂを独立して移動させることが可能となる。さらにまた、スラグ駆動部７０において、モータ７３ａおよび７３ｂ、ならびに動力伝達機構である歯車７２ａおよび７２ｂが上下にオフセットしているので、モータおよび歯車等の動力伝達機構のスペースを小さくすることができ、これらを収容する筐体７１を外側導体５２と同じ径にすることが可能となる。したがって、チューナ６０をより一層コンパクトにすることができる。
　また、スラグ６１ａ，６１ｂは、滑り部材６３が内側導体５３を滑って移動することから移動の負荷が小さいため、スラグ移動軸６４ａ，６４ｂのねじは台形ねじでよく、安価なものとすることができる。この際に懸念されるねじのバックラッシュによる位置精度の低下の問題もコイルスプリング等の付勢手段を設けることにより解消される。
　さらにまた、モータ７３ａ，７３ｂの出力軸に直結するようにインクリメント型のエンコーダ７５ａ，７５ｂを設けて、スラグ６１ａ，６１ｂの位置検出を行うので、従来用いていた位置検出のためのセンサが不要となり、システムが複雑になったり、センサ設置のスペース分大型化することを回避することができる。また、インクリメント型のエンコーダはアブソリュート型のエンコーダと比較して安価である。このため、コストを上げることなく小型で高精度のチューナを実現することができる。
　さらにまた、内側導体５３には滑り部材６３の突出部６３ａが移動するためのスリット５３ａが設けられており、このスリット５３ａから内側導体５３の内部へマイクロ波電力が漏洩して電力ロスになる懸念があるが、スリット５３ａの幅を５ｍｍ以下とすることにより、内側導体５３の内部へ漏洩するマイクロ波電力を実質的になくすことができ、マイクロ波電力の放射効率を高く維持することができる。
　このことをシミュレーション結果に基づいて説明する。ここでは、有限要素法を用いた電磁波解析を用いて、種々のスリット幅の内側導体を用いた場合の、入力したマイクロ波電力のロスを求めた。なお、このシミュレーションにおいては、マイクロ波導入ポートは１箇所とした。スリット幅が０ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、６．６ｍｍ、１０ｍｍ、１３．３ｍｍと変化させ、ＳパラメータＳ１１を把握した。Ｓ１１はマイクロ波導入ポートから電磁波を入力したときの反射を示すものであり、この値が０の場合には反射によるロスが０、この値が１の場合には全部反射することを示す。その結果、Ｓ１１は、スリット幅が０ｍｍのとき０．０８７、３ｍｍのとき０．０８７、５ｍｍのとき０．０８３となり、スリット幅が５ｍｍまではＳ１１が０．１以下であって反射によるロスがほとんどないことが確認された。これに対し、スリット幅が６．６ｍｍではＳ１１＝０．１０３、スリット幅１０．０ｍｍではＳ１１＝０．１６２、スリット幅１３．３ｍｍではＳ１１＝０．２５８となり、スリット幅が５ｍｍを超えることにより急激に反射によるロスが大きくなっていくことが確認された。この結果から、スリット５３ａの幅を５ｍｍ以下とすることにより、内側導体５３の内部へ漏洩するマイクロ波電力を実質的になくすことができることが示された。
　以上のように本実施形態によれば、スラグ６１ａ、６１ｂを移動させる駆動機構が、駆動力を与える駆動部（モータ７３ａ、７３ｂ等）と、駆動部からの駆動力をスラグ６１ａ、６１ｂに伝達する駆動伝達部と、スラグの移動をガイドする駆動ガイド部と、スラグ６１ａ、６１ｂを前記駆動伝達部に保持する保持部とが内側導体５３の内部に収容されているので、これらを外側導体５２の外部に設ける場合と比較して機械要素の重量およびモーメントを小さくすることができ、また外側導体５２に保持機構が移動するためのスリットを設ける必要がなく、電磁波漏洩を防止するためのシールド機構が不要となる。このため、スラグの駆動機構を従来よりも小型化することができ、ひいてはチューナ全体を小型化することができる。
　また、駆動機構は、各スラグ６１ａ、６１ｂの内部に嵌め込まれ、内側導体５３の内周に接触した状態で内側導体５３の内部を滑り移動し、ねじ穴を有する滑り部材６３と、内側導体５３の内部に長手方向に沿って設けられ、各スラグ６１ａ、６１ｂの滑り部材のねじ穴に螺合される螺棒からなるスラグ移動軸６４ａ、６４ｂとを有しており、移動軸６４ａ、６４ｂと滑り部材６３とによりねじ機構からなる駆動伝達部が構成され、滑り部材６３と内側導体５３の内周面により滑りガイド機構からなる駆動ガイド部が構成され、滑り部材６３により保持部が構成されるようにしたので、内側導体の内部に設けるのは滑り部材６３およびスラグ移動軸６４ａ、６４ｂのみであり、これらが駆動伝達機構、駆動ガイド機構、保持機構の３つの機能を兼ね備えることとなり、駆動機構を著しくコンパクトにすることができ、チューナを一層小型化することができる。
　なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内において種々変形可能である。例えば、マイクロ波出力部３０の回路構成やマイクロ波導入部４０、メインアンプ４７の回路構成等は、上記実施形態に限定されるものではない。具体的には、平面スロットアンテナから放射されるマイクロ波の指向性制御を行ったり円偏波にしたりする必要がない場合には、位相器は不要である。また、マイクロ波導入部４０は、必ずしも複数のマイクロ波導入機構４１で構成する必要はなく、マイクロ波導入機構４１は１個であってもよい。さらに、平面スロットアンテナ８１のスロット８１ａとして扇形のもの２個または４個設けた場合について示したが、これに限らず、条件に応じて種々のスロットパターンを採用することが可能である。さらにまた、上記実施形態では、スラグを２つ設けた例を示したが、スラグの数は２つより多くてもよく、予めチューニング範囲が限定されている場合には１つでもよい。
　さらに、上記実施形態ではスラグの駆動機構として、台形ネジを有するスラグ移動軸とこれに螺合する滑り部材とを組み合わせたねじ機構を用いたが、これに限るものではなく、ねじとして三角ねじ、角ねじ、鋸歯ねじ等を用いることもできる。また、スラグ移動軸と滑り部材が直接螺合するのではなくボールねじを用いてもよいし、駆動伝達機構として歯車機構やベルト機構等の他の機構を用いることもできる。また、駆動ガイド機構としては、滑り機構に限らず、ＬＭガイド等の他のガイドを用いることもできる。また、モータとスラグ移動軸との間の動力伝達を歯車機構で行ったが、これに限らず、ベルト機構等、他の機構で行ってもよい。
　さらにまた、上記実施形態においては、プラズマ処理装置としてエッチング処理装置を例示したが、これに限らず、成膜処理、酸窒化膜処理、アッシング処理等の他のプラズマ処理にも用いることができる。また、被処理基板は半導体ウエハに限定されず、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板に代表されるＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。

Claims (10)

  1. 　マイクロ波電源からマイクロ波プラズマ処理を行うチャンバへマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路に設けられ、前記チャンバ内の負荷のインピーダンスを前記マイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるチューナであって、
    　筒状をなす外側導体とその中に同軸的に設けられた筒状をなす内側導体とを有し、マイクロ波伝送路の一部となる本体と、
    　前記外側導体と前記内側導体の間に設けられ、内側導体の長手方向に沿って移動可能な、環状をなし、誘電体からなるスラグと、
    　前記スラグを移動させる駆動機構と
    を具備し、
    　前記駆動機構は、駆動力を与える駆動部と、駆動部からの駆動力を前記スラグに伝達する駆動伝達部と、前記スラグの移動をガイドする駆動ガイド部と、前記スラグを前記駆動伝達部に保持する保持部とを有し、
    　前記駆動伝達部と、前記駆動ガイド部と、前記保持部が前記内側導体の内部に収容されている、チューナ。
  2. 　前記駆動機構は、前記スラグの内部に嵌め込まれ、前記内側導体の内周に接触した状態で前記内側導体の内部を滑り移動し、ねじ穴を有する滑り部材と、前記内側導体の内部に長手方向に沿って設けられ、前記スラグの前記滑り部材のねじ穴に螺合される螺棒からなるスラグ移動軸とを有し、
    　前記スラグ移動軸と前記滑り部材とによりねじ機構からなる駆動伝達部が構成され、前記滑り部材と前記内側導体の内周面とにより滑りガイド機構からなる駆動ガイド部が構成され、前記滑り部材により前記保持部が構成され、前記駆動部は前記スラグ移動軸を回転させるモータを有し、前記モータにより前記スラグ移動軸を回転させることにより、前記滑り部材に保持された前記スラグが、前記滑り部材が前記内側導体の内周に滑りガイドされた状態で駆動される、請求項１に記載のチューナ。
  3. 　前記滑り部材は、滑り性を有する樹脂からなる、請求項２に記載のチューナ。
  4. 　前記スラグを少なくとも２つ有し、前記スラグ移動軸と前記モータとを、前記スラグに対応して少なくとも２つ有し、前記滑り部材には、他のスラグのスラグ移動軸が挿通される通し穴が形成されている、請求項２に記載のチューナ。
  5. 　前記少なくとも２つのモータは、前記スラグの移動方向に沿ってオフセット配置されている、請求項４に記載のチューナ。
  6. 　前記モータの出力軸に設けられた、前記スラグの位置を検知するためのインクリメント型のエンコーダをさらに有し、前記スラグを移動させてメカニカルストップへ到達させることによりモータが停止し、前記エンコーダのカウントが変化しないことを検出することにより前記スラグの原点位置を求め、そこを基準として前記スラグの位置を検知する、請求項２に記載のチューナ。
  7. 　前記内側導体は、前記滑り部材と前記スラグとの連結部が移動するためのスリットを有し、前記スリットの幅は５ｍｍ以下である、請求項２に記載のチューナ。
  8. 　マイクロ波電源と、前記マイクロ波電源から基板に対してプラズマ処理を行うチャンバへマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路と、前記マイクロ波伝送路に設けられ、前記チャンバ内の負荷のインピーダンスを前記マイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させるチューナと、前記マイクロ波を前記チャンバに放射させてプラズマを生成させるアンテナ部とを具備し、
    　前記チューナは、
    　筒状をなす外側導体とその中に同軸的に設けられた筒状をなす内側導体とを有し、マイクロ波伝送路の一部となる本体と、
    　前記外側導体と前記内側導体の間に設けられ、内側導体の長手方向に沿って移動可能な、環状をなし、誘電体からなるスラグと、
    　前記スラグを移動させる駆動機構と
    を備え、
    　前記駆動機構は、駆動力を与える駆動部と、駆動部からの駆動力を前記スラグに伝達する駆動伝達部と、前記スラグの移動をガイドする駆動ガイド部と、前記スラグを前記駆動伝達部に保持する保持部とを有し、
    　前記駆動伝達部と、前記駆動ガイド部と、前記保持部が前記内側導体の内部に収容されている、マイクロ波プラズマ源。
  9. 　前記駆動機構は、前記スラグの内部に嵌め込まれ、前記内側導体の内周に接触した状態で前記内側導体の内部を滑り移動し、ねじ穴を有する滑り部材と、前記内側導体の内部に長手方向に沿って設けられ、前記スラグの前記滑り部材のねじ穴に螺合される螺棒からなるスラグ移動軸とを有し、
    　前記スラグ移動軸と前記滑り部材とによりねじ機構からなる駆動伝達部が構成され、前記滑り部材と前記内側導体の内周面とにより滑りガイド機構からなる駆動ガイド部が構成され、前記滑り部材により前記保持部が構成され、前記駆動部は前記スラグ移動軸を回転させるモータを有し、前記モータにより前記スラグ移動軸を回転させることにより、前記滑り部材に保持された前記スラグが、前記滑り部材が前記内側導体の内周に滑りガイドされた状態で駆動される、請求項８に記載のマイクロ波プラズマ源。
  10. 　前記アンテナ部は前記チューナと一体的に構成されている、請求項８に記載のマイクロ波プラズマ源。
PCT/JP2010/054960 2009-03-27 2010-03-23 チューナおよびマイクロ波プラズマ源 WO2010110256A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020117023724A KR101277032B1 (ko) 2009-03-27 2010-03-23 튜너 및 마이크로파 플라즈마원
CN201080013874.0A CN102365785B (zh) 2009-03-27 2010-03-23 调谐器和微波等离子体源
JP2011506057A JP5502070B2 (ja) 2009-03-27 2010-03-23 チューナおよびマイクロ波プラズマ源
US13/246,417 US8308898B2 (en) 2009-03-27 2011-09-27 Tuner and microwave plasma source

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-079548 2009-03-27
JP2009079548 2009-03-27

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/246,417 Continuation US8308898B2 (en) 2009-03-27 2011-09-27 Tuner and microwave plasma source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010110256A1 true WO2010110256A1 (ja) 2010-09-30

Family

ID=42780949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/054960 WO2010110256A1 (ja) 2009-03-27 2010-03-23 チューナおよびマイクロ波プラズマ源

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8308898B2 (ja)
JP (1) JP5502070B2 (ja)
KR (1) KR101277032B1 (ja)
CN (1) CN102365785B (ja)
WO (1) WO2010110256A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012089334A (ja) * 2010-10-19 2012-05-10 Tokyo Electron Ltd マイクロ波プラズマ源およびプラズマ処理装置
WO2012121289A1 (ja) * 2011-03-08 2012-09-13 東京エレクトロン株式会社 表面波プラズマ処理装置、マイクロ波プラズマ源、およびそれに用いるマイクロ波導入機構
CN102724003A (zh) * 2012-04-23 2012-10-10 北京航天长征飞行器研究所 一种测试等离子体对空间通信信号特征影响的方法
CN102918932A (zh) * 2010-09-09 2013-02-06 东京毅力科创株式会社 微波导入机构、微波等离子体源和微波等离子体处理装置
WO2013049700A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave resonator plasma sources
WO2013049694A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave processing systems
WO2013129037A1 (ja) * 2012-02-27 2013-09-06 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波加熱処理装置および処理方法
US9396955B2 (en) 2011-09-30 2016-07-19 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave resonator processing systems
US9728416B2 (en) 2011-09-30 2017-08-08 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave resonator plasma sources

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8890410B2 (en) * 2009-09-17 2014-11-18 Imagineering, Inc. Plasma generation device
JP6255590B2 (ja) * 2011-12-28 2018-01-10 イマジニアリング株式会社 プラズマガス生成装置
JP2016177997A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 東京エレクトロン株式会社 チューナ、マイクロ波プラズマ源、およびインピーダンス整合方法
JP6483546B2 (ja) * 2015-06-24 2019-03-13 トヨタ自動車株式会社 プラズマ化学気相成長装置
FR3042091B1 (fr) * 2015-10-05 2017-10-27 Sairem Soc Pour L'application Ind De La Rech En Electronique Et Micro Ondes Dispositif elementaire d’application d’une energie micro-onde avec applicateur coaxial
US10748745B2 (en) 2016-08-16 2020-08-18 Applied Materials, Inc. Modular microwave plasma source
US10707058B2 (en) 2017-04-11 2020-07-07 Applied Materials, Inc. Symmetric and irregular shaped plasmas using modular microwave sources
US11037764B2 (en) 2017-05-06 2021-06-15 Applied Materials, Inc. Modular microwave source with local Lorentz force
US10504699B2 (en) 2018-04-20 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Phased array modular high-frequency source
US11393661B2 (en) 2018-04-20 2022-07-19 Applied Materials, Inc. Remote modular high-frequency source
US11081317B2 (en) 2018-04-20 2021-08-03 Applied Materials, Inc. Modular high-frequency source
CN112436248B (zh) * 2020-11-02 2022-02-22 哈尔滨工业大学 一种基于介质集成波导的高相移调谐率液晶移相器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10150306A (ja) * 1996-11-18 1998-06-02 Pearl Kogyo Kk スタブチューナ
JP2004007056A (ja) * 2002-05-30 2004-01-08 Nagano Japan Radio Co 同軸型インピーダンス整合器
JP2006287817A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Tokyo Electron Ltd マイクロ波発生装置、マイクロ波供給装置、プラズマ処理装置及びマイクロ波発生方法
WO2008013112A1 (fr) * 2006-07-28 2008-01-31 Tokyo Electron Limited Source de plasma à micro-ondes et appareil de traitement plasma
JP2009502075A (ja) * 2005-07-18 2009-01-22 サントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェサイアンティフィク（セエヌエールエス） 同軸自動インピーダンス・アダプタ

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU623112B2 (en) * 1988-02-01 1992-05-07 Leonard trading as Lencom Antennas, Leonie Anne Means for tuning an antenna
US5389153A (en) * 1993-02-19 1995-02-14 Texas Instruments Incorporated Plasma processing system using surface wave plasma generating apparatus and method
JPH06310918A (ja) * 1993-04-23 1994-11-04 Toshiba Corp 真空気密型方向性結合器
JP2779479B2 (ja) * 1993-11-29 1998-07-23 株式会社ニッシン プラズマ発生用マイクロ波回路の自動チューニング方法及び装置
US5523652A (en) * 1994-09-26 1996-06-04 Eaton Corporation Microwave energized ion source for ion implantation
US5869817A (en) * 1997-03-06 1999-02-09 General Mills, Inc. Tunable cavity microwave applicator
EP1276356B1 (en) * 2000-03-30 2007-08-15 Tokyo Electron Limited Apparatus for plasma processing
JP3960808B2 (ja) * 2001-03-01 2007-08-15 株式会社ダイヘン インピーダンス整合器
JP4837854B2 (ja) * 2001-09-28 2011-12-14 東京エレクトロン株式会社 整合器およびプラズマ処理装置
JP3969081B2 (ja) * 2001-12-14 2007-08-29 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP4062928B2 (ja) * 2002-02-06 2008-03-19 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2003347808A (ja) * 2002-05-28 2003-12-05 Nagano Japan Radio Co 同軸型インピーダンス整合器
JP3845598B2 (ja) * 2002-05-21 2006-11-15 長野日本無線株式会社 同軸型インピーダンス整合器
US6856211B2 (en) 2002-05-21 2005-02-15 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Coaxial type impedance matching device
US6819052B2 (en) * 2002-05-31 2004-11-16 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Coaxial type impedance matching device and impedance detecting method for plasma generation
JP4067876B2 (ja) * 2002-05-31 2008-03-26 長野日本無線株式会社 位相差検出方法、インピーダンス検出方法、測定装置および同軸型インピーダンス整合装置
JP4588329B2 (ja) * 2003-02-14 2010-12-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ発生装置およびリモートプラズマ処理装置
US20060137613A1 (en) * 2004-01-27 2006-06-29 Shigeru Kasai Plasma generating apparatus, plasma generating method and remote plasma processing apparatus
JP5089032B2 (ja) 2005-10-12 2012-12-05 長野日本無線株式会社 プラズマ処理装置用自動整合器の制御方法
CN100541907C (zh) * 2006-03-16 2009-09-16 长飞光纤光缆有限公司 可调谐等离子体谐振腔

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10150306A (ja) * 1996-11-18 1998-06-02 Pearl Kogyo Kk スタブチューナ
JP2004007056A (ja) * 2002-05-30 2004-01-08 Nagano Japan Radio Co 同軸型インピーダンス整合器
JP2006287817A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Tokyo Electron Ltd マイクロ波発生装置、マイクロ波供給装置、プラズマ処理装置及びマイクロ波発生方法
JP2009502075A (ja) * 2005-07-18 2009-01-22 サントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェサイアンティフィク（セエヌエールエス） 同軸自動インピーダンス・アダプタ
WO2008013112A1 (fr) * 2006-07-28 2008-01-31 Tokyo Electron Limited Source de plasma à micro-ondes et appareil de traitement plasma

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102918932A (zh) * 2010-09-09 2013-02-06 东京毅力科创株式会社 微波导入机构、微波等离子体源和微波等离子体处理装置
JP2012089334A (ja) * 2010-10-19 2012-05-10 Tokyo Electron Ltd マイクロ波プラズマ源およびプラズマ処理装置
WO2012121289A1 (ja) * 2011-03-08 2012-09-13 東京エレクトロン株式会社 表面波プラズマ処理装置、マイクロ波プラズマ源、およびそれに用いるマイクロ波導入機構
US8808496B2 (en) 2011-09-30 2014-08-19 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave processing systems
WO2013049700A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave resonator plasma sources
WO2013049694A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave processing systems
CN103890899A (zh) * 2011-09-30 2014-06-25 东京毅力科创株式会社 微波处理系统中的等离子体调谐杆
TWI494968B (zh) * 2011-09-30 2015-08-01 Tokyo Electron Ltd 利用微波共振器電漿源中之電漿調整桿處理基板的系統及方法
US9111727B2 (en) 2011-09-30 2015-08-18 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave resonator plasma sources
US9396955B2 (en) 2011-09-30 2016-07-19 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave resonator processing systems
US9728416B2 (en) 2011-09-30 2017-08-08 Tokyo Electron Limited Plasma tuning rods in microwave resonator plasma sources
WO2013129037A1 (ja) * 2012-02-27 2013-09-06 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波加熱処理装置および処理方法
CN102724003B (zh) * 2012-04-23 2014-07-02 北京航天长征飞行器研究所 一种测试等离子体对空间通信信号特征影响的方法
CN102724003A (zh) * 2012-04-23 2012-10-10 北京航天长征飞行器研究所 一种测试等离子体对空间通信信号特征影响的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2010110256A1 (ja) 2012-09-27
CN102365785B (zh) 2014-02-26
KR20110126168A (ko) 2011-11-22
JP5502070B2 (ja) 2014-05-28
CN102365785A (zh) 2012-02-29
US8308898B2 (en) 2012-11-13
KR101277032B1 (ko) 2013-06-24
US20120067523A1 (en) 2012-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5502070B2 (ja) チューナおよびマイクロ波プラズマ源
JP5710209B2 (ja) 電磁波給電機構およびマイクロ波導入機構
JP5823399B2 (ja) マイクロ波導入機構、マイクロ波プラズマ源およびマイクロ波プラズマ処理装置
JP6010406B2 (ja) マイクロ波放射機構、マイクロ波プラズマ源および表面波プラズマ処理装置
JP5836144B2 (ja) マイクロ波放射機構および表面波プラズマ処理装置
JP5698563B2 (ja) 表面波プラズマ発生用アンテナおよび表面波プラズマ処理装置
JP6144902B2 (ja) マイクロ波放射アンテナ、マイクロ波プラズマ源およびプラズマ処理装置
WO2013047000A1 (ja) マイクロ波放射機構、表面波プラズマ源および表面波プラズマ処理装置
WO2011040328A1 (ja) 表面波プラズマ発生用アンテナ、マイクロ波導入機構、および表面波プラズマ処理装置
JP2012089334A (ja) マイクロ波プラズマ源およびプラズマ処理装置
JP2016177997A (ja) チューナ、マイクロ波プラズマ源、およびインピーダンス整合方法
WO2013105358A1 (ja) 表面波プラズマ処理装置
WO2014010317A1 (ja) プラズマ処理装置
WO2020250506A1 (ja) マイクロ波供給機構、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP5890204B2 (ja) スラグチューナ、それを用いたマイクロ波プラズマ源、およびマイクロ波プラズマ処理装置
WO2012121289A1 (ja) 表面波プラズマ処理装置、マイクロ波プラズマ源、およびそれに用いるマイクロ波導入機構
JP6444782B2 (ja) チューナおよびマイクロ波プラズマ源

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080013874.0

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10756052

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011506057

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117023724

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10756052

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1